JP5948746B2 - 検出装置 - Google Patents
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Description
第1のセンサー室を有し、前記第1センサー室内に導入された流体試料中の特定物質を検出する第1検出部と、
第2センサー室を有し、前記第1センサー室から前記第2センサー室に導入された前記流体試料中の前記特定物質を検出する第2検出部と、
前記第1センサー室から前記第2センサー室に前記流体試料を導く流路と、
前記第1,第2検出部にて前記特定物質がそれぞれ検出された時間に基づいて、前記特定物質を定量分析する定量分析部と、
を有する検出装置に関する。
前記定量分析部は、前記時間差(T2−T1)及び前記距離X1に代えて、時間差(T2−T3)と、前記バルブと前記第2センサー室との間の距離X2とに基づいて、前記特定物質を定量分析することができる。
を備えることができる。
前記第1検出部は、
1〜1000nmの凸部を有する金属ナノ構造と、
前記金属ナノ構造に光を照射する光源と、
前記光源からの光に基づいて前記金属ナノ構造に吸着された前記特定物質から発せられる光を検出する光検出部と、
前記金属ナノ構造に吸着された前記特定物質を脱離させる脱離部と、
をさらに備え、
前記脱離部は、前記第1センサー室にて前記特定物質が検出された時間T1より後であって前記第2センサー室にて前記特定物質が検出された時間T2より前の時間T3に脱離が開始され、
前記定量分析部は、前記時間差(T2−T1)に代えて、時間差(T2−T3)に基づいて前記特定物質を定量分析することができる。
1.1.検出装置の基本構成
図1は、本発明の第1実施形態に係る検出装置を模式的に示す図である。図1において、検出装置10は、第1検出部100Aと、第2検出部100Bと、定量分析部200とを有する。第1検出部100Aは、第1のセンサー室110Aを有し、第1センサー室100A内に導入された流体試料中の特定物質を検出する。第2検出部100Bは、第2センサー室110Bを有し、第1センサー室110Aから第2センサー室110Bに導入された流体試料中の特定物質を検出する。第1センサー室110Aと第2センサー室110Bとは流路160で連結されている。定量分析部200は、第1,第2検出部100A,100Bにて特定物質がそれぞれ検出された時間に基づいて、特定物質を定量分析する。
流路160にはバルブ161を設けることができる。第1センサー室110Aには吸気経路162が接続され、吸気経路162にはバルブ163が設けられている。第2センサー室110Bには排気経路164が接続され、排気経路164にはバルブ165が設けられている。流路160にはバルブ161よりも上流にて排気経路166が接続され、排気経路166にはバルブ167が設けられている。2つの排気経路166,167は、ポンプPと接続されている。
図2(A)〜図2(C)を用いて、第1検出部100Aに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。なお、第2検出部100Bでも同様にして検出できる。図2(A)に示すように、センサーチップ110Aに吸着される検査対象の試料分子1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1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1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1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3に、試料分子の一例としてアセトンのラマンシフトを示す。
1.4.1.第1,第2検出部での特定物質の定性検出動作
先ず、図1に示すバルブ161,165を閉じ、バルブ163,167を開放し、ポンプPを作動させて、吸気経路162を介して第1センサー室110Aに様々な種類の気体を含む流体試料を導入する。その後、ポンプPの作動を止めて、バルブ163,167を閉じる。その後、光源130Aの光を、第1センサー室110A内のセンサーチップ120Aに照射する。それにより、図2(B)(C)に示すように局在表面プラズモン共鳴により増強磁場125が形成され、増強電場125に流体試料中の特定物質である試料分子1が入り込むと、その試料分子1によるラマン散乱光は増強電場125で増強される。このラマン散乱光は、分光器142Aで分光されて選択的に光検出器143Aにて受光される。
先ず、本実施形態にて用いられる拡散方程式について説明する。流れのない流路160において、位置x=0の断面に流体試料を断面全体に一様に散布したとき、t時間後のx=xにおける濃度Cは、拡散係数をDとして次の式(1)で示される。
2.第2実施形態
図5に、本発明の第2実施形態を示す。図4に示す検出装置300が図1に示す検出装置10と相違する点は、第1センサー室110Aに配置されるセンサーチップ120Aを脱離部310上に配置したことである。脱離部310は、センサーチップ120Aの金属ナノ構造124に外部からエネルギー例えば熱を付与するものである。従って、脱離部310は加熱部等で構成することができる。
3.1.バルブ161を始点とする実施形態
第1,第2実施形態とは異なり、図1及び図5に示すバルブ161を、第1センサー室110Aにて特定物質が検出された時間T1より後であって、第2センサー室110Bにて特定物質が検出された時間T2より前の時間T3に開放しても良い。
第2実施形態とは異なり、脱離部310が、第1センサー室110Aにて特定物質が検出された時間T1より後であって、第2センサー室110Bにて特定物質が検出された時間T2より前の時間T3に脱離を開始しても良い。
図7は、図1に示す検出装置10を一つの筐体400に収容した具体的構成例を示している。光学系150Aがハーフミラー152Aを排除してコリメーターレンズ153Aと集光レンズ154Aを有し、光学系150Bがハーフミラー152Bを排除してコリメーターレンズ153Bと集光レンズ154Bを有する以外は、図1に示す構成の全てが筐体400内に配置されている。
Claims (8)
- 第1センサー室を有し、前記第1センサー室内に導入された流体試料中の検出対象物質を検出する第1検出部と、
第2センサー室を有し、前記第1センサー室から前記第2センサー室に導入された前記流体試料中の前記検出対象物質を検出する第2検出部と、
前記第1センサー室から前記第2センサー室に前記流体試料を導く流路と、
前記第1,第2検出部にて前記検出対象物質がそれぞれ検出された時間と、拡散係数を含む既知のパラメーターと、に基づいて、前記検出対象物質を定量分析する定量分析部と、
を有することを特徴とする検出装置。 - 請求項1において、
前記定量分析部は、前記第1,第2センサー室にて前記検出対象物質がそれぞれ検出された時間T1,T2の時間差(T2−T1)と、前記第1,第2センサー室間の距離X1と、前記拡散係数と、に基づいて、前記検出対象物質を定量分析することを特徴とする検出装置。 - 請求項2において、
前記流路に設けられたバルブをさらに有し、
前記バルブは、前記第1センサー室にて前記検出対象物質が検出された信号に基づいて開放されることを特徴とする検出装置。 - 請求項3において、
前記バルブは、前記第1センサー室にて前記検出対象物質が検出された時間T1より後であって前記第2センサー室にて前記検出対象物質が検出された時間T2より前の時間T3に開放され、
前記定量分析部は、前記時間差(T2−T1)及び前記距離X1に代えて、時間差(T2−T3)と、前記バルブと前記第2センサー室との間の距離X2とに基づいて、前記検出対象物質を定量分析することを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記第1検出部及び前記第2検出部の各々は、
1〜1000nmの凸部を有する金属ナノ構造と、
前記金属ナノ構造に光を照射する光源と、
前記光源からの光に基づいて前記金属ナノ構造に吸着された前記検出対象物質から発せられる光を検出する光検出部と、
を備えることを特徴とする検出装置。 - 請求項5において、
前記第1検出部は、前記金属ナノ構造に吸着された前記検出対象物質を脱離させる脱離部をさらに備えることを特徴とする検出装置。 - 請求項6において、
前記脱離部は、前記光検出部が前記前記検出対象物質から発せられる光を検出した信号に基づいて、脱離動作が開始されることを特徴とする検出装置。 - 請求項2において、
前記第1検出部は、
1〜1000nmの凸部を有する金属ナノ構造と、
前記金属ナノ構造に光を照射する光源と、
前記光源からの光に基づいて前記金属ナノ構造に吸着された前記検出対象物質から発せられる光を検出する光検出部と、
前記金属ナノ構造に吸着された前記検出対象物質を脱離させる脱離部と、
をさらに備え、
前記脱離部は、前記第1センサー室にて前記検出対象物質が検出された時間T1より後であって前記第2センサー室にて前記検出対象物質が検出された時間T2より前の時間T3に脱離が開始され、
前記定量分析部は、前記時間差(T2−T1)に代えて、時間差(T2−T3)に基づいて前記検出対象物質を定量分析することを特徴とする検出装置。
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