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化学传感器、化学传感器的制造方法和化学物质检测装置制造方法及图纸

技术编号:16603742 阅读:38 留言:0更新日期:2017-11-22 14:00
本发明专利技术涉及化学传感器、化学传感器的制造方法和化学物质检测装置。其中,化学传感器包括:基板,其在第一平面上形成有至少一个光检测部;以及透镜层,其层叠在所述基板上并具有光透过性,且在所述基板相反侧的表面上形成有透镜结构,所述透镜层具有将保持在凹部的检测对象物所产生的光导入至所述光检测部的透镜形状,其中,所述透镜结构在基板侧突出,且具有沿垂直于所述第一平面的第一方向与所述光检测部相对的凹部和在所述基板相反侧突出并沿所述第一方向不与所述光检测部相对的凸部。

Chemical sensor, manufacturing method of chemical sensor and detection device for chemical substances

The invention relates to a chemical sensor, a manufacturing method of a chemical sensor and a chemical substance detecting device. The chemical sensor includes a substrate, which is formed with at least one light detecting portion in the first plane; and a lens layer stacked on the substrate and having a light transmittance, and the surface on the opposite side of the substrate is formed on the lens structure, the lens layer has a lens shape will remain. Produced in the concave part of the object to be detected light into to the light detecting portion wherein the lens structure on the substrate side, and has a first direction perpendicular to the first plane and the light detecting protrusion relative concave and substrate on the opposite side and along the the first direction and the light detecting portion relative to the convex part.

【技术实现步骤摘要】
化学传感器、化学传感器的制造方法和化学物质检测装置本申请是申请日为2013年2月1日、专利技术名称为“化学传感器、化学传感器的制造方法和化学物质检测装置”的申请号为201380013161.8的专利申请的分案申请。
本技术涉及一种利用从检测对象物发射的光来检测化学物质的化学传感器、化学传感器的制造方法和化学物质检测装置。
技术介绍
已经研究了利用由于化学结合引起的发射光来检测化学物质的化学传感器。具体地,使与将要检测的靶材料特异性结合的示踪材料固定在传感器上,并将样品供给到传感器。因此,包含在样品中的靶材料与示踪材料结合。例如,如果使用可以引入包括靶材料和示踪材料的结合体中的荧光标记来使结合体发射光,那么光电转换元件可以检测发射光。通过在传感器上固定多种示踪材料,还可以识别包含在样品中的靶材料的种类。为了通过利用这种化学传感器高灵敏度和高精度地进行检测,需要将由于靶材料和示踪材料的结合引起的发射光有效地引入光电转换元件中。例如,专利文献1公开了一种用于检测有机分子的半导体装置,其中固态成像元件与具有其中配置有有机分子探针的区域的硅基板集成一体。该装置具有其中固态成像元件检测由于配置在有机分子探针配置区域中的有机分子探针和靶材料的结合引起的荧光的构造。另一方面,专利文献2公开了一种生物聚合物分析芯片,其中片上透镜安装在两个位置之间,每个位置都包括双栅晶体管(光电转换元件)和示踪材料。该芯片具有其中从示踪材料和靶材料的结合体产生的荧光由片上透镜收集并且双栅晶体管检测收集的光的构造。引用文献列表专利文献专利文献1:日本专利申请特开No.2002-202303专利文献2:日本专利申请特开No.2006-4991
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而,在专利文献1中所述的构造中,没有将来自有机分子探针的各向同性的发射光引入固态成像元件中的光学系统,这导致不能获得足够量的光并且灵敏度和精度低的问题。此外,各向同性的发射光进入相邻的固态成像元件中,这可能在检测的信号中产生串扰。另外,没有限定使有机分子探针与其结合的表面的材料,并且没有通过有机分子探针在表面上的均匀结合来促进检测精度的改善。另一方面,在专利文献2中所述的构造中,在片上透镜的上表面上形成透光性顶栅电极。这种顶栅电极被认为是由透光电极材料氧化铟锡(ITO)和石墨烯等形成。然而,为了使用这些材料获得低电阻值,需要增大膜厚度,这可能降低膜的透光率和灵敏度。鉴于如上所述的情况,本技术的目的是提供一种能够有效地检测从检测对象物发射的光的化学传感器、化学传感器的制造方法和化学物质检测装置。解决问题的手段鉴于如上所述的情况,根据本技术实施方案的化学传感器包括基板和透镜层。在所述基板,形成至少一个光检测部。所述透镜层层叠在所述基板上并具有光透过性,并且在所述透镜层的基板相反侧的表面上形成朝向层叠方向的凹状的透镜结构。通过利用这种构成,可以在形成为凹状的透镜结构上收集检测对象物,并使从检测对象物发射的发射光(荧光等)朝向光检测部收集。即使透镜层具有任意的折射率(绝对折射率),该折射率也大于检测对象物周围的空气的折射率。因此,在透镜层上形成的凹状透镜结构起到透镜的作用。具体地,通过利用这种化学传感器,可以有效地检测从检测对象物发射的光。所述透镜结构可以面向所述光检测部。通过利用这种构成,通过一个透镜结构使发射光朝向一个光检测部收集。因此,对应的光检测部可以检测从收集在透镜结构上的检测对象物发射的光。所述光检测部可以包括多个光检测部,所述多个光检测部可以排列在所述基板上,所述透镜结构可以包括多个透镜结构,并且各个透镜结构可以面向各个光检测部。通过利用这种构成,与各透镜结构对应的光检测部可以检测从收容在透镜结构中的检测对象物发射的光。另外,通过透镜结构的光收集效果,防止光检测部检测从相邻的透镜结构发射的光(串扰)。所述透镜层可以对照射到所述化学传感器上的照明光的波长区域具有遮挡性。通过利用这种构成,用于使检测对象物产生发射光的照明光(激励光等)可以被透镜层遮挡,可以防止光检测部检测照明光,并且光检测部可以仅检测发射光。所述化学传感器可以包括层叠在所述基板和所述透镜层之间并对照射到所述化学传感器上的照明光的波长区域具有遮挡性的分光滤波层。通过利用这种构成,照明光可以被分光滤波层遮挡,可以防止光检测部检测照明光,并且光检测部可以仅检测发射光。所述透镜层可以具有第一折射率并且所述分光滤波层可以具有比第一折射率大的第二折射率。通过利用这种构成,因为被透镜层折射的发射光进一步在透镜层和分光滤波层之间的界面上折射,所以光检测部可以收集更多的发射光。可以包括层叠在所述透镜层上并对含有检测对象物的溶液具有排液性的保护层。通过利用这种构成,供给到化学传感器的含有检测对象物的溶液由于保护层的排液性而与保护层具有大的接触角。因此,如果含有检测对象物的溶液被逐渐干燥,那么含有检测对象物的溶液通过透镜结构的凹状和排液性收集在透镜结构上。具体地,可以将检测对象物收集在透镜结构上,并可以提高透镜结构的光收集效果。所述透镜层的基板相反侧的表面可以对含有检测对象物的溶液具有排液性。通过利用这种构成,可以通过透镜层的排液性和透镜结构的凹状将供给到化学传感器的含有检测对象物的溶液收集在各透镜结构上。所述透镜结构可以形成球面透镜形状。通过利用这种构成,可以不仅呈现通过透镜层的折射率(第一折射率)的光收集效果,而且可以呈现通过透镜形状的光收集效果。所述透镜结构可以形成圆柱状透镜形状。通过利用这种构成,可以不仅呈现通过透镜层的折射率(第一折射率)的光收集效果,而且可以呈现通过透镜形状的光收集效果。鉴于如上所述的情况,根据本技术实施方案的化学传感器的制造方法包括在其上形成有多个光检测部的基板上层叠热塑性材料。将所述热塑性材料图案化成多个部分。通过加热所述热塑性材料使所述热塑性材料的相邻部分彼此连接;以及使所述热塑性材料形成凹状。通过利用这种构成,可以仅通过图案化和加热热塑性材料利用热塑性材料的流动性将热塑性材料形成凹状。热塑性材料可以用作透镜层或者形成透镜层用的蚀刻抗蚀剂。具体地,通过利用这种制造方法,可以容易制造具有凹状透镜结构的化学传感器。在图案化所述热塑性材料的过程中,可以通过线性地除去所述光检测部之上的所述热塑性材料来使所述热塑性材料图案化。通过利用这种构成,因为除去各光检测部之上的热塑性材料,所以当加热热塑性材料时,在各光检测部之上形成薄连接的热塑性材料的部分,即,可以形成面向各光检测部的透镜结构。鉴于如上所述的情况,根据本技术实施方案的化学物质检测装置包括化学传感器、照明光源和图像获取单元。所述化学传感器包括其上形成有至少一个光检测部的基板,层叠在所述基板上并具有光透过性的透镜层,和在所述透镜层的基板相反侧的表面上朝向层叠方向凹状形成的透镜结构。所述照明光源向所述化学传感器照射照明光。所述图像获取单元基于从所述光检测部的输出获取发射光的图像,所述光检测部的输出是通过所述照明光的照射而从收容在所述透镜结构中的检测对象物产生的发射光生成的。通过利用这种构成,可以向化学传感器照射照明光,可以基于从光检测部的输出获取发射光的图像,该光检测部的输出是通过照明光的照射而从检测对象物产生的发射光生成的,并且可以从图像检本文档来自技高网
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化学传感器、化学传感器的制造方法和化学物质检测装置

【技术保护点】
一种化学传感器,包括:基板,其在第一平面上形成有至少一个光检测部;以及透镜层,其层叠在所述基板上并具有光透过性,且在所述基板相反侧的表面上形成有透镜结构,所述透镜层具有将保持在凹部的检测对象物所产生的光导入至所述光检测部的透镜形状,其中,所述透镜结构在基板侧突出,且具有沿垂直于所述第一平面的第一方向与所述光检测部相对的凹部和在所述基板相反侧突出并沿所述第一方向不与所述光检测部相对的凸部。

【技术特征摘要】
2012.03.19 JP 2012-0628551.一种化学传感器,包括:基板,其在第一平面上形成有至少一个光检测部;以及透镜层,其层叠在所述基板上并具有光透过性,且在所述基板相反侧的表面上形成有透镜结构,所述透镜层具有将保持在凹部的检测对象物所产生的光导入至所述光检测部的透镜形状,其中,所述透镜结构在基板侧突出,且具有沿垂直于所述第一平面的第一方向与所述光检测部相对的凹部和在所述基板相反侧突出并沿所述第一方向不与所述光检测部相对的凸部。2.根据权利要求1所述的化学传感器,其中所述透镜层对照射到所述化学传感器上的照明光的波长区域具有遮挡性。3.根据权利要求1或2所述的化学传感器,还包括层叠在所述基板和所述透镜层之间并对照射到所述化学传感器上的照明光的波长区域具有遮挡性的分光滤波层。4.根据权利要求3所述的化学传感器,其中所述透镜层具有第一折射率并且所述分光滤波层具有比第一折射率大的第二折射率。5.根据权利要求1至4任一项所述的化学传感器,还包括层叠在所述透镜层上并对含有检测对象物的溶液具有排液性的保护层。6.根据权利要求1至4任一项所述的化学传感器,其中所述透镜层的基板相反侧的表面对含有检测对象物的溶液具有排...

【专利技术属性】
技术研发人员:茂木英昭松泽伸行前田兼作守屋雄介
申请(专利权)人:索尼公司
类型:发明
国别省市:日本,JP

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