WO2011096563A1 - パルス電磁波を用いた計測装置及び計測方法 - Google Patents
パルス電磁波を用いた計測装置及び計測方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011096563A1 WO2011096563A1 PCT/JP2011/052529 JP2011052529W WO2011096563A1 WO 2011096563 A1 WO2011096563 A1 WO 2011096563A1 JP 2011052529 W JP2011052529 W JP 2011052529W WO 2011096563 A1 WO2011096563 A1 WO 2011096563A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- electromagnetic wave
- detection
- pulse
- substance
- semiconductor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 281
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 194
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 147
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 88
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000012088 reference solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 91
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 50
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 42
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 22
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 9
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 62
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 42
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 34
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 31
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 8
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 8
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 8
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 7
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 7
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 3
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical class [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 108010046334 Urease Proteins 0.000 description 2
- 238000009739 binding Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 2
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 2
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 208000030961 allergic reaction Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000013098 chemical test method Methods 0.000 description 1
- 230000005675 classical electromagnetism Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000009509 drug development Methods 0.000 description 1
- 238000007876 drug discovery Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
- G01N21/3586—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation by Terahertz time domain spectroscopy [THz-TDS]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
Abstract
Description
半導体と当該半導体上に作製される絶縁体とを有する物質検出プレートと、
前記物質検出プレートにパルスレーザー光を前記半導体側から照射することで、照射位置における被検出物質の量に依存する振幅強度を持ったパルス電磁波を発生させる手段と、
前記パルス電磁波の振幅強度を検出する検出手段と、を備え、
前記振幅強度より、前記被検出物質を含む溶液の状態の変化を計測するパルス電磁波を用いた計測装置であって、
前記パルスレーザー光を2分割する第1ビームスプリッタと、
前記絶縁体上に配置され、被検出物質を含む溶液が導入可能である検出領域部と、
前記絶縁体上の前記検出領域近傍に配置され、参照溶液が導入可能である参照領域部と、を備え、
前記パルスレーザー光を、前記第1ビームスプリッタにより2分割し、分割された一方のパルスレーザー光を前記検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方のパルスレーザー光を前記参照領域に対応する前記半導体に照射し、前記検出領域及び前記参照領域に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光手段により集光して、ひとつの前記検出手段により検出するパルス電磁波を用いた計測装置であ
る。
前記パルスレーザー光をプローブ光とポンプ光とに2分割する第2ビームスプリッタと、
前記プローブ光の光路に配置され、前記検出手段にて前記振幅強度が検出される時間を遅延可能である時間遅延手段と、をさらに備え、
前記ポンプ光は、前記第1ビームスプリッタにより2分割され、分割された一方の前記ポンプ光を前記検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方の前記ポンプ光を前記参照領域部に対応する前記半導体に照射し、前記検出領域部及び前記参照領域部に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光手段により集光して、ひとつの前記検出手段に入射し、
前記プローブ光は、前記時間遅延手段を通過し、前記ポンプ光により発生した前記各々のパルス電磁波の入射と同期させて前記検出手段に照射し、
当該プローブ光の照射時に前記検出手段に入射した前記ポンプ光による前記各々のパルス電磁波の振幅強度を検出するパルス電磁波を用いた計測装置である。
前記時間遅延手段は、前記検出手段にて前記振幅強度が検出される時間を周期的に時間
遅延可能であるパルス電磁波を用いた計測装置である。
前記パルスレーザー光をプローブ光とポンプ光とに2分割する第2ビームスプリッタと、
前記第1ビームスプリッタと前記半導体との間における前記ポンプ光の光路に配置され、前記ポンプ光のパルスタイミングを任意に調整可能であるパルスタイミング調整手段と、をさらに備え、
前記ポンプ光は、前記第1ビームスプリッタにより2分割され、分割された一方の前記ポンプ光を前記検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方の前記ポンプ光を前記参照領域部に対応する前記半導体に照射し、かつ前記一方又は他方のポンプ光のうちどちらか一方を前記パルスタイミング調整手段を通過させ、前記検出領域部及び前記参照領域部に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光手段により集光して、ひとつの前記検出手段に入射し、
前記パルスタイミング調整手段は、前記検出手段にて検出される前記各々のパルス電磁波の振幅強度の検出タイミングが一致するように、前記両方のポンプ光のうち一方のポンプ光のパルスタイミングが予め調整され、
前記プローブ光は、前記ポンプ光により発生した前記各々のパルス電磁波の入射と同期させて前記検出手段に照射し、
当該プローブ光の照射時に前記検出手段に入射した前記ポンプ光による前記各々のパルス電磁波の振幅強度を検出するパルス電磁波を用いた計測装置である。
半導体と当該半導体上に作製される絶縁体とを有する物質検出プレートと、
前記物質検出プレートにパルスレーザー光を前記半導体側から照射することで、照射位置における被検出物質の量に依存する振幅強度を持ったパルス電磁波を発生させる手段と、
前記パルス電磁波の振幅強度を検出する検出手段と、を用いて、
前記振幅強度より、前記被検出物質を含む溶液の状態の変化を計測するパルス電磁波を用いた計測方法であって、
前記パルスレーザー光をプローブ光とポンプ光とに2分割する分割工程と、
前記ポンプ光を2分割し、分割された一方の前記ポンプ光を前記被検出物質を含む溶液が導入可能である検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方の前記ポンプ光を参照溶液が導入可能である参照領域部に対応する前記半導体に照射し、前記検出領域部及び前記参照領域部に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光して、ひとつの前記検出手段に入射する入射工程と、
前記プローブ光を、所定の周期にて時間遅延させながら、前記ポンプ光により発生した前記各々のパルス電磁波の入射と同期させて前記検出手段に照射する工程と、
前記プローブ光の照射時に前記検出手段に入射した前記ポンプ光による前記各々のパルス電磁波の振幅強度を検出することで、前記検出領域部及び前記参照領域部のそれぞれにおける遅延時間の異なる複数の前記パルス電磁波の振幅強度を取得して、前記検出領域及び前記参照領域のそれぞれにおける前記パルス電磁波の時系列波形を生成する時系列波形生成工程と、
前記時系列波形生成工程で生成された前記検出領域及び前記参照領域のそれぞれにおける前記パルス電磁波の時系列波形から各々の波形ピーク位置における振幅強度を取得する振幅強度取得工程と、
前記検出領域の波形ピーク位置と前記参照領域の波形ピーク位置における各振幅強度の差分を行う差分工程と、を有するパルス電磁波を用いた計測方法である。
半導体と当該半導体上に作製される絶縁体とを有する物質検出プレートと、
前記物質検出プレートにパルスレーザー光を前記半導体側から照射することで、照射位置における被検出物質の量に依存する振幅強度を持ったパルス電磁波を発生させる手段と、
前記パルス電磁波の振幅強度を検出する検出手段と、を用いて、
前記振幅強度より、前記被検出物質を含む溶液の状態の変化を計測するパルス電磁波を用いた計測方法であって、
前記パルスレーザー光をプローブ光とポンプ光とに2分割する分割工程と、
前記ポンプ光を2分割し、分割された一方の前記ポンプ光を前記被検出物質を含む溶液が導入可能である検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方の前記ポンプ光を参照溶液が導入可能である参照領域部に対応する前記半導体に照射し、前記検出領域部及び前記参照領域部に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光して、ひとつの前記検出手段に入射する入射工程と、
前記検出手段にて検出される前記各々のパルス電磁波の振幅強度の検出タイミングが一致するように前記両方のポンプ光のうち一方のポンプ光のパルスタイミングを予め調整するパルスタイミング調整工程と、
前記プローブ光を、前記ポンプ光により発生した前記各々のパルス電磁波の入射と同期させて前記検出手段に照射する工程と、
当該プローブ光の照射時に前記検出手段に入射した前記ポンプ光による前記各々のパルス電磁波の振幅強度を検出する工程と、を有するパルス電磁波を用いた計測方法である。
2 パルスレーザー光源
4 検出・変換装置
5 物質検出プレート
9 パルスレーザー光
10 パルス電磁波
12 流路(検出領域部)
13 参照領域部
14 第2ビームスプリッタ
15 時間遅延手段
17 第1ビームスプリッタ
18、40 集光手段
22 絶縁体
23 半導体
溶液濃度分布計測装置1(以下、計測装置1という)は、パルス電磁波10を用いた計測装置であり、半導体23と当該半導体23上に作製される絶縁体22と当該絶縁体22上に作製される物質感応膜21とを有する物質検出プレート5(センシングプレート)と、前記絶縁体22(物質感応膜21)上に配置され、被検出物質を含む溶液が導入可能な検出領域部である被検出物質を含む溶液を流すための流路12と、前記絶縁体22(物質感応膜21)上の前記流路12近傍に配置され、参照溶液が導入可能である参照領域部13(図7参照)と、溶液の電位を安定させる手段(後述する参照電極26)と、前記物質検出プレート5にパルスレーザー光9を前記絶縁体22の反対側である前記半導体23側から前記流路12に対応する位置に照射することで、照射位置における被検出物質の量に依存する振幅強度を持ったパルス電磁波10を発生させる手段(パルスレーザー光源2)と、前記パルスレーザー光源2から照射されたパルスレーザー光9をプローブ光L1とポンプ光L2とに2分割する第2ビームスプリッタ14と、前記パルスレーザー光9を2次元的に走査して照射する手段(走査台7、パルスレーザー光源2)と、前記パルス電磁波10の振幅強度を計測する手段(検出・変換装置4)と、前記プローブ光L1の光路に配置され、前記検出・変換装置4にて前記振幅強度が検出される時間を周期的に遅延可能である時間遅延手段15と、前記振幅強度より、被検出物質を定性的もしくは定量的に計測して前記流路12内の溶液中の物質の反応分布もしくは濃度分布を得る手段(制御・解析装置8)等を備える。また、本実施例においては、後述する物質感応膜21が、前記流路形成部6内の流路12の内壁面の一部(本実施例では、流路12内壁面の底部)を構成している。以下、本発明に係る原理、及び、装置構成の詳細について説明する。
なお、前記制御・解析装置8は、特に溶液中の物質の反応分布もしくは濃度分布を得る手段に限定するものではなく、前記被検出物質を含む溶液の特性及びその変化、並びに、溶液の状態の変化を計測する手段である。
また、本実施例においては前記流路12の内壁面において、物質検出プレート5側に位置する部分を便宜上底部とする。
図1は、本実施例の溶液濃度分布計測装置の概略図である。この図に示すように、本実施例の計測装置1は、照射装置(光学系)、検出・変換装置4、及び制御・解析装置8を備える。
なお、パルスレーザー光9の方向を変更するために使用した鏡等の構成は、本実施形態に限定するものではなく、各構成部品の配置を考慮して、例えば更に鏡の数を増やす等適宜構成を変更してもかまわない。
また、このパルスレーザー光9の波長は、300ナノメートル(300nm=0.3μm)以上、2ミクロン(2μm)以下の範囲に含まれるものであり、時間平均のエネルギーが0.1mW以上、10W以下であり、パルス幅が1フェムト秒(1fs=0.001ps)以上、10ピコ秒(10ps)以下であるのがよい。
すなわち、電磁波の励起に際しては、光源として時間の幅の小さなパルスレーザー光9を用いることにより、半導体23及び溶液に大きな影響を及ぼさない状態で、電磁波の励起ができる。また、特にパルスレーザー光9としてフェムト秒レーザー光を使用することで、高い時間分解能による時間分解計測が可能となり、物質の反応をリアルタイムで観測可能となる。なお、半導体23及び溶液に熱的影響を及ぼさない最大光パルス幅は、約10ピコ秒と見積ることができる。また、フェムト秒レーザーを使用することで、微小量の溶液であっても、レーザーによる加熱の影響を最小限に抑えることができ、試料の熱破壊を抑制できるという効果がある。
すなわち、時間遅延手段15は、前記プローブ光L1の光路長を調整するための可動鏡15aを周期的に移動させることで所定時間間隔の時間遅延量を付与したプローブ光L1を前記検出・変換装置4(検出・変換装置4が有する後述する検出素子19)に入射することができる。
なお、前記第1ビームスプリッタ17の例としては、図12に示すレーザー光の分離方法のように、(a)第1実施例の如く、ビームスプリッタ用平板である第1ビームスプリッタ17を用いて平板内での内部反射により分離する方法、(b)後述する第2実施例の如く、ハーフミラー36と鏡37により分離する方法、(c)ガルバノミラー38によるレーザースキャン等が挙げられる。
なお、流路12の形状としては特にクランク状に限定するものではなく、溶液反応の種類等により適宜変更してもかまわない。例えば、流路形状としては直線状、蛇行状、Y字状等などがあげられる。
また、流路12の近傍に加熱もしくは冷却手段を設けて流路形成部6を構成することも可能である。
なお、上記参照電極26は、計測装置1の構成上予備的に設けたものであり、参照領域部13を適用する場合は不要であり、計測装置1においては参照電極26及びリード線25を設けない構成とすることも可能である。
なお、本実施例における計測装置1は、前記パルスレーザー光9を2次元的に走査して照射する手段(走査台7、パルスレーザー光源2)を備えているが、計測を行う際に必ず走査を行う必要はなく、計測環境に応じて走査の要不要を判断し適宜使用すればよい。
こうして、前記被検出物質を含む溶液の特性(溶液の状態の変化)を計測する。以下に、具体的な被検出物質の計測例を示す。
図11に示すアンモニア濃度変化は、尿素溶液を流路12に貯留し、ウレアーゼ(酵素)を含む物質感応膜21の触媒作用により、尿素が加水分解され、アンモニアが発生し、溶液中の尿素濃度が減少する変化を示したものである。
図11における(a)は計測装置1において本実施形態に係るパルス電磁波10を用いた計測方法を適用しない場合の尿素濃度変化、(b)は計測装置1においてに本実施形態に係るパルス電磁波10を用いた計測方法を適用した場合の尿素濃度変化である。
図11の(a)と(b)を比較すると、本実施形態に係るパルス電磁波10を用いた計測方法を適用しない場合(図11(a))は、溶液の揺れ等によるノイズがのっているために尿素濃度変化と振幅強度との関係にばらつきが生じている。一方、本実施形態に係るパルス電磁波10を用いた計測方法を適用した場合(図11(b))は、前記差分工程S60により溶液由来のノイズがキャンセルされるため、尿素濃度変化と振幅強度との関係がほぼ比例的に変化(濃度減少に伴って振幅強度が減少)していることがわかる。このように、本実施形態に係る計測装置1に上記パルス電磁波を用いた計測方法を適用することにより、溶液に由来するノイズをキャンセルして、飛躍的に検出感度及び検出精度を向上することができる。
なお、第2実施例に係るパルス電磁波を用いた計測装置が用いる本発明に係る原理は、上述した原理と同じであり、第2実施例に係るパルス電磁波を用いた計測装置において、第1実施例で説明した計測装置1と共通の部材や共通の機能を有する部分については、同じ符号で示し、その詳細な説明を省略する。
なお、前記制御・解析装置8は、特に溶液中の物質の反応分布もしくは濃度分布を得る手段に限定するものではなく、前記被検出物質を含む溶液の特性及びその変化、並びに、溶液の状態の変化を計測する手段である。また、本実施形態における溶液濃度分布計測装置(計測装置1及び計測装置50)により計測可能である「溶液の状態の変化」とは、例えば、溶液のイオン濃度の変化、試料溶液中の抗原抗体反応の進行状態変化(試料溶液としては、例えば、血液、体液、その他の抗原を含む溶液等)、溶液中における種々の化学反応状態の変化、等が挙げられるとともに、これらの時間経過毎の変化を含むものである。
また、本実施例においては前記流路12の内壁面において、物質検出プレート5側に位置する部分を便宜上底部とする。
なお、パルスレーザー光9の方向を変更するために使用した鏡等の構成は、本実施形態に限定するものではなく、各構成部品の配置を考慮して、例えば更に鏡の数を増やす等適宜構成を変更してもかまわない。
なお、照射装置(光学系)は、図15に示すように、プローブ光L1の光路に時間遅延手段15を有した構成とすることも可能である。時間遅延手段15を設けた場合、時間遅延手段15は定期的な計測装置の校正時に使用することができる。第2実施例においては、時間遅延手段15を有しない計測装置50の構成を示す。
また、前記第1ビームスプリッタ17により分割された2つの平行光であるポンプ光L2が前記半導体23に照射するまでの2つのポンプ光L2の光路のうち、一方のポンプ光L2の光路(図13では、2つのポンプ光L2のうち上側に示すポンプ光L2の光路)にパルスタイミング調整器39が配置されている。
なお、パルスタイミング調整器39を配置するポンプ光L2の光路は、ビームスプリッター17により2つに分割された平行光であるポンプ光L2のうち、どちらか一方のポンプ光L2の光路上に配置すればよい。
なお、本実施例における計測装置50は、前記パルスレーザー光9を2次元的に走査して照射する手段(走査台7、パルスレーザー光源2)を備えているが、計測を行う際に必ず走査を行う必要はなく、計測環境に応じて走査の要不要を判断し、前記照射する手段(走査台7、パルスレーザー光源2)を適宜使用すればよい。
なお、本実施例では、パルスタイミング調整器39に、検出領域部である流路12に対応する半導体23に照射されるポンプ光L2を通過させる構成としているが、特に限定するものではない。例えば、パルスタイミング調整器39に、参照領域部13に対応する半導体23に照射されるポンプ光L2を通過させる構成としてもかまわない。つまり、パルスタイミング調整器39に、ビームスプリッタ17により分割された2つのポンプ光L2のうちどちらか一方のポンプ光L2を通過させる構成とすればよい。
なお、パルスタイミング調整工程S300は、入射工程S200の後工程として必ずしも実行する必要はない。例えば、パルスタイミング調整工程S300は、計測装置50を用いて計測を行う前の計測準備段階や計測装置50による計測結果を計測者や制御・解析装置8がモニターしている時など、他の工程に関係なく、必要に応じて適宜実行してもかまわない。
Claims (6)
- 半導体と当該半導体上に作製される絶縁体とを有する物質検出プレートと、
前記物質検出プレートにパルスレーザー光を前記半導体側から照射することで、照射位置における被検出物質の量に依存する振幅強度を持ったパルス電磁波を発生させる手段と、
前記パルス電磁波の振幅強度を検出する検出手段と、を備え、
前記振幅強度より、前記被検出物質を含む溶液の状態の変化を計測するパルス電磁波を用いた計測装置であって、
前記パルスレーザー光を2分割する第1ビームスプリッタと、
前記絶縁体上に配置され、被検出物質を含む溶液が導入可能である検出領域部と、
前記絶縁体上の前記検出領域近傍に配置され、参照溶液が導入可能である参照領域部と、を備え、
前記パルスレーザー光を、前記第1ビームスプリッタにより2分割し、分割された一方のパルスレーザー光を前記検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方のパルスレーザー光を前記参照領域に対応する前記半導体に照射し、前記検出領域及び前記参照領域に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光手段により集光して、ひとつの前記検出手段により検出することを特徴とするパルス電磁波を用いた計測装置。 - 前記パルスレーザー光をプローブ光とポンプ光とに2分割する第2ビームスプリッタと、
前記プローブ光の光路に配置され、前記検出手段にて前記振幅強度が検出される時間を遅延可能である時間遅延手段と、をさらに備え、
前記ポンプ光は、前記第1ビームスプリッタにより2分割され、分割された一方の前記ポンプ光を前記検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方の前記ポンプ光を前記参照領域部に対応する前記半導体に照射し、前記検出領域部及び前記参照領域部に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光手段により集光して、ひとつの前記検出手段に入射し、
前記プローブ光は、前記時間遅延手段を通過し、前記ポンプ光により発生した前記各々のパルス電磁波の入射と同期させて前記検出手段に照射し、
当該プローブ光の照射時に前記検出手段に入射した前記ポンプ光による前記各々のパルス電磁波の振幅強度を検出することを特徴とする請求項1に記載のパルス電磁波を用いた計測装置。 - 前記時間遅延手段は、前記検出手段にて前記振幅強度が検出される時間を周期的に時間遅延可能であることを特徴とする請求項2に記載のパルス電磁波を用いた計測装置。
- 前記パルスレーザー光をプローブ光とポンプ光とに2分割する第2ビームスプリッタと、
前記第1ビームスプリッタと前記半導体との間における前記ポンプ光の光路に配置され、前記ポンプ光のパルスタイミングを任意に調整可能であるパルスタイミング調整手段と、をさらに備え、
前記ポンプ光は、前記第1ビームスプリッタにより2分割され、分割された一方の前記ポンプ光を前記検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方の前記ポンプ光を前記参照領域部に対応する前記半導体に照射し、かつ前記一方又は他方のポンプ光のうちどちらか一方を前記パルスタイミング調整手段を通過させ、前記検出領域部及び前記参照領域部に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光手段により集光して、ひとつの前記検出手段に入射し、
前記パルスタイミング調整手段は、前記検出手段にて検出される前記各々のパルス電磁波の振幅強度の検出タイミングが一致するように、前記両方のポンプ光のうち一方のポンプ光のパルスタイミングが予め調整され、
前記プローブ光は、前記ポンプ光により発生した前記各々のパルス電磁波の入射と同期させて前記検出手段に照射し、
当該プローブ光の照射時に前記検出手段に入射した前記ポンプ光による前記各々のパルス電磁波の振幅強度を検出することを特徴とする請求項1に記載のパルス電磁波を用いた計測装置。 - 半導体と当該半導体上に作製される絶縁体とを有する物質検出プレートと、
前記物質検出プレートにパルスレーザー光を前記半導体側から照射することで、照射位置における被検出物質の量に依存する振幅強度を持ったパルス電磁波を発生させる手段と、
前記パルス電磁波の振幅強度を検出する検出手段と、を用いて、
前記振幅強度より、前記被検出物質を含む溶液の状態の変化を計測するパルス電磁波を用いた計測方法であって、
前記パルスレーザー光をプローブ光とポンプ光とに2分割する分割工程と、
前記ポンプ光を2分割し、分割された一方の前記ポンプ光を前記被検出物質を含む溶液が導入可能である検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方の前記ポンプ光を参照溶液が導入可能である参照領域部に対応する前記半導体に照射し、前記検出領域部及び前記参照領域部に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光して、ひとつの前記検出手段に入射する入射工程と、
前記プローブ光を、所定の周期にて時間遅延させながら、前記ポンプ光により発生した前記各々のパルス電磁波の入射と同期させて前記検出手段に照射する工程と、
前記プローブ光の照射時に前記検出手段に入射した前記ポンプ光による前記各々のパルス電磁波の振幅強度を検出することで、前記検出領域部及び前記参照領域部のそれぞれにおける遅延時間の異なる複数の前記パルス電磁波の振幅強度を取得して、前記検出領域及び前記参照領域のそれぞれにおける前記パルス電磁波の時系列波形を生成する時系列波形生成工程と、
前記時系列波形生成工程で生成された前記検出領域及び前記参照領域のそれぞれにおける前記パルス電磁波の時系列波形から各々の波形ピーク位置における振幅強度を取得する振幅強度取得工程と、
前記検出領域の波形ピーク位置と前記参照領域の波形ピーク位置における各振幅強度の差分を行う差分工程と、を有することを特徴とするパルス電磁波を用いた計測方法。 - 半導体と当該半導体上に作製される絶縁体とを有する物質検出プレートと、
前記物質検出プレートにパルスレーザー光を前記半導体側から照射することで、照射位置における被検出物質の量に依存する振幅強度を持ったパルス電磁波を発生させる手段と、
前記パルス電磁波の振幅強度を検出する検出手段と、を用いて、
前記振幅強度より、前記被検出物質を含む溶液の状態の変化を計測するパルス電磁波を用いた計測方法であって、
前記パルスレーザー光をプローブ光とポンプ光とに2分割する分割工程と、
前記ポンプ光を2分割し、分割された一方の前記ポンプ光を前記被検出物質を含む溶液が導入可能である検出領域部に対応する前記半導体に照射するとともに、分割された他方の前記ポンプ光を参照溶液が導入可能である参照領域部に対応する前記半導体に照射し、前記検出領域部及び前記参照領域部に対応する前記半導体から発生する各々のパルス電磁波を集光して、ひとつの前記検出手段に入射する入射工程と、
前記検出手段にて検出される前記各々のパルス電磁波の振幅強度の検出タイミングが一致するように前記両方のポンプ光のうち一方のポンプ光のパルスタイミングを予め調整するパルスタイミング調整工程と、
前記プローブ光を、前記ポンプ光により発生した前記各々のパルス電磁波の入射と同期させて前記検出手段に照射する工程と、
当該プローブ光の照射時に前記検出手段に入射した前記ポンプ光による前記各々のパルス電磁波の振幅強度を検出する工程と、を有することを特徴とするパルス電磁波を用いた計測方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/577,604 US8710440B2 (en) | 2010-02-08 | 2011-02-07 | Measuring device and measuring method that use pulsed electromagnetic wave |
JP2011552854A JP5807957B2 (ja) | 2010-02-08 | 2011-02-07 | パルス電磁波を用いた計測装置及び計測方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010-025991 | 2010-02-08 | ||
JP2010025991 | 2010-02-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2011096563A1 true WO2011096563A1 (ja) | 2011-08-11 |
Family
ID=44355555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2011/052529 WO2011096563A1 (ja) | 2010-02-08 | 2011-02-07 | パルス電磁波を用いた計測装置及び計測方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8710440B2 (ja) |
JP (1) | JP5807957B2 (ja) |
WO (1) | WO2011096563A1 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013170899A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Canon Inc | 測定装置及び測定方法、トモグラフィー装置 |
WO2013161860A1 (ja) * | 2012-04-24 | 2013-10-31 | 国立大学法人岡山大学 | 半導体非破壊検査装置及び半導体非破壊検査方法 |
JP2014167443A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 検査装置および検査方法 |
JP6266719B1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-01-24 | フェムトディプロイメンツ株式会社 | テラヘルツ時間領域分光装置 |
CN109187419A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-11 | 清华大学深圳研究生院 | 支柱绝缘子孔泡检测方法及装置、终端、存储介质 |
CN113899923A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-07 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 | 一种hemp辐射场与注入能量同步加载试验环境模拟系统及方法 |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9697982B2 (en) * | 2015-04-06 | 2017-07-04 | Euclid Techlabs, Llc | Apparatus for GHz rate high duty cycle pulsing and manipulation of low and medium energy DC electron beams |
CN108291842B (zh) | 2015-11-18 | 2020-09-18 | 基础科学研究院 | 光波的波形测量装置和方法 |
US10319556B2 (en) | 2015-12-03 | 2019-06-11 | Euclid Techlabs, Llc | Ultra broad band continuously tunable electron beam pulser |
KR102597603B1 (ko) * | 2018-12-10 | 2023-11-02 | 삼성전자주식회사 | 검사 장치 및 이를 포함하는 반도체 구조 제조 장치 |
JP7320975B2 (ja) * | 2019-04-16 | 2023-08-04 | Jswアクティナシステム株式会社 | レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体装置の製造方法 |
US10804001B1 (en) | 2019-04-24 | 2020-10-13 | Euclid Technlabs, LLC | Broad band tunable energy electron beam pulser |
US10515733B1 (en) | 2019-04-24 | 2019-12-24 | Euclid Techlabs, Llc | Broad band tunable energy electron beam pulser |
US11614401B2 (en) * | 2019-06-25 | 2023-03-28 | Institut National De La Recherche Scientifique | Method and apparatus for terahertz detection of charged molecules and microbes |
KR102279510B1 (ko) * | 2020-06-17 | 2021-07-19 | 가톨릭대학교 산학협력단 | 바이러스 진단 장치 |
CN111983234A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-11-24 | 西北工业大学 | 一种基于太赫兹波快速检测大肠杆菌的方法 |
DE102020006525A1 (de) * | 2020-10-25 | 2022-04-28 | Udo Riss | Schnelldiagnostik mit Phasenkopplung von Antigenen |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007064700A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Canon Inc | センシング装置 |
JP2007078621A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Canon Inc | センシング装置 |
JP2008170353A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Okayama Univ | 物質検出装置、物質検出、物質検出プレート、及び、測定セル |
JP2008277565A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | テラヘルツ波発生装置 |
JP4183735B1 (ja) * | 2007-10-15 | 2008-11-19 | 国立大学法人 岡山大学 | 物質分布計測装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07100753B2 (ja) | 1990-11-19 | 1995-11-01 | 昭島化学工業株式会社 | 熱安定化された塩素含有樹脂組成物 |
JP2004198250A (ja) | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Tochigi Nikon Corp | 時間分解反射測定方法およびテラヘルツ時間分解反射測定装置 |
GB2411093B (en) * | 2004-02-13 | 2007-10-24 | Teraview Ltd | Terahertz imaging system |
WO2007079342A2 (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Rensselaer Polytechnic Institute | Method of analyzing a remotely-located object utilizing an optical technique to detect terahertz radiation |
-
2011
- 2011-02-07 WO PCT/JP2011/052529 patent/WO2011096563A1/ja active Application Filing
- 2011-02-07 JP JP2011552854A patent/JP5807957B2/ja active Active
- 2011-02-07 US US13/577,604 patent/US8710440B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007064700A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Canon Inc | センシング装置 |
JP2007078621A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Canon Inc | センシング装置 |
JP2008170353A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Okayama Univ | 物質検出装置、物質検出、物質検出プレート、及び、測定セル |
JP2008277565A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | テラヘルツ波発生装置 |
JP4183735B1 (ja) * | 2007-10-15 | 2008-11-19 | 国立大学法人 岡山大学 | 物質分布計測装置 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013170899A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Canon Inc | 測定装置及び測定方法、トモグラフィー装置 |
WO2013161860A1 (ja) * | 2012-04-24 | 2013-10-31 | 国立大学法人岡山大学 | 半導体非破壊検査装置及び半導体非破壊検査方法 |
JPWO2013161860A1 (ja) * | 2012-04-24 | 2015-12-24 | 国立大学法人 岡山大学 | 半導体非破壊検査装置及び半導体非破壊検査方法 |
JP2014167443A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 検査装置および検査方法 |
JP6266719B1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-01-24 | フェムトディプロイメンツ株式会社 | テラヘルツ時間領域分光装置 |
JP2018036121A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | フェムトディプロイメンツ株式会社 | テラヘルツ時間領域分光装置 |
WO2018042938A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | フェムトディプロイメンツ株式会社 | テラヘルツ時間領域分光装置 |
US10352849B2 (en) | 2016-08-31 | 2019-07-16 | Femto Deployments Inc. | Terahertz time domain spectroscopic apparatus |
CN109187419A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-11 | 清华大学深圳研究生院 | 支柱绝缘子孔泡检测方法及装置、终端、存储介质 |
CN109187419B (zh) * | 2018-08-28 | 2021-04-06 | 清华大学深圳研究生院 | 支柱绝缘子孔泡检测方法及装置、终端、存储介质 |
CN113899923A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-07 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 | 一种hemp辐射场与注入能量同步加载试验环境模拟系统及方法 |
CN113899923B (zh) * | 2021-10-18 | 2024-02-23 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 | 一种hemp辐射场与注入能量同步加载试验环境模拟系统及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5807957B2 (ja) | 2015-11-10 |
US20120305774A1 (en) | 2012-12-06 |
US8710440B2 (en) | 2014-04-29 |
JPWO2011096563A1 (ja) | 2013-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5807957B2 (ja) | パルス電磁波を用いた計測装置及び計測方法 | |
JP3897703B2 (ja) | センサ装置およびそれを用いた検査方法 | |
US8514403B2 (en) | Sample analysis method | |
JP4183735B1 (ja) | 物質分布計測装置 | |
JP2005016963A (ja) | 化学センサ、化学センサ装置 | |
JP5916023B2 (ja) | 半導体非破壊検査装置及び半導体非破壊検査方法 | |
JP4726212B2 (ja) | センシング装置 | |
Zhao et al. | Nanoparticle-based photoacoustic analysis for highly sensitive lateral flow assays | |
US20120183440A1 (en) | Fret measurement method and device | |
Kiwa et al. | A terahertz chemical microscope to visualize chemical concentrations in microfluidic chips | |
Ojaghi et al. | High-sensitivity interpretation of lateral flow immunoassays using thermophotonic lock-in imaging | |
JP5828899B2 (ja) | 測定用デバイス、および、それを用いた被測定物の特性測定方法 | |
US20190302007A1 (en) | Non-contact photoacoustic spectrophotometry insensitive to light scattering | |
JP2001141567A (ja) | 赤外分光装置 | |
JP4534027B1 (ja) | 電磁波波面整形素子及びそれを備えた電磁波イメージング装置、並びに電磁波イメージング方法 | |
JP2011085412A (ja) | テラヘルツ合焦方法、テラヘルツ合焦装置及びテラヘルツ合焦プログラム | |
JP4054718B2 (ja) | センサ装置 | |
JP2017532555A (ja) | 光散乱促進剤としてナノ粒子を用いる分析対象物の検出 | |
JP4360687B2 (ja) | 物質検出装置及び物質検出方法 | |
EP3850335B1 (en) | Particle analysis method and apparatus for a spectrometry-based particle analysis | |
Ivanov et al. | Possibility to create a coronavirus sensor using an optically excited electrical signal | |
CN114041050A (zh) | 热物性值测定装置和热物性值测定方法 | |
JP4173628B2 (ja) | 表面プラズモン共鳴測定装置 | |
Sakae et al. | Differential Measurement of a Compact LSPR Biosensor System by Two Filter-Free Wavelength Sensors for Improved Molecular Selectivity | |
Kamiya et al. | Immune assay using a micro-flow channels detected by a terahertz chemical microscopy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11739910 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 13577604 Country of ref document: US Ref document number: 2011552854 Country of ref document: JP |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11739910 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |