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OPTICAL WAVEGUIDE TYPE BIOSENSOR DEVICE meetings

Patent code P100000833
Posted date Jul 23, 2010
Application number P2010-156999
Publication number P2011-033621A
Patent number P5554650
Date of filing Jul 9, 2010
Date of publication of application Feb 17, 2011
Date of registration Jun 6, 2014
Priority data
  • P2009-164201 (Jul 10, 2009) JP
Inventor
  • (In Japanese)末 信一朗
  • (In Japanese)榎波 康文
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人福井大学
  • (In Japanese)高知県公立大学法人
Title OPTICAL WAVEGUIDE TYPE BIOSENSOR DEVICE meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide type biosensor device capable of measuring a sensing object at a plurality locations quickly, easily, and precisely even if there is a long distance to the object.
SOLUTION: A plurality of optical waveguide type sensors 4 are connected in series by an optical fiber 3 and a fiber Bragg grating 5 is provided on the optical fiber 3 opposite to the incident sides of the excitation pulse of the optical waveguide type sensors 4, and the fluorescence from the optical waveguide type sensors 4 by the excitation pulse from an excitation light pulse source is reflected by the fiber Bragg grating 5 and then is detected by introducing to an optical pulse detector through the optical fiber 3 connecting the plurality of optical waveguide type sensors 4.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



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。

Field of industrial application (In Japanese)



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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010156999thum.jpg
State of application right Registered
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