(57)【要約】【課題】本発明は、ＳＰＲ光学系において、マッチングオイルを使用せずに、金属薄膜を形成した安価な透明基板を使用でき、容易に基板を交換できるＳＰＲ計測用チップを提供することを目的とする。【解決手段】ＳＰＲ光学系３１０で使用されるＳＰＲ計測用チップ２００であって、ＳＰＲ計測用の金属薄膜２０３を有する透明基板２０２と、透明基板２０２の金属薄膜２０３とは反対側の面に、透明な弾性粘着シート２０１をさらに備え、透明な弾性粘着シート２０１は、透明基板２０２に直接形成され、プリズム３０３および透明基板２０２の屈折率と同じであることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面プラズモン共鳴計測用の金属薄膜を有する透明基板と、
前記透明基板の前記金属薄膜とは反対側の面に、透明な弾性粘着シートをさらに備え、
前記透明な弾性粘着シートは、前記透明基板に直接形成され、プリズムおよび前記透明基板の屈折率と同じであることを特徴とする表面プラズモン共鳴計測用チップ。
【請求項２】
前記透明な弾性粘着シートは、前記透明基板を侵食しない自己硬化型材料であることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴計測用チップ。
【請求項３】
前記透明基板の前記透明な弾性粘着シート以外の部分に、前記プリズムと前記透明基板の距離を規定するスペーサを設けることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴計測用チップ。
【請求項４】
前記透明な弾性粘着シートには、使用前に保護剥離シートが装着されていることを特徴とする請求項１に記載の表面プラズモン共鳴計測用チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系を使用して被測定溶液中の特定物質を定量あるいは定性的に測定する表面プラズモン共鳴（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）現象を利用した測定に使用するＳＰＲ計測用チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面プラズモン共鳴計測のために通常、金属薄膜を形成したプリズムが必要である。しかし、計測のたびに金属薄膜は汚れ、洗浄作業が必要であるとともに、検査などにＳＰＲ計測を適用しようとした場合には、洗浄が完全に行われないと、検査結果の信用性も損なわれる。そこで、通常はプリズム上に屈折率整合液を滴下し、金属薄膜を形成した透明基板（ガラス板やプラスチック板）を張り合わせ、測定毎にガラス板やプラスチック板を交換する手法がとられている。
【０００３】
上述した、従来のＳＰＲ光学系の構成例の断面図を図１に示す。  
図１において、ＳＰＲ光学系１００は、光源１０１と、レンズ１０２と、プリズム１０３と、受光素子１０４と、マッチングオイル１０５と、金属薄膜を有する透明基板１０６とを備える。ＳＰＲ光学系１１０は、透明基板１０６をプリズム１０３にマッチングオイル１０５を介して張り合わせた状態を示す。
【０００４】
ＳＰＲをセンサとして応用する場合、ガラス基板は高価であり、プラスチック基板を採用することが望ましい。しかしながら、屈折率整合オイル１０５がプラスチック基板を溶かしてしまう恐れがあり、さらには測定毎にプリズム１０３上に残った屈折率整合オイル１０５を洗浄することは煩雑であり、センサとしての実用性に乏しい。
【０００５】
特許文献１には、屈折率整合オイルの代わりに屈折率整合透明フィルムを利用し、ガラス基板の交換時にプリズム上の洗浄の必要がないシステムが紹介されている。しかしながら、屈折率整合透明フィルムをガラス基板とプリズムの間に設置しなければならないことや、その際に気泡が入りやすいことなどの問題があった。さらには、この材料は特にプラスチックを溶かす成分が含まれているために、プラスチックの透明基板上に直接成型できないという欠点がある。
【０００６】
また、特許文献２には、プリズムと計測用チップの間に光学インターフェースプレートを設置する発明が記載されているが、部品点数が増えるばかりでなく、その形状が複雑であるという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特許第３３５６２１２号公報
【特許文献２】特許第３２９４６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ＳＰＲ光学系において、マッチングオイルを使用せずに、金属薄膜を形成した安価な透明基板を使用でき、容易に基板を交換できるＳＰＲ計測用チップを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の表面プラズモン共鳴計測用チップは、表面プラズモン共鳴計測用の金属薄膜を有する透明基板と、上記透明基板の上記金属薄膜とは反対側の面に、透明な弾性粘着シートをさらに備え、上記透明な弾性粘着シートは、上記透明基板に直接形成され、プリズムおよび上記透明基板の屈折率と同じであることを特徴とする。
【００１０】
また、上記透明な弾性粘着シートは、上記透明基板を侵食しない自己硬化型材料であってもよい。
【００１１】
また、上記透明基板の上記透明な弾性粘着シート以外の部分に、上記プリズムと上記透明基板の距離を規定するスペーサを設けてもよい。
【００１２】
また、上記透明な弾性粘着シートには、使用前に保護剥離シートが装着されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＳＰＲ光学系において、マッチングオイルを使用せずに、金属薄膜を形成した安価な透明基板を使用でき、容易に基板を交換できるＳＰＲ計測用チップを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。  
図２に、本発明の屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップの最も簡単な構成例の概略図を示す。  
図２において、ＳＰＲ計測用チップ２００は、金属薄膜２０１を形成した透明基板２０２に屈折率整合シート２０３を備えている。この屈折率整合シート２０３は、プリズム側に形成されてもよいが、プリズム側に形成された場合、ＳＰＲ計測用チップ２００を何回か着脱を繰り返すと、表面に不整が発生する可能性があり、屈折率整合シート２０３を作製し直す必要が生じるという問題がある。さらに、屈折率整合シート２０３を透明基板２０２に直接形成する場合には、屈折率整合シート２０３を単独で作製し、計測時にプリズムとＳＰＲ計測用チップ２００とで挟み込む場合より密着時に気泡が入り込む余地を少なくできるという利点がある。
【００１５】
このため、透明基板２０２に金属薄膜２０３を形成した後に、金属薄膜２０３の反対側に直接、屈折率整合シート２０１の原材料を塗布し作製している。直接塗布することによって、ＳＰＲ計測用チップ２００の表面の凹凸などを屈折率整合シート２０１の材料で埋めることによって、光学的にキャンセルできるという特徴を有する。屈折率整合シート２０１は、プリズムおよび透明基板２０２の屈折率に整合したシリコン系のゴムまたはゲルの透明シートであり透明基板２０２にシートを形成する際に透明基板２０２を浸さない。さらにシリコンゴムの特性により、弾性と、プリズムに対してある程度の粘着性を備えており、上からの圧力によって効率よくプリズムに圧着できる。
【００１６】
塗布する方法としては材料を単純に滴下した後、硬化する方法や、滴下後ドクターブレード法で均一な膜厚に塗布する方法や、スピンコートで膜厚を制御して硬化する方法などがある。また、場合によっては材料と透明基板２０２の密着性をあげるために、表面処理を行う。
【００１７】
次に、図３に、本発明の屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップを利用したＳＰＲ光学系の概念図を示す。  
図３において、屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップ２００は、プリズム３０３上に圧着されることによって、ＳＰＲ光学系として機能する。ＬＥＤ３０１から出射された光はレンズ３０２を介して、透明基板２０２上で焦点もしくは焦線を結ぶように集光され、反射された光は受光素子３０４で検出される。このとき、プリズム３０３、屈折率整合シート２０１、透明基板２０２の屈折率は一致していることが望ましい。
【００１８】
屈折率整合シート２０１は、光路の部分をカバーしていればよく、図の様に光を楔形に集光するタイプでは入射角度と、透明基板２０２及び屈折率整合シート２０１の厚みに依存する。
【００１９】
また、本発明の屈折率整合シート２０１は、プリズム３０３との密着性を考慮し、透明シリコンゴムを採用しているが、圧着によって、屈折率整合シートの厚みが変化してしまう可能性がある。これは、圧着力を制御したり、図４に示すＳＰＲ計測用チップ４００のように透明基板４０２の４角に、圧着時のシリコンゴム４０４の厚みを制御する、スペーサ４０３を設置することにより解決できる。
【００２０】
なお、本発明によるＳＰＲ計測用チップは、計測前に屈折率整合シート２０１、４０４に傷などが付くことを防止して、使用前にはシート状の保護テープが貼られ、使用直前に保護テープを剥がすことにより、常に正常で傷のないシートをプリズム３０３に圧着することができる。
【実施例１】
【００２１】
ＳＰＲ光学系においてプリズム材質をＢＫ７（屈折率＝１．５１）ガラスとし、透明基板には１６×１６×０．５ｍｍのＢＫ７ガラスを採用した。透明基板の一方の面には蒸着にてチタンを接着層（２〜３ｎｍ）として金薄膜（４７ｎｍ）を形成した。
【００２２】
金薄膜とは反対側の面に、２液混合タイプで硬化後の屈折率が１．５２の透明シリコンゴムをピペットでスポットし、全体に延ばした。この屈折率整合シートの硬化後の厚みは０．５ｍｍとなるように樹脂量を調整した。
【００２３】
シリコン樹脂塗布後の基板を室温放置もしくは加熱によって硬化させ、屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップを作製した。作製した屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップを図５に示すようなＳＰＲ光学系に設置、上から加重をかけることによって、プリズムに密着させ、ＳＰＲを計測した。
【００２４】
図５において、ＳＰＲ光学系５００は、光源５０１と、球面レンズＡ５０２と、円筒形レンズＡ５０３と、プリズム５０４と、円筒形レンズＢ５０５と、偏光子５０６と、球面レンズＢ５０７と、光検出器５０８と、屈折率整合シート５０９と、透明基板５１０と、金属薄膜５１１とを備える。
【００２５】
上述の条件によるＳＰＲ計測を確認する画像を図６に示す。金薄膜上にはサンプルとして水を滴下した。図６において、横軸はＳＰＲ角度方向に相当し、縦方向はチップ上の焦線方向に相当する。ＳＰＲ現象による反射光の減衰により、画像左側に暗線が確認でき、良好な計測が行えることが分かる。
【実施例２】
【００２６】
プリズム材質をＢＫ７とし、透明基板に１６×１６×１ｍｍのＢＫ７ガラスを採用した。透明基板の一方の面にはスパッタにてチタンを接着層（２〜３ｎｍ）として金薄膜（４７ｎｍ）を形成した。
【００２７】
金薄膜とは反対側の面に、硬化後の屈折率が１．５１の透明シリコンゴムをスピンコートにて膜厚が０．１ｍｍになるように塗布した。その後、加熱によって硬化させ、屈折率整合シートを作製した。
【００２８】
作製した屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップを実施例１と同じＳＰＲ光学系により計測した。この条件で水のＳＰＲを計測した画像を図７に示す。図７から、屈折率整合オイルを使用した場合と遜色なく、本発明の屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップが利用できることがわかる。
【実施例３】
【００２９】
プリズム材質をＢＫ７とし、透明基板を厚さ１ｍｍの環状ポリオレフィンを材料としたプラスチックを採用した。透明基板の一方の面には蒸着にてチタンを接着層（２〜３ｎｍ）として金薄膜（４７ｎｍ）を形成した。
【００３０】
金薄膜とは反対側の面に、２液混合タイプで硬化後の屈折率が１．５３の透明シリコンゴムをピペットでスポットし、全体に延ばした。この屈折率整合シートの硬化後の厚みは０．１ｍｍとなるように樹脂量を調整した。
【００３１】
上記で作製したＳＰＲ計測用チップを実施例１と同じ光学系に設置し、ＳＰＲの確認を行った画像を図８に示す。図８から、屈折率整合オイルを使用した場合と遜色なく、本発明の屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップが利用できることがわかる。
【実施例４】
【００３２】
プリズム材質をＢＫ７とし、透明基板を厚さ１ｍｍの環状ポリオレフィンを材料としたプラスチックを採用した。透明基板の一方の面には蒸着にてチタンを接着層（２〜３ｎｍ）として金薄膜（４７ｎｍ）を形成した。
【００３３】
金薄膜とは反対側の面に、２液混合タイプで硬化後の屈折率が１．５３の透明シリコンゴムを滴下し、ドクターブレード法にて均一な厚みで延ばした。この屈折率整合シートの硬化後の厚みは０．１ｍｍとなるようにブレードの高さを調整した。
【００３４】
作製した屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップを実施例１に示したのと同じＳＰＲ光学系で計測した。図９は、水のＳＰＲを計測した画像である。図９から、屈折率整合オイルを使用した場合と遜色なく、本発明の屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップが利用できることがわかる。
【００３５】
また、以上の構成によりＳＰＲ計測でよく行われる抗原抗体反応の確認を行った。作製された屈折率整合シート一体型ＳＰＲ計測用チップに２つのチャンネルを設け、片方にＡｎｔｉ−ＩｇＧを固定化・ＢＳＡブロッキングし、もう片方には参照チャネルとして、ＢＳＡブロッキングのみを行った。そのチップをＳＰＲ光学系に設置し、サンプルとして様々な濃度のＩｇＧ溶液を流した。測定開始後、８９００〜９４００ｓｅｃで、５０ｎｇ／ｍｌ、１０１５０〜１０６５０ｓｅｃで５００ｎｇ／ｍｌ、１１１５０〜１１６５０で５ｕｇ／ｍｌのＩｇＧ溶液を流し、その間の応答を見た図を図１０に示す。その結果、ＩｇＧの濃度に応じた、シグナルの上昇を確認することができ、抗原抗体反応に適用可能であることが確認された。
【００３６】
本発明により、マッチングオイルを使用している上では避けることができなった、チップを交換するたびにプリズムを洗浄するという操作が必要なくなり、さらには、チップと屈折率整合シートを別にした場合に比較して、界面での気泡の発生を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来のＳＰＲ光学系の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＳＰＲ計測用チップの断面を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＳＰＲ計測用チップを使用したＳＰＲ光学系の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるスペーサを使用したＳＰＲ計測用チップの断面を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係るＳＰＲ計測用チップを使用したＳＰＲ光学系の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例１に係るＳＰＲ計測用チップを使用したＳＰＲ計測を確認する画像を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係るＳＰＲ計測用チップを使用したＳＰＲ計測を確認する画像を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係るＳＰＲ計測用チップを使用したＳＰＲ計測を確認するグラフを示す図である。
【図９】本発明の実施例４に係るＳＰＲ計測用チップを使用したＳＰＲ計測を確認する画像を示す図である。
【図１０】本発明の実施例４に係るＳＰＲ計測用チップを使用した抗体抗原反応を確認するグラフを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
２００  ＳＰＲ計測用チップ
２０１，４０４，５０９  屈折率整合シート
２０２，４０２，５１０  透明基板
２０３，４０１，５１１  金属薄膜
３０１，５０１  光源
３０２  レンズ
３０３，５０４  プリズム
３０４，５０８  受光素子
４０３  スペーサ
５０２  球面レンズＡ
５０３  円筒形レンズＡ
５０５  円筒形レンズＢ
５０６  偏光子
５０７  球面レンズＢ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図１０】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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