(57)【要約】【課題】  セル壁の形成が容易な光学式センサチップ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  基板２の主面上に形成され、且つ互いに離間して設けられた一対のグレーティング４を含む光導波路層３と、光導波路層３上に設けられ、一対のグレーティング４間に位置する光導波路層３上の一部分に枠状の反応ホール６形成する固着層７と、固着層７上に反応ホール６を取り囲むように設けられたセル壁８とを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面上に設けられ、且つ互いに離間して設けられた一対のグレーティングを含む光導波路層と、
前記光導波路層上に設けられ、前記一対のグレーティング間に位置する前記光導波路層上の一部分に枠状の反応ホールを形成する固着層と、
前記固着層上に前記反応ホールを取り囲むように設けられたセル壁と、
を備えることを特徴とする光学式センサチップ。
【請求項２】
前記固着層及び前記セル壁は、前記光導波路層上の一部に、前記一対のグレーティングを露出し、且つ前記反応ホールを取り囲んで設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学式センサチップ。
【請求項３】
前記固着層及び前記セル壁は、前記一対のグレーティングを覆って前記光導波路層の上端まで延在され、更に前記固着層と前記光導波路層との間には疎水性樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学式センサチップ。
【請求項４】
前記固着層及び前記セル壁は、前記光導波路層上の一部に前記反応ホールを取り囲んで設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学式センサチップ。
【請求項５】
前記固着層及び前記セル壁は、前記一対のグレーティングを覆って前記光導波路層の上端まで延在され、更に前記固着層と前記光導波路層との間には疎水性樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学式センサチップ。
【請求項６】
前記固着層は、前記光導波路層または前記疎水性樹脂層と前記セル壁とを固着する接着材であることを特徴とする請求項４または５記載の光学式センサチップ。
【請求項７】
前記固着層は、粘着性を有するアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項６記載の光学式センサチップ。
【請求項８】
前記固着層及び前記セル壁は、黒色であることを特徴とする請求項４または５記載の光学式センサチップ。
【請求項９】
前記セル壁は、アクリル樹脂及びＡＢＳ樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項４または５記載の光学式センサチップ。
【請求項１０】
基板の主面上に一対のグレーティングを互いに離間して形成する工程と、
前記一対のグレーティングを含む前記基板の主面上に光導波路層を形成する工程と、
前記一対のグレーティング間の前記光導波路層の部分に枠状の反応ホールを形成する固着層を介してセル壁を前記光導波路層の表面に固着する工程と、
を含むことを特徴とする光学式センサチップの製造方法。
【請求項１１】
前記セル壁を光導波路層の表面に固着する工程は、前記一対のグレーティング間の前記光導波路層の部分に枠状の反応ホールを形成するように、前記光導波路層の表面に固着層を形成する工程と、前記固着層上にセル壁を固着させる工程と、
であることを特徴とする請求項１０記載の光学式センサチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式センサチップ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学式センサチップとして、特許文献１に示すように、反応ホール内に投入される試薬・測定液・洗浄液等の薬液が外部に漏出しないようにしたものがある。この光学式センサチップ３０は、図７及び図８に示すように、入射側グレーティング２２ａ及び出射側グレーティング２２ｂが光導波路層２１の主面に互いに離間して設けられ、疎水性樹脂層２３が入射側グレーティング２２ａと出射側グレーティング２２ｂとの間の光導波路層２１部分に反応ホール２４を形成するように光導波路層２１の主面に設けられている。またセル壁２５が反応ホール２４を取り囲むように疎水性樹脂層２３を貫通して光導波路層２１上に設けられている。
【０００３】
この光学式センサチップ３０の製造方法は、図９（ａ）に示すように、まず、光導波路層２１の表面に入射側グレーティング２２ａ及び出射側グレーティング２２ｂを設ける。次に、図９（ｂ）に示すように、疎水性樹脂層２３を、入射側グレーティング２２ａと出射側グレーティング２２ｂとの間の光導波路層２１部分の反応ホール２４及びこの反応ホール２４を取り囲む枠状のセル壁形成領域２６を除く部分に印刷により形成する。その後、枠状のセル壁２５を疎水性樹脂層２３のセル壁形成領域２６に紫外線硬化性接着材（図示略）を介して嵌合させ、この接着材をＵＶ照射により硬化させることにより、図７及び図８に示す光学式センサチップ３０を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２４５２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の特許文献１に記載の光学式センサチップでは、疎水性樹脂層２３は、枠状のセル壁２５を形成するためのセル壁形成領域２６を残して印刷する必要がある。また、そのセル壁形成領域２６に紫外線硬化性接着材を介してセル壁２５を嵌合させ、ＵＶ照射により紫外線硬化性接着材を硬化させなければならず、製造工程が複雑で手間がかかる。
【０００６】
本発明では、セル壁の形成が容易な光学式センサチップ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１態様の光学式センサチップは、基板の主面に形成され、互いに離間して設けられた一対のグレーティングを含む光導波路層と、前記光導波路層の表面に設けられ、前記一対のグレーティング間に位置する前記光導波路層上の一部分に枠状の反応ホールを形成する固着層と、前記固着層上に設けられたセル壁とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の第２態様の光学式センサチップの製造方法は、基板の主面上に一対のグレーティングを互いに離間して形成する工程と、前記一対のグレーティングを含む前記基板の主面上に光導波路層を形成する工程と、前記一対のグレーティング間の前記光導波路層の部分に枠状の反応ホールを形成する固着層を介してセル壁を前記光導波路層の表面に固着させる工程と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、セル壁の形成が容易な光学式センサチップ及びその製造方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学式センサチップの断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う光学センサチップの断面図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光学式センサチップの製造方法を示す工程断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光学式センサチップの上面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う光学センサチップの断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光学式センサチップの製造方法を示す工程断面図。
【図７】従来の光学式センサチップの上面図。
【図８】図７のＣ−Ｃ線に沿う光学センサチップの断面図。
【図９】従来の光学式センサチップの製造方法を示す工程断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態として光学式センサチップを図１乃至図６を使用して詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る光学式センサチップ及びその製造方法を、図１乃至図３を参照して説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、本実施形態の光学センサチップ１は、基板２と、光導波路層３と、疎水性樹脂層５と、固着層７と、セル壁８とで構成される。
【００１４】
まず、光導波路層３が、矩形状の基板２の主面に形成されている。この光導波路層３は、光源、例えばレーザダイオードから出射されたレーザ光を伝播させるための層で、両端部には、レーザ光の方向を変えるための、一対のグレーティング４（入射側グレーティング４ａ、及び出射側グレーティング４ｂ）が設けられている。入射側グレーティング４ａと出射側グレーティング４ｂとは、その間に測定物を測定するためのセンシング部Ｓを挟むように互いに離間して形成されている。
【００１５】
また、光導波路層３としては、例えば平面光導波路層が用いられる。この平面光導波路層は、例えば酸化シリコン、酸化チタン、またフェノール樹脂やエポキシ樹脂のような有機系樹脂材料で高屈折率な樹脂から形成される。また、平面光導波路層は、所定の光に対して透過性を有する材料が用いられる。好ましくは、ポリスチレンを主たる材料とするエポキシ樹脂等が用いられる。
【００１６】
疎水性樹脂層５は、光導波路層３上に形成され、例えば矩形状の第1の反応ホール６ａを有している。第1の反応ホール６ａは、入射側グレーティング４ａと出射側グレーティング４ｂとの間のセンシング部Ｓの光導波路層３の一部を露出するように形成されている。
【００１７】
また、疎水性樹脂層５としては、光導波路層３を構成する材料よりも低屈折率で光を吸収せず、測定物と反応しない材料、例えばフッ素樹脂が用いられる。
【００１８】
固着層７は、第1の反応ホール６ａを取り囲むように疎水性樹脂層５上に形成されている。また、固着層７は、本実施形態では、第1の反応ホール６ａと同じ矩形状で、同じ寸法の第２の反応ホール６ｂを有し、疎水性樹脂層５の第１の反応ホール６ａと固着層７の第２の反応ホール６ｂとで、測定物が供給される反応ホール６を構成している。
【００１９】
この固着層７は、レーザダイオードの入射光により発生する散乱光を吸収し、且つセル壁８の固着が可能な粘着性を有する材料が用いられことが好ましい。また、試薬や溶媒等との反応性、相溶性がないものが好ましく、例えば黒色で、粘着性を有するアクリル系樹脂が用いられる。
【００２０】
なお、固着層７は、レーザダイオードの入射光により発生する散乱光の反射を防ぐものであれば、形成位置や範囲、また色や材質は、上述したものに限定されない。
【００２１】
セル壁８は、固着層７の上面全体を覆い、且つ反応ホール６を露出して取り囲むように設けられている。
【００２２】
またセル壁８としては、外光の透過や外光から発生する散乱光の反射を防ぎ、反応ホール６に測定物が供給された際に測定物と反応せず保持でき、更に成形性が良い材料を用いることが好ましく、例えば黒色等のアクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂等が用いられる。なお、セル壁８は外光の透過や外光から発生する散乱光の反射を防ぎ、反応ホール６に測定物が供給された際に測定物と反応せず保持できるものであれば、大きさや高さ、また形状や色、材質はこれらに限定されない。
【００２３】
次に、上述した光学式センサチップ１の製造方法を、図３を参照して説明する。まず、図３(ａ)に示すように、無アルカリガラスまたは石英からなる矩形状の透光性基板２の主面上に、基板２より高い屈折率を有する材料膜例えば酸化チタン膜をスパッタリングにより成膜し、リソグラフィーとドライエッチングにより部分的に除去して、所定ピッチの格子パターンを有する入射側グレーティング４ａ及び出射側グレーティング４ｂを形成する。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に示すように、入射側グレーティング４ａと出射側グレーティング４ｂが形成された透光性基板２の主面の全面に、透光性基板２を構成する材料よりも高い屈折率で、同様に透光性を有する高分子樹脂材料をスピンコータ等により均一な膜厚で塗布し乾燥させることにより、高分子樹脂材料からなる光導波路層３を形成する。
【００２５】
そして、図３（ｃ）に示すように、入射側グレーティング４ａと出射側グレーティング４ｂが形成された領域に対応する光導波路層３の表面部分に、光導波路層を構成する材料よりも低屈折率な材料、例えばフッ素系樹脂材料を、スクリーン印刷し乾燥して、疎水性樹脂層５を形成する。
【００２６】
この際に、センシング部Ｓの領域については、疎水性樹脂層５が形成されないように印刷する。これにより、入射側グレーティング４ａと出射側グレーティング４ｂとの間に位置するセンシング部Ｓの光導波路層３の部分には、反応ホール６ａが形成される。
【００２７】
一方、図３（ｄ）に示すように、例えばＡＢＳ樹脂を樹脂成型により成型加工してＵ字構造のセル壁８を形成する。本実施形態では、セル壁８は、Ｕ字の底面中央部に反応ホール６と同じ矩形状で、同じ寸法の開口部を有する。
【００２８】
次に、Ｕ字構造のセル壁８を逆向きにして透光性基板２に被せ、固着層７を介して疎水性樹脂層５に固着させる。本実施形態では、固着層７として粘着性を有するアクリル系樹脂を用い、予めセル壁８のＵ字の底面に貼着させている。しかし、固着層７は、疎水性樹脂層５上に貼着させておいてもよい。以上の工程により、図１及び図２に示すセンサチップ１を製作する。
【００２９】
以上、第１実施形態のセンサチップによれば、セル壁８は、反応ホール６を取り囲んで、疎水性樹脂層５上に設けられ、且つ固着層７を介して疎水性樹脂層５上に固着される。そのため、セル壁の形成が容易な光学式センサチップ及びその製造方法を提供することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る光学式センサチップを、図４乃至図６を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態における疎水性樹脂層を省略し、固着層により反応ホールを形成すると共にセル壁を光導波路層に固着したもので、それ以外の構成部分については、第１実施形態と同様である。従って、以下の説明においては、第１実施形態と同様の構成部分については、同一の符号を付して詳細説明を省略し、異なる構成部分について説明する。
【００３１】
本実施形態のセンサチップ１１では、固着層１７は、図４及び図５に示すように、矩形の枠状に形成され、光導波路層３上に形成されている。また固着層１７の枠内には、入射側グレーティング４ａと出射側グレーティング４ｂとの間のセンシング部Ｓの光導波路層３の一部を露出する反応ホール６を形成している。そして、固着層１７の枠外には、入射側グレーティング４ａ及び出射側グレーティング４ｂの光導波路層３の部分を露出している。なお、固着層１７は、第１実施形態と同様に、例えば黒色で、粘着性を有するアクリル系樹脂が用いられる。
【００３２】
セル壁１８は、固着層１７と同じ形状、及び寸法を有する枠状に形成され、反応ホール６を取り囲んで、固着層１７を介して光導波路層３上に固着されている。なお、セル壁１８についても、第１実施形態と同様に、例えば黒色のＡＢＳ樹脂が用いられている。
【００３３】
次に、上記構造の光学式センサチップ１１の製造方法を、図６を参照して説明する。まず、図６（ａ）に示すように、矩形状の透光性基板２の両端部の主面上に、第１実施形態と同様に入射側グレーティング４ａ及び出射側グレーティング４ｂを形成した後、図６（ｂ）に示すように、入射側グレーティング４ａ及び出射側グレーティング４ｂを含む基板２上に、光導波路層３を形成する。
【００３４】
一方、例えばＡＢＳ樹脂を樹脂成型により成型加工して枠状のセル壁１８を形成する。次に、図６（ｃ）に示すように、枠状のセル壁１８を、固着層１７を介して入射側グレーティング４ａと出射側グレーティング４ｂとの間のセンシング部Ｓの光導波路層３の部分上に固着させると共に、固着層１７により反応ホール６を形成する。本実施形態では、固着層１７として粘着性を有するアクリル系樹脂を用い、予めセル壁１８の下面に貼着させている。しかし、固着層１７は、光導波路層３上に貼着させておいてもよい。以上の工程により、図４及び図５に示すセンサチップ１を製作する。
【００３５】
以上、第２実施形態のセンサチップによれば、枠状の固着層１７を入射側グレーティング４ａと出射側グレーティング４ｂとの間に位置するセンシング部Ｓの光導波路層３の部分に設けることにより反応ホール６を形成し、セル壁８を固着層１７と同じ形状及び寸法に形成し、固着層１７を介してセンシング部Ｓの光導波路層３の部分上に固着している。そのため、セル壁の形成が容易な光学式センサチップ及びその製造方法を提供することができる。
【００３６】
本発明は、上記第１実施形態及び第２実施形態に限定されるものではなく、セル壁により反応ホールを取り囲む構造のセンサチップに適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１，１１、３０…光学式センサチップ
２…基板
３、２１…光導波路層
４ａ，２２ａ…入射側グレーティング
４ｂ，２２ｂ…出射側グレーティング
５，２３…疎水性樹脂層
６，２４…反応ホール
７，１７…固着層
８，１８，２５…セル壁
２６…セル壁形成領域
【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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