(57)【要約】【課題】検出精度に優れるＳＰＲセンサセルおよびＳＰＲセンサを提供すること。【解決手段】アンダークラッド層３と、アンダークラッド層３の上に所定厚みで形成されるコア層４とを備える光導波路２を備え、サンプルが配置されるＳＰＲセンサセル１において、そのコア層４に、金属薄膜６を、サンプルと接触するように、コア層４の厚み方向最上位から最下位にわたって形成する。そして、このＳＰＲセンサセル１を、ＳＰＲセンサ１１に備える。このようなＳＰＲセンサセル１およびＳＰＲセンサ１１によれば、簡易な構成により、検出精度の向上を図ることができる。【選択図】図１
2011179978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルが配置されるＳＰＲセンサセルであって、
アンダークラッド層と、前記アンダークラッド層の上に所定厚みで形成されるコア層とを備える光導波路を備え、
前記コア層には、金属薄膜が、サンプルと接触するように、前記コア層の厚み方向最上位から最下位にわたって形成されていることを特徴とする、ＳＰＲセンサセル。
【請求項２】
前記コア層が、断面視略矩形状であり、
前記金属薄膜が、前記コア層の上面および両側面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＳＰＲセンサセル。
【請求項３】
前記光導波路が、さらに、前記アンダークラッド層の上に、前記金属薄膜と接触するサンプルを取り囲むように形成されるオーバークラッド層を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のＳＰＲセンサセル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のＳＰＲセンサセルを備えることを特徴とするＳＰＲセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＰＲセンサセルおよびＳＰＲセンサ、詳しくは、光導波路を備えるＳＰＲセンサセル、および、そのＳＰＲセンサセルを備えるＳＰＲセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学分析や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。
【０００３】
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。そして、導入される光における特定の波長の光が、金属薄膜において表面プラズモン共鳴を発生させ、その光強度を減衰する。
【０００４】
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。
【０００５】
そのため、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、また、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ため、分析サンプルの屈折率の変化を確認できる。
【０００６】
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や、免疫反応の検出など、種々の化学分析や生物化学分析に用いることができる。
【０００７】
例えば、サンプルが溶液である場合において、サンプル（溶液）の屈折率は、溶液の濃度に依存する。そのため、サンプル（溶液）を金属薄膜に接触させたＳＰＲセンサにおいて、サンプル（溶液）の屈折率を計測することにより、サンプルの濃度を検出することができ、さらには、その屈折率が変化したことを確認することにより、サンプル（溶液）の濃度が変化したことを確認できる。
【０００８】
また、免疫反応の分析では、例えば、ＳＰＲセンサにおける光ファイバの金属薄膜上に、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とともに、表面プラズモン共鳴を発生させる。このとき、抗体と検体とが免疫反応すれば、そのサンプルの屈折率が変化するため、抗体と検体との接触前後において、サンプルの屈折率が変化したことを確認することにより、抗体と検体とが免疫反応したものと判断できる。
【０００９】
しかしながら、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ため、金属薄膜の形成や分析サンプルの固定が困難であるという不具合がある。
【００１０】
このような不具合を解決するため、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、コアの表面に至るまで貫通口を形成し、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１参照。）。
【００１１】
この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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−１９１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載のＳＰＲセンサセルでは、クラッドの貫通口に臨むコアの上面のみに金属薄膜が形成されているため、分析サンプルと金属薄膜との接触面積が小さく、分析サンプルの濃度や変化などを精度よく検出することができないという不具合がある。
【００１４】
本発明の目的は、検出精度に優れるＳＰＲセンサセルおよびＳＰＲセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明のＳＰＲセンサセルは、サンプルが配置されるＳＰＲセンサセルであって、アンダークラッド層と、前記アンダークラッド層の上に所定厚みで形成されるコア層とを備える光導波路を備え、前記コア層には、金属薄膜が、サンプルと接触するように、前記コア層の厚み方向最上位から最下位にわたって形成されていることを特徴としている。
【００１６】
このようなＳＰＲセンサセルによれば、コア層の厚み方向最上位だけでなく、その最上位から最下位にわたって金属薄膜が形成されているので、サンプルと金属薄膜との接触面積を大きくすることができる。そのため、このようなＳＰＲセンサセルを用いれば、サンプルの濃度や変化などを精度よく検出することができる。
【００１７】
また、本発明のＳＰＲセンサセルでは、前記コア層が、断面視略矩形状であり、前記金属薄膜が、前記コア層の上面および両側面に形成されていることが好適である。
【００１８】
コア層が、断面視略矩形状であれば、コア層および金属薄膜の表面積を大きくすることができるため、サンプルと金属薄膜との接触面積を、より一層大きくすることができ、ＳＰＲセンサセルにおける検出精度を、より一層向上することができる。
【００１９】
また、本発明のＳＰＲセンサセルでは、前記光導波路が、さらに、前記アンダークラッド層の上に、前記金属薄膜と接触するサンプルを取り囲むように形成されるオーバークラッド層を備えることが好適である。
【００２０】
オーバークラッド層が、金属薄膜と接触するサンプルを取り囲むように形成されていれば、サンプルを容易に金属薄膜の表面に配置することができるため、作業性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、本発明のＳＰＲセンサは、上記のＳＰＲセンサセルを備えることを特徴としている。
【００２２】
このＳＰＲセンサでは、サンプルと金属薄膜との接触面積の大きいＳＰＲセンサセルが用いられるため、サンプルの濃度や変化などを精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のＳＰＲセンサセルおよびＳＰＲセンサによれば、簡易な構成により、検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１（ａ）は、本発明のＳＰＲセンサセルの一実施形態を示す概略斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＳＰＲセンサセルのＡ−Ａ断面図である。
【図２】図２は、図１に示すＳＰＲセンサセルの製造方法を示す工程図であって、図２（ａ）は、基材の上に、アンダークラッド層を形成する工程、図２（ｂ）は、コア層を、アンダークラッド層の上に形成する工程、図２（ｃ）は、オーバークラッド層を、アンダークラッド層の上に形成する工程、図２（ｄ）は、金属薄膜を、コア層の厚み方向最上位から最下位にわたって形成する工程、図２（ｅ）は、基材を除去する工程を示す。
【図３】図３は、本発明のＳＰＲセンサの一実施形態を示す概略側断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明のＳＰＲセンサセルの他の実施形態（コア層が複数形成される形態）を示す概略斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＳＰＲセンサセルのＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図５は、本発明のＳＰＲセンサセルの他の実施形態（コア層が断面視略半円形状である形態）の要部断面図である。
【図６】図６は、本発明のＳＰＲセンサセルの他の実施形態（コア層が断面視略凸形状である形態）の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１（ａ）は、本発明のＳＰＲセンサセルの一実施形態を示す概略斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＳＰＲセンサセルのＡ−Ａ断面図である。
【００２６】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、ＳＰＲセンサセル１は、平面視略矩形平板状に形成されており、光導波路２と、必要により設けられる基材１０（２点鎖線参照）とを備えている。また、詳しくは後述するが、このＳＰＲセンサセル１には、ＳＰＲセンサ１１によって分析されるサンプルが配置される。
【００２７】
光導波路２は、平面視略矩形平板状に形成されており、アンダークラッド層３、コア層４およびオーバークラッド層５を備えている。
【００２８】
アンダークラッド層３は、光導波路２と平面視略同一の平面視略矩形平板状に、所定の厚みで形成されている。
【００２９】
コア層４は、アンダークラッド層３の上（厚み方向一方側、以下同様）において、所定厚みで、アンダークラッド層３の長手方向と直交する幅方向の中央部において、長手方向に延びる細長い断面視略矩形状（四角柱状）に形成されている。
【００３０】
また、コア層４は、その長手方向長さが、アンダークラッド層３の長手方向長さと略同一となるように形成されており、その下面（厚み方向他方側面）がアンダークラッド層３に接触するとともに、その長手方向両端がアンダークラッド層３の長手方向両端と面一となるように配置されている。
【００３１】
また、コア層４の長手方向両端部は、詳しくは後述するが、光源１２および光計測器１３に光学的に接続されるための接続部分とされている。
【００３２】
オーバークラッド層５は、アンダークラッド層３の上において、金属薄膜６（後述）と接触するサンプルを取り囲むように、開口部７が平面視略中央部に形成される平面視矩形枠状に、形成されている。
【００３３】
また、オーバークラッド層５は、その外周がアンダークラッド層３の外周と平面視において略同一となるように形成されており、コア層４の長手方向両端部の表面（上面および両側面）を被覆するように配置されている。
【００３４】
開口部７は、オーバークラッド層５の平面視中央部において、平面視略矩形状となるように、オーバークラッド層５を厚み方向に貫通して形成されており、これによって、アンダークラッド層３の上面における外周部に、オーバークラッド層５から、サンプルを配置するための平面視矩形枠状の堰部８が形成されるとともに、その平面視略中央部に、堰部８に囲まれる、サンプルを収容するための収容部９が区画される。
【００３５】
このような光導波路２において、コア層４には、金属薄膜６が設けられている。
【００３６】
金属薄膜６は、収容部９内に配置されるコア層４の表面において、サンプルと接触するように、コア層４の厚み方向最上位から最下位にわたって連続的に形成されている。
【００３７】
より具体的には、金属薄膜６は、オーバークラッド層５から露出されるコア層４の上面および両側面（すなわち、コア層４におけるアンダークラッド層３との接触面と、オーバークラッド層５によって被覆される面とを除く表面）に、連続的に形成されている。
【００３８】
なお、金属薄膜６は、必要により、さらに、オーバークラッド層５から露出されるアンダークラッド層３の上面に形成されていてもよい（図１（ｂ）に示す２点鎖線参照）。
【００３９】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、基材１０（２点鎖線参照）は、必要により、光導波路２と平面視略同一の平面視略矩形平板状に形成され、光導波路２の下面に設けられる。これにより、基材１０は、光導波路２を下側から支持する。
【００４０】
図２は、図１に示すＳＰＲセンサセルの製造方法を示す工程図である。
【００４１】
次いで、このＳＰＲセンサセル１の製造方法について、図２を参照して説明する。
【００４２】
この方法では、まず、図２（ａ）に示すように、基材１０を用意し、次いで、その基材１０の上に、アンダークラッド層３を形成する。
【００４３】
基材１０は、平板状をなし、この基材１０を形成する材料としては、例えば、シリコン、ガラスなどのセラミック材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、鉄合金などの金属材料、例えば、ポリイミド、ガラス−エポキシ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂材料が挙げられる。好ましくは、セラミック材料が挙げられる。基材１０の厚みは、例えば、１０〜５０００μｍ、好ましくは、１０〜１５００μｍである。
【００４４】
アンダークラッド層３を形成する材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、またはこれらのフッ素化変性体や重水素化変性体、さらには、フルオレン変性体などの樹脂材料が挙げられる。これら樹脂材料は、好ましくは、感光剤を配合して、感光性樹脂として用いられる。
【００４５】
アンダークラッド層３を、基材１０の上に形成するには、例えば、上記した樹脂のワニス（樹脂溶液）を調製して、そのワニスを基材１０の上に、例えば、キャスティング、スピンコータなどによって塗布した後、乾燥し、必要により加熱する。なお、感光性樹脂が用いられる場合には、ワニスの塗布および乾燥後に、フォトマスクを介して露光し、必要により、露光後加熱した後、現像し、次いで、加熱する。
【００４６】
このようにして形成されるアンダークラッド層３の厚みは、例えば、５〜２００μｍである。また、アンダークラッド層３の屈折率は、例えば、１．４２以上、１．５５未満である。
【００４７】
次いで、この方法では、図２（ｂ）に示すように、コア層４を、アンダークラッド層３の上に、上記したパターンで形成する。
【００４８】
コア層４を形成する材料としては、アンダークラッド層３の樹脂材料よりも、屈折率が高くなる樹脂材料が挙げられる。このような樹脂材料としては、例えば、上記と同様の樹脂材料が挙げられる。
【００４９】
コア層４を形成するには、例えば、上記した樹脂のワニス（樹脂溶液）を調製して、そのワニスを、上記したパターンでアンダークラッド層３の表面に塗布した後、乾燥し、必要により硬化させる。また、感光性樹脂が用いられる場合には、ワニスの塗布および乾燥後に、フォトマスクを介して露光し、必要により、露光後加熱した後、現像し、次いで、加熱する。
【００５０】
このようにして形成されるコア層４の厚みは、例えば、５〜１００μｍであり、幅は、例えば、５〜１００μｍである。また、コア層４の屈折率は、アンダークラッド層３の屈折率より高く設定されており、例えば、１．４４以上、１．６５以下である。
【００５１】
次いで、この方法では、図２（ｃ）に示すように、オーバークラッド層５を、アンダークラッド層３の上に、上記したパターンで形成する。
【００５２】
すなわち、この方法では、アンダークラッド層３の上に、オーバークラッド層５を、開口部７を有する平面視矩形枠状に形成し、コア層４の長手方向両端部を被覆するとともに長手方向途中を露出させるように配置する。これにより、アンダークラッド層３の上面の外周部に堰部８を形成するとともに、サンプルを収容するための収容部９を区画する。
【００５３】
オーバークラッド層５を形成する材料としては、上記したアンダークラッド層３を同様の樹脂材料が用いられる。
【００５４】
オーバークラッド層５を形成するには、例えば、上記した樹脂のワニス（樹脂溶液）を調製して、そのワニスを、上記したパターンでアンダークラッド層３の表面に塗布した後、乾燥させ、必要により硬化させる。また、感光性樹脂が用いられる場合には、ワニスの塗布および乾燥後に、フォトマスクを介して露光し、必要により、露光後加熱した後、現像し、次いで、加熱する。
【００５５】
このようにして形成されるオーバークラッド層５の厚みは、例えば、５〜１００μｍであり、また、コア層４の長手方向両端部における、オーバークラッド層５のコア層４の表面からの厚みは、例えば、１〜５０μｍ、好ましくは、５〜２０μｍである。また、オーバークラッド層５の屈折率は、コア層４の屈折率より低く設定されており、例えば、アンダークラッド層３の屈折率と同様に設定されている。
【００５６】
また、このようなオーバークラッド層５において、開口部７の大きさおよび形状は、特に限定されず、サンプルの種類や用途に応じて、適宜決定される。ＳＰＲセンサセル１の小型化を図る場合には、好ましくは、開口部７を小さく形成する。
【００５７】
次いで、この方法では、図２（ｄ）に示すように、金属薄膜６を、コア層４の厚み方向上面（最上位）から両側面（最下位）にわたって連続的に形成する。
【００５８】
金属薄膜６を形成する金属材料としては、例えば、金、銀、白金などが挙げられる。
【００５９】
金属薄膜６を形成するには、例えば、まず、金属薄膜６のパターンの逆パターンのレジストを形成して、金属薄膜６を形成する部分の周辺をマスキングする。その後、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの蒸着法により、レジストから露出するコア層４の表面（上面および両側面）に、金属薄膜６を形成する。
【００６０】
コア層４の上面および両側面に金属薄膜６を連続的に形成するには、例えば、コア層４の両側面斜め上方から、上記した金属材料を蒸着する。
【００６１】
より具体的には、この方法では、上記した金属材料を、コア層４の幅方向中央を通過する厚み方向（垂直方向）に沿う軸線Ｓを含む幅方向平面両側（コア層４の両側面側）から、その軸線Ｓに対して、例えば、±１５〜４５°、好ましくは、±２０〜３０°の角度θで蒸着する。
【００６２】
その後、エッチングや剥離などにより、レジストを除去する。
【００６３】
なお、必要により、金属薄膜６を、オーバークラッド層５から露出されるアンダークラッド層３の上面に形成することもできる（図１（ｂ）に示す２点鎖線参照）。
【００６４】
このようにして形成される金属薄膜６の厚みは、例えば、４０〜７０ｎｍ、好ましくは、５０〜６０ｎｍである。
【００６５】
このようにして、基材１０の上に、アンダークラッド層３、コア層４およびオーバークラッド層５を順次積層し、金属薄膜６をオーバークラッド層５から露出するコア層４の上面および両側面に形成することにより、光導波路２を形成することができる。
【００６６】
また、この方法では、必要により、図２（ｅ）に示すように、基材１０を、例えば、エッチング、剥離などによって除去することもできる。
【００６７】
そして、このようにして光導波路２を形成することにより、光導波路２を備えるＳＰＲセンサセル１を製造することができる。このＳＰＲセンサセル１では、収容部９にサンプルが収容（配置）されることにより、その収容部９において露出する金属薄膜６とサンプルとが接触する。
【００６８】
このようなＳＰＲセンサセル１によれば、コア層４の厚み方向最上位だけでなく、その最上位から最下位にわたって金属薄膜６が形成されているので、サンプルと金属薄膜６との接触面積を大きくすることができる。そのため、このようなＳＰＲセンサセル１を用いれば、サンプルの濃度や変化などを精度よく検出することができる。
【００６９】
またコア層４が、断面視略矩形状であれば、コア層４および金属薄膜６の表面積を大きくすることができるため、サンプルと金属薄膜６との接触面積を、より一層大きくすることができ、ＳＰＲセンサセル１における検出精度を、より一層向上することができる。
【００７０】
さらには、オーバークラッド層５が、金属薄膜６と接触するサンプルを取り囲むように形成されているので、サンプルを容易に金属薄膜６の表面に配置することができるため、作業性の向上を図ることができる。
【００７１】
図３は、本発明のＳＰＲセンサの一実施形態を示す概略側断面図である。なお、上記した各部に対応する部材については、以下の各図において同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
次いで、ＳＰＲセンサセル１を備えるＳＰＲセンサ１１について、図３を参照して説明する。
【００７３】
図３において、ＳＰＲセンサ１１は、光源１２と、光計測器１３と、上記したＳＰＲセンサセル１とを備えている。
【００７４】
光源１２は、例えば、白色光源、単色光光源などの公知の光源であって、光コネクタ１４を介して光ファイバ１５に接続され、この光ファイバ１５が、光ファイバブロック１６を介してＳＰＲセンサセル１（コア層４）の長手方向一方側端部に接続されている。
【００７５】
また、ＳＰＲセンサセル１（コア層４）の長手方向他方側端部には、光ファイバブロック１７を介して光ファイバ１８が接続されており、この光ファイバ１８は、光コネクタ１９を介して光計測器１３に接続されている。
【００７６】
光計測器１３は、図示しないが、公知の演算処理装置に接続され、データの表示、蓄積および加工を可能としている。
【００７７】
また、このようなＳＰＲセンサ１１において、ＳＰＲセンサセル１は、公知の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（図示せず）は、所定方向（例えば、ＳＰＲセンサセル１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１が任意の位置に配置されている。
【００７８】
また、光ファイバ１５および１８は、それぞれ、光ファイバ固定装置２０および２１に固定されている。
【００７９】
光ファイバ固定装置２０および２１は、公知の６軸移動ステージ（図示せず）の上に固定されており、光ファイバの長手方向、幅方向（長手方向と水平方向において直交する方向）および厚み方向（長手方向と垂直方向において直交する方向）と、それら各方向（３方向）を軸とする回転方向（３方向）とに可動とされている。
【００８０】
このようなＳＰＲセンサ１１によれば、光源１２、光ファイバ１５、ＳＰＲセンサセル１（コア層４）、光ファイバ１８および光計測器１３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１２から光を導入することができる。
【００８１】
そして、このＳＰＲセンサ１１では、サンプルと金属薄膜６との接触面積の大きいＳＰＲセンサセル１が用いられるため、サンプルの濃度や変化などを精度よく検出することができる。
【００８２】
以下において、このＳＰＲセンサ１１の一使用態様について説明する。
【００８３】
この態様では、例えば、まず、図３に示すＳＰＲセンサセル１の収容部９に、サンプルを収容（配置）し、サンプルと金属薄膜６とを接触させる。次いで、光源１２から所定の光を、光ファイバ１５を介してＳＰＲセンサセル１（コア層４）に導入する（図３に示す矢印Ｌ１参照）。
【００８４】
ＳＰＲセンサセル１(コア層４）に導入された光は、コア層４内において全反射するとともに、金属薄膜６で表面プラズモン共鳴を発生させながら、ＳＰＲセンサセル１(コア層４）を透過する。
【００８５】
その後、このＳＰＲセンサ１１では、ＳＰＲセンサセル１(コア層４）を透過した光が、光ファイバ１８を介して光計測器１３に導入される（図３に示す矢印Ｌ２参照）。
【００８６】
そして、このＳＰＲセンサ１１において、光計測器１３に導入される光は、コア層４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。
【００８７】
表面プラズモン共鳴を発生させる波長は、ＳＰＲセンサセル１に収容（配置）されたサンプルの屈折率などに依存するため、光計測器１３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。
【００８８】
より具体的には、例えば、光源１２として白色光源を用いる場合には、光計測器１３によって、ＳＰＲセンサセル１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。
【００８９】
また、例えば、光源１２として単色光光源を用いる場合には、光計測器１３によって、ＳＰＲセンサセル１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、上記と同様に、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。
【００９０】
そのため、このようなＳＰＲセンサ１１は、例えば、サンプルの濃度の測定や、免疫反応の検出など、種々の化学分析や生物化学分析に用いることができる。
【００９１】
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ため、そのサンプル（溶液）を金属薄膜６に接触させたＳＰＲセンサ１１において、サンプル（溶液）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。また、サンプル（溶液）の屈折率が変化したことを検出すれば、サンプル（溶液）の濃度が変化したことを確認することができる。
【００９２】
また、免疫反応の検出においては、例えば、ＳＰＲセンサセル１の金属薄膜６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。このとき、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ため、抗体と検体との接触前後においてサンプルの屈折率が変化することを検出することにより、その抗体と検体とが免疫反応したものと判断することができる。
【００９３】
そして、このようなＳＰＲセンサセル１およびＳＰＲセンサ１１によれば、簡易な構成により、検出精度の向上を図ることができる。
【００９４】
図４（ａ）は、本発明のＳＰＲセンサセルの他の実施形態を示す概略斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＳＰＲセンサセルのＢ−Ｂ断面図である。
【００９５】
上記した説明においては、ＳＰＲセンサセル１には、コア層４を１つ形成したが、コア層４の数は、特に制限されず、複数（例えば、３つ）形成することもできる。
【００９６】
図４（ａ）および図４（ｂ）において、ＳＰＲセンサセル１は、光導波路２と、必要により設けられる基材１０（２点鎖線参照）とを備えており、光導波路２は、アンダークラッド層３、複数（３つ）のコア層４、および、オーバークラッド層５を備えている。
【００９７】
コア層４は、アンダークラッド層３の上において、互いに幅方向に間隔を隔てて、長手方向に延びる細長い断面視略矩形状（四角柱状）で複数（３つ）形成されている。
【００９８】
光導波路２が複数（例えば、３つ）のコア層４を備える場合には、このＳＰＲセンサセル１を備えるＳＰＲセンサ１１により、サンプルを複数回同時に分析できるため、分析効率を向上することができる。
【００９９】
図５は、本発明のＳＰＲセンサセルの他の実施形態（コア層が断面視略半円形状である形態）の要部断面図、図６は、本発明のＳＰＲセンサセルの他の実施形態（コア層が断面視略凸形状である形態）の要部断面図である。
【０１００】
また、上記した説明においては、コア層４を、長手方向に延びる細長い断面視略矩形状（四角柱状）に形成したが、コア層４の形状としては、特に制限されず、コア層４を、例えば、図５に示す断面視略半円形状（半円柱形状）、図６に示す断面視略凸形状（凸柱形状）など、任意の形状に形成することができる。
【実施例】
【０１０１】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。
【０１０２】
実施例１
４インチシリコンウエハを基板（基材）として用意し、その基板（基材）の上に、感光性エポキシ樹脂を用いて、厚み２５μｍのアンダークラッド層を形成した（図２（ａ）参照）。
【０１０３】
次いで、アンダークラッド層の上に、アンダークラッド層の形成に用いたものより屈折率が高い感光性エポキシ樹脂を用いて、厚み５０μｍ、幅５０μｍの断面正方形で直線状（四角柱状）のコア層を形成した（図２（ｂ）参照）。
【０１０４】
その後、アンダークラッド層の形成に用いたものと同じ感光性エポキシ樹脂を用いて、厚み７０μｍのオーバークラッド層を、上記したパターンで形成した。なお、オーバークラッド層の一部には、コア層が長手方向長さにおいて８ｍｍ露出するように、開口部を形成した（図２（ｃ）参照）。
【０１０５】
そして、開口部から露出するコア層の表面（上面および両側面）、および、アンダークラッド層の上面に、金を蒸着し、厚み５０ｎｍの金属薄膜を形成した（図２（ｄ）参照）。
【０１０６】
なお、金属薄膜の形成においては、コア層４の幅方向中央を通過する厚み方向（垂直方向）に沿う軸線Ｓを含む幅方向平面両側（コア層４の両側面側）から、その軸線Ｓに対して、±２５°の角度で（すなわち、＋２５°および−２５°の角度の２方向から）、金を蒸着した。
【０１０７】
これにより、光導波路を備えるＳＰＲセンサセルを形成した。
【０１０８】
実施例２
コア層の大きさを、厚み２０μｍ、幅２０μｍとした以外は、実施例１と同様にして、光導波路を備えるＳＰＲセンサセルを形成した。
【０１０９】
比較例１
金を、コア層４の幅方向中央を通過する厚み方向（垂直方向）に沿う軸線Ｓを含む幅方向平面両側（コア層４の両側面側）から、その軸線Ｓに対して、±０°の角度で（すなわち、コア層の厚み方向一方側から）蒸着し、金属薄膜を、コア層の側面に形成せずに、コア層の上面のみに形成した以外は、実施例１と同様にして、光導波路を備えるＳＰＲセンサセルを形成した。
【０１１０】
比較例２
金を、コア層４の幅方向中央を通過する厚み方向（垂直方向）に沿う軸線Ｓを含む幅方向平面両側（コア層４の両側面側）から、その軸線Ｓに対して、±０°の角度で（すなわち、コア層の厚み方向一方側から）蒸着し、金属薄膜を、コア層の側面に形成せずに、コア層の上面のみに形成した以外は、実施例２と同様にして、光導波路を備えるＳＰＲセンサセルを形成した。
【０１１１】
評価
各実施例および各比較例により得られたＳＰＲセンサセルを、ＳＰＲセンサ（図３参照）に固定した。
【０１１２】
その後、ＳＰＲセンサセルの開口部に、サンプルとして濃度が異なる４種のグルコース水溶液（濃度：５重量％、１０重量％、２０重量％、３０重量％）を５０μＬ投入し、コア層の一端から波長６５０ｎｍの光を入射し、他端から射出した光の強度を測定した。そして、グルコース水溶液が無い状態での光の強度を１００％とした場合の透過率（％）を求めた。
【０１１３】
そして、グルコース水溶液のグルコース濃度をＸ軸、透過率をＹ軸として、それらの関係をＸＹ座標にプロットして、検量線を作成し、その傾きおよび相関係数を求めた。その値を表１に示す。なお、傾きが大きいほど検出感度が高く、また、相関係数が１に近いほど検出精度が高いことを示す。
【０１１４】
【表１】
2011179978.tif 000003
【０１１５】
結果
コア層の上面および両側面に金属薄膜を形成した各実施例は、コア層の上面のみに金属薄膜を形成した各比較例に比べ、傾きが大きく、また、相関係数が１に近い値であった。
【符号の説明】
【０１１６】
１      ＳＰＲセンサセル
２      光導波路
３      アンダークラッド層
４      コア層
５      オーバークラッド層
６      金属薄膜
７      開口部
８      堰部
９      収容部
１０    基材
１１    ＳＰＲセンサ
【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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