JPWO2011155179A1

JPWO2011155179A1 - 分析素子チップ

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Publication number: JPWO2011155179A1
Application number: JP2012519244A
Authority: JP
Inventors: 豪柳原; 謙一宮田; 智子宮浦
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2013-08-01
Also published as: WO2011155179A1

Abstract

本発明は、表面プラズモン共鳴分析装置又は表面プラズモン共鳴蛍光分析装置に用いられる分析素子チップ１０であって、プリズム１１と、プリズム１１の所定の面１３の面上に形成され、その表面１５ａに生理活性物質１６が固定される金属薄膜１５と、検体が金属薄膜１５と接しつつ流れる流路２１を形成する流路部材２０とを備え、金属薄膜１５は、所定の面１３に臨界剥離限界値が６０ｍＮ以上の付着強度で付着している、又は所定のテープ剥離試験において所定の面１３から剥離しない付着強度で付着している。

Description

本発明は、表面プラズモン共鳴の共鳴角の変化に基づいて検体を分析する表面プラズモン共鳴分析装置に用いられる分析素子チップ、及び表面プラズモン共鳴によって生じたエバネッセント波を用いて検体に含まれる蛍光物質を発光させてこの蛍光を測定して検体に含まれる特定物質を分析する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置に用いられる分析素子チップに関するものである。

従来から、表面プラズモン共鳴を利用した様々な分析方法が、検体等の試料溶液中の極微量の物質を定量分析する方法として開発されている。これらの分析方法の多くは、プリズム上に金属膜を成膜した所謂クレッチマン配置の分析素子チップを用いている。そして、この分析素子チップにおける表面プラズモン共鳴の共鳴角の変化や表面プラズモン共鳴に基づく金属膜近傍の増強電場が利用されて、試料溶液中の極微量の物質の分析が高感度且つ高精度に行われる（特許文献１参照）。

具体的に、分析素子チップは、図９に示すように、プリズム１１４と、このプリズム１１４の反射面１１４ｂの面上に成膜された金属膜１１２と、試料溶液が金属膜１１２の表面と接しつつ流れる流路１１６を形成する流路部材１１７とを備える。

光がこの分析素子チップ１１０のプリズム１１４に入射して反射面１１４ｂにおいて全反射される。この光の金属膜１１２に対する入射角がある入射角のときに、金属膜１１２の表面近傍の電場が大きく増強される。これは、光がある入射角（共鳴角）で反射面１１４ｂに入射することにより表面プラズモン共鳴が金属膜１１２において生じ、これにより金属膜１１２の表面近傍の電場が大きく増強されるからである。この現象は、金属膜１１２の表面における屈折率の変化に対して高感度に応答する。そのため、この高感度の応答が利用されることにより、金属膜１１２上を流れる試料溶液中に存在する極微量の物質の検出が可能となる。

上記の表面プラズモン共鳴を利用した分析方法は、極微量の特定の物質を高感度且つ高精度に検出できる。そのため、例えば、早期ガンの診断などの医療分野等への応用が考えられている。このような分野では、試料溶液中の特定の物質（例えば、腫瘍マーカー等）の検出は、免疫反応等を利用して行われる。このため、この特定の物質を捕捉する生理活性物質１１２ａが分析素子チップの金属膜１１２の表面に固定される。このような分析素子チップ１１０の保存は、生理活性物質１１２ａの活性を維持するために当該生理活性物質１１２ａを多湿環境下におかれなければならない。具体的に、好ましくは保存液が流路１１６内に封入された状態で分析素子チップ１１０が保存される。

分析素子チップ１１０の金属膜１１２は、表面プラズモン共鳴を生じさせるために金属膜１１２の膜厚が数十ｎｍ程度の薄膜である。一般に、金属膜は水分の付着により膜浮きが発生して劣化する。そのため、流路１１６内が多湿状態（保存液が流路１１６内に封入された状態を含む）にされて金属膜１１２が多湿環境下におかれた状態が数ヶ月続くと、水分が金属膜１１２とプリズム１１４との間に浸入して膜浮きが生じることが懸念される。分析素子チップ１１０において金属膜１１２に前記膜浮きのような欠陥が生じると、極微量の物質の高感度且つ高精度な検出ができない。

日本国特許第４３７０３８３号公報

本発明の目的は、金属膜の表面に固定された生理活性物質の活性を維持するために当該金属膜が多湿環境下におかれても、金属膜に欠陥が生じ難い分析素子チップを提供することである。

本発明に係る分析素子チップは、プリズム上に形成された金属膜が、臨界剥離限界値が６０ｍＮ以上の付着強度となるように前記プリズムに付着している、又は前記金属膜がテープ剥離試験（ＪＩＳＤ２０２０−１９８８）において前記プリズムから剥離しない付着強度となるように前記プリズムに付着している。このため、本発明によれば、金属膜の表面に固定された生理活性物質の活性を維持するために当該金属膜が多湿環境下におかれても、金属膜に欠陥が生じ難い分析素子チップを提供することができる。

上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。

図１は、本実施形態に係る分析素子チップの概略縦断面図である。図２は、スクラッチ試験により得られた測定結果を説明するための図である。図３は、前記スクラッチ試験による測定結果を示す図である。図４は、カソード電力が１００Ｗの場合のプラズマ支援型スパッタ法における支援コイル電力と、成膜された金属膜のＸ線メインピーク強度と、の関係を示す図である。図５は、カソード電力が２００Ｗの場合のプラズマ支援型スパッタ法における支援コイル電力と、成膜された金属膜のＸ線メインピーク強度と、の関係を示す図である。図６は、電子銃加熱真空蒸着法における成膜温度と、成膜された金属膜のＸ線メインピーク強度と、の関係を示す図である。図７は、カソード電力が１００Ｗの場合のプラズマ支援型スパッタ法における支援コイル電力と、成膜された金属膜のＸ線メインピークの半値幅と、の関係を示す図である。図８は、電子銃加熱真空蒸着法における成膜温度と、成膜された金属膜のＸ線メインピークの半値幅と、の関係を示す図である。図９は、従来の分析素子チップの概略縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る分析素子チップは、表面プラズモン共鳴の共鳴角の変化に基づいて検体を分析する分析装置や、検体に含まれる蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づくエバネッセント波により励起されて発した蛍光を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置に用いられる所謂クレッチマン配置のセンサーチップである。

具体的に、分析素子チップは、図１に示すように、プリズム１１と、プリズム１１の表面に成膜される金属膜１５と、検体や試薬、洗浄液等の試料溶液（以下、単に「検体」とも称する。）が金属膜１５上を当該金属膜１５に接しつつ流れる流路２１を形成する流路部材２０とを備える。

プリズム１１は、入射面１２と、反射面（所定の面）１３と、射出面１４とをその表面に含み、透明なガラス又は樹脂により形成されている。入射面１２は、分析素子チップ１０が表面プラズモン共鳴蛍光分析装置等に設置されて検体の分析を行うときに、当該表面プラズモン共鳴蛍光分析装置等の光源（図示省略）からの光をプリズム１１の内部に入射させる。反射面１３は、その上側に金属膜１５が成膜され、入射面１２からプリズム１１の内部に入射した光を金属膜１５により反射する。射出面１４は、反射面１３上の金属膜１５により反射された光をプリズム１１の外部に出射する。本実施形態のプリズム１１は、屈折率が１．４０〜１．７５程度の透明なガラス又は樹脂により形成されている。

尚、プリズムは、側面視が本実施形態のように三角プリズムの頂角部分を切り取ったような形状に限定されない。プリズムは、側面視が三角形状等（図１の点線部参照）となる形状であってもよい。即ち、プリズムは、入射面と反射面と出射面とをその表面に含み、入射面からプリズムの内部に入射した光が反射面上の金属膜によって全反射し、この全反射した光がプリズムの内部で乱反射せずに出射面からプリズムの外部に出射される形状であればよい。

金属膜１５は、プリズム１１上に成膜された金属製の薄膜である。本実施形態の金属膜１５は、金により形成されている。この金属膜１５は、プリズム１１内において光が全反射されることにより生じるエバネッセント波を増幅するための部材である。即ち、金属膜１５が反射面１３上に設けられて表面プラズモン共鳴が生じることにより、光が金属膜１５の設けられていない反射面１３において全反射してエバネッセント波が生じた場合に比べ、反射面１３の表面近傍に形成される電場が増強される。尚、金属膜１５は、表面プラズモン共鳴を生じさせることができるように膜厚が１００ｎｍ以下の薄膜である。金属膜１５は、好ましくは膜厚が４０〜６０ｎｍとなるように反射面１３上に成膜される。

生理活性物質１６が金属膜１５の表面（プリズムと反対側の面）１５ａに固定される。この生理活性物質１６は、検体中の特定の抗原等を捕捉する。本実施形態の生理活性物質１６は抗体である。この生理活性物質１６は、表面処理によって金属膜１５の表面１５ａに固定される。尚、金属膜１５に固定された生理活性物質１６は、乾燥すると活性を示さなくなる。そのため、分析素子チップ１０が使用されずに長期間（数ヶ月程度）保存される場合、生理活性物質１６の活性を維持するために金属膜１５が多湿環境下におかれた状態が保たれる。即ち、流路２１内が多湿状態に保たれる。本実施形態では、分析素子チップ１０は、保存液が流路２１内に封入された状態で保存される。

このような金属膜１５は、臨界剥離限界値が６０ｍＮ以上の付着強度となるように反射面１３に付着している。又は、金属膜１５は、所定のテープ剥離試験において反射面１３から剥離しない付着強度となるように反射面１３に付着している。

尚、所定のテープ剥離試験は、日本国の工業規格であるＪＩＳ（日本工業規格）Ｄ０２０２−１９８８に準拠した碁盤目テープ剥離試験である。この試験は、次のように行われる。金属膜１５が碁盤目状の板の上に成膜される。セロハンテープが指の腹によって押さえられることにより金属膜１５に密着させられる。その後、このセロハンテープが剥がされる。このときの金属膜１５が剥離しなかったマス目の数によって金属膜１５の付着力が評価される。

さらに、この金属膜１５は、Ｘ線回折におけるメインピークの配向強度が３０００ｃｐｓ以上、又は、Ｘ線回折におけるメインピークの半値幅が０．３５３以下となるように反射面１３上に成膜されている。金属膜１５が上記のような付着強度となるように反射面１３に付着し且つ上記のような充填密度（緻密度）を有することにより、金属膜１５が多湿環境下におかれた状態のままで当該分析素子チップ１０が保存されても、膜浮き等の金属膜１５の欠陥が生じ難くなる。

ここで、臨界剥離限界値は、被膜をダイヤモンド圧子の先端によって引っかくスクラッチ試験において、被膜が破壊されたときのダイヤモンド圧子に印加されている荷重値のことである。具体的に、このスクラッチ試験は、ダイヤモンド圧子に荷重を加えながらその先端によって被膜（本実施形態では金属膜１５）を引っかく。そして、被膜の破壊が生じたときの前記荷重の値によって被膜の付着力が評価される。図２は、スクラッチ試験における測定結果の一例を示す図である。この図において、太線が被膜に印加している荷重を示し、細線がダイヤモンド圧子の先端に生じている摩擦力を示す。このスクラッチ試験は、被膜が剥離するまでダイヤモンド圧子に対する荷重を増加させ、被膜が破壊されたときの荷重値を臨界剥離限界値とする。

また、Ｘ線回折のメインピークの配向強度は、薄膜Ｘ線回折法によってプリズム１１上に形成された金属膜１５を測定して得られた測定結果におけるメインピークの配向強度である。薄膜Ｘ線回折法は、基板上に形成された薄膜の結晶性評価を行う試験方法である。半値幅は前記メインピークの半値幅のことである。

上記の付着力及び上記の充填密度を有する金属膜１５は、プリズム１１が例えば１５０〜３５０℃程度の高温加熱された状態で成膜される。また、プリズム１１が樹脂等で形成されているため高温加熱できない場合、金属膜１５は、イオンのエネルギーを利用して成膜される。また、金属膜１５は、単一の素材で成膜されなくてもよい。例えば、金属膜１５は、プリズム１１上にクロム（Ｃｒ）の下地層が形成され、その上に金膜が積層されることにより形成されてもよい。また、金属膜１５は、成膜時の真空度を上げて成膜されてもよい。また、金属膜１５は、成膜速度が遅くなるように成膜されてもよい。

具体的に、金属膜１５は、電子銃加熱真空蒸着法、抵抗加熱真空蒸着法、マクネトロンスパッタ法、イオンアシスト蒸着法、プラズマ支援型スパッタ法、イオンプレーティング法、及び分子線エピタキシー法等により、反射面１３上に成膜される。

流路部材２０は、プリズム１１の反射面１３上に設けられ、検体等の試料溶液が流れる流路２１を有する。この流路部材２０は、透明な樹脂により形成される。本実施形態の流路部材２０は、水平方向に拡がる板状の部材である。流路２１は、検出部２２と複数の案内部２３とを有する。検出部２２は、抗原抗体反応が行われる。案内部２３は、分析素子チップ１０の外部から検出部２２へ試料溶液を案内し、又は検出部２２から外部へ試料溶液を案内する。

具体的に、検出部２２は、流路部材２０の裏面（図１において下側の面）２０ｂに設けられた溝と、プリズム１１上の金属膜１５と、により囲まれている。即ち、この検出部２２では、試料溶液が金属膜１５の表面（生理活性物質１６が固定されている面）１５ａと接しつつ流れる。各案内部２３の一方の端部は、流路部材２０の表面（図１において上側の面）２０ａにおいて開口している。各案内部２３の他方の端部（前記一方の端部と反対側の端部）は、検出部２２と接続されている。このように案内部２３と検出部２２と案内部２３とが順に繋がって一本の流路２１が形成されている。

この流路部材２０は、プリズム１１と接着剤により接着（接合）されている。本実施形態において、検出部２２を水平方向から囲み且つ流路部材２０とプリズム１１との間となる位置にシール部材２５が設けられている。シール部材２５は、弾性体によって形成されている。このシール部材２５は、流路部材２０とプリズム１１との接合部位からの試料溶液の漏れを防ぐ。尚、流路部材２０とプリズム１１との接合は、接着に限定されず、レーザ溶着や超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着等でもよい。流路部材２０とプリズム１１とが液密に接合されていれば、前記検出部２２を囲むシール部材２５はなくてもよい。

以上の分析素子チップ１０によれば、金属膜１５が、臨界剥離限界値が６０ｍＮ以上の付着強度となるように反射面１３に付着し、又は、テープ剥離試験（ＪＩＳＤ０２０２−１９８８）において反射面１３から剥離しない付着強度となるように反射面１３に付着することにより、金属膜１５とプリズム１１との間に水分が浸入し難くなる。そのため、金属膜１５の表面に固定された生理活性物質１６の活性を維持するために金属膜１５が多湿環境下におかれた状態のまま（即ち、流路２１内が多湿状態のまま）当該分析素子チップ１０が保存されても、金属膜１５に膜浮き等の欠陥が生じ難くなる。

また、金属膜１５が、Ｘ線回折におけるメインピークの配向強度が３０００ｃｐｓ以上、又は、Ｘ線回折におけるメインピークの半値幅が０．３５３以下となるような充填密度（緻密性）を有することにより、金属膜１５とプリズム１１との間に水分がより浸入し難くなる。このため、金属膜１５が多湿環境下におかれた状態のままで当該分析素子チップ１０が保存されたときの金属膜１５の欠陥がより生じ難くなる。

尚、本発明の分析素子チップは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態の分析素子チップ１０では、金属膜１５が、臨界剥離限界値が６０ｍＮ以上の付着強度となるように反射面１３に付着し又はテープ剥離試験（ＪＩＳＤ０２０２−１９８８）において反射面１３から剥離しない付着強度となるように反射面１３に付着し、且つ、金属膜１５のＸ線回折におけるメインピークの配向強度が３０００ｃｐｓ以上又はＸ線回折におけるメインピークの半値幅が０．３５３以下であるが、これに限定されない。即ち、金属膜１５は、臨界剥離限界値が６０ｍＮ以上の付着強度となるように反射面１３に付着し、又は、所定のテープ剥離試験（ＪＩＳＤ０２０２−１９８８）において反射面１３から剥離しない付着強度となるように反射面１３に付着していればよい。このような付着強度となるように金属膜１５がプリズム１１に付着することにより、流路２１内が多湿環境状態にされて当該分析素子チップ１０が保存されても、水分が金属膜１５とプリズム１１との間に入り込むことによる金属膜１５の欠陥が生じ難くなる。

金属膜がプラズマ支援型スパッタ法によって以下の条件によりプリズム上に成膜された。金属膜の反射面への付着力（膜密着力）がテープ剥離試験（碁盤目テープ剥離試験：ＪＩＳＤ０２０２−１９８８に準拠）によって測定された。そして、金属膜を多湿環境下におくために、金属膜の表面上に水を溜めた状態にして６ヶ月間経過後に金属膜の表面（詳しくは、金属膜表面における碁盤目テープ痕以外の部位）が観察された。この実施例では、下地層（素材がＣｒ；膜厚がｔ＝１ｎｍ）が形成されることにより、金属膜のプリズムへの付着強度の向上が図られた。

<成膜条件>
・到達真空度：１×１０^−７Ｔｏｒｒ
・成膜真空度：５×１０^−４Ｔｏｒｒ
・ガス：９９．９９９９％アルゴン
・カソード電力：１００Ｗ
・支援コイル電力：５０Ｗ
・膜厚：５０ｎｍ
・成膜構成：Ａｕ／Ｃｒ（下地層）
・基板（プリズム）：ＢＫ７（ガラス）

比較例として、成膜構成がＡｕのみであり（即ち、下地層が形成されることなく金膜のみが形成されている）、他の成膜条件が実施例１の成膜条件と同一となるように金属膜が成膜された。そして、上記同様の観察が行われた。その結果が以下の表１に示される。尚、表１は、上記の成膜条件によって成膜された金属膜のＸ線回折のメインピーク強度と半値幅とを併せて示す。このＸ線回折のメインピーク強度と半値幅とは、Ｘ線回折装置により測定した。

表１において、付着強度の欄の○は、テープ剥離試験において金属膜の剥離が生じなかったものであり、×は、テープ剥離試験において金属膜の剥離が生じたものである。また、金属膜欠陥の欄の○は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じなかったものであり、×は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じたものである。ここで、金属膜欠陥現象とは、金属膜上に液体を溜めた状態のまま長期間放置されたときに、直径φが２０〜３０ｕｍ、高さが２ｕｍ程度の円形隆起が生じる現象をいう。

この結果から、以下のことが確認できた。

テープ剥離試験により金属膜が剥離しなかったプリズムは金属膜が多湿環境下におかれた状態で６ヶ月間経過しても金属膜欠陥現象（膜浮き）が生じない。

また、金属膜においてＸ線回折のメインピーク強度が３０００ｃｐｓ以上、又はＸ線回折の半値幅が０．３５３以下でなくても、テープ剥離試験において剥離が生じなければ、６ヶ月経過後に金属膜欠陥現象が生じない。

金属膜がプラズマ支援型スパッタ法によって以下の条件によりプリズム上に成膜された。金属膜の反射面への付着力がテープ剥離試験（碁盤目テープ剥離試験：ＪＩＳＤ０２０２−１９８８に準拠）によって測定された。そして、金属膜を多湿環境下におくために、金属膜の表面上に水を溜めた状態にして６ヶ月間経過後に金属膜の表面（詳しくは、金属膜表面における碁盤目テープ痕以外の部位）が観察された。この実施例では、成膜レートが制御されることにより、金属膜のプリズムへの付着強度の向上が図られた。

<成膜条件>
・到達真空度：１×１０^−７Ｔｏｒｒ
・成膜真空度：５×１０^−４Ｔｏｒｒ
・ガス：９９．９９９９％アルゴン
・カソード電力：１００Ｗ
・支援コイル電力：５０Ｗ
・膜厚：５０ｎｍ
・成膜構成：Ａｕ
・成膜レート：先ず、０．０３５ｎｍ／ｓｅｃで５．９５分間成膜され、次に、０．１ｎｍ／ｓｅｃで６．２５分間成膜される。（成膜時間のＴｏｔａｌ：１２．２分間）
※低レート時はマスクを用いてレートを低下させる。
・基板：ＢＫ７

比較例として、成膜レートが０．１ｎｍ／ｓｅｃ（成膜時間：８．３分間）であり、他の成膜条件が実施例２の成膜条件と同一となるように金属膜が成膜された。そして、上記同様の観察が行われた。その結果が以下の表２に示される。尚、表２は、上記の成膜条件によって成膜された金属膜のＸ線回折のメインピーク強度と半値幅とを併せて示す。このＸ線回折のメインピーク強度と半値幅とは、Ｘ線回折装置により測定した。

表２において、付着強度の欄の○は、テープ剥離試験において金属膜の剥離が生じなかったものであり、×は、テープ剥離試験において金属膜の剥離が生じたものである。また、金属膜欠陥の欄の○は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じなかったものであり、×は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じたものである。

この結果から、以下のことが確認できた。

テープ剥離試験により金属膜が剥離しなかったプリズムは、金属膜が多湿環境下におかれた状態で６ヶ月間経過しても金属膜欠陥現象が生じない。

金属膜が以下の条件によりプリズム上に成膜された。

<成膜条件>
・成膜法Ａ：プラズマ支援型スパッタ法
Ｂ：イオンアシスト法
・膜構成Ａ−１：Ａｕ
Ａ−２：Ａｕ＋Ｃｒ
Ｂ−１：Ａｕ
Ｂ−２：Ａｕ＋Ｃｒ
・サンプル１：ＢＫ７
２：ＣＯＰ（シクロオレフィン）樹脂（１）
３：ＣＯＰ樹脂（２）
４：ＯＫＰ樹脂

各サンプルの臨界剥離荷重値がスクラッチ試験により測定された。これら各サンプルの金属膜を多湿環境下におくために、金属膜の表面上に水を溜めた状態にして６ヶ月間経過後に金属膜の表面が観察された。その結果が以下の表３及び図３に示される。尚、表３は、本実施例の各サンプルに対して実施例１及び実施例２と同様のテープ剥離試験を行ったときの結果も併せて示す。

表３において、付着強度の欄の○は、テープ剥離試験において金属膜の剥離が生じなかったものであり、×は、テープ剥離試験において金属膜の剥離が生じたものである。また、金属膜欠陥の欄の○は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じなかったものであり、×は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じたものである。

この結果から、以下のことが確認できた。

臨界剥離荷重値が６０ｍＮ以上のプリズムは、金属膜が多湿環境下におかれた状態で６ヶ月間経過しても、金属膜欠陥現象が生じない。

また、臨界剥離荷重値が６０ｍＮ以上の付着力を有する金属膜とテープ剥離試験において剥離が生じなかった金属膜とにおける６ヶ月経過後の金属膜欠陥現象の有無が一致する。臨界剥離荷重値が６０ｍＮより小さい付着力を有する金属膜とテープ剥離試験において剥離が生じた金属膜とにおける６ヶ月経過後の金属膜欠陥現象の有無が一致している。以上より、テープ剥離試験において剥離が生じなかった金属膜の付着力は、スクラッチ試験における臨界剥離荷重値が６０ｍＮである。

金属膜がプラズマ支援型スパッタ法によって以下の条件によりプリズム上に成膜された。この実施例では、支援コイル電力が制御されることにより、金属膜の結晶性（Ｘ線ピーク強度）の制御が行われた。

<成膜条件>
・到達真空度：１×１０^−７Ｔｏｒｒ
・成膜真空度：５×１０^−４Ｔｏｒｒ
・ガス：９９．９９９９％アルゴン
・カソード電力：１００Ｗ，２００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
・支援コイル電力：可変（１３．５６ＭＨｚ）
・膜厚：５０ｎｍ
・成膜構成：Ａｕ
・成膜レート：カソード電力１００Ｗのときが０．１ｎｍ／ｓｅｃ
カソード電力２００Ｗのときが０．２ｎｍ／ｓｅｃ
・基板：ＣＯＰ樹脂

Ｘ線回折装置によって、この成膜条件により成膜された金属膜におけるＸ線回折のメインピーク強度が測定された。金属膜を多湿環境下におくために、金属膜の表面上に水を溜めた状態にして６ヶ月間経過後に金属膜の表面が観察された。その結果が以下の表４及び表５、並びに図４及び図５に示される。

表４及び表５において、金属膜欠陥の欄の○は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じなかったものであり、×は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じたものである。

これらの結果から、以下のことが確認できた。

金属膜のＸ線回折のメインピーク強度が３０００ｃｐｓ以上のプリズムは、金属膜が多湿環境下におかれた状態で６ヶ月間経過しても、金属膜欠陥現象が生じない。

このことから、金属膜がテープ剥離試験において剥離の生じない付着力又は臨界剥離限界値６０ｍＮ以上の付着力となるようにプリズムに付着し、この金属膜のＸ線回折のメインピーク強度が３０００ｃｐｓ以上であれば、金属膜欠陥現象がより生じ難くなる。

金属膜が電子銃加熱真空蒸着法によって以下の条件によりプリズム上に成膜された。この実施例では、成膜温度が制御されることにより、金属膜の結晶性（Ｘ線ピーク強度）の制御が行われた。

<成膜条件>
・到達真空度：１×１０^−７Ｔｏｒｒ
・成膜真空度：３×１０^−７Ｔｏｒｒ
・電子銃電力：６ｋＶ，８０ｍＡ
・膜厚：５５ｎｍ
・成膜構成：Ａｕ
・成膜レート：１ｎｍ／ｓｅｃ
・成膜温度：可変
・基板：ＢＫ７

Ｘ線回折装置によって、この成膜条件により成膜された金属膜におけるＸ線回折のメインピーク強度が測定された。金属膜を多湿環境下におくために、金属膜の表面上に水を溜めた状態にして６ヶ月間経過後に金属膜の表面が観察された。その結果が以下の表６及び図６に示される。

表６において、金属膜欠陥の欄の○は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じなかったものであり、×は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じたものである。

これらの結果からも、以下のことが確認できた。

このことから、金属膜がテープ剥離試験において剥離が生じない付着力又は臨界剥離限界値６０ｍＮ以上の付着力となるようにプリズムに付着し、この金属膜のＸ線回折のメインピーク強度が３０００ｃｐｓ以上であれば、金属膜欠陥現象がより生じ難くなる。

金属膜がプラズマ支援型スパッタ法によって以下の条件によりプリズム上に成膜された。この実施例では、支援コイル電力が制御されることにより、金属膜の結晶性（Ｘ線ピークの半値幅）の制御が行われた。

<成膜条件>
・到達真空度：１×１０^−７Ｔｏｒｒ
・成膜真空度：５×１０^−４Ｔｏｒｒ
・ガス：９９．９９９９％アルゴン
・カソード電力：１００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
・支援コイル電力：可変（１３．５６ＭＨｚ）
・膜厚：５０〜５５ｎｍ
・成膜構成：Ａｕ
・成膜レート：０．１ｎｍ／ｓｅｃ
・基板：ＣＯＰ樹脂

Ｘ線回折装置によって、この成膜条件により成膜された金属膜におけるＸ線回折のメインピークの半値幅が測定された。金属膜を多湿環境下におくために、金属膜の表面上に水を溜めた状態にして６ヶ月間経過後に金属膜の表面が観察された。その結果が以下の表７及び図７に示される。

表７において、金属膜欠陥の欄の○は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じなかったものであり、×は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じたものである。

これらの結果から、以下のことが確認できた。

金属膜のＸ線回折のメインピークの半値幅が０．３５３以下のプリズムは、金属膜が多湿環境下におかれた状態で６ヶ月間経過しても、金属膜欠陥現象が生じない。

このことから、金属膜がテープ剥離試験において剥離が生じない付着力又は臨界剥離限界値６０ｍＮ以上の付着力となるようにプリズムに付着し、この金属膜のＸ線回折の半値幅が０．３５３以下であれば、金属膜欠陥現象がより生じ難くなる。

<成膜条件>
・到達真空度：１×１０^−７Ｔｏｒｒ
・成膜真空度：３×１０^−７Ｔｏｒｒ
・電子銃電力：６ｋＶ，８０ｍＡ
・膜厚：５０〜５５ｎｍ
・成膜構成：Ａｕ
・成膜レート：１ｎｍ／ｓｅｃ
・成膜温度：可変
・基板：ＢＫ７

Ｘ線回折装置によって、この成膜条件により成膜された金属膜におけるＸ線回折のメインピークの半値幅が測定された。金属膜を多湿環境下におくために、金属膜の表面上に水を溜めた状態にして６ヶ月間経過後に金属膜の表面が観察された。その結果が以下の表８及び図８に示される。

表８において、金属膜欠陥の欄の○は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じなかったものであり、×は、６ヶ月後に金属膜欠陥が生じたものである。

これらの結果からも、以下のことが確認できた。

金属膜のＸ線回折のメインピークの半値幅が０．３５３以下のプリズムは、金属膜が多湿環境下におかれ状態で６ヶ月間経過しても、金属膜欠陥現象が生じない。

このことからも、金属膜がテープ剥離試験において剥離が生じない付着力又は臨界剥離限界値６０ｍＮ以上の付着力となるようにプリズムに付着し、この金属膜のＸ線回折の半値幅が０．３５３以下であれば、金属膜欠陥現象がより生じ難くなる。

［実施の形態の概要］
以上の実施形態をまとめると、以下の通りである。

本実施形態に係る分析素子チップは、表面プラズモン共鳴の共鳴角の変化に基づいて検体を分析する表面プラズモン共鳴分析装置、又は検体に含まれる蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づくエバネッセント波により励起されて発した蛍光を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置に用いられる分析素子チップであって、プリズムと、前記プリズムの所定の面の面上に形成され、その表面に生理活性物質が固定される金属膜と、前記検体が前記金属膜と接しつつ流れる流路を形成する流路部材とを備え、前記金属膜は、前記所定の面に臨界剥離限界値が６０ｍＮ以上の付着強度で付着している、又はテープ剥離試験（ＪＩＳＤ２０２０−１９８８）において前記所定の面から剥離しない付着強度で付着している。

このような付着強度となるように金属膜がプリズムに付着することにより、金属膜とプリズムとの間に水分が浸入し難くなる。そのため、金属膜の表面（プリズムと反対側の面）に固定された生理活性物質の活性を維持するために、当該金属膜が多湿環境下におかれた状態（即ち、流路内が多湿状態）で当該分析素子チップが保存されても、金属膜において例えば膜浮き等の欠陥が生じ難くなる。

上記の分析素子チップにおいては、前記金属膜のＸ線回折におけるメインピークの配向強度が３０００ｃｐｓ以上であること、又は、前記金属膜のＸ線回折におけるメインピークの半値幅が０．３５３以下であること、が好ましい。

このような充填密度の高い金属膜が用いられることによって金属膜とプリズムとの間に水分がより浸入し難くなる。これにより、金属膜が多湿環境下におかれた状態で当該分析素子チップが保存されたときの金属膜の欠陥がより生じ難くなる。

以上のように、本発明に係る分析素子チップは、表面プラズモン共鳴分析装置に用いられる分析素子チップ、及び表面プラズモン共鳴蛍光分析装置に用いられる分析素子チップに有用であり、金属膜の表面に固定された生理活性物質の活性を維持するために当該金属膜が多湿環境下におかれる分析素子チップに適している。

Claims

表面プラズモン共鳴の共鳴角の変化に基づいて検体を分析する表面プラズモン共鳴分析装置、又は検体に含まれる蛍光物質が表面プラズモン共鳴に基づくエバネッセント波により励起されて発した蛍光を測定する表面プラズモン共鳴蛍光分析装置に用いられる分析素子チップであって、
プリズムと、前記プリズムの所定の面の面上に形成され、その表面に生理活性物質が固定される金属膜と、前記検体が前記金属膜と接しつつ流れる流路を形成する流路部材とを備え、
前記金属膜は、前記所定の面に臨界剥離限界値が６０ｍＮ以上の付着強度で付着している、又はテープ剥離試験（ＪＩＳＤ０２０２−１９８８）において前記所定の面から剥離しない付着強度で付着していることを特徴とする分析素子チップ。
前記金属膜のＸ線回折におけるメインピークの配向強度が３０００ｃｐｓ以上であることを特徴とする請求項１に記載の分析素子チップ。
前記金属膜のＸ線回折におけるメインピークの半値幅が０．３５３以下であることを特徴とする請求項１に記載の分析素子チップ。