(57)【要約】  好適に低い検出限界および高い感度を有する蛍光式センサが開示される。センサは、有機ＬＥＤおよびフォトダイオードと共に使用される１つ以上の溶液処理可能なカラーフィルタを備える。カラーフィルタは、ＯＬＥＤ発光の波長範囲を狭める、および／または分析物の蛍光からではない光がフォトダイオードに到達するのを阻止するために使用され、それによってデバイスの感度が向上する。【選択図】図２
2018532112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体分析物に励起光シグナルを放出するための有機発光ダイオードと、前記分析物によって放出される光シグナルを検出するための有機フォトダイオードと、前記有機発光ダイオードと有機フォトダイオードとの間に配列され、溶液処理によって堆積されている少なくとも１つの一体型カラーフィルタとを備える蛍光式センサ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの一体型カラーフィルタが、溶液処理によって堆積される架橋性カラーフィルタ組成物の架橋生成物である、請求項１に記載の蛍光式センサ。
【請求項３】
前記組成物が、ポリマーと、顔料または染料とを含み、さらにモノマー、光開始剤および／または結合剤を含んでいてもよい、請求項２に記載の蛍光式センサ。
【請求項４】
溶液処理が、インクジェット印刷またはスピンコーティング法を含む、請求項１から３のいずれかに記載の蛍光式センサ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの一体型カラーフィルタは、前記有機発光ダイオードと前記蛍光体分析物との間に配置され、前記有機発光デバイスによって放出される励起光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の蛍光式センサ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの一体型カラーフィルタは、前記蛍光体分析物と前記有機フォトダイオードとの間に配置され、前記蛍光体分析物によって透過される前記励起光シグナルを遮断するように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の蛍光式センサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の蛍光式センサであって、前記センサが：
前記有機発光ダイオードと前記蛍光体分析物との間に配置され、前記有機発光ダイオードによって放出される前記励起光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される第１の一体型カラーフィルタと、
前記蛍光体分析物と前記有機フォトダイオードとの間に配置され、前記蛍光体分析物によって透過される励起光シグナルを遮断するように構成される第２の一体型カラーフィルタと
を備え、
前記第１および第２の一体型カラーフィルタは溶液処理によって堆積される、
蛍光センサ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の蛍光式センサであって、前記センサが：
前記有機発光ダイオードと前記蛍光体分析物との間に配置され、前記有機発光ダイオードによって放出される前記励起光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される第１の一体型カラーフィルタと、
前記蛍光体分析物と前記有機フォトダイオードとの間に配置され、前記蛍光体分析物によって透過される前記励起光シグナルを遮断するように構成される第２の一体型カラーフィルタと、
前記第１の一体型カラーフィルタと前記分析物との間に置かれ、前記第１の一体型カラーフィルタによって透過される前記光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される第３の一体型カラーフィルタと
を備え、
前記第１、第２および第３のカラーフィルタは溶液処理によって堆積される、
蛍光式センサ。
【請求項９】
前記有機発光デバイスが、マイクロキャビティ構造を有する有機発光ダイオードである、請求項１から８のいずれかに記載の蛍光式センサ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の複数の蛍光式センサを備えるセンサアレイ。
【請求項１１】
蛍光体分析物に励起光シグナルを放出するための有機発光ダイオードと、前記分析物によって放出される前記光シグナルを検出するための有機フォトダイオードと、前記有機発光ダイオードと前記有機フォトダイオードとの間に配列された少なくとも１つの一体型カラーフィルタとを備える蛍光式センサを作製する方法であって、前記方法が、溶液処理によって前記少なくとも１つの一体型カラーフィルタを堆積させることを含む、方法。
【請求項１２】
好ましくはインクジェット印刷またはスピンコーティングによって架橋性カラーフィルタ組成物を前記基板上に堆積させる工程、および
前記組成物を架橋して一体型カラーフィルタを形成する工程
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記架橋性カラーフィルタ組成物が、ポリマーと、顔料または染料とを含み、さらにモノマー、光開始剤および／または結合剤を含んでいてもよい、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの一体型カラーフィルタは、前記有機発光ダイオード上に堆積され、前記有機発光デバイスによって放出される前記励起光シグナルの波長帯域を狭めるように構成され、および／または前記少なくとも１つの一体型カラーフィルタは、前記有機フォトダイオード上に堆積され、前記蛍光体分析物によって透過される前記励起光シグナルを遮断するように構成される、請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記有機発光デバイスが、マイクロキャビティ構造を有する有機発光ダイオードである、請求項１１から１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高感度および低検出限界を提供する一体型カラーフィルタを有する蛍光式センサ、該蛍光式センサを備えるアレイおよび該蛍光式センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光検出システムは、本質的に吸収検出技術よりも改善された感度を示すので、多数の技術分野、例えば、生物学、臨床診断、細胞研究、食品および環境研究（例えば、農業分析）において重要な分析ツールになっている。
【０００３】
有機蛍光センサは、通常、蛍光体分析物に励起光シグナルを放出するための有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびこの分析物によって放出される光シグナルを検出するためのフォトダイオードを備え、以下の原理に従って機能する：狭帯域励起光がＯＬＥＤによって放出される。この発光は、感知されている分析物または分析物に付着した標識のいずれかである蛍光体の吸収帯域と重なる。蛍光体は光子を吸収し、電気的に励起された後、振動緩和し、その後、より高い波長の光子を再放出して電気的基底状態に戻る。このより高い波長の発光は、有機フォトダイオードによって検出され、生じた電流を用いて分析物の濃度を計算する。
【０００４】
近年、特に、ポイント・オブ・ケアおよび現場での応用の要求が高いことを考慮して、蛍光式センサシステムの携帯性および適用性を改善するために多くの努力がなされている（例えば欧州特許出願公開第１５８２５９８Ａ１号明細書）。
【０００５】
これらの用途において経済的に実現可能であるためには、溶液処理可能な有機系蛍光バイオセンサの提供が望ましい。
【０００６】
この点に関して、国際公開第０２／４２７４７Ａ１号には、発光ダイオードおよび／または検出器光電池が、基板チップの表面上に多層構造として堆積される微細加工検出システムが開示されている。
【０００７】
国際公開第２００５／０１５１７３Ａ１号には、ＯＬＥＤおよびフォトダイオードを備える一体的に構築されたセンサが開示されている。
【０００８】
国際公開第２００９／０１３４９１Ａ１号には、光源、サンプルおよび検出器が実質的に共通の光軸を共有する、インライン幾何学的配列にて構成されたコンパクト蛍光式センサが開示されている。
【０００９】
しかし、このような小型化されたデバイスの検出限界は、シグナル対ノイズ比によって決定されるものであり、依然として改善の余地がある。フォトダイオードは比較的広帯域の応答を示すので、分析物によって吸収されないが透過される励起光もまたフォトダイオードに到達し、誤った正の読取値を生じる。
【００１０】
励起迷光が検出器に到達するのを防ぎ、弱い蛍光シグナルを不明瞭にするのを防ぐカラーフィルタが提案されている。例えば、Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ  ２０１３，３，３６０−３７３は、シグナル対ノイズ比を増加させるためのプラスチックまたはガラスフィルタの使用を開示している。しかし、このようなフィルタは、小型化されて近接配置されたアレイデバイスの製造には不適当であるという欠点を有する。加えて、小さなストークスシフト（すなわち、同じ電子遷移の吸収スペクトルと発光スペクトルとの帯域最大値の位置の差が小さい）を有する蛍光体サンプルの場合、このようなフィルタは、従来、高価な干渉フィルタに置き換えられている。それらの使用に伴う高コストの他に、干渉フィルタは、その機能が入射光の角度に大きく依存するという欠点を有し、これは通常、異なる角度の入射光について異なるカットオフ波長をもたらすので、特定のセンサ幾何学的配列に対するそれらの適用を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１５８２５９８Ａ１号明細書
【特許文献２】国際公開第０２／４２７４７Ａ１号
【特許文献３】国際公開第２００５／０１５１７３Ａ１号
【特許文献４】国際公開第２００９／０１３４９１Ａ１号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ  ２０１３，３，３６０−３７３
【発明の概要】
【００１３】
従って、低コストで製造され得る小型の蛍光式センサの提供は、多数の幾何学的配列に対して適用可能にし、好ましくは高感度で低検出限界を提供する。アレイへの作製も容易になる。
【００１４】
本発明は、本明細書で定義される特許請求の範囲の主題を用いてこの目的を解決する。
【００１５】
一般的に言えば、一態様では、本発明は：蛍光体分析物に励起光シグナルを放出するための有機発光ダイオードと、分析物によって放出される光シグナルを検出するための有機フォトダイオードと、有機発光ダイオードと有機フォトダイオードとの間に配列され、溶液処理によって堆積されている少なくとも１つの一体型カラーフィルタとを備える蛍光式センサを提供する。
【００１６】
好ましい態様では、本発明は、上記の定義に従う蛍光式センサを提供し、ここで少なくとも１つの一体型カラーフィルタが、有機発光ダイオードと蛍光体分析物との間に配置され、有機発光デバイスによって放出される励起光シグナルの波長帯域を狭めるように構成され、および／または少なくとも１つの一体型カラーフィルタが、蛍光体分析物と有機フォトダイオードとの間に配置され、蛍光体分析物によって透過される励起光シグナルを遮断するように構成される。
【００１７】
さらに好ましい態様では、本発明は、上記の定義に従って蛍光式センサを提供し、ここでこのセンサは：有機発光ダイオードと蛍光体分析物との間に配置され、有機発光ダイオードによって放出される励起光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される第１の一体型カラーフィルタと；蛍光体分析物と有機フォトダイオードとの間に配置され、蛍光体分析物によって透過される励起光シグナルを遮断するように構成される第２の一体型カラーフィルタと；第１の一体型カラーフィルタと分析物との間に置かれ、第１の一体型カラーフィルタによって透過される光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される第３の一体型カラーフィルタとを備え、第１、第２および第３のカラーフィルタが溶液処理によって堆積されている。
【００１８】
別の好ましい態様において、本発明は、有機発光デバイスがマイクロキャビティ構造を有する有機発光ダイオードである、上記の定義に従う蛍光式センサを提供する。
【００１９】
さらに、本発明の態様は、上記の定義に従う複数の蛍光式センサを備えるセンサアレイである。
【００２０】
さらに、本発明は、上記の定義に従う蛍光式センサの作製方法に関する。
【００２１】
従って、高感度および低検出限界を提供し、ポイント・オブ・ケアまたは現場での応用に使用するのに十分にコンパクトな蛍光技術によって、サンプル中のマーカを検出するための改善されたセンサシステムが提供される。さらに、システムは低コストである。
【００２２】
本発明の利点は、以下のセクションでさらに詳細に説明され、さらなる利点は、本発明の開示を考慮して当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＯＬＥＤ発光スペクトルに対する赤色蛍光体の吸収／発光帯域を示す。
【図２】青色光を放出するＯＬＥＤおよび赤色蛍光体を使用する本発明に従う例示的なセンサ構成を示す。
【図３】青色フィルタＤｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＢ  ２０９および赤色フィルタＤｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＲ  ８３５の吸収スペクトルを示す。
【図４】例示的なフィルタリングなしおよびフィルタリングありの青色ＯＬＥＤの発光スペクトルならびに例示的な赤色蛍光体の吸収スペクトルを示す。
【図５】例示的なフィルタリングなしおよびフィルタリングありの青色ＯＬＥＤの発光スペクトルならびに例示的な赤色フィルタの透過スペクトルを示す。
【図６】例示的な赤色フィルタの透過スペクトルに関連する例示的な赤色蛍光体の発光を示す。
【図７】有機フォトダイオードで検出された分光計計数に対するフィルタの影響を示す。
【図８】例示的なカラーフィルタの透過スペクトルを示し、ＯＬＥＤと分析物との間に２つの一体型カラーフィルタを組み合わせる効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明のより完全な理解のために、ここで、その例示的な実施形態の以下の説明を参照する。
【００２５】
一般に、本発明に従う蛍光式センサは、蛍光体分析物に励起光シグナルを放出するための有機発光ダイオードと、分析物によって放出される光シグナルを検出するための有機フォトダイオードと、有機発光ダイオードと有機フォトダイオードとの間に配列され、溶液処理によって堆積されている少なくとも１つの一体型カラーフィルタとを備える。
【００２６】
本明細書で使用される一体型カラーフィルタの用語は、カラーフィルタが、センサを別に製造せず、センサシステムのアセンブリにそれを用いて、センサの別の部分に直接提供されることを意味すると理解される。
【００２７】
本明細書で使用される場合、溶液処理には、例えば、インクジェット、インクジェットスピンコーティング、グラビアコーティング、マイクロペンコーティング、ナノファウンテンペンコーティング、ディップペンコーティング、スクリーン印刷、スプレーコーティング、スライドコーティング、スロットコーティング、カーテンコーティング、ディップコーティング、およびそれらの組み合わせが含まれる。好ましくは、溶液処理は、インクジェットおよび／またはスピンコーティングを含む。
【００２８】
一体型カラーフィルタの厚さは特に重要ではないが、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは１〜１０μｍである。
【００２９】
有利には、本発明に従う蛍光式センサは溶液処理可能である。溶液堆積技術の使用により、異なるカラーフィルタを有する１つの基板上に多数のセンサを有利にパターニングできる。このように、個々のセンサは、異なる分析物を分析するように構成することができる。従って、１回のパスで複数の化合物について単一のサンプルをスクリーニングすることができるセンサのアレイを製造することが可能である。さらに、一体型カラーフィルタを特定のＯＬＥＤおよび／または有機フォトダイオードに調整するために組成物（例えば、染料または顔料濃度）を容易に調節することができ、それによって性能が改善される。
【００３０】
また、干渉フィルタとは異なり、溶液処理可能なフィルタは吸収プロセスによって作用し、入射光がフィルタに入る角度とは無関係に同様の吸収を示す。従って、溶液処理可能なフィルタは、広範囲のセンサ幾何学的配列において有用であり、ここで光がより大きな角度源から収集される。
【００３１】
好ましい実施形態では、一体型カラーフィルタは、溶液処理技術によって基板上に架橋性カラーフィルタ組成物を堆積させ、組成物を架橋して一体型カラーフィルタを形成することによって調製される。より好ましくは、架橋性組成物は、ポリマーと顔料または染料とを含み、さらにモノマー、光開始剤および／または結合剤を含んでいてもよい。有利なことに、架橋性組成物の使用により、カラーフィルタの他の有機層の下への堆積が可能になると同時に、カラーフィルタの光パターニングが容易に達成され得、それによりセンサアレイを製造する広い可能性を提供する。架橋方法は特に限定されず、使用される架橋機構に適切に適合させてもよい。例として、高温下での処理またはＵＶ処理を挙げることができる。
【００３２】
代替の好ましい実施形態では、顔料または染料（ポリマーと共にであってもよい）を、溶液が堆積される層のいかなる材料も溶解しない溶媒中に堆積させることによって、架橋なしで一体型カラーフィルタを調製してもよい。このような直交溶媒の概念は、複数の一体型フィルタを互いに積み重ねることも可能にする。例えば、水溶液中の水溶性染料または顔料を含む一体型カラーフィルタは、染料または顔料を有機溶媒中で使用することによって予め堆積されている別の一体型カラーフィルタの上に堆積されてもよい。
【００３３】
コンパクトさの点で、蛍光式センサは、有機発光ダイオード、蛍光体分析物、有機フォトダイオードおよび少なくとも１つの一体型カラーフィルタが実質的に共通の光軸を共有する、インライン幾何学的配列を示すことが好ましい。
【００３４】
蛍光体分析物は、光励起により光を再放出可能である限り特に制限されず、分析されるべき対象物質（対象物質が蛍光体である場合）であってもよく、またはマーカとして作用する蛍光体標識が付着した対象物質であってもよい。さらに、蛍光体分析物は、固相または液相であってもよい。
【００３５】
有機フォトダイオードは、有機半導体に基づく広帯域光検出器である。
【００３６】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、蛍光体分析物の励起を引き起こす光シグナルを放出することができる限り特に限定されない。ＯＬＥＤは、小分子エミッタまたは発光ポリマーに基づいてもよく、多層構造を示してもよい。
【００３７】
少なくとも１つの一体型カラーフィルタが、センサ構成内の１つ以上の位置に置かれてもよい。この位置に関して、本発明者らは、蛍光センサにおけるシグナル対ノイズ比を改善するための２つの好ましい位置を同定したが、これを以下で議論する：
ＯＬＥＤによって放出される狭帯域励起光は、典型的には、約１００ｎｍのスペクトル幅（半値全幅）を有する。この発光は、感知されている分析物または分析物に付着した標識のいずれかである蛍光体の吸収と重なる。蛍光体は光を吸収し、電気的に励起された後、振動緩和し、その後、より高い波長の光子を再放出して電気的基底状態に戻る。このより高い波長の発光は、有機フォトダイオードによって検出され、生じた電流を用いて分析物の濃度を計算する。フォトダイオードが比較的広帯域の応答を有するので、蛍光体によって吸収されずに透過される励起光は、フォトダイオードにも到達し、スペクトル内の小さな「尾部」として一般に観察される誤った正の読取値を生じるが、非常に弱いまたは低濃度の蛍光体からの発光を測定する場合、明らかな誤シグナルを与えるのに十分な強さであり得る。
【００３８】
例示的なスペクトルが図１に示されており、赤色蛍光体の吸収／発光帯域がＯＬＥＤ励起光に対して示されている。ここで、ＯＬＥＤは、約４００〜５００ｎｍの間の青色光を放出する。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つの一体型カラーフィルタは、有機発光ダイオードと蛍光体分析物との間に配置され、有機発光デバイスによって放出される励起光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される。言い換えれば、この構成では、一体型カラーフィルタは、フィルタを出る光シグナルのスペクトル分布の波長限界間の差が、励起光のスペクトル分布の波長限界間の差よりも小さいという効果を有する。従って、バックグラウンドシグナルは効果的に抑制され得、シグナル対ノイズ比および感度が向上する。
【００４０】
有機発光ダイオードの間の位置に一体型カラーフィルタを使用することに加えて、またはその代わりに、ＯＬＥＤがマイクロキャビティに含まれることが好ましい場合がある。ＯＬＥＤのキャビティ調整は、励起光の発光帯域を狭めるために使用され得る。ＯＬＥＤがプリントカソードを備える場合、プリントカソードのＱ値が低下するため、キャビティの調整がより困難になる。この場合、有機発光ダイオードの間の位置に一体型カラーフィルタを用いることが好ましい場合がある。キャビティ調整ＯＬＥＤの例示的な調製方法は、例えば、国際公開第２００２／０４２７４７Ａ１号、国際公開第２０１１／０６３０６Ａ２号、または国際公開第２００５／０７１７７０Ａ２号に開示されている。
【００４１】
場合によっては、蛍光体の吸収帯域が狭すぎて、ＯＬＥＤによって放出されるすべての励起光を吸収することができず、励起光が蛍光体によって透過され、有機フォトダイオードで誤った読取値を生じる。
【００４２】
従って、本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つの一体型カラーフィルタは、蛍光体分析物と有機フォトダイオードとの間に配置され、蛍光体分析物によって透過される励起光シグナルを遮断するように構成される。言い換えれば、この構成では、一体型カラーフィルタは、蛍光体から出て蛍光シグナルに起因しない光シグナルのスペクトル分布における波長帯域のシグナルの強度が減少するという効果を有する。従って、バックグラウンドシグナルは効果的に抑制され得、シグナル対ノイズ比および感度が向上する。
【００４３】
好ましくは、本発明に従う蛍光式センサは：有機発光ダイオードと蛍光体分析物との間に配置され、有機発光ダイオードによって放出される励起光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される第１の一体型カラーフィルタと、蛍光体分析物と有機フォトダイオードとの間に配置され、蛍光体分析物によって透過される励起光シグナルを遮断するように構成される第２の一体型カラーフィルタとを備え、第１および第２の一体型カラーフィルタは溶液処理によって堆積される。このような構成では、シグナル対ノイズ比および感度を効果的に向上させ得る。
【００４４】
このような構成の機能は、例として青色光を放出するＯＬＥＤおよび赤色蛍光体を用いて図２に示されている。ここでは、有機発光ダイオードと蛍光体分析物との間に配置される第１の一体型フィルタとして青色カラーフィルタが使用され、蛍光体分析物と有機フォトダイオードとの間に配置される第２の一体型カラーフィルタとして赤色カラーフィルタが使用される。
【００４５】
さらに好ましい実施形態では、本発明に従う蛍光式センサは：有機発光ダイオードと蛍光体分析物との間に配置され、有機発光ダイオードによって放出される励起光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される第１の一体型カラーフィルタと；蛍光体分析物と有機フォトダイオードとの間に配置され、蛍光体分析物によって透過される励起光シグナルを遮断するように構成される第２の一体型カラーフィルタと；第１の一体型カラーフィルタと分析物との間に置かれ、第１の一体型カラーフィルタによって透過される光シグナルの波長帯域を狭めるように構成される第３の一体型カラーフィルタとを備え、第１、第２および第３のカラーフィルタが溶液処理によって堆積されている。このような構成は、第３のフィルタが第１の一体型カラーフィルタによって透過される光シグナルの波長帯域をさらに狭めるので、蛍光体サンプルが小さいストークスシフト（すなわち、同じ電子遷移の吸収スペクトルと発光スペクトルとの帯域最大値の位置の小さな差）を示す場合に特に有利である。従って、コストのかかる干渉フィルタを必要とせずに、小さなストークスシフトを有する蛍光体を感知し得る。
【００４６】
別の実施形態において、本発明は、蛍光体分析物に励起光シグナルを放出するための有機発光ダイオードと、分析物によって放出される光シグナルを検出するための有機フォトダイオードと、有機発光ダイオードと有機フォトダイオードとの間に配列された少なくとも１つの一体型カラーフィルタとを備える蛍光式センサを作製する方法に関し、この方法が、溶液処理によって少なくとも１つの一体型カラーフィルタを堆積させる工程を含む。この方法は、異なるカラーフィルタを有する１つの基板上に多数のセンサを容易にパターニングでき、または異なる分析物を分析するように個々のセンサを構成できる。
【００４７】
好ましい実施形態では、方法は、好ましくはインクジェット印刷またはスピンコーティングによって架橋性カラーフィルタ組成物を基板上に堆積させる工程、および組成物を架橋して一体型カラーフィルタを形成する工程を含む。この方法により、カラーフィルタが他の有機層の下に堆積可能になる。さらに、カラーフィルタの光パターニングが容易に達成され、それによりセンサアレイを製造する広い可能性が提供され得る。
【００４８】
［実施例］
図２の概略構成に従う蛍光式センサは、市販の青色および赤色カラーフィルタ溶液（Ｄｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＢ  ２０９およびＤｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＲ  ８３５、両方ともＳｕｍｉｔｏｍｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．によって入手可能）を用いて調製されている。フィルタ溶液は、フィルタが置かれている位置に応じて、ＯＬＥＤまたは有機フォトダイオードのそれぞれの表面上にスピンされ、続いてサンプルを１００℃で乾燥ベークし、ＵＶ（３５０〜４００ｎｍの主要波長帯域を有する４００Ｗの鉄ドープアーク灯；照射量：約２０ｍＷ／ｃｍ２）を用いて照射し、２２０℃で４０分間熱処理することによって架橋した。
【００４９】
４００〜５００ｎｍの青色光を放出するＯＬＥＤが使用されている。
【００５０】
Ｆｕｒａ  Ｒｅｄ（商標）（グリシン、Ｎ−［２−［（アセチルオキシ）メトキシ］−２−オキソエチル］−Ｎ−［５−［２−［２−［ビス［２−［（アセチルオキシ）メトキシ］−２−オキソエチル］アミノ］−５−メチルフェノキシ］エトキシ］−２−［（５−オキソ−２−チオキソ−４−イミダゾリジニリデン）メチル］−６−ベンゾフラニル］−、（アセチルオキシ）メチルエステル）が蛍光体分析物として使用されている。
【００５１】
いくつかのサンプルの透過および吸収スペクトルが測定されている。透過スペクトルは、コーティングされていないガラスを基準にしたＡｇｉｌｅｎｔ  Ｃａｒｙ  ５０００  ＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ分光光度計を用いて得られたものであるが、発光スペクトルは、ファイバ結合Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  ＵＳＢ２０００＋分光計で記録されている。
【００５２】
図３は、それぞれ２μｍおよび５μｍの厚さにスピンされた青色フィルタＤｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＢ  ２０９および赤色フィルタＤｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＲ  ８３５の吸収スペクトルを示す。図３に示すように、励起光を排除するために分析物と有機フォトダイオードとの間に使用される赤色カラーフィルタは、５７０ｎｍ未満の光をカットオフする。青色カラーフィルタは、そうでなければ赤色カラーフィルタを通過する可能性のある発光を吸収するために、ＯＬＥＤと分析物との間の配置に使用されている。
【００５３】
図４は、青色ＯＬＥＤの発光およびＦｕｒａ  Ｒｅｄ（商標）の吸収との重なりに対する青色フィルタＤｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＢ２０９の効果を示す。
【００５４】
図５は、青色フィルタによってフィルタリングされたＯＬＥＤからの狭められた発光が、赤色フィルタＤｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＲ  ８３５を通って約５７０〜５８０ｎｍでの漏出をどのように減少させるかを示す。
【００５５】
図６は、Ｆｕｒａ  Ｒｅｄ（商標）の発光が赤色フィルタＤｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＲ  ８３５をどのように通過するかを示す。
【００５６】
図７は、センサを通って漏出する励起光をフィルタが遮断する度合いを示し、上方の曲線はＯＬＥＤおよび分析物のみが存在することを示し、大きなシグナルが分光計に到達することを示す。中央の曲線については、赤色カラーフィルタが追加されており、合わせたシグナルは約１００分の１に低下することが分かる。下方の曲線については、青色カラーフィルタも同様に加えられ、合わせたシグナルはさらに１０分の１に低下することが見られ、シグナルの大部分は約６５０ｎｍを中心とする蛍光体発光であることが分かる。全体で２つのカラーフィルタはバックグラウンドシグナルを約１０００分の１にカットし、シグナル対ノイズレベルおよび検出限界を大幅に増加させている。
【００５７】
さらなる例では、ＯＬＥＤと蛍光体分析物との間に２つのフィルタの組み合わせを使用する効果が研究されている。
【００５８】
上記の説明に従って調製されている青色（Ｄｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＢ  ２０９）および赤色カラーフィルタ（Ｄｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＲ  ８３５）に加えて、紫色カラーフィルタが調製されている。この目的のために、０．１重量％のＣｏｏｍａｓｓｉｅ  Ｖｉｏｌｅｔ  Ｒ２００（同義語：Ａｃｉｄ  Ｖｉｏｌｅｔ  １７；Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．ＬＬＣから入手可能）および１．４重量％のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の溶液を調製し、一晩放置して完全に溶解させている。紫色フィルタ溶液は、紫色フィルタ層が堆積されるべき領域の周りにシリコーンリングを基板に取り付け、９０℃のホットプレート上に基板を置き、１６０μｌ／ｃｍ２の溶液をシリコーンリング内の部分に添加し、溶液を、約１５分間放置して、水を蒸発させ、基板を乾燥させて、シリコーンリングを除去することによって基板上に固定された。
【００５９】
上記のようにして１０００ｎｍ（Ｄｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＢ  ２０９）および１３００ｎｍ（Ｄｙｂｒｉｇｈｔ（商標）ＳＯＲ  ８３５）の厚さにスピンされ、架橋された紫色フィルタおよび青色および赤色カラーフィルタ溶液のそれぞれの透過率は、コーティングされていないガラスを基準とするＡｇｉｌｅｎｔ  Ｃａｒｙ  ５０００  ＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ分光光度計を用いることによって測定されている。また、第１の一体型カラーフィルタとしての青色カラーフィルタと、第３の一体型カラーフィルタとしての紫色カラーフィルタとを用いてカラーフィルタの透過率を設定したが、ここで紫色カラーフィルタは青色カラーフィルタ基板上に上記の説明に従って堆積されている。
【００６０】
測定された透過スペクトルは、図８に示されており、紫色フィルタが、青色カラーフィルタによって透過される光シグナルの波長帯域をさらにどのように狭めるかを示している。
【００６１】
従って、本発明は、好ましくは高感度で低検出限界を有する蛍光式センサを提供することが示される。さらに、それらセンサは低コストで製造され得、多数の幾何学的配列に対して適用可能にする。
【００６２】
最後に、センサは小型であり、センサアレイの容易な製造を可能にする。
【００６３】
上記の開示が与えられると、多くの他の特徴、変更、および改善が当業者に明らかになる。
【図１】
2018532112.tif 000003
【図２】
2018532112.tif 000004
【図３】
2018532112.tif 000005
【図４】
2018532112.tif 000006
【図５】
2018532112.tif 000007
【図６】
2018532112.tif 000008
【図７】
2018532112.tif 000009
【図８】
2018532112.tif 000010
【国際調査報告】
2018532112.tif 000011
2018532112.tif 000012
2018532112.tif 000013