(57)【要約】【課題】  金属ナノ構造への吸着によって金属ナノ構造の周囲の媒質の屈折率が変化して、プラズモン共鳴波長が設計値からシフトした場合でも、シフト量に合わせて共振器の光路長を変更できる検出装置及び電子機器を提供すること。【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２０Ａ，２０Ｂは、センサー基板２０Ａ〜２０Ｃと、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３０と、表面増強ラマン散乱光を検出する光検出器５０と、を有する。センサー基板は、ミラー層１４と、ミラー層上に設けられ、電界の印加によって光路長が変化する層１６Ａを含む透光層１６と、透光層上に設けられる複数の金属ナノ構造１８と、を有する。【選択図】      図４
2014190912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体試料中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、電界の印加によって光路長が変化する層を含む透光層と、
前記透光層上に設けられた複数の金属ナノ構造と、
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、
前記透光層は、前記光路長が変化する層と前記複数の金属ナノ構造との間に設けられた透明電極をさらに有し、
前記ミラー層は金属ミラーであり、
前記透明電極と前記ミラー層との間で前記電界が形成されることを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記透光層は、
前記光路長が変化する層と前記複数の金属ナノ構造との間に設けられた第１透明電極と、
前記光路長が変化する層と前記ミラー層との間に設けられた第２透明電極と、
をさらに有し、
前記ミラー層は誘電体ミラーであり、
前記第１透明電極と前記第２透明電極との間で前記電界が形成されることを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記ミラー層と平行な方向且つ前記透光層を横切る方向の電界を形成する一対の対向電極をさらに有することを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記透光層に大小異なる電界を印加しながら、前記センサー基板に光を照射して、前記光検出器で検出される前記表面増強ラマン散乱光の結果に基づいて、前記電界の大きさを設定する制御部をさらに有することを特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記透光層に大小異なる電界を印加する各回にて、前記センサー基板に光を照射して、前記センサー基板で反射される反射光の結果に基づいて、前記電界の大きさを設定する制御部をさらに有することを特徴とする検出装置。
【請求項７】
請求項６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、それぞれ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８】
請求項１乃至７のいずれか１項において、
前記光路長が変化する層は、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸バリウム、タンタル酸ニオブ酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ビスマス、ニオブ酸ストロンチウムバリウムの群から選ばれるいずれか１種または２種以上の電気光学材料であることを特徴とする検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１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。
【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電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低濃度の標的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に含まれる金属ナノ構造間に増強電場が形成され、その増強電場により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標的分子に照射する。励起光の波長から標的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ごく微量の標的分子を同定することが可能となる。
【０００３】
強い増強を示すＳＥＲＳセンサーの構造が各種提案されている。特許文献１には、金属ナノ構造を、誘電体層（透光層）を介してミラー層の上に配列させている。この構造モデルは、非特許文献1ではＧＳＰ（Gap type Surface Plasmon）モデルとして報告されている。
【０００４】
ＧＳＰモデルのセンサーへ光を照射すると、金属ナノ構造において、入射された光とミラー層で反射された光とが位相干渉によって強めあい、プラズモン共鳴による強い電場増強をもたらす。ミラー層に金属ミラーを用い、金属ナノ粒子の配列を入射波長以下の一定周期で配置した場合には、光を照射すると局在表面プラズモンＬＳＰと伝搬表面プラズモンＰＳＰ(Propagating Surface Plasmon)とが励起され、両プラズモン間に結合が生じ、金属ナノ構造の表面には非常に強い電場が発現する。
【０００５】
ＧＳＰモデルのセンサーは、検出すべき標的分子に合った測定光の波長に合わせて共振器構造が設計されている。検出すべき標的分子が変更されると、測定光の波長を変更しなければならない。測定光の波長が変更されると、共振器構造もまた測定光の波長に合わせて変更されなければならない。特許文献２では、基板面内に厚みの異なる複数の誘電体層（透光層）を設けた構造が提案されている。このように、複数の波長に対して光共振可能な共振器構造を一つの電場増強光デバイスに設けたので、一つの電場増強光デバイスで測定光の波長変更に対応できるようになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５３８２６４号公報
【特許文献２】特開２００９−２５０９５１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】OPTICS LETTERS / Vol. 34, No. 3 / February 1, 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
金属ナノ構造表面に標的分子が吸着すると、金属ナノ構造周囲の媒質が空気から標的分子に変わる。このように、たとえ同一の標的分子を検出する場合であっても、金属ナノ構造周囲の媒質の屈折率が変化するため、プラズモン共鳴波長が設計値からシフトする。このシフト量は、金属ナノ構造に吸着される標的分子の種類だけでなく、吸着量にも依存して異なる。
【０００９】
特許文献２は、金属ナノ構造に吸着される標的分子の種類に応じたプラズモン共鳴波長に合う設計値通りの複数の共振器構造を備えるものに過ぎず、プラズモン共鳴波長が設計値からシフトした場合には対応不可能となる。
【００１０】
本発明の幾つかの態様は、金属ナノ構造への吸着によって金属ナノ構造の周囲の媒質の屈折率が変化して、プラズモン共鳴波長が設計値からシフトした場合でも、シフト量に合わせて共振器の光路長を変更できる検出装置及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明の一態様は、
流体試料中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、
前記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、電界の印加によって光路長が変化する層を含む透光層と、
前記透光層上に設けられた複数の金属ナノ構造と、
を有する検出装置に関する。
【００１２】
複数の金属ナノ構造を層とみなすことができることから、ミラー層と透光層と複数の金属ナノ構造の積層構造で共振器が構成される。この共振器の光路長は、透光層の屈折率ｎと厚さｄとの積ｎ・ｄによって決まる。透光層へ電界を印加すると、透光層の屈折率ｎが変化し、あるいは結晶長（膜厚ｄ）が変化し、それにより光路長ｎ・ｄを変化させることができる。金属ナノ構造へ標的分子が吸着することによって金属ナノ構造の周囲の媒質の屈折率が変化して、プラズモン共鳴波長が設計値からシフトする。そのシフト後の表面プラズモン共鳴波長に合わせて、電界を印加してすることで透光層の光路長ｎ・ｄを変化させることができる。
【００１３】
（２）本発明の一態様では、前記透光層は、前記光路長が変化する層と前記複数の金属ナノ構造との間に設けられた透明電極をさらに有し、前記ミラー層は金属ミラーであり、前記透明電極と前記ミラー層との間で前記電界を形成することができる。これにより、光源光の入射方向と平行な方向に沿って透光層に電界を形成して、光路長ｎ・ｄを変化させることができる。しかも、電界を形成する一対の対向電極の一方は、金属ミラー層を電極として兼用できる。電界を形成する一対の対向電極の他方である透明電極は、透光層の一部となる。
【００１４】
（３）本発明の一態様では、前記透光層は、前記光路長が変化する層と前記複数の金属ナノ構造との間に設けられた第１透明電極と、前記光路長が変化する層と前記ミラー層との間に設けられた第２透明電極と、をさらに有し、前記ミラー層は誘電体ミラーであり、前記第１透明電極と前記第２透明電極との間で前記電界を形成することができる。これにより、光源光の入射方向と平行な方向に沿って透光層に電界を形成して、光路長ｎ・ｄを変化させることができる。ミラー層を誘電体ミラーとしても、透光層の一部を構成する第１，第２透明電極により電界形成用の電極が確保される。
【００１５】
（４）本発明の一態様では、前記ミラー層と平行な方向且つ前記透光層を横切る方向の電界を形成する一対の対向電極をさらに有することができる。これにより、光源光の入射方向と交差する方向に沿って透光層に電界を形成して、光路長ｎ・ｄを変化させることができる。
【００１６】
（５）本発明の一態様では、前記透光層に大小異なる電界を印加しながら、前記センサー基板に光を照射して、前記光検出器で検出される前記表面増強ラマン散乱光の結果に基づいて、前記電界の大きさを設定する制御部をさらに有することができる。制御部が、ラマン散乱光の信号レベルが最大となる電界の大きさを選択することで、プラズモン共鳴波長に合った共振器の光路長を選択することができる。この場合、本来の検出動作と同じ態様にて光検出器をそのまま用いて、補正位置の検出を行うことができる。
【００１７】
（６）本発明の一態様では、前記透光層に大小異なる電界を印加する各回にて、前記センサー基板に光を照射して、前記センサー基板で反射される反射光の結果に基づいて、前記電界の大きさを設定する制御部をさらに有することができる。制御部が、反射光の信号レベルが最小となる電界の大きさを選択することで、プラズモン共鳴波長に合った共振器の光路長を選択することができる。反射光の信号レベルは、共振器の光路長のミスマッチングに依存し、（６）のラマン散乱光の信号レベルのように流体試料中での標的分子の濃度変化に依存することはない。ただし、反射光の多くは光源光の波長と同じレイリー散乱光であり、ラマンシフトされたラマン散乱光を検出する光検出器をそのまま用いて検出することはできない。
【００１８】
これらの電気光学材料は、電界（電場）を印加することにより電気光学効果（ポッケルス効果あるいはカー効果）による屈折率ｎが変化し、あるいは逆圧電効果による結晶長（膜厚ｄ)変化が生じ、光路長n・dを変化させることができる。
【００１９】
（７）本発明の一態様では、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、それぞれ光通過帯域が異なるように設定することができる。こうすると、（７）の場合でも反射光の多くを占めるレイリー散乱光を光検出器にて検出できる。補正モードが実施される光検出器では、例えば、光源光と同じ波長のレイリー光をカットするレイリーカットフィルターが光路から外され、分光器は光源光の波長帯域を受光する帯域（ラマンシフト＝０ｎｍ−１）に設定されて反射光（レイリー散乱光）を受光する。
【００２０】
（８）本発明の一態様では、前記電界の印加によって光路長が変化する層は、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸バリウム（ＢＴＯ）、タンタル酸ニオブ酸カリウム（ＫＴＮ）、チタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）、チタン酸ビスマス、ニオブ酸ストロンチウムバリウム（ＳＢＮ）の群から選ばれるいずれか１種または２種以上の電気光学材料を用いることができる。
【００２１】
（９）本発明のさらに他の態様は、
（１）〜（８）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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】検出装置のセンサー基板を概略的に示す断面図である。
【図２】図１のセンサー基板の共振器構造を説明する図である。
【図３】波長シフトを説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るセンサー基板の平面図、断面図である。
【図５】透光層への電界の印加により長波長側に波長シフトさせたセンサー基板の反射率特性を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る検出装置を示す図である。
【図７】検出装置のチューング制御系ブロック図である。
【図８】波長シフトに伴うＳＥＲＳ信号強度の位置依存性を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る検出装置を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るセンサー基板の平面図、断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第４実施形態に係るセンサー基板の平面図、断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、電子機器を示す図である。
【図１３】電子機器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
１．第１実施形態
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締め過断面図である。図１に示すように、センサー基板の表面には透光層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。
【００２５】
光源からの励起光（振動数ν）が、標的分子１を含む流体試料と接触されるセンサー基板に、例えばビーム径が１〜１０μｍで照射される。図１に示すように励起光（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。励起光の一部は、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、標的分子の振動数ν’（分子振動）が反映される。つまり、ラマン散乱光は、検査対象の標的分子１を反映した光である。励起光の一部は、標的分子を振動させてエネルギーを失うが、標的分子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。
【００２６】
複数の金属ナノ構造１８に励起光が入射された領域では、隣り合う金属ナノ構造１８間の間隙に、増強電場２が形成される。特に、入射光の波長よりも小さな金属ナノ構造１８に対して入射光を照射する場合、入射光の電場は、金属ナノ構造１８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構造１８内に励起され、入射光の電場よりも強い増強電場２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例えば平面視で１〜５００ｎｍのサイズを有する金属ナノ構造１８等の電気伝導体に特有の現象である。
【００２７】
センサー基板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２に標的分子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２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、標的分子１が微量であっても、検出感度を高めることができる。
【００２８】
複数の金属ナノ構造１８を層とみなすことができることから、図１に示す構造を積層膜構造としてみなすと図２のようになる。図２では、ミラー層１４、透光層１７と、みなしミラー層（半透明半反射層）１８Ａの積層構造により共振器が構成される（ＧＳＰモデル）。この共振器は、その光路長がギャップ部である誘電体１８の厚さで決定される。例えば、入射波と、各界面（１４−１７間及び１７−１８Ａ間）で生じた反射波の重ね合わせた定在波の腹が、図２にみなしミラー層１８Ａ中位置(図２中の破線)に存在するように、透光層１８の膜厚を設定することで、プラズモン共鳴波長を設定できる。このとき、図２に示す構造のパラメータとプラズモン共鳴波長の関係として、近似的に次式（１）が与えられる。
【００２９】
【数１】
2014190912.tif 000003
…（１）
【００３０】
ここで、λはプラズモン共鳴波長、ｍは整数である。また、ｎｐａｒｔｉｃｌｅ、ｄｐａｒｔｉｃｌｅは金属ナノ構造１８の屈折率、膜厚であり、ｎｇａｐ、ｄｇａｐは透光層（誘電体層）１７の屈折率、膜厚であり、φｍｉｒｒｏｒは透光層（誘電体層）１７とミラー層１４界面で反射する際に生じる位相変化量[rad]である。ミラー層１４が単層の金属膜の場合、φｍｉｒｒｏｒは次式（２）で与えられる。
【００３１】
【数２】
2014190912.tif 000004
…（２）
【００３２】
ここで 、ｎｍｉｒｒｏｒ、ｄｍｉｒｒｏｒはミラー層１４，１８Ａの屈折率、消衰係数である。ミラー層１４が誘電体ミラーの場合、ギャップ部の透光層１７の屈折率が誘電体ミラー１４の１層目より高い場合φｍｉｒｒｏｒ＝０、低い場合φｍｉｒｒｏｒ＝πとなる。また、ギャップ層の透光層１７が複数層から成る場合、ギャップ層の各透光層において（１）式を満たすことが望ましい。この時、式（１）の右辺第２項（２ｎｇａｐ・ｄｇａｐ）はギャップ層を形成する各透光層の屈折率と膜厚との積の総和として計算される。
【００３３】
１．２．波長シフト
図１のミラー層１４をＡｕフィルムとし、透光層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。
【００３４】
ここで、センサー基板を気体（流体）に曝露し、金属ナノ構造１８の周囲に物質が吸着すると、その際に生じた屈折率の変化によって波長シフトを生じる。下記の式（３）は金属ナノ構造１８の分極率αに関する式である。
【００３５】
【数３】
2014190912.tif 000005
…（３）
【００３６】
式（３）に示すように、金属ナノ構造１８の分極率αは、金属ナノ構造１８の複素屈折率Ｎ（λ）（Ｎ（λ）＝ｎ（λ）＋iｋ  n；屈折率、k；消衰係数）と金属ナノ構造１８の周囲の媒質の複素屈折率Ｎ０で表現される。式（３）にて分極率αが無限大となる共鳴の条件は、式（４）の通り式（３）の分母が０である。
【００３７】
【数４】
2014190912.tif 000006
…（４）
【００３８】
式（４）に示すように、金属ナノ構造１８による局在プラズモン共鳴波長は金属ナノ構造１８の周囲の媒質の複素屈折率Ｎ０の影響を受ける。金属ナノ構造１８に何も吸着されていない状態では、金属ナノ構造１８の周囲の媒質は空気（Ｎ０＝１）である。標的分子１が金属ナノ構造１８に吸着すると、その媒質の一部が空気から標的分子１（Ｎ０は１以外の値）に代わるので、媒質全体の屈折率Ｎ0が僅かに変化する。その媒質の屈折率Ｎ0の微小な変化が、局在プラズモン共鳴波長λのシフトという形になって現れる。
【００３９】
これにより電場増強２が生じる波長もシフトする。また、波長シフト量は金属ナノ構造１８への吸着物質の屈折率ｎの大小や、その物質の吸着量の大小等によっても変化する。図３には、アデニン溶液を１０ｎＭと１０μＭとに量を変えて滴下して吸着させた後の反射率特性も示されている。アデニン分子の吸着によって、１０ｎＭでは５ｎｍほど、１０μＭでは２０ｎｍほど赤色方向に波長シフト（レッドシフト）しているのがわかる。
【００４０】
１．３．光路長が可変なセンサー基板
図４（Ａ）（Ｂ）本発明の一実施形態に係るセンサー基板１０Ａの平面図、断面図である。センサー基板１０Ａは、例えばガラス基板（図示せず）上に形成されるミラー層１４と、ミラー層１４上に形成される透光層１６と、透光層１６上に形成される複数の金属ナノ構造１８とを有する点で、図１のセンサー基板と共通する。
【００４１】
図４（Ａ）（Ｂ）のセンサー基板２０が図１と異なる点は、透光層１６が電界Ｅの印加によって光路長が変化する層１６Ａを含むことである。この透光層１６Ａは、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸バリウム（ＢＴＯ）、タンタル酸ニオブ酸カリウム（ＫＴＮ）、チタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）、チタン酸ビスマス、ニオブ酸ストロンチウムバリウム（ＳＢＮ）の群から選ばれるいずれか１種または２種以上の電気光学材料にて形成することができる。
【００４２】
これらの電気光学材料は、電界（電場）Ｅを印加することにより電気光学効果（ポッケルス効果あるいはカー効果）により屈折率ｎが変化し、あるいは逆圧電効果による結晶長(膜厚ｄ)変化が生じ、光路長n・dを変化させることができる。
【００４３】
透光層１６はさらに、光路長が変化する層１６Ａの上に透明電極１６Ｂを有する。ミラー層１４を金属ミラーとすると、金属ミラー１４と透明電極１６Ｂとで、電界Ｅ形成用の一対の対向電極を構成する。これら一対の対向電極１４，１６Ｂには印加電圧が可変である電源１９が接続される。
【００４４】
図４（Ａ）（Ｂ）に示すセンサー基板１０は、図示しないガラス基板に例えば密着層であるＣｒを３ｎｍの厚さで形成した後、ミラー層１４として例えばＡｕを２５０ｎｍの厚さで例えばスパッタにより形成した。ミラー層１４の上にスパッタで所望のＰＬＺＴ組成のアモルファス前駆体膜を形成した後、電気炉にて７５０℃の熱処理を加え、結晶化させ、４００ｎｍの多結晶ＰＬＺＴ膜１６Ａを得た。その後、透明電極１６Ｂとして１６５ｎｍの酸化インジウムスズ（ＩＴＯ)を多結晶ＰＬＺＴ膜１６Ａ上にスパッタにて形成した。さらに、透明電極１６Ｂ上に、複数の金属粒子１８が間隔を空けて設けられる金属ナノ構造を形成させる。金属ナノ構造は、フォトリソグラフィー技術を用いて形成してもよいし、単に金属を１０ｎｍ程度蒸着させることで形成される島状構造としてもよい。
【００４５】
図５に本実施形態のセンサー基板１０Ａの反射率特性を示す。反射率が最小となる波長がプラズモン共鳴波長である。このセンサー基板１０Ａの透光層１６Ａに一対の対向電極１４，１６Ｂにより電界（電場）Ｅを印加することで、プラズモン共鳴波長を長波長側にシフトすることができる。本実施形態では、波長シフトの調整巾を確保するために、無電界状態での素子本来のプラズモン共鳴波長を、入射光の波長（６３２ｎｍ）よりも予め短波長側（６２５ｎｍ)に設計してある。上述した波長シフトがない場合には、図５に示すように電界（電場）Ｅを印加して、透光層１６の光路長が光源光の波長と同じであるプラズモン共鳴波長（６３２ｎｍ）に設定することができる。波長シフトが生じた場合、電界Ｅを弱めることでプラズモン共鳴波長を短波長側にシフトでき、電界Ｅを強めることでプラズモン共鳴波長を長波長側にシフトできる。
【００４６】
ここで、ミラー層１４と透明電極１６Ｂとを電源１９に接続すると、多結晶ＰＬＺＴ膜１６Ａはカー効果を発現する電気光学材料であるので、次式（５）によって屈折率変化Δnが生じる。
【００４７】
【数５】
2014190912.tif 000007
…（５）
【００４８】
多結晶ＰＬＺＴ膜１６Ａは印加電界５００ｋＶ／ｃｍのとき、Δｎ＝０．０２５で、Ｋｅｒｒ定数Ｒ＝１．３×１０−１８[ｍ２／Ｖ２]であった。この屈折率の増加により、位相干渉条件が変化し、プラズモン共鳴波長は長波長側にシフトする。このシフト量が補償可能な共鳴波長シフト量であり、図５は７ｎｍまで補償した例である。
【００４９】
１．４．検出装置
図６は、本実施形態の検出装置２０Ａの具体的な構成例を示す。図６に示される検出装置２０Ａでは、図４に示すセンサー基板１０Ａの他、光源３０、光学系４０及び検出部５０が示されている。
【００５０】
図６において、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。
【００５１】
コリメーターレンズ４１０により平行光された光は、ハーフミラー（ダイクロイックミラー）４２０によりセンサー基板１０Ａの方向に導かれ、対物レンズ４３０で集光され、センサー基板１０Ａに入射される。センサー基板１０Ａには、図４に示す共振器構造が形成される。
【００５２】
センサー基板１０Ａは、流体試料の流路６０に臨んで配置される。流路６０は、吸引口６１に接続された吸引流路６２と、排出口６３に接続された排出流路６４とを有する。吸引口６１には除塵フィルター６５が設けられ、排出口６３にはファンまたはポンプ６６が設けられる。
【００５３】
センサー基板１０Ａは、図４（Ｂ）に示すように一対の対向電極１４，１６Ｂにより電気光学材料からなる透光層１６Ｂに電界Ｅを印加することで、プラズモン共鳴波長に合わせて共振器の光路長を可変とする。
【００５４】
センサー基板１０Ａからは、図１に示すようにレイリー散乱光及び表面増強ラマン散乱によるラマン散乱光が放射される。センサー基板１０Ａ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によって光検出器５０の方向に導かれる。
【００５５】
センサー基板１０Ａ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、光検出器５０に入力される。光検出器５０では先ず、光フィルター５１０に到達する。光フィルター５１０（例えばレイリーカットフィルターとしてのノッチフィルター）によりレイリー散乱光がカットされて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、標的分子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、標的分子１の信号強度を検出することができる。
【００５６】
１．５．波長シフトに対する電界強度のチューニング
図７は、波長シフトに対する電界強度をチューニングする制御系ブロック図である。図７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及び可変電源１９が接続されている。
【００５７】
制御部８０は、ラマン散乱光を受光する検出モードと、波長シフトに対する電界強度のチューニング補正モードとの制御を司る。以下、補正モードについて説明する。制御部８０は、補正モードでは、透光層１６Ａに異なる大きさの電界を印加する各回にて、流体試料と接触されるセンサー基板１０Ａに光源３０より光を照射させ、光検出器５０にてそれぞれ検出されるラマン散乱光に基づいて、電界強度の大きさを決定することができる。
【００５８】
以下、標的分子１を例えばピリジンとし、標的分子ガスをセンサー基板１０Ａに曝露した後、制御部８０がＳＥＲＳ信号強度から自動的に電界強度を求めるチューニング方法について図８を参照して説明する。
【００５９】
可変電源１９により一対の対向電極１４，１６Ｂに初期電界強度Ｋを印加した状態で、ファン６６を駆動して標的分子１をセンサー基板１０Ａに曝露させた後、光源３０によりセンサー基板１０Ａに光照射して、光検出器５０を介して電界強度ＫでのＳＥＲＳ信号を制御部７０が取得する。光源３０の励起波長は６３２ｎｍで強度は１ｍＷ、露光時間は１ｓｅｃで実施した結果、ＳＥＲＳ信号強度は２２０カウントであった。次に、強度Ｋでの感度が最大であるか否かを判断するために、電界強度を一ステップずつ増加又は減少させてＳＥＲＳ信号強度をスキャンする。
【００６０】
まず、初期電界強度Ｋよりも大きい電界強度Ｋ＋１を印加して、ＳＥＲＳ測定を行う。電界強度Ｋ＋１では１４０カウントのＳＥＲＳ信号強度が得られた。制御部８０でのアルゴリズムとして、電界強度ＫのＳＥＲＳ信号強度ＩＫと電界強度Ｋ＋１での強度ＩＫ＋１の差（ＩＫ＋１−ＩＫ）を演算し、符号が＋だとさらに電界強度Ｋ＋１からさらに電界強度を高め、符号が±０だと電界強度Ｋ，Ｋ＋１の中間強度へ、符号が−だと電界強度Ｋよりも低い電界強度を印加する。
次の新たな電界強度（強度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電界強度を判断する。
【００６１】
Ｉ．ＩＫ＜ＩＫ＋１のとき：電界強度を強度Ｋ＋２に高めてＳＥＲＳ測定
（ｉ）ＩＫ＋１＞ＩＫ＋２のとき：電界強度Ｋ＋１が最適強度
（ｉｉ）ＩＫ＋１＝ＩＫ＋２のとき：電界強度Ｋ＋１，Ｋ＋２の中間が最適強度
（ｉｉｉ）ＩＫ＋１＜ＩＫ＋２のとき：電界強度Ｋ＋２よりもさらに高めた強度Ｋ＋３で再度ＳＥＲＳ測定。Ｉｎ＋１≦Ｉｎを満たすまで繰り返す。そのときの強度ｎが最適強度（ＩＫ＜ＩＫ＋１＜ＩＫ＋２…Ｉｎ≧Ｉｎ＋１）。ＲＫ−１＝ＲＫ−２のとき：Ｋ−１，Ｋ−２の中間強度が最適強度。ＲＫ−１＜ＲＫ−２のとき：強度Ｋ−１が最適強度となる。
ＩＩ.ＩＫ＝ＩＫ＋１のとき  ：強度Ｋ，Ｋ＋１の中間強度が最適強度
ＩＩＩ．ＩＫ＞ＩＫ＋１のとき：強度Ｋから低めた強度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。そのときの強度ｎが最適強度（ＩＫ＜ＩＫ−１＜ＩＫ−２…Ｉｎ≧Ｉｎ−１））。ＩＫ−１＝ＩＫ−２のとき：Ｋ−１，Ｋ−２の中間強度が最適強度。ＩＫ−１＞ＩＫ−２のとき：強度Ｋ−１が最適強度となる。
（ｉｉ）ＩＫ＝ＩＫ−１のとき：強度Ｋ，Ｋ−１の中間強度が最適強度
（ｉｉｉ）ＩＫ＞ＩＫ−１のとき：強度Ｋが最適強度。
【００６２】
なお図８に示す例では、上記アルゴリズムＩＩＩ．（ｉ）の実行により補正強度Ｋ−３と決定できる。なぜなら、ＩＫ＜ＩＫ−１＜ＩＫ−２＜ＩＫ−３の判断の後であって、Ｉｎ＝ＩＫ−３、Ｉｎ−１＝ＩＫ−４のとき、Ｉｎ≧Ｉｎ−１が初めて成立するからである。
【００６３】
２．第２実施形態
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強度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強度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１０Ａと移動機構７０を有する検出装置２０Ｂは、図９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。
【００６４】
つまり、光検出器５０は、ラマン散乱光を受光する検出モードと、反射光を受光する補正モードとで、光通過帯域が異なるように設定する。こうすると、反射光の多くを占めるレイリー散乱光を光検出器５０にて検出できる。補正モードが実施される時の光検出器５０は、光源光と同じ波長のレイリー光をカットするレイリーカットフィルター５２０が図９に示すように光路から外され、分光器５２０は光源光の波長帯域を受光する帯域（ラマンシフト＝０ｎｍ−１）に設定されて反射光（レイリー散乱光）を受光する。反射光の信号レベルは、共振器の光路長のミスマッチングに依存し、ラマン散乱光の信号レベルのように流体試料中での標的分子の濃度変化に依存することはない。その点で、第２実施形態は第１実施形態よりも優れている。
【００６５】
第２実施形態の制御部８が補正モードで実施するアルゴリズムは第１実施形態と同様であるが、ＳＥＲＳ信号強度が大きいほど補正強度に近いとの判断基準は、反射光強度が低いほど補正強度に近いとの判断基準に変更される。具体的には、反射強度Ｒに基づいて以下の通り補正モードが実行される。
Ｉ．ＲＫ＞ＲＫ＋１のとき：強度Ｋ＋１より高い強度Ｋ＋２にてＳＥＲＳ測定
（ｉ）ＲＫ＋１＜ＲＫ＋２のとき：強度Ｋ＋１が最適強度
（ｉｉ）ＲＫ＋１＝ＲＫ＋２のとき：強度Ｋ＋１，Ｋ＋２の中間強度が最適強度
（ｉｉｉ）ＲＫ＋１＞ＲＫ＋２のとき：強度Ｋ＋２よりもさらに高い強度Ｋ＋３で再度ＳＥＲＳ測定。Ｒｎ＋１≧Ｒｎを満たすまで繰り返す。そのときの強度ｎが最適強度（ＲＫ＞ＲＫ＋１＞ＲＫ＋２…Ｒｎ≦Ｒｎ＋１）。
ＩＩ.ＲＫ＝ＲＫ＋１のとき  ：強度Ｋ，Ｋ＋１の中間強度が最適強度
ＩＩＩ．ＲＫ＜ＲＫ＋１のとき：強度Ｋよりも低い強度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。そのときの強度ｎが最適強度（ＲＫ＞ＲＫ−１＞ＲＫ−２…Ｒｎ≦Ｒｎ−１）。ＲＫ−１＝ＲＫ−２のとき：Ｋ−１，Ｋ−２の中間強度が最適強度。ＲＫ−１＜ＲＫ−２のとき：強度Ｋ−１が最適強度となる。
（ｉｉ）ＲＫ＝ＲＫ−１のとき：強度Ｋ，Ｋ−１の中間強度が最適強度
（ｉｉｉ）ＲＫ＜ＲＫ−１のとき：強度Ｋが最適強度。
【００６６】
３．第３実施形態
図１０（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るセンサー基板１０Ｂを示している。このセンサー基板１０Ｂは第１実施形態に係るセンサー基板１０Ａと同様に、入射光と平行な方向に電界Ｅを形成するものである。図４（Ｂ）とは異なり、本実施形態のミラー層は誘電体ミラー１４Ａとされる。
【００６７】
図１０（Ｂ）に示すように、透光層１６は、光路長が変化する層１６Ａと複数の金属ナノ構造１８との間に設けられる第１透明電極１６Ｂと、光路長が変化する層１６Ａと誘電体ミラー層１４Ａとの間に設けられる第２透明電極１６Ｃと、を有することができる。第１透明電極１６Ｂと第２透明電極１６Ｃとの間で電界Ｅが形成される。本実施形態は、ミラー層に誘電体ミラー１４Ａを使用する場合の他、図４（Ｂ）の金属ミラー層１４の電気抵抗が大きい場合に採用することができる。
【００６８】
４．第４実施形態
図１１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るセンサー基板１０Ｃを示している。このセンサー基板１０Ｃは第１，第３実施形態に係るセンサー基板１０Ａ，１０Ｂとは異なり、入射光と交差（直交）する方向に電界Ｅを形成するものである。図４（Ｂ）とは異なり、本実施形態のミラー層は誘電体ミラー１４Ａとすることができる。
【００６９】
図１１（Ｂ）に示すように、センサー基板１０Ｃは、ミラー層１４Ａと平行な方向に沿って透光層１６Ａを横切る電界Ｅを形成する一対の対向電極１５Ａ，１５Ｂをさらに有することができる。一対の対向電極１５Ａ，１５Ｂは、誘電体ミラー１４Ａ上に形成することができる。図４（Ｂ）と同様に金属ミラー層１４とする場合には、一対の対向電極１５Ａ，１５Ｂと金属ミラー層１４との間に絶縁層を設けて、ショートを防止する必要がある。
【００７０】
５．電子機器
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１２（Ａ）〜図１２（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。
【００７１】
検出試料採取部１１０は、人の皮膚と密着する透過膜としての第１透過膜１１１と、第１透過膜１１１とは空間１１３を有して配置される第２透過膜１１２とを有している。人の皮膚に密着する第１透過膜１１１は、汗などの水分が検出部１３０内に直接入らないように、水に対して撥水性を有し、且つ皮膚から発生する生体ガス（なお、生体ガスを皮膚ガスと表すことがある）を透過することが可能な膜によって形成されている。第１透過膜１１１は、生体ガスを検出部１３０内に取込む際に、後述するセンサー部１３１に生体ガスに含まれる水分等が付着することを防止するために設けられている。
【００７２】
第２透過膜１１２は、第１透過膜１１１と同様な機能を有しており、第１透過膜１１１との二重構造にすることにより、第１透過膜１１１の上記機能をさらに強化するために設けられている。従って、透過膜を二重構造にすることは必要条件ではなく、物質検出装置１００の身体への装着部位の発汗量等に応じて選択することができる。
【００７３】
第１透過膜１１１と第２透過膜１１２とは、ケース２０の人体側に取付けられ、装着ベルト２２０によって第１透過膜１１１が皮膚に密着するように取り付けられる。なお、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示す物質検出装置１００は、手首部に装着する場合の構成を例示している。
【００７４】
検出部１３０の構成について説明する。図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、検出部１３０は、センサー室１１４と検出室１１５とに分けられている。センサー室１１４は、腕から放散された生体ガスが収容される空間であって、内部にセンサー部１３１が配置されている。センサー部１３１は、ラマン散乱光を増強する光学デバイス１１０を含む。光学デバイス１１０は、図９に示すように移動機構７０により移動されるセンサー基板１０を含む。
【００７５】
検出室１１５には、光源２００と、光源２００から照射される光をセンサー部１３１に集光する第１レンズ群と、センサーチップ１３２から散乱される増強されたラマン散乱光（増強ラマン散乱光という）を集光する第２レンズ群と、を備えている。
【００７６】
第１レンズ群は、光源２００から射出される光を平行光に変換するレンズ１４２と、この平行光をセンサー部１３１に向かって反射するハーフミラー１４３と、ハーフミラー１４３で反射された光をセンサー部１３１に集光するレンズ１４１とから構成されている。第２レンズ群は、レンズ１４１及びハーフミラー１４３を介してセンサー部１３１で増強されたラマン光を集光するレンズ１４４と、集光されたラマン光を平行光に変換するレンズ１４５とから構成されている。
【００７７】
さらに、検出室１１５には、集光された散乱光からレイリー散乱光を除去する光学フィルター１５０と、増強ラマン散乱光をスペクトルに分光する分光器１６０と、分光されたスペクトルを電気信号に変換する受光素子（光検出器）１７０と、分光されたスペクトルを生体ガスから検出した物質に特有の指紋スペクトルの情報として電気信号に変換する信号処理制御回路部１８０と、電力供給部１９０と、を備えている。指紋スペクトルは信号処理制御回路部１８０に予め内蔵されている。
【００７８】
電力供給部１９０としては、１次電池、２次電池などが利用できる。１次電池の場合には、規定の電圧以下になったことを、ＣＰＵ１８１がＲＯＭに格納されている情報と得られた１次電池の電圧情報とを比較して規定以下であれば、表示部２３０に電池交換の指示を表示する２次電池の場合には、規定の電圧以下になったことを、ＣＰＵ１８１がＲＯＭに格納されている情報と得られた２次電池の電圧情報を比較して規定以下であれば、表示部２３０に充電指示を表示する。被験者は、その表示を見て、接続部（図示せず）に充電器を接続して規定の電圧になるまで、充電をすることで繰返し使用することができる。
【００７９】
また、本実施形態の物質検出装置１００は、センサー室１１４内に採取した生体ガスを外部に排出する採取試料排出手段２１０を有している。採取試料排出手段２１０は、一方の端部がセンサー室１１４に連通し、他方の端部が排出口２１１ａに連通する弾性を有する排出チューブ２１２と、複数の回転ローラー２１３と、を有している。採取試料排出手段２１０は、回転ローラー２１３でセンサー室１１４側から排出口２１１ａ側に向かって排出チューブ２１２を押圧していくことでセンサー室１１４内の気体を外部へ排出することができるいわゆるチューブポンプである。
【００８０】
チューブポンプは、手動で回転させる構造であってもモーターで駆動する構造であってもよい。なお、採取試料排出手段としてはチューブポンプ以外の気体排出手段を適宜選択して用いることが可能である。また、生体ガスをセンサー室１１４から排出する排出口は、生体ガスを素早く排出させるために複数個所に設ける構造にすればなお好ましい。また、生体ガスをセンサー室１１４から排出する排出口は、生体ガスを素早く排出させるために複数個所に設ける構造にすればなお好ましい。
【００８１】
次に、図１２（Ｃ）を参照して、表示部２３０の表示内容について説明する。表示部２３０は、液晶表示素子などの電気光学表示素子を用いている。主たる表示内容としては図１２（Ｃ）に示すように、現在時刻、測定開始からの経過時間、脂肪燃焼量として１分当たりの燃焼量や積算値、これらの変化を表すグラフ表示などが上げられる。また、脂肪燃焼量の測定の後、センサー室１１４内の気体を排除する必要があり（つまり、センサーチップ１３２のリフレッシュ）、そのことを操作者に知らしめる表示も含まれる。例えば、「リフレッシュ」が表示されている場合には、採取試料排出操作を実行する。
【００８２】
次に、制御系を含めた物質検出装置１００の構成と作用について図１３を参照して説明する。図１３は、本実施形態に係る物質検出装置１００の主要構成を示すブロック図である。物質検出装置１００は、制御系の全体を制御する信号処理制御回路部１８０を有し、信号処理制御回路部１８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１８１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１８２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１８３と、を含む。
【００８３】
前述したセンサー室１１４の内部には、センサーチップと、センサーチップの有無検出とコードを読み取るためのセンサー検出器（図示せず）を備えており、センサー検出回路を経由してその情報がＣＰＵ１８１に送られる。その情報が入力された状態は、検出開始可能な状態であるため、ＣＰＵ１８１から表示部２３０へ操作可能であることを入力し、表示部２３０で表示する。
【００８４】
操作部１２２から検出開始の信号をＣＰＵ１８１が受けると、光源駆動回路１８４から光源作動の信号を出力して、光源２００を作動させる。光源２００には、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、光源２００が安定状態であることを確認できる。光源２００が安定した時に生体ガスをセンサー室１１４内に採取する。なお、生体ガス採取には、図示しない吸引ポンプを用いてもよい。
【００８５】
光源２００は、ＣＰＵ１８１からの信号により光源駆動回路１８４により駆動され、光を射出する。この光は、レンズ１４２、ハーフミラー１４３、レンズ１４１を経由してセンサーチップ１３２に照射される。増強電場によって増強されたラマン散乱光（ＳＥＲＳ：表面増強ラマン散乱）がレンズ１４１、ハーフミラー１４３、レンズ１４４、レンズ１４５、光学フィルター１５０、分光器１６０を経由して受光素子１７０へ入ってくる。分光器１６０は、分光器駆動回路１８５で制御される。また、受光素子１７０は受光回路１８６によって制御される。
【００８６】
光学フィルター１５０ではレイリー光を遮断し、ＳＥＲＳ光だけが分光器１６０へ入る。分光器１６０として、ファブロペリー共振を利用した波長可変エタロンを採用する場合には、透過する光の帯域（λ１〜λ２）と半値幅とが設定されており、λ１から始まって半値幅ずつ順次透過する波長を変化させて、λ２まで繰返し受光素子１７０でその半値幅の光信号の強度を電気信号へ変換する。そうすることで、検出されたＳＥＲＳ光のスペクトルが得られる。
【００８７】
こうして得られた被検出物質（ここではアセトン）のＳＥＲＳ光のスペクトルは、信号処理制御回路部１８０のＲＯＭ１８３に格納されている指紋スペクトルと照合して、標的物質を特定し、アセトンの濃度を検出する。そして、演算部としても機能する信号処理制御回路部１８０はアセトン濃度から脂肪燃焼量（健康医療情報）を算出し、記憶部であるＲＡＭ１８２に記憶する。この算出結果を被験者に知らせるため、ＣＰＵ１８１から表示部２３０へ結果情報が表示される。結果情報の一例を図１２（Ｃ）に示す。
【００８８】
測定時間を計測する時計機能は、周知の時計機能回路１８７によって、予めセットした時刻から現在時刻と、脂肪燃焼開始の信号を受けて、脂肪燃焼測定開始時刻と終了時刻を表示する。また、１分間当たりの脂肪燃焼量、脂肪燃焼測定開始からの積算量などを表示するための時計機能を有している。
【００８９】
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、センサー基板１０、検出装置２０Ａ，２０Ｂまたは電子機器１００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。
【００９０】
本発明は医療や健康診断、食品の検査に用いられるセンシング装置へ広く応用することが可能である。抗原抗体反応における抗原の吸着の有無などのように、物質の吸着の有無を検出するアフィニティー・センサーなどとしても用いることができる。アフィニティー・センサーは、センサーチップに白色光源を入射し、図３のような波長スペクトルを分光器で測定し、吸着による表面プラズモン共鳴波長のシフト量を検出することで、検出物質のセンサーチップへの吸着を高感度に検出する。これには白色光源、分光器等が必要となり、装置が大型化しがちである。本実施例に係る検出装置では、例えば反射率が最小となる時の光路長をチューニングすることで、付着物によるプラズモン共鳴波長シフトを高感度で検出することができる。本発明は表面増強ラマン分光のほか、表面増強赤外吸収分光センサー等にも適用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１  標的分子、２  増強電場、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  センサー基板、１６  透光層、１６Ａ  光路長が可変である層、１５Ａ，１５Ｂ  一対の対向電極、１６Ｂ  透明電極（第１透明電極）、１６Ｃ  第２透明電極、１８  金属ナノ構造、１９  可変電源、２０Ａ，２０Ｂ  検出装置、３０  光源、４０光学系、５０  光検出器、８０  制御部、１８０  演算部、１８２  記憶部、２３０  表示部、５１０  レイリーカットフィルター、５２０  分光器
【図１】
2014190912.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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