具体实施方式

在所述以往的结构中，由于排列了间隙不同的独立电极，所以需要一定的按压区域，而且难以进行微小区域的测定。此外，由于排列有独立电极，因此存在为了对测定面积宽的试样进行测定而电路复杂化的课题。

本发明用于解决所述以往的课题，其目的在于，提供一种能够简易地评价微小区域中的位移测定或压力测定的位移或压力测定系统。

第1方式涉及的位移测定系统具备：

传感器部，被设置为能够与被测定物接触，该传感器部包含：具有至少一维的扩展宽度的第1间隔件、和遍及所述第1间隔件的所述扩展宽度而分布并且通过激发能量发光的波长不同的两种以上的发光粒子；

激发能量源，使所述传感器部包含的所述两种以上的发光粒子发光；以及

受光部，对来自所述传感器部的发光进行受光。

根据上述结构，能够测定微小区域中的位移或压力。

第2方式涉及的位移测定系统在上述第1方式中，也可以所述两种以上的发光粒子的一种发光粒子的发光光谱与另一种发光粒子的激发光谱具有重叠。

第3方式涉及的位移测定系统在上述第1或第2方式中，也可以作为所述两种以上的发光粒子使用半导体纳米粒子、有机色素之中的至少一种以上。

第4方式涉及的位移测定系统在上述第1至第3中的任一方式中，也可以还具备：图像解析部，根据受光得到的所述发光的波长分布，测定与所述传感器部接触的所述被测定物的位移。

第5方式涉及的位移测定系统具备：

传感器部，被设置为能够与被测定物接触，所述传感器部包含：通过激发能量以第1波长发光的第1发光粒子遍及至少一维的扩展宽度而分布的第1发光粒子层、通过激发能量以与所述第1波长不同的第2波长发光的第2发光粒子遍及所述扩展宽度而分布的第2发光粒子层、以及在与所述扩展宽度交叉的方向上使所述第1发光粒子层与所述第2发光粒子层隔开的第2间隔件层；

激发能量源，使所述传感器部包含的所述第1发光粒子以及所述第2发光粒子发光；

受光部，对来自所述传感器部的发光进行受光；以及

图像解析部，根据受光得到的所述发光的波长分布，测定与所述传感器部接触的所述被测定物的位移。

第6方式涉及的位移测定系统在上述第5方式中，也可以所述第1发光粒子以及所述第2发光粒子的一种发光粒子的发光光谱与另一种发光粒子的吸收光谱具有重叠。

第7方式涉及的位移测定系统在上述第5或第6方式中，也可以作为所述第1发光粒子以及所述第2发光粒子使用半导体纳米粒子、有机色素之中的至少一种以上。

第8方式涉及的位移测定系统在上述第1至第7中的任一方式中，也可以所述激发能量为光能、电能之中的至少一者。

第9方式涉及的压力测定系统使用上述第1至第8中的任一方式涉及的所述位移测定系统。

以下，参照附图，对实施方式涉及的位移测定系统进行说明。另外，在附图中，对实质上相同的构件标注相同的附图标记。

(实施方式1)

图1是示出实施方式1涉及的位移测定系统10的结构的概略图。另外，在附图中，为了方便，设表示传感器部200的平面内的扩展宽度的面内为X-Y平面，设纸面右为X方向，设铅垂上方为Z方向而示出。

在图1中，位移测定系统10包含激发能量源100、传感器部200、发光受光元件300、图像解析部400。传感器部200设置为能够与被测定物接触，并且包含具有至少一维的扩展宽度的第1间隔件212和遍及第1间隔件212的扩展宽度而分布并通过激发能量发光的波长不同的两种以上的发光粒子211、213。通过激发能量源100，使传感器部200包含的两种以上的发光粒子211、213发光。通过发光受光元件300，受光来自传感器部200的发光。

根据该位移测定系统10，具有发光的波长不同的两种以上的发光粒子211、213遍及至少一维的扩展宽度而分布的传感器部200。因此，根据该发光的波长分布，能够检测两种以上的发光粒子211、213的距离的变化，能够测定微小区域中的位移或压力。

另外，传感器部200也可以由支承体220支承。

以下，对构成该位移测定系统10的各构件进行说明。

<传感器部>

传感器部200设置为能够与被测定物进行接触。此外，传感器部200包含具有至少一维的扩展宽度的第1间隔件212和遍及第1间隔件212的扩展宽度而分布并通过激发能量发光的波长不同的两种以上的发光粒子211、213。

传感器部200的厚度优选为1nm以上且100000nm以下。更优选为1nm以上且50000nm以下，进一步优选为3nm以上且10000nm以下。若比1nm薄，则不能确保传感器所需的发光粒子211、213间的距离的变化。若比100000nm(100μm)厚，则由与传感器接触的被测定物的位移引起的粒子间的距离的变化难以遍及传感器部整体产生，无法作为传感器发挥功能。

<第1间隔件>

第1间隔件212具有至少一维的扩展宽度。在图1中，第1间隔件212具有二维的扩展宽度。此外，在第1间隔件212内分散有发光粒子211、213。

关于第1间隔件，如果是通过压力而被压缩且不阻碍来自发光粒子211、213的发光的材料就没有特别的限制。例如能够使用硅酮树脂、聚氯乙烯、聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。

第1间隔件212的厚度与传感器部200的厚度实质上相同，优选为1nm以上且100000nm以下。更优选为1nm以上且50000nm以下，进一步优选为3nm以上且10000nm以下。

<发光粒子>

发光粒子211、213包含通过激发能量发光的波长不同的两种以上的发光粒子211、213。

作为发光粒子211、213，能够使用以硫化镉、硒化镉、碲化镉、硫化锌、硒化锌、碲化锌、硫化铜铟、硫化银铟、磷化铟等为芯的半导体纳米粒子、如卤化铯铅那样的钙钛矿型半导体纳米粒子、以硅、碳等为芯的半导体纳米粒子、部花青、二萘嵌苯等有机色素等。

关于两种以上的发光粒子211、213的粒子尺寸，只要是半导体纳米粒子可得到量子尺寸效应的粒子尺寸即可，优选为1nm以上且100nm以下。更优选为1nm以上且50nm以下。有机色素的原料即使是粉末状，也没有由原料粉的粒子尺寸造成的影响。

两种以上的发光粒子211、213在第1间隔件212内遍及至少一维的扩展宽度而实质上均匀地分散。在图1中，遍及二维而实质上均匀地分布。

<支承体>

关于支承体220，如果是容易操作且不阻碍来自发光粒子211、213的发光的材料就没有特别的限制。例如能够使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯酰胺、聚碳酸酯等。但是，如果传感器部200的操作没有问题，则支承体220不一定是必要的结构。

<激发能量源>

关于激发能量源100，如果是能够激发传感器部200包含的发光粒子211、213的激发能量源，则没有特别的限制。例如能够使用光能源、电能源。此外，为了对观察范围内一并进行评价，需要通过激发能量源100对发光粒子211、213均匀地供给激发能量。

<发光受光元件>

关于发光受光元件300，如果是能够对发光粒子211、213的发光行为变化进行受光的受光元件，则没有特别的限制。能够使用特别是能够对观察范围内一并进行评价的例如CCD、CMOS、图像传感器等。通过使用这些，能够瞬时分析观察范围内的发光行为。

另外，在作为激发能量源而使用光能源的情况下，为了在发光受光元件300中提高检测灵敏度，优选使用波长截止滤波器来抑制激发能量源100的波长的影响。

<图像解析部>

此外，也可以还具备根据受光的发光的波长分布，来测定与传感器部200接触的被测定物的位移的图像解析部400。优选地，图像解析部400通过色度、亮度来解析得到的图像，能够计算可得到与周围的色度差、亮度差的坐标。在图像解析部400中，根据受光的发光的波长分布，测定与传感器部200接触的被测定物的位移。具体地，通过得到的发光的波长分布，能够检测两种发光粒子211、213的距离的变化，能够测定微小区域中的位移或压力。对于位移测定的原理的详细内容，将在后面叙述。

另外，在该位移测定系统10中，相对于传感器部200的平面，在倾斜方向上配置了激发能量源100和发光受光元件300，但是上述配置是一个例子，而并没有特别限制这些配置。

接着，对实施方式1涉及的位移测定系统中的位移测定的原理进行说明。

作为发光的波长不同的两种以上的发光粒子，考虑在一者的发光粒子(供体(donor))的荧光光谱(发光光谱)与另一者的发光粒子(受体(acceptor))的激发光谱(吸收光谱)之间存在重叠的情况。在该情况下，已知有如下这样的行为，即：若发光的波长不同的两个发光粒子接近，则在由激发能量激发的供体进行发光之前，该激发能量激发受体。将该行为称为福斯特共振能量转移(FRET)，两种发光粒子的发光光谱的波长分布的行为依赖于两种发光粒子间的距离。特别是，若使FRET效率为每供体激发数的能量转移数的比例，则FRET效率与两种发光粒子间的距离的6次方成反比。因此，即使是稍微的距离的变化，也对发光光谱的变化造成大的影响。

在该位移测定系统10中，利用前述的原理，在被测定物上设置传感器部200，通过施加一定的负荷，在被测定物存在微小的凹凸的情况下，对传感器部200的负荷仅在凹凸部位与其他部位不同。由此，对于被测定物的凹凸部位，传感器部200的对应的部位的压缩量与其他部位相比进行变化，即两种发光粒子间的距离仅在凹凸部位进行变化。根据两种发光粒子间的距离的变化，发光光谱根据FRET效应而变化。因此，通过测定两种发光粒子的发光光谱，根据在面内的凹凸部位产生的发光光谱变化能够变换为两种发光粒子间的距离的变化，即被测定物的位移。

此外，也可以在测定被测定物之前，测定成为参考的模型，根据基于被测定物的测定与成为参考的模型的测定的差分，测定微小的凹凸部位与位移的关系。

但是，为了计算为位移量，需要用位移不同的已知材料预先测定发光光谱变化。

另外，在图1中，两种发光粒子211、213表示为均匀地配置在第1间隔件212，但是实际上，两种发光粒子间的距离并不均匀，可认为以平均距离为中心而理想地正态分布。因此，依赖于发光粒子间的距离具有宽度地分布，发光光谱变化也会具有宽度地分布。

在此，对作为两种以上的发光粒子的供体、受体均使用了半导体纳米粒子的情况进行说明。半导体纳米粒子是具有半导体晶体的纳米尺寸的粒子，具有通过量子尺寸效应使发光光谱根据粒子直径进行变化的特性。此外，是具有即使是相同的粒子直径，如果材料不同则发光光谱也进行变化的特性的粒子，能够实现各种各样的发光光谱。

另外，在发光粒子中，在相同粒子直径且材料体系不同的情况下，材料本身所具有的能隙大的一方在短波长侧显示发光。设发光波长为短波长侧的半导体纳米粒子为半导体纳米粒子A，设发光波长为长波长侧的半导体纳米粒子为半导体纳米粒子B。在两个半导体纳米粒子间的距离足够分离的状态下，半导体纳米粒子A和半导体纳米粒子B显示各自的发光光谱。在半导体纳米粒子间的距离因被测定物而接近的情况下，根据该距离，半导体纳米粒子A、B被激发，在半导体纳米粒子A进行发光之前，发生从半导体纳米粒子A向半导体纳米粒子B的能量转移，应该从半导体纳米粒子A进行发光的能量被利用于半导体纳米粒子B的发光。其结果是，半导体纳米粒子A的发光光谱强度减少，半导体纳米粒子B的发光光谱增强。即，在两个半导体纳米粒子的整体的发光光谱中，具有如下的波长分布，即：短波长侧的半导体纳米粒子A的发光光谱强度比单体的情况减少，长波长侧的半导体纳米粒子B的发光光谱强度比单体的情况增强。整体的发光光谱中的波长分布的行为根据两个半导体纳米粒子A、B间的距离而变化。

因此，根据传感器部的面内的发光光谱的波长分布，能够计算两种半导体纳米粒子A、B间的距离的变化、即被测定物的位移。

另外，也可以根据传感器部的面内的发光光谱的波长分布，代替被测定物的位移而计算从被测定物受到的压力。

(变形例1)

图2是示出实施方式1涉及的位移测定系统的变形例1的结构的概略图。

变形例1涉及的位移测定系统10a若与实施方式1涉及的位移测定系统对比，则不同点在于，两种发光粒子211、214为相同材料且粒子直径不同。在相同材料且粒子直径不同的情况下，通过量子尺寸效应，粒子直径小的一方在短波长侧显示发光。在图2中，粒子直径小的发光粒子211在短波长侧具有发光波长，粒子直径大的发光粒子214在长波长侧具有发光波长。在发光粒子中使用半导体纳米粒子的情况下，粒子直径小的发光粒子211相当于短波长侧的半导体纳米粒子A，粒子直径大的发光粒子214相当于长波长侧的半导体纳米粒子B。如前所述，根据短波长侧的半导体纳米粒子A与长波长侧的半导体纳米粒子B的粒子间距离，发生能量转移，发光光谱的波长分布进行变化。

因此，根据传感器部的面内的发光光谱的波长分布，能够计算两种半导体纳米粒子A、B间的距离的变化、即被测定物的位移。

另外，对于在发光粒子中使用了有机色素的情况，也能够以同样的原理检测被测定物的位移。

如上所述，若产生FRET现象，则在短波长侧发光的发光粒子或色素分子的发光光谱减少，在长波长侧发光的发光粒子或色素分子的发光光谱增强。短波长侧的发光峰值波长和长波长侧的发光峰值波长优选为分离10nm以上。更优选为30nm以上。若发光峰值波长比10nm近，则发光强度低的光谱的发光峰值强度与另一者的光谱重叠，变得难以检测发光光谱中的波长分布的变化。

此外，为了检测发光光谱中的波长分布的微小的变化，需要使两种发光粒子间的距离一定，在向构成第1间隔件212的树脂材料的两种发光粒子的分散时，要求高浓度均匀分散。

(变形例2)

图3是示出实施方式1涉及的位移测定系统的变形例2的结构的概略图。

变形例2涉及的位移测定系统若与实施方式1涉及的位移测定系统对比，则不同点在于，使用电能源110作为激发能量源。

如图3所示，在使用电能源110的情况下，例如，在阳极基板230与阴极基板240之间夹持传感器部200而对传感器部200施加电压，由此能够施加电能。在该情况下，能够通过在阳极基板230上层叠传感器部200，并在其上层叠阴极基板240来构成。

阳极基板230优选为不阻碍来自发光粒子211、213的发光的基板，例如能够使用ITO等。此外，阴极基板240能够使用铝等。

另外，传感器部200的结构能够使用实施方式1以及变形例1的结构，因此省略说明。

(实施方式2)

图4是示出实施方式2涉及的位移测定系统的结构的概略图。在图4中，对于与图1相同的构成要素，使用相同的附图标记，并省略说明。

实施方式2涉及的位移测定系统10c若与实施方式1涉及的位移测定系统对比，则不同点在于，两种第1发光粒子211以及第2发光粒子213分别构成第1发光粒子层11以及第2发光粒子层12。

如图2所示，该位移测定系统10c包含激发能量源100、传感器部200、发光受光元件300、图像解析部400。传感器部200设置为能够与被测定物接触。此外，传感器部200包含第1发光粒子层11、第2间隔件层212a、第2发光粒子层12。在第1发光粒子层11中，通过激发能量以第1波长发光的第1发光粒子211遍及至少一维的扩展宽度而分布。在第2发光粒子层12中，通过激发能量以与第1波长不同的第2波长发光的第2发光粒子213遍及上述扩展宽度而分布。使第1发光粒子层11与第2发光粒子层12通过第2间隔件层212a在与上述扩展宽度交叉的方向上隔开。通过激发能量源100，使传感器部200包含的第1发光粒子211以及第2发光粒子213发光。通过发光受光元件300对来自传感器部的发光进行受光。此外，通过图像解析部400，根据受光而得到的发光的波长分布，测定与传感器部200接触的被测定物的位移。

在本实施方式2中，激发能量源100、发光受光元件300、图像解析部400是与本实施方式1相同的构成要素，因此省略说明。

本实施方式2的传感器部包括：包含以第1波长发光的第1发光粒子211的第1发光粒子层11、包含以第2波长发光的第2发光粒子211的第2发光粒子层12、第2间隔件层212a、支承体220。作为层构造，第1发光粒子层11与第2发光粒子层12隔着第2间隔件层212a对置地配置。即，在供体侧的粒子与受体侧的粒子之间配置有第2间隔件层212a。换言之，在粒子未受到位移的状态下，供体侧的粒子与受体侧的粒子在第2间隔件层212a的厚度上隔开。

由此，能够将供体侧的粒子与受体侧的粒子的距离规定为第2间隔件层212a的厚度，而不是如实施方式1那样以平均距离为中心的分布来规定。

<第2间隔件层>

第2间隔件层212a的厚度优选为1nm以上且1000nm以下。更优选为1nm以上且500nm以下。进一步优选为3nm以上且300nm以下。若比1nm薄，则不能确保两种发光粒子间的距离的变化，不能作为传感器使用。在本实施方式2中，第2间隔件层212a的厚度为1000nm以下，足够作为传感器而成立。

作为第2间隔件层212a的制造方法，没有特别的限制，但是例如能够使用如逐层(Layer-by-Layer，LBL)法、旋涂法等那样的能够进行薄膜控制的工法。

在此，所谓的LBL法是通过静电力使阳离子性的聚合物和阴离子性的聚合物交替地吸附，能够进行薄膜控制的工法。

作为第2间隔件层212a的材料，没有特别的限制，但是根据采用的工法，一部分被限制。例如，在LBL法中，能够使用聚烯丙基胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵等阳离子性聚合物、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚异戊二烯磺酸、阴离子性聚合物等离子性聚合物。此外，在旋涂法中，如果是溶解于溶剂的材料，则没有特别的限制，能够使用上述的离子性聚合物、硅酮树脂、聚氯乙烯、聚氨酯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。

通过控制第2间隔件层212a的厚度，能够任意地控制面内的发光的两种发光粒子间的距离。

另外，作为基于传感器部200的位移测定的原理与实施方式1相同，因此省略说明。

(变形例3)

图5是示出实施方式2涉及的位移测定系统的变形例3的结构的概略图。

该位移测定系统10d若与实施方式2涉及的位移测定系统对比，则不同点在于，第2发光粒子214包含与第1发光粒子211相同的材料，并且粒子直径不同。上述方面与变形例1相同。

另外，基于第2间隔件层212a以及传感器部200的位移测定的原理与实施方式2相同，因此省略说明。

另外，在本公开中，包含将前述的各个实施方式和/或实施例中的任意的实施方式和/或实施例适当组合的情况，能够发挥各个实施方式和/或实施例具有的效果。

[产业上的可利用性]

根据本发明涉及的位移测定系统，能够简易地测定微小区域中的位移或压力。本发明涉及的位移测定系统也能够应用于光学透镜、精密加工部件等的微小的伤痕、凹凸的测定的用途。