JPH1194734A

JPH1194734A - センサ素子、その製造方法、およびそれを用いたセンサ装置

Info

Publication number: JPH1194734A
Application number: JP20516398A
Authority: JP
Inventors: 生 ▲ルイ▼昌; Shiyousei Rui; Ariyoshi Ogami; 神有美大; Hitoshi Ohara; 原仁大; Shinichi Yagi; 木晋一八
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】高感度の表面プラズモン共鳴を利用したセン
サ素子、とりわけ測定感度に影響を与えることが少な
い、保護層または特定の標的物質を捕捉するための層を
担持する中間層を備えたセンサ素子の提供。【解決手段】金属と無機物または有機物とを共に含ん
でなる混合層を用いる。金属薄膜の機能と保護層または
中間層の機能とを、混合層という一つの層に併せ持たせ
ることで、保護層または中間層の感度への影響を小さく
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】発明の分野本発明は、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を利用したセ
ンサ素子、それの製造法、さらにはそれを利用したセン
サ装置に関する。

【０００２】背景技術最近、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサと呼ばれる
センサ装置が提案されている（例えば、特表平４−５０
１６０５号、特表平３−５０２６０４号、蛋白質核酸酵
素 Vol37,No.15(1992)など）。このＳＰＲセンサは、金
属薄膜表面での光の全反射によって発生するエバッセン
ト波と、金属膜の表面で生じる表面プラズモン（ＳＰ）
との共鳴を利用するセンサである。

【０００３】このセンサの原理を簡単に述べれば次の通
りである。屈折率の高い層例えばガラス層を進む光があ
り、その入射角が外部との界面で全反射するようなもの
であるとすると、光はガラスの外には出ずに反射され
る。ここで、その反射面に金属の薄膜を接触させると、
全反射するように入射した光のうち、ある角度で入射し
たものは吸収されてしまう、すなわちある角度の反射光
の強度が減少してしまう現象が観察される。このような
現象は、次のような二つの波の共鳴に起因している。ま
ず、光が界面で全反射するとき、その界面にはエバネッ
セント波と呼ばれる表面だけを伝わる波がごくわずかに
じみ出す。一方で、金属の薄膜には、表面プラズモンと
呼ばれる表面波が生じうる。この二つの表面波の波長が
一致すると共鳴が起こり、光のエネルギーの一部がＳＰ
Ｒを励起するために使われ、反射光として戻る分が減少
する。このときの金属薄膜のエバッセント波とＳＰとの
共鳴点は、光の入射角と、金属薄膜と接する媒質の屈折
率によって変化することから、光の入射角を一定として
おけば、金属薄膜と接する媒質の屈折率の変化を、ある
角度の反射光の強度の現象として知ることができるので
ある。媒質の屈折率は、媒質に含まれる溶質の濃度によ
り変化するから、金属薄膜と接触する媒質中の溶質の濃
度変化を知ることができることとなる。

【０００４】さらに、金属薄膜に特定の標的物質に親和
性を有する物質を担持し、この標的物質を金属薄膜表面
近傍に捕捉すると、これは金属薄膜に接触する媒質中の
溶質の濃度変化を生じさせたと実質的に同じ意味を有す
る。すなわち、標的物質に親和性を有する物質を担持さ
せた金属表面のＳＰＲを利用すると、標的物質の定性お
よび定量が可能となる。

【０００５】このようなＳＰＲを利用したセンサに要求
される特性として、（ａ）十分シャープな共鳴カーブが
取れること、（ｂ）測定対象がエバネッセント波とＳＰ
波の波及フィールド内にあること、が挙げられる。上記
（ａ）は金属薄膜の厚みに深く関係する。つまり、エバ
ネッセント波のエネルギー分布は境界から鉛直方向に指
数的に減衰するので、膜が厚いとエバネッセント波が弱
すぎて（言い換えれば、エバネッセント波が金属表面へ
滲み出せなくなって）共鳴が発生しなくなる。この意味
から膜は薄い方が好ましいことになる。しかし膜が薄す
ぎるとＳＰが発生しにくくなる。

【０００６】一般に、金属薄膜の厚さが１００ｎｍ程度
を超えると、共鳴カーブが得られないことから、エバネ
ッセント波フィールドの広さは境界から金属膜を含めて
１００ｎｍ程度と考えられている。また、二つの波の共
鳴強度は金属薄膜の厚さが約５０ｎｍ程度において最大
となる。よって、金属薄膜の厚さを５０ｎｍとしたと
き、金属薄膜の表面から５０ｎｍ以内に被験物質がおか
れなければ測定ができないことが明らかになった。しか
し、エバネッセント波は指数関数的に減少することか
ら、ある程度の測定感度を確保するためには、金属薄膜
と被験物質との距離は、極めて限定された範囲におかれ
る必要がある。

【０００７】さらに、金属薄膜の腐食などを防止するた
めに、溶液などの被験物質と金属薄膜が直接接触しない
よう保護層を設けることが一般には必要になる。また、
上記の様に標的物質を捕捉する物質を金属表面に安定に
担持させるため何らかの中間層を介在させることが必要
となる。物質を安定に担持させるためには中間層にはあ
る程度の厚さが求められる。しかし、これらの保護層ま
たは中間層は、被験物質または標的物質との反応を金属
表面から離してしまうこととなり、測定感度の低下、ま
たは測定不能を招いてしまうおそれがある。

【０００８】さらに、上記の様な保護膜または中間層に
ついては、保護層または中間層が厚いほどまたはそれら
層の屈折率が高いほど、共鳴点は高入射角側へシフトす
る。一方、エバネッセント波は入射角が高いほどその波
及フィールドが狭くなる（滲み出しにくくなる）性質が
ある。その結果、保護層または中間層の存在によって、
測定感度がさらに低下してしまうおそれがあることが明
らかとなった。

【０００９】ＳＰＲを利用したセンサ素子は、エバネッ
セント波フィールドの広さの観点からは金属薄膜を薄く
する必要があり、一方、二つの波の共鳴強度の観点から
はある程度の厚さが必要とされ、さらに保護層または中
間層には金属薄膜表面から被験物質または薄くすること
が求められる。

【００１０】このようにＳＰＲを利用したセンサ素子に
は、金属薄膜ならびに保護層および中間層の厚さに互い
に矛盾する要請があり、これらを満たす膜厚または層厚
は極めて限定された範囲におかれる。このような限定
は、保護層または中間層の種類、中間層に担持され感応
層を形成する物質を限定し、ひいてはＳＰＲを利用した
センサの利用範囲を限定してしまう。

【００１１】

【発明の概要】本発明者らは、今般、ＳＰＲを利用した
センサ素子において、自由電子を有する金属と無機物ま
たは有機物とを共に含んでなる混合層を用いることで、
ＳＰＲを利用したセンサ素子の高感度化が実現できると
の知見を得た。具体的には、金属薄膜の機能と保護層ま
たは中間層の機能とを、混合層という一つの層に併せ持
たせることで、ＳＰＲを利用したセンサ素子に求められ
る合い矛盾した要請を高い次元で満たすことができ、よ
り具体的には保護層または中間層の感度への影響を小さ
くできるとの知見を得た。本発明はかかる知見に基づく
ものである。

【００１２】よって、本発明は良好な特性の、ＳＰＲを
利用したセンサ素子の提供をその目的としている。

【００１３】そして、本発明によるＳＰＲを利用したセ
ンサ素子は、光透過性の支持体と、該支持体上に形成さ
れた、（ａ）自由電子を有する金属と、（ｂ）無機物ま
たは有機物とを共に含んでなる混合層とを有してなるも
のである。

【００１４】本発明によれば、この混合層は、一面では
金属薄膜と実質的に同じ機能を有し、また一面では保護
層または中間層の機能を有する。すなわち、この混合層
は、良好な共鳴が得られる厚さの金属薄膜として機能し
ながら、同時に保護層または中間層として機能して金属
薄膜に近い場所に被験物質または標的物質との反応を置
く。その結果、本発明によるセンサ素子は、高い測定度
を有することとなる。

【００１５】

【発明の具体的説明】ＳＰＲを利用したセンサの基本原理本発明によるセンサ素子が用いられるセンサ装置の概念
を図１に示す。図１において、本発明によるセンサ素子
１は、支持体２およびその上に設けられた混合層３とか
ら構成されてなる。この混合層３は、ＳＰＲを生じさせ
る金属薄膜の機能と、それを保護する保護膜またはその
上に感応層を形成しうる中間層の機能とを併せ持つもの
である。このセンサ素子１の支持体２と混合層３との界
面４に、光源１１から光を照射する。プリズム５によっ
て入射角θ１からθ２の種々の光６が集められ、界面４
において全反射し、反射光７として出て行く。ここで、
センサ素子１の混合層３側の面９に接触する物質の屈折
率に依存してある入射角で入った光の強度を減少させ
る。図中では、１０で示された光が強度を下げて出てき
たことを示す。これを測定手段１２によって読みとる。
面９に接触する物質の屈折率と、強度を低下させる光の
入射角について検量線を予め作成し、それに基づいて面
９に接触する物質の屈折率を知ることができる。なお、
本明細書において、強度が低下した光の入射角を「共振
角」という場合がある。

【００１６】この図の態様においては、種々の入射角の
光をプリズムで集めて界面４に到達させたが、入射角θ
１からθ２に徐々に変化させながら光を界面４に照射
し、いずれの入射角の光がその強度を低下させるかを測
定することも無論可能である。しかし、測定効率の観点
からは、種々の入射光の光を一度に照射させることので
きるプリズムの利用が極めて好ましいことは明らかであ
る。

【００１７】センサ素子本発明によるセンサ素子は、支持体とその上に形成され
た混合層とから基本的に構成される。そして、本発明に
おいてこの混合層は、（ａ）自由電子を有する金属と、
（ｂ）無機物または有機物とを共に含んでなる。本発明
において、”共に含んでなる”とは、（ａ）金属と、
（ｂ）無機物または有機物成分とがそれぞれ果たす機能
を発揮する態様に共に混合層中に存在していることを意
味する。混合層は、後記するように金属薄膜として機能
すると同時に、保護層または中間層としても機能する。
よって、本発明においては、これら（ａ）金属と、
（ｂ）無機物または有機物成分とが、それぞれ金属薄膜
または保護層もしくは中間層として機能する限りにおい
てその存在形態は限定されないことを意味する。そのよ
うな存在形態の好ましい具体例は、両者が化学的に結合
することなく、物理的に混合されて存在する態様であ
る。また、その他好ましい存在形態の例としては、両者
の粒子の接触面においてイオン結合、共有結合等によっ
て部分的に化合して存在する態様が挙げられる。

【００１８】本発明の第一の好ましい態様によれば、こ
の混合層は、支持体２からの距離に比例して金属の含有
率が小さくなる、傾斜組成を有する。このような混合層
３を有したセンサ素子１の模式図を図２として示す。こ
の混合層３は、金属含有率の大きな、支持体２との界面
４から深さα１部分が実質的に金属薄膜として機能す
る。一方、混合層の上面２１から深さβ１部分が実質的
に保護層または中間層として機能し得る。厚さα１の金
属薄膜および厚さβ１の保護層または中間層を別々に支
持体２上に形成した場合のセンサ素子の構造は図３に示
されるとおりとなる。被験物質が混合層の上面２１側に
接触したとすると、図３の構成にあっては、金属薄膜ま
でその距離はβ１となってしまう。一方、本発明による
センサ素子にあっては、混合層の上面２１に被験物質が
接触したとすると、面２１から金属薄膜までの距離はβ
１よりも実質的に短くなる。よって、本発明によるセン
サ素子を用いれば、被験物質を実質的により金属薄膜に
近づけたと同じ効果を得ることができ、測定感度を上げ
ることができるとの利点を享受することができる。

【００１９】本発明の好ましい態様によれば、混合層３
の支持体２から最も離れた部分すなわち面２１における
金属の含有率は５０％以下であることが好ましく、より
好ましくは２０％以下である。

【００２０】また、混合層は図２に示されるように連続
的に金属の含有率を変化させる態様の外に、例えば図４
に示されるように複数の層４１〜４７を有し、一つひと
つの層内において金属の含有率は一定であるが、合い隣
り合う層同士で金属の含有率を変化させる態様であって
もよい。

【００２１】この態様において、混合層３の厚さは、種
々の条件を勘案して適宜決定されてよいが、その下限は
１０ｎｍ程度が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ程度
であり、最も好ましくは３０ｎｍ程度である。また、そ
の上限は、１００ｎｍ程度が好ましく、より好ましくは
８０ｎｍ程度であり、最も好ましくは７０ｎｍ程度であ
る。

【００２２】本発明の第二の態様によれば、この混合層
を実質的に均質な組成としてもよい。このような混合層
３を有したセンサ素子を図５（ａ）として示す。この態
様において、混合層３は、自由電子を有する金属および
無機物または有機物の組成比が層全体を通じて同一とさ
れる。この混合層３は、実質的にある厚さの金属薄膜と
同一の金属薄膜として機能し、また同時にある厚さの保
護層または中間層として機能する。ここで、この混合層
３と実質的に同一の機能を有する金属薄膜の厚さをα２
とし、またこの混合層３と実質的に同一の機能を有する
保護層または中間層の厚さをβ２とすると、α２とβ２
の和は、図に示される混合層３よりも厚くなる。すなわ
ち、本発明によれば、ある厚さの金属薄膜とある厚さの
保護層または中間層と同一の機能を、それらの厚さの和
よりも薄い混合層３によって実現するものである。その
結果、上記の本発明による第一の態様による場合と同様
に、被験物質を実質的により金属薄膜に近づけたと同じ
効果を得ることができ、測定感度を上げることができる
との利点を享受することができる。

【００２３】本発明の第二の態様において、混合層にお
ける自由電子を有する金属と、無機物または有機物との
混合の形態は、本発明による効果が得られる限り特に限
定されない。例えば混合の形態として、金属原子と無機
物または有機物の分子とが原子および分子レベルで混じ
り合った形態、金属の粒子と無機物または有機物の粒子
とが均質に混じり合った形態などが考えられ、いずれも
本発明に包含される。後者の場合、その形態を模式的に
表せば図６に示される通りである。図６は、図５に示さ
れた混合層３の上面２１付近の断面を模式的に表したも
のである。図に示された混合層３は、自由電子を有する
金属の粒子６１と、無機物または有機物の粒子６２とが
混在してなる。この態様にあっては、上面２１は、金属
の粒子６１と無機物または有機物の粒子６２とが一定の
混合比をもって二次元的に配列してなる構成をとる。

【００２４】本発明の第三の態様によれば、図７に示さ
れるように、自由電子を有する金属と、無機物または有
機物とが、それぞれ混合層の深さ方向に平行な薄膜の積
層体または柱状体の集合体の形態にある混合層が提供さ
れる。図７（ａ）は、この本発明の第三の態様による混
合層の上面２１付近の断面を模式的に表したものであ
る。図７（ａ）に示された混合層３は、自由電子を有す
る金属の相７１と、無機物または有機物の相７２とが混
合層の深さ方向に平行に集合してなるものである。この
相７１および７２がそれぞれ薄膜である場合、その上面
２１から見た混合層３は図７（ｂ）に示される構造を有
する。すなわち、混合層３は、薄膜７１および７２が積
層された構成を有する。また、この相７１および７２が
柱状体である場合、その上面２１から見た混合層３は図
７（ｃ）に示される構造を有する。すなわち、混合層３
は、自由電子を有する金属の柱状体７１と、無機物また
は有機物の柱状体７２とが集合した構造を有する。この
ような薄膜が積層または柱状体が集合した態様にあって
も混合層は金属薄膜として機能すると同時に、保護層ま
たは中間層としても機能する。従って、本発明におい
て、”共に含んでなる”とは、本発明の第一および第二
の態様の場合のように二つの成分が同一の層中に物理的
に混合されて含まれる態様のみならず、この本発明の第
三の態様の場合のように二つの成分がそれぞれ薄膜の積
層体または柱状体の集合体をも意味するものである。

【００２５】この態様において、混合層３の厚さは、種
々の条件を勘案して適宜決定されてよいが、その下限は
１０ｎｍ程度が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ程度
であり、最も好ましくは３０ｎｍ程度である。また、そ
の上限は、１００ｎｍ程度が好ましく、より好ましくは
８０ｎｍ程度であり、最も好ましくは７０ｎｍ程度であ
る。

【００２６】さらに本発明の別の態様によれば、混合層
と、支持体との間に自由電子を有する金属の層を設けて
もよい。この態様のセンサ素子を図８および図９として
示す。これらの図に示される態様において、支持体２上
に自由電子を有する金属の層８１または９１を設ける。
そして、その上に混合層３を設ける。図８の態様にあっ
ては、この混合層３は上記本発明の第一の態様による混
合層とする。すなわち、支持体２からの距離に比例して
金属の含有率が小さくなる、傾斜組成を有するものとさ
れる。また、図９の態様にあっては、この混合層３は上
記本発明の第二の態様による混合層とする。すなわち、
混合層３は、自由電子を有する金属および無機物または
有機物の組成比が層全体を通じて同一とされる。

【００２７】この図８および図９の態様における金属層
８１または９１は、金属薄膜として機能し、また、同時
にその上にある混合層３も金属薄膜として機能する。従
って、この金属層８１および９１は、混合層３が果たす
金属薄膜の機能の一部を担うことになる。その結果、混
合層３をより薄いものとすることができる。そしてさら
に、この混合層３が薄くできた結果、被験物質をより金
属薄膜に近づけることができることから、測定感度をよ
り上げることができるとの利点を享受することができ
る。

【００２８】この態様において、金属層８１または９１
の厚さは、種々の条件、特に表面プラズモン共鳴の励起
に使用する金属種、を勘案して適宜決定されてよいが、
その下限は１０ｎｍ程度が好ましく、より好ましくは２
０ｎｍ程度であり、最も好ましくは３０ｎｍ程度であ
る。また、その上限は、１００ｎｍ程度が好ましく、よ
り好ましくは８０ｎｍ程度であり、最も好ましくは７０
ｎｍ程度である。

【００２９】また、図８の態様において、混合層３の厚
さは、種々の条件を勘案して適宜決定されてよいが、そ
の下限は０．２ｎｍ程度が好ましく、より好ましくは
０．５ｎｍ程度であり、最も好ましくは１ｎｍ程度であ
る。また、その上限は、１００ｎｍ程度が好ましく、よ
り好ましくは７０ｎｍ程度であり、最も好ましくは６０
ｎｍ程度である。

【００３０】さらに、図９の態様において、混合層３の
厚さは、種々の条件を勘案して適宜決定されてよいが、
その下限は０．１ｎｍ程度が好ましく、より好ましくは
０．３ｎｍ程度であり、最も好ましくは０．５ｎｍ程度
である。また、その上限は、１００ｎｍ程度が好まし
く、より好ましくは７０ｎｍ程度であり、最も好ましく
は６０ｎｍ程度である。

【００３１】本発明において、混合層３を構成する金属
は、いわゆる自由電子を有する金属であれば特に限定さ
れないが、好ましい例としては、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ものが挙げ
られる。

【００３２】また、無機物または有機物は、後記する様
に、その存在目的、すなわち前記金属を保護する成分で
あるか、感応層を担持する成分であるか、さらには感応
層を担持するための担持補助層を担持する成分である
か、に従って適宜決定されてよい。一方で、本発明にあ
っては、この無機物または有機物は、混合層中において
前記金属と共存しなければならないものであることか
ら、金属との関係も考慮されなければならない。この無
機物の一般的に好ましい成分を挙げれば、硅素、チタ
ン、アルミニウム、およびタンタルからなる群から選択
される物質、その酸化物、窒化物、もしくはフッ化物、
またはフッ化マグネシウムが挙げられる。本発明の最も
好ましい態様によれば、混合層に含まれる金属が金また
は銀であり、混合層に含まれる無機物が硅素酸化物また
はチタン酸化物であるものが挙げられる。

【００３３】また支持体は、上記の混合層または金属層
と付着性を有し、かつ光透過性を有するものであれば特
に限定されない。但し、この支持体の屈折率は、面２１
側に接触する被験物質の媒質の屈折率よりも大きなもの
でなければならない。この支持体は、好ましくは、ガラ
ス、プラスチック、各種ガラス、アクリル系、ポリカー
ボネート系、ポリスチレン系、ノルボルネン系等のプラ
スチック、イオン結晶、分子性結晶などにより構成され
る。また、この支持体の厚さは適宜決定されてよいが、
その下限は好ましくは１００μｍ程度であり、より好ま
しくは２００μｍ程度であり、最も好ましくは３００μ
ｍ程度である。また、その上限は好ましくは２ｍｍ程度
であり、より好ましくは１ｍｍ程度であり、最も好まし
くは０．８ｍｍ程度である。

【００３４】また、支持体は、プリズム５、回折格子、
光ファイバー等と一体成型されたものであってもよい。

【００３５】センサ素子の利用態様本発明によるセンサ素子は、次のように利用される。

【００３６】まず、その第一は、センサ素子１をその混
合層の上面２１にさらに層を設けず利用する態様であ
る。この態様にあっては、混合層は金属薄膜とそれを保
護する保護層との機能を兼ね備えたものとなる。具体的
には、図１に示される様な態様で混合層の面９に被験物
質を接触させる。ここで、被験物質とは媒体と媒質とか
らなり、媒質は液体、気体、ゲル状物のいずれであって
もよい。典型的な被験物質の例は、溶液、混合ガスであ
る。面９に接触する被験物質の屈折率に依存して、ある
入射角の強度が減少する。また、被験物質の屈折率は被
験物質の物性または組成、例えば溶質の濃度に依存して
変化する。よって、所定の溶質の濃度と、強度が減少す
る入射角との関係を示す検量線を予め作成し、それに基
づいて面９に接触する物質の屈折率、すなわちある溶質
の濃度を知ることができることとなる。

【００３７】この態様にあって混合層は保護層を兼ねる
ものであるから、無機物または有機物は金属を保護する
成分となる。その具体例としては、硅素、チタン、アル
ミニウム、タンタル等の単体、その酸化物、窒化物、フ
ッ化物、あるいはフッ化マグネシウム、テフロン、ポリ
カーボネート、ＰＶＣ、ポリスチレン、ノルボルネン系
等の有機ポリマー、セルロース誘導体等に代表される多
糖類が挙げられる。

【００３８】本発明によるセンサ素子の利用態様の第二
は、この混合層上にさらに、標的物質に親和性を有する
捕捉物質を含んでなる感応層を担持させて利用する態様
である。この態様に用いられるセンサ素子の構造を模式
的に示せば図１０の通りである。図中、中間層３上に
は、感応層１０１が設けられてなる。この感応層は、混
合層３の面９の表面に存在する無機物または有機物に、
捕捉物質を物理的または化学的に担持させて形成され
る。この感応層１０１の表面１０２に標的物質を含んだ
試料を接触させる。試料中に標的物質が存在すると、感
応層中のこの標的物質に親和性を有する物質に捕捉され
る。この捕捉の程度は、両者の親和性と、試料中の標的
物質の濃度に比例すること。よって、感応層１０１に捕
捉される標的物質の量は、試料中の標的物質の濃度に依
存する。標的物質が感応層１０１に捕捉されると、混合
層３の面９近傍に標的物質が存在することとなるから、
その存在量に依存して、ある入射角の強度が減少する。
よって、標的物質について、所定の濃度と、強度が減少
する入射角との関係を示す検量線を予め作成し、それに
基づいて面９に接触する試料中の標的物質の濃度を知る
ことができることとなる。

【００３９】ここで、標的物質と親和性を有する捕捉物
質の具体例としては、蛋白質、ペブチド、抗生物質、色
素、核酸、農薬、微生物、ホルモン、もしくはウイル
ス、またはそれらの構成成分の抗原；これらの抗原を認
識するポリクローナル、モノクローナル、もしくは組み
換え抗体；または活性部位を破壊し結合部位の機能のみ
を有する酵素、レクチン、核酸、もしくは生体内のシグ
ナル電達に関わるレセプターリガンドなどの生体関連物
質が挙げられる。このような生体関連物質を利用するこ
とで、本発明によるセンサ素子は、例えば、臨床試料を
対象とする場合、蛋白質であればアルブミン、ヘモグロ
ビン等が、ホルモンであればｈＣＧ、ＬＨ等の測定が可
能となる。また、環境試料を対象とする場合、水、食品
中の残留農薬、抗生物質等の検出や表面抗原と認識する
ことでサルモネラ菌、病原大腸菌等に代表される病原微
生物の検出が可能となるバイオセンサとして利用でき
る。

【００４０】また、この捕捉物質は混合層中の無機物ま
たは有機物に担持されるが、それは物理的担持または化
学的担持のいずれであってもよい。すなわち、捕捉物質
は混合層の無機物または有機物に物理的に吸着されたも
のであってもよく、また化学結合を介して化学的結合さ
れたものであってもよい。化学結合による場合、無機物
または有機物が有する官能基と、捕捉物質が有する官能
基とを利用して結合されてもよく、また例えばシランカ
ップリング剤などを介して無機物または有機物に結合さ
れてもよい。

【００４１】この態様にあって混合層中の無機物または
有機物の具体例としては、シリコン、チタン、タンタ
ル、アルミニウムなどの単体、その酸化物、窒化物、フ
ッ化物、あるいはフッ化マグネシウム、さらにテフロ
ン、ポリカーボネート、ＰＶＣ、ポリスチレン、ノルボ
ルネン系等の有機ポリマー、セルロース誘導体等に代表
される多糖類などが挙げられる。とりわけシリコン酸化
物の利用が、金属との混合物質を形成しやすい、屈
折率が低い（二酸化シリコンの屈折率１．５−１．６
は、二酸化チタンの屈折率２．６−２．８よりずっと低
い）、材料が安定である、シラン化などの周知の方
法で簡単に活性化させ感応層を形成できるなどの理由か
ら好ましい。

【００４２】さらに本発明の好ましい態様によれば、上
記第二の利用態様における感応層と混合層との間にさら
に層を設け、混合層の感応層の担持をより確実かつ安定
なものとされてもよい。具体的には、混合層を構成する
無機物または有機物として、担持補助層を物理的または
化学的に担持可能なものを選択し、混合層を構成する。
同時に、この担持補助層を、標的物質に親和性を有する
捕捉物質を物理的または化学的に担持可能なものから構
成する。その結果、混合層上に、担持補助層を介して、
標的物質に親和性を有する捕捉物質を含んでなる感応層
を担持することが可能となる。

【００４３】このような担持補助層を構成する物質とし
ては、ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、アルデヒ
ド、カルボニル、エポキシ、およびビニル基からなる群
から選択される基を含んでなる多糖類もしくは有機ポリ
マー、または前記基を含んでなるモノマーからなるコポ
リマーが挙げられる。さらにこれらの具体例としては、
カルボキシメチル化デキストラン、誘導化などによりヒ
ドロキシル、カルボキシル、アミノ、アルデヒド、カル
ボニル、エポキシ、ビニル基のいずれかを含むデキスト
ラン、アガロース、カラギーナン、アルギン酸、でん
粉、ポリガラクチュロン酸、セルロース等の多糖類、ポ
リビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル
酸、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド等の
有機ポリマー、およびこれらポリマーを構成するモノマ
ーのコポリマーなどが挙げられる。また、このような担
持補助層を担持可能な無機物または有機物の好ましい具
体例としては、硅素、チタン、タンタル、アルミニウム
等の単体、その酸化物、窒化物、フッ化物、あるいはフ
ッ化マグネシウムのような無機物、テフロン、ポリカー
ボネート、ＰＶＣ、ポリスチレン、ノルボルネン系等の
プラスチック、シランカップリンク剤のような有機物が
挙げられる。

【００４４】この担持補助層は、その存在がセンサ感度
に影響を与えない程度の厚さとされるのが好ましく、具
体的には実際に使用される状態において、５ｎｍ〜２０
０ｎｍ程度の厚さが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ
〜１００ｎｍ程度である。

【００４５】この担持補助層の捕捉物質の担持は、その
表面のみならず、担持補助層の内部においてなされてい
てもよく、またその態様は好ましいものと考えられる。
標的物質は、この担持補助層中を拡散して混合層表面近
傍に達することができる場合、混合層により近い場所で
標的物質と捕捉物質との反応を生じさせることができ、
より感度の高い測定が可能となるからである。

【００４６】上記第二および第三の利用態様のいずれに
あっても、標的物質と親和性を有する捕捉物質は、使用
者が選択し、使用に先立ち混合層に担持させることがで
きる。すなわち、センサ素子は捕捉物質を担持させない
態様で使用者に供給され、使用者が適宜捕捉物質を選択
し、担持させて使用することができる。

【００４７】本発明によるセンサ素子は、以上の様な態
様で利用されるが、別の観点からすれば、本発明によれ
ば、このセンサ素子を利用した測定方法およびセンサ装
置が提供される。

【００４８】まず、上記第一の使用態様に対応して、本
発明によれば、被験試料の物性または組成の変化を測定
可能なセンサ装置が提供される。この装置は、本発明に
よるセンサ素子と、センサ素子の混合層と試料とを接触
させる手段と、センサ素子の支持体と混合層または金属
層との界面に、支持体を透過させて光を照射可能な光照
射手段と、センサ素子の支持体と混合層または金属層と
の界面で反射した反射光にあって、強度変化が生じた光
の反射角を測定する手段とを備えてなる。

【００４９】また、上記第一の使用態様に対応して、本
発明によれば、被験試料の物性または組成の変化を測定
する方法が提供される。この方法は、本発明によるセン
サ素子の混合層と試料とを接触させる工程と、センサ素
子の支持体と混合層または金属層との界面に、支持体を
透過させて光を照射する工程と、センサ素子の支持体と
混合層または金属層との界面で反射した反射光にあっ
て、強度変化が生じた光の反射角を測定する工程とを含
んでなる。

【００５０】さらに、上記第二の使用態様に対応して、
本発明によれば、試料中の標的物質の定量が可能なセン
サ装置が提供される。この装置は、本発明によるセンサ
素子の混合層上に場合によって担持補助層を介して感応
層を形成したセンサ素子と、センサ素子の感応層と試料
とを接触させる手段と、センサ素子の支持体と混合層ま
たは金属層との界面に、支持体を透過させて光を照射可
能な光照射手段と、センサ素子の支持体と混合層または
金属層との界面で反射した反射光にあって、強度変化が
生じた光の反射角を測定する手段とを備えてなる。

【００５１】また、上記第二の使用態様に対応して、本
発明によれば、試料中の標的物質を定量する方法であっ
て、本発明によるセンサ素子の混合層上に場合によって
担持補助層を介して感応層を形成したセンサ素子の感応
層と試料とを接触させる工程と、センサ素子の支持体と
混合層または金属層との界面に、支持体を透過させて光
を照射する工程と、センサ素子の支持体と混合層または
金属層との界面で反射した反射光にあって、強度変化が
生じた光の反射角を測定する工程とを含んでなる。

【００５２】本発明による上記第二の使用態様におい
て、センサ素子表面には標的物質が捕捉物質に捕捉され
て残る。この捕捉された標的物質は適当な条件で脱離さ
せることができる。例えば、抗原抗体反応を利用してい
る場合、ｐＨがある範囲にある緩衝液で洗浄する、また
は酸で洗浄することで、抗原および抗体を互いに引き離
すことができる。このような方法によって標的物質がそ
の表面から除かれたセンサ素子は、再度測定に利用する
ことができる。

【００５３】センサ素子の製造本発明によるセンサ素子は好ましくは次のように製造さ
れる。

【００５４】まず、支持体を用意する。この支持体の表
面は、製造前に洗浄操作に付されるのが好ましい。洗浄
方法は支持体の材質によって適宜選択されてよいが、ガ
ラスの場合、酸、洗剤、プラニハソリュウションを用い
ることができ、また超音波洗浄を併用してもよい。

【００５５】表面が清浄された支持体上に混合層を形成
する。混合層の形成は、金属層と無機物または有機物か
らなる層をそれぞれ単独で形成した後、両者を混合する
方法、または金属と無機物または有機物とを共蒸着させ
る方法のいずれかの方法により好ましく実施できる。

【００５６】前者の場合、無機物を利用する場合には熱
アニーリングが好ましく、有機物を利用する場合、プラ
ズマ処理が好ましい。また、電圧、圧力等を印加するこ
とによっても混合層を形成することもできる。より具体
的には次の通りである。

【００５７】熱アニーリングの場合、まず、支持体上
に、自由電子を有する金属を積層し、その上に無機物ま
たは有機物と積層する。得られた積層体を加熱すると、
金属層および無機物または有機物層とが互いの層中に侵
入し、最終的に金属と無機物または有機物とを共に含む
混合層となる。熱アニーリング条件は、金属の種類およ
び厚さ、また無機物または有機物の種類および厚さを勘
案して適宜決定されてよいが、好ましい条件としては１
００℃〜８００℃で１分間〜２４時間加熱するのが好ま
しく、より好ましくは１５０℃〜５００℃で３分間〜２
時間加熱する。

【００５８】また、プラズマ処理の場合、まず熱アニー
リングの場合と同様に積層体を作成し、この積層体にコ
ロナ放電またはグロー放電等を行う。これにより金属層
の最上部を含む領域がプラズマ状態となり、物質の再配
置が行われ、金属と無機物または有機物とを共に含む混
合層となる。この場合、真空度、雰囲気ガス種類、温度
放電強度及び時間等の条件は金属の種類および厚さ、ま
た無機物または有機物の種類および厚さを勘乗して適宜
決定されてよいが、過度のエッチングの起こらない条件
であることが好ましい。

【００５９】また、共蒸着は、例えばマルチターゲット
スパッタリング、マルチターゲットＣＶＤを用いて実施
できる。すなわち、それぞれの成分の蒸着スピードを独
立制御することによって、混合層の組成を制御する。

【００６０】また、金属と無機物または有機物が均一な
組成の場合には、予め金属と無機物または有機物を混合
し、その混合物をターゲットとして蒸着することも可能
である。

【００６１】さらに、支持体と混合層との間に金属層を
形成する場合には、金属層の形成は、周知の薄膜形成方
法、例えば真空蒸着、スパッタリング蒸着により実施す
ることができる。さらに、金属と支持体の間の接着性が
悪い場合には、常法に従い蒸着前に接着層を設けること
が好ましい。

【００６２】

【実施例】本発明を以下の実施例によってさらに詳細に
説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもので
はない。

【００６３】実施例１アニーリングによる傾斜混合物
質の形成支持体としてのカバーガラス（サイズ２×４ｃｍ）を用
意し、希硝酸、中性洗剤、および超純水の順で超音波洗
浄した。この支持体上にマグネトロンスパッタリング法
によって、２ｎｍ厚のＣｒ接着層を付し、その後で５０
ｎｍ厚の金薄膜を蒸着した。続いて、同様のマグネトロ
ンスパッタリング法により、２ｎｍ厚のシリコン膜を形
成した。シリコンの酸化を防ぐためにアニーリングまで
アルゴン雰囲気中で保存した。

【００６４】次ぎに、上記で得た基板を電気炉に入れ、
窒素雰囲気中で２００℃、１０分間アニーリングして、
傾斜構造を有する混合物質を形成した。その後素子を酸
素含有雰囲気中に１日保存して表層シリコンをシリカに
酸化させる。

【００６５】実施例２共蒸着よる傾斜混合物質の形成実施例１と同様に洗浄したカバーガラス（サイズ２×４
ｃｍ）を支持体として用意し、希硝酸、中性洗剤、およ
び超純水の順で超音波洗浄した。この支持体上に、マル
チターゲットスパッタリング装置に銀と二酸化シリコン
との２つのターゲットを装着して、まず銀ターゲットで
４５ｎｍ厚の銀薄膜を蒸着した。続いて、試料側を回転
し、銀と二酸化シリコンを予め決めたそれぞれの速度で
同時スパッタリングした。スパッタリング進行中、銀タ
ーゲットのスパッタリング速度を徐々に落とすと同時
に、二酸化シリコンターゲットのスパッタリング速度を
徐々に上げた。この結果、銀がほとんど表面に露出しな
い傾斜構造を有する膜厚５〜１０ｎｍの混合層を形成す
ることができた。

【００６６】実施例３アルブミン測定用免疫センサの
製造（その１）実施例１または実施例２で作成した基板を０．５（ｖ／
ｖ）％のグリシドキシプロピルトリメトキシ−シラン溶
液（溶媒イソプロピルアルコール）に入れて、室温で５
分間表面をシラン化させた。その後、水で洗浄した。シ
ラン化した基板を、２３（ｗ／ｖ）％のデキストラン
（分子量５００，０００）溶液中で２０時間振とうし
て、デキストランゲル層を形成し、その後大量の水で洗
浄した。固定化されたデキストラン層を、１Ｍヨード酢
酸中４８時間振とうし、デキストランをカルボキシメチ
ル化（ＣＭ化）し、その後大量の水で洗浄した。

【００６７】ＣＭ化デキストランゲルを０．１ＭのＮ−
ヒドロキシスクシンイミドおよびジメチルアミノプロピ
ルカルボジイミド（ＥＤＣ）で活性化した後、アルブミ
ン抗体を固定化した。

【００６８】得られた抗体固定化ガラス板を７×７ｍｍ
のサイズに切って、センサ素子とした。

【００６９】実施例４アルブミン測定用免疫センサの
製造（その２）実施例３とは異なる方法で、ＣＭ化デキストランゲル層
を形成した。まず、１Ｍのブロモ酢酸と２ＮのＮａＯＨ
とを含む溶液を調整した。この溶液３０ｍｌにデキスト
ラン（分子量５００，０００）１０ｇを添加し、溶解し
た後、室温で２０時間攪拌してデキストランをＣＭ化し
た。その後、溶液を中和して大量の水で透析精製し、凍
結乾燥して、使用直前まで保存した。

【００７０】実施例１または実施例２で作成した基板
を、０．５（ｖ／ｖ）％のグリシドキシプロピルトリメ
トキシ−シラン溶液（溶媒イソプロピルアルコール）に
入れて、室温で５分間表面をシラン化させた後、水で洗
浄した。

【００７１】シラン化した基板を、２３（ｗ／ｖ）％の
上で調製したＣＭ化デキストラン溶液中で２０時間振と
うして、基板上にＣＭ化デキストランゲル層を形成し
た。その後、大量の水で洗浄した。

【００７２】実施例５ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）
の検出実施例３によって作製したヒト血清アルブミン（ＨＳ
Ａ）抗体を固定化したセンサ素子を、図１に示される装
置に装着し、ＨＳＡの測定を行った。

【００７３】まず、適当な緩衝液を検出表面へ通液し、
その時の共振角を測定し、ベースラインとした。

【００７４】次にＨＳＡ溶液をセンサ素子表面に一定時
間接触させ、素子表面上のＨＳＡ抗体とＨＳＡを結合さ
せた。その後、適当な緩衝液を用いて余剰のＨＳＡを洗
い流して共振角を測定した。この共振角とベースライン
での共振角の差が、センサ素子表面の抗体に結合したＨ
ＳＡ量に起因する共振角変化となる。抗体に結合したＨ
ＳＡは適当な溶出液（ｐＨ３．０以下の希塩酸またはグ
リシン緩衝液）によって解離させることができ、検出表
面の再使用を可能にした。

【００７５】以上の操作においける共振角の変化は図１
１に示されるとおりであった。

【００７６】また、いくつかのＨＳＡ濃度が既知の試料
を用いて、ＨＳＡ濃度と共振角とを測定した。その結果
は図１２に示される通りであった。これを検量線として
用いることで、濃度未知のＨＳＡ測定を行うことができ
る。

【００７７】実施例６共蒸着よる均質混合物質の形成実施例１と同様に洗浄したカバーガラス（サイズ２×４
ｃｍ）を支持体として用意し、希硝酸、中性洗剤、およ
び超純水の順で超音波洗浄する。この支持体上に、マル
チターゲットスパッタリング装置に金と二酸化シリコン
との２つのターゲットを装着して、まず金ターゲットで
４５ｎｍ厚の金薄膜を蒸着する。続いて、金と二酸化シ
リコンのそれぞれのターゲットのスパッタリング速度を
調節して、金：二酸化シリコンの比が７：３である混合
層を、５ｎｍ形成する。こうして得られた混合層は、図
５（ｂ）に示されるような、金粒子とシリカ粒子とが混
在してなり、その表面は金粒子とシリカ粒子とが７：３
の混合比をもって二次元的に配列してなる構成をとる。
ここで、スパッタリングによって得られる金粒子および
シリカ粒子の大きさはナノメータ程度であると考えられ
る。

【００７８】上記のようにして得られた基板は、実施例
３または４に従って、アルブミン測定用免疫センサとす
ることができる。

【００７９】参考例表面プラズモン共鳴に対する金属
単層厚みの影響支持体上の金単層を、その厚みを３０、３５、４０、４
５、５０、５５、６０、６５、および７０ｎｍと変化さ
せて、センサ素子を作製した。

【００８０】これらセンサ素子を図１に示される装置に
装着し、被験試料として水を用意し、全反射強度に対す
る共振角における反射強度の比を求めた。そして、セン
サ素子の金属層の厚みと、共振角における反射強度の比
との関係、すなわち共振カーブを作製した。その結果は
図１３に示されるとおりであった。その結果、３０〜７
０ｎｍの金属単層では反射率は約０．５以下であること
が明らかにされた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセンサ素子が用いられる表面プラ
ズモン共鳴法を利用したセンサ装置の図である。

【図２】本発明によるセンサ素子１の好ましい例を示す
図である。この図の態様において、センサ素子１は支持
体２とその上に形成された混合層３とから構成される。
さらにこの混合層３は、支持体２からの距離に比例して
金属の含有率が小さくなる、傾斜組成を有する。

【図３】支持体２上に、金属層３１と、その上に保護層
または中間層３２が独立して設けられたセンサ素子を示
す図である。

【図４】本発明によるセンサ素子の別の好ましい例を示
す図である。この図の態様において、混合層３は複数の
層４１〜４７からなり、この一つひとつの層内において
金属の含有率は一定であるが、合い隣り合う層同士では
金属の含有率は異なるものとされ、全体として支持体２
からの距離に比例して金属の含有率が小さくなるよう構
成されている。

【図５】本発明によるセンサ素子の別の好ましい例を示
す図である。この図は、金属および無機物または有機物
の組成比が層全体を通じて同一とされてなる混合層３を
示すものである。

【図６】図５に示された混合層３の上面２１付近の断面
を模式的に表した図である。混合層３は、金属の粒子５
１と無機物または有機物の粒子５２とが均質に混じり合
った構成を有する。

【図７】本発明によるセンサ素子の別の好ましい例を示
す図である。図７（ａ）は、この態様による混合層の上
面２１付近の断面を模式的に表したものである。混合層
３は、自由電子を有する金属の相７１と、無機物または
有機物の相７２とが混合層の深さ方向に平行に集合して
なる。図７（ｂ）は、この相７１および７２がそれぞれ
薄膜である場合を示す図である。図７（ｃ）は、この相
７１および７２がそれぞれ柱状体である場合を示す図で
ある。

【図８】図４のセンサ素子において、支持体２と混合層
３との間に金属層８１が設けられた態様を示す図であ
る。

【図９】図５のセンサ素子において、支持体２と混合層
３との間に金属層９１が設けられた態様を示す図であ
る。

【図１０】本発明によるセンサ素子の一つの使用態様を
示す図である。この図の態様において、中間層３上には
感応層１０１が設けられてなる。

【図１１】実施例５において実施された、本発明による
センサ素子に、ＨＳＡ溶液、洗浄液、または溶出液を接
触させたときの共振角の変化を示す図である。

【図１２】実施例５において実施した、いくつかのＨＳ
Ａ濃度が既知の試料を用いて、ＨＳＡ濃度と共振角とを
測定した結果を示す図である。これを検量線として用い
ることで、濃度未知のＨＳＡ測定を行うことができる。

【図１３】表面プラズモン共鳴を利用したセンサ素子の
共振カーブを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大原仁福岡県北九州市小倉北区中島二丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者八木晋一福岡県北九州市小倉北区中島二丁目１番１号東陶機器株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性の支持体と、該支持体上に形成された、（ａ）自由電子を有する金属
と（ｂ）無機物または有機物とを共に含んでなる混合層
とを有してなる、表面プラズモン共鳴を利用した、セン
サ素子。
【請求項２】前記無機物または有機物が、前記金属を保
護する成分である、請求項１に記載のセンサ素子。
【請求項３】前記無機物または有機物が、標的物質に親
和性を有する捕捉物質を物理的または化学的に担持可能
なものであり、その結果、前記混合層が、標的物質に親
和性を有する捕捉物質を含んでなる感応層を担持可能な
ものとされてなる、請求項１に記載のセンサ素子。
【請求項４】前記無機物または有機物が、担持補助層を
物理的または化学的に担持可能なものであり、さらに該
担持補助層が標的物質に親和性を有する捕捉物質を物理
的または化学的に担持可能なものであり、その結果、前
記混合層上に担持補助層を介して標的物質に親和性を有
する捕捉物質を含んでなる感応層を担持可能なものとさ
れてなる、請求項１に記載のセンサ素子。
【請求項５】前記混合層が、支持体からの距離に比例し
て前記金属の含有率が小さくなる、傾斜組成を有するも
のである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ
素子。
【請求項６】前記混合層の支持体から最も離れた部分に
おける金属の含有率が５０％以下である、請求項５に記
載のセンサ素子。
【請求項７】前記混合層が、実質的に均質な組成を有す
るものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のセ
ンサ素子。
【請求項８】前記支持体と前記混合層との間に、自由電
子を有する金属層が設けられてなる、請求項１〜７のい
ずれか一項に記載のセンサ素子。
【請求項９】前記混合層の厚さが１００ｎｍ以下であ
る、請求項８に記載のセンサ素子。
【請求項１０】前記金属層の厚さが１０ｎｍ以上１００
ｎｍ以下である、請求項９に記載のセンサ素子。
【請求項１１】前記混合層に含まれる金属が、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
るものである、請求項１〜１０いずれか一項に記載のセ
ンサ素子。
【請求項１２】前記混合層に含まれる無機物が、硅素、
チタン、アルミニウム、およびタンタルからなる群から
選択される物質、またはその酸化物、窒化物、もしくは
フッ化物、またはフッ化マグネシウムである、請求項１
〜１１のいずれか一項に記載のセンサ素子。
【請求項１３】前記混合層に含まれる金属が金または銀
であり、前記混合層に含まれる無機物が硅素酸化物また
はチタン酸化物である、請求項１〜１２のいずれか一項
に記載のセンサ素子。
【請求項１４】前記支持体の屈折率が、前記標的物質を
含む媒質の屈折率よりも大きなものである、請求項１〜
１３のいずれか一項に記載のセンサ素子。
【請求項１５】前記混合層に接触する被験試料の物性ま
たは組成の変化が、前記支持体と接する前記混合層また
は前記金属層の表面の光学的性質の変化として表れる、
請求項１、２、５〜１４のいずれか一項に記載のセンサ
素子。
【請求項１６】標的物質と、前記混合層上に担持された
捕捉物質との反応の有無が、前記支持体と接する前記混
合層または前記金属層の表面の光学的性質の変化として
表れる、請求項１、３〜１４のいずれか一項に記載のセ
ンサ素子。
【請求項１７】請求項１、３〜１６のいずれか一項に記
載のセンサ素子の混合層上に、標的物質に親和性を有す
る捕捉物質を含んでなる感応層がさらに設けられてな
る、センサ素子。
【請求項１８】請求項１、３〜１５のいずれか一項に記
載のセンサ素子の混合層上に、担持補助層が設けられて
なり、さらに該担持補助層上に標的物質に親和性を有す
る捕捉物質を含んでなる感応層がさらに設けられてな
る、センサ素子。
【請求項１９】担持補助層が、ヒドロキシル、カルボキ
シル、アミノ、アルデヒド、カルボニル、エポキシ、お
よびビニル基からなる群から選択される基を含んでなる
多糖類もしくは有機ポリマー、または前記基を含んでな
るモノマーからなるコポリマーである、請求項１８に記
載のセンサ素子。
【請求項２０】前記捕捉物質が、蛋白質、ペブチド、抗
生物質、色素、核酸、農薬、微生物、ホルモン、もしく
はウイルス、またそれらの構成成分の抗原；これらの抗
原を認識するポリクローナル、モノクローナル、もしく
は組み換え抗体；または活性部位を破壊し結合部位の機
能のみを有する酵素、レクチン、核酸、もしくは生体内
のシグナル電達に関わるレセプターリガンドである、請
求項１６〜１９のいずれか一項に記載のセンサ素子。
【請求項２１】請求項１〜１５のいずれか一項に記載の
センサ素子の製造法であって、支持体上に、自由電子を有する金属を積層し、その上に
無機物または有機物からなる層と積層し、その後熱アニ
ーリングに付し、前記金属と前記無機物または有機物と
を共に含む混合層とする工程を含んでなる、方法。
【請求項２２】請求項１〜１５のいずれか一項に記載の
センサ素子の製造法であって、支持体上に、自由電子を有する金属を積層し、その上に
無機物または有機物からなる層と積層し、その後両層を
プラズマ処理により混合し、前記金属と前記無機物また
は有機物とを共に含む混合層とする工程を含んでなる、
方法。
【請求項２３】請求項１〜１５のいずれか一項に記載の
センサ素子の製造法であって、支持体上に、自由電子を有する金属と、無機物または有
機物とを共蒸着させ、前記金属と前記無機物または有機
物とを共に含む混合層を形成する工程を含んでなる、方
法。
【請求項２４】支持体上に混合層を形成する工程に先立
ち支持体上に自由電子を有する金属からなる層を形成
し、該金属層上に混合層を形成する、請求項２１〜２３
のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】被験試料の物性または組成の変化を測定
可能なセンサ装置であって、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のセンサ素子と、前記センサ素子の混合層と前記試料とを接触させる手段
と、前記センサ素子の支持体と混合層または金属層との界面
に、支持体を透過させて光を照射可能な光照射手段と、前記センサ素子の支持体と混合層または金属層との界面
で反射した反射光にあって、強度変化が生じた光の反射
角を測定する手段とを備えてなる、センサ装置。
【請求項２６】試料中の標的物質の定量が可能なセンサ
装置であって、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のセンサ素子
と、前記センサ素子の感応層と前記試料とを接触させる手段
と、前記センサ素子の支持体と混合層または金属層との界面
に、支持体を透過させて光を照射可能な光照射手段と、前記センサ素子の支持体と混合層または金属層との界面
で反射した反射光にあって、強度変化が生じた光の反射
角を測定する手段とを備えてなる、センサ装置。
【請求項２７】被験試料の物性または組成の変化を測定
する方法であって、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のセンサ素子の混
合層と前記試料とを接触させる工程と、前記センサ素子の支持体と混合層または金属層との界面
に、支持体を透過させて光を照射する工程と、前記センサ素子の支持体と混合層または金属層との界面
で反射した反射光にあって、強度変化が生じた光の反射
角を測定する工程とを含んでなる、方法。
【請求項２８】試料中の標的物質を定量する方法であっ
て、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のセンサ素子の
感応層と前記試料とを接触させる工程と、前記センサ素子の支持体と混合層または金属層との界面
に、支持体を透過させて光を照射する工程と、前記センサ素子の支持体と混合層または金属層との界面
で反射した反射光にあって、強度変化が生じた光の反射
角を測定する工程とを含んでなる、方法。