CN102735563A

CN102735563A - 检测装置

Info

Publication number: CN102735563A
Application number: CN2012101042271A
Authority: CN
Inventors: 山田耕平; 桥元伸晃
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2012-10-17
Also published as: US20120262718A1; US8823941B2; JP2012220396A; JP5799559B2

Abstract

本发明公开了一种检测装置，包括：流体样本的流路；吸引部，向流路吸引流体样本；光学器件，配置在流路内；光源，向光学器件照射光；光检测部，检测从光学器件射出的光；微天平传感器芯片，被配置在流路内，并在压电基板上形成振荡电极；以及定量分析部，基于来自光检测部及微天平传感器芯片的输出，对所述样本进行定量分析。光学器件具备具有1nm～1000nm的凸部的金属纳米结构，射出反映出吸附在金属纳米结构上的流体样本的光。

Description

检测装置

技术领域

本发明涉及一种对要被定性分析的极微量物质进行定量分析的检测装置等。

背景技术

近年来，作为检测低浓度样本分子的一种高灵敏度光谱技术，利用SPR(Surface Plasmon Resonance：表面等离子体共振)、尤其利用LSPR(Localized Surface Plasmon Resonance：局域表面等离子体共振)的SERS(Surface Enhanced Raman Scattering：表面增强拉曼散射)光谱(专利文献1、2)受到人们的关注。所谓SERS是在具有纳米级凹凸结构的金属表面上拉曼散射光被增强至10²～10¹⁴倍的现象。将激光等的单波长的激发光照射到样本分子上。光谱检测出从激发光的波长只偏离样本分子的分子振动能量的散射波长(拉曼散射光)，从而获得样本分子的指纹光谱。根据其指纹光谱的形状，可识别样本分子。

尽管表面增强拉曼散射(SERS)通过局域表面等离子体共振(LSPR)的电场增强效果，可在极微量浓度的气体分子中定性检测，但是却不能实现定量分析。其原因之一是由局域表面等离子体共振(LSPR)产生的增强电场强度从最大增强电场呈指数函数地衰减。根据非专利文献1，试验性地计算出通过增强电场产生的SERS强度I和与增强电场表面的距离r具有以下的关系。

(式1)

I = {(1 + \frac{r}{a})}^{- 10}

…式(1)

在这里，a是金属纳米粒子的半径。式(1)表明SERS强度与分子数量无关地变动。当表面吸附分子数量多(覆盖率大)时，可根据总体平均化的信号进行定量评价，但是当覆盖率小时，由于各个分子赋予公式(1)的强度，所以很难定量评价。

例如，在日本专利文献3中，虽然有与SERS定量分析相关的提案，但是其为在相同基板内预先固定SERS光谱已知的分子样本，并通过与该光谱强度进行比较来定量分析。不过，当目标检测分子的表面覆盖率小时，则向增强部位的吸附分子数量减少，公式(1)的效果显著从而SERS强度较大地变动。因此，该提案方法在检测目标分子的吸附覆盖率小时(在极低浓度样本、曝光时间短等情况下)不成立。

另一方面，在专利文献4中，提出了结合衰减全反射型的表面等离子体共振(SPR)与QCM(Quartz Crystal Microbalance：石英晶体微天平)的定量检测装置。在专利文献4中，指出SPR和QCM的定量分析精度均为约1ng/cm²(第0003、0005段)，并指出这两个定量分析信号互补(第0102段)，但是关于根据两个信号如何进行定量分析，尤其如何对极微量物质进行定量分析没有具体地说明。并且，由于衰减全反射型的表面等离子体共振(SPR)和QCM均不能测量应该定量的样本分子的指纹光谱，所以在技术上也不可能对样本分子进行定性检测。

专利文献1：日本专利第3714671号公报

专利文献2：特开2000-356587号公报

专利文献3：特开2009-103651号公报

专利文献4：特表2008-513772号公报

日本非专利文献1：等离子体纳米材料的设计和应用技术CMC出版P.181

发明内容

根据本发明的几个方面，能够提供对被定性分析的极微量物质进行定量分析的检测装置。

本发明第一方面涉及的检测装置，包括：流体样本的流路；吸引部，向所述流路吸引所述流体样本；光学器件，配置在所述流路内；光源，向所述光学器件照射光；光检测部，检测从所述光学器件射出的光；微天平传感器芯片，被配置在所述流路内，并具有形成有振荡电极的压电基板；以及定量分析部，基于来自所述光检测部及所述微天平传感器芯片的输出，对所述样本进行定量分析，其中，所述光学器件具备具有1nm～1000nm的凸部的金属纳米结构，并且射出反映出吸附在所述金属纳米结构上的所述流体样本的光。

在本发明中，检测出来自光学器件的光的光检测部具备具有1nm～1000nm的凸部的金属纳米结构，并且射出反映出吸附在金属纳米结构上的流体样本的光。因此，由于检测出样本固有的指纹光谱，所以能够定性分析样本。该光谱强度虽然能够作为样本的定量信息，但是当吸附在金属粒子上的样本分子数量少时则不能被平均化，取决于公式(1)中的参数r，即使吸附在金属粒子上的分子数量相同，光谱强度也变得不同。基于通过并设的微天平传感器芯片检测出的质量的增减并基于来自光检测部的输出强度能够判定定量分析的好坏，并提高定量分析的可靠性。另外，配置在流路内的光学器件和微天平传感器芯片包括以其一个表面能与样本流体接触的方式临流路配置。

此外，在本发明的一个方面中，所述光学器件和所述微天平传感器芯片既可以在俯视图中并列设置在所述流路内，也可以层压在所述流路内。层压了光学器件和微天平传感器芯片的混合芯片能够将光学器件的金属纳米结构形成在微天平传感器芯片的振荡电极上。这样，混合芯片的零件数减少，作为单体芯片，处理变得很容易。

此外，在本发明的一个方面中，可以将所述微天平传感器芯片的所述压电基板采用水晶，尤其可以将所述微天平传感器芯片采用SAW(表面弹性波)振荡器件。SAW振荡器件能够以GHz级驱动。由于传感器的灵敏度根据Sauebrey公式与频率的平方成比例，所以使得在高频率下使用的灵敏度提高。

此外，在本发明一个方面中，所述定量分析部在来自所述光检测部的输出强度变动和来自所述微天平传感器芯片的输出变动呈现出相同增减举动时，能够基于来自所述光检测部的输出强度定量分析。这时，来自光检测部的光谱强度对于式(1)中的参数r的依存性降低，从而可以成为反映出样本分子的吸附举动的定量信息。

此外，在本发明一个方面中，所述定量分析部在来自所述光检测部的输出强度变动和来自所述微天平传感器芯片的输出变动呈现相反举动的情况下，以及在来自所述微天平传感器芯片的输出没有变动的情况下，能够禁止定量分析。这时，来自光检测部的光谱强度对于公式(1)中的参数r的依存性高，并且没有反映样本分子的吸附举动，因此，不能成为定量信息。

附图说明

图1的(A)是吸引部和光学器件(传感器芯片)的放大截面图，图1的(B)及图1的(C)是示出在光学器件中增强电场的形成的截面图及俯视图。

图2的(A)及图2的(B)是微天平传感器芯片的截面图及俯视图。

图3的(A)及图3的(B)是依赖于吸附分子位置的SERS强度和不依赖于位置的QCM信号的说明图。

图4是示出基于SERS强度变动和QCM变动的样本的定量分析方法的实例的图。

图5是示出并列设置了两个芯片的检测装置的整体概要的框图。

图6是检测装置的控制系统的框图。

图7是进行定量分析的处理系统的框图。

图8是示出层压了两个芯片的检测装置的整体概要的框图。

图9是层压有两个芯片的混合芯片的截面图。

图10的(A)至图10的(D)是示出样本分子的举动的图。

图11是示出在图10的(A)至图10的(D)时的SERS强度变动和QCM变动的特性图。

图12是示出样本分子的SERS强度光谱的特性图。

图13的(A)至图13的(D)是示出样本分子的其他举动的图。

图14是示出在图13的(A)至图13的(D)时的SERS强度变动和QCM变动的特性图。

具体实施方式

下面，对本发明的优选实施方式进行详细地说明。另外，以下说明的本实施方式并不是对权利要求书中记载的本发明的内容的不当限定，本实施方式所说明的所有构成未必都是本发明必须的解决手段。

如图5或图6所示，本发明的一实施方式涉及的检测装置10A设置有两个传感器芯片，一个是作为光学器件的SERS传感器芯片20，另一个是微天平传感器芯片30。首先，对这两个传感器芯片20和30进行说明。

1.SERS传感器芯片(光学器件)

采用图1的(A)至图1的(C)，对传感器芯片20进行说明，传感器芯片20作为通过照射光而射出反映吸附有流体样本的光的光学器件，检测出拉曼散射光。示出原理的说明图。另外，在本实施方式中，流体样本是例如大气，作为检查对象的物质可以设定为大气中的特定气体分子(样本分子)，但是并不限于此。

如图1的(A)所示，向吸附在传感器芯片20上的流体样本中的作为检查对象物质的样本分子1照射入射光(振动频率v)。通常，大多数入射光被散射为瑞利散射光，瑞利散射光的振动频率v或波长相对于入射光不变化。一部分入射光被散射为拉曼散射光，拉曼散射光的振动频率(v-v’及v+v’)或波长反映流路41内的样本分子1的振动频率v’(分子振动)。也就是说，拉曼散射光是反映出包含样本分子1的流体样本的光。尽管一部分入射光使样本分子1振动而失掉能量，但是样本分子1的振动能量被附加在拉曼散射光的振动能或光能上。将这样的振动频率的位移(v’)称为拉曼位移。

图1的(B)是图1的(A)的传感器芯片20的放大图。如图1的(A)所示，当入射光从基板200的平坦面入射时，基板200采用相对于入射光透明的材料。传感器芯片20作为在基板200上的第一结构，具有由电介体构成的多个凸部210。在本实施方式中，在由作为相对于入射光透明的电介体的石英、水晶、硼硅玻璃等玻璃或硅等形成的基板200上形成抗蚀层，采用诸如远紫外线(DUV)光刻法将抗蚀层图案化。利用被图案化的抗蚀层蚀刻基板200，二维配置例如图1的(C)所示的多个凸部210。另外，也可以用不同的材料形成基板200和凸部210。

作为在多个凸部210上的第二结构，在多个凸部210上通过诸如蒸镀、溅射等形成有诸如Au或Ag等金属纳米粒子(金属微粒子)220。另外，金属微粒子220也可以是Au、Ag、Cu、Al、Pt、Pd、Ni、Mo和W中的任一个的单体金属或它们的合金的膜。结果，传感器芯片20可以包括具有1nm至1000nm的凸部的金属纳米结构。具有1nm至1000nm的凸部的金属纳米结构除了可以在基板200的上表面上加工形成具有所述尺寸的凸部结构(用基板材料)的方法形成之外，还可以通过蒸镀、溅射等使所述尺寸的金属微粒子固定在基板上或者在基板上形成具有岛结构的金属膜等方法形成。

如图1的(B)及图1的(C)所示，在入射光照射在二维图案状的金属纳米粒子220上的区域240中，在相邻金属纳米粒子220间的间隙G中形成增强电场230。尤其在向比入射光的波长小的金属纳米粒子220照射入射光时，入射光的电场作用于存在于金属纳米粒子220的表面的自由电子，引起共振。由此，自由电子的电偶极子在金属纳米粒子220内被激发，形成比入射光的电场强的增强电场230。这也被称为局域表面等离子体共振(LSPR：局域表面等离子体共振)。该现象是比入射光的波长小的1nm至1000nm的凸部的金属纳米粒子220等电导体所特有的现象。

在图1的(A)至图1的(C)中，在向传感器芯片20照射入射光时产生表面增强拉曼散射(SERS：表面增强拉曼散射)。也就是说，一旦样本分子1进入增强电场230，则样本分子1的拉曼散射光在增强电场230中被增强，拉曼散射光的信号强度变强。在这样的表面增强拉曼散射中，即使样本分子为极小量，也能够提高检测灵敏度。另外，金属纳米结构也可以是周期结构。

由于能够在从SERS传感器芯片20产生的流体样本的拉曼散射光中，只获取反映样本分子1的波长，所以检测出的SERS信号是反映出样本分子1的指纹光谱。

2.微天平传感器芯片

如图2的(A)及图2的(B)所示，微天平传感器芯片30由QCM(石英晶体微天平)构成，该QCM在水晶的压电晶片300的两个表面上具有面积为例如1cm²的金属电极310和310。压电晶片300的变化能通过逆压电效果的交流电场激发机械共振。共振频率根据吸附至金属电极310的分子质量而变化。根据Sauerbrey公式，当质量变化量为Δm、F₀为基本频率、A为电极面积、μ_q为水晶的剪应力(2.947×10¹⁰kg/m·s²)、ρ_q为水晶密度(2648kg/m³)时，则频率变化量ΔF如下。

式2

ΔF = - \frac{{2 F}_{0}^{2}}{A {(μ_{q} ρ_{q})}^{1 / 2}} \times Δm

…式(2)

共振频率在质量增加时变小，在质量减少时变大。当压电晶片300采用水晶AT板时，则水晶AT板以27MHz的基本频率检测出1Hz振动变动时，QCM信号可以根据公式(2)检测17.7ng/cm²的质量变动。当压电晶片300为水晶SAW(表面弹性波)器件时，则当以1GHz的基本频率检测出相同的1Hz振动位移时，作为QCM信号，可以检测0.44pg/cm²的质量变动。这样，传感器的灵敏度由于根据Sauebrey公式与频率的平方成比例，所以可以在频率提高时有效使用。当作为微天平传感器芯片30采用以GHz级频率驱动的SAW振荡器件时，能够检测出更微量的质量变化。SAW振荡器件可以使用例如特开2009-130806和特开2005-184496所公开的器件。

3.并用了两个传感器芯片的定量分析

以下所说明的样本分子1的“吸附”的现象是样本分子1碰撞到金属纳米粒子220上的碰撞分子数量(分压)为主的现象，包含物理吸附及化学吸附中的一种或两种吸附。吸附能量依赖于样本分子1的动能，当超越某值时则发生碰撞而呈现“吸附”现象，吸附不需要外力。此外，所谓向光学器件(传感器芯片)20吸引流体样本，换句话讲，就是通过使在内部配置有光学器件(传感器芯片)20的流路产生吸引流，使流体样本与光学器件20接触。

样本分子1吸附在SERS传感器芯片20的具有纳米结构的金属微粒子220的表面上，产生SERS光并被检测。图3的(A)示出因吸附部位不同而导致的SERS信号的强度变化。在金属纳米结构间吸附有样本分子1A时，最能够受到局域增强电场的影响(在式(1)中r→0)，SERS信号变成最大。如样本分子1B、1C、1D一样随着远离增强电场点，它们的SERS强度由于式(1)中的r值增大而衰减。当吸附到金属微粒子220上的分子数量变多、金属微粒子220的覆盖率大时，由于所有的吸附分子能够在照射点内被平均地取得，所以在SERS传感器芯片20中的吸附分子的定量评价可靠性高。

不过，当吸附在金属微粒子220上的分子数量少、覆盖率小时(例如，为ppb浓度区域以下时或样本气体曝光后不久时)，如图3的(A)所示，各个分子输出与其吸附部位对应的SERS信号，从而观测到未被平均化的信号。这时，以单独的SERS传感器芯片20不能准确地进行定量。

因而，在本实施方式中，根据微天平传感器芯片30的输出判定SERS强度的变化是因定量增减原因引起的强度变化还是如图3的(A)所示那样根据吸附部位的式(1)的强度变化。在如图3的(A)那样的分子吸附状态时，SERS信号及QCM信号变成图3的(B)所示那样。如图3的(B)所示，由于SERS信号反映与四个样本分子1A至1D的吸附部位对应的强度，所以成为不准确地定量四个样本分子1A至1D的值。另一方面，QCM信号未反映出四个样本分子1A至1D的吸附部位的差异。但是，由于QCM信号也测量图3的(A)未示出的分子、即除样本分子1以外的吸附分子的质量，所以不能只用QCM信号测量吸附的样本分子1的质量。

这样，尽管作为指纹光谱的SERS信号能定性评价样本分子，但是在定量评价的可靠性差。通过组合使用正确地反映质量变化的QCM信号来保证该可靠性。

图4示出从SERS强度和QCM变动的组合获得的定量输出处理的一个实例。在SERS强度向+方向变动时，仅在QCM变动也为+方向时，判定样本分子1的吸附数量增加，并可以根据SERS强度输出来定量评价。同样，在SERS强度向-方向变动时，仅在QCM变动也为-方向时，判定样本分子1的吸附数量减少，并可以根据SERS强度输出来定量评价。

在除上述两个以外的组合中，判定SERS强度的变化为与如图3的(A)所示的吸附部位对应的公式(1)的强度变化，并且在定量评价中不采用SERS强度。在这种情况下将再测定。

这样，仅在SERS强度变动和QCM变动同时示出相同增减举动时，根据SERS强度进行定量显示。另一方面，在SERS强度变动和QCM变动示出相反举动的情况下以及在QCM没有变动的情况下，判断为受公式(1)的影响，并进行再测定。通过再测定，直到SERS强度变动和QCM变动同时示出相同举动之前，禁止定量显示。

4.检测装置的构成例1

如图5所示，检测装置10A可以在俯视图中在吸引部40的流路41内并列设置SERS传感器芯片20和微天平传感器芯片30。除了两个传感器芯片20、30以及吸引部4以外，检测装置10A还具有光源50、光检测部60、处理部70、微天平测量部80和电力供给部90。可以在SERS传感器芯片20与光源50和/或光检测部60之间设置光学系统110。

在通过驱动例如风扇450的负压产生部吸引样本的吸引部40中，形成有流路41。负压产生部不限于风扇，可以是诸如管泵、隔膜泵等泵等，只要能够在吸引部40产生负压吸引流体样本即可。传感器芯片20具有图1的(A)所示的金属微粒子220在流路41内周期地排列的结构。光源50通过例如构成光学系统110的诸如半反射镜111和物镜112，向传感器芯片20照射光。

传感器芯片20通过来自光源50的光的照射诱发局域表面等离子共振，从吸附在金属微粒子220上的流体样本发射的拉曼散射光被增强。光检测部50通过半反射镜111及物镜112检测出拉曼散射光。

微天平传感器芯片30在流路41中按照图2的(A)所示那样被配置，并对吸附到电极310上的分子进行定量。微天平传感器芯片30连接测量部80。

吸引部40在吸引口42和排出口43之间具有流路41。流体样本中的样本分子1(即目标物质)从吸引口42(输入口)导入到流路41中，从排出口43排出。可以在吸引口42侧设置除尘过滤器44。当风扇450设置在排出口42附近，使风扇450工作时，在流路41内的压力(气压)降低。由此，样本与气体同时被吸引到流路41中。样本经由传感器芯片20、30附近的流路41排出。这时，一部分样本分子1吸附到传感器芯片20、30的表面(电导体)上。

作为检测对象物质的样本分子1可以为例如麻醉剂、酒精、残留农药等稀薄分子或病毒等病原体等。

光源50为例如激光器，从小型化的观点来看，可以优选采用垂直腔表面发射激光器，但是并不限于此。

来自光源50的光通过构成光学系统110的准直透镜113变成平行光。也可以在准直透镜113的下游设置偏振光控制元件，变换成直线偏振光。但是，如果采用例如表面发射激光器作为光源50，能够发射具有直线偏振光的光，则可以省略偏振光控制元件。

通过准直透镜113变成平行光的光通过半反射镜(分色镜)111向SERS传感器芯片20的方向引导，在物镜112被聚光，并入射到SERS传感器芯片20上。在SERS传感器芯片20中形成有图1的(A)至图1的(C)所示的金属微粒子220。从SERS传感器芯片20中发射出诸如表面增强拉曼散射引起的瑞利散射光及拉曼散射光。来自SERS传感器芯片20的瑞利散射光及拉曼散射光经过物镜112，由半反射镜111向光检测部60的方向引导。

来自SERS传感器芯片20的瑞利散射光及拉曼散射光在聚光镜114聚光，并输入至光检测部60。在光检测部60中首先到达到光滤波器610。通过光滤波器610(例如，陷波滤波器)获取拉曼散射光。该拉曼散射光进一步通过分光器620被受光元件630接收。分光器620由利用诸如法布里-珀罗共振的标准具等形成并能够改变通频带(通過波長

域)。经过分光器620的光的波长可以通过处理部70进行控制(选择)。通过受光元件630，获得样本分子1所特有的拉曼光谱，并将所获得的拉曼光谱与预先保存的数据比对，可以识别出样本分子1。

检测装置10A具有框体100，在框体100中不仅具有上述的各部20至80，还可以包含电力供给部90、通信连接部70A及电源连接部90A。电力供给部90将来自电源连接部90A的电力供给至光源50、光检测部60、处理部70、测量部80及风扇450等。电力供给部90可以由诸如二次电池构成，也可以由一次电池、AC适配器等构成。通信连接部70A与处理部70连接，并向处理部70传播数据、控制信号等。

在图5的例子中，处理部70可以向图5所示的光源50以外的光检测部60、风扇450等发送命令，处理部70不仅可以控制光源50，还可以控制光检测部60、风扇450等。而且，处理部70执行拉曼光谱的光谱分析。处理部70可以根据来自光检测部60的SERS强度和来自测量部80的QCM信号，按照图4进行样本分子的定量分析。另外，处理部70可以将定量分析结果等发送给诸如与通信连接部70A连接的外部设备(未图示)。

图6是图5的检测装置10A的控制系统框图。如图6所示，检测装置10A还可以包扩例如接口120、显示部130及操作部140等。此外，如图6所示，图5所示的处理部70可以具有作为控制部的例如CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)71、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)72、ROM(Read Only Memory：只读存储器)73等。而且，检测装置10A可以包括例如光源驱动器52、光谱驱动器622、受光电路632及风扇驱动器452。

图7示出进行定量分析的电路框图。微天平测量部80具有与微天平传感器芯片30连接的振荡电路81、计数微天平传感器芯片30中的共振频率的频率计数器82。处理部70的RAM 72具有存储器72A至72D所示的区域，处理部70的CPU 71具有定量分析部71A。

从光检测部60以时间序列输出的SERS信号通过开关SW1切换，被交替存储到存储器72A、72B中。从频率计数器82以时间序列输出的QCM信号通过开关SW2切换，被存储到存储器72C、72D中。定量分析部71A根据在存储器72A、72B内的上次和这次的SERS信号，取得SERS强度变动。此外，定量分析部71A根据在存储器72C、72D内的上次和这次的QCM信号，取得QCM变动。而且，定量分析部71A能够根据已取得的SERS强度变动和QCM变动，按照图4所示的方法实施定量分析。

5.检测装置的构成例2

图8示出另一检测装置10B。图8的检测装置10B与图5的不同点在于将面临流路41的SERS传感器芯片20与微天平传感器芯片30层压。也就是说，采用使SERS传感器芯片20和微天平传感器芯片30复合的混合芯片。

如图9所示，该混合芯片通过在微天平传感器芯片30中的面临流路41的振荡电极(金属电极)310上形成金属微粒子220的金属纳米结构，构成层压在微天平传感器芯片30上的SERS传感器芯片20。在SERS信号的检测中，虽然压电基板300以MHz～GHz进行振动，但是由于曝光时间为msec～sec水平，所以不担心QCM的振动作为光学噪声对SERS传感器芯片20造成恶劣影响。该混合芯片由于零件数少，并且作为单体芯片处理，所以能缩短芯片的设定操作时间。

6.实施例

图10的(A)至图10的(D)示出了流体样本在图5或图8所示的检测装置10A、10B的流路41中流动、暴露于各传感器芯片20、30后经过一定时间的吸附分子的状态，图11示出检测出的SERS强度和QCM信号。流动的气体采用二甲基硫醚(DMS：CH3SCH3)。此外，图12示出这样检测出的SERS光谱。

图12是属于DMS分子的峰(定性检测)。在676cm^-1的峰表示C-S的对称伸缩振动，提供最强的峰。图11着眼于该峰绘出不同曝光时间的SERS强度。

另一方面，微天平传感器芯片30使用电极面积4mm²的振荡电极(金属电极)310形成在压电基板300上的1GHz的水晶器件。图11所示的1Hz的频率变化检测出质量0.018pg的变化。当改为分子数量时，计算出在振荡电极(金属电极)310表面上吸附有1.64×10⁸个DMS分子。这时，在图1的(C)所示的SERS照射点240的区域φ2μm中，存在125个分子。

另一方面，已知SERS活性部位(称为hot site：热点)位于金属微粒子220之间的间隙G(参照图1的(B))，为5nm×20nm左右。在图1所示的SERS照射点240的区域φ2μm中，这样的点大约有280个。根据该因素，计算出一个增强电场230(参照图1的(B)及图1的(C))如图10的(A)至图10的(D)所示进入1至2个左右的扩散分子。该数量使得成为不能平均化的信号，并观测到依存于公式(1)的参数r的SERS强度。例如，如图11所示，SERS信号在受光元件630(参照图5或图8)中检测出与曝光时间大致成比例的数量的光子。另一方面，在确认QCM中的变动也如图11所示地质量增加时，按照图4的方法判断SERS的增加为定量的。由此，基于检测出的SERS强度来定量分析。

图14示出在与图10的(A)至图10的(D)不同而为图13的(A)至图13的(D)所示的样本分子1的举动时的测量结果。虽然图13的(A)至图13的(D)所示的样本分子1的举动向金属微粒子220的吸附位置在进行变化，但是吸附分子数量没有改变。

在这种情况下，观测到依赖于公式(1)的参数r的SERS强度并且SERS强度反复激烈增减，但是QCM未表现出变化。这时，判断SERS强度的增减受到吸附分子的表面扩散的公式(1)的影响。结果，按照图4的方法判定为再测定，并再次进行SERS和QCM的同时测定。

另外，虽然如上所述地对本发明的实施方式进行了详细的说明，但是本领域技术人员很容易理解，可以在实质上不脱离本发明的发明点及效果的情况下进行各种变形。

符号说明

1 样本分子

1A～1B 吸附位置不同的吸附分子

10A、10B 检测装置

20 光学器件

30 微天平传感器芯片

41 流路 50 光源

60 光检测部 70A 定量分析部

80 微天平测量部 220 金属微粒子

300 压电基板 310 振荡电极

Claims

1.一种检测装置，其特征在于，具有：

流体样本的流路；

吸引部，向所述流路吸引所述流体样本；

光学器件，配置在所述流路内；

光源，向所述光学器件照射光；

光检测部，检测从所述光学器件射出的光；

微天平传感器芯片，配置在所述流路内，并具有形成有振荡电极的压电基板；以及

定量分析部，基于来自所述光检测部及所述微天平传感器芯片的输出，对所述流体样本进行定量分析，

其中，所述光学器件具备具有1nm～1000nm的凸部的金属纳米结构，并且射出反映出吸附在所述金属纳米结构上的所述流体样本的光。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述光学器件和所述微天平传感器芯片在俯视图中被并列设置在所述流路内。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述光学器件和所述微天平传感器芯片被层压在所述流路内。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，

所述光学器件的所述金属纳米结构形成在所述微天平传感器芯片的所述振荡电极上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述压电基板是水晶。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述微天平传感器芯片是SAW(表面弹性波)振荡器件。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的检测装置，其特征在于，

所述定量分析部在来自所述光检测部的输出强度变动和来自所述微天平传感器芯片的输出变动示出相同增减举动时，基于来自所述光检测部的输出强度进行定量分析。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，

所述定量分析部在来自所述光检测部的输出强度变动和来自所述微天平传感器芯片的输出变动示出相反举动的情况下以及没有来自所述微天平传感器芯片的输出变动的情况下，禁止定量分析。