特許ウォッチ

公開番号2024133315
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-01
出願番号2024115116,2022559001
出願日2024-07-18,2021-10-14
発明の名称検出ユニット、検出システム及び検出ユニット用検出基板
出願人京セラ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G01R 33/24 20060101AFI20240920BHJP(測定;試験)
要約【課題】ダイヤモンド結晶のNVセンタへの光波及びマイクロ波の入射効率を向上すること。
【解決手段】検出ユニットは、第1基板と、第1基板に当接する第2基板と、を含み、第1基板に対して、電子スピン共鳴を発生させるマイクロ波と、励起光とを照射する検出ユニットであって、第1基板は、NVセンタが配置されるダイヤモンド結晶を含む層、を備え、第2基板は、第1基板に対向する面の一端に配置され、検体液の滴下によって他端方向に移動する、二次抗体が固定化された磁気ビーズと、第1基板に対向する面の一部であって、磁気ビーズと結合した検体液に含まれる抗原と結合する一次抗体が配置された結合部と、を備える。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
第１基板と、前記第１基板に当接する第２基板と、を含み、前記第１基板に対して、電子スピン共鳴を発生させるマイクロ波と、励起光とを照射する検出ユニットであって、
前記第１基板は、
ＮＶセンタが配置されるダイヤモンド結晶を含む層、を備え、
前記第２基板は、
前記第１基板に対向する面の一端に配置され、検体液の滴下によって他端方向に移動する、二次抗体が固定化された磁気ビーズと、
前記第１基板に対向する面の一部であって、前記磁気ビーズと結合した前記検体液に含まれる抗原と結合する一次抗体が配置された結合部と、を備える、
検出ユニット。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
前記結合部の幅の１／２は、前記結合部から未結合の前記磁気ビーズが分布しない領域までの幅よりも狭い、請求項１に記載の検出ユニット。
【請求項３】
前記第１基板における前記ＮＶセンタの幅は、前記結合部の幅よりも狭い、請求項１または請求項２に記載の検出ユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の検出ユニット、と、
マイクロ波信号を発生して出力する信号発生器と、
励起光を発生させる発光素子と、
前記ＮＶセンタの蛍光を受光する受光素子と、
前記信号発生器、前記発光素子及び前記受光素子の信号を処理して、結果を出力する信号処理制御部と、を備える、
検出システム。
【請求項５】
ＮＶセンタが配置されるダイヤモンド結晶を含む第１層を備えるプローブ基板に対向する面の一端に配置され、検体液の滴下によって他端方向に移動する、二次抗体が固定化された磁気ビーズと、
前記プローブ基板に対向する面の一部であって、前記磁気ビーズと結合した前記検体液に含まれる抗原と結合する一次抗体が配置された結合部と、を備える、
検出ユニット用検出基板。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、検出ユニット、検出システム及び検出ユニット用検出基板に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ダイヤモンド結晶に存在するＮＶ（ＮｉｔｒｏｇｅｎＶａｃａｎｃｙ）センタの量子効果を利用する磁気センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－１２１７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＮＶセンタは、ダイヤモンド結晶において、本来は炭素が存在するべきところが窒素で置換され、隣接する位置に空孔がある複合欠陥である。ＮＶセンタは、縮退する共有電子対の一部が欠損する。ＮＶセンタは、ゼロ磁場においてｍ＝０とｍ＝±１の２つの準位の軌道角運動量を持った電子を有する。ｍ＝±１の電子は磁気モーメントを持つため外部磁場の影響を受け、ｍ＝±１の縮退も解け、さらに２つのエネルギー準位を有する。これらに起因する電子スピン共鳴を光波およびマイクロ波を用いて検知することにより外部磁場の強度を検出可能である。
【０００５】
ＮＶセンタの電子は、５３２ｎｍの波長の光で励起され、緩和の過程で６３８ｎｍの波長の蛍光を放出する。この蛍光過程は電子スピン共鳴周波数においては起こりにくい。そのため、この性質を用いることにより、ｍ＝±１の電子の状態を観測することができる。ダイヤモンドＮＶセンタでは、ゼロ磁場における電子スピン共鳴周波数が約２．８７ＧＨｚと知られている。この共鳴点の周波数（共鳴周波数）のマイクロ波が照射されたときに６３８ｎｍの波長の蛍光が消光する。また、外部磁場の大きさ等に応じたｍ＝±１の電子の状態の変化により、マイクロ波の共鳴周波数が変化する。そして、この変化を蛍光強度の周波数変化により捉えることで、磁場を検出可能である。
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、ダイヤモンド結晶のＮＶセンタへのマイクロ波及び光波の入出力は、空間伝搬により行われている。このため、ダイヤモンド結晶のＮＶセンタへの光波及びマイクロ波の入射効率には改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様に係る検出ユニットは、第１基板と、前記第１基板に当接する第２基板と、を含み、前記第１基板に対して、電子スピン共鳴を発生させるマイクロ波と、励起光とを照射する検出ユニットであって、前記第１基板は、ＮＶセンタが配置されるダイヤモンド結晶を含む層、を備え、前記第２基板は、前記第１基板に対向する面の一端に配置され、検体液の滴下によって他端方向に移動する、二次抗体が固定化された磁気ビーズと、前記第１基板に対応する面の一部であって、前記磁気ビーズと結合した前記検体液に含まれる抗原と結合する一次抗体が配置された結合部と、を備える。
【０００８】
１つの態様に係る検出システムは、上記の検出ユニット、と、マイクロ波信号を発生して出力する信号発生器と、励起光を発生させる発光素子と、前記ＮＶセンタの蛍光を受光する受光素子と、前記信号発生器、前記発光素子及び前記受光素子の信号を処理して、結果を出力する信号処理制御部と、を備える。
【０００９】
１つの態様に係る検出ユニット用検出基板は、ＮＶセンタが配置されるダイヤモンド結晶を含む第１層を備えるプローブ基板に対向する面の一端に配置され、検体液の滴下によって他端方向に移動する、二次抗体が固定化された磁気ビーズと、前記プローブ基板に対応する面の一部であって、前記磁気ビーズと結合した前記検体液に含まれる抗原と結合する一次抗体が配置された結合部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の１つの態様に係る検出ユニット、検出システム及び検出ユニット用検出基板によれば、ダイヤモンド結晶のＮＶセンタへの光波及びマイクロ波の入射効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許