[发明专利]化学传感器、化学传感器的制造方法和化学物质检测装置

说明书

技术领域

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。

背景技术

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

发明内容

发明要解决的问题

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。