TW201331569A - 化學檢測器、化學檢測器模組、化學物質檢測裝置及化學物質檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於提供一種具備分光特性優異之分光濾光片之化學檢測器、化學檢測器模組、化學物質檢測裝置及化學物質檢測方法。本技術之化學檢測器具備基板及電漿子吸收層。基板係形成有光檢測部。電漿子吸收層係積層於基板上，且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構。

Description

化學檢測器、化學檢測器模組、化學物質檢測裝置及化學物質檢測方法

本技術係關於一種利用檢測對象物之發光，檢測化學物質之化學檢測器、化學檢測器模組、化學物質檢測裝置及化學物質檢測方法。

利用起因於化學鍵之發光，檢測化學物質之化學檢測器正在不斷研究。具體而言，若使與需要檢測之靶材料特異性結合之探測材料固著於檢測器上，且將包含靶材料之試料供給至檢測器，則靶材料與探測材料結合。例如，若將螢光標識導入至靶材料與探測材料之結合體，且照射激發光，於該結合體中產生螢光，則可藉由光電轉換元件而檢測到螢光，從而確認試料中之靶材料之存在。

於如此之化學檢測器中，若由光電轉換元件檢測到用於使螢光標識激發之激發光，則無法與原先應檢測之螢光進行區別，故必需將激發光與螢光分離後去除。

例如，於專利文獻1中，揭示有具有遮蔽激發光僅使螢光透過之光學濾光片兼DNA固定膜之有機分子檢測用半導體元件。該光學濾光片兼DNA固定膜係將氧化矽膜、氧化鋁膜、氧化鎂膜等積層而構成之多層膜光學濾光片，且利用光之干涉，將紫外線(激發光)去除者。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2002-202303號公報([0039]段 落，圖1)

然而，如專利文獻1中記載之多層膜光學濾光片係為充分遮蔽激發光而需要某種程度之層數，故存在因膜厚較大而產生串擾(與鄰接之光電轉換元件之混光)之虞。又，可認為因利用光之干涉，故無法有效地遮蔽自傾斜方向入射至多層膜光學濾光片之激發光。進而，用於形成多層膜之步驟數變多，且亦必需進行膜厚控制，故必需對生產率進行研究。

鑒於如上所述之情況，本技術之目的在於提供一種具有分光特性優異之分光濾光片之化學檢測器、化學檢測器模組、化學物質檢測裝置及化學物質檢測方法。

為了達成上述目的，本發明之一形態之化學檢測器具備基板及電漿子吸收層。

上述基板形成有光檢測部。

上述電漿子吸收層係積層於上述基板，且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構。

根據該結構，可藉由積層於基板之上層之電漿子吸收層，而使入射光分光，僅使作為檢測對象之光到達光檢測部。可藉由利用金屬奈米結構之電漿子吸收性，而使作為分光濾光片發揮作用之電漿子吸收層之厚度變薄，並且防止電漿子吸收層中之螢光發光(自發螢光)。又，電漿子吸 收層係作為化學檢測器之分光濾光片，相較普通之多層膜濾光片更容易製作，故可提昇化學檢測器之生產率。

上述化學檢測器亦可更包含積層於上述電漿子吸收層且具有保持檢測對象物之保持面之表面層。

根據該構成，可藉由電漿子吸收層之分光，而使光檢測部檢測自保持於表面層之保持面上之檢測對象物釋放之光。

上述電漿子吸收層可遮蔽照射至上述檢測對象物之照明光，而使上述檢測對象物中產生之檢測對象光透過。

根據該構成，可藉由電漿子吸收層而將照明光與檢測對象光進行分光。假設照明光到達光檢測部，則導致由光檢測部重疊地檢測到檢測對象光及照明光，故檢測精度低下。可藉由利用電漿子吸收層遮蔽照明光，而防止光檢測部檢測照明光。

上述照明光係激發光，且上述檢測對象光可為螢光。

根據該構成，可高精度地檢測螢光。螢光一般而言較為微弱，故需要光檢測部之長時間之曝光。因此，由光檢測部僅檢測自檢測對象物釋放之螢光必需提昇檢測精度。電漿子吸收層不產生自發螢光，即適於螢光之檢測。

上述電漿子吸收層亦可包含金屬奈米粒子。

可藉由使金屬奈米粒子分散於合成樹脂中，或者僅積層金屬奈米粒子，而形成具有電漿子吸收性之金屬奈米結構。金屬奈米結構另外亦存在金屬奈米孔，但該金屬奈米孔之製作需要光微影等，相對於此，可藉由使用金屬奈米 粒子而容易地形成金屬奈米結構。

上述金屬奈米粒子係具有含有包含金、銀或銅之至少任一者之純金屬或合金之表面之粒子。

可藉由如此之粒子而產生電漿子吸收性。具有含有包含金、銀或銅之任一者之純金屬或合金之表面之粒子中，含有包含金、銀或銅之純金屬形成之粒子、包含含有該等之合金之粒子、以及包含金、銀或銅之任一者之純金屬或含有該等之合金之殼被覆含有某一材料之核之核殼型粒子。

上述金屬奈米粒子之粒徑可為1 nm以上150 nm以下。

於金屬奈米粒子之粒徑未達1 nm之情形時，存在電漿子吸收層中產生螢光之情形，又，於超過150 nm之情形時，存在分光光譜不適合分光濾光片之情形。因此，可藉由將金屬奈米粒子之粒徑設於1 nm以上150 nm以下之範圍，而使電漿子吸收層之分光特性變得良好。

上述化學檢測器亦可更包含積層於上述基板與上述電漿子吸收層之間且含有有機色素系材料之彩色濾光片。

含有有機色素系材料之彩色濾光片係若受到激發光之照射，則自我產生螢光(自發螢光)，從而成為導致檢測對象光之檢測精度下降之原因。然而，根據本技術之構成，由於彩色濾光片配置於電漿子吸收層之下層，故激發光由電漿子吸收層遮蔽而不會到達彩色濾光片層，從而不產生自發螢光。另一方面，彩色濾光片係遮蔽/透過波長之控制性較好，可由彩色濾光片層補償電漿子吸收層之分光特性。

上述化學檢測器亦可更包含積層有複數種材料而構成之多層膜濾光片層。

根據該構成，可由多層膜濾光片層與電漿子吸收層補充相互之分光特性。多層膜濾光片層不產生自發螢光，故可設置於電漿子吸收層之上層。

上述保持面係保持與檢測對象之靶材料特異性結合之探測材料。

根據該構成，可藉由將包含靶材料之試料供給至保持面，而使對應於探測材料之靶材料與探測材料結合。藉此，將該靶材料與探測材料之結合體作為檢測對象物，並藉由對檢測對象光進行檢測，便可測定試料中包含靶材料。

上述探測材料亦可為DNA、RNA、蛋白質或抗原物質。

根據該構成，可將該等物質作為測定對象。

為了達成上述目的，本技術之一形態之化學檢測器模組係具備化學檢測器及照明光源。

上述化學檢測器係包含基板，其係形成有光檢測部；電漿子吸收層，其係積層於上述基板上，且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構；及表面層，其係積層於上述電漿子吸收層上，且具有保持檢測對象物之保持面。

上述照明光源係對上述保持面照射照明光。

為了達成上述目的，本技術之一形態之化學物質檢測裝置具備化學檢測器及信號處理電路。

上述化學檢測器具備：基板，其係形成有光檢測部；電 漿子吸收層，其係積層於上述基板上，且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構；及表面層，其係積層於上述電漿子吸收層上，且具有保持檢測對象物之保持面。

上述信號處理電路係連接於上述化學檢測器，處理上述光檢測部之輸出信號。

為了達成上述目的，本技術之一形態之化學物質檢測方法係準備化學檢測器，該係化學檢測器包含：基板，其係形成有光檢測部；電漿子吸收層，其積層於上述基板上，且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構；及表面層，其積層於上述電漿子吸收層上，且具有保持檢測對象物之保持面。

使探測材料保持於上述保持面。

使上述保持面接觸試料，並使上述試料中所含之靶材料與上述探測材料結合而形成檢測對象物。

對上述保持面照射照明光。

受到上述照明光後，由上述光檢測部檢測上述檢測對象物中因上述探測材料與上述靶材料之結合而產生之檢測對象光。

上述照明光係激發光，且上述檢測對象光可為螢光。

於檢測上述螢光之步驟中，亦可由上述光檢測部檢測預先經螢光標識之上述探測材料與上述靶材料之相互作用下所產生之螢光之波長及亮度的變化。

於檢測上述螢光之步驟中，亦可由上述光檢測部檢測與上述探測材料結合且預先經螢光標識之靶材料所產生之螢 光。

於檢測上述螢光之步驟中，亦可對上述探測材料與上述靶材料之結合體實施螢光標識，且由上述光檢測部檢測該螢光。

如上所述，根據本技術，可提供具備分光特性優異之分光濾光片之化學檢測器、化學檢測器模組、化學物質檢測裝置及化學物質檢測方法。

(第1實施形態)

對本技術之第1實施形態之化學物質檢測裝置進行說明。

[化學物質檢測裝置之整體構成]

圖1係表示本實施形態之化學物質檢測裝置1之構成之示意圖。如該圖所示，化學物質檢測裝置1係包含設置於基板2上之化學檢測器3、用於驅動化學檢測器3之周邊電路。化學檢測器3係具有排列於基板2上之複數個光檢測部21。

光檢測部21之數量或配置並不限定，可為矩陣狀或線狀排列者。此處，光檢測部21係基板2之平面上矩陣狀排列者，且將列方向作為垂直方向，將行方向作為水平方向。

周邊電路由垂直驅動電路4、行信號處理電路5、水平驅動電路6及系統控制電路7構成。又，各光檢測部21其每一列連接於像素驅動線8，且每一行連接於垂直信號線9。各 像素驅動線8係連接於垂直驅動電路4，垂直信號線9係連接於行信號處理電路5。

行信號處理電路5係連接於水平驅動電路6，系統控制電路7係連接於垂直驅動電路4、行信號處理電路5及水平驅動電路6。再者，周邊電路亦可配置於積層於像素區域之位置、或基板2之相反側等。

垂直驅動電路4由例如移位暫存器構成，且選擇像素驅動線8，對所選擇之像素驅動線8供給用於驅動光檢測部21之脈衝，並以列單位驅動光檢測部21。即，垂直驅動電路4係以列單位依序於垂直方向上選擇掃描各光檢測部21。繼而，通過相對於像素驅動線8垂直配線之垂直信號線9，將各光檢測部21中基於相應於受光量而生成之信號電荷之像素信號供給至行信號處理部5。

行信號處理部5對於自1列之光檢測部21輸出之信號，依每像素列進行雜訊去除等之信號處理。即，行信號處理部5係進行用於去除像素固有之固定圖形雜訊之相關雙重取樣(CDS：Correlated Double Sampling)、信號放大、類比/數位轉換(AD：Anlog/Digital Conversion)等信號處理。

水平驅動電路6由例如移位暫存器構成，且藉由依序輸出水平掃描脈衝，而依序選擇各個行信號處理電路5，且自各個行信號處理電路5輸出像素信號。

系統控制電路7係接收指定輸入時脈及動作模式等之資料，且輸出化學檢測器3之內部資訊等之資料。即，系統控制電路7基於垂直同步信號、水平同步信號及主時脈， 生成作為垂直同步電路4、行信號處理電路5及水平驅動電路6等之動作基準之時脈信號或控制信號。繼而，系統控制電路7將該等信號輸入至垂直驅動電路4、行信號處理電路5及水平驅動電路6等。

如上所述，藉由垂直驅動電路4、行信號處理電路5、水平驅動電路6及系統控制電路7、以及下述之設置於光檢測部21之像素電路，而構成驅動各光檢測部21之驅動電路。

[化學檢測器之構成]

圖2係表示化學檢測器3之構成之示意圖。如該圖所示，化學檢測器3係於形成有光檢測部21之基板2上，將保護絕緣層31、電漿子吸收層32及表面保護層33依序積層而構成。化學檢測器3係將檢測對象物載置於表面保護層33上而使用。圖3係表示載置著檢測對象物S之化學檢測器3之示意圖。

基板2係支持上述各層者，且可為包括例如單晶矽者。基板2具有配置有光檢測部21之主面，且於該主面上積層上述各層。於基板2上不僅形成有光檢測部21，亦可形成有元件分離或浮動擴散等結構。

光檢測部21可成為將光轉換成電流之光電轉換元件(光電二極體)。光檢測部21可為於作為半導體基板之基板2導入雜質而形成之雜質區域。光檢測部21可連接於包括未圖示之閘極絕緣膜或閘極電極之像素電路，像素電路亦可設置於基板2之與主面為相反側之面。

保護絕緣層31係用以保護光檢測部21且進行絕緣之層， 且至少包含可使檢測對象物S中產生之光(以下稱為檢測對象光)之波長區域透過之材料。保護絕緣層31亦可因光檢測部21之構成而不設置。

電漿子吸收層32係具有下述之金屬奈米結構，且將照射至檢測對象物S以產生檢測對象光之光(以下稱為照明光)與檢測對象光進行分光之層。電漿子吸收層32之厚度可因其分光原理而充分小於多層膜濾光片等之情形。

表面保護層33係用以將電漿子吸收層32被覆進行保護，並且保持檢測對象物S之層。以下，將保持檢測對象物S之表面保護層33之表面設為保持面33a。表面保護層33可至少包含使檢測對象光之波長區域透過之材料、例如氧化矽膜、氮化矽膜等。又，於保持面33a，可實施用以使檢測對象物S附著於表面保護層33之表面處理、例如親水處理等。可藉由如此之表面處理，而將檢測對象物S所附著之區域(附著區域)與檢測對象物S未附著之區域(非附著區域)區分。

[使用化學檢測器之化學物質檢測方法]

對使用上述化學檢測器3之化學物質檢測方法進行說明。再者，以下所示之化學物質檢測方法係為一例，使用化學檢測器3之化學物質檢測方法並不限定於此處所示者。

使用化學檢測器3之化學物質檢測方法中，可使用能夠與需要檢測之化學物質(以下稱為靶材料)特異性結合之探測材料。

具體而言，首先，使探測材料附著於保持面33a。例如，於對保持面33a實施表面處理之情形時，可藉由將包含探測材料之溶液滴落至附著區域而使探測材料附著於附著區域。又，於保持面33a由附著區域與非附著區域區分之情形時，可對每一附著區域附著種類不同之探測材料。

於該狀態下，將試料溶液供給至保持面33a。於試料溶液中含有靶材料之情形時，靶材料結合於對應之探測材料。藉由清洗保持面33a，而將多餘之靶材料去除。其後，例如藉由導入僅可導入至探測材料與靶材料之結合體導之螢光標識，而僅將探測材料與靶材料之結合體進行螢光標識，而未與靶材料結合之探測材料不進行螢光標識。再者，該例中探測材料與靶材料之結合體係相當於檢測對象物S。

於該狀態下，對化學檢測器3，自表面保護層33側照射激發光。藉由激發光而激發檢測對象物S中所包含之螢光標識，產生螢光。螢光透過表面保護層33、電漿子吸收層32及保護絕緣層31，到達光檢測部21受到檢測。激發光係由電漿子吸收層32遮蔽，防止到達光檢測部21。

於靶材料之檢測中，例如使用DNA(deoxyribonucleic acid，去氧核糖核酸)作為探測材料之情形時，可使用經5'-fluorescein化之DNA。若對於該經5'-fluorescein化之DNA，樣品中含有具有互補性排列之DNA，則發生雜合反應，自single-strand DNA(ss-DNA：單鏈DNA)變成double-strand DNA(ds-DNA：雙鏈DNA)。藉由該變化，螢光分子 之周圍之介電係數變化，藉此，由光檢測部21檢測螢光之發光波長、強度進行變化。

又，於使用DNA作為探測材料之情形時，例示作為探測材料，使用未經螢光標識之DNA，且於樣品側，使用經5'-fluorescein化之DNA。於該情形時，若在作為探測材料之DNA，樣品中含有具有互補性排列之DNA，則發生雜合反應，成為具有螢光標識之ds-DNA。由光檢測部21檢測來自該螢光標識之螢光之發光。

或者，於使用DNA作為探測材料之情形時，作為探測材料，使用未經螢光標識之DNA，樣品側亦不導入螢光色素。於該情形時，若在作為探測材料之DNA，樣品中含有具有互補性排列之DNA，則發生雜合反應，成為ds-DNA。繼而，使用Molecular probe公司之PicoGreen2根鏈DNA定量試劑，實施僅對ds-DNA選擇性染色進行螢光標識之處理，藉此，將螢光標識導入至ds-DNA部。藉由光檢測部21而檢測來自該螢光標識之螢光之發光。

於上述例中，將探測材料作為DNA進行了說明，但亦可將RNA(ribo nucleic acid：核糖核酸)、蛋白質或抗原物質等各種生物體分子或各種化學物質作為探測材料。又，作為照射至檢測對象物S之照明光之例說明了激發光，且將自檢測對象物S釋放之檢測對象光作為螢光進行了說明，但並非限定於此。若為對檢測對象物S照射某種光，自檢測對象物S釋放波長不同之某種光之關係，即可應用本發明。

[關於電漿子吸收層之分光]

如上所述，藉由電漿子吸收層32而將照明光遮蔽，僅使檢測對象光透過。即，電漿子吸收層32係作為分光濾光片發揮功能。電漿子吸收層32係具有金屬奈米結構、即包含金屬奈米孔、金屬奈米粒子等之金屬之奈米尺寸之結構。

電漿子吸收層32係具有電漿子吸收性。所謂電漿子係指將金屬中之自由電子之集體振動視作量子者，且於金屬奈米結構中，產生與塊體金屬不同之振動之表面電漿子。該表面電漿子與光之相互作用稱為表面電漿子共振，且由金屬種類、奈米結構形狀(粒子形狀、孔形狀等)、奈米結構尺寸(粒子尺寸、孔徑等)決定之特定波長之光電場與電漿子耦合，產生光吸收。

具體而言，於本實施形態中，可使用具有含有包含金、銀或銅之至少任一者之純金屬或合金之表面之金屬奈米粒子。其中包括含有金、銀或銅之純金屬之粒子；含有包含金、銀或銅中之至少任一者之合金之粒子；某些金屬或非金屬之核由含有上述純金屬或合金之殼被覆之核殼型粒子。

金屬奈米粒子之粒徑較佳為1 nm以上150 nm以下。於金屬奈米粒子之粒徑未達1 nm之情形時，有金屬奈米粒子中產生螢光之情形。又，於粒徑超過150 nm之情形時，有分光光譜不適用分光濾光片之情形。具體而言，可認為分光光譜之透過峰值為2個以上等導致遮蔽/透過波長之設計變得困難。

圖4係表示銀奈米粒子之粒子尺寸之吸收光譜，圖5係表示金奈米粒子之粒子尺寸之吸收光譜。自圖4可知，銀奈米粒子係於400 nm左右存在極大吸收波長頻帶，自圖5可知金奈米粒子係於520 nm左右存在極大吸收波長頻帶。可知無論銀奈米粒子或金奈米粒子之任一情形，均將因粒子尺寸使吸收波長頻帶偏移，但金屬種類不同者影響較大。

圖6係棒狀之金奈米粒子之粒子尺寸(棒長)之吸收光譜。圖7係表示棒狀之金奈米粒子(10 nm×40 nm)之TEM(Transmission Electron Microscope：穿透式電子顯微鏡)圖像。如圖6所示，可知棒狀之金奈米粒子之情形時，因粒子尺寸使極大吸收波長頻帶自500 nm向1400 nm轉換變化。如此般，可藉由適當地選擇電漿子吸收層32中所含之金屬奈米粒子之金屬種類、粒子形狀及粒子尺寸，而將任意之波長頻帶設為電漿子吸收層32之吸收波長頻帶。

如此，於本實施形態中，可藉由利用金屬奈米結構之電漿子吸收性，將金屬奈米結構之吸收波長頻帶作為照明光之波長頻帶，而將電漿子吸收層32用作分光濾光片。

藉由將電漿子吸收層32作為分光濾光片，而相對於作為分光濾光片之一般多層膜濾光片或有機色素系濾光片(彩色濾光片)具有如下優點。

首先，可將獲得充分之分光特性所需之膜厚變薄。圖8係表示相對於波長530 mm之光達成透過率0.1%所需之膜厚。如該圖所示，使用金屬奈米粒子之分光濾光片(含金屬奈米粒子之濾光片)係所需膜厚小於有機色素系濾光片 或多層膜濾光片(TiO₂/SiO₂)。藉此，檢測對象物S與光檢測部21之距離接近，故可防止由鄰接之光檢測部21檢測到檢測對象物S中產生之檢測對象光之現象(串擾)。

進而，列舉於有機色素系濾光片之情形時不產生成為問題之自發螢光之方面。自發螢光係分光濾光片自身受到激發光激發而產生螢光之現象。若產生自發螢光，則自發螢光將混入至檢測對象物中產生之螢光，導致光檢測部之測定精度低下。

圖9係表示含金屬奈米粒子之濾光片、有機色素系濾光片及矽基板之螢光測定結果之圖表。矽基板為參考物，含有金屬奈米粒子之濾光片係將金屬奈米粒子塗佈於矽基板者。激發光之波長為510 nm至550 nm，螢光之檢測波長為600 nm以上。如該圖所示，可知有機色素系濾光片中產生自發螢光，但含有金屬奈米粒子之濾光片中不產生自發螢光。如此，使用本技術之金屬奈米粒子之分光濾光片中，不產生自發螢光，故可高精度地測定檢測對象光。

又，多層膜濾光片必需以準確之膜厚積層複數層，但電漿子吸收層32可僅為一層，且膜厚亦不要求達到多層膜濾光片之準確度。因此，可認為藉由將分光濾光片作為電漿子吸收層32而可提昇化學檢測器3之生產率。

此外，多層膜濾光片係根據利用光之干涉之分光原理，對於來自相對層為垂直之方向之入射光具有分光功能，但存在對於來自傾斜方向之入射光無法進行有效分光。對此，本實施形態之電漿子吸收層32係於可進行有效分光之 入射角度較寬，且如多層膜濾光片般不限定入射角度之方面亦較為優秀。

[化學檢測器模組]

上述化學檢測器3係可將照明光照射至化學檢測器3之照明光源模組化。圖10係表示化學檢測器模組100之示意圖。如該圖所示，化學檢測器模組100係將照明光源101一體地連接於化學檢測器3而構成。自照明光源101釋放之照明光係入射至由保持面33a保持之檢測對象物S，產生檢測對象光。再者，本實施形態之電漿子吸收層32亦可對來自相對層傾斜之方向之入射光進行有效分光，故如此之光源亦可作為照明光源101。

[化學檢測器之製造方法]

對化學檢測器3之製造方法進行說明(參照圖1)。首先，於基板2之一主面上，藉由來自光罩上之離子注入及其後之熱處理而形成包含雜質區域之光檢測部21或未圖示之閘極絕緣膜、閘極電極。繼而，於形成有光檢測部21之基板2上，利用CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沈積)法而將保護絕緣層31積層。

繼而，於保護絕緣層31上，積層電漿子吸收層32。電漿子吸收層32係於包含金屬奈米粒子之情形時，可由旋轉塗佈、噴霧塗佈噴墨法而形成含有金屬奈米粒子之樹脂，或金屬奈米粒子溶液。又，電漿子吸收層32包含金屬奈米孔之情形時，可藉由利用光微影法進行圖案化而形成金屬膜。

繼之，於電漿子吸收層32上，積層表面保護層33。表面保護層33可由CVD法、濺鍍法等進行積層。再者，電漿子吸收層32係於保護絕緣層31之積層後，實施PAD開口，且於後步驟實施後，亦可在晶圓晶片上利用噴墨法進行積層。可以上述方式，製造化學檢測器3。

如上所述，根據本實施形態，可提供一種具有藉由將電漿子吸收層32作為分光濾光片便可有效地進行分光且生產率高之光學濾光片之化學檢測器3。

(第2實施形態)

對本技術第2實施形態之化學物質檢測裝置進行說明。再者，本實施形態中，對與第1實施形態共通之構成標註相同符號，並省略說明。

本實施形態之化學物質檢測裝置與第1實施形態之化學物質檢測裝置不同之處在於化學檢測器之構成。圖11係表示本實施形態之化學檢測器200之構成之示意圖。

如圖11所示，化學檢測器200除了形成有光檢測部21之基板2、保護絕緣層31、電漿子吸收層32及表面保護層33以外，並具有彩色濾光片層34。彩色濾光片層34係積層於保護絕緣體31與電漿子吸收層32之間、即電漿子吸收層32之下層側。

彩色濾光片層34係含有有機色素系樹脂，且藉由其顏色而將入射光分光者。彩色濾光片層34可包含相應於照明光及檢測對象光之波長頻帶具有適當之分光特性之材料。

如上所述，包含有機色素系樹脂之彩色濾光片存在產生 受到激發光之照射而產生螢光之自發螢光之情形。然而，本實施形態之化學檢測器200中，於彩色濾光片層34之上層由於存在電漿子吸收層32，故激發光被電漿子吸收層32遮蔽，從而可防止彩色濾光片層34之自發螢光。

另一方面，彩色濾光片較易進行吸收、透過波長之控制。因此，可藉由將彩色濾光片層34配置於電漿子吸收層32之下層，而一面防止自發螢光之產生，一面進行相應於照明光與檢測對象光之波長頻帶之分光。換言之，電漿子吸收層32只要是可僅遮蔽彩色濾光片層34中產生自發螢光之波長頻帶者即可，即，可說藉由使用彩色濾光片層34，而使電漿子吸收層32之光學設計變得容易。

(第3實施形態)

對本技術之第3實施形態之化學物質檢測裝置進行說明。再者，本實施形態中，對與第1實施形態共通之構成標註相同符號，並省略說明。

本實施形態之化學物質檢測裝置與第1實施形態之化學物質檢測裝置不同之處在於化學檢測器之構成。圖12係表示本實施形態之化學檢測器300之構成之示意圖。

如圖12所示，化學檢測器300除了形成有光檢測部21之基板2、保護絕緣層31、電漿子吸收層32及表面保護層33以外，並具有多層膜濾光片層35。多層膜濾光片層35係積層於保護絕緣體31與電漿子吸收層32之間。又，雖省略圖示，但多層膜濾光片層35亦可積層於電漿子吸收層32與保護絕緣層31之間。

多層膜濾光片層35係由複數種材料例如TiO₂及SiO₂交替地積層而構成，且藉由光之干涉而將入射光分光者。多層膜濾光片層35可包含相應於照明光及檢測對象光之波長頻帶具有適當之分光特性之材料。

於多層膜濾光片層35中由於不會產生如彩色濾光片般之自發螢光，故多層膜濾光片層35不僅可配置於電漿子吸收層32之下層，亦可配置於上層。藉由使用多層膜濾光片層35，可相互地補償電漿子吸收層32與多層膜濾光片層35之分光特性，從而可減少多層膜濾光片層35之所需層數。

本技術係不僅限於上述各實施形態者，可於不背離本技術之精神之範圍內進行變更。

上述各實施形態中所示之電漿子吸收層、即利用金屬奈米結構之電漿子吸收性之分光濾光片亦可利用於化學檢測器以外。例如，可應用於對被檢驗者之手指照射紅外線，檢測其反射或吸收等之移位之健康照護檢測器之分光濾光片。

再者，本技術亦可採用如下之構成。

(1)

一種化學檢測器，其包含：基板，其形成有光檢測部；及電漿子吸收層，其積層於上述基板上，且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構。

(2)

如上述(1)之化學檢測器，其中更包含積層於上述電漿 子吸收層且具有保持檢測對象物之保持面之表面層。

(3)

如上述(1)或(2)之化學檢測器，其中上述電漿子吸收層係遮蔽照射至上述檢測對象物之照明光，且使上述檢測對象物中產生之檢測對象光透過。

(4)

如上述(1)至(3)中任一項之化學檢測器，其中上述照明光係激發光，上述檢測對象光係螢光。

(5)

如上述(1)至(4)中任一項之化學檢測器，其中上述電漿子吸收層包含金屬奈米粒子。

(6)

如上述(1)至(5)中任一項之化學檢測器，其中上述金屬奈米粒子係具有含有包含金、銀或銅之至少任一者之純金屬或合金之表面之粒子。

(7)

如上述(1)至(6)中任一項之化學檢測器，其中上述金屬奈米粒子之粒徑為1 nm以上150 nm以下。

(8)

如上述(1)至(7)中任一項之化學檢測器，其中更包含積層於上述基板與上述電漿子吸收層之間且包含有機色素系材料之彩色濾光片層。

(9)

如上述(1)至(8)中任一項之化學檢測器，其中更包含積層有複數種材料而構成之多層膜濾光片層。

(10)

如上述(1)至(9)中任一項之化學檢測器，其中上述保持面係保持與檢測對象之靶材料特異性結合之探測材料。

(11)

如上述(1)至(10)中任一項之化學檢測器，其中上述探測材料係DNA、RNA、蛋白質或抗原物質。

(12)

一種化學檢測器模組，其包含：化學檢測器，其包含形成有光檢測部之基板、積層於上述基板且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構之電漿子吸收層、以及積層於上述電漿子吸收層且具有保持檢測對象物之保持面之表面層；及照明光源，其係對上述保持面照射照明光。

(13)

一種化學物質檢測裝置，其包含：化學檢測器，其包含形成有光檢測部之基板、積層於上述基板且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構之電漿子吸收層、以及積層於上述電漿子吸收層且具有保持檢測對象物之保持面之表面層；及信號處理電路，其係連接於上述化學檢測器，且處理上述光檢測部之輸出信號。

(14)

一種化學物質檢測方法，其準備化學檢測器，該化學檢測器包含形成有光檢測部之基板、積層於上述基板且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構之電漿子吸收層、以及積層於上述電漿子吸收層且具有保持檢測對象物之保持面之表面層；使探測材料保持於上述保持面；使試料接觸於上述保持面，且使上述試料中所含之靶材料與上述探測材料結合而形成檢測對象物；對上述保持面照射照明光；受到上述照明光後，由上述光檢測部檢測上述檢測對象物中因上述探測材料與上述靶材料之結合而產生之檢測對象光。

(15)

如上述(14)之化學物質檢測方法，其中上述照明光係激發光，上述檢測對象光係螢光。

(16)

如上述(14)或(15)之化學物質檢測方法，其中於檢測上述螢光之步驟中，由上述光檢測部檢測預先經螢光標識之上述探測材料與上述靶材料之相互作用下所產生之螢光之波長及亮度的變化。

(17)

如上述(14)至(16)中任一項之化學物質檢測方法，其中於檢測上述螢光之步驟中，由上述光檢測部檢測與上述探 測材料結合且預先經螢光標識之靶材料所產生之螢光。

(18)如上述(14)至(17)中任一項之化學物質檢測方法，其中於檢測上述螢光之步驟中，對上述探測材料與上述靶材料之結合體實施螢光標識，且由上述光檢測部檢測該螢光。

1‧‧‧化學物質檢測裝置

2‧‧‧基板

3‧‧‧化學檢測器

21‧‧‧光檢測部

31‧‧‧保護絕緣層

32‧‧‧電漿子吸收層

33‧‧‧表面保護層

33a‧‧‧保持面

34‧‧‧彩色濾光片層

35‧‧‧多層膜濾光片層

100‧‧‧化學檢測器模組

101‧‧‧照明光

200‧‧‧化學檢測器

300‧‧‧化學檢測器

圖1係表示第1實施形態之化學物質檢測裝置之構成之示意圖。

圖2係表示第1實施形態之化學檢測器之構成之示意圖。

圖3係表示第1實施形態之化學檢測器之構成之示意圖。

圖4係表示銀奈米粒子之粒子尺寸之吸收光譜之圖表。

圖5係表示金奈米粒子之粒子尺寸之吸收光譜之圖表。

圖6係金奈米粒子(棒狀)之粒子尺寸之吸收光譜。

圖7係金奈米粒子(棒狀)之TEM圖像。

圖8係表示濾光片結構之必須膜厚之表。

圖9係表示各種濾光片之螢光光譜之圖表。

圖10係表示第1實施形態之化學檢測器模組之構成之示意圖。

圖11係表示第2實施形態之化學檢測器模組之構成之示意圖。

圖12係表示第3實施形態之化學檢測器模組之構成之示意圖。

2‧‧‧基板

21‧‧‧光檢測部

31‧‧‧保護絕緣層

32‧‧‧電漿子吸收層

33‧‧‧表面保護層

33a‧‧‧保持面

35‧‧‧多層膜濾光片層

300‧‧‧化學檢測器

Claims (18)

1. 一種化學檢測器，其包含：基板，其形成有光檢測部；及電漿子吸收層，其積層於上述基板上，且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構。
2. 如請求項1之化學檢測器，其中更包含積層於上述電漿子吸收層且具有保持檢測對象物之保持面之表面層。
3. 如請求項2之化學檢測器，其中上述電漿子吸收層係遮蔽照射至上述檢測對象物之照明光，且使上述檢測對象物中產生之檢測對象光透過。
4. 如請求項3之化學檢測器，其中上述照明光係激發光，上述檢測對象光係螢光。
5. 如請求項1之化學檢測器，其中上述電漿子吸收層包含金屬奈米粒子。
6. 如請求項5之化學檢測器，其中上述金屬奈米粒子係具有含有包含金、銀或銅之至少任一者之純金屬或合金之表面之粒子。
7. 如請求項6之化學檢測器，其中上述金屬奈米粒子之粒徑為1 nm以上150 nm以下。
8. 如請求項1之化學檢測器，其中更包含積層於上述基板與上述電漿子吸收層之間且包含有機色素系材料之彩色濾光片層。
9. 如請求項1之化學檢測器，其中更包含積層複數種材料而構成之多層膜濾光片層。
10. 如請求項2之化學檢測器，其中上述保持面係保持與檢測對象之靶材料特異性結合之探測材料。
11. 如請求項10之化學檢測器，其中上述探測材料係DNA、RNA、蛋白質或抗原物質。
12. 一種化學檢測器模組，其包含：化學檢測器，其包含形成有光檢測部之基板、積層於上述基板且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構之電漿子吸收層、以及積層於上述電漿子吸收層且具有保持檢測對象物之保持面之表面層；及照明光源，其係對上述保持面照射照明光。
13. 一種化學物質檢測裝置，其包含：化學檢測器，其包含形成有光檢測部之基板、積層於上述基板且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構之電漿子吸收層、以及積層於上述電漿子吸收層且具有保持檢測對象物之保持面之表面層；及信號處理電路，其係連接於上述化學檢測器，且處理上述光檢測部之輸出信號。
14. 一種化學物質檢測方法，其準備化學檢測器，該化學檢測器包含形成有光檢測部之基板、積層於上述基板且具有產生電漿子吸收性之金屬奈米結構之電漿子吸收層、以及積層於上述電漿子吸收層且具有保持檢測對象物之 保持面之表面層；使探測材料保持於上述保持面；使試料接觸於上述保持面，且使上述試料中所含之靶材料與上述探測材料結合而形成檢測對象物；對上述保持面照射照明光；受到上述照明光後，由上述光檢測部檢測上述檢測對象物中因上述探測材料與上述靶材料之結合而產生之檢測對象光。
15. 如請求項14之化學物質檢測方法，其中上述照明光係激發光，上述檢測對象光係螢光。
16. 如請求項15之化學物質檢測方法，其中於檢測上述螢光之步驟中，由上述光檢測部檢測預先經螢光標識之上述探測材料與上述靶材料之相互作用下所產生之螢光之波長及亮度的變化。
17. 如請求項15之化學物質檢測方法，其中於檢測上述螢光之步驟中，由上述光檢測部檢測與上述探測材料結合且預先經螢光標識之靶材料所產生之螢光。
18. 如請求項15之化學物質檢測方法，其中於檢測上述螢光之步驟中，對上述探測材料與上述靶材料之結合體實施螢光標識，且由上述光檢測部檢測該螢光。