Spr传感器元件和spr传感器的制造方法_2

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内,折射率梯度层12b的靠金属层侧的表层部分的折射率也可以实质上均匀。这 样的、折射率实质上均匀的表层部分的厚度通常能够为折射率梯度层的厚度的20%以下, 为例如3ym以下,优选为2ym以下,更优选为Iym以下。
[0034]折射率梯度层12b的最小折射率(N_)通常为折射率梯度层12b的靠折射率均 匀层12a侧的表面的折射率,其等于折射率均匀层的折射率。折射率梯度层的最大折射率 (Nniax)优选为满足后述的折射率变化的值,能够为例如1. 341~1. 465。
[0035]折射率梯度层12b中的折射率变化(AN=N_-N_)优选为0. 001以上,更优选 为0. 005以上,进一步优选为0. 010以上。若折射率变化为0. 001以上,则能够使在光波导 路内传播的光的反射角度变化为有利于激发SPR的角度。折射率变化的上限值并未特别限 定,但从制作的难易度的观点考虑,能够为0. 035。
[0036]在使折射率梯度层12b的厚度为Tb(y m)时的厚度方向上的折射率的变化率(折 射率变化(AN)/厚度(Tb))优选为0.5X KT3~20.0 X 10_3,更优选为0.8X KT3~ 16. 0XKT3,进一步优选为LOXKT3~15.0X10_3。在厚度方向上的折射率的变化率 (AN/Tb)在这样的范围内的情况下,能够使在光波导路内传播的光的反射角度适宜地变化 为有利于激发SPR的角度。
[0037] 折射率梯度层12b的厚度(Tb)优选为Iym~30ym,更优选为2ym~25ym,进 一步优选为3ym~20ym。通过如此使折射率梯度层的厚度较小,能够使在光波导路内传 播的光的反射角度适宜地变化为有利于激发SPR的角度。另一方面,从使芯径较大而使充 分的光量入射到光波导路的观点考虑,折射率均匀层12a的厚度(Ta)优选为折射率梯度层 的厚度(Tb)以上。具体而言,Ta和Tb优选满足1彡Ta/Tb的关系,更优选满足1. 5彡Ta/ Tb的关系,进一步优选满足3 <Ta/Tb< 50的关系。折射率均匀层的厚度(Ta)能够为例 如4ym~199ym。此外,芯层12的厚度(折射率均匀层和折射率梯度层的合计厚度)为 例如5ym~200ym,优选为20ym~200ym。另外,芯层的宽度为例如5ym~200ym, 优选为20ym~200ym。若为这样的厚度和/或宽度,则能够使光波导路形成为所谓的多 模。
[0038] 作为用于形成折射率均匀层12a的材料,只要能够获得本发明的效果,则能够使 用任意适当的材料。例如,作为具体例,可列举出氟树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺 树脂、有机硅树脂、丙烯酸类树脂以及这些树脂的改性体(例如,芴改性体、氘改性体、以及 在除氟树脂外的树脂情况下的氟改性体)。这些材料可以单独使用,也可以两种以上组合 使用。这些材料优选与光敏剂相混合而作为感光性材料使用。下包层11是与形成折射率 均匀层的材料相同的材料,其能够由折射率被调整为低于折射率均匀层的折射率的材料形 成。
[0039]只要能够获得所述折射率,则能够使用任意适当的材料来形成折射率梯度层12b。 例如,折射率梯度层能够通过如下方式形成:通过使具有比折射率均匀层的折射率高的折 射率的材料自预先形成的折射率均匀层的靠金属层侧的表面渗入折射率均匀层并将该梯 度固定,从而在折射率梯度层的厚度方向上产生组分梯度(即,使得组分连续地变化)。另 外,例如,折射率梯度层能够通过如下方式形成:使用与折射率均匀层形成材料相同的材 料,在其厚度方向上产生交联密度梯度。
[0040]作为渗入所述折射率均匀层的材料,只要其具有比折射率均匀层的折射率高的折 射率且以能产生组分梯度的方式渗入折射率均匀层并能够固化,则能够使用任意适当的材 料。优选为具有I. 400~I. 600的折射率的材料。作为这样的材料的具体例,可列举出具 有1. 400~1. 600的折射率的(甲基)丙烯酸系单体等可聚合单体。
[0041] 保护层13以根据需要覆盖下包层11和芯层12这两者的整个上表面的方式形成 为俯视呈与下包层11的形状相同的形状的薄膜。与图示例不同,保护层也可以以覆盖下包 层和芯层这两者的上表面的一部分的方式形成。通过设置保护层,在例如样品为液状的情 况下,能够防止芯层和/或包层因样品而溶胀。作为用于形成保护层的材料,可列举出例如 二氧化硅、氧化铝。优选的是,这些材料均能够进行调整而使其折射率比芯层的折射率低。 保护层的厚度优选为Inm~100nm,更优选为5nm~20nm。
[0042] 如图2所示,金属层14以隔着保护层13均匀地覆盖芯层12的上表面的方式形成。 在该情况下,根据需要,能够在保护层13和金属层14之间形成易粘接层(未图示)。通过 形成易粘接层,能够将保护层和金属层牢固地固定。也可以不设置保护层,而是利用金属层 直接覆盖芯层。
[0043] 作为用于形成金属层14的材料,可列举出金、银、铂、铜、铝以及这些材料的合金。 金属层可以是单层,也可以具有两层以上的层叠构造。金属层的厚度(在具有层叠构造的 情况下是所有层的合计厚度)优选为20nm~70nm,更优选为30nm~60nm。
[0044] 作为用于形成易粘接层的材料,可代表性地列举出铬或钛。易粘接层的厚度优选 为Inm~5nm〇
[0045] 如图1所示,上包层15以其外周在俯视时与下包层11的外周大致齐平的方式以 俯视呈矩形的框形状形成在下包层11和芯层12这两者的上表面(在图示例中为保护层13 的上表面)。由下包层11和芯层12这两者的上表面(在图示例中为保护层13的上表面) 以及上包层15围成的部分被划分为样品配置部20。通过将样品配置于该划分部,能够使检 测部10的金属层和样品相接触而进行检测。并且,通过形成这样的划分部,能够易于将样 品配置于金属层表面,因此能够谋求提高作业性。
[0046] 作为用于形成上包层15的材料,可列举出例如用于形成所述芯层和下包层的 材料、以及有机硅橡胶。上包层的厚度优选为5ym~2000ym,进一步优选为25ym~ 200ym。上包层的折射率优选低于芯层的折射率。在1个实施方式中,上包层的折射率等 于下包层的折射率。此外,在形成具有比芯层的折射率低的折射率的保护层的情况下,上包 层的折射率也可以不必低于芯层的折射率。
[0047] 说明了本发明的优选实施方式的SPR传感器元件,但本发明并不限定于此。例如, 在芯层与下包层之间的关系中,只要芯层的至少一部分与下包层相邻地设置即可。例如,在 所述实施方式中,说明了在下包层中埋设有芯层的结构,但芯层也可以以贯穿下包层的方 式设置。另外,也可以构成为,在下包层之上形成芯层,利用上包层来包围该芯层的规定部 分。
[0048] 并且,SPR传感器中的芯层的数量也可以根据目的而改变。具体而言,芯层也可以 在下包层的宽度方向上隔开规定间隔地形成有多个。若为这样的结构,则能够同时分析多 个样品,因此能够提高分析效率。芯层的形状也能够根据目的而采用任意适当的形状(例 如半圆柱形状、凸柱形状)。
[0049] 另外,折射率均匀层和折射率梯度层并不必分别严格地具有均匀的厚度,例如,如 图3所示,折射率均匀层和折射率梯度层也可以具有不均匀的厚度。在该情况下,作为折射 率均匀层和折射率梯度层的厚度,采用各个层内的最大厚度。
[0050] 并且,也可以在SPR传感器元件100(样品配置部20)的上部设置盖。若为这样的 结构,则能够防止样品与外部空气相接触。另外,在样品为溶液的情况下,能够防止溶剂的 蒸发引起的浓度变化。在设置盖的情况下,也可以设置用于将液状样品向样品配置部注入 的注入口和用于将液状样品自样品配置部排出的排出口。若为这样的结构,则能够使样品 流动而向样品配置部连续地供给样品,因此能够连续地测定样品的特性。
[0051] 也可以将所述实施方式分别适当地组合。
[0052] B.SPR传感器元件的制诰方法
[0053] 能够利用任意适当的方法来制造本发明的SPR传感器元件。下面,参照图4说明 本发明的SPR传感器元件的制造方法的一个例子。
[0054] 首先,利用任意适当的方法来制作具有被埋设于图4的(a)所示那样的下包层11 的芯层(折射率均匀层12a)的光波导路膜。作为这样的光波导路膜的制作方法的具体例, 可列举出图5所示的方法、日本特开2012 - 215541的图3所记载那样的方法。
[0055] 在图5所示的方法中,首先,如图5的(a)所示,将用于形成折射率均匀层的材料 12a'配置于具有与芯层的形状相对应的凹部的铸模30的表面上。接着,如图5的(b)所 示,一边利用按压部件50朝向规定方向按压转印膜40 -边将转印膜40贴合于铸模30的 表面,向该凹部填充折射率均匀层形成材料12a'并将多余的折射率均匀层形成材料12a' 去除。之后,如图5的(c)所示,向被填充到凹部内的折射率均匀层形成材料12a'照射紫 外线而使该材料固化,从而形成折射率均匀层12a。紫外线的照射条件能够根据折射率均 匀层形成材料的种类而适当设定。也可以根据需要对折射率均匀层形成材料进行加热。既 可以在照射紫外线前进行加热,也可以在照射紫外线后进行加热,还可以在照射紫外线的 同时进行加热。加热条件能够根据折射率均匀层形成材料的种类而适当设定。接着,如图 5的(d)所示,将转印膜40自铸模30剥离而将折射率均匀层12a转印到转印膜40上。接 着,如图5的(e)所示,将用于形成下包层的材料11'以覆盖折射率均匀层12a的方式涂敷 在折射率均匀层12a上。之后,如图5的(f)所示,向下包层形成材料11'照射紫外线而使 该材料固化,从而形成下包层11。紫外线的照射条件能够根据下包层形成材料的种类而适 当设定。之后,如图5的(g)所示,将转印膜40剥离并去除,并进行上下翻转,由此能够获 得具有被埋设于
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