(57)【要約】【課題】光導波路の取扱い性に優れ、かつ、コアへの光カップリングが容易であるＳＰＲセンサセルおよびＳＰＲセンサを提供すること。【解決手段】本発明のＳＰＲセンサセル１００は、ＳＰＲセンサのセル装着部に挿抜可能に装着され、コア１０と、コア１０の少なくとも一部を覆うクラッド２０と、コア１０の表面に形成された金属層３０とを備えるＳＰＲセンサチップ８０と、ＳＰＲセンサチップ８０を所定の位置に収容し、コア１０への光入射部９１ａおよびコア１０からの光出射部９１ｂが設けられる収容体９０とを備える。収容体９０の側面には、セル装着部内壁に設けられる被嵌合部に嵌合し、挿抜方向に延びる嵌合部９２，９２が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＰＲセンサのセル装着部に挿抜可能に装着されるＳＰＲセンサセルであって、
コアと、該コアの少なくとも一部を覆うクラッドと、該コアの表面に形成された金属層とを備えるＳＰＲセンサチップと、
前記ＳＰＲセンサチップを所定の位置に収容し、前記コアへの光入射部および前記コアからの光出射部が設けられる収容体とを備え、
前記セル装着部の内壁に設けられる被嵌合部に嵌合し、前記挿抜方向に延びる嵌合部が前記収容体の側面に設けられている、ＳＰＲセンサセル。
【請求項２】
前記嵌合部が複数設けられている、請求項１に記載のＳＰＲセンサセル。
【請求項３】
前記収容体の前記挿抜方向に沿う側面に、前記ＳＰＲセンサのセル装着部内壁に設けられる突出部を収容する凹部が形成されている、請求項１または２に記載のＳＰＲセンサセル。
【請求項４】
前記凹部が、前記挿抜方向と直交する方向において対向するように形成されている、請求項３に記載のＳＰＲセンサセル。
【請求項５】
前記金属層にサンプルを配置するためのサンプル配置部を有する、請求項１から４のいずれかに記載のＳＰＲセンサセル。
【請求項６】
前記収容体に前記金属層に連通する貫通孔が形成されている、請求項１から５のいずれかに記載のＳＰＲセンサセル。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のＳＰＲセンサセルが挿抜可能に装着されるセル装着部を備え、
前記セル装着部の内壁に、前記ＳＰＲセンサセルの嵌合部が嵌合される被嵌合部が設けられている、
ＳＰＲセンサ。
【請求項８】
前記セル装着部の前記挿抜方向に沿う内壁に、装着された前記ＳＰＲセンサセルを押圧可能な突出部が設けられている、請求項７に記載のＳＰＲセンサ。
【請求項９】
前記突出部が内方へ突出するよう付勢されると共に、この付勢力に対抗して前記ＳＰＲセンサセルが前記セル装着部内へ押し込み可能とされている、請求項８に記載のＳＰＲセンサ。
【請求項１０】
前記セル装着部が挿入されたＳＰＲセンサセルに当てられる当て部を有する、請求項７から９のいずれかに記載のＳＰＲセンサ。
【請求項１１】
前記当て部に接触センサが設けられている、請求項１０に記載の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センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学分析および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。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。導入される光のうち特定の波長の光が、金属薄膜において表面プラズモン共鳴を発生させ、その光強度が減衰する。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。したがって、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、さらに、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ので、分析サンプルの屈折率の変化を確認できる。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、免疫反応の検出など、種々の化学分析および生物化学分析に用いることができる。
【０００３】
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ので、金属薄膜の形成および分析サンプルの固定が困難であるという問題がある。このような問題を解決するために、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導波路型ＳＰＲセンサが提案されている（例えば、特許文献１）。導波路型ＳＰＲセンサによれば、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。
【０００４】
しかしながら、微小な光導波路を用いたＳＰＲセンサにおいては、光導波路自体の取扱いに注意が必要であり、また、光をコアに入射させるために複雑な光カップリングが必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、光導波路の取扱い性に優れ、かつ、コアへの光カップリングが容易である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】
【０００７】
本発明によれば、ＳＰＲセンサセルが提供される。このＳＰＲセンサセルは、ＳＰＲセンサのセル装着部に挿抜可能に装着され、コアと、該コアの少なくとも一部を覆うクラッドと、該コアの表面に形成された金属層とを備えるＳＰＲセンサチップと、このＳＰＲセンサチップを所定の位置に収容し、上記コアへの光入射部および上記コアからの光出射部が設けられる収容体とを備える。上記収容体の側面には、上記セル装着部の内壁に設けられる被嵌合部に嵌合し、上記挿抜方向に延びる嵌合部が設けられている。
１つの実施形態においては、上記嵌合部が複数設けられている。
１つの実施形態においては、上記収容体の上記挿抜方向に沿う側面に、上記ＳＰＲセンサのセル装着部内壁に設けられる突出部を収容する凹部が形成されている。
１つの実施形態においては、上記凹部が、上記挿抜方向と直交する方向において対向するように形成されている。
１つの実施形態においては、上記ＳＰＲセンサセルが、上記金属層にサンプルを配置するためのサンプル配置部を有する。
１つの実施形態においては、上記収容体に上記金属層に連通する貫通孔が形成されている。
本発明の別の局面によれば、ＳＰＲセンサが提供される。このＳＰＲセンサは、上記ＳＰＲセンサセルが挿抜可能に装着されるセル装着部を備え、このセル装着部の内壁に、上記ＳＰＲセンサセルの嵌合部が嵌合される被嵌合部が設けられている。
１つの実施形態においては、上記セル装着部の上記挿抜方向に沿う内壁に、装着された上記ＳＰＲセンサセルを押圧可能な突出部が設けられている。
１つの実施形態においては、上記突出部が内方へ突出するよう付勢されると共に、この付勢力に対抗して上記ＳＰＲセンサセルが上記セル装着部内へ押し込み可能とされている。
１つの実施形態においては、上記セル装着部が挿入されたＳＰＲセンサセルに当てられる当て部を有する。
１つの実施形態においては、上記当て部に接触センサが設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＳＰＲセンサチップおよびＳＰＲセンサによれば、光導波路の取扱い性に優れ、かつ、コアへの光カップリングが容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態によるＳＰＲセンサセルを説明する概略斜視図である。
【図２】図１に示すＳＰＲセンサセルの概略平面図である。
【図３】図１に示すＳＰＲセンサセルの概略分解斜視図である。
【図４】（ａ）は図１に示すＳＰＲセンサセルの収容体の上板の縦断面図であり、（ｂ）は図１に示すＳＰＲセンサセルの収容体の下板の縦断面図である。
【図５Ａ】本発明の第２の実施形態によるＳＰＲセンサセルの概略分解斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の第３の実施形態によるＳＰＲセンサセルの概略斜視図である。
【図５Ｃ】本発明の第４の実施形態によるＳＰＲセンサセルの概略分解斜視図である。
【図５Ｄ】本発明の第５の実施形態によるＳＰＲセンサセルの概略分解斜視図である。
【図５Ｅ】本発明の第６の実施形態によるＳＰＲセンサセルの概略分解斜視図である。
【図６】本発明の１つの実施形態によるセル装着部の概略斜視図である。
【図７】図６に示すセル装着部にＳＰＲセンサセルが装着された状態を示す概略斜視図である。
【図８】図７に示す状態を、蓋部材を省略して上から見た図である。
【図９】図７に示す状態をＳＰＲセンサセルの終端側から見た図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の１つの実施形態によるＳＰＲセンサを説明する概略図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＳＰＲセンサにＳＰＲセンサセルが装着された状態を説明する概略図である。
【図１１】本発明の別の実施形態によるＳＰＲセンサを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１から図４は、本発明の第１の実施形態によるＳＰＲセンサセルの概略図であり、図１はＳＰＲセンサセルの外観斜視図であり、図２はＳＰＲセンサセルの平面図であり、図３はＳＰＲセンサセルの分解斜視図であり、図４はＳＰＲセンサセルの収容体の縦断面図である。なお、ＳＰＲセンサセルの説明において方向に言及するとき、平面視におけるＳＰＲセンサセルの挿抜方向をＸ軸方向、挿入方向（図２の矢印の方向）をＸ軸＋方向、その反対方向をＸ軸−方向と称する場合がある。平面視において光導波路の導波方向と平行な方向（平面視においてＸ軸方向と直交する方向）をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向（厚み方向）をＺ軸方向と称する場合がある。また、見やすくするために、本明細書中の各図における各構成部材は模式化されており、サイズおよび／または縮尺が実際とは異なって記載されていることに留意されたい。
【００１２】
＜Ａ．ＳＰＲセンサセル＞
本発明のＳＰＲセンサセルは、ＳＰＲセンサのセル装着部に挿抜可能に装着される。ＳＰＲセンサセル１００は、ＳＰＲセンサチップ８０とＳＰＲセンサチップ８０を収容する収容体９０とを備える。
【００１３】
＜Ａ−１．ＳＰＲセンサチップ＞
ＳＰＲセンサチップ８０は、ＳＰＲセンサへの挿抜方向と直交する方向に光を導波するコア１０とコア１０を覆うクラッド２０と金属層３０とを備える。クラッド２０はアンダークラッド層２１とオーバークラッド層２２とで構成され、コア１０はその上面が露出するようにアンダークラッド層２１に埋設されている。金属層３０は、コア１０およびアンダークラッド層２１の一部を被覆するように形成されている。コア１０に導入された光のうち特定の波長の光が、金属層３０において表面プラズモン共鳴を発生させてその光強度を減衰させることによって金属層表面のサンプルの状態および／またはその変化を検知することができる。なお、本実施形態では、アンダークラッド層２１の下面側に基板８１が配置されている。
【００１４】
クラッド２０には、コア１０に連通する連通路２３が形成され、連通路２３の終端部に金属層３０が配置されている。本実施形態では、オーバークラッド層２２に上下に貫通する貫通口を形成することで連通路２３を形成している。連通路２３はサンプル配置部として機能し得る。具体的には、連通路２３にサンプルを導入することにより、サンプルが金属層３０に接触して検出が可能となる。さらに、このような連通路を形成することにより、サンプルを容易に金属層表面に配置することができるので、作業性の向上を図ることができる。連通路の幅は、毛細管現象等によってサンプルが金属層まで移動し得る幅であればよい。
【００１５】
アンダークラッド層２１は、所定の厚みを有する平面視略矩形平板状に形成されている。アンダークラッド層の厚み（コア上面からの厚み）は、例えば５μｍ〜４００μｍである。
【００１６】
アンダークラッド層は、後述するコアの屈折率よりも低い屈折率を有する任意の適切な材料から形成され得る。具体例としては、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂およびこれらの変性体（例えば、フルオレン変性体、重水素変性体、フッ素樹脂以外の場合はフッ素変性体）が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらは、好ましくは感光剤を配合して、感光性材料として用いられ得る。
【００１７】
アンダークラッド層は、上記樹脂に加えて粒子を含んでいてもよい。アンダークラッド層中に粒子を分散させることにより、十分なＳ／Ｎ比が得られ得る。粒子としては、アンダークラッド層表面の反射率を増大させるおよび／またはアンダークラッド層における光透過性を低減させ得る任意の適切な粒子が用いられ得る。アンダークラッド層中に粒子が分散している場合、アンダークラッド層の波長６５０ｎｍにおける光透過率は、例えば９５％以下であり得る。アンダークラッド層が粒子を含むことにより、コアへの光カップリングの際に要求される精度を低く抑えることができる。粒子の形成材料としては、例えば、金属または無機酸化物が挙げられる。また、粒子の平均粒子径（φ）は、例えば１０ｎｍ〜５μｍである。アンダークラッド層における粒子の充填率は、例えば１％〜５０％である。
【００１８】
コア１０は、ＳＰＲセンサセルの挿抜方向（Ｘ軸方向）および厚み方向（Ｚ軸方向）の両方と直交する方向に延びる略角柱形状に形成され、アンダークラッド層２１から上面が露出するように埋設されている。なお、コア１０の延びる方向が、光導波路の導波方向である。
【００１９】
コア１０は、その上面がアンダークラッド層２１の上面と面一となるように配置されている。コアの上面がアンダークラッド層の上面と面一となるように配置することにより、金属層をコアの上側のみに効率よく配置することができる。さらに、コア１０は、その延びる方向の両端面がアンダークラッド層２１の当該方向の両端面と面一となるように配置されており、それぞれ、光入射口１０ａおよび光出射口１０ｂして機能する。
【００２０】
コアの屈折率（ＮＣＯ）は、上記アンダークラッド層の屈折率（ＮＣＬ）より高い。コアの屈折率は、例えば１．３４〜１．４３であり得る。コアの屈折率とアンダークラッド層の屈折率との差（ＮＣＯ−ＮＣＬ）は、好ましくは０．０１０以上であり、より好ましくは０．０２０以上である。コアの屈折率とアンダークラッド層の屈折率との差がこのような範囲であれば、光導波路をいわゆるマルチモードとすることができる。したがって、光導波路を透過する光の量を多くすることができ、結果として、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００２１】
コアの厚みは、例えば５μｍ〜２００μｍであり、好ましくは２０μｍ〜２００μｍである。また、コアの幅は、例えば５μｍ〜２００μｍであり、好ましくは２０μｍ〜２００μｍである。このような厚みおよび／または幅であれば、光導波路をいわゆるマルチモードとすることができる。
【００２２】
コアを形成する材料としては、任意の適切な材料を用いることができる。例えば、アンダークラッド層形成樹脂と同様の樹脂であって、屈折率がアンダークラッド層よりも高くなるように調整された樹脂から形成され得る。
【００２３】
金属層３０は、コア１０およびアンダークラッド層２１の上面の少なくとも一部を均一に被覆するように形成されている。必要に応じて、コアおよび／またはアンダークラッド層と金属層との間に易接着層（図示せず）が形成され得る。易接着層を形成することにより、コアおよび／またはアンダークラッド層と金属層とを強固に固着させることができる。金属層の上面には、必要に応じて抗原等のリガンドが固定され得る。
【００２４】
金属層を形成する材料としては、例えば、金、銀、白金、銅、アルミニウムおよびこれらの合金が挙げられる。金属層は、単一層であってもよく、２層以上の積層構造を有していてもよい。金属層の厚み（積層構造を有する場合はすべての層の合計厚み）は、好ましくは２０ｎｍ〜７０ｎｍであり、より好ましくは３０ｎｍ〜６０ｎｍである。
【００２５】
上記易接着層を形成する材料としては、代表的にはクロムまたはチタンが挙げられる。易接着層の厚みは、好ましくは１ｎｍ〜５ｎｍである。
【００２６】
基板８１は、アンダークラッド層の支持基板である。基板は、必要に応じて省略してもよい。基板の形成材料としては、任意の適切な樹脂が用いられ得る。具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド等が挙げられる。基板の厚みは、例えば５０μｍ〜２０００μｍ、好ましくは１００μｍ〜５００μｍである。
【００２７】
オーバークラッド層２２は、アンダークラッド層２１と対応する平面視略矩形平板状に形成されている。オーバークラッド層の厚みは、好ましくは５μｍ〜１０００μｍであり、さらに好ましくは２５μｍ〜２００μｍである。
【００２８】
オーバークラッド層を形成する材料としては、例えば、コアおよびアンダークラッド層を形成する材料、ならびにシリコーンゴム、樹脂フィルム、無機酸化物フィルム等が挙げられる。オーバークラッド層を形成する材料はまた、基材フィルムと粘着層とを備える粘着テープでもよい。オーバークラッド層の屈折率は、好ましくは、コアの屈折率よりも低い。１つの実施形態においては、オーバークラッド層の屈折率は、アンダークラッド層の屈折率と同等である。
【００２９】
ＳＰＲセンサチップは、任意の適切な方法で作製することができる。作製方法の具体例としては、特開２０１２−２１５５４０号公報等に記載の方法が挙げられる。
【００３０】
＜Ａ−２．収容体＞
収容体９０は、上板４０および下板５０から構成されている。下板５０の上面には凹部５１が形成され、この凹部５１にＳＰＲセンサチップ８０が配置される。凹部５１の形状は、ＳＰＲセンサチップ８０が所定の位置に固定されるよう、ＳＰＲセンサチップ８０の形状に対応している。一方、上板４０の下面には凹部５１に対応する形状の凸部４１が下方向に延出して形成され、この凸部４１がＳＰＲセンサチップ８０を押し当て、ＳＰＲセンサチップ８０を収容体９０内の所定位置に固定している。本実施形態では、上板４０に上下に貫通して貫通穴４２が形成され、下板５０に上板４０の貫通穴４２に対応して上方へのみ開口してネジ穴５２が形成され、貫通穴４２およびネジ穴５２にネジをねじ込んでＳＰＲセンサチップ８０を挟持固定している。ＳＰＲセンサチップ８０は収容体９０に収容されているので、その取扱い性が格段に向上する。
【００３１】
収容体９０の側面には、ＳＰＲセンサチップ８０のコア１０の導波方向（Ｙ軸方向）両端面１０ａ，１０ｂが収容体９０から露出するように小穴９１ａ，９１ｂが形成されている。小穴９１ａ，９１ｂは、それぞれ、コア１０への光入射部および光出射部とされる。本実施形態においては、上板４０に下方に開口した切欠き４５を形成し、下板５０に上方に開口した切欠き５５を形成することにより小穴９１ａ，９１ｂを形成している。
【００３２】
収容体９０（上板４０）には、上下に貫通する第１の貫通孔４３と第２の貫通孔４４とが、平面視において金属層３０を挟むように形成されている。具体的には、金属層３０を挟んでＸ軸−方向側とＸ軸＋方向側とに形成されている。第１の貫通孔４３および第２の貫通孔４４はそれぞれ、上板４０および下板５０がＳＰＲセンサチップ８０を挟持固定して一体化した際に、連通路２３に連通する。このような構成によれば、第１の貫通孔４３がサンプル導入孔として用いられ、第２の貫通孔４４が通気孔として機能するので、第１の貫通孔４３に導入されたサンプルは、毛細管現象によって連通路２３を通って金属層３０に接触し、測定が行われ得る。なお、第１の貫通孔４３は、ＳＰＲセンサのセル装着部に装着された際に、セル装着部の外に位置するよう形成され得る。このような構成によれば、ＳＰＲセンサセルをセル装着部に装着した状態でサンプルを導入することができ、操作性が向上し得る。
【００３３】
第１の貫通孔４３の内径は、代表的には、２ｍｍ〜１０ｍｍであり、ＳＰＲセンサセル内へのサンプル導入量は、代表的には１０μｌ程度である。第２の貫通孔３４の内径は、代表的には、０．１ｍｍ〜２ｍｍである。
【００３４】
収容体９０の上面には、挿抜方向（Ｘ軸方向）に延び、上方に膨出した嵌合部９２，９２が設けられている。嵌合部９２を、後述するＳＰＲセンサのセル装着部内壁に設けられた被嵌合溝に嵌合することで、ＳＰＲセンサセル１００を精度よく位置決めすることができる。また、収容体の寸法精度にバラツキがある場合でも、その影響を抑えることができる。その結果、光導波路への精密な光カップリングを容易に行うことができる。本実施形態では、嵌合部９２は収容体９０の上面の幅方向（Ｙ軸方向）端部に配置されているが、その配置場所は、セル装着部に挿入される部位であれば特に問わない。本実施形態では、嵌合部９２が複数（図示例では２つ）設けられている。複数設けることで、例えば装着の際の微小な回転を抑制し、位置決め精度をさらに向上させることができる。
【００３５】
収容体９０の左右の側面には、それぞれ、凹部９３，９３が設けられている。凹部９３は、後述するＳＰＲセンサのセル装着部内壁に設けられた突出部を収容し、ＳＰＲセンサセル１００を精度よく位置決めすることができる。また、収容体の寸法精度にバラツキがある場合でも、その影響を抑えることができる。その結果、光導波路への精密な光カップリングを容易に行うことができる。本実施形態では、左右の凹部９３，９３は、収容体の幅方向（Ｙ軸方向）において対向するように配置されている。対向させることで、例えば装着の際の微小な回転を抑制し、位置決め精度をさらに向上させることができる。
【００３６】
収容体９０の形状、サイズは特に問われないが、本実施形態では、収容体９０の幅（Ｙ軸方向の長さ）は、コア１０の長さよりもやや長い幅を有する矩形状の上板４０と下板５０とで構成されている。収容体９０の挿抜方向（Ｘ軸方向）の長さは、ＳＰＲセンサチップ８０の挿抜方向の長さよりも長く設定され得る。本実施形態では、収容体９０の挿入方向先端部にＳＰＲセンサチップ８０が収容され、終端部はＳＰＲセンサのセル装着部に挿抜する際の把持部とされ得る。
【００３７】
収容体９０（上板４０および下板５０）の形成材料としては、目的等に応じて任意の適切な材料が用いられ得る。形成材料の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。上板４０の厚み（凸部が形成されていない部分の厚み）は、例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．８ｍｍ〜３ｍｍである。下板５０の厚み（凹部が形成されていない部分の厚み）は、例えば０．５ｍｍ〜８ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜５ｍｍである。
【００３８】
上板４０および下板５０はそれぞれ、射出成形、切削成形等の任意の適切な方法で作製され得る。
【００３９】
＜Ａ−３．変形例＞
図５Ａは、本発明の第２の実施形態によるＳＰＲセンサセル１００を説明する概略分解斜視図である。第２の実施形態は、コア１０が途中で分岐している。図示例では、１つの光入射口１０ａから２本に分岐し、さらにそれぞれが２本に分岐して計４本に分岐し、それぞれの分岐路に金属層３０が形成され、これに対応して収容部９０に光出射部（小穴９１ｂ）が形成されている点で第１の実施形態と異なる。第２の実施形態のＳＰＲセンサセル１００によれば、１つのサンプルに対して複数の測定を同時に行うことができる。
【００４０】
図５Ｂは、本発明の第３の実施形態によるＳＰＲセンサセル１００を説明する概略斜視図である。第３の実施形態は、ＳＰＲセンサチップ８０の挿入方向先端側の角部８２，８２が収容体９０から露出するように収容体９０の角部が切り欠かれている点で第１の実施形態と異なる。第３の実施形態のＳＰＲセンサセルによれば、露出した角部を用いた位置決めも行うことができる。光導波路は精密なダイシング加工によって寸法精度よく作製可能であるので、収容体の寸法精度のバラツキが大きい場合に有効である。
【００４１】
図５Ｃは、本発明の第４の実施形態によるＳＰＲセンサセル１００を説明する概略分解斜視図である。第４の実施形態は、第１の貫通孔４３と第２の貫通孔４４とが上板４０の下面に凹設された凹部４６を介して連通している点、オーバークラッド層が省略されて凹部４６がコア１０（金属層３０）に連通している点で第１の実施形態と異なる。凹部４６の深さは、例えば５μｍ〜１０００μｍである。
【００４２】
図５Ｄは、本発明の第５の実施形態によるＳＰＲセンサセル１００を説明する概略分解斜視図である。第５の実施形態は、第１の貫通孔４３と第２の貫通孔４４とが上板４０を上下に貫通する流路４７を介して連通している点、オーバークラッド層が省略されて流路４７がコア１０（金属層３０）に連通している点で第１の実施形態と異なる。
【００４３】
図５Ｅは、本発明の第６の実施形態によるＳＰＲセンサセル１００を説明する概略分解斜視図である。第６の実施形態は、金属層３０に対応する位置に第１の貫通孔（サンプル導入孔）４３が形成されている点、第２の貫通孔およびオーバークラッド層が省略されている点で第１の実施形態と異なる。
【００４４】
本発明のＳＰＲセンサセルは、上記実施形態の構成に限らず適宜変更可能である。例えば、第１の実施形態においては、上板と下板とがネジによりＳＰＲセンサチップを挟持固定しているが、適宜、係合部を設けてもよいし、接着剤等を用いてもよい。
【００４５】
上記の各実施形態は、適宜組み合わせてもよい。
【００４６】
＜Ｂ．ＳＰＲセンサ＞
本発明のＳＰＲセンサは、上記ＳＰＲセンサセルが挿抜可能に装着されるセル装着部を備える。
【００４７】
＜Ｂ−１．セル装着部＞
セル装着部は、ＳＰＲセンサセルを光カップリング可能な状態でＳＰＲセンサ内に装着するための部品である。図６から図９は、本発明の１つの実施形態によるＳＰＲセンサのセル装着部の概略図であり、図６はセル装着部の外観斜視図であり、図７は図６に示すセル装着部にＳＰＲセンサセルが装着された状態を示す外観斜視図であり、図８は図７に示す状態を、蓋部材を省略して上から見た図であり、図９は図７に示す状態をＳＰＲセンサセルの終端側から見た図である。なお、セル装着部の説明において方向に言及するとき、平面視においてＳＰＲセンサセルを挿抜する方向をＸ軸方向、平面視において挿抜方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向（厚み方向）をＺ軸方向と称する場合がある。
【００４８】
セル装着部２１０は、蓋部材６０と底部材７０とを一体化して形成される。蓋部材６０は蓋板６１と左右の上枠６２，６２と奥の上枠６３とで構成されている。蓋板６１は、挿抜方向後方に開口した平面視略コ字形状とされている。このくりぬかれた部分に第１の貫通孔４３を配置することにより、ＳＰＲセンサセルをセル装着部に装着した状態でサンプルを導入することができ、操作性が向上し得る。左右の上枠６２，６２は挿抜方向（Ｘ軸方向）に沿って配置され、奥の上枠６３は挿抜方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に沿って配置される。底部材７０は、略矩形の底板７１と左右の下枠７２，７２と奥の下枠７３とで構成されている。左右の下枠７２，７２は挿抜方向（Ｘ軸方向）に沿って配置され、奥の下枠７３は挿抜方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に沿って配置される。このような蓋部材６０と底部材７０とを接合することで後方に開口した開口部２１１が形成され、蓋部材６０と底部材７０とで囲まれる空間（ＳＰＲセンサセル装着用キャビティ２１２）にＳＰＲセンサセル１００が装着される。
【００４９】
セル装着部２１０の左右の側板には略矩形の穴２１３，２１３が形成されている。本実施形態においては、左右の上枠６２に下方に開口した切欠き６２ａを形成し、左右の下枠７２に上方に開口した切欠き７２ａを形成することにより穴２１３を形成している。セル装着部２１０にＳＰＲセンサセル１００が装着された際に穴２１３，２１３からコア１０の光入射口１０ａおよび光出射口１０ｂが露出するので、コアとの光カップリングが好適に行われ得る。
【００５０】
キャビティ２１２の形状は、ＳＰＲセンサセル１００の先端部の形状にほぼ対応しているが、セル装着部２１０（図示例では、左右の下枠７２，７２）の開口部２１１付近において、図８に示すように、開口側に向かって徐々に肉薄になるように形成されている。このような構成とすることにより、キャビティ２１２へのＳＰＲセンサセル１００の挿抜が容易となる。
【００５１】
セル装着部２１０の内壁には、ＳＰＲセンサセル１００の嵌合部９２，９２が嵌合される嵌合溝２１４，２１４が設けられている。図示例では、ＳＰＲセンサセル１００に対応して、嵌合溝２１４は、挿抜方向（Ｘ軸方向）に延び、セル装着部２１０の上の内壁（蓋板６１の下面）に、開口部２１１から所定の位置にかけて設けられている。
【００５２】
図示しないが、セル装着部２１０の奥の内壁（例えば、底部材７０の下枠７３）には接触センサが設けられていてもよい。ＳＰＲセンサセルをセル装着部の奥の内壁に当たるまで挿入することにより、ＳＰＲセンサセルが挿抜方向（Ｘ軸方向）において位置精度よくセル装着部に装着され得る。
【００５３】
セル装着部２１０の左右の内壁（図示例では、左右の下枠７２，７２）には、内方（Ｙ軸方向）に突出する突出部２１５，２１５が設けられている。突出部２１５は内方へ突出するよう付勢されると共に、この付勢力に対抗してＳＰＲセンサセル１００がセル装着部２１０内へ押し込み可能とされている。突出部２１５はその付勢力により、ＳＰＲセンサセル１００の凹部９３に収容され、ＳＰＲセンサセルが位置精度よくセル装着部に装着され得る。
【００５４】
また、図示しないが、セル装着部２１０の上下の内壁（具体的には、蓋板６１の下面、底板７１の上面）には、装着されたＳＰＲセンサセルを上方向および／または下方向に押圧する突出部を設けてもよい。なお、突出部は、例えば、ばね等の弾性変形部材を含んで構成され、該弾性変形部材の弾性を利用してＳＰＲセンサセルを押圧する。１つの実施形態において、押圧部は、ＳＰＲセンサセルが装着される際に、ＳＰＲセンサセルによって内壁内に押し込まれ、弾性変形部材の反発力によってＳＰＲセンサセルを押圧する。
【００５５】
蓋部材６０と底部材７０とは、任意の適切な手段によって接合される。接合手段としては、ネジ、接着剤等が挙げられる。代表的には、セル装着部は、ネジ、係合部等の任意の適切な手段を用いて、ＳＰＲセンサの所定の位置に固定される。
【００５６】
＜Ｂ−２．ＳＰＲセンサの全体構造＞
図１０（ａ）は、本発明の１つの実施形態によるＳＰＲセンサを説明する概略図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すＳＰＲセンサにＳＰＲセンサセルが装着された状態を説明する概略図である。ＳＰＲセンサ２００は、セル装着部２１０と光源２２０と光計測器２３０とこれらを光接続する光ファイバ２４０とを備える。セル装着部２１０は、ＳＰＲセンサセル１００が所定の位置に装着された場合に、光源２２０、光源側光ファイバ２４０ａ、ＳＰＲセンサセルのコア１０、計測器側光ファイバ２４０ｂおよび光計測器２３０が一軸上となる位置に配置される。
【００５７】
光源２２０としては、任意の適切な光源が採用され得る。光源としては、特に限定されないが、ＬＥＤ光源、レーザー光源を用いることが好ましい。これらの光源によれば、求められる収容体の寸法精度を下げることができ、コストを削減することができる。光計測器２３０は、受光素子を含み、任意の適切な演算処理装置に接続され、データの蓄積、表示および加工を可能としている。
【００５８】
光源２２０は、光源側光コネクタ２２１ａを介して光源側光ファイバ２４０ａに接続されている。光源側光ファイバ２４０ａは、光源側ファイバブロック２２２ａを介してＳＰＲセンサセル１００のコアの光入射口に接続されている。コアの光出射口には、計測器側ファイバブロック２２２ｂを介して計測器側光ファイバ２４０ｂが接続されている。計測器側光ファイバ２４０ｂは、計測器側光コネクタ２２１ｂを介して光計測器２３０に接続されている。光源側光ファイバ２４０ａは、光源側光ファイバ固定装置２２３ａにより固定され、計測器側光ファイバ２４０ｂは、計測器側光ファイバ固定装置２２３ｂにより固定されている。
【００５９】
図１１は、本発明の別の実施形態によるＳＰＲセンサを説明する概略図である。ＳＰＲセンサ２００は、セル装着部２１０と光源２２０と光計測器２３０とを備える。光源２２０および光計測器２３０はそれぞれ、セル装着部２１０にＳＰＲセンサセル１００が所定の位置に装着された場合に、セル装着部２１０から露出する光導波路の入射口および出射口と直接（すなわち、光ファイバを介することなく）光接続される。当該実施形態によるＳＰＲセンサによれば、光ファイバが不要である。
【００６０】
＜Ｃ．ＳＰＲセンサの使用方法＞
以下、図１０（ａ）に示すＳＰＲセンサ２００の使用形態の一例を説明する。
【００６１】
まず、図１０（ｂ）に示すとおり、ＳＰＲセンサセル１００をセル装着部２１０に装着する。次いで、サンプルをＳＰＲセンサセル１００のサンプル導入孔に導入し、サンプルを金属層に接触させる。次いで、光源２２０から所定の光を、光源側光ファイバ２４０ａを介してＳＰＲセンサセル１００（コア１０）に導入する。ＳＰＲセンサセル１００（コア１０）に導入された光は、コア１０内において全反射を繰り返しながら、ＳＰＲセンサセル１００（コア１０）を透過するとともに、一部の光は、コア１０の上面において金属層３０に入射し、表面プラズモン共鳴により減衰される。ＳＰＲセンサセル１００（コア１０）を透過した光は、計測器側光ファイバ２４０ｂを介して光計測器２３０に導入される。すなわち、このＳＰＲセンサ２００において、光計測器２３０に導入される光は、コア１０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。表面プラズモン共鳴を発生させる波長は、金属層に接触したサンプルの屈折率などに依存するので、光計測器２３０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。
【００６２】
例えば、光源２２０として白色光源を用いる場合には、光計測器２３０によって、ＳＰＲセンサセル１００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を検出すれば、サンプルの屈折率の変化を確認することができる。また例えば、光源２２０として単色光光源を用いる場合には、光計測器２３０によって、ＳＰＲセンサセル１００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、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。
【００６３】
上記のように、このようなＳＰＲセンサは、サンプルの屈折率の変化に基づいて、例えば、サンプルの濃度の測定、免疫反応の検出などの種々の化学分析および生物化学分析に用いることができる。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ので、サンプル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。さらに、サンプルの屈折率が変化したことを検出すれば、サンプルの濃度が変化したことを確認することができる。また例えば、免疫反応の検出においては、ＳＰＲセンサセルの金属層の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。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ので、抗体と検体との接触前後におけるサンプルの屈折率変化を検出することにより、抗体と検体とが免疫反応したと判断することができる。
【実施例】
【００６４】
図５Ｅに示すＳＰＲセンサセルおよび図６に示すセル装着部をそれぞれＡＢＳ樹脂にて作製した。セル装着部、光源ユニット（浜松ホトニクス社製、ＬＥＤ  Ｌ１８０１３、８７０ｎｍ）、計測器ユニット（浜松ホトニクス社製、Ｓ１３３６−１８ＢＫ）を、光調心装置（駿河精機製、カスタム品）に固定し、マイクロメータ付精密移動ステージにて、手動で光軸位置を調整し、ＳＰＲセンサセルの厚み方向、挿抜方向、光導波方向の位置ずれに対する光導波路の出射光を計測器にて測定した。
コアの厚みは５０μｍ、コアの幅は５０μｍとした。ＡＢＳ樹脂の加工精度は±５０μｍ、ＳＰＲセンサセル収容体の嵌合部および凹部のクリアランス設計値は±５０μｍとなることから、各方向の位置ずれは最大１００μｍとなり、この範囲内の位置ずれ（光軸中心位置（設計値）からの）による光量変動率を計測した。また、参考例として、ＳＰＲセンサセルの収容体に嵌合部および凹部を設けなかった場合に考え得る位置ずれによる光量変動率を計測した。測定結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
2016109438.tif 000003
【符号の説明】
【００６６】
ＳＰＲセンサセル          １００
ＳＰＲセンサチップ          ８０
収容体                      ９０
コア                        １０
クラッド                    ２０
金属層                      ３０
ＳＰＲセンサ              ２００
セル装着部                ２１０
光源                      ２２０
光計測器                  ２３０
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
2016109438.tif 000010
【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
2016109438.tif 000014
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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