(57)【要約】物質を検出するための装置及び該装置を製造する方法が開示されている。物質を検出するための装置の１例は、第１のチャンバーを画定するハウジング、及び、該ハウジングに結合された基体を備えている。該基体は、該第１のチャンバー内に配置されたナノ構造を備えている。該ナノ構造は、該物質にさらされると該物質に反応することができる。該装置は、該第１のチャンバー内に配置された第１のヒーターを備えている。該ヒーターは、該装置を分析用に準備するために該物質の少なくとも一部を加熱することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質を検出するための装置であって、
第１のチャンバーを画定するハウジングと、
前記ハウジングに結合された基体であって、該基体は、前記第１のチャンバー内に配置されたナノ構造を有し、該ナノ構造は、前記物質に曝露されると該物質に反応することからなる、該基体と、
前記第１のチャンバー内に配置された第１のヒーターであって、前記装置を分析用に準備するために前記物質の少なくとも一部を加熱するための第１のヒーター
を備える装置。
【請求項２】
前記第１のヒーターは抵抗器を備える、請求項１に装置。
【請求項３】
前記第１のチャンバー内に配置されて、前記物質のパラメータ値を測定するためのセンサーをさらに備え、前記センサーは、前記ナノ構造とは異なることからなる、請求項１の装置。
【請求項４】
前記センサーはコンデンサを備える、請求項３の装置。
【請求項５】
前記パラメータ値は、インピーダンスとキャパシタンスとの少なくとも一方を含む、請求項３の装置。
【請求項６】
前記第１のチャンバーの少なくとも一部を密閉して、前記ナノ構造を早期の曝露から保護するためのシールをさらに備える、請求項１の装置。
【請求項７】
前記シールは、透明材料と可撓性材料と除去可能な材料とポリマー材料のうちの少なくとも１つから構成される、請求項６の装置。
【請求項８】
前記ハウジングは、ニッケルまたは金または白金またはパラジウムまたはロジウムから構成される、請求項１の装置。
【請求項９】
前記ハウジングは、オリフィスプレートを含む、請求項１の装置。
【請求項１０】
前記ハウジングは、金とパラジウムとロジウムのうちの少なくとも１つで電気めっきされる、請求項１の装置。
【請求項１１】
前記基体は、表面増強ラマン分光法基体と自己作動型表面増強ラマン分光法基体と高感度蛍光分光法基体と増強発光分光法基体のうちの少なくとも１つを含む、請求項１の装置。
【請求項１２】
前記ハウジングは第２のチャンバーを画定し、前記ナノ構造は、前記第２のチャンバー内に追加的に配置される、請求項１の装置。
【請求項１３】
前記第２のチャンバー内に配置された第２のヒーターであって、前記第２のチャンバーが分析の準備ができるまでの時間を短縮するために前記物質の少なくとも一部を加熱するための第２のヒーターをさらに備える、請求項１２の装置。
【請求項１４】
物質を検出するための装置であって、
チャンバーを画定するハウジングと、
前記ハウジングに結合された基体であって、該基体は、前記チャンバー内に配置されたナノ構造を有し、該ナノ構造は、前記物質に曝露されると該物質に反応することからなる、該基体と、
前記チャンバー内に配置されて、前記物質のパラメータ値を測定するためのセンサーであって、前記ナノ構造とは異なるセンサー
を備える装置。
【請求項１５】
物質を検出するための装置を製造する方法であって、
マンドレルをめっき浴に浸してハウジングを形成するステップであって、前記マンドレルは、前記ハウジングの所望の開口または構造に対応するパターンまたは構造を有する、ステップと、
前記ハウジングを前記マンドレルから取り外すステップと、
前記ハウジングを基体に結合するステップ
を含み、
前記ハウジングは、ヒーター及び前記基体のナノ構造が配置されるチャンバーを画定し、前記ナノ構造は、前記物質に曝露された場合に、該物質に曝露されたことを明白に示すことからなる、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
検体の存在を検出するために、表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）を種々の産業で使用することができる。たとえば、爆発物を発見し及び／又は精査する（たとえば、空港で爆発物及び／又はその他の危険物がないかを調べるために手荷物を見つけ及び／又は精査する）ために、ＳＥＲＳをセキュリティ産業で使用することができる。あるいは、水及び／又はミルク中の毒素や汚染物質を検出するために、ＳＥＲＳを食品産業で使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】（補充可能性あり）
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本開示の教示にしたがって構成された例示的な試験装置を示す。
【図２】本開示の教示にしたがう、例示的なオリフィスプレートに結合されたシールを有する別の例示的な試験装置を示す。
【図３】分析溶液がチャンバーに加えられつつある図２の例示的な試験装置を示す。
【図４】図２の例示的な試験装置と本開示の教示にしたがって構成された読み取り装置の１例を示す。
【図５】図１及び／又は図２の例示的な試験装置を実施するために使用することができる例示的なオリフィスプレートを製造するプロセスの１例を示す。
【図６】図１及び／又は図２の例示的な試験装置を実施するために使用することができる例示的なオリフィスプレートを製造するプロセスの１例を示す。
【図７】図１及び／又は図２の例示的な試験装置を実施するために使用することができる例示的なオリフィスプレートを製造するプロセスの１例を示す。
【図８】図１及び／又は図２の例示的な試験装置を実施するために使用することができる例示的なオリフィスプレートを製造するプロセスの１例を示す。
【図９】図１及び／又は図２の例示的な試験装置を実施するために使用することができる例示的なオリフィスプレートを製造するプロセスの１例を示す。
【図１０】図１及び／又は図２の例示的な試験装置を実施するために使用することができる例示的なオリフィスプレートを製造するプロセスの１例を示す。
【図１１】図１及び／又は図２の例示的な試験装置を実施するために使用することができる例示的なオリフィスプレートを製造するプロセスの１例を示す。
【図１２】図１及び／又は図２の例示的な試験装置を実施するために使用することができる例示的なオリフィスプレートを製造するプロセスの１例を示す。
【図１３】図１〜図４の例示的な試験装置を作製する方法の１例を示す。
【図１４】本明細書に開示されている例を表すために使用することができるモデルの１例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
いくつかの例が添付の図面に図示されており、それらの例を以下で詳細に説明する。それらの図面は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、いくつかの特徴及びいくつかの図面のビューは、明瞭及び／又は簡潔にするために縮尺や図表が誇張されて示されている場合がある。
【０００５】
多くの用途が、対象物質の存在を検出するために使用できる信頼性の高い装置を必要としている。たとえば、そのような試験装置（または試験デバイス。以下同じ）または検出装置（または検出デバイス。以下同じ）は、空港や製造施設や食品加工施設や薬物製剤工場などにおいて爆発物や毒素や危険物の存在を検出するために有用である。いくつかの既知の試験装置及び／又は検出装置の基体（または基板。以下同じ）は、該基体が検出することを意図している環境及び／又は物質（たとえば検体）に対する早期の曝露（曝露が早すぎること）から十分には保護されない。環境及び／又は物質（たとえば検体）に対する該基体の早期の曝露は、該基体がそれらに意図的に曝露された（さらされた）ときに、該基体の酸化を引き起こす場合があり、及び／又は、該基体を物質を検出するのに有効ではないものにしてしまう可能性がある。
【０００６】
本明細書において、種々の物質の分析用の試験装置及び／又は検出装置の例が開示される。いくつかのそのような例において、試験装置は、試験装置／検出装置内でまたは試験装置／検出装置上で対象物質の存在を検出するために使用することができる表面増強ラマン分光法、または高感度蛍光分光法（Enhanced Fluorescence spectroscopy）、または増強発光分光法（Enhanced Luminescence spectroscopy。増強ルミネセンス分光法ともいう）と共に使用するためのものである。本明細書に開示されている試験装置の例は、使用する前の環境への曝露から試験装置の基体を保護し、及び／又は使用する前に該基体および／もしくは関連する表面構造の酸化もしくはその他の汚染を低減（たとえば防止）する金属及び／又は導電性のオリフィスプレート（オリフィス板ともいう）及び／もしくはハウジング（または筐体）を含む。さらに、いくつかの既知の装置とは対照的に、本明細書に開示されている試験装置は、１以上のインクスロット、及び／又は１以上のセンサー、及び／又は１以上のヒーターを備える。該（１以上の）インクスロットを、試験装置の試験室（試験チャンバー）に溶液または化学物質を制御可能に及び／又は正確に送り届けるために使用することができる。該１以上のセンサーを、該溶液または化学物質のパラメータ及び／又は性質を特定するために該溶液または化学物質のインピーダンス及び／又はキャパシタンス（静電容量）を測定する検出コンデンサによって実施することができる。該１以上のヒーターを、該溶液または化学物質を急速に乾燥させて、更なる分析用に該試験装置を準備するために使用される耐寒ヒーター（low temperature resistance heater）によって実施することができる。
【０００７】
いくつかの例では、該試験装置は、オリフィスプレート、ナノ構造／ナノ粒子が配置されている基体、センサー、及びヒーターを備えている。いくつかの例では、オリフィスプレートをウェーハ及び／又は基体に結合し及び／又は一体化する（または組み込む）ために、該オリフィスプレートと該ウェーハ及び／又は該基体の間にチャンバー（室）が画定されるように、該オリフィスプレートの凹面側が該基体に面する位置に配置される。いくつかのそのような例では、該センサー、該ヒーター、該（１以上の）ナノ構造及び／又はナノ粒子は、該チャンバー内に配置される。該（１以上の）ナノ構造及び／又はナノ粒子を該チャンバー内に配置することによって、該（１以上）のナノ構造及び／又はナノ粒子が検出することを意図している物質に該（１以上）のナノ構造及び／又はナノ粒子が早期に曝露されるのが実質的に阻止される。ギャングボンド（一括ボンド）プロセス（たとえば、金属を結合する熱圧着）を用いて、該オリフィスプレートを該ウェーハ及び／又は該基体に結合することができる。該（１以上の）ナノ構造及び／又はナノ粒子が検出することを意図している検体などの物質に対する該（１以上の）ナノ構造及び／又はナノ粒子の意図しない曝露を低減または防止するために、ポリマーテープ（または高分子テープ。以下同じ）によって、該オリフィスプレートの（１以上の）流体入口（流体ポート）や（１以上の）開口などを覆う。
【０００８】
いくつかの例では、該例示的な試験装置及び／又は検出装置を用いて対象物質を検出するために、該ポリマーテープの少なくとも一部が該オリフィスプレートから除去されて、１以上の流体ポート、１以上の開口、該チャンバー、該基体、該ナノ構造及び／又は該ナノ粒子を、試験される環境、化学物質（または化学薬品）、物質、ガス（気体）、検体などに曝露する（さらす）。さらにまたは代替的に、該試験装置を用いて対象物質を検出するために、物質または化学物質（または化学薬品）を、該試験装置及び／又は基体によって画定ないし規定される開口及び／又はスロットを通じて、該チャンバーに制御可能に送ることができる。該基体、ナノ構造及び／又はナノ粒子が（存在が検出及び／又は検査されるところの）該環境及び／又は物質（たとえば化学物質やガスや検体など）にさらされた後、該センサーは、該物質のパラメータ（たとえばインピーダンス）の値を測定することができる。測定されたパラメータに基づいて該物質の特性を決定するために、プロセッサは、該測定されたパラメータと１以上の基準パラメータとを比較することができる。さらにまたは代替的に、該基体、ナノ構造及び／又はナノ粒子が該環境及び／又は物質（たとえば化学物質やガスや検体など）にさらされた後、該ヒーターは、該物質を加熱し、これによって、該物質が該（１以上の）ナノ構造及び／又はナノ粒子上で乾燥する速さを速くして、該試験装置、ナノ構造及び／又はナノ粒子を更なる分析のためにより迅速に準備することができる。
【０００９】
該環境及び／又は物質にさらされた後、及び／又は、該物質が該（１以上の）ナノ構造及び／又はナノ粒子上で乾燥した後、該試験装置が例示的な読み取り装置内にまたは該読み取り装置に隣接して配置される。該読み取り装置は、該基体、ナノ構造及び／又はナノ粒子を照明する（すなわちそれらに光を当てる）光源を備えることができる。いくつかの例では、該基体、ナノ構造及び／又はナノ粒子によって散乱された光（たとえば、表面増強ラマン分光法におけるラマン散乱または高感度蛍光分光法における蛍光または増強発光分光法における発光）が、適切な案内要素及び／又はフィルタリング要素を有する分光計や光検出器などを用いてモニタ（監視）される。いくつかの例では、読み取り装置によって得られた結果は、モニターに表示され、及び／又は、試験されている及び／もしくは探されている物質の検出の有無を表す。
【００１０】
図１は、本開示の教示にしたがって構成された例示的な試験装置及び／又は検出装置１００を示している。図示の例の試験装置１００は、ボンドパッド１０５によって、金属製及び／又は導電性のオリフィスプレート及び／又はハウジング１０４に結合された基体１０２を備えている。図示の例では、オリフィスプレート１０４は、センサー１０８、ヒーター１１０、ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４が配置されている第１のチャンバー１０６及び第２のチャンバー１０７を画定している。ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４を円錐形状及び／又は柱形状とすることができる。いくつかの例では、それらの柱状構造は、物質または化学物質に曝露された後に集められて、増強分光分析のための制御可能な幾何学的形状ないし形態を有するナノ粒子の集合体を形成する。いくつかの例では、それらの円錐構造は、物質または化学物質に曝露された後には、分光分析のための比較的強い増強を生じる比較的鋭い先端を有する。いくつかの例では、基体１０２は、該基体１０２を通したナノ構造１０８及び／又はナノ粒子１１０の検出及び／又は分析を可能にするために透明（たとえば光学的に透明）である。
【００１１】
図示の例のセンサー１０８、ヒーター１１０、ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４は、基体１０２の表面１１５及び／又はボンドパッド１０５に隣接して配置され及び／又は表面１１５及び／又はボンドパッド１０５に結合されている。図示の例の基体１０２を、たとえば、ガラス、及び／又はプラスチック、及び／又は紙、及び／又はポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxane）、及び／又は透明材料（たとえば光透過性の物質）、及び／又はゴム、及び／又は膜（または薄膜）などの任意の適切な材料から作製することができる。図示の例のオリフィスプレート１０４を、たとえば、金属、及び／又はニッケル、及び／又は金、及び／又は白金などの任意の適切な材料から作製することができる。図示の例のナノ粒子１１４は、金、及び／又は銀、及び／又は検体などの対象物質と反応し、及び／もしくは、該対象物に応答し、及び／もしくは、該対象物を集めることなどができる他の任意の要素（たとえば元素）や化学物質を含むことができる。
【００１２】
図示の例のナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４は、それらが曝露されている検体の検出を容易にする。いくつかの例では、検体は、チャンバー１０６、１０７に加えられた溶液または化学物質内に含まれている。図示の例のセンサー１０８はグランド１１７に接続されている（すなわち接地されている）。この例の例示的なセンサー１０８は、チャンバー１０６、１０７に加えられた溶液または化学物質のインピーダンス及び／又はキャパシタンス（静電容量）を測定する検出コンデンサによって実施される。センサー１０８からの測定された値は、該溶液または化学物質の特性を決定するために使用される。図示の例のヒーター１１０は、該溶液または化学物質を急速に乾燥させて、更なる分析用に該試験装置１００を準備するために使用される耐寒ヒーター（たとえば抵抗器）によって実施される。
【００１３】
チャンバー１０６、１０７の一部（ないし各部分）を画定するために、図示の例のオリフィスプレート１０４は、テーパー部分（先細状になった部分）１１６、１１８、１２０、１２２と、結合部分１２４、１２６、１２８、並びに、開口及び／又は流体入口穴１３４を画定する上側部分１３０、１３２を含んでいる。いくつかの例では、結合部分１２４、１２６、１２８と上側部分１３０、１３２は、隔置されて、互いに実質的に平行であり、それぞれのテーパー部分１１６、１１８、１２０、１２２を介して結合される。本明細書で使用されている「実質的に平行」という表現は、平行度が約１０度のスキュー（ずれ）の範囲内であることを意味する。他の例では、結合部分１２４、１２６、１２８は、上側部分１３０、１３２から隔置されているが、結合部分１２４、１２６、１２８は、上側部分１３０、１３２と平行ではない。
【００１４】
図１の例に示されているように、第１のチャンバー１０６は、テーパー部分１１６、１１８及び上側部分１３０によって画定される。第２のチャンバー１０７は、テーパー部分１２０、１２２及び上側部分１３２によって画定される。この例では、結合部分１２６は基体１０２に結合されている。結合部分１２２と基体１０２は、結合されて、第１のチャンバー１０６と第２のチャンバー１０７を分離するためのハーメチックシールを形成し、これによって、第１の物質を第１のチャンバー１０６に加え、かつ、第１の物質と混ざり合うことなく、第２の物質を第２のチャンバー１０７に加えることができるようにしている。
【００１５】
図示の例の第１のチャンバー１０６及び第２のチャンバー１０７を密閉するために、シール１３６、１３８が取り外し可能に上側部分１２６、１２８に結合される。図示の例のシール１３６、１３８はハーメチックシールである。図示の例のハーメチックシール１３６、１３８は、ポリマーテープ、及び／又はプラスチック、及び／又は透明材料（たとえば光透過性の物質）、及び／又はプラスチックシート、及び／又は箔材、及び／又は箔（金属の薄いシート）、及び／又は膜（または薄膜）、及び／又は蝋（またはワックス）、及び／又はポリジメチルシロキサンから作製することができる。
【００１６】
図２は、矢印２０１で概ね示されている方向に取り外されようとしているシール１３６を有する試験装置及び／又は検出装置２００の１例を示している。図２に示されている例示的な試験装置２００は、図１の試験装置１００の片方の部分に類似している。このため、図１と同じもしくは同様の部分についての詳細な説明は省略されている。興味のある読者は、理解を容易にするために類似の部分についての上記の説明を参照されたい。図１及び図２では同じもしくは同様の部分を参照するために同じ参照番号が使用されている。
【００１７】
シール１３６が、試験装置２００のオリフィスプレート及び／又はハウジング２０１から取り外された後、試験装置２００が配置されている試験環境（たとえば部屋）内の空気及び／又は他のガス（気体）が、開口１３４を通ってチャンバー１０６内に流れて、（該チャンバー内で）ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４にさらされる（曝露される）。該試験環境内の空気及び／又は他のガスは、ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４によって検出されることが意図されている検体を含んでいる場合もあれば含んでいない場合もある。
【００１８】
図３は、シール１３６がオリフィスプレート２０１から取り除かれた後の例示的な試験装置及び／又は検出装置２００を示している。図３の例では、分析される溶液または化学物質３０２が、リザーバー（槽）３０４から、基体３０８によって画定される開口及び／又はスロット３０６を通ってチャンバー１０６に加えられつつある。図３は、シール１３６が取り外された状態で溶液または化学物質３０２がチャンバー１０６に加えられている試験装置２００を示しているが、他の例では、溶液または化学物質３０２がチャンバー１０６に加えられている間、シール１３６はオリフィスプレート２０１に取り付けられたままとすることができる。試験環境に依存して、溶液または化学物質３０２は、ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４によって検出されることが意図されている検体を含んでいる場合もあれば含んでいない場合もある。いくつかの例では、ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４が溶液または化学物質３０２にさらされた後で、チャンバー１０６をシール１３６及び／又は別のシールで再び覆って、試験が行われた後に、ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４が非試験環境にさらされることによって汚染されないようにする。いくつかの例では、ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４が溶液または化学物質３０２にさらされた後で、センサー１０８は、溶液または化学物質３０２の特性及び／又は値を測定する。いくつかの例では、ヒーター１１０は、溶液または化学物質３０２をより速く蒸発（または気化）させて、ナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４上に１以上の粒子が残るようにするために、該溶液（または化学物質）を加熱する。それらの（１以上の）粒子は、試験対象の検体を含んでいる場合がある。いくつかの例では、溶液または化学物質３０２の蒸発（または気化）によって、ナノ構造１１２は互いに引き寄せられ及び／又は互いにより近くに集められる。
【００１９】
図４は、（１以上の）検体を含んでいる場合もあれば含んでいない場合もある環境にさらされた後の、及び／又は、溶液または化学物質３０２がチャンバー１０６に加えられた後の図２の例示的な試験装置２００を示している。図４はまた、本開示の教示にしたがって構成された読み取り装置４００の１例を示している。この例では、読み取り装置４００は、光子４０４をチャンバー１０６内へと放出する光源４０２を備えている。図示の例では、光子はナノ構造１１２及び／又はナノ粒子１１４によって散乱される。いくつかの例では、散乱された光子４０６の一部は、読み取り装置４００の分光計および／または光検出器４０８によって検出および／または監視される。対象としている物質が検出されたか否かは、散乱された光子６０６の１以上の特性（たとえば、周波数シフトや波長変化など）に依存する。いくつかの例では、読み取り装置４００は、モニター４１０に表示される結果（たとえば、検出対象の検体の存否に関する情報）を生成するために、適切な案内要素及び／又はフィルタリング要素と共に、検出および／または監視された光子４０６を使用する。いくつかの例では、さらにまたは代替的に、読み取り装置４００は、センサー１１０から測定された（１以上の）値を受け取り、該測定された（１以上の）値を基準値と比較して、該物質または化学物質の特性を決定する。モニター４１０に表示することができる特性を、該物質または化学物質内に含まれている検体の名称とすることができる。
【００２０】
図５〜図１２は、図１及び／又は図２の例示的な（１以上の）オリフィスプレート１０４及び／又は２０１を実施するために使用することができる例示的なオリフィスプレート１２００の一部を作製するプロセスの１例を示している。図示の例では、図５〜図７に示されているように、オリフィスプレート１２００はマンドレル５００を用いて作製される。フォトレジスト６０２（図６）が該マンドレル５００に加えられ（たとえば塗布され）及びパターン形成（パターンすなわち所定の模様ないし形態が形成）されて、（１以上の）フォトレジスト構造７０２（図７）が形成される。該（１以上の）フォトレジスト構造７０２は、後続のエッチング行程の間、（１以上の）マスクとして機能する。マンドレル５０２を、ガラスやソーダ石灰シリカガラス（soda-lime-silica glass）などから作製することができる。
【００２１】
図８は、フッ化水素を用いてウェットエッチングした後のマンドレル５００を示している。フォトレジスト構造７０２は、該ウェットエッチングの間、マスクとして機能し、したがって、該マスクの直下の（１以上の）領域はエッチングされない。（１以上の）フォトレジスト構造７０２が除去された後には、フォトレジストマスクの下にあらかじめ存在していた場所に、（１以上の）細長い、台形の及び／もしくは円錐形の構造８０２が残る。
【００２２】
図９は、マンドレル５００上にマンドレルマスクを形成するステンレス鋼及び／又はクロムの層９０２を加える（たとえばスパッターする）ための物理蒸着プロセスを経た後の例示的なマンドレル５００を示している。
【００２３】
図１０は、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）及びフォトリソグラフィープロセスを経た後のマンドレル５００を示している。ＰＥＣＶＤプロセスによって、層９０２上に炭化ケイ素を堆積し、フォトリソグラフィープロセスによって、堆積した炭化ケイ素をパターン形成して、オリフィスプレート１２００の（１以上の）対応する開口１２０２を画定するために使用される（１以上の）炭化ケイ素構造１００２を形成する。
【００２４】
いくつかの例では、図１１に示されているように、オリフィスプレート１２００を形成するために、マンドレル５００が、マンドレル５００の表面１１０２全体（ただし、非導電性の炭化ケイ素１００２が配置されている場所を除く）をめっきするニッケルめっき浴に浸される。こうして、該めっき浴からのニッケルによって、オリフィスプレート１２００の（１以上の）パターン及び／又は（１以上の）形状及び／又は（１以上の）特徴（特徴部）が画定される。マンドレル５００及びオリフィスプレート１２００が該めっき浴から取り出された後で、図１２に示されているように、オリフィスプレート１２００を、マンドレル５００から取り外すこと及び／又ははぎ取ることができる。図１２の例では、（１以上の）開口が、図１０及び図１１の（１以上の）炭化ケイ素構造１００２に対応する（１以上の）位置に配置されている。
【００２５】
図１３は、図１〜図１２の例示的な試験装置を製造する例示的な方法１３００を示している。図１〜図１２に関する該例示的な方法１３００を図１３のフローチャートを参照して説明するが、方法１３００を実施する他の方法を使用することもできる。たとえば、（該フローチャート中の）ブロックの実行順序を変更することができ、及び／又は、それらのブロックの一部を変更し、及び／又は省き、及び／又はより小さなブロックに分割し、及び／又は結合することができる。
【００２６】
図１３の例示的な方法１３００は、フォトリソグラフィーによって、マンドレル５００上にフォトレストを加えて（たとえば塗布して）該フォトレジストをパターン形成することから開始する（ブロック１３０２）。いくつかの例では、マンドレル５００は、フッ化水素を用いてエッチング（たとえば、ウェットエッチングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ））され、その後、フォトレジスト構造７０２が取り除かれ、及び、マンドレル５００が清掃（クリーニング）されて、（１以上の）細長い、台形状及び／又は円錐状の構造８０２が現れる（該構造は、フォトレジストマスク（ブロック１３０４、１３０６）の下にあらかじめ存在していたものである）。マンドレル５００上にマンドレルマスクを形成するために、マンドレル５００に、導電性材料及び／又はステンレス鋼及び／又はクロムの層９０２を加える（たとえばスパッターする）ための物理蒸着（法）プロセスを施すことができる（ブロック１３０８）。非導電性の層及び／又は炭化ケイ素を加えてオリフィスプレート１２００の（１以上の）対応する開口１２０２を画定するために、マンドレル５００に、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）及びフォトリソグラフィープロセスを施すことができる（ブロック１３１０）。フォトリソグラフィーによって、マンドレル５００上にフォトレジストを加えて（たとえば塗布して）パターン形成することができる（ブロック１３１２）。いくつかの例では、該非導電性の層が、フッ化水素を用いてエッチング（たとえば、ウェットエッチングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ））され、その後、フォトレジスト構造７０２が取り除かれ、及び、マンドレル５００が清掃（クリーニング）される（ブロック１３１４、１３１６）。
【００２７】
いくつかの例では、オリフィスプレート１２００を形成するために、マンドレル５００が、めっき浴内に配置され及び／もしくは浸されて、金属ハウジング（金属製のハウジング）及び／又はオリフィスプレート１０４、２０１が形成され、及び／又は、マンドレル５００が、たとえば、金及び／又はパラジウム及び／又はロジウムで電気めっきされる（ブロック１３２０）。いくつかの例では、ハウジング１０４、２０１の導電性によって、ハウジング１０４、２０１は、サンプリング用の電子端末（または電気端子）として作用することができる。該めっき浴は、ニッケル及び／又は金及び／又は白金などの金属を含むことができる。いくつかの例では、該めっき浴の金属は、炭化ケイ素が非導電性であるために、炭化ケイ素に対してはめっきしない。このため、ハウジング１０４、２０１の開口１３０は、炭化ケイ素が配置されている場所に画定され、したがって、開口１３０のサイズ（大きさ）を制御するために、該炭化ケイ素を使用することができる。
【００２８】
いくつかの例では、ある特定の時間（量）が経過した後で、マンドレル５００及びハウジング１０４、２０１、１３０２がめっき浴から取り出され、そして、ハウジング１０４、２０１がマンドレル５００から取り除かれ及び／又ははぎ取られる（ブロック１３２２）。センサー１０８及びヒーター１１０が、基体１０２の表面１１５に隣接して配置される（ブロック１３２３）。次に、センサー１０８、ヒーター１１０、及びナノ粒子１１４が、例示されているハウジング１０４、２０１によって画定されるチャンバー１０６内に配置されるように、ハウジング１０４、２０１が基体１０２に結合される（ブロック１３２４）。ハウジング１０４、２０１によって画定されたチャンバー１０６を密閉し、及び／又は、ハウジング１０４、２０１によって画定された開口１３０を覆うために、シール１３２が、ハウジング１０４、２０１、１３０２に結合される（ブロック１３２６）。次に、方法１３００は、終了するか、または、ブロック１３０２に戻る。
【００２９】
図１４は、本開示の教示にしたがう分析回路で使用することができる物質及び／又はインク及び／又は化学モデル１４００の１例を示している。モデル１４００は、第１の抵抗器１４０２、第２の抵抗器１４０４、第３の抵抗器１４０６、電極１４０８、１４１０、及びコンデンサ１４１２を備えている。いくつかの例では、コンデンサ１４１２のキャパシタンス（静電容量）は、チャンバー１０６内の物質及び／又は化学物質の電気二重層コンデンサのキャパシタンスに一致ないし相当する。いくつかの例では、第１の抵抗器１４０２（の抵抗値）は、チャンバー１０６内の物質及び／又は化学物質のバルク体（bulk body）の抵抗値（または厚み方向の抵抗値）に一致ないし相当する。いくつかの例では、第１の抵抗器１４０２の抵抗値は、イオン濃度（イオン密度）及び／又はイオン量によって決まり、化学的な経路長（chemical path length。または化学的な厚み）及び／又は断面積に比例する。いくつかの例では、第２の抵抗器１４０４の抵抗値は、チャンバー１０６内の物質及び／又は化学物質のバルク体及び／又は直接導電路を有する経路の漏れ経路抵抗値（leakage path resistance）に一致ないし相当する。いくつかの例では、第３の抵抗器１４０６（の抵抗値）は、センサー回路内の寄生抵抗（の抵抗値）に一致ないし相当する（該寄生抵抗は、金属層の導電路や接触部などに関連しうる）。
【００３０】
いくつかの例では、モデル１４００に基づいて、伝達関数が、利得（Ｖout／Ｖin）に関して得られる。いくつかの例では、チャンバー１０６内の物質及び／又は化学物質の異なる抵抗及び／又は性質によって、ある周波数応答及び／又は信号が提供される。いくつかの例では、該周波数応答を分析して、チャンバー１０６内の物質及び／又は化学物質のパラメータ及び／又は特性を特定することができる。
【００３１】
本明細書で説明されているように、物質を検出するための例示的な装置は、第１のチャンバーを画定するハウジングを備えている。基体が該ハウジングに結合される。該基体は、該第１のチャンバー内に配置されたナノ構造を含んでいる。該ナノ構造は、該物質にさらされると該物質に反応することができる。該装置は、該第１のチャンバー内に配置された第１のヒーターを備えている。該ヒーターは、該装置を分析用に準備するために（すなわち、該装置を分析できる状態にするために）該物質の少なくとも一部を加熱することができる。いくつかの例では、該第１のヒーターは抵抗器を含んでいる。いくつかの例では、該装置は、該第１のチャンバー内に配置されたセンサーを備えている。該センサーは、該物質のパラメータ値を測定することができる。該センサーは該ナノ構造とは異なる。いくつかの例では、該センサーはコンデンサを備えている。いくつかの例では、該パラメータ値は、インピーダンスとキャパシタンスの少なくとも一方を含んでいる。
【００３２】
いくつかの例では、該装置は、該ナノ構造を早期の曝露（早過ぎる曝露）から保護するために該第１のチャンバーの少なくとも一部を密閉する（または該少なくとも一部を取り囲む）シールを備えている。いくつかの例では、該シールは、透明材料（たとえば光透過性の物質）と可撓性材料と除去可能な材料とポリマー材料（または高分子材料）のうちの少なくとも１つを含む（または、それらの材料のうちの少なくとも１つから構成される）。いくつかの例では、該ハウジングは、ニッケルまたは金または白金またはパラジウムまたはロジウムを含んでいる。いくつかの例では、該ハウジングはオリフィスプレートを含む（または、該ハウジングはオリフィスプレートから構成される）。いくつかの例では、該ハウジングは、金とパラジウムとロジウムとのうちの少なくとも１つで電気めっきされる。いくつかの例では、該基体は、表面増強ラマン分光法基体（表面増強ラマン分光法用の基体）と自己作動型表面増強ラマン分光法基体（self actuating Surface Enhanced Raman spectroscopy substrate。自己作動型表面増強ラマン分光法用の基体）と高感度蛍光分光法基体（Enhanced Fluorescence spectroscopy substrate。高感度蛍光分光法用の基体）と増強発光分光法基体（Enhanced Luminescence spectroscopy substrate。増強発光分光法用の基体）とのうちの少なくとも１つを含んでいる（または、該基体を、それらの分光法基体のいずれかとすることができる）。いくつかの例では、該ハウジングは、外部からアクセス可能な第２のチャンバーを画定する。該ナノ構造は、該第２のチャンバー内に追加的に配置される。いくつかの例では、該装置は、該第２のチャンバー内に配置された第２のヒーターを備えている。該第２のヒーターは、該第２のチャンバーが分析の準備ができるまでの時間（すなわち、該第２のチャンバーが分析できる状態になるまでの時間）を短縮するために該物質の少なくとも一部を加熱することができる。
【００３３】
物質を検出するための例示的な装置は、チャンバーを画定するハウジングを備えている。基体が該ハウジングに結合される。該基体は、該チャンバー内に配置されたナノ構造を含んでいる。該ナノ構造は、該物質にさらされると該物質に反応することができる。該装置は、該チャンバー内に配置されたセンサーを備えている。該センサーは、該物質のパラメータ値を測定することができる。該センサーは該ナノ構造とは異なる。
【００３４】
物質を検出するための装置を作製する方法の１例は、マンドレルをめっき浴に浸してハウジングを形成することを含む。該マンドレルは、該ハウジングの所望の開口または構造に対応するパターンまたは構造を含む。該方法は、該マンドレルから該ハウジングを取り外すこと、及び、該ハウジングを基体に結合することを含む。該ハウジングは、ヒーター及び該基体のナノ構造が配置されているチャンバーを画定することができる。該ナノ構造は、該物質にさらされた（曝露された）場合に、該物質にさらされたことを明白に示すことができる（または、該物質にさらされたことの証拠を示すことができる）。
【００３５】
いくつかの例示的な方法、装置および製品が本明細書において説明されたが、本発明の範囲はそれらには限定されない。本発明には、特許請求の範囲内に公正に入る全ての方法、装置、及び製品が含まれる。
【図１】
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【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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【図１４】
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【国際調査報告】
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