JP2012517602A - 光学的情報を分離するためのアレイを用いて、粒子を光学的に検出するためのシステムおよびデバイス、ならびに同製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
照射手段(図示しない)と、
光学的検出手段4と、
溝3が掘り込んで形成されている基板2と、
粒子10を含む、溝3内に設けられた観察領域11と、
アレイを形成する、金属製プラズモンチャンネル5’、5”、および、5”’のアッセンブリー5とを備えている。
Claims (42)
- 所定の波長を有する照射光によって照らされることに適した観察領域(11)内に配置された粒子(10)を光学的に検出するためのシステム(1)であって、
光学的検出のための手段(4)と、
一方の端部(6’、6”、6”’)が観察領域(11)に十分に近いことによって光学的情報を金属製プラズモンチャンネル(5’、5”、5”’)の一方の端部からもう一方の端部へ転送することを可能にする、単一平面(XY)上に設置された上記チャンネル(5’、5”、5”’)のアッセンブリー(5)とを備えており、
上記チャンネル(5’、5”、5”’)は、上記アッセンブリー(5)が上記観察領域(11)の周囲に光学的情報を転送するためのアレイ(5)を形成するように構成され、
上記アレイ(5)の少なくとも1つの空間的な特徴の値が、上記チャンネル(5’、5”、5”’)の上記観察領域(11)に近い側の上記端部(6’、6”、6”’)では上記波長より小さく、かつ、上記チャンネル(5’、5”、5”’)の上記観察領域(11)から離れた側の上記端部(7’、7”、7”’)では上記波長より大きく、
上記システム(1)は、上記観察領域(11)から離れた側の上記端部(7’、7”、7”’)と上記光学的検出手段(4)との間を光学的に分離するための手段(8’、8”、8”’)を備えていることを特徴とする、システム(1)。 - チャンネル(5’、5”、5”’)の上記アレイ(5)の少なくとも1つの空間的な特徴の上記値が、上記観察領域(11)に近い側の上記端部(6’、6”、6”’)では上記波長の半分より小さい、請求項1に記載の光学的検出システム(1)。
- チャンネル(5’、5”、5”’)の上記アレイ(5)の1つの空間的な特徴が、隣り合う2つのチャンネル(5’、5”、5”’)間の距離である、請求項1または2に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記チャンネル(5’、5”、5”’)の上記アレイ(5)の1つの空間的な特徴が、上記チャンネル(5’、5”、5”’)の幅である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記プラズモン金属製チャンネル(5’、5”、5”’)が金属製ワイヤで形成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記プラズモン金属製チャンネル(5’、5”、5”’)が金属層内に掘り込んで形成されたV字状溝から形成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記チャンネル(5’、5”、5”’)の上記アレイ(5)の空間的な特徴が該アレイ(5)を形成する溝の深さである、請求項6に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記溝の傾斜角が、上記観察領域(11)に近い側の上記端部(6’、6”、6”’)では、上記観察領域(11)から離れた側の上記端部(7’、7”、7”’)より大きい、請求項7に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記転送アレイ(5)の上記チャンネル(5’、5”、5”’)が基板(2)上に積層されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 溝(3)が、検出しようとする上記粒子(10)を搬送する流体を循環させるためのチャンネルを形成するように上記基板(2)に設けられている、請求項9に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記転送アレイ(5)の上記チャンネル(5’、5”、5”’)が埋設され、かつ、観察領域の下で延びて、互いに平行なチャンネル(32、33)のネットワークを形成し、
隣り合う2つの互いに平行なチャンネル間の距離が上記照射光の上記波長より小さく、
これらのチャンネルが、観察領域の下の上記照射光の上記波長より浅いところに配置されている、請求項10に記載の光学的検出システム(1)。 - 上記観察領域(11)では、複数の電気機械変換器が、流体の流線にもとづいて上記粒子の流れ(10)を制御するために、上記転送アレイ(5)の上記チャンネル(5’、5”、5”’)に関連付けられている、請求項10に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記光学的分離手段(8’、8”、8”’)が、上記チャンネル(5’、5”、5”’)の上記観察領域(11)から離れた側の上記端部(7’、7”、7”’)に配置されたネットワーク抽出器を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記ネットワーク抽出器(8’、8”、8”’)が、上記転送アレイ(5)の上記端部(7’、7”、7”’)の幅を上記波長のスケールで調整することからなる、請求項13に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記分離手段が、上記チャンネル(5’、5”、5”’)の観察領域(11)から離れた側の上記端部(7’、7”、7”’)と、当該チャンネル(5’、5”、5”’)の延長部とに設置された屈折率が高い誘電性ワイヤに配置されたネットワーク抽出器を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記ネットワーク抽出器が、誘電性ワイヤの幅または断面を調整することからなる、請求項15に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記ネットワーク抽出器が、中央の誘電性ワイヤのすべてまたはその一部において貫通する2つの穴からなる、請求項15に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記ネットワーク抽出器(8’、8”、8”’)が、上記転送アレイ(5)の上記端部(7’、7”、7”’)の幅を上記波長のスケールで調整することからなる、請求項13〜17のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 照射手段(20)と、
単一平面(XY)上に設置された金属製チャンネル(22’、22”、22”’)の第2のアッセンブリー(22)とを備え、
一方の端部(6’、6”、6”’)が観察領域(11)に一層近く、上記第2のアッセンブリー(22)は、光学的情報の転送のための第2のアレイ(22)を、上記観察領域(11)の周囲に上記観察領域(11)を基準として第1の転送アレイ(5)に対して対称に形成するように構成された、請求項1〜18のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。 - 上記観察領域(11)から離れた側の端部と照射手段(20)との間に光学的結合手段(23’、23”、23”’)を備えた、請求項19に記載の光学的検出システム(1)。
- 照射手段(20)と、
第2の光学的情報転送アレイ(22)を上記観察領域(11)を基準として第1の転送アレイ(5)に対して対称に形成するように構成された、金属製チャンネル(22’、22”、22”’)の第2のアッセンブリー(22)とを備え、
上記第1のアッセンブリーおよび第2のアッセンブリー(5、22)が、上記波長より浅いところで観察領域の下に埋設され、
上記第1のアッセンブリーおよび第2のアッセンブリー(5、22)が、照射光の波長より短い距離だけ互いに離間した、互いに平行なチャンネルのネットワークによって互いに接続される、請求項1〜18のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。 - 上記照射手段(20)が、集積光学系において機能し、上記第2の転送アレイ(22)の平面(XY)上に配置されている、請求項19〜21のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記光学的結合手段(23’、23”、23”’)が、観察領域(11)から離れた側の端部に配置されたネットワーク結合器(23’、23”、23”’)を有する、請求項19〜22のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記ネットワーク結合器(23’、23”、23”’)が、転送アレイ(22)の端部の幅を上記波長のスケールで調整することからなる、請求項23に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記光学的結合手段(23’、23”、23”’)が、上記チャンネル(22’、22”、22”’)の観察領域(11)から離れた側の端部と、上記チャンネル(22’、22”、22”’)の延長部とに設置された屈折率が高い誘電性ワイヤに配置されたネットワーク結合器を有する、請求項19〜22のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記ネットワーク結合器が、誘電性ワイヤの幅または断面を調整することからなる、請求項25に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記ネットワーク結合器が、中央の誘電性ワイヤのすべてまたはその一部において貫通する穴からなる、請求項25に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記観察領域(11)を直接照らす照射手段(20’)と、
第2の光学的情報転送アレイ(22)を観察領域(11)の周囲に形成するように構成された、金属製チャンネル(22’、22”、22”’)の第2のアッセンブリー(22)とを備えた、請求項1〜18のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。 - 上記観察領域(11)に対して互いに異なる高さ(Z)に配置された、単一の平面(XY)に平行な複数のアレイ(5、30、31)を備えた、請求項1〜28のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記アレイ(5、30、31)の高さ(Z)および形状的特性が、光学的検出手段(4)の色収差に応じて色収差を導入できるように決定される、請求項29に記載の光学的検出システム(1)。
- 上記光学的検出手段(4)によって再生される像の収差を補償するための手段を備えた、請求項1〜30のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 少なくとも1つのチャンネル(5’、5”、5”’)が、観察領域(11)から得られる光学的情報のインピーダンスマッチングのための断面を、観察領域(11)にもっとも近いその端部(6’、6”、6”’)に有する、請求項1〜31のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 少なくとも1つの光学的情報転送アレイ(5)が、静電ポテンシャルを制御して上記観察領域(11)において粒子(10)を引きつけるまたははじくための電気的接触部を有する、請求項1〜32のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 少なくとも1つの光学的情報転送アレイ(5)が、上記観察領域(11)において電気化学反応を制御するための電気的接触部を有する、請求項1〜33のいずれか一項に記載の光学的検出システム(1)。
- 請求項1〜34のいずれか一項に記載の、粒子(10)を光学的に検出するための基本システムを複数(1a、1b、...、1i)備え、
単一の基板(2)上に設置されていることを特徴とする、粒子(10)を光学的に検出するための機器(40)。 - 上記複数の基本システム(1a、1b、...、1i)が上記基板(2)の上記平面(XY)上にネットワークを形成する、請求項35に記載の光学的検出機器(40)。
- 少なくとも1つの流体回路(41、42)が、少なくとも2つの光学的検出基本システム(1a、1b、1i)を相互につなぐ、請求項34または36に記載の光学的検出機器(40)。
- 少なくとも2つの基本システム(1a、1b)が干渉分光器の腕部(50a、50b)を構成し、
少なくとも2つの基本システム(1a、1b)の各々に関連する上記観察領域(11a、11b)が、互いに非常に近い、請求項35〜37のいずれか一項に記載の光学的検出機器(40)。 - 上記光学的検出手段(4)によって遠方場において受信される光学的信号をリアルタイムで分析し、上記観察領域(11)において検出される運動を推定するための手段を備えた、請求項35〜38のいずれか一項に記載の光学的検出機器(40)。
- 所定の波長を有する照射光によって照らされ得る観察領域(11)の近くに一方の端部(6’、6”、6”’)が位置するように、基板(2)上に積層された金属層に対してリソグラフィーを実行して、プラズモン金属製チャンネル(5’、5”、5”’)を上記基板(2)の同一平面(XY)上に形成するステップを含む、粒子(10)を光学的に検出するためのシステム(1)を製造する方法であって、
上記リソグラフィーステップにおいて、上記金属製プラズモンチャンネル(5’、5”、5”’)は、上記アッセンブリー(5)が光学的情報転送アレイ(5)を上記観察領域(11)の周囲に形成するように構成され、
上記アレイ(5)の少なくとも1つの空間的な特徴の値が、上記チャンネル(5’、5”、5”’)の上記観察領域(11)に近い側の上記端部(6’、6”、6”’)では上記波長より小さく、かつ、上記チャンネル(5’、5”、5”’)の上記観察領域(11)から離れた側の上記端部(7’、7”、7”’)では上記波長より大きく、
上記観察領域(11)から離れた側の上記端部(7’、7”、7”’)と光学的検出手段(4)との間に光学的分離手段(8’、8”、8”’)を設けるステップをさらに含むことを特徴とする、方法。 - 粒子(10)を光学的に検出するためのデバイス(40)を製造する方法であって、
単一の基板(2)上に、請求項40に記載の方法によって得られる、粒子(10)を光学的に検出するための基本システムを複数(1a、1b、...、1i)設けることを特徴とする、方法。 - 少なくとも2つの光学的検出基本システム(1a、1b、...、1i)の各々に繋がる少なくとも1つの流体チャンネル(41、42)を形成するために、基板(2)に対してリソグラフィーを実行して少なくとも1つの溝(3)を設けるステップを含む、請求項41に記載の製造方法。
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