CN102405403B - 等离子体传感器及其制造方法、和向等离子体传感器中插入样品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子体传感器，具备第1金属层、和具有与第1金属层的下面对置的上面的第2金属层。向第1金属层的上面供给电磁波。在第1和第2金属层之间设有中空区域，该中空区域构成为以含有媒介的样品进行填充。这种等离子体传感器具有小型且简易的构造。

Description

等离子体传感器及其制造方法、和向等离子体传感器中插入样品的方法

技术领域

本发明涉及例如能够用于病毒等检测的利用了表面等离子体共振的等离子体传感器(plasmon sensor)及其制造方法、和向等离子体传感器中插入样品的方法。

背景技术

图28是例如能够用于病毒检测等的专利文献1公开的等离子体传感器100的剖视图。等离子体传感器100具有：棱镜101、在棱镜101的下面配置的表面平坦的金属层102、在金属层102的下面配置的表面平坦的具有规定介电常数的绝缘层103、在绝缘层103的下面固定的配位体104。

在金属层102和绝缘层103的界面存在作为电子的疏密波的表面等离子体波。在棱镜101侧上方配置光源105，以全反射条件从光源105向棱镜101入射P偏振的光。此时，在金属层102和绝缘层103的表面产生衰逝波(evanescent wave)。在金属层102全反射之后的光在检波部106被接收，检测光的强度。

在此，当衰逝波和表面等离子体波的波数一致的波数匹配条件得到满足时，从光源105提供的光的能量被用于表面等离子体波的激励，反射光的强度减少。波数匹配条件依赖于来自光源的光的入射角。因此，当改变入射角并由检波部106检测出反射光强度时，在某入射角处反射光的强度减少。

作为反射光的强度最小的角度的共振角，依赖于绝缘层103的介电常数。作为样品中的被测量物质的分析物和配位体104特异结合从而生成的特异结合物在绝缘层103的下面构成时，绝缘层103的介电常数变化，伴随于此共振角变化。因此，通过监视共振角的变化，能够检测分析物和配位体104的特异结合反应的结合强度和结合速度等。

由于等离子体传感器100具备能够提供P偏振光的光源105和在金属层102的上面配置的棱镜101，因此尺寸较大，较为复杂。

专利文献1：JP特开2005-181296号公报

发明内容

本发明的等离子体传感器具有第1金属层和第2金属层，该第2金属层具有与第1金属层的下面对置的上面。在第1金属层的上面被供给电磁波。在第1和第2金属层之间设置中空区域，该中空区域构成为以含有媒介的样品进行填充。

该等离子体传感器具有小型且简易的构造。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的等离子体传感器的剖视图。

图2是表示实施方式1中的等离子体传感器的配位体与分析物的特异性结合的示意图。

图3A是实施方式1中的等离子体传感器的剖视图。

图3B是实施方式1中的等离子体传感器的剖视图。

图4A是实施方式1中的等离子体传感器的电磁场仿真解析模型的示意图。

图4B是实施方式1中的等离子体传感器的电磁场仿真解析模型的示意图。

图5是表示实施方式1中的等离子体传感器的电磁仿真的解析结果。

图6是实施方式1中的等离子体传感器的电磁仿真解析模型的示意图。

图7表示实施方式1中的等离子体传感器的仿真解析的结果。

图8表示实施方式1中的等离子体传感器的仿真解析结果。

图9A表示实施方式1中的等离子体传感器的仿真解析结果。

图9B表示实施方式1中的等离子体传感器的仿真解析结果。

图10A是表示实施方式1中的等离子体传感器的制造工序的剖视图。

图10B是表示实施方式1中的等离子体传感器的制造工序的剖视图。

图10C是表示实施方式1中的等离子体传感器的制造工序的剖视图。

图11A是实施方式1中的等离子体传感器的分解立体图。

图11B是实施方式1中的等离子体传感器的剖视图。

图12A是实施方式1中的其他等离子体传感器的立体图。

图12B是图12A所示的等离子体传感器的剖视图。

图13A是实施方式1中的等离子体传感器的剖视图。

图13B是实施方式1中的等离子体传感器的剖视图。

图14A是实施方式1中的等离子体传感器的部分立体图。

图14B是实施方式1中的等离子体传感器的部分立体图。

图15是实施方式1中的等离子体传感器的剖视图。

图16是实施方式1中的另外的等离子体传感器的立体图。

图17表示实施方式1中的等离子体传感器的仿真解析结果。

图18是本发明的实施方式2中的等离子体传感器的剖视图。

图19是本发明的实施方式3中的等离子体传感器的立体图。

图20A是实施方式3中的等离子体传感器的侧视图。

图20B是实施方式3中的等离子体传感器的俯视图。

图21是实施方式3中的其他等离子体传感器侧视图。

图22是实施方式3中的另外的等离子体传感器侧视图。

图23是本发明的实施方式4中的等离子体传感器的分解立体图。

图24是说明实施方式4中的等离子体传感器的使用方法的侧视图。

图25是本发明的实施方式5中的等离子体传感器的示意图。

图26是本发明的实施方式6中的等离子体传感器1006剖视图。

图27表示实施方式6中的等离子体传感器的解析模型的电磁场仿真的解析结果。

图28是现有的等离子体传感器的剖视图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1中的等离子体传感器1的剖视图。等离子体传感器1具有金属层2、和隔着中空区域4与金属层2对置地配置在金属层2的下方的金属层3。金属层2、3由金、银等的金属构成。在使用等离子体传感器1时能够在中空区域4中填充样品(sample)62，实质上由金属层2、3夹持。样品62含有分析物(target analyte)8、检体(other analyte)9、媒介61。媒介61由气体或液体、凝胶等流体组成，用来运送分析物8、检体9。

由于金属层2大致具有100nm以下的厚度，因此无法以单体维持其形状。金属层2的上面2A固定在保持部5的下面5B，其形状被保持。金属层3固定并保持在保持部6的上面6A。

从金属层2的上面2A入射电磁波91。在电磁波91为可见光的情况下，在金属层2由金构成时优选具有35nm～45nm范围内的膜厚。对于该范围以外的膜厚，由表面等离子体共振引起的电磁波91的反射吸收量较少。

在金属层3由金构成时，优选具有100nm以上的膜厚。对于低于100nm的膜厚，入射的电磁波91(可见光)透过金属层3，由表面等离子体共振引起的电磁波91的反射吸收量变小。

等离子体传感器1也可以具有保持金属层2、3柱或壁，使得金属层2、3之间的距离维持恒定。通过该构造，等离子体传感器1能够实现中空区域4。

在金属层2的上面2A的上方也就是针对金属层2在与金属层3相反的方向配置电磁波源92。电磁波源92从金属层2的上面2A上方向金属层2提供电磁波91。

以下，说明等离子体传感器1的动作。在实施方式1中，电磁波91是光，电磁波源92是光源。作为光源的电磁波源92不具备偏振片等的使光的偏振波一致的装置。与图28所示的现有的等离子体传感器100不同，本发明的等离子体传感器1不仅由P偏振的光能够激励表面等离子体共振，由S偏振的光也能够激励表面等离子体共振。

从金属层2的上方向上面2A提供的电磁波91透过金属层2供给至中空区域4然后到达金属层3的上面3A。由电磁波91在金属层2的中空区域4一侧的下面2B产生表面等离子体，在金属层3的中空区域4一侧的上面3A产生表面等离子体。在供给至中空区域4的电磁波91的波数与在金属层2的下面2B产生的表面等离子体的波数相一致的情况下，在金属层2的下面2B激励出表面等离子体共振。在电磁波91和在金属层3的上面3A产生的表面等离子体的波数相一致的情况下，在金属层3的上面3A激励出表面等离子体共振。

通过调整金属层2的形状主要厚度、金属层3的形状主要厚度、金属层2、3之间的距离、金属层2的介电常数、金属层3的介电常数、处于金属层2、3之间的媒介61的介电常数、媒介61的介电常数的分布的至少一个，能够控制产生表面等离子体共振的频率。

在金属层2的上面2A的上方配置检测光等的电磁波93的检测部94。在等离子体传感器1接受从电磁波源92提供的电磁波91时，其接收由等离子体传感器1反射或者辐射的光等的电磁波93。

在实施方式1中，金属层2的厚度大致为100n m以下。在金属层2比100nm厚的情况下，由于电磁波(光)中的表面等离子体共振产生波长分量不会透过金属层2，因此在金属层2的下面2B和金属层3的上面3A不会激励出表面等离子体共振。

由于金属层2大致具有100nm以下的厚度，因此其单体无法维持形状。保持部5固定在金属层2的上面2A，以保持金属层2的形状。由于保持部5需要将电磁波91高效地供给至金属层2，因此由难以使电磁波91衰减的材质形成。在实施方式1中，由于电磁波91是光，因此由使光高效地透过的玻璃或透明塑料等的透明材料形成。保持部5的厚度优选在机械强度能够允许的范围内尽量的小。

金属层3具有大致100nm以上的厚度。在金属层3的厚度低于100nm的情况下，有时通过金属层2供给至中空区域4的电磁波的一部分通过金属层3从而泄漏至中空区域4的外侧。也就是说，由于本来应该用于表面等离子体共振的激励的电磁波能量的一部分泄漏至中空区域4的外部，所以等离子体传感器1的灵敏度下降。因此，通过使金属层2比金属层3薄，能够提高等离子体传感器1的灵敏度。

通过这种构造，能够将从电磁波源92供给的光即电磁波91封入中空区域4从而激励表面等离子体共振，并且表面等离子体与电磁波91结合从而激励表面等离子体偏振子(polariton)，由此所供给的电磁波91被吸收，该频率的成分不会作为电磁波93被辐射，该成分的其他成分作为电磁波93被辐射。

金属层3的下面3B固定在保持部6的上面6A，以保持其形状。

为了提高等离子体传感器1的灵敏度，优选不让所供给的光等的电磁波91透过金属层3。因此，优选保持部6由截断光等的电磁波91的材料形成。例如，保持部6由具有100nm以上厚度的金属或半导体形成。

优选保持部6的厚度大于保持部5的厚度。由此，能够提高等离子体传感器1自身的机械强度，能够防止在使用等离子体传感器1时出现形状变形等从而传感特性变化。

在等离子体传感器1中，在作为金属层2的中空区域4一侧的下面2B配置多个配位体(ligand)7。也可以在作为金属层3的中空区域4一侧的上面3A配置与配位体7同样的配位体77。或者，在等离子体传感器1中，也可以在金属层2的下面2B不配置配位体7，而仅在金属层2的下面2B和金属层3的上面3A之中的金属层3的上面3A配置配位体77。

当含有分析物8的样品62接触配位体7时，配位体7和分析物8进行特异性结合。图2是表示配位体7和分析物8的特异性结合的示意图。样品62含有作为非特异性检体的检体9和作为检体的分析物8。作为抗体的配位体7与非特异性检体9不进行特异性结合，仅与分析物8选择性地引起特异性结合。

图3A和图3B是表示等离子体传感器1的动作的剖视图。如图3A所示，当在填充了真空或空气的中空区域4中填充含有检体9和分析物8的样品62时，中空区域4的状态特别是介电常数发生变化。由此，等离子体传感器1产生表面等离子体共振的频率即共振频率发生变化。

接下来，如图3B所示，当在金属层2的下面2B配置的配位体7和分析物8进行特异性结合时，由于金属层2的下面2B附近的有机物的厚度和介电常数变化，因此金属层2、3之间的媒介61的介电常数以及介电常数的分布发生变化。这样，随着配位体7和分析物8的特异性结合的進行，等离子体传感器1的共振频率发生变化。因此，通过检测共振频率的变化，能够检测配位体7和分析物8的特异性结合的状态、具体而言能够检测特异性结合的强度、结合速度等。

以下，利用电磁场仿真说明由于配位体7和分析物8的特异性结合从而等离子体传感器1产生表面等离子体共振的频率的变化。图4A和图4B分别是等离子体传感器1的电磁场仿真的解析模型501、502的示意图。

在图4A所示的解析模型501中，金属层2由银构成，具有30nm的厚度。金属层3由银构成，并且具有130nm的厚度。金属层2、3之间的距离为160nm，在中空区域4中填充介电常数为1的空气。金属层2的上面2A的上方和金属层3的下面3B的下方以空气填充。在解析模型501中，金属层2、3和中空区域4无限地延伸。

在图4B所示的解析模型502中，在图4A所示的解析模型501中的金属层2的下面2B配置分析物8。分析物8的厚度为10nm，介电常数为3.0。分析物8与金属层3的上面3A之间的距离为150nm，在中空区域4中填充介电常数为1.0的空气。金属层2的上面2A的上方和金属层3的下面3B的下方以空气填充。在解析模型502中，金属层2、3和中空区域4无限延伸。

构成金属层2、3的银的介电函数能够对“Handbook of OpticalConstants of Solids”(Palik，Edward D.in 1998)中记载的折射率的实验数据进行变换来制作。在图4A和图4B所示的解析模型501、502中，为简单地进行仿真解析，没有将配位体7模型化。

从相对于解析模型501、502的金属层2的上面2A的法线方向501N45度的仰角BN提供电磁波591，以-45度的仰角检测从金属层2的上面2A辐射出的电磁波593，由此进行电磁场仿真解析。

图5表示电磁场仿真的結果。在图5中，横轴表示电磁波591的波长，纵轴表示电磁波593功率相对于电磁波591的功率的比即反射率。图5表示解析模型501、502各自的反射率R501、R502。

如图5所示，反射率R501的值在电磁波591的波长为340nm附近急剧地局部性地变小。在反射率变小的电磁波的波长即共振波长L501附近，供给至中空区域4的电磁波的波数与在金属层2的下面2B产生的表面等离子体的波数相一致，在金属层2的下面2B激励出表面等离子体共振。同样，在共振波长L501附近，由于供给至中空区域4的电磁波591的波数与在金属层3的上面3A产生的表面等离子体的波数相一致，因此在金属层3的上面3A激励出表面等离子体共振。

此外，如图5所示，图4B所示的解析模型502的反射率R502的值局部性变小的共振波长L502，比解析模型501的共振波长L501长约70nm。由于图4B所示的解析模型502的金属层2的下面2B中附加的分析物8的介电常数的值，在金属层2的下面2B激励出的表面等离子体共振发生的共振频率变低，其结果共振波长变长约70nm。

这样，图5所示的仿真解析的結果表示，在金属层2的下面2B激励出表面等离子体共振。此外，通过检测共振频率(共振波长)的变化，能够检测金属层2的下面2B附近的媒介状态的变化。

在等离子体传感器1中，不仅能检测共振频率的变化，还能检测反射率的变化，同时使用这两个指标能够检测金属层2的下面2B附近的媒介状态的变化，能够发挥出较高的检测能力。中空区域4的媒介的状态是指，在中空区域4的一部分或者全部中填充的物质的状态、例如该物质自身的组成或物质在中空区域4中的分布。

在等离子体传感器1中，含有分析物8的样品62的媒介61既可以是气体也可以是液体，不过含有气体的媒介61的气体样品62能够容易插入中空区域4。也可以对气体的样品62进行压缩然后插入中空区域4。由此，能够增加样品62中的分析物8的浓度，能够使配位体7和分析物8的特异性结合高速化，且能够提高等离子体传感器1的灵敏度。

也可以将等离子体传感器1设置在冷藏库等的食品管理库内，用于食品的状态管理。例如在自动检测食品的腐败并通知给管理者的系统中能够应用等离子体传感器1。具体而言，从设置在管理库中的等离子体传感器1的金属层2的上面2A的上方，使用由发光二极管等的发光元件构成的电磁波源92向金属层2始终或以一定间隔供给作为电磁波91的光。使用由光电二极管等受光元件构成的检测部94来检测从等离子体传感器1辐射出的作为电磁波93的光，计算并监视反射率。在反射率的值处于规定范围以外时，该系统自动地向使用者进行通知，使用者无需直接地逐个确认就能够掌握食品的状态变化。在该情况下，通过将保管库内的气体进行压缩并插入中间区域4中，能够提高等离子体传感器1的灵敏度。

此外，通过将人吐出的气息注入中空区域4中，从而能够将等离子体传感器1用作肺癌传感器。进而，在加湿机、空气清洁机、甚至空调机的空气吸引口附近配置等离子体传感器1，可以用于室内的病毒检验。此外，在这种情况下，将吸入的空气流入为了加湿而准备的水分的一部分中、或者除湿之后吸收的水分的一部分中，然后与该水分一起注入等离子体传感器1的中空区域4中，能够获得同样的效果。另外，为了检验洗衣机的水槽是否发霉，也可以在水槽内配置等离子体传感器1。

在图1所示的等离子体传感器1中，配位体7被配置在金属层2的下面2B。实施方式1中的等离子体传感器1不需要具备配位体7(77)。在金属层2的下面2B或金属层3的上面3A没有配置配位体7的等离子体传感器1的中空区域4中插入任意的气体，能够检测共振频率的变化、共振波长的变化，或者通过测量共振频率的絶対值从而能够检测所要检测的气体的有无。由此，能够省略将配位体7(77)配置在金属层2、3的表面的工序，可实现等离子体传感器制造效率的提高。

也可以代替配位体7(77)将与想要检测的气体进行化学反应的物质配置在金属层2的下面2B或金属层3的上面3A。在该等离子体传感器中，根据共振频率的变化或共振波长的变化，能够检测金属层2的下面2B或金属层3的上面3A的化学性的变化。

图6是等离子体传感器1的其他的电磁仿真模型503的示意图。在图6中，对与图4A及图4B所示的解析模型501、502相同的部分附于相同的参照序号。在模型503中，在金属层2的下面2B不配置配位体7，在金属层3的上面3A配置配位体77。

在图6所示的解析模型503中，在金属层3的上面3A配置的分析物8的厚度为10nm，介电常数为3.0。中空区域4的厚度为150nm，介电常数为1.0。

从相对于解析模型503的金属层2的上面2A的法线方向501N45度的仰角AN提供电磁波591，以-45度的仰角检测从金属层2的上面2A辐射出的电磁波593，由此进行电磁场仿真解析。

图7表示图4A和图6示出的解析模型501、503的电磁场仿真的結果。在图7中，横轴表示电磁波591的波长，纵轴表示电磁波593的功率相对于电磁波591的功率的比即反射率。图5表示解析模型501、503各自的反射率R501、R503。

如图7所示，在金属层3的上面3A附着分析物8的情况下也产生共振波长的变化。这表示在金属层3的上面3A中也发生了表面等离子体共振。因此，可以在金属层2的下面2B不配置配位体7。而在金属层3的上面3A配置配位体77，由此能够提高等离子体传感器1的设计自由度。

等离子体传感器1也可以具备在金属层2的下面2B配置的配位体7、和在金属层3的上面3A的配置的配位体77。由此，一并利用在金属层2的下面2B和金属层3的上面3A所产生的表面等离子体共振，能够实现灵敏度更高的等离子体传感器1。

图8是表示图4A示出的解析模型501中的中空区域4的介电常数为2.0的解析模型504、解析模型501的解析結果。在图8中，横轴表示电磁波591的波长，纵轴表示电磁波593的功率相对于电磁波591的功率的比即反射率。解析模型504具有反射率R504。

如图5及图7、图8所示，即便在中空区域4为真空或空气的情况下，也就是没有以具有高介电常数的固体电介质填充的情况下，也发生表面等离子体共振。

对于等离子体传感器1，在金属层2、3之间设置的中空区域4没有以固体电介质填充。由此，通过将含有分析物8的样品62注入中空区域4，从而能够使配位体7(77)与分析物8接触。

此外，如图8所示，当使中空区域4的媒介61为空气或真空从而将介电常数设定得较低时，能够使表面等离子体共振的共振波长变短。也就是说，为了获得相同的共振频率，以空气或真空来填充中空区域4的传感器1，与具有填充了任意电介质的中空区域的等离子体传感器相比，能够增大金属层2、3之间的间隔。

故而，像本申请的等离子体传感器1那样，以介电常数大概为1的空气或真空、或者介电常数小的气体填充中空区域4，由此与将固体电介质等填充在金属层2、3之间的等离子体传感器相比，能够使金属层2、3之间的间隔展宽。因此，由于能够增大中空区域4的厚度，因此能够将含有分析物8的样品62容易地插入中空区域4中。

此外，在共振频率中，金属层2、3之间的电磁场强度也可以按照高次模式分布。也就是说，在金属层2、3之间产生的电磁场强度可以在多个位置局部性地变大。图9A和图9B表示将图4A示出的解析模型501中的中空区域4的厚度设定为10μm的解析模型505的电磁场仿真結果。

图9A示出的模型的共振波长为2883nm，图9A表示中空区域4的电场强度的分布。在图9A中，为了进行说明，并未示出中空区域4的所有区域中的电场分布，仅示出了一部分的区域95中的电场分布。

在图9A中，在金属层2、3之间存在的电场强度，在从金属层2向金属层3的位置反复周期性局部的变化，在金属层2、3的附近的区域电场强度较小。在图9A中，金属层2、3之间的多个也就是5个区域处电场强度局部性较大，电磁场强度以高于基本模式的高次模式进行分布。

金属层2、3之间的电磁场强度以高次模式进行分布，由此能够使金属层2、3的间隔展宽，能够容易将含有分析物8的样品62插入中空区域4中。

在图9A所示的解析模型505中，中空区域4的介电常数为1。图9B表示解析模型505、解析模型505的中空区域的介电常数为1.2的解析模型506的电磁场仿真的結果即反射率R505、R506。

如图9B所示，解析模型505、506都是以多个共振波长发生表面等离子体共振。此外，通过改变中空区域4的媒介状态即介电常数，从而共振波长发生变化。

这样，在使中空区域4变厚的情况下，在金属层2、3之间产生高次模式的电磁场强度分布，表面等离子体共振以高次的频率发生。

等离子体传感器1利用以高次模式的频率发生的表面等离子体共振，也能够检测中空区域4的媒介61的状态的时间性变化。由此，因为金属层2、3之间的间隔变宽，所以容易将含有分析物8的样品62插入中空区域4中。

接下来，说明在等离子体传感器1中导出高次模式的次数的方法。

如果在不含有分析物8的折射率为n的样品62配置在中空区域4中之前的金属层2、3之间的电磁场强度以m次模式，则利用1以上的整数a让式1成立。

(1/2)×λ×m＝(1/2)×(λ/n)×(m+a)    (式1)

在式1中，λ是在中空区域4中配置媒介61之前，从金属层2的上面2A的上方供给的电磁波91在中空区域4中的波长。

式1的左边表示在媒介61配置在中空区域4中之前的金属层2、3之间的距离。也就是说，由于在媒介61配置在中空区域4中之前，在金属层2、3之间发生m次模式的电磁场强度分布，因此由式1的左边表示金属层2、3之间的距离。

式1的右边表示在媒介61配置在中空区域4中之后的金属层2、3之间的距离。也就是说，若将具有折射率n的媒介61配置在中空区域4中，则电磁波91在中空区域4中的波长λ被缩短至1/n。因此，较之在金属层2、3配置媒介61之前，会产生更多的电磁场强度的波腹和波节。在此时的电磁场强度分布为(m+a)次模式的情况下，金属层2、3之间的距离由式1的右边表示。由于式1的左边和右边都是表示金属层2、3之间的距离，因此二者是相等的。整数a是表示在金属层2、3之间由于有无媒介61(不含有分析物8的样品62)而变化的电磁场强度分布的模式的次数的差。

根据式1高次模式的次数m、折射率n、整数a满足式2。

m＝a/(n-1)    (式2)

等离子体传感器1的共振波长的变化能够通过使用者的目测来检测，也就是能够检测由于来自等离子体传感器1的反射光的颜色由此共振波长的变化。为了判断样品62是否含有分析物8，需要仅在不含有分析物8的样品62即媒介61配置在中空区域4中的情况下来自等离子体传感器1的反射光的颜色不变化，而仅在含有分析物8的样品62配置在中空区域4中的情况下反射光的颜色发生变化。也就是说，需要防止来自等离子体传感器1的反射光的颜色因不含有分析物8的样品62即媒介61是否配置在中空区域4中而变化。

例如，按照以下方式求出不含有分析物8的样品62即媒介61为水的情况下次数m。水的折射率n为1.3334。若将整数a设定为1，则根据式2得出

所谓可见光带是人的眼睛能看到的光的波长带，其范围是380nm以上750nm以下的波长。在此，例如按照在可见光带的蓝色的450～495nm的波长带内的频率fb处，使等离子体传感器1引起表面等离子体共振的方式来设计等离子体传感器1。

按照在中空区域4中没有配置水的状态也就是配置了空气的状态下，在中空区域4中在频率fb处发生3次模式(因为上述的计算结果为

)的电磁场分布的方式，来决定金属层2、3之间的距离。等离子体传感器1大致在频率fb处发生表面等离子体共振。如果包括可见光带整个的频率成分的白色光入射至金属层2的上面2A，则在上面2A反射之后辐射至上方的反射光中，入射的白色光之中的蓝色光尤其衰减。接下来，在将不含有分析物的样品62即仅媒介61的水配置在中空区域4中时，在金属层2、3之间在频率fb中大致发生4次模式(

)的电磁场分布。也就是说，即便将不含有分析物8的样品62(媒介61)配置在中空区域4中，由于等离子体传感器1在频率fb处产生表面等离子体共振，因此向金属层2的上方反射的光的颜色一般不会变化。由此，能够防止因不含有分析物8的样品62(仅是媒介61)是否配置在中空区域4中，导致等离子体传感器1的共振波长出现较大的偏差。

此外，在上述的条件中，虽然m近似为3，但是由于所导出的m为整数的情况是及其少的，因此将导出的m的值四舍五入之后得到的整数值设定为整数m。

此外，也可以按照如下方式来设计金属层2、3之间的距离，即：在从不含有分析物8的样品62即媒介61尚未配置在中空区域4中的状态，向仅媒介61配置在中空区域4中的状态变化时，发生表面等离子体共振的波长仅在波长带A(380nm以上450nm以下)、波长带B(450nm以上495nm以下)、波长带C(495nm以上570nm以下)、波长带D(570nm以上590nm以下)、波长带E(590nm以上620nm以下)、波长带F(620nm以上750nm以下)的某个给定的波长带内变化。具体而言，就是与上述同样地设定在金属层2、3之间发生的电磁场分布模式的次数。

波长带A(380nm以上450nm以下)是相当于可见光带的紫色的波长带，波长带B(450nm以上495nm以下)是相当于可见光带的蓝色的波长带，波长带C(495nm以上570nm以下)是相当于可见光带的绿色的波长带，波长带D(570nm以上590nm以下)是相当于可见光带的黄色的波长带，波长带E(590nm以上620nm以下)是相当于可见光带的橙色的波长带，波长带F(620nm以上750nm以下)是相当于可见光带的红色的波长带。反射光的波长在这些的波长带之中的一个波长带内变化，由此能够防止因不含有分析物8的样品62的有无从而来自等离子体传感器1的反射光的颜色出现较大变化，使用者通过人眼观察就能够简单地检测出有无分析物8，能够实现可检测抗原抗体反应的等离子体传感器1。

此外，也可以在金属层2、3之间的大致所有的区域(也包括未设置配位体7的区域)中设置中空区域4。此外，也可以在金属层2、3之间除了支撑金属层2、3的柱和壁以外的区域(包括未设置配位体7的区域)中设置中空区域4。此外、还可以在金属层2的下面2B和金属层3的上面3A涂布防止腐蚀用涂覆层。在该情况下，也可以在金属层2、3之间的防止腐蚀用涂覆层以外的区域(不包括在防止腐蚀用涂覆剂未与金属层2或金属层3接触的表面上配置的配位体7的区域)中设置中空区域4。能插入样品62的区域是中空区域4，中空区域4确保在金属层2、3之间的一部分区域中。

金属层2、3之间的间隔L基于产生表面等离子体共振的频率F可由以下的式3表示。

L＝N×C/(2×F)×cosθ  (式3)

在式3中。N为N＞0的整数，C为金属层2、3之间的有效的光速，θ是在中空区域4中电磁波相对于与金属层2、3的面2B，3A垂直的法线的入射角度。

此外，由于式3中尚未考虑金属层2、3的复折射率，因此含有误差。

在金属层2、3之间存在中空区域4以外的媒介(例如，上述的柱和壁等)的情况下，式3的C值是将这些媒介考虑在内的值。

透过金属层2侵入中空区域4中的电磁波在金属层3的上面3A被反射，如图9A所示那样在中空区域4中发生电磁场的强度的标准分布(standing distribution)。将在中空区域4中发生的标准分布的电磁场的一部分作为能量源，来产生表面等离子体共振。

此外，也可以按照如下方式来设计等离子体传感器1，即：通过使中空区域4的媒介61的状态随着时间变化，由此共振波长从可见光带以外的波长带也就是不可见光带向可见光带变化，或者从可见光带向不可见光带变化。

例如，如果因配位体7和分析物8的特异性结合而中空区域4的媒介的状态发生变化，共振波长从不可见光带变化至可见光带，则人眼能够检测的可见光带的一部分颜色的光因表面等离子体共振而难以从等离子体传感器1反射或辐射。其结果能够通过人眼检测配位体7和分析物8的特异性结合等，能够实现不具备复杂且大规模的装置的简单的离子体传感器1。

此外，在上述内容中，供给至等离子体传感器1的电磁波至少包括可见光带的一部分波长。具体而言，考虑使作为白色光的太阳光或照明的光照射至等离子体传感器1，并通过人的视觉来检测其反射波或辐射波的结构。由此，能够通过人眼简单地检测配位体7和分析物8的特异性结合等。

此外，如果向等离子体传感器1供给电磁波角度(例如，入射至金属层2的电磁波的入射角度)变化，则共振波长也变化。因此，可以设计出如下的等离子体传感器1，在手持等离子体传感器1并且使太阳光照射至该等离子体传感器1的金属层2一侧，来检测配位体7和分析物8的特异性结合的情况下，在引起特异性结合之前的状态中，即便使向等离子体传感器1供给电磁波的角度在可能的范围内变化，共振波长也收敛在不可见光带的区域内，或者，收敛在可见光带的同一色的波长带域内。由此，能够实现即便向等离子体传感器1供给电磁波的角度在可能的范围内变化，但反射光的颜色不变化的等离子体传感器。此外，为了设计出在引起特异性结合之前的状态中即便向等离子体传感器1供给电磁波的角度在可能的范围内变化但共振波长也会收敛在不可见光带的区域内、或者收敛在可见光带的同一色的波长带域内的等离子体传感器1，可通过调整保持部5、6的材质、金属层2、3的厚度或材质、金属层2、3之间的距离等来进行设计。

此外，在上述内容中，使等离子体传感器1的共振波长从不可见光带向可见光带变化、或者从可见光带向不可见光带变化。也可以按照在图28所示的现有的等离子体传感器100中引起这种变化的方式来设计等离子体传感器100。具体而言构成为：使具有图28所示的棱镜101的现有的等离子体传感器100的共振波长在配位体与分析物的特异性结合前后从不可见光带向可见光带变化、或者从可见光带向不可见光带变化。此外，在使用局部存在等离子体的传感器中也可以应用同样的想法。由此，能够通过人眼简单地检测配位体与分析物的特异性结合等。

此外，也可以按照如下方式来设计本发明中的等离子体传感器1，即：通过使中空区域4中的媒介61的状态随着时间变化，产生表面等离子体共振的波长从不可见光带向450nm以上570nm以下或620nm以上750nm以下的区域变化、或者从450nm以上570nm以下或620nm以上750nm以下的区域向不可见光带变化。

在此，450nm以上570nm以下的波长的电磁波由蓝色的光(波长：450nm以上低于495nm)和绿色的光(波长：495nm以上570nm以下)构成，620nm以上750nm以下的波长的电磁波相当于红色的光。

在人眼的视网膜中心部密集分布锥体细胞由吸收红光的锥体、吸收绿光锥体、和吸收蓝光锥体的三种锥体构成。因此，人能够感觉到的光仅仅是红、蓝、绿的三色。

这样，通过利用人眼的灵敏度极高的蓝、绿、红的光，能够实现使用人的视觉就能够容易进行检测的等离子体传感器。

例如，如果因配位体7与分析物8的特异性结合从而中空区域4的媒介状态发生变化，共振波长从不可见光带向450nm以上570nm以下或620nm以上750nm以下的区域变化，则人的视觉灵敏度最高的蓝色或绿色或红色之中的一种颜色的光由于表面等离子体共振而难以从等离子体传感器1进行反射或辐射。其结果能够通过人眼高灵敏度地检测配位体7与分析物8的特异性结合等。

此外，在这种情况下，如果向等离子体传感器1供给电磁波时的角度(例如，入射至金属层2的电磁波的入射角度)变化，则共振波长也发生变化。因此，也可以按照如下方式设计等离子体传感器1，即：在手持等离子体传感器1并且使太阳光照射至该等离子体传感器1的金属层2一侧来检测配位体7和分析物8的特异性结合的情况下，在引起特异性结合之前的状态中，即便使向等离子体传感器1供给电磁波的角度在可能的范围内变化，共振波长也收敛在不可见光带的区域内，或者收敛在可见光带的同一色的波长带域内。由此，能够实现即便向等离子体传感器1供给电磁波的角度在可能的范围内变化，但反射光的颜色不变化的等离子体传感器。

此外，在上述内容中，供给至等离子体传感器1的电磁波至少包括蓝色、绿色、红色的光的波长。由此，如上述那样，能够通过人眼检测配位体7与分析物8的特异性结合等。

此外，在上述中，使等离子体传感器1的共振波长从不可见光带变化至450nm以上570nm以下或620nm以上750nm以下的区域、或者从450nm以上570nm以下或620nm以上750nm以下的区域变化至不可见光带。也可以将这种变化应用于现有的等离子体传感器100中。具体而言可以构成为：使具有图28所示的棱镜101的现有的等离子体传感器100的共振波长在配位体与分析物的特异性结合的前后从不可见光带变化至450nm以上570nm以下或620nm以上750nm以下的区域、或者从450nm以上570nm以下或620nm以上750nm以下的区域变化至不可见光带。此外，在使用局部存在等离子体的传感器中也可以应用这种变化。由此，能够通过人眼简单地检测配位体与分析物的特异性结合等。

进而，还可以按照使中空区域4中的媒介61状态随着时间变化由此表面等离子体共振发生的波长从450nm以上低于495nm的区域变化至495nm以上580nm以下的区域的方式，来设计等离子体传感器1。

波长为450nm以上低于495nm的区域的电磁波相当于可见光线(人眼能看见的波长的光)之中的蓝色的光，波长为495nm以上570nm以下的区域的电磁波相当于可见光线之中的绿色的光。

作为具体的一例，假定在从等离子体传感器1的金属层2的上面2A的上方投射包括多个可见光线的太阳光或照明光时，由人眼检测来自该等离子体传感器1的反射光或辐射光。由于在该等离子体传感器1的中空区域4的媒介变化前，在相当于蓝光的450nm以上低于495nm的波长发生表面等离子体共振，因此在包括多个可见光线的太阳光或照明光中仅相当于共振波长的蓝光变弱的电磁波(光)，被等离子体传感器1反射或辐射。并且，人可识别这种电磁波(光)。

接下来，由于在等离子体传感器1的中空区域4的媒介61变化之后，在相当于绿光的495nm以上580nm以下的波长处发生表面等离子体共振，因此在包括多个可见光线的太阳光或照明光中仅相当于共振波长的绿光变弱的电磁波(光)被等离子体传感器1反射或辐射。并且，人可识别这种电磁波(光)。由于人眼对蓝光、绿光具有较高的灵敏度，因此容易识别出因中空区域4的媒介变化共振波长从蓝光的区域变化至绿光的区域。故而，能够实现不使用受光部这种的设备仅凭人的视觉就能够进行检测的等离子体传感器。

此外，在上述中，虽然示出了作为电磁波使用太阳光、照明光的例子，但并不限于此，只要至少包括蓝光和绿光即可。

进而，由于上述中所使用的蓝光和绿光的波长区域相邻，因此能够减小由中空区域4的媒介变化引起的共振波长的变化量，从而能够实现即便针对分析物8等的介电常数低的情况也能够使用的等离子体传感器。

此外，在上述中，尽管例示了使本发明的等离子体传感器1的共振波长从450nm以上低于495nm的区域变化至495nm以上580nm以下的区域，但是这种设计思想的适用范围并不限定于本发明的等离子体传感器1，也可以将这种思想应用于现有的等离子体传感器100等。具体而言，可以使图28所示具有棱镜101的现有的等离子体传感器100的共振波长在配位体与分析物的特异性结合前后从450nm以上低于495nm的区域变化至495nm以上580nm以下的区域。此外，在使用局部存在等离子体的传感器中也可以应用同样的想法。由此，能够通过人眼简单地检测配位体与分析物的特异性结合等。

此外，可以按照使中空区域4的媒介61的状态随时间变化由此发生表面等离子体共振的波长从波长带A(380nm以上450nm以下)、波长带B(450nm以上495nm以下)、波长带C(495nm以上570nm以下)、波长带D(570nm以上590nm以下)、波长带E(590nm以上620nm以下)、波长带F(620nm以上750nm以下)之中的任意的波长带变化至其他波长带的方式，来设计本发明所涉及的等离子体传感器1(具体而言，可以设计等离子体传感器1的金属层2与金属层3之间间隔、金属层2的厚度等)。在中空区域4的媒介状态随着时间变化时(具体而言，在中空区域4中配位体与分析物进行特异性结合时)，由于在特异性结合前共振波长处于波长带A～F之中的一个带域内，而在特异性结合之后移动至其他带域内，因此能够通过人眼简单地检测配位体与分析物的特异性结合等。

此外，在上述中，使本发明的等离子体传感器1的共振波长从波长带A(380nm以上450nm以下)、波长带B(450nm以上495nm以下)、波长带C(495nm以上570nm以下)、波长带D(570nm以上590nm以下)、波长带E(590nm以上620nm以下)、波长带F(620nm以上750nm以下)的任意的波长带变化至其他波长带。也可以将这种变化应用于现有的等离子体传感器100。具体而言，可以使图28所示的具有棱镜101的现有的等离子体传感器100的共振波长在配位体与分析物的特异性结合前后从波长带A(380nm以上450nm以下)、波长带B(450nm以上495nm以下)、波长带C(495nm以上570nm以下)、波长带D(570nm以上590nm以下)、波长带E(590nm以上620nm以下)、波长带F(620nm以上750nm以下)的任意的波长带变化至其他的波长带。此外，在使用局部存在等离子体的传感器中也可以应用同样的变化。由此，能够通过人眼简单地检测配位体与分析物的特异性结合等。

进而，也可以构成为：通过使中空区域4中的媒介61的状态随着时间变化，发生表面等离子体共振的波长从不可见光带变化至波长带A(380nm以上450nm以下)、波长带B(450nm以上495nm以下)、波长带C(495nm以上570nm以下)、波长带D(570nm以上590nm以下)、波长带E(590nm以上620nm以下)、波长带F(620nm以上750nm以下)的任意的波长带，或者从波长带A、波长带B、波长带C、波长带D、波长带E、波长带F的任意的波长带变化至不可见光带。在中空区域4中的媒介61的状态随着时间变化时(具体而言，在中空区域4中配位体与分析物进行特异性结合时)，在变化前后的至少一方的状态中，波长带A、波长带B、波长带C、波长带D、波长带E、波长带F的任意的波长带的反射光(来自等离子体传感器1的反射光)因表面等离子体共振而衰减。因此，能够通过人眼简单地检测配位体与分析物的特异性结合等。

此外，在上述中，使等离子体传感器1的共振波长从不可见光带变化至波长带A、波长带B、波长带C、波长带D、波长带E、波长带F的任意的波长带、或者从波长带A、波长带B、波长带C、波长带D、波长带E、波长带F的任意的波长带变化至不可见光带。这种设计思想的应用范围并不仅限于等离子体传感器1，也可以应用于现有的等离子体传感器100。具体而言，可以使图28所示的具有棱镜101的现有的等离子体传感器100的共振波长在配位体与分析物的特异性结合的前后从不可见光带变化至波长带A、波长带B、波长带C、波长带D、波长带E、波长带F的任意的波长带、或者从波长带A、波长带B、波长带C、波长带D、波长带E、波长带F的任意的波长带变化至不可见光带。此外，也可以按照在使用局部存在等离子体的等离子体传感器中引起上述的反射光波长的变化的方式来设计该传感器。由此，能够通过人眼简单地检测配位体7与分析物8的特异性结合。

此外，在人以手持方式使用等离子体传感器时，在图28所示的现有的等离子体传感器中，人手会触碰发生表面等离子体共振的部位也就是配置了配位体104的部位，由此共振频率发生变化。但是，在实施方式1中的等离子体传感器1中，由于发生表面等离子体共振的部位是金属层2的与中空区域4面对的下面2B和金属层3的与中空区域4面对的上面3A，因此难以直接用手触碰，从而即便手持来进行使用则共振频率也很难变化。

此外，通过电磁场仿真确认了即便使图3A和图3B所示的金属层2的上面2A的周围的媒介状态变化但共振频率也不会出现大的变化。同样，通过电磁场仿真确认了即便使金属层3的下面3B的周围的媒介状态变化但共振频率也不会出现大的变化。

接下来，说明实施方式1中的等离子体传感器1的制造方法。图10A至图10C是表示等离子体传感器1的制造方法的剖视图。

在图10A所示的保持部5的面5B上，如图10B所示那样通过溅射法或蒸镀法等形成金属层2。由于共振频率因金属层2的厚度、材质而变化，因此按照预先决定的所希望的共振频率选择最合适的金属厚度、材质。此外，为了使其发生表面等离子体共振，从图1所示的金属层2的面2A的上方供给的电磁波需要通过金属层2提供给中空区域4，因此，基于此来选择金属层2的厚度和材质等、以及保持部5的厚度和材质等。

接下来，如图10C所示，通过物理方法或化学方法在金属层2的面2B固定配位体7。

此外，如图10B所示，通过溅镀法、蒸镀法等在保持部6的面6A上形成金属层3。然后，如图10C所示，在金属层3的面3A配置配位体7。

接下来，说明等离子体传感器1的制造方法。图11A和图11B分别是说明等离子体传感器1的制造方法的分解立体图和剖视图。通过上述的步骤形成的金属层2、3由作为间隔保持部的壁10使其相互隔开一定距离进行保持。

壁10的实现，可以通过蚀刻法对金属或电介质等进行加工，或者也可以在掩膜后通过蒸镀法等来形成。此外，为了提高金属层2与壁10的结合性、以及金属层3与壁10的结合性，可以由相同材质来实现金属层2、3和壁10。此外，为了提高金属层2与壁10的结合性、以及金属层3与壁10的结合性，还可以在金属层2与壁10之间、以及金属层3与壁10之间设置结合层。

图12A和图12B分别是说明根据实施方式1的其他的等离子体传感器1001的制造方法的分解立体图和剖视图。在图12A和图12B中，对于与图11A和图11B所示的等离子体传感器1相同的部分附于相同的参照序号。等离子体传感器1001中代替壁10具备作为间隔保持部的多个柱11。由柱11使金属层2、3相互隔开一定距离进行保持。

柱11的实现，可以通过蚀刻法对金属或电介质等进行加工，或者也可以在掩膜后通过蒸镀法等来形成。此外，为了提高金属层2与柱11的结合性、以及金属层3与柱11的结合性，可以由相同材质来实现金属层2、3和柱11。此外，为了提高金属层2与柱11的结合性、以及金属层3与柱11的结合性，还可以在金属层2与柱11之间、以及金属层3与柱11之间设置结合层。

间隔保持部(壁10、柱11)可以至少由2层构成。这些层之中的一层与金属层2、3之中的至少一个金属层的材质相同，并且这一层的厚度比其他层的厚度薄。在间隔保持部由3层以上构成时，这一层以外的层的总厚度相当于其他层的厚度。这样设计的优点以下说明。

例如，说明实现图12B所示的构造的方法。在保持部5的下面5B形成掩膜，该掩膜仅在形成柱11的部位空出孔，通过蒸镀钛形成柱11的由钛构成的层511。层511相当于上述的其他层。接下来，在除去掩膜之后，在保持部5的尚未形成层511的区域、和层511的至少下面蒸镀金。由此，在层511的下面形成柱11的由金构成的层611。层611由与金属层2相同的材质构成，相当于上述的这一层。在保持部5的下面5B在尚未形成柱11的层511的区域所形成的金层为金属层2。较之柱11的钛的层511的厚度，柱11的金的层611的厚度被设计得较薄。此外，较之柱11的层511，柱11的层611的导电率被设计得较高。再有，较之柱11的层611，柱11的层511的硬度被设计得较高。

在保持部6的上面6A蒸镀金，形成由金构成的金属层3。这样，金属层3由与金属层2及柱11的层611中使用的金属相同的金属构成。接下来，通过使柱11的层611的下面与金属层3的上面3A接合，将柱11固定于金属层3。由于柱11的层611和金属层3由相同的金属实现，因此相互能够牢固地接合，能够提高等离子体传感器1001的机械强度。再有，由于柱11的占有很大比例的层511的钛，比层611的金硬度高，因此柱11较为牢固，能够提高等离子体传感器1001的机械强度。此外，由于较之金属层2、金属层3以及柱11的层611，柱11的层511不需要那么高的导电率，因此与导电率高的价格较贵的柱11的层611相比，在层511中可以使用比层611廉价的金属。由于层511占有柱11的较大的比例，因此能够实现廉价的等离子体传感器1001。再有，由于也可以在通过蒸镀形成金属层2的同时形成柱11的层611，因此还能够提高生产性，并且因为能够使用与金属层3相同的金属形成柱11的层611，所以也能够提高柱11和金属层3的结合性。

此外，也可以在保持部6的上面6A蒸镀钛从而形成钛层之后，在钛层的上面蒸镀金，来形成金属层3。在此，较之在保持部6的上面6A所形成的钛层的厚度，在钛层的上面所形成的金层的厚度被设计得较薄，从而能够容易实现廉价的等离子体传感器1001。此外，在上述中，在层511中使用钛，在层611和金属层2、3中使用金，但是在层611和金属层2、3的金属材质相同的情况下，也能够实现同样的效果。

再有，可以将上述的图12B所示的柱11的构成应用于图11B所示的壁10中，也能够获得与上述同样的有益效果。

也可以在通过蒸镀金形成金属层2之后，在金属层2的下面2B固定配位体7。此外，还可以在通过蒸镀金形成了金属层3之后，在金属层3的上面3A固定配位体7。然后，可以使柱11的层611的下面与金属层3的上面3A接合从而实现等离子体传感器1001。在使柱11的端面所形成的金的层与金属层2接合时，事前清除接合面的污物(配位体等)，从而能够使这些金的层接合。作为其他的方法，还可以在将配位体7固定在金属层2或金属层3的面之前，将柱11的层611的下面与金属层3接合，然后，通过毛细管现象将含有配位体7的液体注入中空区域4中，在金属层2或金属层3的表面固定配位体7。

此外，作为间隔保持部的壁10或柱11的端部，可以在插入金属层2、3之中的至少一方中的状态下进行固定，以实现等离子体传感器1001。如图12A所示，柱11的上面(端部)或下面(端部)的至少一方插入金属层2、3的至少一方来进行固定。在图12A中，柱11的上面插入金属层2中。为了容易将柱11的端部(上面)插入金属层2中，既可以使柱11的端部变得尖锐，也可以在金属层2的下面2B设置柱11的端部容易插入的导入孔。通过将柱11插入金属层2中来将柱11固定于金属层2，可免除事先除去在柱11的端部与金属层2接触的区域所附着的配位体的工作。例如，在柱11的端部所形成的金的层与金属层2的金的层接合时，如果事先不清除接合面的污物(配位体等)，那么两个金层将难以接合。由此，能够简化制造工艺，能够实现廉价的等离子体传感器1001。

此外，壁10或柱11的高度考虑想要使其发生表面等离子体共振的共振频率等来决定。

再有，从一个壁10到其他的壁10的距离、或者从某一个柱11到其他的柱11的距离，可以设定得大于共振波长。由此，能够避免由于多个壁10或多个柱11的构造而激励出不必要的表面等离子体共振，从而使得等离子体传感器1001的灵敏度下降。

此外，也可以构成为在壁10与金属层2接合的面、以及壁10与金属层3接合的面不固定配位体7。由此，能够提高壁10与金属层2的紧固性、壁10与金属层3的紧固性。

此外，配位体7也可以固定在金属层2的一个侧全面、以及金属层3的一个侧全面。由此，不需要形成固定配位体7的区域、和不固定配位体7的区域的两种区域，可提高制造效率。

再有，在图10A至图10C中，尽管将配位体7固定在金属层2、3的双方，但只要配置在金属层2、3之中的至少一方即可。如果构成为仅在其中一方配置配位体7，则能够提高制造効率。

此外，作为在金属层2、3上配置配位体7的方法，例如可以采用如下方法，首先在金属层2、3的表面形成自组织膜(SAM)，然后在SAM上附着配位体7。SAM优选采用具有硫化基或硫醇基的有机物。将该有机物溶在乙醇等的溶媒中来制作溶液。将进行过UV臭氧清洗的金属层2、3浸渍在该溶液中数小时。然后，将金属层2、3从该溶液中取出，使用在该溶液的制作时采用的溶媒进行清洗，并进行纯水清洗。通过以上步骤，能够在金属层2、3的表面上形成SAM。

接下来，在制作中空区域4之后，与SAM同样地将配位体溶于乙醇等的溶媒中来制作配位体溶液。利用毛细管现象将该配位体溶液注入中空区域4中。由此，配位体7能够与在金属层2、3的表面上共有结合的SAM进行共有结合，能够使配位体附着。

接下来，为了除去中空区域4中残余的溶液，例如由外部进行加热来使溶液蒸发。或者，使用旋转机通过离心力来排出内部的溶液。在使用旋转机时，由于能够使用配位体溶液的溶媒清洗金属层2、3，并进行纯水清洗，因此能够将没有与SAM共有结合的配位体清洗出来。

此外，在图11A、图11B、图12A、图12B中，为了方便并未记载配位体7。

再有，壁10、柱11可以由与金属层2、3相同的材质构成。由此，能够提高壁10或柱11与金属层2、3之间的紧固性。

此外，为了提高保持部5与金属层2的紧固性、以及保持部6与金属层3的紧固性，可以在保持部5与金属层2之间、以及保持部6与金属层3之间配置钛等的提高两者紧固性的物质。由此，在将壁10、柱11压接于金属层2、3时，能够防止金属层2从保持部5剥离、或者金属层3从保持部6剥离。

以下示出了上述的具体的方法。

(步骤1)

例如为了在由玻璃构成的保持部5的下面5B形成壁10或者柱11，采用电子束蒸镀(EB蒸镀)形成第1膜。在进行该EB蒸镀之前，在保持部5的下面5B的形成壁10或柱11的部分以外实施掩膜，使得发生等离子体共振的区域不会被第1膜所覆盖。

第1膜是由金(Au)和钛(Ti)的两个层所构成。通过在保持部5的下面5B形成钛层之后，在钛层的表面形成金层，从而能够形成第1膜。钛层用作紧固层，用于提高构成保持部5的玻璃与构成壁10或柱11的金之间的紧固力。

接下来，在除去掩膜之后，通过EB蒸镀在保持部5及第1膜的表面形成金层。由此在除去了掩膜之后的区域形成金属层2。另外，此时尽管在壁10或柱11的表面也形成金层，但由于构成壁10或柱11的第1膜的表面也被金层所覆盖，因此金彼此间形成金属接合，能够具有非常高的紧固性。

此外，在形成第1膜之后并未马上形成金属层2的情况下，由于大气中的碳覆盖在第1膜表面，因此在金属层2成膜之际有时与在第1膜上方所形成的金层之间紧固性会变弱。为此，例如在进行金属层2的成膜之前，可以通过等离子处理从第1膜表面及保持部5表面除去碳。

另一方面，例如在由玻璃构成的保持部6的上面6A通过EB蒸镀形成金属层3。金属层3与第1膜同样地由金和钛的两个层构成，在保持部6的上面6A形成钛层之后，在钛层的表面形成金层从而能够形成金属层3。钛层用作紧固层，用来提高与构成保持部6和金属层3的金之间的紧固力。钛层还用作用来提高构成保持部5的玻璃、与形成壁10或柱11的金之间的紧固力的紧固层。

通过以上步骤，完成具有壁10或柱11的保持部5、6。

此外，在保持部6上形成壁10或柱11时，保持部5的下面5B的金属层2可以仅由金的薄膜形成。由于作为紧固层的钛层的钛的导电率比金低，因此成为表面等离子体共振時的损耗。为此，不形成钛层还能够提高等离子体传感器1、1001的灵敏度。在将柱11与金属层2接合时金属层2的金的层有可能剥离。为此，优选壁10或柱11通过蒸镀等形成在金属层2。由于在金属层2的形成壁10或柱11的面，难以引起表面等离子体共振，因此易于在该面形成钛层。

(步骤2)

保持部5的壁10或柱11的表面与保持部6的金属层3的表面之间通过金-金接合进行接合。由于壁10以及柱11的表面与金属层3的表面都是金，因此通过金属接合能够以非常高的紧固性进行接合。

此外，在金-金接合之前，优选例如对壁10或柱11的表面及金属层3的表面进行等离子处理，以除去覆盖在壁10或柱11和金属层3的表面的碳。

通过以上步骤，保持部5、6，基于壁10或柱11的表面与金属层3的表面之间的金属接合彼此被固定保持，能够实现图11B或图12B所示的构造。

在使用通过图10A至图12B所示的工序制造出的等离子体传感器1、1001的基础上，需要改变金属层2、3之间的中空区域4的媒介的状态。

为了改变中空区域4的媒介的状态，需要将含有分析物等的样品(气体或液体等)插入中空区域4中。为此，等离子体传感器1具备图11A所示的两个样品插入部12。

为了经由一个样品插入部12向中空区域4中插入样品，可以从另一个样品插入部12吸引中空区域4的媒介。

此外，也可以对样品加热使其膨胀，利用该膨胀力从一个样品插入部12插入样品。

再有，还可以利用使用压电陶瓷等实现的小型泵，从一个样品插入部12插入样品。

此外，在样品是液体的情况下，可以使金属层2、3的面2B、3A不垂直于重力的方向，从而使等离子体传感器1倾斜的状态下进行振动，从一个样品插入部12插入样品。

再有，还可以使样品特别是分析物离子化之后，从外部施加磁场或电场，从一个样品插入部12插入样品。

图13A是表示从外部向等离子体传感器1提供电场来使用的方法的剖视图。

在下面2B配置了配位体7的金属层2被固定在保持部5。在与金属层2对置的位置所配置的金属层3的上面3A配置配位体7，并且金属层3被固定在保持部6。由交流电源21在金属层2、3之间施加交流电压印加。

在金属层2、3之间的中空区域4中，填充含有分析物8和非特异性结合检体9的样品62。至少分析物8在负极侧或正极侧被离子化。

例如，分析物8在负极侧被离子化，在对金属层2施加正电压、对金属层3施加负电压时，分析物8被拖拽至金属层2，容易与固定在金属层2的配位体7发生特异性结合。

接下来，经过了从交流电源21供给的交流电压的极性发生变化的期间、也就是交流电压的周期的一半的期间后，对金属层2施加负电压、对金属层3施加正电压，分析物8被拖拽至金属层3，容易与固定在金属层3的配位体7发生特异性结合。由此，能够有效地使固定在金属层2、3的配位体7与样品62中的分析物8结合。

此外，交流电源的周期在考虑金属层2、3之间的分析物8的可移动速度的情况下进行设定。

此外，在仅在金属层2、3的其中一方配置配位体7的情况下，也可以在金属层2、3之间施加直流电压。由此，能够简化电源的结构。

图13B是表示从外部对等离子体传感器1提供电场来进行使用的其他方法的剖视图。在图13B中，电极22插入并固定在中空区域4中。在电极22与金属层2之间连接直流电源23，在电极22与金属层3之间连接直流电源24。

由于配位体7在正极侧被离子化，因此在负极侧被离子化的分析物8被拖拽至对电极22施加负电压的金属层2、3。并且，能够有效地进行配位体7与分析物8的特异性结合。

此外，在图13A、图13B中，为了方便而没有记载壁10及柱11。实际上用来保持金属层2、3的柱11或壁10也可以保持电极22。

作为其他的结构，可在金属层2的下面2B的周围的区域即附近区域502B和金属层3的上面3A的周围的区域即附近区域503A之中的至少一个区域配置配位体7。还可以构成为：在与金属层2、3没有被壁10、柱11等的间隔保持部固定而处于分离的状态下，使配位体7与分析物8接触，然后由间隔保持部固定金属层2、3，使得彼此配置在规定的位置。通过这种步骤来实现等离子体传感器1，能够容易使配位体7与分析物8接触。

图14A是保持部6、金属层3、柱11被一体化之后的部件13的立体图。图14B是保持部5、金属层2被一体化之后的部件14的立体图。这样，在等离子体传感器1中，最初，处于在第1部件13与第2部件14分离的状态。

首先，使在图14A的金属层3的上面3A配置的配位体7与含有分析物8的样品接触。另外，使在图14B的金属层2的面2B所配置的配位体7与含有分析物的样品接触。

然后，经由柱11固定图14A所示的部件13和图14B所示的部件14，组装成图12B所示的等离子体传感器1001。

其后，由配置在图12B的保持部5上方的光源向金属层2供给光，并使用在保持部5的上方所配置的受光部对其反射光或辐射光进行接收，通过测量所接收的光量的变化，来检测配位体与分析物的特异性结合的状态。

具体而言，当由于配位体与分析物进行特异性结合从而中空区域4中的产生媒介变化(介电常数的值变化、以及介电常数的分布变化)时，由于共振频率发生变化，因此从等离子体传感器1反射或者辐射的光的量发生变化。故而，通过测量从等离子体传感器1反射或者辐射的光的量，能够检测配位体7与分析物8的特异性结合的状态。

如果通过以上方法实现等离子体传感器1，则能够容易进行配位体7与分析物8的接触。

此外，虽然在图14A和图14B中部件13具有柱11，但并不限于此，部件14也可以具备柱11，还可以具备第1部件13以及第2部件14的双方。

此外，所谓样品插入部12是被金属层2、3夹持的区域以外的区域与中空区域4相面对的部分，是能够将样品插入中空区域4中的部分。

此外，样品既可以是含有分析物的气体或液体等的流体，也可以是不含有分析物的气体或液体等的流体。在等离子体传感器1不具有配位体7的情况下，样品可以是不含有分析物8的气体或液体等的流体。

再有，附近区域502B是金属层2的中空区域4一侧的面2B附近的区域，由于该区域的媒介的变化从而共振频率发生变化。具体而言，附近区域502B是金属层2的面2B上。在金属层2的面2B被电介质的薄膜覆盖的情况下，附近区域502B是该薄膜的表面。

此外，附近区域503A是金属层3的中空区域4一侧的面3A附近的区域，由于该区域的媒介的变化从而共振频率发生变化。具体而言，附近区域503A是金属层3的面3A。在金属层3的面3A被电介质的薄膜覆盖的情况下，附近区域503A是该薄膜的表面。

金属层2与金属层3分离的状态是指，金属层2、3各自能够自由移动的状态，而不是通过柱11或壁10等的间隔保持部金属层2、3彼此被固定的状态。

图15是等离子体传感器1的剖视图。在金属层2、3能分离的结构中，附近区域502B具有配置配位体7的范围17、和未配置配位体7的范围18。再有，附近区域503A具有与范围17对置且配置了配位体7的范围19、和与范围18对置且未配置配位体7的范围20。

从金属层2、3分离的状态，经由柱11或壁10等的间隔保持部使金属层2、3相互固定时，有时金属层2、3之间的间隔出现偏差。由于当金属层2、3的间隔出现偏差时，共振波长会出现偏差，因此在使用等离子体传感器1时，需要在最初按照各个产品导出共振波长。

如果采用上述结构，即便金属层2、3的间隔存在偏差，在向范围17所对置的保持部5的区域或范围17所对置的金属层2的区域供给光的情况下、和在向范围18所对置的保持部5的区域或范围18所对置的金属层2的区域供给光的情况下，通过比较反射光或辐射光的量，能够检测有无配位体与分析物的特异性结合。由此，能够实现精度高的等离子体传感器1。

在图15中，在保持部5的下面5B配置金属层2，在金属层2的下面2B配置用于防止金属层2腐蚀的保护层15。在保护层15的下面15B的范围17固定配位体7。另一方面，在保护层15的下面15B的范围18固定配位体7。

此外，在保持部6的上面6A配置金属层3，在金属层3的上面3A配置用于防止金属层3腐蚀的保护层16。并且，在保护层16的上面16A的范围19固定配位体7。范围19与范围17大致对置。另一方面，在保护层16的上面16A的范围20不固定配位体7。范围20与第2范围18大致对置。

从光源601向与范围17对置的金属层2的上面2A的上方区域617供给作为电磁波的光，由受光部602接收此时的反射光或辐射光。

同样，从光源603向与范围18对置的金属层2的上面2A的上方区域618供给作为光的电磁波，由受光部604接收此时的反射光或辐射光。

可以交替地向区域617、618供给光。由此，能够防止向区域617供给光时的反射光或辐射光、和向区域618供给光时的反射光或辐射光分别进入受光部604、602。

此外，也可以从光源601仅向区域617供给光，在配位体7与分析物8的特异性结合充分进行之后，停止从光源601供给光，接下来，从光源603仅向区域618供给光。由此，如上述那样能够防止向区域617供给光时的反射光或辐射光、和向区域618供给光时的反射光或辐射光分别进入受光部604、602，并且能够在时间上不间断地测量特异性结合的情况。此外，在进行了特异性结合之后，能够基于仅对区域618供给光时的反射光或辐射光导出参考值。

此外，范围17、18相对于共振波长具有足够大的尺寸。例如，范围17、18的一边是共振波长的2倍以上的范围。通过采用这种结构，能够提高在范围17、19产生的表面等离子体共振和在范围18、20产生的表面等离子体共振之间的隔离性。

此外，在金属层2、3是能分离的结构的情况下，由于在使配位体7与分析物8接触之后，通过组合金属层2与金属层3从而使金属层2相对于金属层3固定，因此在该组合作业中也进行着配位体7与分析物8的特异性结合。因此，为了尽量延迟该组合作业中的配位体7与分析物8的特异性结合，可以从外部供给磁场或电场，使得在该组合作业中配位体7与分析物8难以结合。

例如，在图15中，在分析物8在负极侧被离子化的情况下，在将金属层2、3固定在规定位置的作业完成之前，从外部施加电场或磁场使得范围18、20一侧成为正极侧、范围17、19一侧成为负极侧。在该情况下，不是像图13A和图13B所示那样对金属层2、3直接施加电压，而是从外部施加该电场或磁场。由此，事先将分析物8拖拽至范围18、20一侧，在组合金属层2、3作业中能够抑制配位体7与分析物8进行特异性结合。

在图14A和图14B所示的构造中，也可以在附近区域502B、503A中制作出未配置配位体7的区域。在组装金属层2、3之前的状态中，可以从外部施加电场或磁场，将分析物拖拽至未配置该配位体的区域。

图16是基于实施方式1的另外的等离子体传感器1002的立体图。在图16中对于与图1所示的等离子体传感器1相同部分附于相同的参照序号。在图16所示的等离子体传感器1002中，设置有贯通金属层3和保持部6的贯通孔25。

贯通孔25例如用于将含有分析物8的样品插入中空区域4中，能够容易地将样品插入中空区域4中。

图17表示等离子体传感器1002的解析模型的电磁场仿真解析結果。在该解析模型中，在图4A所示的解析模型的金属层3中以300nm间隔周期地设置多个150nm×150nm的贯通孔25。

如图17所示，在金属层3中设置多个贯通孔25时的共振波长与不设置贯通孔25时的共振波长大致相同，金属层3有无贯通孔25不会对表面等离子体共振带来大的影响。

(实施方式2)

图18是实施方式2中的等离子体传感器1003的剖视图。在图18中，对于与图1所示的等离子体传感器1相同的部分附于相同的参照序号。图18的等离子体传感器1003在图1的等离子体传感器1基础上还具备固定保持部6的位置可变平台26。位置可变平台26是至少能够在上下方向移动的调整机构，可改变金属层2、3的间隔。

说明等离子体传感器1003的动作。按照能够使含有分析物8的样品进入中空区域4中的程度，使位置可变平台26移动从而使金属层2、3分离之后，使等离子体传感器1003全体与样品接触。由此，能够容易使样品进入中空区域4中。此时，也可以如上述那样从外部施加电场、磁场、热、振动等，使得样品更加容易进入中空区域4中。

其后，使位置可变平台26移动，将金属层3固定在发生表面等离子体共振的位置。

然后，与实施方式1所示的等离子体传感器1同样，由金属层2的上方供给电磁波，检测其反射波或辐射波，以测量配位体7与分析物8的特异性结合的状态。

图18所示的等离子体传感器1003通过改变位置可变平台26的位置能够调整共振波长。

例如，在因配位体7与分析物8的特异性结合中空区域4的媒介状态发生变化时，如果调整位置可变平台26的位置从而将共振波长控制在一定值，则可根据位置可变平台26的位置变化和位置变化的速度来监视特异性结合的情况。

在仅使用一个波长的光进行检测时，无法跟踪并监视到在该光的波长以外的位置处的结合情况。为此，实施方式2的等离子体传感器1003能够以多个波长的光产生等离子体共振。

在图18所示的等离子体传感器1003中，虽然将配位体7仅配置在金属层2，但是还可以像实施方式1所示那样，也配置在金属层3。

此外，也可以将实施方式1所示的在金属层3中设置贯通孔25等的变形应用于图18的等离子体传感器。

(实施方式3)

图19、图20A和图20B分别是实施方式3所涉及的等离子体传感器27的分解立体图、侧视图、俯视图。等离子体传感器27具有：金属层28、29；使金属层28、29空出一定间隔进行保持的间隔保持部37A、37B；用于保持金属层28的形状的保持部31；以及用于保持金属层29的形状的保持部32。等离子体传感器27具有中空区域30，该中空区域30由除去间隔保持部37A、37B的金属层28、29之间的区域构成。金属层28、29、间隔保持部37A、37B、保持部31、32、中空区域30，是分别与实施方式中的金属层2、3、间隔保持部(壁10、柱11)、保持部5、6、中空区域4相同的结构。金属层28的下面28B与金属层29的上面29A对置，在金属层28的下面28B与金属层29的上面29A之间设置中空区域30。在保持部31的下面31B固定金属层28。在保持部32的上面32A固定金属层29。等离子体传感器27具有：在保持部31的上面31A所配置的树脂部33、在保持部32的下面32B配置的树脂部34、在树脂部33中设置的窗口35、用于将含有分析物的样品插入中空区域30中的样品插入部36。在金属层28的中空区域30一侧与金属层29的中空区域30一侧的至少一方配置配位体607。

保持部31为了使入射的电磁波高效地透过，例如由200μm厚度的低损耗的薄膜光学玻璃构成。因此，图19、图20A、图20B所示的等离子体传感器27也具有与图11A至图12B所示的等离子体传感器同样的功能。

保持部31为了使从树脂部33的上方经由窗口35入射的电磁波高效地透过，例如由厚度200μm左右的薄的低损耗的光学玻璃构成。此时，由于光学玻璃如上述那样较薄，因此保持部31的端部较锐利。为此，如图20B所示，树脂部33的端部配置在保持部31的端部的外侧，使得使用等离子体传感器27的用户在触碰保持部31的端部时不会受伤。由此，能够实现用户可安全使用的等离子体传感器27。

同样，树脂部34的端部配置在保持部32的端部的外侧，能够获得同样的效果。

再有，由于树脂部33、34发挥加固板的功能，即便用户用手指夹着等离子体传感器27进行使用，等离子体传感器27也不容易损坏。此外，如图20A和图20B所示，也可以预先规定用户手持等离子体传感器27的区域55。在这种情况下，间隔保持部37B可以配置在树脂部33的区域55与树脂部34的区域55之间。由此，即便用户用手指夹持等离子体传感器27，由于间隔保持部37B中空区域30的尺寸也难以变化。因此，能够实现即便用户用手指夹着等离子体传感器27进行使用而表面等离子体共振的共振频率也不容易变化的等离子体传感器27。此外，等离子体传感器27也可以不具备间隔保持部37B，在这种情况下，将获得与实施方式1、实施方式2相同的效果。

用户在使用等离子体传感器27时可从设置在树脂部33的窗口35上方入射电磁波。例如，使太阳光入射至窗口35，用户可以根据此时来自窗口35的反射光的颜色直观地观测有无配位体与分析物的特异性结合。

用户从样品插入部36将分析物插入中空区域30中。在此，例如在入射的电磁波是可见光的情况下，由于金属层28、29的间隔为300nm～1.0mm左右非常窄，因此样品插入部36附近处的金属层28、29的间隔也非常窄。故而因含有分析物的液体即样品的附着力和表面张力通过毛细管现象样品可进入中空区域30中。其結果用户能够容易将分析物注入中空区域30中。样品插入部36附近处的金属层28、29的间隔，选择样品可通过毛细管现象浸入中空区域4中的这种尺寸。此外，虽然样品插入部36设置在等离子体传感器27的端部，但也可以与图16所示的等离子体传感器同样，样品通过贯通金属层3、树脂部34、保持部32的贯通孔浸入中空区域30中。

图21是实施方式3中其他等离子体传感器1004的剖视图。在图21中，对于与图19、图20A、图20B所示的等离子体传感器27相同的部分附于相同的参照序号。代替图19及图20A、图20B所示的树脂部33、34，等离子体传感器1004具备树脂部38、39，不配备间隔保持部37B。树脂部38与图20A所示的树脂部33同样设置在保持部31的上面31A，并形成使保持部31的上面31A露出的窗口35。树脂部39与图20A所示的树脂部34同样设置在保持部32的下面32B。树脂部38、39在与样品插入部36相反方向的端部周边具有用于用户以手指保持的区域55。在区域55中，树脂部38、39隔着与中空区域30连接的中空区域56相对置。也就是说，在区域55中，在树脂部38、39之间并未设置保持部31、32、间隔保持部37A和金属层28、29，可动树脂部38、39直接与中空区域56面对。

并且，用户以手指用力夹持区域55或者放松，能够改变中空区域56的容积。由此，能够辅助含有分析物的样品从样品插入部36通过毛细管现象插入中空区域56中，并且通过逐步地改变中空区域56的容积使得分析物在中空区域56中被搅拌，因此，能够提高分析物与配位体的反应速度。

此外，在图21的等离子体传感器1004中，尽管在可动树脂部38、39之间的区域55中，没有形成保持部31、32、间隔保持部37A、金属层28、29，但是并不限于此。即便构成在可动树脂部38、39之间的区域55的一部分中形成保持部31、32、间隔保持部37A、金属层28、29之中的至少一个，也可获得与上述同样的效果。

如果在实施方式3所涉及的等离子体传感器27、1004的配位体607中采用例如流感的抗体，则能够在自己家中简单地检查用户是否感染了流感。在这种情况下，用户可提取被验者的鼻粘膜等的体液，并将其溶于溶液中制作样品，通过在该样品中浸入实施方式3所涉及的等离子体传感器27、1004的样品插入部36，根据毛细管现象在中空区域56中插入样品，使得配位体与样品接触。

此外，对于图19～图21所示的等离子体传感器27、1004的样品插入部36的位置，并不限定于图19～图21示出的那样，可以考虑用户的使用方法将其配置在合适的位置即可。伴随于此，对于间隔保持部37A、37B的形状、配置位置也进行最优化即可。具体而言，由于图12A和图12B所示的等离子体传感器1001中，由于柱11以外的金属层2、3之间的中空区域4在金属层2、3所有的端部区域没有被柱11所遮挡，而是被解放了出来，因此金属层2、3所有的的端部区域能够用作样品插入部36。

此外，通过样品插入部36的形状能够防止样品插入部36因样品中的杂质而堵塞。图22是实施方式3中的另外的等离子体传感器1005的剖视图。在图22中，对于与图1所示的等离子体传感器1相同的部分附于相同的参照符号。在等离子体传感器1005中，保持部5、6分别具有向端部的样品插入部46逐渐变薄的锥形部665、666。

利用毛细管现象从样品插入部46向中空区域4中注入样品时，有时尺寸比样品插入部46大的样品中杂质会堵塞样品插入部46的一部分，使得样品向中空区域4中的插入效率下降。但是，通过在样品插入部46附近设置的锥形部665、666，能够降低杂质滞留在样品插入部46的附近，能够减轻样品向中空区域4中的插入効率下降。

(实施方式4)

图23是实施方式4所涉及的等离子体传感器40的分解立体图。等离子体传感器40具有保持部44、在保持部44的上面44A配置的金属层41、在金属层41的上面41A配置的间隔保持部47、在间隔保持部47的上面47A配置的金属层42、在金属层42的上面42A配置的保持部45。在除去间隔保持部47的金属层41、42之间的区域设有中空区域43。等离子体传感器40还具备用于向中空区域43中插入样品的样品插入部46。在金属层41的与中空区域43面对的上面41A、和金属层42的与中空区域43面对的下面43B之中的至少一方，配置配位体607。保持部44、45、金属层41、42、间隔保持部47，由与图19所示的保持部32、31、金属层29、28、间隔保持部37A相同的材质构成。

在等离子体传感器40中，保持部44的形状尺寸比保持部45大，或者金属层41的形状尺寸比金属层42大。

保持部44为了使入射的电磁波高效的透过，由例如200μm厚度的低损耗的薄膜光学玻璃构成。因此，图23所示的等离子体传感器40也具有与图19所示的等离子体传感器27同样的功能。

说明等离子体传感器40的使用方法。图24是表示等离子体传感器40的使用方法的侧视图。光源50向保持部44供给作为电磁波的一种的光50M。受光部51对来自等离子体传感器40的反射光51M进行接收并检波。金属层41或保持部44的尺寸设计得大于金属层42或保持部45。并且，在不与金属层42、保持部45对置的金属层41、保持部44的部分即传感器固定部541，等离子体传感器40被树脂部48、49夹持固定。根据该构造，与夹持保持部44、45来保持等离子体传感器40的情况相比，能够防止金属层41、42之间的间隔发生变化，能够降低表面等离子体共振的共振波长发生变化。

在等离子体传感器40被树脂部48、49固定的状态下，插入含有分析物的液体状样品的样品插入部46配置在等离子体传感器40的下端部周边。

如图24所示，在等离子体传感器40被树脂部48、49固定的状态下，在等离子体传感器40的下方配置在位置可变平台57上设置的容器58。在容器58中填充含有分析物的液体状样品59。

从样品插入部46注入的样品59，在等离子体传感器40的中空区域43中移动然后从样品插入部46的相反侧的区域546排出。这样，由于保持部44的与光源50及受光部51对置的面44B不会被样品59污染，入射至保持部44的电磁波也不会被样品59遮挡，因此能够维持良好的测量环境。

等离子体传感器40也可以由树脂部48、树脂部49固定，将填充了含有分析物的样品的容器58搭载在位置可变平台57。通过使位置可变平台57上下移动，从而将样品插入部46浸入样品59中，通过毛细管现象向中空区域43中注入样品59。

等离子体传感器40能够在被树脂部48、49固定的情况下注入分析物，能够始终向相同的位置提供从光源50入射的光，能够以受光部51观测相同位置的反射特性。故而，实施方式4所涉及的等离子体传感器40能够连续且高精度地测量分析物与配位体的反应速度和共振波长的变化。

此外，在图24中，也可以代替容器58使用将含有分析物的样品59滴出几滴的滑动玻璃。

为了提高在金属层41或金属层41配置的配位体607与样品中的分析物的反应速度，可以使配置等离子体传感器40及容器58的空间的大气压随着时间变动，从而促进在中空区域43中所注入的样品搅拌。因大气压样品的表面被挤压，利用该力通过毛细管现象向中空区域43中注入样品59，由此如果使大气压随着时间变动，则中空区域43内的样品也伴随与此进行移动，可促进搅拌。

为了提高配位体607与样品59中的分析物的反应速度，也可以使样品59的温度上升从而使液体的样品出现对流。此外，对样品59施加频率与从光源50放射的电磁波不同的电场或磁场，由此能够在样品59中产生流动。

此外，在图23及图24中，在保持部44的端部及金属层41的端部固定树脂部48、49，但并不限于此。也可以将保持部45或金属层42的尺寸设计得大于保持部44或金属层41，在保持部45的端部及金属层42的端部的至少一方固定树脂部48、49，也可以获得与上述同样的效果。

此外，在图24中，通过使位置可变平台57上下移动，将样品插入部46浸入在样品59中，但并不限于此，使树脂部48、49上下动作也可以获得同样的效果。

此外，也可以在图24的区域546处配置吸收样品59的吸收部件。由此，因为中空区域43的样品59被吸收部件吸收上来，因此可提高中空区域43中的样品59的移动速度。由此，提高了配位体与分析物的反应速度。

此外，还可以通过以下的方法在金属层41的面41A或者金属层42的面42B配置配位体607。在利用毛细管现象将含有配位体的样品从样品插入部46注入中空区域43中之后，使含有配位体的样品干燥。由此，能够在金属层41的面41A的周围的附近区域541A、和金属层42的面42B的周围的附近区域542B之中的至少一方，配置配位体607。通过该方法，能够在组装等离子体传感器40之后进行配位体607的固定作业。在图11A和图11B所示的等离子体传感器1中，在通过金-金接合使壁10与金属层3结合的情况下，能够提高壁10与金属层3的结合强度。在这种情况下，例如在以金-金接合使壁10与金属层3结合之前，在将配位体7固定在金属层2、3的面2B、3A上的情况下，有时配位体7进入壁10与金属层3之间，从而壁10与金属层3的结合性下降。但是，与等离子体传感器40同样，通过在组装等离子体传感器1之后将配位体7固定在面2B、3A上，能够防止壁10与金属层3的结合性下降。

(实施方式5)

图25是实施方式5所涉及的金属层2(3)的立体图。在图25中，对于与图1所示的等离子体传感器1相同的部分附于相同的参照序号。在图25所示的金属层2(3)的面2B(3A)上以矩阵状配置配位体7。

配位体7之间的间距宽度P，比经由保持部供给至金属层2的电磁波的波长大且小于200μm。

图28所示的现有的等离子体传感器100需要棱镜101，为此，以某个角度倾斜向金属层102入射光。因此，图28的现有的等离子体传感器100在金属层102的表面附近传播等离子体。故而，如果将配位体104以矩阵状配置在金属层102的表面的情况下，各配位体之间的间距宽度还需要以等离子体的传播范围以上进行分离，那么无法以窄间距宽度高密度地配置配位体104。如果以等离子体的传播范围内的间距宽度来配置配位体104，则彼此引起干扰，不能期待高精度的测量结果。故而，在图28所示的现有的等离子体传感器100中，即便以矩阵状配置配位体，也要以大于200μm的间距宽度来配置各配位体。

相对于此，本发明的实施方式1～5的等离子体传感器由于能够使电磁波垂直地入射至金属层2(3)，因此等离子体不会传播。故而，即便按照窄间距甚至是从外部入射的电磁波的1个波长尺寸来将配位体7配置成矩阵状，也不会出现相互干扰，能够得到高精度的测量结果。其結果，能够增加每单位面积的配位体数量，能够进行数量多且种类多的探测。

此外，不仅是实施方式1～4的金属层2、28、41，在金属层3、29、42也能够同样地以矩阵状配置配位体7，由此能够谋求传感灵敏度的提高。在这种情况下，也可以按照在金属层2、28、41上配置的配位体与在金属层3、29、42配置的配位体上下对置的方式进行配置。由此，能够提高等离子体传感器的传感灵敏度。

在检测从实施方式5的等离子体传感器反射的电磁波时，可以使用CC D照相机。由此，能够一次性且高精度地检测从配置成矩阵状的各配位体附近的金属层2、28、41反射出的电磁波，在配位体以窄的间距宽度配置成矩阵状的本结构中，也能够高灵敏度且简便地进行检测。

此外，以矩阵状配置的配位体7也可以由多种的配位体构成。由此，能够实现以一个等离子体传感器1可检测样品中的多个分析物的等离子体传感器。

(实施方式6)

图26是本发明的实施方式6的等离子体传感器1006的剖视图。在图26中，对于与图1所示的实施方式1中的等离子体传感器1相同的部分附于相同的参照序号。在实施方式6中的等离子体传感器1006中，配位体7没有配置在与中空区域4面对的金属层2的面2B。具体而言，等离子体传感器1006具有在保持部5的下面5B配置的金属层2、和与金属层2的下面2B对置在金属层2的下方配置的金属层3。在金属层2、3之间的至少一部分设置中空区域4。从金属层2的上面2A的上方向金属层2提供电磁波。

并且，从实施方式6的等离子体传感器1006的样品插入部46插入样品与配位体的混合液，在中空区域4中填充样品与配位体的混合液。

样品与配位体的混合既可以在插入等离子体传感器1006中之前在等离子体传感器1006的外部进行，也可以将样品和配位体分别以不同的定时注入中空区域4中，在中空区域4中进行混合。

在样品中存在分析物时，通过使样品与配位体混合，样品中的分析物与配位体发生特异性结合，在特异性结合之后，变化至与分析物及配位体单独存在时的介电常数不同的介电常数。这是由于分析物及配位体单独存在时的分子构造与分析物和配位体进行特异性结合之后的分子构造不同。由此，在样品中存在分析物时和不存在时，等离子体传感器1006的共振波长不同。故而，能够以在等离子体传感器1006的金属层2或金属层3的表面没有配置配位体7的结构，实现能检测有无配位体与分析物的特异性结合的传感器1006。因此，根据实施方式6所涉及的等离子体传感器1006的结构能够避开在等离子体传感器1中配置配位体7的费事的工序，能够实现生产效率高的等离子体传感器1006。

此外，图27是表示等离子体传感器1006的解析模型的电磁场仿真的解析結果。对在中空区域4内存在配位体与分析物的特异性结合之后的分子构造(设定介电常数为1.1、厚度为100n m的层进行模型化)时的共振波长的变化进行说明，具体而言对特异性结合后的分子构造在中空区域4内的存在位置与共振波长的关系进行说明。其解析模型具有以下的条件。

金属层2：材料厚度45nm的金层

金属层3：材料厚度300nm的金层

金属层2、3的间隔：1μm(空气层)

光的入射角：与金属层2的面2A垂直的方向

此外，本申请中使用的仿真解析結果都是将CST制的MW-studio用作解析工具。

图27所示的反射率P5是在中空区域4中不存在配位体与分析物的特异性结合后的分子构造时的反射率，共振波长为705.4nm。反射率P1、P2分别是在金属层2的面2B、金属层3的面3A存在该分子构造时的反射率，共振波长为707.1nm。反射率P3、P4分别是将该分子构造配置在与中空区域4面对的金属层2、3的面2B、3A时、将其配置在金属层2、3的中间位置时的反射率，等离子体传感器1006的共振波长为710.4nm。这样，即便在金属层2、3的面2B、3A以外存在配位体与分析物的特异性结合后的分子构造，等离子体传感器1006的共振波长也发生变化。也就是说，即便在金属层2、3的表面不配置配位体，而是在等离子体传感器1006的外部将混合样品与配位体之后的混合液注入中空区域4中，等离子体传感器1006也能够确认有无配位体与分析物的特异性结合。

此外，在实施方式6的等离子体传感器1006中，不将配位体7配置在金属层2、3的面2B、3A，也就是在中空区域4的内壁不配置配位体7。配位体7也可以配置在金属层2或金属层3的表面。也就是说，在实施方式1中的图1的等离子体传感器1的中空区域4中配置样品与配位体7的混合液。在这种情况下，与样品中存在的配位体7不引起特异性结合的分析物，与配置在金属层2或金属层3的表面的配位体7进行特异性结合，由此共振波长发生变化，能够进一步提高可检测有无特异性结合的传感器的灵敏度。此外，在这种情况下，相对于分析物可以减少在中空区域4的外部与样品混合时使用的配位体7的量。由此，能够在样品与配位体7的混合液中残留分析物，能够在插入中空区域4之后使其与配置在金属层2或金属层3的表面的配位体7进行特异性结合。

此外，虽然在实施方式1至6中保持部5被配置在金属层2的上方，但是并不限于此，也可以配置在金属层2的下方。在保持部5被配置在下方的情况下，配位体7配置在保持部5的下面。由于如果保持部5的介电常数变高，则可以将共振波长设定得较长，因此能够进一步降低从金属层2的上方供给的电磁波的频率，也能够降低电磁波源的成本。

此外，虽然在实施方式1至6中，金属层2、保持部5、金属层3、保持部6以平坦的形状示出，但并不限于此，即便是带有凸凹的形状也可获得同样的效果。由此，即便在制造过程中发生微细的凸凹，也可以作为等离子体传感器无问题地发挥功能。

在上述的说明中，主要说明了作为电磁波使用光的情况，但即便使用具有光以外的波长的电磁波，也可以获得同样的效果。

在实施方式1至6中，表示“上面”、“下面”、“上方”、“下方”等的方向的用语表示依赖于等离子体传感器的构成部件的相对位置关系的相对的方向，并不表示铅直方向等的绝对方向。

产业上的利用可能性

由于本发明中的等离子体传感器具有小型且简易的构造，因此能够应用于小型且低成本的生物传感器等。

符号说明：

2    金属层(第1金属层)

3    金属层(第2金属层)

4    中空区域

5    保持部(第1保持部)

6    保持部(第2保持部)

7    配位体

8    分析物

10   壁(间隔保持部)

11   柱(间隔保持部)

12   样品插入部

22   电极

25   贯通孔

26   位置可变平台(调整机构)

28   金属层(第1金属层)

29    金属层(第2金属层)

30    中空区域

31    保持部(第1保持部)

32    保持部(第2保持部)

37    间隔保持部

41    金属层(第1金属层)

42    金属层(第2金属层)

43    中空区域

44    保持部

45    保持部

46    样品插入部

47    间隔保持部

665   锥形部

666   锥形部

Claims (31)

1.一种等离子体传感器，其具备：

第1金属层，具有上面和下面，该上面构成为被供给电磁波；

第2金属层，具有与所述第1金属层的所述下面对置的上面；和

间隔保持部，使所述第1金属层和所述第2金属层之间的距离维持在一定，

在所述第1金属层和所述第2金属层之间设置中空区域，该中空区域构成为以含有媒介的样品填充，

所述第1金属层与所述第2金属层之间的所述距离，等于用所述电磁波在所述中空区域的波长λ和1以上的整数m来表示的(1／2)×λ×m。

2.根据权利要求1所述的等离子体传感器，其中，

所述等离子体传感器还具备多个抗体，该多个抗体设置在所述第1金属层的所述下面的周边的第1附近区域、和所述第2金属层的所述上面的周围的第2附近区域之中的至少一个区域。

3.根据权利要求2所述的等离子体传感器，其中，

在所述中空区域中插入所述样品与所述多个抗体的混合液。

4.根据权利要求1所述的等离子体传感器，其中，

所述第2金属层具有至少一个以上的孔。

5.根据权利要求1所述的等离子体传感器，其中，

在发生表面等离子体共振的频率处，所述第1金属层和所述第2金属层之间的电磁场强度按照高次模式分布。

6.根据权利要求1所述的等离子体传感器，其中，

使所述中空区域中的所述媒介的状态随着时间变化。

7.根据权利要求6所述的等离子体传感器，其中，

通过使所述中空区域中的所述媒介的状态随着时间变化，发生表面等离子体共振的波长从不可见光带变化至可见光带，或者从可见光带变化至不可见光带。

8.根据权利要求6所述的等离子体传感器，其中，

通过使所述中空区域中的所述媒介的状态随着时间变化，发生表面等离子体共振的波长从不可见光带变化至450nm以上570nm以下或620nm以上750nm以下的区域，或者从450nm以上570nm以下或620nm以上750nm以下的区域变化至不可见光带。

9.根据权利要求6所述的等离子体传感器，其中，

通过使所述中空区域中的所述媒介的状态随着时间变化，发生表面等离子体共振的波长从450nm以上低于495nm的区域变化至495nm以上580nm以下的区域。

10.根据权利要求6所述的等离子体传感器，其中，

所述等离子体传感器还具备多个抗体，该多个抗体设置在所述第1金属层的所述下面的周边的第1附近区域和所述第2金属层的所述上面的周围的第2附近区域之中的至少一个区域，

在所述第1附近区域和所述第2附近区域之中的至少一个区域，所述多个抗体以间距宽度被配置成矩阵状，

所述间距宽度大于所述电磁波的波长小于200μm。

11.根据权利要求6所述的等离子体传感器，其中，

不含有分析物的样品具有折射率n，

在不含有分析物的所述样品配置在所述中空区域中之前，在所述第1金属层和所述第2金属层之间发生m次模式的电磁场强度的分布，

对于1以上的整数a满足以下关系：m=a／(n-1)。

12.根据权利要求6所述的等离子体传感器，其中，

在从不含有分析物的样品未配置在所述中空区域中的状态变化至不含有分析物的样品被配置在所述中空区域中的状态时，发生表面等离子体共振的波长在规定的波长带内变化，

所述规定的波长带是380nm以上450nm以下的波长带、或者450nm以上495nm以下的波长带、或者495nm以上570nm以下的波长带、或者570nm以上590nm以下的波长带、或者590nm以上620nm以下的波长带、或者620nm以上750nm以下的波长带。

13.根据权利要求6所述的等离子体传感器，其中，

通过使所述中空区域的所述媒介的状态随着时间变化，发生表面等离子体共振的波长从380nm以上450nm以下的波长带、450nm以上495nm以下的波长带、495nm以上570nm以下的波长带、570nm以上590nm以下的波长带、590nm以上620nm以下的波长带、620nm以上750nm以下的波长带之中的一个波长带变化至其他的波长带。

14.根据权利要求6所述的等离子体传感器，其中，

通过使所述中空区域的媒介的状态随着时间变化，发生表面等离子体共振的波长从不可见光带变化至380nm以上450nm以下的波长带、450nm以上495nm以下的波长带、495nm以上570nm以下的波长带、570nm以上590nm以下的波长带、590nm以上620nm以下的波长带、620nm以上750nm以下的波长带之中的一个波长带。

15.根据权利要求6所述的等离子体传感器，其中，

通过使所述中空区域的媒介的状态随着时间变化，发生表面等离子体共振的波长从380nm以上450nm以下的波长带、450nm以上495nm以下的波长带、495nm以上570nm以下的波长带、570nm以上590nm以下的波长带、590nm以上620nm以下的波长带、620nm以上750nm以下的波长带之中的一个波长带变化至不可见光带。

16.一种等离子体传感器，其具备：

第1金属层，具有上面和下面，该上面构成为被供给电磁波；和

第2金属层，具有与所述第1金属层的所述下面对置的上面，

在所述第1金属层和所述第2金属层之间设置中空区域，该中空区域构成为以含有媒介的样品填充，并且，

所述第1金属层与所述第2金属层是能分离的，

所述第1金属层与所述第2金属层之间的距离，等于用所述电磁波在所述中空区域的波长λ和1以上的整数m来表示的(1／2)×λ×m。

17.根据权利要求16所述的等离子体传感器，其中，

所述等离子体传感器还具备多个抗体，所述多个抗体设置在所述第1金属层的所述下面的周边的第1附近区域和所述第2金属层的所述上面的周围的第2附近区域之中的至少一个区域，

在所述第1金属层与所述第2金属层分离的状态下使所述多个抗体与分析物接触，

之后，所述第1金属层被相对所述第2金属层固定。

18.根据权利要求17所述的等离子体传感器，其中，

所述第1附近区域具有：

第1范围，配置了所述多个抗体；和

第2范围，未配置所述多个抗体，

所述第2附近区域具有：

第3范围，与所述第1范围对置并且配置了所述多个抗体；和

第4范围，与所述第2范围对置并且未配置所述多个抗体。

19.根据权利要求16所述的等离子体传感器，其中，

能使所述第1金属层至所述第2金属层的距离变化。

20.根据权利要求19所述的等离子体传感器，其中，

所述等离子体传感器还具备能够改变所述第1金属层至所述第2金属层的距离的调整机构。

21.根据权利要求1所述的等离子体传感器，其中，

所述等离子体传感器还具备样品插入部，所述样品插入部用于将含有分析物的样品插入所述中空区域中。

22.根据权利要求1或权利要求16所述的等离子体传感器，其中，

所述第1金属层的厚度比所述第2金属层的厚度薄。

23.根据权利要求1所述的等离子体传感器，其中，

所述间隔保持部被设置成使得所述第1金属层和所述第2金属层之间的至少一部分成为所述中空区域的方式设置，

所述间隔保持部的一部分或全部的材质与所述第1金属层和所述第2金属层之中的至少一方的材质相同。

24.根据权利要求23所述的等离子体传感器，其中，

所述间隔保持部具有第1层和第2层，

所述第1层与所述第1金属层和所述第2金属层之中的至少一方的材质相同，并且，

所述第1层的厚度比所述第2层的厚度薄。

25.根据权利要求23所述的等离子体传感器，其中，

所述间隔保持部的端部以插入所述第1金属层和所述第2金属层之中的至少一方的状态被固定。

26.根据权利要求1或权利要求16所述的等离子体传感器，其中，

利用毛细管现象将所述样品插入所述中空区域中。

27.根据权利要求1所述的等离子体传感器，其中，

所述等离子体传感器还具备：

第1保持部，用于保持所述第1金属层；和

第2保持部，用于保持所述第2金属层，

仅所述第1保持部和所述第2保持部的任意一方构成传感器固定部。

28.根据权利要求1或权利要求16所述的等离子体传感器，其中，

在所述中空区域中作为所述样品配置被压缩的气体。

29.根据权利要求1所述的等离子体传感器，其中，

所述等离子体传感器还具备：

第1保持部，设置在所述第1金属层的上方；和

第2保持部，设置在所述第2金属层的下方，

在所述第1保持部和所述第2保持部的至少一方的端部设置锥形部。

30.一种向等离子体传感器中插入样品的方法，其包括如下步骤：

准备等离子体传感器，该等离子体传感器具备第1金属层、第2金属层和间隔保持部，所述第1金属层具有构成为被供给电磁波的上面和下面，所述第2金属层具有与所述第1金属层的所述下面对置的上面，所述间隔保持部使所述第1金属层和所述第2金属层之间的距离维持在一定，在所述第1金属层和所述第2金属层之间设置中空区域；和

利用毛细管现象将样品插入所述中空区域中，

所述第1金属层与所述第2金属层之间的所述距离，等于用所述电磁波在所述中空区域的波长λ和1以上的整数m来表示的(1／2)×λ×m。

31.一种等离子体传感器的制造方法，其包括如下步骤：

准备等离子体传感器，该等离子体传感器具备第1金属层、第2金属层和间隔保持部，所述第1金属层具有构成为被供给电磁波的上面和下面，所述第2金属层具有与所述第1金属层的所述下面对置的上面，所述间隔保持部使所述第1金属层和所述第2金属层之间的距离维持在一定，在所述第1金属层和所述第2金属层之间设置中空区域，所述第1金属层与所述第2金属层之间的所述距离，等于用所述电磁波在所述中空区域的波长λ和1以上的整数m来表示的(1／2)×λ×m；

利用毛细管现象将抗体插入所述中空区域中；和

在将抗体插入所述中空区域中的步骤之后，使所述抗体干燥从而在所述第1金属层的所述下面的周围的第1附近区域和所述第2金属层的所述上面的周围的第2附近区域之中的至少一个区域中配置抗体。

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