JP7229828B2

JP7229828B2 - detector

Info

Publication number: JP7229828B2
Application number: JP2019058206A
Authority: JP
Inventors: 研一小宮; 竜一新井; 雄一小川; 哲仁鈴木
Original assignee: Toshiba Tec Corp
Current assignee: Toshiba Tec Corp
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2020159814A

Description

本発明の実施形態は、検出装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to detection devices.

周期的な空隙が配置された構造体に電磁波が照射されると、空隙の特性に由来して電磁波の反射率又は透過率について特徴的な周波数特性が生じる。このような構造体に物質が付着した場合、反射率又は透過率の周波数特性は、当該物質の存在のために変化する。検出対象物としての微小物質が添加された上記のような構造体を有するセンサに電磁波を照射し、当該電磁波の反射特性又は透過特性に基づいて添加された微小物質の有無又は量を特定する手法が知られている。上記のようなセンサの構造体のパターンは、照射する電磁波の波長に基づいて設計され、製造されている。 When an electromagnetic wave is irradiated to a structure in which periodic voids are arranged, characteristic frequency characteristics of reflectance or transmittance of the electromagnetic wave are generated due to the characteristics of the voids. When a substance adheres to such a structure, the frequency characteristics of reflectance or transmittance change due to the presence of the substance. A method of irradiating electromagnetic waves to a sensor having such a structure to which a minute substance is added as a detection target, and specifying the presence or absence or amount of the added minute substance based on the reflection characteristics or transmission characteristics of the electromagnetic wave. It has been known. The pattern of the sensor structure as described above is designed and manufactured based on the wavelength of the radiating electromagnetic wave.

国際公開第２０１０／１１０４１５号公報International Publication No. 2010/110415

周期的な構造を有するセンサを用いた物質の検出において、検出誤差を小さくする。 A detection error is reduced in detecting a substance using a sensor having a periodic structure.

本実施形態の一態様によれば、検出装置は、電磁波の反射又は透過について周波数特性を有しており検出対象物を保持するように構成されたセンサに、電磁波を照射するように構成された照射部と、前記照射部から放射され、前記センサで反射した反射波又は前記センサを透過した透過波の強度を検出する検出部と、前記反射波又は前記透過波の強度に基づいて前記センサに保持された前記検出対象物の有無又は量を算出するように構成された制御部とを備える。前記制御部は、前記検出対象物の有無又は量を特定するための前記電磁波の照射及び検出に先立って、検出対象物が保持されていない前記センサに前記電磁波を照射したときに得られる反射波又は透過波の強度が前記センサの製造誤差に由来する透過率又は反射率の周波数特性の変化を打ち消すような所定の第１の値となるように、前記透過波又は前記反射波の強度を監視しながら、前記照射部から放射される前記電磁波の周波数の調整を行い、前記検出対象物の有無又は量を特定するための前記電磁波の照射及び検出において、周波数が調整された前記電磁波を用い、前記照射部に含まれる前記電磁波を放射する光源の温度を調整することで前記周波数の調整を行うように構成されている。 According to one aspect of the present embodiment, the detection device is configured to irradiate electromagnetic waves to a sensor that has frequency characteristics with respect to reflection or transmission of electromagnetic waves and is configured to hold an object to be detected. an irradiation unit, a detection unit that detects the intensity of a reflected wave emitted from the irradiation unit and reflected by the sensor or a transmitted wave that has passed through the sensor, and a detection unit that detects the intensity of the reflected wave or the transmitted wave that is transmitted through the sensor. and a control unit configured to calculate the presence or absence or amount of the held detection target. Prior to the irradiation and detection of the electromagnetic wave for specifying the presence or absence or amount of the detection target, the control unit controls the reflected wave obtained when the electromagnetic wave is irradiated to the sensor that does not hold the detection target. Alternatively, the intensity of the transmitted wave or the reflected wave is monitored so that the intensity of the transmitted wave becomes a predetermined first value that cancels out the change in the frequency characteristics of the transmittance or reflectance resulting from the manufacturing error of the sensor. while adjusting the frequency of the electromagnetic wave emitted from the irradiation unit, and using the electromagnetic wave whose frequency is adjusted in the irradiation and detection of the electromagnetic wave for specifying the presence or absence or amount of the detection target, The frequency is adjusted by adjusting the temperature of a light source that radiates the electromagnetic wave and is included in the irradiation unit.

図１は、第１の実施形態に係る検出装置の構成例の概略を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration example of a detection device according to the first embodiment. 図２Ａは、第１の実施形態に係るセンサの構成例を模式的に示す平面図である。2A is a plan view schematically showing a configuration example of a sensor according to the first embodiment; FIG. 図２Ｂは、第１の実施形態に係るセンサの構成例を模式的に示す断面図である。2B is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the sensor according to the first embodiment; FIG. 図３は、センサに電磁波を照射したときの反射率の周波数特性について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the frequency characteristics of the reflectance when the sensor is irradiated with electromagnetic waves. 図４は、第１の実施形態に係る検出装置の動作の一例の概略を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart showing an outline of an example of the operation of the detection device according to the first embodiment. 図５Ａは、第２の実施形態に係るセンサの構成例を模式的に示す平面図である。FIG. 5A is a plan view schematically showing a configuration example of a sensor according to a second embodiment; FIG. 図５Ｂは、第２の実施形態に係るセンサの構成例を模式的に示す断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a sensor according to the second embodiment; 図６は、第２の実施形態に係る検出装置の動作の一例の概略を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flow chart showing an outline of an example of the operation of the detection device according to the second embodiment. 図７は、変形例に係る検出装置の構成例の概略を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing an outline of a configuration example of a detection device according to a modification.

［第１の実施形態］
第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、微量な微小物質を検出する検出装置に関する。この検出装置では、試料は、空隙が配置された構造体に固定される。当該構造体に電磁波が照射されることで、試料中に含まれる検出対象物の有無又は量等が検出される。一般に、周期的な空隙が配置された構造体に電磁波が照射されたときの当該電磁波の反射率又は透過率は、空隙の特性に由来する周波数特性を有する。この構造体に検出対象物が付着したとき、この電磁波の反射率又は透過率の周波数特性は変化する。検出装置では、照射した電磁波の反射率又は透過率の周波数特性の変化を利用して検出対象物を検出する。検出装置が用いる電磁波は、例えばテラヘルツ帯域の電磁波である。 [First embodiment]
A first embodiment will be described with reference to the drawings. The present embodiment relates to a detection device that detects minute amounts of minute substances. In this detection device, a sample is fixed to a structure in which voids are arranged. By irradiating the structure with electromagnetic waves, the presence or absence or amount of the detection target contained in the sample is detected. In general, when an electromagnetic wave is irradiated to a structure in which periodic voids are arranged, the reflectance or transmittance of the electromagnetic wave has frequency characteristics derived from the characteristics of the voids. When an object to be detected adheres to this structure, the frequency characteristics of reflectance or transmittance of this electromagnetic wave change. The detection device detects a detection target using changes in the frequency characteristics of reflectance or transmittance of irradiated electromagnetic waves. The electromagnetic waves used by the detection device are, for example, electromagnetic waves in the terahertz band.

〈装置構成〉
本実施形態の検出装置１０の構成例の概略を図１に示す。検出装置１０は、検出装置１０の各部の動作を制御する制御部を構成するCentral Processing Unit（ＣＰＵ）１１１と、メモリ１１３と、アドレスデコーダ１１５とを備える。ＣＰＵに代えて又はＣＰＵに加えて、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、又はField Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）などといった集積回路が用いられてもよい。 <Device configuration>
FIG. 1 shows an outline of a configuration example of the detection device 10 of this embodiment. The detection device 10 includes a Central Processing Unit (CPU) 111 , a memory 113 , and an address decoder 115 , which constitute a control section that controls the operation of each section of the detection device 10 . An integrated circuit such as an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) or a Field Programmable Gate Array (FPGA) may be used instead of or in addition to the CPU.

本実施形態では、試料が固定される空隙を有する構造体をセンサ２００と称する。検出装置１０は、試料が固定されたセンサ２００が載置されるステージ１６１を備える。ステージ１６１は、ｘｙｚθ方向に移動可能な可動ステージである。ステージ１６１は、テラヘルツ光ビームの焦点位置にセンサ２００を移動させる。 In this embodiment, a structure having a gap to which a sample is fixed is called sensor 200 . The detection apparatus 10 includes a stage 161 on which the sensor 200 to which the sample is fixed is placed. The stage 161 is a movable stage that can move in the xyzθ directions. A stage 161 moves the sensor 200 to the focal position of the terahertz light beam.

検出装置１０は、ステージ１６１を移動させる、ｘモータ１７１と、ｙモータ１７５と、ｚモータ１８１と、θモータ１８５とを備える。ｘモータ１７１は、ステージ１６１をｘ軸方向に移動させる。ｙモータ１７５は、ステージ１６１をｙ軸方向に移動させる。ｚモータ１８１は、ステージ１６１をｚ軸方向に移動させる。θモータ１８５は、ステージ１６１をθ軸周りに回転させる。 The detection device 10 includes an x motor 171 , a y motor 175 , a z motor 181 and a θ motor 185 that move the stage 161 . The x motor 171 moves the stage 161 in the x-axis direction. A y-motor 175 moves the stage 161 in the y-axis direction. A z motor 181 moves the stage 161 in the z-axis direction. The θ motor 185 rotates the stage 161 around the θ axis.

ｘモータ１７１は、ドライバ＿ｘ１７３によって駆動される。ドライバ＿ｘ１７３は、アドレスデコーダ１１５を介してＣＰＵ１１１に接続されている。ｙモータ１７５は、ドライバ＿ｙ１７７によって駆動される。ドライバ＿ｙ１７７は、アドレスデコーダ１１５を介してＣＰＵ１１１に接続されている。ｚモータ１８１は、ドライバ＿ｚ１８３によって駆動される。ドライバ＿ｚ１８３は、アドレスデコーダ１１５を介してＣＰＵ１１１に接続されている。θモータ１８５は、ドライバ＿θ１８７によって駆動される。ドライバ＿θ１８７は、アドレスデコーダ１１５を介してＣＰＵ１１１に接続されている。これらモータは、ＣＰＵ１１１の制御下で動作して、ステージ１６１を所望の位置に移動させる。 The x motor 171 is driven by driver_x 173 . Driver_x 173 is connected to CPU 111 via address decoder 115 . The y motor 175 is driven by a driver_y 177. Driver_y 177 is connected to CPU 111 via address decoder 115 . The z motor 181 is driven by driver_z183. Driver_z 183 is connected to CPU 111 via address decoder 115 . The θ motor 185 is driven by a driver_θ 187. Driver_θ 187 is connected to CPU 111 via address decoder 115 . These motors operate under the control of the CPU 111 to move the stage 161 to desired positions.

検出装置１０は、照射部１３０を備える。照射部１３０は、単一周波数の電磁波を放射する電磁波発生部１２１と、電磁波発生部１２１を駆動するドライバ＿発生部１２３と、電磁波発生部１２１から放射された電磁波をセンサ２００に導く第１の光学系１４１とを含む。電磁波発生部１２１は、例えばテラヘルツ波といった電磁波を放射する。第１の光学系１４１は、例えば、ミラー、レンズなどといった光学素子を含む。ＣＰＵ１１１の制御下で、ドライバ＿発生部１２３は、電磁波発生部１２１に電磁波を放射させる。電磁波発生部１２１から放射された電磁波は、第１の光学系１４１を介してセンサ２００に照射される。第１の光学系１４１は、例えば、電磁波のビームがセンサ２００で焦点を結ぶように構成されている。この電磁波の少なくとも一部は、センサ２００で反射する。 The detection device 10 includes an irradiation unit 130 . The irradiating unit 130 includes an electromagnetic wave generating unit 121 that radiates electromagnetic waves of a single frequency, a driver_generating unit 123 that drives the electromagnetic wave generating unit 121, and a first driver that guides the electromagnetic waves radiated from the electromagnetic wave generating unit 121 to the sensor 200. and an optical system 141 . The electromagnetic wave generator 121 radiates electromagnetic waves such as terahertz waves. The first optical system 141 includes, for example, optical elements such as mirrors and lenses. Under the control of the CPU 111, the driver generator 123 causes the electromagnetic wave generator 121 to radiate electromagnetic waves. The electromagnetic waves emitted from the electromagnetic wave generator 121 are applied to the sensor 200 via the first optical system 141 . The first optical system 141 is configured, for example, to focus the beam of electromagnetic waves on the sensor 200 . At least part of this electromagnetic wave is reflected off the sensor 200 .

本実施形態では、電磁波発生部１２１から放射される電磁波の周波数を安定させるために、また、周波数を微調整するために、電磁波発生部１２１の温度を制御する機構が設けられている。検出装置１０は、電磁波発生部１２１の温度を制御するペルチェ素子１２５と、ペルチェ素子１２５と共に設けられたファン１３１とを備える。ペルチェ素子１２５は、アドレスデコーダ１１５を介してＣＰＵ１１１に接続されたドライバ＿ペルチェ１２７によって駆動される。ファン１３１は、アドレスデコーダ１１５を介してＣＰＵ１１１に接続されたドライバ＿ファン１３３によって駆動される。検出装置１０は、電磁波発生部１２１の温度を取得するためのサーミスタ１３５と、サーミスタ１３５が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する第１のＡＤ変換器１３７とを備える。第１のＡＤ変換器１３７が変換した信号は、アドレスデコーダ１１５を介してＣＰＵ１１１に伝達される。サーミスタ１３５が取得した電磁波発生部１２１の温度は、温度制御に用いられる。 In this embodiment, a mechanism for controlling the temperature of the electromagnetic wave generator 121 is provided in order to stabilize the frequency of the electromagnetic waves radiated from the electromagnetic wave generator 121 and to finely adjust the frequency. The detection device 10 includes a Peltier element 125 that controls the temperature of the electromagnetic wave generator 121 and a fan 131 provided together with the Peltier element 125 . Peltier element 125 is driven by Driver_Peltier 127 which is connected to CPU 111 via address decoder 115 . Fan 131 is driven by driver_fan 133 which is connected to CPU 111 via address decoder 115 . The detection device 10 includes a thermistor 135 for obtaining the temperature of the electromagnetic wave generator 121 and a first AD converter 137 for converting an analog signal output by the thermistor 135 into a digital signal. A signal converted by the first AD converter 137 is transmitted to the CPU 111 via the address decoder 115 . The temperature of the electromagnetic wave generator 121 acquired by the thermistor 135 is used for temperature control.

検出装置１０は、検出部１５０を備える。検出部１５０は、センサ２００で反射した反射光を受信する電磁波受信部１５１と、反射光を電磁波受信部１５１に導く第２の光学系１４３とを含む。検出装置１０は、電磁波受信部１５１から出力される信号を増幅するアンプ１５３と、アンプ１５３で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換する第２のＡＤ変換器１５５とを備える。反射した電磁波は、第２の光学系１４３を介して電磁波受信部１５１へと導かれる。電磁波受信部１５１は、電磁波を検出し、検出結果を示すアナログ電気信号を生成する。電磁波受信部１５１は、例えば電磁波の強度を検出し、電磁波の強度に応じた電気信号を出力する。電磁波受信部１５１から出力されたアナログ電気信号は、アンプ１５３で増幅され、第２のＡＤ変換器１５５でデジタル電気信号に変換され、ＣＰＵ１１１へと伝達される。ＣＰＵ１１１は、電磁波受信部１５１の検出結果に基づいて、センサ２００に固定された検出対象物の有無、量又は特性等を特定する。 The detection device 10 includes a detection unit 150 . The detector 150 includes an electromagnetic wave receiver 151 that receives reflected light reflected by the sensor 200 and a second optical system 143 that guides the reflected light to the electromagnetic wave receiver 151 . The detection device 10 includes an amplifier 153 that amplifies the signal output from the electromagnetic wave receiving section 151, and a second AD converter 155 that converts the analog signal amplified by the amplifier 153 into a digital signal. The reflected electromagnetic wave is guided to the electromagnetic wave receiving section 151 via the second optical system 143 . The electromagnetic wave receiver 151 detects electromagnetic waves and generates an analog electric signal indicating the detection result. The electromagnetic wave receiving unit 151 detects, for example, the intensity of the electromagnetic wave and outputs an electrical signal corresponding to the intensity of the electromagnetic wave. The analog electrical signal output from the electromagnetic wave receiving section 151 is amplified by the amplifier 153 , converted into a digital electrical signal by the second AD converter 155 , and transmitted to the CPU 111 . Based on the detection result of the electromagnetic wave reception unit 151 , the CPU 111 identifies the presence, amount, characteristics, or the like of the detection target fixed to the sensor 200 .

〈センサ構成〉
検出対象物の検出には、センサ２００が用いられる。センサ２００の一例の構造について、図面を参照して説明する。図２Ａは、センサ２００の模式的な平面図を示す。図２Ｂは、図２Ａに示したIIB－IIB線におけるセンサ２００の模式的な断面を示す。 <Sensor configuration>
A sensor 200 is used to detect the object to be detected. An example structure of the sensor 200 will be described with reference to the drawings. FIG. 2A shows a schematic plan view of the sensor 200. FIG. FIG. 2B shows a schematic cross section of the sensor 200 along line IIB-IIB shown in FIG. 2A.

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、センサ２００において、基板２２４の上に金属膜２２２が設けられている。基板２２４は、例えばシリコンで形成されている。金属膜２２２は、例えば金で形成されている。図２Ａに示すように、金属膜２２２には、例えばＣ型の空隙２３２が多数並べて形成されている。多数のＣ型の空隙２３２を有する図２Ａに示す例は、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。相補型分割リング共振器２１２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、金属膜２２２のＣ型の空隙２３２が形成されている部分の周辺は、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２１２と強く相互作用する。その結果、相補型分割リング共振器２１２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。例えば、Ｃ型の空隙２３２の大きさが数μｍ程度であるとき、共振周波数は、テラヘルツ帯域に表れる。 As shown in FIGS. 2A and 2B, in sensor 200 a metal film 222 is provided on a substrate 224 . The substrate 224 is made of silicon, for example. The metal film 222 is made of gold, for example. As shown in FIG. 2A, in the metal film 222, for example, a large number of C-shaped voids 232 are formed side by side. The example shown in FIG. 2A with multiple C-shaped air gaps 232 is representative of a metamaterial resonator and is called a complementary split ring resonator. The complementary split ring resonator 212 exhibits characteristic reflection characteristics when irradiated with electromagnetic waves in a predetermined frequency band. That is, when an electromagnetic wave is irradiated, the periphery of the portion of the metal film 222 where the C-shaped gap 232 is formed behaves electrically like an LC circuit. Therefore, at frequencies near the resonant frequency of this LC circuit, the radiated electromagnetic wave interacts strongly with the complementary split ring resonator 212 . As a result, the complementary split-ring resonator 212 exhibits a reflective characteristic in which the reflectivity drops near the resonant frequency of the LC circuit. For example, when the size of the C-shaped air gap 232 is about several μm, the resonance frequency appears in the terahertz band.

〈検出原理等〉
図２Ａ及び図２Ｂに示すような二次元の共振器配列を用いたメタマテリアルに電磁波を照射したときの反射率の周波数特性、すなわち、分光特性の一例の概略を図３に示す。横軸は照射する電磁波の周波数を示し、縦軸は反射率を示す。太い破線ｇ１は、相補型分割リング共振器２１２であるメタマテリアルに検出対象物がないときの周波数特性を示す。メタマテリアルは、特定の周波数に対して、異常透過性を示す。 <Detection principle, etc.>
FIG. 3 shows an outline of an example of the frequency characteristics of the reflectance, that is, the spectral characteristics when the metamaterial using the two-dimensional resonator array shown in FIGS. 2A and 2B is irradiated with electromagnetic waves. The horizontal axis indicates the frequency of the irradiated electromagnetic wave, and the vertical axis indicates the reflectance. A thick dashed line g1 indicates frequency characteristics when there is no object to be detected in the metamaterial, which is the complementary split ring resonator 212 . Metamaterials exhibit anomalous transparency to certain frequencies.

太い実線ｇ１１は、相補型分割リング共振器２１２であるメタマテリアルに検出対象物が付着しているときの周波数特性を示す。相補型分割リング共振器２１２に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。すなわち、図３に示すように、相補型分割リング共振器２１２に検出対象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。検出装置１０は、この周波数特性の変化に基づいて、検出対象物である試料中の微小物質の有無又は量を検出する。 A thick solid line g11 indicates the frequency characteristics when the object to be detected adheres to the metamaterial, which is the complementary split ring resonator 212 . When material adheres to the complementary split ring resonator 212, the material changes the predominantly capacitive component of the LC circuit. As a result, the resonant frequency of the LC circuit changes. That is, as shown in FIG. 3, the frequency characteristics of the reflectance change depending on whether or not there is an object to be detected in the complementary split ring resonator 212 . The detection device 10 detects the presence or amount of minute substances in the sample, which is the object of detection, based on the change in the frequency characteristics.

例えば、電磁波発生部１２１が単一の周波数ｆ１の電磁波を放射するとき、電磁波受信部１５１を用いて取得される反射率は、検出対象物が付着することでｓ１からｓ１１へと変化する。このような反射率の変化に基づいて、センサ２００上の物質の量等が求まる。ＣＰＵ１１１は、例えば、検出対象物が固定されていないセンサ２００について、電磁波の反射強度又は反射率を予め取得しておく。また、ＣＰＵ１１１は、試料中の検出対象物がセンサ２００に付着するような処理を行ったセンサ２００について、電磁波の反射強度又は反射率を取得する。ＣＰＵ１１１は、これら２種類の電磁波の反射強度又は反射率を比較して、試料中の検出対象物の有無又は量等を特定する。 For example, when the electromagnetic wave generator 121 radiates an electromagnetic wave with a single frequency f1, the reflectance obtained using the electromagnetic wave receiver 151 changes from s1 to s11 due to the attachment of the detection target. Based on such changes in reflectance, the amount of substance on the sensor 200 and the like can be obtained. For example, the CPU 111 acquires in advance the reflection intensity or reflectance of the electromagnetic wave for the sensor 200 to which the detection target is not fixed. In addition, the CPU 111 acquires the reflection intensity or reflectance of the electromagnetic wave for the sensor 200 that has undergone processing such that the detection target in the sample adheres to the sensor 200 . The CPU 111 compares the reflection intensities or reflectances of these two types of electromagnetic waves to identify the presence or absence or amount of the detection target in the sample.

センサ２００のメタマテリアルの周期構造パターンは、照射する電磁波の波長に基づいて、設計及び製造されている。設計通りに製造されることが理想的であるが、センサ２００の製造過程において、周期構造を形成するパターン形状や周期に誤差が生じることがある。このような製造誤差は、反射率の周波数特性を変化させる。 The periodic structure pattern of the metamaterial of sensor 200 is designed and manufactured based on the wavelength of the radiating electromagnetic wave. It is ideal that the sensor 200 is manufactured as designed, but in the manufacturing process of the sensor 200, an error may occur in the pattern shape and period that form the periodic structure. Such manufacturing errors change the frequency characteristic of reflectance.

例えば、センサ２００に検出対象物がないときの反射率の周波数特性が、設計上は図３に示す太い破線ｇ１であったものが、製造誤差のため細い破線ｇ２のように変化したとする。このとき、センサ２００に検出対象物があるときの反射率の周波数特性も、設計通りであれば太い実線ｇ１１であるところ、製造誤差のため細い実線ｇ２１のように変化する。 For example, suppose that the frequency characteristic of the reflectance when there is no object to be detected by the sensor 200 is changed from the thick dashed line g1 shown in FIG. At this time, the frequency characteristic of the reflectance when the sensor 200 has an object to be detected changes from the thick solid line g11 if it is as designed, to the thin solid line g21 due to manufacturing errors.

その結果、設計通り製造されたセンサ２００を用いて取得される場合、周波数ｆ１の電磁波で取得される反射率の変化は、ｓ１とｓ１１との差ΔＳ１となる。これに対して、製造誤差を含むセンサ２００を用いて取得される場合、周波数ｆ１の電磁波で取得される反射率の変化は、ｓ２とｓ２１との差ΔＳ２となる。ここで差ΔＳ１と差ΔＳ２とは、一致しない。すなわち、センサ２００の製造誤差に由来する検出誤差が生じることになる。 As a result, when acquired using the sensor 200 manufactured as designed, the change in reflectance acquired by the electromagnetic wave of frequency f1 is the difference ΔS1 between s1 and s11. On the other hand, when the sensor 200 including the manufacturing error is used, the change in reflectance obtained by the electromagnetic waves of the frequency f1 is the difference ΔS2 between s2 and s21. Here, the difference ΔS1 and the difference ΔS2 do not match. That is, a detection error originating from the manufacturing error of the sensor 200 will occur.

そこで本実施形態では、センサ２００の製造誤差の影響を打ち消すように、電磁波発生部１２１から放射される電磁波の周波数を変化させる。すなわち、図３に示すように、センサ２００に検出対象物がないときの反射率が、設計値であるｓ１となるように、電磁波発生部１２１から放射される電磁波の周波数をｆ２にする。その結果、センサ２００に検出対象物があるときの反射率もｓ１１となる。すなわち、周波数ｆ２の電磁波で取得される反射率の変化は、ｓ１とｓ１１との差ΔＳ１となり、検出対象物の量などを正確に求めることが可能となる。電磁波発生部１２１から放射される電磁波の周波数は、例えば電磁波発生部１２１の温度を変更することで、変更され得る。 Therefore, in this embodiment, the frequency of the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave generator 121 is changed so as to cancel the influence of the manufacturing error of the sensor 200 . That is, as shown in FIG. 3, the frequency of the electromagnetic wave radiated from the electromagnetic wave generator 121 is set to f2 so that the reflectance when there is no detection target on the sensor 200 becomes the design value s1. As a result, the reflectance when the sensor 200 has the object to be detected is also s11. That is, the change in the reflectance acquired by the electromagnetic wave of frequency f2 is the difference ΔS1 between s1 and s11, and it is possible to accurately obtain the amount of the object to be detected. The frequency of the electromagnetic waves emitted from the electromagnetic wave generator 121 can be changed by changing the temperature of the electromagnetic wave generator 121, for example.

〈装置の動作〉
検出装置１０の動作について、図４に示すフローチャートを参考して説明する。 <Device operation>
The operation of the detection device 10 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

試料の測定に先立って、検出装置１０は、試料を添加していないセンサ２００を用いて、反射率が設定値ｓ１となるように、電磁波発生部１２１から放射する電磁波の周波数を調整する。 Prior to the measurement of the sample, the detection device 10 adjusts the frequency of the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave generator 121 using the sensor 200 to which the sample is not added so that the reflectance becomes the set value s1.

ＡＣＴ１０１において、ＣＰＵ１１１は、メモリ１１３から、記憶されている基準光量Ｉ１（第１の値）を読み出す。この基準光量Ｉ１は、反射率が設定値ｓ１となる光量である。なお、メモリ１１３に記憶されている第１の値は、基準光量Ｉ１に限らず、これに相当する値であればよい。例えば、メモリ１１３には、反射率の設定値ｓ１が記憶されていてもよい。この場合、ＣＰＵ１１１は、メモリ１１３から読み出した反射率の設定値ｓ１に基づいて、基準光量Ｉ１を算出してもよい。また、ＣＰＵ１１１は、後述する測定した光量と基準光量Ｉ１との比較に代えて、測定した光量に基づいて算出した反射率と読み出した反射率の設定値ｓ１との比較を行ってもよい。 In ACT 101 , the CPU 111 reads the stored reference light amount I<b>1 (first value) from the memory 113 . This reference light amount I1 is the light amount at which the reflectance becomes the set value s1. Note that the first value stored in the memory 113 is not limited to the reference light amount I1, and may be any value corresponding thereto. For example, the memory 113 may store the set value s1 of the reflectance. In this case, the CPU 111 may calculate the reference light amount I1 based on the set value s1 of the reflectance read from the memory 113 . Further, the CPU 111 may compare the reflectance calculated based on the measured light amount with the read reflectance set value s1 instead of comparing the measured light amount and the reference light amount I1, which will be described later.

ＡＣＴ１０２において、ＣＰＵ１１１は、ドライバ＿発生部１２３に、電磁波発生部１２１へと既定の電流値の電流を印加させる。 In ACT 102 , the CPU 111 causes the driver_generation unit 123 to apply current of a predetermined current value to the electromagnetic wave generation unit 121 .

ＡＣＴ１０３において、ＣＰＵ１１１は、電磁波発生部１２１の温度が所定温度となるように温度制御を開始する。より具体的には、サーミスタ１３５を用いて取得した温度を監視しながら、ファン１３１を動作させたペルチェ素子１２５を用いて電磁波発生部１２１の温度を調整する。 In ACT 103, the CPU 111 starts temperature control so that the temperature of the electromagnetic wave generator 121 reaches a predetermined temperature. More specifically, while monitoring the temperature obtained using the thermistor 135 , the temperature of the electromagnetic wave generator 121 is adjusted using the Peltier element 125 that operates the fan 131 .

ＡＣＴ１０４において、ＣＰＵ１１１は、電磁波発生部１２１の温度が目標としている所定温度になったか否かを判定する。所定温度になっていないとき、所定温度になるまで温度調整が継続されつつ、処理は待機する。所定温度になったとき、以降その温度は維持され、処理はＡＣＴ１０５に進む。 In ACT 104, the CPU 111 determines whether or not the temperature of the electromagnetic wave generator 121 has reached a predetermined target temperature. When the predetermined temperature is not reached, the process waits while the temperature adjustment is continued until the predetermined temperature is reached. When the predetermined temperature is reached, the temperature is maintained thereafter and the process proceeds to ACT105.

ＡＣＴ１０５において、ＣＰＵ１１１は、試料を添加していないセンサ２００が電磁波の照射位置に配置されるように、ステージ１６１を移動させる。 In ACT 105, the CPU 111 moves the stage 161 so that the sensor 200 to which the sample is not added is arranged at the electromagnetic wave irradiation position.

ＡＣＴ１０６において、ＣＰＵ１１１は、電磁波受信部１５１で取得される光量が、基準光量Ｉ１であるか否かを判定する。基準光量Ｉ１でないとき、処理はＡＣＴ１０７に進む。 In ACT 106, the CPU 111 determines whether or not the amount of light acquired by the electromagnetic wave reception unit 151 is the reference amount of light I1. If the amount of light is not the reference light amount I1, the process proceeds to ACT107.

ＡＣＴ１０７において、ＣＰＵ１１１は、電磁波発生部１２１の温度を変更する。その後、処理はＡＣＴ１０６に戻る。すなわち、ＡＣＴ１０６及びＡＣＴ１０７を繰り返して、電磁波受信部１５１で取得される光量が基準光量Ｉ１となるように、電磁波発生部１２１の温度を試行錯誤により調整する。 In ACT 107 , the CPU 111 changes the temperature of the electromagnetic wave generator 121 . Processing then returns to ACT 106 . That is, by repeating ACT106 and ACT107, the temperature of the electromagnetic wave generator 121 is adjusted by trial and error so that the amount of light obtained by the electromagnetic wave receiver 151 becomes the reference light amount I1.

ＡＣＴ１０６において、電磁波受信部１５１で取得される光量が基準光量Ｉ１であると判定されたとき、処理はＡＣＴ１０８に進む。ＡＣＴ１０８において、ＣＰＵ１１１は、試料を添加したセンサ２００が電磁波の照射位置に配置されるように、ステージ１６１を移動させる。 When it is determined in ACT 106 that the amount of light acquired by the electromagnetic wave reception unit 151 is the reference amount of light I1, the process proceeds to ACT 108 . In ACT 108, the CPU 111 moves the stage 161 so that the sensor 200 to which the sample is added is arranged at the electromagnetic wave irradiation position.

ＡＣＴ１０９において、ＣＰＵ１１１は、試料を添加したセンサ２００について測定を行う。すなわち、電磁波発生部１２１は、出力周波数を調整した電磁波を放射する。電磁波受信部１５１は、センサ２００で反射した電磁波を受信する。ＣＰＵ１１１は、電磁波受信部１５１で受信した電磁波の強度を取得する。 In ACT 109, the CPU 111 performs measurement on the sensor 200 to which the sample has been added. That is, the electromagnetic wave generator 121 emits an electromagnetic wave whose output frequency is adjusted. The electromagnetic wave reception unit 151 receives the electromagnetic waves reflected by the sensor 200 . The CPU 111 acquires the intensity of the electromagnetic waves received by the electromagnetic wave reception unit 151 .

ＡＣＴ１１０において、ＣＰＵ１１１は、取得した電磁波の強度をメモリ１１３に記憶する。 In ACT 110 , CPU 111 stores the acquired intensity of electromagnetic waves in memory 113 .

ＡＣＴ１１１において、ＣＰＵ１１１は、計測結果についての解析を行い、解析結果をメモリ１１３に記録する。この解析には、例えば、電磁波発生部１２１から放射した電磁波の強度と電磁波受信部１５１で取得した電磁波の強度とに基づいて、センサ２００の反射率を算出することが含まれ得る。また、解析には、算出された反射率に基づいて、センサ２００上の検出対象物の有無又は検出対象物の量を求めることが含まれ得る。 In ACT 111 , the CPU 111 analyzes the measurement results and records the analysis results in the memory 113 . This analysis may include calculating the reflectance of the sensor 200 based on the intensity of the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave generator 121 and the intensity of the electromagnetic wave acquired by the electromagnetic wave receiver 151, for example. The analysis may also include determining the presence or amount of the detectable object on the sensor 200 based on the calculated reflectance.

なお、図４に示した処理の順序は一例であって、適宜に変更され得る。例えば、ＡＣＴ１０１の基準光量Ｉ１の読出しは、ＡＣＴ１０６の判定前であればいつ行われてもよい。また、ＡＣＴ１０５のステージの移動もＡＣＴ１０６の判定前であればいつ行われてもよい。 Note that the order of processing shown in FIG. 4 is an example, and may be changed as appropriate. For example, reading of the reference light intensity I1 of ACT 101 may be performed at any time before the determination of ACT 106 . Further, the movement of the stage in ACT105 may be performed at any time before the determination in ACT106.

本実施形態では、センサ２００の製造誤差に由来するセンサ２００の反射率の周波数特性の変化を打ち消すように、センサ２００に照射される電磁波の周波数が調整される。このため、本実施形態の検出装置１０によれば、センサ２００の製造誤差に由来する検出誤差は小さくなる。また、本実施形態では、一般に出力周波数を所定値とするために所定温度に調整される電磁波発生部１２１の温度を微調整することで、出力周波数が微調整される。このため、装置構成を大きく変更することなく簡便に上記機能が実現される。 In the present embodiment, the frequency of the electromagnetic wave irradiated to the sensor 200 is adjusted so as to cancel the change in the frequency characteristics of the reflectance of the sensor 200 due to the manufacturing error of the sensor 200 . Therefore, according to the detection device 10 of the present embodiment, the detection error resulting from the manufacturing error of the sensor 200 is reduced. Further, in this embodiment, the output frequency is finely adjusted by finely adjusting the temperature of the electromagnetic wave generator 121, which is generally adjusted to a predetermined temperature in order to set the output frequency to a predetermined value. For this reason, the above functions can be easily realized without greatly changing the device configuration.

このような検出装置１０は、例えば、試料中に含まれる細菌の検出などにも用いられ得る。 Such a detection device 10 can also be used, for example, to detect bacteria contained in a sample.

［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、電磁波発生部１２１に既定電流を印加することで、電磁波発生部１２１から放射される電磁波の強度が所定の強度に設定されている。これに対して本実施形態では、さらに検出精度を高めるために、検出装置１０は、電磁波の出力強度を積極的に調整する。 [Second embodiment]
A second embodiment will be described. Here, the points of difference from the first embodiment will be described, and the same reference numerals will be given to the same parts, and the description thereof will be omitted. In the first embodiment, by applying a predetermined current to the electromagnetic wave generator 121, the intensity of the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave generator 121 is set to a predetermined intensity. On the other hand, in this embodiment, the detection device 10 positively adjusts the output intensity of the electromagnetic wave in order to further improve the detection accuracy.

本実施形態で用いられるセンサ２０１の構成例の概略の模式図を図５Ａ及び図５Ｂに示す。図５Ａは、センサ２０１の平面図を示す。図５Ｂは、図５Ａに示したVB－VB線におけるセンサ２０１の断面を示す。図５Ａに示すように、本実施形態に係るセンサ２０１は、第１の実施形態にセンサ２００と同様に、基板２２４上に、Ｃ型の空隙２３２を有する金属膜２２２が形成されており、相補型分割リング共振器２１２が形成されている。本実施形態に係るセンサ２０１は、これに加えて、光量調整用の反射板２４２が設けられている。この反射板２４２は、例えば、基板２２４の上に金の膜が一面に形成されているものである。 5A and 5B show schematic diagrams of a configuration example of the sensor 201 used in this embodiment. 5A shows a plan view of sensor 201. FIG. FIG. 5B shows a cross-section of sensor 201 along line VB--VB shown in FIG. 5A. As shown in FIG. 5A, a sensor 201 according to the present embodiment has a metal film 222 having a C-shaped gap 232 formed on a substrate 224, similar to the sensor 200 according to the first embodiment. A split ring resonator 212 is formed. In addition to this, the sensor 201 according to the present embodiment is provided with a reflector 242 for adjusting the amount of light. The reflector 242 is, for example, a substrate 224 on which a gold film is formed over its entire surface.

本実施形態では、第１の実施形態と同様の電磁波発生部１２１の温度調整による出力周波数の調整に先立って、電磁波発生部１２１への印加電流が調整される。すなわち、電磁波発生部１２１に供給されるエネルギーが調整される。この印加電流の調整にあたって、反射率が周波数に応じて変化することがない反射板２４２が用いられる。すなわち、電磁波発生部１２１から放射された電磁波は反射板２４２に照射され、その反射波が電磁波受信部１５１で受信される。電磁波受信部１５１で受信された強度が設定値となるように、電磁波発生部１２１への印加電圧が調整される。 In this embodiment, the applied current to the electromagnetic wave generator 121 is adjusted prior to adjusting the output frequency by adjusting the temperature of the electromagnetic wave generator 121 as in the first embodiment. That is, the energy supplied to the electromagnetic wave generator 121 is adjusted. In adjusting this applied current, a reflector 242 whose reflectance does not change with frequency is used. That is, the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave generator 121 is applied to the reflector 242 and the reflected wave is received by the electromagnetic wave receiver 151 . The voltage applied to the electromagnetic wave generator 121 is adjusted so that the intensity received by the electromagnetic wave receiver 151 becomes the set value.

本実施形態に係る検出装置１０の動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。 The operation of the detection device 10 according to this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ＡＣＴ２０１において、ＣＰＵ１１１は、メモリ１１３から、記憶されている基準光量Ｉ０及びＩ１を読み出す。基準光量Ｉ１は、第１の実施形態の場合と同じく、反射率が設定値ｓ１となる光量である。第１の実施形態と同様に、基準光量Ｉ１は、同等の値に置き換えられ得る。 In ACT 201 , the CPU 111 reads the stored reference light amounts I 0 and I 1 from the memory 113 . The reference light amount I1 is the light amount at which the reflectance becomes the set value s1, as in the first embodiment. As in the first embodiment, the reference light intensity I1 can be replaced with an equivalent value.

基準光量Ｉ０（第２の値）は、光量調整において、光量調整用の反射板２４２に電磁波を照射したときに電磁波受信部１５１で検出されるべき光量である。なお、メモリ１１３に記憶されている第２の値は、基準光量Ｉ０に限らず、これに相当する値であればよい。例えば、メモリ１１３には、反射率の設定値ｓ０が記憶されていてもよい。この場合、ＣＰＵ１１１は、メモリ１１３から読み出した反射率の設定値ｓ０に基づいて、基準光量Ｉ０を算出してもよい。また、ＣＰＵ１１１は、後述する測定した光量と基準光量Ｉ０との比較に代えて、測定した光量に基づいて算出した反射率と読み出した反射率の設定値ｓ０との比較を行ってもよい。 The reference light amount I0 (second value) is the amount of light that should be detected by the electromagnetic wave receiving section 151 when the reflecting plate 242 for light amount adjustment is irradiated with electromagnetic waves in the light amount adjustment. Note that the second value stored in the memory 113 is not limited to the reference light amount I0, and may be any value corresponding thereto. For example, the memory 113 may store the set value s0 of the reflectance. In this case, the CPU 111 may calculate the reference light amount I0 based on the set value s0 of the reflectance read from the memory 113 . Further, the CPU 111 may compare the reflectance calculated based on the measured light amount and the read reflectance set value s0 instead of comparing the measured light amount and the reference light amount I0, which will be described later.

ＡＣＴ２０２乃至ＡＣＴ２０４の処理は、第１の実施形態のＡＣＴ１０２乃至ＡＣＴ１０４の処理と同様である。すなわち、ＡＣＴ２０２において、ＣＰＵ１１１は、ドライバ＿発生部１２３に、電磁波発生部１２１へと既定の電流値の電流を印加させる。ＡＣＴ２０３において、ＣＰＵ１１１は、電磁波発生部１２１の温度が所定温度となるように温度制御を開始する。ＡＣＴ２０４において、ＣＰＵ１１１は、電磁波発生部１２１の温度が目標としている所定温度になったか否かを判定する。所定温度になっていないとき、所定温度になるまで温度調整が継続されつつ、処理は待機する。所定温度になったとき、処理はＡＣＴ２０５に進む。 The processing of ACT202 to ACT204 is the same as the processing of ACT102 to ACT104 of the first embodiment. That is, in ACT 202 , the CPU 111 causes the driver_generation unit 123 to apply current of a predetermined current value to the electromagnetic wave generation unit 121 . In ACT 203, the CPU 111 starts temperature control so that the temperature of the electromagnetic wave generator 121 reaches a predetermined temperature. In ACT 204, the CPU 111 determines whether or not the temperature of the electromagnetic wave generator 121 has reached a target predetermined temperature. When the predetermined temperature is not reached, the process waits while the temperature adjustment is continued until the predetermined temperature is reached. When the predetermined temperature is reached, the process proceeds to ACT205.

ＡＣＴ２０５において、ＣＰＵ１１１は、光量調整用の反射板２４２が電磁波の照射位置に配置されるように、ステージ１６１を移動させる。 In ACT 205, the CPU 111 moves the stage 161 so that the reflector 242 for light amount adjustment is arranged at the electromagnetic wave irradiation position.

ＡＣＴ２０６において、ＣＰＵ１１１は、電磁波受信部１５１で取得される光量が、基準光量Ｉ０であるか否かを判定する。基準光量Ｉ０でないとき、処理はＡＣＴ２０７に進む。 In ACT 206, the CPU 111 determines whether or not the amount of light acquired by the electromagnetic wave reception unit 151 is the reference amount of light I0. If the amount of light is not the reference light amount I0, the process proceeds to ACT207.

ＡＣＴ２０７において、ＣＰＵ１１１は、ドライバ＿発生部１２３の出力を調整して、電磁波発生部１２１に印加する電流を変更する。その後、処理はＡＣＴ２０６に戻る。ＡＣＴ２０６及びＡＣＴ２０７を繰り返して、電磁波受信部１５１で取得される光量が基準光量Ｉ０となるように、電磁波発生部１２１への印加電流が調整される。すなわち、電磁波発生部１２１からの出力光量が、所定値となるように電磁波発生部１２１に供給されるエネルギーが調整される。 In ACT 207 , the CPU 111 adjusts the output of the driver_generator 123 to change the current applied to the electromagnetic wave generator 121 . Processing then returns to ACT 206 . By repeating ACT206 and ACT207, the applied current to the electromagnetic wave generator 121 is adjusted so that the light amount obtained by the electromagnetic wave receiver 151 becomes the reference light amount I0. That is, the energy supplied to the electromagnetic wave generator 121 is adjusted so that the amount of light output from the electromagnetic wave generator 121 becomes a predetermined value.

ＡＣＴ２０６において、電磁波受信部１５１で取得される光量が基準光量Ｉ０であると判定されたとき、処理は、ＡＣＴ２０８に進む。ＡＣＴ２０８乃至ＡＣＴ２１４の処理は、第１の実施形態のＡＣＴ１０５乃至ＡＣＴ１１１の処理と同様である。すなわち、ＡＣＴ２０８において、ＣＰＵ１１１は、試料を添加していないセンサ２０１が電磁波の照射位置に配置されるように、ステージ１６１を移動させる。ＡＣＴ２０９において、ＣＰＵ１１１は、電磁波受信部１５１で取得される光量が、基準光量Ｉ１であるか否かを判定する。基準光量Ｉ１でないとき、処理はＡＣＴ２１０に進む。ＡＣＴ２１０において、ＣＰＵ１１１は、電磁波発生部１２１の温度を変更する。その後、処理はＡＣＴ２０９に戻る。すなわち、ＡＣＴ２０９及びＡＣＴ２１０を繰り返して、電磁波受信部１５１で取得される光量が基準光量Ｉ１となるように、電磁波発生部１２１の温度が試行錯誤により調整される。 When it is determined in ACT206 that the amount of light acquired by the electromagnetic wave reception unit 151 is the reference amount of light I0, the process proceeds to ACT208. The processing of ACT208 to ACT214 is the same as the processing of ACT105 to ACT111 of the first embodiment. That is, in ACT 208, the CPU 111 moves the stage 161 so that the sensor 201 to which the sample is not added is arranged at the electromagnetic wave irradiation position. In ACT 209, the CPU 111 determines whether or not the amount of light acquired by the electromagnetic wave reception unit 151 is the reference amount of light I1. If the amount of light is not the reference light amount I1, the process proceeds to ACT210. In ACT 210 , CPU 111 changes the temperature of electromagnetic wave generator 121 . The process then returns to ACT209. That is, by repeating ACT209 and ACT210, the temperature of the electromagnetic wave generator 121 is adjusted by trial and error so that the amount of light obtained by the electromagnetic wave receiver 151 becomes the reference light amount I1.

ＡＣＴ２０９において、電磁波受信部１５１で取得される光量が基準光量Ｉ１であると判定されたとき、処理はＡＣＴ２１１に進む。ＡＣＴ２１１において、ＣＰＵ１１１は、試料を添加したセンサ２０１が電磁波の照射位置に配置されるように、ステージ１６１を移動させる。ＡＣＴ２１２において、ＣＰＵ１１１は、試料を添加したセンサ２０１について測定を行う。すなわち、電磁波発生部１２１は、出力周波数を調整した電磁波を放射する。電磁波受信部１５１は、センサ２０１で反射した電磁波を受信する。ＣＰＵ１１１は、電磁波受信部１５１で受信した電磁波の強度を取得する。ＡＣＴ２１３において、ＣＰＵ１１１は、取得した電磁波の強度をメモリ１１３に記憶する。ＡＣＴ２１４において、ＣＰＵ１１１は、計測結果についての解析を行い、解析結果をメモリ１１３に記録する。この解析には、例えば、電磁波発生部１２１から放射した電磁波の強度と電磁波受信部１５１で取得した電磁波の強度とに基づいて、センサ２０１の反射率を算出することが含まれ得る。また、解析には、算出された反射率に基づいて、センサ２０１上の検出対象物の有無又は検出対象物の量を求めることが含まれ得る。 When it is determined in ACT209 that the amount of light acquired by the electromagnetic wave reception unit 151 is the reference amount of light I1, the process proceeds to ACT211. In ACT 211, the CPU 111 moves the stage 161 so that the sensor 201 to which the sample is added is arranged at the electromagnetic wave irradiation position. In ACT 212, the CPU 111 performs measurement on the sensor 201 to which the sample has been added. That is, the electromagnetic wave generator 121 emits an electromagnetic wave whose output frequency is adjusted. The electromagnetic wave reception unit 151 receives the electromagnetic waves reflected by the sensor 201 . The CPU 111 acquires the intensity of the electromagnetic waves received by the electromagnetic wave reception unit 151 . In ACT 213 , the CPU 111 stores the acquired intensity of the electromagnetic waves in the memory 113 . In ACT 214 , the CPU 111 analyzes the measurement results and records the analysis results in the memory 113 . This analysis may include calculating the reflectance of the sensor 201 based on the intensity of the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave generator 121 and the intensity of the electromagnetic wave acquired by the electromagnetic wave receiver 151, for example. The analysis may also include determining the presence or amount of the detectable object on the sensor 201 based on the calculated reflectance.

なお、図６に示した処理の順序は一例であって、適宜に変更され得る。例えば、ＡＣＴ２０１の基準光量Ｉ０と基準光量Ｉ１との読出しは、別々に行われてもよい。基準光量Ｉ０の読出しは、ＡＣＴ２０６の判定前であればいつ行われてもよい。基準光量Ｉ１の読出しは、ＡＣＴ２０９の判定前であればいつ行われてもよい。また、ＡＣＴ２０５のステージの移動もＡＣＴ２０６の判定前であればいつ行われてもよい。 Note that the order of processing shown in FIG. 6 is an example, and may be changed as appropriate. For example, reading of the reference light quantity I0 and the reference light quantity I1 of the ACT 201 may be performed separately. The reading of the reference light intensity I0 may be performed at any time before the determination of ACT206. The reading of the reference light quantity I1 may be performed at any time before the determination of ACT209. Also, the movement of the stage in ACT205 may be performed at any time before the determination in ACT206.

本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、センサ２０１の製造誤差に由来するセンサ２０１の反射率の周波数特性の変化を打ち消すように、センサ２０１に照射される電磁波の周波数が調整される。さらに、本実施形態では、電磁波発生部１２１の出力周波数の調整の前に、電磁波発生部１２１に印加する電流値の調整が行われる。このため、検出誤差は、第１の実施形態の場合と比較してさらに小さくなる。 Also in this embodiment, as in the first embodiment, the frequency of the electromagnetic wave irradiated to the sensor 201 is adjusted so as to cancel out the change in the frequency characteristic of the reflectance of the sensor 201 due to the manufacturing error of the sensor 201. . Furthermore, in this embodiment, the current value applied to the electromagnetic wave generator 121 is adjusted before adjusting the output frequency of the electromagnetic wave generator 121 . Therefore, the detection error is even smaller than in the first embodiment.

なお、本実施形態では、センサ２０１において、基板２２４上に金の膜の光量調整用の反射板２４２が形成されている例を示した。しかしながら、これに限らない。光量調整用の領域は、金の膜の反射板２４２に限らず、他の材料を用いて形成された膜、又は、膜が形成されず基板２２４が露出した状態の部分などであってもよい。また、第１の実施形態の場合と同様に図２Ａに示したような反射板２４２が形成されていないセンサ２００が用いられてもよい。この場合、Ｃ型の空隙２３２を有する金属膜２２２以外の領域２１４が、本実施形態に係る反射板２４２と同様の領域として用いられてもよい。 In this embodiment, an example in which the reflecting plate 242 for adjusting the amount of light is formed of a gold film on the substrate 224 in the sensor 201 is shown. However, it is not limited to this. The area for adjusting the amount of light is not limited to the reflecting plate 242 made of a gold film, and may be a film formed using another material, or a portion where the substrate 224 is exposed without a film being formed. . Also, as in the case of the first embodiment, a sensor 200 without the reflecting plate 242 as shown in FIG. 2A may be used. In this case, the region 214 other than the metal film 222 having the C-shaped voids 232 may be used as the region similar to the reflector 242 according to this embodiment.

また、本実施形態では、１つのセンサ２０１に相補型分割リング共振器２１２と光量調整用の反射板２４２とが設けられている例を示した。しかしながら、これに限らない。相補型分割リング共振器と光量調整用の反射板とは、２つの分離した基板にそれぞれ形成されていてもよい。この場合、ステージ１６１に、相補型分割リング共振器が形成された基盤と、光量調整用の反射板が形成された基盤とが配置される。また、光量調整用の反射板を変更する必要がない場合、光量調整用の反射板は、ステージ１６１に備え付けられていてもよい。 Moreover, in this embodiment, an example in which one sensor 201 is provided with the complementary split ring resonator 212 and the reflector 242 for adjusting the amount of light is shown. However, it is not limited to this. The complementary split ring resonator and the reflector for adjusting the amount of light may be formed on two separate substrates. In this case, the stage 161 is provided with a substrate on which a complementary split-ring resonator is formed and a substrate on which a reflector for adjusting the amount of light is formed. Further, if there is no need to change the reflector for adjusting the amount of light, the reflector for adjusting the amount of light may be provided on the stage 161 .

［変形例］
第１の実施形態及び第２の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第１及び第２の実施形態との相違点について説明する。何れの変形例においても、示した部分以外は第１及び第２の実施形態と同様に構成され、同様に動作し、同様の効果を得ることができる。また、各変形例は、組み合わせて適用され得る。 [Modification]
Modified examples of the first and second embodiments will be described. Here, differences from the first and second embodiments will be described. In any of the modified examples, except for the parts shown, they are configured in the same manner as the first and second embodiments, operate in the same manner, and can obtain the same effects. Moreover, each modification can be applied in combination.

〈第１の変形例〉
第１及び第２の実施形態では、基準光量Ｉ０，Ｉ１などが、検出装置１０に設けられたメモリ１１３に記憶されているものとして説明した。しかしながら、これに限らない。例えば、基準光量Ｉ０，Ｉ１は、センサ２００などの基板、又は当該基板を保持する構造体などに設けられたメモリに記憶されてもよい。 <First Modification>
In the first and second embodiments, the reference light intensities I0, I1, etc. have been described as being stored in the memory 113 provided in the detection device 10. FIG. However, it is not limited to this. For example, the reference light amounts I0 and I1 may be stored in a memory provided in a substrate of the sensor 200 or the like, or a structure holding the substrate.

この変形例の場合の検出装置１０の構成例の概略を図７に示す。図７には、センサ２００などの基板、又は当該基板を保持する構造体などに設けられたメモリ２６０が模式的に描かれている。このメモリ２６０は、センサ２００がステージ１６１に載置されたとき、検出装置１０のインターフェース（Ｉ／Ｆ）１９１を介して、検出装置１０のＣＰＵ１１１に接続されるように構成されている。ＣＰＵ１１１は、センサ２００等のメモリ２６０に記憶された基準光量Ｉ０，Ｉ１などの情報を、当該メモリ２６０に接続するＩ／Ｆ１９１を介して読み出す。 FIG. 7 shows an outline of a configuration example of the detection device 10 in this modification. FIG. 7 schematically depicts a memory 260 provided on a substrate such as the sensor 200 or a structure holding the substrate. This memory 260 is configured to be connected to the CPU 111 of the detection device 10 via an interface (I/F) 191 of the detection device 10 when the sensor 200 is placed on the stage 161 . The CPU 111 reads information such as the reference light amounts I0 and I1 stored in the memory 260 of the sensor 200 and the like via the I/F 191 connected to the memory 260 .

本変形例によれば、センサ２００に応じた基準光量Ｉ０，Ｉ１などが、センサ２００毎に記憶され得る。したがって、センサ２００の型式などと基準光量Ｉ０，Ｉ１との関係の管理が容易となる。 According to this modification, the reference light amounts I0, I1, etc. corresponding to the sensor 200 can be stored for each sensor 200. FIG. Therefore, it becomes easy to manage the relationship between the model of the sensor 200 and the reference light amounts I0 and I1.

また、センサ２００に設けられたメモリ２６０には、センサ２００の型式情報などが記憶されており、検出装置１０のメモリ１１３には、センサ２００の型式ごとの基準光量Ｉ０，Ｉ１などが記憶されていてもよい。検出装置１０のＣＰＵ１１１は、これら情報を読み出して、これら情報に基づいてセンサ２００の型式などに応じた基準光量Ｉ０，Ｉ１を取得できる。 The memory 260 provided in the sensor 200 stores the model information of the sensor 200 and the like, and the memory 113 of the detection device 10 stores the reference light amounts I0 and I1 for each model of the sensor 200. may The CPU 111 of the detection device 10 can read these information and obtain the reference light amounts I0 and I1 according to the model of the sensor 200 based on these information.

また、基準光量Ｉ０と基準光量Ｉ１とのうち一方が検出装置１０のメモリ１１３に記憶され、他方が、センサ２００のメモリ２６０に記憶されていてもよい。 Alternatively, one of the reference light intensity I0 and the reference light intensity I1 may be stored in the memory 113 of the detection device 10 and the other may be stored in the memory 260 of the sensor 200 .

〈第２の変形例〉
第１及び第２の実施形態では、電磁波発生部１２１から照射される電磁波の周波数を変更するために、例えばテラヘルツ波光源といった電磁波発生部１２１の温度を変更している。しかしながら、これに限らない。電磁波の周波数を変更するために、電磁波発生部１２１のみならず、その周囲の光学系などを含めて温度が変更されてもよい。また、電磁波の周波数を変更するために、検出装置１０の全体又は部分の温度が変更されてもよい。これらのように、どのような範囲の温度が変更されてもよい。何れの場合も、光源である電磁波発生部１２１の温度が調整される。また、温度変更によらず、他の方法で放射される電磁波の周波数が変更されてもよい。 <Second Modification>
In the first and second embodiments, in order to change the frequency of the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave generator 121, the temperature of the electromagnetic wave generator 121 such as the terahertz wave light source is changed. However, it is not limited to this. In order to change the frequency of the electromagnetic wave, the temperature of not only the electromagnetic wave generator 121 but also the surrounding optical system may be changed. Also, the temperature of all or part of the detection device 10 may be changed in order to change the frequency of the electromagnetic wave. Like these, any range of temperature may be changed. In either case, the temperature of the electromagnetic wave generator 121, which is the light source, is adjusted. Also, the frequency of the radiated electromagnetic waves may be changed by other methods than by changing the temperature.

〈第３の変形例〉
第１及び第２の実施形態では、電磁波受信部１５１はセンサ２００で反射した電磁波を受信し、ＣＰＵ１１１はセンサ２００における電磁波の反射率を算出している。しかしながら、これに限らない。電磁波受信部１５１がセンサ２００を透過した電磁波である透過波を受信し、ＣＰＵ１１１が電磁波の透過率を算出してもよい。反射率の代わりに透過率が用いられても、第１及び第２の実施形態と同様に、センサ２００上の検出対象物の有無又は検出対象物の量が求められ得る。 <Third Modification>
In the first and second embodiments, the electromagnetic wave receiving unit 151 receives electromagnetic waves reflected by the sensor 200 and the CPU 111 calculates the reflectance of the electromagnetic waves on the sensor 200 . However, it is not limited to this. The electromagnetic wave reception unit 151 may receive a transmitted wave, which is an electromagnetic wave that has passed through the sensor 200, and the CPU 111 may calculate the transmittance of the electromagnetic wave. Even if the transmittance is used instead of the reflectance, the presence or absence of the detection target on the sensor 200 or the amount of the detection target can be obtained as in the first and second embodiments.

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。
なお、以下に本願の出願当初の特許請求の範囲の記載を付記する。
［Ｃ１］
電磁波の反射又は透過について周波数特性を有しており検出対象物を保持するように構成されたセンサに、電磁波を照射するように構成された照射部と、
前記照射部から放射され、前記センサで反射した反射波又は前記センサを透過した透過波の強度を検出する検出部と、
前記反射波又は前記透過波の強度に基づいて前記センサに保持された前記検出対象物の有無又は量を算出するように構成された制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記検出対象物の有無又は量を特定するための前記電磁波の照射及び検出に先立って、検出対象物が保持されていない前記センサに前記電磁波を照射したときに得られる反射波又は透過波の強度が所定の第１の値となるように、前記透過波又は前記反射波の強度を監視しながら、前記照射部から放射される前記電磁波の周波数の調整を行い、
前記検出対象物の有無又は量を特定するための前記電磁波の照射及び検出において、周波数が調整された前記電磁波を用いる
ように構成されている、
検出装置。
［Ｃ２］
前記制御部は、前記周波数の調整の前に、前記センサの光量調整用の領域で反射した反射波の強度、又は、前記センサの光量調整用の領域を透過した透過波の強度が、所定の第２の値となるように、前記透過波又は前記反射波の強度を監視しながら、前記照射部に供給するエネルギーを調整することで、放射される前記電磁波の出力を調整するように構成されている、請求項１に記載の検出装置。
［Ｃ３］
前記第２の値は、前記検出装置に設けられたメモリに記憶されている、又は、前記センサ若しくは前記センサを含む構造体に設けられたメモリに記憶されている、請求項２に記載の検出装置。
［Ｃ４］
前記制御部は、前記照射部に含まれる前記電磁波を放射する光源の温度を調整することで前記周波数を調整するように構成されている、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の検出装置。
［Ｃ５］
前記第１の値は、前記検出装置に設けられたメモリに記憶されている、又は、前記センサ若しくは前記センサを含む構造体に設けられたメモリに記憶されている、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の検出装置。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
In addition, the description of the scope of claims as originally filed for this application will be added below.
[C1]
an irradiating unit configured to irradiate electromagnetic waves to a sensor configured to hold an object to be detected and having frequency characteristics with respect to reflection or transmission of electromagnetic waves;
a detection unit that detects the intensity of a reflected wave emitted from the irradiation unit and reflected by the sensor or a transmitted wave transmitted through the sensor;
a control unit configured to calculate the presence or absence or amount of the detection target held by the sensor based on the intensity of the reflected wave or the transmitted wave;
with
The control unit
Intensity of the reflected wave or transmitted wave obtained when the electromagnetic wave is irradiated to the sensor without the detection target held prior to the irradiation and detection of the electromagnetic wave for specifying the presence or absence or amount of the detection target. adjusts the frequency of the electromagnetic wave emitted from the irradiation unit while monitoring the intensity of the transmitted wave or the reflected wave so that is a predetermined first value,
The electromagnetic wave whose frequency is adjusted is used in the irradiation and detection of the electromagnetic wave for specifying the presence or amount of the detection target.
configured as
detection device.
[C2]
Before adjusting the frequency, the control unit adjusts the intensity of the reflected wave reflected by the light amount adjustment area of the sensor or the intensity of the transmitted wave transmitted through the light amount adjustment area of the sensor to a predetermined value. The output of the electromagnetic wave to be radiated is adjusted by adjusting the energy supplied to the irradiation unit while monitoring the intensity of the transmitted wave or the reflected wave so as to obtain a second value. 2. The detection device of claim 1, wherein
[C3]
3. Detection according to claim 2, wherein the second value is stored in a memory provided in the detection device or in a memory provided in the sensor or in a structure containing the sensor. Device.
[C4]
4. The control unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit is configured to adjust the frequency by adjusting the temperature of a light source that emits the electromagnetic wave and is included in the irradiation unit. detection device.
[C5]
5. Among claims 1 to 4, wherein the first value is stored in a memory provided in the detection device or in a memory provided in the sensor or a structure containing the sensor. A detection device according to any one of claims 1 to 3.

１０…検出装置、１１１…ＣＰＵ、１１３…メモリ、１１５…アドレスデコーダ、１２１…電磁波発生部、１２３…ドライバ＿発生部、１２５…ペルチェ素子、１２７…ドライバ＿ペルチェ、１３０…照射部、１３１…ファン、１３３…ドライバ＿ファン、１３５…サーミスタ、１３７…第１のＡＤ変換器、１４１…第１の光学系、１４３…第２の光学系、１５０…検出部、１５１…電磁波受信部、１５３…アンプ、１５５…第２のＡＤ変換器、１６１…ステージ、１７１…ｘモータ、１７３…ドライバ＿ｘ、１７５…ｙモータ、１７７…ドライバ＿ｙ、１８１…ｚモータ、１８３…ドライバ＿ｚ、１８５…θモータ、１８７…ドライバ＿θ、１９１…インターフェース（Ｉ／Ｆ）、２００…センサ、２０１…センサ、２１２…相補型分割リング共振器、２１４…領域、２２２…金属膜、２２４…基板、２３２…空隙、２４２…反射板、２６０…メモリ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Detection apparatus, 111... CPU, 113... Memory, 115... Address decoder, 121... Electromagnetic wave generation part, 123... Driver_generation part, 125... Peltier element, 127... Driver_Peltier, 130... Irradiation part, 131... Fan , 133...Driver_fan, 135...Thermistor, 137...First AD converter, 141...First optical system, 143...Second optical system, 150...Detector, 151...Electromagnetic wave receiver, 153...Amplifier , 155 second AD converter 161 stage 171 x motor 173 driver x 175 y motor 177 driver y 181 z motor 183 driver z 185 θ motor 187 191 Interface (I/F) 200 Sensor 201 Sensor 212 Complementary split ring resonator 214 Area 222 Metal film 224 Substrate 232 Gap 242 Reflection Board, 260... Memory.

Claims

an irradiating unit configured to irradiate electromagnetic waves to a sensor configured to hold an object to be detected and having frequency characteristics with respect to reflection or transmission of electromagnetic waves;
a detection unit that detects the intensity of a reflected wave emitted from the irradiation unit and reflected by the sensor or a transmitted wave transmitted through the sensor;
a control unit configured to calculate the presence or absence or amount of the detection target held by the sensor based on the intensity of the reflected wave or the transmitted wave;
The control unit
Intensity of the reflected wave or transmitted wave obtained when the electromagnetic wave is irradiated to the sensor without the detection target held prior to the irradiation and detection of the electromagnetic wave for specifying the presence or absence or amount of the detection target. While monitoring the intensity of the transmitted wave or the reflected wave, the irradiation Adjusting the frequency of the electromagnetic wave emitted from the unit,
In the irradiation and detection of the electromagnetic wave for specifying the presence or absence or amount of the detection target, the electromagnetic wave whose frequency is adjusted is used,
configured to adjust the frequency by adjusting the temperature of a light source that emits the electromagnetic wave contained in the irradiation unit,
detection device.

Before adjusting the frequency, the control unit adjusts the intensity of the reflected wave reflected by the light amount adjustment area of the sensor or the intensity of the transmitted wave transmitted through the light amount adjustment area of the sensor to a predetermined value. The output of the electromagnetic wave to be radiated is adjusted by adjusting the energy supplied to the irradiation unit while monitoring the intensity of the transmitted wave or the reflected wave so as to obtain a second value. 2. The detection device of claim 1, wherein

3. Detection according to claim 2, wherein the second value is stored in a memory provided in the detection device or in a memory provided in the sensor or in a structure containing the sensor. Device.

4. Among claims 1 to 3, wherein the first value is stored in a memory provided in the detection device or in a memory provided in the sensor or a structure containing the sensor. A detection device according to any one of claims 1 to 3.