特許 7278826 検出センサ、測定装置、及び試料調製装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-12

(45)【発行日】2023-05-22

(54)【発明の名称】検出センサ、測定装置、及び試料調製装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/41 20060101AFI20230515BHJP

【ＦＩ】

G01N21/41 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019058184

(22)【出願日】2019-03-26

(65)【公開番号】P2020159811

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2021-12-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】新井 竜一

(72)【発明者】

【氏名】小宮 研一

【審査官】井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１３２７６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００３８４１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１９７１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－８９６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１０６２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／００７６１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１４３３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－Ｇ０１Ｎ ２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７－Ｇ０１Ｎ ２１／６１

Ｈ０１Ｐ １／２０－Ｈ０１Ｐ １／２１９

Ｈ０１Ｐ ７／００－Ｈ０１Ｐ ７／１０

Ｂ０１Ｄ ２４／００－Ｂ０１Ｄ ３７／０４

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００－Ｂ０１Ｄ ７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波の反射率又は透過率の変化によって被検出物を検出する検出装置に用いられる、前記被検出物が堆積され前記電磁波が照射される表面を備えた平板状の検出センサであって、溶液中に配置された、前記被検出物が捕捉されたフィルタから、前記被検出物を前記溶液中に分離させ、分離された前記被検出物を前記表面に堆積させるために、前記表面上に配置され当該検出センサと一体化され、前記表面から上方に超音波を発生する超音波発生素子を有し、前記検出センサの前記表面上には、凹凸部を含むパターンが形成されており、前記超音波発生素子は、前記表面上に、前記パターン全体の外周を囲むように配置され、または、前記パターンの前記凹凸部と並べて配置されている、検出センサ。

【請求項2】

前記超音波発生素子は、圧電材料からなる、請求項１に記載の検出センサ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の検出センサと、
前記表面上の前記被検出物に前記電磁波を照射する照射部と、
前記電磁波の反射率又は透過率の変化を検出する検出器と、
前記検出器で検出した前記電磁波の特性変化に基づいて、前記被検出物中の測定対象物の有無を特定する又は量を測定する制御部と、を具備する、測定装置。

【請求項4】

電磁波の反射率又は透過率の変化によって被検出物を検出する検出装置に用いられる、前記被検出物が堆積され前記電磁波が照射される表面に超音波発生素子を備える平板状の検出センサであって、前記表面上には、凹凸部を含むパターンが形成されており、前記超音波発生素子は、前記表面上に、前記パターン全体の外周を囲むように配置され、または、前記パターンの前記凹凸部と並べて配置されており、前記被検出物が捕捉されたフィルタの前記被検出物が付着しているフィルタ面に、前記超音波発生素子が向い合うように、溶液が入っている容器の底面に、前記超音波発生素子を上にして配置された検出センサと、
前記超音波発生素子から超音波を発生させることと、
発生した前記超音波により、前記フィルタから前記被検出物を分離させて、前記表面上に前記被検出物が配置された前記検出センサを取得することと、
を制御する制御部を含む、試料調製装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、検出センサ、測定装置、及び試料調製装置に関する。

【背景技術】

【0002】

金属微粒子に標的物質を捕捉し、標的物質を光学的に検出する手法が知られている。このような検出における検出用試料の作製では、例えば、金属微粒子と標的物質を含む試料とが混合された後、フィルタを用いたフィルタリングにより、標的物質が結合した金属微粒子を含む被検出物が抽出される。抽出された被検出物がフィルタから分離されて検出センサの表面に添加されることにより、検出用試料が作製される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１５７９２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

被検出物を確実に検出できる検出センサ、測定装置、及び試料調製装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態は、電磁波の反射率又は透過率の変化によって被検出物を検出する検出装置に用いられる、前記被検出物が堆積され前記電磁波が照射される表面を備えた平板状の検出センサである。検出センサは、溶液中に配置された、前記被検出物が捕捉されたフィルタから、前記被検出物を前記溶液中に分離させ、分離された前記被検出物を前記表面に堆積させるために、前記表面上に配置され当該検出センサと一体化され、前記表面から上方に超音波を発生する超音波発生素子を有する。前記検出センサの前記表面上には、凹凸部を含むパターンが形成されている。前記超音波発生素子は、前記表面上に、前記パターン全体の外周を囲むように配置され、または、前記パターンの前記凹凸部と並べて配置されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、実施形態に係る検出センサを含む測定装置の一例を示す図である。

【図2】図２は、検出装置による検出原理を説明する図である。

【図3】図３は、検出装置で検出される電磁波の周波数と反射率との関係の一例を示す図である。

【図4】図４は、被検出物の一例を示す図である。

【図5A】図５Ａは、検出センサの一例を示す上面図である。

【図5B】図５Ｂは、検出センサの一例を示す断面図である。

【図6A】図６Ａは、試料作製の一例を示すフローチャートである。

【図6B】図６Ｂは、試料作製の様子を例示する図である。

【図7】図７は、検出センサの他の例を示す上面図である。

【図8A】図８Ａは、検出センサの他の例を示す断面図である。

【図8B】図８Ｂは、検出センサの他の例を示す上面図である。

【図9】図９は、従来技術における試料作製の様子を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、複数の表現が可能な各要素に、一つ以上の他の表現の例を付すことがある。しかし、これは、他の表現が付されていない要素について異なる表現がされることを否定するものではないし、例示されていない他の表現がされることを制限するものでもない。また、各図面は実施形態を概略的に示すものであり、図面に示される各要素の寸法は、実施形態の説明と異なることがある。

【0008】

本実施形態に係る検出センサを含む測定装置は、例えば試料中の細菌などの測定対象物を含む被検出物を検出して測定対象物の量を測定する。測定装置は、所定の周波数の電磁波を検出センサに照射し、検出センサで反射した電磁波を検出する。測定装置は、被検出物を添加する前の検出センサの反射率と被検出物を添加した後の検出センサの反射率とを測定する。測定装置は、添加前後の反射率の変化から、測定対象物の有無又は量を測定する。

【0009】

図１は、測定装置１の一例を示す図である。測定装置１は、検出装置１０と、制御装置２０とを有している。検出装置１０と制御装置２０とは、電気的に接続されている。制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field programmable Gate Array）などのプロセッサを含む。制御装置２０は、検出装置１０の以下に説明される各部における各種動作の制御及び各種演算を行う。

【0010】

検出装置１０は、電磁波発生源１１と、反射部１２と、検出センサ１３と、ステージ１４と、検出器１５と、試料導入部１６とを有している。これらは、検出装置１０として１つの筐体内に配置されてよい。

【0011】

電磁波発生源１１は、検出センサ１３の表面上に電磁波を照射する照射部として、制御装置２０からの制御信号に基づいて所定の周波数の電磁波を出力するように構成されている。電磁波発生源１１が出力する電磁波の周波数は、検出センサ１３の構造に応じて定まる、検出センサ１３の周波数特性に応じて決定される。出力される電磁波は、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波、電波等であってよい。例えば、電磁波発生源１１は、紫外線、可視光線、赤外線の波長域の範囲の電磁波を発生する光源であってよい。電磁波発生源１１は、例えば、数テラヘルツ程度の周波数の電磁波を照射するテラヘルツ光源であってよい。

【0012】

反射部１２は、例えばミラーである。反射部１２は、例えば、第１の反射面１２Ａと、第２の反射面１２Ｂとを有している。反射部１２は、検出装置１０の内部に、電磁波発生源１１、検出位置（例えば、図１に実線で示される検出センサ１３の位置）にある検出センサ１３及び検出器１５に対して所定の角度で配置されている。例えば、第１の反射面１２Ａが、電磁波発生源１１から出力された電磁波を検出位置にある検出センサ１３に向けて反射するように配置され、第２の反射面１２Ｂが、検出センサ１３で反射した電磁波を検出器１５に向けて反射するように配置されている。すなわち、反射部１２は、電磁波発生源１１から出力された電磁波の光路（進行方向）を調整する。また、反射部１２は、検出センサ１３の表面で反射した電磁波の光路（進行方向）を調整する。

【0013】

検出センサ１３は、被検出物が配置される表面を備えている。検出センサ１３は、ステージ１４上に配置される。ステージ１４は、その上に検出センサ１３を保持する。ステージ１４は、図１に示されるＸ、Ｙ及びＺ方向に可動域を有している。ステージ１４は、モータ等を含む不図示の駆動部により動作される。ステージ１４は、制御装置２０からの制御信号を受けて駆動部が駆動されることにより移動する。ステージ１４は、反射部１２で反射された電磁波を検出センサ１３の表面の任意の位置に照射するために、駆動部によりＸ方向及びＹ方向に移動可能である。また、ステージ１４は、検出センサ１３に照射される電磁波の焦点位置を調整するために、駆動部によりＺ方向に移動可能である。

【0014】

ステージ１４は、Ｘ方向の移動により、試料導入部１６に導かれる。図１には、試料導入部１６と、試料導入部１６に位置している検出センサ１３及びステージ１４が破線で示されている。ステージ１４（及びその上に配置された検出センサ１３）は、例えば、図１に実線で示される検出位置と、図１に破線で示される試料導入位置とに移動可能である。検出位置は、検出センサ１３に電磁波を照射することにより被検出物の検出が行われる位置である。試料導入位置は、被検出物を含む検出用試料を検出センサ１３に導入する動作が行われる位置である。

【0015】

試料導入部１６は、例えば、検出センサ１３の表面への試料の導入、ステージ１４上への検出センサ１３の配置、検出センサ１３の取り外し及び交換をするために、検出装置１０の外部にアクセス可能になっている。試料の導入や検出センサ１３の配置、取り外し、交換等は、制御装置２０により制御されてよく、手動で行われてもよい。

【0016】

検出器１５は、検出センサ１３で反射した電磁波である反射波を検出する。検出器１５は、電磁波をエネルギーなどとしてその強度を検出する。検出器１５は、検出した電磁波の強度を示す検出信号を制御装置２０に出力するように構成されている。つまり、検出器１５は、電磁波発生源１１から放射された電磁波が検出センサ１３で反射したことによる特性変化（例えば、電磁波の反射率の変化）を検出する。

【0017】

検出装置１０による検出動作について説明する。
例えば、検出装置１０において、制御装置２０からの制御信号に基づく不図示の駆動部の動作により、ステージ１４が試料導入部１６に移動される。試料導入部１６では、検出センサ１３の表面への試料の導入、及びステージ１４上への検出センサ１３の配置が行われる。

【0018】

制御装置２０からの制御信号に基づく駆動部の動作により、ステージ１４及びその上の検出センサ１３が、反射部１２で反射した電磁波が検出センサ１３の表面の所望の位置に照射される検出位置に移動される。

【0019】

電磁波発生源１１は、制御装置２０からの制御信号に基づいて電磁波Ｌ１を出力する。出力された電磁波Ｌ１は、反射部１２で反射して、検出センサ１３の表面上の被検出物に反射した電磁波Ｌ２が照射される。照射された電磁波Ｌ２は、検出センサ１３で反射して電磁波Ｌ３として反射部１２に戻り、反射部１２で再び反射した電磁波である反射波Ｌ４が検出器１５に到達する。検出器１５は、反射波Ｌ４の強度を検出して、検出した強度に応じた検出信号を制御装置２０に出力する。

【0020】

図２は、検出装置１０による検出原理を説明する図である。検出装置１０は、図２の左に示されるように、検出センサ１３に検出用試料を導入していない場合に、検出センサ１３に電磁波を照射して反射波の強度を検出し、検出した強度に応じた検出信号を制御装置２０に出力する。測定装置１は、例えば、この場合に検出された反射波の強度の、照射した電磁波の強度に対する比を基準反射率とする。また、検出装置１０は、図２の中央又は右に示されるように、検出センサ１３に検出用試料が導入されている場合に、検出センサ１３に電磁波を照射して反射波の強度を検出し、検出した強度に応じた検出信号を制御装置２０に出力する。

【0021】

図３に示される例において、電磁波発生源１１が出力する電磁波の周波数を周波数Ｆ１とする。このとき、被検出物が存在しない場合の検出センサ１３の反射率（破線３１で示される）が、第１の反射率Ｒ１として検出器１５での検出信号から取得される。第１の反射率Ｒ１は、上述の基準反射率である。また、被検出物が存在する場合の検出センサ１３の反射率（一点鎖線３２及び実線３３で示される）が、それぞれ、第２の反射率Ｒ２及び第３の反射率Ｒ３として検出器１５での検出信号から取得される。制御装置２０は、検出器１５で検出したこのような反射率の変化の有無に基づいて、被検出物の有無を特定する。また、制御装置２０は、基準反射率に対する反射率の変化量に基づいて、被検出物に含まれる測定対象物の量又は特性を特定する。すなわち、制御装置２０は、検出器１５で検出した電磁波の特性変化（反射率又は透過率の変化）に基づいて、被検出物中の測定対象物の有無を特定する又は量を測定する。

【0022】

例えば、被検出物の量が多くなることで、基準反射率に対する反射率の変化量は大きくなる。制御装置２０は、当該変化量に基づいて、測定対象物の量を測定する。例えば、図２及び図３の場合には、基準反射率である第１の反射率Ｒ１に対する変化量が第２の反射率Ｒ２よりも第３の反射率Ｒ３について大きいので、測定対象物の量は、図２の右に示される場合において図２の中央に示される場合よりも多いことがわかる。

【0023】

制御装置２０は、例えば、検出センサ１３に検出用試料を導入していない場合の反射波の検出信号と導入した場合の反射波の検出信号とを比較することにより、検出センサ１３上に被検出物が存在するか否かを判定する。制御装置２０は、比較した２つの検出信号が一致する又は２つの検出信号の差が所定の閾値以下であれば、被検出物がないと判定してよい。制御装置２０は、比較した２つの検出信号の差が所定の閾値よりも大きければ、被検出物を検出したと判定し、さらに、その差に基づいて測定対象物の量を算出してよい。制御装置２０は、例えば、不図示のメモリに予め記憶されている、検出センサ１３についての電磁波の特性変化（周波数特性の変化）と測定対象物の量との関係式から、測定対象物の量を算出する。検出結果及び算出結果は、制御装置２０から表示装置などの外部装置に出力されてよい。

【0024】

図４は、検出用試料に含まれる被検出物４１の一例を示す図である。被検出物４１は、水等の溶媒中に混合された磁性粒子４２と測定対象物４３とが化学反応等によって結合したものである。すなわち、被検出物４１は、磁性粒子４２と測定対象物４３とからなる。磁性粒子４２は、磁性ビーズ等の磁性体であってよい。測定対象物４３は、例えば細菌である。例えば、磁性粒子４２の表面には、測定対象物４３が特異的に反応する表面修飾が予め施されている。図４では、測定対象物４３に特異的に結合する抗体が磁性粒子４２に固定されている。当該抗体により、磁性粒子４２と測定対象物４３とが結合される。

【0025】

検出センサ１３の構成について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して詳述する。図５Ａは、検出センサ１３の一例を示す上面図である。図５Ｂは、検出センサ１３の一例を示す断面図である。図５Ｂは、図５Ａに示されるＶＢ－ＶＢ線における断面を示している。

【0026】

検出センサ１３は、第１の膜１７と、第２の膜１８と、第３の膜２１とを有している。第１の膜１７及び第３の膜２１は、例えば金で形成されている。金以外の導体、例えば、銀、銅、ニッケル、クロム、ゲルマニウムなどの金属、あるいは半導体を用いてもよい。第１の膜１７及び第３の膜２１は、複数の層を備える構造であってもよい。第２の膜１８は、例えばシリコンなどの無機材料、ポリエチレンなどの有機材料で形成されている。例えば、第２の膜１８は、第１の膜１７との接着層としてクロム又はチタンなどの層を備えてもよい。

【0027】

検出センサ１３では、空隙のない第２の膜１８の上に空隙のある第１の膜１７が設けられている。図５Ａに示されるように、第１の膜１７には、例えばＣ型の空隙１９が多数並べて形成されている。このように、検出センサ１３の表面には、凹凸部を含むパターンが形成されている。図５Ａ及び図５Ｂに示される検出センサ１３は、メタマテリアル共振器の代表例であり、相補型分割リング共振器と呼ばれている。

【0028】

相補型分割リング共振器は、所定の周波数帯の電磁波が照射されたときに、特徴的な反射特性を示す。すなわち、電磁波が照射されたとき、第１の膜１７のＣ型の空隙１９がある部分は、電気的にＬＣ回路のように振る舞う。このため、このＬＣ回路の共振周波数の近傍の周波数において、照射された電磁波は、相補型分割リング共振器と強く相互作用し、吸収される。その結果、相補型分割リング共振器は、ＬＣ回路の共振周波数の近傍で反射率が低下する反射特性を示す。

【0029】

相補型分割リング共振器に被検出物である物質が付着したとき、当該物質がＬＣ回路の主に容量成分を変化させる。その結果、当該ＬＣ回路の共振周波数が変化する。図３を参照して説明したように、相補型分割リング共振器に被検出物があるか否かに応じて、反射率の周波数特性が変化する。

【0030】

この周波数特性の変化を利用することで、相補型分割リング共振器は、検出センサ１３として機能する。例えば、検出装置１０の電磁波発生源１１が出力する電磁波の周波数は、ＬＣ回路の共振周波数の近傍の周波数に設定される。電磁波発生源１１から出力された電磁波は、検出センサ１３に照射される。検出器１５は、検出センサ１３で反射した電磁波を検出する。制御装置２０は、検出された電磁波の強度に基づいて、検出センサ１３上の物質の有無又は量などを特定する。

【0031】

なお、上述の検出センサ１３の構成は一例である。検出センサ１３の空隙の形状はＣ型に限定されないし、空隙の配置も図示されるものに限定されない。空隙の形状は他の形状であってよいし、空隙の配置は規則的又は周期的な配置であればよい。

【0032】

電磁波の反射率の変化を検出することで被検出物を検出する検出装置１０の構成及び検出原理を説明してきたが、検出装置はこれに限定されない。電磁波の周波数特性の変化を利用して被検出物を検出する装置が利用されてよい。例えば、検出装置として、検出センサの裏面の反射特性に基づいて被検出物を検出する検出装置、検出センサの透過特性に基づいて被検出物を検出する検出装置などの他の検出装置が用いられてよい。

【0033】

検出センサ１３は、超音波発生素子５１を有している。すなわち、検出センサ１３と超音波発生素子５１とが一体化されている。例えば、矩形の超音波発生素子５１が、検出センサ１３の第１の膜１７上に、Ｃ型の空隙１９の周囲を囲むように配置され、さらに超音波発生素子５１上に第３の膜２１が形成されている。つまり、超音波発生素子５１が、検出センサ１３の表面上に、凹凸部を含むパターン全体の外周を囲むように配置され、第１の膜１７及び第３の膜２１に挟まれている。

【0034】

超音波発生素子５１は、制御装置２０からの制御信号に基づいて、不図示の駆動回路により電極として作用する第１の膜１７及び第３の膜２１より電圧が印加されることで駆動される。超音波発生素子５１は、圧電歪定数ｄ３１又はｄ３３の圧電セラミックスなどの圧電材料からなる圧電アクチュエータであってよい。超音波発生素子５１は、例えば、ｄ３１の振動モード（超音波発生素子５１の厚み方向、すなわちＺ方向に伸縮する振動モード）又はｄ３３の振動モード（超音波発生素子５１の長さ方向、すなわちＸ方向又はＹ方向に伸縮する振動モード）を用いて、Ｚ方向に超音波を発生する。

【0035】

さて、通常の試料作製では、磁性粒子４２を含む溶液に測定対象物４３を含む試料が混合されることにより被検出物４１が形成された後、フィルタリング、洗浄、分離、抽出及び滴下工程が行われる。各工程について、図９を参照して説明する。各工程は、制御装置２０の制御により測定装置１で行われてよいし、手動で行われてもよい。なお、測定装置１により試料作製が行われる場合には、測定装置１は試料調製装置と称されてよい。

【0036】

まず、フィルタ１００によるフィルタリングが行われる。フィルタ１００は、多数の孔１０２が設けられた平板状の基材１０１により構成された、一般的な濾材である。孔１０２は、基材１０１を貫く貫通孔である。孔１０２の大きさ、すなわち孔径は、磁性粒子４２と測定対象物４３とからなる被検出物４１は通さないが、測定対象物４３と結合していない磁性粒子４２、すなわち夾雑物は通す大きさに設定されている。例えば、制御装置２０が、測定対象物４３が結合した磁性粒子４２と測定対象物４３が結合していない単体の磁性粒子４２とを含む溶液をフィルタ１００に移動させて、フィルタ１００に当該溶液を添加する。これにより、濾別処理が行われる。フィルタリングにより、フィルタ１００の基材１０１上には主に被検出物４１が残る。

【0037】

続いて、フィルタリング後のフィルタ１００が洗浄される。例えば、制御装置２０が、フィルタリング後のフィルタ１００に緩衝液などの溶液を添加する。当該添加により、フィルタリング後もフィルタ１００に残っている単体の磁性粒子４２が孔１０２を通過し、フィルタ１００が洗浄される。緩衝液に代わって純水等が用いられてもよい。洗浄により、フィルタ１００の基材１０１上には残渣として被検出物４１が残る。

【0038】

洗浄後、フィルタ１００から被検出物４１が分離される。被検出物４１が残ったフィルタ１００が溶液１１０に晒されることにより、被検出物４１がフィルタ１００から分離される。例えば、制御装置２０が、被検出物４１が残ったフィルタ１００を溶液１１０中に移動させることにより、被検出物４１がフィルタ１００から分離される。

【0039】

被検出物４１の分離後、溶液１１０中から被検出物４１を含む液滴又は所定量の溶液が抽出されて、当該液滴又は所定量の溶液が検出センサ１３上に滴下される。これにより、検出用試料の作製が完了する。

【0040】

フィルタ１００から被検出物４１を分離する際に、フィルタ１００に付着したままであったり、一旦分離されたもののフィルタ１００に再付着したりしてフィルタ１００から分離されない被検出物４１が存在しうる。このような被検出物４１が存在すると、検出センサ１３上に滴下される液滴又は所定量の溶液に含まれる被検出物４１の量が少なくなりうる。それ故、検出結果に誤差が生じうる。

【0041】

本実施形態では、フィルタ１００から被検出物４１を分離する際に、検出センサ１３上に形成した超音波発生素子５１が、溶液１１０中で超音波を発生する。発生した超音波により、フィルタ１００に捕捉されていた被検出物４１が溶液１１０中に全て解離する。

【0042】

図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態における試料作製について説明する図である。図６Ａは、試料作製の一例を示すフローチャートである。図６Ｂは、試料作製の様子を例示する図である。

【0043】

ＡＣＴ１において、制御装置２０は、上述したような、フィルタ１００によるフィルタリングを実行する。制御装置２０は、測定対象物４３が結合した磁性粒子４２と測定対象物４３が結合していない単体の磁性粒子４２とを含む溶液をフィルタ１００に移動させて、フィルタ１００に当該溶液を添加する。これにより、濾別処理が行われる。ＡＣＴ１のフィルタリングにより、フィルタ１００の基材１０１上には主に被検出物４１が残る。

【0044】

ＡＣＴ２において、制御装置２０は、上述したような、フィルタリング後のフィルタ１００の洗浄を実行する。ＡＣＴ２の洗浄により、フィルタ１００の基材１０１上には残渣として被検出物４１が残る。

【0045】

ＡＣＴ３において、制御装置２０は、被検出物４１が残っているフィルタ１００を溶液１１０中に移動させる。ここで、溶液１１０が入っている容器の底面には、超音波発生素子５１を備える検出センサ１３が配置されている。溶液１１０中では、例えば、被検出物４１が付着しているフィルタ面が超音波発生素子５１と向い合わせにされる。制御装置２０は、不図示の駆動回路に駆動信号を送信することで、超音波発生素子５１に超音波Ｕを発生させる。発生した超音波Ｕは、溶液１１０中の粒子に振動を引き起こす。フィルタ１００に付着している被検出物４１に振動が伝達することにより、被検出物４１がフィルタ１００から分離される。分離された被検出物４１は、例えば、溶液１１０中を沈降して検出センサ１３上に堆積する。表面に被検出物４１が堆積した検出センサ１３を溶液１１０中から取り出すことにより、検出用試料の作製が完了する。

【0046】

このように、制御装置２０は、試料調製装置の制御部として、超音波発生素子５１から超音波を発生させることと、発生した超音波により、被検出物４１が捕捉されたフィルタ１００から被検出物４１を分離させて、表面上に被検出物４１が配置された検出センサ１３を取得することと、を制御する。

【0047】

以上説明したように、本実施形態では、検出センサ１３上に超音波発生素子５１が形成されている。フィルタ１００から被検出物４１を分離する際に、溶液１１０中で超音波発生素子５１が超音波を発生することで、フィルタ１００に超音波の影響を与える。超音波により、フィルタ１００に捕捉されていた被検出物４１が全て解離される。フィルタ１００から被検出物４１が確実に分離されることができる。したがって、溶液１１０にフィルタ１００で捕捉した被検出物４１を全て抽出して被検出物４１を確実に検出できる検出センサ１３、及び測定装置１を提供することができる。

【0048】

また、溶液１１０が入っている容器の底面に配置した検出センサ１３の超音波発生素子５１が超音波を発生することで、フィルタ１００に付着している被検出物４１が検出センサ１３上に堆積する。通常の試料作製の工程における抽出及び滴下の工程を削減できる。試料調製装置における試料作製に要する時間の短縮が見込まれる。

【0049】

本実施形態では、検出センサ１３と超音波発生素子５１とが一体化されている。一体化することで、導電体からなる第１の膜１７を、検出センサ１３を構成する膜及び超音波発生素子５１に電圧を印加するための電極として使用することができる。

【0050】

なお、検出センサ１３に設けられる超音波発生素子の形状及び配置は、図５Ａ及び図５Ｂに示されるものに限定されない。図７は、検出センサ１３の他の例を示す上面図である。例えば、円形の超音波発生素子５１Ａが、Ｃ型の空隙１９の周囲を囲むように配置されてよい。つまり、超音波発生素子５１Ａは、検出センサ１３の表面上に、凹凸部を含むパターン全体の外周を囲むように配置されてよい。検出センサ１３に設けられたパターン（例えばＣ型の空隙１９）の外周に、空隙１９を囲むようにして環状の超音波発生素子５１を設けてよい。

【0051】

図８Ａは、検出センサ１３の他の例を示す断面図である。図８Ｂは、検出センサ１３の他の例を示す上面図である。複数の超音波発生素子５１Ｂが、検出センサ１３に設けられたＣ型の空隙１９などのパターンと並ぶようにして配置されてよい。例えば、図８Ａ及び図８Ｂでは、Ｃ型の空隙１９と超音波発生素子５１Ｂとが交互に（１つおきに）並べて配置されている。Ｃ型の空隙１９の間に超音波発生素子５１Ｂを配置することで、超音波を発生した際にそこに被検出物が集まりやすくなる。交互の配置以外にも、種々の配置が可能である。

【0052】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
電磁波の反射率又は透過率の変化によって被検出物を検出する検出装置に用いられる、前記電磁波が照射される表面を備えた検出センサであって、超音波発生素子を有する、検出センサ。
［２］
前記検出センサの前記表面上には、凹凸部を含むパターンが形成されており、
前記超音波発生素子は、前記表面上に、前記パターン全体の外周を囲むように配置されている、［１］に記載の検出センサ。
［３］
前記検出センサの前記表面上には、凹凸部を含むパターンが形成されており、
前記超音波発生素子は、前記表面上に、前記パターンの前記凹凸部と並べて配置されている、［１］に記載の検出センサ。
［４］
前記超音波発生素子は、圧電材料からなる、［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の検出センサ。
［５］
［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の検出センサと、
前記表面上の前記被検出物に電磁波を照射する照射部と、
前記電磁波の反射率又は透過率の変化を検出する検出器と、
前記検出器で検出した前記電磁波の特性変化に基づいて、前記被検出物中の測定対象物の有無を特定する又は量を測定する制御部と、を具備する、測定装置。
［６］
電磁波の反射率又は透過率の変化によって被検出物を検出する検出装置に用いられる、前記電磁波が照射される表面を備えた検出センサであって、超音波発生素子を備える、検出センサと、
前記超音波発生素子から超音波を発生させることと、
発生した前記超音波により、被検出物が捕捉されたフィルタから前記被検出物を分離させて、前記表面上に前記被検出物が配置された前記検出センサを取得することと、
を制御する制御部を含む、試料調製装置。

【符号の説明】

【0053】

１…測定装置、１０…検出装置、１１…電磁波発生源、１２…反射部、１３…検出センサ、１４…ステージ、１５…検出器、１６…試料導入部、２０…制御装置、４１…被検出物、４２…磁性粒子、４３…測定対象物、５１…超音波発生素子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】