JP2003322633A - センサセル、バイオセンサ及びこれらの製造方法 - Google Patents
センサセル、バイオセンサ及びこれらの製造方法Info
- Publication number
- JP2003322633A JP2003322633A JP2002130151A JP2002130151A JP2003322633A JP 2003322633 A JP2003322633 A JP 2003322633A JP 2002130151 A JP2002130151 A JP 2002130151A JP 2002130151 A JP2002130151 A JP 2002130151A JP 2003322633 A JP2003322633 A JP 2003322633A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fine particles
- metal fine
- sensor cell
- particles
- insulating film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゲート電極上に結合するプローブＤＮＡの結
合密度が不均一になることによって、表面に露出したゲ
ート電極が電界質のサンプル溶液を介して参照電極と導
通することを防ぐ。 【解決手段】 本発明のセンサセルは、ターゲットＤＮ
Ａと選択的に反応するプローブＤＮＡ（３０）を表面に
結合する金属微粒子（２０）と、ゲート絶縁膜（２５）
上に金属微粒子（２０）が多数結合されてなる電界効果
トランジスタＴｒ２と、電位基準となる参照電極（２
１）とを備える。ターゲットＤＮＡとプローブＤＮＡ
（３０）とがハイブリダイゼーションすることによっ
て、各々の金属微粒子（２０）と参照電極（２１）との
間に形成される微小容量の変化に伴い電界効果トランジ
スタＴｒ２の相互コンダクタンスを変化させ、電界効果
トランジスタＴｒ２の電流出力端子から出力される電流
値を変化させる。
合密度が不均一になることによって、表面に露出したゲ
ート電極が電界質のサンプル溶液を介して参照電極と導
通することを防ぐ。 【解決手段】 本発明のセンサセルは、ターゲットＤＮ
Ａと選択的に反応するプローブＤＮＡ（３０）を表面に
結合する金属微粒子（２０）と、ゲート絶縁膜（２５）
上に金属微粒子（２０）が多数結合されてなる電界効果
トランジスタＴｒ２と、電位基準となる参照電極（２
１）とを備える。ターゲットＤＮＡとプローブＤＮＡ
（３０）とがハイブリダイゼーションすることによっ
て、各々の金属微粒子（２０）と参照電極（２１）との
間に形成される微小容量の変化に伴い電界効果トランジ
スタＴｒ２の相互コンダクタンスを変化させ、電界効果
トランジスタＴｒ２の電流出力端子から出力される電流
値を変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は遺伝子解析、生体情
報解析等に用いられるバイオセンサに関する。
報解析等に用いられるバイオセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ゲノムプロジェクトの進展によ
り、各生物の遺伝子構造が次々に明らかになってきてお
り、この成果を生命現象の解析に結び付けるためにもＤ
ＮＡの塩基配列の解読、及び遺伝子情報の機能解析が課
題となっている。細胞内における全ての遺伝子の発現量
を一度にモニタリングするためのシステムとして、反応
ウェル内におけるＤＮＡハイブリダイゼーションを電気
的に検出する容量型センサが知られている。この種の容
量型センサにおいては、電界効果トランジスタのゲート
絶縁膜上に金薄膜からなるゲート電極を成膜し、一本鎖
ＤＮＡの末端に導入されたチオール基との金−硫黄配位
結合を介してプローブＤＮＡをゲート電極表面に高密度
に固定し、サンプル溶液中に含まれるターゲットＤＮＡ
と前記プローブＤＮＡとをハイブリダイゼーションさせ
ることにより、ゲート電極と参照電極からなるキャパシ
タ容量を変動させ、さらには電界効果トランジスタの相
互コンダクタンスを変動させることによって、チャネル
を流れるドレイン電流の変動値を検出することにより、
ＤＮＡハイブリダイゼーションを検出している。
り、各生物の遺伝子構造が次々に明らかになってきてお
り、この成果を生命現象の解析に結び付けるためにもＤ
ＮＡの塩基配列の解読、及び遺伝子情報の機能解析が課
題となっている。細胞内における全ての遺伝子の発現量
を一度にモニタリングするためのシステムとして、反応
ウェル内におけるＤＮＡハイブリダイゼーションを電気
的に検出する容量型センサが知られている。この種の容
量型センサにおいては、電界効果トランジスタのゲート
絶縁膜上に金薄膜からなるゲート電極を成膜し、一本鎖
ＤＮＡの末端に導入されたチオール基との金−硫黄配位
結合を介してプローブＤＮＡをゲート電極表面に高密度
に固定し、サンプル溶液中に含まれるターゲットＤＮＡ
と前記プローブＤＮＡとをハイブリダイゼーションさせ
ることにより、ゲート電極と参照電極からなるキャパシ
タ容量を変動させ、さらには電界効果トランジスタの相
互コンダクタンスを変動させることによって、チャネル
を流れるドレイン電流の変動値を検出することにより、
ＤＮＡハイブリダイゼーションを検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、チオール基を
導入したプローブＤＮＡのゲート電極上への固定は、当
該プローブを含む溶液をゲート電極上に塗布し、チオー
ル基とゲート電極の化学的吸着によって実現されるが、
その結合密度にばらつきが生じる場合がある。このよう
に、結合密度にばらつきが生じると、結合密度が疎であ
るゲート電極表面がプローブＤＮＡの集合からなる膜表
面に露出し、当該露出部分が電界質のサンプル溶液を介
して参照電極と導通してしまう結果、ゲート電極と参照
電極との間に形成されるはずのキャパシタが形成されな
くなり、ターゲットＤＮＡとプローブＤＮＡとがハイブ
リダイズしても、電界効果トランジスタのコンダクタン
スを変えるには至らず、反応ウェル内のＤＮＡハイブリ
ダイゼーションを検出できない不都合が生じる。
導入したプローブＤＮＡのゲート電極上への固定は、当
該プローブを含む溶液をゲート電極上に塗布し、チオー
ル基とゲート電極の化学的吸着によって実現されるが、
その結合密度にばらつきが生じる場合がある。このよう
に、結合密度にばらつきが生じると、結合密度が疎であ
るゲート電極表面がプローブＤＮＡの集合からなる膜表
面に露出し、当該露出部分が電界質のサンプル溶液を介
して参照電極と導通してしまう結果、ゲート電極と参照
電極との間に形成されるはずのキャパシタが形成されな
くなり、ターゲットＤＮＡとプローブＤＮＡとがハイブ
リダイズしても、電界効果トランジスタのコンダクタン
スを変えるには至らず、反応ウェル内のＤＮＡハイブリ
ダイゼーションを検出できない不都合が生じる。
【０００４】そこで、本発明は上記の問題点を解決し、
受容体の結合密度にばらつきが生じても高精度なセンシ
ングを可能とする技術を提案することを課題とする。
受容体の結合密度にばらつきが生じても高精度なセンシ
ングを可能とする技術を提案することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のセンサセルは、特定の生体分子と選択的に
反応する生体認識分子を受容体とし、当該受容体を表面
に結合する金属微粒子と、前記金属微粒子との間で容量
素子を構成する電極と、前記受容体と生体分子との反応
によって変化する前記容量素子の容量変化量を電気信号
として出力するトランスデューサとを備える。
め、本発明のセンサセルは、特定の生体分子と選択的に
反応する生体認識分子を受容体とし、当該受容体を表面
に結合する金属微粒子と、前記金属微粒子との間で容量
素子を構成する電極と、前記受容体と生体分子との反応
によって変化する前記容量素子の容量変化量を電気信号
として出力するトランスデューサとを備える。
【０００６】金属微粒子の表面積は微小であるため、そ
の表面に受容体を均一に固定することができる。
の表面に受容体を均一に固定することができる。
【０００７】好ましくは、前記金属微粒子は絶縁膜上に
おいて多数固定されることによって、金属微粒子群を構
成する一方で、少なくとも一部の金属微粒子群について
は、個々の金属微粒子同士が導通しないように配置す
る。
おいて多数固定されることによって、金属微粒子群を構
成する一方で、少なくとも一部の金属微粒子群について
は、個々の金属微粒子同士が導通しないように配置す
る。
【０００８】かかる構成により、一部の金属微粒子が電
界質のサンプル溶液を介して参照電極と導通したとして
も、少なくとも一部の金属微粒子群については、個々の
金属微粒子同士が導通しないように配置されているた
め、全ての金属微粒子が導通することがない。
界質のサンプル溶液を介して参照電極と導通したとして
も、少なくとも一部の金属微粒子群については、個々の
金属微粒子同士が導通しないように配置されているた
め、全ての金属微粒子が導通することがない。
【０００９】ここで、「一部の金属微粒子群」とは、絶
縁膜上に固定された多数の金属微粒子が形成する金属微
粒子群のうち、相互に導通していない、つまり、絶縁性
が確保されている多数の金属微粒子から成る群をいい、
部分微粒子群と称することもできる。
縁膜上に固定された多数の金属微粒子が形成する金属微
粒子群のうち、相互に導通していない、つまり、絶縁性
が確保されている多数の金属微粒子から成る群をいい、
部分微粒子群と称することもできる。
【００１０】好ましくは、前記金属微粒子は絶縁膜上に
おいて多数固定されることによって、金属微粒子群を構
成する一方で、少なくとも一部の金属微粒子群について
は、当該金属微粒子群に混在する絶縁性微粒子によって
個々の金属微粒子同士が導通しないように配置する。
おいて多数固定されることによって、金属微粒子群を構
成する一方で、少なくとも一部の金属微粒子群について
は、当該金属微粒子群に混在する絶縁性微粒子によって
個々の金属微粒子同士が導通しないように配置する。
【００１１】多数の絶縁性微粒子を金属微粒子群の中に
混在させることによって、金属微粒子同士の導通をより
効果的に防ぐことができる。
混在させることによって、金属微粒子同士の導通をより
効果的に防ぐことができる。
【００１２】好ましくは、前記金属微粒子の粒子数を前
記絶縁性微粒子の粒子数とほぼ同程度にする。
記絶縁性微粒子の粒子数とほぼ同程度にする。
【００１３】これにより、金属微粒子を適度な分散密度
で分散させることができるとともに、同微粒子同士の絶
縁性を効果的に確保することができる。
で分散させることができるとともに、同微粒子同士の絶
縁性を効果的に確保することができる。
【００１４】好ましくは、前記金属微粒子の粒子サイズ
は前記絶縁性微粒子の粒子サイズとほぼ同程度にする。
は前記絶縁性微粒子の粒子サイズとほぼ同程度にする。
【００１５】これにより、金属微粒子と絶縁性微粒子と
が均一に混ざる結果、金属微粒子同士の絶縁をより効果
的に確保することができる。
が均一に混ざる結果、金属微粒子同士の絶縁をより効果
的に確保することができる。
【００１６】好ましくは、前記金属微粒子の粒子形状を
前記絶縁性微粒子の粒子形状とほぼ同程度にする。これ
により、金属微粒子と絶縁性微粒子とが均一に混ざる結
果、金属微粒子同士の絶縁をより効果的に確保すること
ができる。
前記絶縁性微粒子の粒子形状とほぼ同程度にする。これ
により、金属微粒子と絶縁性微粒子とが均一に混ざる結
果、金属微粒子同士の絶縁をより効果的に確保すること
ができる。
【００１７】好ましくは、前記トランスデューサは、前
記容量素子の容量変化に対応して相互コンダクタンスを
変化させる電界効果トランジスタとする。
記容量素子の容量変化に対応して相互コンダクタンスを
変化させる電界効果トランジスタとする。
【００１８】かかる構成により、受容体と生体分子との
反応を電界トランジスタから出力されるドレイン電流の
変動値を基に検出することができる。
反応を電界トランジスタから出力されるドレイン電流の
変動値を基に検出することができる。
【００１９】好ましくは、前記絶縁膜をゲート絶縁膜と
する。
する。
【００２０】これにより、ゲート絶縁膜上に形成された
金属微粒子群と上記電極との間に形成される微小キャパ
シタの容量変化に対応して電界効果トランジスタの相互
コンダクタンスを変化させることができる。
金属微粒子群と上記電極との間に形成される微小キャパ
シタの容量変化に対応して電界効果トランジスタの相互
コンダクタンスを変化させることができる。
【００２１】本発明の他の形態として、前記絶縁膜を、
ゲート電極に導通する平面電極上に成膜された絶縁膜と
してもよい。
ゲート電極に導通する平面電極上に成膜された絶縁膜と
してもよい。
【００２２】好ましくは、前記金属微粒子の材質は、
金、銀、白金、銅からなる群から選ばれるものとする。
金、銀、白金、銅からなる群から選ばれるものとする。
【００２３】これらの材質を利用することで、チオール
官能基を有する硫黄化合物との化学的な吸着を自発的に
促すことができ、受容体の固定に好適である。
官能基を有する硫黄化合物との化学的な吸着を自発的に
促すことができ、受容体の固定に好適である。
【００２４】好ましくは、前記生体認識分子は、プロー
ブＤＮＡとする。
ブＤＮＡとする。
【００２５】これにより、大量な遺伝子情報の解析に好
適なＤＮＡチップを作製することができる。
適なＤＮＡチップを作製することができる。
【００２６】本発明の他の形態に係わるセンサセルは、
特定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容
体とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、ゲ
ート絶縁膜上に前記金属微粒子が多数結合されてなる電
界効果トランジスタと、電位基準となる参照電極とを備
え、前記受容体と生体分子とが反応することによって、
各々の金属微粒子と参照電極との間に形成される微小容
量の変化に伴い前記電界効果トランジスタの相互コンダ
クタンスを変化させ、前記電界効果トランジスタの電流
出力端子から出力される電流値を変化させる。
特定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容
体とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、ゲ
ート絶縁膜上に前記金属微粒子が多数結合されてなる電
界効果トランジスタと、電位基準となる参照電極とを備
え、前記受容体と生体分子とが反応することによって、
各々の金属微粒子と参照電極との間に形成される微小容
量の変化に伴い前記電界効果トランジスタの相互コンダ
クタンスを変化させ、前記電界効果トランジスタの電流
出力端子から出力される電流値を変化させる。
【００２７】金属微粒子の表面積は微小であるため、そ
の表面に受容体を均一に固定することができるととも
に、受容体と生体認識分子との反応に伴う金属微粒子の
電位変化を基に電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスを変化させ、前記反応をドレイン電流の変化として
検出できる。
の表面に受容体を均一に固定することができるととも
に、受容体と生体認識分子との反応に伴う金属微粒子の
電位変化を基に電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスを変化させ、前記反応をドレイン電流の変化として
検出できる。
【００２８】好ましくは、前記金属微粒子は絶縁膜上に
おいて多数固定されることによって、金属微粒子群を構
成する一方で、少なくとも一部の金属微粒子群について
は、個々の金属微粒子同士が導通しないように配置す
る。
おいて多数固定されることによって、金属微粒子群を構
成する一方で、少なくとも一部の金属微粒子群について
は、個々の金属微粒子同士が導通しないように配置す
る。
【００２９】かかる構成により、一部の金属微粒子が電
界質のサンプル溶液を介して参照電極と導通したとして
も、少なくとも一部の金属微粒子群については、個々の
金属微粒子同士が導通しないように配置されているた
め、ゲート絶縁膜上の全ての金属微粒子が導通すること
を防ぐことができる。
界質のサンプル溶液を介して参照電極と導通したとして
も、少なくとも一部の金属微粒子群については、個々の
金属微粒子同士が導通しないように配置されているた
め、ゲート絶縁膜上の全ての金属微粒子が導通すること
を防ぐことができる。
【００３０】本発明の他の形態に係わるセンサセルは、
特定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容
体とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、所
定の面積を有する平面電極に導通するゲート電極を備え
た電界効果トランジスタと、電位基準となる参照電極と
を備え、前記金属微粒子は絶縁膜を介して前記平面電極
上に多数配置しており、前記受容体と生体分子とが反応
することによって、各々の金属微粒子と参照電極との間
に形成される微小容量の変化に伴い前記電界効果トラン
ジスタの相互コンダクタンスを変化させ、前記電界効果
トランジスタの電流出力端子から出力される電流値を変
化させる。
特定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容
体とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、所
定の面積を有する平面電極に導通するゲート電極を備え
た電界効果トランジスタと、電位基準となる参照電極と
を備え、前記金属微粒子は絶縁膜を介して前記平面電極
上に多数配置しており、前記受容体と生体分子とが反応
することによって、各々の金属微粒子と参照電極との間
に形成される微小容量の変化に伴い前記電界効果トラン
ジスタの相互コンダクタンスを変化させ、前記電界効果
トランジスタの電流出力端子から出力される電流値を変
化させる。
【００３１】本発明のバイオセンサは、本発明のセンサ
セルをマトリクス状に配したセンサセルマトリクスを備
える。
セルをマトリクス状に配したセンサセルマトリクスを備
える。
【００３２】本発明のセンサセルをマトリクス状に配列
することで、大量の遺伝子情報の解析や各種の生体情報
の解析に好適なセンサを提供することができる。
することで、大量の遺伝子情報の解析や各種の生体情報
の解析に好適なセンサを提供することができる。
【００３３】本発明の他の形態に係わるバイオセンサ
は、生体反応を電気信号として出力するセンサセルをマ
トリクス状に配列したセンサセルマトリクスと、前記セ
ンサセルマトリクスの行方向に並ぶ一群のセンサセルに
接続する行選択線に所定の電圧信号を供給する行ドライ
バと、前記センサセルマトリクスの列方向に並ぶ一群の
センサセルに接続する列選択線に所定の電圧信号を供給
する列ドライバとを備える一方、前記センサセルは、特
定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容体
とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、ゲー
ト絶縁膜上に前記金属微粒子が多数結合されてなる電界
効果トランジスタと、電位基準となる参照電極と、前記
列ドライバから供給される電圧信号を前記電界効果トラ
ンジスタのソース端子に供給するスイッチング素子とを
備え、前記スイッチング素子は前記行選択線を介して行
ドライバから供給される電圧信号により開状態となり、
前記列選択線を介して列ドライバから供給される電圧信
号を前記電界効果トランジスタのソース端子に入力し、
前記受容体と生体分子とが反応することによって、各々
の金属微粒子と前記参照電極との間に形成される微小容
量の変化に伴い前記電界効果トランジスタの相互コンダ
クタンスを変化させ、前記電界効果トランジスタの電流
出力端子から出力される電流値を変化させる。
は、生体反応を電気信号として出力するセンサセルをマ
トリクス状に配列したセンサセルマトリクスと、前記セ
ンサセルマトリクスの行方向に並ぶ一群のセンサセルに
接続する行選択線に所定の電圧信号を供給する行ドライ
バと、前記センサセルマトリクスの列方向に並ぶ一群の
センサセルに接続する列選択線に所定の電圧信号を供給
する列ドライバとを備える一方、前記センサセルは、特
定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容体
とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、ゲー
ト絶縁膜上に前記金属微粒子が多数結合されてなる電界
効果トランジスタと、電位基準となる参照電極と、前記
列ドライバから供給される電圧信号を前記電界効果トラ
ンジスタのソース端子に供給するスイッチング素子とを
備え、前記スイッチング素子は前記行選択線を介して行
ドライバから供給される電圧信号により開状態となり、
前記列選択線を介して列ドライバから供給される電圧信
号を前記電界効果トランジスタのソース端子に入力し、
前記受容体と生体分子とが反応することによって、各々
の金属微粒子と前記参照電極との間に形成される微小容
量の変化に伴い前記電界効果トランジスタの相互コンダ
クタンスを変化させ、前記電界効果トランジスタの電流
出力端子から出力される電流値を変化させる。
【００３４】かかる構成により、受容体と生体分子との
反応を電界効果トランジスタから出力される電流値の変
化を基に検出できるため、大量の遺伝子情報の解析や各
種の生体情報の解析に好適である。
反応を電界効果トランジスタから出力される電流値の変
化を基に検出できるため、大量の遺伝子情報の解析や各
種の生体情報の解析に好適である。
【００３５】本発明の他の形態に係わるバイオセンサ
は、生体反応を電気信号として出力するセンサセルをマ
トリクス状に配列したセンサセルマトリクスと、前記セ
ンサセルマトリクスの行方向に並ぶ一群のセンサセルに
接続する行選択線に所定の電圧信号を供給する行ドライ
バと、前記センサセルマトリクスの列方向に並ぶ一群の
センサセルに接続する列選択線に所定の電圧信号を供給
する列ドライバとを備える一方、前記センサセルは、特
定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容体
とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、所定
の面積を有する平面電極に導通するゲート電極を備えた
電界効果トランジスタと、電位基準となる参照電極と、
前記列ドライバから供給される電圧信号を前記電界効果
トランジスタのソース端子に供給するスイッチング素子
とを備え、前記金属微粒子は絶縁膜を介して前記平面電
極上に多数配置されており、前記スイッチング素子は前
記行選択線を介して行ドライバから供給される電圧信号
により開状態となり、前記列選択線を介して列ドライバ
から供給される電圧信号を前記電界効果トランジスタの
ソース端子に入力し、前記受容体と生体分子とが反応す
ることによって、各々の金属微粒子と参照電極との間に
形成される微小容量の変化に伴い前記電界効果トランジ
スタの相互コンダクタンスを変化させ、前記電界効果ト
ランジスタの電流出力端子から出力される電流値を変化
させる。
は、生体反応を電気信号として出力するセンサセルをマ
トリクス状に配列したセンサセルマトリクスと、前記セ
ンサセルマトリクスの行方向に並ぶ一群のセンサセルに
接続する行選択線に所定の電圧信号を供給する行ドライ
バと、前記センサセルマトリクスの列方向に並ぶ一群の
センサセルに接続する列選択線に所定の電圧信号を供給
する列ドライバとを備える一方、前記センサセルは、特
定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容体
とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、所定
の面積を有する平面電極に導通するゲート電極を備えた
電界効果トランジスタと、電位基準となる参照電極と、
前記列ドライバから供給される電圧信号を前記電界効果
トランジスタのソース端子に供給するスイッチング素子
とを備え、前記金属微粒子は絶縁膜を介して前記平面電
極上に多数配置されており、前記スイッチング素子は前
記行選択線を介して行ドライバから供給される電圧信号
により開状態となり、前記列選択線を介して列ドライバ
から供給される電圧信号を前記電界効果トランジスタの
ソース端子に入力し、前記受容体と生体分子とが反応す
ることによって、各々の金属微粒子と参照電極との間に
形成される微小容量の変化に伴い前記電界効果トランジ
スタの相互コンダクタンスを変化させ、前記電界効果ト
ランジスタの電流出力端子から出力される電流値を変化
させる。
【００３６】かかる構成により、受容体と生体分子との
反応を電界効果トランジスタから出力される電流値の変
化を基に検出できるため、大量の遺伝子情報の解析や各
種の生体情報の解析に好適である。
反応を電界効果トランジスタから出力される電流値の変
化を基に検出できるため、大量の遺伝子情報の解析や各
種の生体情報の解析に好適である。
【００３７】本発明の容量素子の製造方法は、生体反応
に起因して容量値が変動する容量素子の製造方法であっ
て、多数の金属微粒子を含む液滴を、液滴吐出ヘッドか
ら絶縁膜表面に向けて吐出し、絶縁膜上に分散させて金
属微粒子群を形成する工程と、前記金属微粒子を含む溶
媒を所定の雰囲気の下で乾燥させ、前記金属微粒子を絶
縁膜上に固着させる工程と、特定の生体分子と選択的に
反応する生体認識分子を受容体とし、当該受容体を前記
金属粒子の表面に結合させる工程とを含む。
に起因して容量値が変動する容量素子の製造方法であっ
て、多数の金属微粒子を含む液滴を、液滴吐出ヘッドか
ら絶縁膜表面に向けて吐出し、絶縁膜上に分散させて金
属微粒子群を形成する工程と、前記金属微粒子を含む溶
媒を所定の雰囲気の下で乾燥させ、前記金属微粒子を絶
縁膜上に固着させる工程と、特定の生体分子と選択的に
反応する生体認識分子を受容体とし、当該受容体を前記
金属粒子の表面に結合させる工程とを含む。
【００３８】かかる方法により、絶縁膜上に金属微粒子
を適度な分散密度で分散させることができるとともに、
これらの金属微粒子の微小表面積に受容体を固定するた
め、受容体の結合密度を均一に揃えることができる。
を適度な分散密度で分散させることができるとともに、
これらの金属微粒子の微小表面積に受容体を固定するた
め、受容体の結合密度を均一に揃えることができる。
【００３９】好ましくは、前記絶縁膜上に形成された金
属微粒子群のうち少なくとも一部の金属微粒子群につい
ては、個々の金属微粒子同士が導通しないように配置す
る。
属微粒子群のうち少なくとも一部の金属微粒子群につい
ては、個々の金属微粒子同士が導通しないように配置す
る。
【００４０】かかる構成により、一部の金属微粒子が電
界質のサンプル溶液を介して参照電極と導通したとして
も、少なくとも一部の金属微粒子群については、個々の
金属微粒子同士が導通しないように配置されているた
め、全ての金属微粒子が導通することがない。
界質のサンプル溶液を介して参照電極と導通したとして
も、少なくとも一部の金属微粒子群については、個々の
金属微粒子同士が導通しないように配置されているた
め、全ての金属微粒子が導通することがない。
【００４１】好ましくは、前記金属微粒子とともに、絶
縁性微粒子を液滴吐出ヘッドから吐出し、前記絶縁膜上
に形成された金属微粒子群のうち少なくとも一部の金属
微粒子群については、個々の金属微粒子同士が導通しな
いように配置する。
縁性微粒子を液滴吐出ヘッドから吐出し、前記絶縁膜上
に形成された金属微粒子群のうち少なくとも一部の金属
微粒子群については、個々の金属微粒子同士が導通しな
いように配置する。
【００４２】金属微粒子とともに絶縁性微粒子を吐出す
ることで、金属微粒子同士の導通を効果的に防ぐことが
できる。
ることで、金属微粒子同士の導通を効果的に防ぐことが
できる。
【００４３】好ましくは、前記絶縁膜表面に予め絶縁性
微粒子を配置しておくことで、前記絶縁膜上に形成され
た金属微粒子群のうち少なくとも一部の金属微粒子群に
ついては、個々の金属微粒子同士が導通しないように配
置する。
微粒子を配置しておくことで、前記絶縁膜上に形成され
た金属微粒子群のうち少なくとも一部の金属微粒子群に
ついては、個々の金属微粒子同士が導通しないように配
置する。
【００４４】絶縁膜上に予め絶縁性微粒子を配置してお
くことで、金属微粒子同士の導通を効果的に防ぐことが
できる。
くことで、金属微粒子同士の導通を効果的に防ぐことが
できる。
【００４５】本発明のセンサセルの製造方法は、本発明
の容量素子の製造方法で容量素子を製造する工程と、前
記容量素子の容量変化量を電気信号として出力するトラ
ンスデューサを製造する工程とを含む。
の容量素子の製造方法で容量素子を製造する工程と、前
記容量素子の容量変化量を電気信号として出力するトラ
ンスデューサを製造する工程とを含む。
【００４６】本発明のバイオセンサの製造方法は、マト
リクス状に配列された個々のセンサセルを本発明の方法
で製造する工程を含む。
リクス状に配列された個々のセンサセルを本発明の方法
で製造する工程を含む。
【００４７】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．以下、各図
を参照して本実施の形態について説明する。
を参照して本実施の形態について説明する。
【００４８】図１はバイオセンサの主要回路構成図であ
る。同センサは、基板１１上においてＮ行Ｍ列のマトリ
クス状に配列され、センサセルマトリクスを構成するセ
ンサセル１０と、当該センサセルマトリクスの列方向に
並ぶ一群のセンサセル１０に所定の電圧を供給するため
の列選択線Ｘ1，Ｘ2，…，を駆動する列ドライバ１２
と、センサセルマトリクスの行方向に並ぶ一群のセンサ
セル１０を選択し、センサセル１０におけるセンシング
機能をスイッチング制御するための行選択線Ｙ1，Ｙ2，
…，を駆動する行ドライバ１３とを備えて構成されてい
る。センサセル１０は、基板１１上に形成された反応ウ
ェル１４内におけるプローブＤＮＡとターゲットＤＮＡ
とのハイブリダイゼーションを電気信号として検出する
ためのセンサであり、ＤＮＡハイブリダイゼーションに
起因して容量値が変動するキャパシタＣｓと、センサセ
ル１０のセンシング機能をスイッチング制御するための
スイッチングトランジスタＴｒ１と、ＤＮＡハイブリダ
イゼーションを電気信号に変換して外部回路に出力する
トランスデューサ（信号変換素子）としてのトランジス
タＴｒ２とを備えて構成されている。スイッチングトラ
ンジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ２は電界効果トラ
ンジスタである。
る。同センサは、基板１１上においてＮ行Ｍ列のマトリ
クス状に配列され、センサセルマトリクスを構成するセ
ンサセル１０と、当該センサセルマトリクスの列方向に
並ぶ一群のセンサセル１０に所定の電圧を供給するため
の列選択線Ｘ1，Ｘ2，…，を駆動する列ドライバ１２
と、センサセルマトリクスの行方向に並ぶ一群のセンサ
セル１０を選択し、センサセル１０におけるセンシング
機能をスイッチング制御するための行選択線Ｙ1，Ｙ2，
…，を駆動する行ドライバ１３とを備えて構成されてい
る。センサセル１０は、基板１１上に形成された反応ウ
ェル１４内におけるプローブＤＮＡとターゲットＤＮＡ
とのハイブリダイゼーションを電気信号として検出する
ためのセンサであり、ＤＮＡハイブリダイゼーションに
起因して容量値が変動するキャパシタＣｓと、センサセ
ル１０のセンシング機能をスイッチング制御するための
スイッチングトランジスタＴｒ１と、ＤＮＡハイブリダ
イゼーションを電気信号に変換して外部回路に出力する
トランスデューサ（信号変換素子）としてのトランジス
タＴｒ２とを備えて構成されている。スイッチングトラ
ンジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ２は電界効果トラ
ンジスタである。
【００４９】ここで、センサセル１０の動作原理の概略
について説明する。同図に示すセンサセル１０をアクテ
ィブにし、センシング結果を電気信号として出力するに
は、行選択線Ｙ1をＨレベルに設定し、スイッチングト
ランジスタＴｒ１をオフ状態（閉状態）からオン状態
（開状態）に遷移させる一方で、列選択線Ｘ1，Ｘ2を各
々Ｈレベルに設定する。スイッチングトランジスタＴｒ
１はオン状態となっているため、トランジスタＴｒ２の
ソース端子にはスイッチングトランジスタＴｒ１を介し
て列選択線Ｘ2からの電源電圧が供給され、トランジス
タＴｒ２がピンチオフ領域で動作できる状態になってい
る。トランジスタＴｒ２はピンチオフ領域で動作するこ
とによって、列選択線Ｘ2から供給される電源電圧の変
動や温度変化に対して非常に安定したドレイン電流を出
力するため、定電流源と電気的に等価になる。当該定電
流源から出力される電流値はトランジスタＴｒ２のゲー
ト電圧によって一意に定まる。
について説明する。同図に示すセンサセル１０をアクテ
ィブにし、センシング結果を電気信号として出力するに
は、行選択線Ｙ1をＨレベルに設定し、スイッチングト
ランジスタＴｒ１をオフ状態（閉状態）からオン状態
（開状態）に遷移させる一方で、列選択線Ｘ1，Ｘ2を各
々Ｈレベルに設定する。スイッチングトランジスタＴｒ
１はオン状態となっているため、トランジスタＴｒ２の
ソース端子にはスイッチングトランジスタＴｒ１を介し
て列選択線Ｘ2からの電源電圧が供給され、トランジス
タＴｒ２がピンチオフ領域で動作できる状態になってい
る。トランジスタＴｒ２はピンチオフ領域で動作するこ
とによって、列選択線Ｘ2から供給される電源電圧の変
動や温度変化に対して非常に安定したドレイン電流を出
力するため、定電流源と電気的に等価になる。当該定電
流源から出力される電流値はトランジスタＴｒ２のゲー
ト電圧によって一意に定まる。
【００５０】一方、反応ウェル１４内でＤＮＡ断片のハ
イブリダイズが生じると、相補結合により二本鎖ＤＮＡ
となるため、キャパシタＣｓの誘電率及び電極間距離が
変化する。キャパシタＣｓの容量値は誘電率に比例し、
電極間距離に反比例するため、上記ハイブリダイズに起
因してキャパシタＣｓの容量値は変動する。列選択線Ｘ
1を介してトランジスタＴｒ２のゲート端子に印加され
る電源電圧は、キャパシタＣｓの容量値によって定まる
ため、キャパシタＣｓの容量値が変動すると、トランジ
スタＴｒ２の相互コンダクタンスも変動する。ハイブリ
ダイゼーションの前後におけるセンサセル１０からの出
力電流の値を読み取ることによって、反応ウェルでのＤ
ＮＡハイブリダイゼーションをリアルタイムにモニタリ
ングすることができる。
イブリダイズが生じると、相補結合により二本鎖ＤＮＡ
となるため、キャパシタＣｓの誘電率及び電極間距離が
変化する。キャパシタＣｓの容量値は誘電率に比例し、
電極間距離に反比例するため、上記ハイブリダイズに起
因してキャパシタＣｓの容量値は変動する。列選択線Ｘ
1を介してトランジスタＴｒ２のゲート端子に印加され
る電源電圧は、キャパシタＣｓの容量値によって定まる
ため、キャパシタＣｓの容量値が変動すると、トランジ
スタＴｒ２の相互コンダクタンスも変動する。ハイブリ
ダイゼーションの前後におけるセンサセル１０からの出
力電流の値を読み取ることによって、反応ウェルでのＤ
ＮＡハイブリダイゼーションをリアルタイムにモニタリ
ングすることができる。
【００５１】このように、マトリクス状に配列された個
々のセンサセル１０にわずかに異なる塩基配列を有する
プローブＤＮＡを高密度にスポットし、個々のセンサセ
ル１０からの出力信号をコンピュータ装置に取り込み、
当該コンピュータ装置において前記出力信号を数値化し
てデータ解析することにより、遺伝子解析をリアルタイ
ムに行うことができる。通常、ハイブリダイゼーション
は塩基配列が完全に一致していなくても生じ得るため、
ターゲットＤＮＡは複数のセンサセル１０にある程度の
分布をもって相補結合する。ターゲットＤＮＡの塩基配
列は、出力電流の変化量が一番大きいセンサセル１０に
固定されているプローブＤＮＡとの相同性（遺伝的な類
似性）が一番高いと予測できる。本実施形態のバイオセ
ンサを利用した遺伝子解析技術は、遺伝子疾患の検査
や、法医学的な鑑定などに応用できる。また、センサセ
ル１０は容量型センサとして機能するため、反応ウェル
でのＤＮＡハイブリダイゼーションを敏感に検出するこ
とができ、シグナル検出の即時性に優れている。
々のセンサセル１０にわずかに異なる塩基配列を有する
プローブＤＮＡを高密度にスポットし、個々のセンサセ
ル１０からの出力信号をコンピュータ装置に取り込み、
当該コンピュータ装置において前記出力信号を数値化し
てデータ解析することにより、遺伝子解析をリアルタイ
ムに行うことができる。通常、ハイブリダイゼーション
は塩基配列が完全に一致していなくても生じ得るため、
ターゲットＤＮＡは複数のセンサセル１０にある程度の
分布をもって相補結合する。ターゲットＤＮＡの塩基配
列は、出力電流の変化量が一番大きいセンサセル１０に
固定されているプローブＤＮＡとの相同性（遺伝的な類
似性）が一番高いと予測できる。本実施形態のバイオセ
ンサを利用した遺伝子解析技術は、遺伝子疾患の検査
や、法医学的な鑑定などに応用できる。また、センサセ
ル１０は容量型センサとして機能するため、反応ウェル
でのＤＮＡハイブリダイゼーションを敏感に検出するこ
とができ、シグナル検出の即時性に優れている。
【００５２】尚、上記の構成において、列選択線は電圧
供給線、行選択線は走査線、列ドライバはＸドライバ、
行ドライバはＹドライバと称することもできる。また、
本実施形態のバイオセンサはバイオチップ、ＤＮＡチッ
プ、ＤＮＡマイクロアレイ、反応場アレイ、或いは単に
センサアレイと称することもできる。
供給線、行選択線は走査線、列ドライバはＸドライバ、
行ドライバはＹドライバと称することもできる。また、
本実施形態のバイオセンサはバイオチップ、ＤＮＡチッ
プ、ＤＮＡマイクロアレイ、反応場アレイ、或いは単に
センサアレイと称することもできる。
【００５３】図３はセンサセル１０の反応ウェル１４を
中心とする主要回路の断面構造図である。トランジスタ
Ｔｒ２はゲート絶縁膜２５と、ドレイン領域１５と、チ
ャネル領域１６と、ソース領域１７とを含んで構成され
るＭＯＳトランジスタである。また、ソース電極１９は
上述した列ドライバ１２から電源電圧の供給を受け、ト
ランジスタＴｒ２がピンチオフ領域で動作できる状態に
設定されている。ドレイン電極１８はチャネル領域１６
を流れるドレイン電流を外部回路に出力するための端子
である。トランジスタＴｒ２はプラズマＣＶＤなどで成
膜された窒化シリコン膜などのパッシベーション膜２２
で被覆されており、サンプル溶液２４がトランジスタ内
部に浸水しないよう保護している。反応ウェル１４は酸
化シリコンなどの絶縁膜２３をエッチング加工して凹状
に形成されたマイクロウェルであり、検査に必要なター
ゲットＤＮＡを含むサンプル溶液２４を必要かつ十分な
量だけ充填できる容積が確保されている。セルアレイの
高集積化を実現するには、隣接する反応ウェル１４同士
の間隔は狭い方が望ましいが、サンプル溶液のクロスコ
ンタミネーションが生じないように、所定の間隔を設け
る必要がある。
中心とする主要回路の断面構造図である。トランジスタ
Ｔｒ２はゲート絶縁膜２５と、ドレイン領域１５と、チ
ャネル領域１６と、ソース領域１７とを含んで構成され
るＭＯＳトランジスタである。また、ソース電極１９は
上述した列ドライバ１２から電源電圧の供給を受け、ト
ランジスタＴｒ２がピンチオフ領域で動作できる状態に
設定されている。ドレイン電極１８はチャネル領域１６
を流れるドレイン電流を外部回路に出力するための端子
である。トランジスタＴｒ２はプラズマＣＶＤなどで成
膜された窒化シリコン膜などのパッシベーション膜２２
で被覆されており、サンプル溶液２４がトランジスタ内
部に浸水しないよう保護している。反応ウェル１４は酸
化シリコンなどの絶縁膜２３をエッチング加工して凹状
に形成されたマイクロウェルであり、検査に必要なター
ゲットＤＮＡを含むサンプル溶液２４を必要かつ十分な
量だけ充填できる容積が確保されている。セルアレイの
高集積化を実現するには、隣接する反応ウェル１４同士
の間隔は狭い方が望ましいが、サンプル溶液のクロスコ
ンタミネーションが生じないように、所定の間隔を設け
る必要がある。
【００５４】ゲート絶縁膜２５上には多数の金属微粒子
２０が適度な分散密度で固着されている。好ましい分散
密度は金属微粒子２０の粒子径及びトランジスタＴｒ２
のチャネル面積によって異なるが、金属微粒子２０が相
互に導通しないように、且つ粒子間隔が開きすぎない程
度の適度な微小間隔をおいて配置できる分散密度である
ことが望ましい。より具体的には、これらの金属微粒子
２０におけるＤＮＡハイブリダイゼーションに起因する
電位変化によって、チャネル領域１６に反転層を形成せ
しめるだけの分散密度が必要である。このような適度な
密度で配置される多数の金属微粒子２０の集合体（微粒
子群）は巨視的にみるとトランジスタＴｒ２のゲート電
極として機能する。金属微粒子２０の材質としては、プ
ローブＤＮＡが固定できるものであれば特に限定される
ものではなく、硫黄化合物を化学的に吸着できる金属材
質であれば、金、銀、白金、銅などが好適である。
２０が適度な分散密度で固着されている。好ましい分散
密度は金属微粒子２０の粒子径及びトランジスタＴｒ２
のチャネル面積によって異なるが、金属微粒子２０が相
互に導通しないように、且つ粒子間隔が開きすぎない程
度の適度な微小間隔をおいて配置できる分散密度である
ことが望ましい。より具体的には、これらの金属微粒子
２０におけるＤＮＡハイブリダイゼーションに起因する
電位変化によって、チャネル領域１６に反転層を形成せ
しめるだけの分散密度が必要である。このような適度な
密度で配置される多数の金属微粒子２０の集合体（微粒
子群）は巨視的にみるとトランジスタＴｒ２のゲート電
極として機能する。金属微粒子２０の材質としては、プ
ローブＤＮＡが固定できるものであれば特に限定される
ものではなく、硫黄化合物を化学的に吸着できる金属材
質であれば、金、銀、白金、銅などが好適である。
【００５５】図４に示すように、これらの金属微粒子２
０の表面にはプローブＤＮＡ３０がその末端に導入され
たチオール基との金−硫黄配位結合を介して均一に結合
している。オリゴヌクレオチドにチオール基を導入する
手法は、Chemistry Letters1805-1808 (1994)又はNucle
ic Acids Res.,13,4484(1985)にて詳細に開示さてい
る。プローブＤＮＡ３０となるＤＮＡ鎖としては、ター
ゲットＤＮＡと相補的な塩基配列を有するもの、例え
ば、生体試料から抽出したＤＮＡ鎖を制限酵素で切断
し、電気泳動による分解などで精製した一本鎖ＤＮＡ若
しくは生化学的に合成したオリゴヌクレオチド、ＰＣＲ
（ポリメラーゼ連鎖反応）産物、cＤＮＡなどを用いる
ことができる。一方、ターゲットＤＮＡとしては、生物
材料から抽出したＤＮＡ鎖を遺伝子分解酵素若しくは超
音波処理で分解したもの、又は特定のＤＮＡ鎖からＰＣ
Ｒによって増幅させた一本鎖ＤＮＡ等を用いることがで
きる。ここで、金属微粒子２０の形状は特に限定される
ものではないが、同微粒子表面へのプローブＤＮＡ３０
の結合を均一にするためには、球体若しくはこれに近い
形状が望ましい。
０の表面にはプローブＤＮＡ３０がその末端に導入され
たチオール基との金−硫黄配位結合を介して均一に結合
している。オリゴヌクレオチドにチオール基を導入する
手法は、Chemistry Letters1805-1808 (1994)又はNucle
ic Acids Res.,13,4484(1985)にて詳細に開示さてい
る。プローブＤＮＡ３０となるＤＮＡ鎖としては、ター
ゲットＤＮＡと相補的な塩基配列を有するもの、例え
ば、生体試料から抽出したＤＮＡ鎖を制限酵素で切断
し、電気泳動による分解などで精製した一本鎖ＤＮＡ若
しくは生化学的に合成したオリゴヌクレオチド、ＰＣＲ
（ポリメラーゼ連鎖反応）産物、cＤＮＡなどを用いる
ことができる。一方、ターゲットＤＮＡとしては、生物
材料から抽出したＤＮＡ鎖を遺伝子分解酵素若しくは超
音波処理で分解したもの、又は特定のＤＮＡ鎖からＰＣ
Ｒによって増幅させた一本鎖ＤＮＡ等を用いることがで
きる。ここで、金属微粒子２０の形状は特に限定される
ものではないが、同微粒子表面へのプローブＤＮＡ３０
の結合を均一にするためには、球体若しくはこれに近い
形状が望ましい。
【００５６】このように、個々の金属微粒子２０の表面
に所定の誘電率を有するプローブＤＮＡ３０を固定する
ことにより、各々の金属微粒子２０と参照電極２１との
間には微小キャパシタが形成される。参照電極２１は上
述の列ドライバ１２から定電圧Ｖrefの供給を受けてい
る。トランジスタＴｒ２の等価回路は、図２に示すよう
に、ゲート電極上に多数の微小キャパシタが並列接続す
る回路構成となる。金属微粒子の個数をｎ（ｎ≫１）と
し、微小キャパシタの容量をΔＣｓとすれば、キャパシ
タＣｓの容量はｎΔＣｓとなる。個々の金属微粒子２０
の表面に固定されているプローブＤＮＡ３０と、サンプ
ル溶液２４中に含まれるターゲットＤＮＡとがハイブリ
ダイスすることにより、微小キャパシタの容量が変動す
る。それぞれの微小キャパシタの容量変化量は異なる
が、これらの容量変化量の総和がキャパシタＣｓの容量
変化量となり、トランジスタＴｒ２の相互コンダクタン
スを変化させる。
に所定の誘電率を有するプローブＤＮＡ３０を固定する
ことにより、各々の金属微粒子２０と参照電極２１との
間には微小キャパシタが形成される。参照電極２１は上
述の列ドライバ１２から定電圧Ｖrefの供給を受けてい
る。トランジスタＴｒ２の等価回路は、図２に示すよう
に、ゲート電極上に多数の微小キャパシタが並列接続す
る回路構成となる。金属微粒子の個数をｎ（ｎ≫１）と
し、微小キャパシタの容量をΔＣｓとすれば、キャパシ
タＣｓの容量はｎΔＣｓとなる。個々の金属微粒子２０
の表面に固定されているプローブＤＮＡ３０と、サンプ
ル溶液２４中に含まれるターゲットＤＮＡとがハイブリ
ダイスすることにより、微小キャパシタの容量が変動す
る。それぞれの微小キャパシタの容量変化量は異なる
が、これらの容量変化量の総和がキャパシタＣｓの容量
変化量となり、トランジスタＴｒ２の相互コンダクタン
スを変化させる。
【００５７】ゲート絶縁膜２５上への金属微粒子２０の
固定方法として、各種の固定方法が考えられるが、いわ
ゆるインクジェット方式が望ましい。本明細書におい
て、インクジェット方式とは、電気エネルギーを機械エ
ネルギーに変換する電気機械変換素子、若しくは発熱抵
抗体を有する発熱素子等の電気熱変換体を利用して液滴
を吐出させる方式のことをいうものとする。前者の一般
的な例は、ピエゾ素子のような電気機械変換素子に供給
される電気エネルギーを機械エネルギーに変換して微小
液滴を吐出するピエゾジェット方式であり、後者の一般
的な例は、熱エネルギーを利用して気泡を発生させ、液
滴を吐出するサーマルジェット方式／バブルジェット
（登録商標）方式である。同方式を用いる場合には、有
機溶媒などの分散剤に分散された金属微粒子２０を液滴
吐出ヘッド（インクジェットヘッド）から吐出させ、ゲ
ート絶縁膜２５上に均一に塗布する。液滴吐出ヘッドを
用いれば、数μｍ程度の微小スポットへの液滴吐出制御
を正確かつ迅速に行える上に、ゲート絶縁膜２５の平面
形状に合わせて容易にパターニングを行えるメリットが
ある。
固定方法として、各種の固定方法が考えられるが、いわ
ゆるインクジェット方式が望ましい。本明細書におい
て、インクジェット方式とは、電気エネルギーを機械エ
ネルギーに変換する電気機械変換素子、若しくは発熱抵
抗体を有する発熱素子等の電気熱変換体を利用して液滴
を吐出させる方式のことをいうものとする。前者の一般
的な例は、ピエゾ素子のような電気機械変換素子に供給
される電気エネルギーを機械エネルギーに変換して微小
液滴を吐出するピエゾジェット方式であり、後者の一般
的な例は、熱エネルギーを利用して気泡を発生させ、液
滴を吐出するサーマルジェット方式／バブルジェット
（登録商標）方式である。同方式を用いる場合には、有
機溶媒などの分散剤に分散された金属微粒子２０を液滴
吐出ヘッド（インクジェットヘッド）から吐出させ、ゲ
ート絶縁膜２５上に均一に塗布する。液滴吐出ヘッドを
用いれば、数μｍ程度の微小スポットへの液滴吐出制御
を正確かつ迅速に行える上に、ゲート絶縁膜２５の平面
形状に合わせて容易にパターニングを行えるメリットが
ある。
【００５８】また、金属微粒子２０を含む分散剤として
は、微小液滴の飛翔、吐出が安定的に行われる溶媒であ
れば特に限定されるものではなく、金属微粒子２０と分
散剤が混合した状態で液滴吐出可能となる物性値となる
ものであればよい。このような分散剤として、例えば、
キシレン、トルエン、ドデシルベンゼン、ミネラルスピ
リット、トリデカン、α−テルピネオールなどの高融点
有機溶媒を用い、粘度１ｃＰｓ〜２０ｃＰｓ、表面張力
３０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとなる範囲に調製すればよ
い。液滴吐出ヘッドからの液滴吐出を安定的に行わせる
には、液滴吐出ヘッドの貯蔵室内で分散剤が乾燥しにく
いほうが望ましく、できるだけ高融点材料を選択するの
が好ましい。
は、微小液滴の飛翔、吐出が安定的に行われる溶媒であ
れば特に限定されるものではなく、金属微粒子２０と分
散剤が混合した状態で液滴吐出可能となる物性値となる
ものであればよい。このような分散剤として、例えば、
キシレン、トルエン、ドデシルベンゼン、ミネラルスピ
リット、トリデカン、α−テルピネオールなどの高融点
有機溶媒を用い、粘度１ｃＰｓ〜２０ｃＰｓ、表面張力
３０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとなる範囲に調製すればよ
い。液滴吐出ヘッドからの液滴吐出を安定的に行わせる
には、液滴吐出ヘッドの貯蔵室内で分散剤が乾燥しにく
いほうが望ましく、できるだけ高融点材料を選択するの
が好ましい。
【００５９】本実施形態によれば、ゲート絶縁膜２５上
に適度な分散密度で固定される金属微粒子２０の表面に
プローブＤＮＡ３０を結合することにより、大部分の金
属微粒子２０の表面上に隙間なく均一な結合密度でプロ
ーブＤＮＡ３０を結合させることができる。つまり、従
来ではゲート電極上の比較的大面積のチャネル領域全体
にわたって均一にプローブＤＮＡを結合しなければなら
ず、結合密度にばらつきが生じる結果、上述した問題点
が生じていたのに対し、本実施形態によれば、微小な表
面積を有する金属微粒子２０にプローブＤＮＡ３０を結
合すればよいため、ＤＮＡ末端にチオール基が導入され
たプローブＤＮＡを含む溶液をこれら金属微粒子群に万
遍なく塗布するだけで、大多数の金属微粒子２０の表面
に化学的に吸着されるプローブＤＮＡ３０の結合密度を
均一且つ高密度にすることができる。このため、ごく一
部の金属微粒子群の表面に結合されるプローブＤＮＡ３
０の結合密度が均一とならず、結合密度が疎な部分にお
いて電界質のサンプル溶液２４を介して参照電極２１と
導通したとしても、微小キャパシタが形成されなくなる
のは金属微粒子群のごく一部であり、大多数の金属微粒
子２０は微小キャパシタを形成することができ、ゲート
電極と参照電極が導通することによって、トランジスタ
Ｔｒ２のコンダクタンスを変化させることができないと
いった不都合を解消できる。
に適度な分散密度で固定される金属微粒子２０の表面に
プローブＤＮＡ３０を結合することにより、大部分の金
属微粒子２０の表面上に隙間なく均一な結合密度でプロ
ーブＤＮＡ３０を結合させることができる。つまり、従
来ではゲート電極上の比較的大面積のチャネル領域全体
にわたって均一にプローブＤＮＡを結合しなければなら
ず、結合密度にばらつきが生じる結果、上述した問題点
が生じていたのに対し、本実施形態によれば、微小な表
面積を有する金属微粒子２０にプローブＤＮＡ３０を結
合すればよいため、ＤＮＡ末端にチオール基が導入され
たプローブＤＮＡを含む溶液をこれら金属微粒子群に万
遍なく塗布するだけで、大多数の金属微粒子２０の表面
に化学的に吸着されるプローブＤＮＡ３０の結合密度を
均一且つ高密度にすることができる。このため、ごく一
部の金属微粒子群の表面に結合されるプローブＤＮＡ３
０の結合密度が均一とならず、結合密度が疎な部分にお
いて電界質のサンプル溶液２４を介して参照電極２１と
導通したとしても、微小キャパシタが形成されなくなる
のは金属微粒子群のごく一部であり、大多数の金属微粒
子２０は微小キャパシタを形成することができ、ゲート
電極と参照電極が導通することによって、トランジスタ
Ｔｒ２のコンダクタンスを変化させることができないと
いった不都合を解消できる。
【００６０】尚、上記の構成において、トランジスタＴ
ｒ２のゲート絶縁膜２５上に金属微粒子２０とともに絶
縁性微粒子を適度な分散密度で固定するように構成して
もよい。絶縁性微粒子の詳細については後述するが、同
微粒子を金属微粒子２０とともにゲート絶縁膜２５上に
配置することで、金属微粒子２０同士の絶縁性をより効
果的に確保することができる。
ｒ２のゲート絶縁膜２５上に金属微粒子２０とともに絶
縁性微粒子を適度な分散密度で固定するように構成して
もよい。絶縁性微粒子の詳細については後述するが、同
微粒子を金属微粒子２０とともにゲート絶縁膜２５上に
配置することで、金属微粒子２０同士の絶縁性をより効
果的に確保することができる。
【００６１】また、上記の構成において、ゲート絶縁膜
２５上に形成された金属微粒子群は電極型センサにおけ
る作用極をなすものであるが、トランジスタＴｒ２のゲ
ート電極には電流が流れないため、説明の便宜上、対極
を省略している（後述する実施形態２においても同様で
ある）。また、上記の説明においては、バイオセンサの
受容体としてプローブＤＮＡを用いることにより遺伝子
解析を行う場合を例示したが、本発明はこれに限られ
ず、例えば、抗原を受容体とすることで抗原抗体反応を
検出したり、酵素を受容体とすることで酵素基質反応を
検出することもできる。つまり、受容体の種類によっ
て、酵素センサ、免疫センサ、微生物センサ、オルガネ
ラセンサ、組織センサ、レセプタセンサなどに分類し、
用途別に使い分けることができる。このように、バイオ
センサの用途に応じて分子認識作用のある生体分子を受
容体として適宜選択することにより、各種の生化学物質
のセンシングを行うことができる。このようなバイオセ
ンサは医療現場や個人で用いられるポイントオブケアデ
バイスや、ヘルスケアデバイスに応用することが可能で
ある。
２５上に形成された金属微粒子群は電極型センサにおけ
る作用極をなすものであるが、トランジスタＴｒ２のゲ
ート電極には電流が流れないため、説明の便宜上、対極
を省略している（後述する実施形態２においても同様で
ある）。また、上記の説明においては、バイオセンサの
受容体としてプローブＤＮＡを用いることにより遺伝子
解析を行う場合を例示したが、本発明はこれに限られ
ず、例えば、抗原を受容体とすることで抗原抗体反応を
検出したり、酵素を受容体とすることで酵素基質反応を
検出することもできる。つまり、受容体の種類によっ
て、酵素センサ、免疫センサ、微生物センサ、オルガネ
ラセンサ、組織センサ、レセプタセンサなどに分類し、
用途別に使い分けることができる。このように、バイオ
センサの用途に応じて分子認識作用のある生体分子を受
容体として適宜選択することにより、各種の生化学物質
のセンシングを行うことができる。このようなバイオセ
ンサは医療現場や個人で用いられるポイントオブケアデ
バイスや、ヘルスケアデバイスに応用することが可能で
ある。
【００６２】発明の実施の形態２．以下、各図を参照し
て本実施の形態について説明する。
て本実施の形態について説明する。
【００６３】図５は第２の実施形態に係わるセンサセル
の主要部分の平面図、図６は同センサセルのＡ−Ａ線断
面図である。図６に示すように、トランジスタＴｒ２は
基板１１上において半導体製造プロセスを用いて形成さ
れたゲート電極２６と、ゲート絶縁膜２５と、ドレイン
領域１５と、チャネル領域１６と、ソース領域１７と、
ドレイン電極１８と、ソース電極１９とを含んで構成さ
れるＭＯＳトランジスタである。同トランジスタはパッ
シベーション膜２２で被覆されており、その上部には絶
縁膜２３をエッチング加工して凹状に形成された反応ウ
ェル１４内にターゲットＤＮＡを含むサンプル溶液２４
が充填されている。
の主要部分の平面図、図６は同センサセルのＡ−Ａ線断
面図である。図６に示すように、トランジスタＴｒ２は
基板１１上において半導体製造プロセスを用いて形成さ
れたゲート電極２６と、ゲート絶縁膜２５と、ドレイン
領域１５と、チャネル領域１６と、ソース領域１７と、
ドレイン電極１８と、ソース電極１９とを含んで構成さ
れるＭＯＳトランジスタである。同トランジスタはパッ
シベーション膜２２で被覆されており、その上部には絶
縁膜２３をエッチング加工して凹状に形成された反応ウ
ェル１４内にターゲットＤＮＡを含むサンプル溶液２４
が充填されている。
【００６４】図５に示すように、トランジスタＴｒ２と
平面的に重複しない位置、つまり、同トランジスタから
若干の距離をおいた位置に略方形状の平面電極２７が形
成されている。この平面電極２７はゲート電極２６のフ
ォトリソ工程の際に同時にパターン成膜されるものであ
り、ゲート電極２６と同一の導伝性膜、例えば、リン
（Ｐ）がドープされたポリシリコンから構成されてい
る。平面電極２７は反応ウェル１４内におけるＤＮＡハ
イブリダイゼーションを検出するために必要かつ十分な
キャパシタ面積を有している。さらに、平面電極２７の
近傍には電位基準となる参照電極２１が形成されてい
る。参照電極２１は照合電極、比較電極と称される場合
もある。図６に示すように、平面電極２７の上部に成膜
されているパッシベーション膜２２はマイクロメートル
オーダーの粒子サイズを有する多数の微粒子が確実に固
着できるだけの面積を有する凹部２８が形成されてい
る。この凹部２８内には多数の金属微粒子２０と絶縁性
微粒子４０とが所定の分散密度で混在し、且つその表面
にプローブＤＮＡ３０を結合した状態でパッシベーショ
ン膜２２上に固着されている。
平面的に重複しない位置、つまり、同トランジスタから
若干の距離をおいた位置に略方形状の平面電極２７が形
成されている。この平面電極２７はゲート電極２６のフ
ォトリソ工程の際に同時にパターン成膜されるものであ
り、ゲート電極２６と同一の導伝性膜、例えば、リン
（Ｐ）がドープされたポリシリコンから構成されてい
る。平面電極２７は反応ウェル１４内におけるＤＮＡハ
イブリダイゼーションを検出するために必要かつ十分な
キャパシタ面積を有している。さらに、平面電極２７の
近傍には電位基準となる参照電極２１が形成されてい
る。参照電極２１は照合電極、比較電極と称される場合
もある。図６に示すように、平面電極２７の上部に成膜
されているパッシベーション膜２２はマイクロメートル
オーダーの粒子サイズを有する多数の微粒子が確実に固
着できるだけの面積を有する凹部２８が形成されてい
る。この凹部２８内には多数の金属微粒子２０と絶縁性
微粒子４０とが所定の分散密度で混在し、且つその表面
にプローブＤＮＡ３０を結合した状態でパッシベーショ
ン膜２２上に固着されている。
【００６５】本発明の望ましい態様として、個々の金属
微粒子２０を取り囲むように、つまり、金属微粒子２０
同士が相互に接触することにより電気的に導通しないよ
うに、絶縁性微粒子４０を凹部２８内に分散させるのが
好適である。このような絶縁性微粒子４０として、絶縁
性材質からなる微粒子であれば、その材質、粒子サイ
ズ、形状、粒子数などは特に限定されるものではない
が、材質としては、例えば、酸化シリコン、アルミナ、
天然ゴムラテックスなどの絶縁性に優れた材質が望まし
い。また、本発明の望ましい態様として、金属微粒子２
０が適度な分散密度で分散し、かつ同微粒子同士が互い
に導通しないように調整するため、同粒子の粒子サイ
ズ、形状及び粒子数は、絶縁性微粒子４０とほぼ同程度
の粒子サイズ、形状及び粒子数とするのが望ましい。金
属微粒子２０の粒子サイズ、形状及び粒子数を絶縁性微
粒子４０の粒子サイズ、形状及び粒子数とそれぞれ同程
度に設計することで、これら二種類の微粒子をパッシベ
ーション膜２２上に分散させたとき、確率的にはこれら
の微粒子の分散密度をほぼ同程度にすることができ、金
属微粒子２０が絶縁性微粒子４０同士の隙間に入り込む
ことで個々の金属微粒子２０ができるだけ互いに接触す
ることなく、また仮に複数の金属微粒子２０が集合して
粒子団を形成したとしても、当該粒子団のサイズはあま
り大きくならないと予想できるため、他の金属微粒子２
０との絶縁性をより確実に保つことができる。
微粒子２０を取り囲むように、つまり、金属微粒子２０
同士が相互に接触することにより電気的に導通しないよ
うに、絶縁性微粒子４０を凹部２８内に分散させるのが
好適である。このような絶縁性微粒子４０として、絶縁
性材質からなる微粒子であれば、その材質、粒子サイ
ズ、形状、粒子数などは特に限定されるものではない
が、材質としては、例えば、酸化シリコン、アルミナ、
天然ゴムラテックスなどの絶縁性に優れた材質が望まし
い。また、本発明の望ましい態様として、金属微粒子２
０が適度な分散密度で分散し、かつ同微粒子同士が互い
に導通しないように調整するため、同粒子の粒子サイ
ズ、形状及び粒子数は、絶縁性微粒子４０とほぼ同程度
の粒子サイズ、形状及び粒子数とするのが望ましい。金
属微粒子２０の粒子サイズ、形状及び粒子数を絶縁性微
粒子４０の粒子サイズ、形状及び粒子数とそれぞれ同程
度に設計することで、これら二種類の微粒子をパッシベ
ーション膜２２上に分散させたとき、確率的にはこれら
の微粒子の分散密度をほぼ同程度にすることができ、金
属微粒子２０が絶縁性微粒子４０同士の隙間に入り込む
ことで個々の金属微粒子２０ができるだけ互いに接触す
ることなく、また仮に複数の金属微粒子２０が集合して
粒子団を形成したとしても、当該粒子団のサイズはあま
り大きくならないと予想できるため、他の金属微粒子２
０との絶縁性をより確実に保つことができる。
【００６６】このように、個々の金属微粒子２０ができ
るだけ互いに導通することなく、他の金属微粒子２０と
の絶縁性を保つことにより、これら金属微粒子２０の表
面に結合されたプローブＤＮＡ３０を介して参照電極２
１との間に多数の微小キャパシタを形成することができ
る。当該微小キャパシタの個数は金属微粒子２０同士の
絶縁性、つまり、同粒子の絶縁性微粒子４０に対する混
ざり具合によって微妙に異なるが、凹部２８内に絶縁性
微粒子４０を混在させることで、その個数を金属微粒子
２０の個数とできるだけ近いものにすることが可能であ
る。
るだけ互いに導通することなく、他の金属微粒子２０と
の絶縁性を保つことにより、これら金属微粒子２０の表
面に結合されたプローブＤＮＡ３０を介して参照電極２
１との間に多数の微小キャパシタを形成することができ
る。当該微小キャパシタの個数は金属微粒子２０同士の
絶縁性、つまり、同粒子の絶縁性微粒子４０に対する混
ざり具合によって微妙に異なるが、凹部２８内に絶縁性
微粒子４０を混在させることで、その個数を金属微粒子
２０の個数とできるだけ近いものにすることが可能であ
る。
【００６７】本実施形態において、微小な表面積を有す
る金属微粒子２０にプローブＤＮＡ３０を結合する際に
は、上述の実施形態１と同様に、ＤＮＡ末端にチオール
基が導入されたプローブＤＮＡを含む溶液をこれら金属
微粒子群に万遍なく塗布するだけで、大多数の金属微粒
子２０の表面に化学的に吸着されるプローブＤＮＡ３０
の結合密度をほぼ均一にすることができるが、これに加
えて、一部の金属微粒子群についてはプローブＤＮＡ３
０の結合密度が均一でなく、結合密度が疎な部分におい
て電界質のサンプル溶液２４を介して参照電極２１と導
通する場合が生じても、本実施形態では、個々の金属微
粒子２０は互いに接触しないように絶縁性がより一層確
実に確保さているため、参照電極２１と導通する金属微
粒子２０の個数を可能な限り少なくすることができる。
る金属微粒子２０にプローブＤＮＡ３０を結合する際に
は、上述の実施形態１と同様に、ＤＮＡ末端にチオール
基が導入されたプローブＤＮＡを含む溶液をこれら金属
微粒子群に万遍なく塗布するだけで、大多数の金属微粒
子２０の表面に化学的に吸着されるプローブＤＮＡ３０
の結合密度をほぼ均一にすることができるが、これに加
えて、一部の金属微粒子群についてはプローブＤＮＡ３
０の結合密度が均一でなく、結合密度が疎な部分におい
て電界質のサンプル溶液２４を介して参照電極２１と導
通する場合が生じても、本実施形態では、個々の金属微
粒子２０は互いに接触しないように絶縁性がより一層確
実に確保さているため、参照電極２１と導通する金属微
粒子２０の個数を可能な限り少なくすることができる。
【００６８】凹部２８内に金属微粒子２０及び絶縁性微
粒子４０を固着する手法として、幾つかの手法が考えら
れるが、例えば、凹部２８内に予め絶縁性微粒子４０を
適度な分散密度で万遍なく固着しておき、その上で個々
の絶縁性微粒子４０の隙間を埋めるように金属微粒子２
０を固着する。本発明の望ましい態様によれば、これら
二種類の微粒子の固着手段として、上述のインクジェッ
ト方式が好ましい。同方式によれば、凹部２８のような
微小スポットに対して正確に微粒子を塗布することがで
きる上に、凹部２８の形状に合わせてマイクロメートル
オーダの正確さで容易にパターニングできるためであ
る。但し、凹部２８内における絶縁性微粒子４０の分布
に偏りがあると、後工程で塗布される金属微粒子２０同
士の電気的導通の割合が相対的に高くなるため、液滴吐
出ヘッドの貯蔵室に充填される幾つかの絶縁性微粒子４
０が分散剤中に分散している状態において集合し、一定
の固まりを有する粒子団とならないように、分散剤を選
択する必要がある。
粒子４０を固着する手法として、幾つかの手法が考えら
れるが、例えば、凹部２８内に予め絶縁性微粒子４０を
適度な分散密度で万遍なく固着しておき、その上で個々
の絶縁性微粒子４０の隙間を埋めるように金属微粒子２
０を固着する。本発明の望ましい態様によれば、これら
二種類の微粒子の固着手段として、上述のインクジェッ
ト方式が好ましい。同方式によれば、凹部２８のような
微小スポットに対して正確に微粒子を塗布することがで
きる上に、凹部２８の形状に合わせてマイクロメートル
オーダの正確さで容易にパターニングできるためであ
る。但し、凹部２８内における絶縁性微粒子４０の分布
に偏りがあると、後工程で塗布される金属微粒子２０同
士の電気的導通の割合が相対的に高くなるため、液滴吐
出ヘッドの貯蔵室に充填される幾つかの絶縁性微粒子４
０が分散剤中に分散している状態において集合し、一定
の固まりを有する粒子団とならないように、分散剤を選
択する必要がある。
【００６９】このような分散剤としては、微小液滴の飛
翔、吐出が安定的に行われる溶媒であれば特に限定され
るものではなく、絶縁性微粒子４０と分散剤が混合した
状態で液滴吐出可能となる物性値となるものであればよ
い。具体的には、粘度１ｃＰｓ〜２０ｃＰｓ、表面張力
３０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとなる範囲が好ましい。ま
た、液滴吐出ヘッドからの液滴吐出を安定的に行わせる
には、液滴吐出ヘッドの貯蔵室内で分散剤が乾燥しにく
いほうが望ましく、できるだけ高融点材料を選択するの
が好ましい。このような分散剤として、例えば、キシレ
ン、トルエン、ドデシルベンゼン、ミネラルスピリッ
ト、トリデカン、α−テルピネオールなどの高融点有機
溶媒などを挙げることができる。凹部２８内に絶縁性微
粒子４０を塗布し、乾燥に適した雰囲気に制御して、絶
縁性微粒子４０を凹部２８内に固着したならば、これら
の絶縁性微粒子４０の隙間を埋めるように、多数の金属
微粒子２０をインクジェット方式により凹部２８内に吐
出し、溶媒を乾燥させて同微粒子を固着させる。
翔、吐出が安定的に行われる溶媒であれば特に限定され
るものではなく、絶縁性微粒子４０と分散剤が混合した
状態で液滴吐出可能となる物性値となるものであればよ
い。具体的には、粘度１ｃＰｓ〜２０ｃＰｓ、表面張力
３０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとなる範囲が好ましい。ま
た、液滴吐出ヘッドからの液滴吐出を安定的に行わせる
には、液滴吐出ヘッドの貯蔵室内で分散剤が乾燥しにく
いほうが望ましく、できるだけ高融点材料を選択するの
が好ましい。このような分散剤として、例えば、キシレ
ン、トルエン、ドデシルベンゼン、ミネラルスピリッ
ト、トリデカン、α−テルピネオールなどの高融点有機
溶媒などを挙げることができる。凹部２８内に絶縁性微
粒子４０を塗布し、乾燥に適した雰囲気に制御して、絶
縁性微粒子４０を凹部２８内に固着したならば、これら
の絶縁性微粒子４０の隙間を埋めるように、多数の金属
微粒子２０をインクジェット方式により凹部２８内に吐
出し、溶媒を乾燥させて同微粒子を固着させる。
【００７０】尚、上記の例に替えて、金属微粒子２０と
絶縁性微粒子４０とを所定の比率で分散剤に混同した状
態で、インクジェット方式により両者を同時に凹部２８
内に塗布し、所定の雰囲気下で乾燥させてこれらの微粒
子を固着させてもよい。これら二種類の微粒子の粒子サ
イズ及び形状を同程度にするならば、両者の混合比率は
１：１が望ましい。また、凹部２８の底面に単一の金属
微粒子２０が入り込むことができるだけの微小な凹凸を
形成した上で、凹部２８内に金属微粒子２０を塗布し、
当該凹凸内部に同微粒子を嵌合させるようにして、個々
の金属微粒子２０相互間の絶縁性を確保してもよい。こ
のような微小な凹凸パターンはパッシベーション膜２２
のエッチング加工で容易に形成できる。
絶縁性微粒子４０とを所定の比率で分散剤に混同した状
態で、インクジェット方式により両者を同時に凹部２８
内に塗布し、所定の雰囲気下で乾燥させてこれらの微粒
子を固着させてもよい。これら二種類の微粒子の粒子サ
イズ及び形状を同程度にするならば、両者の混合比率は
１：１が望ましい。また、凹部２８の底面に単一の金属
微粒子２０が入り込むことができるだけの微小な凹凸を
形成した上で、凹部２８内に金属微粒子２０を塗布し、
当該凹凸内部に同微粒子を嵌合させるようにして、個々
の金属微粒子２０相互間の絶縁性を確保してもよい。こ
のような微小な凹凸パターンはパッシベーション膜２２
のエッチング加工で容易に形成できる。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、金属微粒子の表面に受
容体を結合することで、生体反応を検出するための容量
素子を製造するため、同微粒子表面への受容体を均一に
結合させることが可能となり、従来のように、容量素子
を構成する電極間が導通するという不具合を解消でき
る。さらに、金属微粒子に加えて絶縁性微粒子を混在さ
せることで、金属微粒子同士が導通しないように、その
絶縁性を効果的に確保することができる。
容体を結合することで、生体反応を検出するための容量
素子を製造するため、同微粒子表面への受容体を均一に
結合させることが可能となり、従来のように、容量素子
を構成する電極間が導通するという不具合を解消でき
る。さらに、金属微粒子に加えて絶縁性微粒子を混在さ
せることで、金属微粒子同士が導通しないように、その
絶縁性を効果的に確保することができる。
【００７２】また、金属微粒子の粒子数を絶縁性微粒子
の粒子数とほぼ同程度にすることにより、金属微粒子を
適度な分散密度で分散させることができるとともに、同
微粒子同士の絶縁性を効果的に確保することができる。
また、金属微粒子の粒子サイズを絶縁性微粒子の粒子サ
イズとほぼ同程度にすることにより、金属微粒子と絶縁
性微粒子とが均一に混ざる結果、金属微粒子同士の絶縁
をより効果的に確保することができる。また、金属微粒
子の粒子形状を絶縁性微粒子の粒子形状とほぼ同程度に
することにより、金属微粒子と絶縁性微粒子とが均一に
混ざる結果、金属微粒子同士の絶縁をより効果的に確保
することができる。
の粒子数とほぼ同程度にすることにより、金属微粒子を
適度な分散密度で分散させることができるとともに、同
微粒子同士の絶縁性を効果的に確保することができる。
また、金属微粒子の粒子サイズを絶縁性微粒子の粒子サ
イズとほぼ同程度にすることにより、金属微粒子と絶縁
性微粒子とが均一に混ざる結果、金属微粒子同士の絶縁
をより効果的に確保することができる。また、金属微粒
子の粒子形状を絶縁性微粒子の粒子形状とほぼ同程度に
することにより、金属微粒子と絶縁性微粒子とが均一に
混ざる結果、金属微粒子同士の絶縁をより効果的に確保
することができる。
【００７３】また、生体反応を電気信号に変換するため
のトランスデューサとして、容量素子の容量変化に対応
して相互コンダクタンスを変化させる電界効果トランジ
スタを用いることで、受容体と生体分子との反応を電界
トランジスタから出力されるドレイン電流の変動値を基
に検出することができる。
のトランスデューサとして、容量素子の容量変化に対応
して相互コンダクタンスを変化させる電界効果トランジ
スタを用いることで、受容体と生体分子との反応を電界
トランジスタから出力されるドレイン電流の変動値を基
に検出することができる。
【図１】実施形態１に係わるバイオセンサの主要回路構
成図である。
成図である。
【図２】トランスデューサとして機能するトランジスタ
Ｔｒ２の等価回路図である。
Ｔｒ２の等価回路図である。
【図３】実施形態１に係わるセンサセルの断面図であ
る。
る。
【図４】金属微粒子表面にプローブＤＮＡが結合してい
る様子の模式図である。
る様子の模式図である。
【図５】実施形態２に係わるセンサセルの平面図であ
る。
る。
【図６】実施形態２に係わるセンサセルの断面図であ
る。
る。
１０…センサセル
１１…基板
１２…列ドライバ
１３…行ドライバ
１４…反応ウェル
１５…ドレイン領域
１６…チャネル領域
１７…ソース領域
１８…ドレイン電極
１９…ソース電極
２０…金属微粒子
２１…参照電極
２２…パッシベーション膜
２３…絶縁膜
２４…サンプル溶液
２５…ゲート絶縁膜
２６…ゲート電極
２７…平面電極
３０…プローブＤＮＡ
４０…絶縁性微粒子
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）
Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２２
６１７Ｍ
Ｇ０１Ｎ 27/30 ３０１Ｋ
Claims (43)
- 【請求項１】 特定の生体分子と選択的に反応する生体
認識分子を受容体とし、当該受容体を表面に結合する金
属微粒子と、 前記金属微粒子との間で容量素子を構成する電極と、 前記受容体と生体分子との反応によって変化する前記容
量素子の容量変化量を電気信号として出力するトランス
デューサとを備える、センサセル。 - 【請求項２】 前記金属微粒子は絶縁膜上において多数
固定されることによって、金属微粒子群を構成する一方
で、少なくとも一部の金属微粒子群については、個々の
金属微粒子同士が導通しないように配置されている、請
求項１に記載のセンサセル。 - 【請求項３】 前記金属微粒子は絶縁膜上において多数
固定されることによって、金属微粒子群を構成する一方
で、少なくとも一部の金属微粒子群については、当該金
属微粒子群に混在する絶縁性微粒子によって個々の金属
微粒子同士が導通しないように配置されている、請求項
１に記載のセンサセル。 - 【請求項４】 前記金属微粒子の粒子数は前記絶縁性微
粒子の粒子数とほぼ同程度である、請求項３に記載のセ
ンサセル。 - 【請求項５】 前記金属微粒子の粒子サイズは前記絶縁
性微粒子の粒子サイズとほぼ同程度である、請求項３又
は請求項４に記載のセンサセル。 - 【請求項６】 前記金属微粒子の粒子形状は前記絶縁性
微粒子の粒子形状とほぼ同程度である、請求項３乃至請
求項５のうち何れか１項に記載のセンサセル。 - 【請求項７】 前記トランスデューサは、前記容量素子
の容量変化に対応して相互コンダクタンスを変化させる
電界効果トランジスタである、請求項１乃至請求項６の
うち何れか１項に記載のセンサセル。 - 【請求項８】 前記絶縁膜はゲート絶縁膜である、請求
項７に記載のセンサセル。 - 【請求項９】 前記絶縁膜は、ゲート電極に導通する平
面電極上に成膜された絶縁膜である、請求項７に記載の
センサセル。 - 【請求項１０】 前記金属微粒子の材質は、金、銀、白
金、銅からなる群から選ばれる、請求項１乃至請求項９
のうち何れか１項に記載のセンサセル。 - 【請求項１１】 前記生体認識分子は、プローブＤＮＡ
である、請求項１乃至請求項１０のうち何れか１項に記
載のセンサセル。 - 【請求項１２】 特定の生体分子と選択的に反応する生
体認識分子を受容体とし、当該受容体を表面に結合する
金属微粒子と、 ゲート絶縁膜上に前記金属微粒子が多数結合されてなる
電界効果トランジスタと、 電位基準となる参照電極とを備え、 前記受容体と生体分子とが反応することによって、各々
の金属微粒子と参照電極との間に形成される微小容量の
変化に伴い前記電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスを変化させ、前記電界効果トランジスタの電流出力
端子から出力される電流値を変化させる、センサセル。 - 【請求項１３】 前記金属微粒子はゲート絶縁膜上にお
いて多数固定されることによって、金属微粒子群を構成
する一方で、少なくとも一部の金属微粒子群について
は、個々の金属微粒子同士が導通しないように配置され
ている、請求項１２に記載のセンサセル。 - 【請求項１４】 特定の生体分子と選択的に反応する生
体認識分子を受容体とし、当該受容体を表面に結合する
金属微粒子と、 所定の面積を有する平面電極に導通するゲート電極を備
えた電界効果トランジスタと、 電位基準となる参照電極とを備え、 前記金属微粒子は絶縁膜を介して前記平面電極上に多数
配置しており、前記受容体と生体分子とが反応すること
によって、各々の金属微粒子と参照電極との間に形成さ
れる微小容量の変化に伴い前記電界効果トランジスタの
相互コンダクタンスを変化させ、前記電界効果トランジ
スタの電流出力端子から出力される電流値を変化させ
る、センサセル。 - 【請求項１５】 前記金属微粒子は前記絶縁膜上におい
て多数固定されることによって、金属微粒子群を構成す
る一方で、少なくとも一部の金属微粒子群については、
個々の金属微粒子同士が導通しないように配置されてい
る、請求項１４に記載のセンサセル。 - 【請求項１６】 前記金属微粒子は前記絶縁膜上におい
て多数固定されることによって、金属微粒子群を構成す
る一方で、少なくとも一部の金属微粒子群については、
当該金属微粒子群に混在する絶縁性微粒子によって個々
の金属微粒子同士が導通しないように配置されている、
請求項１４に記載のセンサセル。 - 【請求項１７】 前記金属微粒子の粒子数は前記絶縁性
微粒子の粒子数とほぼ同程度である、請求項１６に記載
のセンサセル。 - 【請求項１８】 前記金属微粒子の粒子サイズは前記絶
縁性微粒子の粒子サイズとほぼ同程度である、請求項１
６又は請求項１７に記載のセンサセル。 - 【請求項１９】 前記金属微粒子の粒子形状は前記絶縁
性微粒子の粒子形状とほぼ同程度である、請求項１６乃
至請求項１８のうち何れか１項に記載のセンサセル - 【請求項２０】 前記金属微粒子の材質は、金、銀、白
金、銅からなる群から選ばれる、請求項１２乃至請求項
１９のうち何れか１項に記載のセンサセル。 - 【請求項２１】 前記生体認識分子は、プローブＤＮＡ
である、請求項１２乃至請求項１９のうち何れか１項に
記載のセンサセル。 - 【請求項２２】 請求項１乃至請求項２１のうち何れか
１項に記載のセンサセルをマトリクス状に配したセンサ
セルマトリクスを備える、バイオセンサ。 - 【請求項２３】 生体反応を電気信号として出力するセ
ンサセルをマトリクス状に配列したセンサセルマトリク
スと、 前記センサセルマトリクスの行方向に並ぶ一群のセンサ
セルに接続する行選択線に所定の電圧信号を供給する行
ドライバと、 前記センサセルマトリクスの列方向に並ぶ一群のセンサ
セルに接続する列選択線に所定の電圧信号を供給する列
ドライバとを備える一方、 前記センサセルは、 特定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容
体とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、 ゲート絶縁膜上に前記金属微粒子が多数結合されてなる
電界効果トランジスタと、 電位基準となる参照電極と、 前記列ドライバから供給される電圧信号を前記電界効果
トランジスタのソース端子に供給するスイッチング素子
とを備え、 前記スイッチング素子は前記行選択線を介して行ドライ
バから供給される電圧信号により開状態となり、前記列
選択線を介して列ドライバから供給される電圧信号を前
記電界効果トランジスタのソース端子に入力し、 前記受容体と生体分子とが反応することによって、各々
の金属微粒子と前記参照電極との間に形成される微小容
量の変化に伴い前記電界効果トランジスタの相互コンダ
クタンスを変化させ、前記電界効果トランジスタの電流
出力端子から出力される電流値を変化させる、バイオセ
ンサ。 - 【請求項２４】 前記金属微粒子はゲート絶縁膜上にお
いて多数固定されることによって、金属微粒子群を構成
する一方で、少なくとも一部の金属微粒子群について
は、個々の金属微粒子同士が導通しないように配置され
ている、請求項２３に記載のバイオセンサ。 - 【請求項２５】 生体反応を電気信号として出力するセ
ンサセルをマトリクス状に配列したセンサセルマトリク
スと、 前記センサセルマトリクスの行方向に並ぶ一群のセンサ
セルに接続する行選択線に所定の電圧信号を供給する行
ドライバと、 前記センサセルマトリクスの列方向に並ぶ一群のセンサ
セルに接続する列選択線に所定の電圧信号を供給する列
ドライバとを備える一方、 前記センサセルは、 特定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容
体とし、当該受容体を表面に結合する金属微粒子と、 所定の面積を有する平面電極に導通するゲート電極を備
えた電界効果トランジスタと、 電位基準となる参照電極と、 前記列ドライバから供給される電圧信号を前記電界効果
トランジスタのソース端子に供給するスイッチング素子
とを備え、 前記金属微粒子は絶縁膜を介して前記平面電極上に多数
配置されており、 前記スイッチング素子は前記行選択線を介して行ドライ
バから供給される電圧信号により開状態となり、前記列
選択線を介して列ドライバから供給される電圧信号を前
記電界効果トランジスタのソース端子に入力し、 前記受容体と生体分子とが反応することによって、各々
の金属微粒子と参照電極との間に形成される微小容量の
変化に伴い前記電界効果トランジスタの相互コンダクタ
ンスを変化させ、前記電界効果トランジスタの電流出力
端子から出力される電流値を変化させる、バイオセン
サ。 - 【請求項２６】 前記金属微粒子は前記絶縁膜上におい
て多数固定されることによって、金属微粒子群を構成す
る一方で、少なくとも一部の金属微粒子群については、
個々の金属微粒子同士が導通しないように配置されてい
る、請求項２５に記載のバイオセンサ。 - 【請求項２７】 前記金属微粒子は前記絶縁膜上におい
て多数固定されることによって、金属微粒子群を構成す
る一方で、少なくとも一部の金属微粒子群については、
当該金属微粒子群に混在する絶縁性微粒子によって個々
の金属微粒子同士が導通しないように配置されている、
請求項２５に記載のバイオセンサ。 - 【請求項２８】 前記金属微粒子の粒子数は前記絶縁性
微粒子の粒子数とほぼ同程度である、請求項２７に記載
のバイオセンサ。 - 【請求項２９】 前記金属微粒子の粒子サイズは前記絶
縁性微粒子の粒子サイズとほぼ同程度である、請求項２
７又は請求項２８に記載のバイオセンサ。 - 【請求項３０】 前記金属微粒子の粒子形状は前記絶縁
性微粒子の粒子形状とほぼ同程度である、請求項２７乃
至請求項２９のうち何れか１項に記載のバイオセンサ。 - 【請求項３１】 前記金属微粒子の材質は、金、銀、白
金、銅からなる群から選ばれる、請求項２３乃至請求項
３０のうち何れか１項に記載のバイオセンサ。 - 【請求項３２】 前記生体認識分子は、プローブＤＮＡ
である、請求項２３乃至請求項３１のうち何れか１項に
記載のバイオセンサ。 - 【請求項３３】 生体反応に起因して容量値が変動する
容量素子の製造方法であって、 多数の金属微粒子を含む液滴を、液滴吐出ヘッドから絶
縁膜表面に向けて吐出し、絶縁膜上に分散させて金属微
粒子群を形成する工程と、 前記金属微粒子を含む溶媒を所定の雰囲気の下で乾燥さ
せ、前記金属微粒子を絶縁膜上に固着させる工程と、 特定の生体分子と選択的に反応する生体認識分子を受容
体とし、当該受容体を前記金属粒子の表面に結合させる
工程とを含む、容量素子の製造方法。 - 【請求項３４】 前記絶縁膜上に形成された金属微粒子
群のうち少なくとも一部の金属微粒子群については、個
々の金属微粒子同士が導通しないように配置する、請求
項３３に記載の容量素子の製造方法。 - 【請求項３５】 前記金属微粒子とともに、絶縁性微粒
子を液滴吐出ヘッドから吐出し、前記絶縁膜上に形成さ
れた金属微粒子群のうち少なくとも一部の金属微粒子群
については、個々の金属微粒子同士が導通しないように
配置する、請求項３４に記載の容量素子の製造方法。 - 【請求項３６】 前記絶縁膜表面に予め絶縁性微粒子を
配置しておくことで、前記絶縁膜上に形成された金属微
粒子群のうち少なくとも一部の金属微粒子群について
は、個々の金属微粒子同士が導通しないように配置す
る、請求項３３に記載の容量素子の製造方法。 - 【請求項３７】 前記金属微粒子の粒子数は前記絶縁性
微粒子の粒子数とほぼ同程度である、請求項３５又は請
求項３６に記載の容量素子の製造方法。 - 【請求項３８】 前記金属微粒子の粒子サイズは前記絶
縁性微粒子の粒子サイズとほぼ同程度である、請求項３
５乃至請求項３７のうち何れか１項に記載の容量素子の
製造方法。 - 【請求項３９】 前記金属微粒子の粒子形状は前記絶縁
性微粒子の粒子形状とほぼ同程度である、請求項３５乃
至請求項３８のうち何れか１項に記載の容量素子の製造
方法。 - 【請求項４０】 前記金属微粒子の材質は、金、銀、白
金、銅からなる群から選ばれる、請求項３５乃至請求項
３９のうち何れか１項に記載の容量素子の製造方法。 - 【請求項４１】 前記生体認識分子は、プローブＤＮＡ
である、請求項３５乃至請求項４０のうち何れか１項に
記載の容量素子の製造方法。 - 【請求項４２】 請求項３５乃至請求項４１のうち何れ
か１項に記載の方法で容量素子を製造する工程と、 前記容量素子の容量変化量を電気信号として出力するト
ランスデューサを製造する工程とを含む、センサセルの
製造方法。 - 【請求項４３】 マトリクス状に配列された個々のセン
サセルを請求項４２に記載の方法で製造する工程を含
む、バイオセンサの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002130151A JP2003322633A (ja) | 2002-05-01 | 2002-05-01 | センサセル、バイオセンサ及びこれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002130151A JP2003322633A (ja) | 2002-05-01 | 2002-05-01 | センサセル、バイオセンサ及びこれらの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003322633A true JP2003322633A (ja) | 2003-11-14 |
Family
ID=29543341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002130151A Pending JP2003322633A (ja) | 2002-05-01 | 2002-05-01 | センサセル、バイオセンサ及びこれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003322633A (ja) |
Cited By (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005022142A1 (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | National Institute For Materials Science | 生体分子検出素子及びそれを用いた核酸解析方法 |
| WO2005029059A1 (en) * | 2003-09-19 | 2005-03-31 | Cambridge University Technical Services Limited | Detection of molecular interactions using a field effect transistor |
| WO2005059092A1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-06-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for cell culture, producing method thereof and screening method for cell culture conditions utilizing the same |
| WO2006041224A1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fet-based nucleic acid detecting sensor |
| JP2006242900A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | センサユニット及び反応場セルユニット並びに分析装置 |
| JP2006337153A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Toppan Printing Co Ltd | Ｄｎａ合成判定装置、核酸タンク装置、ｄｎａチップ装置及びｄｎａ判定システム |
| EP1806414A2 (en) | 2006-01-09 | 2007-07-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fet-based sensor for detecting ionic material, ionic material detecting device using the fet-based sensor, and method of detecting ionic material using the fet-based sensor |
| JP2007526466A (ja) * | 2004-03-02 | 2007-09-13 | ミクロナス ゲーエムベーハー | バイオコンポーネントを測定するための電解効果トランジスタ |
| KR100796280B1 (ko) | 2005-12-22 | 2008-01-21 | 서울시립대학교 산학협력단 | 디엔에이를 이용한 규비트의 제조 방법 |
| JP2008082986A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Hokkaido Univ | 口腔内細菌の検出装置 |
| JP2008134255A (ja) * | 2007-12-17 | 2008-06-12 | Hitachi Ltd | 生体分子検出装置及びそれを用いた生体分子検出方法 |
| JP2008522139A (ja) * | 2004-11-26 | 2008-06-26 | ミクロナス ゲーエムベーハー | 電気的構成部材 |
| JP2010000224A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 生体認識装置 |
| WO2010041805A1 (en) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Sensing device |
| JP2012073101A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | バイオセンサ |
| JP2012073104A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | バイオセンサを用いる測定方法およびバイオセンサ |
| US8164123B2 (en) | 2009-09-22 | 2012-04-24 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Biosensor and method of driving the same |
| JP2012088118A (ja) * | 2010-10-18 | 2012-05-10 | Dainippon Printing Co Ltd | トランジスタ型センサ、およびこれを用いた測定方法 |
| US8198658B2 (en) | 2007-06-13 | 2012-06-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Device and method for detecting biomolecules using adsorptive medium and field effect transistor |
| US8632969B2 (en) | 2007-10-09 | 2014-01-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and a device for detecting genes |
| JP2015503729A (ja) * | 2011-12-22 | 2015-02-02 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーＢｅｃｔｏｎ， Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 感染性微生物の迅速な検出のための方法及び装置 |
| JP2016038367A (ja) * | 2014-08-07 | 2016-03-22 | 渡辺 浩志 | 半導体バイオセンサー |
| JP2016188867A (ja) * | 2010-06-30 | 2016-11-04 | ライフ テクノロジーズ コーポレーション | Ｉｓｆｅｔアレイをテストする方法及び装置 |
| US9823217B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-11-21 | Life Technologies Corporation | Chemical device with thin conductive element |
| US9835585B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-12-05 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with protruded sensor surface |
| US9841398B2 (en) | 2013-01-08 | 2017-12-12 | Life Technologies Corporation | Methods for manufacturing well structures for low-noise chemical sensors |
| US9852919B2 (en) | 2013-01-04 | 2017-12-26 | Life Technologies Corporation | Methods and systems for point of use removal of sacrificial material |
| US9927393B2 (en) | 2009-05-29 | 2018-03-27 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| US9951382B2 (en) | 2006-12-14 | 2018-04-24 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
| US9958414B2 (en) | 2010-09-15 | 2018-05-01 | Life Technologies Corporation | Apparatus for measuring analytes including chemical sensor array |
| US9960253B2 (en) | 2010-07-03 | 2018-05-01 | Life Technologies Corporation | Chemically sensitive sensor with lightly doped drains |
| US9964515B2 (en) | 2008-10-22 | 2018-05-08 | Life Technologies Corporation | Integrated sensor arrays for biological and chemical analysis |
| US9970984B2 (en) | 2011-12-01 | 2018-05-15 | Life Technologies Corporation | Method and apparatus for identifying defects in a chemical sensor array |
| US9989489B2 (en) | 2006-12-14 | 2018-06-05 | Life Technnologies Corporation | Methods for calibrating an array of chemically-sensitive sensors |
| US9995708B2 (en) | 2013-03-13 | 2018-06-12 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with sidewall spacer sensor surface |
| US10077472B2 (en) | 2014-12-18 | 2018-09-18 | Life Technologies Corporation | High data rate integrated circuit with power management |
| JP2019002727A (ja) * | 2017-06-13 | 2019-01-10 | 株式会社豊田中央研究所 | センサ用トランジスタ |
| US10422767B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-09-24 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with consistent sensor surface areas |
| US10458942B2 (en) | 2013-06-10 | 2019-10-29 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor array having multiple sensors per well |
| US10481123B2 (en) | 2010-06-30 | 2019-11-19 | Life Technologies Corporation | Ion-sensing charge-accumulation circuits and methods |
| US10605767B2 (en) | 2014-12-18 | 2020-03-31 | Life Technologies Corporation | High data rate integrated circuit with transmitter configuration |
| US10641729B2 (en) | 2010-06-30 | 2020-05-05 | Life Technologies Corporation | Column ADC |
| US10718733B2 (en) | 2009-05-29 | 2020-07-21 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| JP2020150081A (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 大日本印刷株式会社 | 保持部材、転写部材、チップ基板、転写部材の製造方法及び製造装置、発光基板の製造方法 |
| US11307166B2 (en) | 2010-07-01 | 2022-04-19 | Life Technologies Corporation | Column ADC |
| US11339430B2 (en) | 2007-07-10 | 2022-05-24 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
-
2002
- 2002-05-01 JP JP2002130151A patent/JP2003322633A/ja active Pending
Cited By (76)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005022142A1 (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | National Institute For Materials Science | 生体分子検出素子及びそれを用いた核酸解析方法 |
| WO2005029059A1 (en) * | 2003-09-19 | 2005-03-31 | Cambridge University Technical Services Limited | Detection of molecular interactions using a field effect transistor |
| JP4632400B2 (ja) * | 2003-12-16 | 2011-02-16 | キヤノン株式会社 | 細胞培養用基板、その製造方法、それを用いた細胞スクリーニング法 |
| WO2005059092A1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-06-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for cell culture, producing method thereof and screening method for cell culture conditions utilizing the same |
| JP2005176630A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Canon Inc | 細胞培養用基板、その製造方法、それを用いた細胞スクリーニング法 |
| US8323973B2 (en) | 2003-12-16 | 2012-12-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for cell culture, producing method thereof and screening method for cell culture conditions utilizing the same |
| US8148153B2 (en) | 2003-12-16 | 2012-04-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for cell culture, producing method thereof and screening method for cell culture conditions utilizing the same |
| JP2007526466A (ja) * | 2004-03-02 | 2007-09-13 | ミクロナス ゲーエムベーハー | バイオコンポーネントを測定するための電解効果トランジスタ |
| WO2006041224A1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fet-based nucleic acid detecting sensor |
| JP2008522139A (ja) * | 2004-11-26 | 2008-06-26 | ミクロナス ゲーエムベーハー | 電気的構成部材 |
| JP2006242900A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | センサユニット及び反応場セルユニット並びに分析装置 |
| JP2006337153A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Toppan Printing Co Ltd | Ｄｎａ合成判定装置、核酸タンク装置、ｄｎａチップ装置及びｄｎａ判定システム |
| KR100796280B1 (ko) | 2005-12-22 | 2008-01-21 | 서울시립대학교 산학협력단 | 디엔에이를 이용한 규비트의 제조 방법 |
| EP1806414A2 (en) | 2006-01-09 | 2007-07-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fet-based sensor for detecting ionic material, ionic material detecting device using the fet-based sensor, and method of detecting ionic material using the fet-based sensor |
| US8357957B2 (en) | 2006-01-09 | 2013-01-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | FET-based sensor for detecting ionic material, ionic material detecting device using the FET-based sensor, and method of detecting ionic material using the FET-based sensor |
| US7859029B2 (en) | 2006-01-09 | 2010-12-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | FET-based sensor for detecting ionic material, ionic material detecting device using the FET-based sensor, and method of detecting ionic material using the FET-based sensor |
| JP2008082986A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Hokkaido Univ | 口腔内細菌の検出装置 |
| US10203300B2 (en) | 2006-12-14 | 2019-02-12 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
| US10816506B2 (en) | 2006-12-14 | 2020-10-27 | Life Technologies Corporation | Method for measuring analytes using large scale chemfet arrays |
| US11435314B2 (en) | 2006-12-14 | 2022-09-06 | Life Technologies Corporation | Chemically-sensitive sensor array device |
| US11732297B2 (en) * | 2006-12-14 | 2023-08-22 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
| US10633699B2 (en) | 2006-12-14 | 2020-04-28 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
| US9951382B2 (en) | 2006-12-14 | 2018-04-24 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
| US20220340965A1 (en) * | 2006-12-14 | 2022-10-27 | Life Technologies Corporation | Methods and Apparatus for Measuring Analytes Using Large Scale FET Arrays |
| US9989489B2 (en) | 2006-12-14 | 2018-06-05 | Life Technnologies Corporation | Methods for calibrating an array of chemically-sensitive sensors |
| US10502708B2 (en) | 2006-12-14 | 2019-12-10 | Life Technologies Corporation | Chemically-sensitive sensor array calibration circuitry |
| US8198658B2 (en) | 2007-06-13 | 2012-06-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Device and method for detecting biomolecules using adsorptive medium and field effect transistor |
| US11339430B2 (en) | 2007-07-10 | 2022-05-24 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
| US8632969B2 (en) | 2007-10-09 | 2014-01-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and a device for detecting genes |
| JP4731544B2 (ja) * | 2007-12-17 | 2011-07-27 | 株式会社日立製作所 | 生体分子検出装置及びそれを用いた生体分子検出方法 |
| JP2008134255A (ja) * | 2007-12-17 | 2008-06-12 | Hitachi Ltd | 生体分子検出装置及びそれを用いた生体分子検出方法 |
| JP2010000224A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 生体認識装置 |
| US8426900B2 (en) | 2008-10-07 | 2013-04-23 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Sensing device |
| WO2010041805A1 (en) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Sensing device |
| US9964515B2 (en) | 2008-10-22 | 2018-05-08 | Life Technologies Corporation | Integrated sensor arrays for biological and chemical analysis |
| US11137369B2 (en) | 2008-10-22 | 2021-10-05 | Life Technologies Corporation | Integrated sensor arrays for biological and chemical analysis |
| US11768171B2 (en) | 2009-05-29 | 2023-09-26 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| US9927393B2 (en) | 2009-05-29 | 2018-03-27 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| US11692964B2 (en) | 2009-05-29 | 2023-07-04 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| US10809226B2 (en) | 2009-05-29 | 2020-10-20 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| US10718733B2 (en) | 2009-05-29 | 2020-07-21 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
| EP4220146A1 (en) * | 2009-05-29 | 2023-08-02 | Life Technologies Corporation | Apparatus for measuring analytes with an extended floating gate surface area |
| US8164123B2 (en) | 2009-09-22 | 2012-04-24 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Biosensor and method of driving the same |
| US11231451B2 (en) | 2010-06-30 | 2022-01-25 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for testing ISFET arrays |
| JP2016188867A (ja) * | 2010-06-30 | 2016-11-04 | ライフ テクノロジーズ コーポレーション | Ｉｓｆｅｔアレイをテストする方法及び装置 |
| US10641729B2 (en) | 2010-06-30 | 2020-05-05 | Life Technologies Corporation | Column ADC |
| US10481123B2 (en) | 2010-06-30 | 2019-11-19 | Life Technologies Corporation | Ion-sensing charge-accumulation circuits and methods |
| US11307166B2 (en) | 2010-07-01 | 2022-04-19 | Life Technologies Corporation | Column ADC |
| US9960253B2 (en) | 2010-07-03 | 2018-05-01 | Life Technologies Corporation | Chemically sensitive sensor with lightly doped drains |
| US9958414B2 (en) | 2010-09-15 | 2018-05-01 | Life Technologies Corporation | Apparatus for measuring analytes including chemical sensor array |
| US9958415B2 (en) | 2010-09-15 | 2018-05-01 | Life Technologies Corporation | ChemFET sensor including floating gate |
| JP2012073101A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | バイオセンサ |
| JP2012073104A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | バイオセンサを用いる測定方法およびバイオセンサ |
| JP2012088118A (ja) * | 2010-10-18 | 2012-05-10 | Dainippon Printing Co Ltd | トランジスタ型センサ、およびこれを用いた測定方法 |
| US9970984B2 (en) | 2011-12-01 | 2018-05-15 | Life Technologies Corporation | Method and apparatus for identifying defects in a chemical sensor array |
| US10598723B2 (en) | 2011-12-01 | 2020-03-24 | Life Technologies Corporation | Method and apparatus for identifying defects in a chemical sensor array |
| US10365321B2 (en) | 2011-12-01 | 2019-07-30 | Life Technologies Corporation | Method and apparatus for identifying defects in a chemical sensor array |
| JP2015503729A (ja) * | 2011-12-22 | 2015-02-02 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーＢｅｃｔｏｎ， Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 感染性微生物の迅速な検出のための方法及び装置 |
| US9852919B2 (en) | 2013-01-04 | 2017-12-26 | Life Technologies Corporation | Methods and systems for point of use removal of sacrificial material |
| US10436742B2 (en) | 2013-01-08 | 2019-10-08 | Life Technologies Corporation | Methods for manufacturing well structures for low-noise chemical sensors |
| US9841398B2 (en) | 2013-01-08 | 2017-12-12 | Life Technologies Corporation | Methods for manufacturing well structures for low-noise chemical sensors |
| US9995708B2 (en) | 2013-03-13 | 2018-06-12 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with sidewall spacer sensor surface |
| US10422767B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-09-24 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with consistent sensor surface areas |
| US9835585B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-12-05 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with protruded sensor surface |
| US9823217B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-11-21 | Life Technologies Corporation | Chemical device with thin conductive element |
| US11499938B2 (en) | 2013-06-10 | 2022-11-15 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor array having multiple sensors per well |
| US10816504B2 (en) | 2013-06-10 | 2020-10-27 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor array having multiple sensors per well |
| US11774401B2 (en) | 2013-06-10 | 2023-10-03 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor array having multiple sensors per well |
| US10458942B2 (en) | 2013-06-10 | 2019-10-29 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor array having multiple sensors per well |
| JP2016038367A (ja) * | 2014-08-07 | 2016-03-22 | 渡辺 浩志 | 半導体バイオセンサー |
| US11536688B2 (en) | 2014-12-18 | 2022-12-27 | Life Technologies Corporation | High data rate integrated circuit with transmitter configuration |
| US10767224B2 (en) | 2014-12-18 | 2020-09-08 | Life Technologies Corporation | High data rate integrated circuit with power management |
| US10077472B2 (en) | 2014-12-18 | 2018-09-18 | Life Technologies Corporation | High data rate integrated circuit with power management |
| US10605767B2 (en) | 2014-12-18 | 2020-03-31 | Life Technologies Corporation | High data rate integrated circuit with transmitter configuration |
| JP2019002727A (ja) * | 2017-06-13 | 2019-01-10 | 株式会社豊田中央研究所 | センサ用トランジスタ |
| JP2020150081A (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 大日本印刷株式会社 | 保持部材、転写部材、チップ基板、転写部材の製造方法及び製造装置、発光基板の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003322633A (ja) | センサセル、バイオセンサ及びこれらの製造方法 | |
| TW594003B (en) | Sensor cell, biosensor, capacitive device manufacturing method, biological reaction detection method, and gene analyzing method | |
| KR101754859B1 (ko) | 선택적 표면 고정화 부위를 갖는 나노갭 트랜스듀서 | |
| KR101813907B1 (ko) | 다이아몬드 전극 나노갭 트랜스듀서 | |
| US8999724B2 (en) | Method and apparatus for match quality analysis of analyte binding | |
| JP3980030B2 (ja) | Ｄｎａマイクロアレイを用いた核酸検出方法及び核酸検出装置 | |
| EP1392860B1 (en) | Method for fabricating a molecular detection chip | |
| US7695907B2 (en) | Gene detection field-effect device and method of analyzing gene polymorphism therewith | |
| US8855955B2 (en) | Process and apparatus for measuring binding events on a microarray of electrodes | |
| US8486631B2 (en) | Quality control methods for the manufacture of polymer arrays | |
| US7908088B2 (en) | Method for electronically detecting at least one specific interaction between probe molecules and target biomolecules | |
| KR20200026214A (ko) | 센서 및 센싱 시스템 | |
| JP2003322630A (ja) | バイオセンサ、バイオセンシングシステム、及びバイオセンシング方法 | |
| EP1721667B1 (en) | Device for printing biomolecules on substrate using electrohydrodynamic effect | |
| WO2002061146A1 (en) | Use of electrical fields to control interactions between proteins and nucleic acid constructions immobilized on solid supports | |
| CN110546494B (zh) | 用于形成设置在传感器上方的孔的方法 | |
| CA3103296A1 (en) | Sensing systems | |
| Thewes et al. | Integrated circuits for the biology-to-silicon interface [biotechnology] | |
| US20040115672A1 (en) | Use of electrical fields to control interactions between proteins and nucleic acid constructions immobilized on solid supports | |
| JP6273315B2 (ja) | 選択的表面固定化部位を有するナノギャップ・トランスデューサ | |
| Tartagni et al. | Microelectronic chips for molecular and cell biology | |
| De Bellis et al. | Microelectrodes organized in a array format for biomolecular investigations | |
| Ting et al. | Research and development of biochip technologies in Taiwan |