(57)【要約】【課題】  表面プラズモン共鳴法において、低コストで短時間に多数製作でき、測定作業を簡単化し、かつ高感度で精度の高い分析ができるセンサチップを提供する。【解決手段】  表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップは、２つの主面を有する樹脂基板の第１の主面に光を入射し、入射した光が前記樹脂基板の第２の主面に設けられた金属膜で反射され、前記第１の主面から出射する反射光を観測し、前記金属膜の前記樹脂基板と反対側の面に配置された測定物に起因して生じる表面プラズモン共鳴を測定する表面プラズモン共鳴センサに用いるセンサ用マイクロプリズムチップであって、前記センサ用マイクロプリズムチップは、互いに平行な２つの主面を有する樹脂基板であって、第１の主面は、断面が三角形の三角柱状の複数の突起部が所定間隔にわたる平坦部を挟んで互いに平行に設けられた突起列を有し、第２の主面は、金属膜を設けることができる平面である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの主面を有する樹脂基板の第１の主面に光を入射し、入射した光が前記樹脂基板の第２の主面に設けられた金属膜で反射され、前記第１の主面から出射する反射光を観測し、前記金属膜の前記樹脂基板と反対側の面に配置された測定物に起因して生じる表面プラズモン共鳴を測定する表面プラズモン共鳴センサに用いるセンサ用マイクロプリズムチップであって、
前記センサ用マイクロプリズムチップは、互いに平行な２つの主面を有する樹脂基板であって、
第１の主面は、断面が三角形の三角柱状の複数の突起部が所定間隔にわたる平坦部を挟んで互いに平行に設けられた突起列を有し、
第２の主面は、金属膜を設けることができる平面であることを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップ。
【請求項２】
前記突起部は、断面が２等辺三角形であって、前記突起部の高さＨ、前記第１の主面への光の入射角度θ、前記突起部の断面の三角形の底角Ｂとについて、前記平坦部の間隔Ｌが０．３×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））〜１．４×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けら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センサ用マイクロプリズムチップ。
【請求項３】
前記突起部は、断面が２等辺三角形であって、前記突起部の高さＨ、前記第１の主面への光の入射角度θ、前記突起部の断面の三角形の底角Ｂとについて、前記平坦部の間隔Ｌが０．９×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））〜１．１×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けら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センサ用マイクロプリズムチップ。
【請求項４】
前記突起部は、断面が２等辺三角形であって、前記突起部の高さＨ、前記第１の主面への光の入射角度θ、前記突起部の断面の三角形の底角Ｂとについて、前記突起部の頂部の間隔Ｍが０．３×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））〜１．４×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップ。
【請求項５】
前記突起部は、断面が２等辺三角形であって、前記突起部の高さＨ、前記第１の主面への光の入射角度θ、前記突起部の断面の三角形の底角Ｂとについて、前記突起部の頂部の間隔Ｍが０．９×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））〜１．１×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップ。
【請求項６】
前記突起部は、断面の三角形の底角が５３度〜５６度の範囲内にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップ。
【請求項７】
前記樹脂基板は、ポリエステル、アクリル、ポリカーボネートのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップ。
【請求項８】
前記樹脂基板は、屈折率が１．６以上である非晶質高耐性ポリエステル共重合樹脂からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップ。
【請求項９】
前記突起列は、所定範囲の前記突起部について、入射する光の反射光を観測する撮像素子の対応する画素領域の画素列数又は画素行数より多い数の突起部を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の前記センサ用マイクロプリズムチップと、
前記樹脂基板の前記第２の主面の上に設けられた金属膜と
を備えることを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ用チップ。
【請求項１１】
光源と、
請求項１０に記載の表面プラズモン共鳴センサ用チップと、
前記光源から前記センサ用チップに光を入射させる導光部と、
前記センサ用チップからの反射光を観測する観察素子と
を備えたことを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中の化学種、生化学種又は生物種を定性的、又は定量的に検出する表面プラズモン共鳴センサに用いるセンサ用マイクロプリズムチップ及びセンサ用チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生理活性物質の相互作用を評価する試みが数多くなされている。その多くは、一方の分子を固相に固定し、その分子と相互作用する物質を与えることで、相互作用を観察するものである。分子を固相としての基板上に固定し、目的とする物質の挙動を光学的に検出する手段のひとつとして、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象を用いた測定方法が知られている。基板の一方の主面に金等の金属薄膜を形成し、基板のもう一方の主面から光を入射すると、基板の表面から入射した光は、基板内を伝搬し、基板の裏面に形成された金属薄膜で反射される。このとき、金属薄膜で表面プラズモン共鳴現象が発生すると金属薄膜での反射光強度が変化する。この表面プラズモン共鳴現象発生後の反射光強度の変化が、金属薄膜上での微小な物質の相互作用に依存することから、反射光強度を測定することによって金属薄膜の表面状態を知ることができる。それによって、評価対象の物質の挙動を観測できる。
【０００３】
空気から平面基板に光を入射させる際には、基板の垂線に対する光の入射角度αと基板の屈折率ｎとにより基板内での光の角度βが決定され、その間には、
ｎ×ｓｉｎβ＝ｓｉｎα
の関係が成立する。
【０００４】
一方、基板の屈折率や金属膜厚みにも依存するが、金属薄膜への入射角度βが約５０度から６０度である場合に、金属薄膜で表面プラズモン共鳴現象が発生することが知られている。通常、用いられる基板の屈折率は、１以上の物質、多くは１．５〜１．８の範囲の物質からなる基板を用いる場合が多い。上記式から計算するとnが１．５〜１．８の範囲では、平面基板への入射角度αは９０°に近い値となるか、あるいは解が無い状態となる。このように、平面基板への入射角度αが９０°に近いと、基板表面での反射が大きくなり、光効率が低下するため好ましくない。これを防ぐ為、通常は、三角プリズムを基板に装着して、三角プリズムの傾斜面へ光をほぼ垂直に入射させ、反射損失を軽減させる例が知られている。
【０００５】
しかし、上記のような従来の表面プラズモン共鳴測定装置では、測定の都度、マッチングオイルを塗ってプリズムを基板に密着させていた。そのため、測定のための準備作業が煩雑になっていた。これにたいして、プリズムと基板とを一体にしたプリズム基板が考えられたが、このプリズム基板の底面側に設けた金属薄膜上に評価対象物質を固定する際にプリズム基板が平面形状でないため、固定する際の作業性が非常に煩雑になるという問題がある。
【０００６】
上記課題に対して、複数の微少な三角プリズムを基板に形成することで平面基板の形状を保ったままでプリズム効果を発現できることが示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、複数のプリズム（シリンドリカルトレンズ）が連続して形成されたシ−ト上に、光を照射した時に表面プラズモン共鳴を生ずる金属層を一体に積層した表面プラズモン共鳴測定装置が示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−９７８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、本発明者による検討で、平面基板の上に複数の微少なプリズムが連続して形成された上記構成では、従来の一つのプリズムを用いた構成と比較して半分以下の光効率しか得られないことが判明した。すなわち基板内に入射する光は、照射した光の半分以下の約３０％程度であり、その他の光は基板表面で散乱されると推定される。このため、従来に比べて測定感度が大きく低下する問題を有している。
【０００９】
本発明の目的は、マッチングオイルを用いる必要がなく、光効率を向上させて、測定感度を向上させた表面プラズモン共鳴センサ用チップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップは、２つの主面を有する樹脂基板の第１の主面に光を入射し、入射した光が前記樹脂基板の第２の主面に設けられた金属膜で反射され、前記第１の主面から出射する反射光を観測し、前記金属膜の前記樹脂基板と反対側の面に配置された測定物に起因して生じる表面プラズモン共鳴を測定する表面プラズモン共鳴センサに用いるセンサ用マイクロプリズムチップであって、
前記センサ用マイクロプリズムチップは、互いに平行な２つの主面を有する樹脂基板であって、
第１の主面は、断面が三角形の三角柱状の複数の突起部が所定間隔にわたる平坦部を挟んで互いに平行に設けられた突起列を有し、
第２の主面は、金属膜を設けることができる平面であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記突起部は、断面が２等辺三角形であって、前記突起部の高さＨ、前記第１の主面への光の入射角度θ、前記突起部の断面の三角形の底角Ｂとについて、前記平坦部の間隔Ｌが０．３×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））〜１．４×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられていることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記突起部は、断面が２等辺三角形であって、前記突起部の高さＨ、前記第１の主面への光の入射角度θ、前記突起部の断面の三角形の底角Ｂとについて、前記突起部の頂部の間隔Ｍが０．３×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））〜１．４×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられていることが好ましい。
【００１３】
前記突起列は、所定範囲の前記突起部について、入射する光の反射光を観測する撮像素子の対応する画素領域の画素列数又は画素行数より多い数の突起部を有するものを用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る表面プラズモン共鳴センサ用マイクロプリズムチップによれば、樹脂基板の第１の主面には、断面が三角形の三角柱形状の複数の突起部が所定間隔にわたる平坦部を挟んで互いに平行に設けられた突起列を有することを特徴とする。このように突起部の間に平坦部を設けることによって、樹脂基板内へ入射する光を増すことができ、光効率を高めることができる。また、樹脂基板自体がプリズム機能を有すると共に、平面基板と同様に取り扱えるので、マッチングオイルを用いることなく、平面に固定しやすい。
【００１５】
また、前記平坦部の間隔Ｌが０．３×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））〜１．４×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられているので、樹脂基板内への入射光の光効率を向上させることができる。また、表面プラズモン共鳴現象の測定に必要な光量を通常の数十Ｗ〜百Ｗのハロゲンランプで得ることができるので、測定機器を小型化することができる。
【００１６】
さらに、前記突起部の頂部の間隔Ｍが０．３×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））〜１．４×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられているので、樹脂基板内への入射光の光効率を向上させることができる。
【００１７】
また、断面が三角形の三角柱状の突起部の数が観察に用いる撮像素子の画素列数もしくは画素行数より多いことが好ましい。これによって、突起部の周期に対応した縞模様は、画素列数又は画素行数より細かい為検出できなくなるので、明瞭な画像が得られる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態に係る表面プラズモン共鳴センサ用チップ及び該センサ用チップを用いた表面プラズモン共鳴センサについて添付図面を用いて説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る表面プラズモン共鳴を測定する表面プラズモン共鳴センサ２０の構成を示す概略図である。この表面プラズモン共鳴センサ２０は、光源１と、プリズム機能を有する樹脂基板４と該樹脂基板の光源１からの光の入射面と反対側の面に形成された金属膜５とを有するセンサ用チップ１０と、光源１から該チップ１０へ光を入射させるピンホール２と偏光板３とを含む導光部と、センサ用チップ１０からの反射光を観測する観察素子７とを備える。
【００２０】
この表面プラズモン共鳴センサ２０では、測定対象物６、例えば高分子、生体分子を金属膜５の上に固定し、金属膜５で生じる表面プラズモン共鳴を観測して、これらの測定対象物の質量変化をｉｎ−ｓｉｔｅで測定することができる。具体的には、樹脂基板４側から金属膜５に光を入射させると、ある入射角度で表面プラズモン共鳴に起因して光の反射強度が変化する現象が見られる。この入射角度は、金属膜５上の表面状態に依存するので角度変化を追跡することで金属膜５上の表面状態変化を捉えることができる。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る表面プラズモン共鳴センサ用チップ１０のマイクロプリズムチップである樹脂基板４の突起部１１と平坦部１２との配列を示す概略図である。図３は、図２のセンサ用チップ１０の正面図である。このセンサ用チップ１０は、互いに平行な２つの主面を有する樹脂基板であって、第１の主面は、断面が三角形の三角柱状の複数の突起部１１が所定間隔Ｌにわたる平坦部１２を挟んで互いに平行に設けられた突起列を有し、第２の主面は、金属膜を設けることができる平面状の樹脂基板４と、樹脂基板４の第２の主面に設けられた金属膜５とを備える。金属膜５としては、例えば、厚さ４５ｎｍの金膜を用いることができる。このセンサ用チップ１０では、入射光は、図３に示す矢印のように、第１の主面の突起部１１の斜面Ｐから入射し、樹脂基板４内を伝搬し、第２の主面の側に設けられた金属膜５で反射され、反射光は、樹脂基板４内から矢印に示すように第１の主面の突起部１１の斜面Ｑから出射し、撮像素子７等で観測される。このセンサ用チップ１０では、突起部１１の間に所定間隔にわたる平坦部１２を設けたので、後述するように樹脂基板４内への入射光を増すことができ、光効率を向上させることができる。これによって、金属膜５で反射される反射光も増すことができるので、観測精度を向上させることができる。
【００２２】
以下に、このセンサ用チップ１０において、光効率を向上させることができる平坦部１２の間隔Ｌについて、図４から図９を用いて検討する。まず、平坦部を設けることによって光効率を向上させることができる定性的な理由について検討する。図４は、基板上にマイクロプリズムが連続して形成された従来技術の構成の場合の入射光との関係を示す概略図である。この場合には、連続するマイクロプリズムへの入射光は、その一部が隣りあうマイクロプリズムによって遮られるので、一つの大きなプリズムを用いた場合と比較して、基板内へ入射する光が減少することがわかる。図５は、突起部１１が所定間隔にわたる平坦部１２を挟んで設けられた実施の形態１に係るセンサ用チップ１０への入射光との関係を示す概略図である。実施の形態１に係るセンサ用チップ１０の場合には、所定間隔Ｌの平坦部１２を挟んで突起部１１が設けられているので、それぞれの突起部１１への入射光は遮られることがないので、基板内へ入射する光を増加させることができる。
【００２３】
さらに、平坦部の間隔Ｌについて光効率を向上させることができる定量的な検討を行う。ここでは、光の入射角度θを６０度とした場合であって、突起部１１の断面が２等辺三角形であり、図３で示す辺Ｐと辺Ｑとが同一長さであるとする。また、図３で示された突起部１１の高さＨ、突起部１１の断面の三角形の底角Ｂを種々変化させて、平坦部１２の長さＬと光効率との関係を観測した。図６は、平坦部１２の長さＬと樹脂基板４に実際に入射する光効率との相関を示すグラフである。なお、入射角度θは、６０度に固定している。また、角度Ｂの単位は度（°）であり、Ｌは、μｍ単位、Ｈは、μm単位である。なお、図７から図９も同様である。この図６から、突起部１１の間に平坦部１２を設けることで樹脂基板４への入射光の光効率が高まり、一定の長さで光効率が最大となり、それ以上の長さになると、逆に光効率が低下することがわかる。このように入射光の光効率を高めることで、金属膜５での表面プラズモン共鳴現象をより精度よく観察することが可能となり、測定感度が向上する。
【００２４】
図７は、平坦部１２の長さＬと突起部１１の高さＨとの比Ｌ／Ｈと光効率との相関を示すグラフである。突起部１１の断面の三角形の底角Ｂと樹脂基板４への入射角度θとの組が同一の場合（θ＝６０°、Ｂ＝５４°）には、入射光の光効率が最大となる時のＬ／Ｈが同一値となることがわかる。図８は、光効率が最大となる比Ｌ／Ｈと突起部１１の断面の三角形の底角Ｂとの相関を示したグラフを示す。図８から、底角Ｂについて光効率が最大となる比Ｌ／Ｈは直線的に増加することがわかり、入射角度が異なる場合にも同じ傾きを有することがわかる。図９は、横軸として、入射角度θと底角Ｂとの関係式ｔａｎθ−（１／ｔａｎＢ）とし、縦軸を光効率が最大となる比Ｌ／Ｈ値をプロットしたグラフである。図９に示すように、関係式ｔａｎθ−（１／ｔａｎＢ）と光効率が最大となる比Ｌ／Ｈ値とは傾き１の直線にのることがわかる。
【００２５】
そこで、光効率が最大となる時、平坦部１２の長さＬは、
Ｌ＝Ｈ×（ｔａｎθ−（１／ｔａｎＢ））
の関係が成立することがわかる。
また、本発明者は、この平坦部１２の長さＬは、幾何学的にもＬ＝Ｈ×（ｔａｎθ−（１／ｔａｎＢ））と一義的に決まることを見出した。
なお、光効率が最大になるときの突起間隔Ｍは、
Ｍ＝Ｈ×（ｔａｎθ＋（１／ｔａｎＢ））
となる。
【００２６】
また、作製寸法のばらつきを考慮すれば、平坦部１２の間隔Ｌは、上記の光効率が最大となる値に限定されるわけではなく、０．３×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））〜１．４×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられていればよい。これにより、光効率の点で表面プラズモン共鳴現象の測定に必要な光量を通常の数十Ｗ〜百Ｗのハロゲンランプで得ることができるので、測定機器を小型化することができる。さらに、平坦部１２の間隔Ｌが０．９×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））〜１．１×Ｈ×（ｔａｎθ−（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられていることがより好ましい。この範囲内であれば、最大に近い光効率が得られる。
【００２７】
同様に、作製寸法のばらつきを考慮すれば、突起部１１の間隔Ｍは、上記の光効率が最大となる値に限定されるわけではなく、０．３×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））〜１．４×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられていればよい。これにより、光効率の点で表面プラズモン共鳴現象の測定に必要な光量を通常の数十Ｗ〜百Ｗのハロゲンランプで得ることができるので、測定機器を小型化することができる。さらに、突起部１１の頂部の間隔Ｍが０．９×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））〜１．１×Ｈ×（ｔａｎθ＋（1／ｔａｎＢ））の範囲内となるように設けられていることがより好ましい。この範囲内であれば、最大に近い光効率が得られる。
【００２８】
図１０は、このセンサ用チップ１０を用いて表面プラズモン共鳴現象を観察した例の入射角度θと表面プラズモン共鳴シグナルとの相関を示すグラフである。このセンサ用チップを用いた表面プラズモン共鳴センサによって、一つの大きなプリズムを用いた例と同様に、十分な測定感度で表面プラズモン共鳴現象を観測することができた。そこで、このセンサ用チップによれば、測定作業を簡単化し、かつ精度の高い分析ができる。
【００２９】
さらに、図１に示した観察素子７としてアレイ状の撮像素子を用いる場合には、マイクロプリズムの数に対応した縞模様が観察される場合がある。これはプリズム周期に対応した影であると考えられる。そこで、突起部（マイクロプリズム）１１の数を撮像素子７のアレイ列もしくは行の数より多くすることが好ましい。これによって、縞模様の無い画像が得られる。これは、突起部１１の周期に基づく影のサイズが撮像素子７の解像度を超え、はっきりとした影が撮影されなくなるためと考えられる。
【００３０】
次に、表面プラズモン共鳴センサ用チップの作製方法について説明する。このセンサ用チップは、次の３段階で作製される。（１）まず金型を作製し、（２）次いで、金型を用いて樹脂基板からなるマイクロプリズムチップを作製し、（３）最後に、得られたマイクロプリズムチップの樹脂基板の他方の主面に金属膜を形成してセンサ用チップを作製する。以下に、上記（１）〜（３）について順に説明する。
【００３１】
（１）まず、金型の作製方法について説明する。作製方法としては射出成型やホットエンボス法を用いることができる。ここではホットエンボス方法による作製方法を詳細に説明する。ホットエンボス法では、まず金型を作製する。金型としてはシリコン基板やＮｉ合金、ＳＵＳなどが挙げられる。シリコン加工技術を用いた金型の作製方法を、図１２（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
（ａ）まず、図１２（ａ）に示すように、表面に酸化シリコン膜３２が形成された単結晶シリコン基板３１を用いる。なお、このシリコン基板３１としては、表面に（１００）面が露出したシリコン基板を用いる。
（ｂ）次いで、図１２（ｂ）に示すように写真製版技術により所定の酸化シリコン膜３２を除去し、シリコン基板３１を露出させる。エッチングマスクとなる酸化シリコン膜３２にシリコン基板３１の＜１１０＞の結晶方位に沿って開口を設ける。
（ｃ）その後、ＫＯＨやテトラアンモニウムハイドロオキサイドなどのアルカリ液でシリコン基板３１をエッチングする。シリコン基板３１の＜１１０＞の結晶方位に沿って設けられた開口からエッチングされ、エッチング後の形状は、図１２（ｃ）に示すように、断面が２等辺三角形の窪みが形成される。これは結晶方位によりエッチング速度が大きく異なり、斜面として（１１１）面が現れるためである。このとき、窪みの角度Ａは、理論上５４．７４度となる。ウェハの製造ばらつきを考慮すると、角度Ａは、実際上は５３度〜５６度の範囲内であればよい。
（ｄ）最後に、酸化シリコン膜３２を除去すると、図１２（ｄ）に示す断面を有する金型３１が作製できる。シリコン基板に作製された金型３１は、Ｒｍｓ値で数ｎｍと非常に鏡面に近い面が得られる。
以上で金型３１が得られる。
【００３２】
（２）次に、上記金型３１を用いて、樹脂基板３３からなるマイクロプリズムチップを作成する方法について図１２（ｅ）〜（ｆ）を用いて説明する。
（ａ）図１２（ｅ）に示すように、金型３１を樹脂基板３３に押し付けながら真空中で加熱すると樹脂が柔らかくなり、樹脂基板３３は、金型３１に沿った形状に変形する。例えばＰＥＴを用いた場合１１５℃程度に加熱し、１ｋＮ程度の力を約５分間程度加えることで樹脂基板３３への形状転写が可能である。
（ｂ）最終的に、図１２（ｆ）に示す断面形状の樹脂基板３３を作製することが可能である。このとき金型３１の角度Ａは、５３度から５６度の範囲であるため、図３に示した角度Ｂは、５３度から５６度の範囲とすることができる。また、樹脂基板３３の面も金型３１と同等の表面粗さが転写される。これによって、表面粗さによる光学散乱を低減することが可能であり、光効率のさらなる向上が図れる。
（ｃ）この後、通常のフライス加工にて所望の大きさのチップに切り出す。
上記のように、シリコン基板を用いてＳｉアルカリエッチングによる微細加工技術により作製された金型３１を使用して、上記突起部を有する樹脂基板３３からなるマイクロプリズムチップを成形することができる。また、前記突起部１１は、断面の三角形の底角を５３度〜５６度の範囲内とすることができる。さらに、樹脂基板３３の平面度が向上し、表面粗さによる散乱発生を低減でき、光効率を向上させることができる。
【００３３】
（３）さらに、上記マイクロプリズムチップの樹脂基板３３の突起部（マイクロプリズム）が成型された面とは反対側の第２の主面に金属膜を形成し、表面プラズモン共鳴センサ用チップ１０を作成する。成膜手段としては公知技術である真空蒸着やスパッタリング法を用いることができる。なお、金属膜５の厚みはクロム３ｎｍ、金４５ｎｍ程度が適当である。
これによって、表面プラズモン共鳴センサ用チップ１０が得られる。
【００３４】
（実施例１）
実施例１では、実施の形態１で作成した表面プラズモン共鳴センサ用チップを市販の表面プラズモン共鳴イメ−ジング装置（東洋紡績（株）より販売）に取り付け、アルコ−ル測定を実施し、従来のプリズムを用いた系との感度比較を行った。
【００３５】
図１３は、表面プラズモン共鳴イメ−ジング装置６０の構成を示す概略図である。光源には白色光源であるハロゲンランプ（フィリップス社製６６０５）５１を用いた。光源５１から５０ｍｍの位置に直径２５ｍｍφ、焦点距離５０ｍｍの球面平凸レンズ（シグマ光機社製ＳＬＳＱ２５−５０Ｐ）５８をレンズの平面側をランプ５１に向けて設置し、光源５１からの光を平行光とした。上記球面平凸レンズ５８からさらに３５ｍｍ離して、さらにもう一つ直径２５ｍｍφ、焦点距離５０ｍｍの球面平凸レンズ（シグマ光機社製ＳＬＳＱ２５−５０Ｐ）５８の球面側を光源５１に向けて設置した。光源５１からの光は、この球面平凸レンズ５８によってレンズ５８から５０ｍｍの位置に集光される。この集光位置に穴径１００μｍφのピンホール（シグマ光機社製ＰＡ−１００）５２を置いて、光束をピンホール５２に通し、ピンホール５２から５０ｍｍの位置に置いたレンズ径４８ｍｍφ、焦点距離５０ｍｍのＣＣＴＶレンズ（ＣＢＣ社製Ｖ５０１８）５９によって再度平行光とし、有効径２４ｍｍφの近赤外偏光フィルタ（シグマ光機社製ＳＰＦＮ−３０Ｃ−２６）５３によって約２０ｍｍφの偏光平行光束を得た。この偏光平行光束の断面面積は３００ｍｍ２であり、広範囲の領域を照射可能であった。上記偏光平行光束を実施の形態１で作成したセンサ用チップ１０の樹脂基板４に入射させた。センサ用チップ１０の金薄膜（Ａｕ）５による反射光束から、８３０ｎｍの光干渉フィルタ（シグマ光機社製ＶＰＦ−２５Ｃ−１０−４５−８３０００）６１によって８３０ｎｍ近傍の波長光を取り出し、３／４インチ近赤外ＣＣＤカメラ（浜松ホトニクス社製Ｃ３０７７−７８）５７で撮影した。
【００３６】
次に、この表面プラズモン共鳴イメージング装置６０における測定の手順について説明する。
（ａ）まず純水を流し、光源５１の入射角度を調整した。
（ｂ）純水での表面プラズモン共鳴シグナルが安定した後、０．５ｗｔ％アルコ−ルを５分間流してシグナル変化を見た。
（ｃ）次に、純水を流し、シグナルがアルコ−ルを測定する前のシグナルと一致しているかを確認した。一致している場合、アルコ−ルの測定シグナルと純水の測定シグナルの差を感度とした。なお、ここで純水には、蒸留水、イオン交換水等を含む。
得られた測定結果を図１１に示す。この実施の形態１に係るセンサ用チップ１０を用いた測定は、従来のプリズムを用いた測定の場合と比較して、測定感度面で遜色ないレベルであり、理論値とほほ一致した測定感度を得た。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る表面プラズモン共鳴センサの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る表面プラズモン共鳴センサ用チップの基板表面の構造を示す概略斜視図である。
【図３】図２の基板の正面図である。
【図４】従来の表面プラズモン共鳴センサ用チップの基板表面への入射光を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る表面プラズモン共鳴センサ用チップの基板表面への入射光を示す概略図である。
【図６】平坦部の長さＬと光効率との関係を示すグラフである。
【図７】平坦部の長さＬと突起部の高さＨとの比Ｌ／Ｈと光効率との関係を示すグラフである。
【図８】突起部の断面の三角形の底角Ｂと光効率が最大となるＬ／Ｈとの関係を示すグラフである。
【図９】比Ｌ／Ｈと、入射角θ及び底角Ｂを変数とする所定の関数式との間の関係を示すグラフである。
【図１０】入射角度θとＳＰＲシグナルとの相関を示すグラフである。
【図１１】実施例１における表面プラズモン共鳴法によるアルコール測定の結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法の各過程を示す断面図である
【図１３】表面プラズモン共鳴イメ−ジング装置６０の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  光源、２  ピンホール、３  偏光板、４  基板、５  金属膜、６  測定物、７  観察素子、１０  センサ用チップ、１１  突起部、１２  平坦部、２０  表面プラズモンセンサ、３１  単結晶シリコン、３２  酸化シリコン、３３  樹脂、５１  ハロゲンランプ
５８  平凸レンズ、５２  ピンホール、５９  ＣＣＴＶレンズ、５３  偏光板、５７  ＣＣＤカメラ、６０  表面プラズモン共鳴センサ、６１  光干渉フィルタ
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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