(57)【要約】【課題】本発明は、感度の高い局在プラズモン共鳴センサーを構成するセンサーユニットを簡便に製造し得る方法、当該製造方法によって得られる局在プラズモン共鳴センサーユニットを提供する。【解決手段】本発明にかかる製造方法は、表面に凹部を複数有する高分子フィルムの表面に金属層が形成されてなる局在プラズモン共鳴センサーユニットの製造方法であって、ブロック共重合体を発泡させて凹部を複数有する高分子フィルムを製造する高分子フィルム製造工程、および当該凹部を複数有する高分子フィルムの表面に金属層を形成する金属層形成工程を含む。上記製造方法によって製造された局在プラズモン共鳴センサーユニット（１）は、複数の凹部を有する高分子フィルム（１０１）と、当該凹部の表面および高分子フィルムの凹部が形成されている側の表面に金属層（１０２）が形成されてなるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の凹部を有する高分子フィルムの少なくとも凹部表面に金属層が形成されてなる局在プラズモン共鳴センサーユニットであって、
上記凹部を複数有する高分子フィルムは、ブロック共重合体を発泡させて得られたものであることを特徴とする局在プラズモン共鳴センサーユニット。
【請求項２】
上記ブロック共重合体は球状相分離構造を示すものであることを特徴とする請求項１に記載の局在プラズモン共鳴センサーユニット。
【請求項３】
被検査物と相互作用する相互作用物質が、金属層が表面に形成された上記凹部内に配置されている、請求項１または２に記載の局在プラズモン共鳴センサーユニット。
【請求項４】
金属層が表面に形成された凹部の最大径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下で、且つ
隣接する金属層が表面に形成された凹部同士の間隔が３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の局在プラズモン共鳴センサーユニット。
【請求項５】
金属層が表面に形成された凹部の最大径／金属層が表面に形成された凹部の深さで表されるアスペクト比が、０．２以上、５以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の局在プラズモン共鳴センサーユニット。
【請求項６】
金属層が表面に形成された凹部の密度は、１μｍ2当り１０個以上、１０００個以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の局在プラズモン共鳴センサーユニット。
【請求項７】
上記金属層が、金、銀、銅、アルミニウムおよび白金からなる群から選択されるいずれかの単体金属、またこれらのいずれか１つ以上を含む合金からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の局在プラズモン共鳴センサーユニット。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の局在プラズモン共鳴センサーユニットを備えることを特徴とする局在プラズモン共鳴センサー装置。
【請求項９】
光源と、
当該光源から上記局在プラズモン共鳴センサーユニットに出射された光のうち、当該局在プラズモン共鳴センサーユニットの凹部を透過した光または当該凹部を反射した光を検出する光検出器とを、さらに備えることを特徴とする請求項８に記載の局在プラズモン共鳴センサー装置。
【請求項１０】
表面に複数の凹部を有する高分子フィルムの少なくとも凹部表面に金属層が形成されてなる局在プラズモン共鳴センサーユニットの製造方法であって、
ブロック共重合体を発泡させて複数の凹部を有する高分子フィルムを製造する高分子フィルム製造工程、および
当該複数の凹部を有する高分子フィルムの凹部表面に金属層を形成する金属層形成工程を含むことを特徴とする局在プラズモン共鳴センサーユニットの製造方法。
【請求項１１】
上記高分子フィルム製造工程は、アニール後のブロック共重合体フィルムに気体を高圧条件下で含浸させた後、除圧する工程である、請求項１０に記載の局在プラズモン共鳴センサーユニットの製造方法。
【請求項１２】
ブロック共重合体を発泡させて得られた、表面に複数の凹部を有する高分子フィルムの少なくとも凹部表面に金属層が形成されてなる局在プラズモン共鳴センサーユニットと、被検査物とを接触させた後、
当該局在プラズモン共鳴センサーユニットに光を照射し、金属層が表面に形成された凹部を透過した光または反射した光を検出することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療や健康診断、食品の検査に用いられる局在プラズモン共鳴センサー装置を構成する局在プラズモン共鳴センサーユニット、および当該局在プラズモン共鳴センサーユニットを備える局在プラズモン共鳴センサー装置、並びに当該局在プラズモン共鳴センサーユニットの製造方法に関するものである。さらに本発明は、本発明にかかる局在プラズモンセンサー装置を用いた検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療における診断や食物の検査等においてバイオセンサーが注目され、広く利用されている。かかるバイオセンサーとしては半導体センサーがその一例として挙げられるが、近年、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：Surface Plasmon Resonance）センサーが特に注目されている。表面プラズモン共鳴センサー（「ＳＰＲセンサー」ともいう）は、高感度、低コスト、集積化が可能、幅広い測定環境に対応可能、等の利点を有している。
【０００３】
そして、さらなるセンサーの高感度化を目して、金属微粒子を用いた局在プラズモン共鳴センサーが提案された（例えば、特許文献１を参照のこと）。特許文献１に記載されている局在プラズモン共鳴センサーを、図５に示す。図５に記載された局在プラズモン共鳴センサー５０１は、基板５０２に金属微粒子５０３が固定されてなる。この局在プラズモン共鳴センサー５０１に光を照射し、金属微粒子５０３を透過した光の吸光度を測定することにより、金属微粒子近傍の媒質の屈折率変化を検出することができる。
【０００４】
また、局在プラズモン共鳴センサーの生産性を向上すべく、ナノインプリント法を用いて製造された局在プラズモン共鳴センサーが提案された（例えば、非特許文献１および２を参照のこと）。特許文献２には、透明基板上にリソグラフィー技術を応用して貫通孔を有する金属薄膜を形成し、局在プラズモン共鳴センサーを製造することが記載されている。また非特許文献１および２に提案されている局在プラズモン共鳴センサーは、ナノインプリント法を用いて基板に凸部または凹部を形成し、当該凸部または凹部に金を蒸着することによって製造されている。このようにして製造された局在プラズモンセンサーへの入射光の反射スペクトル（または透過スペクトル）を測定することにより、凸部および凹部近傍の媒質の屈折率変化を検出することができる。
【特許文献１】特開２０００−３５６５８７号公報（平成１２年（２０００年）１２月２６日公開）
【特許文献２】特開２００３−２７０１３２号公報（平成１５年（２００３年）９月２５日公開）
【非特許文献１】ＯＭＲＯＮ  ＴＥＣＨＮＩＣＳ  ＶＯＬ.４７  Ｎｏ．１（通巻１５５）２００６
【非特許文献２】第６８回応用物理学会学術講演会７ｐ−Ｄ−４（発行日：２００７年９月４日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている局在プラズモン共鳴センサーは、金属コロイド溶液を用いて基板上に金属微粒子膜を形成しているが、金コロイド溶液中の金属微粒子の大きさを１〜２割程度のばらつき以内にそろえることは難しかった。また、特許文献１に記載されている局在プラズモン共鳴センサー上記金属コロイド溶液中に基板を浸漬することのみによって製造されているため、基板上の金属微粒子の配置はまったくランダムであり、金属微粒子密度を大きくすることや金属微粒子同士の間隔や配列方向を制御することは不可能であった。よって、特許文献１に記載されている局在プラズモン共鳴センサーを用いた場合、吸光度スペクトルの幅が広く、ピーク強度が低下してしまうため、金属微粒子近傍の媒質の変化を検出する信号変化が低く、センサーとしての感度に限界があった。この特許文献１に記載された局在プラズモン共鳴センサーの問題点については特許文献２において指摘されている通りである。
【０００６】
一方、非特許文献１および２に記載されている、ナノインプリント法により凸部または凹部を形成後に金蒸着してなる局在プラズモン共鳴センサーは、インプリント時の圧力が不均一であるために、凸部または凹部の形状を均一にインプリントすることが困難であり、また離型時に構造が崩れてしまう問題点があった。更に、インプリント用金型を作製する必要があるため、インプリントにより形成される凸部または凹部間距離に制限があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された局在プラズモン共鳴センサーは、下記の工程によって製造されるために、非常に製造工程が多く煩雑である。
(i)石英基板上にスパッタ法を用いて金属薄膜を成膜する。
(ii)その上に電子線レジストをスピンコートで成膜する。
(iii)電子ビーム描画装置で露光し現像して所望のレジストパターンを得る。
(iv)当該金属薄膜をエッチングし、レジストを除去して、所望の微小開口を形成する。
(v)当該金属薄膜に表面処理を行った後、センサー材料を結合させる。
【０００８】
そこで本発明は、より感度の高い局在プラズモン共鳴センサーを構成するセンサーユニットを簡便に製造し得る方法を提供するとともに、当該製造方法によって得られる局在プラズモン共鳴センサーユニット、および当該局在プラズモン共鳴センサーユニットを備える局在プラズモン共鳴センサー装置、並びに当該局在プラズモンセンサー装置を用いた検査方法を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題に鑑み鋭意検討した結果、ブロック共重合体を発泡させて表面に凹部を複数有する高分子フィルムを調製し、当該高分子フィルムの表面に金属層を形成することで所望の局在プラズモン共鳴センサーユニットを製造し得ることを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットは、表面に複数の凹部を有する高分子フィルムの少なくとも凹部表面に金属層が形成されてなる局在プラズモン共鳴センサーユニットであって、上記凹部を複数有する高分子フィルムは、ブロック共重合体を発泡させて得られたものであることを特徴としている。
【００１１】
また本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットにおいて、上記ブロック共重合体は球状相分離構造を示すものであることが好ましい。
【００１２】
また本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットにおいては、被検査物と相互作用する相互作用物質が、金属層が表面に形成された上記凹部内に配置されていることが好ましい。
【００１３】
また本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットにおいては、金属層が表面に形成された凹部の最大径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下で、且つ隣接する金属層が表面に形成された凹部同士の間隔が３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
また本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットにおいては、〔金属層が表面に形成された凹部の最大径〕／〔金属層が表面に形成された凹部の深さ〕で表されるアスペクト比が、０．２以上、５以下であってもよい。
【００１５】
また本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットにおいて、金属層が表面に形成された凹部の密度は、１μｍ2当り１０個以上、１０００個以下であることが好ましい。
【００１６】
また本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットにおいて、上記金属層は、金、銀、銅、アルミニウムおよび白金からなる群から選択されるいずれかの単体金属、またこれらのいずれか１つ以上を含む合金からなるものであることが好ましい。
【００１７】
一方、本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサー装置は、上記本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットを備えることを特徴としている。
【００１８】
また本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサー装置は、光源と、当該光源から上記局在プラズモン共鳴センサーユニットに出射された光のうち、当該局在プラズモン共鳴センサーユニットの凹部を透過した光または当該凹部を反射した光を検出する光検出器とを、さらに備える装置であることが好ましい。
【００１９】
一方、本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットの製造方法は、表面に複数の凹部を有する高分子フィルムの少なくとも凹部表面に金属層が形成されてなる局在プラズモン共鳴センサーユニットの製造方法であって、ブロック共重合体を発泡させて複数の凹部を有する高分子フィルムを製造する高分子フィルム製造工程、および当該複数の凹部を有する高分子フィルムの凹部表面に金属層を形成する金属層形成工程を含むことを特徴としている。
【００２０】
また本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットの製造方法において、上記高分子フィルム製造工程は、アニール後のブロック共重合体フィルムに気体を高圧条件下で含浸させた後、除圧する工程であってもよい。
【００２１】
一方、本発明にかかる検査方法は、ブロック共重合体を発泡させて得られた、表面に複数の凹部を有する高分子フィルムの少なくとも凹部表面に金属層が形成されてなる局在プラズモン共鳴センサーユニットと、被検査物とを接触させた後、当該局在プラズモン共鳴センサーユニットに光を照射し、金属層が表面に形成された凹部を透過した光または反射した光を検出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、感度の高い局在プラズモン共鳴センサー装置を構成するセンサーユニットを簡便に製造することができる。また本発明によれば、高感度の局在プラズモン共鳴センサーユニット、および当該局在プラズモン共鳴センサーユニットを備える局在プラズモン共鳴センサー装置が提供され得る。さらに本発明によれば、医療や健康診断、食品の検査において、迅速かつ高感度の検査方法が提供され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の一実施形態について説明すると以下の通りである。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、記述した範囲内で種々の変形を加えた態様で実施できるものである。また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。
【００２４】
（１．本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニット）
本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットは、表面に複数の凹部を有する高分子フィルムの少なくとも凹部表面に金属層が形成されてなる局在プラズモン共鳴センサーユニットであって、上記凹部を複数有する高分子フィルムは、ブロック共重合体を発泡させて得られたものであることを特徴としている。
【００２５】
ここで、「局在プラズモン共鳴センサーユニット」とは局在プラズモン共鳴センサー装置を構成する部材のひとつを意味し、表面に凹部を複数有する高分子フィルムの表面に金属層が形成されてなるものである。なお、以下の説明において「局在プラズモン共鳴センサーユニット」を単に「センサーユニット」と表記し、「局在プラズモン共鳴センサー装置」を単に「センサー装置」と表記する場合がある。
【００２６】
本発明の一実施形態にかかるセンサーユニットの構成の模式図を図１に示す。本発明はこれに限定されるものではない。図１に示されているセンサーユニット１は、複数の凹部を有する高分子フィルム１０１と、当該凹部の表面、および高分子フィルムの凹部が形成されている側の表面に金属層１０２が形成されてなるものである。図１では示されていないが、本発明にかかるセンサーユニットは、ガラスやシリコンウェハなどの平滑な基材の上に、高分子フィルムが形成され、さらに凹部の表面、および高分子フィルムの凹部が形成されている側の表面に金属層が形成されてなるものであってもよい。また図１に示されているセンサーユニット１は、当該凹部の表面、および高分子フィルムの凹部が形成されている側の表面に金属層１０２が形成されているが、本発明にかかるセンサーユニットは、少なくとも凹部の表面に金属層が形成されてなるものであればよく、凹部の表面のみに金属層が形成されているものであっても、高分子フィルムの表面全てが金属層で覆われているものであってもよい。
【００２７】
本発明において上記凹部を複数有する高分子フィルムは、ブロック共重合体を発泡させて得られたものであることを特徴としている。互いに非相溶な高分子を末端で共重合させたブロック共重合体は、同種の高分子鎖が凝集したミクロ相分離構造を形成することが知られている（例えば、「橋本竹治、高分子学会編、“ポリマーアロイ”、p.196、化学同人（1981）」を参照のこと）。本発明者らは、上記の物性を有するブロック共重合体をアニールして球状の相分離構造（単に「球状相分離構造」という）を形成させた後に二酸化炭素を高圧条件下で含浸させ、その後に除圧することで、高分子フィルムが発泡し、最終的に複数の凹部が高密度に存在する高分子フィルムを製造し得ることを独自に見出した。そしてこのようにして得られた高分子フィルムを用いることで本発明にかかるセンサーユニットを製造し得ることを見出した。上記のとおり本発明のセンサーユニットを構成する高分子フィルムは、ブロック共重合体をアニール後に気体を高圧で含浸させ、その圧力を除くだけという極めて簡便な方法によって得られるため、局在プラズモン共鳴センサーユニットを、大量かつ安価な製造に資するものである。
【００２８】
なお、本発明において複数の凹部が存在する高分子フィルムは、ブロック共重合体を発泡させて得られたものであれば、その具体的な製造工程は特に限定されるものではない。
【００２９】
上記高分子フィルムの製造に用いられるブロック共重合体は、アニール後にミクロ相分離構造を形成するものであれば特に限定されるものではない。特に球状相分離構造を形成するブロック共重合体が好ましい。さらに、詳細には、アニール後に球状相分離構造を示すブロック共重合体の内、アニール後における各相それぞれのガラス転移温度（Ｔg）は殆ど同じでも、気体（ガス）含浸時のＴｇが異なるブロック共重合体であることが好ましい。なぜなら、気体（ガス）含浸時の各相のＴｇが異なることを利用して、一方ブロックを発泡させるとともに、もう一方のブロックをガスだけを抜き発泡させないためである。
【００３０】
本発明において利用され得るブロック共重合体としては、例えば、メチルメタクリレートとスチレンとのブロック共重合体、スチレンと２ビニルスチレンとのブロック共重合体、シリコーンとアクリルとのブロック共重合体、ポリ（スチレン−ｂ−４−（パーフルオロオクチルプロピロキシ）スチレン）、ポリ（スチレン−ｂ−パーフルオロオクチルエチルメタクリレート）などが挙げられる。
【００３１】
アニール後の高分子フィルムに高圧条件下で含浸させる気体は、高分子フィルムの高分子鎖と反応し高分子フィルムに影響を及ぼさない気体であれば特に限定されるものではなく、二酸化炭素、窒素、ブタン、プロパン、ペンタン、ジメチルエーテル、水、ヘリウムおよびアルゴンなどの不活性ガス、またはこれらの混合ガスが利用可能である。また上記気体を含浸させる時の雰囲気の気圧は、大気圧を超える条件下であれば特に限定されるものではない。ただし、発泡がより起こり易く、より密度の高い凹部を有する高分子フィルムが得られるという理由から０．１ＭＰａ以上が好ましく、３ＭＰａ以上がさらに好ましく、５Ｍｐａ以上が最も好ましい。上記気圧の上限は特にないが、例えば２０Ｍｐａ以下の条件で気体が含浸され得る。気体を含浸させるときの温度条件は含浸させようとする気体が気体の状態であり、高分子フィルムがフィルムの状態である温度（換言すれば、高分子フィルムの形態が崩れない温度）であれば特に限定されるものではない。また徐圧は、高圧状態を大気圧条件に戻すことであり、その実施態様については特に限定されるものではない。
【００３２】
図１におけるｙ軸方向から、後述する実施例１において製造したセンサーユニットを観察した際の、走査型電子顕微鏡像（ＳＥＭ像）を図２に示す。図２によれば、センサーユニット１の表面に複数の凹部があることがわかる。センサーユニットにおける凹部は金属層が凹部内表面に形成されている凹部である。この金属層が表面に形成されている凹部のことを「被覆凹部」と表記する。本発明の一実施形態にかかるセンサーユニットにおいては、上記被覆凹部の最大径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、最も好ましく１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下である。なお上記被覆凹部の最大径は、被覆凹部の開孔形状が円形である場合には円の直径、楕円である場合には長径が意図される。被覆凹部の最大径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）等を用いて測定され得る。
【００３３】
また本発明の一実施形態にかかるセンサーユニットにおいて、隣接する被覆凹部同士の間隔が３００ｎｍ以下、より好ましくは２５０ｎｍ以下、最も好ましくは２００ｎｍ以下である。隣接する被覆凹部同士の間隔とは、隣り合う被覆凹部同士の最短距離が意図される。被覆凹部同士の間隔は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）等を用いて測定され得る。
【００３４】
また本発明の一実施形態にかかるセンサーユニットにおいて、（上記被覆凹部の最大径）÷（上記被覆凹部の深さ）で表されるアスペクト比が、０．２以上５以下、より好ましくは０．３以上３．３以下、最も好ましく０．４以上２．５以下である。被覆凹部の深さは、被覆凹部が存在する側のセンサーユニットの表面の平坦部から、被覆凹部の最深部までの距離が意図される。図１を用いて説明すれば、図１における「L」が被覆凹部の深さに相当する。被覆凹部同士の間隔は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）等を用いて測定され得る。
【００３５】
また本発明の一実施形態にかかるセンサーユニットにおいて、被覆凹部の密度は１μｍ2当り、１０個以上１０００個以下であることが好ましく、１００個以上９００個以下がさらに好ましく、３００個以上６００個以下が最も好ましい。被覆凹部の密度は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）等を用いて測定され得る。
【００３６】
上記のとおり、本発明にかかるセンサーユニットは、被覆凹部が緻密に形成されている。よって本発明にかかるセンサーユニットによれば、高感度の局在プラズモン共鳴センサー装置を構成し得る。また、本発明にかかるセンサーユニットによれば、高感度の検査方法を達成し得る。
【００３７】
本発明における金属層を形成する具体的な方法は特に限定されるものでなく、蒸着法、スパッタ法など従来公知の手法が適宜適用される。また上記方法の実施条件についても、適宜検討の上、最適な条件が設定され得る。
【００３８】
本発明における金属層を構成する金属は特に限定されるものではないが、金、銀、銅、アルミニウムおよび白金からなる群から選択されるいずれかの単体金属、またこれらのいずれか１つ以上を含む合金からなることが好ましい。金、銀、銅、アルミニウム、白金は発生する局在プラズモンの強度が大きいからである。特に、金は可視域全般にわたって局在プラズモン共鳴に起因するピークを有するため、可視光を用いて検出するセンサーを構成する場合において最適である。さらに、金、銀、銅、アルミニウム、および白金からなる群から選択される２つ以上を所定の構成比で含む合金を用いることにより、ピークの位置を近紫外領域から近赤外領域の間で任意に調整することが可能である。なお、本発明における金属層は、金、銀、銅、アルミニウムおよび白金からなる群から選択されるいずれか１つ以上を含む合金からなるものであってもよい。つまり上記金属の１つ以上と、上記金属以外の金属との合金からなる金属層も、本発明は意図している。
【００３９】
本発明にかかるセンサーユニットは、被検査物と相互作用する相互作用物質が被覆凹部内に配置されているものであってもよい。相互作用物質としては、相互作用物質と被検査物とが反応して、膜厚変化、屈折率変化、吸収スペクトル変化、蛍光スペクトル変化を起すものであればよく、酵素センサー、微生物センサー、オルガネラセンサー、組織センサー、免疫センサー、酵素免疫センサー、バイオアフィニティセンサー等のバイオセンサーを含む化学センサーで用いられる材料が適用され得る。より具体的には、上記相互作用物質としては、(a)被検査物中に含まれる抗原に対して特異的に結合し得る抗体、(b)被検査物中に含まれる抗体に対して特異的に結合し得る抗原、(c)被検査物中に含まれる検出対象類似物質と酵素等のタンパク質との複合体などが挙げられる。上記相互作用物質に被検査物に含まれる検出対象物質が結合する、または検出対象物質の作用によって相互作用物質（複合体）の解離によって、光の屈折率や吸収率などの光学的性質が変化する。このセンサーユニットを用いて検査を行う者は、上記光学的性質の変化を適当な検出手段を用いて検出すればよい。なお、本発明にかかるセンサーユニットは相互作用物質が被覆凹部内に配置されていなくてもよいが、センサー感度がより向上するために、相互作用物質が被覆凹部内に配置されていることが好ましい。相互作用物質と被検査物中に含まれる検出対象物質との相互作用によって検出シグナルの強度が励起されるからである。
【００４０】
なお、被覆凹部に相互作用物質が配置されている場合、被覆凹部の最大径や深さとは、相互作用物質が配置された状態で測定された値を指す。
【００４１】
（２．本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサー装置）
本発明にかかるセンサー装置は、上記本発明にかかるセンサーユニットを備えることを特徴としている。既述のとおり本発明かかるセンサーユニットは高感度のセンサーユニットであるため、これを備えたセンサー装置は高感度のセンサー装置であることは言うまでもない。
【００４２】
ここで本発明にかかるセンサー装置におけるセンサーユニット以外の構成については、特に限定されるものではないが、例えば、光源と、当該光源から出射された光であって当該凹部を透過した光または当該凹部を反射した光を検出する光検出器とを、本発明にかかるセンサー装置は備えていてもよい。
【００４３】
図４に本発明のセンサー装置の一実施形態を模式的に示す。図４に示されたセンサー装置４は、タングステンランプ４０１、コリメータレンズ４０２、センサーユニット４０３、分光器４０４、マルチチャンネルアナライザ４０５から構成されている。ここでタングステンランプ４０１は光源である。ただし本発明のセンサー装置における光源はこれに限定されず、ハロゲンランプも適用可能である。またハロゲンランプから回折格子（分光器で代用可能）を用いて、適宜必要な光のみを取り出しても良い。またコリメータレンズ４０２は、タングステンランプ４０１からの白色光を平行光線にするためのレンズである。タングステンランプ４０１からの白色光をコリメータレンズ４０２で平行光線にし、センサーユニット４０３に入射させる。センサーユニット４０３を透過した透過光が分光器４０４に入射し、スペクトル分解したものがマルチチャンネルアナライザ４０５で検出されることによって、スペクトル情報が得られる。マルチチャンネルアナライザとしては、従来公知で市販されている装置が適用され得る。
【００４４】
なお本発明のセンサー装置は、単一の波長の光を用いて強度変化のみを測定するものであってもよいが、局在プラズモン共鳴ピーク波長付近の一定波長範囲の光を出射する光源、および分光器を含む検出器が備えられていることが好ましい。このセンサー装置による検査方法は、局在プラズモン共鳴スペクトルの波形やピーク位置の変化を検出することによって行われるからである。
【００４５】
本発明にかかるセンサー装置は、図４に示された構成の他、回折格子（分光器で代用可能）、解析用パーソナルコンピュータ、多チャンネル測定用台、位置可変ステージを備えるものであってもよい。
【００４６】
（３．本発明にかかる検査方法）
本発明にかかる検査方法は、ブロック共重合体を発泡させて得られた、表面に複数の凹部を有する高分子フィルムの少なくとも凹部表面に金属層が形成されてなる局在プラズモン共鳴センサーユニットと、被検査物とを接触させた後、当該局在プラズモン共鳴センサーユニットに光を照射し、金属層が表面に形成された凹部を透過した光または反射した光を検出することを特徴としている。すなわち、本発明にかかる検査方法は、既述の本発明にかかるセンサーユニットまたはセンサー装置を用いて、被検査物を検査する方法である。
【００４７】
図４を用いて本発明にかかる検査方法の原理を具体的に説明する。センサーユニット４０３の被覆凹部に光を入射させる。このとき、被覆凹部の大きさと間隔とが、共に検出に用いる光の波長以下となっていれば、入射光は被覆凹部の内部の金属中の電子と相互作用し、被覆凹部の内側面に局在プラズモンを生じる。複数の被覆凹部を、局在プラズモンの状態を経て光が透過（または反射する）際、被覆凹部に生じる電気多重極子との共鳴（局在プラズモン共鳴）による吸収を受け、入射光の波長変化に対するスペクトルは、特徴的な共鳴ピークを持つようになる。この局在プラズモン共鳴スペクトルの波形やピークの波形は、被覆凹部の幅や間隔によって変化する。センサーユニット４０３と被検査物とが接触し、被検査物に含まれる検出対象物質が被覆凹部に結合することにより、被覆凹部の膜厚がわずかに増大する。これによって、被覆凹部の平均の屈折率が変化し、等価的に凹部幅が変化したことになり、この局在プラズモン共鳴スペクトルやピークの波形が変化する。これをスペクトルの変化を検出することによって、被検査物中の検出対象物質を検査することができる。後述する実施例の結果である図３を見るに、被検査物質の接触前のスペクトル（実線）に対して、被検査物質の接触後のスペクトル（破線）はピークが存在する位置およびピークの高さに変化が見られる。
【００４８】
なお本発明の検査方法は、単一の波長の光を用いて強度変化のみを測定する方法であってもよいが、局在プラズモン共鳴ピーク波長付近の一定波長範囲の光を出射する光源を用い、分光器を含む検出器でスペクトルを検出する方法であることがより好ましい。この検査方法は、局在プラズモン共鳴スペクトルの波形やピーク位置の変化を検出することによって行われるからである。
【００４９】
本発明の検査方法において、センサーユニットと被検査物とを接触させる具体的方法は特に限定されるものではなく、センサーユニットに被検査物を所定量滴下、噴霧、または塗布してもよいし、センサーユニットを被検査物を含む液体に浸漬してもよい。接触時間、接触濃度、その他の条件についても、被検査物やセンサーユニットの種類によって種々異なるために、最適な条件を適宜決定の上、採用すればよい。
【００５０】
本発明にかかる検査方法は、上記に示した工程の他、きょう雑物を除去する工程などが含まれていてもよい。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
メチルメタクリレート：スチレン＝３０ｍｏｌ％：７０ｍｏｌ％の高分子材料（以下、「ＰＳ−ＭＭＡ」という）を１質量％含むトルエン溶液を作製後、石英基板上に当該トルエン溶液を滴下およびスピンコートすることにより、高分子フィルムを形成した。その後、１７０℃で４時間アニール後、当該高分子フィルムに二酸化炭素を１ＭＰａで含浸させた。その後、当該フィルムを室温で徐圧することによりメチルメタクリレート部を発泡させて凹部を形成した。次に、蒸着機（エイコー社製ＩＢ−３）を用いて金を上記高分子フィルムに蒸着してセンサーユニットを作製した。
【００５３】
上記のようにして製造されたセンサーユニットの顕微鏡像を図２に示す。金蒸着厚みは１５ｎｍであった。またセンサーユニットにおける凹部の最大径は４０ｎｍであり、隣接する凹部同士の間隔が１００ｎｍ以下であった。また金属層が表面に形成された凹部の深さは、３０ｎｍであり、〔金属層が表面に形成された凹部の最大径〕÷〔金属層が表面に形成された凹部の深さ〕で表されるアスペクト比が、１．３３であった。さらに金属層が表面に形成された凹部の密度を計測したところ、１μｍ2当り１００個であった。
【００５４】
次に上記で製造したセンサーユニットの表面に、水（屈折率１．３３）を滴下し、その前後での反射光のスペクトル変化を計測した。
【００５５】
その結果、スペクトルのピークが、水の滴下後に５ｎｍ長波長側へのシフト（６７１ｎｍ→６７５ｎｍ）することがわかった。また、ピーク波長のシフトだけではなく、６５５ｎｍでのシグナル強度が水の滴下後に１／３に減少しており、センサーユニットの屈折率が変化したことも確認された。よって、本実施例にかかるセンサーユニットは、プラズモン共鳴センサーユニットとして機能し得ることが確認された（図３を参照のこと）。なお図３における実線は水滴下前のスペクトル、破線は水滴下後のスペクトルを表す。
【００５６】
（比較例）
発泡させなかった高分子フィルムを用いた以外は実施例１と同様の方法によって、センサーユニットを作製した。
【００５７】
実施例１と同様に、比較例に係るセンサーユニットの表面に、水（屈折率１．３３）を滴下し、その前後での反射光のスペクトル変化を計測した。
【００５８】
その結果、局在プラズモン共鳴現象由来のスペクトル自体がなく、また、水の滴下前後で、スペクトル変化は全く見られなかった（図示せず）。よって比較例にかかるセンサーユニットは、プラズモン共鳴センサーユニットとして機能し得ないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明によれば、高感度局在プラズモン共鳴センサーユニットおよび装置を提供し得る。それゆえ、本発明は、医療や健康診断、食品検査等バイオセンサーを利用する産業全般においてに利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明にかかる局在プラズモン共鳴センサーユニットの構成を示す模式図である。
【図２】実施例１にかかるセンサーユニットの電子顕微鏡像である。
【図３】実施例１にかかるセンサーユニットの表面に水を滴下する前後でのスペクトル変化を計測した結果を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる局在プラズモン共鳴センサー装置の構成を示す模式図である。
【図５】従来公知の局在プラズモン共鳴センサーの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１        センサーユニット
１０１    高分子フィルム
１０２    金属層
４        センサー装置
４０１    タングステンランプ
４０２    コリメータレンズ
４０３    センサーユニット
４０４    分光器
４０５    マルチチャンネルアナライザ
【図１】
2009133787.tif 000003
【図３】
2009133787.tif 000004
【図４】
2009133787.tif 000005
【図５】
2009133787.tif 000006
【図２】
2009133787.tif 000007