專利名稱：：光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片及光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，特別涉及定量測定水溶液中和生物的生物分子的數(shù)量、性狀用的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片及光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法。
背景技術(shù)：
：以往，作為小型且高靈敏度生物化學(xué)傳感器芯片，提出了包括光柵耦合器和具有生物分子識(shí)別功能及信息變換功能的感測膜，并利用光波導(dǎo)層表面產(chǎn)生的損耗波的平面光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的方案。例如，特許文獻(xiàn)1中揭示了利用溶膠法在基板上形成由膜厚620nm的氧化硅膜構(gòu)成的光波導(dǎo)層，并在該光波導(dǎo)層的兩端形成光柵的構(gòu)造的熒光免疫傳感器。作為光波導(dǎo)層，也可用聚烯亞胺膜做成，但未詳細(xì)公開。特許文獻(xiàn)2中揭示了在基板兩端附近形成光柵，并在含有該光柵的所述基板表面形成光波導(dǎo)層的構(gòu)造的平面光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片。說明了這種光波導(dǎo)層最好是用濺射法或CVD法形成的氮化硅、氧化鋁、氧化鉭等，或用離子交換法制作的玻璃膜。特許文獻(xiàn)3中揭示了也由同樣材料構(gòu)成的光波導(dǎo)層。另外，特許文獻(xiàn)4中揭示了在厚度小于等于lnm的基板主面上形成具有生物分子識(shí)別功能和信息變換功能的感測膜，使光在基板內(nèi)傳播，并在與所述感測膜的界面上反射的光波導(dǎo)傳感器的提案。[特許文獻(xiàn)1]特開平8-285851號(hào)公報(bào)[特許文獻(xiàn)2]特開平9-61346號(hào)公報(bào)[OOOg][特許文獻(xiàn)3]特許第3236199號(hào)[特許文獻(xiàn)4]特開2004-333250上述特許文獻(xiàn)13所述的光波導(dǎo)層，根據(jù)其材質(zhì)和成膜法以1Pm左右的厚度形成在基板上。另一方面，作為光源的波長一般用近紫外光區(qū)域至可見光區(qū)域的波長，因此是1Pm左右厚度是波導(dǎo)光的波長的1倍至4倍左右的值。這樣薄的厚度的光波導(dǎo)層，由心層和包層的折射率與所用的光的波長決定的固有模數(shù)，也就是說能使光耦合到光導(dǎo)入用的耦合器的入射角度的數(shù)，為不到10的不連續(xù)的值，因此存在有必要調(diào)整與該不連續(xù)值對(duì)應(yīng)的嚴(yán)密的入射角度那樣的問題。另外，一般傳播平面光波導(dǎo)層的光，由于光波導(dǎo)層與包層的界面上的散射等引起衰減。因此，光波導(dǎo)層的膜厚越薄、反射次數(shù)越多的結(jié)果，降低了出射波強(qiáng)度。在具有前述厚度的光波導(dǎo)層的生物化學(xué)傳感器中，光波導(dǎo)層內(nèi)的表面和界面(基板和感測膜的界面)上的反射次數(shù)多，因此存在出射光的強(qiáng)度衰減，并易受到外散射光或測定系統(tǒng)的起伏等引起噪聲影響那樣的問題。因此，為得到現(xiàn)實(shí)的出射光強(qiáng)度，需要高輸出的光源等，存在難以使測定系統(tǒng)小型化的課題。另外，如特許文獻(xiàn)4所述，在玻璃基板內(nèi)光一面全反射一面透過的光波導(dǎo)中，使光傳播用的玻璃基板的厚度設(shè)定為0.7mm至lmm左右，玻璃基板與感測膜的界面上的反射次數(shù)為幾次，存在檢測靈敏度降低的問題。為提高靈敏度而將玻璃的厚度做得薄時(shí)，因物理強(qiáng)度降低，處理變得困難。如上所述，在利用光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片時(shí)，作為入射到其中的光的光源，為了要能使用激光二極管等的低輸出且小型廉價(jià)的光源，除了使光波導(dǎo)層為適當(dāng)?shù)暮穸韧猓€有必要提高光的入射和出射效率。此外還有因耦合器和去耦器的損傷、污染引起的光的散射，耦合效率降低的問題。特許文獻(xiàn)1中雖說明了在利用溶膠法形成的氧化硅或聚烯亞胺構(gòu)成的光波導(dǎo)層的表面上通過光刻形成光柵的實(shí)施例，但沒有示出因光柵表面與空氣接觸，效率不一定高，而且防止對(duì)光柵的損傷和污染用的辦法。另外，如特許文獻(xiàn)3的實(shí)施例所述，對(duì)基板進(jìn)行除去加工、形成光柵構(gòu)造時(shí)，基板與光波導(dǎo)層的折射率減小，因此存在衍射效率降低的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供可擴(kuò)大允許的入射角范圍，且維持高的靈敏度同時(shí)抑制光波導(dǎo)層中的光強(qiáng)度衰減的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片及其制造方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，包括具備以規(guī)定的條件使光入射到內(nèi)部的耦合器或以規(guī)定的條件使光從內(nèi)部出射的去耦器中的至少一方的、以具有透光性的材料成形的基板，相對(duì)于形成所述基板的所述耦合器或所述去耦器的主面鄰接形成的、并以厚度為3300Pm且由其折射率比構(gòu)成所述基板的材料更高的高分子樹脂材料構(gòu)成的光波導(dǎo)層，以及形成在所述光波導(dǎo)層上、并根據(jù)導(dǎo)入的檢體生成對(duì)所述光或所述光的損耗波具有吸收性的反應(yīng)產(chǎn)物的感測膜。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其中，通過用比所述光波導(dǎo)層的折射率高0.3以上的高折射率的材料形成的光柵，形成所述耦合器或所述去耦器。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其中，形成所述光柵的材料，包括氧化鈦、氧化鉭、氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化鋁、氮化硅中的一種或一種以上的材料。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其中，所述光波導(dǎo)層部分的所述光傳播的區(qū)域的長度為大于等于3mm。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其中，所述光波導(dǎo)層厚度為大于等于所述光的波長的5倍，使所述光以多模式傳播。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其中，所述光是發(fā)散光或集聚光。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其中，在所述基板的另一主面上還形成與所述光波導(dǎo)層相同材質(zhì)且相同厚度的高分子樹脂層。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其中，在覆蓋所述耦合器或所述去耦器的所述光波導(dǎo)層的一部分，形成由折射率低于所述光波導(dǎo)層的材料構(gòu)成的保護(hù)膜。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其中，在所述光波導(dǎo)層表面，形成開口的、由折射率低于所述光波導(dǎo)層的材料構(gòu)成的框構(gòu)造膜，使得包圍所述感測膜。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其中，所述感測膜具備3，3'，5，5'-四甲替聯(lián)苯胺(TMBZ)。另外，本發(fā)明提供的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，包括以下工序在具有透光性的基板的主面上，形成使光入射或出射于該基板的內(nèi)部用的耦合器或去耦器中至少一方的工序，在包含所述耦合器或去耦器的基板的主面上，涂布其折射率比所述基板更高的高分子樹脂材料，經(jīng)干燥，形成厚度3300m的光波導(dǎo)層的工序，以及在所述光波導(dǎo)層上的規(guī)定區(qū)域形成感測膜的工序。另外，本發(fā)明提供的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，包括以下工序在具有透光性的基板的主面上，形成使光入射或出射于該基板的內(nèi)部用的耦合器或去耦器中至少一方的工序，在包含所述耦合器或去耦器的基板的主面上，涂布其折射率比所述基板更高的高分子樹脂材料，經(jīng)干燥，形成厚度3300m的光波導(dǎo)層的工序，在與所述基板的形成所述耦合器或去耦器的面不同的主面上，涂布其折射率比所述基板更高的高分子樹脂，經(jīng)干燥，形成厚度3300m的高分子樹脂層的工序，在包含所述耦合器或去耦器的基板的主面上，涂布與所述的高分子樹脂層相同的高分子樹脂，經(jīng)干燥，形成與所述高分子樹脂層相同厚度的光波導(dǎo)層的工序，以及在所述光波導(dǎo)層表面形成感測膜的工序。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，其中，具有在光波導(dǎo)表面中，在所述光波導(dǎo)層的一部分上，用其折射率比形成所述光波導(dǎo)的材料更低的材料形成保護(hù)膜，使得包含形成耦合器或去耦器的區(qū)域的工序。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，其中，具有用其折射率比形成所述光波導(dǎo)的材料更低的材料、形成框構(gòu)造的保護(hù)膜，使得包圍形成感測膜的區(qū)域并開口的工序。所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，其中，在形成所述光波導(dǎo)層后，切斷所述基板。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可提供操作性良好，高靈敏度且可使測定系統(tǒng)小型化的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片。圖1為本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的剖視圖。圖2示出本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造工序的剖視圖。圖3示出本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的輸出強(qiáng)度與光波導(dǎo)層膜厚的關(guān)系曲線。圖4示出本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的輸出信號(hào)下降率與光波導(dǎo)層膜厚的關(guān)系曲線。圖5示出本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的輸出信號(hào)下降率與光波導(dǎo)層膜厚的關(guān)系曲線。圖6為本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的剖視圖。圖7示出本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造工序的剖視圖。圖8示出葡萄糖濃度與激光強(qiáng)度的下降率(靈敏度)的關(guān)系曲線。標(biāo)號(hào)說明l，ll基板2，12光柵3，13光波導(dǎo)層4，14保護(hù)膜5，15感測膜6激光二極管7光電二極管16高分子樹脂層具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。(第1實(shí)施形態(tài))圖1為本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的剖視圖。在具有由玻璃(例如無堿玻璃)或石英構(gòu)成的透光性的基板1的平坦的主面的兩端部附近區(qū)域中，為使光入射、出射于該基板1，各自分別形成一對(duì)光柵2。這些光柵2用其折射率比構(gòu)成基板1的材料更高的材料(例如氧化鈦)形成。光波導(dǎo)層3由折射率比基板1高的高分子樹脂構(gòu)成，是在3300iim的范圍設(shè)定的均勻厚度的膜體。在形成所述光柵2的基板1的主面上緊密地鄰接形成。保護(hù)膜4用折射率比構(gòu)成光波導(dǎo)層3更低、且不與投入傳感器芯片的所有試劑起反應(yīng)的材料(例如氟樹脂)構(gòu)成。鄰接形成在光波導(dǎo)層3的表面，使覆蓋形成所述光柵2的區(qū)域?qū)?yīng)的所述光波導(dǎo)層3的兩端部即光柵2對(duì)應(yīng)區(qū)域。感測膜5具有生物分子識(shí)別功能和信息變換功能。位于由連接光柵2的線上的保護(hù)貘4所夾的區(qū)域，緊密鄰接所述光波導(dǎo)層3的表面地形成。所謂光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片中的感測膜，是根據(jù)導(dǎo)入膜中的規(guī)定濃度的檢體生成規(guī)定濃度的反應(yīng)產(chǎn)物的膜。反應(yīng)產(chǎn)物與光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片內(nèi)傳導(dǎo)的光或由該光產(chǎn)生的損耗波起作用，具有消耗能量的性質(zhì)，或者吸收，或者發(fā)出熒光。為使作為這樣的膜發(fā)揮作用，規(guī)定膜本體為多孔質(zhì)組織，利用檢體與抗原抗體反應(yīng)結(jié)合的產(chǎn)生標(biāo)識(shí)抗體，標(biāo)識(shí)起反應(yīng)生成反應(yīng)產(chǎn)物的試劑，或促進(jìn)標(biāo)識(shí)與試劑的反應(yīng)的觸媒等，根據(jù)藥品的種類適當(dāng)組合，個(gè)別地納入多孔質(zhì)組織的空孔內(nèi)。檢體溶液的溶媒破壞膜組織，移動(dòng)自如地開放這些感測膜構(gòu)成物質(zhì)，促進(jìn)與檢體的反應(yīng)。感測膜5為葡萄糖感測膜時(shí)，葡萄糖感測膜含有葡萄糖的氧化酶或還原酶、與該酶產(chǎn)生的生成物起反應(yīng)發(fā)生使發(fā)色劑發(fā)色的物質(zhì)的試劑、發(fā)色劑、膜形成高分子樹脂、根據(jù)需要聚乙烯糖那樣的透水性促進(jìn)劑。葡萄糖感測膜中的氧化酶、試劑和發(fā)色劑例如可按下面表l所示的組合來使用。[表1]9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>作為上述葡萄糖感測膜中的膜形成高分子樹脂，例如可舉出羧甲基纖維素、羥乙基纖維素的纖維素系高分子樹脂。作為上述葡萄糖感測膜中的發(fā)色劑，希望對(duì)水的溶解度低，對(duì)生物的有害性極低的3，3'，5，5'-四甲替聯(lián)苯胺(TMBZ)。說明前述圖1示出的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的作用。使含有生物分子的檢體與生物化學(xué)傳感器芯片的感測膜5接觸，將檢體中的生物分子抽出到感測膜5中。該生物分子與感測膜5之間發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)。這種狀態(tài)下，如圖l所示，分別在生物化學(xué)傳感器芯片的基板l的內(nèi)表面左側(cè)和右側(cè)各自配置光源(如激光二極管)6和受光元件(如光電二極管)7，當(dāng)所述激光二極管6出射的激光入射到生物化學(xué)傳感器芯片的基板1的內(nèi)表面?zhèn)葧r(shí)，該激光通過基板1在光柵2和光波導(dǎo)層3的界面折射，進(jìn)而在光波導(dǎo)層3與基板1和感測膜5的界面多次折射并傳播。這時(shí)光波導(dǎo)層3傳播的光的損耗波在感測膜5的界面折射時(shí)，隨著根據(jù)感測膜5中的所述檢體中的生物分子的生物化學(xué)反應(yīng)的變化(例如吸光度變化)而被吸收。10所述光波導(dǎo)層3傳播的光從右側(cè)的光柵2基板1的內(nèi)表面出射，由光電二極管7接收。所接收激光的光強(qiáng)度與感測膜5未與生物分子發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)時(shí)受光的光強(qiáng)度(初期光強(qiáng)度)相比，成為下降的值，可根據(jù)該下降率檢測生物分子的數(shù)量。光波導(dǎo)層3中，以3300iim的范圍設(shè)定其厚度較好。其理由如下。平面光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片中，光波導(dǎo)層的膜厚越小，光波導(dǎo)層內(nèi)的表面和界面上的反射次數(shù)越多，光強(qiáng)度衰減增大。結(jié)果，雖然測定靈敏度提高了，但反過來，為得到現(xiàn)實(shí)的出射光強(qiáng)度，要求高輸出的光源等，使測定系統(tǒng)的小型化變得困難。假設(shè)在基板與光波導(dǎo)層的界面和光波導(dǎo)層表面的反射角為e，光波導(dǎo)層的長度(光柵間的部分的長度)為L，光波導(dǎo)層的厚度為t時(shí)，則反射次數(shù)n為n=L/(tXtane)，設(shè)不使檢體起作用的狀態(tài)的界面和表面的散射引起的光的平均衰減率為a(O)，入射光強(qiáng)度為I，因光柵的衍射效率和光波導(dǎo)層內(nèi)以外的散射引起的衰減率為c，未經(jīng)光波導(dǎo)層的外部散射引起的抵消成分為P時(shí)，則對(duì)感測膜不使檢體起作用的狀態(tài)的輸出光強(qiáng)度I(O)如(1)式所示。1(0)=cl(l-a(0))n+e...(1)圖3示出本實(shí)施例中的輸出信號(hào)強(qiáng)度I的光波導(dǎo)層膜厚依存性的一例。這里，Iact、Icalc分別表示輸出信號(hào)強(qiáng)度的實(shí)測值和計(jì)算值。由圖3可見，光波導(dǎo)層膜厚越小，出射光強(qiáng)度越低。作為本發(fā)明中被測定檢體濃度對(duì)應(yīng)的指標(biāo)之一，用使檢體作用后180秒間的輸出信號(hào)的下降率(R)。假設(shè)使檢體作用后180秒后的光波導(dǎo)層的界面和表面的平均衰減率為a(180)，則R如(2)式所示。R=|cl(l-a(0))n-cl(l-a(180))n|/|cl(l_a(0)廣+外"(2)圖4示出本實(shí)施例中的輸出信號(hào)下降率R的光波導(dǎo)層膜厚依存性的一例。這里，Ract、Rcalc分別表示輸出信號(hào)下降率的實(shí)測值和計(jì)算值?？梢?，光波導(dǎo)層膜厚越薄即光波導(dǎo)層內(nèi)的反射次數(shù)越多輸出信號(hào)下降率R不高，由于初期信號(hào)強(qiáng)度(I(O))的低落與低消成分的存在，相對(duì)于光波導(dǎo)層膜厚取最大值。本例中，在L=7mm，e=78.8度時(shí)，研究I(0)和葡萄糖濃度1.Omg/dl的檢體中的輸出信號(hào)下降率R的光波導(dǎo)層膜厚依存性，對(duì)其結(jié)果分別應(yīng)用式(1)和(2)的結(jié)果，估計(jì)為cl=645、P=155、a(0)=0.0095、a(180)=0.033的程度。圖3和圖4中，Icalc、Rcalc分別是輸出信號(hào)強(qiáng)度和輸出信號(hào)下降率的計(jì)算值。表示計(jì)算值對(duì)實(shí)測值良好一致。圖5同樣求出葡萄糖濃度O.02、0.1、0.2、0.5、5mg/dl時(shí)的a(180)，用這些參數(shù)畫出R的光波導(dǎo)層膜厚依存性曲線。根據(jù)圖5的曲線可見，葡萄糖濃度越高，輸出信號(hào)下降率R的最大值越移向厚膜側(cè)。因此，畫出輸出信號(hào)下降率R對(duì)葡萄糖濃度的測量線，僅在光波導(dǎo)層厚約小于等于lOym的低濃度側(cè)，線性較好，光波導(dǎo)層越厚，相對(duì)于低濃度的葡萄糖的R越小(靈敏度下降)，同時(shí)可推定到達(dá)高濃度的線性有所提高。表2示出相對(duì)光波導(dǎo)層膜厚表示對(duì)各葡萄糖濃度的輸出信號(hào)下降率R的值與各濃度范圍中的測量線的線性的r2。[表2]光波導(dǎo)層輸出信號(hào)下降率(R)0.02mg/dl0.5mc/dl0—5mn/dlo.ooooaoooo0,00000.00000.0000o.oooa0.1240-32320.00450加》o加sso.o啦0加550.1730,43B08783o.,o加"00428a04800.O4810.2"0.5370.020000742O，IO幼ai加i0.13220.13220.2590.6t9O.卿SO鵬f(M卿a，柳0.22730.22790.235闊4O.B730.03270.13280加70,29450.31330'3"50.3270.73BO.訴l^0.03460.14480.23550.34970.38270.30600,3580.777O.柳B0O350O.l柳D2柳0.3872CM3B30.44330.3B3O.B"O.卿ft0.034S0.1柳0加90.41"0,47B80.48的0.4090.83BO.S"10O，O鵬0.14750加60."570.5卿0.52570.4330.933"0.O3220.143705040.43200.52fifi0.55550.4570.8抑0.9M120.03090.1392024520,4339o.saoi0.470O.柳0.9950.02M。，3440.2加0.55420,6006o訓(xùn)O.咖0'柳"0.0284CU2950"2，O.S柳0.61790.5220.9，90>998150.12470.Z25Q0."270.5639O.B3270.5"0.9280.9971B0.0260O.，柳o"抑0.4159o.s糾0.6454O.S830.33517o.，朋0'2"00,4啦0加80.65640.5820.942O.咖180鵬9020430.40040.58130.S6610.600O,B"O.柳"D,02300，10730.3322《55760.C74fl0,0180.S53O.柳200-022，0.1咖0.13100.3B330.55310朋220.6350.0570細(xì)加0.07570.，43110.卿00.4fifi00.72590.770D朋O0.999400.01220加》20.11390.25380.42320.73990,8520.9891.000SO仏01加O.O40S0鵬l0_21450,37010,9020.9931.000抑0.0084CL060Io.，柳0.32780.72780.9320.995l.咖70o加7aO加SftO加W0加2O,"M"0.951O,咖，卿抑0.0314O加，B0.145S0加1O,即0加3o,柳,.o加00《0057O鵬t0.的530.13，30.241B0.9720柳，.卿100c.oos曹0.0254O，O知，o.ma0.222，097Ba柳1,000"00.OM70.0232D.045'0.1o站?！?0540，咖50加20.9B91卿120D.0M30.02130.0421O.，BIO0加S10.9B5O.B的1.000130O.C，M0加910加44o"a40.5B43o.ma咖，,000l幼(X00370.01S40-03640加B10.1B740.5644o.s抑O.哪l.咖1500加50,01"0.03410加27D,，訓(xùn)a5頓0'卯1o.柳f.咖1000,00330.01B20加200.07790.1柳0.52740朋3O.卿，000，70O,柳f0.01520,03020.0738O.，川。.51030.094O,柳、卿l抑0鵬90.01440柳6o.oe的0.13"0.4柳0.994l.卿t.ooo1900.0027D.01370.W7、0.卿3O,，"B0.47BB0的51加01.000柳.a002，0.01300.02580.06320.12200.40400.9S61.000l.卿210'0.OO250,01240.0240O.O柳O.國0,柳20,9981加01.0002加0.00240,0"80.023S0,05"0."'80.437，0SS71.0002300.艦30,022S0服30.1074a"470.9971.0001.0002400,002200,09ao2，00.OS310.10330.41290朋7，,咖，0002500加210.0104o'o柳o加u0.0的40.40170.9981,000，.ooo260o,啦oOIMOOao咖0.0"2O.O卿0.3WOO,卿，加o1.0002700,00970.0，030.04740加260.3咖O朋B1加01.0002抑0加'，0.卿30.01ao的50.37120.SS81.0001'0加2抑a咖o0.01抑ao柳0,36200-柳1.000coo300o.oo，aa柳70,01740,0429o.o咖0.35330柳1.0001咖310DL00170加64o.om0.04150-08140.3柳I.咖，加o3200,001B0卿20.01B30.04030.07的0.33的o，柳i.ooa，.000330O加l,0加790.01500.03S10.07870.32920.9SSl.咖，.卿3400.00150加770咖00.07"0,3219a的91.0001鵬3500.00150加750咖90,072B0.3，4&0.9991.0001.000—般，使用激光的光學(xué)的測定系統(tǒng)中的噪聲成分(輸出信號(hào)的背景振幅)最低也在0.3%左右，檢測下限中有必要為其23倍的信號(hào)變化量。因此本實(shí)施中，作為R，有必要大于等于0.009。另外，作為測量線的線性，一般如r2>0.9就認(rèn)為良好。由表2，首先在00.2mg/dl的范圍中，根據(jù)滿足R>0.09且r2>0.9的條件，規(guī)定光波導(dǎo)層的膜厚為3iim50iim。此外，在大于等于50ym膜厚中，在05mg/dl的范圍表示很好的線性，根據(jù)滿足0.lmg/dl中R>0.09的條件，使用300ym左右的膜厚。這樣，通過規(guī)定為3300iim的厚度，就可能達(dá)到因光波導(dǎo)層的厚度引起的兩難的光強(qiáng)度衰減抑制和檢測靈敏度提高。利用對(duì)高分子樹脂溶液的基板的涂布技術(shù)，可能實(shí)現(xiàn)這樣的比較厚的光波導(dǎo)層。更好的光波導(dǎo)層的厚度，根據(jù)表2，同時(shí)滿足在0lmg/dl的良好線性與在0.02mg/dl的R>0.009的高檢測性能，因此是1550iim。通過這樣的膜厚構(gòu)成，本實(shí)施形態(tài)的傳感器芯片實(shí)現(xiàn)能在良好的測量線的線性的基礎(chǔ)上定量地檢測出小于等于O.lmg/dl的極低濃度的葡萄糖的光波導(dǎo)型傳感器。本發(fā)明中作為使光入射或出射用的耦合器，在用斷面形狀為矩形的凹凸的光柵時(shí)，耦合效率最高的條件，在設(shè)所用光的波長為A，光柵的凹部和凸部的折射率分別為nl、n2，光光柵的高度為d時(shí)，如式(3)所示。A/2=Ini-nJd…(3)本實(shí)施形態(tài)中為防止因?qū)鈻诺膿p傷或污染等產(chǎn)生的光的散射引起的衰減，光柵形成在基板表面，其上用光波導(dǎo)層覆蓋，進(jìn)而用折射率低于光波導(dǎo)層的樹脂涂敷光波導(dǎo)層的上面。作為高精度地形成亞微米尺寸的光柵構(gòu)造的方法，一般采用光刻技術(shù)與干蝕刻技術(shù)，但玻璃或金屬氧化物的蝕刻速度肯定不高，為加工到100nm的深度也要幾分鐘。因此例如要加工1Pm的深度，結(jié)果存在高成本的問題。本實(shí)施形態(tài)中，用n1=1.57的高分子樹脂作為光波導(dǎo)層，并傳導(dǎo)655nm的波長，因此通過在式(3)中使d<1000nm，用具有式(4)的折射率n2的材料構(gòu)圖成格子形狀，形成耦合器和去耦器是現(xiàn)實(shí)的。Ir^-nJ>0.3275...(4)光波導(dǎo)層中為降低衰減率最好減小光波導(dǎo)層的長度(光柵間的部分的長度)L。但因激光的束徑為0.51.Omm，故考慮處理方便和位置對(duì)準(zhǔn)余量，希望大于等于3mm，更好是520mm。作為表示3層平板光波導(dǎo)中的傳播特性的參數(shù)，一般已知式(3)中所示的V參數(shù)，已知V〈Ji/2為單模式。當(dāng)將光波導(dǎo)層膜厚表示為na(m為整數(shù)，A為傳導(dǎo)光的波長)時(shí)，V如式(5)所示。V=mJi(n^-n/)"2".(5)式中nl為心層的折射率，n2為包層的折射率。應(yīng)用實(shí)施例中的值A(chǔ)=655nm，nl=1.57，n2=1.52代入式(5)時(shí)，得V二1.2m，在膜厚為小于等于所用波長的4倍的光波導(dǎo)中，允許的模式小于等于個(gè)。結(jié)果，隨著入射角度的微小變化，輸出光強(qiáng)度就有大的變化，因此，為進(jìn)行穩(wěn)定的測量，實(shí)際上必須作嚴(yán)密的光軸調(diào)整。為解決這個(gè)問題，本發(fā)明中規(guī)定光波導(dǎo)層的膜厚為大于等于所用的光源波長的5倍。結(jié)果，以多模式使光傳導(dǎo)成為可能。此外，用發(fā)散光或集聚光作為光源的結(jié)果，便可能抑制相對(duì)于入射角微小變化的輸出光強(qiáng)度的變動(dòng)。13前述光波導(dǎo)層最好表面具有羥基、醛基、羧基那樣的親水性官能團(tuán)。具有這種親水性官能團(tuán)的光波導(dǎo)層，使所述感測膜良好地密貼在其表面上。下面，說明第1實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法。圖2示出第1實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法的模式圖。首先，在由片狀具有寬度的無堿玻璃或石英構(gòu)成的透光性平板即基板11的主面上，用濺射法形成折射率高于該基板的材料的膜(例如氧化鈦膜)。其次，用光刻與干刻法部分地除去前工序中形成的氧化鈦膜，使形成規(guī)定間距的格子圖案，形成多個(gè)光柵12。以同等線長等間距地形成全部光柵12。如從外部對(duì)光柵12入射光時(shí)，則光柵作為耦合器起作用，如光波導(dǎo)層內(nèi)傳播的光入射到光柵12時(shí)，則光柵作為去耦器起作用。其次，在形成光柵12的透光性基板11的整個(gè)主面上，利用自旋涂布機(jī)等均勻涂布用折射率比構(gòu)成透光性基板的材料更高的、具有同樣透光性的高分子樹脂材料，干燥后，形成高分子樹脂材料構(gòu)成的厚度3300iim的光波導(dǎo)層膜13。其次，在形成光柵12的區(qū)域?qū)?yīng)的所述光波導(dǎo)層膜13的表面部分，通過絲網(wǎng)印刷例如其折射率比構(gòu)成氟系樹脂材料那樣的光波導(dǎo)層的材料更低的、且不與試劑起反應(yīng)的材料，干燥后形成保護(hù)膜14。這時(shí)對(duì)于以后形成感測膜5的區(qū)域，使不形成保護(hù)膜。這樣，保護(hù)膜14成為具有包圍形成感測膜5的區(qū)域的框形構(gòu)造的膜。其次，洗凈光波導(dǎo)層13和保護(hù)膜14。具體地說，對(duì)光波導(dǎo)層13和保護(hù)膜14的表面照射準(zhǔn)分子紫外線(例如波長172nm)，浸入鹽基溶液，用純水洗凈。由于沒有保護(hù)膜保護(hù)的區(qū)域的表面存在氟系樹脂材料等的不純物，故除去之。其次，通過切割裁斷基板11為單片，使芯片化。這時(shí)，使形成感測膜5的區(qū)域與夾著該區(qū)域配置的一對(duì)光柵12為一個(gè)組合，切割各單片使留下該一組的構(gòu)成要素。其次，將表1的成分、組成的成膜用涂布液，滴在未形成保護(hù)膜14的區(qū)域中。使涂布液干燥，在位于未形成保護(hù)膜14的光柵間的區(qū)域形成感測膜15。通過以上工序完成光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片。根據(jù)上述的第1實(shí)施形態(tài)，能使測定系統(tǒng)小型化，且能得到測定檢體用的操作簡便的平面光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片。即，通過規(guī)定光波導(dǎo)層的厚度為3300iim，就可能達(dá)到難以兩全的光強(qiáng)度衰減抑制和檢測靈敏度的提高。有這般厚度的光波導(dǎo)層能確保充分的透過率。另外，通過用其折射率大于等于光波導(dǎo)層0.3的高折射率的材料形成光柵，即使小于等于1Pm的高度也能得到高的衍射效率。因此可能用輸出較低的小型且廉價(jià)的激光二極管。另外，通過在基板表面形成光柵，以光波導(dǎo)層覆蓋，并用折射率低于光波導(dǎo)層的材料涂布位于光波導(dǎo)層表面的光柵上部的部分，就可抑止耦合功能要素的損傷或污染。另外，通過將光波導(dǎo)層的厚度設(shè)定為所用的光源波長的5倍以上，就可使光波導(dǎo)層傳播的波導(dǎo)光為多模式。此外，通過采用發(fā)散光或集聚光，就可抑制由入射角度的微小變化引起的輸出光強(qiáng)度的變動(dòng)。(第2實(shí)施形態(tài))圖6示出第2實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的剖視圖。在玻璃(例如無堿玻璃)或石英構(gòu)成的基板11主面的兩端部附近，分別形成將光入射、出射到基板11的一對(duì)光柵12。這些光柵12由折射率高于所述基板11的例如氧化鈦?zhàn)龀?。由折射率高于所述基?1的高分子樹脂構(gòu)成的厚度3300i！m的光波導(dǎo)層13形成在包含所述光柵12的所述基板11的主面上。用低折射率且不與試劑起反應(yīng)的材料(例如氟樹脂)構(gòu)成的保護(hù)膜14分別形成在所述光柵對(duì)應(yīng)的所述光波導(dǎo)層13的兩端附近即所述光柵12對(duì)應(yīng)的地方。具有生物分子識(shí)別功能和信息變換功能的感測膜15，形成在位于保護(hù)膜14間的所述光波導(dǎo)層13部分之上。此前的構(gòu)成與第1實(shí)施形態(tài)所示的構(gòu)成相同，但第2實(shí)施例中用與所述光波導(dǎo)層3同材質(zhì)且同厚度的高分子樹脂16，密貼于所述基板11的內(nèi)表面?zhèn)燃椿?1的沒有形成光波導(dǎo)層13的側(cè)的整個(gè)主面上鄰接地形成。這樣的第2實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，通過與第1實(shí)施形態(tài)所示的傳感器芯片同樣的操作，能檢測檢體中的生物分子的數(shù)量。因此能以簡單的構(gòu)成抑制因溫度變化等的外部原因引起的芯片的翹曲，構(gòu)成抗外部干擾的測定系統(tǒng)。所述光波導(dǎo)層中規(guī)定其厚度的范圍為3300iim。其理由與第1實(shí)施形態(tài)中說明的相同。更好的光波導(dǎo)層的厚度為1550iim。有前述厚度的光波導(dǎo)層13中，希望光波導(dǎo)層的長度(光柵間的部分的長度)為大于等于3mm，更好是520mm。最好所述光波導(dǎo)層表面上具有羥基、醛基、羧基那樣的親水性官能團(tuán)。具有這些親水性官能團(tuán)的光波導(dǎo)層，所述感測膜良好地密貼于其表面上。在所述的感測膜為葡萄糖感測膜時(shí)，葡萄糖感測膜包含葡萄糖的氧化酶或還原酶、與該酶素的生成物起反應(yīng)發(fā)生使發(fā)色劑發(fā)色的物質(zhì)的試劑、發(fā)色劑、膜形成高分子樹脂(例如羧甲劑纖維素、羥基纖維素等纖維素系高分子樹脂)、根據(jù)需要聚乙烯糖那樣的透水性促進(jìn)劑。該葡萄糖感測膜中氧化酶、試劑和發(fā)色劑，例如使用表1所示的組合是可能的。下面參照圖7(a)(e)說明第2實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法。首先利用濺射法在圖7(a)所示的由無堿玻璃或石英構(gòu)成的基板11的主面上形成折射率高于基板11的材料膜(例如氧化鈦膜)。其次，利用光刻法與干刻法選擇性地除去氧化鈦膜，形成光柵12。其次，用于保護(hù)光柵12的保護(hù)膜21被覆到含有光柵12的基板11主面上之后，反轉(zhuǎn)基板ll，在其內(nèi)表面上，通過利用自旋涂布機(jī)等涂布折射率高于基板11的高分子樹脂的溶液，經(jīng)干燥，形成圖7(b)所示那樣厚度3300iim高分子樹脂層16。其次，剝除保護(hù)膜21，再次反轉(zhuǎn)基板ll，通過利用自旋涂布機(jī)將與所述高分子樹脂相同材質(zhì)的高分子樹脂的溶液涂布于所述含光柵12的基板11整面上，如圖7(c)所示，形成與高分子樹脂層16相同厚度的光波導(dǎo)層13。其次，利用絲網(wǎng)印刷將例如氟系樹脂材料那樣的低折射率且不與試劑起反應(yīng)的材料印刷于光柵12對(duì)應(yīng)的所述光波導(dǎo)層16的表面部分，經(jīng)干燥，形成保護(hù)膜14，如圖7(d)所示。其次，利用切割裁斷基板11成芯片形狀。這時(shí)，由于位于保護(hù)膜間的光波導(dǎo)層的感測膜形成區(qū)域的表面存在氟系樹脂等不純物，照射例如172nm的準(zhǔn)分子紫外線后，浸入酸溶液中，用純水洗凈。其次，將表1成分的成膜用涂布液滴于位于保護(hù)膜14間的所述光波導(dǎo)層13的表面，經(jīng)干燥。在位于未形成保護(hù)膜的光柵間的區(qū)域，形成感測膜15，如圖7(e)所示。通過以上工序，完成第2實(shí)施形態(tài)的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片。根據(jù)上述的第2實(shí)施形態(tài)，通過規(guī)定光波導(dǎo)層的厚度為3300iim，能擴(kuò)大第1實(shí)施形態(tài)中可使光耦合到光導(dǎo)入用光柵的入射角度，能得到生物的檢測操作簡便的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片。另外，通過規(guī)定光波導(dǎo)層的厚度為3300Pm可能達(dá)到兩難的光強(qiáng)度衰減抑制和檢測靈敏度的提高。而且，由于具有這種厚度的光波導(dǎo)層能確保充分的透過率，故也可能使用輸出較低的小型并廉價(jià)的激光二極管作為光源。另外，用與光波導(dǎo)層13同材質(zhì)并同厚度的高分子樹脂形成在基板11的內(nèi)表面，能防止基板11發(fā)生翹曲，使光以正規(guī)角度入射到基板。S卩，當(dāng)在玻璃等的基板上形成由3300iim的比較厚的高分子樹脂構(gòu)成的光波導(dǎo)層13時(shí)，被加溫時(shí)基板11的玻璃與光波導(dǎo)層13的高分子樹脂的線膨脹系數(shù)約相差1位數(shù)，因此存在因線膨脹差對(duì)基板發(fā)生翹曲的擔(dān)心。基板11發(fā)生翹曲，使光的入射角變動(dòng)，結(jié)果降低了靈敏度。因?yàn)檫@樣，通過在基板11的內(nèi)表面上形成與光波導(dǎo)層13同材質(zhì)并同厚度的高分子樹脂層16，由于以所述基板11與其內(nèi)表面的高分子樹脂層16間的線膨脹差引起的相同翹曲量反方向地相加的應(yīng)力，能抵消所述基板11與光波導(dǎo)層13間的線膨脹差引起的翹曲，因此，能防止基板11的翹曲。結(jié)果就能使光以正規(guī)的角度入射基板ll，因此能維持高的檢測靈敏度。另外，根據(jù)第2實(shí)施形態(tài)的方法，就能制造具有前述的優(yōu)良特性的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片。特別，是通過在緊接光柵12的形成之后，即光波導(dǎo)層13的形成之前，進(jìn)行高分子樹脂16的對(duì)基板11內(nèi)表面的形成，能防止對(duì)光波導(dǎo)層13發(fā)生損傷。該工序中，如圖6所示，通過用容易除去的保護(hù)膜21覆蓋光柵12，就可在形成高分子樹脂16用的自旋涂布機(jī)中保護(hù)光柵12。以下，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。(實(shí)施例)在折射率1.52的無堿玻璃基板的主面上濺射折射率2.22.4的氧化鈦，形成厚度50nm的氧化鈦膜，通過光刻法與干刻法(RIE)選擇性地除去該氧化鈦膜，形成光柵。接著，在包括光柵的玻璃基板的主面上通過用自旋涂布機(jī)涂敷熱硬仗經(jīng)性樹脂溶液，經(jīng)燒結(jié)，形成厚度2535ym、折射率1.57的光波導(dǎo)層。接著，在光柵對(duì)應(yīng)的所述光波導(dǎo)層表面部分上絲網(wǎng)印刷氟系樹脂，干燥后形成保護(hù)膜。接著，通過切割將所述基板裁成17mmX6.5nm尺寸的芯片形狀.接著通過對(duì)位于所述保護(hù)膜間的光波導(dǎo)層區(qū)域照射波長172nm準(zhǔn)分子紫外線之后，浸入堿溶液，用純水洗凈，賦予適度的親水性。接著，將葡萄糖感測膜形成用涂布液滴入位于所述基板的光柵間的感測膜形成區(qū)域的表面上，惰性氣體的清除，利用真空干燥法干燥，用多孔質(zhì)(透水性)形成厚度0.5至1.0iim的葡萄糖感測膜，制成圖1所示的光波導(dǎo)型生物化學(xué)葡萄糖傳感器。葡萄糖感測膜形成用涂布液有以下的組成。[葡萄糖感測膜形成用涂布液的組成]磷酸緩沖液0.000525mol/L聚乙烯糖(PEG):0.15wt%3，3，，5，5，-四甲替聯(lián)苯胺(TMBZ):0.15mg/dL羧甲基纖維素(CMC):0.32wt%過氧化物酶(POD):0.0015mg/dL葡萄糖氧化酶(GOD):0.012mg/dL如圖1所示，激光二極管6和光電二極管7分別配置于生物化學(xué)葡萄糖傳感器的基板1的內(nèi)表面左側(cè)和右側(cè)，激光二極管6出射的波長655nm的激光入射到左側(cè)的光柵2，該激光在光波導(dǎo)層3傳播，從右側(cè)的光柵2出射，用光電二極管7測定其光強(qiáng)度，同時(shí)將規(guī)定數(shù)量的葡萄糖水溶液滴到感測膜5。圖8示出相對(duì)于葡萄糖濃度畫出從葡萄糖溶液滴入結(jié)束后起的規(guī)定時(shí)間的激光強(qiáng)度的下降率(靈敏度)的結(jié)果。從圖8清楚地示出的結(jié)果可知，實(shí)施例1的葡萄糖傳感器芯片能夠以高靈敏度檢測低濃度的葡萄糖。1權(quán)利要求一種光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，包括高分子樹脂材料構(gòu)成的光波導(dǎo)層、使光入射到所述光波導(dǎo)層的耦合器、使傳播所述光波導(dǎo)層的光出射的去耦器、形成在所述光波導(dǎo)層上、并根據(jù)導(dǎo)入的檢體生成對(duì)所述光或所述光的損耗波具有吸收性的反應(yīng)產(chǎn)物的感測膜，光波導(dǎo)層的厚度為t、所述耦合器和所述去耦器之間的所述光波導(dǎo)層的長度為L、從外部入射的光強(qiáng)度為I，傳播所述光波導(dǎo)層的光的強(qiáng)度對(duì)于所述入射光的強(qiáng)度的比率為c，傳播所述光波導(dǎo)層的光的光波導(dǎo)層表面的反射角為θ，傳播所述光波導(dǎo)層的光的反射次數(shù)n為n＝L/(t×tanθ)，未傳播光波導(dǎo)層而被檢測出來的光強(qiáng)度為β，所述檢體作用于所述感測膜的時(shí)間為T，不使檢體對(duì)所述感測膜起作用的狀態(tài)的傳播所述光波導(dǎo)層的光的每一次反射的平均衰減率為α(T＝0)，使所述檢體作用于所述感測膜經(jīng)時(shí)間T后傳播所述光波導(dǎo)層的光的每一次反射的平均衰減率為α(T)，使檢體作用經(jīng)時(shí)間T后的輸出信號(hào)的下降率為R時(shí)，所述R由下述式表示，所述R值為0.009以上R＝|cI(1-α(0))n-cI(1-α(180))n|/|cI(1-α(0))n+β|。2.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，還包括具有透光性且折射率低于所述高分子樹脂材料的材料形成的基板，所述光波導(dǎo)層設(shè)置于所述基板上。3.—種光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，包括具備以規(guī)定的條件使光入射到內(nèi)部的耦合器或以規(guī)定的條件使光從內(nèi)部出射的去耦器中的至少一方的、由具有透光性的材料成形的基板，相對(duì)于所述基板的形成所述耦合器或所述去耦器的主面鄰接形成、并以厚度為350iim且由其折射率比構(gòu)成所述基板的材料更高的高分子樹脂材料構(gòu)成的光波導(dǎo)層，以及形成在所述光波導(dǎo)層上、并根據(jù)導(dǎo)入的檢體生成對(duì)所述光或所述光的損耗波具有吸收性的反應(yīng)產(chǎn)物的感測膜。4.如權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，所述檢體的測定目標(biāo)物的濃度和所述R的相關(guān)關(guān)系中的確定系數(shù)r2在所述檢體的測定對(duì)象物的濃度為從0至規(guī)定最大值的范圍內(nèi)大于0.9。5.如權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，所述光波導(dǎo)層的厚度為3300iim以下。6.如權(quán)利要求4所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，所述光波導(dǎo)層的厚度為350iim以下。7.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，通過用比所述光波導(dǎo)層的折射率高O.3以上的高折射率的材料形成的光柵，形成所述耦合器或所述去耦器。8.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，所述光波導(dǎo)層厚度為大于等于所述光的波長的5倍，使所述光以多模式傳播。9.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，所述光是發(fā)散光或集聚光。10.如權(quán)利要求2或3所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，在所述基板的另一主面上還形成與所述光波導(dǎo)層相同材質(zhì)且相同厚度的高分子樹脂層。11.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，對(duì)于所述光波導(dǎo)層表面，形成由折射率低于所述光波導(dǎo)層的材料構(gòu)成的保護(hù)膜。12.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，在所述光波導(dǎo)層表面，形成開口的、由折射率低于所述光波導(dǎo)層的材料構(gòu)成的框構(gòu)造膜，使得包圍所述感測膜。13.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，其特征在于，所述感測膜具備3，3'，5，5'-四甲替聯(lián)苯胺(TMBZ)。14.一種光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的設(shè)計(jì)方法，它是包括高分子樹脂材料構(gòu)成的光波導(dǎo)層，形成在所述光波導(dǎo)層上、并根據(jù)導(dǎo)入的檢體生成對(duì)所述光或所述光的損耗波具有吸收性的反應(yīng)產(chǎn)物的感測膜的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)包含向所述光波導(dǎo)層入射、傳播而出射的光的輸出光而獲得的輸出信號(hào)，計(jì)算使檢體作用于感測膜的所述輸出信號(hào)的降低率為最大時(shí)的所述光波導(dǎo)層的厚度。15.如權(quán)利要求14所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，設(shè)定所述光波導(dǎo)層的厚度，使得所述輸出信號(hào)的降低率為規(guī)定值以上。16.如權(quán)利要求13或15所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述檢體的測定目標(biāo)物的濃度和所述R的相關(guān)關(guān)系中的確定系數(shù)r2在所述檢體的測定對(duì)象物的濃度為從0至規(guī)定最大值的范圍內(nèi)大于0.9。17.如權(quán)利要求1416中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，光波導(dǎo)層的厚度為t、所述光波導(dǎo)層的所述光傳播的部分的長度為L、傳播光波導(dǎo)層的光的光波導(dǎo)層表面的反射角為9，所述檢體作用于所述感測膜的時(shí)間為T，不使檢體對(duì)所述感測膜起作用的狀態(tài)的傳播所述光波導(dǎo)層的光的每一次反射的平均衰減率為a(T=0)，從外部入射光強(qiáng)度為I，使所述檢體作用于所述感測膜經(jīng)時(shí)間T后傳播所述光波導(dǎo)層的光的每一次反射的平均衰減率為a(T)，傳播所述光波導(dǎo)層的光的強(qiáng)度對(duì)于所述入射光的強(qiáng)度的比率為c，傳播所述光波導(dǎo)層的光的反射次數(shù)n為n=L/(tXtane)，未經(jīng)光波導(dǎo)層的包含在所輸出光中的光強(qiáng)度為13，用使檢體作用后經(jīng)時(shí)間T的輸出信號(hào)的下降率為R時(shí)，所述R由下述式表示R=|cl(l-a(0))n-cl(l-a(180))n|/|cl(I-a(0))n+P|。18.如權(quán)利要求1416中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，設(shè)置所述光波導(dǎo)層的厚度，使得所述R為0.009以上。19.測定目標(biāo)物的測定方法，其特征在于，通過光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片，使光入射、傳播所述光波導(dǎo)層傳播，接收由所述光波導(dǎo)層出射的光，根據(jù)在所述感測膜不與測定目標(biāo)物反應(yīng)的狀態(tài)下對(duì)于接收的光的光降低率測定測定目標(biāo)物的量，所述光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片包括高分子樹脂材料構(gòu)成的光波導(dǎo)層、使光入射到所述光波導(dǎo)層的耦合器、使傳播所述光波導(dǎo)層的光出射的去耦器、形成在所述光波導(dǎo)層上、并根據(jù)導(dǎo)入的檢體生成對(duì)所述光或所述光的損耗波具有吸收性的反應(yīng)產(chǎn)物的感測膜，光波導(dǎo)層的厚度為t、所述耦合器和所述去耦器之間的所述光波導(dǎo)層的長度為L、從外部入射光強(qiáng)度為I，傳播所述光波導(dǎo)層的光的強(qiáng)度對(duì)于所述入射光的強(qiáng)度的比率為c，傳播所述光波導(dǎo)層的光的反射次數(shù)n為n=L/(tXtane)，未經(jīng)光波導(dǎo)層的被檢測出來的光的強(qiáng)度為P，傳播所述光波導(dǎo)層的光的光波導(dǎo)層表面的反射角為e，與所述感測膜接觸而所述檢體作用于所述感測膜的時(shí)間為T，不使檢體對(duì)所述感測膜起作用的狀態(tài)的傳播所述光波導(dǎo)層的光的每一次反射的平均衰減率為a(T=0)，自使所述檢體作用于所述感測膜經(jīng)過時(shí)間T后傳播所述光波導(dǎo)層的光的每一次反射的平均衰減率為a(T)，用使檢體作用經(jīng)過時(shí)間T后的輸出信號(hào)的下降率為R時(shí)，所述R由下述式表示，所述R值為0.009以上，R=|cl(l-a(0))n-cl(l-a(180))n|/|cl(1_a(0))n+P|。20.如權(quán)利要求19所述的測定目標(biāo)物的測定方法，其特征在于，包含在所述檢體的測定目標(biāo)物的濃度和所述R的相關(guān)關(guān)系中的確定系數(shù)r2在大于0.9的所述測定目標(biāo)物的濃度范圍內(nèi)，測定所述測定目標(biāo)物。21.光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，其特征在于，包括以下工序在具有透光性的基板的主面上，形成使光入射或出射于該基板的內(nèi)部用的耦合器或去耦器中至少一方的工序，在包含所述耦合器或去耦器的基板的主面上，涂布其折射率比所述基板更高的高分子樹脂材料，經(jīng)干燥，形成厚度350iim的光波導(dǎo)層的工序，以及在所述光波導(dǎo)層上的規(guī)定區(qū)域形成感測膜的工序。22.—種光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，其特征在于，包括以下工序在具有透光性的基板的主面上，形成使光入射或出射于該基板的內(nèi)部用的耦合器或去耦器中至少一方的工序，在包含所述耦合器或去耦器的基板的主面上，涂布其折射率比所述基板更高的高分子樹脂材料，經(jīng)干燥，形成厚度350iim的光波導(dǎo)層的工序，在與所述基板的形成所述耦合器或去耦器的面不同的主面上，涂布其折射率比所述基板更高的高分子樹脂，經(jīng)干燥，形成厚度3300iim的高分子樹脂層的工序，在包含所述耦合器或去耦器的基板的主面上，涂布與所述的高分子樹脂層相同的高分子樹脂，經(jīng)干燥，形成與所述高分子樹脂層相同厚度的光波導(dǎo)層的工序，以及在所述光波導(dǎo)層表面形成感測膜的工序。23.如權(quán)利要求21或22所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，其特征在于，具有在光波導(dǎo)表面中，用其折射率比形成所述光波導(dǎo)的材料更低的材料形成保護(hù)膜，使得至少包含形成耦合器或去耦器的區(qū)域的工序。24.如權(quán)利要求21或22所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，其特征在于，具有用其折射率比形成所述光波導(dǎo)的材料更低的材料、形成框構(gòu)造的保護(hù)膜，使得包圍形成感測膜的區(qū)域并開口的工序。25.如權(quán)利要求21或22所述的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片的制造方法，其特征在于，在形成所述光波導(dǎo)層后，切斷所述基板。全文摘要本發(fā)明接受一種可擴(kuò)大允許的入射角范圍，且維持高的靈敏度同時(shí)抑制光波導(dǎo)層中的光強(qiáng)度衰減的光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片。這種光波導(dǎo)型生物化學(xué)傳感器芯片包括由玻璃或石英構(gòu)成的基板，形成在所述基板的主面上的、向所述基板內(nèi)部入射光、并從內(nèi)部出射光用的一對(duì)光柵，形成在包含所述光柵的基板的主面的、厚度3～300μm、并由其折射率比基板高的高分子樹脂構(gòu)成的光波導(dǎo)層，以及具有形成在所述光波導(dǎo)層上的生物分子識(shí)別功能和信息變換功能的感測膜。文檔編號(hào)G01N21/01GK101726462SQ200910253108公開日2010年6月9日申請日期2006年2月20日優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日發(fā)明者東野一郎,大宮可容子,植松育生,高瀨智裕申請人:株式會(huì)社東芝