SPR传感器元件和SPR传感器制造技术

本发明专利技术提供一种具有非常优异的检测灵敏度的SPR传感器元件和SPR传感器。该SPR传感器元件包括：下包层；芯层，其以所述芯层的至少一部分与所述下包层邻接的方式形成并且具有光入射口和光出射口；以及金属层，其覆盖所述芯层的一部分。所述芯层在所述光入射口处的截面积S1和所述芯层在被所述金属层覆盖的部分处的截面积S2满足S1>S2的关系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】SPR传感器元件和SPR传感器
本专利技术涉及SPR传感器元件和SPR传感器。更具体地，本专利技术涉及SPR传感器和具有光波导的SPR传感器元件。
技术介绍
迄今为止，在化学分析、生化分析等领域中，已使用具有光纤的表面等离子共振(SPR)传感器。在具有光纤的SPR传感器中，金属薄膜形成于光纤的末端部的外周面上，并将分析样品固定到导入光的光纤。在这些将被导入的光中，具有特定波长的光在金属薄膜中产生表面等离子共振，进而其光强度衰减了。在这种SPR传感器中，产生表面等离子共振的光的波长通常根据将固定到光纤的分析样品的折射率等而不同。因此，如果测量光强度在表面等离子共振的产生之后衰减处的波长，则能够确定产生表面等离子共振的光的波长。此外，如果检测光强度衰减的波长的改变，则能够确定的是，产生表面等离子共振的光的波长已改变，因此能够确定分析样品的折射率的改变。结果，这种SPR传感器能够用于诸如样品浓度的测量和免疫反应的检测等的各种化学分析和生化分析。例如，在样品是溶液的情况下，样品(溶液)的折射率依赖于溶液的浓度。因此，可以通过测量与SPR传感器中的金属薄膜接触的样品(溶液)的折射率来检测样品的浓度，此外，可以通过确定折射率的改变而确定样品(溶液)的浓度已改变。在免疫反应的分析中，例如，抗体通过电介质膜的介入而被固定在SPR传感器中的光纤的金属薄膜上，使分析物与抗体接触，从而产生表面等离子共振。在这种情况下，如果抗体和分析物进行免疫反应，则样品的折射率会发生改变。因此，可以通过确定样品的折射率在抗体和分析物接触之前和之后已发生改变来确定抗体和分析物已进行免疫反应。在具有光纤的SPR传感器中，光纤的末端部具有微细的圆筒形状，因此存在难以形成金属薄膜并且难以将分析样品固定到光纤的问题。为了解决该问题，例如，已公开了具有透射光的芯和覆盖芯的包层的SPR传感器元件，其中，在包层的预定位置处形成延伸到芯的表面的通孔，芯的在与通孔对应的位置处的表面形成金属薄膜(例如，专利文献1)。在这种SPR传感器元件中，容易在芯的表面形成用于产生表面等离子共振的金属薄膜并且容易将分析样品固定在该表面。然而，近年来，在化学分析和生化分析中，提高了对细微变化和/或微量成分的检测的要求，因而要求SPR传感器元件的检测灵敏度的进一步提高。引用列表专利文献专利文献1：日本特开2000-19100号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题考虑到解决传统问题而做出本专利技术，本专利技术的目的是提供具有非常优异的检测灵敏度的SPR传感器元件和SPR传感器。用于解决问题的方案根据本专利技术的一个实施方式，提供一种SPR传感器元件。该传感器元件包括：下包层；芯层，其以所述芯层的至少一部分与所述下包层邻接的方式形成并且具有光入射口和光出射口；以及金属层，其覆盖所述芯层的一部分。所述芯层在所述光入射口处的截面积S1和所述芯层在被所述金属层覆盖的部分处的截面积S2满足S1>S2的关系。在本专利技术的一个实施方式中，所述芯层在所述光入射口处的截面积S1和所述芯层在被所述金属层覆盖的部分处的截面积S2满足S1×0.5≥S2的关系。在本专利技术的一个实施方式中，所述芯层在被所述金属层覆盖的部分处的厚度是25μm或更小。在本专利技术的一个实施方式中，所述芯层在所述光入射口处的厚度是50μm或更大。在本专利技术的一个实施方式中，所述芯层在所述光入射口处的宽度是50μm或更大。根据本专利技术的另一方面，提供一种SPR传感器。该SPR传感器包括上述SPR传感器元件。专利技术的效果根据本专利技术的实施方式，通过改变作为检测单元的光波导中的芯层的形状而促进SPR激发来提供均具有极其优异的检测灵敏度的SPR传感器元件和SPR传感器。附图说明图1是图示根据本专利技术的优选实施方式的SPR传感器元件的示意性立体图。图2是从光入射口侧观察的图1中图示的SPR传感器元件的示意性侧面图。图3的(a)是图1中图示的SPR传感器元件的沿线Ia-Ia截取的示意性截面图，图3的(b)是图1中图示的SPR传感器元件的沿线Ib-Ib截取的示意性截面图，图3的(c)是图1中图示的SPR传感器元件的沿穿过该SPR传感器元件的芯层的平面截取的示意性水平截面图。图4的(a)、图4的(b)和图4的(c)分别为第一变形例的SPR传感器元件的示意性立体图，该变形例的SPR传感器元件的沿线Ic-Ic截取的示意性截面图，以及该变形例的SPR传感器元件的沿穿过芯层的平面截取的示意性水平截面图。图5的(a)、图5的(b)和图5的(c)分别为第二变形例的SPR传感器元件的示意性立体图，该变形例的SPR传感器元件的沿线Id-Id截取的示意性截面图，以及该变形例的SPR传感器元件的沿穿过芯层的平面截取的示意性水平截面图。图6的(a)、图6的(b)和图6的(c)分别为第三变形例的SPR传感器元件的示意性立体图，该变形例的SPR传感器元件的沿线Ie-Ie截取的示意性截面图，以及该变形例的SPR传感器元件的沿穿过芯层的平面截取的示意性水平截面图。图7的(a)至图7的(h)是图示本专利技术的SPR元件的制造方法的示例的示意性截面图。图8是图示根据本专利技术的优选实施方式的SPR传感器的示意性截面图。具体实施方式A.SPR传感器元件图1是图示根据本专利技术的优选实施方式的SPR传感器元件(sensorcell)的示意性立体图。在该SPR传感器元件中，光在由箭头指示的方向上入射和行进。图2是从光入射口侧观察的图1中图示的SPR传感器元件的示意性侧面图。图3的(a)、图3的(b)以及图3的(c)分别是图1中图示的SPR传感器元件的沿线Ia-Ia截取的示意性截面图、该SPR传感器元件的沿线Ib-Ib截取的示意性截面图以及该SPR传感器元件的沿穿过该SPR传感器元件的芯层的平面截取的示意性水平截面图。在以下的SPR传感器元件的说明中，当提及方向时，将图面的纸面上侧定义为上侧，将图面的纸面下侧定义为下侧。SPR传感器元件100包括：下包层11；芯层12，其以其至少一部分与下包层11邻接的方式形成并且具有光入射口A和光出射口B；保护层13，其覆盖下包层11和芯层12的上表面；和金属层14，其形成于保护层13上并且覆盖芯层12的一部分。在图示的实施方式中，下包层11、芯层12、保护层13和金属层14构成光波导，并且用作用于检测样品的状态和/或样品中的改变的检测单元10。在实用情况中，SPR传感器元件100包括形成为与检测单元10邻接的样品载置部20。样品载置部20由上包层15限定。可以根据目的省略保护层13。只要能够适当地设置样品载置部20，则也可以省略上包层15。在样品载置部20中，以与检测单元(实质上是金属层)接触的方式载置待分析的样品(例如，溶液或粉末)。下包层11形成为具有预定厚度的、在平面视图中具有大致矩形形状的平板状形状。例如，下包层的厚度(从芯层的上表面起的厚度)是50μm至900μm。芯层12形成为沿与下包层11的宽度方向(图2的图面的左右方向)和厚度方向均垂直的方向延伸，并且埋设在位于下包层11的宽度方向上的大致中央部的上端部中。芯层12延伸的方向作为光在光波导中传播的方向。以芯层12的上表面从下包层11中露出的方式配置芯层12。优选地，以芯层12的上表面与下包层11的上表面齐平的方式配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SPR传感器元件，其包括：下包层；芯层，其以所述芯层的至少一部分与所述下包层邻接的方式形成并且具有光入射口和光出射口；以及金属层，其覆盖所述芯层的一部分，其中，所述芯层在所述光入射口处的截面积S1和所述芯层在被所述金属层覆盖的部分处的截面积S2满足S1>S2的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.01 JP 2012-1258541.一种SPR传感器元件，其包括：下包层；芯层，其以所述芯层的至少一部分与所述下包层邻接的方式形成并且具有光入射口和光出射口；以及金属层，其覆盖所述芯层的一部分，其特征在于，所述芯层在所述光入射口处的截面积S1和所述芯层在被所述金属层覆盖的部分处的截面积S2满足S1×0.5≥S2的关系，所述芯层在被所述金属层覆盖的部分处的厚度和宽度是恒定的。2.根据权利要求1所述的SPR...

【专利技术属性】
技术研发人员：绀谷友广，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP