JP6248403B2 - 検出装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
流体試料に含まれる標的分子を検出する検出装置であって、
センサー基板と、
前記センサー基板を移動させる移動機構と、
前記センサー基板に光を照射して、表面増強ラマン散乱を出現させる光源と、
表面増強ラマン散乱光を検出する光検出器と、
を有し、
前記センサー基板は、
ミラー層と、
前記ミラー層上に設けられ、厚さが連続的に増加または減少する厚さ変化方向を有する誘電体層と、
前記誘電体層上に設けられた複数の金属ナノ構造と、
を有し、
前記移動機構は、前記センサー基板を前記前記厚さ変化方向に沿って移動させる検出装置に関する。
(1)〜(6)のいずれかに記載の検出装置と、
前記検出装置からの検出情報に基づいて健康医療情報を演算する演算部と、
健康医療情報を記憶する記憶部と、
前記健康医療情報を表示する表示部と、
を備えた電子機器に関する。この電子機器は、医療診断や飲食物の検査等に有益である。
1.1.センサー基板の共振器
図1は、本実施形態に係る検出装置のセンサー基板を概略的に表した断面図である。図1に示すように、センサー基板の表面には誘電体層17があり、その上に複数の金属ナノ構造18が形成されている。
図1のミラー層14をAuフィルムとし、誘電体層17をSiO2層とし、金属ナノ構造18をAgナノ粒子としたとき、図2のGSP構造のセンサー基板における反射率特性を図3に示す。図3にて流体試料をセンサー基板に供給する曝露前では、センサー基板1に入射する光源光の波長である632nmにおいて、表面プラズモン共鳴による光吸収が見られている。この吸収は入射光と各界面で生じた反射光を重ねあわせた光電場によって励起された局在表面プラズモンに由来する。
図4に示す本実施形態のセンサー基板10は、図1のセンサー基板の誘電体層17に代えて誘電体層16を有する。誘電体層16は、X方向かうに従い厚さtが連続的に変化している。誘電体層16の厚みをセンサー基板10の面内で連続的に変化させた構造を有するので、基板10面内のX方向での位置によって様々な共鳴波長を有することができる。
図9は、本実施形態の検出装置20Aの具体的な構成例を示す。図9に示される検出装置20Aでは、図4に示すセンサー基板10の他、光源30、光学系40及び検出部50が示されている。
図10は、波長シフトに対する補正位置をチューニングする制御系ブロック図である。図10に示すように、検出装置20Aの制御を司る制御部80は、CPU81、ROM82及びRAM83等を有する。CPU80のバスラインには、光源30、光検出器50、ファン66及び移動機構70が接続されている。移動機構70は、Xステージ71と、それを駆動する駆動部72とを有し、駆動部72がバスラインに接続されている。
次の新たな移動場所(位置K+2,K−1など)で再度SERS測定を行い、信号強度をもとに演算を行い、制御部80は例えば以下の手法によりセンサー基板10の補正位置を判断する。
(i)IK+1>IK+2のとき:位置K+1が最適位置
(ii)IK+1=IK+2のとき:位置K+1,K+2の中間位置が最適位置
(iii)IK+1<IK+2のとき:位置K+2よりもさらに右側にLだけ移動した位置K+3で再度SERS測定。In+1≦Inを満たすまで繰り返す。そのときの位置nが最適位置(IK<IK+1<IK+2…In≧In+1)。RK−1=RK−2のとき:K−1,K−2の中間位置が最適位置。RK−1<RK−2のとき:位置K−1が最適位置となる。
II.IK=IK+1のとき :位置 K,K+1の中間位置が最適位置
III.IK>IK+1のとき:位置Kから左へ移動した位置K−1にてSERS測定
(i)IK<IK−1<IK−2のとき:In≧In−1を満たすまで繰り返す。そのときの位置nが最適位置(IK<IK−1<IK−2…In≧In−1))。IK−1=IK−2のとき:K−1,K−2の中間位置が最適位置。IK−1>IK−2のとき:位置K−1が最適位置となる。
(ii)IK=IK−1のとき:位置K,K−1の中間位置が最適位置
(iii)IK>IK−1のとき:位置Kが最適位置。
本発明の第2実施形態は、第1実施形態がSERS信号強度に基づいて補正位置をチューニングしたのに対して、反射光強度に基づいて補正位置をチューニングする点が異なる。第1実施形態と同様に図4のセンサー基板10と移動機構70を有する検出装置20Bは、図12に示すように光検出器50のノッチフィルター510を光路外に設定可能である点が、第1実施形態と異なる。なお、分光器520は上述の通り通過波長帯域を調整できるが、ノッチフィルター510と共に光路外に設定してもよい。
I.RK>RK+1のとき:位置K+1から右へ移動した位置K+2にてSERS測定
(i)RK+1<RK+2のとき:位置K+1が最適位置
(ii)RK+1=RK+2のとき:位置K+1,K+2の中間位置が最適位置
(iii)RK+1>RK+2のとき:位置K+2よりもさらに右側にLだけ移動した位置K+3で再度SERS測定。Rn+1≧Rnを満たすまで繰り返す。そのときの位置nが最適位置(RK>RK+1>RK+2…Rn≦Rn+1)。
II.RK=RK+1のとき :位置 K,K+1の中間位置が最適位置
III.RK<RK+1のとき:位置Kから左へ移動した位置K−1にてSERS測定
(i)RK>RK−1>RK−2のとき:Rn≦Rn−1を満たすまで繰り返す。そのときの位置nが最適位置(RK>RK−1>RK−2…Rn≦Rn−1)。RK−1=RK−2のとき:K−1,K−2の中間位置が最適位置。RK−1<RK−2のとき:位置K−1が最適位置となる。
(ii)RK=RK−1のとき:位置K,K−1の中間位置が最適位置
(iii)RK<RK−1のとき:位置Kが最適位置。
電子機器100として、生体ガスに含まれるアセトン濃度を検出し、検出したアセトン濃度と相関がある体脂肪の燃焼量を検出する物質検出装置を例に挙げて説明する。物質検出装置100は、図13(A)〜図13(C)に示すように、検出試料採取部110と検出部130と表示部230とが、ケース120と風防ガラス121によって構成される空間内に格納されている。検出試料採取部110は、人の皮膚に接触する側(ケース120の裏面側)に配置され、検出部130はケース120の内部に、表示部230は被験者が視認可能な位置(ケース120の表面側)に配置されている。
Claims (8)
- 流体試料に含まれる標的分子を検出する検出装置であって、
センサー基板と、
前記センサー基板を移動させる移動機構と、
前記センサー基板に光を照射して、表面増強ラマン散乱を出現させる光源と、
表面増強ラマン散乱光を検出する光検出器と、
複数の位置において前記センサー基板に光を照射させて検出される表面増強ラマン散乱光の結果に基づき、前記センサー基板の補正位置を設定する制御部と、を有し、
前記センサー基板は、ミラー層と、前記ミラー層上に設けられ、厚さが連続的に増加または減少する厚さ変化方向を有する誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた複数の金属ナノ構造と、を有し、
前記移動機構は、前記センサー基板を前記厚さ変化方向に沿って移動させることを特徴とする検出装置。 - 請求項1において、
前記誘電体層の表面が一定角度で傾斜していることを特徴とする検出装置。 - 請求項1または2において、
前記誘電体層は、材料が異なる複数の誘電体が積層されていることを特徴とする検出装置。 - 流体試料に含まれる標的分子を検出する検出装置であって、
センサー基板と、
前記センサー基板を移動させる移動機構と、
前記センサー基板に光を照射して、表面増強ラマン散乱を出現させる光源と、
表面増強ラマン散乱光を検出する光検出器と、
複数の位置において前記センサー基板に光を照射させて検出される反射光の結果に基づき、前記センサー基板の補正位置を設定する制御部と、を有し、
前記センサー基板は、
ミラー層と、前記ミラー層上に設けられ、厚さが連続的に増加または減少する厚さ変化方向を有する誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた複数の金属ナノ構造と、を有し、
前記移動機構は、前記センサー基板を前記厚さ変化方向に沿って移動させることを特徴とする検出装置。 - 請求項4において、
前記光検出器は、前記表面増強ラマン散乱光を受光する検出モードと、前記反射光を受光する補正モードとにおいて、光通過帯域が異なるように設定されることを特徴とする検出装置。 - 請求項4または5において、
前記誘電体層の表面が一定角度で傾斜していることを特徴とする検出装置。 - 請求項4ないし6のいずれか一項において、
前記誘電体層は、材料が異なる複数の誘電体が積層されていることを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の検出装置と、
前記検出装置からの検出情報に基づいて健康医療情報を演算する演算部と、
健康医療情報を記憶する記憶部と、
前記健康医療情報を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする電子機器。
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