(57)【要約】【課題】  検査装置を取り巻く雰囲気による電磁波の減衰を抑制でき、電磁波の伝搬経路中に不要な物質が混入するのを防止しやすい構成の検査装置である。【解決手段】  検査装置１００は、検体１０４を保持する構造を内包する基板１０３と、アンテナ構造を有する電磁波発信部１０１と、アンテナ構造を有する電磁波受信部１０２とを有する。基板１０３に対して、電磁波発信部１０１と電磁波受信部１０２が密着して配置されている。【選択図】  図１
2006300925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を保持する構造を内包する基板と、
検体に電磁波を照射するためのアンテナ構造を有する電磁波発信部と、
前記電磁波を受信するためのアンテナ構造を有する電磁波受信部とを有し、
前記基板に対して、前記電磁波発信部と前記電磁波受信部が密着して配置されていることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記電磁波発信部より発生した電磁波が、前記基板内を伝搬し、電磁波の伝搬経路中に検体が存在し、前記電磁波受信部が、検体の存在によって変化した電磁波を受信するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記検体を保持する構造は、検体を保持する部分が周期的に配置されている構造である請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記電磁波発信部と前記電磁波受信部の少なくとも一方は負性抵抗素子を有している請求項１記載の検査装置。
【請求項５】
前記電磁波発信部と前記電磁波受信部の少なくとも一方は、電磁波を伝搬させる導波路を介して、高周波回路に接続されている請求項１記載の検査装置。
【請求項６】
前記電磁波発信部と前記電磁波受信部は、共通の構造であり、電磁波を発信する機能と電磁波を受信する機能を兼ね備えている請求項１記載の検査装置。
【請求項７】
前記電磁波はテラヘルツ波である請求項１記載の検査装置。
【請求項８】
前記電磁波発信部よりテラヘルツ波を発生させるための発生手段と、前記電磁波受信部により前記基板内を伝搬して来た電磁波を検出させるための検出手段と、検体の物理的特性を予め保持しておくデータベースと、
前記検出手段によって検出された電磁波の情報と前記データベースの保持情報を照合して検体を検査する解析部を有する請求項１記載の検査装置。
【請求項９】
前記発生手段が、レーザ発振器である請求項８記載の検査装置。
【請求項１０】
前記電磁波発信部と前記電磁波受信部が、基板の厚さ方向上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を用いて検体の物性の分析などを行う検査装置に関し、特にミリ波からテラヘルツ波領域の電磁波を用いる場合の検査装置である。また、検体の物性情報より検体の分析、同定などを行う技術にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波からテラヘルツ波領域（３０ＧＨｚ〜３０ＴＨｚ）の高周波電磁波（以下、便宜的にテラヘルツ波と総称する）等を用いた非破壊な検査技術が開発されている。テラヘルツ波の周波数領域は、生体分子をはじめとして、様々な物質の吸収線が存在する。そのため、この周波数帯の電磁波の応用分野として、Ｘ線に代わる安全な透視検査装置としてイメージングを行う技術が期待される。さらに、物質内部の吸収スペクトルや複素誘電率を求めて結合状態を調べる分光技術、生体分子の解析技術、キャリヤ濃度や移動度を評価する技術等も期待される。
【０００３】
テラヘルツ波を用いた物体の検査装置として、図９のように、空間を伝搬するテラヘルツ波を物体４に照射し、物体４からの透過波の特性変化より物体４の構成材料を特定する装置が開示されている（特許文献１、特許文献２）。この時、物体４を２次元に走査することによって、物体４内部の透過イメージング像を得ることができる。
【０００４】
また、テラヘルツ波の周波数領域ではないが、このような検査装置を集積化した検査装置に関する技術が開示されている（特許文献３）。この素子１１は、図１０のように、発光素子２と受光素子７をそれぞれ有する半導体１６を、流路１０に相当する空隙が存在するように接合一体化している。この素子１１は、発光素子２からの伝搬光の変化より、流路１０に存在する対象成分の濃度を測定する。
【０００５】
また、テラヘルツ波を送信／受信するための光学的にゲートされたテラヘルツ送受信機の構成例としては、図１１のように半導体基板上に形成したアンテナ構造を用いることが多い。
【特許文献１】特開平８−３２０２５４号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７６２９号公報
【特許文献３】特開平６−０１８４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
テラヘルツ波は、水分に対して強い吸収スペクトルが存在する。そのため、特許文献１のように、テラヘルツ波を大気中に伝搬させると、大気中に存在する水分の影響で電磁波は大きく減衰する。この大気が電磁波に及ぼす影響を軽減するためには、少なくとも、電磁波の伝搬路を取り囲む領域に関して、雰囲気を調整するといった手法が必要になる。この場合、この雰囲気を調整する手段のために、装置構成が大きくなるという懸念がある。また、大気中の物質の特性も同時に検出して、不要な信号成分も検出してしまい易いことから、ノイズ成分が大きくなるという懸念がある。
【０００７】
そこで、上述の課題に鑑み、本発明は、電磁波の減衰を低減した検査素子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】
本発明は、
検体を保持する構造を内包する基板と、
前記検体に電磁波を照射するためのアンテナ構造を有する電磁波発信部と、
前記電磁波を受信するためのアンテナ構造を有する電磁波受信部とを有し、
前記基板に対して、前記電磁波発信部と前記電磁波受信部が密着して配置されている検査装置を提供するものである。
【０００９】
また、前記電磁波発信部より発生した電磁波が、前記基板内を伝搬し、電磁波の伝搬経路中に検体が存在し、前記電磁波受信部が、検体の存在によって変化した電磁波を受信するように構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
これにより、検査装置を取り巻く雰囲気に起因する電磁波の減衰を抑制できるという効果がある。また、電磁波の伝搬経路中に不要な物質が混入するのを防止しやすい構成となっているので、検出感度が向上するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための具体的な構成について、図面を参照して説明する。尚、図中の同一要素に関しては、同符号を用いる。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態における検査装置の概略構成を示した図である。図１のように、本実施形態の検査装置１００は、検査対象である検体１０４を保持する構造を内包する検体保持部１０３の表面に対して、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２が密着して配置された構成を有している。そして、検体１０４は、検体保持部１０３が内部に有する構造内に保持されている。本実施形態では、図１のように、検体１０４を保持する検体保持部１０３の内部構造は、円柱形状であるが、この形状に限るものではなく、検体１０４を検体保持部１０３の内部に保持できる構造であればよい。また、検体保持部１０３は、検体１０４が外部より挿入可能な構造を有していることが望ましい。
【００１３】
検体保持部１０３は、通常のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）作製技術などに応用されるプロセス技術を用いて作製される。例えば、図６のように、検体保持部１０３を構成する２枚の基板の一部に凹部分を作製し、その後、樹脂系の接着層６０１を用いて、凹部分を向かい合わせる形で接着一体化するといった方法がある。ただし、これらの基板を接着する方法として、樹脂系の接着剤６０１を用いる方法に限るものではなく、これらの基板を接着一体化できる物質を用いる方法や方式であればよい。また、このような貼り合せの技術に限るものではなく、検体１０４を保持する構造を、検体保持部１０３の内部に作製できる方法であればよい。
【００１４】
ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２は、導体で構成されるアンテナ構造を有している。例えば、本実施形態では、図１のように、三角形の導体が、微小な間隙を隔てて頂点を向かい合わせて対向する構造を有している。このアンテナの形状は、ボウタイアンテナと呼ばれ、アンテナ高さＨ（各三角形の底辺間の距離に相当）から計算される波長より高周波側の電磁波信号に対して、アンテナとして機能する広帯域アンテナとして知られている。また、アンテナの中心角度θによって、アンテナのインピーダンスが変化することも知られている。
【００１５】
当然のことながら、本実施形態におけるアンテナ構造は、これに限るものではなく、必要とする帯域、指向性、インピーダンス整合などの特性により、適宜選択される。本実施形態では、アンテナ構造の中心部分に上記の如く微小な間隙を有している。上記背景技術のところで図１１を参照して述べたように、この間隙を光学的にゲートすることにより電磁波を発生、検出する（発生する場合は、間隙にバイアスを印加し、検出する場合は、間隙にレーザ光を照射する）。ただし、これらの構造も、テラヘルツ波を発生、検出する手法によって適宜選択される。これらの構造は、通常のプリント技術で作製するが、この技術に限るものではなく、所望の導体パターンが形成できればよい。
【００１６】
ＴＨｚ波発信部１０１は、このアンテナ構造の間隙を光学的にゲートすることによって、電磁波を発生する。例えば、検体保持部１０３として、ＬＴ−ＧａＡｓを表面にエピタキシャル成長したＧａＡｓ基板を用いた場合、電磁波の帯域はテラヘルツ波領域に存在することが知られている。ただし、検体保持部１０３に用いる材料はこれに限るものではない。例えば、電磁波利得を得られる利得構造を有する基板や、ＬＴ−ＧａＡｓエピタキシャル成長薄膜をＳｉ基板など所望の基板に転写した基板など、所望する電磁波の特性や検体保持部１０３の構造やプロセス条件などにより、適宜選択されるものである。
【００１７】
上記したように、大気との界面における屈折率の差異などの関係で電磁波は基板内に閉じ込められ易く、発生したテラヘルツ波の多くは、検体保持部１０３内を伝搬する。テラヘルツ波の伝搬経路中に検体１０４が存在し、かつ検体１０４に特徴的な周波数吸収スペクトルがテラヘルツ波領域内の存在する場合、検体保持部１０３内を伝搬するテラヘルツ波の周波数成分の一部が吸収され、テラヘルツ波の伝搬状態が変化する。変化するパラメータとしては、位相の変化や強度の変化や電磁波の波形の変化などがある。望ましくは、検体１０４の吸収スペクトルが、テラヘルツ波領域内に存在していることが好ましい。しかし、検体１０４の吸収スペクトルがテラヘルツ波領域内に存在しなくても、検体１０４の持つ物理的特性（例えば屈折率や損失など）によって、検体保持部１０３内を伝搬するテラヘルツ波の伝搬状態は変化する。こうした変化がＴＨｚ波受信部１０２で検出されるのである。
【００１８】
このＴＨｚ波受信部１０２では、上記したように、これを構成するアンテナ構造の間隙を光学的にゲートすることによって、検体保持部１０３内を伝搬するテラヘルツ波が検出される。本実施形態では、テラヘルツ波領域の電磁波を発生／検出するために、上記した光学的にゲートする方式を用いているが、この方式に限るものではなく、テラヘルツ波領域の電磁波が発生／検出できる方式（後述の実施例を参照）であればよい。
【００１９】
また、図１のように、本実施形態では、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２は、検体保持部１０４を挟んで対向配置されている。基板の厚さ方向上に配置することにより、基板の厚さを変えることにより、ＴＨｚの伝播距離を変化させることが容易にできるため好ましい。ただし、この形態に限定されるものではなく、例えば、検体保持部１０４の同一面上に配置されてもよいし、対向配置される位置も、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２がずれていてもよい。要は、ＴＨｚ波発信部１０１から発生し、検体１０４を中継して検体保持部１０３を伝搬するテラヘルツ波をＴＨｚ波受信部１０２で受信できる配置であればよい。また、ＴＨｚ波発信部とＴＨｚ波受信部の機能を兼ね備えた共通の構造体でもよい。
【００２０】
以上に述べた検査装置１００を用いて、実際に検体１０４の物性情報を取得し、検体１０４の分析、同定などを行う検査装置に適応した実施形態について、以下に述べる。
【００２１】
図２のように、本実施形態の検査装置は、検査装置１００に対し、さらに電磁波を発生させる発生手段２０１、電磁波を検出させる検出手段２０２が用いられている。本実施形態にある発生手段２０１は、検査装置１００を構成するＴＨｚ波発信部１０１からテラヘルツ波を発生させるためのデバイスや装置であれば、その形態は問わない。例えば、ＴＨｚ波発信部１０１が、上記したような間隙を有するアンテナ導体構造である場合、発生手段２０１は、この間隙をゲートするための光源と光学系及びバイアス印加用電源に相当する。同様に、本実施形態にある検出手段２０２は、検査装置１００を構成するＴＨｚ波受信部１０２が受信したテラヘルツ波を検出するためのデバイスや装置であれば、その形態は何でもよい。例えば、ＴＨｚ波受信部１０２が、上記したような間隙を有するアンテナ導体構造である場合、検出手段２０２は、この間隙をゲートするための光源と光学系及び電流検出手段に相当する。
【００２２】
具体的には、検出手段２０２の光源として、フェムト秒のレーザ光源を用いる。そして、電流検出手段は、電流入力プリアンプと、テラヘルツ波の波形を形成するための情報処理装置で構成する。光源から発生したレーザによって、アンテナの間隙がゲートされた時、電流入力プリアンプでは、アンテナに入射するテラヘルツ波の電界強度に応じた電流を検出する。ただし、この電流信号は、ゲートされた瞬間の電流値であるため、例えば、遅延光学系を用いて、アンテナの間隙に入射するレーザのタイミングを変化させて波形を観測する。情報処理装置では、各レーザのタイミングにおける電流値を時間領域でプロットし、テラヘルツ波を成形する。つまり、短パスルのレーザによって、テラヘルツ波をサンプリング検出していることに相当する。一般的に、この手法を用いた分光装置を、テラヘルツ波時間領域分光装置（ＴＨｚ−ＴＤＳ）と呼ぶ。このような手法によって、検出手段２０２では、テラヘルツ波を検出する。
【００２３】
また、本実施形態の検査装置は、検査装置１００に対し、検体挿入手段２０３を用いて、検査装置１００の検体保持部１０３に、外部より、検体１０４を挿入する構成をさらに有している。そのため、検体挿入手段２０３は、検体保持部１０３に、分析に使用する検体を挿入する目的を達成できれば、その形態は問わない。例えば、アクチュエータを用いて挿入する方法や、インクジェット技術を用いて噴射し挿入する方法や、針を用いて挿入する方法や、毛細管現象などの界面における物理現象を用いて挿入する方法などがある。
【００２４】
検出手段２０２では、検体保持部１０３を伝搬し、検体１０４の存在によってその伝搬状態が変化したテラヘルツ波の波形を、ＴＨｚ波受信部１０２より取得する。検体解析部２０４では、検出手段２０２によって取得したテラヘルツ波の情報と、予めデータベース２０５に記憶してある物質の情報とを比較して、検体の分析、同定などを行う。例えば、検体解析部２０４では、検出手段２０２によって取得したテラヘルツ波の周波数スペクトルと、データベース２０５に記憶してある物質の周波数スペクトルを比較し、検体の構成成分を同定するといったことができる。ただし、比較情報としてはこれに限るものではなく、強度変化や位相変化の情報などを用いることも可能である。また、データベース２０５には、可能な限り多くの物質のデータが記憶されていることが望ましい。
【００２５】
尚、本実施形態では、特にテラヘルツ波に注目しているが、テラヘルツ波の周波数領域外の電磁波についても、本発明の検査装置は適応可能であることは言うまでもない。
【００２６】
以上のような構成と動作を有することにより、本実施形態の検査装置は、検出用のテラヘルツ波を、検査装置を取り巻く雰囲気に伝搬させることなく、検体１０４の分析、同定などを行うことができる。そのため、テラヘルツ波の減衰を抑制できるので、信号強度が強まり、検出作業が容易になるという効果がある。また、テラヘルツ波の伝搬経路中に不要な物質が混入するのを容易に防止することができるので、ノイズ成分（本実施形態の場合、不要な物質による電磁波の伝搬状態変化）を抑制し、検出感度が向上するという効果もある。さらに、検査装置の小型化も容易である。
【実施例】
【００２７】
以下に、より具体的な実施例について、図面を参照して説明する。
【００２８】
（実施例１）
図１は、本発明における検査装置の一実施例を示したものである。尚、本実施例において、検査装置の動作検証は、電磁界シミュレータを用いて計算している。
【００２９】
図１のように、本実施例の検査装置１００は、ＴＨｚ波発信部１０１、ＴＨｚ波受信部１０２、検体保持部１０３で構成される。ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２は、図１のように、頂角θ９０度の二等辺三角形の導体を対向配置したボウタイ型のアンテナ構造を有している。本実施例のアンテナ構造のアンテナ高さＨは１ｍｍである。本実施例では、これらのアンテナ構造は、アンテナ構造の中心部分に５μｍの間隙を有している。本実施例において、上記アンテナ構造は、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを用い、図１のように、検体保持部１０３に対して対向するように蒸着プロセスで形成する。
【００３０】
検体保持部１０３は、検体１０４を内部に殆ど隙間無く保持する基板である。検体保持部１０３は、図６のように、表面に厚さ１．５μｍのＬＴ−ＧａＡｓエピタキシャル成長層を有する厚み１００μｍのＧａＡｓ基板の表面に、上記したようなプロセス技術によって、半径６０μｍの半円柱状の凹部を作製し、この基板を樹脂系の接着剤６０１によって接着一体化する。結果として、厚み２００μｍのＧａＡｓ基板内に、半径６０μｍの円柱状の空間が作製される。
【００３１】
本実施例では、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２として、間隙を有するアンテナ構造を用いているので、上記したように、この間隙部を光学的にゲートすることによって、電磁波を発生／検出できる。この時の電磁波はテラヘルツ波となる。このようにアンテナ構造の間隙部を光学的にゲートするために、検査装置の発生手段２０１はフェムト秒レーザを用い、検査装置の検出手段２０２は、フェムト秒レーザの光が時間的に遅延する遅延光学系を有する光学装置で構成する。
【００３２】
以上のように構成した検査装置１００において、検査対象である検体１０４を円柱状の空間に挿入する。これにより、図２に示した検査装置は、検体１０４の存在によって伝搬状態が変化したテラヘルツ波を検出でき、検体解析部２０４において、データベース２０５の情報を参照することにより、検体１０４の分析、同定などが可能になる。
【００３３】
図７は、検体１０４としてＤＮＡ（誘電率４．０、誘電正接ｔａｎδ０．０１）を用いた場合の、ＴＨｚ波発信部１０１からＴＨｚ波受信部１０２までのテラヘルツ波の伝搬状態を計算したグラフである。図７において、実線は、検体１０４が存在する場合のテラヘルツ波の伝搬状態を示し、破線は、検体１０４が存在しない場合のテラヘルツ波の伝搬状態を示す。図７より明らかなように、検体１０４の存在によって、テラヘルツ波の周波数特性が低域側にシフトしている。また、周波数によって強度（透過率）も変化していることが分かる。ここの計算では、検体１０４の物理的特性として、誘電率と誘電正接しか考慮していないが、この検体１０４に特徴的な周波数スペクトルによる電磁波の吸収という効果を考慮した場合、より顕著に周波数スペクトルの変化が起きることが予想できる。
【００３４】
本実施例の場合、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２は、検体保持部１０３に対して対向して配置されている。しかし、このような配置に限るものではない。例えば、上記したように、検体保持部１０３におけるテラヘルツ波の閉じ込め効果を利用すれば、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２を同一平面上に作製しても、ＴＨｚ波受信部１０２においてテラヘルツ波を検出することが可能になる。また、このようなテラヘルツ波の閉じ込め効果を応用すれば、検体保持部１０３に内包されている検体１０４が、必ずしも、図１のようにＴＨｚ波発生部１０１の直下にある必要はなく、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２を任意の位置に配置することができる。また、検査装置を構成する発生手段２０１と検出手段２０２の作業を交互に行うように装置を制御すれば、ＴＨｚ波発信部１０１またはＴＨｚ波受信部１０２のいずれか一つで、発生／検出作業を行うことも可能である。
【００３５】
さらに、本実施例では、テラヘルツ波を発生／検出する方法として、フェムト秒レーザによって光学的にゲートする構成を述べているが、この方法に限るものではなく、例えば、以下のような形態も取り得る。
【００３６】
図４のように、ＴＨｚ波発信部１０１やＴＨｚ波受信部１０２の中心部分に負性抵抗素子４０１を挿入するような構成でもよい。負性抵抗素子４０１は、例えば、共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）やガンダイオードなどに代表される電磁波利得を得られる半導体素子である。このような構成において、これらの負性抵抗素子４０１に外部よりバイアスを印加することにより、ＴＨｚ波発信部１０１よりテラヘルツ波が発生し、また、ＴＨｚ波受信部１０２でテラヘルツ波を検出することができる。このような検査装置４００を用いる場合、検査装置のテラヘルツ波を発生させる発生手段２０１や、テラヘルツ波を検出させる検出手段２０２は、バイアス回路で構成される。
【００３７】
また、上記した実施例では、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２は、テラヘルツ波を発生、検出する素子も兼ねる構成であった。しかし、図５のように、ＴＨｚ波発信部１０１やＴＨｚ波受信部１０２に対して、導波路を用いて、テラヘルツ波を発生または検出するような機能を持つ高周波回路５０１と接続するような構成としてもよい。
【００３８】
以上のように、本実施例の検査装置は、テラヘルツ波を、検査装置を取り巻く雰囲気に伝搬させることなく、検体の分析や同定などを行うことができる。そのため、テラヘルツ波の減衰を抑制できるので、信号強度が強まり、検出作業が容易になる。また、テラヘルツ波の伝搬経路中への不要な物質の混入を防止できるので、ノイズ成分（本実施例の場合、不要な物質による電磁波の伝搬状態変化）を抑制し、検出感度が向上する。また、テラヘルツ波の閉じ込め効果を利用することにより、テラヘルツ波の発生／検出に用いる素子のレイアウトの自由度が上がるという効果がある。また、発生／検出作業を一つのアンテナ構造によって行うことで、検査装置の作製プロセスを減らし、作製コストを減らすことができるという効果がある。また、検査装置に、電磁波利得を有する半導体デバイスを挿入することで、検査装置は、テラヘルツ波を発生／検出するための光学系を大幅に削減できるので、装置の小型化が容易になるという効果がある。
【００３９】
（実施例２）
図３は、本発明における検査装置の第２の実施例を示したものである。尚、本実施例においても、検査装置の動作検証は、電磁界シミュレータを用いて計算している。図３のように、本実施例の検査装置３００は、ＴＨｚ波発信部１０１、ＴＨｚ波受信部１０２、検体保持部３０１で構成される。図３において、上記した実施例１と、本実施例の検査装置３００及び検査装置との大きな差異は、検体保持部３０１の内部に形成され検体１０４（不図示）を保持する構造が、周期的に配置され、共振構造を有していることである。
【００４０】
ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２は、上記した実施例１で述べたように、頂角θ９０度の二等辺三角形の導体を対向配置したボウタイ型のアンテナ構造を有している。また、本実施例のアンテナ構造のアンテナ高さＨは１ｍｍである。本実施例でも、これらのアンテナ構造は、アンテナ構造の中心部分に５μｍの間隙を有している。また、上記アンテナ構造は、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを用いている。そして、上記した実施例１で述べたように、表面に厚さ１．５μｍのＬＴ−ＧａＡｓエピタキシャル成長層を有する厚み２００μｍのＧａＡｓ基板内に共振構造を有する検体保持部３０１に対して対向するように蒸着プロセスで形成されている。
【００４１】
本実施例では、検体保持部３０１の共振部分の構造は、半径９μｍの円柱が、４０μｍの間隔で三角格子状に配置されている。このような構造は、現在のＭＥＭＳ技術で十分作製可能である。このような共振構造で検体１０４を保持することにより、検体保持部３０１を伝搬するテラヘルツ波は、検体１０４が存在する部分において、強く局在するため、検体１０４との相互作用が強まる。したがって、検体保持部３０１内を伝搬するテラヘルツ波の伝搬状態の検体１０４による変化も、より顕著になり得る。
【００４２】
本実施例でも、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２として、間隙を有するアンテナ構造を用いているので、この間隙部を光学的にゲートすることによって、電磁波を発生／検出することができる。この時の電磁波はテラヘルツ波となる。このように、上記した実施例１と同様、アンテナ構造の間隙部を光学的にゲートする。
【００４３】
以上のように構成した検査装置３００に、検査対象である検体１０４を、周期的に配置された円柱状の空間に挿入する。これにより、図２に示した検査装置は、検体１０４の存在によって伝搬状態が変化したテラヘルツ波を検出でき、検体解析部２０４において、データベース２０５の情報を参照することにより、検体１０４の分析、同定などが可能になる。
【００４４】
図８は、本実施例において検体１０４としてＤＮＡ（誘電率４．０、誘電正接ｔａｎδ０．０１）を用いた場合の、ＴＨｚ波発信部１０１からＴＨｚ波受信部１０２までのテラヘルツ波の伝搬状態を計算したグラフである。図８において、実線は、検体１０４が存在する場合のテラヘルツ波の伝搬状態を示し、破線は、検体１０４が存在しない場合のテラヘルツ波の伝搬状態を示す。図８より明らかなように、検体１０４の存在によってテラヘルツ波の周波数特性が低域側にシフトしている。特に、本実施例において、共振周波数が１ＴＨｚ付近になるように共振構造の形状を決めているが、図８を見ると、１．０３ＴＨｚ付近の周波数成分が、検体１０４の存在によって、強度が大きく変化している様子が分かる。ここの計算では、検体１０４の物理的特性として誘電率と誘電正接しか考慮していないが、この検体１０４に特徴的な周波数スペクトルによる電磁波の吸収という効果を考慮した場合、より顕著に周波数スペクトルの変化が起きることが予想される。
【００４５】
ここでは、検体保持部３０１の構造として、円柱状の空隙を三角格子状に配置した共振構造を用いているが、この構造に限るものではない。例えば、円柱状の空隙が四角形のように別の形状でもよい。また、配置方法も、三角格子状に限るものではなく、四角格子状でもよい。要は、検体保持部３０１の空隙の周期的な配置によって共振作用が実現できる構造であれば、その形態には拘らない。また、空隙の周期的な配置の一部に、周期性を乱すような構造が存在していてもよい。これは、フォトニックバンドギャップ構造中に、或る特定の周波数の電磁波のみが通る周期性を乱す構造を設けたものである。これにより、この特定の周波数の電磁波に対する検体１０４の影響が、より顕著に測定できることになる。
【００４６】
また、本実施例でも、テラヘルツ波を発生／検出する方法として、フェムト秒レーザによって光学的にゲートする構成を述べているが、この方法に限るものではなく、例えば、上記した図４のような形態をも取り得る。さらに、実施例２でも、ＴＨｚ波発信部１０１とＴＨｚ波受信部１０２は、テラヘルツ波を発生、検出する素子も兼ねる構成であるが、上記した図５のような構成を有してもよい。
【００４７】
以上のような実施例２の検査装置は、上記実施例１で述べた効果の他に、次のような効果を有する。テラヘルツ波を、検体が存在する部分に局在させることによって、テラヘルツ波と検体との相互作用を強くできるので、検出感度が向上し、精度の良い分析や同定などが容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明を利用すれば、タンパク質等を分析や同定するための検査装置などに応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明における実施形態と実施例１の検査装置を説明するための図である。
【図２】本発明における検査装置の一構成例を示す図である。
【図３】本発明における実施例２の検査装置を説明するための断面図である。
【図４】実施例における検査装置の変形例を説明するための上面図である。
【図５】実施例における検査装置の変形例を説明するための上面図である。
【図６】本発明における検査装置の作製例を説明するための図である。
【図７】本発明における実施例１の検査装置の動作を説明するための図である。
【図８】本発明における実施例２の検査装置の動作を説明するための図である。
【図９】テラヘルツ波を用いた検査装置の背景技術を説明する図である。
【図１０】光を用いた検査装置の背景技術を説明する図である。
【図１１】テラヘルツ波の発生／検出原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００、３００、４００  検査素子
１０１  ＴＨｚ波発信部
１０２  ＴＨｚ波受信部
１０３、３０１  検体保持部（基板）
１０４  検体
２０１  発生手段
２０２  検出手段
２０３  検体挿入手段
２０４  検体解析部
２０５  データベース
４０１  負性抵抗素子
５０１  高周波回路
【図１】
2006300925.tif 000003
【図２】
2006300925.tif 000004
【図３】
2006300925.tif 000005
【図４】
2006300925.tif 000006
【図５】
2006300925.tif 000007
【図６】
2006300925.tif 000008
【図７】
2006300925.tif 000009
【図８】
2006300925.tif 000010
【図９】
2006300925.tif 000011
【図１０】
2006300925.tif 000012
【図１１】
2006300925.tif 000013