JP2017053638A - 物質検出方法および物質検出装置 - Google Patents

物質検出方法および物質検出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】標的物質を高い感度で検出することができる物質検出方法を提供する。【解決手段】本発明に係る物質検出方法は、金属微細構造体と前記金属微細構造体を修飾する有機分子修飾膜とを有する表面増強ラマン散乱用のセンサーチップに、第１ガスを曝露する工程と、前記第１ガスに曝露された前記センサーチップの第１領域に第１レーザー光を照射する工程と、前記第１領域からのラマン散乱光の強度を取得して第１測定を行う工程と、前記第１測定を行う工程の後に、前記第１レーザー光を遮光する工程と、前記第１レーザー光を遮光する工程の後に、前記第１レーザー光が前記センサーチップを照射する照射領域を前記第１領域から前記センサーチップの前記第１領域とは異なる第２領域に合わせる工程と、を含む。【選択図】図７

Description

本発明は、物質検出方法および物質検出装置に関する。
近年、低濃度の試料分子を検出する高感度分光技術の１つとして、局在型表面プラズモ共鳴（ＬＳＰＲ：Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を利用したアフィニティセンサーや、振動分光からダイレクトに定性定量検出する表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｒａｍａｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）が注目されている。ＳＥＲＳとは、ナノメートルスケールの凸凹構造を持つ金属表面で増強電場が形成され、ラマン散乱光が１０２倍〜１０４倍増強され高感度で検出可能な分光である。レーザーなどの単一波長、直線偏光の励起光を標的分子（標的物質）に照射して、励起光の波長から標的分子の分子振動エネルギー分だけ波長がずれた散乱（ラマン散乱光）を分光検出し指紋スペクトルを得る。その指紋スペクトルの形状から標的物質を同定することが可能となる。
喘息による気管の炎症と呼気中に含まれるＮＯ（一酸化窒素）の濃度との間には相関が確認されており、呼気ＮＯ濃度は、喘息の指標として認知されている。このようなＮＯを検出するセンサーチップとして、光センシング方式である表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）に着目したものが提案されている。例えば非特許文献１には、Ａｇ微細構造体を有するＬＳＰＲ基板（センサーチップ）にシトクロムＰ４５０という生体酵素を配置させて、シトクロムＰ４５０酵素にＮＯを反応させ、その反応体のＳＥＲＳ信号を得ることが記載されている。
ＡＰＰＬＩＥＤ ＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰＹ，Ｖｏｌｕｍｅ６５，Ｎｕｍｂｅｒ８，８２５−８３７，２０１１
しかしながら、上記のようなＮＯ（標的物質）を捕捉するための有機修飾膜を有するセンサーチップにレーザー光を照射すると、有機修飾膜がレーザー光によって劣化する場合がある。そのため、ＮＯを高い感度で検出することができない場合がある。
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、標的物質を高い感度で検出することができる物質検出方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、標的物質を高い感度で検出することができる物質検出装置を提供することにある。
本発明に係る物質検出方法は、
金属微細構造体と前記金属微細構造体を修飾する有機分子修飾膜とを有する表面増強ラマン散乱用のセンサーチップに、第１ガスを曝露する工程と、
前記第１ガスに曝露された前記センサーチップの第１領域に第１レーザー光を照射する工程と、
前記第１領域からのラマン散乱光の強度を取得して第１測定を行う工程と、
前記第１測定を行う工程の後に、前記第１レーザー光を遮光する工程と、
前記第１レーザー光を遮光する工程の後に、前記第１レーザー光が前記センサーチップ
を照射する照射領域を前記第１領域から前記センサーチップの前記第１領域とは異なる第２領域に合わせる工程と、
を含む。
このような物質検出方法では、次回の測定において、まだレーザー光が照射されていないセンサーチップの第２領域に、レーザー光を照射してラマン散乱光を検出することができる。したがって、このような物質検出方法では、レーザー光によってセンサーチップの有機分子修飾膜が劣化することを抑制することができる。その結果、このような物質検出方法では、標的物質を高い感度で検出することができる。
本発明に係る物質検出方法において、
前記第１レーザー光の照射領域を前記第２領域に合わせる工程では、
前記センサーチップを移動させてもよい。
このような物質検出方法では、光源を移動させたりレンズ等の配置を変更したりしてレーザー光の照射領域を変更させる場合に比べて、容易に照射領域を変更させることができる。
本発明に係る物質検出方法において、
前記第１測定を行う工程では、
前記第１領域を照射するタイミングに基づいて、所定の間隔で複数回、ラマン散乱光の強度を取得してもよい。
このような物質検出方法では、ラマン散乱光の強度が飽和状態となるまで待つ必要がなく、標的物質の濃度が算出されるまでの時間を短縮することができる。
本発明に係る物質検出方法において、
前記第１ガスは、呼気および大気を含み、
前記センサーチップに大気を曝露する工程と、
大気に曝露された前記センサーチップの前記第１領域および前記第２領域と異なる第３領域に前記第１レーザー光を照射する工程と、
前記第３領域からのラマン散乱光の強度を取得する工程と、
前記第１測定の測定結果、および取得された前記第３領域からのラマン散乱光の強度に基づいて、呼気中の標的物質の濃度を算出する工程と、
を含んでもよい。
このような物質検出方法では、正確に呼気中のＮＯ（一酸化窒素）濃度を算出することができる。
本発明に係る物質検出方法において、
前記第１レーザー光を照射する工程の前に、レンズを介して、前記第１領域に前記第１レーザー光よりも強度の小さい第２レーザー光を照射する工程と、
前記レンズを移動させている状態で、検出された前記第２レーザー光による前記第１領域からの散乱光の強度を取得する工程と、
取得された前記第１領域からの散乱光の強度に基づいて、前記レンズの位置を決定する工程と、
を含み、
前記第１レーザー光を照射する工程では、前記レンズを介して、前記第１領域を照射してもよい。
このような物質検出方法では、レーザー光の照射によるセンサーチップの劣化を低減させつつ、例えばセンサーチップの移動によるデフォーカスを修正することができる。
本発明に係る物質検出方法において、
前記有機分子修飾膜は、アミン系または硫黄系の官能基を有する化合物に由来する修飾分子を含み、
前記第１ガスは、一酸化窒素を含んでもよい。
このような物質検出方法では、ＮＯを高い感度で検出することができる。
本発明に係る物質検出装置は、
金属微細構造体と前記金属微細構造体を修飾する有機分子修飾膜とを有する表面増強ラマン散乱用のセンサーチップと、
前記センサーチップにレーザー光を照射する光源と、
前記センサーチップからのラマン散乱光を検出する光検出器と、
前記レーザー光を遮光可能な遮光フィルターと、
前記遮光フィルターを移動させる遮光フィルター移動部と、
前記センサーチップにおける前記レーザー光の照射領域を変更させる照射領域変更部と、
を含む。
このような物質検出装置では、次回の測定において、まだレーザー光が照射されていないセンサーチップの第２領域に、レーザー光を照射してラマン散乱光を検出することができる。したがって、このような物質検出装置では、レーザー光によってセンサーチップの有機分子修飾膜が劣化することを抑制することができる。その結果、このような物質検出装置では、標的物質を高い感度で検出することができる。
本発明に係る物質検出装置において、
前記照射領域変更部は、前記センサーチップを移動させて前記レーザー光の照射領域を変更させてもよい。
このような物質検出装置では、光源を移動させたりレンズ等の配置を変更したりしてレーザー光の照射領域を変更させる場合に比べて、容易に照射領域を変更させることができる。
本発明に係る物質検出装置において、
前記光検出器で検出された、第１ガスが曝露された前記センサーチップの第１領域からのラマン散乱光の強度を取得して第１測定処理を行う第１光強度取得部と、
前記第１測定処理の後に、前記遮光フィルター移動部を制御して、前記レーザー光を遮光し、前記照射領域変更部を制御して、前記レーザー光の照射領域を前記第１領域から前記センサーチップの前記第１領域と異なる第２領域に合わせる処理を行う照射領域変更処理部と、
を含んでもよい。
このような物質検出装置では、照射領域変更処理部によって、光検出器において検出されたラマン散乱光の強度に関する測定（第１測定）が終わった後に、レーザー光を遮光させた状態で、センサーチップにおけるレーザー光の照射領域を変更させることができる。
本発明に係る物質検出装置において、
前記第１光強度取得部は、前記第１測定処理において、前記第１領域を照射するタイミ
ングに基づいて、所定の間隔で複数回、ラマン散乱光の強度を取得してもよい。
このような物質検出装置では、ラマン散乱光の強度が飽和状態となるまで待つ必要がなく、標的物質の濃度が算出されるまでの時間を短縮することができる。
本発明に係る物質検出装置において、
前記第１ガスは、呼気および大気を含み、
前記光検出器で検出された、大気に曝露された前記センサーチップの前記第１領域および前記第２領域と異なる第３領域からのラマン散乱光の強度を取得する第２光強度取得部と、
前記第１測定処理の測定結果および前記第２光強度取得部で取得されたラマン散乱光の強度に基づいて、呼気中の標的物質の濃度を算出する呼気濃度算出部と、
を含んでもよい。
このような物質検出装置では、正確に呼気中のＮＯ濃度を算出することができる。
本発明に係る物質検出装置において、
前記レーザー光の強度を小さくすることが可能な減光フィルターと、
前記減光フィルターを移動させる減光フィルター移動部と、
前記レーザー光を前記センサーチップに導くレンズと、
前記レンズを移動させるレンズ移動部と、
前記レンズ移動部が前記レンズを移動させている状態で、前記光検出器で検出された、前記減光フィルターを透過した前記レーザー光による前記第１領域からの散乱光の強度を取得する第３光強度取得部と、
前記第３光強度取得部で取得された散乱光の強度に基づいて、前記レンズの位置を決定するレンズ位置決定部と、
を含んでもよい。
このような物質検出装置では、レーザー光の照射によるセンサーチップの劣化を低減させつつ、例えばセンサーチップの移動によるデフォーカスを修正することができる。
本発明に係る物質検出装置において、
前記有機分子修飾膜は、アミン系または硫黄系の官能基を有する化合物に由来する修飾分子を含み、
前記第１ガスは、一酸化窒素を含んでもよい。
このような物質検出方法では、ＮＯを高い感度で検出することができる。
第１実施形態に係る物質検出装置を説明するための図。 第１実施形態に係る物質検出装置を模式的に示す図。 レーザー光の照射時間とＳＥＲＳ強度との関係を示すグラフ。 第１実施形態に係るセンサーチップを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係るセンサーチップを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係るセンサーチップを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る物質検出方法を説明するためのフローチャート。 レーザー光の射出時間とＳＥＲＳ強度比との関係を示すグラフ。 レーザー光の射出時間とＳＥＲＳ強度比との関係を示すグラフ。 レーザー光の射出時間とＳＥＲＳ強度比との関係を示すグラフ。 レーザー光の射出時間とＳＥＲＳ強度比との関係を示すグラフ。 ＳＥＲＳスペクトル。 レーザー光の射出時間とＳＥＲＳ強度との関係を示すグラフ。 第２実施形態に係る物質検出装置を説明するための図。 呼気時間と流量との関係を示すグラフ。 第２実施形態に係る物質検出方法を説明するためのフローチャート。 第３実施形態に係る物質検出装置を説明するための図。 第３実施形態に係る物質検出方法を説明するためのフローチャート。 第４実施形態に係る物質検出装置を説明するための図。 第４実施形態に係る物質検出方法を説明するためのフローチャート。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 第１実施形態
１．１． 物質検出装置
まず、第１実施形態に係る物質検出装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る物質検出装置１００を説明するための図である。
物質検出装置１００は、図１に示すように、光源１０と、遮光フィルター２０と、遮光フィルター移動部２２と、センサーチップ３０と、照射領域変更部３２と、流路４０と、光検出器５０と、制御部６０と、操作部７０と、表示部７２と、記憶部７４と、記憶媒体７６と、処理部８０と、を含む。
光源１０は、センサーチップ３０にレーザー光を照射する。図示の例では、レーザーは、ハーフミラー２およびレンズ４を介して、センサーチップ３０に入射する。光源１０は、例えば、半導体レーザー、気体レーザーである。光源１０から射出されるレーザー光の波長は、例えば、３５０ｎｍ以上１０００ｍｎ以下である。ハーフミラー２は、例えば、レーザー光を反射させ、センサーチップ３０からのラマン散乱光を透過させる。なお、ハーフミラー２の代わりに、ダイクロイックミラーを用いてもよい。レンズ４は、例えば、センサーチップ３０にレーザー光を集光させる集光レンズである。
遮光フィルター２０は、光源１０から射出されるレーザー光を遮光可能である。遮光フィルター２０がレーザー光の光軸上に配置されている状態では、レーザー光は、センサーチップ３０に照射されない。ここで、レーザー光の光軸とは、例えば、光源１０からレーザー光が射出された場合に、レーザー光が通る経路のことである。遮光フィルター２０の形状は、板状であってもよいし、膜状であってもよい。遮光フィルター２０の材質は、光源１０から射出されるレーザー光を遮光することができれば、特に限定されない。
遮光フィルター移動部２２は、遮光フィルター２０を移動させる。遮光フィルター移動部２２は、遮光フィルター２０を移動可能に支持している。遮光フィルター移動部２２は、例えば、遮光フィルター２０を支持する支持部と、該支持部を移動させる駆動部と、を有し、処理部８０からの信号を受けて駆動部が駆動することにより支持部が移動して、遮光フィルター２０を移動させることができる。遮光フィルター移動部２２の駆動部は、例えば、モーターである。なお、遮光フィルター移動部２２は、つまみを有し、該つまみをつまむことによって手動で遮光フィルター２０を支持する支持部を移動させてもよい。
センサーチップ３０は、レーザー光を受けて、ラマン散乱光を放出する。センサーチッ
プ３０は、有機分子修飾膜を有する表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ）用のセンサーチップである。センサーチップ３０は、第１領域３０ａおよび第２領域３０ｂを有している。領域３０ａ，３０ｂは、センサーチップ３０の有機分子修飾膜を含む表面であって、互いに異なる領域である。センサーチップ３０の詳細な説明については、後述する。
照射領域変更部３２は、センサーチップ３０におけるレーザー光が照射される領域（レーザー光の照射領域）を変更させる。具体的には、照射領域変更部３２は、センサーチップ３０を移動させてレーザー光の照射領域を変更させる。照射領域変更部３２は、センサーチップ３０を移動可能に支持している。照射領域変更部３２は、例えば、センサーチップ３０におけるレーザー光の光軸を変更させる。照射領域変更部３２は、例えば、センサーチップ３０を支持する支持部と、該支持部を移動させる駆動部と、を有し、処理部８０からの信号を受けて駆動部が駆動することにより支持部が移動して、センサーチップ３０を移動させることができる。照射領域変更部３２の駆動部は、例えば、モーターである。なお、照射領域変更部３２は、つまみを有し、該つまみをつまむことによって手動でセンサーチップ３０を支持する支持部を移動させてもよい。
なお、照射領域変更部３２は、センサーチップ３０におけるレーザー光が照射される領域を変更させることができれば、センサーチップ３０ではなく、光源１０を移動させてレーザー光の照射領域を変更させてもよい。また、照射領域変更部３２は、ハーフミラー２やレンズ４の配置を変更させてレーザー光の照射領域を変更させてもよい。また、照射領域変更部３２は、レーザー光が射出される角度を変えてレーザー光の照射領域を変更させてもよい。
流路４０には、検出される標的物質を含んだガス（気体試料）が流れる。流路４０内には、センサーチップ３０が支持されている。流路４０に設けられているポンプ４１を駆動させると、流路４０内が負圧になり、吸引口４２から標的物質を含んだガスが吸引される。吸引口４２から吸引されたガスは、センサーチップ３０の表面近傍を通って、排出口４３から排出される。ガスがセンサーチップ３０の表面近傍を通る際に、標的物質は、センサーチップ３０の表面近傍に吸着する。具体的には、検出される標的物質は、一酸化窒素（ＮＯ）であり、流路４０に流れる第１ガスは、喘息患者などの呼気および大気を含むガスであってもよいし、一酸化窒素（ＮＯ）ガスであってもよい。
光検出器５０は、レーザー光の照射によるセンサーチップ３０からのラマン散乱光を検出する。センサーチップ３０において放出されたラマン散乱光は、レンズ４、ハーフミラー２、レイリーカットフィルター６、およびレンズ８を通って、光検出器５０に至る。センサーチップ３０において放出されたラマン散乱光には、光源１０から射出されるレーザー光と同じ波長のレイリー散乱光が含まれており、レイリーカットフィルター６によって、レイリー散乱光を除去することができる。レンズ８は、例えば、光検出器５０にラマン散乱光を集光させる集光レンズである。
光検出器５０は、分光器５２と、受光素子５４と、を有している。分光器５２は、例えば、ファブリペロー共振を利用したエタロン等で形成されており、通過波長帯域を可変とすることができる。受光素子５４は、分光器５２を通過したラマン散乱光を受光する。受光素子５４は、例えば、フォトダイオードである。光検出器５０は、受光素子５４において受光された光の強度に関する情報を、制御部６０を介して処理部８０に送る。
制御部６０は、処理部８０からの信号を受けて、遮光フィルター移動部２２、照射領域変更部３２、およびポンプ４１を制御する。制御部６０は、専用回路によって実現して上記の制御を行うように構成されていてもよい。また、制御部６０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）がＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍ
ｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することによってコンピューターとして機能し、上記の制御を行うように構成されていてもよい。制御部６０は、図２に示すように、光検出器５０の下方に設けられた収容部６２に収容されていてもよい。制御部６０は、図２に示すように、外部端子６４と電気的に接続されていてもよい。なお、便宜上、図２では、制御部６０、操作部７０、表示部７２、記憶部７４、記憶媒体７６、処理部８０の図示を省略している。
操作部７０は、図１に示すように、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部８０に信号を送る処理を行う。操作部７０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。
表示部７２は、処理部８０から入力される表示信号に基づいて、処理部８０の処理結果等を表示する。表示部７２は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、タッチパネル型ディスプレイなどである。
記憶部７４は、処理部８０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。記憶部７４は、さらに、処理部８０の作業領域として用いられ、操作部７０から入力された操作信号、記憶媒体７６から読み出されたプログラムやデータ、処理部８０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶する。記憶部７４には、データベース７５が記憶されている。
データベース７５には、分析の対象となる標的物質に関するデータが登録されている。具体的には、データベース７５には、ラマンシフトから標的物質を特定するための（定性するための）データや、ラマンスペクトルの強度から標的物質の濃度を特定するための（定量するための）データが登録されている。なお、データベース７５は、記憶媒体７６に記憶されていてもよい。
記憶媒体７６には、各種のアプリケーションプログラムやデータを記憶するための、コンピューター読み取り可能な記憶媒体である。なお、当該プログラムは、ホスト装置（サーバー）が有する情報記憶媒体からネットワーク等を介して記憶媒体７６（記憶部７４）に配信されてもよい。記憶媒体７６は、処理部８０の処理により生成されるデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記憶する記憶部としても機能してもよい。記憶媒体７６は、例えば、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、メモリー（ＲＯＭ、フラッシュメモリーなど）により実現される。
処理部８０は、記憶部７４に記憶されているプログラムや記憶媒体７６に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理を行う。本実施形態では、処理部８０は、記憶部７４に記憶されているプログラムを実行することで、レーザー照射処理部８１、第１光強度取得部８２、第１濃度算出部８３、および照射領域変更処理部８４として機能する。処理部８０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。なお、処理部８０の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。
レーザー照射処理部８１は、センサーチップ３０の第１領域３０ａにレーザー光を照射する処理を行う。具体的には、レーザー照射処理部８１は、ポンプ４１を起動させたタイミングに基づいて（例えばポンプ４１を移動させてから３０秒後に）遮光フィルター移動部２２を制御して遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上から外し、センサーチップ３
０の第１領域３０ａにレーザー光を照射する処理を行う。処理部８０の処理による遮光フィルター２０の移動距離は、例えば、１００μｍ程度である。
第１光強度取得部８２は、光検出器５０で検出された、第１ガスが曝露されたセンサーチップ３０の第１領域３０ａからのラマン散乱光の強度を取得して第１測定処理を行う。ここで、図３は、センサーチップに対するレーザー光の照射時間と、ＳＥＲＳ強度（ラマン散乱光の強度）と、の関係を示すグラフである。具体的には、図３は、センサーチップ３０に曝露する第１ガスを２０ｐｐｍのＮＯ（一酸化窒素）ガスとし、レーザー光の波長を６３２ｎｍ、レーザー光の強度を０．５ｍＷとしたときの、レーザー光の照射時間とＳＥＲＳ強度との関係を示している。
第１光強度取得部８２は、例えば図３に示すように、第１測定処理において、レーザー光がセンサーチップ３０の第１領域３０ａを照射するタイミングに基づいて、所定の間隔で複数回、ラマン散乱光の強度を取得する。具体的には、レーザー照射処理部８１が、遮光フィルター移動部２２を制御して遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上から外す処理を終えると同時に、第１光強度取得部８２は、第１測定処理を開始する。図３に示す例では、第１光強度取得部８２は、第１測定処理を開始してから、１０秒ごとに計１３回、６０５ｃｍ−１のＳＥＲＳ強度を取得し、１３回目のＳＥＲＳ強度を取得した後、第１測定処理を終了する。
第１濃度算出部８３は、第１光強度取得部８２で行われた第１測定処理の測定結果に基づいて、第１ガス中の標的物質の濃度を算出する。具体的には、第１濃度算出部８３は、第１測定処理の測定結果から、フィッティングを行い、ラマン散乱光の飽和強度（予測飽和強度）を算出する。ここで、ある時刻ｔでのセンサーチップ表面における被覆率θは、Ｌａｎｇｍｕｉｒ型吸着モデルを用いると、下記式（１）のように表すことができる。下記式（１）においてＡは、係数である。
θ＝１−ｅｘｐ（−Ａｔ） ・・・ （１）
ＳＥＲＳ信号の強度式は、被覆率が低い場合には被覆率に比例するとみなすことができるので、ＳＥＲＳ強度（ラマン散乱光の強度）ＩＳＥＲＳは、下記式（２）のように表すことができる。下記式（２）においてＢは、係数である。
ＩＳＥＲＳ＝Ｂθ＝Ｂ［１−ｅｘｐ（−Ａｔ）］ ・・・ （２）
第１濃度算出部８３は、例えば図３に示すように、第１測定処理を開始してから１０秒ごとに計１３回得られたＳＲＥＳ強度と、式（２）の各時刻での値と、の差分二乗値を最小化させるようなアルゴリズムで、式（１），（２）のＡ、Ｂをフィッティングさせて求める（図３の破線参照）。Ｂが予測飽和強度であり、第１濃度算出部８３は、求めたＢを、記憶部７４に予め記憶されているＳＥＲＳ強度とＮＯ濃度（標的物質の濃度）との検量線データに照らし合わせて、ＮＯ濃度を算出する。処理部８０は、算出したＮＯ濃度を表示部７２に表示する処理を行う。
なお、第１光強度取得部８２は、レーザー光がセンサーチップ３０の第１領域を照射してから、ラマン散乱光の強度が飽和するまで待った後に（例えば５分程度）、１回だけラマン散乱光の強度を取得してもよい。この場合、第１濃度算出部８３は、上記のようなフィッティングを行わずに、第１光強度取得部８２で取得されたラマン散乱光の強度とＮＯ濃度との検量線データに照らし合わせて、ＮＯ濃度を算出してもよい。
照射領域変更処理部８４は、第１測定処理の後に、遮光フィルター移動部２２を制御し
て、レーザー光を遮光し、照射領域変更部３２を制御して、レーザー光の照射領域を第１領域３０ａからセンサーチップ３０の第２領域３０ｂに合わせる処理を行う。処理部８０の処理によるセンサーチップ３０の移動距離（例えば第１領域と第２領域との間の距離）は、例えば、５μｍ以上５ｍｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以上１ｍｍ以下であり、より好ましくは１００μｍ以上１ｍｍ以下である。センサーチップ３０の大きさは、扱いやすさから３ｍｍ角以上５ｍｍ角以下であり、移動距離が１ｍｍであると、１つのセンサーチップ３０において９回〜２５回の測定が可能となる。したがって、移動距離を１ｍｍ以下とすることにより、１つのセンサーチップ３０における測定回数を増やすことができる。また、移動距離が１００μｍ未満であると、照射領域変更部３２の駆動部のコストが高くなる（例えば高コストのＭＥＭＳを用いた駆動部が必要となる）。また、移動距離は、光源１０から射出されるレーザー光のセンサーチップ３０における焦点サイズ（スポット径）Φよりも大きくする必要がある。例えば、レーザー光の波長をλ、レンズ４の開口数をＮＡとすると、Φ＝１．２２λ／ＮＡの関係を満たし、ＮＡ＝０．２、λ＝６３２ｎｍ、とするとΦ≒３．８μｍとなる。
次に、センサーチップ３０の詳細について説明する。図４は、センサーチップ３０を模式的に示す平面図である。図５は、センサーチップ３０を模式的に示す図４のＶ−Ｖ線断面図である。
センサーチップ３０は、図４および図５に示すように、基板１３０と、金属微細構造体１３２と、有機分子修飾膜１３４と、を有している。なお、便宜上、図４では、有機分子修飾膜１３４を省略している。
基板１３０は、例えば、ガラス基板、シリコン基板、樹脂基板である。
金属微細構造体１３２は、基板１３０上に設けられている。金属微細構造体１３２の形状は、特に限定されず、例えば、円柱状、粒子状、角柱、球、回転楕円体である。金属微細構造体１３２の大きさ（例えば直径）は、センサーチップ３０に照射される光の波長以下である。具体的には、金属微細構造体１３２の大きさは、４０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。図示の例では、金属微細構造体１３２は、複数設けられている。金属微細構造体１３２の材質は、例えば、金、銀、アルミニウム、銅である。金属微細構造体１３２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。
金属微細構造体１３２は、光が照射されると表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を生じる。具体的には、金属微細構造体１３２は、局在型プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ）を生じる。ＬＳＰＲとは、光の波長以下の金属構造体に光を入射させると、金属内に存在する自由電子が光の電場成分により集団的に振動し、外部に局在電場を誘起する現象である。この局在電場により、ラマン散乱光を増強することができる。このように、ＳＰＲにより誘起される電場によって、ラマン散乱光が増強されることを電場増強効果という。ＳＰＲによって増強されるラマン散乱光（ＳＥＲＳ光）の強度は、ＳＰＲにより増強された電場の４乗に比例する。
有機分子修飾膜１３４は、金属微細構造体１３２上に設けられている。有機分子修飾膜１３４は、本実施形態に係る修飾分子（以下、単に「修飾分子」ともいう）を含む。修飾分子は、金属微細構造体１３２の表面に配置されている。有機分子修飾膜１３４は、例えば、修飾分子を希釈させた溶液（例えば濃度１ｍＭ）中に、金属微細構造体１３２が形成された基板１３０を、所定時間以上（例えば２４時間）浸漬させ、その後、溶液から取り出して溶媒を飛ばすことで形成される。
修飾分子は、例えば、アミン系の官能基を有する化合物に由来する。具体的には、修飾
分子は、アミン基を有したベンゼン環であるアニリン（下記式（３）参照）に由来する。この場合、修飾分子は、図６に示すように、アミン基において、金属微細構造体１３２に結合する。これにより、有機分子修飾膜１３４は、金属微細構造体１３２を修飾することができる。ＮＯ（一酸化窒素）は、大気中の酸素と反応してＮ２Ｏ３という反応体になり、電子吸引性であるＮ２Ｏ３がベンゼン環の電子局在部（図６に示すδ−の部分）で反応すると考えられる。これにより、センサーチップ３０は、ＮＯを捕捉することができる。
Figure 2017053638
なお、修飾分子は、アミン系の官能基に限定されない。修飾分子は、硫黄系の官能基を有する化合物、例えば、メタンチオール（ＣＨ３ＳＨ）に由来してもよい。ここで、「所定の化合物（例えばアニリンやメタンチオール）に由来する」とは、化合物が、そのままの形で、または置換基の一部が脱離して、配位結合、共有結合、イオン結合、または水素結合等の結合によって、金属微細構造体１３２に結合し、修飾分子が得られることをいう。
物質検出装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
物質検出装置１００は、光源１０から射出されるレーザー光を遮光可能な遮光フィルター２０と、遮光フィルター２０を移動させる遮光フィルター移動部２２と、センサーチップ３０におけるレーザー光の照射領域を変更させる照射領域変更部３２と、を含む。そのため、物質検出装置１００では、光検出器５０において検出されたラマン散乱光の強度に関する測定（第１測定）が終わった後に、レーザー光を遮光させた状態で、センサーチップ３０におけるレーザー光の照射領域を変更させることができる。そのため、次回の測定では、まだレーザー光が照射されていないセンサーチップ３０の領域に、レーザー光を照射してラマン散乱光を検出することができる。したがって、物質検出装置１００では、レーザー光によってセンサーチップ３０の有機分子修飾膜１３４が劣化することを抑制することができる。その結果、物質検出装置１００では、標的物質を高い感度で検出することができる。後述する実験例のように、有機分子修飾膜１３４は、レーザー光の照射により劣化する。
物質検出装置１００では、照射領域変更部３２は、センサーチップ３０を移動させてレーザー光の照射領域を変更させる。そのため、物質検出装置１００では、光源１０を移動させたりレンズ４等の配置を変更したりしてレーザー光の照射領域を変更させる場合に比べて、容易に照射領域を変更させることができる。例えば、光源１０を移動させる場合には、より重いものを移動可能な照射領域変更部３２が必要となる場合があり、レンズ４やハーフミラー２の配置を変更させる場合には、より微調整な移動を可能とする照射領域変更部３２が必要となる場合がある。
物質検出装置１００では、第１測定処理の後に、遮光フィルター移動部２２を制御して、レーザー光を遮光し、照射領域変更部３２を制御して、レーザー光の照射領域を第１領域３０ａからセンサーチップ３０の第２領域３０ｂに合わせる処理を行う照射領域変更処理部８４を含む。そのため、物質検出装置１００では、照射領域変更処理部８４によって、光検出器５０において検出されたラマン散乱光の強度に関する測定（第１測定）が終わ
った後に、レーザー光を遮光させた状態で、センサーチップ３０におけるレーザー光の照射領域を変更させることができる。
物質検出装置１００では、第１光強度取得部８２は、第１測定処理において、第１領域３０ａを照射するタイミングに基づいて、所定の間隔で複数回、ラマン散乱光の強度を取得する。そのため、物質検出装置１００では、ラマン散乱光の強度が飽和状態となる前に、予測強度飽和値を求め、該予測飽和強度値に基づいて標的物質の濃度を算出することができる。したがって、物質検出装置１００では、ラマン散乱光の強度が飽和状態となるまで待つ必要がなく、濃度が算出されるまでの時間を短縮することができる。
物質検出装置１００では、センサーチップ３０の有機分子修飾膜１３４は、アミン系または硫黄系の官能基を有する化合物に由来する。そのため、物質検出装置１００では、ＮＯを高い感度で検出することができる。ここで、ＮＯガスは、大気汚染および医療の２点から注目を集めている。前者においては、燃焼系に関わる人為的活動から大量に生成され、副産物であるＮＯｘが酸性雨生成に関わるため環境問題に至っている。医療においては、ｐｐｂオーダーであれば気道炎症に伴うバイオマーカーとして認知されており、またｐｐｍオーダーであれば、例えば血管拡張作用があるため薬として活用されている。このように、環境問題および医療からＮＯ濃度を計測するニーズがある。ＮＯは、直接ＳＥＲＳで検出を試みてみると、単純な２原子分子ゆえに分子振動の種類も少なく、強度も弱い。そのため、ｐｐｂオーダーやｐｐｍオーダーのようなパーセント以下の微量濃度の検出は容易ではない。そこで、物質検出装置１００では、有機分子修飾膜１３４を用いてＮＯを捕捉し、ＮＯを高い感度で検出することができる。
１．２． 物質検出方法
次に、第１実施形態に係る物質検出方法について、図面を参照しながら説明する。図７は、第１実施形態に係る物質検出方法を説明するためのフローチャートである。以下では、第１実施形態に係る物質検出方法として、物質検出装置１００を用いた検出方法について説明する。
例えば、ユーザーが操作部７０を介して、標的物質の濃度を求めるための処理を要求すると、処理部８０は、操作部７０からの操作信号を受けて、処理を開始する。例えば、ユーザーは、処理を要求する際に、分析の対象（検出の対象）となる標的物質の種類を入力する。
まず、処理部８０は、センサーチップ３０に、第１ガス（例えばＮＯガス）を曝露する処理を行う（Ｓ１０２）。具体的には、処理部８０は、操作部７０からの操作信号を受けて、ポンプ４１を駆動させる処理を行う。これにより、流路４０にＮＯガスが流れて、センサーチップ３０に、ＮＯガスを曝露させることができる。
次に、レーザー照射処理部８１は、ＮＯガスに曝露されたセンサーチップ３０の第１領域３０ａにレーザー光（第１レーザー光）を照射する処理を行う（Ｓ１０４）。具体的には、レーザー照射処理部８１は、ポンプ４１を駆動させてから所定時間経過後（例えば３０秒後）に、遮光フィルター移動部２２を制御して遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上から外す。これにより、第１領域３０ａは、レーザー光によって照射される。
次に、第１光強度取得部８２は、光検出器５０で検出された、センサーチップ３０の第１領域３０ａからのラマン散乱光の強度を取得して第１測定処理を行う（Ｓ１０６）。具体的には、第１光強度取得部８２は、第１領域３０ａを照射するタイミングに基づいて、所定の間隔で複数回、ラマン散乱光の強度を取得する。例えば、レーザー照射処理部８１が、遮光フィルター移動部２２を制御して遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上から
外す処理を終えると同時に、第１光強度取得部８２は、第１測定処理を開始する。
次に、照射領域変更処理部８４は、第１測定処理の後に（例えば第１光強度取得部８２から第１測定終了の信号を受けて）、遮光フィルター移動部２２を制御して遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上に移動させ、レーザー光を遮光する。レーザー光を遮光した後、照射領域変更処理部８４は、照射領域変更部３２を制御してセンサーチップ３０を移動させ、レーザー光の光軸を（レーザー光がセンサーチップ３０を照射する照射領域を）センサーチップ３０の第１領域３０ａから第２領域３０ｂに合わせる処理を行う（Ｓ１０８）。
次に、第１濃度算出部８３は、第１光強度取得部８２で行われた第１測定処理の測定結果に基づいて、ＮＯガス中の標的物質（ＮＯ）の濃度を算出する（Ｓ１１０）。そして、処理部８０は、表示部７２に、ＮＯの濃度を表示するための信号を出力し、処理を終了する。なお、ＮＯガス中のＮＯ濃度を算出する処理（Ｓ１１０）は、第１測定処理（Ｓ１０６）の後であって、レーザー光の照射領域を第１領域３０ａから第２領域３０ｂに合わせる処理（Ｓ１０８）の前に行われてもよい。
なお、処理終了後、例えば、同じＮＯガス濃度を再度求める場合は、センサーチップに別のＮＯガスを曝露させたのち、センサーチップ３０の第２領域３０ｂを照射して（処理（Ｓ１０４）において「第１領域３０ａ」を「第２領域３０ｂ」に置き換えて）、処理（Ｓ１０４），（Ｓ１０６）、（Ｓ１１０）を行うことができる。また、別のＮＯガス中のＮＯの濃度を求める場合は、センサーチップに別のＮＯガスを曝露させた後に、上記と同様の処理を行うことができる。
第１実施形態に係る物質検出方法では、「１．１． 物質検出装置」において説明したように、標的物質を高い感度で検出することができる。
１．３． 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
１．３．１． 有機分子修飾膜の光照射による劣化
センサーチップ３０のような修飾分子（アミン系または硫黄系の官能基を有する化合物に由来する修飾分子）を含む有機分子修飾膜を備えたセンサーチップに、所定時間レーザー光を照射して、有機分子修飾膜の光照射による劣化を調べた。センサーチップの金属微細構造体の材質は、金とした。
図８〜図１１は、修飾分子を含む有機分子修飾膜を備えたセンサーチップにおける、レーザー光の射出時間とＳＥＲＳ強度比との関係を示すグラフである。図８〜図１１の横軸は、光源からレーザー光を射出し始めてからの経過時間であり、各図に示した「照射開始」の時間から、各センサーチップにレーザー光が照射される。図８〜図１１の縦軸は、最初のプロット（最も短い照射時間でのプロット）を１として、ラマン散乱光の強度を規格化したもの（ＳＥＲＳ強度比）である。図８では、修飾分子は、アンモニア（ＮＨ３）に由来する。図９では、修飾分子は、アニリンに由来する。図１０では、修飾分子は、ＤＡＲ−４Ｍ（下記式（４）参照）に由来する。図１１では、修飾分子は、硫化ジメチル（下記式（５）参照）に由来する。
Figure 2017053638
図８〜図１０では、波長６３２ｎｍ、強度０．５ｍＷのレーザー光を照射した。図１１では、波長６３２ｎｍ、強度０．２ｍＷのレーザー光を照射した。
図８〜図１１より、アミン系または硫黄系の官能基を有する化合物に由来する修飾分子を含む有機分子修飾膜にレーザー光を照射すると、照射時間の経過に伴い、有機分子修飾膜に起因するラマン散乱光の強度が（ラマンスペクトルのピーク強度が）減少することがわかった。これは、レーザー光を照射することにより、アミン系の官能基を有する化合物に由来する修飾分子を含む有機分子修飾膜では、有機分子修飾膜が光に反応して劣化するためである。また、硫黄系の官能基を有する化合物に由来する修飾分子を含む有機分子修飾膜では、有機分子修飾膜が光によって脱離しているためである。
１．３．２． 有機分子修飾膜によるＮＯ補足のメカニズム
アニリンに由来する修飾分子を含む有機分子修飾膜を備えたセンサーチップを用いて、有機分子修飾膜によるＮＯ補足のメカニズムを調査した。
図１２は、アニリンに由来する修飾分子を含む有機分子修飾膜１３４を備え、金属微細構造体１３２の材質が金であるセンサーチップに、２０ｐｐｍのＮＯを含むガスを曝露させたときの曝露前後の差分のＳＥＲＳスペクトル（曝露後のＳＥＲＳ強度から曝露前のＳＥＲＳ強度を引いたもの）である。波長６３２ｎｍ、強度０．５ｍＷのレーザー光を照射した。図１２に示すように、６０５ｃｍ−１および１３７４ｃｍ−１に強いピークが確認された。これは、ＮＯ２基（ニトロ基）由来の振動数帯と一致することから、センサーチップがＮＯガスのＮＯと反応して捕捉し、ニトロアニリンが生成したと考えられる。
次に、６０５ｍ−１のピークに着目して、下記に示すような実験を行った。図１３は、アニリンに由来する修飾分子を含む有機分子修飾膜を備えたセンサーチップにおける、レーザー光の射出時間とラマン散乱光の強度との関係を示すグラフである。
まず、図１３に示すように、ＮＯガスをセンサーチップに曝露させ、レーザー光を射出してから５分後に、レーザー光をセンサーチップの領域αに照射した（第１工程）。ＮＯ由来のＳＥＲＳ強度は、徐々に大きくなった（射出時間５分後〜２０分後参照）。
次に、ＮＯガスのセンサーチップへの曝露を停止させた（第２工程）。ＮＯ由来のＳＥＲＳ強度は小さくなった（射出時間２３分後〜３０分後参照）。これは、有機分子修飾膜が素早くＮＯを放出し、有機分子修飾膜の光劣化が始まったためである。
次に、再び、ＮＯガスをセンサーチップに曝露させた（第３工程）。ＮＯ由来のＳＥＲ
Ｓ強度は、第１工程で得られたＳＥＲＳ強度に比べて、著しく小さかった（射出時間３５分〜５３分後参照）。一度、有機分子修飾膜の光劣化が起きた場所では、有機分子修飾膜のＮＯ捕捉性が失われ、検出感度が著しく低下することがわかった。
次に、レーザー光の光軸（レーザー光の照射領域）をセンサーチップの領域αから領域βに移動させた（第４工程）。ＮＯ由来のＳＥＲＳ強度は、第１工程と同様に徐々に大きくなった（射出時間５５分後〜５８分後参照）。ＮＯガス曝露中では、レーザー光を照射した直後からＳＥＲＳ強度が増加することがわかった。
以上、第１〜第４工程の実験より、下記（ａ），（ｂ），（ｃ）のことがわかった。
（ａ）有機分子修飾膜によるＮＯの捕捉は、光照射をきっかけに始まる（第１，第４工程参照）。
（ｂ）ＮＯの曝露を停止すると、有機分子修飾膜は、ＮＯを素早くリリースする（第２工程参照）。
（ｃ）一度、有機分子修飾膜の光劣化が起きた場所では、有機分子修飾膜のＮＯ捕捉性が失われ、検出感度が著しく低下する（第３工程参照）。
上記のようなセンサーチップの特徴を利用して、例えば物質検出装置１００では、ＮＯを検出する。上記のようなセンサーチップの特徴は、ナノスケールである金属微細構造体において極局所的に形成される１０万〜１０億倍の巨大増強光（ＬＳＰＲ）による光化学反応が起因していると考えられ、ＳＥＲＳセンサーチップ（金属微細構造体を有するセンサーチップ）特有の応答だと考えられる。
２． 第２実施形態
２．１． 物質検出装置
次に、第２実施形態に係る物質検出装置について、図面を参照しながら説明する。図１４は、第２実施形態に係る物質検出装置２００を説明するための図である。以下、物質検出装置２００において、上述した物質検出装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
物質検出装置２００は、図１４に示すように、制御弁４４と、流量センサー４５と、を含む点において、上述した物質検出装置１００と異なる。さらに、物質検出装置２００では、処理部８０は、第２光強度取得部８５、第２濃度算出部８６、および呼気濃度算出部８７としても機能する点において、上述した物質検出装置１００と異なる。
制御弁４４は、流路４０の、吸引口４２からセンサーチップ３０までの経路に設けられている。制御弁４４は、例えば、吸引口４２近傍に設けられている。制御弁４４は、例えば、処理部８０からの信号を受けて、開閉される。制御弁４４が開かれている状態で、センサーチップ３０は、所定のガスに曝露される。具体的には、制御弁４４が開かれている状態で、センサーチップ３０は、呼気および大気を含む第１ガスと、大気と、に曝露される。大気は、例えば、自動車の排ガスや暖房機由来のＮＯを含む。なお、制御弁４４の開閉は、人手によって行われてもよい。
流量センサー４５は、流路４０内であって、制御弁４４近傍に設けられている。流量センサー４５は、流路４０の、吸引口４２と制御弁４４との間の流量を検出することができる。流量センサー４５の形態は、流量を検出することができれば、特に限定されない。
制御部６０は、処理部８０からの信号を受けて、制御弁４４を制御する。
処理部８０は、例えば、流量センサー４５において流量を検出してから所定の時間（例えば７秒）が経過し、かつ、例えば７秒経過した時点での流量センサー４５において検出された流量が所定の値（例えば５０ｍＬ／ｓｅｃ）であった場合に、制御弁４４を閉じた状態から所定の時間（例えば３秒間）だけ開いた状態にする。すなわち、例えば、処理部８０は、流量センサー４５において流量を検出してから７秒後〜１０秒後の間だけ制御弁４４を開いた状態にする。例えば呼気中のＮＯ濃度を求める場合、図１５に示すように、呼気を吹き始めてから７秒後〜１０秒後の５０ｍＬ／ｓｅｃである「プラトー部」の呼気を採取して計測するように標準化されている。
第２光強度取得部８５は、光検出器５０で検出された、大気が曝露されたセンサーチップ３０の第３領域３０ｃからのラマン散乱光の強度を取得して第２測定処理を行う。第２測定処理の処理内容は、例えば上述した第１測定処理の処理内容と同じである。センサーチップ３０の第３領域３０ｃは、センサーチップ３０の有機分子修飾膜を含む表面であって、領域３０ａ，３０ｂと異なる領域である。
第２濃度算出部８６は、第２光強度取得部８５で行われた第２測定処理の測定結果に基づいて、大気中の標的物質（ＮＯ）の濃度を算出する。具体的には、第２濃度算出部８６は、第１濃度算出部８３と同様に、第２測定処理の測定結果から、フィッティングを行い、ラマン散乱光の飽和強度（予測飽和強度）を算出する。そして、第２濃度算出部８６は、大気中のＮＯ濃度を算出する。
呼気濃度算出部８７は、第１光強度取得部８２で取得されたラマン散乱光の強度（第１濃度算出部８３における第１測定処理の測定結果）および第２光強度取得部８５で取得されたラマン散乱光の強度（第２濃度算出部８６における第２測定処理の測定結果）に基づいて、呼気中の標的物質の濃度を算出する。本実施形態では、第１ガスは、呼気および大気を含む。具体的には、呼気濃度算出部８７は、第１濃度算出部８３で算出された第１ガス中のＮＯ濃度と、第２濃度算出部８６で算出された大気中のＮＯ濃度と、の差から、呼気中のＮＯ濃度を算出する。
物質検出装置２００では、第１測定処理の測定結果および第２光強度取得部８５で取得されたラマン散乱光の強度に基づいて、呼気中の標的物質の濃度を算出する呼気濃度算出部８７を含む。そのため、物質検出装置２００では、第１濃度算出部８３で算出された第１ガス中のＮＯ濃度と、第２濃度算出部８６で算出された大気中のＮＯ濃度と、の差から、正確に呼気中のＮＯ濃度を算出することができる。
２．２． 物質検出方法
次に、第２実施形態に係る物質検出方法について、図面を参照しながら説明する。図１６は、第２実施形態に係る物質検出方法を説明するためのフローチャートである。以下では、第２実施形態に係る物質検出方法として、物質検出装置２００を用いた検出方法について説明する。以下、第２実施形態に係る物質検出方法において、上述した第１実施形態に係る物質検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略ないし簡略する。
まず、処理部８０は、センサーチップ３０に、大気を曝露する処理を行う（Ｓ２０２）。具体的には、処理部８０は、操作部７０からの操作信号を受けて、制御弁４４を開く処理を行い、さらにポンプ４１を駆動させる処理を行う。これにより、流路４０に大気が流れて、センサーチップ３０に、大気を曝露させることができる。流路４０における大気の流量は、例えば、１ｍＬ／ｓｅｃ以上１００ｍＬ／ｓｅｃ以下であり、好ましくは５０ｍ
Ｌ／ｓｅｃである。
次に、レーザー照射処理部８１は、大気が曝露されたセンサーチップ３０の第３領域３０ｃにレーザー光を照射する処理を行う（Ｓ２０４）。具体的には、レーザー照射処理部８１は、ポンプ４１を駆動させてから所定時間経過後（例えば５秒〜３０秒後）に、遮光フィルター移動部２２を制御して遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上から外す。これにより、第３領域３０ｃは、レーザー光によって照射される。
次に、第２光強度取得部８５は、光検出器５０で検出された、センサーチップ３０の第３領域３０ｃからのラマン散乱光の強度を取得して第２測定処理を行う（Ｓ２０６）。具体的には、第２光強度取得部８５は、第３領域３０ｃを照射するタイミングに基づいて、所定の間隔で複数回、ラマン散乱光の強度を取得する。例えば、レーザー照射処理部８１は、遮光フィルター移動部２２を制御して遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上から外す処理を終えると同時に、第２光強度取得部８５に信号を出力する。第２光強度取得部８５は、レーザー照射処理部８１からの該信号を受けて、第２測定処理を開始する。
次に、照射領域変更処理部８４は、第２測定処理の後に（例えば第２光強度取得部８５から第２測定終了の信号を受けて）、遮光フィルター移動部２２を制御して遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上に移動させ、レーザー光を遮光する処理を行う。レーザー光を遮光した後、照射領域変更処理部８４は、照射領域変更部３２を制御してセンサーチップ３０を移動させ、レーザー光の照射領域をセンサーチップ３０の第３領域３０ｃから第１領域３０ａに合わせる処理を行う（Ｓ２０８）。
次に、第２濃度算出部８６は、第２光強度取得部８５で行われた第２測定処理の測定結果に基づいて、大気中の標的物質（ＮＯ）の濃度を算出する（Ｓ２１０）。なお、大気中のＮＯ濃度を算出する処理（Ｓ２１０）は、第２測定処理（Ｓ２０６）の後であって、レーザー光の照射領域を第３領域３０ｃから第１領域３０ａに合わせる処理（Ｓ２０８）の前に行われてもよい。
次に、センサーチップ３０に呼気および大気を含む第１ガスを曝露させる（Ｓ２１２）。具体的には、処理部８０は、ユーザーによる操作部７０からの操作信号を受けて、制御弁を閉じる処理を行う。次に、ユーザーは、例えばマウスピースを介して、吸引口４２から呼気を吹き込む。処理部８０は、例えば、流量センサー４５において流量を検出してから７秒後〜１０秒後の間だけ制御弁４４を開いた状態にする。これにより、センサーチップ３０に呼気および大気を含む第１ガスを曝露させることができる。
次に、レーザー照射処理部８１は、第１ガスが曝露されたセンサーチップ３０の第１領域３０ａにレーザー光を照射する処理を行う（Ｓ２１４）。具体的には、レーザー照射処理部８１は、センサーチップ３０に第１ガスが曝露させた後、制御弁４４を閉じる処理を行ってから所定時間経過後（例えば５秒〜３０秒後）に、遮光フィルター移動部２２を制御して遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上から外す。これにより、第１領域３０ａは、レーザー光によって照射される。
次に行われる処理（Ｓ２１６）〜処理（Ｓ２２０）は、それぞれ、上述した「１．２．
物質検出方法」で説明した処理（Ｓ１０６）〜処理（Ｓ１１０）と同様である。したがって、その説明を省略する。
次に、呼気濃度算出部８７は、第１光強度取得部８２で取得されたラマン散乱光の強度（第１濃度算出部８３における第１測定処理の測定結果）および第２光強度取得部８５で取得されたラマン散乱光の強度（第２濃度算出部８６における第２測定処理の測定結果）
に基づいて、呼気中の標的物質の濃度を算出する（Ｓ２２２）。具体的には、呼気濃度算出部８７は、第１濃度算出部８３で算出された第１ガス中のＮＯ濃度と、第２濃度算出部８６で算出された大気中のＮＯ濃度と、の差から、呼気中のＮＯ濃度を算出する。そして、処理部８０は、表示部７２に、呼気中の濃度を表示するための信号を出力し、処理を終了する。
第２実施形態に係る物質検出方法では、「２．１． 物質検出装置」において説明したように、正確に呼気中のＮＯ濃度を算出することができる。
３． 第３実施形態
３．１． 物質検出装置
次に、第３実施形態に係る物質検出装置について、図面を参照しながら説明する。図１７は、第３実施形態に係る物質検出装置３００を説明するための図である。以下、物質検出装置３００において、上述した物質検出装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
物質検出装置３００は、図１７に示すように、第１減光フィルター２４と、第２減光フィルター２６と、レンズ移動部５と、を含む点において、上述した物質検出装置１００と異なる。さらに、物質検出装置３００では、処理部８０は、第３光強度取得部８８およびレンズ位置決定部８９としても機能する点において、上述した物質検出装置１００と異なる。
第１減光フィルター２４および第２減光フィルター２６は、光源１０から射出されるレーザー光の強度を小さくすることが可能である。第１減光フィルター２４は、第１減光フィルター２４を透過したレーザー光の強度が、例えば、０．０１ｍＷ以上０．１ｍＷ以下、好ましくは０．０５ｍＷとなるように設定されている。第２減光フィルター２６は、第２減光フィルター２６を透過したレーザー光の強度が、第１減光フィルター２４を透過したレーザー光の強度よりも大きくなるように設定されている。第２減光フィルター２６を透過したレーザー光の強度は、例えば、０．１ｍＷ以上２ｍＷ以下であり、好ましくは０．１ｍＷ以上０．５ｍＷ以下であり、より好ましくは０．５ｍＷである。第１減光フィルター２４を透過したレーザー光は、第２レーザー光としてセンサーチップ３０に照射される。
なお、例えば、光源１０から射出されるレーザー光の強度（減光フィルター２４，２６を透過させない強度）が０．１ｍＷ以上２ｍＷ以下である場合は、第２減光フィルター２６は、設けられていなくてもよい。
第１減光フィルター２４および第２減光フィルター２６の形状は、板状であってもよいし、膜状であってもよい。減光フィルター２４，２６の材質は、光源１０から射出されるレーザー光の強度を小さくすることができれば、特に限定されない。図示の例では、第２減光フィルター２６には開口部２６ａが設けられており、第１減光フィルター２４を透過したレーザー光は、開口部２６ａを通る。
第１減光フィルター２４および第２減光フィルター２６は、遮光フィルター移動部２２に支持されている。遮光フィルター移動部２２は、減光フィルター２４，２６を移動させる。すなわち、遮光フィルター移動部２２は、第１減光フィルター２４を移動させる第１減光フィルター移動部と機能し、かつ第２減光フィルター２６を移動させる第２減光フィルター移動部として機能する。なお、図示はしないが、物質検出装置３００は、遮光フィルター移動部２２とは別に、第１減光フィルター２４を移動させる第１減光フィルター移動部を有し、かつ第２減光フィルター２６を移動させる第２減光フィルター移動部を有し
ていてもよい。
レンズ移動部５は、レンズ４を移動させる。図示の例では、レンズ移動部５は、ハーフミラー２からセンサーチップ３０に向かうレーザー光の光軸と平行な方向に、レンズ４を移動させる。レンズ移動部５は、例えば、レンズ４を支持する支持部と、該支持部を移動させる駆動部と、を有し、処理部８０からの信号を受けて駆動部が駆動することにより支持部が移動して、レンズ４を移動させることができる。レンズ移動部５の駆動部は、例えば、モーターである。レンズ４は、レーザー光をセンサーチップ３０に導く。
制御部６０は、処理部８０からの信号を受けて、レンズ移動部５を制御してレンズ４を移動させる。
第３光強度取得部８８は、レンズ移動部５がレンズ４を移動させている状態で、光検出器５０で検出された、第１減光フィルター２４を透過したレーザー光による第１領域３０ａからの散乱光の強度を取得する。第３光強度取得部８８は、第１領域３０ａからの有機分子修飾膜１３４に由来するラマン散乱光を取得してもよいし、有機分子修飾膜１３４の修飾分子がアニリンに由来する場合は、アニリンに由来する背景放射光（蛍光）を取得してもよい。
レンズ位置決定部８９は、第３光強度取得部８８で取得された散乱光の強度に基づいて、レンズ４の位置を決定する。具体的には、レンズ位置決定部８９は、第３光強度取得部８８からの信号を受けて、第３光強度取得部８８で取得された光強度が最大となるように、レンズ移動部５を制御してレンズ４を移動させて、レンズ４の位置を決定する。例えば、レンズ４をセンサーチップ３０から遠ざける方向に移動させた場合に、第３光強度取得部８８で取得された光強度が大きくなると、レンズ位置決定部８９は、さらに、レンズ４をセンサーチップ３０から遠ざける方向に移動させる処理を行う。そして、レンズ位置決定部８９は、第３光強度取得部８８で取得された光強度が小さくなると、逆にレンズ４をセンサーチップ３０に近づける処理を行う。このようにレンズ位置決定部８９は、第３光強度取得部８８で取得された光強度が最大となるように、第３光強度取得部８８で取得された光強度をフィードバック検知する。
物質検出装置３００では、レンズ移動部５がレンズ４を移動させている状態で、第１減光フィルター２４を透過した第２レーザー光による第１領域３０ａからの散乱光の強度を取得する第３光強度取得部８８と、第３光強度取得部８８で取得された散乱光の強度に基づいて、レンズ４の位置を決定するレンズ位置決定部８９と、を含む。このように、物質検出装置３００では、第１測定処理を行うために第１領域３０ａに照射される第１レーザー光よりも、強度が小さい第２レーザー光を用いて、レンズ４の位置を決定することができる。そのため、物質検出装置３００では、第１レーザー光を用いてレンズ４の位置を決定する場合に比べて、レーザー光の照射によるセンサーチップ３０の劣化を低減させつつ、例えばセンサーチップ３０移動によるデフォーカスを修正することができる。
３．２． 物質検出方法
次に、第３実施形態に係る物質検出方法について、図面を参照しながら説明する。図１８は、第３実施形態に係る物質検出方法を説明するためのフローチャートである。以下では、第３実施形態に係る物質検出方法として、物質検出装置３００を用いた検出方法について説明する。以下、第３実施形態に係る物質検出方法において、上述した第１実施形態に係る物質検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略ないし簡略する。
まず、レーザー照射処理部８１は、センサーチップ３０の第１領域３０ａに第２レーザ
ー光を照射する処理を行う（Ｓ３０２）。具体的には、レーザー照射処理部８１は、操作部７０からの操作信号を受けて、遮光フィルター移動部２２を制御して、遮光フィルター２０をレーザー光の光軸上から外し、第１減光フィルター２４をレーザー光の光軸上に配置する。これにより、レンズ４を介して、第１領域３０ａに第１レーザー光よりも強度の小さい第２レーザー光を照射することができる。第１レーザー光は、光源１０から射出されたレーザー光であって、第１減光フィルター２４を透過しないレーザー光である。
次に、第３光強度取得部８８は、レンズ移動部５がレンズ４を移動させている状態で、光検出器５０で検出された、第２レーザー光によるセンサーチップ３０の第１領域３０ａからの散乱光の強度を取得する（Ｓ３０４）。
次に、レンズ位置決定部８９は、第３光強度取得部８８で取得された第１領域３０ａからの散乱光の強度に基づいて、レンズ４の位置を決定する（Ｓ３０６）。具体的には、レンズ位置決定部８９は、第３光強度取得部８８からの信号を受けて、第３光強度取得部８８で取得された光強度が最大となるように、レンズ移動部５を制御してレンズ４を移動させて、レンズ４の位置を決定する。
次に、処理部８０は、センサーチップ３０に、第１ガス（例えばＮＯガス）を曝露する処理を行う（Ｓ３０８）。具体的には、処理部８０は、レンズ位置決定部８９からの信号を受けて、ポンプ４１を駆動させる駆動させる処理を行う。これにより、流路４０にＮＯガスが流れて、センサーチップ３０に、ＮＯガスを曝露させることができる。なお、第１ガスを曝露する処理（Ｓ３０８）は、第２レーザー光を照射する処理（Ｓ３０２）の前に行われてもよい。
次に、レーザー照射処理部８１は、ＮＯガスが曝露されたセンサーチップ３０の第１領域３０ａにレーザー光（第１レーザー光）を照射する処理を行う（Ｓ３１０）。具体的には、レーザー照射処理部８１は、ポンプ４１を駆動させてから所定時間経過後（例えば３０秒後）に、遮光フィルター移動部２２を制御して、第１減光フィルター２４をレーザー光の光軸上から外し、第２減光フィルター２６をレーザー光の光軸上に配置する。これにより、第１領域３０ａは、第２レーザー光よりも強度が大きい第１レーザー光によって照射される。第１レーザー光は、レンズ４を介して、第１領域３０ａを照射する。
次に行われる処理（Ｓ３１２）〜処理（Ｓ３１６）は、それぞれ、上述した「１．１．
物質検出方法」で説明した処理（Ｓ１０６）〜処理（Ｓ１１０）と同様である。したがって、その説明を省略する。
第３実施形態に係る物質検出方法では、「３．１． 物質検出装置」において説明したように、レーザー光の照射によるセンサーチップ３０の劣化を低減させつつ、例えばセンサーチップ３０移動によるデフォーカスを修正することができる。
４． 第４実施形態
４．１． 物質検出装置
次に、第４実施形態に係る物質検出装置について、図面を参照しながら説明する。図１９は、第４実施形態に係る物質検出装置４００を説明するための図である。以下、物質検出装置４００において、上述した物質検出装置１００，２００，３００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
物質検出装置４００は、図１９に示すように、制御弁４４と、流量センサー４５と、第１減光フィルター２４と、第２減光フィルター２６と、レンズ移動部５と、を含む点において、上述した物質検出装置１００と異なる。さらに、物質検出装置４００では、処理部
８０は、第２光強度取得部８５、第２濃度算出部８６、呼気濃度算出部８７、第３光強度取得部８８、およびレンズ位置決定部８９としても機能する点において、上述した物質検出装置１００と異なる。本実施形態では、第１ガスは、呼気および大気を含む。
物質検出装置４００では、物質検出装置２００と同様に、第１濃度算出部８３で算出された第１ガス中のＮＯ濃度と、第２濃度算出部８６で算出された大気中のＮＯ濃度と、の差から、正確に呼気中のＮＯ濃度を算出することができる。さらに、物質検出装置４００では、物質検出装置３００と同様に、レーザー光の照射によるセンサーチップ３０の劣化を低減することができる。
４．２． 物質検出方法
次に、第４実施形態に係る物質検出方法について、図面を参照しながら説明する。図２０は、第４実施形態に係る物質検出方法を説明するためのフローチャートである。以下では、第４実施形態に係る物質検出方法として、物質検出装置４００を用いた検出方法について説明する。以下、第４実施形態に係る物質検出方法において、上述した第１，第２，第３実施形態に係る物質検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略ないし簡略する。
まず、レーザー照射処理部８１は、センサーチップ３０の第３領域３０ｃに第２レーザー光を照射する処理を行う（Ｓ４０２）。
次に、第３光強度取得部８８は、レンズ移動部５がレンズ４を移動させている状態で、第２レーザー光によるセンサーチップ３０の第３領域３０ｃからの散乱光の強度を取得する（Ｓ４０４）。
次に、レンズ位置決定部８９は、第３光強度取得部８８で取得された散乱光の強度に基づいて、レンズ４の位置を決定する（Ｓ４０６）。
次に、処理部８０は、センサーチップ３０に、大気を曝露する処理を行う（Ｓ４０８）。具体的には、処理部８０は、レンズ位置決定部８９からの信号を受けて、制御弁４４を開く処理を行い、さらにポンプ４１を駆動させる処理を行う。
次に、レーザー照射処理部８１は、大気に曝露されたセンサーチップ３０の第３領域３０ｃにレーザー光（第１レーザー光）Ｌ１を照射する処理を行う（Ｓ４１０）。
次に行われる処理（Ｓ４１２）〜処理（Ｓ４１６）は、それぞれ、上述した「２．２．
物質検出方法」で説明した処理（Ｓ２０６）〜処理（Ｓ２１０）と同様である。したがって、その説明を省略する。
次に、レーザー照射処理部８１は、センサーチップ３０の第１領域３０ａに第２レーザー光を照射する処理を行う（Ｓ４１８）。具体的には、レーザー照射処理部８１は、大気中の標的物質の濃度が算出された後に、遮光フィルター移動部２２を制御して、第２減光フィルター２６をレーザー光の光軸上から外し、第１減光フィルター２４をレーザー光の光軸上に配置する。
次に行われる処理（Ｓ４２０）〜処理（Ｓ４３２）は、それぞれ、上述した「３．２．
物質検出方法」で説明した処理（Ｓ３０４）〜処理（Ｓ３１６）と同様である。したがって、その説明を省略する。
次に行われる処理（Ｓ４３４）は、上述した「２．２． 物質検出方法」で説明した処
理（Ｓ２２２）と同様である。したがって、その説明を省略する。
第４実施形態に係る物質検出方法では、「４．１． 物質検出装置」において説明したように、正確に呼気中のＮＯ濃度を算出することができ、さらに、レーザー光の照射によるセンサーチップ３０の劣化を低減させつつ、例えばセンサーチップ３０移動によるデフォーカスを修正することができる。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明に係る物質検出装置および物質検出方法は、ＮＯ以外にも、アミン系または硫黄系の官能基を有する化合物に由来する修飾分子を含む有機分子修飾膜を用いて、ＳＥＲＳ検出することができる標的物質に広く適用することができる。具体的には、トルエンなどのＶＯＣガスが挙げられる。また、ＳＥＲＳ方式以外にも、表面プラズモン共鳴を用いる表面増強赤外吸収分光（ＳＥＩＲＡＳ）にも適用することができる。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
２…ハーフミラー、４…レンズ、５…レンズ移動部、１０…光源、２０…遮光フィルター、２２…遮光フィルター移動部、２４…第１減光フィルター、２６…第２減光フィルター、２６ａ…開口部、３０…センサーチップ、３０ａ…第１領域、３０ｂ…第２領域、３０ｃ…第３領域、３２…照射領域変更部、４０…流路、４１…ポンプ、４２…吸引口、４３…排出口、４４…制御弁、４５…流量センサー、５０…光検出器、５２…分光器、５４…受光素子、６０…制御部、６２…収容部、６４…外部端子、７０…操作部、７２…表示部、７４…記憶部、７５…データベース、７６…記憶媒体、８０…処理部、８１…レーザー照射処理部、８２…第１光強度取得部、８３…第１濃度算出部、８４…照射領域変更処理部、８５…第２光強度取得部、８６…第２濃度算出部、８７…呼気濃度算出部、８８…第３光強度取得部、８９…レンズ位置決定部、１００…物質検出装置、１３０…基板、１３２…金属微細構造体、１３４…有機修飾分子膜、２００，３００，４００…物質検出装置

Claims (13)

  1. 金属微細構造体と前記金属微細構造体を修飾する有機分子修飾膜とを有する表面増強ラマン散乱用のセンサーチップに、第１ガスを曝露する工程と、
    前記第１ガスに曝露された前記センサーチップの第１領域に第１レーザー光を照射する工程と、
    前記第１領域からのラマン散乱光の強度を取得して第１測定を行う工程と、
    前記第１測定を行う工程の後に、前記第１レーザー光を遮光する工程と、
    前記第１レーザー光を遮光する工程の後に、前記第１レーザー光が前記センサーチップを照射する照射領域を前記第１領域から前記センサーチップの前記第１領域とは異なる第２領域に合わせる工程と、
    を含む、物質検出方法。
  2. 請求項１において、
    前記第１レーザー光の照射領域を前記第２領域に合わせる工程では、
    前記センサーチップを移動させる、物質検出方法。
  3. 請求項１または２において、
    前記第１測定を行う工程では、
    前記第１領域を照射するタイミングに基づいて、所定の間隔で複数回、ラマン散乱光の強度を取得する、物質検出方法。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記第１ガスは、呼気および大気を含み、
    前記センサーチップに大気を曝露する工程と、
    大気に曝露された前記センサーチップの前記第１領域および前記第２領域と異なる第３領域に前記第１レーザー光を照射する工程と、
    前記第３領域からのラマン散乱光の強度を取得する工程と、
    前記第１測定の測定結果、および取得された前記第３領域からのラマン散乱光の強度に基づいて、呼気中の標的物質の濃度を算出する工程と、
    を含む、物質検出方法。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
    前記第１レーザー光を照射する工程の前に、レンズを介して、前記第１領域に前記第１レーザー光よりも強度の小さい第２レーザー光を照射する工程と、
    前記レンズを移動させている状態で、検出された前記第２レーザー光による前記第１領域からの散乱光の強度を取得する工程と、
    取得された前記第１領域からの散乱光の強度に基づいて、前記レンズの位置を決定する工程と、
    を含み、
    前記第１レーザー光を照射する工程では、前記レンズを介して、前記第１領域を照射する、物質検出方法。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
    前記有機分子修飾膜は、アミン系または硫黄系の官能基を有する化合物に由来する修飾分子を含み、
    前記第１ガスは、一酸化窒素を含む、物質検出方法。
  7. 金属微細構造体と前記金属微細構造体を修飾する有機分子修飾膜とを有する表面増強ラマン散乱用のセンサーチップと、
    前記センサーチップにレーザー光を照射する光源と、
    前記センサーチップからのラマン散乱光を検出する光検出器と、
    前記レーザー光を遮光可能な遮光フィルターと、
    前記遮光フィルターを移動させる遮光フィルター移動部と、
    前記センサーチップにおける前記レーザー光の照射領域を変更させる照射領域変更部と、
    を含む、物質検出装置。
  8. 請求項７において、
    前記照射領域変更部は、前記センサーチップを移動させて前記レーザー光の照射領域を変更させる、物質検出装置。
  9. 請求項７または８において、
    前記光検出器で検出された、第１ガスが曝露された前記センサーチップの第１領域からのラマン散乱光の強度を取得して第１測定処理を行う第１光強度取得部と、
    前記第１測定処理の後に、前記遮光フィルター移動部を制御して、前記レーザー光を遮光し、前記照射領域変更部を制御して、前記レーザー光の照射領域を前記第１領域から前記センサーチップの前記第１領域と異なる第２領域に合わせる処理を行う照射領域変更処理部と、
    を含む、物質検出装置。
  10. 請求項９において、
    前記第１光強度取得部は、前記第１測定処理において、前記第１領域を照射するタイミングに基づいて、所定の間隔で複数回、ラマン散乱光の強度を取得する、物質検出装置。
  11. 請求項９または１０において、
    前記第１ガスは、呼気および大気を含み、
    前記光検出器で検出された、大気に曝露された前記センサーチップの前記第１領域および前記第２領域と異なる第３領域からのラマン散乱光の強度を取得する第２光強度取得部と、
    前記第１測定処理の測定結果および前記第２光強度取得部で取得されたラマン散乱光の強度に基づいて、呼気中の標的物質の濃度を算出する呼気濃度算出部と、
    を含む、物質検出装置。
  12. 請求項９ないし１１のいずれか１項において、
    前記レーザー光の強度を小さくすることが可能な減光フィルターと、
    前記減光フィルターを移動させる減光フィルター移動部と、
    前記レーザー光を前記センサーチップに導くレンズと、
    前記レンズを移動させるレンズ移動部と、
    前記レンズ移動部が前記レンズを移動させている状態で、前記光検出器で検出された、前記減光フィルターを透過した前記レーザー光による前記第１領域からの散乱光の強度を取得する第３光強度取得部と、
    前記第３光強度取得部で取得された散乱光の強度に基づいて、前記レンズの位置を決定するレンズ位置決定部と、
    を含む、物質検出装置。
  13. 請求項７ないし１２のいずれか１項において、
    前記有機分子修飾膜は、アミン系または硫黄系の官能基を有する化合物に由来する修飾分子を含み、
    前記第１ガスは、一酸化窒素を含む、物質検出装置。
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