(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体の表面に形成され、ピッチＰで配列され一方向に延在する凸部を有するダイヤモンドライクカーボン膜と、
前記凸部上に配置され、励起光に共鳴振動する自由電子を有する材料を含む金属ナノ粒子群と、を備え、
前記ピッチＰと、前記励起光の波長λと、前記金属ナノ粒子群に属する金属ナノ粒子の最大粒径ｄと、の間には「ｄ＜Ｐ＜λ」の関係が成立する
ことを特徴とするセンサーチップ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサーチップにおいて、前記凸部同士の間の間隔に対応して、前記
金属ナノ粒子群の間隙が形成されることを特徴とするセンサーチップ。
【請求項３】
請求項１、または２に記載のセンサーチップにおいて、
金属ナノ粒子群は、前記凸部同士の間にも形成されている、センサーチップ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサーチップにおいて、
前記金属ナノ粒子の最大粒径ｄは、１０ｎｍ〜２００ｎｍである、センサーチップ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のセンサーチップにおいて、
前記ピッチＰは、１０〜５００ｎｍである、センサーチップ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセンサーチップにおいて、
前記材料は、銀または金である、センサーチップ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のセンサーチップと、
前記センサーチップに向かって前記励起光を出力する光源と、
前記励起光の照射に応じて前記金属ナノ粒子群から放射される光を検出する受光素子と、を備えることを特徴とする検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の検出装置において、前記励起光は前記凸部が延在する方向に平行な直線偏光を有することを特徴とする検出装置。
【請求項９】
基体上で広がるダイヤモンドライクカーボン膜に低フルーエンスで超短パルスレーザー光を照射し、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に特定のピッチＰで一方向に延在する凸部を形成する工程と、
前記凸部上に、励起光に共鳴振動する自由電子を有する材料を含む金属ナノ粒子群を形成する工程と、
を備えることを特徴とするセンサー基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサー基板の製造方法において、斜め蒸着または斜めスパッタリングを用いて前記金属ナノ粒子群を形成することを特徴とするセンサー基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光に共鳴振動する自由電子を有する材料から形成される金属ナノ粒子を備えるセンサーチップおよびその製造方法、並びに、そうしたセンサーチップを利用した検出装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属ナノ粒子を利用するセンサーチップは一般に知られる。金属ナノ粒子は励起光に共鳴振動する。金属ナノ粒子では局在表面プラズモン共鳴が引き起こされる。増強電場が形成される。金属ナノ粒子の表面で近接場光が生成される。こうした近接場光は表面増強ラマン散乱を誘引する。こうしてセンサーチップはラマンスペクトルの検出に利用されることができる。また、特許文献１に示されるように、平坦な面に金属ナノ微粒子を付着させたセンサー基板を用いて、局在表面プラズモン現象を提供する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３５６５８７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｈｓｉｎｇ−Ｙｉｎｇ  Ｌｉｎ外，「Ｓｈａｐｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｒａｍａｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｏｎ  ｇｏｌｄ  ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ａｒｒａｙｓ」，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  ７５７７，７５７７０４，２０１０年
【非特許文献２】宮崎健創，「超短パルス高強度レーザーによる超高速励起とダイナミクス計測−配向分子からの高次高調波発生と表面のナノ構造形成−」，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．，２０１０年，Ｖｏｌ．５３，Ｎｏ．６，ｐ．３７９−３８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載されるように、金属ナノ粒子の形状に異方性が与えられると、増強電場は強化されることができる。しかしながら、こうした金属ナノ粒子の成形は容易ではない。例えば成形にあたって集束イオンビームや電子ビームが用いられると、金属ナノ粒子は個々に描画されなければならず、センサーチップの製造に途方もない時間がかかってしまう。
【０００６】
本発明の少なくとも１つの態様によれば、金属ナノ粒子の増強電場をさらに強化することができるセンサーチップは提供されることができる。そうしたセンサーチップの製造時間の短縮に寄与するセンサー基板の製造方法は提供されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一態様は、基体と、前記基体の表面に形成されて、ピッチＰで縞柄の凸筋を配置するダイヤモンドライクカーボン膜と、前記凸筋上に配置され、励起光に共鳴振動する自由電子を有する材料を含む金属ナノ粒子群とを備え、前記ピッチＰと、前記励起光の波長λと、前記金属ナノ粒子群に属する金属ナノ粒子の最大粒径ｄと、の間には「ｄ＜Ｐ＜λ」の関係が成立するセンサーチップに関する。
【０００８】
励起光の働きで金属ナノ粒子では局在表面プラズモン共鳴が引き起こされる。増強電場が形成される。金属ナノ粒子の表面で近接場光が生成される。こうした近接場光は表面増強ラマン散乱を誘引する。こうしてセンサーチップはラマンスペクトルの検出に利用されることができる。ここで、金属ナノ粒子は所定のピッチＰで縞柄に配置されることから、入射光に直線偏光が用いられると、増強電場は強化されることができる。
【０００９】
（２）センサーチップでは、前記凸筋同士の間の間隔に対応して、前記金属ナノ粒子群の間隙が形成されることができる。こうして凸筋同士の間は金属ナノ粒子の形成から除外される。その結果、凸筋同士の間に金属ナノ粒子が形成される場合に比べて、増強電場は強められることができる。
【００１０】
（３）センサーチップは検出装置に組み込まれて利用されることができる。検出装置は、例えば、センサーチップと、前記センサーチップに向かって前記励起光を出力する光源と、前記励起光の照射に応じて前記金属ナノ粒子群から放射される光を検出する受光素子とを備えることができる。
【００１１】
（４）検出装置では、前記励起光は前記凸筋の縞柄の方向に平行な直線偏光を有することが望まれる。特に、こうした直線偏光の採用によれば、増強電場は強化されることができる。
【００１２】
（５）本発明の他の態様は、基体上で広がるダイヤモンドライクカーボン膜に低フルーエンスで超短パルスレーザー光を照射し、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に特定のピッチＰで縞柄の凸筋を形成する工程と、前記凸筋上に、励起光に共鳴振動する自由電子を有する材料を含む金属ナノ粒子群を形成する工程とを備えるセンサー基板の製造方法に関する。
【００１３】
超短パルスレーザー光の照射によれば、集光スポット内でダイヤモンドライクカーボン膜の表面には微細な畝のナノ周期構造が形成されることができる。比較的に大きな集光スポットが形成され、集光スポットの大きさは加工範囲を規定することから、集束イオンビームや電子ビームの描画に比べて広範囲で一度に特定ピッチＰで凸筋は縞柄に形成されることができる。その結果、センサー基板の製造時間は短縮されることができる。
【００１４】
（６）センサー基板の製造方法では、斜め蒸着または斜めスパッタリングを用いて前記金属ナノ粒子群を形成することができる。金属原子はダイヤモンドライクカーボン膜の表面に対して小さな傾斜角で進入することができる。凸筋同士の間では金属原子の進入は回避されることができる。その結果、金属ナノ粒子群同士の間には凸筋同士の間の間隔に対応して間隙が形成されることができる。凸筋同士の間で金属ナノ粒子の形成は排除されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るセンサーチップの構造を概略的に示す拡大部分斜視図である。
【図２】センサーチップの製造にあたって基板の構造を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２に対応し、センサーチップの製造にあたってダイヤモンドライクカーボン膜に照射される超短パルスレーザー光を概略的に示す斜視図である。
【図４】微細な畝のナノ周期構造を概略的に示す基板の拡大部分斜視図である。
【図５】図４に対応し、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成される金属ナノ粒子を概略的に示す拡大部分斜視図である。
【図６】アデニン分子のＳＥＲＳ（表面増強ラマン散乱）スペクトルを示すグラフである。
【図７】第２実施形態に係るセンサーチップの構造を概略的に示す拡大部分斜視図である。
【図８】斜め蒸着を示す概念図である。
【図９】標的分子検出装置の構成を概略的に示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。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。
【００１７】
（１）第１実施形態に係るセンサーチップの構造
図１は第１実施形態に係るセンサーチップの構造を概略的に示す拡大部分斜視図である。センサーチップ１１は基体１２を備える。基体１２は例えばガラス基板から形成されることができる。
【００１８】
基体１２の表面にはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜１３が形成される。ダイヤモンドライクカーボン膜１３は基体１２の表面に一面に広がる。ダイヤモンドライクカーボン膜１３の膜厚は例えば１μｍ程度以下に設定されればよい。ダイヤモンドライクカーボン膜１３の表面には縞柄の凹凸が形成される。この凹凸に基づき複数筋の畝様の凸筋１４が確立される。凸筋１４は特定のピッチＰで配列される。凸筋１４同士の間には間隔すなわち凹筋１５が形成される。
【００１９】
ダイヤモンドライクカーボン膜１３の表面には金属ナノ粒子１６が配置される。金属ナノ粒子１６はダイヤモンドライクカーボン膜１３の表面に一面に形成される。すなわち、金属ナノ粒子１６は凸筋１４および凹筋１５のいずれにも配置される。凸筋１４上で金属ナノ粒子１６は金属ナノ粒子群１７を形成する。個々の金属ナノ粒子１６は、励起光に共鳴振動する自由電子を有する材料から形成される。こういった材料には例えば銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、その他の金属材料が用いられることができる。このとき、ピッチＰと、励起光の波長λと、金属ナノ粒子の最大粒径ｄとの間には「ｄ＜Ｐ＜λ」の関係が成立する。
【００２０】
励起光の波長λを可視域とすると、例えばピッチＰは１０〜５００ｎｍの範囲で設定されることができる。特に、励起光の波長λよりもピッチＰが短いほど、増強電場の増強効果は促進されることから、ピッチＰは５０〜２００ｎｍの範囲で設定されることが望まれる。
【００２１】
最大粒径ｄが１０ｎｍ未満では散乱よりも吸収が支配的となることから、例えば金属ナノ粒子の最大粒径ｄは１０〜２００ｎｍの範囲で設定されることができる。特に、ピッチＰの設定値と作製の容易さとから、最大粒径ｄは３０〜１２０ｎｍに設定されることが望まれる。
【００２２】
センサーチップ１１に照射光が照射されると、照射光の働きで金属ナノ粒子群１７の金属ナノ粒子１６では局在表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ）が引き起こされる。隣接する金属ナノ粒子１６同士の間で増強電場が形成される。金属ナノ粒子１６の表面で近接場光が生成される。ここで、金属ナノ粒子群１７は所定のピッチＰで縞柄に配置されることから、照射光に直線偏光が用いられると、増強電場は強化されることができる。
【００２３】
（２）センサーチップの製造方法
次にセンサーチップ１１の製造方法を詳述する。図２に示されるように、基板２１は用意される。基板２１は基体２２およびダイヤモンドライクカーボン膜２３を備える。ダイヤモンドライクカーボン膜２３は基体２２の表面に一面に広がる。基体２２は例えばガラスで形成される。
【００２４】
図３に示されるように、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面には超短パルスレーザー光２４が照射される。超短パルスレーザー光２４の照射にあたって例えばフェムト秒パルスレーザー装置が用いられる。超短パルスレーザー光２４のエネルギー密度は低フルーエンスの範囲に設定される。例えば、フェムト秒パルスレーザー装置では、８００ｎｍの波長、１００フェムト秒のパルス幅、および、１０Ｈｚの繰り返し周波数といった照射条件が設定されることができる。フルーエンスは例えば１５０ｍＪ／ｃｍ２に設定されることができる。このようにエネルギー密度は比較的に低く設定されることから、集光にあたって例えば５００ｍｍ程度の焦点距離を有する低開口数（ＮＡ）レンズまたは放物鏡が用いられることができる。集光スポットは比較的に大きく２００μｍ程度に設定されることができる。照射される超短パルスレーザー光は直線偏光を設定する。
【００２５】
ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面には超短パルスレーザー光２４が照射されると、図４に示されるように、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に微細な畝のナノ周期構造２５が形成される。縞柄に特定のピッチＰで凸筋１４が確立される。個々の凸筋１４は直線偏光に直交する方向に延びる。凸筋１４のピッチＰは１５０ｍＪ／ｃｍ２のフルーエンスで１００ｎｍ程度が実現されることができる。９００ｍＪ／ｃｍ２のフルーエンスでは４００ｎｍ程度のピッチＰで凸筋１４は形成されることができる。２６７ｎｍの波長を有する紫外超短パルスレーザー光が用いられると、３０ｎｍ程度のピッチＰで凸筋１４は形成されることができる。ダイヤモンドライクカーボン膜２３に代えて例えば窒化物系セラミックス（ＴｉＮ）膜が用いられても、微細な畝のナノ周期構造２５は形成されることができる。
【００２６】
続いて、図５に示されるように、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に金属ナノ粒子１６が形成される。金属ナノ粒子１６の形成にあたって蒸着やスパッタリングが用いられることができる。金属原子２６はダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に付着する。金属ナノ粒子１６の材料には銀や金が用いられることができる。例えば抵抗加熱蒸着法で銀がダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に０．５ｎｍ／秒以下の蒸着レートおよび１０ｎｍ以下の蒸着量で真空蒸着されると、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に銀ナノ粒子が形成されることができる。ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面で金の薄膜にアニーリングが実施されると、金原子の凝集に応じて金ナノ粒子が形成されることができる。その他、標的物質に応じて適宜に金属材料は選択されることができる。例えば銅（Ｃｕ）にはアセトン分子は吸着しやすい。
【００２７】
こうして凸筋１４上には金属ナノ粒子群１７が形成される。こうしてセンサー基板は製造される。センサー基板から個々のセンサーチップ１１は切り出される。例えばセンサーチップ１１は３ｍｍ角程度のチップに成形されることができる。
【００２８】
低フルーエンスの超短パルスレーザー光２４の採用によれば、エネルギー密度は比較的に低く設定されることから、高価な高開口数レンズは必要とされない。しかも、比較的に大きな集光スポットが形成され、集光スポットの大きさは加工範囲を規定することから、集束イオンビームや電子ビームの描画に比べて広範囲で一度に微細な畝のナノ周期構造２５は形成されることができる。その結果、センサーチップ１１の製造時間は短縮されることができる。
【００２９】
なお、ナノ周期構造２５は基板２１上の特定部位でのみダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に形成されてもよい。こうした局所的なナノ周期構造２５の形成にあたって超短パルスレーザー光２４は特定部位にのみ選択的に照射されればよい。こうすることで、基板２１上の特定部位にのみ局所的にセンサーチップ１１が形成されることができる。また、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面は平面に限られない。ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面は曲面や凹凸面であってもよい。したがって、レンズや回折格子の表面にセンサーチップ１１は形成されることができる。
【００３０】
（３）センサーチップの検証
本発明者はセンサーチップ１１を製作した。図１に示されるように、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面には微細な畝のナノ周期構造が形成された。凸筋上に銀ナノ粒子が満遍なく配列された。
【００３１】
本発明者は製作されたセンサーチップ１１でアデニン分子のＳＥＲＳ（表面増強ラマン散乱）スペクトルを検証した。検証にあたってダイヤモンドライクカーボン膜の表面に励起光が照射された。励起光では直線偏光が確立された。ＴＥ偏光とＴＭ偏光とで個別にＳＥＲＳスペクトルの強度が測定された。その結果、図７に示されるように、直線偏光が凸筋に平行に設定されると、ＳＥＲＳスペクトルの強度は著しく強められることが確認された。検証に際して本発明者は比較例を用意した。この比較例ではダイヤモンドライクカーボン膜の表面は平面に維持された。平面な表面上に等方的に島状の銀ナノ粒子が形成された。検証の結果、凸筋に平行に直線偏光が設定されると、比較例に比べても同様にＳＥＲＳスペクトルの強度は著しく強められることが確認された。
【００３２】
（４）第２実施形態に係るセンサーチップの構造および製造方法
図７は第２実施形態に係るセンサーチップの構造を概略的に示す拡大部分斜視図である。このセンサーチップ１１ａでは金属ナノ粒子群１７同士の間に間隙が形成される。この間隙は凸筋１４同士の間の間隔すなわち凹筋１５に対応する。凸筋１４同士の間は金属ナノ粒子１６の形成から除外される。その結果、凹筋１５ではダイヤモンドライクカーボン膜１３の表面が一面に広がる。こうした構造によれば、凸筋１４同士の間に金属ナノ粒子１６が形成される場合に比べて増強電場は強められることができる。その他、センサーチップ１１ａはセンサーチップ１１と同様に構成されることができる。図中、センサーチップ１１と均等な構成および構造には同一の参照符号が付され、それらの詳細な説明は割愛される。
【００３３】
センサーチップ１１ａの製造にあたって、前述と同様に、超短パルスレーザー光２４の照射に応じてダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に微細な畝のナノ周期構造２５が形成される。その後、図８に示されるように、金属ナノ粒子１６の形成にあたって斜め蒸着が実施される。斜め蒸着によれば、金属原子２６はダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に対して小さな傾斜角で進入する。ここで、傾斜角は凸筋１４の方向に平行な軸線回りで特定されればよい。凸筋１４同士の間では金属原子２６の進入は回避されることができる。その結果、凸筋１４上に金属ナノ粒子群１７が形成される。凸筋１４同士の間すなわち凹筋１５で金属ナノ粒子１６の形成は除外されることができる。こうした金属ナノ粒子群１７の形成にあたって斜め蒸着に代えて斜めスパッタリングが用いられてもよい。
【００３４】
（５）一実施形態に係る検出装置
図９は一実施形態に係る標的分子検出装置（検出装置）３１を概略的に示す。標的分子検出装置３１はセンサーユニット３２を備える。センサーユニット３２には導入通路３３と排出通路３４とが個別に接続される。導入通路３３からセンサーユニット３２に気体は導入される。センサーユニット３２から排出通路３４に気体は排出される。導入通路３３の通路入口３５にはフィルター３６が設置される。フィルター３６は例えば気体中の塵埃や水蒸気を除去することができる。排出通路３４の通路出口３７には吸引ユニット３８が設置される。吸引ユニット３８は送風ファンで構成される。送風ファンの作動に応じて気体は導入通路３３、センサーユニット３２および排出通路３４を順番に流通する。こうした気体の流通経路内でセンサーユニット３２の前後にはシャッター（図示されず）が設置される。シャッターの開閉に応じてセンサーユニット３２内に気体は閉じ込められることができる。
【００３５】
標的分子検出装置３１はラマン散乱光検出ユニット４１を備える。ラマン散乱光検出ユニット４１は、センサーユニット３２に照射光を照射しラマン散乱光を検出する。ラマン散乱光検出ユニット４１には光源４２が組み込まれる。光源４２にはレーザー光源が用いられることができる。レーザー光源は特定波長（単一波長）で直線偏光のレーザー光を放射することができる。
【００３６】
ラマン散乱光検出ユニット４１は受光素子４３を備える。受光素子４３は例えば光の強度を検出することができる。受光素子４３は光の強度に応じて検出電流を出力することができる。したがって、受光素子４３から出力される電流の大きさに応じて光の強度は特定されることができる。
【００３７】
光源４２とセンサーユニット３２との間、および、センサーユニット３２と受光素子４３との間には光学系４４が構築される。光学系４４は光源４２とセンサーユニット３２との間に光路を形成すると同時にセンサーユニット３２と受光素子４３との間に光路を形成する。光学系４４の働きで光源４２の光はセンサーユニット３２に導かれる。センサーユニット３２の反射光は光学系４４の働きで受光素子４３に導かれる。
【００３８】
光学系４４はコリメーターレンズ４５、ダイクロイックミラー４６、対物レンズ４７、集光レンズ４８、凹レンズ４９、光学フィルター５１および分光器５２を備える。ダイクロイックミラー４６は例えばセンサーユニット３２と受光素子４３との間に配置される。対物レンズ４７はダイクロイックミラー４６とセンサーユニット３２との間に配置される。対物レンズ４７はダイクロイックミラー４６から供給される平行光を集光してセンサーユニット３２に導く。センサーユニット３２の反射光は対物レンズ４７で平行光に変換されダイクロイックミラー４６を透過する。ダイクロイックミラー４６と受光素子４３との間には集光レンズ４８、凹レンズ４９、光学フィルター５１および分光器５２が配置される。対物レンズ４７、集光レンズ４８および凹レンズ４９の光軸は同軸に合わせ込まれる。集光レンズ４８で集光された光は凹レンズ４９で再び平行光に変換される。光学フィルター５１はレイリー散乱光を除去する。ラマン散乱光は光学フィルター５１を通過する。分光器５２は例えば特定波長の光を選択的に透過させる。こうして受光素子４３では特定波長ごとに光の強度が検出される。分光器５２には例えばエタロンが用いられることができる。
【００３９】
光源４２の光軸は対物レンズ４７および集光レンズ４８の光軸に直交する。ダイクロイックミラー４６の表面はこれら光軸に４５度の角度で交差する。ダイクロイックミラー４６と光源４２との間にはコリメーターレンズ４５が配置される。こうしてコリメーターレンズ４５は光源４２に向き合わせられる。コリメーターレンズ４５の光軸は光源４２の光軸に同軸に合わせ込まれる。
【００４０】
標的分子検出装置３１は制御ユニット５３を備える。制御ユニット５３に、光源４２、分光器５２、受光素子４３、吸引ユニット３８、その他の機器が接続される。制御ユニット５３は、光源４２、分光器５２および吸引ユニット３８の動作を制御するとともに、受光素子４３の出力信号を処理する。制御ユニット５３には信号コネクター５４が接続される。制御ユニット５３は信号コネクター５４を通じて外部と信号をやりとりすることができる。
【００４１】
標的分子検出装置３１は電源ユニット５５を備える。電源ユニット５５は制御ユニット５３に接続される。電源ユニット５５は制御ユニット５３に動作電力を供給する。制御ユニット５３は電源ユニット５５から電力の供給を受けて動作することができる。電源ユニット５５には例えば１次電池や２次電池が用いられることができる。２次電池は、例えば、充電用の電源コネクター５６を有することができる。
【００４２】
制御ユニット５３は信号処理制御部を備える。信号処理制御部は例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）やＲＯＭ（リードオンリーメモリー）といった記憶回路で構成されることができる。ＲＯＭには例えば処理プログラムやスペクトルデータが格納されることができる。スペクトルデータでは標的分子のラマン散乱光のスペクトルが特定される。ＣＰＵは、一時的にＲＡＭに処理プログラムやスペクトルデータを取り込みながら、処理プログラムを実行する。ＣＰＵは、スペクトルデータに、分光器および受光素子の働きで特定される光のスペクトルを照らし合わせる。
【００４３】
センサーユニット３２はセンサーチップ１１（１１ａ）を備える。センサーチップ１１（１１ａ）は基板５８に向き合わせられる。センサーチップ１１（１１ａ）と基板５８との間には気体室５９が形成される。気体室５９は一端で導入通路３３に接続され他端で排出通路３４に接続される。気体室５９内に金属ナノ粒子群１７が配置される。光源４２から放出される光はコリメーターレンズ４５で平行光に変換される。直線偏光の光はダイクロイックミラー４６で反射する。反射した光は対物レンズ４７で集光されてセンサーユニット３２に照射される。このとき、光はセンサーチップ１１（１１ａ）の表面に直交する垂直方向に入射することができる。いわゆる垂直入射が確立されることができる。光の偏光面は凸筋１４に平行に合わせ込まれる。照射された光の働きで金属ナノ粒子群１７では局在表面プラズモン共鳴が引き起こされる。金属ナノ粒子１６同士の間で近接場光は強められる。いわゆるホットスポットが形成される。
【００４４】
このとき、ホットスポットで金属ナノ粒子１６に標的分子が付着すると、標的分子からレイリー散乱光およびラマン散乱光が生成される。いわゆる表面増強ラマン散乱が実現される。その結果、標的分子の種類に応じたスペクトルで光は対物レンズ４７に向かって放出される。
【００４５】
こうしてセンサーユニット３２から放出される光は対物レンズ４７で平行光に変換されダイクロイックミラー４６、集光レンズ４８、凹レンズ４９および光学フィルター５１を通過する。ラマン散乱光は分光器５２に入射する。分光器５２はラマン散乱光を分光する。こうして特定の波長ごとに受光素子４３は光の強度を検出する。光のスペクトルはスペクトルデータに照らし合わせられる。光のスペクトルに応じて標的分子は検出されることができる。こうして標的分子検出装置３１は表面増強ラマン散乱に基づき例えばアデノウィルスやライノウィルス、ＨＩＶウィルス、インフルエンザウィルスといった標的物質を検出することができる。
【００４６】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、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。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書また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られることができる。また、センサーチップ１１や標的分子検出装置３１等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  センサーチップ、１２  基体、１３  ダイヤモンドライクカーボン膜、１４  凸筋、１６  金属ナノ粒子、１７  金属ナノ粒子群、３１  検出装置（標的分子検出装置）、４２  光源、４３  受光素子。
【図１】
0005928026.tif 000002
【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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