本发明专利技术涉及一种具有高检测灵敏度的SPR传感器元件以及SPR传感器。本发明专利技术的SPR传感器元件包括检测单元和与所述检测单元邻接的试样载置部。所述检测单元包括下包层、设置为使得至少一部分与所述下包层邻接的芯层、覆盖所述芯层的金属层和覆盖所述金属层的覆盖层。各覆盖层由带隙(Eg)大于1.0eV且小于7.0eV的材料构成，并且所述覆盖层的折射率高于所述芯层的折射率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种具有高检测灵敏度的SPR传感器元件以及SPR传感器。本专利技术的SPR传感器元件包括检测单元和与所述检测单元邻接的试样载置部。所述检测单元包括下包层、设置为使得至少一部分与所述下包层邻接的芯层、覆盖所述芯层的金属层和覆盖所述金属层的覆盖层。各覆盖层由带隙(Eg)大于1.0eV且小于7.0eV的材料构成，并且所述覆盖层的折射率高于所述芯层的折射率。【专利说明】SPR传感器元件和SPR传感器
本专利技术涉及SPR传感器元件和SPR传感器。更具体地说，本专利技术涉及包括光波导的SPR传感器元件和SPR传感器。
技术介绍
迄今为止，在化学分析和生化分析等领域，已经使用了包括光纤的表面等离子体共振(SPR)传感器。在包括光纤的SPR传感器中，在光纤顶端部的外周面上形成金属薄膜，并将分析试样固定在向其中导入光的光纤上。在导入的光中，具有特定波长的光在金属薄膜中产生表面等离子体共振(surface Plasmon resonance),并使其光强度衰减。在该SPR传感器中，产生表面等离子体共振的光的波长，通常随着固定在光纤上的分析试样的折射率而变化。因此，如果测量在产生表面等离子体共振之后光强度衰减的波长，可以识别产生表面等离子体共振的光的波长。此外，如果检测到光强度衰减的波长的变化，可以确认产生表面等离子体共振的光的波长已经改变，从而可以确认分析试样折射率的变化。因此，该SPR传感器可以应用于多种化学分析和生化分析中，例如试样浓度的测量和免疫反应的检测。例如，在试样为溶液的情况下，试样(溶液)的折射率取决于溶液的浓度。所以，采用其中将试样(溶液)与金属薄膜接触的SPR传感器，通过测量试样(溶液)的折射率，可以检测试样的浓度，此外通过确认折射率的变化，可以确认试样(溶液)的浓度已经改变。在免疫反应的分析中，例如借由电介质膜(dielectric fiIm),将抗体固定在SPR传感器中光纤的金属薄膜上，将分析物与抗体接触，并产生表面等离子体共振。在该情况下，如果抗体与分析物进行免疫反应，试样的折射率改变。因此，通过确认在抗体与分析物之间接触前后试样的折射率已经发生变化，可以确定抗体和分析物已经进行了免疫反应。在包括光纤的SPR传感器中，光纤的顶端部呈细小的圆筒形，因此，存在难以形成金属薄膜和难以将分析试样固定在光纤上的问题。为了解决所述问题，例如，已经提出:包括光从中透过的芯和覆盖所述芯的包层的SPR传感器元件，其中在包层规定的位置形成延伸至所述芯表面的通孔，并在该芯表面与该通孔对应的位置上形成金属薄膜(例如，专利文献I)。在此类SPR传感器元件中，易于在所述芯表面上形成用于产生表面等离子体共振的金属薄膜，并将分析试样固定在表面上。然而，近年来在化学分析和生化分析中，对检测细微变化和/或痕量组分的需求日益增加，因此，正需要进一步增强SPR传感器元件的检测灵敏度。引文列表专利文献JP2000-19100A
技术实现思路
专利技术要解决的问题考虑到解决该常规问题进行了本专利技术，本专利技术的目的是提供一种具有非常优异检测灵敏度的SPR传感器元件和SPR传感器。用于解决问题的方案根据本专利技术的一个实施方案，提供一种SPR传感器元件，其包括:检测单元和与所述检测单元邻接的试样载置部，其中:检测单元包括下包层、形成为使得至少一部分与下包层邻接的芯层、覆盖芯层的金属层和覆盖金属层的覆盖层；覆盖层由带隙(Eg)大于LOeV且小于7.0eV的材料构成；并且覆盖层的折射率高于芯层的折射率。在优选实施方案中，形成覆盖层的材料包括选自硅、硒化锌、砷化镓、氮化铝和N，N’ - 二(1-萘基)-N, N’ - 二苯基联苯胺的至少一种材料。在优选实施方案中，覆盖层的折射率为1.60以上。在优选实施方案中，覆盖层的衰减系数为1.80X10_2以下。在优选实施方案中，覆盖层的厚度为5nm至260nm。根据本专利技术的另一方面，提供SPR传感器。该SPR传感器包括上述SPR传感器元件。专利技术的效果根据本专利技术的一个实施方案，通过用金属层覆盖用作检测单元的光波导的芯层，并进一步用由带隙(Eg)大于1.0eV且小于7.0eV的材料构成的覆盖层覆盖该金属层，可以提供具有非常优异检测灵敏度的SPR传感器元件和SPR传感器。【专利附图】【附图说明】图1是说明根据本专利技术优选实施方案的SPR传感器元件的示意性立体图(perspective view)。图2是图1中说明的SPR传感器元件的示意性截面图。图3是说明本专利技术SPR传感器元件生产方法的实例的示意性截面图。图4是说明根据本专利技术优选实施方案的SPR传感器的示意性截面图。【具体实施方式】A.SPR传感器元件图1是说明根据本专利技术优选实施方案的SPR传感器元件的示意性立体图。图2是图1中说明的SPR传感器元件的示意性截面图。注意，当在SPR传感器元件的下列描述中提到方向时，附图的上侧被定义为上侧，且附图的下侧被定义为下侧。如在图1和2中所示，SPR传感器元件100形成为在平面视图中具有基本上矩形的底框(bottomed frame)的形状，并且包括检测单元10和与检测单元10邻接的试样载置部20。设置检测单元10，以便检测载置在试样载置部20中的试样的状态和/或其中的变化。检测单元10包括光波导。在图示的实施方案中，检测单元10基本上由光波导形成。具体地说，检测单元10包括下包层11、芯层12、保护层13、金属层14和覆盖层15。试样载置部20由上(over)包层16限定。根据目的，可以将保护层13省略。上包层16也可以省略，只要能够适宜地设置试样载置部20即可。在试样载置部20中，载置要分析的试样(例如溶液或粉末)，以与检测单元(实质上，覆盖层)接触。具有规定厚度的下包层11形成为在平面图中具有基本上矩形的平板状。下包层的厚度(距芯层上表面的厚度)例如为5 μ m至400 μ m。芯层12形成为沿与下包层11的宽度方向(图2的绘制面的左和右向)和厚度方向两者正交的方向延伸的基本上方柱形状(更具体地，在宽度方向中扁平(flattened)的横截面中为矩形状)，并将其埋入基本上在下包层11宽度方向的中心处的上端部中。芯层12延伸的方向，作为光在光波导中传播的方向。芯层的厚度例如为5 μ m至200 μ m,并且芯层的宽度例如为5 μ m至200 μ m。配置芯层12，使得其上表面从下包层11中露出来。优选地，配置芯层12，使得其上表面与下包层11的上表面齐平。通过配置芯层使得其上表面与下包层的上表面齐平，能够有效地将金属层14仅配置在芯层12的上侧。此外，配置芯层12，使得芯层12的延伸方向上的两个端部表面与下包层的延伸方向上的两个端部表面齐平。芯层12的折射率优选为1.33至1.59。通过将芯层12的折射率设置为1.59以下，可以使芯层12的折射率与下面描述的覆盖层的折射率之间的关系变得适合，结果可以显著增强检测灵敏度。当芯层的折射率为1.33以上时，甚至可以在水溶液系试样(水的折射率:1.33)中激发SPR，并且可以使用通用的材料。注意，如本文中使用的〃折射率〃是指在850nm波长下的折射率，除非另有说明。芯层12的折射率比下包层11的折射率高。在芯层折射率与下包层折射率之间的差优选为0.010以上，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SPR传感器元件，其包括：检测单元；和与所述检测单元邻接的试样载置部，其中：所述检测单元包括下包层、形成为使得至少一部分与所述下包层邻接的芯层、覆盖所述芯层的金属层和覆盖所述金属层的覆盖层；所述覆盖层由带隙(Eg)大于1.0eV且小于7.0eV的材料构成；和所述覆盖层的折射率高于所述芯层的折射率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：绀谷友广，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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