【手続補正書】
【提出日】平成29年1月16日(2017.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された構造のセンサーでは、粒子層とミラー層を隔てる誘電体の厚さは２−４０ｎｍであり、発明者らの検討によれば、電場増強度の波長依存性（増強度スペクトル又は反射率スペクトル）におけるピークは、ブロードであるものの全体として低く不十分な増強度となっていることが分ってきた。また、同文献に開示されたセンサーでは、複数の粒子の寸法が、不均一となった場合（ばらつきが生じた場合）には、増強度スペクトルにおけるピークの波長が大きくシフトしてしまうことが分ってきた。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る分析装置の一態様は、
金属層と、前記金属層上に設けられ励起光を透過する透光層と、前記透光層上に設けられ、第１方向に第１ピッチで配列され、前記第１方向に交差する第２方向に第２ピッチで配列された複数の金属粒子と、を含む電場増強素子と、
前記第１方向に偏光した直線偏光光、前記第２方向に偏光した直線偏光光、及び、円偏光光の少なくとも１つを前記励起光として前記電場増強素子に照射する光源と、
前記電場増強素子から放射される光を検出する検出器と、
を備え、
前記電場増強素子の前記金属粒子の配置は、下記式（１）の関係を満たし、
Ｐ１＜Ｐ２≦Ｑ＋Ｐ１    ・・・（１）
［ここで、Ｐ１は前記第１ピッチ、Ｐ２は前記第２ピッチ、Ｑは、前記金属粒子の列に励起される局在型プラズモンの角振動数をω、前記金属層を構成する金属の誘電率をε（ω）、前記金属粒子の周辺の誘電率をε、真空中の光速をｃ、前記励起光の照射角であって前記金属層の厚さ方向からの傾斜角をθ、として、下記式（２）を満たす回析格子のピッチを表す。
（ω／ｃ）・｛ε・ε（ω）／（ε＋ε（ω））｝１／２＝ε１／２・（ω／ｃ）・ｓｉｎθ＋２ａπ／Ｑ  （ａ＝±１，±２，…）    ・・・（２）］
前記透光層の厚さをＧ［ｎｍ］、前記透光層の実効屈折率をｎｅｆｆ、前記励起光の波長をλｉ［ｎｍ］としたときに、下記式（３）の関係を満たす。
２０［ｎｍ］＜Ｇ・（ｎｅｆｆ／１．４６）≦１６０［ｎｍ］・（λｉ／７８５［ｎｍ］）    ・・・（３）
このような分析装置は、増強度スペクトルにおいて、非常に高い増強度が得られ、標的物質を高感度に検出・分析することができる。また、係る分析装置の高い増強度の得られる位置が、少なくとも金属粒子の上面側に存在するため、当該位置に標的物質が接触しやすいため、標的物質を高感度に検出・分析することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る分析装置の一態様は、
金属層と、前記金属層上に設けられ励起光を透過する透光層と、前記透光層上に設けられ、第１方向に第１ピッチで配列され、前記第１方向に交差する第２方向に第２ピッチで配列された複数の金属粒子と、を含む電場増強素子と、
前記第１方向に偏光した直線偏光光、前記第２方向に偏光した直線偏光光、及び、円偏光光の少なくとも１つを前記励起光として前記電場増強素子に照射する光源と、
前記電場増強素子から放射される光を検出する検出器と、
を備え、
前記電場増強素子の前記金属粒子の配置は、下記式（１）の関係を満たし、
Ｐ１＜Ｐ２≦Ｑ＋Ｐ１    ・・・（１）
［ここで、Ｐ１は前記第１ピッチ、Ｐ２は前記第２ピッチ、Ｑは、前記金属粒子の列に励起される局在型プラズモンの角振動数をω、前記金属層を構成する金属の誘電率をε（ω）、前記金属粒子の周辺の誘電率をε、真空中の光速をｃ、前記励起光の照射角であって前記金属層の厚さ方向からの傾斜角をθ、として、下記式（２）を満たす回析格子のピッチを表す。
（ω／ｃ）・｛ε・ε（ω）／（ε＋ε（ω））｝１／２＝ε１／２・（ω／ｃ）・ｓｉｎθ＋２ａπ／Ｑ  （ａ＝±１，±２，…）    ・・・（２）］
前記透光層は、ｍ層の層が積層した積層体からなり、
ｍは自然数であり、
前記透光層は、前記金属粒子側から前記金属層側に向って、第１透光層、第２透光層、・・・、第ｍ−１透光層、第ｍ透光層の順に積層しており、
前記金属粒子周辺の屈折率をｎ０、
前記金属層の法線方向と前記励起光の入射方向とがなす角をθ０、
前記金属層の法線方向と前記第ｍ透光層中の前記励起光の屈折光の前記金属層への入射方向とがなす角をθｍ、
前記第ｍ透光層の屈折率をｎｍ、
前記第ｍ透光層の厚さをＧｍ［ｎｍ］、
前記励起光の波長をλｉ［ｎｍ］としたとき、
下記式（５）、及び、式（６）の関係を満たす。
ｎ０・ｓｉｎθ０＝ｎｍ・ｓｉｎθｍ    ・・・（５）
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
ここで、隣合う金属粒子列３１の第２方向における間隔を第２ピッチＰ２と定義する。第２ピッチＰ２は、第２方向における２つの金属粒子列３１の重心間の距離を指す。また、第２ピッチＰ２は、金属粒子列３１が、複数の列から構成される場合には、複数の列２２の第２方向における重心の位置と、隣の金属粒子列３１の複数の列の第２方向における重心の位置と、の間の距離を指す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
一方、励起光の照射角であって金属層１０若しくは透光層２０の厚さ方向、又は金属粒子３０の高さ方向からの傾斜角をθとし、間隔Ｑを有する仮想的な回折格子を通過した励起光の波数Ｋは、式（Ｂ）
Ｋ＝ｎ・（ω／ｃ）・ｓｉｎθ＋ａ・２π／Ｑ  （ａ＝±１，±２，…）    ・・・（Ｂ）
で表すことができ、この関係は、分散関係のグラフ上には、曲線ではなく直線で現れる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
したがって、上記式（Ａ）及び式（Ｂ）から、以下の式（２）が得られ、
（ω／ｃ）・｛ε・ε（ω）／（ε＋ε（ω））｝１／２＝ε１／２・（ω／ｃ）・ｓｉｎθ＋２ａπ／Ｑ  （ａ＝±１，±２，…）    ・・・（２）
この式（２）の関係を満たせば、金属層１０に伝搬型表面プラズモンが励起されることが理解される。この場合、図７のＳＰＰの例でいえば、θ及びｍを変化させることにより、ライトラインの傾き及び／又は切片を変化させることができ、ＡｕのＳＰＰの分散曲線に対してライトラインの直線を交差させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
１．３．３．第２ピッチＰ２
金属粒子列３１の間の第２ピッチＰ２は、上記のように、第１ピッチＰ１と同じであっても異なってもよいが、例えば、励起光を垂直入射（入射角θ＝０）で、かつ、１次の回折光（ａ＝０）を用いる場合には、第２ピッチＰ２として上述の回折格子の間隔Ｑを採用すれば、式（Ｃ）を満たすことができる。しかし、選択する入射角θ及び回折光の次数ｍにより、式（Ｃ）を満たすことのできる間隔Ｑは、幅を有することになる。なお、この場合の入射角θは、厚さ方向から第２方向への傾斜角であることが好ましいが、第１方向の成分を含む方向への傾斜角としてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
図１８は、１ライン⊥＿Ｘ１８０Ｙ７８０＿１３０Ｄ３０Ｔ＿ＡＧモデル、及び、１ライン⊥＿Ｘ１８０Ｙ７８０＿１２０Ｄ３０Ｔ＿ＡＵモデルのＳＱＲＴの透光層の厚さＧに対するプロット、及び、同モデルの（トップ／ボトム）比の厚さＧに対するプロットである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５７】
次に、励起光の波長が異なる場合について調べた。図１９は、１ライン⊥＿Ｘ１８０Ｙ６００＿１００Ｄ３０Ｔ＿ＡＧモデル、及び、１ライン⊥＿Ｘ１８０Ｙ７８０＿１３０Ｄ３０Ｔ＿ＡＧモデルのＳＱＲＴの透光層の厚さＧに対するプロット、及び、同モデルの（トップ／ボトム）比の厚さＧに対するプロットである。計算に用いたメッシュはＸＹ１ｎｍＺ１−５ｎｍＧＧである。また、上述の図１８の場合と同様に、増強度のピークを与える波長は、透光層の厚さＧに従って変化するため、図１９のＳＱＲＴは、それぞれ最大の増強度（最小の反射率）を与える波長における増強度（ＳＱＲＴ）を求めてこれをプロットした。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７２】
図２２を参照すると、透光層の厚さＧが２０ｎｍのときには、６３０ｎｍ及び６４０ｎｍの波長で励起されると高いＳＱＲＴの値を示すことが判明した。そして、係る値よりも大きいＳＱＲＴの値を示す透光層の厚さＧの範囲は、励起光の波長にかかわらず、２０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下であることが読取れる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０８】
本発明に係る電場増強素子における金属粒子の配置は、既に説明したとおり、式（１）
Ｐ１＜Ｐ２≦Ｑ＋Ｐ１    ・・・（１）
［ここで、Ｐ１は前記第１ピッチ、Ｐ２は前記第２ピッチ、Ｑは、前記金属粒子の列に励起される局在型プラズモンの角振動数をω、前記金属層を構成する金属の誘電率をε（ω）、前記金属粒子の周辺の誘電率をε、真空中の光速をｃ、前記励起光の照射角であって前記金属層の厚さ方向からの傾斜角をθ、として、下記式（２）を満たす回析格子のピッチを表す。
（ω／ｃ）・｛ε・ε（ω）／（ε＋ε（ω））｝１／２＝ε１／２・（ω／ｃ）・ｓｉｎθ＋２ａπ／Ｑ  （ａ＝±１，±２，…）    ・・・（２）］
の関係を満たすため、構造上、図２７に示した構造に関して分類すれば、１ライン⊥構造又は１ライン‖構造に属する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と、前記金属層上に設けられ励起光を透過する透光層と、前記透光層上に設けられ、第１方向に第１ピッチで配列され、前記第１方向に交差する第２方向に第２ピッチで配列された複数の金属粒子と、を含む電場増強素子と、
前記第１方向に偏光した直線偏光光、前記第２方向に偏光した直線偏光光、及び、円偏光光の少なくとも１つを前記励起光として前記電場増強素子に照射する光源と、
前記電場増強素子から放射される光を検出する検出器と、
を備え、
前記電場増強素子の前記金属粒子の配置は、下記式（１）の関係を満たし、
Ｐ１＜Ｐ２≦Ｑ＋Ｐ１    ・・・（１）
［ここで、Ｐ１は前記第１ピッチ、Ｐ２は前記第２ピッチ、Ｑは、前記金属粒子の列に励起される局在型プラズモンの角振動数をω、前記金属層を構成する金属の誘電率をε（ω）、前記金属粒子の周辺の誘電率をε、真空中の光速をｃ、前記励起光の照射角であって前記金属層の厚さ方向からの傾斜角をθ、として、下記式（２）を満たす回析格子のピッチを表す。
（ω／ｃ）・｛ε・ε（ω）／（ε＋ε（ω））｝１／２＝ε１／２・（ω／ｃ）・ｓｉｎθ＋２ａπ／Ｑ  （ａ＝±１，±２，…）    ・・・（２）］
前記透光層の厚さをＧ［ｎｍ］、前記透光層の実効屈折率をｎｅｆｆ、前記励起光の波長をλｉ［ｎｍ］としたときに、下記式（３）の関係を満たす、分析装置。
２０［ｎｍ］＜Ｇ・（ｎｅｆｆ／１．４６）≦１６０［ｎｍ］・（λｉ／７８５［ｎｍ］）    ・・・（３）
【請求項２】
請求項１において、
前記Ｇ［ｎｍ］、前記ｎｅｆｆ、前記λｉ［ｎｍ］は、下記式（４）の関係を満たす、分析装置。
３０［ｎｍ］≦Ｇ・（ｎｅｆｆ／１．４６）≦１６０［ｎｍ］・（λｉ／７８５［ｎｍ］）    ・・・（４）
【請求項３】
金属層と、前記金属層上に設けられ励起光を透過する透光層と、前記透光層上に設けられ、第１方向に第１ピッチで配列され、前記第１方向に交差する第２方向に第２ピッチで配列された複数の金属粒子と、を含む電場増強素子と、
前記第１方向に偏光した直線偏光光、前記第２方向に偏光した直線偏光光、及び、円偏光光の少なくとも１つを前記励起光として前記電場増強素子に照射する光源と、
前記電場増強素子から放射される光を検出する検出器と、
を備え、
前記電場増強素子の前記金属粒子の配置は、下記式（１）の関係を満たし、
Ｐ１＜Ｐ２≦Ｑ＋Ｐ１    ・・・（１）
［ここで、Ｐ１は前記第１ピッチ、Ｐ２は前記第２ピッチ、Ｑは、前記金属粒子の列に励起される局在型プラズモンの角振動数をω、前記金属層を構成する金属の誘電率をε（ω）、前記金属粒子の周辺の誘電率をε、真空中の光速をｃ、前記励起光の照射角であって前記金属層の厚さ方向からの傾斜角をθ、として、下記式（２）を満たす回析格子のピッチを表す。
（ω／ｃ）・｛ε・ε（ω）／（ε＋ε（ω））｝１／２＝ε１／２・（ω／ｃ）・ｓｉｎθ＋２ａπ／Ｑ  （ａ＝±１，±２，…）    ・・・（２）］
前記透光層は、ｍ層の層が積層した積層体からなり、
ｍは自然数であり、
前記透光層は、前記金属粒子側から前記金属層側に向って、第１透光層、第２透光層、・・・、第ｍ−１透光層、第ｍ透光層の順に積層しており、
前記金属粒子周辺の屈折率をｎ０、
前記金属層の法線方向と前記励起光の入射方向とがなす角をθ０、
前記金属層の法線方向と前記第ｍ透光層中の前記励起光の屈折光の前記金属層への入射方向とがなす角をθｍ、
前記第ｍ透光層の屈折率をｎｍ、
前記第ｍ透光層の厚さをＧｍ［ｎｍ］、
前記励起光の波長をλｉ［ｎｍ］としたとき、
下記式（５）、及び、式（６）の関係を満たす、分析装置。
ｎ０・ｓｉｎθ０＝ｎｍ・ｓｉｎθｍ    ・・・（５）
【数１】
2015152493.tif 000001
【請求項４】
請求項３において、
前記θｍ、前記ｎｍ、前記Ｇｍ［ｎｍ］、前記λｉ［ｎｍ］は、下記式（７）の関係を満たす、分析装置。
【数２】
2015152493.tif 000002
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記金属粒子の前記透光層に近い側の角部に励起される局在型表面プラズモンの強度に対する、前記金属粒子の前記透光層に遠い側の角部に励起される局在型表面プラズモンの強度の比は、前記透光層の厚さにかかわらず一定である、分析装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５に記載の分析装置と、前記検出器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、前記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。