(57)【要約】【課題】  センサー部表面に付着した汚染分子を除去することで、標的分子を長時間モニタリング可能な検出装置及び検出方法を提供すること。【解決手段】  流体試料に含まれる標的分子を検出する検出装置１０は、光源３０と、光源からの光が照射される領域に金属ナノ粒子２２０を有し、流体試料が導入される光学デバイス２０と、光学デバイスの金属ナノ粒子に吸着された流体試料中の標的分子と汚染分子を反映する光を検出する検出部５０と、金属ナノ粒子への吸着能力が汚染分子よりも高い標準分子を光学デバイスに供給する供給部６０と、供給部からの標準分子の供給の開始と停止を制御する供給制御部７０と、供給制御部が標準分子の供給を停止させた後に、金属ナノ粒子から標準分子を脱離させる脱離部８０と、を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
光源と、
前記光源からの光が照射される領域に金属ナノ粒子を有し、前記金属ナノ粒子へ前記流体試料が導入される光学デバイスと、
前記金属ナノ粒子に吸着された前記標的分子と汚染分子とを反映する光を検出する検出部と、
前記光学デバイスに、前記金属ナノ粒子への吸着能力が前記汚染分子よりも高い標準分子を供給する供給部と、
前記供給部からの前記標準分子の供給の開始と停止を制御する供給制御部と、
前記供給制御部が前記標準分子の供給を停止させた後に、前記金属ナノ粒子から前記標準分子を脱離させる脱離部と、
を有することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記供給制御部は、前記流体試料中の前記標的分子の信号強度と前記汚染分子の信号強度との少なくとも一方に基づいて、前記標準分子を前記光学デバイスに供給させ、前記汚染分子の信号強度と前記標準分子の信号強度との少なくとも一方に基づいて、前記標準分子の供給を停止させることを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記供給制御部は、前記検出部で得られる前記汚染分子の信号が、第１の信号強度を超えた時に前記標準分子の供給を開始させることを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記供給制御部は、前記検出部で得られる前記標的分子の信号が、第１の信号強度を下回った時に前記標準分子の供給を開始させることを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記供給制御部は、前記標準分子の供給の開始後に、前記検出部で得られる前記汚染分子の信号が、第２の信号強度を下回った時に、前記標準分子の供給を停止させることを特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項３または４において、
前記供給制御部は、前記標準分子の供給の開始後に、前記検出部で得られる前記標準分子の信号が、第２の信号強度を超えた時に、前記標準分子の供給を停止させることを特徴とする検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項において、
前記脱離部は、前記検出部で得られる前記標準分子の信号が、第３の信号強度を下回るまで、前記金属ナノ粒子から前記標準分子を脱離させることを特徴とする検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項において、
前記脱離部は、前記光源の光強度を、第１の光強度と、前記第１の光強度よりも大きい第２の光強度とに調整する光強度調整部を含み、前記光強度調整部は、前記光源の光強度を前記第２の光強度に調整して、前記金属ナノ粒子から前記標準分子を脱離させることを特徴とする検出装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記光強度調整部は、前記光強度を前記第２の光強度に設定して前記金属ナノ粒子から前記標準分子を脱離させた後に、前記光強度を前記第２の光強度から前記第１の光強度に戻すことを特徴とする検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項において、
前記金属ナノ粒子がＡｇであり、前記標的分子が前記金属ナノ粒子より脱離するのに必要な脱離活性化エネルギーＥｄは、気体定数をＲ、絶対温度をＴ、反応次数が１のときの前指数因子をν１としたとき、ｌｎ［ν１］＋２．２≦Ｅｄ／ＲＴ≦ｌｎ［ν１］＋３．８を満たすことを特徴とする検出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１項において、
前記金属ナノ粒子がＡｇであり、前記標的分子が前記金属ナノ粒子より脱離するのに必要な脱離活性化エネルギーＥｄは、気体定数をＲ、絶対温度をＴ、反応次数が１のときの前指数因子ν１を１０１３としたとき、３２．０≦Ｅｄ／ＲＴ≦３３．７を満たすことを特徴とする検出装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項において、
前記標準分子は、ＳＨ基及びＣＯＯＨ基のいずれかを有することを特徴とする検出装置。
【請求項１３】
流体試料に含まれる標的分子を検出する検出方法であって、
光学デバイスの金属ナノ粒子に前記流体試料を導入する工程と、
光学デバイスの金属ナノ粒子に光を照射して、前記金属ナノ粒子に吸着した標的分子と汚染分子を反映する光を検出する工程と、
前記汚染分子よりも前記金属ナノ粒子への吸着能力が高い標準分子を前記光学デバイスに供給する工程と、
前記標準分子の供給後に、前記汚染分子の信号強度と前記標準分子の信号強度との少なくとも一方に基づいて、前記標準分子の供給を停止する工程と、
前記標準分子の供給停止後に、前記標準分子を前記金属ナノ粒子から脱離させる工程と、
を有することを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標的分子を検出する検出装置及び検出方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：Surface Plasmon Resonance）特に局在表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ：Localized Surface Plasmon Resonance）を利用した表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ：Surface Enhanced Raman Scattering）分光が注目されている。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ラマン散乱光が例えば１０2〜１０14倍増強される現象である。レーザーなどの単一波長の励起光を試料分子に照射する。励起光の波長から試料分子の分子振動エネルギー分だけ僅かにずれた散乱波長（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から試料分子を同定し、さらには試料分子を定量評価することが可能となる。
【０００３】
近年、環境汚染物質のモニタリングや、呼気中に含まれる微量成分の検出による病気の診断等、気相中の極微量の化学種の分析が重要になっており、ＳＥＲＳを気相中で簡便に用いることが望まれている。例えば、溶液だけでなく大気中で安定的なＳＥＲＳ基板について提案されている（特許文献１）。気相中に存在する極微量の化学種（分子あるいは分子の集合であるクラス）の振動分光を行なうためには、その化学種をＳＥＲＳセンサー基板に吸着させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０７７３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、数時間に及ぶモニタリングにおいては、これらのセンサー基板を使用していると、大気中や呼気中に含まれる様々な有機分子（汚染分子）が金属表面を覆って吸着する。それによって、ノイズシグナルだけが大きくなり、標的分子感度が低下するという課題があった。それゆえ、これまでのＳＥＲＳセンサー基板は長時間に及ぶモニタリング用途には採用されていなかった。
【０００６】
なお、ＳＥＲＳに代表されるような極微量物質センシングにおいて、表面の汚染分子を取り除く方法としては、通常一般的な有機溶媒を用いて洗い流す方法は不可能である。有機溶媒には汚染分子が１ｐｐｍ（０．０００１％）〜１００ｐｐｍ（０．０１％）程度は必ず溶け込んでいる。有機溶媒が蒸発した後にこれらの汚染分子がセンサー基板上に固着し、その結果感度低下を引き起こすためである。
【０００７】
本発明の幾つかの態様は、センサー部表面に付着した汚染分子を除去することで、標的分子を長時間モニタリング可能な検出装置及び検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一態様は、
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、
光源と、
前記光源からの光が照射される領域に金属ナノ粒子を有し、前記金属ナノ粒子へ前記流体試料が導入される光学デバイスと、
前記金属ナノ粒子に吸着された前記標的分子と汚染分子とを反映する光を検出する検出部と、
前記光学デバイスに、前記金属ナノ粒子への吸着能力が前記汚染分子よりも高い標準分子を供給する供給部と、
前記供給部からの前記標準分子の供給の開始と停止を制御する供給制御部と、
前記供給制御部が前記標準分子の供給を停止させた後に、前記金属ナノ粒子から前記標準分子を脱離させる脱離部と、
を有する検出装置に関する。
【０００９】
ここで、流体試料中に含まれる標的分子を検出する際、流体試料中には汚染分子が時に含まれる。汚染分子は、金属ナノ粒子に対して、標的分子よりも比較的よく吸着する。このため、標的分子の吸着が妨げられ、標的分子を検出できなくなってしまう。
【００１０】
供給部から光学デバイスに供給される標準分子は、金属ナノ粒子への吸着能力が汚染分子よりも高いものが選択される。標準分子が光学デバイスに供給されると、吸着能力の高い標準分子は、一旦金属ナノ粒子に吸着された汚染分子を標準分子に置換することができる。
【００１１】
本発明の一態様では、流体試料中の標的分子を例えば長期に亘って検出部にてモニタリングする際に、供給制御部の制御により供給部から標準分子を光学デバイスに供給することができる。その後、供給制御部の制御により供給部から光学デバイスへの標準分子の供給を停止することができる。さらにその後、脱離部により、金属ナノ粒子から標準分子を脱離させることで、金属ナノ粒子の表面が汚染分子により汚染されていないリフレッシュされた状態とすることができる。それにより、金属ナノ粒子に標的分子を吸着させて、標的分子の検出が可能となる。
【００１２】
（２）本発明の一態様では、前記供給制御部は、前記流体試料中の前記標的分子の信号強度と前記汚染分子の信号強度との少なくとも一方に基づいて、前記標準分子を前記光学デバイスに供給させ、前記汚染分子の信号強度と前記標準分子の信号強度との少なくとも一方に基づいて、前記標準分子の供給を停止させることができる。
【００１３】
このように、流体試料中の標的分子を検出部にてモニタリングする際に、標的分子よりも吸着能力が高い汚染分子の信号強度が高まり、あるいはそれに起因して標的分子の信号強度が低下する。つまり、金属ナノ粒子が汚染分子に汚染された時に、供給制御部の制御により供給部から標準分子が光学デバイスに供給することができる。その後、吸着能力がさらに高い標準分子の信号強度が高まり、あるいはそれに起因して汚染分子の信号強度が低下する。つまり、金属ナノ粒子の表面が汚染分子から標準分子に置換された時に、供給制御部の制御により供給部から光学デバイスへの標準分子の供給を停止することができる。
【００１４】
（３）本発明の一態様では、前記供給制御部は、前記検出部で得られる前記汚染分子の信号が、第１の信号強度を超えた時に前記標準分子の供給を開始させることができる。
【００１５】
このようにして、汚染分子が金属ナノ粒子を汚染していることを判定して、標準分子の供給を開始することができる。
【００１６】
（４）本発明の一態様では、前記供給制御部は、前記検出部で得られる前記標的分子の信号が、第１の信号強度を下回った時に前記標準分子の供給を開始制させることができる。
を特徴とする検出装置。
【００１７】
このようにしても、汚染分子が金属ナノ粒子を汚染している結果として、標的分子の信号強度が低下することから、標準分子の供給を開始することができる。
【００１８】
（５）本発明の一態様では、前記供給制御部は、前記標準分子の供給の開始後に、前記検出部で得られる前記汚染分子の信号が、第２の信号強度を下回った時に、前記標準分子の供給を停止させることができる。
【００１９】
このようにして、金属ナノ粒子に吸着されていた汚染分子が標準分子に置換されたことを判定して、標準分子の供給を停止させることができる。
【００２０】
（６）本発明の一態様では、前記供給制御部は、前記標準分子の供給の開始後に、前記検出部で得られる前記標準分子の信号が、第２の信号強度を超えた時に、前記標準分子の供給を停止させることができる。
【００２１】
このようにしても、金属ナノ粒子に吸着されていた汚染分子が標準分子に置換されたことを判定することができ、それにより標準分子の供給を停止させることができる。
【００２２】
（７）本発明の一態様では、前記脱離部は、前記検出部で得られる前記標準分子の信号が、第３の信号強度を下回るまで、前記金属ナノ粒子から前記標準分子を脱離させることができる。
【００２３】
このようにして、標準分子の脱離を判定することにより、脱離動作を終了させることができる。
【００２４】
（８）本発明の一態様では、前記脱離部は、前記光源の光強度を、第１の光強度と、前記第１の光強度よりも大きい第２の光強度とに調整する光強度調整部を含み、前記光強度調整部は、前記光源の光強度を前記第２の光強度に調整して、前記金属ナノ粒子から前記標準分子を脱離させることができる。
【００２５】
標準分子を脱離させるには脱離活性化エネルギーを標準分子に付与すればよく、種々の方法があるが、光源光を利用した光脱離が最も簡便である。
【００２６】
（９）本発明の一態様では、前記光強度調整部は、前記光強度を前記第２の光強度に設定して前記金属ナノ粒子から前記標準分子を脱離させた後に、前記光強度を前記第２の光強度から前記第１の光強度に戻すことができる。
【００２７】
それにより、金属ナノ粒子の表面が汚染分子に汚染されていないフレッシュな状態で、標的分子の検出動作を再開することができる。
【００２８】
（１０）本発明の一態様では、前記金属ナノ粒子がＡｇであり、前記標的分子が前記金属ナノ粒子より脱離するのに必要な脱離活性化エネルギーＥｄは、気体定数をＲ、絶対温度をＴ、反応次数が１のときの前指数因子をν1としたとき、ｌｎ［ν１］＋２．２≦Ｅｄ／ＲＴ≦ｌｎ［ν１］＋３．８を満たすことができる。
【００２９】
この不等式を満足することで、汚染分子よりもＡｇに対する吸着能力が高く、しかも脱離しやすい標準分子を選択することができる。
【００３０】
（１１）本発明の一態様では、前記金属ナノ粒子がＡｇであり、前記標的分子が前記金属ナノ粒子より脱離するのに必要な脱離活性化エネルギーＥｄは、気体定数をＲ、絶対温度をＴ、反応次数が１のときの前指数因子ν１を１０１３としたとき、３２．０≦Ｅｄ／ＲＴ≦３３．７を満たすことができる。
【００３１】
この不等式を満足することでも、汚染分子よりもＡｇに対する吸着能力が高く、しかも脱離しやすい標準分子を選択することができる。
【００３２】
（１２）本発明の一態様では、前記標準分子は、ＳＨ基及びＣＯＯＨ基のいずれかを有することができる。
【００３３】
ＣＯＯＨ基、ＳＨ基などの官能基を有する分子は、イソプレンなどのＣ＝Ｃ系分子（汚染分子）よりも金属ナノ粒子の表面に強固に吸着される吸着能力を有し、光照射に起因した分子間重合反応が起きないため標準分子として適している。
【００３４】
（１３）本発明の他の態様は、
流体試料に含まれる標的分子を検出する検出方法であって、
光学デバイスの金属ナノ粒子に前記流体試料を導入する工程と、
光学デバイスの金属ナノ粒子に光を照射して、前記金属ナノ粒子に吸着した標的分子と汚染分子を反映する光を検出する工程と、
前記汚染分子よりも前記金属ナノ粒子への吸着能力が高い標準分子を前記光学デバイスに供給する工程と、
前記標準分子の供給後に、前記汚染分子の信号強度と前記標準分子の信号強度との少なくとも一方に基づいて、前記標準分子の供給を停止する工程と、
前記標準分子の供給停止後に、前記標準分子を前記金属ナノ粒子から脱離させる工程と、
を有する検出方法に関する。
【００３５】
本発明の他の態様によれば、金属ナノ粒子の表面が汚染分子に汚染されていないフレッシュな状態で、標的分子の検出動作を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る検出装置の概要を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は光学デバイスの拡大断面図、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）は光学デバイスでの増強電場の形成を示す断面図及び平面図である。
【図３】検出装置の具体的構造を示す図である。
【図４】検出方法を示すタイミングチャートである。
【図５】汚染分子であるイソプレンのＳＥＲＳ信号を示す図である。
【図６】第１モードでの汚染分子と標的分子の信号強度の変化を模式的に示す図である。
【図７】標的分子の供給後の標的分子の信号強度の経時的変化を示す図である。
【図８】第２モードでの汚染分子と標準分子の信号強度の変化を模式的に示す図である。
【図９】光強度を増加させた後の標準分子の信号強度の経時的変化を示す図である。
【図１０】脱離活性化エネルギーＥｄの説明図である。
【図１１】脱離活性化エネルギーＥｄと被覆率θとの相関を示す特性図である。
【図１２】ＱＣＭによるＡｇ表面に対するアセトンの脱離特性を示す図である。
【図１３】指数関数曲線になり始めるときの周波数と脱離し終えて平衡状態になったときの周波数を示す図である。
【図１４】式（５）で変換したアセトンの脱離特性を示す図である。
【図１５】ＱＣＭによって測定したイソプレン、ＨＤＴのＡｇに対する脱離特性を示す図である。
【図１６】式（５）にて異なる絶対温度Ｔについて求めた脱離率を示す図である。
【図１７】標準分子の満たすべきＥｄ／ＲＴの上限及び下限を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本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く、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３８】
１．検出装置
１．１．検出装置の概要
図１は、本実施形態の検出装置１０の構成例を示す。図１において、検出装置１０は、光学デバイス２０と、光源３０と、検出部５０と、標準分子供給部（供給部）６０と、供給制御部７０と、脱離部の一例である光強度調整部８０とを有する。光学デバイス２０と、光源３０及び／又は検出部５０との間に、光学系４０を設けることができる。
【００３９】
光学デバイス２０は、光源３０からの光が照射される領域に金属ナノ粒子（図１では省略）を有し、金属ナノ粒子への吸着能力が標的分子よりも高い汚染分子を含む流体試料が、例えばファンまたはポンプ１４０等により吸引されて導入される。光学デバイス２０は、光源３０からの光が照射されることで、吸着している流体試料を反映した光を出射する。本実施形態では、流体試料は例えば呼気であり、検査対象の標的分子は呼気中の例えばアセトン分子とすることができる。ただし、流体試料や標的分子については、これに限定されない。
【００４０】
光源３０は例えば単波長光源であり、例えば６３２ｎｍのレーザー光源を用いることができる。光源３０は、例えば光学系４０を構成する例えばハーフミラー４２０と対物レンズ４３０を介して、光学デバイス２０に光を照射する。検出部５０は、光学デバイス２０の金属ナノ粒子に吸着された流体試料が反映された光を、ハーフミラー４２０及び対物レンズ４３０を介して検出する。
【００４１】
標準分子供給部（供給部）６０、供給制御部７０及び光強度調整部（脱離部）８０は、光学デバイス２０の金属ナノ粒子に汚染分子が吸着されたことを判定して、その汚染分子を除去するために設けられている。
【００４２】
例えば呼気（流体試料）中に含まれるアセトン分子（標的分子）を検出する際、呼気中に同時に含まれるイソプレンなどのＣ＝Ｃ系分子が汚染分子として作用する。Ｃ＝Ｃ系の分子は、金属ナノ粒子の材料であるＡｇなどの貴金属に対して、標的分子よりも比較的よく吸着する。このため、アセトン分子（標的分子）の吸着が妨げられ、アセトン分子を検出できなくなってしまう。
【００４３】
供給部６０から光学デバイス２０に供給される標準分子は、金属ナノ粒子への吸着能力が汚染分子よりも非常に高いものが選択される。例えば、ＣＯＯＨ基、ＳＨ基などの官能基を有する分子は、イソプレンなどのＣ＝Ｃ系分子（汚染分子）よりも金属ナノ粒子の表面に強固に吸着される特性を有する。標準分子が光学デバイス２０に供給されると、吸着能力の高い標準分子は、一旦金属ナノ粒子に吸着された汚染分子を標準分子に置換することができる。
【００４４】
本実施形態では、呼気（流体試料）中のアセトン分子（標的分子）を例えば長期に亘って検出部５０にてモニタリングする際に、汚染分子の信号強度が高まり、あるいはそれに起因して標的分子の信号強度が低下した時に、供給制御部７０の制御により供給部６０から標準分子を光学デバイス２０に供給することができる。その後、標準分子の信号強度が高まり、あるいはそれに起因して汚染分子の信号強度が低下した時に、供給制御部７０の制御により供給部６０から光学デバイス２０への標準分子の供給を停止することができる。その後、脱離部８０により、金属ナノ粒子から標準分子を脱離することで、金属ナノ粒子の表面が汚染分子により汚染されていないフレッシュな状態とすることができる。それにより、金属ナノ粒子に標的分子を吸着させて、標的分子の検出が可能となる。
【００４５】
ここで、脱離部８０は金属ナノ粒子に吸着された標準分子に脱離活性化エネルギーを付与するものである。脱離部の一例である光強度調整部８０は光学デバイス２０に入射される光強度を高めることで、標準分子に脱離活性化エネルギーを付与することができる。
【００４６】
１．２．光検出の原理と光学デバイスの一例
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）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２０に吸着される呼気（流体試料）中の試料分子１に光源３０からの入射光（振動数ν）が照射される。ここで、試料分子１は、標的分子、汚染分子及び標準分子の総称である。試料分子１は一般に、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。
【００４７】
図２（Ｂ）は、図１の光学デバイス２０の拡大図である。図２（Ａ）に示すように入射光が基板２００の平坦面から入射される場合、基板２００は入射光に対して透明な材料が用いられる。光学デバイス２０は、基板２００上の第１構造として、誘電体から成る複数の凸部２１０を有する。本実施形態では、入射光に対して透明な誘電体としての石英、水晶、硼珪酸ガラスなどのガラスまたはシリコン等で形成された基板２００上に、レジストを形成し、そのレジストを例えば遠紫外線（ＤＵＶ）フォトリソグラフィー法を用いてパターン化している。パターン化されたレジストにより基板２００をエッチングすることで、例えば図２（Ｃ）に示すように複数の凸部２１０が二次元的に配置される。なお、基板２００と凸部２１０とを異なる材料で形成しても良い。
【００４８】
複数の凸部２１０上の第２構造として、複数の凸部２１０には、例えばＡｕまたはＡｇ等の金属ナノ粒子（金属微粒子）２２０が例えば蒸着、スパッタ等により形成される。結果として、光学デバイス２０は、平面視で１〜１０００ｎｍのサイズを有する金属ナノ構造を有することができる。１〜１０００ｎｍのサイズを有する金属ナノ構造とは、基板２００の上面を当該サイズの凸部構造（基板材で）を持つように加工する他に、基板上に当該サイズの金属微粒子を蒸着・スパッタ等で固着させる、または、基板上にアイランド構造を有する金属膜を形成する等の方法でも形成できる。
【００４９】
図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、二次元パターン状の金属ナノ粒子２２０に入射光が入射された領域２４０では、隣り合う金属ナノ粒子２２０間のギャップＧに、増強電場２３０が形成される。特に、入射光の波長よりも小さな金属ナノ粒子２２０に対して入射光を照射する場合、入射光の電場は、金属ナノ粒子２２０の表面に存在する自由電子に作用し、共鳴を引き起こす。これにより、自由電子による電気双極子が金属ナノ粒子２２０内に励起され、入射光の電場よりも強い増強電場２３０が形成される。これは、局在表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ：Localized Surface Plasmon Resonance）とも呼ばれる。この現象は、入射光の波長よりも小さな１〜１０００ｎｍのサイズを有する金属ナノ粒子２２０等の電気伝導体に特有の現象である。
【００５０】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）では、光学デバイス２０に入射光を照射した時に表面増強ラマン散乱(ＳＥＲＳ：Surface Enhanced Raman Scattering)が生ずる。つまり、増強電場２３０に試料分子１が入り込むと、その標的分子１によるラマン散乱光は増強電場２３０で増強されて、ラマン散乱光の信号強度は高くなる。このような表面増強ラマン散乱では、試料分子１が標的分子のように微量であっても、検出感度を高めることができる。
【００５１】
ここで、試料分子１等の「吸着」という現象は、化学吸着を意味し、エネルギー的安定な状態で吸着が維持される。その安定状態から脱離しやすいかし難いかで、吸着能力が低いか高いかが決まる。「脱離」は外力により吸着を解除することを意味する。
【００５２】
１．３．検出装置の具体的構成
図３は、本実施形態の検出装置の具体的な構成例を示す。図３に示される検出装置１０では、図１に示す光学デバイス２０と、光源３０と、光学系４０と、検出部５０と、標準分子供給部６０と、脱離部である光強度調整部８０と、それらを保持する筐体１００とを示し、制御系である供給制御部７０は示されていない。
【００５３】
図３において、光源３０は例えばレーザーであり、小型化の観点から好ましくは垂直共振型面発光レーザーを用いることができるが、これに限定されない。
【００５４】
光源３０からの光は、光学系４０を構成するコリメーターレンズ４１０により平行光にされる。コリメーターレンズ４１０の下流に偏光制御素子を設け、直線偏光に変換しても良い。ただし、光源３０として例えば面発光レーザーを採用し、直線偏光を有する光を発光可能であれば、偏光制御素子を省略することができる。
【００５５】
コリメーターレンズ４１０により平行光された光は、光強度調整部例えば例えば透過率９５％と透過率２０％のＮＤ（Neutral Density）フィルター８０を通過する。光強度調整部８０は、標準分子を脱離させるときに透過率９５％に設定されて光強度を増強させて、標準分子に脱離活性化エネルギーを付与する。それ以外の時には、光強度調整部８０は透過率２０％に設定される。なお、光強度調整部８０は、光源３０のパワーを制御するものでも良い。
【００５６】
光強度調整部８０を通過した光は、ハーフミラー（ダイクロイックミラー）４２０により光学デバイス２０の方向に導かれ、対物レンズ４３０で集光され、光学デバイス２０に入射される。光学デバイス２０には、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す金属ナノ粒子２２０が形成される。光学デバイス２０から例えば表面増強ラマン散乱によるレイリー散乱光及びラマン散乱光が放射される。光学デバイス２０からのレイリー散乱光及びラマン散乱光は、対物レンズ４３０を通過し、ハーフミラー４２０によって検出部５０の方向に導かれる。
【００５７】
光学デバイス２０からのレイリー散乱光及びラマン散乱光は、集光レンズ４４０で集光されて、検出部５０に入力される。検出部５０では先ず、光フィルター５１０に到達する。光フィルター５１０（例えばノッチフィルター）によりラマン散乱光が取り出される。このラマン散乱光は、さらに分光器５２０を介して受光素子５３０にて受光される。分光器５２０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通過波長帯域を可変とすることができる。分光器５２０を通過する光の波長は、検出される標的分子、汚染分子または標準分子のラマン散乱光の波長に制御（選択）することができる。受光素子５３０によって、試料分子１に特有のラマンスペクトルが得られ、得られたラマンスペクトルと予め保持するデータと照合することで、試料分子１として標的分子、汚染分子または標準分子の信号強度を検出することができる。
【００５８】
光源３０、光学系４０及び検出部５０が収容される筐体１００に対して、支点１１２の廻りに矢印Ａ方向に開閉可能のセンサーカバー１１０が設けられている。センサーカバー１１０に設けられる吸引部１２０は、吸引口１２２と排出口１２４の間に誘導部１２６を有する。試料分子１を含む流体試料は、吸引口１２２（搬入口）から誘導部１２６の内部に導入され、排出口１２４から誘導部１２６の外部に排出される。吸引口１２２側に除塵フィルター１３０を設けることができる。
【００５９】
図３では、検出装置１０は、ファンまたはポンプ１４０を排出口１２４付近に有し、ファンまたはポンプ１４０を作動させると、誘導部１２６の吸引流路１２６Ａ、光学デバイス２０付近の流路１２６Ｂ及び排出流路１２６Ｃ内の圧力（気圧）が低下する。これにより、流体試料が誘導部１２６に吸引される。流体試料は、吸引流路１２６Ａを通り、光学デバイス２０付近の流路１２６Ｂを経由して排出流路１２６Ｃから排出される。このとき、試料分子１の一部が光学デバイス２０の表面（電気伝導体）に吸着する。試料を吸引及び排出する経路１２６Ａ〜１２６Ｃは、外部からの光が光デバイス２０に入らないように、且つ、流体試料に対する流体抵抗が小さくなる構造となっている。
【００６０】
標準分子供給部６０は、例えば標準分子を液体で格納する格納庫であり、センサーカバー１１０内に配置される。本実施形態では、標準分子としてＳＨ基を有するヘキサデカンチオール（ＣＨ３−（ＣＨ２）１５−ＳＨ、以下ＨＤＴと記す）を用いている。標準分子格納庫６０には、揮発したＨＤＴ分子が飽和蒸気圧（室温でおよそ１００ｐｐｍ）で存在している。標準分子格納庫６０は、誘導部１２６に臨んで配置される格納庫開閉シャッター６２を有する。格納庫開閉シャッター６２が開くことでＨＤＴ分子の蒸気が光学デバイス２０に供給され、格納庫開閉シャッター６２が閉じることでＨＤＴ分子の供給が停止される。
【００６１】
２．検出方法
本実施形態の検出方法を図４に示す。本実施形態の検出方法では、図４の横軸に示す時間軸に沿って、第１モード（標的分子／汚染分子の検出モード）と、第２モード（標準分子の供給モード）と、第３モード（標準分子の脱離モード）とがその順番で繰り返される。図４の縦軸は光強度（ｍＷ）を示し、光強度調整部８０にて第１の光強度Ｌ１と第２の光強度Ｌ２とに切り換えられている。第１，第２モードでは第１の光強度Ｌ１に設定され、第３モード（標準分子の脱離モード）では第２の光強度Ｌ２に設定される。
【００６２】
２．１．第１モード（標的分子／汚染分子の検出モード）
図４の時刻０から開始される第１モードでは、光学デバイス２０に流体試料が吸引され、光源３０からの波長６３２ｎｍの光が、透過率２０％に設定された光強度調整部８０を通過することで、光学デバイス２０に例えば第１の光強度Ｌ１＝１ｍＷにて照射される。光学デバイス２０では、金属ナノ粒子２２０に吸着された試料分子１に由来の波長のラマン散乱光が増強される。検出部５０では、試料分子１のラマン散乱光の信号強度が検出される。このとき、分光器５２０にて標的分子（アセトン分子の）のラマン散乱光の波長（ラマンシフトで例えば７８７ｃｍ−１）が選択されると、標的分子のラマン散乱光の信号強度をモニタリングすることができる。
【００６３】
ここで、流体試料である例えば呼気中に含まれるアセトン分子を標的分子として検出する際、呼気中に同時に含まれるイソプレンなどのＣ＝Ｃ系分子が汚染分子として作用する。Ｃ＝Ｃ系の分子は金属ナノ粒子２２０の材料であるＡｇなどの貴金属に比較的よく吸着するため、標的分子であるアセトンは吸着が妨げられ検出できなくなってしまう。イソプレンは、図５に示すように１６００ｃｍ−１に鋭いＣ＝Ｃ振動を由来としたＳＥＲＳ信号を与える。なお、図５に示すデータは、波長は６３２ｎｍ、光源の光強度をＬ１＝１ｍＷ、露光時間１０ｓｅｃで照射して測定された。このように、汚染分子であるイソプレンは、標的分子であるアセトン分子の波長とは異なる１６００ｃｍ−１にて特徴的な強い信号を有する。汚染分子が金属ナノ粒子２２０の表面に吸着していると、測りたい標的分子であるアセトン分子の吸着を阻害し、感度低下を引き起こす。そのため、金属ナノ粒子２２０の表面を洗浄する必要がある。ここで、分光器５２０にてイソプレンのラマン散乱光の波長（１６００ｃｍ−１）が選択されると、イソプレンのラマン散乱光の信号強度をモニタリングすることができる。
【００６４】
第１モードにて比較的長期に亘ってモニタリングされた後の図４の時刻Ｔ１以降では、標的分子よりも金属ナノ粒子２２０に対する吸着能力が高い汚染分子が、金属ナノ粒子２２０にて支配的に吸着されるようになる。図６の曲線Iｄは、時刻Ｔ１以降での汚染分子のＳＥＲＳ信号強度が増大している様子を模式的に示している。汚染分子のＳＥＲＳ信号強度が増大することで、図６の曲線Iｔに模式的に示すように標的分子のＳＥＲＳ信号強度は低下する。
【００６５】
例えば、供給制御部７０は、１６００ｃｍ−１の汚染分子の第１信号強度Ｉ１Ａ（図６）として例えば１５００カウントに設定する。汚染分子の測定開始時刻Ｔ１から徐々に汚染分子の信号強度Ｉｄが上昇し、時刻Ｔ２に第１の信号強度Ｉ１Ａを超える。こうして、供給制御部７０は、金属ナノ粒子２２０の汚染度を判定して、第１モードを終了させることができる。
【００６６】
あるいは、供給制御部７０は、標的分子の第１信号強度Ｉ１Ｂ（図６）を設定する。標的分子の測定開始時刻Ｔ１から徐々に標的分子の信号強度Ｉｔが減少し、時刻Ｔ２に第１の信号強度Ｉ１Ｂを下回る。こうして、供給制御部７０は、金属ナノ粒子２２０の汚染度を判定して、第１モードを終了させることができる。
【００６７】
あるいは、供給制御部７０は、時間軸で切り換えて計測される汚染分子と標的分子の信号強度の比率（Ｉｔ／ＴｄまたはＩｄ／Ｉｔ）を予め設定された第１の信号強度と比較して、金属ナノ粒子２２０の汚染度を判定して、第１モードを終了させても良い。
【００６８】
２．２．第２モード（標準分子の供給モード）
イソプレンのようなＣ＝Ｃ系を有する分子は一般的に光重合しやすく、強い光を照射するとその分子同士が重合反応を起こし、結果的に大きな分子となって金属ナノ粒子表面に固着してしまう。そのため、標準分子（例えばＨＤＴ分子）を用いて置換脱離させる必要がある。
【００６９】
図４に示す第１モード終了後の第２モードでは、供給制御部７０により図３の格納庫開閉シャッター６２が開放駆動されて、標準分子格納庫６０から標準分子（ＨＤＴ分子）が供給される。光学デバイス２０にＨＤＴ分子を曝露したスペクトル経過を図７に示す。図７に示すＨＤＴ分子の信号強度Ｉｓ０，Ｉｓ１，Ｉｓ２，Ｉｓ３，Ｉｓ４は、ＨＤＴ分子の供給開始時刻Ｔ２からの経過時間が、それぞれ０秒、３０秒、１分、２分、５分のときの信号強度である。ラマンシフトが６３５ｃｍ−１にある特徴的なピークは、ＨＤＴ分子由来のピークである。
【００７０】
図８にＨＤＴ分子由来の６３５ｃｍ−１のピーク信号強度Ｉｓと、イソプレン分子由来の１６００ｃｍ−１のピーク信号強度Ｉｄの時間推移を示す。ＨＤＴ分子の信号強度Ｉｓが時間とともに増加している一方で、汚染分子の信号強度Ｉｄは減衰していることがわかる。すなわち、ＨＤＴ分子が汚染分子を引き剥がし、汚染分子がＨＤＴ分子に置換されてＨＤＴ分子が支配的に吸着されることが分かる。
【００７１】
図８に示すように、供給制御部７０は、時刻Ｔ３(時刻Ｔ２から例えば５分後)に１６００ｃｍ−１の汚染分子の信号強度Ｉｄが例えば第２信号強度Ｉ２Ａ＝５０カウントを下回ると、図３の格納庫開閉シャッター６２を閉じて、標準分子ＨＤＴの供給を停止制御することができる。それにより、第２モードを終了させることができる。
【００７２】
あるいは、供給制御部７０は、図８に示すように標準分子（ＨＤＴ分子）の第２信号強度Ｉ２Ｂを設定する。標準分子の測定開始時刻Ｔ２から徐々に標準分子の信号強度Ｉｓが増加し、時刻Ｔ３に第２の信号強度Ｉ２Ｂを超える。こうして、供給制御部７０は、第２モードを終了させることができる。
【００７３】
２．３．第３モード（標準分子の脱離モード）
図４に示す第３モードでは、光強度調整部８０によって、光強度が第１の光強度Ｌ１から第２の光強度Ｌ２に増加される。例えば第２の光強度Ｌ２は５ｍＷとすることができる。図４の時刻Ｔ３に光強度が１の光強度Ｌ１から第２の光強度Ｌ２に切り替わるとすぐに、図９に示すようにＨＤＴ分子の信号強度Ｉｓが低下していく。つまり光脱離が生ずる。光照射によって金属ナノ粒子２２０では局在表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ）が励起され、その自由電子の集団励起によるジュール熱がＨＤＴ分子の脱離に起因していると考えられる。
【００７４】
例えば、図９に示す第３の信号強度Ｉ３を５０カウントとする。ＨＤＴ分子の信号強度Ｉｓが時刻Ｔ４（時刻Ｔ３から例えば２分後）に第３の信号強度Ｉ３に到達すると、光強度調整部８０によって、第２の光強度Ｌ２（５ｍＷ）から第１の光強度Ｌ１（１ｍＷ）へと減光される。それにより、第３モードが終了され、第１モードに切り替えられる。第１モードへの切り替え後には、光学デバイス２０では図５で示した汚染分子（イソプレン）の信号は確認されず、金属ナノ粒子２２０の表面がリフレッシュされている。従って、標的分子であるアセトン分子の検出を再開することが可能となる。
【００７５】
３．標的分子が金属ナノ粒子より脱離するのに必要な脱離活性化エネルギーＥｄ
金属ナノ粒子２２０には、エネルギー的安定な状態で分子の吸着が維持される。その安定状態から脱離しやすいかし難いかで、吸着能力が低いか高いかが決まる。図１０に示すように、吸着状態から脱離に至るまでの脱離活性化エネルギーＥｄが大きいと吸着能力が高く、脱離活性化エネルギーＥｄが低いと吸着能力は低い。脱離現象の速度論的考察によると、脱離速度は次のＷｉｇｎｅｒ−Ｐｏｌａｎｙｉ型の速度式（１）で記述される。
【００７６】
【数１】
2014055781.tif 000003
【００７７】
ここで、θは被覆率、νｎは反応次数ｎのときの前指数因子、Ｅｄは脱離活性化エネルギー、Ｔは絶対温度、Ｒは気体定数、ｔは時間である。被覆率θを時間ｔで微分した式（１）の左辺は被覆速度を示す。反応次数について、空きサイト１つを利用して吸着するものが１次、酸化現象のように酸素分子が２つの酸素原子に解離して吸着するような、空きサイト２つを利用して吸着するものが２次となる。有機分子は金属に対して１次吸着するものが多く、ここでは１次のみを考える。式（１）をｎ＝１で解き、脱離残量σ（ｔ）を用いて表すと、式（２）になる。下記式（２）中のＣは気体吸着量、θ０は初期被覆率である。
【００７８】
【数２】
2014055781.tif 000004
【００７９】
気体定数Ｒは、アボガドロ数をＮＡとし、ボルツマン定数をｋｂとし、絶対温度Ｔの単位をＫ（ケルビン）とすると、Ｒ＝ＮＡ×ｋｂ＝８．３１４（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）と一定値である。前指数因子ν1は吸着分子と吸着材によって変わるが、一般的には１０１３〜１０１４である。そこで、前指数因子ν１＝１０１３、絶対温度Ｔ＝３００Ｋとして、上記式から被覆率θ（ｔ）（＝脱離残量／初期吸着量）と脱離活性化エネルギー（ｋＪ／ｍｏｌ）との関係を求めると、図１１に示すようになる。脱離活性化エネルギーＥｄが大きいほど、被覆率θ（ｔ）は大きくなることが分かる。つまり、標準分子の脱離活性化エネルギーＥｄが大きいほど（吸着能力が高いほど）、標準分子が金属ナノ粒子２２０に吸着し続け、金属表面への被覆率が高まることが分かる。
【００８０】
脱離活性化エネルギーＥｄを実測で求める方法としては、最も代表的なものでは水晶マイクロ天秤（ＱＣＭ：Quartz Crystal Microbalance）によるものがある。ＱＣＭは圧電ウエハと計測部から構成される。圧電ウエハは、２つの表面に配置された金属電極を有する水晶振動子を基板として用いた。水晶振動子の発振は、逆圧電効果による交流電界によって機械的な共鳴に励起される。共鳴周波数は、表面電極へ吸着された分子の質量に応じて変化する。Sauerbreyの式によると、質量変化量Δｍ、Ｆ０を基本周波数、Ａを電極面積、μqを水晶のせん断応力、ρqを水晶の密度とすると、周波数変化量ΔＦは、次の式（３）で表される。
【００８１】
【数３】
2014055781.tif 000005
【００８２】
共鳴周波数は、質量増加時は小さくなり、質量減少時は大きくなる。水晶ＡＴ板２７ＭＨｚの基準振動数で１Ｈｚの振動変動を検知した場合、１７．７ｎｇ／ｃｍ２の質量変動を検知できることになる。Ａｇ電極を有したＱＣＭチップに例えばアセトン蒸気を５分以上の十分な時間で曝露させ、アセトン蒸気曝露をすばやく停止させる。すると図１２のような曲線が得られる。図１２の曲線には、Ａｇ電極に吸着した第１層のアセトンとその上に多層吸着したアセトンが含まれている。知りたいのはＡｇに直接吸着している第１層のアセトンの脱離活性化エネルギーＥｄであるので、図１２から多層吸着分の寄与を除く必要がある。多層吸着の脱離特性は式（１）の反応次数ｎ＝０に相当する。式（１）にｎ＝０を代入して解くと、式（４）となる。
【００８３】
【数４】
2014055781.tif 000006
【００８４】
つまり多層吸着分子の脱離特性は１次関数で与えられ、第１層吸着の式（２）の指数関数とは区別できることがわかる。よって図１２の脱離特性から１次関数挙動部分を除き、指数関数部分のみを抽出することで、第１層吸着の脱離特性を知ることができる。式（３）を用いて周波数変化ΔＦから被覆率θに下記の式（５）を用いて変換する。
【００８５】
【数５】
2014055781.tif 000007
【００８６】
図１３に示しているように、Ｆｍｉｎは破線で示す一次関数から指数関数曲線になり始めるときの周波数を、ＦＭａｘは脱離し終えて平衡状態になったときの周波数を表す。式（５）で変換したアセトンのＡｇ表面からの脱離特性は、図１４の実線曲線ようになる。図１４の縦軸は脱離率で１−被覆率θ（ｔ）を表す。この曲線に式（２）を、脱離活性化エネルギーＥｄを変数としてフィッティングさせることで、脱離活性化エネルギーＥｄを求めることができる。ν１＝１０１３、温度Ｔ＝２９３Ｋとしてフィッティングさせると、Ｅｄ＝６８．２ｋＪ／ｍｏｌとなる。フィッティングさせた曲線を図１４の点線で示した。
【００８７】
汚染分子であるイソプレン、標準分子であるＨＤＴのＡｇ表面に対する脱離活性化エネルギーＥｄを上記のようにして求める。まず、ＱＣＭによって測定したイソプレン、ＨＤＴのＡｇに対する脱離特性を図１５に示す。この特性から、ν１＝１０１３としたときのそれぞれの脱離活性化エネルギーＥｄは、イソプレンが７９．７５ｋＪ／ｍｏｌ、ＨＤＴが８３．５ｋＪ／ｍｏｌであった。したがって、ＨＤＴはイソプレンより吸着能力が高いことを表している。
【００８８】
上記式（４）に絶対温度Ｔがパラメーターとして存在することから、温度が変われば被覆率θは変化する。例えば、上記式（４）にて前指数因子ν１＝１０１３、脱離活性化エネルギーＥｄ＝８３．５ｋＪ／ｍｏｌとしたとき、絶対温度Ｔが２７３Ｋと、２９３Ｋと、３５０Ｋとの３種類について脱離率を求めると、図１６に示すようになる。
【００８９】
そこで、式（２）において温度を含むＥｄ／ＲＴをパラメーター値として扱うと、吸着能力（被覆率または脱離率）を数値化することができる。ここで、パラメーター値Ｅｄ／ＲＴに絶対温度Ｔ＝３００Ｋ及び脱離活性化エネルギーＥｄ＝８３．５ｋＪ／ｍｏｌを代入すると、Ｅｄ／ＲＴ＝３３．５となる。
【００９０】
標準分子となりうるＥｄ値は汚染分子イソプレンよりも大きな値を有することが必須となる。ν１を１０１３としたとき、３００Ｋでイソプレンの脱離活性化エネルギーＥｄ＝７９．７５ｋＪ／ｍｏｌとなる。よって、イソプレンについてＥｄ／ＲＴ＝３１．９であることから、標準分子についてはＥｄ／ＲＴ≧３２．０が必須となる。また、脱離活性化エネルギーＥｄが大きすぎると光照射で脱離しにくくなる。事実、Ｅｄ＝８５ｋＪ／ｍｏｌの安息香酸は６３２ｎｍ励起、５ｍＷでも光脱離しないことを確認している。このときのＥｄ／ＲＴ＝３４．０８である。よって十分光脱離できる標準分子のＥｄ値の上限を、Ｅｄ＝８４．２５ｋＪ／ｍｏｌとする。このときＥｄ／ＲＴ＝３３．７８であり、上限をＥｄ／ＲＴ≦３３．７とすることができる。つまり、３２．０≦Ｅｄ／ＲＴ≦３３．７の不等式を満たすことで、汚染分子よりもＡｇに対する吸着能力が高く、しかも脱離しやすい標準分子を選択することができる。
【００９１】
ここで、ν１を１０１３に固定して脱離活性化エネルギーＥｄ値を算出していたが、本来ν１は基板表面と吸着分子によって決定される係数である。ν１は例えば昇温脱離分光特性によるアレニウスプロットによって求めることができる。たとえば文献「ベーシック表面化学  Ｐ．１０１表６．６  化学同人社出版」に実験的に求められたν１が記載されている。また、例えば図１５のようなＱＣＭで得られた実測の脱離カーブに式（２）をフィッティングさせる場合、解として、ある１つのν１につき１つのＥｄ／ＲＴが決定される。すなわち（ν１、Ｅｄ／ＲＴ）というν１とＥｄ／ＲＴを組合せた表現で決定される。いま、ν１を１０１２から１０１４まで変えて、ν１＝１０１３のときの標準分子の必要吸着能力として、３２．０≦Ｅｄ／ＲＴ≦３３．７を代入した式（４）の曲線で、解（ν１、Ｅｄ／ＲＴ）の組合せを調べてみると、図１７のようになる。すなわち、図１７に示す２つのｙ式の第１項の係数（傾き）はほぼ１とみなすことができるので、
下限  ；Ｅｄ／ＲＴ＝ｌｎ［ν１］＋２．２
上限  ；Ｅｄ／ＲＴ＝ｌｎ［ν１］＋３．８
と、直線で表現できる。標準分子の満たすべき脱離活性化エネルギーＥｄを実験的に求めたν１に対応した、ｌｎ[ν１]＋２．２≦Ｅｄ／ＲＴ≦ｌｎ［ν１］＋３．８として表現することができる。この不等式を満たすことで、汚染分子よりもＡｇに対する吸着能力が高く、しかも脱離しやすい標準分子を、さらに分子間で光重合反応が起き難いという条件を追加することで選択することができる。
【００９２】
また、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であろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また光学デバイス、検出装置等の構成及び動作も本実施形態で説明したものに限定に限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば、本発明はＳＥＲＳ分析のみならず、極微量物質分析におけるセンサー基板の洗浄に幅広く適用可能である。
【００９３】
また、上述の実施形態では標準分子としてＨＤＴ分子を用いたが、例えばＡｇに対しては、ＣＯＯＨ基を有する酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、ＳＨ基を有する例えばオクタンチオール（ＣＨ３−（ＣＨ２）７−ＳＨ）、プロパンチオール（ＣＨ３−ＣＨ２−ＣＨ２−ＳＨ）、がそれぞれ強固に吸着し、かつ分子間同士で光重合反応も起きないため有効である。
【符号の説明】
【００９４】
１  試料分子（標的分子、汚染分子、標準分子）、１０  検出装置、２０  光学デバイス、３０  光源、４０  光学系、５０  検出部、６０  供給部、７０  供給制御部、８０脱離部（光強度調整部）、２２０  金属ナノ粒子
【図１】
2014055781.tif 000008
【図３】
2014055781.tif 000009
【図４】
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【図５】
2014055781.tif 000011
【図６】
2014055781.tif 000012
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２】
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