JPH09257697A - 表面プラズモン共鳴センサ装置 - Google Patents
表面プラズモン共鳴センサ装置Info
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- JPH09257697A JPH09257697A JP6401596A JP6401596A JPH09257697A JP H09257697 A JPH09257697 A JP H09257697A JP 6401596 A JP6401596 A JP 6401596A JP 6401596 A JP6401596 A JP 6401596A JP H09257697 A JPH09257697 A JP H09257697A
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- light
- plasmon resonance
- surface plasmon
- spot
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
- G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＥＤランプのようなコヒーレントでない光
を放射する光源を使用した場合でも、高精度に表面プラ
ズモン共振角を測ることのできる表面プラズモン共鳴セ
ンサ装置を提供する。 【解決手段】 表面プラズモン共鳴センサ装置のセンサ
チップ３の光反射面には、光源であるＬＥＤランプの
像、つまり、ＬＥＤチップの像６とその周囲の電極の像
７とが投影される。この光反射面状には、表面プラズモ
ン共鳴を起こすための小さい金属薄膜スポット５が蒸着
形成されている。この金属薄膜スポット５は、光源のＬ
ＥＤチップの像６内に完全に収る程度に小さい。光源か
らの光の内、金属薄膜スポット５に入射したＬＥＤチッ
プ像６の光のみが、表面プラズモン共鳴に伴う反射率分
布をもって反射され、他の光は一様に全反射される。小
さい金属薄膜スポット５を形成する代りに、広い面積に
亘り金属薄膜を形成した上で、その金属薄膜の表面をセ
ンサチップ３の屈折率より高いコート膜で覆い、そのコ
ート膜に小さいスポット窓を開けてもよい。
を放射する光源を使用した場合でも、高精度に表面プラ
ズモン共振角を測ることのできる表面プラズモン共鳴セ
ンサ装置を提供する。 【解決手段】 表面プラズモン共鳴センサ装置のセンサ
チップ３の光反射面には、光源であるＬＥＤランプの
像、つまり、ＬＥＤチップの像６とその周囲の電極の像
７とが投影される。この光反射面状には、表面プラズモ
ン共鳴を起こすための小さい金属薄膜スポット５が蒸着
形成されている。この金属薄膜スポット５は、光源のＬ
ＥＤチップの像６内に完全に収る程度に小さい。光源か
らの光の内、金属薄膜スポット５に入射したＬＥＤチッ
プ像６の光のみが、表面プラズモン共鳴に伴う反射率分
布をもって反射され、他の光は一様に全反射される。小
さい金属薄膜スポット５を形成する代りに、広い面積に
亘り金属薄膜を形成した上で、その金属薄膜の表面をセ
ンサチップ３の屈折率より高いコート膜で覆い、そのコ
ート膜に小さいスポット窓を開けてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面プラズモン共
鳴現象を利用した表面プラズモン共鳴センサ装置に関
し、特にそのセンサチップの改良に関する。
鳴現象を利用した表面プラズモン共鳴センサ装置に関
し、特にそのセンサチップの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】表面プラズモン共鳴現象を利用して溶液
などの屈折率やその変動を測定する表面プラズモン共鳴
センサが知られている。ここで、溶液の屈折率の変動は
その溶液中の物質量の変動を反映しているから、例え
ば、生化学や分子生物学や医療検査等の分野で用いられ
るバイオセンサとして、この表面プラズモン共鳴センサ
は利用されている。
などの屈折率やその変動を測定する表面プラズモン共鳴
センサが知られている。ここで、溶液の屈折率の変動は
その溶液中の物質量の変動を反映しているから、例え
ば、生化学や分子生物学や医療検査等の分野で用いられ
るバイオセンサとして、この表面プラズモン共鳴センサ
は利用されている。
【０００３】表面プラズモン共鳴センサは、基本的に、
光源と、金属薄膜を有した光反射面を持つ高屈折率の光
透過媒体と、光検出器とを備える。光透過媒体は、一般
に、ガラスやアクリルといった高屈折率材料で作られて
おり、センサチップと呼ばれる。このセンサチップの光
反射面に形成された金属薄膜の外表面に血液や尿等の試
料を接触させた状態で、光源からセンサチップを通して
その光反射面へ光線を全反射角で入射し、その反射光を
光検出器で受光して、表面プラズモン共鳴に起因する減
光が生じる入射角（プラズモン共振角）を測定すること
により、試料の物質状態を検査する。
光源と、金属薄膜を有した光反射面を持つ高屈折率の光
透過媒体と、光検出器とを備える。光透過媒体は、一般
に、ガラスやアクリルといった高屈折率材料で作られて
おり、センサチップと呼ばれる。このセンサチップの光
反射面に形成された金属薄膜の外表面に血液や尿等の試
料を接触させた状態で、光源からセンサチップを通して
その光反射面へ光線を全反射角で入射し、その反射光を
光検出器で受光して、表面プラズモン共鳴に起因する減
光が生じる入射角（プラズモン共振角）を測定すること
により、試料の物質状態を検査する。
【０００４】ここで、表面プラズモン共鳴センサ装置の
光源には、一般に、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ
（レーザダイオード）が用いられている。ＬＤを用いた
場合は、レーザ光のビーム径は１μｍ程度まで絞り込め
る。一方、ＬＥＤの場合は、ＬＤと異なりコヒーレント
な光を放射することができないため、ＬＥＤから放射さ
れた光は、いかなる光学系を用いても、ＬＤからのレー
ザ光程度までは小さく集光することはできない。また、
通常用いられているＬＥＤランプでは、光の反射率の高
い電極上にＬＥＤのウェハチップ（ＬＥＤチップ）が実
装されている。これは、電極に反射鏡としての機能を持
たせ、光の取り出し効率を上げることを目的としている
からである。そのため、電極で反射した光もランプ外に
放射される。結果として、ＬＥＤランプから放射された
光を光学系を介してセンサチップの光反射面上の焦点に
集光させた場合、ランプのＬＥＤチップから直接レンズ
に入射した光と、電極に反射してレンズに入射した光の
それぞれが、焦点に集光される。
光源には、一般に、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ
（レーザダイオード）が用いられている。ＬＤを用いた
場合は、レーザ光のビーム径は１μｍ程度まで絞り込め
る。一方、ＬＥＤの場合は、ＬＤと異なりコヒーレント
な光を放射することができないため、ＬＥＤから放射さ
れた光は、いかなる光学系を用いても、ＬＤからのレー
ザ光程度までは小さく集光することはできない。また、
通常用いられているＬＥＤランプでは、光の反射率の高
い電極上にＬＥＤのウェハチップ（ＬＥＤチップ）が実
装されている。これは、電極に反射鏡としての機能を持
たせ、光の取り出し効率を上げることを目的としている
からである。そのため、電極で反射した光もランプ外に
放射される。結果として、ＬＥＤランプから放射された
光を光学系を介してセンサチップの光反射面上の焦点に
集光させた場合、ランプのＬＥＤチップから直接レンズ
に入射した光と、電極に反射してレンズに入射した光の
それぞれが、焦点に集光される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１は、ＬＥＤランプ
の平面レイアウトと、センサチップの光反射面上に投影
されたＬＥＤランプ像の照度分布を示す。
の平面レイアウトと、センサチップの光反射面上に投影
されたＬＥＤランプ像の照度分布を示す。
【０００６】図１に示すように、ＬＥＤランプでは、小
さいＬＥＤチップ１が大きい電極上２にマウントされて
いる。従って、ＬＥＤランプ像も、小さいＬＥＤチップ
像１ａと大きい電極像２ａとからなる。このランプ像の
照度分布は、ＬＥＤチップ像１ａに相当する中央のピー
クに加えて、電極像２の縁に相当する両側の２つのピー
クをもった分布となる。
さいＬＥＤチップ１が大きい電極上２にマウントされて
いる。従って、ＬＥＤランプ像も、小さいＬＥＤチップ
像１ａと大きい電極像２ａとからなる。このランプ像の
照度分布は、ＬＥＤチップ像１ａに相当する中央のピー
クに加えて、電極像２の縁に相当する両側の２つのピー
クをもった分布となる。
【０００７】図２は、光源にＬＥＤランプを使った場合
のセンサチップの光反射面におけるプラズモン励起光の
入反射の態様を示す。
のセンサチップの光反射面におけるプラズモン励起光の
入反射の態様を示す。
【０００８】センサチップ３は、光反射面上に金属薄膜
５を有する例えば高屈折率のガラス板４である。このセ
ンサチップ３の光反射面には、図１に示したようなＬＥ
Ｄランプ像が結像され、その照度分布は図示のように中
央と両側の３つのピークを有し、それぞれのピーク箇所
で表面プラズモン共鳴が発生し得る。よって、それぞれ
ピーク箇所から表面プラズモン共鳴に伴う反射率分布を
もった光線束が反射される。
５を有する例えば高屈折率のガラス板４である。このセ
ンサチップ３の光反射面には、図１に示したようなＬＥ
Ｄランプ像が結像され、その照度分布は図示のように中
央と両側の３つのピークを有し、それぞれのピーク箇所
で表面プラズモン共鳴が発生し得る。よって、それぞれ
ピーク箇所から表面プラズモン共鳴に伴う反射率分布を
もった光線束が反射される。
【０００９】その結果、光検出器では、図３に示すよう
に、各反射光線束の反射率分布（点線）が合成されて、
全体としてブロードなピークをもった波形の反射率カー
ブ（実線）が観測される。しかし、高精度にプラズモン
共振角を測定するためには、よりシャープなピークをも
った波形が必要である。
に、各反射光線束の反射率分布（点線）が合成されて、
全体としてブロードなピークをもった波形の反射率カー
ブ（実線）が観測される。しかし、高精度にプラズモン
共振角を測定するためには、よりシャープなピークをも
った波形が必要である。
【００１０】そこで本発明は、ＬＥＤランプのようなコ
ヒーレントでない光を放射する光源を用いた場合であっ
ても、高精度にプラズモン共振角を測定することができ
る表面プラズモン共鳴センサ装置を提供することを目的
とする。
ヒーレントでない光を放射する光源を用いた場合であっ
ても、高精度にプラズモン共振角を測定することができ
る表面プラズモン共鳴センサ装置を提供することを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の表面プラズモン
共鳴センサ装置は、センサチップの光反射面上におい
て、光源像より小さいスポット領域のみで金属薄膜が表
面プラズモン共鳴を生じるように構成されていることを
特徴とする。
共鳴センサ装置は、センサチップの光反射面上におい
て、光源像より小さいスポット領域のみで金属薄膜が表
面プラズモン共鳴を生じるように構成されていることを
特徴とする。
【００１２】一つの実施形態では、光反射面上のスポッ
ト領域にのみ金属薄膜が形成されている。また、別の実
施形態では、金属薄膜は広い面積に亘って形成されてい
るが、その表面が、センサチップの光透過媒体の屈折率
以上の屈折率をもたオーバーコート膜によって覆われて
おり、かつ、そのオーバーコート膜が、上記スポット領
域に対応した小さいスポット窓を有している。従って、
金属薄膜の表面のスポット領域に対応した部分のみが、
スポット窓を通じて外部に露出して、試料に接触するこ
とができる。更に別の実施形態では、光反射面の近傍の
光路上に遮光膜が配置され、この遮光膜が上記スポット
領域に対応した小さいスポット窓を有している。従っ
て、光源像を形成する光のうち、スポット領域に相当す
る像部分の光のみがスポット窓を通過して表面プラズモ
ン共鳴に関与できる。
ト領域にのみ金属薄膜が形成されている。また、別の実
施形態では、金属薄膜は広い面積に亘って形成されてい
るが、その表面が、センサチップの光透過媒体の屈折率
以上の屈折率をもたオーバーコート膜によって覆われて
おり、かつ、そのオーバーコート膜が、上記スポット領
域に対応した小さいスポット窓を有している。従って、
金属薄膜の表面のスポット領域に対応した部分のみが、
スポット窓を通じて外部に露出して、試料に接触するこ
とができる。更に別の実施形態では、光反射面の近傍の
光路上に遮光膜が配置され、この遮光膜が上記スポット
領域に対応した小さいスポット窓を有している。従っ
て、光源像を形成する光のうち、スポット領域に相当す
る像部分の光のみがスポット窓を通過して表面プラズモ
ン共鳴に関与できる。
【００１３】本発明によれば、光源像より小さいスポッ
ト領域のみで金属薄膜が表面プラズモン共鳴が生じるよ
うに構成されているため、コヒーレントでない光を照射
する光源を用いて十分小さい光源像が作れない場合で
も、所望の小ささを持つスポット領域の光だけが表面プ
ラズモン共鳴に伴う反射率分布をもって反射するので、
光検出器では鋭いピークをもった反射率分布が観測でき
る。従って、高い測定精度が得られる。
ト領域のみで金属薄膜が表面プラズモン共鳴が生じるよ
うに構成されているため、コヒーレントでない光を照射
する光源を用いて十分小さい光源像が作れない場合で
も、所望の小ささを持つスポット領域の光だけが表面プ
ラズモン共鳴に伴う反射率分布をもって反射するので、
光検出器では鋭いピークをもった反射率分布が観測でき
る。従って、高い測定精度が得られる。
【００１４】例えば図１に示したようなＬＥＤランプを
用いる場合は、スポット領域はＬＥＤチップ像１ａ内に
収るような小サイズであることが望ましい。これによ
り、ＬＥＤチップ像１ａを形成する光のみが表面プラズ
モン波を励起し、電極像２ａを形成する光は表面プラズ
モン波を励起しなくなるので、測定精度が向上する。
用いる場合は、スポット領域はＬＥＤチップ像１ａ内に
収るような小サイズであることが望ましい。これによ
り、ＬＥＤチップ像１ａを形成する光のみが表面プラズ
モン波を励起し、電極像２ａを形成する光は表面プラズ
モン波を励起しなくなるので、測定精度が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１６】図４は、本発明の第１の実施形態に係る表
面プラズモン共鳴センサのセンサチップの反射面の構成
を示す平面図である。
面プラズモン共鳴センサのセンサチップの反射面の構成
を示す平面図である。
【００１７】センサチップ３は、高屈折率の透明なガラ
ス板４と、このガラス板３の光反射面上に蒸着された金
属薄膜スポット５とを備えている。尚、ガラス板４の代
わりにアクリル樹脂の板も好適である。金属薄膜スポッ
ト５は、表面プラズモン共鳴を起こすための金や銀の薄
膜であり、膜厚は約５０ｎｍである。
ス板４と、このガラス板３の光反射面上に蒸着された金
属薄膜スポット５とを備えている。尚、ガラス板４の代
わりにアクリル樹脂の板も好適である。金属薄膜スポッ
ト５は、表面プラズモン共鳴を起こすための金や銀の薄
膜であり、膜厚は約５０ｎｍである。
【００１８】図４には、また、このセンサチップ３の光
反射面上に投影された光源たるＬＥＤランプの像、つま
り、ＬＥＤチップ像６とその外周の電極像７とが示され
ている。
反射面上に投影された光源たるＬＥＤランプの像、つま
り、ＬＥＤチップ像６とその外周の電極像７とが示され
ている。
【００１９】ここで重要な点は、金属薄膜スポット５
が、ＬＥＤチップ像６と同じ又はより小さいサイズを有
し、ＬＥＤチップ像６のエリア内に収容される点であ
る。この薄膜スポット５の形状は円形が望ましいが、正
方形のような他の形状でもよい。薄膜スポット５のパタ
ーニング方法には、フォトリソグラフィの技術を利用す
る方法や、金の蒸着時にマスクでカバーしておく方法な
どがある。
が、ＬＥＤチップ像６と同じ又はより小さいサイズを有
し、ＬＥＤチップ像６のエリア内に収容される点であ
る。この薄膜スポット５の形状は円形が望ましいが、正
方形のような他の形状でもよい。薄膜スポット５のパタ
ーニング方法には、フォトリソグラフィの技術を利用す
る方法や、金の蒸着時にマスクでカバーしておく方法な
どがある。
【００２０】このように、金属薄膜スポット５がＬＥＤ
チップ像６のエリア内に収るため、電極像７を形成する
光線束は表面プラズモン波を励起することはない。従っ
て、ＬＥＤチップ像６を形成する光線束のみが表面プラ
ズモン波を励起するから、光検出器では単一の光線束に
よるシャープな反射率カーブが観測され、高精度にプラ
ズモン共振角を測定できる。
チップ像６のエリア内に収るため、電極像７を形成する
光線束は表面プラズモン波を励起することはない。従っ
て、ＬＥＤチップ像６を形成する光線束のみが表面プラ
ズモン波を励起するから、光検出器では単一の光線束に
よるシャープな反射率カーブが観測され、高精度にプラ
ズモン共振角を測定できる。
【００２１】図５は、第２の実施形態に係るセンサチッ
プの構成図であり、（ａ）は光反射面の平面図、（ｂ）
はセンサチップの縦断面図である。
プの構成図であり、（ａ）は光反射面の平面図、（ｂ）
はセンサチップの縦断面図である。
【００２２】センサチップ１３は、ガラス板１４と、こ
のガラス板１４の光反射面上に広範囲（例えば全面）に
亘って蒸着形成された金属薄膜１５と、金属薄膜１５の
表面をスポット状の小さい窓だけを残して覆ったオーバ
ーコート膜１８と備える。従って、金属薄膜１５の表面
のうちスポット窓の部分１５ａだけが外部に露出してい
る。この金属薄膜１５のスポット露出部分１５ａのサイ
ズは、図４に示した金属薄膜スポット５と同様に、ＬＥ
Ｄチップ像６のエリア内に収る程度に小さい。オーバー
コート膜１８の屈折率は、ガラス板４の屈折率以上であ
る。オーバーコート膜１８のパターニング方法には、フ
ォトリソグラフィ技術やマスクを使って蒸着する方法な
どがある。
のガラス板１４の光反射面上に広範囲（例えば全面）に
亘って蒸着形成された金属薄膜１５と、金属薄膜１５の
表面をスポット状の小さい窓だけを残して覆ったオーバ
ーコート膜１８と備える。従って、金属薄膜１５の表面
のうちスポット窓の部分１５ａだけが外部に露出してい
る。この金属薄膜１５のスポット露出部分１５ａのサイ
ズは、図４に示した金属薄膜スポット５と同様に、ＬＥ
Ｄチップ像６のエリア内に収る程度に小さい。オーバー
コート膜１８の屈折率は、ガラス板４の屈折率以上であ
る。オーバーコート膜１８のパターニング方法には、フ
ォトリソグラフィ技術やマスクを使って蒸着する方法な
どがある。
【００２３】このセンサチップ１３によれば、金属薄膜
１５のスポット露出部分１５ａだけが外部の試料と接触
することができるため、このスポット露出部分１５ａで
は表面プラズモン波共鳴が生じるが、他のオーバーコー
ト膜１８で覆われた部分では、オーバーコート膜１８の
屈折率がガラス板１４の屈折率以上であるために、表面
プラズモン共鳴が生じない。結果として、スポット露出
部分１５ａで反射したＬＥＤチップ像６の光線束のみが
表面プラズモン共鳴に伴う反射率分布を示すことになる
ため、光検出器ではシャープな反射率カーブが観測さ
れ、高精度にプラズモン共振角を測定できる。
１５のスポット露出部分１５ａだけが外部の試料と接触
することができるため、このスポット露出部分１５ａで
は表面プラズモン波共鳴が生じるが、他のオーバーコー
ト膜１８で覆われた部分では、オーバーコート膜１８の
屈折率がガラス板１４の屈折率以上であるために、表面
プラズモン共鳴が生じない。結果として、スポット露出
部分１５ａで反射したＬＥＤチップ像６の光線束のみが
表面プラズモン共鳴に伴う反射率分布を示すことになる
ため、光検出器ではシャープな反射率カーブが観測さ
れ、高精度にプラズモン共振角を測定できる。
【００２４】尚、オーバーコート膜１８の厚さが薄すぎ
る場合には、金属薄膜１５の表面から滲み出たエバネッ
セント波がオーバーコート膜１８を透過して試料中に滲
み出るため、表面プラズモン共鳴が発生する。図６はオ
ーバーコート膜１８の厚さと、このオーバーコート膜１
８が存在する場所における光反射面からの励起光の反射
率の関係を示した特性図である。尚、この特性カーブ
は、光源の波長＝６６０ｎｍ、金属薄膜１５の膜厚＝５
０ｎｍ、ガラス板１４の屈折率＝１．５２３、外部の試
料（水）の屈折率＝１．３３２５、オーバーコート膜１
８の誘電率＝２．３２の条件下で測定したものである。
る場合には、金属薄膜１５の表面から滲み出たエバネッ
セント波がオーバーコート膜１８を透過して試料中に滲
み出るため、表面プラズモン共鳴が発生する。図６はオ
ーバーコート膜１８の厚さと、このオーバーコート膜１
８が存在する場所における光反射面からの励起光の反射
率の関係を示した特性図である。尚、この特性カーブ
は、光源の波長＝６６０ｎｍ、金属薄膜１５の膜厚＝５
０ｎｍ、ガラス板１４の屈折率＝１．５２３、外部の試
料（水）の屈折率＝１．３３２５、オーバーコート膜１
８の誘電率＝２．３２の条件下で測定したものである。
【００２５】図６に示すように、オーバーコート膜１８
の膜厚が厚くなると光の反射率は増大する。これは膜厚
が厚くなると、表面プラズモン共鳴の発生が減少して光
エネルギの吸収が減ることを意味している。この結果か
ら、オーバーコート膜１８膜厚が５０ｎｍ以上であれ
ば、実質的に表面プラズモン共鳴の発生が抑えられて、
スポットエリア部分１５ａのみでの測定が可能になるこ
とが分かる。
の膜厚が厚くなると光の反射率は増大する。これは膜厚
が厚くなると、表面プラズモン共鳴の発生が減少して光
エネルギの吸収が減ることを意味している。この結果か
ら、オーバーコート膜１８膜厚が５０ｎｍ以上であれ
ば、実質的に表面プラズモン共鳴の発生が抑えられて、
スポットエリア部分１５ａのみでの測定が可能になるこ
とが分かる。
【００２６】図７は、第３の実施形態に係るセンサチッ
プの分解斜視図である。
プの分解斜視図である。
【００２７】センサチップ２３は、ガラス板２４とその
光反射面に蒸着された金属薄膜２５とを備える。更に、
このガラス２４の光入射面には、図示しないＬＥＤラン
プからの光を光反射面に導き、かつ、光反射面からの反
射光を図示しない光検出器に導くための三角プリズム３
０が接合される。三角プリズム３０のガラス板２４との
接合面には、スポット状の小さい窓３１ａだけを残し
て、クロムなどの遮光膜３１が蒸着形成されている。遮
光膜３１の膜厚は光を透過させない程度に十分厚い。ス
ポット窓３１ａは、ＬＥＤランプからの光のうちＬＥＤ
チップ像６（図４参照）を形成する光のみを通過させ
る。遮光膜３１のパターニング法にはフォトリソグラフ
ィ技術などがある。尚、三角プリズム３０の代りに、他
の形状のプリズムや導光板など、種々の形態の光学要素
を用いることができる。
光反射面に蒸着された金属薄膜２５とを備える。更に、
このガラス２４の光入射面には、図示しないＬＥＤラン
プからの光を光反射面に導き、かつ、光反射面からの反
射光を図示しない光検出器に導くための三角プリズム３
０が接合される。三角プリズム３０のガラス板２４との
接合面には、スポット状の小さい窓３１ａだけを残し
て、クロムなどの遮光膜３１が蒸着形成されている。遮
光膜３１の膜厚は光を透過させない程度に十分厚い。ス
ポット窓３１ａは、ＬＥＤランプからの光のうちＬＥＤ
チップ像６（図４参照）を形成する光のみを通過させ
る。遮光膜３１のパターニング法にはフォトリソグラフ
ィ技術などがある。尚、三角プリズム３０の代りに、他
の形状のプリズムや導光板など、種々の形態の光学要素
を用いることができる。
【００２８】このセンサチップ２３においても、ＬＥＤ
チップ像６を形成する光のみが表面プラズモン波を励起
するから、シャープな反射率カーブによる高精度な測定
が可能である。
チップ像６を形成する光のみが表面プラズモン波を励起
するから、シャープな反射率カーブによる高精度な測定
が可能である。
【００２９】第４の実施形態に係るセンサチップの断面
図である。
図である。
【００３０】このセンサチップは、ガラス板４４の表面
上に、フッソ樹脂層４６が形成されており、このフッソ
樹脂層４６にはＬＥＤチップ像６より小さいスポット窓
４６ａが開いており、その上に金属薄膜４５が形成され
ている。従って、金属薄膜４５は、スポット窓４６ａの
領域でのみガラス板４４に接触し、他の領域ではフッソ
樹脂層４６に接触している。このセンサチップは水溶液
の検査に用いられるが、フッソ樹脂層４６の屈折率は水
の屈折率より若干小さい。そのため、スポット窓４６ａ
の領域のみで表面プラズモン共鳴が発生するので、ＬＥ
Ｄチップ像６を形成する光のみを用いた高精度な測定が
可能である。
上に、フッソ樹脂層４６が形成されており、このフッソ
樹脂層４６にはＬＥＤチップ像６より小さいスポット窓
４６ａが開いており、その上に金属薄膜４５が形成され
ている。従って、金属薄膜４５は、スポット窓４６ａの
領域でのみガラス板４４に接触し、他の領域ではフッソ
樹脂層４６に接触している。このセンサチップは水溶液
の検査に用いられるが、フッソ樹脂層４６の屈折率は水
の屈折率より若干小さい。そのため、スポット窓４６ａ
の領域のみで表面プラズモン共鳴が発生するので、ＬＥ
Ｄチップ像６を形成する光のみを用いた高精度な測定が
可能である。
【００３１】尚、本発明は上述した実施形態以外にも、
変形、改良、修正を加えた様々な態様で実施することが
できる。例えば、センサチップの光反射面に結像される
光源像は図１や図４に示した形態である必要はなく、他
の形態の像、たとえば単一の照度ピークしかもたない像
であっても、本発明は適用できる。また、センサチップ
を構成する光透過媒体の形態についても、実施例のよう
なガラスやアクリルの板だけに限らず、プリズムのよう
なブロックや導光板など、凡ゆる形態の光透過媒体を用
いたセンサチップに本発明は適用できる。
変形、改良、修正を加えた様々な態様で実施することが
できる。例えば、センサチップの光反射面に結像される
光源像は図１や図４に示した形態である必要はなく、他
の形態の像、たとえば単一の照度ピークしかもたない像
であっても、本発明は適用できる。また、センサチップ
を構成する光透過媒体の形態についても、実施例のよう
なガラスやアクリルの板だけに限らず、プリズムのよう
なブロックや導光板など、凡ゆる形態の光透過媒体を用
いたセンサチップに本発明は適用できる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、コヒーレントでない光
を照射する光源を用いた場合であっても、高精度に表面
プラズモン共振角を測定できる。
を照射する光源を用いた場合であっても、高精度に表面
プラズモン共振角を測定できる。
【図１】一般的なＬＥＤランプの平面構成と、そのＬＥ
Ｄランプの像の照度分布とを示す説明図である。
Ｄランプの像の照度分布とを示す説明図である。
【図２】光源にＬＥＤランプを使った表面プラズモン共
鳴センサ装置のセンサチップの光反射面上での励起光の
形態を示す説明図である。
鳴センサ装置のセンサチップの光反射面上での励起光の
形態を示す説明図である。
【図３】光源にＬＥＤランプを使った表面プラズモン共
鳴センサ装置の反射光の反射率分布カーブを示す特性図
である。
鳴センサ装置の反射光の反射率分布カーブを示す特性図
である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るセンサチップの
光反射面の構成とＬＥＤランプ像とを示す平面図であ
る。
光反射面の構成とＬＥＤランプ像とを示す平面図であ
る。
【図５】第２の実施形態に係るセンサチップの構成を示
す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。
す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。
【図６】オーバーコート膜の厚さと励起光の反射率の関
係を示す特性図である。
係を示す特性図である。
【図７】第３の実施形態に係るセンサチップの分解斜視
図である。
図である。
【図８】第４の実施形態に係るセンサチップの断面図で
ある。
ある。
１ ＬＥＤチップ ２ 電極 ３、１３、２３ センサチップ ４、１４、２４、４４ ガラス板 ５ 金属薄膜スポット ６ ＬＥＤチップ像 ７ 電極像 １５、２５、４５ 金属薄膜 １５ａ 金属薄膜のスポット露出部 １８ オーバーコート膜 ３１ 遮光膜 ３１ａ 遮光膜のスポット窓 ４６ フッソ樹脂層 ４６ａ フッソ樹脂層のスポット窓
Claims (13)
- 【請求項１】 光源と、金属薄膜を有した光反射面をも
った光透過媒体を含むセンサチップと、光検出器とを備
える表面プラズモン共鳴センサ装置において、 前記光反射面上の光源像より小さいスポット領域のみに
おいて、前記金属薄膜が表面プラズモン共鳴を生じるよ
うに構成されていることを特徴とする表面プラズモン共
鳴センサ装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記金属
薄膜が、前記スポット領域にのみ形成されていることを
特徴とする表面プラズモン共鳴センサ装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記金属
薄膜の表面を覆った、前記光透過媒体の屈折率以上の屈
折率をもつオーバーコート膜を更に備え、 前記オーバーコート膜が、前記金属薄膜の表面の前記ス
ポット領域に対応した部分のみを露出させるためのスポ
ット窓を有することを特徴とする表面プラズモン共鳴セ
ンサ装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の装置において、前記オー
バーコート膜が５０ｎｍ以上の厚みをもつことを特徴と
する表面プラズモン共鳴センサ装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の装置において、前記光反
射面の近傍の光路上に配置された遮光膜を更に備え、 前記遮光膜が、前記光源像のうちの前記スポット領域に
対応する部分を形成する光のみを通過させるためのスポ
ット窓を有することを特徴とする表面プラズモン共鳴セ
ンサ装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の装置において、前記光透
過媒体の光反射面の前記スポット領域以外の領域の屈折
率が、前記金属薄膜と接触する試料の屈折率以下である
ことを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の装置において、前記光源
がＬＥＤランプであり、 前記スポット領域が前記ＬＥＤランプの像の内のＬＥＤ
チップの像と同じ又はより小さいサイズをもつことを特
徴とする表面プラズモン共鳴センサ装置。 - 【請求項８】 金属薄膜を有した光反射面をもった光透
過媒体を含み、光源からの光を表面プラズモン共鳴に伴
う反射率で反射させる、表面プラズモン共鳴センサ装置
用のセンサチップにおいて、 前記光反射面上の光源像より小さいスポット領域のみに
おいて、前記金属薄膜が表面プラズモン共鳴を生じるよ
うに構成されていることを特徴とする表面プラズモン共
鳴センサ装置用のセンサチップ。 - 【請求項９】 請求項８記載のセンサチップにおいて、
前記金属薄膜が、前記スポット領域にのみ形成されてい
ることを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ装置用の
センサチップ。 - 【請求項１０】 請求項８記載のセンサチップにおい
て、前記金属薄膜の表面を覆った、前記光透過媒体の屈
折率以上の屈折率をもつオーバーコート膜を更に備え、 前記オーバーコート膜が、前記金属薄膜の表面の前記ス
ポット領域に対応した部分のみを露出させるためのスポ
ット窓を有することを特徴とする表面プラズモン共鳴セ
ンサ装置用のセンサチップ。 - 【請求項１１】 請求項１０記載のセンサチップにおい
て、前記オーバーコート膜が５０ｎｍ以上の厚みをもつ
ことを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ装置用のセ
ンサチップ。 - 【請求項１２】 請求項８記載のセンサチップにおい
て、前記光反射面の近傍の光路上に配置された遮光膜を
更に備え、 前記遮光膜が、前記光源像のうちの前記スポット領域に
対応する部分を形成する光のみを通過させるためのスポ
ット窓を有することを特徴とする表面プラズモン共鳴セ
ンサ装置用のセンサチップ。 - 【請求項１３】 請求項８記載のセンサチップにおい
て、前記光透過媒体の光反射面の前記スポット領域以外
の領域の屈折率が、前記金属薄膜と接触する試料の屈折
率以下であることを特徴とする表面プラズモン共鳴セン
サ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6401596A JPH09257697A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 表面プラズモン共鳴センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6401596A JPH09257697A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 表面プラズモン共鳴センサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257697A true JPH09257697A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13245929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6401596A Pending JPH09257697A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 表面プラズモン共鳴センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09257697A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480340B1 (ko) * | 2002-11-02 | 2005-03-31 | 한국전자통신연구원 | 정렬된 나노 크기의 금속 구조체들을 사용하는 국소 표면플라즈몬 센서 및 그 제조 방법 |
| JP2011127991A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Konica Minolta Holdings Inc | プラズモン励起センサおよび該センサを用いたアッセイ法 |
| WO2024095808A1 (ja) * | 2022-11-02 | 2024-05-10 | 学校法人同志社 | Ｓｐｒ型超音波センサおよび超音波測定システム |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP6401596A patent/JPH09257697A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480340B1 (ko) * | 2002-11-02 | 2005-03-31 | 한국전자통신연구원 | 정렬된 나노 크기의 금속 구조체들을 사용하는 국소 표면플라즈몬 센서 및 그 제조 방법 |
| JP2011127991A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Konica Minolta Holdings Inc | プラズモン励起センサおよび該センサを用いたアッセイ法 |
| WO2024095808A1 (ja) * | 2022-11-02 | 2024-05-10 | 学校法人同志社 | Ｓｐｒ型超音波センサおよび超音波測定システム |
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