JP2014185894A - SPR sensor cell and SPR sensor - Google Patents

SPR sensor cell and SPR sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2014185894A
JP2014185894A JP2013059814A JP2013059814A JP2014185894A JP 2014185894 A JP2014185894 A JP 2014185894A JP 2013059814 A JP2013059814 A JP 2013059814A JP 2013059814 A JP2013059814 A JP 2013059814A JP 2014185894 A JP2014185894 A JP 2014185894A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core layer
spr sensor
layer
refractive index
sensor cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013059814A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuto Yamagata
一斗 山形
Naoki NAGAOKA
直樹 永岡
Tomohiro Konya
友広 紺谷
Mayu Ozaki
真由 尾▲崎▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Priority to JP2013059814A priority Critical patent/JP2014185894A/en
Publication of JP2014185894A publication Critical patent/JP2014185894A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SPR sensor cell and an SPR sensor having quite excellent detection sensitivity.SOLUTION: An SPR sensor cell serving as an SPR sensor includes: an underclad layer; a core layer formed to be adjacent to the underclad layer at least in part; and a metal layer coating the core layer. The core layer includes a first core layer and a second core layer with a refractive index lower than the first core layer. The first core layer is arranged between the second core layer and the metal layer.

Description

本発明は、SPRセンサセルおよびSPRセンサに関する。より詳細には、本発明は、光導波路を備えるSPRセンサセルおよびSPRセンサに関する。   The present invention relates to an SPR sensor cell and an SPR sensor. More specifically, the present invention relates to an SPR sensor cell and an SPR sensor provided with an optical waveguide.

従来、化学分析および生物化学分析などの分野において、光ファイバを備えるSPR(表面プラズモン共鳴:Surface Plasmon Resonance)センサが用いられている。光ファイバを備えるSPRセンサでは、光ファイバの先端部の外周面に金属薄膜が形成されるとともに、分析サンプルが固定され、その光ファイバ内に光が導入される。導入される光のうち特定の波長の光が、金属薄膜において表面プラズモン共鳴を発生させ、その光強度が減衰する。このようなSPRセンサにおいて、表面プラズモン共鳴を発生させる波長は、通常、光ファイバに固定される分析サンプルの屈折率などによって異なる。したがって、表面プラズモン共鳴の発生後に光強度が減衰する波長を計測すれば、表面プラズモン共鳴を発生させた波長を特定でき、さらに、その減衰する波長が変化したことを検出すれば、表面プラズモン共鳴を発生させる波長が変化したことを確認できるので、分析サンプルの屈折率の変化を確認できる。その結果、このようなSPRセンサは、例えば、サンプルの濃度の測定、免疫反応の検出など、種々の化学分析および生物化学分析に用いることができる。   Conventionally, in fields such as chemical analysis and biochemical analysis, an SPR (Surface Plasmon Resonance) sensor including an optical fiber has been used. In an SPR sensor including an optical fiber, a metal thin film is formed on the outer peripheral surface of the tip portion of the optical fiber, an analysis sample is fixed, and light is introduced into the optical fiber. Among the introduced light, light of a specific wavelength generates surface plasmon resonance in the metal thin film, and the light intensity is attenuated. In such an SPR sensor, the wavelength for generating surface plasmon resonance usually varies depending on the refractive index of the analysis sample fixed to the optical fiber. Therefore, if the wavelength at which the light intensity is attenuated after the occurrence of surface plasmon resonance is measured, the wavelength at which the surface plasmon resonance is generated can be identified, and if it is detected that the attenuation wavelength has changed, the surface plasmon resonance is detected. Since it can be confirmed that the wavelength to be generated has changed, the change in the refractive index of the analysis sample can be confirmed. As a result, such an SPR sensor can be used for various chemical analysis and biochemical analysis such as measurement of sample concentration and detection of immune reaction.

このような光ファイバを備えるSPRセンサにおいては、光ファイバの先端部が微細な円筒形状であるので、金属薄膜の形成および分析サンプルの固定が困難であるという問題がある。このような問題を解決するために、例えば、光が透過するコアと、このコアを覆うクラッドとを備え、このクラッドの所定位置にコアの表面に至る貫通口を形成し、この貫通口に対応した位置におけるコアの表面に金属薄膜を形成したSPRセンサセルが提案されている(例えば、特許文献1)。このようなSPRセンサセルによれば、コア表面に表面プラズモン共鳴を発生させるための金属薄膜の形成、および、その表面への分析サンプルの固定が容易である。また、このようなSPRセンサセルにおいて、コア層内のアンダークラッド層側の領域の屈折率を連続的に変化させることによってSPRセンサセルの検出精度を向上させることが提案されている(特許文献2)。   In the SPR sensor including such an optical fiber, since the tip end portion of the optical fiber has a fine cylindrical shape, there is a problem that it is difficult to form a metal thin film and fix the analysis sample. In order to solve such a problem, for example, a core through which light passes and a clad covering the core are provided, and a through-hole that reaches the surface of the core is formed at a predetermined position of the clad, and this through-hole is supported. There has been proposed an SPR sensor cell in which a metal thin film is formed on the surface of the core at the position (for example, Patent Document 1). According to such an SPR sensor cell, it is easy to form a metal thin film for generating surface plasmon resonance on the core surface and to fix the analysis sample to the surface. Further, in such an SPR sensor cell, it has been proposed to improve the detection accuracy of the SPR sensor cell by continuously changing the refractive index of the region on the under cladding layer side in the core layer (Patent Document 2).

しかし、近年、化学分析および生物化学分析においては、微細な変化および/または微量成分の検出に対する要求が高まっており、SPRセンサセルのさらなる検出感度の向上が求められている。   However, in recent years, in chemical analysis and biochemical analysis, there is an increasing demand for detection of minute changes and / or trace components, and further improvement in detection sensitivity of the SPR sensor cell is required.

特開2000−19100号公報JP 2000-19100 A 特開2012−107902号公報JP 2012-107902 A

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、非常に優れた検出感度を有するSPRセンサセルおよびSPRセンサを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an SPR sensor cell and an SPR sensor having extremely excellent detection sensitivity.

本発明によれば、SPRセンサセルが提供される。本発明のSPRセンサセルは、アンダークラッド層と、少なくとも一部が該アンダークラッド層に隣接するように設けられたコア層と、該コア層を被覆する金属層とを有するSPRセンサであって、該コア層が、第1のコア層と該第1のコア層よりも低い屈折率を有する第2のコア層とを含み、該第1のコア層が、該第2のコア層と該金属層との間に配置されている。
好ましい実施形態において、上記第1のコア層の屈折率(N)と上記第2のコア層の屈折率(N)との差(ΔN=N−N)が、0.001<ΔN<0.045の関係を満たす。
好ましい実施形態において、上記第1のコア層の厚み(T)が、2μm〜15μmである。
好ましい実施形態において、上記第2のコア層の厚み(T)に対する上記第1のコア層の厚み(T)の割合(T/T)が、0.7以下である。
好ましい実施形態において、上記第1のコア層の屈折率(N)が、1.34≦N≦1.43の関係を満たす。
本発明の別の局面によれば、SPRセンサが提供される。本発明のSPRセンサは、上記SPRセンサセルを備える。
According to the present invention, an SPR sensor cell is provided. The SPR sensor cell of the present invention is an SPR sensor having an under cladding layer, a core layer provided so that at least a part thereof is adjacent to the under cladding layer, and a metal layer covering the core layer, The core layer includes a first core layer and a second core layer having a lower refractive index than the first core layer, and the first core layer includes the second core layer and the metal layer. It is arranged between.
In a preferred embodiment, the difference (ΔN = N 1 −N 2 ) between the refractive index (N 1 ) of the first core layer and the refractive index (N 2 ) of the second core layer is 0.001 < The relationship ΔN <0.045 is satisfied.
In a preferred embodiment, the thickness (T 1 ) of the first core layer is 2 μm to 15 μm.
In a preferred embodiment, a ratio (T 1 / T 2 ) of the thickness (T 1 ) of the first core layer to the thickness (T 2 ) of the second core layer is 0.7 or less.
In a preferred embodiment, the refractive index (N 1 ) of the first core layer satisfies a relationship of 1.34 ≦ N 1 ≦ 1.43.
According to another aspect of the present invention, an SPR sensor is provided. The SPR sensor of the present invention includes the SPR sensor cell.

本発明によれば、コア層を屈折率の異なる二つの層で構成し、屈折率が高い方の層を金属層側に配置することにより、コア層に入射した光を金属層側に偏在させることができる。その結果、SPRが好適に励起されてSPRシグナル(結果として、S/N比)が増大するので、検出感度に優れたSPRセンサセルおよびSPRセンサを提供することができる。   According to the present invention, the core layer is composed of two layers having different refractive indexes, and the layer having the higher refractive index is disposed on the metal layer side, whereby light incident on the core layer is unevenly distributed on the metal layer side. be able to. As a result, the SPR is preferably excited and the SPR signal (as a result, the S / N ratio) increases, so that an SPR sensor cell and an SPR sensor excellent in detection sensitivity can be provided.

本発明の好ましい実施形態によるSPRセンサセルを説明する概略斜視図である。It is a schematic perspective view explaining the SPR sensor cell by preferable embodiment of this invention. (a)は、図1に示すSPRセンサセルの概略平面図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。(A) is a schematic plan view of the SPR sensor cell shown in FIG. 1, (b) is AA sectional drawing of (a). 本発明のSPRセンサセルの製造方法の一例を説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the SPR sensor cell of this invention. 本発明の好ましい実施形態によるSPRセンサを説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the SPR sensor by preferable embodiment of this invention.

A.SPRセンサセル
図1は、本発明の好ましい実施形態によるSPRセンサセルを説明する概略斜視図である。図2(a)は、図1に示すSPRセンサセルを上から見た概略図であり、図2(b)は、図2(a)のA−A断面図である。
A. SPR Sensor Cell FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating an SPR sensor cell according to a preferred embodiment of the present invention. 2A is a schematic view of the SPR sensor cell shown in FIG. 1 as viewed from above, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

SPRセンサセル100は、図1および図2に示すように、平面視略矩形の有底枠形状に形成されており、基板10上に形成されたアンダークラッド層11と、コア層12と、金属層13とを有する。コア層12は、第1のコア層12aと第1のコア層よりも低い屈折率を有する第2のコア層12bとから構成されている。アンダークラッド層11およびコア層12は光導波路を構成し、コア層12を被覆する金属層13とともにサンプルの状態および/またはその変化を検知する検知部として機能する。SPRセンサセル100は、分析されるサンプル(例えば、溶液、粉末)が検知部(実質的には金属層)に接触するように配置されるサンプル配置部20を備える。図示した形態においては、サンプル配置部20は、オーバークラッド層14により規定されているが、オーバークラッド層14は、サンプル配置部20を適切に設けることができる限りにおいて省略されてもよい。また、基板10も目的に応じて省略されてもよい。サンプル配置部20には、分析されるサンプル(例えば、溶液、粉末)が検知部(実質的には金属層)に接触して配置される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the SPR sensor cell 100 is formed in a bottomed frame shape having a substantially rectangular shape in plan view, and includes an under cladding layer 11 formed on the substrate 10, a core layer 12, and a metal layer. 13. The core layer 12 is composed of a first core layer 12a and a second core layer 12b having a lower refractive index than the first core layer. The under cladding layer 11 and the core layer 12 constitute an optical waveguide, and function as a detection unit that detects the state of the sample and / or its change together with the metal layer 13 covering the core layer 12. The SPR sensor cell 100 includes a sample placement unit 20 that is placed so that a sample (for example, solution or powder) to be analyzed is in contact with a detection unit (substantially a metal layer). In the illustrated form, the sample placement portion 20 is defined by the overcladding layer 14, but the overcladding layer 14 may be omitted as long as the sample placement portion 20 can be appropriately provided. The substrate 10 may also be omitted depending on the purpose. In the sample placement unit 20, a sample to be analyzed (for example, a solution or a powder) is placed in contact with the detection unit (substantially a metal layer).

アンダークラッド層11は、所定の厚みを有する平面視略矩形平板状に形成されている。アンダークラッド層の厚みは、例えば5μm〜400μmである。   The under cladding layer 11 is formed in a substantially rectangular flat plate shape having a predetermined thickness in plan view. The thickness of the under cladding layer is, for example, 5 μm to 400 μm.

コア層12は、アンダークラッド層11の幅方向(図2の紙面の左右方向)および厚み方向の両方と直交する方向に延びる略角柱形状に形成され、アンダークラッド層11の幅方向略中央部の上面に配置されている。コア層は、その延びる方向の両端面がアンダークラッド層の当該方向の両端面と面一となるように形成されている。コア層の延びる方向が、光導波路内を光が伝播する方向となる。   The core layer 12 is formed in a substantially prismatic shape extending in a direction orthogonal to both the width direction of the undercladding layer 11 (left and right direction in FIG. 2) and the thickness direction. Arranged on the top surface. The core layer is formed so that both end surfaces in the extending direction thereof are flush with both end surfaces in the corresponding direction of the under cladding layer. The direction in which the core layer extends is the direction in which light propagates in the optical waveguide.

コア層12は、第1のコア層12aと第2のコア層12bとを含む。第1のコア層12aは、第2のコア層12bの上面(換言すると、第2のコア層12bと金属層13との間)に配置されている。   The core layer 12 includes a first core layer 12a and a second core layer 12b. The first core layer 12a is disposed on the upper surface of the second core layer 12b (in other words, between the second core layer 12b and the metal layer 13).

第1のコア層12aの屈折率(N)は、例えば1.650以下であり、好ましくは1.43以下であり、より好ましくは1.40未満であり、さらに好ましくは1.38以下である。第1のコア層の屈折率を1.43以下とすることにより、検出感度を格段に向上させることができる。第1のコア層の屈折率の下限は、例えばアンダークラッド層11の屈折率(NCL)+0.002である。また例えば、第1のコア層は、1.34以上の屈折率を有する。第1のコア層の屈折率が1.34以上であれば、水溶液系のサンプル(水の屈折率:1.33)であってもSPRを励起することができ、かつ、汎用の材料を使用することができる。なお、本明細書において、屈折率は、波長830nmにおける屈折率を意味する。 The refractive index (N 1 ) of the first core layer 12a is, for example, 1.650 or less, preferably 1.43 or less, more preferably less than 1.40, and even more preferably 1.38 or less. is there. By setting the refractive index of the first core layer to 1.43 or less, the detection sensitivity can be significantly improved. The lower limit of the refractive index of the first core layer is, for example, the refractive index (N CL ) +0.002 of the under cladding layer 11. For example, the first core layer has a refractive index of 1.34 or more. If the refractive index of the first core layer is 1.34 or more, SPR can be excited even with an aqueous sample (water refractive index: 1.33), and a general-purpose material is used. can do. In the present specification, the refractive index means a refractive index at a wavelength of 830 nm.

第2のコア層12bの屈折率(N)は、アンダークラッド層11の屈折率(NCL)より高く、第1のコア層の屈折率(N)より低い。このような屈折率を有する第2のコア層によれば、第2のコア層に入射した光の一部を第1のコア層に移行させることができる。その結果、コア層全体(第1のコア層および第2のコア層)に均一に入射した光が金属層近傍の第1のコア層に偏在することとなるので、SPR励起に寄与する光量を増加させることができる。第2のコア層の屈折率(N)は、好ましくは後述する第1のコア層の屈折率との関係および/またはアンダークラッド層の屈折率との関係を満たすように設定される。 The refractive index (N 2 ) of the second core layer 12 b is higher than the refractive index (N CL ) of the under cladding layer 11 and lower than the refractive index (N 1 ) of the first core layer. According to the second core layer having such a refractive index, a part of the light incident on the second core layer can be transferred to the first core layer. As a result, light uniformly incident on the entire core layer (the first core layer and the second core layer) is unevenly distributed in the first core layer near the metal layer, so that the amount of light contributing to SPR excitation can be reduced. Can be increased. The refractive index (N 2 ) of the second core layer is preferably set so as to satisfy the relationship with the refractive index of the first core layer and / or the refractive index of the underclad layer described later.

第1のコア層12aの屈折率と第2のコア層12bの屈折率との差(ΔN=N−N)は、好ましくは0.001<ΔN<0.045の関係を満たし、より好ましくは0.005≦ΔN≦0.040の関係、さらに好ましくは0.005≦ΔN≦0.030の関係を満たす。第1のコア層の屈折率と第2のコア層の屈折率との差がこのような範囲内であれば、コア層全体に入射した光を第1のコア層に効率的に偏在させることができる。 The difference (ΔN = N 1 −N 2 ) between the refractive index of the first core layer 12a and the refractive index of the second core layer 12b preferably satisfies the relationship 0.001 <ΔN <0.045, and more Preferably, the relationship of 0.005 ≦ ΔN ≦ 0.040 is satisfied, and more preferably the relationship of 0.005 ≦ ΔN ≦ 0.030 is satisfied. If the difference between the refractive index of the first core layer and the refractive index of the second core layer is within such a range, light incident on the entire core layer is efficiently unevenly distributed in the first core layer. Can do.

第2のコア層12bの屈折率とアンダークラッド層11の屈折率との差(N−NCL)は、好ましくは0.001以上である。このような屈折率差であれば、入射光をコア層12内に閉じ込めることができ、光導波路のコアとして機能し得る。さらに、該屈折率差は、より好ましくは0.010以上であり、さらに好ましくは0.020以上である。このような屈折率差であれば、光導波路をいわゆるマルチモードとすることができ、光導波路を透過する光の量を多くすることができるので、結果として、S/N比を向上させることができる。また、第2のコア層の屈折率とアンダークラッド層の屈折率との差は、好ましくは0.15以下、より好ましくは0.10以下、さらに好ましくは0.050以下である。第2のコア層の屈折率とアンダークラッド層の屈折率との差がこのような範囲であれば、SPR励起が生じる反射角の光がコア層内に存在することができる。 The difference (N 2 −N CL ) between the refractive index of the second core layer 12b and the refractive index of the under cladding layer 11 is preferably 0.001 or more. With such a refractive index difference, incident light can be confined in the core layer 12 and can function as the core of the optical waveguide. Furthermore, the refractive index difference is more preferably 0.010 or more, and further preferably 0.020 or more. With such a refractive index difference, the optical waveguide can be a so-called multimode, and the amount of light transmitted through the optical waveguide can be increased. As a result, the S / N ratio can be improved. it can. Further, the difference between the refractive index of the second core layer and the refractive index of the under cladding layer is preferably 0.15 or less, more preferably 0.10 or less, and further preferably 0.050 or less. If the difference between the refractive index of the second core layer and the refractive index of the under cladding layer is within such a range, light having a reflection angle that causes SPR excitation can exist in the core layer.

第1のコア層12aの厚み(T)は、例えば2μm〜20μmとすることができ、好ましくは2μm〜15μm、より好ましくは2μm〜10μmである。第1のコア層の厚みが15μmを超えると、光の偏在化の効果が不十分となる場合がある。また、2μm未満であると、シングルモードとなる場合がある。一方、第2のコア層12bの厚み(T)は、例えば3μm〜198μmであり、好ましくは後述する第1のコア層の厚みとの関係を満たすように設定される。なお、コア層12の厚み(第1のコア層と第2のコア層との合計厚み)は、例えば5μm〜200μmであり、好ましくは20μm〜200μmである。また、コア層の幅は、例えば5μm〜200μmであり、好ましくは20μm〜200μmである。このような厚みおよび/または幅であれば、光導波路をいわゆるマルチモードとすることができる。 The thickness (T 1 ) of the first core layer 12a can be, for example, 2 μm to 20 μm, preferably 2 μm to 15 μm, more preferably 2 μm to 10 μm. If the thickness of the first core layer exceeds 15 μm, the effect of uneven light distribution may be insufficient. If it is less than 2 μm, there may be a single mode. On the other hand, the thickness (T 2 ) of the second core layer 12b is, for example, 3 μm to 198 μm, and is preferably set to satisfy the relationship with the thickness of the first core layer described later. The thickness of the core layer 12 (total thickness of the first core layer and the second core layer) is, for example, 5 μm to 200 μm, and preferably 20 μm to 200 μm. Moreover, the width | variety of a core layer is 5 micrometers-200 micrometers, for example, Preferably they are 20 micrometers-200 micrometers. With such a thickness and / or width, the optical waveguide can be a so-called multimode.

第2のコア層12bの厚み(T)に対する第1のコア層12aの厚み(T)の割合(T/T)は、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.6以下、さらに好ましくは0.5以下、特に好ましくは0.45以下である。このように第2のコア層に比べて第1のコア層を薄くすることにより、光の偏在度を大きくすることができるので、SPR励起を好適に生じさせることができる。T/Tの下限は特に限定されないが、SPRセンサセルの小型化の観点から、例えば0.02とすることができる。 The ratio (T 1 / T 2 ) of the thickness (T 1 ) of the first core layer 12a to the thickness (T 2 ) of the second core layer 12b is preferably 0.7 or less, more preferably 0.6 or less. More preferably, it is 0.5 or less, and particularly preferably 0.45 or less. Thus, by making the first core layer thinner than the second core layer, the degree of light uneven distribution can be increased, so that SPR excitation can be preferably generated. The lower limit of T 1 / T 2 is not particularly limited, but may be set to 0.02, for example, from the viewpoint of downsizing the SPR sensor cell.

第1のコア層12aおよび第2のコア層12bを形成する材料としてはそれぞれ、上記の屈折率が得られる限りにおいて任意の適切な材料を用いることができる。例えば、具体例としては、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂およびこれらの変性体(例えば、フルオレン変性体、重水素変性体、フッ素樹脂以外の場合はフッ素変性体)が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらは、好ましくは感光剤を配合して、感光性材料として用いられ得る。アンダークラッド層11は、第1のコア層および/または第2のコア層を形成する材料と同様の材料であって、屈折率が第2のコア層よりも低くなるように調整された材料から形成され得る。   As a material for forming the first core layer 12a and the second core layer 12b, any appropriate material can be used as long as the above refractive index can be obtained. For example, specific examples include fluororesins, epoxy resins, polyimide resins, polyamide resins, silicone resins, acrylic resins, and modified products thereof (for example, fluorene-modified products, deuterium-modified products, and fluorine-modified products in cases other than fluorine resins) ). These may be used alone or in combination of two or more. These can be used as a photosensitive material, preferably by blending a photosensitive agent. The under-cladding layer 11 is made of a material similar to the material forming the first core layer and / or the second core layer, and adjusted to have a refractive index lower than that of the second core layer. Can be formed.

金属層13は、図2に示すように、コア層12(実質的には、第1のコア層12a)の上面を均一に被覆するように形成されている。図示例とは異なり、コア層の上面および両側面が金属層で被覆されてもよい。また、コア層だけでなく、アンダークラッド層上面の露出部(コア層が配置されない部分)も金属層で被覆されてもよい。好ましくは、コア層12(実質的には、第1のコア層12a)と金属層13との間に易接着層(図示せず)が設けられ得る。易接着層を形成することにより、コア層と金属層とを強固に固着させることができる。   As shown in FIG. 2, the metal layer 13 is formed so as to uniformly cover the upper surface of the core layer 12 (substantially, the first core layer 12a). Unlike the illustrated example, the upper surface and both side surfaces of the core layer may be covered with a metal layer. Further, not only the core layer but also the exposed portion (the portion where the core layer is not disposed) on the upper surface of the under cladding layer may be covered with a metal layer. Preferably, an easily bonding layer (not shown) may be provided between the core layer 12 (substantially, the first core layer 12a) and the metal layer 13. By forming the easy adhesion layer, the core layer and the metal layer can be firmly fixed.

金属層13を形成する材料としては、金、銀、白金、銅、アルミニウムおよびこれらの合金が挙げられる。金属層は、単一層であってもよく、2層以上の積層構造を有していてもよい。金属層の厚み(積層構造を有する場合はすべての層の合計厚み)は、好ましくは20nm〜70nmであり、より好ましくは30nm〜60nmである。   Examples of the material for forming the metal layer 13 include gold, silver, platinum, copper, aluminum, and alloys thereof. The metal layer may be a single layer or may have a laminated structure of two or more layers. The thickness of the metal layer (when having a laminated structure, the total thickness of all layers) is preferably 20 nm to 70 nm, and more preferably 30 nm to 60 nm.

易接着層を形成する材料としては、代表的にはクロムまたはチタンが挙げられる。易接着層の厚みは、好ましくは1nm〜5nmである。   As a material for forming the easy-adhesion layer, chrome or titanium is typically given. The thickness of the easy adhesion layer is preferably 1 nm to 5 nm.

オーバークラッド層14は、図1に示すように、アンダークラッド層11の上面において、その外周がアンダークラッド層11の外周と平面視において略同一となるように、平面視矩形の枠形状に形成されており、その幅方向略中央部の下端をコア層12が貫通している。アンダークラッド層およびコア層の上面とオーバークラッド層とで囲まれる部分が、サンプル配置部20として区画されている。当該区画にサンプルを配置することにより、検知部(実質的には、金属層13)とサンプルとが接触し、検出が可能となる。さらに、このような区画を形成することにより、サンプルを容易に金属層表面に配置することができるので、作業性の向上を図ることができる。   As shown in FIG. 1, the over clad layer 14 is formed in a rectangular frame shape in plan view so that the outer periphery of the over clad layer 11 is substantially the same as the outer periphery of the under clad layer 11 in plan view. The core layer 12 penetrates the lower end of the substantially central portion in the width direction. A portion surrounded by the upper surface of the under-cladding layer and the core layer and the over-cladding layer is partitioned as the sample placement portion 20. By arranging the sample in the section, the detection unit (substantially the metal layer 13) and the sample come into contact with each other, and detection is possible. Furthermore, by forming such a partition, the sample can be easily placed on the surface of the metal layer, so that workability can be improved.

オーバークラッド層14を形成する材料としては、例えば、上記コア層およびアンダークラッド層を形成する材料、ならびにシリコーンゴムが挙げられる。オーバークラッド層の厚み(コア層12の上面からの厚み)は、好ましくは5μm〜2000μmであり、さらに好ましくは25μm〜200μmである。オーバークラッド層の屈折率は、好ましくは、コア層の屈折率よりも低い。1つの実施形態においては、オーバークラッド層の屈折率は、アンダークラッド層の屈折率と同等である。   Examples of the material for forming the over clad layer 14 include a material for forming the core layer and the under clad layer, and silicone rubber. The thickness of the over clad layer (thickness from the upper surface of the core layer 12) is preferably 5 μm to 2000 μm, and more preferably 25 μm to 200 μm. The refractive index of the overcladding layer is preferably lower than the refractive index of the core layer. In one embodiment, the refractive index of the overclad layer is equivalent to the refractive index of the underclad layer.

本発明の好ましい実施形態によるSPRセンサセルを説明してきたが、本発明はこれらに限定されない。例えば、アンダークラッド層上面の露出部(コア層が配置されない部分)やコア層側面の露出部(金属層によって被覆されない部分)に保護層を設けてもよい。保護層を設けることにより、例えば、サンプルが液状である場合に、サンプルによってコア層および/またはクラッド層が膨潤することを防止することができる。保護層を形成する材料としては、例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムが挙げられる。これらの材料は、好ましくは、コア層よりも屈折率が低くなるように調整され得る。保護層の厚みは、好ましくは1nm〜100nmであり、より好ましくは5nm〜20nmである。   Although SPR sensor cells according to preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited thereto. For example, you may provide a protective layer in the exposed part (part where a core layer is not arrange | positioned) of an under clad layer upper surface, or the exposed part (part which is not coat | covered with a metal layer) of a core layer side surface. By providing the protective layer, for example, when the sample is in a liquid state, the core layer and / or the clad layer can be prevented from swelling due to the sample. Examples of the material for forming the protective layer include silicon dioxide and aluminum oxide. These materials can preferably be adjusted to have a refractive index lower than that of the core layer. The thickness of the protective layer is preferably 1 nm to 100 nm, more preferably 5 nm to 20 nm.

さらに、コア層とアンダークラッド層の関係においては、コア層の少なくとも一部がアンダークラッド層に隣接するように設けられていればよい。例えば、上記実施形態ではアンダークラッド層の上にコア層が形成された構成を説明したが、コア層は上面(より具体的には、第1のコア層の上面)のみが露出するようにアンダークラッド層に埋設されてもよく、アンダークラッド層を貫通するようにして設けられてもよい。   Furthermore, regarding the relationship between the core layer and the under cladding layer, it is sufficient that at least a part of the core layer is provided adjacent to the under cladding layer. For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the core layer is formed on the under cladding layer has been described. However, the core layer has an under surface so that only the upper surface (more specifically, the upper surface of the first core layer) is exposed. It may be embedded in the cladding layer or may be provided so as to penetrate the under cladding layer.

さらに、SPRセンサにおけるコア層の数は、目的に応じて変更してもよい。具体的には、コア層は、アンダークラッド層の幅方向に所定の間隔を隔てて複数形成されてもよい。このような構成であれば、複数のサンプルを同時に分析することができるので、分析効率を向上させることができる。コア層の形状もまた、目的に応じて任意の適切な形状(例えば、半円柱形状、凸柱形状)を採用することができる。   Furthermore, the number of core layers in the SPR sensor may be changed according to the purpose. Specifically, a plurality of core layers may be formed at a predetermined interval in the width direction of the under cladding layer. With such a configuration, since a plurality of samples can be analyzed simultaneously, the analysis efficiency can be improved. As the shape of the core layer, any appropriate shape (for example, a semi-cylindrical shape or a convex column shape) can be adopted depending on the purpose.

さらに、SPRセンサセル100(サンプル配置部20)の上部には、蓋を設けてもよい。このような構成とすれば、サンプルが外気に接触することを防止することができる。また、サンプルが溶液である場合には、溶媒の蒸発による濃度変化を防止することができる。蓋を設ける場合には、液状サンプルをサンプル配置部へ注入するための注入口とサンプル配置部から排出するための排出口とを設けてもよい。このような構成とすれば、サンプルを流してサンプル配置部に連続的に供給することができるので、サンプルの特性を連続的に測定することができる。   Furthermore, a lid may be provided on the top of the SPR sensor cell 100 (sample placement unit 20). With such a configuration, the sample can be prevented from coming into contact with the outside air. Further, when the sample is a solution, a change in concentration due to evaporation of the solvent can be prevented. When the lid is provided, an inlet for injecting the liquid sample into the sample placement portion and a discharge port for discharging from the sample placement portion may be provided. With such a configuration, the sample can be flowed and continuously supplied to the sample placement unit, so that the characteristics of the sample can be continuously measured.

上記の実施形態は、それぞれを適切に組み合わせてもよい。   The above embodiments may be appropriately combined with each other.

B.SPRセンサセルの製造方法
本発明のSPRセンサセルは、任意の適切な方法により製造され得る。以下に、図3を参照しながら本発明のSPRセンサセルの製造方法の一例を説明する。
B. Method for Manufacturing SPR Sensor Cell The SPR sensor cell of the present invention can be manufactured by any suitable method. Below, an example of the manufacturing method of the SPR sensor cell of this invention is demonstrated, referring FIG.

まず、図3(a)に示すように基板10上にアンダークラッド層を形成する材料11’を塗布する。次いで、図3(b)に示すようにアンダークラッド層形成材料11’に紫外線を照射し、当該材料を硬化させて、アンダークラッド層11を形成する。次いで、アンダークラッド層11上に第2のコア層形成材料12b’を塗布し、紫外線を照射することによって、当該材料を硬化させて第2のコア層12bを形成する(図3(c)〜(d))。次いで、第2のコア層12b上に第1のコア層形成材料12a’を塗布し、紫外線を照射することによって、当該材料を硬化させて第1のコア層12aを形成する(図3(e)〜(f))。各層の形成材料に対する紫外線の照射条件は、材料の種類に応じて適切に設定され得る。必要に応じて、材料を加熱してもよい。加熱は、紫外線照射前に行ってもよく、紫外線照射後に行ってもよく、紫外線照射と併せて行ってもよい。   First, as shown in FIG. 3A, a material 11 ′ for forming an under cladding layer is applied on the substrate 10. Next, as shown in FIG. 3B, the under cladding layer forming material 11 ′ is irradiated with ultraviolet rays, and the material is cured to form the under cladding layer 11. Next, the second core layer forming material 12b ′ is applied on the under cladding layer 11 and irradiated with ultraviolet rays to cure the material to form the second core layer 12b (FIG. 3C to FIG. 3C). (D)). Next, the first core layer forming material 12a ′ is applied onto the second core layer 12b and irradiated with ultraviolet rays to cure the material to form the first core layer 12a (FIG. 3E). ) To (f)). The irradiation conditions of the ultraviolet rays with respect to the forming material of each layer can be appropriately set according to the type of the material. If necessary, the material may be heated. Heating may be performed before ultraviolet irradiation, may be performed after ultraviolet irradiation, or may be performed in combination with ultraviolet irradiation.

次に、エッチング等により、コア層12(第1のコア層12aおよび第2のコア層12b)を所定の形状にパターニングする(図3(g))。その後、図3(h)に示すように、コア層12の上面を被覆するようにして金属層13を形成する。好ましくは、コア層の上面に易接着層(図示せず)を形成し、易接着層を介してコア層を金属層13で被覆する。金属層は、例えば、所定のパターンを有するマスクを介して金属層を形成する材料を真空蒸着、イオンプレーティングまたはスパッタリングすることにより形成される。易接着層は、例えば、クロムまたはチタンをスパッタリングすることにより形成される。   Next, the core layer 12 (the first core layer 12a and the second core layer 12b) is patterned into a predetermined shape by etching or the like (FIG. 3G). Thereafter, as shown in FIG. 3H, the metal layer 13 is formed so as to cover the upper surface of the core layer 12. Preferably, an easy adhesion layer (not shown) is formed on the upper surface of the core layer, and the core layer is covered with the metal layer 13 via the easy adhesion layer. The metal layer is formed by, for example, vacuum deposition, ion plating or sputtering of a material for forming the metal layer through a mask having a predetermined pattern. The easy adhesion layer is formed, for example, by sputtering chromium or titanium.

最後に、図3(i)に示すように、上記所定の枠形状を有するオーバークラッド層14を形成する。オーバークラッド層14は、任意の適切な方法により形成され得る。オーバークラッド層14は、例えば、上記所定の枠形状を有する鋳型をアンダークラッド層およびコア層の上に配置し、当該鋳型にオーバークラッド層形成材料のワニスを充填して乾燥し、必要に応じて硬化させ、最後に鋳型を除去することにより形成され得る。感光性材料を用いる場合には、オーバークラッド層14は、アンダークラッド層およびコア層の全面にワニスを塗布し、乾燥後に、所定のパターンのフォトマスクを介して露光および現像することにより形成され得る。   Finally, as shown in FIG. 3I, the over clad layer 14 having the predetermined frame shape is formed. The over clad layer 14 can be formed by any appropriate method. For example, the over clad layer 14 is formed by placing a mold having the predetermined frame shape on the under clad layer and the core layer, filling the mold with a varnish of an over clad layer forming material, and drying, if necessary. It can be formed by curing and finally removing the mold. When a photosensitive material is used, the over clad layer 14 can be formed by applying varnish to the entire surface of the under clad layer and the core layer, and after drying, exposing and developing through a photomask having a predetermined pattern. .

以上のようにして、図1に示すSPRセンサセルを作製することができる。   As described above, the SPR sensor cell shown in FIG. 1 can be manufactured.

C.SPRセンサ
図4は、本発明の好ましい実施形態によるSPRセンサを説明する概略断面図である。SPRセンサ200は、SPRセンサセル100と光源110と光計測器120とを備える。SPRセンサセル100は、上記A項およびB項で説明した本発明のSPRセンサである。
C. SPR Sensor FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an SPR sensor according to a preferred embodiment of the present invention. The SPR sensor 200 includes an SPR sensor cell 100, a light source 110, and an optical measuring instrument 120. The SPR sensor cell 100 is the SPR sensor of the present invention described in the above items A and B.

光源110としては、任意の適切な光源が採用され得る。光源の具体例としては、白色光源、単色光光源が挙げられる。光計測器120は、任意の適切な演算処理装置に接続され、データの蓄積、表示および加工を可能としている。   Any appropriate light source can be adopted as the light source 110. Specific examples of the light source include a white light source and a monochromatic light source. The optical measuring instrument 120 is connected to any appropriate arithmetic processing device, and can store, display and process data.

光源110は、光源側光コネクタ111を介して光源側光ファイバ112に接続されている。光源側光ファイバ112は、光源側ファイバブロック113を介してSPRセンサセル100(コア層12)の伝播方向一方側端部に接続されている。SPRセンサセル100(コア層12)の伝播方向他方側端部には、計測器側ファイバブロック114を介して計測器側光ファイバ115が接続されている。計測器側光ファイバ115は、計測器側光コネクタ116を介して光計測器120に接続されている。SPR励起可能な反射角の光を光導波路内に伝播させることができるマルチモード光ファイバにて接続することが好ましい。   The light source 110 is connected to the light source side optical fiber 112 via the light source side optical connector 111. The light source side optical fiber 112 is connected to one end portion in the propagation direction of the SPR sensor cell 100 (core layer 12) through the light source side fiber block 113. A measuring instrument side optical fiber 115 is connected to the other end portion in the propagation direction of the SPR sensor cell 100 (core layer 12) via a measuring instrument side fiber block 114. The measuring instrument side optical fiber 115 is connected to the optical measuring instrument 120 via the measuring instrument side optical connector 116. It is preferable to connect with a multimode optical fiber capable of propagating light having a reflection angle capable of SPR excitation into the optical waveguide.

SPRセンサセル100は、任意の適切なセンサセル固定装置(図示せず)によって固定されている。センサセル固定装置は、所定方向(例えば、SPRセンサセルの幅方向)に沿って移動可能とされており、これにより、SPRセンサセルを所望の位置に配置することができる。   The SPR sensor cell 100 is fixed by any appropriate sensor cell fixing device (not shown). The sensor cell fixing device is movable along a predetermined direction (for example, the width direction of the SPR sensor cell), and thereby, the SPR sensor cell can be arranged at a desired position.

光源側光ファイバ112は、光源側光ファイバ固定装置131により固定され、計測器側光ファイバ115は、計測器側光ファイバ固定装置132により固定されている。光源側光ファイバ固定装置131および計測器側光ファイバ固定装置132は、それぞれ、任意の適切な6軸移動ステージ(図示せず)の上に固定されており、光ファイバの伝播方向、幅方向(伝播方向と水平方向において直交する方向)および厚み方向(伝播方向と垂直方向において直交する方向)と、これらのそれぞれの方向を軸とする回転方向とに可動とされている。   The light source side optical fiber 112 is fixed by a light source side optical fiber fixing device 131, and the measuring instrument side optical fiber 115 is fixed by a measuring instrument side optical fiber fixing device 132. The light source side optical fiber fixing device 131 and the measuring instrument side optical fiber fixing device 132 are respectively fixed on any appropriate six-axis moving stage (not shown), and the propagation direction and width direction of the optical fiber ( It is movable in a propagation direction and a direction orthogonal to the horizontal direction) and a thickness direction (a direction orthogonal to the propagation direction in the vertical direction) and a rotation direction around each of these directions.

このようなSPRセンサによれば、光源110、光源側光ファイバ112、SPRセンサセル100(コア層12)、計測器側光ファイバ115および光計測器120を一軸上に配置することができ、これらを透過するように光源110から光を導入することができる。   According to such an SPR sensor, the light source 110, the light source side optical fiber 112, the SPR sensor cell 100 (core layer 12), the measuring instrument side optical fiber 115, and the optical measuring instrument 120 can be arranged on one axis, Light can be introduced from the light source 110 to be transmitted.

以下、このようなSPRセンサの使用形態の一例を説明する。   Hereinafter, an example of the usage pattern of such an SPR sensor will be described.

まず、サンプルをSPRセンサセル100のサンプル配置部20に配置し、サンプルと金属層13とを接触させる。次いで、光源110から所定の光を、光源側光ファイバ112を介してSPRセンサセル100(コア層12)に導入する(図4の矢印L1参照)。SPRセンサセル100(コア層12)に導入された光は、コア層12内においてその一部が第2のコア層12bから第1のコア層12aに移行しながら全反射を繰り返し、SPRセンサセル100(コア層12)を透過するとともに、一部の光は、コア層12の上面(実質的には、第1のコア層12aの上面)において金属層13に入射し、表面プラズモン共鳴により減衰される。SPRセンサセル100(コア層12)を透過した光は、計測器側光ファイバ115を介して光計測器120に導入される(図4の矢印L2参照)。すなわち、このSPRセンサ200において、光計測器120に導入される光は、コア層12において表面プラズモン共鳴を発生させた波長の光強度が減衰している。表面プラズモン共鳴を発生させる波長は、金属層13に接触したサンプルの屈折率などに依存するので、光計測器120に導入される光の光強度の減衰を検出することにより、サンプルの屈折率の変化を検出することができる。   First, a sample is arrange | positioned at the sample arrangement | positioning part 20 of the SPR sensor cell 100, and a sample and the metal layer 13 are made to contact. Next, predetermined light from the light source 110 is introduced into the SPR sensor cell 100 (core layer 12) via the light source side optical fiber 112 (see arrow L1 in FIG. 4). The light introduced into the SPR sensor cell 100 (core layer 12) repeats total reflection while a part of the light moves from the second core layer 12b to the first core layer 12a in the core layer 12, and the SPR sensor cell 100 ( While being transmitted through the core layer 12, some light is incident on the metal layer 13 on the upper surface of the core layer 12 (substantially, the upper surface of the first core layer 12 a) and is attenuated by surface plasmon resonance. . The light transmitted through the SPR sensor cell 100 (core layer 12) is introduced into the optical measuring instrument 120 through the measuring instrument side optical fiber 115 (see arrow L2 in FIG. 4). That is, in the SPR sensor 200, the light intensity of the light introduced into the optical measuring instrument 120 is attenuated at the wavelength that caused the surface plasmon resonance in the core layer 12. Since the wavelength for generating surface plasmon resonance depends on the refractive index of the sample in contact with the metal layer 13, the attenuation of the light intensity of the light introduced into the optical measuring instrument 120 is detected to detect the refractive index of the sample. Changes can be detected.

例えば、光源110として白色光源を用いる場合には、光計測器120によって、SPRセンサセル100の透過後に光強度が減衰する波長(表面プラズモン共鳴を発生させる波長)を計測し、その減衰する波長が変化したことを検出すれば、サンプルの屈折率の変化を確認することができる。また例えば、光源110として単色光光源を用いる場合には、光計測器120によって、SPRセンサセル100の透過後における単色光の光強度の変化(減衰の度合い)を計測し、その減衰の度合いが変化したことを検出すれば、表面プラズモン共鳴を発生させる波長が変化したことを確認でき、サンプルの屈折率の変化を確認することができる。   For example, when a white light source is used as the light source 110, the optical measuring instrument 120 measures the wavelength at which the light intensity attenuates after transmission through the SPR sensor cell 100 (the wavelength that generates surface plasmon resonance), and the attenuation wavelength changes. If this is detected, a change in the refractive index of the sample can be confirmed. For example, when a monochromatic light source is used as the light source 110, the optical measuring instrument 120 measures the change (degree of attenuation) of the monochromatic light after passing through the SPR sensor cell 100, and the degree of attenuation changes. If it is detected, it can be confirmed that the wavelength for generating surface plasmon resonance has changed, and the change in the refractive index of the sample can be confirmed.

上記のように、このようなSPRセンサセルは、サンプルの屈折率の変化に基づいて、例えば、サンプルの濃度の測定、免疫反応の検出などの種々の化学分析および生物化学分析に用いることができる。より具体的には、例えば、サンプルが溶液である場合には、サンプル(溶液)の屈折率は溶液の濃度に依存するので、サンプルの屈折率を検出すれば、そのサンプルの濃度を測定することができる。さらに、サンプルの屈折率が変化したことを検出すれば、サンプルの濃度が変化したことを確認することができる。また例えば、免疫反応の検出においては、SPRセンサセル100の金属層13の上に誘電体膜を介して抗体を固定し、抗体に検体を接触させる。抗体と検体とが免疫反応すればサンプルの屈折率が変化するので、抗体と検体との接触前後におけるサンプルの屈折率変化を検出することにより、抗体と検体とが免疫反応したと判断することができる。   As described above, such an SPR sensor cell can be used for various chemical analysis and biochemical analysis such as measurement of the concentration of a sample and detection of an immune reaction based on a change in the refractive index of the sample. More specifically, for example, when the sample is a solution, the refractive index of the sample (solution) depends on the concentration of the solution. Therefore, if the refractive index of the sample is detected, the concentration of the sample is measured. Can do. Furthermore, if it is detected that the refractive index of the sample has changed, it can be confirmed that the concentration of the sample has changed. For example, in detecting an immune reaction, an antibody is immobilized on the metal layer 13 of the SPR sensor cell 100 via a dielectric film, and a specimen is brought into contact with the antibody. Since the refractive index of the sample changes when the antibody and the specimen are immunoreacted, it is possible to determine that the antibody and the specimen have immunoreacted by detecting the change in the refractive index of the sample before and after contact between the antibody and the specimen. it can.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、実施例および比較例において、特に明記しない限り、屈折率の測定波長は830nmである。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these Examples. In Examples and Comparative Examples, the measurement wavelength of the refractive index is 830 nm unless otherwise specified.

<屈折率の測定>
屈折率は、シリコンウエハの上に10μm厚の膜を形成し、プリズムカプラ式屈折率測定装置を用いて波長830nmで測定した。
<Measurement of refractive index>
The refractive index was measured at a wavelength of 830 nm using a prism coupler type refractive index measuring device by forming a 10 μm thick film on a silicon wafer.

<実施例1>
図3に示すような方法でSPRセンサセルを作製した。具体的には、シリコンウエハ上に、アンダークラッド層形成材料として、フッ素系UV硬化型樹脂(ソルベイスペシャルティポリマージャパン社製、商品名「Fomblin MD40」)を塗布した後、紫外線硬化させ、膜状のアンダークラッド層(屈折率:1.320、厚み:20μm)を形成した。次いで、アンダークラッド層の上面に第2のコア層形成材料として、フッ素系UV硬化型樹脂(ソルベイスペシャルティポリマージャパン社製、商品名「Fluorolink MD700」)を塗布し、紫外線硬化させて、膜状の第2のコア層(屈折率:1.348、厚み:35μm)を形成した。続いて、第2のコア層の上面に第1のコア層形成材料として、フッ素系UV硬化型樹脂(DIC社製、商品名「OP38Z」)を塗布し、紫外線硬化させて、膜状の第1のコア層(屈折率:1.372、厚み:15μm)を形成した。次いで、膜状の第1のコア層および第2のコア層をエッチングして、50μm幅の直線状にパターニングされたコア層(第1のコア層および第2のコア層)を形成した。その後、アンダークラッド層およびコア層が形成されたシリコンウエハを所定サイズ(20mm×22.25mm)にダイシング切削した。次いで、開口部(1mm幅×6mm長)を有するマスクを介して、金をスパッタリングし、コア層およびアンダークラッド層の上面を覆うように金属層(厚み:30nm)を形成した。最後に、アンダークラッド層形成材料と同じ材料を所定の枠形状の鋳型に充填して硬化させ、次いで鋳型を除去することにより、コア層の形状に対応する凹部を有する枠形状のオーバークラッド層を形成した。このようにして、アンダークラッド層の上面も金属層で被覆されていること以外は図1および図2に示すSPRセンサセルと同様のSPRセンサセルを作製した。
<Example 1>
An SPR sensor cell was produced by the method shown in FIG. Specifically, a fluorine-based UV curable resin (manufactured by Solvay Specialty Polymer Japan Co., Ltd., trade name “Fomblin MD40”) is applied on the silicon wafer as an undercladding layer forming material, followed by UV curing to form a film-like material. An under cladding layer (refractive index: 1.320, thickness: 20 μm) was formed. Next, a fluorine-based UV curable resin (manufactured by Solvay Specialty Polymer Japan Co., Ltd., trade name “Fluorolink MD700”) is applied as a second core layer forming material on the upper surface of the under clad layer, and UV-cured to form a film-like material. A second core layer (refractive index: 1.348, thickness: 35 μm) was formed. Subsequently, a fluorine-based UV curable resin (manufactured by DIC, trade name “OP38Z”) is applied to the upper surface of the second core layer as a first core layer forming material, and UV-cured to form a film-shaped first layer. 1 core layer (refractive index: 1.372, thickness: 15 μm) was formed. Next, the film-like first core layer and second core layer were etched to form a core layer (first core layer and second core layer) patterned in a straight line having a width of 50 μm. Thereafter, the silicon wafer on which the under cladding layer and the core layer were formed was diced and cut to a predetermined size (20 mm × 22.25 mm). Next, gold was sputtered through a mask having an opening (1 mm width × 6 mm length) to form a metal layer (thickness: 30 nm) so as to cover the upper surfaces of the core layer and the under cladding layer. Finally, a frame-shaped overcladding layer having a recess corresponding to the shape of the core layer is obtained by filling the same material as the undercladding layer forming material into a predetermined frame-shaped mold and curing it, and then removing the mold. Formed. In this manner, an SPR sensor cell similar to the SPR sensor cell shown in FIGS. 1 and 2 was produced except that the upper surface of the undercladding layer was also covered with the metal layer.

上記で得られたSPRセンサセルと、ハロゲン光源(オーシャンオプティクス社製、商品名「HL−2000−HP」、白色光)と、分光器(オーシャンオプティクス社製、商品名「USB4000」)とを一軸上に配置して図4に示すようなSPRセンサを作製した。具体的には、光源からの光がSPRセンサセルのコア層の入射側端面に導入されるように、グレーテッド型のマルチモードファイバ(φ50μm/125μm)を介してハロゲン光源(オーシャンオプティクス社製、商品名「HL−2000−HP」、白色光)をSPRセンサセル(コア層)の入射側に接続し、出射側に分光器(オーシャンオプティクス社製、商品名「USB4000」)を接続した。SPRセンサセルのサンプル配置部にサンプルとして純水(屈折率:1.33)40μLを投入し、コア層の一端に白色光を入射させ、他端から出射した光を分光器で測定した。そして、サンプルを配置しない状態でSPRセンサセル(光導波路)に光を透過させたときの各波長の光強度を100%とした場合の透過率スペクトルを求め、透過率の極小値における吸収強度を計測した。ここで、該吸収強度が大きいほど検出感度が高いことを示す。結果を表1に示す。   The SPR sensor cell obtained above, a halogen light source (Ocean Optics, trade name “HL-2000-HP”, white light), and a spectroscope (Ocean Optics, trade name “USB4000”) are on one axis. The SPR sensor as shown in FIG. Specifically, a halogen light source (manufactured by Ocean Optics, Inc., product) via a graded multimode fiber (φ50 μm / 125 μm) so that light from the light source is introduced into the incident side end face of the core layer of the SPR sensor cell. The name “HL-2000-HP” (white light) was connected to the incident side of the SPR sensor cell (core layer), and a spectrometer (trade name “USB4000” manufactured by Ocean Optics, Inc.) was connected to the output side. As a sample, 40 μL of pure water (refractive index: 1.33) was added to the sample placement portion of the SPR sensor cell, white light was incident on one end of the core layer, and light emitted from the other end was measured with a spectrometer. Then, a transmittance spectrum is obtained when the light intensity of each wavelength when the light is transmitted through the SPR sensor cell (optical waveguide) without setting the sample is 100%, and the absorption intensity at the minimum value of the transmittance is measured. did. Here, it shows that detection sensitivity is so high that this absorption intensity is large. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
第1のコア層の厚みを5μmにしたこと、および、第2のコア層の厚みを45μmにしたこと以外は実施例1と同様にして、SPRセンサセルおよびSPRセンサを作製した。得られたSPRセンサを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<Example 2>
An SPR sensor cell and an SPR sensor were produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the first core layer was 5 μm and the thickness of the second core layer was 45 μm. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<実施例3>
第1のコア層形成材料として、フッ素系UV硬化型樹脂(DIC社製、商品名「OP38Z」)60重量部とフッ素系UV硬化型樹脂(DIC社製、商品名「OP40Z」)40重量部との混合物を用いて厚み5μmの第1のコア層(屈折率:1.384)を形成したこと、および、第2のコア層の形成材料として、フッ素系UV硬化型樹脂(ソルベイスペシャルティポリマージャパン社製、商品名「Fluorolink MD700」)を用いて厚み45μmの第2のコア層(屈折率:1.348)を形成したこと以外は実施例1と同様にして、SPRセンサセルおよびSPRセンサを作製した。得られたSPRセンサを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<Example 3>
As a first core layer forming material, 60 parts by weight of a fluorine-based UV curable resin (manufactured by DIC, trade name “OP38Z”) and 40 parts by weight of a fluorine-based UV curable resin (manufactured by DIC, trade name “OP40Z”) The first core layer (refractive index: 1.384) having a thickness of 5 μm was formed using a mixture of the above and fluorine-based UV curable resin (Solvay Specialty Polymer Japan) as a material for forming the second core layer. A SPR sensor cell and an SPR sensor were produced in the same manner as in Example 1 except that a second core layer (refractive index: 1.348) having a thickness of 45 μm was formed using a product name “Fluorolink MD700” manufactured by the company. did. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<実施例4>
第1のコア層形成材料として、フッ素系UV硬化型樹脂(DIC社製、商品名「OP38Z」)60重量部とフッ素系UV硬化型樹脂(DIC社製、商品名「OP40Z」)40重量部との混合物を用いて厚み5μmの第1のコア層(屈折率:1.384)を形成したこと、および、第2のコア層の形成材料として、フッ素系UV硬化型樹脂(DIC社製、商品名「OP38Z」)を用いて厚み45μmの第2のコア層(屈折率:1.372)を形成したこと以外は実施例1と同様にして、SPRセンサセルおよびSPRセンサを作製した。得られたSPRセンサを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<Example 4>
As a first core layer forming material, 60 parts by weight of a fluorine-based UV curable resin (manufactured by DIC, trade name “OP38Z”) and 40 parts by weight of a fluorine-based UV curable resin (manufactured by DIC, trade name “OP40Z”) The first core layer (refractive index: 1.384) having a thickness of 5 μm was formed using a mixture of the fluorinated UV curable resin (manufactured by DIC Corporation, as a material for forming the second core layer). An SPR sensor cell and an SPR sensor were produced in the same manner as in Example 1 except that a second core layer (refractive index: 1.372) having a thickness of 45 μm was formed using a trade name “OP38Z”. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<実施例5>
第1のコア層の厚みを20μmにしたこと、および、第2のコア層の厚みを30μmにしたこと以外は実施例1と同様にして、SPRセンサセルおよびSPRセンサを作製した。得られたSPRセンサを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<Example 5>
An SPR sensor cell and an SPR sensor were produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the first core layer was 20 μm and the thickness of the second core layer was 30 μm. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<実施例6>
第1のコア層形成材料として、フッ素系UV硬化型樹脂(DIC社製、商品名「OP40Z」)を用いて厚み5μmの第1のコア層(屈折率:1.399)を形成したこと、および、第2のコア層の形成材料として、フッ素系UV硬化型樹脂(ソルベイスペシャルティポリマージャパン社製、商品名「Fluorolink MD700」)を用いて厚み45μmの第2のコア層(屈折率:1.348)を形成したこと以外は実施例1と同様にして、SPRセンサセルおよびSPRセンサを作製した。得られたSPRセンサを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<Example 6>
Forming the first core layer (refractive index: 1.399) with a thickness of 5 μm using a fluorine-based UV curable resin (manufactured by DIC, trade name “OP40Z”) as the first core layer forming material, As a material for forming the second core layer, a fluorine-based UV curable resin (trade name “Fluorolink MD700” manufactured by Solvay Specialty Polymer Japan Co., Ltd.) is used and a second core layer having a thickness of 45 μm (refractive index: 1. SPR sensor cell and SPR sensor were manufactured in the same manner as in Example 1 except that 348) was formed. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<比較例1>
第2のコア層を形成しなかったこと、および、第1のコア層の厚みを50μmとしたこと以外は実施例1と同様にして、SPRセンサセルおよびSPRセンサを作製した。得られたSPRセンサを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
An SPR sensor cell and an SPR sensor were produced in the same manner as in Example 1 except that the second core layer was not formed and the thickness of the first core layer was 50 μm. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<評価>
表1から明らかなように、実施例のSPRセンサセルは、比較例のSPRセンサセルに比べて吸収強度が大きく、感度に優れることがわかる。なかでも、実施例1〜4のSPRセンサセルは、比較例のSPRセンサセルに比べて吸収強度が格段に大きく、顕著に優れた感度を有する。これは、第1のコア層と第2のコア層との屈折率差、厚みの割合等が適切に設定されているためと考えられる。
<Evaluation>
As is clear from Table 1, it can be seen that the SPR sensor cell of the example has higher absorption intensity and excellent sensitivity than the SPR sensor cell of the comparative example. In particular, the SPR sensor cells of Examples 1 to 4 have a remarkably superior sensitivity with a significantly higher absorption intensity than the SPR sensor cells of the comparative examples. This is presumably because the refractive index difference between the first core layer and the second core layer, the thickness ratio, and the like are set appropriately.

本発明のSPRセンサセルおよびSPRセンサは、サンプルの濃度の測定、免疫反応の検出など、種々の化学分析および生物化学分析に好適に利用され得る。   The SPR sensor cell and SPR sensor of the present invention can be suitably used for various chemical analysis and biochemical analysis such as measurement of sample concentration and detection of immune reaction.

11 アンダークラッド層
12 コア層
12a 第1のコア層
12b 第2のコア層
13 金属層
14 オーバークラッド層
20 サンプル配置部
100 SPRセンサセル
110 光源
120 光計測器
200 SPRセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Under clad layer 12 Core layer 12a 1st core layer 12b 2nd core layer 13 Metal layer 14 Over clad layer 20 Sample arrangement part 100 SPR sensor cell 110 Light source 120 Optical measuring device 200 SPR sensor

Claims (6)

アンダークラッド層と、少なくとも一部が該アンダークラッド層に隣接するように設けられたコア層と、該コア層を被覆する金属層とを有するSPRセンサであって、
該コア層が、第1のコア層と該第1のコア層よりも低い屈折率を有する第2のコア層とを含み、
該第1のコア層が、該第2のコア層と該金属層との間に配置されている、
SPRセンサセル。
An SPR sensor having an under cladding layer, a core layer provided so that at least a part thereof is adjacent to the under cladding layer, and a metal layer covering the core layer,
The core layer includes a first core layer and a second core layer having a lower refractive index than the first core layer;
The first core layer is disposed between the second core layer and the metal layer;
SPR sensor cell.
前記第1のコア層の屈折率(N)と前記第2のコア層の屈折率(N)との差(ΔN=N−N)が、0.001<ΔN<0.045の関係を満たす、請求項1に記載のSPRセンサセル。 The difference (ΔN = N 1 −N 2 ) between the refractive index (N 1 ) of the first core layer and the refractive index (N 2 ) of the second core layer is 0.001 <ΔN <0.045. The SPR sensor cell according to claim 1, wherein the relationship is satisfied. 前記第1のコア層の厚み(T)が、2μm〜15μmである、請求項1または2に記載のSPRセンサセル。 The first thickness of the core layer (T 1) is a 2Myuemu~15myuemu, SPR sensor cell according to claim 1 or 2. 前記第2のコア層の厚み(T)に対する前記第1のコア層の厚み(T)の割合(T/T)が、0.7以下である、請求項1から3のいずれかに記載のSPRセンサセル。 The ratio (T 1 / T 2 ) of the thickness (T 1 ) of the first core layer to the thickness (T 2 ) of the second core layer is 0.7 or less, any one of claims 1 to 3 An SPR sensor cell according to claim 1. 前記第1のコア層の屈折率(N)が、1.34≦N≦1.43の関係を満たす、請求項1から4のいずれかに記載のSPRセンサセル。 5. The SPR sensor cell according to claim 1, wherein a refractive index (N 1 ) of the first core layer satisfies a relationship of 1.34 ≦ N 1 ≦ 1.43. 請求項1から5のいずれかに記載のSPRセンサセルを備える、SPRセンサ。
An SPR sensor comprising the SPR sensor cell according to claim 1.
JP2013059814A 2013-03-22 2013-03-22 SPR sensor cell and SPR sensor Pending JP2014185894A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013059814A JP2014185894A (en) 2013-03-22 2013-03-22 SPR sensor cell and SPR sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013059814A JP2014185894A (en) 2013-03-22 2013-03-22 SPR sensor cell and SPR sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014185894A true JP2014185894A (en) 2014-10-02

Family

ID=51833611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013059814A Pending JP2014185894A (en) 2013-03-22 2013-03-22 SPR sensor cell and SPR sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014185894A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106338493A (en) * 2016-08-29 2017-01-18 上海交通大学 Method for measuring refractive index of molecular layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106338493A (en) * 2016-08-29 2017-01-18 上海交通大学 Method for measuring refractive index of molecular layer
CN106338493B (en) * 2016-08-29 2018-12-25 上海交通大学 A method of measurement molecular layer refractive index

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5425141B2 (en) SPR sensor cell and SPR sensor
WO2013129378A1 (en) Spr sensor cell, and spr sensor
JP6029899B2 (en) SPR sensor cell and SPR sensor
JP5946330B2 (en) SPR sensor cell and SPR sensor
WO2013001848A1 (en) Spr sensor cell and spr sensor
JP5503505B2 (en) Colorimetric sensor cell, colorimetric sensor and method for producing colorimetric sensor cell
JP6076786B2 (en) SPR sensor cell and SPR sensor
JP5395129B2 (en) SPR sensor cell and SPR sensor
WO2013038830A1 (en) Spr sensor cell and spr sensor
JP2014185894A (en) SPR sensor cell and SPR sensor
US9535214B2 (en) Method of inputting light into optical waveguide
JP2016085160A (en) Spr sensor cell and spr sensor
WO2013129379A1 (en) Spr sensor cell, and spr sensor
JP2013117545A (en) Spr sensor cell and spr sensor
JP6234768B2 (en) Optical waveguide and SPR sensor cell and colorimetric sensor cell using the optical waveguide
WO2015002009A1 (en) Spr sensor cell, and spr sensor
JP2016085161A (en) Spr sensor cell and spr sensor
JP2014016357A (en) Spr sensor cell and spr sensor