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JP2016085160A - Spr sensor cell and spr sensor - Google Patents

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JP2016085160A
JP2016085160A JP2014219281A JP2014219281A JP2016085160A JP 2016085160 A JP2016085160 A JP 2016085160A JP 2014219281 A JP2014219281 A JP 2014219281A JP 2014219281 A JP2014219281 A JP 2014219281A JP 2016085160 A JP2016085160 A JP 2016085160A
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spr sensor
layer
core layer
sensor cell
refractive index
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Application number
JP2014219281A
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Japanese (ja)
Inventor
友広 紺谷
Tomohiro Konya
友広 紺谷
直樹 永岡
Naoki NAGAOKA
直樹 永岡
一斗 山形
Kazuto Yamagata
一斗 山形
真由 尾▲崎▼
Mayu Ozaki
真由 尾▲崎▼
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】非常に優れた検出感度を有し、かつ、安価に製造可能なSPRセンサを提供すること。
【解決手段】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、を備えるSPRセンサセルであって、該金属層が、Agを95重量%以上含有し、該金属層の消衰係数が4より大きく、該金属層の屈折率が、0.4未満である、SPRセンサセル。
【選択図】図1
To provide an SPR sensor having very excellent detection sensitivity and capable of being manufactured at low cost.
An SPR sensor cell comprising an underclad layer, a core layer provided so that at least a part thereof is adjacent to the underclad layer, and a metal layer covering the core layer, wherein the metal layer However, the SPR sensor cell contains 95% by weight or more of Ag, the extinction coefficient of the metal layer is greater than 4, and the refractive index of the metal layer is less than 0.4.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、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.

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。   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.

しかしながら、近年は、少量の検体で、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、上記のようなSPRセンサを用いた分析においてもさらなる検出感度の向上が求められている。一方、高精度なセンサは非常に高価であることから、より安価なSPRセンサが求められている。   However, in recent years, there has been an increasing demand for detection of minute changes and / or trace components with a small amount of specimen, and further improvement in detection sensitivity is also required in analysis using the SPR sensor as described above. On the other hand, since a highly accurate sensor is very expensive, a cheaper SPR sensor is required.

特開2000−19100号公報JP 2000-19100 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し、かつ、安価に製造可能な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 that has a very excellent detection sensitivity and can be manufactured at low cost. .

本発明者らの従前の検討によれば、コア層の屈折率を低くすることによって分析サンプルの状態変化に伴うSPRピークの波長シフト量を増大させ、これにより、感度を向上させ得ることがわかった(例えば、特開2012−215541号公報)。しかしながら、SPRピークが長波長側に大きく波長シフトすると、近赤外光領域にSPRピークが生じる場合がある。この場合、近赤外光の光源や受光素子が必要となるが、これらの機器は高価である。また、近赤外光の分光器は感度性能が乏しいという問題がある。   According to previous studies by the present inventors, it has been found that by reducing the refractive index of the core layer, the amount of wavelength shift of the SPR peak accompanying the change in the state of the analysis sample can be increased, thereby improving the sensitivity. (For example, JP2012-215541A). However, when the SPR peak is largely shifted to the long wavelength side, the SPR peak may occur in the near infrared light region. In this case, a near-infrared light source and a light receiving element are required, but these devices are expensive. In addition, the near-infrared spectroscope has a problem of poor sensitivity performance.

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、を備え、該金属層が、Agを95重量%以上含有し、該金属層の消衰係数が4より大きく、該金属層の屈折率が、0.4未満である。
1つの実施形態において、上記コア層の屈折率が、1.34〜1.43である。
1つの実施形態において、上記SPRセンサセルは、600nm〜725nmの波長領域にSPRピークを生じさせる。
1つの実施形態において、上記金属層が、Al、Pd、CuおよびGeからなる群より選択される少なくとも1つの金属を含有する。
本発明の別の局面によれば、SPRセンサが提供される。このSPRセンサは、上記の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 comprises 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 metal layer comprising: Ag is contained at 95% by weight or more, the extinction coefficient of the metal layer is larger than 4, and the refractive index of the metal layer is less than 0.4.
In one embodiment, the refractive index of the core layer is 1.34 to 1.43.
In one embodiment, the SPR sensor cell generates an SPR peak in the wavelength region of 600 nm to 725 nm.
In one embodiment, the metal layer contains at least one metal selected from the group consisting of Al, Pd, Cu and Ge.
According to another aspect of the present invention, an SPR sensor is provided. This SPR sensor includes the SPR sensor cell described above.

本発明のSPRセンサセルによれば、特定の屈折率と消衰係数とを有する金属層を用いることによって、低屈折率のコア層を用いて波長シフト量を増大させた場合であっても近赤外光を利用しない測定が可能となる。その結果、近赤外光用の機器が不要となるので、低コストで高感度なSPRセンサが得られ得る。さらに、Agを95重量%以上の含有量で含む金属層を形成することにより、安定性に優れた金属層が得られ得る。   According to the SPR sensor cell of the present invention, by using a metal layer having a specific refractive index and extinction coefficient, even if the wavelength shift amount is increased using a core layer having a low refractive index, the near red Measurement without using external light is possible. As a result, a device for near-infrared light is not required, and a low-cost and highly sensitive SPR sensor can be obtained. Furthermore, the metal layer excellent in stability can be obtained by forming the metal layer containing 95% by weight or more of Ag.

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. 図1に示すSPRセンサセルのIa−Ia線概略断面図である。It is an Ia-Ia line schematic sectional drawing of the SPR sensor cell shown in FIG. 本発明の別の好ましい実施形態によるSPRセンサセルの概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an SPR sensor cell according to another preferred embodiment of the present invention. 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は、図1に示すSPRセンサセルのIa−Ia線概略断面図である。なお、以下のSPRセンサセルの説明において方向に言及するときは、図面の紙面上側を上側とし、図面の紙面下側を下側とする。
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. FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line Ia-Ia of the SPR sensor cell shown in FIG. In the following description of the SPR sensor cell, when referring to a direction, the upper side of the drawing is the upper side, and the lower side of the drawing is the lower side.

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、アンダークラッド層11と、上面が露出するようにアンダークラッド層11に埋設されたコア層12と、アンダークラッド層11とコア層12を被覆する金属層13とを有する。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、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10として機能する。図示した形態においては、SPRセンサセル100は、検知部10に隣接するように設けられたサンプル配置部20を備える。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。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。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 is embedded in the under cladding layer 11 so that the upper surface of the under cladding layer 11 is exposed. It has a core layer 12, an under cladding layer 11, and a metal layer 13 that covers the core layer 12. The under clad layer 11 and the core layer 12 constitute an optical waveguide, and function together with the metal layer 13 as the detection unit 10 that detects the state of the sample and / or its change. In the illustrated form, the SPR sensor cell 100 includes a sample placement unit 20 provided so as to be adjacent to the detection unit 10. The sample placement portion 20 is defined by the over clad layer 14. The over clad layer 14 may be omitted as long as the sample placement portion 20 can be appropriately provided. 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(コア層上面からの厚み)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 (thickness from the upper surface of the core 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端部に埋設されている。コア層12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. Embedded in the upper end. The direction in which the core layer 12 extends is the direction in which light propagates in the optical waveguide.

コア層12は、その上面がアンダークラッド層11の上面と面一となるように配置されている。コア層の上面がアンダークラッド層の上面と面一となるように配置することにより、金属層をコア層の上側のみに効率よく配置することができる。さらに、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配置されている。   The core layer 12 is disposed such that the upper surface thereof is flush with the upper surface of the under cladding layer 11. By arranging the upper surface of the core layer so as to be flush with the upper surface of the under cladding layer, the metal layer can be efficiently arranged only on the upper side of the core layer. Furthermore, the core layer is disposed 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.

コア層12の屈折率(NCO)は、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。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。コア層の屈折率の下限は、好ましくは1.34である。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。 The refractive index (N CO ) of the core layer 12 is preferably 1.43 or less, more preferably less than 1.40, and further preferably 1.38 or less. By setting the refractive index of the core layer to 1.43 or less, the detection sensitivity can be significantly improved. The lower limit of the refractive index of the core layer is preferably 1.34. If the refractive index of the 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 can be used. it can.

コア層12の屈折率(NCO)は、アンダークラッド層11の屈折率(NCL)より高い。コア層の屈折率とアンダークラッド層の屈折率との差(NCO−NCL)は、好ましくは0.010以上であり、より好ましくは0.020以上、さらに好ましくは0.025以上である。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、検出部の光導波路をいわゆるマルチモードとすることができる。したがって、光導波路を透過する光の量を多くすることができ、結果として、S/N比を向上させることができる。また、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。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 refractive index (N CO ) of the core layer 12 is higher than the refractive index (N CL ) of the under cladding layer 11. The difference (N CO -N CL ) between the refractive index of the core layer and the refractive index of the under cladding layer is preferably 0.010 or more, more preferably 0.020 or more, and further preferably 0.025 or more. . If the difference between the refractive index of the core layer and the refractive index of the under cladding layer is within such a range, the optical waveguide of the detection unit can be set to a so-called multimode. Therefore, the amount of light transmitted through the optical waveguide can be increased, and as a result, the S / N ratio can be improved. Further, the difference between the refractive index of the core layer and the refractive index of the under cladding layer is preferably 0.15 or less, more preferably 0.10 or less, and still more preferably 0.050 or less. If the difference between the refractive index of the 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.

コア層12の厚みは、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。また、コア層12の長さ(導波路長)は、例えば2mm〜50mmであり、好ましくは10mm〜20mmである。   The thickness of the core layer 12 is, for example, 5 μm to 200 μm, 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. The length (waveguide length) of the core layer 12 is, for example, 2 mm to 50 mm, and preferably 10 mm to 20 mm.

コア層12を形成する材料としては、本発明の効果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。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、コア層を形成する材料と同様の材料であって、屈折率が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 core layer 12, any appropriate material can be used as long as the effects of the present invention can be obtained. 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 other than fluororesins). Can be mentioned. 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 can be formed of a material similar to the material forming the core layer and having a refractive index adjusted to be lower than that of the core layer.

金属層13は、図1および図2に示すように、アンダークラッド層11およびコア層12の上面の少なくとも一部を均一に被覆するように形成されている。必要に応じて、アンダークラッド層およびコア層と金属層との間に易接着層(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、アンダークラッド層および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 FIGS. 1 and 2, the metal layer 13 is formed so as to uniformly cover at least a part of the upper surfaces of the under cladding layer 11 and the core layer 12. If necessary, an easy adhesion layer (not shown) may be provided between the under cladding layer and the core layer and the metal layer. By forming the easy adhesion layer, the under clad layer, the core layer, and the metal layer can be firmly fixed.

金属層13は、4より大きい消衰係数および0.4未満の屈折率を有する。このような消衰係数および屈折率を有する金属層によれば、低屈折率のコア層(例えば、NCO≦1.43)と組み合わせて用いた場合に、可視光領域、好ましくは600nm〜725nmの波長領域にSPRピークを生じさせることができる。なお、本明細書において、消衰係数は、波長650nmにおける消衰係数を意味する。また、屈折率は、波長650nmにおける屈折率を意味する。 The metal layer 13 has an extinction coefficient greater than 4 and a refractive index less than 0.4. According to the metal layer having such an extinction coefficient and refractive index, when used in combination with a low refractive index core layer (for example, N CO ≦ 1.43), visible light region, preferably 600 nm to 725 nm. SPR peak can be generated in the wavelength region of. In the present specification, the extinction coefficient means an extinction coefficient at a wavelength of 650 nm. Moreover, a refractive index means the refractive index in wavelength 650nm.

金属層13の消衰係数は、4より大きく、好ましくは4.1以上であり、より好ましくは4.15以上である。   The extinction coefficient of the metal layer 13 is larger than 4, preferably 4.1 or more, more preferably 4.15 or more.

金属層13の屈折率は、0.4未満であり、好ましくは0.3以下であり、より好ましくは0.2以下である。また、金属層の屈折率の下限は、0.12であり得る。   The refractive index of the metal layer 13 is less than 0.4, preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less. Further, the lower limit of the refractive index of the metal layer may be 0.12.

金属層13は、銀(Ag)を95重量%以上含有する。Agの含有量は、好ましくは96重量%以上、より好ましくは97重量%以上である。金属層はAgを上記の含有量で含む合金であってもよい。   The metal layer 13 contains 95% by weight or more of silver (Ag). The content of Ag is preferably 96% by weight or more, more preferably 97% by weight or more. The metal layer may be an alloy containing Ag in the above content.

金属層13が含有するAg以外の成分(以下、「副成分」と称する場合がある)としては、上記消衰係数および屈折率を満足する限りにおいて制限されない。副成分の具体例としては、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、ゲルマニウム(Ge)等が挙げられる。副成分は、単独で用いられてもよく、二種以上を組み合わせて用いられてもよい。Agと所定量の副成分とを組み合わせて用いることにより、所望の消衰係数および屈折率を有し、かつ、安定性に優れた金属層が好適に得られ得る。   Components other than Ag contained in the metal layer 13 (hereinafter may be referred to as “subcomponents”) are not limited as long as the above extinction coefficient and refractive index are satisfied. Specific examples of the subcomponent include aluminum (Al), palladium (Pd), copper (Cu), germanium (Ge), and the like. An accessory component may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. By using a combination of Ag and a predetermined amount of subcomponents, a metal layer having a desired extinction coefficient and refractive index and excellent in stability can be suitably obtained.

金属層13における副成分の含有量は、所望の消衰係数および屈折率等に応じて、5重量%を上限として適切に設定され得る。Alの含有量は、例えば0.1重量%〜1重量%であり得る。Pdの含有量は、例えば0.1重量%〜1重量%であり得る。Cuの含有量は、例えば0.1重量%〜3重量%であり得る。Geの含有量は、例えば4重量%〜5重量%であり得る。   The content of the subcomponent in the metal layer 13 can be appropriately set with the upper limit of 5% by weight depending on the desired extinction coefficient and refractive index. The Al content can be, for example, 0.1 wt% to 1 wt%. The content of Pd can be, for example, 0.1% by weight to 1% by weight. The Cu content can be, for example, 0.1 wt% to 3 wt%. The Ge content can be, for example, 4% to 5% by weight.

金属層13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。積層構造を有する場合、金属層は、Agを95重量%以上含有する層(Ag含有層)と他の金属層とから構成されてもよく、異なる2つ以上のAg含有層で構成されていてもよい。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。   The metal layer 13 may be a single layer or may have a laminated structure of two or more layers. When it has a laminated structure, the metal layer may be composed of a layer containing 95% by weight or more of Ag (Ag-containing layer) and another metal layer, and is composed of two or more different Ag-containing layers. Also good. 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およびコア層12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いる。アンダークラッド層11およびコア層12の上面とオーバークラッド層14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10の金属層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 has a rectangular frame in plan view so that the outer periphery of the over clad layer 11 and the core layer 12 is substantially the same as the outer periphery of the under clad layer 11 in plan view. It is formed into a shape. A portion surrounded by the upper surfaces of the under-cladding layer 11 and the core layer 12 and the over-cladding layer 14 is defined as a sample placement portion 20. By arranging the sample in the section, the metal layer of the detection unit 10 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 is preferably 5 μm to 2000 μm, 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、図3に例示するように、アンダークラッド層11およびコア層12と金属層13と間に保護層15を設けてもよい。この場合、保護層15は、アンダークラッド層11およびコア層12の上面をすべて被覆するように、平面視においてアンダークラッド層と同じ形状の薄膜として形成され得る。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, as illustrated in FIG. 3, a protective layer 15 may be provided between the under cladding layer 11 and the core layer 12 and the metal layer 13. In this case, the protective layer 15 can be formed as a thin film having the same shape as that of the under cladding layer in plan view so as to cover all the upper surfaces of the under cladding layer 11 and the core layer 12. 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.

また例えば、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にコア層が埋設された構成を説明したが、コア層は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。また、アンダークラッド層の上にコア層を形成し、当該コア層の所定の部分をオーバークラッド層で包囲する構成としてもよい。   Further, for example, in the relationship between the core layer and the under cladding layer, at least a part of the core layer may be provided so as to be adjacent to the under cladding layer. For example, in the above embodiment, the configuration in which the core layer is embedded in the under cladding layer has been described. However, the core layer may be provided so as to penetrate the under cladding layer. Moreover, it is good also as a structure which forms a core layer on an under clad layer and surrounds the predetermined part of the said core layer with an over clad 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。図4(a)〜(i)は、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。
B. Method for Manufacturing SPR Sensor Cell The SPR sensor cell of the present invention can be manufactured by any suitable method. 4A to 4I are schematic cross-sectional views for explaining an example of the method for producing the SPR sensor cell of the present invention.

まず、図4(a)に示すように、コア層の形状に対応する凹部を有する鋳型30の表面上にコア層を形成する材料12’を配置する。次いで、図4(b)に示すように、鋳型30表面に転写フィルム40を所定の方向に向かって押圧手段50で押圧しながら貼り合わせて、該凹部にコア層形成材料12’を充填しつつ余分なコア層形成材料12’を除去する。その後、図4(c)に示すように、凹部内に充填されたコア層形成材料12’に紫外線を照射し、当該材料を硬化させて、コア層12を形成する。さらに、図4(d)に示すように、転写フィルム40を鋳型30から剥離して、転写フィルム40上にコア層12を転写する。   First, as shown in FIG. 4A, the material 12 'for forming the core layer is disposed on the surface of the mold 30 having the recess corresponding to the shape of the core layer. Next, as shown in FIG. 4B, the transfer film 40 is bonded to the surface of the mold 30 while being pressed by the pressing means 50 in a predetermined direction, and the recess is filled with the core layer forming material 12 ′. Excess core layer forming material 12 'is removed. Thereafter, as shown in FIG. 4C, the core layer forming material 12 ′ filled in the recesses is irradiated with ultraviolet rays, and the material is cured to form the core layer 12. Further, as shown in FIG. 4D, the transfer film 40 is peeled from the mold 30 and the core layer 12 is transferred onto the transfer film 40.

次いで、図4(e)に示すように、アンダークラッド層形成材料11’を、コア層12を覆うように塗布する。あるいは、図示例とは異なり、アンダークラッド層形成材料11’を予め他の支持体(例えば、コロナ処理済のPETフィルム)上に塗布しておき、該アンダークラッド層形成材料11’がコア層12を覆うように、該支持体と転写フィルム40とを貼り合わせてもよい。その後、図4(f)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。その後、図4(g)に示すように、転写フィルム40を剥離除去し、上下を反転させる。   Next, as shown in FIG. 4E, an undercladding layer forming material 11 ′ is applied so as to cover the core layer 12. Alternatively, unlike the illustrated example, the under-cladding layer forming material 11 ′ is previously coated on another support (for example, a corona-treated PET film), and the under-cladding layer forming material 11 ′ is used as the core layer 12. The support and the transfer film 40 may be bonded to cover the substrate. Thereafter, as shown in FIG. 4 (f), the under cladding layer forming material 11 ′ is irradiated with ultraviolet rays, and the material is cured to form the under cladding layer 11. Thereafter, as shown in FIG. 4G, the transfer film 40 is peeled and removed, and the top and bottom are reversed.

上記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。   The irradiation condition of the ultraviolet rays can be appropriately set according to the type of 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、必要に応じて、アンダークラッド層11およびコア層12の上に易接着層(図示せず)を形成する。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, an easy-adhesion layer (not shown) is formed on the under cladding layer 11 and the core layer 12 as necessary. The easy adhesion layer is formed, for example, by sputtering chromium or titanium.

次に、図4(h)に示すように、コア層およびアンダークラッド層の上(保護層を形成する場合には保護層の上)に、コア層12を被覆するようにして金属層13を形成する。具体的には、金属層13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。   Next, as shown in FIG. 4 (h), the metal layer 13 is formed so as to cover the core layer 12 on the core layer and the undercladding layer (on the protective layer when the protective layer is formed). Form. Specifically, the metal layer 13 is formed, for example, by vacuum deposition, ion plating, or sputtering of a material for forming the metal layer through a mask having a predetermined pattern.

最後に、図4(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コア層およびアンダークラッド層の上に配置し、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、コア層およびアンダークラッド層の上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. 4I, the over cladding 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 disposing a mold having the predetermined frame shape on the core layer and the under clad 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. In the case of using a photosensitive material, the over clad layer 14 can be formed by applying varnish to the upper surfaces of the core layer and the under clad layer, and after drying and 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5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. 5 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。光源側光ファイバ112および計測器側光ファイバ115としては、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. The light source side optical fiber 112 and the measuring instrument side optical fiber 115 are preferably connected by 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5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内において全反射を繰り返しながら、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5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, the sample is placed on the sample placement portion 20 of the SPR sensor cell 100, and the sample and the metal layer 13 are brought into contact with each other. 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. 5). The light introduced into the SPR sensor cell 100 (core layer 12) is transmitted through the SPR sensor cell 100 (core layer 12) while repeating total reflection in the core layer 12, and part of the light is on the upper surface of the core layer 12. Is incident on the metal layer 13 and 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. 5). 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。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.

<屈折率の測定>
金属層の屈折率は、スライドガラス上に100nm厚の金属薄膜を形成し、分光エリプソメトリーにて波長650nmにおける値を計測した。
<Measurement of refractive index>
For the refractive index of the metal layer, a 100 nm thick metal thin film was formed on a slide glass, and the value at a wavelength of 650 nm was measured by spectroscopic ellipsometry.

<消衰係数の測定>
金属層の消衰係数は、スライドガラス上に100nm厚の金属薄膜を形成し、分光エリプソメトリーにて波長650nmの値を計測した。
<Measurement of extinction coefficient>
As the extinction coefficient of the metal layer, a metal thin film having a thickness of 100 nm was formed on a slide glass, and a value at a wavelength of 650 nm was measured by spectroscopic ellipsometry.

<安定性の評価>
スライドガラス上にスパッタで成膜した際の金属層の外観を目視にて確認し、以下の基準で評価した。
○:変色が認められない
×:変色が認められる
<Evaluation of stability>
The appearance of the metal layer when the film was formed by sputtering on the slide glass was visually confirmed and evaluated according to the following criteria.
○: Discoloration is not recognized ×: Discoloration is recognized

<元素分析>
金属層を酸で溶解し、超純水を加えて誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)およびICP発光分光分析法(ICP−AES)によって、形成された金属層の元素分析を行い、各成分の含有量を算出した。
<Elemental analysis>
The metal layer is dissolved with an acid, and ultrapure water is added to perform elemental analysis of the formed metal layer by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and ICP emission spectroscopy (ICP-AES). The content of the component was calculated.

<実施例1>
表面に幅50μmおよび厚み(深さ)50μmのコア層形成用の凹部が形成された鋳型(長さ200mm、幅200mm)の該表面にコア層形成材料を滴下した。該鋳型の表面に片面をコロナ処理したPPフィルム(厚み:40μm)のコロナ処理面の片端を当接させ、他端は反らせた状態とした。この状態で、鋳型とPPフィルムとの当接部位にPPフィルム側からローラを押し当てながら他端側に向かってローラを回転させて両者を貼り合わせた。これにより、鋳型の凹部内にコア層形成材料を充填し、余分なコア層形成材料を押し出した。次いで、得られた積層体に対し、PPフィルム側から紫外線を照射し、コア層形成材料を完全に硬化させてコア層(屈折率:1.384)を形成した。なお、コア層形成材料は、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重量部とを攪拌溶解させて調製した。次いで、鋳型からPPフィルムを剥離して、該フィルム上に厚み50μm、幅50μmの略角柱形状のコア層を転写した。
<Example 1>
The core layer forming material was dropped on the surface of a mold (length 200 mm, width 200 mm) having a concave portion for forming a core layer having a width of 50 μm and a thickness (depth) of 50 μm on the surface. One end of the corona-treated surface of a PP film (thickness: 40 μm) having a corona-treated one surface was brought into contact with the surface of the mold, and the other end was warped. In this state, the roller was rotated toward the other end side while pressing the roller from the PP film side against the contact portion between the mold and the PP film, and the two were bonded together. Thereby, the core layer forming material was filled in the concave portion of the mold, and the excess core layer forming material was extruded. Next, the obtained laminate was irradiated with ultraviolet rays from the PP film side, and the core layer forming material was completely cured to form a core layer (refractive index: 1.384). The core layer forming material is composed of 60 parts by weight of fluorine-based UV curable resin (DIC, trade name “OP38Z”) and 40 parts by weight of fluorine-based UV curable resin (DIC, trade name “OP40Z”). Was prepared by stirring and dissolving. Next, the PP film was peeled from the mold, and a substantially prismatic core layer having a thickness of 50 μm and a width of 50 μm was transferred onto the film.

上記PPフィルム上に、コア層を被覆するようにアンダークラッド層形成材料を塗布した。なお、アンダークラッド層形成材料は、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」)を用いた。このとき、コア層表面(上面)からの厚みが100μmになるように塗布した。次いで、紫外線を照射し、アンダークラッド層形成材料を硬化させて、アンダークラッド層(屈折率:1.347)を形成した。その後、PPフィルムを剥離除去し、アンダークラッド層およびコア層を上下反転させた。以上のようにして、アンダークラッド層に埋設されたコア層を有する光導波路フィルムを作製した。   An undercladding layer forming material was applied on the PP film so as to cover the core layer. The undercladding layer forming material used was a fluorine-based UV curable resin (manufactured by Solvay Specialty Polymer Japan, trade name “Fluorolink MD700”). At this time, the coating was performed so that the thickness from the core layer surface (upper surface) was 100 μm. Next, ultraviolet rays were applied to cure the undercladding layer forming material to form an undercladding layer (refractive index: 1.347). Thereafter, the PP film was peeled and removed, and the under cladding layer and the core layer were turned upside down. As described above, an optical waveguide film having a core layer embedded in the under cladding layer was produced.

上記光導波路フィルムを長さ22.25mm×幅20mmにダイシング切断した。次いで、長さ6mm×幅1mmの開口部を有するマスクを介して、金属層形成材料をスパッタリングして、コア層を覆うように金属層(厚み:30nm)を順に形成した。具体的には、金属層のPd含有率が0.5重量%になるようにAgターゲット上にPd破片チップを置いてスパッタリングを行った。最後に、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、アンダークラッド層を形成したのと類似の方法で、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、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。   The optical waveguide film was diced into a length of 22.25 mm and a width of 20 mm. Next, a metal layer forming material was sputtered through a mask having an opening having a length of 6 mm and a width of 1 mm to sequentially form metal layers (thickness: 30 nm) so as to cover the core layer. Specifically, sputtering was performed by placing a Pd fragment chip on the Ag target so that the Pd content of the metal layer was 0.5% by weight. Finally, a frame-shaped overcladding layer was formed by using a fluorine-based UV curable resin (trade name “Fluorolink MD700” manufactured by Solvay Specialty Polymer Japan Co., Ltd.) in the same manner as the undercladding layer was formed. In this manner, an SPR sensor cell similar to the SPR sensor cell shown in FIGS. 1 and 2 was produced.

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5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、GI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、コア層の出射側端面とアンダークラッド層の出射側端面で最も明るい場所からの光をGI型のマルチモードファイバ(φ50μm/125μm)を介して分光器に導入した。   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 (trade name, manufactured by Ocean Optics, Inc.) is passed through a GI type 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. “HL-2000-HP” (white light) is connected to the incident side of the SPR sensor cell (core layer), and the light from the brightest place on the emission side end face of the core layer and the emission side end face of the under cladding layer is GI type light. The sample was introduced into the spectroscope via a multimode fiber (φ50 μm / 125 μm).

このようにして得られたSPRセンサを用いて、サンプル配置部に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透過率スペクトルを求め、透過率の極小値に対応するピーク波長を計測した。結果を表1に示す。   Using the SPR sensor thus obtained, a transmittance spectrum is obtained when light is transmitted through the SPR sensor cell (optical waveguide) without placing the sample in the sample placement portion, and corresponds to the minimum value of the transmittance. The peak wavelength was measured. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
Pd破片チップの代わりにAl破片チップを用いたこと、および、金属層のAl含有率が0.25重量%になるようにAgターゲット上に置くAlの量を調整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>
Example 1 except that an Al fragment chip was used instead of the Pd fragment chip, and that the amount of Al placed on the Ag target was adjusted so that the Al content of the metal layer was 0.25 wt%. Similarly, an SPR sensor cell and an SPR sensor were produced. 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>
Pd破片チップの代わりにCu破片チップを用いたこと、および、金属層のCu含有率が3重量%になるようにAgターゲット上に置くCuの量を調整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>
Example 1 except that a Cu chip was used instead of the Pd chip and that the amount of Cu placed on the Ag target was adjusted so that the Cu content of the metal layer was 3% by weight. Thus, an SPR sensor cell and an SPR sensor were produced. 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>
Pd破片チップの代わりにGe破片チップを用いたこと、および、金属層のGe含有率が5重量%になるようにAgターゲット上に置くGeの量を調整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>
Example 1 except that a Ge fragment chip was used instead of the Pd fragment chip and that the amount of Ge placed on the Ag target was adjusted so that the Ge content of the metal layer was 5% by weight. Thus, an SPR sensor cell and an SPR sensor were produced. 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>
金属層形成材料として、金(Au)のみを用い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 only gold (Au) was used as the metal layer forming material. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<比較例2>
金属層形成材料として、Agのみを用い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 2>
An SPR sensor cell and an SPR sensor were produced in the same manner as in Example 1 except that only Ag was used as the metal layer forming material. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<比較例3>
Pd破片チップの代わりにニッケル(Ni)破片チップを用いたこと、および、金属層のNi含有率が6重量%になるようにAgターゲット上に置くNiの量を調整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 3>
Example 1 except that a nickel (Ni) chip was used in place of the Pd chip and that the amount of Ni placed on the Ag target was adjusted so that the Ni content of the metal layer was 6% by weight. In the same manner as described above, an SPR sensor cell and an SPR sensor were produced. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<比較例4>
Pd破片チップの代わりにNi破片チップを用いたこと、および、金属層のNi含有率が3重量%になるようにAgターゲット上に置くNiの量を調整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 4>
The same procedure as in Example 1 except that a Ni chip was used in place of the Pd chip and that the amount of Ni placed on the Ag target was adjusted so that the Ni content of the metal layer was 3 wt%. Thus, an SPR sensor cell and an SPR sensor were produced. The obtained SPR sensor was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<比較例5>
Pd破片チップの代わりにGe破片チップを用いたこと、および、金属層のGe含有率が3重量%になるようにAgターゲット上に置くGeの量を調整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 5>
The same procedure as in Example 1 except that a Ge fragment chip was used instead of the Pd fragment chip, and that the amount of Ge placed on the Ag target was adjusted so that the Ge content of the metal layer was 3% by weight. Thus, an SPR sensor cell and an SPR sensor were produced. 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に示されるとおり、同じ低屈折率のコア層を用いているにもかかわらず、実施例のSPRセンサでは、725nm以下の波長領域にSPRピークが生じており、比較例1および3〜5のSPRセンサでは、725nmより長波長領域にSPRピークが生じている。また、比較例2のSPRセンサでは、725nm以下の波長領域にSPRピークが生じているものの、金属層の安定性に劣る。以上より、本発明のSPRセンサセルおよびSPRセンサによれば、近赤外光用の機器を用いることなく高感度な測定が可能であることがわかる。
<Evaluation>
As shown in Table 1, in spite of using the same low refractive index core layer, in the SPR sensor of the example, an SPR peak occurs in the wavelength region of 725 nm or less. In the SPR sensor, an SPR peak occurs in a wavelength region longer than 725 nm. In the SPR sensor of Comparative Example 2, although the SPR peak occurs in the wavelength region of 725 nm or less, the stability of the metal layer is inferior. As described above, according to the SPR sensor cell and the SPR sensor of the present invention, it can be seen that high-sensitivity measurement is possible without using a device for near infrared light.

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.

10 検知部
11 アンダークラッド層
12 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 10 Detection part 11 Under clad layer 12 Core layer 13 Metal layer 14 Over clad layer 20 Sample arrangement | positioning part 100 SPR sensor cell 110 Light source 120 Optical measuring device 200 SPR sensor

Claims (5)

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、を備えるSPRセンサセルであって、
該金属層が、Agを95重量%以上含有し、
該金属層の消衰係数が4より大きく、
該金属層の屈折率が、0.4未満である、
SPRセンサセル。
An SPR sensor cell comprising 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 metal layer contains 95% by weight or more of Ag,
The extinction coefficient of the metal layer is greater than 4,
The refractive index of the metal layer is less than 0.4;
SPR sensor cell.
前記コア層の屈折率が、1.34〜1.43である、請求項1に記載のSPRセンサセル。   The SPR sensor cell according to claim 1, wherein the refractive index of the core layer is 1.34 to 1.43. 600nm〜725nmの波長領域にSPRピークを生じさせる、請求項1または2に記載のSPRセンサセル。   The SPR sensor cell according to claim 1, wherein an SPR peak is generated in a wavelength region of 600 nm to 725 nm. 前記金属層が、Al、Pd、CuおよびGeからなる群より選択される少なくとも1つの金属を含有する、請求項1から3のいずれかに記載のSPRセンサ
セル。
The SPR sensor cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal layer contains at least one metal selected from the group consisting of Al, Pd, Cu, and Ge.
請求項1から4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.
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