化学传感器、化学传感器模块、化学物检测装置和化学物检测方法制造方法及图纸

为了提供一种能够高精度和高灵敏度地检测化学物质的化学传感器、化学传感器模块、化学物检测装置和化学物检测方法。根据本发明专利技术实施例的化学传感器设置有基板、低折射率层、高折射率层和光检测部。所述低折射率层层叠在所述基板上且具有小于第一折射率的第二折射率，所述第一折射率是待检测物的折射率。所述高折射率层层叠在所述低折射率层上，具有小于所述第一折射率的第三折射率且包括用于保持所述待检测物的保持面。此外，照明光在所述高折射率层中传播。所述光检测部设置在所述基板上并且对借助于所述照明光从所述检测目标物生成的待检测光进行检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化学传感器、化学传感器模块、化学物检测装置和化学物检测方法
本专利技术涉及用于利用因化学键导致的发光来检测化学物质的化学传感器、化学传感器模块、化学物检测装置和化学物检测方法。
技术介绍
已经研究了利用由化学键导致的发光来检测化学物质的化学传感器。具体地，如果特定结合至要被检测的目标材料的探针材料被粘附至传感器并且将样品提供给传感器，那么包含在样品中的目标材料结合至探针材料。例如，通过利用能够被导入目标材料与探针材料的复合材料的荧光标记来使该复合材料发光，这能够由光电转换元件检测发出的光。通过使多种类型的探针材料粘附至传感器，还能够确定样品中包含的目标材料的类型。在这样的化学传感器中，为了进行高灵敏度和高精确度的检测，需要仅将因目标材料与探针材料之间的结合而生成的发出光引入光电转换元件并消除除此以外的光(例如，用于生成荧光的激发光)。例如，类似地，专利文献1公开了利用激发光的消逝波(近场光)来使样品发出荧光的“具有消逝波波导和集成传感器的生物传感器”。该传感器具有将检测器、滤波器、接触熔覆层和波导层按照这样的顺序叠置的构造，且样品被放置在波导层上。该传感器具有这样的构造：其中，激发光(激光)在与波导层平行的方向上被引入波导层，且检测器检测来自样品的荧光，该样品被从波导层的界面泄漏出的消逝波激发。此外，专利文献2公开了利用激发光的消逝波来使样品发出荧光的“全聚合物光波导传感器”。该传感器具有聚合物波导形成在聚合物基板上且样品被固定在该聚合物基板上的结构。样品被行进通过聚合物波导的光波(相干光)的消逝波激发，并且生成被检测器检测的荧光。在专利文献1和专利文献2所述的任何一个专利技术中，激发光被限制在波导结构中以防止激发光到达光电转换元件。因此，用于使固定在波导结构上的样品发出荧光的消逝波是这两项专利技术中的要素。引用列表专利文献专利文献1：日本待审查专利申请公开第2010-518389号公报(第[0023]和[0126]段)专利文献2：日本待审查专利申请公开第2009-511896号公报(第[0056]和[0102]段)
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，因为消逝波的强度比被引入波导结构的光的强度小得多，所以上述专利技术不能够有效地利用光能。此外，波导结构的厚度被限制(至几十纳米)以在最优条件下利用消逝波，所以传感器的制造被认为是困难的或成本高的。此外，因为消逝波的行进距离是非常小的(大约几十纳米)，所以如果荧光材料不出现于样品的表面附近(在消逝波的行进距离之内)，那么就无法被检测到。鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供能够高精度和高灵敏度地检测化学物质的化学传感器、化学传感器模块、化学物检测装置和化学物检测方法。解决本专利技术要解决的问题的手段为了实现上述目的，根据本专利技术实施例的化学传感器包括基板、低折射率层、高折射率层和光检测部。所述低折射率层层叠在所述基板上且具有小于第一折射率的第二折射率，所述第一折射率是检测目标物的折射率。所述高折射率层层叠在所述低折射率层上，照明光在所述高折射率层中传播，所述高折射率层具有小于所述第一折射率的第三折射率并且包含这样的保持面：所述检测目标物被保持在所述保持面上。所述光检测部设置在所述基板上且对借助于所述照明光从所述检测目标物生成的检测目标光进行检测。根据这个构造，被导入高折射率层的照明光向检测目标物折射和透射，且如上所述，作为检测目标物的折射率的第一折射率大于作为低折射率层的折射率的第二折射率。因此，通过使照明光以适当的入射角进入高折射率层，能够在使照明光在高折射率层与低折射率层的界面上被全反射的同时使得照明光向检测目标物折射和透射。因此，能够在防止照明光到达位于低折射率层下方的光检测部的同时由光检测部检测从检测目标物生成的检测目标光。因此，能够防止光检测部检测照明光的检测精度降低。所述保持面还可以具有吸附所述检测目标物的吸附区和不吸附所述检测目标物的非吸附区。根据这个构造，因为非吸附区不与检测目标物(检测目标物使照明光向其折射和透射)接触，所以能够防止照明光在非吸附区中发生折射和透射。即，在非吸附区面对空气或至少与折射率充分小于检测目标物的折射率(第一折射率)的材料接触的情况下，照明光可以在非吸附区中被全反射。于是，因为照明光在吸附区上到达检测目标物但在非吸附区上被全反射，所以能够防止光能损失。所述吸附区可以被所述非吸附区分隔。根据这个构造，因为能够以岛状布置吸附区，所以能够在使不同的目标材料被吸附在各吸附区中的同时检测各种类型的化学物质。所述光检测部可以被设计为多个，且每个所述吸附区可以与一个所述光检测部相对。根据这个构造，因为在光检测部与被吸附至各吸附区的检测目标物之间建立了一一对应的关系，所以能够以高精度来检测检测目标光。所述光检测部可以被设计为多个，且每个所述吸附区可以与多个所述光检测部相对。根据这个构造，因为被吸附至各吸附区的检测目标物对应于多个光检测部，所以能够确认一个吸附区中的检测目标光的发光光谱的性质。所述吸附区可以以面积沿着所述照明光传播的方向增大的方式形成。根据这个构造，能够使均匀量的照明光进入各个吸附区。如上所述，因为照明光在非吸附区上被全反射，所以不损失光能。然而，在吸附区中，由于进入检测目标物而损失光能。即，与位于在照明光传播的方向上的短距离的吸附区相比，在位于长距离的吸附区中每单位表面的照明光的强度小。在这里，如在这个构造中一样，通过逐渐地增大吸附区的尺寸，能够调整进入检测目标物的光量与被全反射的光量的比例，且能够使均匀量的照明光进入各个吸附区。所述吸附区可以通过对所述保持面施加的亲水处理形成，并且所述非吸附区可以通过对所述保持面施加的疏水处理形成。根据这个构造，能够在检测目标物包含亲水性材料的情况下划分吸附区和非吸附区。所述吸附区可以通过对所述保持面施加的疏水处理形成，并且所述非吸附区可以通过对所述保持面施加的亲水处理形成。根据这个构造，能够在检测目标物包含疏水性材料的情况下划分吸附区和非吸附区。所述非吸附区可以被不吸附所述检测目标物的涂覆膜覆盖，并且所述吸附区不被所述涂覆膜覆盖。根据这个构造，能够在检测目标物包含能够被吸附至保持面的材料的情况下划分吸附区和非吸附区。所述涂覆膜可以具有光反射性。根据这个构造，能够由涂覆膜反射照明光。这在具有高折射率的材料被层叠在非吸附区上的情况下尤其有效。上述的化学传感器还可以包括滤色器，所述滤色器设置在所述光检测部与所述低折射率层之间，并且阻挡除了所述检测目标光的波长以外的其它波长。根据这个构造，能够进一步防止照明光到达光检测部。如上所述，因为照明光在高折射率层与低折射率层的界面上被全反射，所以照明光原则上到达不了光检测部。然而，例如，可以想到这样的情况：照明光通过在检测目标物上的反射穿过与检测目标光的路径相同的路径而到达了光检测部。在这里，通过使用滤色器去除这样的照明光成分，能够更高精度地对检测目标光进行检测。所述化学传感器还可以包括片上透镜，所述片上透镜设置在所述光检测部与所述低折射率层之间，并且将所述检测目标光会聚在所述光检测部上。根据这个构造，能够由片上透镜将检测目标光会聚在光检测部上，因而能够更高精度地对检测目标光进行检测。所述化学传感器还可以包括遮光壁，所述遮光壁设置在所述低折射率层上并将所述低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学传感器，其包括：基板；低折射率层，所述低折射率层层叠在所述基板上并且具有小于第一折射率的第二折射率，所述第一折射率是检测目标物的折射率；高折射率层，照明光在所述高折射率层中传播，所述高折射率层层叠在所述低折射率层上，所述高折射率层具有大于所述第一折射率的第三折射率并且包括这样的保持面：所述检测目标物被保持在该保持面上；和光检测部，所述光检测部设置在所述基板上并且对借助于所述照明光从所述检测目标物生成的检测目标光进行检测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.28 JP 2011-2594521.一种化学传感器，其包括：基板；低折射率层，所述低折射率层层叠在所述基板上并且具有小于第一折射率的第二折射率，所述第一折射率是检测目标物的折射率；高折射率层，照明光在所述高折射率层中传播，所述高折射率层层叠在所述低折射率层上，所述高折射率层具有大于所述第一折射率的第三折射率并且包括这样的保持面：所述检测目标物被保持在该保持面上；和光检测部，所述光检测部设置在所述基板上并且对借助于所述照明光从所述检测目标物生成的检测目标光进行检测，其中，所述保持面具有吸附所述检测目标物的吸附区和不吸附所述检测目标物的非吸附区，并且所述吸附区是以面积沿着所述照明光传播的方向而增大的方式形成的。2.根据权利要求1所述的化学传感器，其中，所述吸附区被所述非吸附区分隔。3.根据权利要求2所述的化学传感器，其中，所述光检测部能够被设计为多个，且每个所述吸附区与一个所述光检测部相对。4.根据权利要求2所述的化学传感器，其中，所述光检测部能够被设计为多个，且每个所述吸附区与多个所述光检测部相对。5.根据权利要求1所述的化学传感器，其中，所述吸附区是通过对所述保持面施加的亲水处理而形成的，并且所述非吸附区以通过对所述保持面施加的疏水处理而形成的。6.根据权利要求1所述的化学传感器，其中，所述吸附区是通过对所述保持面施加的疏水处理而形成的，并且所述非吸附区以通过对所述保持面施加的亲水处理而形成的。7.根据权利要求1所述的化学传感器，其中，所述非吸附区被不吸附所述检测目标物的涂覆膜覆盖，并且所述吸附区不被所述涂覆膜覆盖。8.根据权利要求7所述的化学传感器，其中，所述涂覆膜具有光反射性。9.根据权利要求1所述的化学传感器，还包括：滤色器，所述滤色器设置在所述光检测部与所述低折射率层之间，并且阻挡除了所述检测目标光的波长以外的其它波长。10.根据权利要求1或9所述的化学传感器，还包括：片上透镜，所述片上透镜设置在所述光检测部与所述低折射率层之间，并且将所述检测目标光会聚在所述光检测部上。11.根据权利要求3所述的化学传感器，还包括：遮光壁，所述遮光壁设置在所述低折射率层上并将所述低折射率层分隔成与各自的所述光检测部相对的区域。12.根据权利要求1所述的化学传感器，其中，所述照明光是激发光，且所述检测目标光是荧光。13.一种化学传感器模块，其包括化学传感器和光导入部，所述化学传感器包括：基板；低折射率层，所述低...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩崎正则，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