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光導波路型バイオセンサ装置 新技術説明会

国内特許コード P100000833
掲載日 2010年7月23日
出願番号 特願2010-156999
公開番号 特開2011-033621
登録番号 特許第5554650号
出願日 平成22年7月9日(2010.7.9)
公開日 平成23年2月17日(2011.2.17)
登録日 平成26年6月6日(2014.6.6)
優先権データ
  • 特願2009-164201 (2009.7.10) JP
発明者
  • 末 信一朗
  • 榎波 康文
出願人
  • 国立大学法人福井大学
  • 高知県公立大学法人
発明の名称 光導波路型バイオセンサ装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】センシング対象物を、複数の位置において、長距離であっても迅速、簡便に精度良く測定することが可能な光導波路型バイオセンサ装置を提供する。
【解決手段】複数の光導波路型センサ部4が光ファイバ3によって直列に光学的に接続され、光導波路型センサ部4の励起光パルス入射側とは反対側の光ファイバ3にはファイバブラッググレーティング5が設けられ、励起光パルス光源からの励起光パルスによる光導波路型センサ部4からの蛍光をファイバブラッググレーティング5で反射させることにより前記複数の光導波路型センサ部4を接続する光ファイバ3を通じて光パルス検出部に導入して検出することを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来、センシング対象物を迅速、簡便に測定するシステムが求められている。例えば、有機リン化合物は発展途上国では未だに広く農薬として使用されており、輸入野菜や食品等に残留農薬汚染のおそれがあることから、有機リン化合物を迅速、簡便に測定するシステムが求められている。





有機リン化合物の測定技術としては、アセチルコリンエステラーゼや抗体を用いた検出法が知られているが、アセチルコリンエステラーゼを用いた方法は、活性の阻害に基づくため特異性が低く、多段階反応であるため操作が煩雑である。また抗体を用いた方法(ELISA)は、抗体が極めて高価でありプレート操作が煩雑、操作に熟練を要する等の問題点があり広く利用されるまでには至っていない。





一方、センシング対象物を検知する技術として、光導波路を用いた技術が検討されている。例えば、光ファイバクラッド先端、光導波路コア、あるいは光導波路クラッド表面等に酵素等の生体触媒を固定化し、生体反応に伴う蛍光変化等を検知する構成の光バイオセンサが知られている。





しかしながら、従来の光バイオセンサは光伝送に必要な蛍光強度が得られず、また蛍光を光ファイバに結合する際の光損失が大きく、光ファイバネットワーク化が困難であった。





本発明者らは、センシング対象物を迅速、簡便に測定するシステムを構築することを目指して、光バイオセンサを構成する方法を検討してきた。そして生体である蛍光タンパク質をゾルゲルシリカ光導波路に直接ドープして蛍光観測する光導波路型バイオフォトニックデバイスを実現した(非特許文献1、特許文献1参照)。そして、このデバイスを用いて生体からの蛍光を1ヶ月にわたり遠視野において目視観測することに成功している。





ここで用いられている蛍光タンパク質は、有機リン分解酵素と蛍光タンパク質(GFP)が酵母の細胞表面に発現している酵母由来のものであり、図6に示すように有機リン分解酵素による有機リン化合物の分解によってpHが変化し、これにより蛍光タンパク質からの蛍光が変化する。すなわち有機リン化合物に対する細胞1個レベルでの応答(蛍光消光)が確認されている。

産業上の利用分野



本発明は、光導波路型バイオセンサ装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
励起光パルス光源と、蛍光タンパク質をゾルゲルシリカまたはゾルゲルケイ酸ナトリウム内部に固定したコアを有する光導波路を備えセンシング対象物と接触可能な複数の光導波路型センサ部と、光導波路型センサ部からの蛍光を検出する光パルス検出部とを有し、前記複数の光導波路型センサ部は光ファイバによって直列に光学的に接続され、光導波路型センサ部の励起光パルス入射側とは反対側にある励起光パルス出射側の光ファイバには該各光導波路型センサ部の励起光パルス出射側からの蛍光を選択的に反射し励起光パルスを透過するファイバブラッググレーティングが設けられ、前記ファイバブラッググレーティングは前記複数の光導波路型センサ部のひとつひとつに対応して複数設けられ、前記複数のファイバブラッググレーティングはそれぞれ波長の異なる蛍光を反射させており、励起光パルス光源からの励起光パルスによる光導波路型センサ部からの蛍光をファイバブラッググレーティングで選択的に反射させることにより前記複数の光導波路型センサ部を接続する光ファイバを通じて光パルス検出部に導入して検出することを特徴とする光導波路型バイオセンサ装置。

【請求項2】
センシング対象物との接触により変化する光導波路型センサ部からの蛍光強度をOTDRによる光パルス検出部により検出することを特徴とする請求項1に記載の光導波路型バイオセンサ装置。

【請求項3】
光ファイバによって直列に光学的に接続された前記複数の光導波路型センサ部からのファイバブラッググレーティングで反射された蛍光が光パルス検出部に到達するまでの検出時間遅延を測定することにより、光導波路型センサ部を特定して光導波路型センサ部ごとに蛍光強度を検出することを特徴とする請求項2に記載の光導波路型バイオセンサ装置。

【請求項4】
蛍光タンパク質はGFP(Green Fluorescent Protein)であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光導波路型バイオセンサ装置。

【請求項5】
蛍光タンパク質は酵母表面に付着したものであることを特徴とする請求項4に記載の光導波路型バイオセンサ装置。

【請求項6】
光導波路型センサ部の光導波路は単一モード光導波路であり、光ファイバは単一モード光ファイバであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光導波路型バイオセンサ装置。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010156999thum.jpg
出願権利状態 登録
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