JP2000346806A - ケミカルセンサ装置 - Google Patents
ケミカルセンサ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 検体の検出時に化学的特性を明確に変化させ
る検体感受性検出部を実現する。また、所定の異なる粒
度のナノ微粒子を提供する。 【解決手段】 複数の半導体ナノ微粒子２からなる集合
体３及び／又は複数の集合体３からなる配置体６を設け
る。また、異なる粒度の微粒子が広範囲に分布したナノ
微粒子溶液を、クロマトグラフィー用ビードに展開さ
せ、ビードが吸着したナノ微粒子をその粒度に応じて分
画し、同じ粒度のナノ微粒子からなる特性の層のビード
をその他の層から分離し、懸濁液中に保持する。
る検体感受性検出部を実現する。また、所定の異なる粒
度のナノ微粒子を提供する。 【解決手段】 複数の半導体ナノ微粒子２からなる集合
体３及び／又は複数の集合体３からなる配置体６を設け
る。また、異なる粒度の微粒子が広範囲に分布したナノ
微粒子溶液を、クロマトグラフィー用ビードに展開さ
せ、ビードが吸着したナノ微粒子をその粒度に応じて分
画し、同じ粒度のナノ微粒子からなる特性の層のビード
をその他の層から分離し、懸濁液中に保持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、検体感受性検出部
を備えるケミカルセンサ装置に関し、さらに、このケミ
カルセンサ装置において用いられる、所定の異なる粒度
のナノ微粒子の提供方法に関する。
を備えるケミカルセンサ装置に関し、さらに、このケミ
カルセンサ装置において用いられる、所定の異なる粒度
のナノ微粒子の提供方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】気相中及び液相中の粒子を検出するため
のケミカルセンサ装置は、化学処理及び環境問題の管理
及び医学的用途等の目的から、より重要視されつつあ
る。市場では、様々な種類のケミカルセンサ装置を入手
することができる。ケミカルセンサ装置は、その機能に
おいて、おおまかに、次の２つに分類される。第１のケ
ミカルセンサ装置としては、感受性層上又は感受性層内
に検体が付着するか、または、検体が燃焼することによ
り、電気化学的特質が変化するものである。第２のケミ
カルセンサ装置としては、検体の有無に応じて、光学的
特質の変化を誘発するものである。これらの変化は、各
々、別個の検出器により測定される。
のケミカルセンサ装置は、化学処理及び環境問題の管理
及び医学的用途等の目的から、より重要視されつつあ
る。市場では、様々な種類のケミカルセンサ装置を入手
することができる。ケミカルセンサ装置は、その機能に
おいて、おおまかに、次の２つに分類される。第１のケ
ミカルセンサ装置としては、感受性層上又は感受性層内
に検体が付着するか、または、検体が燃焼することによ
り、電気化学的特質が変化するものである。第２のケミ
カルセンサ装置としては、検体の有無に応じて、光学的
特質の変化を誘発するものである。これらの変化は、各
々、別個の検出器により測定される。
【０００３】本発明に係るケミカルセンサ装置は、上述
の二種類のケミカルセンサ装置のうち、後者のケミカル
センサ装置に属する。このケミカルセンサ装置に関し
て、センサアレイが広く知られている。センサアレイ
は、有機染料の蛍光及び光学的吸収の特質を利用して、
化学物質を感知する。このようなケミカルセンサ装置
は、例えば、１９９８年発行「アメリカン・ケミカル・
ソサイエティー・ジャーナル」（Journal of American
Chemical Society 1998, 120, 6249-6430）に掲載され
た、ジョン・ジェイ・ラヴァイン他著の論文、「センサ
アレイによる溶液中の複数の検体分析”電子舌の発展に
向けて”」（John J. Lavigne et al. "Solution-Based
Analysis of Multiple Analttes by a Sensor Array:
Toward the Development of an Electronic Tongue"）
において開示されている。このケミカルセンサ装置は、
溶液中の複数の検体を、同時に検出することができる。
ポリ（エチレングリコール）ポリスチレン（ＰＥＧ−Ｐ
Ｓ）樹脂ビードをＳｉ／ＳｉＮウェーハ内に形成した３
行３列のウェルの配置体（array）中に配置する。さら
に、配置体に接続された電荷素子結合カメラ（以下、Ｃ
ＣＤカメラという）を用いて、ビードの吸着特性を分析
し、分析結果を所定の信号に変換する。ケミカルセンサ
装置に用いられるＣＣＤカメラ及び光ファイバは、例え
ば、１９９５年発行「分析化学」（Analytical Chemist
ry 1995, 481A ff）に掲載された、ピー・パンタノ及び
デイビット・アール・ウォルト著の論文「光ファイバ画
像の分析的利用」（P.Pantano and David R. Walt "Ana
lytical Applications of Optical Imaging Fibers" ）
において開示されている。
の二種類のケミカルセンサ装置のうち、後者のケミカル
センサ装置に属する。このケミカルセンサ装置に関し
て、センサアレイが広く知られている。センサアレイ
は、有機染料の蛍光及び光学的吸収の特質を利用して、
化学物質を感知する。このようなケミカルセンサ装置
は、例えば、１９９８年発行「アメリカン・ケミカル・
ソサイエティー・ジャーナル」（Journal of American
Chemical Society 1998, 120, 6249-6430）に掲載され
た、ジョン・ジェイ・ラヴァイン他著の論文、「センサ
アレイによる溶液中の複数の検体分析”電子舌の発展に
向けて”」（John J. Lavigne et al. "Solution-Based
Analysis of Multiple Analttes by a Sensor Array:
Toward the Development of an Electronic Tongue"）
において開示されている。このケミカルセンサ装置は、
溶液中の複数の検体を、同時に検出することができる。
ポリ（エチレングリコール）ポリスチレン（ＰＥＧ−Ｐ
Ｓ）樹脂ビードをＳｉ／ＳｉＮウェーハ内に形成した３
行３列のウェルの配置体（array）中に配置する。さら
に、配置体に接続された電荷素子結合カメラ（以下、Ｃ
ＣＤカメラという）を用いて、ビードの吸着特性を分析
し、分析結果を所定の信号に変換する。ケミカルセンサ
装置に用いられるＣＣＤカメラ及び光ファイバは、例え
ば、１９９５年発行「分析化学」（Analytical Chemist
ry 1995, 481A ff）に掲載された、ピー・パンタノ及び
デイビット・アール・ウォルト著の論文「光ファイバ画
像の分析的利用」（P.Pantano and David R. Walt "Ana
lytical Applications of Optical Imaging Fibers" ）
において開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、有機染料を用
いた従来のケミカルセンサ装置には、多くの問題点があ
る。例えば、複数の分子又はイオンを選択的に検出する
選択的検出染料の種類は限られいる。したがって、有機
染料を用いて、多岐にわたる用途において用いることの
できるケミカルセンサ装置を実現することは、困難であ
る。さらに、有機染料は、大部分のケミカルセンサ装置
に必要とされる安定性を有さない。
いた従来のケミカルセンサ装置には、多くの問題点があ
る。例えば、複数の分子又はイオンを選択的に検出する
選択的検出染料の種類は限られいる。したがって、有機
染料を用いて、多岐にわたる用途において用いることの
できるケミカルセンサ装置を実現することは、困難であ
る。さらに、有機染料は、大部分のケミカルセンサ装置
に必要とされる安定性を有さない。
【０００５】また、半導体材料の表面上に化学物質が付
着すると、その半導体材料の発光特性が変化することが
知られている。しかしながら、検体の付着時に半導体が
示す光学的特質の変化は、ケミカルセンサ装置として利
用するには、不十分である。
着すると、その半導体材料の発光特性が変化することが
知られている。しかしながら、検体の付着時に半導体が
示す光学的特質の変化は、ケミカルセンサ装置として利
用するには、不十分である。
【０００６】本発明は、上述した実情に鑑みてなされた
ものであり、応答速度が速く、高感度で、且つ長期安定
性を有する検体感受性検出部を備え、当該検体感受性検
出部が、明確に検出可能なケミカルセンサ装置を提供す
ることを目的とする。
ものであり、応答速度が速く、高感度で、且つ長期安定
性を有する検体感受性検出部を備え、当該検体感受性検
出部が、明確に検出可能なケミカルセンサ装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】また、本発明は、このようなケミカルセン
サ装置に用いられる、所定の異なる粒度のナノ微粒子の
提供方法を提供することを目的とする。
サ装置に用いられる、所定の異なる粒度のナノ微粒子の
提供方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係るケミカルセンサ装置は、検体感受性
検出部を備え上記検体感受性検出部は少なくとも１つの
ナノ微粒子を有することを特徴とする。また、本発明に
係るケミカルセンサ装置は、上記検体感受性検出部の光
学的特性及び／又は該光学的特性の変化を検出する検出
手段、及び／又は上記検体感受性検出部内を流れる電流
及び／又は該電流の変化を検出する検出手段を備える。
さらに、本発明に係るケミカルセンサ装置は、複数のナ
ノ微粒子からなる集合体及び／又は複数の集合体からな
る配置体を備え、上記複数の集合体は、各々異なる種類
のナノ微粒子を有する。
めに、本発明に係るケミカルセンサ装置は、検体感受性
検出部を備え上記検体感受性検出部は少なくとも１つの
ナノ微粒子を有することを特徴とする。また、本発明に
係るケミカルセンサ装置は、上記検体感受性検出部の光
学的特性及び／又は該光学的特性の変化を検出する検出
手段、及び／又は上記検体感受性検出部内を流れる電流
及び／又は該電流の変化を検出する検出手段を備える。
さらに、本発明に係るケミカルセンサ装置は、複数のナ
ノ微粒子からなる集合体及び／又は複数の集合体からな
る配置体を備え、上記複数の集合体は、各々異なる種類
のナノ微粒子を有する。
【０００９】このようなケミカルセンサ装置では、検体
感受性検出部は、検体の検出時に化学的特性を明確に変
化させる。本発明に係るケミカルセンサ装置によれば、
応答速度が速く、感受性が高く、安定性の良好な検体感
受性検出部が実現される。
感受性検出部は、検体の検出時に化学的特性を明確に変
化させる。本発明に係るケミカルセンサ装置によれば、
応答速度が速く、感受性が高く、安定性の良好な検体感
受性検出部が実現される。
【００１０】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係るナノ微粒子の提供方法は、異なる粒度のナノ微
粒子が広範囲に分布したナノ微粒子溶液を、クロマトグ
ラフィー用のビードに展開させ、上記ビードが吸着した
ナノ微粒子をその粒度に応じて分画する工程と、同じ粒
度のナノ微粒子からなる特定の層のビードをその他の層
から分離し、懸濁液中に保持する工程とを有する。
明に係るナノ微粒子の提供方法は、異なる粒度のナノ微
粒子が広範囲に分布したナノ微粒子溶液を、クロマトグ
ラフィー用のビードに展開させ、上記ビードが吸着した
ナノ微粒子をその粒度に応じて分画する工程と、同じ粒
度のナノ微粒子からなる特定の層のビードをその他の層
から分離し、懸濁液中に保持する工程とを有する。
【００１１】また、本発明に係るナノ微粒子の提供方法
は、複数のナノ微粒子を、薄層クロマトグラフィーによ
り分画する工程を有する。
は、複数のナノ微粒子を、薄層クロマトグラフィーによ
り分画する工程を有する。
【００１２】また、本発明に係る微粒子の提供方法は、
複数のナノ微粒子を、電気流動法、特に、ゲル電気流動
法により分画する工程を有する。
複数のナノ微粒子を、電気流動法、特に、ゲル電気流動
法により分画する工程を有する。
【００１３】これにより、上述のケミカルセンサ装置に
おいて用いられる異なる所定の粒度を有する複数のナノ
微粒子が提供される。
おいて用いられる異なる所定の粒度を有する複数のナノ
微粒子が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るケミカルセン
サ装置及びナノ微粒子の提供方法について説明する。
サ装置及びナノ微粒子の提供方法について説明する。
【００１５】本発明を適用したケミカルセンサ装置は、
少なくとも１つのナノ微粒子を有する検体感受性検出部
と、検体感受性検出部の光学的特性及び／又は光学的特
性の変化、及び／又は検体感受性検出部内を流れる電流
及び／又は該電流の変化を検出する検出手段を備える。
さらにケミカルセンサ装置は、複数のナノ微粒子からな
るそれぞれ異なる種類のナノ微粒子から構成される集合
体及び／又は複数の集合体からなる配置体を備える。
少なくとも１つのナノ微粒子を有する検体感受性検出部
と、検体感受性検出部の光学的特性及び／又は光学的特
性の変化、及び／又は検体感受性検出部内を流れる電流
及び／又は該電流の変化を検出する検出手段を備える。
さらにケミカルセンサ装置は、複数のナノ微粒子からな
るそれぞれ異なる種類のナノ微粒子から構成される集合
体及び／又は複数の集合体からなる配置体を備える。
【００１６】さらに、本発明を適用したケミカルセンサ
装置は、エレクトロルミネセンスの場合、検体感受性検
出部内を流れる電流及び検体が付着したときの電流の変
化を検出する検出手段を有する。
装置は、エレクトロルミネセンスの場合、検体感受性検
出部内を流れる電流及び検体が付着したときの電流の変
化を検出する検出手段を有する。
【００１７】本発明を適用したケミカルセンサ装置は、
好ましくは、複数のナノ微粒子からなる集合体及び／又
は複数の集合体からなる配置体を備える。また、ケミカ
ルセンサ装置は、異なる種類のナノ微粒子からなる複数
の集合体を備えることが好ましく、各々の集合体は、同
一のナノ微粒子によって構成される。なお、本発明に係
るケミカルセンサ装置は、一種類のナノ微粒子からなる
配置体を備えるものであってもよい。
好ましくは、複数のナノ微粒子からなる集合体及び／又
は複数の集合体からなる配置体を備える。また、ケミカ
ルセンサ装置は、異なる種類のナノ微粒子からなる複数
の集合体を備えることが好ましく、各々の集合体は、同
一のナノ微粒子によって構成される。なお、本発明に係
るケミカルセンサ装置は、一種類のナノ微粒子からなる
配置体を備えるものであってもよい。
【００１８】ナノ微粒子は、比表面積が大きく、また、
集合体は、多くの空孔を有するため、短時間でその構造
内に多くの検体、すなわち分子を吸着することができ
る。このため、ナノ微粒子を検体感受性検出部として用
いる本発明に基づくケミカルセンサ装置は、感度が良好
であり、また応答速度が速い。本発明に係るケミカルセ
ンサ装置は、液相中の検体及び気相中の検体のいずれに
も適用することが可能である。
集合体は、多くの空孔を有するため、短時間でその構造
内に多くの検体、すなわち分子を吸着することができ
る。このため、ナノ微粒子を検体感受性検出部として用
いる本発明に基づくケミカルセンサ装置は、感度が良好
であり、また応答速度が速い。本発明に係るケミカルセ
ンサ装置は、液相中の検体及び気相中の検体のいずれに
も適用することが可能である。
【００１９】複数のナノ微粒子を用いることにより、ケ
ミカルセンサ装置の吸収性は向上する。また、異なる種
類のナノ微粒子からなる複数の集合体を用いることによ
り、１つのケミカルセンサ装置で多種類の検体を検出す
ることができる。これは、配置体を構成する各々の集合
体が、異なる種類の化学物質を選択又は感受することの
できる異なる種類のナノ微粒子を有するためである。
ミカルセンサ装置の吸収性は向上する。また、異なる種
類のナノ微粒子からなる複数の集合体を用いることによ
り、１つのケミカルセンサ装置で多種類の検体を検出す
ることができる。これは、配置体を構成する各々の集合
体が、異なる種類の化学物質を選択又は感受することの
できる異なる種類のナノ微粒子を有するためである。
【００２０】なお、異なる種類のナノ微粒子を有する複
数の集合体により配置体を構成せず、同種類の複数のナ
ノ微粒子からなる集合体又は単一のナノ微粒子のみを用
いてもよい。ある特定の検体を検出する場合、特定の検
体の濃度を測定する場合又は検体が測定の妨害するその
他の化合物と混じり合っていない場合は、上記のような
同種類のナノ微粒子からなる集合体又は１つのナノ微粒
子からなるケミカルセンサ装置が有益である。また、非
常に小さなケミカルセンサ装置が必要とされる場合にお
いても、上記のようなケミカルセンサ装置が有益であ
る。
数の集合体により配置体を構成せず、同種類の複数のナ
ノ微粒子からなる集合体又は単一のナノ微粒子のみを用
いてもよい。ある特定の検体を検出する場合、特定の検
体の濃度を測定する場合又は検体が測定の妨害するその
他の化合物と混じり合っていない場合は、上記のような
同種類のナノ微粒子からなる集合体又は１つのナノ微粒
子からなるケミカルセンサ装置が有益である。また、非
常に小さなケミカルセンサ装置が必要とされる場合にお
いても、上記のようなケミカルセンサ装置が有益であ
る。
【００２１】特に、一種類のナノ微粒子のみを用いる場
合、例えば、近接場走査顕微鏡、共焦点顕微鏡又はトン
ネル走査顕微鏡等の、空中分解能の高い顕微鏡を用い
て、検出及び／又は励起が行われる。このような構成
は、ナノ単位の空間分解能を有するケミカルセンサ装置
を実現し、例えば、超高解像度特徴とする化学的マッピ
ングに使用される。
合、例えば、近接場走査顕微鏡、共焦点顕微鏡又はトン
ネル走査顕微鏡等の、空中分解能の高い顕微鏡を用い
て、検出及び／又は励起が行われる。このような構成
は、ナノ単位の空間分解能を有するケミカルセンサ装置
を実現し、例えば、超高解像度特徴とする化学的マッピ
ングに使用される。
【００２２】上述したように、配置体を構成する複数の
集合体に含まれる複数のナノ微粒子は、集合体毎に、異
なる選択性又は感受性を有するため、１つのケミカルセ
ンサ装置を用いて、複数の検体を明確に同定することが
できる。
集合体に含まれる複数のナノ微粒子は、集合体毎に、異
なる選択性又は感受性を有するため、１つのケミカルセ
ンサ装置を用いて、複数の検体を明確に同定することが
できる。
【００２３】検体がその他の物質と混合している場合、
検体を同定するために配置体から得られる信号パターン
を分析する、いわゆるパターン認識分析を行う必要があ
る。
検体を同定するために配置体から得られる信号パターン
を分析する、いわゆるパターン認識分析を行う必要があ
る。
【００２４】異なる種類のナノ微粒子を選択するか、も
しくは、ナノ微粒子の組成を変化させることにより、異
なる感受性及び光学的特性を有する検体感受性検出部を
提供することができる。また、ナノ微粒子の表面を化学
修飾するか、または、ナノ微粒子の粒度を変えることに
より、検体感受性検出部の光学的特性及び感受性を変化
させることができる。したがって、異なる種類の検体を
選択して感受することのできる多様な検体感受性検出部
を実現できる。
しくは、ナノ微粒子の組成を変化させることにより、異
なる感受性及び光学的特性を有する検体感受性検出部を
提供することができる。また、ナノ微粒子の表面を化学
修飾するか、または、ナノ微粒子の粒度を変えることに
より、検体感受性検出部の光学的特性及び感受性を変化
させることができる。したがって、異なる種類の検体を
選択して感受することのできる多様な検体感受性検出部
を実現できる。
【００２５】本発明の１実施の形態においては、金属及
び／又は半導体ナノ微粒子を用いる。
び／又は半導体ナノ微粒子を用いる。
【００２６】バンドギャップが異なる半導体を選択して
用いるか、または、半導体材料を組み合わせて用いるこ
とにより、様々な感受性び／又は光学的特性を有する検
体感受性検出部を実現できる。
用いるか、または、半導体材料を組み合わせて用いるこ
とにより、様々な感受性び／又は光学的特性を有する検
体感受性検出部を実現できる。
【００２７】吸収測定に用いるナノ微粒子は、金属ナノ
微粒子が好ましく、特に、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等か
らなる金属ナノ微粒子が好ましい。
微粒子が好ましく、特に、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等か
らなる金属ナノ微粒子が好ましい。
【００２８】半導体材料としては、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、
ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｈｇ
Ｓ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ等のII−VI族半導体又はIII−V
族半導体、特にＧａＡｓ、ＩｎＰを用いることが好まし
い。また、例えば、コア／シェル構造を有するＣｄＳｅ
／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＳ／Ｃｄ（ＯＨ）2
又はＨｇＳ／ＣｄＳ等から選ばれる２つ以上の異なる半
導体材料を組み合わせて用いてもよい。また、例えば、
Ｃｄ3Ｐ2等の他の半導体を用いてもよい。
ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｈｇ
Ｓ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ等のII−VI族半導体又はIII−V
族半導体、特にＧａＡｓ、ＩｎＰを用いることが好まし
い。また、例えば、コア／シェル構造を有するＣｄＳｅ
／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＳ／Ｃｄ（ＯＨ）2
又はＨｇＳ／ＣｄＳ等から選ばれる２つ以上の異なる半
導体材料を組み合わせて用いてもよい。また、例えば、
Ｃｄ3Ｐ2等の他の半導体を用いてもよい。
【００２９】さらに、少なくとも１つのナノ微粒子は、
ランタニド及び／又は遷移金属をドープすることによ
り、光学的及び化学的特質を向上させてもよい。
ランタニド及び／又は遷移金属をドープすることによ
り、光学的及び化学的特質を向上させてもよい。
【００３０】このように材料を選択することにより、ナ
ノ微粒子の特性を精密に調整することができ、したがっ
て、所定の用途及び／又は所定の検体を検出するためケ
ミカルセンサ装置を実現することができる。
ノ微粒子の特性を精密に調整することができ、したがっ
て、所定の用途及び／又は所定の検体を検出するためケ
ミカルセンサ装置を実現することができる。
【００３１】また、ケミカルセンサ装置内に金属ナノ微
粒子及び半導体ナノ微粒子を混合して用いることによ
り、複数のナノ微粒子からなる集合体の光学的特性を調
整することもできる。
粒子及び半導体ナノ微粒子を混合して用いることによ
り、複数のナノ微粒子からなる集合体の光学的特性を調
整することもできる。
【００３２】ナノ微粒子の粒度は、１μｍ以下であるこ
とが好ましく、特に１００ｎｍ乃至１ｎｍであることが
好ましい。上述したように、ナノ微粒子の組成を変える
ことにより、検体感受性検出部の感度及び光学的特性を
調整することができる。検体感受性検出部として半導体
ナノ微粒子を用いる場合は、ナノ微粒子の粒度を変える
ことにより、エネルギーレベルのシフト、又は、バンド
ギャップのシフトが引き起こされる現象を利用して、検
体感受性検出部の感度及び光学的特性を調整することも
できる。
とが好ましく、特に１００ｎｍ乃至１ｎｍであることが
好ましい。上述したように、ナノ微粒子の組成を変える
ことにより、検体感受性検出部の感度及び光学的特性を
調整することができる。検体感受性検出部として半導体
ナノ微粒子を用いる場合は、ナノ微粒子の粒度を変える
ことにより、エネルギーレベルのシフト、又は、バンド
ギャップのシフトが引き起こされる現象を利用して、検
体感受性検出部の感度及び光学的特性を調整することも
できる。
【００３３】本発明の好適な実施の形態では、複数の集
合体を組み合わせて構成する配置体を検体感受性検出部
として用いる。ナノ微粒子の種類、粒度又は表面は、集
合体毎に異なる。したがって、ナノ微粒子の粒度、種類
又は表面を様々に調整し、所定の用途及び検体に適応し
たケミカルセンサ装置を実現することができる。
合体を組み合わせて構成する配置体を検体感受性検出部
として用いる。ナノ微粒子の種類、粒度又は表面は、集
合体毎に異なる。したがって、ナノ微粒子の粒度、種類
又は表面を様々に調整し、所定の用途及び検体に適応し
たケミカルセンサ装置を実現することができる。
【００３４】また、本発明の他の実施の形態において、
集合体は、海綿状の構造を有し、これにより、検体は、
より適切且つ速やかにナノ微粒子に到達する。したがっ
て、ケミカルセンサ装置の応答性が向上する。
集合体は、海綿状の構造を有し、これにより、検体は、
より適切且つ速やかにナノ微粒子に到達する。したがっ
て、ケミカルセンサ装置の応答性が向上する。
【００３５】ナノ微粒子を型板によって支持し、つづい
て、型板を取り外すことにより、上述のようなナノ構造
を有する集合体を提供できる。
て、型板を取り外すことにより、上述のようなナノ構造
を有する集合体を提供できる。
【００３６】ナノ微粒子の材料としては、検体にさらさ
れると、フォトルミネセンス又はエレクトロルミネセン
スが変化するものを用いることが好ましい。このフォト
ルミネセンス又はエレクトロルミネセンスの変化は、強
度の増加又は減少、又は、波長のシフト、あるいはそれ
らの組み合わせである。
れると、フォトルミネセンス又はエレクトロルミネセン
スが変化するものを用いることが好ましい。このフォト
ルミネセンス又はエレクトロルミネセンスの変化は、強
度の増加又は減少、又は、波長のシフト、あるいはそれ
らの組み合わせである。
【００３７】また、検体の分子がナノ微粒子に吸着され
ると、ナノ微粒子のルミネセンスの特性だけでなく、吸
着の特性も変化する。
ると、ナノ微粒子のルミネセンスの特性だけでなく、吸
着の特性も変化する。
【００３８】各々のナノ微粒子を検体にさらした場合、
通常、ルミネセンスは、容易に測定及び検出できる程度
の変化量を示す。光源から、特に、紫外線、好ましく
は、可視光線に近い紫外線を照射するか、または、ナノ
微粒子内に電気化学電荷担体を注入した後に、電荷担体
を組み替えることにより、ナノ微粒子のルミネセンスを
誘発することができる。
通常、ルミネセンスは、容易に測定及び検出できる程度
の変化量を示す。光源から、特に、紫外線、好ましく
は、可視光線に近い紫外線を照射するか、または、ナノ
微粒子内に電気化学電荷担体を注入した後に、電荷担体
を組み替えることにより、ナノ微粒子のルミネセンスを
誘発することができる。
【００３９】光源からナノ微粒子に定常的に（コンスタ
ントモード）、あるいは断続的に（パルスモード）光を
照射することにより、ルミネセンスが誘発される。ナノ
微粒子の経年劣化を防止するためには、パルスモードを
用いることが好ましい。
ントモード）、あるいは断続的に（パルスモード）光を
照射することにより、ルミネセンスが誘発される。ナノ
微粒子の経年劣化を防止するためには、パルスモードを
用いることが好ましい。
【００４０】信号変換を行うためにエレクトロルミネセ
ンスを用いるときには、ナノ微粒子からなる配置体を電
極に接続し、電圧を印可して、電荷担体をナノ微粒子内
に注入する必要がある。このとき、注入された電荷担体
は、エレクトロルミネセンスの放出のもとで再結合す
る。再結合は、検体がナノ微粒子に接触でき得るような
幾何学的配列で行われなければならない。
ンスを用いるときには、ナノ微粒子からなる配置体を電
極に接続し、電圧を印可して、電荷担体をナノ微粒子内
に注入する必要がある。このとき、注入された電荷担体
は、エレクトロルミネセンスの放出のもとで再結合す
る。再結合は、検体がナノ微粒子に接触でき得るような
幾何学的配列で行われなければならない。
【００４１】電荷担体も、コンスタントモード又はパル
スモードで、ナノ微粒子内に注入される。
スモードで、ナノ微粒子内に注入される。
【００４２】ナノ微粒子の光学的特性は、いかなる特定
の放射線スペクトルに限定されるものではないが、特
に、紫外線、可視域に近い紫外線及び赤外線領域の光源
を用いて、信号を変換することが好ましい。
の放射線スペクトルに限定されるものではないが、特
に、紫外線、可視域に近い紫外線及び赤外線領域の光源
を用いて、信号を変換することが好ましい。
【００４３】エレクトロルミネセンスの場合、検体がナ
ノ微粒子に付着すると、そのナノ微粒子内を流れる電流
が変化する。このため、電流の変化を用いて、信号変換
を行うことができる。
ノ微粒子に付着すると、そのナノ微粒子内を流れる電流
が変化する。このため、電流の変化を用いて、信号変換
を行うことができる。
【００４４】少なくとも１つの光ファイバ上に、複数の
ナノ微粒子から構成される配置体を配設することによ
り、あらゆる放射又は放射の変化、特にフォトルミネセ
ンスの変化を、検出手段に対して直接伝達し、その後の
演算処理を行うことが可能となる。したがって、ナノ微
粒子を有する検体感受性検知部は、その他の担体又は基
板を必要としない。
ナノ微粒子から構成される配置体を配設することによ
り、あらゆる放射又は放射の変化、特にフォトルミネセ
ンスの変化を、検出手段に対して直接伝達し、その後の
演算処理を行うことが可能となる。したがって、ナノ微
粒子を有する検体感受性検知部は、その他の担体又は基
板を必要としない。
【００４５】さらに、光ファイバは、柔軟性を有するた
め、本発明を適用したケミカルセンサ装置を、例えば、
小さな空洞等、通常取付が困難な場所にも容易に取り付
けることができる。
め、本発明を適用したケミカルセンサ装置を、例えば、
小さな空洞等、通常取付が困難な場所にも容易に取り付
けることができる。
【００４６】複数のナノ微粒子を備える検出部を、基板
上に形成された微小溝内に、特に、少なくとも１つの光
ファイバの先端に形成される微小溝内に配設することが
好ましい。これにより、同種類のナノ微粒子を備える検
出部又は複数のナノ微粒子からなる集合体を配置体内に
おいて正確に位置決めすることができ、したがって、混
合物内に異なる種類の検体が存在する場合でも、異なる
種類の検体を、正確に検出及び分析することができる。
上に形成された微小溝内に、特に、少なくとも１つの光
ファイバの先端に形成される微小溝内に配設することが
好ましい。これにより、同種類のナノ微粒子を備える検
出部又は複数のナノ微粒子からなる集合体を配置体内に
おいて正確に位置決めすることができ、したがって、混
合物内に異なる種類の検体が存在する場合でも、異なる
種類の検体を、正確に検出及び分析することができる。
【００４７】さらに、光ファイバ内にナノ微粒子を位置
決めすることにより、外的な影響又は損傷から、ナノ微
粒子を保護することができる。
決めすることにより、外的な影響又は損傷から、ナノ微
粒子を保護することができる。
【００４８】また、本発明を適用したケミカルセンサ装
置は、ナノ微粒子の光学的特性における変化を検出する
検出手段として、ＣＣＤカメラを備える。ＣＣＤカメラ
は、上述した光ファイバに接続される。このようなケミ
カルセンサ装置は、非常に単純な構成であるため、機能
不全及び個々の構成要素間の誤調整を防ぐことができ
る。
置は、ナノ微粒子の光学的特性における変化を検出する
検出手段として、ＣＣＤカメラを備える。ＣＣＤカメラ
は、上述した光ファイバに接続される。このようなケミ
カルセンサ装置は、非常に単純な構成であるため、機能
不全及び個々の構成要素間の誤調整を防ぐことができ
る。
【００４９】ＣＣＤカメラと光ファイバの間に、顕微鏡
及び／又はＵＶフィルタを設けてもよい。
及び／又はＵＶフィルタを設けてもよい。
【００５０】光ファイバ及びＣＣＤカメラに代え、電荷
結合素子チップ（以下、ＣＣＤチップという）上に、ナ
ノ微粒子を備える検体感受性検出部を配設してもよい。
検体感受性検出部は、ＣＣＤチップ上又はＣＣＤチップ
上の基板上のいずれに配設してもよい。また、ＣＣＤカ
メラの場合と同様に、ＵＶフィルタを設けてもよい。
結合素子チップ（以下、ＣＣＤチップという）上に、ナ
ノ微粒子を備える検体感受性検出部を配設してもよい。
検体感受性検出部は、ＣＣＤチップ上又はＣＣＤチップ
上の基板上のいずれに配設してもよい。また、ＣＣＤカ
メラの場合と同様に、ＵＶフィルタを設けてもよい。
【００５１】光ファイバ及びＣＣＤカメラを備えるケミ
カルセンサ装置は、アクセスの困難な場所に取り付ける
場合に適している。一方、ＣＣＤチップを備えるケミカ
ルセンサ装置は、定置型のケミカルセンサ装置に適して
いる。
カルセンサ装置は、アクセスの困難な場所に取り付ける
場合に適している。一方、ＣＣＤチップを備えるケミカ
ルセンサ装置は、定置型のケミカルセンサ装置に適して
いる。
【００５２】本発明の１実施の形態において、複数のナ
ノ微粒子は、二官能性又は多官能性配位子により、相互
に及び／又は基板、好ましくは光ファイバに連結され
る。これらの配位子は、１又は複数のアミノ基及び／又
は１又は複数のチオール基から構成されることが好まし
い。また、これら配位子は、メルカプトアルキルシラ
ン、アミノアルキルシラン、ジメルカプトアルカン、ジ
アミノアルカン及びヒドロキシ及びカルボキシアルカ
ン、特に、ジヒドロキシアルカン及びジカルボキシアル
カンのいずれかであってもよい。また、アルカンだけで
なく、二官能性及び多官能性有機又は無機化合物を、配
位子として用いてもよい。
ノ微粒子は、二官能性又は多官能性配位子により、相互
に及び／又は基板、好ましくは光ファイバに連結され
る。これらの配位子は、１又は複数のアミノ基及び／又
は１又は複数のチオール基から構成されることが好まし
い。また、これら配位子は、メルカプトアルキルシラ
ン、アミノアルキルシラン、ジメルカプトアルカン、ジ
アミノアルカン及びヒドロキシ及びカルボキシアルカ
ン、特に、ジヒドロキシアルカン及びジカルボキシアル
カンのいずれかであってもよい。また、アルカンだけで
なく、二官能性及び多官能性有機又は無機化合物を、配
位子として用いてもよい。
【００５３】ナノ微粒子同士を互いに連結する配位子
は、基本的に、同じ長さを有するが、互いに異なる長さ
の配位子を用いてもよい。配位子の長さを適当な長さに
選択又は変化させることにより、集合体内の空孔の大き
さを検体の拡散に適合するよう選択及び変化させること
ができる。したがって、所定の用途及び検体に適したケ
ミカルセンサ装置が実現される。また、ナノ微粒子から
なる集合体の化学的選択性も、配位子の化学的特性に応
じて変化する。
は、基本的に、同じ長さを有するが、互いに異なる長さ
の配位子を用いてもよい。配位子の長さを適当な長さに
選択又は変化させることにより、集合体内の空孔の大き
さを検体の拡散に適合するよう選択及び変化させること
ができる。したがって、所定の用途及び検体に適したケ
ミカルセンサ装置が実現される。また、ナノ微粒子から
なる集合体の化学的選択性も、配位子の化学的特性に応
じて変化する。
【００５４】また、本発明の他の実施の形態において、
ナノ微粒子は、ゲル、高分子又は透過性無機物質からな
る所定の基質内に設けられる。ナノ微粒子及び空洞間の
距離は、所定の検体に応じて、様々に特定される。ま
た、ナノ微粒子からなる集合体の化学的選択性は、この
基質の皮膜の化学的特性に応じて変化する。
ナノ微粒子は、ゲル、高分子又は透過性無機物質からな
る所定の基質内に設けられる。ナノ微粒子及び空洞間の
距離は、所定の検体に応じて、様々に特定される。ま
た、ナノ微粒子からなる集合体の化学的選択性は、この
基質の皮膜の化学的特性に応じて変化する。
【００５５】また、本発明の他の実施の形態において、
ナノ微粒子からなる集合体は、選択性を有する皮膜によ
って被覆される。これらの皮膜は、フィルタとして機能
し、特定の検体が、ナノ微粒子からなる検体感受性検出
部と接触するのを防ぐ。これは、皮膜内の細孔により、
所定の大きさ以上の分子からなる検体が、皮膜を通過す
ることができないためである。したがって、検出の対象
とならない検体をブロックし、その他の検体に対する選
択性を向上させることができる。
ナノ微粒子からなる集合体は、選択性を有する皮膜によ
って被覆される。これらの皮膜は、フィルタとして機能
し、特定の検体が、ナノ微粒子からなる検体感受性検出
部と接触するのを防ぐ。これは、皮膜内の細孔により、
所定の大きさ以上の分子からなる検体が、皮膜を通過す
ることができないためである。したがって、検出の対象
とならない検体をブロックし、その他の検体に対する選
択性を向上させることができる。
【００５６】本発明の実施の形態においては、化学的感
受性を得るために、分子転写技術によって得られる基質
内にナノ微粒子をはめ込む。また、アルキルアミン等
の、官能性有機分子を付着させ、ナノ微粒子の表面を化
学修飾してもよい。このような化学修飾により、ナノ微
粒子の表面に特定の検体に対する選択性を付与すること
ができる。
受性を得るために、分子転写技術によって得られる基質
内にナノ微粒子をはめ込む。また、アルキルアミン等
の、官能性有機分子を付着させ、ナノ微粒子の表面を化
学修飾してもよい。このような化学修飾により、ナノ微
粒子の表面に特定の検体に対する選択性を付与すること
ができる。
【００５７】さらに、上述のケミカルセンサ装置におい
て用いるナノ微粒子の提供方法について説明する。
て用いるナノ微粒子の提供方法について説明する。
【００５８】第１の提供方法では、様々な粒度のナノ微
粒子を含む溶液をクロマトグラフィー用のビードに展開
させる。ナノ微粒子は、ビード上に吸着し、粒度によっ
て分画される。このクロマトグラフィー用のビードは、
通常、クロマトグラフィー用のカラム内に設けられる。
粒子を含む溶液をクロマトグラフィー用のビードに展開
させる。ナノ微粒子は、ビード上に吸着し、粒度によっ
て分画される。このクロマトグラフィー用のビードは、
通常、クロマトグラフィー用のカラム内に設けられる。
【００５９】このクロマトグラフィー用のカラムにおい
ては、連続するレベル間にサイズ勾配を有するため、同
一レベルには、ほぼ同じ粒度のナノ微粒子が存在する。
したがって、所定の粒度のナノ微粒子を選択することが
可能となる。
ては、連続するレベル間にサイズ勾配を有するため、同
一レベルには、ほぼ同じ粒度のナノ微粒子が存在する。
したがって、所定の粒度のナノ微粒子を選択することが
可能となる。
【００６０】つづいて、ほぼ同じ粒度のナノ微粒子を有
する所定の層レベルのビードを、その他の層から分離し
て、懸濁液中に保持する。
する所定の層レベルのビードを、その他の層から分離し
て、懸濁液中に保持する。
【００６１】これにより、各々ほぼ同じ粒度のナノ微粒
子を有する複数の懸濁液を得ることができる。また、ナ
ノ微粒子の粒度は、懸濁液毎に異なる。クロマトグラフ
ィー用のビードに吸着していったナノ微粒子を有する懸
濁液を、上述したケミカルセンサ装置に用いる。具体的
に、ナノ微粒子は、基板上、光ファイバ上、又は、これ
らの内部に形成される微小溝内に配設する。
子を有する複数の懸濁液を得ることができる。また、ナ
ノ微粒子の粒度は、懸濁液毎に異なる。クロマトグラフ
ィー用のビードに吸着していったナノ微粒子を有する懸
濁液を、上述したケミカルセンサ装置に用いる。具体的
に、ナノ微粒子は、基板上、光ファイバ上、又は、これ
らの内部に形成される微小溝内に配設する。
【００６２】このクロマトグラフィー用のビードは、シ
リカビード、酸化アルミニウム（Al 2O3）又はセファデ
ックス（商標）ビードであることが好ましい。
リカビード、酸化アルミニウム（Al 2O3）又はセファデ
ックス（商標）ビードであることが好ましい。
【００６３】第２の提供方法では、薄層クロマトグラフ
ィーを用いて、ナノ微粒子を分画する。ナノ微粒子を薄
層クロマトグラフィー用のプレートに展開させると、こ
のプレート上で、ほぼ同じ粒度のナノ微粒子が１つのレ
ベルを形成し、また、粒度順に複数の異なるレベルを形
成する。
ィーを用いて、ナノ微粒子を分画する。ナノ微粒子を薄
層クロマトグラフィー用のプレートに展開させると、こ
のプレート上で、ほぼ同じ粒度のナノ微粒子が１つのレ
ベルを形成し、また、粒度順に複数の異なるレベルを形
成する。
【００６４】レベル毎に、所定の粒度のナノ微粒子を薄
層クロマトグラフィー用のプレートから分離させ、その
ナノ微粒子を上述したケミカルセンサ装置に用いる。
層クロマトグラフィー用のプレートから分離させ、その
ナノ微粒子を上述したケミカルセンサ装置に用いる。
【００６５】また、分画されたナノ微粒子を有する薄層
クロマトグラフィー用プレートの一片を取り出し、取り
出した一片内にナノ微粒子のサイズ勾配を維持させるこ
ともできる。そして、薄膜層クロマトグラフィー用プレ
ートから取り出した一片を、ケミカルセンサ装置のＣＣ
Ｄチップ等に結合させる。これにより、それぞれのレベ
ルを、ナノ微粒子を有し配置体を構成する集合体とする
ことができる。
クロマトグラフィー用プレートの一片を取り出し、取り
出した一片内にナノ微粒子のサイズ勾配を維持させるこ
ともできる。そして、薄膜層クロマトグラフィー用プレ
ートから取り出した一片を、ケミカルセンサ装置のＣＣ
Ｄチップ等に結合させる。これにより、それぞれのレベ
ルを、ナノ微粒子を有し配置体を構成する集合体とする
ことができる。
【００６６】第３の提供方法では、電気泳動法、特に、
ゲル電気泳動法を用いてナノ微粒子を分画する。すなわ
ち、ナノ微粒子を、ゲル内で、その粒度に応じて分画す
る。分画されたナノ微粒子を含むとともに、一方向にサ
イズ勾配を有するゲルの一薄片を取り出す。そして、取
り出した一薄片をケミカルセンサ装置におけるＣＣＤチ
ップに結合させることができる。すなわち、薄膜層クロ
マトグラフィー用プレート上の各々のレベルの薄片が配
置体を構成するナノ微粒子を有する集合体となる。
ゲル電気泳動法を用いてナノ微粒子を分画する。すなわ
ち、ナノ微粒子を、ゲル内で、その粒度に応じて分画す
る。分画されたナノ微粒子を含むとともに、一方向にサ
イズ勾配を有するゲルの一薄片を取り出す。そして、取
り出した一薄片をケミカルセンサ装置におけるＣＣＤチ
ップに結合させることができる。すなわち、薄膜層クロ
マトグラフィー用プレート上の各々のレベルの薄片が配
置体を構成するナノ微粒子を有する集合体となる。
【００６７】上記薄片の厚さは、１ｍｍ以下であり、特
に０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
に０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６８】上述した３つの方法により、上述した所定
の粒度のナノ微粒子を得ることができ、上述したケミカ
ルセンサ装置に適用することができる。また、これらの
手法によれば、本発明を適用したケミカルセンサ装置内
において、ナノ微粒子を、その粒度に応じて、正確に分
画して配置することができるため、信頼性のある測定及
び分析が可能となる。
の粒度のナノ微粒子を得ることができ、上述したケミカ
ルセンサ装置に適用することができる。また、これらの
手法によれば、本発明を適用したケミカルセンサ装置内
において、ナノ微粒子を、その粒度に応じて、正確に分
画して配置することができるため、信頼性のある測定及
び分析が可能となる。
【００６９】ナノ微粒子をその粒度に応じて沈殿させる
ことにより、ナノ微粒子を分画することも可能である。
そして、ナノ微粒子を分画した後に、ほぼ同じ粒度のナ
ノ微粒子を含むサンプルを１つの集合体とし、複数のサ
ンプルを用いた複数の集合体により配置体を構成する。
ことにより、ナノ微粒子を分画することも可能である。
そして、ナノ微粒子を分画した後に、ほぼ同じ粒度のナ
ノ微粒子を含むサンプルを１つの集合体とし、複数のサ
ンプルを用いた複数の集合体により配置体を構成する。
【００７０】上述した方法のうちいずれか１つの方法を
用いて、基本的な製造方法を規定することにより、常に
同様の特性を示すケミカルセンサ装置を製造することが
可能となる。したがって、個々のケミカルセンサ装置
を、その使用前に、調整又は点検する必要はなくなる。
しかしながら、可能な限り、その調整又は点検を行うこ
とが好ましい。
用いて、基本的な製造方法を規定することにより、常に
同様の特性を示すケミカルセンサ装置を製造することが
可能となる。したがって、個々のケミカルセンサ装置
を、その使用前に、調整又は点検する必要はなくなる。
しかしながら、可能な限り、その調整又は点検を行うこ
とが好ましい。
【００７１】図１は、本発明を適用したケミカルセンサ
装置１を示す図である。ケミカルセンサ装置１において
は、複数の半導体ナノ微粒子２により、集合体３が構成
される。集合体３は、光ファイバ４の表面上に形成され
る微小溝５内に設けられている。また、複数の集合体３
により、配置体６が構成されている。異なる微小溝５内
に配設された集合体３は、それぞれ異なる半導体材料に
より形成されたナノ微粒子２を有している。
装置１を示す図である。ケミカルセンサ装置１において
は、複数の半導体ナノ微粒子２により、集合体３が構成
される。集合体３は、光ファイバ４の表面上に形成され
る微小溝５内に設けられている。また、複数の集合体３
により、配置体６が構成されている。異なる微小溝５内
に配設された集合体３は、それぞれ異なる半導体材料に
より形成されたナノ微粒子２を有している。
【００７２】集合体３を構成する半導体ナノ微粒子２の
粒度は、１ｎｍ乃至１００ｎｍであり、その粒度に応じ
て、微小溝５にそれぞれ配される。なお、微小溝５の大
きさは、直径約５μｍである。各々の微小溝５内におい
て、複数の半導体ナノ微粒子２がほぼ同じ粒度を示し、
これら半導体ナノ微粒子２の粒度の誤差が、所定の又は
平均の粒度の±１０パーセントである。
粒度は、１ｎｍ乃至１００ｎｍであり、その粒度に応じ
て、微小溝５にそれぞれ配される。なお、微小溝５の大
きさは、直径約５μｍである。各々の微小溝５内におい
て、複数の半導体ナノ微粒子２がほぼ同じ粒度を示し、
これら半導体ナノ微粒子２の粒度の誤差が、所定の又は
平均の粒度の±１０パーセントである。
【００７３】検体が半導体ナノ微粒子２に吸着すると、
半導体ナノ微粒子２の光学的特性が変化する。この光学
的特性の変化によって引き起こされる放射又は放射の変
化は、光ファイバ４を介して、ＣＣＤカメラ７に直接伝
達される。光ファイバ４とＣＣＤカメラ７の間には、顕
微鏡８及びＵＶフィルタ９が設けられている。
半導体ナノ微粒子２の光学的特性が変化する。この光学
的特性の変化によって引き起こされる放射又は放射の変
化は、光ファイバ４を介して、ＣＣＤカメラ７に直接伝
達される。光ファイバ４とＣＣＤカメラ７の間には、顕
微鏡８及びＵＶフィルタ９が設けられている。
【００７４】ＣＣＤカメラ７が検出した情報は、コンピ
ュータ又は分析装置１０に伝達され、コンピュータ又は
分析装置１０は、受信した情報を分析する。このような
配置体６の構成により、検出される複数の検体又は複数
の検体の混合物は、各々の微小溝５内で、特定の応答パ
ターン、すなわち、各々の種類の半導体ナノ微粒子２の
異なる光学的反応を示す。したがって、本発明を適用し
たケミカルセンサ装置１を用いることにより、様々な種
類の検体を検出することができる。
ュータ又は分析装置１０に伝達され、コンピュータ又は
分析装置１０は、受信した情報を分析する。このような
配置体６の構成により、検出される複数の検体又は複数
の検体の混合物は、各々の微小溝５内で、特定の応答パ
ターン、すなわち、各々の種類の半導体ナノ微粒子２の
異なる光学的反応を示す。したがって、本発明を適用し
たケミカルセンサ装置１を用いることにより、様々な種
類の検体を検出することができる。
【００７５】図２は、光ファイバ４の表面上に形成され
る微小溝５の断面図である。
る微小溝５の断面図である。
【００７６】微小溝５内には、ゲルビード１１に吸着さ
れた複数の半導体ナノ微粒子２を有する集合体３が埋設
されている。図２においては、ゲルビード１１は、簡略
化して図示されている。半導体ナノ微粒子２は、各々、
アミノ基を有する多官能性配位子１２により互いに連結
され、あるいは、微小溝１０の表面に連結されている。
れた複数の半導体ナノ微粒子２を有する集合体３が埋設
されている。図２においては、ゲルビード１１は、簡略
化して図示されている。半導体ナノ微粒子２は、各々、
アミノ基を有する多官能性配位子１２により互いに連結
され、あるいは、微小溝１０の表面に連結されている。
【００７７】ここでは、ほぼ同じ長さの配位子１２を例
として図示するが、異なる長さの配位子１２を用いても
よく、この場合、所定の用途及び所定の検体に適した集
合体３を形成することができる。
として図示するが、異なる長さの配位子１２を用いても
よく、この場合、所定の用途及び所定の検体に適した集
合体３を形成することができる。
【００７８】なお、基質（図示せず）内に半導体ナノ微
粒子２を設けてもよい。また、半導体ナノ微粒子２間の
距離及び空洞の大きさは、所定の用途及び検体に応じて
調整する。
粒子２を設けてもよい。また、半導体ナノ微粒子２間の
距離及び空洞の大きさは、所定の用途及び検体に応じて
調整する。
【００７９】
【発明の効果】本発明に係るケミカルセンサ装置は、検
体感受性検出部を備え、上記検体感受性検出部は、少な
くとも１つのナノ微粒子を有する。これにより、応答速
度が速く、高感度で、且つ長期安定性を有し、明確に検
出可能なケミカルセンサ装置を実現できる。
体感受性検出部を備え、上記検体感受性検出部は、少な
くとも１つのナノ微粒子を有する。これにより、応答速
度が速く、高感度で、且つ長期安定性を有し、明確に検
出可能なケミカルセンサ装置を実現できる。
【００８０】また、本発明に係るナノ微粒子の提供方法
は、異なる粒度の微粒子が広範囲に分布したナノ微粒子
溶液を、クロマトグラフィー用のビードに展開させ、上
記ビードが吸着したナノ微粒子をその粒度に応じて分画
する工程と、同じ粒度のナノ微粒子からなる特定の層の
ビードをその他の層から分離し、懸濁液中に保持する工
程とを有し、あるいは、複数のナノ微粒子を、薄層クロ
マトグラフィーにより分画する工程を有し、あるいは、
複数のナノ微粒子を、電気流動法、特に、ゲル電気流動
法により分画する工程を有する。これにより、本発明に
係るケミカルセンサ装置において用いられる異なる所定
の粒度を有する複数のナノ微粒子を提供することができ
る。
は、異なる粒度の微粒子が広範囲に分布したナノ微粒子
溶液を、クロマトグラフィー用のビードに展開させ、上
記ビードが吸着したナノ微粒子をその粒度に応じて分画
する工程と、同じ粒度のナノ微粒子からなる特定の層の
ビードをその他の層から分離し、懸濁液中に保持する工
程とを有し、あるいは、複数のナノ微粒子を、薄層クロ
マトグラフィーにより分画する工程を有し、あるいは、
複数のナノ微粒子を、電気流動法、特に、ゲル電気流動
法により分画する工程を有する。これにより、本発明に
係るケミカルセンサ装置において用いられる異なる所定
の粒度を有する複数のナノ微粒子を提供することができ
る。
【図１】本発明を適用したケミカルセンサ装置１を示す
図である。
図である。
【図２】光ファイバ４の表面上に形成される微小溝５の
断面図である。
断面図である。
１ ケミカルセンサ装置、 ２ 半導体ナノ微粒子、
３ 集合体、 ４ 光ファイバ、 ５ 微小溝、 ６
配置体、 ７ ＣＣＤカメラ、８ 顕微鏡、 ９ＵＶフ
ィルタ、 １０ コンピュータ又は分析装置
３ 集合体、 ４ 光ファイバ、 ５ 微小溝、 ６
配置体、 ７ ＣＣＤカメラ、８ 顕微鏡、 ９ＵＶフ
ィルタ、 １０ コンピュータ又は分析装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 30/91 Ｇ０１Ｎ 13/14 Ａ Ｈ０１Ｌ 27/14 27/26 ３１５Ｃ // Ｇ０１Ｎ 13/14 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｋ (72)発明者 トビアス フォスマヤー ドイツ連邦共和国 ディー−70736 フェ ルバッハシュトゥットゥガルター シュト ラーセ 106 ソニー インターナショナ ル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミ ット ベシュレンクテル ハフツング シ ュトゥットゥガルト テクノロジー セン ター内 (72)発明者 冨田 秀実 ドイツ連邦共和国 ディー−70736 フェ ルバッハシュトゥットゥガルター シュト ラーセ 106 ソニー インターナショナ ル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミ ット ベシュレンクテル ハフツング シ ュトゥットゥガルト テクノロジー セン ター内
Claims (30)
- 【請求項１】 検体感受性検出部を備えるケミカルセン
サ装置において、 上記検体感受性検出部は少なくとも１つのナノ微粒子を
有することを特徴とするケミカルセンサ装置。 - 【請求項２】 上記検体感受性検出部の光学的特性及び
／又は該光学的特性の変化を検出する検出手段、及び／
又は上記検体感受性検出部内を流れる電流及び／又は該
電流の変化を検出する検出手段を備えることを特徴とす
る請求項１記載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項３】 複数のナノ微粒子からなる集合体及び／
又は複数の集合体からなる配置体を備え、上記複数の集
合体は、各々異なる種類のナノ微粒子を有することを特
徴とする請求項１又は請求項２記載のケミカルセンサ装
置。 - 【請求項４】 上記複数のナノ微粒子は、それぞれ異な
る感受性、それぞれ異なる選択性及びそれぞれ異なる光
学的特性のうち少なくともいずれかの特性を示すことを
特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項記載のケ
ミカルセンサ装置。 - 【請求項５】 上記複数のナノ微粒子のうち少なくとも
一種のナノ微粒子は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄから選ば
れる少なくとも１つの金属及び／又は半導体ナノ微粒子
であることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか
１項記載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項６】 上記複数の半導体ナノ微粒子は、それぞ
れ異なるバンドギャップ及び／又はそれぞれ異なるエネ
ルギーレベルを有することを特徴とする請求項５記載の
ケミカルセンサ装置。 - 【請求項７】 上記半導体ナノ微粒子の材料は、Ｃｄ
Ｓ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、
ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ等のII−VI族半
導体から選ばれる少なくとも一種又はＣｄ3Ｐ2等のその
他の半導体であることを特徴とする請求項５又は請求項
６記載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項８】 上記半導体ナノ微粒子の材料は、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ等のIII−V族半導体から選ばれる少なくとも
一種であることを特徴とする請求項５乃至請求項７いず
れか１項記載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項９】 少なくとも１つのナノ微粒子は、コア／
シェル構造を有するＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／Ｃｄ
Ｓ、ＣｄＳ／Ｃｄ（ＯＨ）2及びＨｇＳ／ＣｄＳのから
選ばれる２以上の材料からなる化合物であることを特徴
とする請求項５乃至請求項８いずれか１項記載のケミカ
ルセンサ装置。 - 【請求項１０】 少なくとも１つのナノ微粒子は、ラン
タニド及び／又は遷移金属をドープしてなることを特徴
とする請求項５乃至請求項９いずれか１項記載のケミカ
ルセンサ装置。 - 【請求項１１】 少なくとも１つのナノ微粒子の粒度
は、１μｍ以下であり、好ましくは、１００ｎｍ〜１ｎ
ｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０いず
れか１項記載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項１２】 ナノ微粒子を有する複数の集合体から
なる配置体は、異なる種類の材料及び／又は異なる粒度
のナノ微粒子を結合してなり、異なる種類の材料及び及
び／又は異なる粒度のナノ微粒子は、各々、異なる集合
体に属することを特徴とする請求項３乃至請求項１１い
ずれか１項記載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項１３】 上記ナノ微粒子は、海綿状の集合体を
形成することを特徴とする請求項１乃至請求項１２いず
れか１項記載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項１４】 少なくとも１つのナノ微粒子は、当該
ナノ微粒子の表面に検体が接触することにより、当該ナ
ノ微粒子におけるフォトルミネセンス又はエレクトロル
ミネセンスの照度の強度又は減少、及び／又は、フォト
ルミネセンス又はエレクトロルミネセンスの波長シフト
を発生することを特徴とする請求項１乃至請求項１３い
ずれか１項記載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項１５】 少なくとも１つのナノ微粒子は、少な
くとも１つの光ファイバ上に配設されることを特徴とす
る請求項１乃至請求項１４いずれか１項記載のケミカル
センサ装置。 - 【請求項１６】 少なくとも１つのナノ微粒子は、少な
くとも１つの光ファイバ内の微小溝内に配設されること
を特徴とする請求項１乃至請求項１５いずれか１項記載
のケミカルセンサ装置。 - 【請求項１７】 上記検体感受性検出部の光学的特性を
検出する検出手段は、電荷結合素子カメラを備えること
を特徴とする請求項２乃至請求項１６記載のケミカルセ
ンサ装置。 - 【請求項１８】 上記検体感受性検出部の光学的特性を
検出する検出手段は、電荷結合素子チップを備え、少な
くとも１つのナノ微粒子は、上記電荷結合素子チップ上
に配設されることを特徴とする請求項２乃至請求項１６
いずれか１項記載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項１９】 複数のナノ微粒子を構成する集合体を
備え、上記ナノ微粒子は、それぞれ互いに及び／又は基
板、特に光ファイバに、少なくとも部分的に連結され、
特に、二官能性又は多官能性配位子により連結されるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１８いずれか１項記
載のケミカルセンサ装置。 - 【請求項２０】 少なくとも１つのナノ微粒子は、ゲル
状、高分子及び透過性から選ばれる少なくとも一種の材
料からなる基質中に配設されることを特徴とする請求項
１乃至請求項１８いずれか１項記載のケミカルセンサ装
置。 - 【請求項２１】 少なくとも１つのナノ微粒子は、選択
性皮膜により被覆されるか、または、分子転写技術によ
って得られる基質中に埋設されることを特徴とする請求
項１乃至請求項２０いずれか１項記載のケミカルセンサ
装置。 - 【請求項２２】 上記選択性皮膜又は上記基質は、分子
の大きさ又は極性に応じて検体を選択する微細孔を有す
ることを特徴とする請求項２１記載のケミカルセンサ装
置。 - 【請求項２３】 請求項１乃至請求項２２いずれか１項
に係るケミカルセンサ装置が備える、所定の異なる粒度
のナノ微粒子の提供方法において、 異なる粒度のナノ微粒子が広範囲に分布したナノ微粒子
溶液を、クロマトグラフィー用のビードに展開させ、上
記ビードが吸着したナノ微粒子をその粒度に応じて分画
する工程と、 同じ粒度のナノ微粒子からなる特定の層のビードをその
他の層から分離し、懸濁液中に保持する工程とを有する
ナノ微粒子の提供方法。 - 【請求項２４】 上記ビードは、シリカビード又はセフ
ァデッスビードであることを特徴とする請求項２３記載
のナノ微粒子の提供方法。 - 【請求項２５】 請求項１乃至請求項２２いずれか１項
記載のケミカルセンサ装置を構成する、所定の異なる粒
度のナノ微粒子の提供方法において、複数のナノ微粒子
を、薄層クロマトグラフィーにより分画することを特徴
とするナノ微粒子の提供方法。 - 【請求項２６】 複数のナノ微粒子を、クロマトグラフ
ィープレートから分離することを特徴とする請求項２５
記載のナノ微粒子の提供方法。 - 【請求項２７】 分画されたナノ微粒子を有する薄層ク
ロマトグラフィープレートの一部を、電荷結合素子チッ
プに結合することを特徴とする請求項２５記載のナノ微
粒子の提供方法。 - 【請求項２８】 請求項１乃至請求項２２いずれか１項
記載のケミカルセンサ装置を構成する、所定の異なる粒
度のナノ微粒子の提供方法において、 上記ナノ微粒子を、電気流動法、特に、ゲル電気流動法
により分画することを特徴とするナノ微粒子の提供方
法。 - 【請求項２９】 ナノ微粒子を有し、これらナノ微粒子
が一方向にサイズ勾配をもって内部に存在する１つのゲ
ル薄片を、電荷結合素子チップに結合することを特徴と
する請求項２８記載のナノ微粒子の提供方法。 - 【請求項３０】 上記ゲル薄片の厚さは、１ｍｍ以下で
あり、特に０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求
項２８記載のナノ微粒子の提供方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP99106337.1 | 1999-03-26 | ||
| EP99106337A EP1039291A1 (en) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | Optochemical sensor and method for its construction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000346806A true JP2000346806A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=8237866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000090757A Abandoned JP2000346806A (ja) | 1999-03-26 | 2000-03-27 | ケミカルセンサ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7223367B1 (ja) |
| EP (1) | EP1039291A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000346806A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016206355A1 (zh) * | 2015-06-23 | 2016-12-29 | 阎超 | 基于ccd的紫外毛细管柱上检测仪 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8980381B2 (en) * | 2006-08-29 | 2015-03-17 | Topasol Llc | Coating for sensing thermal and impact damage |
| US20080233658A1 (en) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Southwest Research Institute | Environmental Fluorescent Sensors |
| WO2014010184A1 (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | 富士フイルム株式会社 | 呈色測定装置および方法 |
| US9857498B2 (en) | 2014-06-05 | 2018-01-02 | Baker Hughes Incorporated | Devices and methods for detecting chemicals |
| CN109709074B (zh) * | 2019-01-21 | 2021-06-01 | 哈尔滨理工大学 | 基于Ag掺杂ZnO纳米花的光纤氨气传感器及制作方法 |
Family Cites Families (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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