[发明专利]表面等离子共振测量用微芯片及表面等离子共振测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及为了使用表面等离子共振测量保持在内部中的检查体而使用的微芯片、以及用来测量保持在该芯片内的检查体的表面等离子共振测量装置。

背景技术

以往，提出了利用表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance，以下也称作SPR)现象的各种表面等离子共振测量装置(以下也称作SPR传感器装置)。

SPR现象是通过存在于金属薄膜上的称作表面等离子体的等离子波与从金属薄膜背面照射的光全反射时在该金属表面上发生的渐逝波的共振，某个角度(共振角度)的反射光强度衰减的现象。该共振角度取决于金属表面的折射率。

图17是用来说明由克莱舒曼(Kretschmann)提出的SPR传感器装置的基本结构的图。

传感器主体具有在由比大气中折射率高的玻璃构成的棱镜21上设有金属薄膜13的构造。并且，对于棱镜21与金属薄膜13的边界面，入射激光等的单色光。光的入射角θi设定为在边界面发生全反射的临界角θc以上的角度。单色光被边界面全反射而向棱镜21外行进，但此时渐逝波溢出到金属薄膜13的表面上。在上述渐逝波的波数与在金属表面上可能发生的表面等离子体的波数一致的情况下，发生两者的共振(以下也称作表面等离子共振)，入射光的能量的一部分变化为表面等离子体波的能量。结果，来自上述边界面的反射光衰减。

另外，由于表面等离子体作为电子的疏密波沿平行于金属表面的方向传播，所以为了产生表面等离子共振，需要使具有电场的振动成分的P偏光的光向该方向入射。

表面等离子共振取决于入射的光的波长、入射角、金属薄膜13的表面的折射率分布等。由此，在金属薄膜表面上设置有试料S的情况下，金属薄膜表面的折射率变化，所以发生表面等离子共振时的上述入射的光的入射角也变化。即，通过监视反射光强度而测量并解析反射光强度衰减时的入射角(以下也称作共振角)，能够确定金属薄膜表面的状态。

这样的SPR传感器装置被用于各种测量。例如，如专利文献1中记载那样，SPR传感器装置被作为以高感度测量电介体物质的表面附近的信息及电介体薄膜的膜厚分布的显微镜使用。

此外，如在专利文献2中记载那样，SPR传感器装置还被用于检测接触在金属薄膜上的溶液(例如血液、尿等的试料)等的折射率或其变动而观测溶液中的物质量的变动，或检测、定量固定于金属薄膜上的抗体特异地结合的蛋白质、核酸、其他生物体关联物质等(监视抗体抗原反应)。即，SPR传感器装置被作为在生物化学、分子生物学或医疗检查等的领域中使用的生物传感器使用。

以下，取监视抗体抗原反应的生物传感器为例，说明SPR传感器装置的结构例。在图18中表示SPR传感器装置的结构例。

被检查体构成为微芯片10。微芯片10典型地具有将一对基板(第1微芯片基板11、第2微芯片基板12)对置接合的构造，至少在1个上述基板的表面上形成有细微的流路14(微通道，例如宽度为10～几百μm，深度为10～几百μm左右)。

对第2微芯片基板12实施金属薄膜13，在该金属薄膜13上固定有抗体Ig(抗原受容体)。在图18中，在第1微芯片基板11上形成有流路14。在将第1微芯片基板11与第2微芯片基板12接合而构成的微芯片中，在上述流路14内存在金属薄膜13及固定在金属薄膜13上的抗体Ig。

上述微芯片10设置于SPR传感器装置20的试料保持部27。如上所述，为了使用表面等离子共振进行测量，在由比大气折射率高的玻璃构成的棱镜上设置金属薄膜。由此，本来图18的第2微芯片基板12需要是棱镜。但是，在此情况下，需要按照各微芯片准备棱镜，成本增大。

由此，第2微芯片基板12为与棱镜21相同材质的玻璃基板，在第2微芯片基板12与棱镜21之间夹着作为具有与玻璃相同的折射率的介质的匹配油MO。这样，将微芯片10与棱镜21光学地接合。根据本结构，不需要按照各微芯片准备棱镜，在进行多个测量的情况下只要更换微芯片就可以。

另外，第2微芯片基板12及棱镜21的材质并不一定需要是玻璃，也可以是折射率比大气高的树脂。具体而言，也可以采用环烯烃聚合物(CycloOlefin Polymer：COP)、环烯烃共聚物(Cyclic Olefin Copolymer：COC)等具有环状烯烃构造的树脂。在此情况下，作为匹配油，使用该匹配油的折射率与具有环状烯烃构造的树脂的折射率相同的材料。

作为匹配油MO，例如使用奥林巴斯公司制、美国CARGILLE研究所制的材料。从上述制造厂商能够得到对应于希望折射率的匹配油，可对应范围例如是折射率＝1.515～1.700。