JP5796395B2 - 光学デバイス、検出装置及び検出方法 - Google Patents
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第1基板と、
前記第1基板と対向する第2基板と、
を有し、
前記第1基板は、前記第2基板と対向する第1面より突出する導体表面の第1凸部を有し、該第1凸部は前記第1面に沿った第1方向にて周期P1で配列され、
前記第2基板は、前記第1基板と対向する第2面より突出する導体表面の第2凸部を有し、該第2凸部は前記第1方向にて最大周期P2で配列され、
前記第1,第2基板間に挟まれる試料に入射する光の波長をλとしたとき、λ>P1>P2を満たす光学デバイスに関する。
上述した光学デバイスと、
光源と、
光検出部と、
を有し、
前記光学デバイスの前記第1,第2基板間に前記試料が保持され、
前記光学デバイスは、前記光源からの光が照射されることで前記試料からの光を出射し、
前記光検出部は、前記試料に含まれる特定物質からの光を検出する検出装置に関する。
第1方向にて周期P1で配列され、第1面より突出する第1凸部を有する第1基板の前記第1対向面に試料を保持させる工程と、
前記第1方向にて最大周期P2(P2<P1)で配列され、前記第1基板と対向する第2面より突出する第2凸部を有する第2基板を、前記第1面及び前記第2面が対向するように配置する工程と、
前記第1,第2基板間に挟まれる試料に、波長λ(λ>P1)を照射し、前記試料を反映した光を出射させる工程と、
前記試料からの光の中から前記試料に含まれる特定物質からの光を検出する工程と、
を有する検出方法に関する。
1.1.光学デバイスの構造
図1(A)〜図1(C)は、本実施形態に係る光学デバイス10を示している。図1(A)に示すように、光学デバイス10は、第1基板11と第2基板12とを有する。第1基板11は、第1面11Aより突出して、第1方向Xにて周期P1で配列された第1凸部11Bを有する。第1基板11及び第1凸部11Bの表面11Cは金属(導体)である。本実施形態では、基板11及び第1凸部11Bは誘電体で形成されている。
図2(A)〜図2(D)を用いて、流体試料を反映した光検出原理の一例としてラマン散乱光の検出原理の説明図を示す。図2(A)に示すように、光学デバイス10に吸着される検出対象の試料(試料分子)2に入射光(振動数ν)が照射される。一般に、入射光の多くは、レイリー散乱光として散乱され、レイリー散乱光の振動数ν又は波長は入射光に対して変化しない。入射光の一部は、ラマン散乱光として散乱され、ラマン散乱光の振動数(ν−ν’及びν+ν’)又は波長は、試料分子2の振動数ν’(分子振動)が反映される。つまり、ラマン散乱光は、検査対象の試料分子2を反映した光である。入射光の一部は、試料分子1を振動させてエネルギーを失うが、試料分子2の振動エネルギーがラマン散乱光の振動エネルギー又は光エネルギーに付加されることもある。このような振動数のシフト(ν’)をラマンシフトと呼ぶ。
図4は、第1凸部11Bと第2凸部12Bとの間に誘電体(SiO2層)を介在させ、誘電体の厚さを変えて局所電場の強さを測定した特性図である。ここで誘電体の厚さとは、第1凸部11Bと第2凸部12Bとの間の距離に相当する。
検出対象物質を含む試料2は、第1,第2基板11,12間に挟み込むことが可能な有機分子、ウイルスなど大きさが約100nm以下程度の物質であり、状態としては気体、適切な溶媒に含まれた液体が適している。
第2群(Group II) 1本鎖DNA
第3群(Group III) 2本鎖RNA
第4群(Group IV) 1本鎖RNA+鎖(mRNAとして作用)
第5群(Group V) 1本鎖RNA−鎖
第6群(Group VI) 1本鎖RNA+鎖逆転写
第7群(Group VII) 2本鎖DNA逆転写
代表的ウイルスとしては、レスピロウイルス、ルブラウイルス、オルソミクソウイルス、アデノウイルス、ライノウイルス、パピローマウイルス、ポリオーマウイルス、パルボウイルス、アルファウイルス、フラビウイルス、ヘパシウイルス、ヘパトウイルス、エボラウイルス、アレナウイルス、レトロウイルス、などである。いずれもこれらの大きさは数10〜100nm程度である。
図5は、本実施形態の検出装置の具体的な構成例を示す。図5に示される検出装置100は、図1(C)に示す光学デバイス10を着脱自在に配置している。検出装置100の筐体101の端部にはヒンジ102を介してカバー103が回動自在に支持されている。カバー103の内側には押圧部材例えば板ばね104が配置されている。よって、カバー103を開放して図1(C)に示す光学デバイス10を配置し、カバー103を閉じて係止すると、板ばね104により光学デバイス10は図1(C)の状態が維持される。図5では、図1(C)に示す光学デバイス10が上下反転されて配置され、第2基板12側から光が入射されるようになっている。
図8(A)〜図8(E)に、光学デバイス10の製造方法の一例を示す。基板200が石英基板である例を示すが、他の材質の基板200でも同様に上述した第1構造を形成することが可能であり、石英に限定されるものではない。図8(A)に示すように、清浄な石英基板200に対して、レジスト200Aをスピンコートなどの装置で塗布し乾燥させる。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できる。
Claims (7)
- 第1基板と、
前記第1基板と対向する第2基板と、
を有し、
前記第1基板は、前記第2基板と対向する第1面より突出する導体表面の第1凸部を有し、該第1凸部は前記第1面に沿った第1方向にて周期P1で配列され、
前記第2基板は、前記第1基板と対向する第2面より突出する導体表面の第2凸部を有し、該第2凸部は前記第1方向にて最大周期P2で配列され、
前記第1,第2基板間に挟まれる試料に入射する光の波長をλとしたとき、λ>P1>P2を満たすことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1において、
前記第1凸部と前記第2凸部との間の距離が100nm以下で、前記第1,第2基板が対向していることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1または2において、
前記周期P1は400〜600nmであり、前記周期P2は20〜100nmであることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記第2基板は、前記第1基板と対向する位置と、前記第1基板と非対向な位置とに、前記第1基板に対して相対的に移動可能に支持されていることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記試料の分子の大きさをDとしたとき、P2<D<P1を満たすことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1乃至5のいずれか記載の光学デバイスと、
光源と、
光検出部と、
を有し、
前記光学デバイスの前記第1,第2基板間に前記試料が保持され、
前記光学デバイスは、前記光源からの光が照射されることで前記試料からの出射光を出射し、
前記光検出部は、前記試料に含まれる特定物質からの光を検出することを特徴とする検出装置。 - 第1方向にて周期P1で配列され、第1面より突出する導体表面の第1凸部を有する第1基板の前記第1対向面に試料を保持させる工程と、
前記第1方向にて最大周期P2(P2<P1)で配列され、前記第1基板と対向する第2面より突出する導体表面の第2凸部を有する第2基板を、前記第1面及び前記第2面が対向するように配置する工程と、
前記第1,第2基板間に挟まれる試料に、波長λ(λ>P1)を照射し、前記試料からの光を出射させる工程と、
前記試料からの光の中から前記試料に含まれる特定物質からの光を検出する工程と、
を有することを特徴とする検出方法。
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