CN104350375B - 棱镜以及传感器芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种棱镜以及传感器芯片。利用了表面等离子激元的分析所使用的棱镜由具有规定的折射率的电介体介质构成。梯形棱镜具备：入射面，被入射来自外部的激励光；反射面，反射入射至入射面的激励光；出射面，射出被反射面处反的激励光；对置面，与反射面对置。该对置面是凹面状的缩痕面。

Description

棱镜以及传感器芯片
技术领域
本发明涉及进行利用了表面等离子激元的测量的测量装置以及利用了表面等离子激元的测量所使用的棱镜以及传感器芯片。
背景技术
近年来，在POCT(point-of-care testing：即时检验)中使用了SPR(表面等离子激元共振)的分析芯片(以下称作“SPR芯片”。)的开发正在盛行。该SPR芯片构成为包括电介体棱镜(电介体介质)、和形成于该电介体棱镜的一个面且与观察试样接触的金属膜。
当在电介体棱镜的内部行进的激励光在金属膜与电介体棱镜的界面满足全反射地进行入射时，会从界面漏出渐逝波。由此，金属膜的表面等离子激元和渐逝波发生干涉。并且，表面等离子激元和渐逝波以激励光向界面照射的入射角被设定为共振角的角度进行共振。由于该共振角取决于作为分析对象的试样的介电常数，所以以因试样的有无引起的共振角的偏移量来进行分析。
另外，作为使用表面等离子激元共振的方法，除了上述的方法之外，还已知有SPFS(表面等离子激元激励增强荧光分光法)。使用了SPFS的分析芯片(以下称作“SPFS芯片”。)在用于使表面等离子激元激励的结构中与上述的SPR芯片相似。SPFS芯片与上述的SPR芯片比较，在表面等离子激元与渐逝波共振了的情况下产生的渐逝波的电场增强效果和对观测试样赋予荧光体这些点上不同。其特征在于，在检测中上述的增强了的电场使来自试样被赋予的荧光体的荧光增强，通过对其进行检测，与SPR芯片相比，即使是微小浓度试样也能够进行高灵敏度检测。
在上述的采用了表面等离子激元共振的分析所使用的分析芯片中，在SPR芯片以及SPFS芯片的任意一个芯片中，使用附带金属膜的电介体棱镜作为分析芯片的一部分这一点、以及为了产生表面等离子激元共振而将特定的直线偏光(P偏光)作为激励光而入射至电介体棱镜这一点相同。另外，近年来在考虑测量的操作的效率、安全性等时，由于希望在每次测量后抛弃分析芯片，所以将上述的电介体棱镜的材料从玻璃替换为能够以低成本制作的树脂。
然而，由于利用树脂制作电介体棱镜，会导致入射至棱镜的激励光的偏光状态因在棱镜成型时产生的热、应力所引起的内部变形而受到破坏。因此，产生了难以发生表面等离子激元共振状态、检测精度降低的问题。尤其在基于SPFS芯片的分析中，能够如上述那样进行高灵敏度检测。因此，在基于SPFS芯片的分析中，要求比SPR芯片高的测量精度。即，要求足够高的偏光状态的维持率和均匀的偏光状态的分布。
鉴于此，提出了一种如下所述的技术：在使电介体棱镜为树脂的情况下，为了防止偏光状态的破坏，例如在进行基于SPFS的测量的测量装置侧设置补偿(修正)双折射的单元，利用该修正单元修正双折射(参照以下的专利文献1)。
专利文献1：日本特开2009-236709号公报
然而，在利用上述的修正单元修正双折射的情况下，新需要修正双折射的修正单元，导致成本增加，评价/判定时间变长。
发明内容
本申请的发明人发现通过以高的标准维持入射激励光的偏光状态，并且使该偏光状态的分布均匀，可使测量的灵敏度以及精度提高。
鉴于此，本发明的课题在于，提供一种能够低成本且能够实现测量的灵敏度以及精度的提高的、具有高标准的偏光维持率和均匀的偏光状态的分布的棱镜以及传感器芯片。
为了解决上述课题中的至少一个，反映了本发明的一个方式的棱镜具有以下这样的结构。
即，棱镜是由电介体介质构成，并被用于利用了表面等离子激元的分析的棱镜，具备：入射面，被入射来自外部的激励光；反射面，反射入射至上述入射面的激励光；出射面，射出被上述反射面反射的激励光；对置面，与上述反射面对置，该对置面是凹面状的缩痕面。
另外，为了解决上述课题中的至少一个，反映了本发明的一个方式的传感器芯片具有上述的棱镜和形成有流路的流路形成体。
这样，根据本发明中的棱镜，能够实现低成本以及测量的灵敏度和精度的提高。
附图说明
图1是测量装置的示意图。
图2是传感器芯片的外观立体图。
图3是棱镜的外观立体图。
图4是棱镜的纵剖视图。
图5是表示棱镜的P偏光分量的维持率的测定的步骤的流程图。
图6是表示棱镜的P偏光分量的维持率的测定装置的复式图。
图7是表示自身荧光的分光光谱的图表。
图8是金膜与棱镜的边界线的附近的剖视图。
图9是金膜与棱镜的边界线的附近的剖视图。
图10是表示使可动金属模和固定金属模对接来形成腔室的、所谓合模工序的样子的示意图。
图11是表示使棱镜从注塑成型机离模的、所谓突出工序的样子的示意图。
图12A是表示浇口(gate)位置和缩痕(sink mark)的关系的一个例子的图。
图12B是表示浇口位置和缩痕的关系的其他例子的图。
图12C是表示浇口位置和缩痕的关系的其他例子的图。
图13A是表示棱镜的形状和突出销的位置关系的一个例子的俯视图。
图13B是图13A的仰视图。
图14A是表示棱镜的形状和突出销的位置关系的其他例子的俯视图。
图14B是图14A的仰视图。
图15A是表示棱镜的形状和突出销的位置关系的其他例子的俯视图。
图15B是图15A的仰视图。
图16A是测定所采用的棱镜的外观立体图。
图16B是图16A的纵剖视图。
图17A是用于对缩痕量的测定进行说明的棱镜的俯视图。
图17B是图17A的纵剖视图。
图18A是实施例3所涉及的棱镜的俯视图。
图18B是图18A的纵剖视图。
图18C是图18A的侧视图。
图19是表示缩痕的有无和针对不同的突出方法的P偏光维持率分布的图表。
图20是表示针对不同的突出方法的缩痕的有无和P偏光维持率分布的状态的表。
图21A是比较例、实施例1所涉及的棱镜的俯视图。
图21B是图21A的纵剖视图。
图21C是图21A的侧视图。
图22A是实施例2所涉及的棱镜的俯视图。
图22B是图22A的纵剖视图。
图22C是图22A的侧视图。
图23是在图10中设置了飞边槽的情况的示意图。
图24A是在图23的金属模示意图中进行了注塑成型的情况的、棱镜的俯视图。
图24B是图24的纵剖视图。
图24C是图24的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在对棱镜的实施方式进行说明时，首先对包括棱镜的测量装置1000的概要结构以及各结构要素进行说明。测量装置1000是进行基于芯片表面等离子激元激励荧光分光法(SPFS)的测量的装置。图1是表示测量装置的整体结构的示意图。
[测量装置的整体结构以及各结构要素]
如图1所示，测量装置1000具备照射机构1020、测定机构1022、送液机构1024、传感器芯片1026、试剂芯片1028以及控制器1030。照射机构1020具备激光二极管1050、直线偏振片1052、反射镜1054以及反射镜驱动机构1056。测定机构1022具备光电子倍增管1070、低通滤波器1072、低通滤波器驱动机构1074以及光电二极管1076。也可以将这些结构物以外的结构物附加于测量装置1000。还可以将这些结构物的一部分从测量装置1000省略掉。
[传感器芯片]
如图2所示，传感器芯片1026构成为包括棱镜1090、金膜1092、以及流路形成体1096。流路形成体1096具备流路形成板1110以及流路形成盖1112。在流路形成体1096中形成有未图示的流路。该流路具备供给路径、反应室以及回收路径。反应室形成于流路形成板1110。供给路径以及回收路径形成于流路形成盖1112。
其中，传感器芯片1026也被称作“检查芯片”、“分析芯片”、“生物芯片”、“试样单元”等。优选传感器芯片1026是各边的长度在几mm至几cm的范围内的构造物，但也可以被置换为难以称作“芯片”的更加小型或者更加大型的构造物。
(棱镜)
如图3所示，棱镜1090是由相对于激励光EL透明的树脂构成的电介体介质，棱镜1090的形状为梯形柱体，优选是等腰梯形柱体。其中，棱镜1090的形状被决定为能够以电场增强度变为极大的入射角θ使激励光EL向反射面1172入射。只要满足该条件，则棱镜1090也可以是梯形柱体以外的形状，棱镜1090还可以被置换为难以称作“棱镜”的形状物。例如，棱镜1090也可以是半圆柱体，还可以将棱镜1090置换为板。其中，对于棱镜1090的制作方法将后述。
另外，如图3所示，棱镜1090具备入射面1170、反射面1172、出射面1174以及缩痕面(sink-mark surface)1175。棱镜1090的一个倾斜侧面成为入射面1170，棱镜1090的宽幅的平行侧面成为反射面1172，棱镜1090的另一个倾斜侧面成为出射面1174，与反射面1172对置的对置面成为缩痕面1175。
如图4所示，对于棱镜1090，以激励光EL向入射面1170入射、被反射面1172反射、并从出射面1174射出的方式配置入射面1170、反射面1172以及出射面1174
以下，一边叙述透明性、针对液体的耐受性、硬度、吸水率、折射率、光弹性系数、自身荧光、P偏光分量的维持率和SPR/SPFS的测量灵敏度的关系等，一边对成为棱镜1090的材料的树脂材料进行说明。
<透明性>
作为棱镜1090的材料的树脂材料相对于激励光EL是透明的。
<针对液体的耐受性>
优选棱镜1090相对有机溶剂、酸性溶液以及碱性溶液具有耐受性。耐受性通过在JIS K7114中规定的试验方法来评价。有机溶剂例如是乙醇、异丙醇(IPA)、丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)等。酸性溶液是pH为4至7的溶液。碱性溶液是pH为7至8的溶液。
<棱镜的硬度>
优选棱镜1090的硬度为H以下。由此，容易在棱镜1090的表面形成混合层(导电体打入层)，会提高导电体膜与棱镜的紧贴强度。硬度通过在JIS K5401中规定的试验方法来评价。
<棱镜的吸水率>
优选棱镜1090的吸水率为0.2％以下，更优选为0.1％以下。由此，在将棱镜1090浸渍到液体的情况下被棱镜1090吸收的水减少。吸水率通过在JIS K7209中规定的试验方法来评价。在JIS K7209中规定了塑料的吸水率以及沸腾水吸水率的试验方法。
<棱镜的折射率>
棱镜1090的折射率(n)为1.5以上。
<棱镜的光弹性系数和P偏光维持率>
由于随着棱镜1090的光弹性系数变大，P偏光分量的维持率变小，所以优选作为棱镜1090的材料的树脂材料的光弹性系数在80×10-12Pa-1以下。并且，在使用波长为550nm的光利用塞拿蒙法对利用树脂材料形成的φ11、t＝3mm的试验片评价相位差的情况下，使用上述试验片的浇口附近的相位差为153nm以下的树脂材料制作棱镜1090，更加优选使用上述试验片的浇口附近的相位差为46nm以下的树脂材料制作棱镜1090。由此，即使棱镜1090的内部的密度变得不均匀，向棱镜1090的反射面1172入射的P偏光分量的光量也增加。在向棱镜1090的反射面1172入射的P偏光分量的光量增加了的情况下，表面等离子激元激励荧光FL的光量增加，测量的灵敏度以及精度提高。
<自身荧光>
在SPFS分析中，被供给了成为检测下限的试样量时进行放射的自身荧光的光量比从上述试样放射的上述表面等离子激元激励荧光FL的光量少。这里的试样量是抗原量，检测下限的抗原量的具体值例如是0.25mol那样的小的值。
<棱镜的偏光维持率和偏光状态的分布>
入射至棱镜的P偏光的从入射面到反射面的区间中的P偏光分量的维持率为90％以上，优选检测范围中为98％±2％。由此，因表面等离子激元共振引起的渐逝波的能量在被抑制了损失的状态下传递至试样，SPR/SPFS的测量的灵敏度以及精度提高。
<P偏光维持率的测定方法>
这里，参照图5对P偏光维持率的测定方法进行说明。图5的流程图表示了从棱镜1090的入射面至反射面的区间中的P偏光分量的维持率的测定的步骤。图6的示意图表示了从棱镜1090的入射面至反射面的区间中的P偏光分量的维持率的测定装置。
在对区间SC1中的P偏光分量的维持率进行测定的情况下，如图5以及图6所示，准备棱镜1090以及基准棱镜1190(步骤S101)。基准棱镜1190由相对于激励光EL透明且不产生双折射的材质构成。基准棱镜1190例如由BK7等玻璃构成。优选棱镜1090的折射率和基准棱镜1190的折射率一致。由此，可抑制棱镜1090与基准棱镜1190的界面处的光的折射以及反射，能够容易地测定区间SC1中的P偏光分量的维持率。不过，即使棱镜1090的折射率和基准棱镜1190的折射率不一致，也能够进行区间SC1中的P偏光分量的维持率的测定。
在准备了棱镜1090以及基准棱镜1190之后，将棱镜1090的反射面1172和基准棱镜1190的入射面1210相互贴合(步骤S102)。由此，制成棱镜1090和基准棱镜1190的贴合体1230。在相互贴合时，优选在棱镜1090的反射面1172与基准棱镜1190的入射面1210之间夹有匹配油(matching oil)1250。由此，棱镜1090的反射面1172与基准棱镜1190的入射面1210之间的空隙减少，可抑制棱镜1090的反射面1172与基准棱镜1190的入射面1210之间的测定光ML的散射，能够容易地测定区间SC1中的P偏光分量的维持率。在棱镜1090的反射面1172与基准棱镜1190的入射面1210的紧贴性良好的情况下，也可以省略匹配油1250。
在制成了贴合体1230之后，将贴合体1230安装至测定装置1270，并向贴合体1230照射测定光ML(步骤S103)。测定光ML向棱镜1090的入射面1170入射，通过棱镜1090的反射面1172以及基准棱镜1190的入射面1210，从基准棱镜1190的出射面1232射出。测定光ML由激光二极管1290放射，通过偏光旋转件1292向棱镜1090的入射面1170入射。优选测定光ML的波长、光量以及入射角θ分别与激励光EL的波长、光量以及入射角θ一致。由此，能够以与测定表面等离子激元激励荧光FL的光量的情况相同的条件来测定区间SC中的P偏光分量的维持率。测定光ML是直线偏光，测定光ML的偏光方向被固定的偏光旋转体1292调整为与针对棱镜1090的反射面1172的P偏光相同的偏光方向。激光二极管1290例如是所放射的光的波长为632nm的He-Ne激光器，放射截面的直径为1mm的波束。
在向贴合体1230照射测定光ML的期间，测定从棱镜1090的入射面1170到基准棱镜1190的出射面1232的区间SC2中的P偏光分量的维持率(步骤S104)。
由于基准棱镜1190不产生双折射，所以视为区间SC2中的P偏光分量的维持率与区间SC1中的P偏光分量的维持率相同。
在测定装置1270中，从基准棱镜1190的出射面1232射出的测定光ML通过偏光旋转件1294，并到达功率测量计1296。偏光旋转件1294绕光轴以15°为单位最大自转180°，通过功率测量计1296对测定光ML的光量进行测定。由此，可测定区间SC1中的P偏光分量的维持率。不过，也可以通过其他的测定方法来测定区间SC1中的P偏光分量的维持率。
在测定了区间SC1中的P偏光分量的维持率后，将棱镜1090和基准棱镜1190分离(步骤S105)。
<自身荧光量的测定>
在测定自身荧光的光量的情况下，准备拉曼分光器，测定荧光光谱。向棱镜1090照射与激励光EL的波长一致的波长的激光。在将波长为632nm的激光照射至棱镜1090的情况下，当测定自身荧光的光量时使用使650nm以下的波长的光衰减的滤光器。
<树脂的具体例>
优选构成棱镜1090的树脂是环烯烃聚合物，更优选是日本Zeon公司生产的ZEONEX＿E48R(商品名，以下简称为“E48R”)。在波长632nm中，E48R的折射率是1.51。E48R具有所放射的自身荧光的光量小的优点。
图7的图表表示自身荧光的分光光谱。在图7中表示了E48R以及作为进行比较的树脂的“比较1”、“比较2”、“比较3”及“比较4”的自身荧光的分光光谱。在激励光EL的波长为632nm的情况下成为表面等离子激元激励荧光FL的测定波长区域(检测受光区域、图7的箭头区间)的650～680nm的波长区域中，由E48R放射的自身荧光的光量显著于所比较的树脂相比显著较少。因此，该测定波长区域中的自身荧光的积分强度也如以下的表所示那样，在E48R中显著较小，即使考虑偏差也小于5000cps，自身荧光的光量与表面等离子激元激励荧光FL的光量相比变少。
<将导电膜设为金膜的情况下的硬度>
赋予了膜厚40nm～50nm的金膜的情况。图8以及图9的示意图是表示了金膜与棱镜的边界线的附近的剖视图。图8表示棱镜的硬度为H以下的情况。图9表示棱镜的硬度比H大的情况。在硬度为H以下的情况下，例如由日本Zeon公司(东京都千代田区)生产的ZEONEX＿E48R(商品名)形成棱镜1090，在棱镜1090的硬度为H的情况下，如图8所示，在棱镜1090的表面形成2～3nm的层厚的混合层1310。在通过聚焦离子束-透射式电子显微镜(FIB-TEM)观察截面的情况下，确认为不仅在金膜1092的截面上的观察视场OP1含有金，在混合层1310的截面上的观察视场OP2也含有金。
在硬度比H大的情况下，例如由日本Zeon公司生产的ZEONEX＿330R(商品名)形成棱镜1090，在棱镜1090的硬度为3H的情况下，如图9所示，不形成混合层1310，无法得到足够的膜紧贴性。
(测量)
在进行利用测量装置的测量之前，通过免疫反应(抗原抗体反应)对被固定于未图示的抗原捕获膜的抗体(以下称作“固定化抗体”。)结合抗原，抗原被抗原捕获膜捕获。接着，将被荧光标识后的抗体(以下称作“荧光标识抗体”。)通过免疫反应与抗原结合，对被抗原捕获膜捕获的抗原附加荧光标识。
在进行测量的情况下，如图1所示，通过照射机构1020向棱镜1090照射激励光EL。照射至棱镜1090的激励光EL如图4所示那样在棱镜1090的内部行进，被反射面1172(详细而言被棱镜1090和金膜1092的界面)反射，并从出射面1174射出。在激励光EL照射至棱镜1090的期间，渐逝波从棱镜1090和金膜1092的界面向金膜1092侧漏出，渐逝波和金膜1092的表面的等离子激元共振，渐逝波的电场被增强。以渐逝波的电场增强度为极大的方式选择激励光EL向棱镜1090和金膜1092的界面照射的入射角θ。增强后的电场作用于荧光标识，从抗原捕获膜放射出表面等离子激元激励荧光FL。通过光电子倍增管1070来测定表面等离子激元激励荧光FL的光量。测定结果被传输至控制器1030，检测出固定化抗体和抗原的相互作用，测量抗原的有无、抗原量等。
(送液机构)
返回至图1，送液机构1024将试样液、荧光标识液、缓冲液等液体供给至传感器芯片1026，从传感器芯片1026回收试样液、荧光标识液、缓冲液等液体。在将液体向传感器芯片1026供给的情况下，分别向供给口供给液体，反应室被液体充满，液体与抗原捕获膜接触。
在送液机构1024中，例如通过泵从送液源吸引液体，并泵从送液源向送液对象进行输送，通过泵向送液对象喷出液体。也可以使液体在从送液源至送液对象的配管中流动。
(试样液以及荧光标识液)
典型的情况下，试样液是血液等来自人的采取物，但也可以是来自人以外的生物的采取物，还可以是来自非生物的采取物。可以对采取物进行稀释、血球分离、试药的混合等预处理。
荧光标识液包括与被测量的抗原结合并进行了荧光标识的荧光标识抗体。荧光标识抗体包括成为放射荧光的荧光标识的化学构造。
(激光二极管)
如图1所示，激光二极管1050放射激励光EL。也可以将激光二极管1050置换为其他形式的光源。例如，可以将激光二极管1050置换为发光二极管、水银灯、激光二极管以外的激光器等。
在从光源放射的光不是平行光线的情况下，通过透镜、反射镜、狭缝等将光变换为平行光线。在光不是直线偏光的情况下，通过直线偏振片等将光变换为直线偏光。在光不是单色光的情况下，通过衍射光栅等将光变换为单色光。
(直线偏振片)
如图1所示，直线偏振片1052被配置在激励光EL的光路上，直线偏振片1052将从激光二极管1050放射的激励光EL变换为直线偏光。以激励光EL相对于棱镜1090的反射面1172成为P偏光的方式选择激励光EL的偏光方向。由此，渐逝波的漏出增加，表面等离子激元激励荧光FL的光量增加，测量的灵敏度以及精度提高。
(反射镜以及反射镜驱动机构)
如图1所示，反射镜1054被配置在激励光EL的光路上，被对通过了直线偏振片1052的激励光EL进行反射的反射镜1054反射后的激励光EL向棱镜1090照射。照射至棱镜1090的光向入射面1170入射，并被反射面1172反射，从出射面1174射出。激励光EL向反射面1172的入射角θ满足全反射条件θc≤θ(θc：临界角)。
反射镜驱动机构1056具备马达、压电致动器等驱动力源，反射镜驱动机构1056使反射镜1054旋转，调整反射镜1054的姿势。另外，反射镜驱动机构1056具备直线步进马达等驱动力源，使反射镜1054沿激光二极管1050的光轴方向移动，调整反射镜1054的位置。由此，能够在将棱镜1090的反射面1172中的激励光EL的入射位置维持在抗原捕获膜固定的区域的背侧的状态下，调整激励光EL向棱镜1090的反射面1172的入射角θ。
(光电子倍增管)
如图1所示，光电子倍增管1070被配置在表面等离子激元激励荧光FL的光路上，光电子倍增管1070测定表面等离子激元激励荧光FL的光量。也可以将光电子倍增管1070置换为其他形式的光量传感器。例如，可以将光电子倍增管1070置换为电荷耦合元件(CCD)传感器等。
(低通滤波器)
低通滤波器1072使比截止波长长的波长的光透过，并使比截止波长短的波长的光衰减。在从激励光EL的波长到表面等离子激元激励荧光FL的波长的范围内选择截止波长。
在低通滤波器1072被配置于表面等离子激元激励荧光FL的光路上的情况下，散射后的激励光EL通过低通滤波器1072而衰减，散射后的激励光EL的极小一部分到达光电子倍增管1070，但表面等离子激元激励荧光FL透过低通滤波器1072，表面等离子激元激励荧光FL的大部分到达光电子增给管1070。由此，在测定光量相对小的表面等离子激元激励荧光FL的光量的情况下可抑制光量相对大的散射后的激励光EL的影响，测量的精度提高。也可以将低通滤波器1072置换为带通滤波器。
(低通滤波器驱动机构)
如图1所示，低通滤波器驱动机构1074对低通滤波器1072被配置在表面等离子激元激励荧光FL的光路上的状态和低通滤波器1072不被配置在表面等离子激元激励荧光FL的光路上的状态进行切换。
(光电二极管)
如图1所示，光电二极管1076被配置于在棱镜1090和金膜1092的界面反射了的激励光EL的光路上，光电二极管1076测定在棱镜1090和金膜1092的界面反射了的激励光EL的光量。也可以将光电二极管1076置换为其他形式的光量传感器。例如，可以将光电二极管1076置换为光敏晶体管、光敏电阻等。
(控制器)
控制器1030是执行控制程序的嵌入式计算机。可以由一个嵌入式计算机担任控制器1030的功能，也可以由2个以上嵌入式计算机分担担任控制器1030的功能。还可以由不带有软件的硬件担任控制器1030的全部或者部分的功能。硬件例如是运算放大器、比较器等电子电路。也可以通过手操作来执行利用控制器1030进行的处理的全部或者一部分，还可以在测量装置1000的外部执行利用控制器1030进行的处理的全部或者一部分。
[棱镜的制作方法]
使用注塑成型机，经过规定的工序完成棱镜1090。这里，参照图10以及图11对使用了注塑成型金属模的注塑成型工序进行简单说明。其中，图10是表示使可动金属模和固定金属模对接而形成腔室的、所谓合模工序的样子的示意图。图11是表示使棱镜从金属模离模的、所谓突出工序的样子的示意图。
如图10所示，注塑成型金属模1250构成为包括可动金属模1300、固定金属模1310、突出销1320、喷射部件1325、缸部1260，所述可动金属模1300形成有具有注塑成型品的形状的凹部(腔室)1330，所述固定金属模1310具有通过与可动金属模1300对接来塞住凹部1330的功能，所述缸部1260将作为注塑成型品的材料的树脂材料供给至腔室。
注塑成型的工序包括合模工序、射出工序、保压工序、冷却工序、开模工序、突出/制品取出工序，按该顺序进行注塑成型。在合模工序中，通过如图5所示，使可动金属模1300和固定金属模1310对接，来塞住形成于可动金属模1300的凹部1330而形成腔室。接下来，射出来自树脂材料供给炉1303的树脂材料(熔融树脂)1305，将其填充至腔室(射出工序)。树脂材料通过直浇道1177、浇口1176而被填充至腔室。其中，树脂材料在被填充至金属模的腔室内时被金属模冷却而收缩。由于体积因该收缩而变化，所以该收缩作用成为成型品的尺寸变化、形状转印不佳等原因。为了防止这些情况，在成形机侧施加保压，弥补因收缩而减少的量的树脂(保压工序)。接下来，在金属模内冷却，直至成为从金属模取出的温度程度(冷却工序)。
接下来，若经过规定时间，树脂材料1305被充分冷却，则如图11所示，使可动金属模1300从固定金属模1310分离(开模工序)。此时，成型品附带于可动金属模1300。接下来，通过使突出销1320向可动金属模1300滑动来将棱镜1090离模(突出工序)。通过在该棱镜1090上接合未图示的基板以及流路形成部件，来得到传感器芯片1026。
棱镜1090的缩痕面1175所产生的缩痕在上述的保压工序中产生。以65MPa以下的保压设定使缩痕面1175产生缩痕。另外，在突出工序时，一般对注塑成型品附有突出销印记，但这次在棱镜1090的缩痕面1175上与突出销1320的配置对应地形成突出销印记1180。
[缩痕和偏光维持率的关系]
作为成型品的棱镜1090的内部应力因施加保压而提高，棱镜1090中的偏光状态的维持率因该内部应力而恶化。已知通过使保压设定较低以便在棱镜1090产生缩痕，能够使施加至棱镜1090的内部应力得到缓和，可使棱镜1090的偏光维持率优良化。
[浇口位置和缩痕的关系]
浇口1176成为将树脂材料流入金属模时的入口，具有将经由直浇道1177流入的树脂材料填充至腔室的传递功能。其中，浇口宽度GW为反射面1172中的短边长度的40％以下，浇口厚度t2为棱镜的厚度t1的1/2以下(参照图12A)。
以浇口1176的位置(浇口位置)在棱镜1090的厚度方向为棱镜1090的中心C和反射面1172之间的方式形成棱镜1090。即，以图12A的例子来说，需要在不脱离浇口位置范围W的位置形成浇口1176。
在图12A～图12C中表示了满足上述的条件即浇口位置范围内(W的范围内)的浇口配置。作为第一例，如图12A所示，浇口1176在棱镜1090的厚度方向被配置在棱镜1090的中心C侧。作为第二例，如图12B所示，浇口1176在棱镜1090的厚度方向被配置在棱镜1090的中心C与反射面1172的中间。作为第三例，如图12C所示，浇口1176在棱镜1090的厚度方向被配置在反射面1172上。
通过以成为上述那样的浇口配置的方式形成棱镜1090，对于从浇口观察到的棱镜1090的体积平衡而言，由于从浇口观察的情况下缩痕面侧的体积变多，热收缩偏向缩痕面侧，所以能够优先使缩痕面1175产生缩痕。
[棱镜的形状和突出销的位置关系]
棱镜1090的形状和突出销1320的印记1180的位置关系需要满足以下的条件。这里，残留于棱镜1090的突出销1320的印记1180位于突出销1320与棱镜1090抵接的位置。如图13B所示，突出销印记1180的位置被配置在将浇口延长区域A1投影至缩痕面1175而形成的第一投影区域(以下称作“浇口延长区域A1”。)以外、且将激励光EL通过的区域投影至缩痕面1175而形成的第二投影区域(以下称作“激励光通过区域A2”。)以外的缩痕面的区域A3内(参照图13B、图14B以及图15B)，所述浇口延长区域A1是使浇口1176沿棱镜1090的长边方向延长棱镜1090的长度而形成的区域。若是区域A3内，则也可以设置多个突出销1320，突出销1320的形状、材质没有限定。这里，棱镜1090的长边方向是指与棱镜1090的厚度方向以及宽度方向正交的方向。
作为第一例，如图13B所示，突出销印记1180的位置被配置在使浇口1176氧棱镜1090的长边方向延长棱镜1090的长度而形成的浇口延长区域A1以外且在激励光通过区域A2以外的缩痕面1175的区域A3内。并且，突出销1320的印记1180的位置在缩痕面1175的四个角(各区域A3)分别仅设置一个。
作为第二例，如图14B所示，突出销印记1180的位置被配置在使浇口1176沿棱镜1090的长边方向延长棱镜1090的长度而形成的浇口延长区域A1以外且在激励光通过区域A2以外的缩痕面1175的区域A3内。并且，突出销1320的印记1180的位置在缩痕面1175的四个角分别设置三个。
作为第三例，如图15B所示，突出销印记1180的位置被配置在使浇口1176沿棱镜1090的长边方向延长棱镜1090的长度而形成的浇口延长区域A1以外且在激励光通过区域A2以外的缩痕面1175的区域A3内。并且，突出销1320的印记1180的位置在缩痕面1175的四个角分别设置两个。
下面对如上述那样形成而带来的效果进行叙述。
[突出方法与P偏光维持率的关系]
以下，在还叙述缩痕面1175的有无的同时，对以突出销1320以及突出销印记1180的位置表示的棱镜1090的突出方法与P偏光维持率分布的关系进行说明。在本实施例中，将图16A、B所示那样的梯形状的棱镜1090(长度25mm、宽度8mm、高度3mm、相对于反射面的梯形侧面的倾斜度80°、浇口宽度3mm。浇口的厚度1.5mm)作为测定对象。测定方法在上述的检测范围内从上述中心每隔±1mm测定P偏光维持率(％)。图19表示该测定结果。其中，至浇口侧的双折射分布均匀(参照图19的虚线区域)。
测定对象是比较例(两点突出无缩痕)、本发明的实施例1(两点突出，有缩痕)、实施例2(芯体突出，实施例3(4点突出(四个角突出)，有缩痕)。如图18A所示，实施例3所涉及的棱镜1090A是突出销印记1180的位置处于使浇口1176沿棱镜1090的长边方向延长棱镜1090的长度而形成的浇口延长区域以外并且激励光通过区域以外的缩痕面1175的区域内的棱镜。
如图21A所示，比较例所涉及的棱镜1090B是突出销印记1180处于使浇口1176沿棱镜1090的长边方向延长棱镜1090的长度而形成的浇口延长区域内并且激励光通过区域以外的缩痕面1175的区域内的棱镜，在缩痕面1175没有缩痕。
实施例1所涉及的棱镜1090B除了在缩痕面1175有缩痕以外与比较例相同。如图22A所示，实施例2所涉及的棱镜1090C是通过由未图示的芯引起的面突出(图22A的S1)而成型，并在缩痕面1175有缩痕的棱镜。
这里，参照图17A、B对缩痕量的测定进行简单说明。对于上述的比较例、实施例1、实施例2、实施例3，在图20中表示对在缩痕面1175产生的缩痕量进行了测定的结果。在测定中使用游标高度尺，如图17A所示那样，将距测定基准点P1(测定高度零)的高度作为缩痕量进行测定。测定出的范围M如图17A所示，从棱镜的中心(中央)C沿棱镜的长边方向为±6mm。测定出的范围M在本实施方式中为±6mm，但并不局限于此。
比较例中的缩痕量(高度)为凹3μm以下，实施例1中的缩痕量(高度)为凹25μm以上，实施例2中的缩痕量(高度)为凹25μm以上，实施例3中的缩痕量(高度)为凹25μm以上。
另外，使用了的棱镜、浇口的形状以及外径尺寸如上述那样。成型材料使用“ZEONEX E48R”(商品名)作为树脂材料，棱镜按照上述的“棱镜制作方法”进行制作。
在如上述那样，激励光EL的P偏光分量的维持率(P偏光维持率)为90％以上，优选为96％以上，规定的检测范围(在本实施方式中为棱镜1090的反射面区域中的从中心位置沿棱镜的长边方向为±6mm的范围)中的上述维持率的分布为95±5％，优选为98±2％的情况下，由于可以说成是高的偏光维持率和均匀的偏光状态的分布，所以能够实现测量的灵敏度、精度的提高。
若考虑上述的内容来观察测定结果，则可知实施例1、实施例2、实施例3遍及测定整个范围，P偏光维持率(％)为90％以上。对于实施例1以及实施例2，可知遍及测定整个范围P偏光维持率(％)为95％以上。对于实施例3，可知遍及测定整个范围P偏光维持率(％)为96％以上，P偏光维持率的分布为98±2％。
若更加详细地分析，则对于比较例，遍及测定整个范围P偏光维持率不为90％以上，对于P偏光维持率的分布也不是98±2％。
对于实施例1，虽然遍及测定整个范围P偏光维持率为90％以上，但是对于P偏光维持率的分布而言不是98±2％，虽然从分布是否均匀这一观点出发分布是均匀的，但与实施例3相比，均匀分布的范围较窄。
对于实施例2，虽然遍及测定整个范围P偏光维持率为90％以上，但与实施例1同样，对于P偏光维持率的分布而言不是98±2％，虽然从在测定整个范围分布是否均匀这一观点出发分布均匀，但与实施例3相比，均匀分布的范围较窄。
对于实施例3，遍及测定整个范围分布均匀。
[效果]
如上所述，由于仅本发明的实施例可以说成是高的偏光维持率和均匀的偏光状态的分布，所以能够实现测量的灵敏度、精度的提高。
即，根据本发明，由于即便是树脂制的电介体棱镜，也能够使棱镜的缩痕面优先且稳定地产生缩痕，可使缩痕的分布均匀化，所以能够以低成本提供具有高的偏光维持率和均匀的偏光状态的分布的在表面等离子激元共振中利用的分析所采用的树脂制棱镜。
另外，为了使高精度的SPR/SPFS用分析芯片低价且简便，可以使用光弹性系数为80×10-12Pa-1以下或者来自塞拿蒙评价的相位差为46nm以上的树脂材料，制作能够在SPR/SPFS分析中得到充分使用的树脂制棱镜。
在本申请的实施例的突出销配置中表示了没有飞边槽的情况，但在避讳飞边的情况下，也可以如图23的1340那样对注塑成型金属模设置飞边槽。在图24A、24B、24C中表示了由图23的注塑成型金属模成型的4点(四个角)突出中的棱镜1090D的例子。图24B、图24C的1181是将图23的飞边槽1340的形状转印至棱镜1090D的部分。
对本发明进行了详细的说明，但上述的说明在全部的方面都是例示，本发明并不局限于上述的说明。能够不脱离本发明的范围地设想出未例示的无数的变形例。
符号说明：1000…测量装置；1020…照射机构；1022…测定机构；1026…传感器芯片；1090…棱镜；1092…金膜；1096…流路形成体；1175…缩痕面。

Claims (11)

1.一种棱镜，是由电介体介质构成，并被用于利用了表面等离子激元的分析的棱镜，其特征在于，具备：
入射面，被入射来自外部的激励光；
反射面，对入射至所述入射面的激励光进行反射；
出射面，射出被所述反射面反射的激励光；以及
对置面，与所述反射面对置，
所述对置面是凹面状的缩痕面，
是以浇口的位置成为厚度方向的中心与所述反射面之间的方式形成的注塑成型体，其中，所述浇口成为向金属模流入树脂时的入口。
2.根据权利要求1所述的棱镜，其特征在于，
从所述入射面到所述反射面的区间中的所述激励光的P偏振光分量的维持率为90％以上。
3.根据权利要求2所述的棱镜，其特征在于，
规定的检测范围中的所述维持率的分布为95±5％。
4.根据权利要求1所述的棱镜，其特征在于，
为了离模而使用的突出销所抵接的位置被配置在将浇口延长区域投影至所述对置面而形成的第一投影区域以外且将所述激励光通过的区域投影至所述对置面而形成的第二投影区域以外的所述对置面的区域，其中，所述浇口延长区域是将所述浇口沿所述注塑成型体的长边方向延长该注塑成型体的长度形成的区域。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的棱镜，其特征在于，
当通过在JIS K7114中规定的试验方法进行了评价时，所述注塑成型体针对有机溶剂、酸性溶液以及碱性溶液具有耐受性。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述的棱镜，其特征在于，
当通过在JIS K5401中规定的试验方法进行了评价时，所述注塑成型体的硬度为H以下。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述的棱镜，其特征在于，
当通过在JIS K7209中规定的试验方法进行了评价时，所述电介体介质的吸水率为0.2％以下。
8.根据权利要求1～4中任意一项所述的棱镜，其特征在于，
所述电介体介质的折射率为1.5以上。
9.根据权利要求1～4中任意一项所述的棱镜，其特征在于，
在利用了表面等离子激元的表面等离子激元激励荧光分光法的分析中，被供给了作为检测下限的试样液时进行放射的自身荧光的光量比从所述试样液放射的表面等离子激元激励荧光的光量少。
10.根据权利要求1～4中任意一项所述的棱镜，其特征在于，
使用光弹性系数为80×10-12Pa-1以下的光学树脂材料形成。
11.一种传感器芯片，其特征在于，
具有权利要求1～10中任意一项所述的棱镜、和形成有流路的流路形成体。
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