(57)【要約】  高屈折率有機物を含む導波モード共振フィルターおよび前記導波モード共振フィルターを含む光バイオセンサーを提供する。前記導波モード共振フィルターは、基板と、前記基板上に形成された回折格子と、前記回折格子の上面で露出された有機層とを含む。前記回折格子の上面は、前記基板と向かい合う前記回折格子の面と反対側である。前記有機層は、前記回折格子の少なくとも一部を構成することができ、または前記回折格子の上面を覆う別の高屈折率有機薄膜であってもよい。前記光バイオセンサーは、上面に露出された有機層を含む導波モード共振フィルターと、ターゲットサンプルに含まれており前記導波モード共振フィルターの有機層に高い親和力で吸着または結合される抗原に特異的に結合可能な抗体とを含む。
2010511887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成される回折格子と、
前記基板と向かい合う前記回折格子の面と反対側である前記回折格子の上面で露出される有機層と
を備えることを特徴とする導波モード共振フィルター。
【請求項２】
前記有機層は、前記回折格子の少なくとも一部を構成し、および、１．４〜２．５の屈折率を有する有機物から形成されることを特徴とする請求項１に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項３】
前記回折格子は、アクリレート（メタクリレート）ベースのポリマー、またはアセチレンベースのポリマーから形成されることを特徴とする請求項１に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項４】
前記基板は、半導体、ガラス、石英、および高分子フィルムから成るグループから選択される一つから形成されることを特徴とする請求項１に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項５】
前記有機層は、前記回折格子の上面を覆う別の高屈折率有機薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項６】
前記回折格子は、有機物から形成されることを特徴とする請求項５に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項７】
前記回折格子は、無機物から形成されることを特徴とする請求項５に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項８】
前記高屈折率有機薄膜は、１．４〜２．５の屈折率を有する有機物から形成されることを特徴とする請求項５に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項９】
前記高屈折率有機薄膜は、有機物から形成される有機薄膜と、前記有機薄膜内に分散される複数の無機物ナノドットとを含むことを特徴とする請求項５に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項１０】
前記複数の無機物ナノドットの各々は、1〜200ｎｍの粒径を有することを特徴とする請求項９に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項１１】
前記複数の無機物ナノドットの各々は、酸化物、窒化物、およびそれらの組み合わせから成るグループから選択される一つから形成されることを特徴とする請求項９に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項１２】
前記複数の無機物ナノドットの各々は、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＩｎＳｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＮｉＯ、Ｃｕ2ＳｒＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＧａＮおよびＩｎ3Ｎ2から成るグループから選択される一つ、またはそれらの組み合わせから形成されることを特徴とする請求項９に記載の導波モード共振フィルター。
【請求項１３】
基板、前記基板上に形成される回折格子、および前記基板と向かい合う前記回折格子の面と反対側である前記回折格子の上面で露出される有機層を備える導波モード共振フィルターと、
ターゲットサンプルに含まれる抗原に特異的に結合可能であり、前記導波モード共振フィルターの有機層に直接吸着または結合された抗体と、
前記導波モード共振フィルターに光を発する光源と、
前記導波モード共振フィルターによって反射される光を検出する反射光検出器と、
前記光源によって発せられた光のうちの前記導波モード共振フィルターを通って透過された光を検出する透過光検出器と、
前記光源からの光を前記導波モード共振フィルターに向けて、前記導波モード共振フィルターによって反射される光を前記反射光検出器に反射するマイクロレンズと
を備えることを特徴とする光バイオセンサー。
【請求項１４】
前記抗体または抗原と前記露出された有機層との間の非特異的相互作用および結合を防止するために、前記導波モード共振フィルターの有機層に形成されるブロックをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の光バイオセンサー。
【請求項１５】
前記導波モード共振フィルターの有機層は、前記回折格子の少なくとも一部を構成し、１．４〜２．５の屈折率を有する有機物から形成されることを特徴とする請求項１３に記載の光バイオセンサー。
【請求項１６】
前記導波モード共振フィルターの有機層は、前記回折格子の上面を覆う別の高屈折率薄膜であることを特徴とする請求項１３に記載の光バイオセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波モード共振フィルターおよびこれを含む光バイオセンサーに関し、特に、生物材料の相互作用または変形による光の波長における変化を測定するために使われる導波モード共振フィルターおよびこの導波モード共振フィルターを含む光バイオセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛋白質、ＤＮＡ、ホルモン、および酵素のような生物材料を検出するために、光バイオセンサーが広く利用されている。導波モード共振フィルターを含む光バイオセンサーは、高屈折率の導波路としてふるまうことができる回折格子の反射スペクトルのピークを利用する。回折格子により回折された光と高屈折率の導波路によって導波されたモードとの間にカップリングがあるときに発生する反射スペクトルは、狭い線幅を有するので、光バイオセンサーが高い感度を有することを可能にする。
【０００３】
従来の導波モード共振フィルターは、電子ビームリソグラフィー、またはスタンプを利用してナノパターンを転写するインプリンティング（imprinting）により形成されるｎｍサイズの回折格子を含む。この従来の導波モード共振フィルターは、回折格子を形成するために、透明基板上にこの透明基板より高い屈折率を有する無機層を形成し、次いでこの高屈折率無機層をドライパターニングまたはウェットパターニングするか、または、基板をドライエッチングまたはウェットエッチングして、基板にナノパターンを形成し、この基板より高い屈折率を有する無機層を基板上に形成することによって、製作される。代替的に、従来の導波モード共振フィルターは、インプリンティングを使用して回折格子を形成するために、シリコンまたは石英から形成されるスタンプを利用して基板上に有機ナノパターンを形成することによって、製作される。しかしながら、従来の導波モード共振フィルターでのインプリンティングにより回折格子を形成するために用いられる有機物は、低い屈折率を有するので、高感度のバイオセンサーのための共振条件を満足させることができなかった。したがって、インプリンティングにより形成される回折格子上に高屈折率を有する無機薄膜を形成する別の蒸着プロセスが要求される。
【０００４】
上述のように、従来の導波モード共振フィルターは、共振条件を満足させるのに十分高い屈折率を提供するために別の無機薄膜形成の工程を経なければならない。回折格子の表面上に露出される無機薄膜は、生物材料に対し弱い親和力を有する。したがって、無機薄膜に生物材料を結合させるために、無機薄膜の表面に特定の反応基を導入する別の表面改質工程も要求される。このように、従来技術の導波モード共振フィルターは、複雑で、費用がかかり、製造するのに時間がかかり、安定したバイオセンサーの実現には限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、生物材料に対し高い親和力を有する導波モード共振フィルターを提供する。生物材料は、特異的に、ターゲット物質に結合することができ、所望の回折条件を満足させるために十分高い屈折率を提供して、光バイオセンサーに加えられるときに、導波モード共振フィルターが、生物材料の相互作用または変形による共振光の波長における変化を正確に測定できるようにする。
【０００６】
本発明はまた、生物材料に対し高い親和力を有し、所望の共振条件を満足させるために十分高い屈折率を提供して、光バイオセンサーが、ターゲット物質を高感度で検出でき、低コストで簡単に製作できるようにする、導波モード共振フィルターを含む光バイオセンサーを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様による、基板と、この基板上に形成された回折格子と、この回折格子の上面で露出された有機層を備える導波モード共振フィルターが提供される。この回折格子の上面は、基板と向かい合う回折格子の面と反対側である。
【０００８】
この有機層は、回折格子の少なくとも一部を構成することができ、１．４〜２．５の屈折率を有する有機物から形成することができる。この基板は、半導体、ガラス、石英、および高分子フィルムから成るグループから選択された一つから形成することができる。
【０００９】
この有機層は、回折格子の上面を覆う別の高屈折率有機薄膜であってもよい。この回折格子は、有機物または無機物から形成することができる。この高屈折率有機薄膜は、１．４〜２．５の屈折率を有する有機物から形成することができる。高屈折率有機薄膜は、有機物から形成される有機薄膜と、有機薄膜内に分散された複数の無機物ナノドットを含むことができる。複数の無機物ナノドットの各々は、酸化物、窒化物、およびそれらの組み合わせから成るグループから選択された一つから形成することができる。
【００１０】
本発明の別の態様による、導波モード共振フィルターと、ターゲットサンプルに含まれる抗原に特異的に結合可能であり、導波モード共振フィルターの有機層に直接吸着または結合された抗体と、導波モード共振フィルターに光を発する光源と、導波モード共振フィルターにより反射された光を検出する反射光検出器と、光源により発せられた光のうち導波モード共振フィルターを通って透過された光を検出する透過光検出器と、光を光源から導波モード共振フィルターに向けて導波モード共振フィルターにより反射光検出器へ反射された光を反射するマイクロレンズを備える光バイオセンサーが提供される。この導波モード共振フィルターは、基板と、基板上に形成された回折格子と、回折格子の上面で露出された有機層とを備え、回折格子の上面は、基板と向かい合う回折格子の面と反対側である。
【００１１】
光バイオセンサーは、抗体または抗原と露出された有機層との間の非特異的相互作用および結合を防止するために、導波モード共振フィルターの有機層上に形成されたブロックをさらに備えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の別の態様に従って、高屈折率を有する有機物から形成される有機層、または、有機物から形成され、各々が高屈折率を有する複数の無機物ナノドットが分散している有機薄膜は、導波モード共振フィルターの回折格子の上面に露出される。したがって、生物材料を、高い親和力でこの有機層に吸着または結合することができる。
【００１３】
この光バイオセンサーは、低コストで簡単に製作することができる。生物材料は導波モード共振フィルターに高い親和力で結合されるため、光バイオセンサーの検出効率を改善することができる。
【００１４】
本発明の上記および他の特徴および利点は、添付された図面への参照とともに、それについての例示的な実施形態を詳細に説明することにより、より明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による導波モード共振フィルターの断面図を示す図である。
【図２】本発明の別の実施形態による導波モード共振フィルターの断面図を示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態による導波モード共振フィルターの断面図を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態による導波モード共振フィルターの断面図を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による光バイオセンサーの断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここでは、本発明の例示的な実施形態が示される添付図面への参照とともに、本発明をより十分に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態による導波モード共振フィルター１００の断面図である。
【００１８】
図１を参照すると、導波モード共振フィルター１００は、基板１１０と、この基板１１０上に形成された高屈折率有機回折格子１２０を備える。
【００１９】
高屈折率有機回折格子１２０は、約１．４〜２．５の屈折率を有する有機物から形成することができる。特に、高屈折率有機回折格子１２０は、４００〜９００ｎｍの波長で５０％以上の平均透過率を有する物質から形成することができる。例えば、高屈折率有機回折格子１２０は、アクリレート（メタクリレート）ベースのポリマー、またはアセチレンベースのポリマーから形成することができる。
【００２０】
基板１１０は、半導体、ガラス、石英、または高分子フィルムから成る透明基板であってもよい。
【００２１】
スピンコーティングまたはディッピングのような湿式法を用いて有機物を基板１１０の表面にコーティングし、所定の厚さを有する有機薄膜を形成して、それから、フォトリソグラフィーを用いて有機薄膜をエッチングするか、ナノインプリンティングを用いてリセスを形成することによって、高屈折率有機回折格子１２０を、基板１１０上に形成することができる。
【００２２】
導波モード共振フィルター１００の回折格子１２０により回折された光は、高屈折率の導波路により導波され、共振スペクトルを形成する。回折格子１２０の格子周期は、導波モード共振フィルター１００に発せられる光の平均波長より短くてよい
有機物から形成される高屈折率有機回折格子１２０は導波モード共振フィルター１００の上面で露出されるので、複雑な表面処理または真空蒸着のような別の工程を要することなく、生物材料を、高い親和力で高屈折率有機回折格子１２０に吸着または結合することができる。必要ならば、露出された高屈折率有機回折格子１２０に、酸素プラズマ処理、または硫酸のような酸性溶液を用いて表面処理を行って、より容易に生物材料を高屈折率有機回折格子１２０に吸着または結合させることができる。
【００２３】
図２は、本発明の別の実施形態による導波モード共振フィルター２００の断面図である。
【００２４】
図２を参照すると、導波モード共振フィルター２００は、基板２１０と、基板２１０上に形成された有機回折格子２２０を含む。
【００２５】
有機回折格子１２０は、有機回折薄膜２２２と、有機回折薄膜２２２内に分散された複数の無機物ナノドット２２４を含む。
【００２６】
有機回折薄膜２２２は、フッ素原子に置換されたもしくは置換されていないアクリレート（メタクリレート）ベースのポリマー、またはフッ素原子に置換されたもしくは置換されていないアセチレンベースのポリマーから形成することができる。
【００２７】
複数の無機物ナノドット２２４の各々は、１〜２００ｎｍの粒径を有することができる。複数の無機物ナノドット２２４は、酸化物、窒化物、またはそれらの組み合わせから形成することができる。例えば、複数の無機物ナノドット２２４の各々は、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＩｎＳｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＮｉＯ、Ｃｕ2ＳｒＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＧａＮ、およびＩｎ3Ｎ2から成るグループから選択される１つまたはそれらの組み合わせから形成することができる。
【００２８】
スピンコーティングまたはディッピングのような湿式法を用いて基板２１０の表面に無機物ナノドット２２４が分散される有機溶液をコーティングし、無機物ナノドット２２４が分散される所定の厚さを有する有機薄膜を形成して、それから、フォトリソグラフィーを用いて有機薄膜をエッチングするか、ナノインプリンティングを用いてリセスを形成することによって、有機回折格子２２０を、基板２１０上に形成することができる。
【００２９】
複数の無機物ナノドット２２４の各々は、有機回折薄膜２２２を構成する有機化合物に含まれる無機原子から成ることができる。この場合、無機原子を含む有機化合物を基板２１０上にコーティングし、無機原子が分散される有機薄膜を形成して、それから、フォトリソグラフィーを用いて有機薄膜をエッチングするか、ナノインプリンティングを用いてリセスを形成することにより、有機回折格子２２０を形成することができる。
【００３０】
導波モード共振フィルター２００は、有機回折薄膜２２２と、有機回折薄膜２２２内に分散された複数の無機物ナノドット２２４とを含む有機回折格子２２０を含むので、有機物から形成された有機回折薄膜２２２は導波モード共振フィルター２００上面に露出される。したがって、生物材料を、高い親和力で有機回折薄膜２２２上に吸着または結合することができる。必要ならば、露出された有機回折格子２２０に、酸素プラズマ処理、または硫酸のような酸性溶液を用いて表面処理を行って、生物材料をより容易に有機回折薄膜２２２に吸着または結合させることができる。
【００３１】
基板２１０は、図１への参照とともに説明された基板１１０と同一である。
【００３２】
図３は、本発明の別の実施形態による導波モード共振フィルター３００の断面図である。
【００３３】
図３を参照すると、導波モード共振フィルター３００は、基板３１０と、基板３１０上に形成された回折格子３２０と、回折格子３２０上に形成された高屈折率有機薄膜３３０を含む。
【００３４】
回折格子３２０は、有機物または無機物から形成することができる。例えば、回折格子３２０は、フッ素原子に置換されたもしくは置換されていないアクリレート（メタクリレート）ベースのポリマー、またはフッ素原子に置換されたもしくは置換されていないアセチレンベースのポリマーから形成することができる。代替的に、回折格子３２０は、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＯ2のような無機物から形成することができる。
【００３５】
図１への参照とともに説明した高屈折率有機回折格子１２０と同様の方法で、回折格子３２０を、形成することができる。
【００３６】
高屈折率有機薄膜３３０は、約１．４〜２．５の屈折率を有する有機物から形成することができる。特に、高屈折率有機薄膜３３０は、４００〜９００ｎｍの波長で５０％以上の平均透過率を有する物質から形成することができる。例えば、高屈折率有機薄膜３３０は、アクリレート（メタクリレート）ベースのポリマー、またはアセチレンベースのポリマーを含む有機物から形成することができる。
【００３７】
スピンコーティングまたはディッピングのような湿式法により、高屈折率有機薄膜３３０を、回折格子３２０上に形成することができる。
高屈折率有機薄膜３３０は、導波モード共振フィルター３００の回折格子３２０上に形成されるので、有機物から形成された高屈折率有機薄膜３３０は、導波モード共振フィルター３００の上面に露出される。したがって、生物材料を、高い親和力で高屈折率有機薄膜３３０に吸着または結合することができる。必要ならば、露出された高屈折率有機薄膜３３０に、酸素プラズマ処理、または硫酸のような酸性溶液を用いて表面処理を行って、生物材料を高屈折率有機薄膜３３０により容易に吸着または結合させることができる。
【００３８】
基板３１０は、図１への参照とともに説明された基板１１０と同一である。
【００３９】
図４は、本発明の別の実施形態による導波モード共振フィルター４００の断面図である。
【００４０】
図４を参照すると、導波モード共振フィルター４００は、基板４１０と、基板４１０上に形成された回折格子４２０と、回折格子４２０上に形成された高屈折率薄膜４３０を含む。
【００４１】
回折格子４２０は、有機物または無機物から形成することができる。例えば、回折格子４２０は、フッ素原子に置換されたもしくは置換されていないアクリレート（メタクリレート）ベースのポリマー、またはフッ素原子に置換されたもしくは置換されていないアセチレンベースのポリマーを含む有機物から形成することができる。代替的に、回折格子４２０は、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、またはＴｉＯ2のような無機物から形成することができる。
【００４２】
図１への参照とともに説明した高屈折率有機回折格子１２０と同様の方法で、回折格子４２０を、基板４１０上に形成することができる。
【００４３】
高屈折率薄膜４３０は、有機薄膜４３２と、有機薄膜４３２内に分散された複数の無機物ナノドット４３４を含む。
【００４４】
有機薄膜４３２は、フッ素原子に置換されたもしくは置換されていないアクリレート（メタクリレート）ベースのポリマー、またはフッ素原子に置換されたもしくは置換されていないアセチレンベースのポリマーを含む有機物から形成することができる。
【００４５】
複数の無機物ナノドット４３４の各々は、約１〜２００ｎｍの粒径を有することができる。複数の無機物ナノドット４３４の各々は、酸化物、窒化物、またはそれらの組み合わせから形成することができる。例えば、複数の無機物ナノドット４３４の各々は、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＩｎＳｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＮｉＯ、Ｃｕ2ＳｒＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＧａＮおよびＩｎ3Ｎ2からなるグループから選択される１つ、またはそれらの組み合わせから形成することができる。
【００４６】
スピンコーティングまたはディッピングのような湿式法を用いて、無機物ナノドット４３４が回折格子４２０の表面に分散される有機溶液をコーティングすることによって、高屈折率薄膜４３０を、回折格子４２０上に形成することができる。
【００４７】
代替的に、複数の無機物ナノドット４３４は、有機薄膜４３２を構成する有機化合物に含まれる無機原子から成ってもよい。この場合、無機原子を含む有機化合物を回折格子４２０上にコーティングすることによって、高屈折率薄膜４３０を形成することができる。
【００４８】
代替的に、無機原子を含む有機化合物を回折格子４２０の表面に自己組織化させることによって、高屈折率薄膜４３０を形成することができる。
【００４９】
導波モード共振フィルター４００は、有機薄膜４３２と、有機薄膜４３２内に分散される複数の無機物ナノドット４３４とを含む高屈折率薄膜４３０を含むので、有機物から形成された有機薄膜４３２は、導波モード共振フィルター４００の上面に露出される。したがって、生物材料を、高い親和力で有機薄膜４３２に吸着または結合することができる。必要ならば、露出された高屈折率薄膜４３０に、酸素プラズマ処理、または硫酸のような酸性溶液を用いて表面処理を行って、生物材料をより容易に有機薄膜４３２に吸着または結合させることができる。
【００５０】
基板４１０は、図１への参照とともに説明された基板１１０と同一である。
【００５１】
導波モード共振フィルター１００、２００、３００、および４００では、回折格子１２０、２２０、３２０、および４２０、または回折格子３２０、４２０上に形成される高屈折率薄膜３３０、４３０は、有機物または無機物ナノドットを含む有機物から形成される。したがって、導波モード共振フィルター１００、２００、３００、および４００が光バイオセンサーに適用されるとき、ターゲット物質に特異的に結合可能な生物材料に対する親和力を向上させることができ、検出効率を改善することができる。
【００５２】
図５は、本発明の一実施形態による光バイオセンサー５００の断面図である。
【００５３】
図５を参照すると、光バイオセンサー５００は、導波モード共振フィルター５１０を含む。
【００５４】
導波モード共振フィルター５１０は、図１ないし図４への参照とともに説明された導波モード共振フィルター１００、２００、３００、および４００のうちのいずれか１つであってよい。図５では、導波モード共振フィルター５１０は、図４の導波モード共振フィルター４００と同一の構造を有する。しかしながら、本発明の実施形態はこれに限定されず、導波モード共振フィルター５１０は、本発明の範囲内の様々な他の構成を有することができる。導波モード共振フィルター５１０についての詳細な説明は与えられないので、導波モード共振フィルター５１０の詳細については、図１ないし図４の導波モード共振フィルター１００、２００、３００、および４００を参照されたい。
【００５５】
ターゲットサンプル（図示せず）に含まれる抗原６００に特異的に結合可能な、抗体５０２は、光バイオセンサー５００の導波モード共振フィルター５１０の有機層に、直接吸着または結合される。光バイオセンサー５００は、抗体５０２または抗原６００が有機層の露出された面と非特異的に結合するのを防止するために、導波モード共振フィルター５１０の有機層に形成されたブロック６１０をさらに含むことができる。
【００５６】
図５では、導波モード共振フィルター５１０の有機層は、回折格子４２０上に形成された高屈折率薄膜４３０だが、本発明の実施形態は、これに限定されず、様々な変更をすることができる。例えば、導波モード共振フィルター５１０の有機層は、図１の高屈折率有機回折格子１２０、図２の有機回折格子２２０、または図３の高屈折率有機薄膜３３０と同一の構造を有することができる。
【００５７】
光バイオセンサー５００は、導波モード共振フィルター５１０に光を発する光源５１２と、導波モード共振フィルター５１０によって反射された光を検出する反射光検出器５１４と、光源５１２によって発せられ導波モード共振フィルター５１０を通って透過された光を検出する透過光検出器５１６を備える。光源５１２は、白色光源または特定の波長を有するレーザー光源であってもよい。導波モード共振フィルター５１０と反射光検出器５１４との間にマイクロレンズ５１８が設けられて、光源５１２からの光を導波モード共振フィルター５１０に向けて、導波モード共振フィルター５１０によって反射された光を反射光検出器５１４に反射する。
【００５８】
ここでは、図５の光バイオセンサー５００の動作を説明する。
【００５９】
ブロック６１０が、導波モード共振フィルター５１０の回折格子４２０上に形成された高屈折率薄膜４３０に吸着または結合されて、抗体５０２と特定の生物材料との間の非特異的相互作用および結合を防止するときに、テストサンプルは、導波モード共振フィルター５１０に加えられる。抗原６００に特異的に結合可能な抗体５０２がテストサンプル内に存在する場合、抗体５０２は抗原６００に特異的に結合されるので、導波モード共振フィルター５１０の光学的な屈折率を変化させる。屈折率が変えられる場合に、導波モード共振フィルター５１０の共振波長における変化を検出するために、導波モード共振フィルター５１０を通じて透過された光を検出する透過光検出器５１６または導波モード共振フィルター５１０によって反射された光を検出する反射光検出器５１４が使用される。すなわち、固定部７００上に固定された光源５１２によって発せられた光は、マイクロレンズ５１８経由で導波モード共振フィルター５１０を通って透過されるか、導波モード共振フィルター５１０により反射される。透過された、または反射された光は、透過光検出器５１６または反射光検出器５１４により検出される。透過光検出器５１６および反射光検出器５１４の各々は、光検出器、またはスペクトルを測定する分光計であってもよい。
【００６０】
上述のように構成された光バイオセンサー５００は、導波モード共振フィルター５１０の回折格子４２０上に有機物から形成された高屈折率薄膜４３０に、蛋白質、ＤＮＡ、ホルモン、または酵素のような生物材料を吸着または結合させるときに、バイオセンサーとして動作することができる。
【００６１】
必要ならば、回折格子４２０上に有機物から形成された高屈折率薄膜４３０の表面に、酸素プラズマ処理を行って、Ｏ2、Ａｒ、およびＮ2を使用して１００Ｗ未満のＲＦ電力を印加することにより、生物材料をより容易に高屈折率薄膜４３０に吸着または結合させることができる。代替的に、高屈折率薄膜４３０の表面に酸性またはアルカリ性溶液を用いて表面処理を行って、高屈折率薄膜４３０の表面に−ＯＨ基のような反応基を形成することができる。有機層の表面に反応基を形成するために用いられる溶液は、Ｈ2ＳＯ4、ＨＦ、ＨＮＯ3、ＨＣｌ、もしくはＨ3ＰＯ4のような酸性溶液、またはＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＮＨ4ＯＨのようなアルカリ性溶液であってもよい。
【００６２】
光バイオセンサー５００が上記で説明されてきたが、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、および図面の範囲内で様々な変更をすることができる。例えば、導波モード共振フィルターの回折格子または回折格子上に形成される高屈折率薄膜は有機物で形成されるが、本発明の実施形態はそれに限定されない。有機層が基板の反対側上面に露出される限り、すなわち、ターゲットサンプルに含まれる抗原に特異的に結合可能な抗体を、有機層に吸着または結合することができる限り、本発明の範囲内で、構成内で様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
この光バイオセンサーは、低コストで容易に製作することができる。生物材料は導波モード共振フィルターに高い親和力で結合されるので、光バイオセンサーの検出効率を改善することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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