[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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所述的任何一个发明中，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发明中的要素。

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)

发明内容

本发明要解决的问题

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，所以上述发明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，本发明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。

解决本发明要解决的问题的手段

为了实现上述目的，根据本发明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。