JP2011080798A - Method of manufacturing chemical substance sensing element - Google Patents

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Mieko Otonashi
美恵子 音無
Tsunehisa Kawada
倫久 川田
Mikihiro Yamanaka
幹宏 山中
Keita Hara
圭太 原
Hideaki Kasai
秀明 笠井
Hiroshi Nakanishi
寛 中西
Quang Nguyen Tien
ティン クワン グエン
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a chemical substance sensing element including marker selectivity and high performance for a marker included in bioinformation. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing a chemical substance sensing element for detecting a specific chemical substance, the surface of a conductive substrate is surface-modified with a material capable of specifically adsorbing to the specific chemical substance. The method of manufacturing a chemical substance sensing element includes a process for calculating adsorption energy with each specific chemical substance for a candidate material including a possibility of adsorbing to an electron track of the specific chemical substance relating to bonding to the specific chemical substance, and for selecting a material predicted to be suitable for a surface modification material of the conductive substrate from among the candidate materials, based on the results. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、導電性基体の表面を特定化学物質に特異的に吸着し得る材料で表面修飾してなる、特定化学物質を検出するための化学物質センシング素子を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a chemical substance sensing element for detecting a specific chemical substance, wherein the surface of a conductive substrate is surface-modified with a material capable of specifically adsorbing to the specific chemical substance.

2055年には1.5人弱で1人の高齢者を支えるという超高齢化社会を迎える日本は、現在、保険料の負担、地方の医師不足などの問題を抱えている。このような社会において、健康に関する国民の意識は高く、多くの健康食品、サプリメントなどの健康に関する市場は増加傾向にあり、病気を患う前に予防することに重点を置く社会(ここでは「医療予防社会」と呼ぶ。)の実現が待ち望まれる。   In 2055, Japan is facing a super-aging society where only 1.5 people are supported by one elderly person. Currently, Japan has problems such as insurance premiums and local doctor shortages. In these societies, public awareness about health is high, and the health market such as many health foods and supplements is on the rise, with a focus on prevention before suffering from illness (here, “medical prevention” We call on the realization of society.

家庭でまたは個人で健康を管理する際には、健康の度合いを簡単に測定できる機器が必要となる。たとえば、血圧計は手首で測れるものから本格的なものまで幅広く親しまれている健康機器のひとつである。他にも血液、尿、唾液、呼気といった簡単にサンプリングできるものを分析し、含まれていた特定の化学物質から罹っている可能性のある病気を判断する方法もある。このような病気に対応した化学物質は「マーカ」と呼ばれている。   When managing health at home or individually, a device that can easily measure the degree of health is required. For example, a sphygmomanometer is one of the health equipments that are widely used, from those that can be measured with the wrist to full-fledged ones. There are other ways to analyze easily sampled blood, urine, saliva, exhaled breath, etc., to determine which disease may be caused by the specific chemicals contained. Chemical substances corresponding to such diseases are called “markers”.

たとえば、Wenqing Cao et al., "Breath Analysis: Potential for Clinical Diagnosis and Exposure Assessment", Clinical Chemistry, Vo. 52:5, p.800-811(2006)(非特許文献1)には、疾病とマーカとの関係が示されている。呼気に関するものを表1に引用する。   For example, in Wenqing Cao et al., “Breath Analysis: Potential for Clinical Diagnosis and Exposure Assessment”, Clinical Chemistry, Vo. 52: 5, p.800-811 (2006) (Non-Patent Document 1) The relationship is shown. Quotations related to exhalation are quoted in Table 1.

Figure 2011080798
Figure 2011080798

表1から特に呼気にマーカが多く存在することがわかる。これは、取り込まれた空気が肺胞において毛細血管中の血液と薄膜を隔てて近接して存在するためと考えられる。   It can be seen from Table 1 that there are many markers especially in exhalation. This is considered because the taken-in air exists in the alveoli in close proximity to the blood in the capillaries and the thin film.

呼気中のマーカの測定方法として、ガスクロマトグラフィおよび化学発光法が知られているが、これらの測定方法においては測定機器が大型かつ高額であり、また操作方法の習熟も必要であるため実用的ではない。また、酸化物半導体ガスセンサによる測定も知られているが、検出限界が103ppmレベルと感度が低く、ppbからppmオーダーの濃度である呼気中のマーカの測定には適していない。さらに、ガスセンサとして作動するためには300℃に加熱する必要があるため実用的ではない。   Gas chromatography and chemiluminescence methods are known as methods for measuring markers in exhaled breath. However, these measuring methods are not practical because they require large-scale and expensive measuring instruments and require familiarity with operation methods. Absent. Although measurement using an oxide semiconductor gas sensor is also known, the detection limit is as low as 103 ppm level and the sensitivity is low, and it is not suitable for measurement of a marker in exhaled breath having a concentration on the order of ppm from ppb. Furthermore, since it is necessary to heat to 300 ° C. in order to operate as a gas sensor, it is not practical.

このような問題を解決するための一方法として、たとえば齋藤理一郎、「カーボンナノチューブの概要と課題」、機能材料、Vol.21、No.5、p.6-14、2001年5月号(非特許文献2)には、カーボンナノチューブ(CNT:Carbon Nano Tube)を利用したガスセンサが提案されている。CNTは直径がナノオーダーのチューブ状炭素材料であり、グラフェンシートを円筒状に丸めた構造によりなる。このグラフェンシートとは、6つの炭素原子が正六角形の板状構造を形成して結合したグラファイト構造が二次元に連続して形成されたものである。CNTは高い導電性を有し、かつナノオーダーの材料であるため、非特許文献2に開示されたガスセンサは、超小型化、低消費電力および可搬性を実現可能であり、簡便で実用的な健康チェック機器として最適である。しかしながら、測定対象ガスに対する選択性が低いために、どのようなガス分子が接近しても同じように抵抗変化を起こしてしまい、雰囲気中に存在する物質の定性分析ができないという問題がある。   For example, Riichiro Saito, “Outline and Issues of Carbon Nanotubes”, Functional Materials, Vol.21, No.5, p.6-14, May 2001 (Non-Patent Document) Patent Document 2) proposes a gas sensor using carbon nanotubes (CNT). CNT is a tubular carbon material having a diameter of nano order, and has a structure in which a graphene sheet is rolled into a cylindrical shape. The graphene sheet is a two-dimensional continuous graphite structure in which six carbon atoms form a regular hexagonal plate-like structure and are bonded. Since CNT has high conductivity and is a nano-order material, the gas sensor disclosed in Non-Patent Document 2 can realize ultra-small size, low power consumption and portability, and is simple and practical. Ideal as a health check device. However, since the selectivity with respect to the gas to be measured is low, the resistance change occurs in the same manner regardless of what gas molecules approach, and there is a problem that the qualitative analysis of the substance present in the atmosphere cannot be performed.

呼気中のマーカの1つである一酸化窒素(NO)は、表1に示したように、喘息患者の呼気中において高濃度で検出される。また、NOは、生体内の神経伝達物質の一つであり、免疫反応及び血圧調整等においても重要な役割を果たすことが知られている。そのため、呼気中のNO濃度を検出することで疾病の予測および程度などを知ることが可能であり、高性能な一酸化窒素センサ(NOセンサ)の実現が望まれている。   As shown in Table 1, nitric oxide (NO), which is one of the markers during expiration, is detected at a high concentration in the expiration of asthma patients. NO is one of the neurotransmitters in the living body, and is known to play an important role in immune reactions and blood pressure regulation. Therefore, it is possible to know the prediction and degree of disease by detecting the NO concentration in exhaled breath, and it is desired to realize a high-performance nitric oxide sensor (NO sensor).

またAlexander Star et al., "Carbon Nanotube Sensors For Exhaled Breath Components", Nanotechnology, Vol.18, p.375502(7pp), (2007)(非特許文献3)には、CNTを利用したNOセンサが提案されている。非特許文献3に開示されたNOセンサは、CNT表面を特定の物質と反応する物質で修飾することにより、測定対象ガスに対する選択性を向上させている。すなわち、二酸化窒素(NO2)と反応するポリエチレンイミンにより表面を修飾されたCNTを利用し、更に一酸化窒素から二酸化窒素へと変換する触媒を設けることによって、呼気内の特定のマーカである一酸化窒素(NO)を検出している。 Also, Alexander Star et al., “Carbon Nanotube Sensors For Exhaled Breath Components”, Nanotechnology, Vol.18, p.375502 (7pp), (2007) (Non-Patent Document 3) proposes a NO sensor using CNT. Has been. The NO sensor disclosed in Non-Patent Document 3 improves the selectivity for the measurement target gas by modifying the CNT surface with a substance that reacts with a specific substance. That is, by using a CNT whose surface is modified with polyethyleneimine that reacts with nitrogen dioxide (NO 2 ), and further providing a catalyst for converting nitrogen monoxide to nitrogen dioxide, it is a specific marker in the exhaled breath. Nitric oxide (NO) is detected.

Wenqing Cao et al., "Breath Analysis: Potential for Clinical Diagnosis and Exposure Assessment", Clinical Chemistry, Vo. 52:5, p.800-811(2006)Wenqing Cao et al., "Breath Analysis: Potential for Clinical Diagnosis and Exposure Assessment", Clinical Chemistry, Vo. 52: 5, p.800-811 (2006) 齋藤理一郎、「カーボンナノチューブの概要と課題」、機能材料、Vol.21、No.5、p.6-14、2001年5月号Riichiro Saito, “Outline and Issues of Carbon Nanotubes”, Functional Materials, Vol.21, No.5, p.6-14, May 2001 Alexander Star et al., "Carbon Nanotube Sensors For Exhaled Breath Components", Nanotechnology, Vol.18, p.375502(7pp), (2007)Alexander Star et al., "Carbon Nanotube Sensors For Exhaled Breath Components", Nanotechnology, Vol.18, p.375502 (7pp), (2007)

一般的に、健康な人の呼気中におけるNO濃度は10ppb程度であり、喘息患者の呼気中におけるNO濃度は50ppb程度であるため、呼気中のNOを検出するためのNOセンサは、検出下限がppbレベルと高感度のものが要求される。非特許文献3に開示されたNOセンサでは、このような呼気中のNOを検出できるレベルの高感度化は達成されていない。   In general, the NO concentration in the exhalation of a healthy person is about 10 ppb, and the NO concentration in the exhalation of an asthmatic patient is about 50 ppb. Therefore, the NO sensor for detecting NO in exhalation has a lower detection limit. A ppb level and high sensitivity are required. In the NO sensor disclosed in Non-Patent Document 3, such a high level of sensitivity that can detect NO in exhalation has not been achieved.

また、非特許文献3に開示されたNOセンサは、使用される触媒が湿度15〜30%程度の環境下でなければ正常に作動しないため、測定対象ガスの湿度を調整しなければならない。また、正確なNO濃度を検出するためには、測定対象ガスに含まれている二酸化窒素(NO2)を予め除去しなければならない。したがって、非特許文献3に開示されるNOセンサによって呼気中のNOを測定する場合には、触媒だけなく、呼気内に4%程度含まれている二酸化窒素(NO2)の除去及び湿度の調整等の前処理に必要な構成を設けなければならず、装置が大型化してしまうという問題がある。また、測定に多段階の工程を必要とするため測定時間が長くなってしまうという問題がある。 In addition, the NO sensor disclosed in Non-Patent Document 3 does not operate normally unless the catalyst used is in an environment with a humidity of about 15 to 30%, so the humidity of the gas to be measured must be adjusted. Further, in order to detect an accurate NO concentration, nitrogen dioxide (NO 2 ) contained in the measurement target gas must be removed in advance. Therefore, when NO in exhalation is measured by the NO sensor disclosed in Non-Patent Document 3, not only the catalyst but also removal of nitrogen dioxide (NO 2 ) contained in about 4% in exhalation and adjustment of humidity Therefore, there is a problem in that the size of the apparatus is increased. Further, there is a problem that the measurement time becomes long because a multi-step process is required for the measurement.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、生体情報に含まれるマーカに対して、マーカ選択性と高い性能とを有する化学物質センシング素子を製造できる方法を提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object thereof is to manufacture a chemical substance sensing element having marker selectivity and high performance with respect to a marker included in biological information. It is to provide a way that can be done.

本発明は、導電性基体の表面を特定化学物質に特異的に吸着し得る材料で表面修飾してなる、特定化学物質を検出するための化学物質センシング素子を製造する方法であって、特定化学物質との結合に関係する特定化学物質の電子軌道に吸着し得る可能性を有する候補材料について、それぞれの特定化学物質との吸着エネルギーを算出し、その結果に基づいて、上記候補材料の中から導電性基体の表面修飾材料に適すると予測される材料を選択する工程を含むことを特徴とする。   The present invention is a method for producing a chemical substance sensing element for detecting a specific chemical substance, wherein the surface of a conductive substrate is modified with a material capable of specifically adsorbing to the specific chemical substance. For candidate materials that have the possibility of being adsorbed on the electron orbit of the specific chemical substance related to the bond with the substance, the adsorption energy with each specific chemical substance is calculated. The method includes a step of selecting a material that is predicted to be suitable for the surface modification material of the conductive substrate.

本発明の化学物質センシング素子の製造方法において、表面修飾材料の予測に密度汎関数理論を用いることが好ましい。   In the method for producing a chemical substance sensing element of the present invention, it is preferable to use density functional theory for prediction of the surface modifying material.

本発明の化学物質センシング素子の製造方法において、特定化学物質は一酸化窒素であることが好ましい。   In the method for producing a chemical substance sensing element of the present invention, the specific chemical substance is preferably nitric oxide.

本発明において選択された表面修飾材料は金属錯体であることが好ましく、金属錯体は金属フタロシアニンであることが特に好ましい。   The surface modifying material selected in the present invention is preferably a metal complex, and the metal complex is particularly preferably a metal phthalocyanine.

本発明によれば、導電性基体の表面修飾に用いる、特定化学物質を特異的に吸着し検出するための表面修飾材料を、特定化学物質に応じて効率よく選択でき、これにより生体情報に含まれるマーカに対して、マーカ選択性と高い性能とを有する化学物質センシング素子を製造することができる。また、本発明によれば、特定化学物質と表面修飾材料の候補材料との吸着エネルギーだけでなく、特定化学物質のどの電子軌道が吸着に関与しているかも把握でき、そのような観点からも表面修飾材料を選択することが可能となる。さらに、様々な候補材料について調べることで、複数の表面修飾材料を選択することも可能であり、化学物質センシング素子のアレイ化にも容易に対応することができるようになる。   According to the present invention, a surface modification material for specifically adsorbing and detecting a specific chemical substance used for surface modification of a conductive substrate can be efficiently selected according to the specific chemical substance, and thereby included in biological information. Therefore, it is possible to manufacture a chemical substance sensing element having marker selectivity and high performance with respect to the marker. Further, according to the present invention, not only the adsorption energy between the specific chemical substance and the candidate material for the surface modification material, but also which electron orbit of the specific chemical substance is involved in the adsorption can be grasped from such a viewpoint. A surface modifying material can be selected. Further, by examining various candidate materials, it is possible to select a plurality of surface modifying materials, and it is possible to easily cope with an array of chemical substance sensing elements.

本発明によって製造される好ましい一例の化学物質センシング素子1を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the chemical substance sensing element 1 of a preferable example manufactured by this invention. 図1のセンシング部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the sensing part of FIG. コバルトフタロシアニン(CoPc)修飾グラファイトシートとNOとの最安定構造を示す図である。It is a figure which shows the most stable structure of a cobalt phthalocyanine (CoPc) modification graphite sheet and NO. 図4(a)はCoPc、図4(b)はCoPc+NOの局所状態密度をそれぞれ示すグラフである。4A is a graph showing the local state density of CoPc, and FIG. 4B is a graph showing the local state density of CoPc + NO. 図5(a)はMnPc、図5(b)はMnPc+NOの局所状態密度をそれぞれ示すグラフである。FIG. 5A is a graph showing the local state density of MnPc, and FIG. 5B is a graph showing the local state density of MnPc + NO. 図6(a)はFePc、図6(b)はFePc+NOの局所状態密度をそれぞれ示すグラフである。6A is a graph showing the local state density of FePc, and FIG. 6B is a graph showing the local density of FePc + NO.

本発明の化学物質センシング素子の製造方法の説明に先立ち、まずは本発明によって製造される化学物質センシング素子について説明する。図1は、本発明によって製造される好ましい一例の化学物質センシング素子1を模式的に示す図であり、図2は図1のセンシング部を拡大して示す図である。本発明によって製造される化学物質センシング素子1は、図1に示すように、導電性基体2と、センシング部3とを基本的に備え、導電性基体2は、その端部がそれぞれ正極4および負極5として電源6に電気的に接続される。センシング部3は、特定化学物質を特異的に吸着し、検出する部分であり、このセンシング部3に検体、たとえば呼気を接触させることにより生じるセンシング部3の電気伝導度の変化を検出することによって、呼気中の特定化学物質の有無および含有量を明らかにすることができる。このセンシング部3は、図2に拡大して示すように、導電性基体2の表面を、特定化学物質に特異的に吸着し得る材料(表面修飾材料)7で表面修飾することで形成される。   Prior to the description of the method for producing the chemical substance sensing element of the present invention, first, the chemical substance sensing element produced by the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing a preferred example of the chemical substance sensing element 1 manufactured according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the sensing part of FIG. As shown in FIG. 1, a chemical substance sensing element 1 manufactured according to the present invention basically includes a conductive substrate 2 and a sensing unit 3, and the conductive substrate 2 has positive and negative electrodes 4 and 4, respectively. The negative electrode 5 is electrically connected to the power source 6. The sensing unit 3 is a part that specifically adsorbs and detects a specific chemical substance. By detecting a change in electrical conductivity of the sensing unit 3 caused by bringing a specimen, for example, exhaled breath, into contact with the sensing unit 3 The presence and content of specific chemicals in exhaled breath can be clarified. As shown in an enlarged view in FIG. 2, the sensing unit 3 is formed by surface-modifying the surface of the conductive substrate 2 with a material (surface modifying material) 7 that can specifically adsorb to a specific chemical substance. .

本発明の化学物質センシング素子の製造方法は、化学物質センシング素子を用いて検出しようとする特定化学物質に応じて、この表面修飾材料を効率的に選定できる方法である。すなわち、本発明は、導電性基体の表面を特定化学物質に特異的に吸着し得る材料で表面修飾してなる、特定化学物質を検出するための化学物質センシング素子を製造する方法であって、特定化学物質との結合に関係する特定化学物質の電子軌道に吸着し得る可能性を有する候補材料について、それぞれの特定化学物質との吸着エネルギーを算出し、その結果に基づいて、上記候補材料の中から導電性基体の表面修飾材料に適すると予測される材料を選択する工程とを含むことを特徴とする。   The method for producing a chemical substance sensing element of the present invention is a method capable of efficiently selecting the surface modifying material according to the specific chemical substance to be detected using the chemical substance sensing element. That is, the present invention is a method for producing a chemical substance sensing element for detecting a specific chemical substance, wherein the surface of a conductive substrate is surface-modified with a material capable of specifically adsorbing to the specific chemical substance, For candidate materials that have the possibility of being adsorbed on the electron orbit of the specific chemical substance related to the binding with the specific chemical substance, the adsorption energy with each specific chemical substance is calculated. And selecting a material that is predicted to be suitable for the surface modification material of the conductive substrate.

本発明における特定化学物質については特に制限されるものではなく、表1に記載の呼気マーカ物質、たとえば、一酸化窒素(NO)、一酸化炭素(CO)、水素、アンモニアなどを挙げることができる。中でも、喘息の呼気マーカであるNOは、本発明の化学物質センシング素子の製造方法を用いることにより、多段階の工程を必要とするため測定時間が長くなってしまうという現在のNO測定における問題を解決し得ることから、特定化学物質はNOであることが好ましい。   The specific chemical substance in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include breath marker substances shown in Table 1, such as nitric oxide (NO), carbon monoxide (CO), hydrogen, ammonia, and the like. . Among them, NO, which is an exhalation marker for asthma, has a problem in current NO measurement that the measurement time becomes long because a multi-step process is required by using the method for manufacturing a chemical substance sensing element of the present invention. The specific chemical substance is preferably NO because it can be solved.

本発明においては、まず、特定化学物質との結合に関係する特定化学物質の電子軌道に吸着し得る可能性を有する候補材料を選択する。この候補材料の選択は、候補材料の特性を鑑みて行う。なお、特定化学物質との結合に関係する特定化学物質の電子軌道に吸着し得る可能性を有するか否かは、実際に初期構造を設定し、計算後、吸着エネルギーを求めることによって判断することができる。   In the present invention, first, a candidate material having a possibility of being adsorbed on the electron orbit of a specific chemical substance related to the binding with the specific chemical substance is selected. This candidate material is selected in view of the characteristics of the candidate material. Whether or not there is a possibility of being adsorbed on the electron orbit of the specific chemical substance related to the bond with the specific chemical substance is determined by actually setting the initial structure and calculating the adsorption energy after the calculation. Can do.

特定化学物質がNOである場合、特定化学物質との結合に関係する特定化学物質の電子軌道に吸着し得る可能性を有する候補材料としては、金属を有する材料が考えられ、たとえば金属フタロシアニン、ポルフィリンなどを挙げることができる。中でも、安定性、入手し易さという理由で、本発明者らが着目したような金属フタロシアニンが好ましい。金属フタロシアニンは、4つのフタル酸イミドが窒素原子で架橋された構造をもつ環状化合物フタロシアニン(Phthalocyanine又はTetrabenzoazaporphyrine,C32816)と、その中央部分に配置された金属(Metal)との錯体である。 In the case where the specific chemical substance is NO, candidate materials having a possibility of being adsorbed on the electron orbit of the specific chemical substance related to the binding with the specific chemical substance may be materials having metals, such as metal phthalocyanine, porphyrin And so on. Among these, metal phthalocyanine as noted by the present inventors is preferred because of its stability and availability. The metal phthalocyanine is a complex of a cyclic compound phthalocyanine having a structure in which four phthalimides are bridged by a nitrogen atom (Phthalocyanine or Tetrabenzoazoline, C 32 N 8 H 16 ) and a metal (Metal) disposed in the central portion thereof It is.

本発明において、候補材料からの導電性基体の表面修飾材料に適すると予測される材料の選択には、密度汎関数理論(Density Functional Theory:DFT)を用いたシミュレーションを利用することが好ましい。DFTは、電子系のエネルギーなどの物性を電子密度から計算することが可能であるとする理論であり、この理論を用いたシミュレーションには、密度汎関数法による平面波・疑ポテンシャル基底を用いた第一原理電子状態計算プログラムパッケージであるシミュレータVASP(Vienna Ab-initio Simulation Package)を好適に用いることができる。   In the present invention, it is preferable to use a simulation using Density Functional Theory (DFT) to select a material that is predicted to be suitable for the surface modification material of the conductive substrate from the candidate materials. DFT is a theory that it is possible to calculate physical properties such as energy of an electron system from the electron density. The simulation using this theory uses a plane wave / suspected potential basis based on the density functional method. A simulator VASP (Vienna Ab-initio Simulation Package), which is a one-principles electronic state calculation program package, can be suitably used.

実験例にて後述するように、本発明者らは、特定化学物質をNOとした場合において導電性基体の表面修飾材料に適すると予測される材料を、シミュレータVASPを用いて予測した。具体的には、候補材料として金属フタロシアニン(以下「MePc」と呼ぶ。)について、その中心金属をマンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)に置換したときにおいて、それぞれの金属上にNOを吸着させたときの吸着エネルギーおよび局所状態密度をDFTに基づいたシミュレーター(VASP)を用いて計算した。その結果、金属フタロシアニンの中心金属の違いによって、喘息のマーカである一酸化窒素(NO)に対する吸着能に差が現れることを見出した。   As will be described later in the experimental examples, the present inventors have predicted using a simulator VASP a material that is predicted to be suitable for the surface modification material of the conductive substrate when the specific chemical substance is NO. Specifically, for metal phthalocyanine (hereinafter referred to as “MePc”) as a candidate material, the central metal is manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), When substituting with zinc (Zn), the adsorption energy and local density of states when NO was adsorbed on each metal were calculated using a simulator (VASP) based on DFT. As a result, it was found that a difference appears in the adsorption ability for nitric oxide (NO), which is a marker of asthma, depending on the difference in the central metal of metal phthalocyanine.

さらに、本発明者らは、コバルト(Co)フタロシアニンで表面修飾されたグラファイトシート表面でのNOの吸着サイトを探索し、安定吸着サイトにNOが吸着した際の電子状態について調べ、第一原理計算により最安定構造を得たところ、最安定構造では、フェルミエネルギー近傍に存在する、NOのπ*軌道とCoのdzz軌道が混成し、結合性軌道および反結合性軌道を形成することを突き止めた。この結果から、NO吸着によりコバルトフタロシアニンで表面修飾された導電体の電気伝導度は変化すると予測される。   Further, the present inventors searched for an adsorption site of NO on the surface of the graphite sheet surface-modified with cobalt (Co) phthalocyanine, investigated the electronic state when NO was adsorbed on the stable adsorption site, and performed first-principles calculations. When the most stable structure was obtained by the above, it was found that in the most stable structure, the π * orbit of NO and the dzz orbit of Co that existed in the vicinity of Fermi energy were mixed to form a bonding orbit and an antibonding orbit. . From this result, it is predicted that the electrical conductivity of the conductor surface-modified with cobalt phthalocyanine changes due to NO adsorption.

またコバルトフタロシアニン以外のマンガンフタロシアニンや鉄フタロシアニンに関しても、金属とNOが吸着した系の局所状態密度について計算を行った結果、NOの吸着前後でエネルギーギャップが拡大しており、これらで導電体の表面を修飾した場合でも電気伝導度は変化すると予測された一方で、ニッケルフタロシアニン、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニンの場合では吸着エネルギーも小さく、局所状態密度の結果でもエネルギーギャップの広がりは見られなかったころから、電気伝導度は変化しないと予測された。   In addition, regarding manganese phthalocyanine and iron phthalocyanine other than cobalt phthalocyanine, the calculation of the local state density of the system in which the metal and NO were adsorbed revealed that the energy gap expanded before and after the adsorption of NO. Although the electrical conductivity was predicted to change even when modified, nickel phthalocyanine, copper phthalocyanine, and zinc phthalocyanine also had low adsorption energy, and there was no widening of the energy gap even as a result of local density of states. The electrical conductivity was not expected to change.

このように本発明においては、好ましくはDFTに基づいたシミュレーションを行うことで、実験を行わなくても、特定化学物質との結合に関係する特定化学物質の電子軌道に吸着し得る可能性を有する候補材料の中からどの材料が導電性基体の表面修飾材料に適すると予測し得る程度の知見を得ることができる。また、実験することなく複数の材料について検討できることで、候補材料の中から導電性基体の表面修飾材料に適すると予測される複数の材料を把握することもでき、化学物質センシング素子をアレイ化する際の検討に非常に有用である。   As described above, in the present invention, it is preferable that a simulation based on DFT is performed, and it is possible to adsorb to the electron orbit of the specific chemical substance related to the binding with the specific chemical substance without performing an experiment. It is possible to obtain knowledge that can be predicted that any of the candidate materials is suitable for the surface modification material of the conductive substrate. In addition, by being able to study multiple materials without experimenting, it is possible to identify multiple materials that are expected to be suitable as surface modification materials for conductive substrates from candidate materials, and array chemical substance sensing elements. It is very useful for review.

このようにして本発明の化学物質センシング素子の製造方法により、たとえば、導電性基体の表面をコバルトフタロシアニンで表面修飾して形成された、NO検出用の化学物質センシング素子が好適に製造される。このようなNO検出用の化学物質センシング素子は、NOを特異的に検出することができ、ユーザーは喘息等の肺疾患に対する症状の度合いを客観的に知ることができるという利点がある。   Thus, the chemical substance sensing element for NO detection formed by, for example, modifying the surface of a conductive substrate with cobalt phthalocyanine is suitably produced by the method for producing a chemical substance sensing element of the present invention. Such a chemical substance sensing element for detecting NO has the advantage that it can specifically detect NO and the user can objectively know the degree of symptoms for lung diseases such as asthma.

本発明により製造される化学物質センシング素子において、導電性基体は、ナノ構造体からなることが好ましい。本発明において、ナノ構造体とは、ナノチューブ、ナノワイヤ、フラーレンなどのような構造体を示すものとし、その表面積は好ましくは100〜3000cm2/cm3の範囲である。導電性基体がナノ構造体であることによって、センシングデバイスを構築した際、酸化物半導体センサでは得られない超高感度のセンシングが室温で可能となるという利点が生じる。 In the chemical substance sensing element manufactured according to the present invention, the conductive substrate is preferably composed of a nanostructure. In the present invention, the nanostructure refers to a structure such as a nanotube, nanowire, or fullerene, and the surface area thereof is preferably in the range of 100 to 3000 cm 2 / cm 3 . Since the conductive substrate is a nanostructure, when a sensing device is constructed, there is an advantage that ultrasensitive sensing that cannot be obtained with an oxide semiconductor sensor is possible at room temperature.

本発明により製造される化学物質センシング素子において、導電性基体は、カーボンナノチューブ(CNT)からなるナノ構造体(カーボンナノ構造体)であることが特に好ましい。カーボンナノチューブは、ナノメートルサイズでの電気導電性を示すだけでなく、そのカイラリティー(chirality)によっては半導体となり、制御電圧(ゲート電圧)による感度の増幅作用が得られる性質があるためである。   In the chemical substance sensing element manufactured according to the present invention, the conductive substrate is particularly preferably a nanostructure (carbon nanostructure) made of carbon nanotubes (CNT). This is because the carbon nanotube not only exhibits electrical conductivity at a nanometer size but also becomes a semiconductor depending on its chirality, and has a property of obtaining an amplification effect of sensitivity by a control voltage (gate voltage).

なお、カーボンナノチューブ中の不純物は、カーボン(炭素(C))に対して強度比で0.001〜0.05の範囲であることが好ましく、0.001〜0.01の範囲であることが特に好ましい。ここで、不純物とは、C以外のK、Mg、Ca、Na、Al、Si、S、Fe、Co、Ni等の元素の総称を示すものとし、強度比とは、たとえばエネルギー分散型X線分析器で検出されるカウント数の値を示すものとする。CNTの主要構成元素である炭素に対する各不純物(Ca、Mg、S、Siなど)の強度比を計算した場合、0.001未満である場合には、データの信頼性に問題がある虞があり、0.05超過である場合には、不純物による導電性がセンシング特性を左右してしまう虞がある。   The impurities in the carbon nanotube are preferably in the range of 0.001 to 0.05 in strength ratio to carbon (carbon (C)), and preferably in the range of 0.001 to 0.01. Particularly preferred. Here, the impurity means a generic name of elements other than C, such as K, Mg, Ca, Na, Al, Si, S, Fe, Co, and Ni. The intensity ratio is, for example, energy dispersive X-rays The count value detected by the analyzer shall be indicated. When the intensity ratio of each impurity (Ca, Mg, S, Si, etc.) to carbon, which is the main constituent element of CNT, is calculated, if it is less than 0.001, there may be a problem in data reliability. If it exceeds 0.05, the conductivity due to impurities may affect the sensing characteristics.

化学物質センシング素子によりセンシングを行なう場合、その電気抵抗変化を測定するために電界をかける。これにより、カーボンナノ構造体の内部では電子の移動が起こる。当該特定化学物質と反応した場合、その電気的特性の変化は、コバルトフタロシアニンおよびカーボンナノ構造体がそれぞれの分子構造全体に共通に有するπ電子結合により高速にカーボンナノ構造体へ伝わり、電気抵抗変化を迅速に発生させる。   When sensing with a chemical substance sensing element, an electric field is applied to measure the change in electrical resistance. Thereby, movement of electrons occurs inside the carbon nanostructure. When reacting with the specified chemical substance, the change in electrical properties is transferred to the carbon nanostructure at a high speed by the π-electron bond common to cobalt phthalocyanine and carbon nanostructure in the entire molecular structure, and the electrical resistance changes. To generate quickly.

なお、この化学物質センシング素子を再利用するためには、先に測定した特定化学物質の除去が必要である。この場合、化学物質センシング素子の温度を上げることで、吸着した特定化学物質を脱離させることができる。化学物質センシング素子の温度を上げるためには様々な手段を設けることができる。たとえば、ガスの離脱処理時に、直流電源の電圧を高く調整することにより、化学物質センシング素子の温度を200℃程度に上昇させることで特定化学物質を取り除くことができる。また、化学物質センシング素子を周期的に150℃で加熱するための手段を設けてもよい。さらに、半導体レーザによるレーザ光照射による加熱を行なってもよい。特定化学物質の脱離法はこれに限らず、真空引きによっても可能である。   In addition, in order to reuse this chemical substance sensing element, it is necessary to remove the specific chemical substance previously measured. In this case, the adsorbed specific chemical substance can be desorbed by raising the temperature of the chemical substance sensing element. Various means can be provided to raise the temperature of the chemical substance sensing element. For example, the specific chemical substance can be removed by raising the temperature of the chemical substance sensing element to about 200 ° C. by adjusting the voltage of the DC power supply to a high level during the gas separation process. Moreover, you may provide a means for heating a chemical substance sensing element periodically at 150 degreeC. Further, heating by laser light irradiation with a semiconductor laser may be performed. The method of desorbing the specific chemical substance is not limited to this, and can be performed by evacuation.

以下、実験例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although an example of an experiment is given and the present invention is explained in detail, the present invention is not limited to these.

<実験例1>
金属フタロシアニン(MePc)の中心金属をマンガン(Mn)に置換したものについて、金属上にNOを吸着させたときの吸着エネルギーおよび局所状態密度を、DFTに基づいたシミュレータVASPを用いて計算した。結果、マンガン(Mn)フタロシアニンとNOとの吸着エネルギーは1.738eVとなり、MnPcとNOは強い結合を形成することが分かった。
<Experimental example 1>
For the metal phthalocyanine (MePc) in which the central metal was replaced with manganese (Mn), the adsorption energy and local state density when NO was adsorbed on the metal were calculated using a simulator VASP based on DFT. As a result, it was found that the adsorption energy of manganese (Mn) phthalocyanine and NO was 1.738 eV, and MnPc and NO formed a strong bond.

<実験例2>
金属フタロシアニン(MePc)の中心金属を鉄(Fe)に置換したものについて、金属上にNOを吸着させたときの吸着エネルギーおよび局所状態密度を実験例1と同様にして計算した。結果、鉄(Fe)フタロシアニンとNOとの吸着エネルギーは1.899eVとなり、FePcとNOは強い結合を形成することが分かった。
<Experimental example 2>
For the metal phthalocyanine (MePc) with the central metal substituted with iron (Fe), the adsorption energy and local state density when NO was adsorbed on the metal were calculated in the same manner as in Experimental Example 1. As a result, the adsorption energy between iron (Fe) phthalocyanine and NO was 1.899 eV, and it was found that FePc and NO form a strong bond.

<実験例3>
金属フタロシアニン(MePc)の中心金属をコバルト(Co)に置換したものについて、金属上にNOを吸着させたときの吸着エネルギーおよび局所状態密度を実験例1と同様にして計算した。結果、コバルト(Co)フタロシアニンとNOとの吸着エネルギーは1.552eVとなり、FePcとNO強い結合を形成することが分かった。
<Experimental example 3>
For the metal phthalocyanine (MePc) in which the central metal was replaced with cobalt (Co), the adsorption energy and local state density when NO was adsorbed on the metal were calculated in the same manner as in Experimental Example 1. As a result, it was found that the adsorption energy of cobalt (Co) phthalocyanine and NO was 1.552 eV, and a strong NO bond was formed with FePc.

<実験例4>
金属フタロシアニン(MePc)の中心金属をニッケル(Ni)に置換したものについて、金属上にNOを吸着させたときの吸着エネルギーおよび局所状態密度を実験例1と同様にして計算した。結果、ニッケル(Ni)フタロシアニンとNOとの吸着エネルギーは0.104eVとなり、NiPcとNOは弱い結合を形成することが分かった。
<Experimental example 4>
In the case where the central metal of metal phthalocyanine (MePc) was replaced with nickel (Ni), the adsorption energy and local state density when NO was adsorbed on the metal were calculated in the same manner as in Experimental Example 1. As a result, it was found that the adsorption energy of nickel (Ni) phthalocyanine and NO was 0.104 eV, and NiPc and NO formed a weak bond.

<実験例5>
金属フタロシアニン(MePc)の中心金属を銅(Cu)に置換したものについて、金属上にNOを吸着させたときの吸着エネルギーおよび局所状態密度を実験例1と同様にして計算した。結果、銅(Cu)フタロシアニンとNOとの吸着エネルギーは0.033eVとなり、CuPcとNOは弱い結合を形成することが分かった。
<Experimental example 5>
For the metal phthalocyanine (MePc) in which the central metal was replaced with copper (Cu), the adsorption energy and local state density when NO was adsorbed on the metal were calculated in the same manner as in Experimental Example 1. As a result, it was found that the adsorption energy of copper (Cu) phthalocyanine and NO was 0.033 eV, and CuPc and NO formed a weak bond.

<実験例6>
金属フタロシアニン(MePc)の中心金属を亜鉛(Zn)に置換したものについて、金属上にNOを吸着させたときの吸着エネルギーおよび局所状態密度を実験例1と同様にして計算した。結果、亜鉛(Zn)フタロシアニンとNOとの吸着エネルギーは0.006eVとなり、ZnPcとNOは弱い結合を形成することが分かった。
<Experimental example 6>
In the case where the central metal of metal phthalocyanine (MePc) was substituted with zinc (Zn), the adsorption energy and local state density when NO was adsorbed on the metal were calculated in the same manner as in Experimental Example 1. As a result, it was found that the adsorption energy between zinc (Zn) phthalocyanine and NO was 0.006 eV, and ZnPc and NO formed a weak bond.

実験例1〜6の結果をまとめたものを表2に示す。   Table 2 summarizes the results of Experimental Examples 1 to 6.

Figure 2011080798
Figure 2011080798

<実験例7>
CoPc修飾グラファイトシート表面でのNOの吸着サイトを探索し、安定吸着サイトにNOが吸着した際の電子状態について調べ、局所状態密度について計算を行った。第一原理計算により得られた最安定構造を図3に示す。また図4(a)はCoPc、図4(b)はCoPc+NOの局所状態密度をそれぞれ示すグラフ(グラフェンシートなし)であり、共に縦軸はDOS(arbit.units)、横軸はエネルギー(eV)を示している。図3に示される最安定構造では、フェルミエネルギー近傍に存在する、NO11のπ*軌道と、グラフェンシート12上のCoPc13におけるCoのdzz軌道が混成し、結合性軌道および反結合性軌道を形成する。この結果から、NO吸着によりCoPc修飾CNTの電気伝導度は変化すると考えられる。
<Experimental example 7>
The NO adsorption site on the surface of the CoPc-modified graphite sheet was searched, the electronic state when NO was adsorbed on the stable adsorption site was examined, and the local state density was calculated. The most stable structure obtained by the first principle calculation is shown in FIG. 4A is a graph showing the local density of states of CoPc and FIG. 4B is a graph showing the local density of states of CoPc + NO (without graphene sheet), both of which the vertical axis is DOS (arbit.units) and the horizontal axis is energy (eV). Is shown. In the most stable structure shown in FIG. 3, the π * orbit of NO11 existing in the vicinity of Fermi energy and the dzz orbit of Co in CoPc13 on the graphene sheet 12 are mixed to form a bonding orbit and an antibonding orbit. . From this result, it is considered that the electrical conductivity of the CoPc-modified CNT changes due to NO adsorption.

<実験例8>
MnPcについてもNOが吸着した系(グラフェンシートなし)について、実験例7と同様に局所状態密度の計算を行った。図5(a)はMnPc、図5(b)はMnPc+NOの局所状態密度をそれぞれ示すグラフであり、共に縦軸はDOS(arbit.units)、横軸はエネルギー(eV)を示している。MnPcの場合でも、NOの吸着前後でエネルギーギャップが拡大していた。このことから、MnPcでも、電気伝導度は変化すると考えられる。
<Experimental Example 8>
As for MnPc, the local state density was calculated in the same manner as in Experimental Example 7 for the system in which NO was adsorbed (without the graphene sheet). FIG. 5A is a graph showing the local density of states of MnPc and FIG. 5B is a graph showing the density of local states of MnPc + NO. Both the vertical axis shows DOS (arbit.units) and the horizontal axis shows energy (eV). Even in the case of MnPc, the energy gap expanded before and after NO adsorption. From this, it is considered that the electrical conductivity changes even with MnPc.

<実験例9>
FePcについてもNOが吸着した系(グラフェンシートなし)について、実験例7と同様に局所状態密度の計算を行った。図6(a)はFePc、図6(b)はFePc+NOの局所状態密度をそれぞれ示すグラフであり、共に縦軸はDOS(arbit.units)、横軸はエネルギー(eV)を示している。FePcの場合でも、NOの吸着前後でエネルギーギャップが拡大していた。このことから、FePcでも、電気伝導度は変化すると考えられた。
<Experimental Example 9>
For FePc, the local state density was calculated in the same manner as in Experimental Example 7 for the system in which NO was adsorbed (without the graphene sheet). 6A is a graph showing the local density of FePc, and FIG. 6B is a graph showing the density of local states of FePc + NO. In both cases, the vertical axis represents DOS (arbit.units), and the horizontal axis represents energy (eV). Even in the case of FePc, the energy gap expanded before and after NO adsorption. From this, it was considered that the electrical conductivity changes even with FePc.

<実験例10>
NiPc、CuPc、ZnPcの場合についてもそれぞれNOが吸着した系(グラフェンシートなし)について、実験例7と同様に局所状態密度の計算を行った。これらの場合には、吸着エネルギーも小さく、局所状態密度の結果でもエネルギーギャップの広がりは見られなかったころから、電気伝導度は変化しないと考えられた。
<Experimental example 10>
In the case of NiPc, CuPc, and ZnPc, the local state density was calculated in the same manner as in Experimental Example 7 for the system in which NO was adsorbed (without the graphene sheet). In these cases, it was considered that the electrical conductivity did not change from the time when the adsorption energy was small and the energy gap was not widened as a result of the local density of states.

今回開示された実施の形態および実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiments and experimental examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 化学物質センシング素子、2 導電性基体、3 センシング部、4 正極、5 負極、6 電源、7 表面修飾材料、11 一酸化窒素(NO)、12 グラフェンシート、13 コバルトフタロシアニン(CoPc)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chemical substance sensing element, 2 Conductive substrate, 3 Sensing part, 4 Positive electrode, 5 Negative electrode, 6 Power supply, 7 Surface modification material, 11 Nitric oxide (NO), 12 Graphene sheet, 13 Cobalt phthalocyanine (CoPc).

Claims (5)

導電性基体の表面を特定化学物質に特異的に吸着し得る材料で表面修飾してなる、特定化学物質を検出するための化学物質センシング素子を製造する方法であって、
特定化学物質との結合に関係する特定化学物質の電子軌道に吸着し得る可能性を有する候補材料について、それぞれの特定化学物質との吸着エネルギーを算出し、その結果に基づいて、上記候補材料の中から導電性基体の表面修飾材料に適すると予測される材料を選択する工程を含む、化学物質センシング素子の製造方法。
A method for producing a chemical substance sensing element for detecting a specific chemical substance, wherein the surface of a conductive substrate is modified with a material capable of specifically adsorbing to the specific chemical substance,
For candidate materials that have the possibility of being adsorbed on the electron orbit of the specific chemical substance related to the binding with the specific chemical substance, the adsorption energy with each specific chemical substance is calculated. A method for producing a chemical substance sensing element, comprising a step of selecting a material that is predicted to be suitable as a surface modification material for a conductive substrate.
表面修飾材料の予測に密度汎関数理論を用いる、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein density functional theory is used to predict the surface modifying material. 特定化学物質が一酸化窒素である、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the specific chemical substance is nitric oxide. 候補材料が金属錯体である、請求項3に記載の方法。   The method of claim 3, wherein the candidate material is a metal complex. 金属錯体が金属フタロシアニンである、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the metal complex is metal phthalocyanine.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011169634A (en) * 2010-02-16 2011-09-01 Fuji Electric Co Ltd Thin film gas sensor
JP2014521081A (en) * 2011-07-12 2014-08-25 サーントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェ シャーンティフィク(セーエンヌエールエス) Non-covalent molecular structures comprising pyrene-based glycoconjugates, devices containing them, and their use for detecting lectins
KR20150003212A (en) * 2012-03-23 2015-01-08 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 Ethylene sensor
JP2016151456A (en) * 2015-02-17 2016-08-22 富士通株式会社 Gas sensor and manufacturing method thereof
US10527581B2 (en) 2015-09-10 2020-01-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus, molecular detection method, and organic probe
US10571427B2 (en) 2016-09-20 2020-02-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus
US10677770B2 (en) 2016-09-20 2020-06-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus, molecular detection method, and molecular detector
US10761051B2 (en) 2017-09-19 2020-09-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus and molecular detection method
US10761050B2 (en) 2015-08-12 2020-09-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus and molecular detection method
JP2020204486A (en) * 2019-06-14 2020-12-24 富士通株式会社 Gas sensor and manufacturing method of gas sensor

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011169634A (en) * 2010-02-16 2011-09-01 Fuji Electric Co Ltd Thin film gas sensor
JP2014521081A (en) * 2011-07-12 2014-08-25 サーントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェ シャーンティフィク(セーエンヌエールエス) Non-covalent molecular structures comprising pyrene-based glycoconjugates, devices containing them, and their use for detecting lectins
KR102137658B1 (en) 2012-03-23 2020-08-31 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 Ethylene sensor
KR20150003212A (en) * 2012-03-23 2015-01-08 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 Ethylene sensor
JP2015515622A (en) * 2012-03-23 2015-05-28 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー Ethylene sensor
JP2016151456A (en) * 2015-02-17 2016-08-22 富士通株式会社 Gas sensor and manufacturing method thereof
US10761050B2 (en) 2015-08-12 2020-09-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus and molecular detection method
US10527581B2 (en) 2015-09-10 2020-01-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus, molecular detection method, and organic probe
US10571427B2 (en) 2016-09-20 2020-02-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus
US10677770B2 (en) 2016-09-20 2020-06-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus, molecular detection method, and molecular detector
US10761051B2 (en) 2017-09-19 2020-09-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Molecular detection apparatus and molecular detection method
JP2020204486A (en) * 2019-06-14 2020-12-24 富士通株式会社 Gas sensor and manufacturing method of gas sensor
JP7215347B2 (en) 2019-06-14 2023-01-31 富士通株式会社 Gas sensor and method for manufacturing gas sensor

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