[發明專利]等離激元傳感器及其使用方法和制造方法

有效

• 申請號: 201180023132.0
• 申請日: 2011-05-09
• 公開（公告）號: CN102884415A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 田村昌也;加賀田博司;岡弘章;福島獎
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

技術領域

本發明涉及一種能夠用于檢測病毒等的利用表面等離激元共振(Surface?Plasmon?Resonance)的等離激元傳感器。

背景技術

圖12是能夠用于病毒檢測等的等離激元傳感器100的剖視圖。等離激元傳感器100包括棱鏡101、表面平坦的金屬層102、表面平坦且具有規定的介電常數的絕緣層103、作為抗體等的捕獲體104、光源105及檢波部106。金屬層102配置在棱鏡101的下表面，絕緣層103配置在金屬層102的下表面。捕獲體104固定在絕緣層103的下表面。

在金屬層102與絕緣層103的界面存在電子的疎密波、即表面等離激元波。表面等離激元波是指金屬的自由電子與光耦合而產生的電子波。

在棱鏡101的上方配置有光源105。光源105以全反射條件向棱鏡101入射P偏振的光。另外，與入射面垂直地振動的光為P偏振光。在金屬層102上全反射的光被檢波部106接收。檢波部106檢測光的強度。

這樣，若光源105向棱鏡101入射光，則在金屬層102與棱鏡101的界面產生倏逝波(evanescent?wave)。倏逝波是指，在產生全反射時向不應通過的物質側稍微漏出的電磁波。

在此，若滿足倏逝波的波數與表面等離激元波的波數一致的波數匹配條件，則從光源105供給的光能量可被用于表面等離激元波的激發，反射光的強度減小。波數匹配條件依賴于從光源105供給的光的入射角。因此，若改變入射角并由檢波部106檢測反射光強度，則在某一個入射角下，反射光的強度會減小。

反射光的強度最小的角度被稱為共振角。共振角依賴于絕緣層103的介電常數。若試樣中的被測量物質即分析物與捕獲體104特異結合，從而特異性結合物形成在絕緣層103的下表面，則絕緣層103的介電常數發生變化。相對應地，共振角發生變化。因此，通過監控共振角的變化，能夠檢測分析物與捕獲體104的特異性結合反應的結合強度及結合速度等。這種等離激元傳感器例如公開在專利文獻1中。

等離激元傳感器100包括能夠供給P偏振光的光源105和配置在金屬層102的上表面的棱鏡101。因此，等離激元傳感器100變大，具有復雜的結構。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-181296號公報

發明內容

本發明為小型且簡易結構的等離激元傳感器。本發明的等離激元傳感器包括第1金屬層和第2金屬層。第1金屬層具有構成為被供給電磁波的上表面和下表面。第2金屬層具有與第1金屬層的下表面對置的上表面。在第1金屬層與第2金屬層之間設置構成為被含有介質的試樣填充的中空區域。在第1金屬層的下方和第2金屬層的上方中的至少一方物理吸附有多個分析物捕獲體。

在本發明的等離激元傳感器中，棱鏡沒有配置在第1金屬層的上表面。并且，即使從電磁波源向第1金屬層供給的電磁波沒有被P偏振，在第1金屬層與中空區域的第1界面及第2金屬層與中空區域的第2界面上也會產生表面等離激元共振。因此，能夠實現小型且簡易結構的等離激元傳感器。此外，本發明的等離激元傳感器能夠檢測在中空區域內懸浮的物質的介電常數變化，因此不需要經由例如自組裝膜(SAM)使抗體等捕獲體化學吸附在第1金屬層或第2金屬層上。因此，能夠通過簡易的工序來實現。

此外，在使用該等離激元傳感器時，利用毛細現象向中空區域插入試樣，并向第1金屬層的上表面側供給電磁波。并且，檢測從第1金屬層的上表面反射或輻射的電磁波的振幅變化和共振波長變化中的至少一方。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式的等離激元傳感器的剖視圖。

圖2是圖1所示的等離激元傳感器插入試樣時的概念圖。

圖3是作為捕體的配位體和分析物進行特異性結合的概念圖。

圖4是表示本發明的實施方式的等離激元傳感器的仿真分析結果的圖。

圖5A是本發明的實施方式的等離激元傳感器的仿真分析模型的概念圖。

圖5B是本發明的實施方式的等離激元傳感器的其他仿真分析模型的概念圖。

圖6A是表示本發明的實施方式的等離激元傳感器的仿真分析結果的圖。

圖6B是表示本發明的實施方式的等離激元傳感器的仿真分析結果的其他圖。

圖7是說明本發明的實施方式的等離激元傳感器的檢測原理的剖視圖。

圖8是說明本發明的實施方式的等離激元傳感器的檢測原理的剖視圖。

圖9是說明本發明的實施方式的等離激元傳感器的檢測原理的剖視圖。