JP2013253787A - Measuring chip and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光を使用して干渉法により試料を分析するための測定チップ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a measurement chip for analyzing a sample by an interferometry using light and a method for manufacturing the same.
従来、抗原抗体反応などの生体分子同士の分子間相互作用や、有機高分子同士の分子間相互作用などの結合の測定は、一般的に、放射性物質や蛍光体などの標識を用いることで行われてきた。この標識には手間がかかり、特にタンパク質への標識は方法が煩雑な場合や標識によりタンパク質の性質が変化する場合があった。そこで、近年では、生体分子や有機高分子間の結合を、簡便に標識を用いることなく直接的に検出する手段として、光学薄膜の干渉色変化を利用したＲＩｆＳ方式（Reflectometric interference spectroscopy：反射型干渉分光法）が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, the measurement of bonds such as intermolecular interactions between biomolecules such as antigen-antibody reactions and intermolecular interactions between organic macromolecules is generally performed by using labels such as radioactive substances and phosphors. I have been. This labeling takes time, and in particular, labeling a protein may involve complicated methods or the property of the protein may change depending on the labeling. Therefore, in recent years, as a means for directly detecting a bond between a biomolecule and an organic polymer directly without using a label, the RIfS method (Reflectometric interference spectroscopy) using interference color change of an optical thin film is used. Spectroscopy) is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１の記載によれば、ＲＩｆＳ方式の測定方法ではセンサーチップ（２３）を用いる（図１８〜図２０参照）。センサーチップ（２３）が高い屈折率のシリコン基板（５）及び低い屈折率の窒化シリコン膜（６）を有し（図３参照）、その窒化シリコン膜（６）がシリコン基板（５）の表側の面に形成され、その窒化シリコン膜（６）の表面が凹凸に設けられ、窒化シリコン膜（６）の凸部にプローブ（生化学物質）が固定されている。これにより、凸部とプローブからなるセンサー部（２４）がセンサーチップ（２３）の表面に設けられている（図１４参照）。このセンサーチップ（２３）を反応槽（２２）に入れ（図１４、図１８〜図２０参照）、試料溶液（４６）を反応槽（２２）内に供給すると、試料溶液中の生化学物質がセンサー部（２４）のプローブに結合し、生化学物質の層がセンサー部（２４）の表面に形成される。そのため、生化学物質の層と窒化シリコン膜（６）の総厚（巨視的な光学的膜厚）が増加するから、生化学物質の層及び窒化シリコン膜（６）に照射された光の反射光の干渉波長も変化する。そこで、その反射光を光ファイバー（２５）によって分光測定器（２６，２７）に伝達し、その反射光の分光強度分布を分光測定器（２６，２７）で測定し、ボトムピーク（最低強度）の波長の変化量を検出する。時間経過に伴ったボトムピーク波長の変化量から生化学物質の結合を評価することができる。
According to the description in
また、センサーチップを反応槽に入れるのではなく、溝付きの透明なシリコーンゴム基板をセンサーチップに積み重ねることも行われる。センサーチップによってシリコーンゴム基板の溝に蓋をすることで、その溝を流路にして、その流路に試料溶液を流通させる。そうすると、試料溶液中の生化学物質の層がセンサーチップの表面に形成され、干渉波長が変化する。干渉波長を測定するには、光をシリコーンゴム基板に透過させて、その光をセンサーチップの表面に照射する。そうすると、センサーチップの表面の反射光がシリコーンゴム基板を通過するので、その光の分光強度を測定する。 Further, instead of putting the sensor chip into the reaction vessel, a transparent silicone rubber substrate with a groove is stacked on the sensor chip. By covering the groove of the silicone rubber substrate with the sensor chip, the groove is used as a channel, and the sample solution is circulated through the channel. Then, a biochemical substance layer in the sample solution is formed on the surface of the sensor chip, and the interference wavelength changes. In order to measure the interference wavelength, light is transmitted through the silicone rubber substrate, and the surface of the sensor chip is irradiated with the light. Then, since the reflected light on the surface of the sensor chip passes through the silicone rubber substrate, the spectral intensity of the light is measured.
ところが、センサーチップの基材となるシリコン基板は硬くて脆い。そのため、センサーチップに衝撃等を与えてしまうと、センサーチップが損傷してしまう。センサーチップを丁寧に取り扱う必要があり、センサーチップを取り扱いづらい。
また、センサーチップとそれに積み重ねられたシリコーンゴム基板との間の封止性を高めるべく、ある程度の荷重でシリコーンゴム基板とセンサーチップを挟み込む必要がある。そうすると、センサーチップが損傷する虞がある。更に、シリコーンゴム基板が圧縮されることで、シリコーンゴム基板の溝の深さが変化するから、光路長も変化し、分光強度の測定の再現性が良くない。特に、光学特性が低下しないように、溝の底部の厚みを大きくすることができないので、軟質な材料からなる基板に溝のような三次元形状を形成すると、圧縮時の変形による影響が大きい。
However, the silicon substrate that is the base material of the sensor chip is hard and brittle. Therefore, if an impact or the like is given to the sensor chip, the sensor chip is damaged. It is necessary to handle the sensor chip carefully, making it difficult to handle the sensor chip.
Further, in order to improve the sealing performance between the sensor chip and the silicone rubber substrate stacked thereon, it is necessary to sandwich the silicone rubber substrate and the sensor chip with a certain load. As a result, the sensor chip may be damaged. Furthermore, since the groove depth of the silicone rubber substrate changes due to the compression of the silicone rubber substrate, the optical path length also changes, and the reproducibility of the spectral intensity measurement is not good. In particular, since the thickness of the bottom of the groove cannot be increased so as not to deteriorate the optical characteristics, if a three-dimensional shape such as a groove is formed on a substrate made of a soft material, the influence of deformation during compression is large.
そこで、本発明は、分光強度の測定についての再現性を高めることのできる測定チップ及びその製造方法提供することを目的とする。更に、本発明は、耐衝撃性の高い測定チップ及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a measuring chip capable of enhancing the reproducibility of spectral intensity measurement and a method for manufacturing the same. Furthermore, an object of the present invention is to provide a measuring chip with high impact resistance and a method for manufacturing the measuring chip.
以上の課題を解決するための請求項１に係る発明は、溝が凹設された基板と、前記溝の底に転写された単結晶の高屈折率膜と、前記高屈折率膜上に形成され、前記高屈折率膜よりも屈折率が低い干渉膜と、を備える、ことを特徴とする測定チップである。
The invention according to
請求項２に係る発明は、前記基板が樹脂基板又はガラス基板である、ことを特徴とする請求項１に記載の測定チップである。
The invention according to
請求項３に係る発明は、前記高屈折率膜が単結晶シリコン膜又は単結晶ゲルマニウム膜である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測定チップである。
The invention according to
請求項４に係る発明は、単結晶基板上に犠牲膜を形成し、前記犠牲膜上に単結晶の高屈折率膜を形成し、基板に凹設された溝の底に前記高屈折率膜を接合して、前記犠牲膜を除去することによって前記高屈折率膜から前記単結晶基板を剥離し、前記溝の底に残留した前記高屈折率膜上に、前記高屈折率膜よりも屈折率が低い干渉膜を形成する、
ことを特徴とする測定チップの製造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, a sacrificial film is formed on a single crystal substrate, a single crystal high refractive index film is formed on the sacrificial film, and the high refractive index film is formed at the bottom of a groove formed in the substrate. The single crystal substrate is peeled from the high refractive index film by removing the sacrificial film, and is refracted more than the high refractive index film on the high refractive index film remaining at the bottom of the groove. Forming an interference film with a low rate,
This is a method for manufacturing a measuring chip.
請求項５に係る発明は、樹脂基板又はガラス基板を前記基板に用いることを特徴とする請求項４に記載の測定チップの製造方法である。
The invention according to claim 5 is the method of manufacturing a measurement chip according to
請求項６に係る発明は、前記高屈折率膜として単結晶シリコン膜又は単結晶ゲルマニウム膜を前記犠牲膜上に形成する、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の測定チップの製造方法である。 The invention according to claim 6 is characterized in that a single crystal silicon film or a single crystal germanium film is formed on the sacrificial film as the high refractive index film. It is.
請求項７に係る発明は、エピタキシャル成長法によって前記高屈折率膜を前記犠牲膜上に形成する、ことを特徴とする請求項４から６の何れか一項に記載の測定チップの製造方法である。
The invention according to claim 7 is the method of manufacturing a measurement chip according to any one of
本発明によれば、単結晶の高屈折率膜が基板の溝の底に転写されているから、基板を単結晶シリコン基板等のような耐衝撃性が低いものにしなくても済み、基板及び測定チップの耐衝撃性を高めることができる。そのため、測定チップを取り扱いやすい。
更に、基板をゴム等のような変形しやすいものにしなくても済み、溝の深さの変化を抑えることができる。そのため、溝の上から干渉膜や高屈折率膜に光を照射する際に、その光路長が変化せず、干渉膜及び高屈折率膜で反射した反射光の分光強度の測定についての再現性が高まる。よって、分光強度を正確に安定して測定することができる。
According to the present invention, since the single crystal high refractive index film is transferred to the bottom of the groove of the substrate, the substrate does not have to have a low impact resistance such as a single crystal silicon substrate. The impact resistance of the measuring tip can be increased. Therefore, it is easy to handle the measuring chip.
Furthermore, it is not necessary to make the substrate easily deformable, such as rubber, and the change in the depth of the groove can be suppressed. Therefore, when the interference film or high refractive index film is irradiated with light from above the groove, the optical path length does not change, and the reproducibility of the measurement of the spectral intensity of the reflected light reflected by the interference film and high refractive index film Will increase. Therefore, the spectral intensity can be measured accurately and stably.
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているので、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated using drawing. However, the embodiments described below are provided with various technically preferable limitations for carrying out the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
図１は、流路チップ１の斜視図である。図１に示すように、流路チップ１はカバー１０及び生化学測定チップ（センサーチップ）２０を備える。
FIG. 1 is a perspective view of the
カバー１０は薄い平板状に設けられている。カバー１０の全体又は一部が透明であり、カバー１０が透光性を有する。例えば、カバー１０は、透光性のガラス基板、樹脂基板、ゴム基板又はシリコーンゴム基板（例えば、ポリジメチルシロキサン（Poly dimethylsiloxane : PDMS）からなる基板）である。
The
図２は、測定チップ２０の断面図である。図１及び図２に示すように、測定チップ２０は基板２１、溝２２、高屈折率膜２３及び干渉膜２４を有する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
基板２１は薄い平板状に設けられている。基板２１は樹脂基板である。基板２１はシリコン基板のような脆性材料ではなく、基板２１のじん性が高いから、基板２１及び測定チップ２０の耐衝撃性が高い。なお、基板２１がガラス基板であってもよい。
The
基板２１の一方の面２１ａに、長方形状の溝２２が凹設されている。基板２１がPDMS製やゴム弾性材製の基板でないから、基板２１が圧縮されても基板２１の厚みが大きく変化することはなく、溝２２の深さも変化しない。なお、基板２１に形成される溝２２の数は１又は２以上である。
A
溝２２の底２２ａのうち長手方向の一端部には、導入孔２５が形成され、溝２２の底２２ａのうち長手方向の他端部には、排出孔２６が形成されている。導入孔２５及び排出孔２６は、溝２２の底２２ａから反対面２１ｂまで貫通する。
An
溝２２の底２２ａには、高屈折率膜２３が形成されている。高屈折率膜２３は単結晶膜であり、例えば高屈折率膜２３は単結晶シリコン膜又は単結晶ゲルマニウム膜である。具体的には、高屈折率膜２３はエピタキシャル成長した膜である。より具体的には、高屈折率膜２３は、溝２２の底２２ａに直接成長したものではなく、溝２２の底２２ａ以外の場所において成長した後に溝２２の底２２ａに転写されたものである。
A high
高屈折率膜２３上には、干渉膜２４が形成されている。干渉膜２４は、気相成長法（例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム蒸着法）によって形成されたものである。干渉膜２４は酸化膜である。干渉膜２４の組成物の一例として窒化シリコン、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化ニオブがある。なお、干渉膜２４の表面がリガンド修飾されていてもよいし、修飾されていなくてもよい。
An
干渉膜２４は高屈折率膜２３よりも屈折率が低い。波長632.8 nmの光に対して干渉膜２４の屈折率が２〜３であり、波長632.8 nmの光に対して高屈折率膜２３の屈折率が３〜５．５である（但し、干渉膜２４の屈折率と高屈折率膜２３の屈折率の両方が３であることはない）。
The
図３〜図５の平面図では、干渉膜２４に模様を付して図示する。図３に示すように干渉膜２４が溝２２の底２２ａ全体にわたって形成されているか、図４又は図５に示すように溝２２の底２２ａの一部に形成されている。なお、図６に示すように、干渉膜２４と同じ組成物からなる薄膜２８が基板２１の一方の面２１ａ上に形成されていてもよい。この薄膜２８は、干渉膜２４の形成の際に基板２１の一方の面２１ａ上に成長したものである。
3 to 5, the
図７に示すように、カバー１０が基板２１の一方の面２１ａに突き合わせられ、カバー１０と基板２１が積み重ねられる。溝２２がカバー１０によって蓋をされることによって流路２７が形成される。図８又は図９に示すように、シール３０又はシール３１が基板２１の一方の面２１ａとカバー１０の間に挟まれて、基板２１とカバー１０の間の隙間がシール３０又はシール３１によって封止されてもよい。図８に示すシール３０はパッキンシートであり、シール３０が基板２１の一方の面２１ａに積み重ねられ、溝２２がそのシール３０によって蓋をされる。図８に示すシール３０の一部又は全体が透明であり、その透明な部分が溝２２に重なるか、シール３０に開口が形成され、その開口が溝２２に重なる。図９に示すシール３１は枠状（リング状）に設けられたオーリングであり、そのシール３１が溝２２を囲繞するようにしてカバー１０と基板２１の間に挟持される。
As shown in FIG. 7, the
導入孔２５と排出孔２６のどちらか一方又は両方が基板２１ではなく、カバー１０に形成されていてもよい。導入孔２５がカバー１０に形成されている場合、カバー１０が基板２１に積み重ねられると、導入孔２５が溝２２のうち長手方向の一端部に重なって、導入孔２５が流路２７に通じる。排出孔２６がカバー１０に形成されている場合、カバー１０が基板２１に積み重ねられると、排出孔２６が溝２２のうち長手方向の他端部に重なって、排出孔２６が流路２７に通じる。
Either one or both of the
測定チップ２０の製造方法について説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、溝２２（必要に応じて、導入孔２５若しくは排出孔２６又はこれらの両方も）が形成された基板２１を準備する。例えば、射出成形法によって、溝２２（必要に応じて、導入孔２５若しくは排出孔２６又はこれらの両方も）が形成された基板２１を成形する。なお、溝２２が形成されていない基板２１を加工することによって、基板２１の一方の面２１ａに溝２２を形成し、必要に応じて導入孔２５若しくは排出孔２６又はこれらの両方を溝２２の底に形成してもよい。
A method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 10A, a
一方、図１０（ｂ）に示すように、単結晶基板（例えば、単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板）４０上に犠牲膜４１を形成する。例えば、エピタキシャル成長法によって犠牲膜４１を形成する。犠牲膜４１の組成物が単結晶基板４０の組成物と異なり、例えば犠牲膜４１が酸化膜である。
On the other hand, as shown in FIG. 10B, a
次に、図１０（ｃ）に示すように、エピタキシャル成長法（具体的には、ヘテロエピタキシャル成長法）によって犠牲膜４１上に高屈折率膜（例えば、単結晶シリコン膜又は単結晶ゲルマニウム膜）２３を形成する。高屈折率膜２３の組成物が犠牲膜４１の組成物と異なる。高屈折率膜２３の成膜条件を調整したり、高屈折率膜２３の組成物を選択したりすることによって、高屈折率膜２３の屈折率を調整することができる。なお、高屈折率膜２３の形成法はエピタキシャル成長法以外の形成法（例えば、蒸着法）であってもよい。
Next, as shown in FIG. 10C, a high refractive index film (for example, a single crystal silicon film or a single crystal germanium film) 23 is formed on the
次に、図１０（ｄ），（ｅ）に示すように、高屈折率膜２３を溝２２の底２２ａに転写する。具体的には、高屈折率膜２３を溝２２の底２２ａに接合して（図１０（ｄ）参照）、犠牲膜４１を溶剤・エッチング液等で溶解又はエッチングして、単結晶基板４０を高屈折率膜２３から剥離して、単結晶基板４０を溝２２から取り出す（図１０（ｅ）参照）。そうすると、高屈折率膜２３が溝２２の底２２ａに残留する。
Next, as shown in FIGS. 10D and 10E, the high
溝２２の底２２ａと高屈折率膜２３の接合は例えば接着法、表面活性化接合法又は表面親水化接合法を利用する。接着法は、溝２２の底２２ａと高屈折率膜２３の間に接着剤を挟んで、これらを接着剤で接着する方法である。表面活性化接合法は、溝２２の底２２ａ及び高屈折率膜２３の表面を活性化して、高屈折率膜２３を溝２２の底２２ａに積み重ねて接合する方法である。表面親水化接合法は、溝２２の底２２ａ及び高屈折率膜２３の表面を親水化処理により活性化して、高屈折率膜２３を溝２２の底２２ａに積み重ねて接合する方法である。このように、転写によって高屈折率膜２３を形成するので、容易かつ正確に溝の底部に高屈折率膜２３を設けることができる。
For joining the bottom 22a of the
高屈折率膜２３の転写後、図１０（ｆ）に示すように、気相成長法（例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム蒸着法）によって高屈折率膜２３上に干渉膜２４を形成する。干渉膜２４を形成する際に、基板２１の一方の面２１ａをマスキングしなければ、干渉膜２４と同じ組成物からなる薄膜２８が基板２１の一方の面２１ａ上に形成される（図６参照）。溝２２の周囲をマスキングして溝２２を露出した状態で干渉膜２４を形成すれば、干渉膜２４が溝２２の底２２ａ全体にわたって形成される（図３参照）。溝２２の周囲をマスキングして、更に溝２２の底２２ａの一部をマスキングすれば、干渉膜２４が溝２２の底２２ａの一部に形成される（図４又は図５参照）。
After the transfer of the high
なお、溝２２の底２２ａに導入孔２５や排出孔２６が形成されていなければ、必要に応じて、干渉膜２４の形成後に導入孔２５若しくは排出孔２６又はこれらの両方を溝２２の底２２ａに穿孔する。
If the
カバー１０及び測定チップ２０の使用方法について説明する。
図１１に示すように、カバー１０を測定チップ２０に重ねて、カバー１０及び測定チップ２０を測定装置８０にセッティングする。
A method of using the
As shown in FIG. 11, the
測定装置８０は保持台８１、圧盤８６、光源８９、ライトガイド９０、分光測定器９１、ライトガイド９２、試料注入装置９３及び廃液容器９４等を有する。
The measuring
保持台８１の後端にはヒンジ８５が設けられ、圧盤８６がそのヒンジ８５によって保持台８１の上部後端に回動可能に連結されている。保持台８１の上面に収納部８２が凹設され、収納部８２の底に注入孔８３及び排出孔８４が形成されている。注入孔８３は試料注入装置９３に通じ、排出孔８４が廃液容器９４に通じる。試料注入装置９３は例えばシリンジポンプである。
A
収納部８２にはカバー１０及び測定チップ２０が収納される。ここで、測定チップ２０が下側になって、測定チップ２０の導入孔２５が注入孔８３に接続され、測定チップ２０の排出孔２６が排出孔８４に接続される。
The
圧盤８６の保持台８１側の面には、突起部８７が設けられている。圧盤８６がヒンジ８５を支点として前に回転することによって、突起部８７が収納部８２に嵌まる。突起部８７が収納部８２に嵌まると、カバー１０及び測定チップ２０が収納部８２の底と突起部８７の間に挟まれる。圧盤８６が保持台８１に重なった状態において、圧盤８６及び突起部８７がバネ等の弾性力によって保持台８１側へ押し付けられる。なお、導入孔２５や排出孔２６がカバー１０に形成されている場合には、注入孔８３や排出孔８４が突起部８７に形成されている。
A
突起部８７には窓８８が設けられている。ライトガイド９０の一端が窓８８に接続され、ライトガイド９０の他端が光源８９に接続されている。また、ライトガイド９２の一端が窓８８に接続され、ライトガイド９２の他端が分光測定器９１に接続されている。圧盤８６が保持台８１に重なった状態において、窓８８が導入孔２５と排出孔２６の間において干渉膜２４に対向する。
The
光源８９はハロゲンランプ、発光ダイオード若しくは放電灯又はこれらの組み合わせである。ライトガイド９０，９２は光ファイバー又は光ファイバーバンドルである。ライトガイド９０は、光源８９で発した光を光源８９から窓８８へ伝達する。ライトガイド９２は、窓８８から分光測定器９１へ光を伝達する。分光測定器９１は、光の波長毎の強度を測定する。
The
収納部８２に収納されたカバー１０及び測定チップ２０が突起部８７と保持台８１によって挟まれている状態において、試料注入装置９３が作動すると、液体試料が試料注入装置９３によって注入孔８３及び導入孔２５（図１等参照）に注入される。その液体試料が流路２７（図７〜図９参照）内を導入孔２５から排出孔２６（図１参照）へ流通し、その液体試料が排出孔２６及び排出孔８４を通って廃液容器９４へ排出される。
When the
液体試料が流路２７を流れている際に、光源８９が点灯すると、ライトガイド９０の先端から光が出射し、その光が窓８８及びカバー１０を透過して干渉膜２４及び高屈折率膜２３に入射する。干渉膜２４及び高屈折率膜２３に入射する光の反射光がカバー１０及び窓８８を透過して、その光がライトガイド９２によって分光測定器９１へ伝達される。
When the
液体試料が流路２７に流れていると、その液体試料に含まれるアナライトが干渉膜２４の表面に結合して、アナライトからなる薄膜が干渉膜２４の表面に形成される。アナライトの薄膜の巨視的な光学的厚さが変化すると、アナライトの薄膜の表面から干渉膜２４と高屈折率膜２３の界面までの光路長が変化するから、アナライトの薄膜や干渉膜２４に入射する光の反射光の干渉波長が変化する。
When the liquid sample flows in the
アナライトの薄膜や干渉膜２４に入射する光の反射光の波長毎の強度が分光測定器９１によって測定される。例えば、波長毎の強度を表した強度分布において最低強度を示す波長が干渉波長であり、干渉波長の変化量（例えば、測定初期における干渉波長と測定終期における干渉波長との差）からアナライトの特性や結合状態等を評価することができる。
The
本実施形態の測定チップ２０及びその製造方法は以下のような効果をもたらす。
The
（１） 高屈折率膜２３及び干渉膜２４を基板２１の溝２２の底２２ａに形成したので、基板２１の組成物についての選択の幅が広がり、基板２１をシリコン基板としなくても済む。そのため、基板２１を樹脂基板等のように耐衝撃性の高いものにすることができ、測定チップ２０の耐衝撃性を高くすることができる。従って、測定チップ２０を誤って落下させたものとしても、測定チップ２０が損傷しにくい。よって、測定チップ２０の使用時において測定チップ２０を取り扱いやすい。
(1) Since the high
（２） 基板２１が変形し難く、溝２２の深さが変化し難い。そのため、ライトガイド９０から出射された光や干渉膜２４によって反射された光の光路長が安定し、分光強度の測定を正確に行うことができるとともに、その測定についての再現性が高くなる。また、測定チップ２０を覆うカバー１０としてシリコーンゴムやＰＤＭＳのような軟質材料を用いたとしても、カバー１０側に溝を形成する必要が無く、平坦な表面形状のものを用いることができ、圧縮時の変形による影響を抑制することができる。
(2) The
（３） 高屈折率膜２３及び干渉膜２４が基板２１の溝２２の底２２ａ内にあるから、高屈折率膜２３及び干渉膜２４が基板２１によって保護され、高屈折率膜２３及び干渉膜２４の損傷を抑えることができる。例えば、測定チップ２０を誤って落下させたものとしても、高屈折率膜２３及び干渉膜２４が床などに衝突するわけではなく、高屈折率膜２３や干渉膜２４よりも耐衝撃性の高い基板２１が床などに衝突するので、高屈折率膜２３や干渉膜２４が保護される。
(3) Since the high
（４） 圧盤８６及び突起部８７によって測定チップ２０が挟み込まれ、その挟み込む力が強くても、測定チップ２０が損傷しにくい。
(4) The
（５） 基板２１とは別に高屈折率膜２３があるから、高屈折率膜２３の組成物や形成条件は基板２１の組成物等に影響されず、高屈折率膜２３の組成物や形成条件を任意に選択することができる。それゆえ、高屈折率膜２３の屈折率を任意に選択することができる。
(5) Since the high
（６） 高屈折率膜２３がエピタキシャル成長膜であれば、高屈折率膜２３の表面粗さが小さく、高屈折率膜２３に含まれる不純物が少ない。そのため、正確で安定した測定を行うことができる。
(6) If the high
（７） 図１０（ｂ）〜（ｅ）に示すように所謂エピタキシャルリフトオフ法によって高屈折率膜２３を溝２２の底２２ａに転写したから、単結晶基板４０を再利用することができる。そのため、測定チップ２０を大量生産する際にも、単結晶基板４０を使い回すことで、生産コストを削減することができる。
(7) Since the high
（８） 高屈折率膜２３が溝２２の底２２ａに接合されることによって固定されているから、干渉膜２４や高屈折率膜２３によって反射された光が安定する。そのため、分光強度の測定を正確に行うことができるとともに、その測定再現性が高くなる。
(8) Since the high
（９） 測定チップ２０の基板２１が樹脂基板であれば、溝２２を基板２１に容易に形成することができるとともに、溝２２の位置、大きさ、深さ等を精度良くすることができる。
(9) If the
以上に本発明の実施の形態について説明した。本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されない。また、本発明の適用可能な実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上述の実施の形態から適宜変更可能である。 The embodiment of the present invention has been described above. The technical scope of the present invention is not limited to the embodiment described above. The applicable embodiment of the present invention can be appropriately changed from the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
以下、具体的な実施例を用いて、基板２１の溝２２の深さが変化すると、干渉波長の変化量が変化してしまうことについて検証した例を説明する。
Hereinafter, an example in which the amount of change in the interference wavelength is changed when the depth of the
図１に示したのと同様の形状を有し、溝２２の深さが５０μｍである測定チップ２０と、溝２２の深さが１００μｍである測定チップ２０と、溝２２の深さが３００μｍである測定チップ２０とを準備した。これらの測定チップ２０は、溝２２の深さを除いて同じものである。
The
測定チップ２０にカバー１０を積み重ねて、測定チップ２０及びカバー１０を測定装置８０にセッティングし、流路２７に液体試料を供給した。液体試料の供給開始から６００秒間、液体試料に含まれるタンパク質の濃度をゼロにした。その後の１２００秒間、液体試料に含まれるタンパク質の濃度を０．１μｇ／ｍｌにした。更にその後の１２００秒間、液体試料に含まれるタンパク質の濃度を１μｇ／ｍｌにした。更にその後の１２００秒間、液体試料に含まれるタンパク質の濃度を１０μｇ／ｍｌにした。更にその後の１２００秒間、液体試料に含まれるタンパク質の濃度を１００μｇ／ｍｌにした。液体試料に含まれるタンパク質は、特異吸着反応（アビジン−ビオチン反応）によって干渉膜２４の表面に吸着する。
The
液体試料を流路２７に供給している時に、干渉膜２４及び高屈折率膜２３に光を照射し、干渉膜２４及び高屈折率膜２３で反射した光の分光強度を測定し、最も測定強度の低い波長（干渉波長）を特定した。その結果を図１２に示す。図１２のグラフの横軸は、液体試料の供給開始時及び測定開始時からの時間を表し、縦軸は、干渉波長の変化量を表す。
When the liquid sample is supplied to the
図１２から明らかなように、溝２２の深さに関わらず、測定を行うことができることが判る。その一方、溝２２の深さによって時間経過に対するΔλの変化量の挙動がそれぞれ異なっており、溝２２の深さが５０μｍである場合と、溝２２の深さが１００μｍである場合と、溝２２の深さが３００μｍである場合とでは、干渉波長の変化量が異なることが理解される。つまり、溝２２の深さが変化すると、干渉波長の変化量も変化してしまうことを意味している。従って、軟質材料からなる基板に溝を形成して流路となす場合、圧縮量の違いにより、厚みの変化を正しく把握することができなくなる恐れがあることが判る。
As is apparent from FIG. 12, it can be seen that the measurement can be performed regardless of the depth of the
本実施例では、基板２１の組成物についての選択の幅が広がり、基板２１を樹脂基板やガラス基板のように変形し難いものにすることができ、溝２２の深さが変化し難い。よって、干渉波長の変化量の測定についての再現性が高い。
In the present embodiment, the range of selection for the composition of the
１０ カバー
２０ 測定チップ
２２ 溝
２２ａ 底
２３ 高屈折率膜
２４ 干渉膜
４０ 単結晶基板
４１ 犠牲膜
10
Claims (7)
前記溝の底に転写された単結晶の高屈折率膜と、
前記高屈折率膜上に形成され、前記高屈折率膜よりも屈折率が低い干渉膜と、を備える、
ことを特徴とする測定チップ。 A substrate with a recessed groove;
A single crystal high refractive index film transferred to the bottom of the groove;
An interference film formed on the high refractive index film and having a lower refractive index than the high refractive index film,
A measuring chip characterized by that.
ことを特徴とする請求項１に記載の測定チップ。 The substrate is a resin substrate or a glass substrate;
The measuring chip according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測定チップ。 The high refractive index film is a single crystal silicon film or a single crystal germanium film,
The measuring chip according to claim 1 or 2, wherein
前記犠牲膜上に単結晶の高屈折率膜を形成し、
基板に凹設された溝の底に前記高屈折率膜を接合して、前記犠牲膜を除去することによって前記高屈折率膜から前記単結晶基板を剥離し、
前記溝の底に残留した前記高屈折率膜上に、前記高屈折率膜よりも屈折率が低い干渉膜を形成する、
ことを特徴とする測定チップの製造方法。 A sacrificial film is formed on a single crystal substrate,
Forming a single crystal high refractive index film on the sacrificial film;
Bonding the high refractive index film to the bottom of the groove recessed in the substrate, and removing the sacrificial film to peel the single crystal substrate from the high refractive index film,
On the high refractive index film remaining at the bottom of the groove, an interference film having a refractive index lower than that of the high refractive index film is formed.
A method for manufacturing a measuring chip.
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の測定チップの製造方法。 Forming a single crystal silicon film or a single crystal germanium film on the sacrificial film as the high refractive index film;
The method for manufacturing a measuring chip according to claim 4 or 5, wherein
ことを特徴とする請求項４から６の何れか一項に記載の測定チップの製造方法。 Forming the high refractive index film on the sacrificial film by an epitaxial growth method;
The method for manufacturing a measuring chip according to any one of claims 4 to 6, wherein:
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|---|---|---|---|---|
| WO2017061619A1 (en) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | シスメックス株式会社 | Specimen treatment chip, specimen treatment device, and specimen treatment method |
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