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INFRARED ANALYSIS APPARATUS, INFRARED ANALYSIS CHIP, AND INFRARED IMAGING DEVICE

Foreign code F200010142
File No. (S2018-0479-N0)
Posted date Jun 2, 2020
Country WIPO
International application number 2019JP009025
International publication number WO 2019176705
Date of international filing Mar 7, 2019
Date of international publication Sep 19, 2019
Priority data
  • P2018-072742 (Mar 16, 2018) JP
  • P2018-129537 (Jul 6, 2018) JP
Title INFRARED ANALYSIS APPARATUS, INFRARED ANALYSIS CHIP, AND INFRARED IMAGING DEVICE
Abstract Provided are a method and structure for infrared analysis having high spatial and temporal resolution and being integrable atop a chip. This infrared analysis apparatus comprises: a light source using a nanocarbon material as a light-emitting material; and a detection means detecting infrared light that is outputted from the light source and permeates a sample or is reflected by the sample. The nanocarbon material is provided on a surface of a substrate and performs surface light emission.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
In the infrared region from near-infrared spectral measurements, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR: infrared spectroscopic analyzer Fourier transfer infrared spectroscopy) known and put into practical use. Infrared spectroscopy, chemical, bio, material, such as the structure of the material in the field of physical analysis, identification, qualification, as a technique for quantitative analysis, basic research has been used widely in the industry. The infrared spectroscopic analysis and infrared absorption measurement of a broad wavelength region of infrared light source is required and, in general, a macro-size solid light source such as a halogen lamp and ceramic (millimeter order) (the response speed of about 100ms) the speed of the black body radiation source is used.
Visible-near-infrared in the region, in recent years, the femto-nanosecond time resolved spectroscopy using light of a short pulse and the evolution of the measurement technique, a chemical reaction proceeds are at to ascertain the course of a change of the structure can be realized.
In the visible light region, in the medical field and biotechnology fields of application of the technology has advanced, such as an objective lens by using a microscopic spectral measurement, the sub-micron spatial resolution is also obtained. Using a fluorescent marker in a visible light region, such as biochips bio-imaging analysis has also been performed. Also in an infrared region, visible light is equivalent to a region having the spatial resolution high temporal and spectral analysis and imaging techniques are desired.
On the other hand, the light source using a carbon nanotube (for example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1) and, using the graphene (for example, see Patent Document 1) is the light source has been proposed.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
 ナノカーボン材料を発光材料に用いた光源と、
 前記光源から出力され、サンプルを透過またはサンプルで反射された赤外光を検出する検出手段と、
を有し、
 前記ナノカーボン材料は基板の表面に配置されて表面発光することを特徴とする赤外分析装置。

[請求項2]
 前記光源の発光面は、使用波長以下の距離で前記サンプルに近接して配置され、前記光源自体の近接場光で前記サンプルを照射することを特徴とする請求項1に記載の赤外分析装置。

[請求項3]
 前記光源は、突起状の前記基板の先端に配置され、前記サンプルに対して相対移動が可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の赤外分析装置。

[請求項4]
 前記サンプルをパルス刺激する励起源、
をさらに有し、
 前記光源は、前記パルス刺激から所定時間遅延して、直接変調によるパルス光を出力することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の赤外分析装置。

[請求項5]
 前記光源と前記検出手段の間に配置され、前記サンプルを前記光源の近傍に供給するマイクロ流路を有する赤外分析チップ、
をさらに有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の赤外分析装置。

[請求項6]
 前記光源と、前記検出手段は、前記赤外分析チップに集積されていることを特徴とする請求項5に記載の赤外分析装置。

[請求項7]
 前記光源は、複数の赤外発光素子がアレー状に配列された赤外光源アレーであることを特徴とする請求項1に記載の赤外分析装置。

[請求項8]
 前記複数の赤外発光素子の発光は切り替え可能であり、
 前記検出手段は単一の検出素子で形成されていることを特徴とする請求項7に記載の赤外分析装置。

[請求項9]
 前記光源の表面に、特定の物質と結合するプローブ物質が固定されていることを特徴とする請求項1、7、または8に記載の赤外分析装置。

[請求項10]
 マイクロ流路が形成された基板と、
 前記基板の第1の面の前記マイクロ流路が形成されている位置に集積される光検出/分光手段と、
 前記基板の第2の面で前記光検出/分光手段と対向する位置に集積される赤外光源と、
を有する赤外分析チップ。

[請求項11]
 赤外光を発光する複数の発光素子がアレー状に配列された光源基板と、
 前記光源基板の表面で前記複数の発光素子に対応する位置に固定され、特定の物質と選択的に結合するプローブ物質と、
を有する赤外分析チップ。

[請求項12]
 赤外光を発光する複数の発光素子がアレー状に配列された光源基板と、
 前記光源基板に対向して配置される赤外線検出器と、
を有し、
 前記光源基板の表面はサンプルの搭載が可能であり、
 前記赤外線検出器は、前記複数の発光素子の発光タイミングと同期して動作することを特徴とする赤外イメージングデバイス。

[請求項13]
 一対の電極の間に延設されるナノカーボン材料と、前記ナノカーボン材料にゲート電圧を印加するゲート電極とを有する光源素子が複数配列される赤外光源アレーと、
 前記ゲート電圧を制御する電圧制御部と、
 前記赤外光源アレーに対向して配置される赤外線検出器と、
を有し、前記電圧制御部は、前記ゲート電圧を変化させることで、前記ナノカーボン材料の長さ方向に沿ってホットスポットを掃引することを特徴とする赤外イメージングデバイス。

[請求項14]
 複数の前記光源素子は、前記ホットスポットの掃引方向と直交する方向に配列されていることを特徴とする請求項13に記載の赤外イメージングデバイス。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • KEIO UNIVERSITY
  • Inventor
  • MAKI HIDEYUKI
  • FUKAZAWA YUSUKE
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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