JP2005315886A

JP2005315886A - ケミカルセンシングデバイス

Info

Publication number: JP2005315886A
Application number: JP2005127448A
Authority: JP
Inventors: Kenneth Ward; ケネス・ワード; Pavel Kornilovich; パヴェル・コーニロヴィッチ; Kevin F Peters; ケビン・エフ・ピーターズ; Qingqiao Wei; クインキャオ・ウェイ
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2005-11-10
Also published as: EP1591782A1; TW200538724A; US20050241959A1

Abstract

【課題】ケミカルセンシングデバイスによる低濃度の化学物質の測定を可能にすること。
【解決手段】本発明は、同じ流路114内にケミカルセンサ106、及び温度センサ102又はイオン強度センサ104を有するシステム100に関する。また、本発明は、同じ基板202上にケミカルセンサ106、及び温度センサ102又はイオン強度センサ104を有するシステム100にも関する。本システム100は、２つ以上の化学物質の化学濃度、及び流体の温度またはイオン強度を測定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケミカル（化学）センシングデバイスに関する。

一般的な化学感受性電界効果トランジスタ（chemical-sensitive field-effect transistor：「ChemＦＥＴ」）は、液体または気体の流体中などにおいて種々の化学種を選択的に検出することができる。特定の化学物質を吸着することにより、ChemＦＥＴの電気チャネルの電気的なコンダクタンスに変化が生じる。この変化は、吸着された化学物質の存在に関連付けられ得る。

しかしながら、一般的なChemＦＥＴには大きな問題がある。１つの大きな問題は、溶液のイオン強度が、ChemＦＥＴが測定しようとしている検体（例えば、化学種）の濃度を正確に測定するのを妨げる可能性があることである。これは、溶液のイオン強度が、ChemＦＥＴのチャネルと、そのChemＦＥＴとともに使用される基準電極との間にキャパシタンスを生成する可能性があるためである。このキャパシタンスは、検体とともにChemＦＥＴの電気的なコンダクタンスに寄与する。従って、一般的なChemＦＥＴは、検体および溶液のイオン強度を測定するが、それぞれがどの程度の量だけ測定されているかを正確に区別しない。

この問題を解決するのを助けるために、第２の基準電極および基準溶液を追加することができる。しかしながら、ChemＦＥＴセンサを現場で使用するには大きいか、扱いにくいか、又はコストがかかるので、これは一般的に実用的ではない。その解決手段は、小型のChemＦＥＴセンサの場合には、さらに実用的でない可能性がある。

一般的なChemＦＥＴに伴う別の大きな問題は、温度変化から引き起こされる。温度変化は、一般的なChemＦＥＴの精度を大幅に劣化させる可能性がある。例えば、温度変化は、ChemＦＥＴの電気的なコンダクタンス又はインピーダンスを変化させる可能性があり、ひいては流体内の検体の濃度に関して不正確な測定を引き起こす。また、温度変化は、溶液のイオン伝導率も変化させる可能性があり、それによりチャネルを流れる電流に影響を及ぼす可能性もある。さらに、温度変化は、一般的なChemＦＥＴのセンシング表面の化学的な状態に影響を及ぼす可能性もある。これは、センシング表面の化学平衡が温度変化によって変更される可能性があるためである。この場合、一般的なChemＦＥＴは、センシング表面において検体の濃度を正確に測定することはできるが、溶液の検体の濃度を全体として正確に測定することができない。

温度および温度変化に関連する問題に対処する一般的な方法は、測定されている流体の温度を別個に測定することである。しかしながら、これらの一般的な方法は、ChemＦＥＴが大きいか、扱いにくいか、又は使用するのにコストがかかるので、ChemＦＥＴを現場で使用するには実用的でない場合もある。別個の温度センサを用いる場合のこれらの問題は、小型のChemＦＥＴセンサの場合にはさらに大きくなる可能性がある。

本発明の一実施形態によれば、マイクロスケールの流路と、前記流路内に配置された電気化学センサと、前記流路内に配置された、１つ又は複数の温度センサ又はイオン強度センサとを含む、システムが提供される。

また、本発明の一実施形態によれば、体液の特性を特定する方法が提供される。その方法は、（ａ）少なくとも１つのChemＦＥＴ及び温度センサを含む流路を準備し、（ｂ）前記流路に前記体液を流し、（ｃ）動作（ｂ）を実行しながら、前記ChemＦＥＴの応答を判定し、（ｄ）動作（ｂ）を実行しながら、前記温度センサを用いて、前記ChemＦＥＴ付近の前記体液の温度を検知し、（ｅ）前記ChemＦＥＴの前記判定された応答および前記検知された温度を用いて、前記体液の特性を特定することを含む。

本発明によれば、単一の構造内においてイオン強度センサ及び温度センサが、ケミカルセンサに流体的に非常に接近して配置される。このような構造により、ケミカルセンサを較正するために温度およびイオン強度を測定することも可能になり、ひいては低濃度の化学物質を測定することも可能になる。また、このような構造により、ケミカルセンシングデバイスのコスト、サイズ、及び複雑性が潜在的に低減されることが可能になる。更に、本発明によるケミカルセンシングデバイスは、流路に１回だけ流体を流すことにより複数の化学物質の測定を行うこともでき、それにより、流体の汚染または変化、及び／又は複数の検体を測定するために必要とされる流体の量も、潜在的に削減されることが可能になる。

本明細書および図面の全体にわたって、同じ参照符号を使用して類似のコンポーネント及び要素を参照する。

温度およびイオン強度を正確に測定することなく、大型または小型のケミカルセンサを用いて低濃度の化学物質を測定することは難しい可能性がある。温度およびイオン強度をさらに正確に測定できれば、ケミカルセンサに対する温度およびイオン強度の影響をさらに正確に較正して、ケミカルセンサの応答を補正することができる。

これらの影響は、１つのタイプの電気化学センサであるChemＦＥＴのような、いくつかのケミカルセンサの場合にさらに大きくなる。例えば、小型のChemＦＥＴセンサは多くの場合に、一般的な大型のChemＦＥＴセンサよりも、低濃度の化学物質をより高感度に測定することができる。しかしながら、これらの小型のChemＦＥＴセンサ（例えば、サイズが１ミリメートル未満または約１ミリメートルのもの）は、温度変化およびイオン強度に非常に影響されやすいことを欠点として持つ可能性がある。また、小型のChemＦＥＴセンサを用いる場合、温度およびイオン強度を測定するための一般的な態様（例えば、外部センサ）で使用するのがより難しくなり、精度がより悪くなる可能性がある。また、特に検体の濃度が低い場合に、吸着された層の化学的性質が、温度およびイオン強度の小さな変化にも特に影響されやすいこともあり、測定を一層難しくする。

最初に図１を参照すると、一実施形態による例示的なケミカルセンシングデバイスの平面図が、全体として１００で示される。ケミカルセンシングデバイス（化学感受性デバイス）１００は、温度センサ１０２、イオン強度センサ１０４、及びケミカルセンサ１０６を含むセンシング素子と、基準電極１０８とを含む。さらなる基準電極をケミカルセンシングデバイス１００内に含めることもでき、その場合、追加の基準電極はケミカルセンサ１０６の下流に位置する（図示せず）。導線１１０が、温度センサ１０２、イオン強度センサ１０４、ケミカルセンサ１０６、及び基準電極１０８を電気接続パッド１１２に電気的に接続する。電気接続パッド１１２を用いて、それらのセンシング素子の測定値を読み取るか、較正するか、解析するか、記録するか、或いは通信することができる電気またはコンピュータ解析システムのような他のデバイスとデバイス１００との間で通信することができる。基準電極１０８、導線１１０、及び電気接続パッド１１２は、当業者に理解されているような、金めっきされたアルミニウム、プラチナ、パラジウム、又はドーピングされたシリコンなどの導電性材料あるいは半導体材料からなる。

この例示された実施形態では、デバイス１００は流路１１４を含む。流路１１４は、センシング素子を横切って、ここでは右（上流）から左（下流）に材料（例えば、溶液または気体のような流体材料）を流すための物理的な導管である。流路は、入口管１１６及び出口管１１８を設けられることができ、その別の図が図２に示され、後述される。溶液の場合には、基準電極１０８を用いて、センシング素子に対する溶液の電位が設定および変更される。この電位は、ケミカルセンサ１０６に対して溶液の電位を一定にしておくことによって、ケミカルセンサ１０６をより高精度にすることを可能にする。ChemＦＥＴのようないくつかのタイプのセンサは、或る特定の電位における変化に対する感受性がより強い半導体材料を含む。

一実施形態によれば、デバイス１００は、ケミカルセンサ１０６及び流体に対するイオン強度および／または温度の影響を較正することによってある程度、或る特定の化学物質または或る種の化学物質を非常に低い濃度で測定することができる。低い濃度を測定する場合には、温度またはイオン強度の変化からのわずかな影響でも、測定精度を制限する可能性がある。この実施形態では、約１０ナノメートル〜約３ミリメートルのように、ケミカルセンサ１０６に非常に接近して温度センサ１０２及びイオン強度センサ１０４を配置することにより、イオン強度および温度の正確な測定が支援される。このように接近して配置することにより、これらのセンサ１０２及び１０４は、ケミカルセンサ１０６と同じか、又は非常に類似した状態を経験することが可能になる。

この実施形態において、及び図１の図に示されるように、イオン強度センサ１０４及び温度センサ１０２は、ケミカルセンサ１０６に流体的に非常に接近して配置される。この特定の例では、流路１１４の入口および出口付近に２つの温度センサ１０２が示される。このように配置される場合、流体はケミカルセンサ１０６による測定の直前および直後に温度センサ１０２上を通過する。これは、流体が流路１１４を流れることに起因して、その温度が変化する場合には特に重要である可能性がある。同様に、ケミカルセンサ１０６による測定の直前および直後に、イオン強度センサ１０４によって溶液のイオン強度が測定される。温度センサ１０２及びイオン強度センサ１０４からの情報は、ケミカルセンサ１０６における実際の温度またはイオン強度を正確に測定するのに役立つことができる。また、この情報を用いて、補間するために、センサ付近のイオン強度または温度の勾配を算定することもできる。

また、この実施形態によれば、イオン強度センサ１０４及び温度センサ１０２は、ケミカルセンサ１０６に物理的に極めて接近して位置することができる。このような近さは、例えば１０ナノメートル又は１０ナノメートルより大きくすることができる。流路１１４の全長は、例えば、差し渡しで１０μｍ（１０ミクロン）未満にすることにより、マイクロスケールにすることができる。例示された実施形態では、温度センサ１０２及びイオン強度センサ１０４は、ケミカルセンサ１０６から約１００ナノメートルに位置する。この例示された実施形態における流路１１４は、入口管１１６と出口管１１８との間で測って、差し渡しで約２００ナノメートルとすることができる。デバイス１００のいくつかの実施形態の他の寸法は、さらに詳細に後述される。

図２を参照すると、図１のＡ−Ａ’の線に沿った断面図が示される。この断面図に示された実施形態では、単結晶基板がケミカルセンサ１０６、並びに複数の温度センサ１０２及びイオン強度センサ１０４を支持する。上に形成された絶縁層２０４を有する基板２０２上に、センシング素子および基準電極１０８が示される。この例では、基板２０２は、半導体基板からなる。本明細書の文脈では、用語「半導体基板」は、以下に限定はしないが、半導体ウェーハあるいはチップ、及び／又は半導体材料層（単独で存在するか、又は他の材料を含むアセンブリ内に存在する）のようなバルク半導体材料を含む、半導体材料からなる任意の構成として定義される。用語「基板」は、以下に限定はしないが、上記の半導体基板を含む任意の支持構造体を指している。デバイス１００のこの例示された実施形態では、半導体基板２０２は、約１０^１５ｃｍ^−３のドーピングのような、低濃度にドーピングされたシリコンからなる。また、絶縁層２０４は、二酸化シリコンのような誘電体材料からなることができる。例示された実施形態では、絶縁層２０４は約２００ナノメートルの厚さである。

また、この断面図は流路１１４も示す。この実施形態では、流路１１４は、入口管１１６を通じて流体を送り込み、本体２０８でセンサ上に導き、出口管１１８から排出する。その流体は、ポンプ、重力、又は他の適切な技術で移動させることができる。

一実施形態によれば、デバイス１００は、或る特定の化学物質または或る種の化学物質を測定することができ、イオン強度および／または温度の影響を打ち消すための、組み込まれた態様からなる。大部分のChemＦＥＴのようなケミカルセンサ１０６は、流体の温度およびイオン強度によって影響を受ける可能性がある。また、流体内の検体も温度およびイオン強度によって影響を受ける可能性がある。このため、流体の温度およびイオン強度を正確に測定することは有用である。これらの影響を較正するのを助けるために、デバイス１００は同じ物理的構造、ここでは半導体基板２０２上に、温度センサ１０２及びイオン強度センサ１０４を含む。基板２０２内または基板２０２上に温度センサ１０２がある場合、温度センサ１０２は、ケミカルセンサ１０６付近の温度の正確な測定値を与えることができる。また、この構造によって、単一の構造内で、ケミカルセンサ１０６を較正するために温度およびイオン強度を測定することも可能になり、デバイス１００のコスト、サイズ、及び複雑性を潜在的に低減する。

図３を参照すると、流路１１４を除く図２の断面図が、イオン強度センサ１０４の拡大した断面図および平面図とともに示される。イオン強度センサ１０４は、終端３０２及び細長い本体３０４を有する。終端３０２は、高濃度にドーピングされたシリコン又は金のような、種々の半導体材料または導電性材料からなることができる。少なくともいくつかの実施形態では、細長い本体３０４は流路１１４内に存在することができ、それぞれ終端３０２と導線１１０とを電気的に接続する。細長い本体３０４及び終端３０２は、流路１１４内に存在することができるので、それぞれ流路１１４内の流体からの損傷に耐える材料からなるか、又はそのような材料でコーティングされ得る。

一実施形態では、イオン強度センサ１０４は、溶液の電気抵抗、キャパシタンス、又はインピーダンスの測定を通じてイオン強度を測定する。イオン強度センサ１０４の２つの終端３０２間の距離は、電圧が印加されるときに、溶液のイオン強度を測定するために利用可能である。

別の実施形態では、複数のイオン強度センサ１０４が使用される。複数のセンサを用いることにより、ケミカルセンサ１０６によって測定されている溶液の部分のイオン強度のさらに正確な測定を実行することができる。パッド１１２に電気接続されたコンピュータが、例えば、イオン強度センサ１０４によって測定されたイオン強度を平均することができる。そして、その平均値を用いて、ケミカルセンサ１０６の測定値を較正するのを助けることができる。

別の実施形態では、終端３０２はそれぞれ、約８０ナノメートルの厚さであり、約４０ナノメートルの距離だけ分離される。この実施形態では、その距離は、キャパシタンスの測定を通じてイオン強度を測定する際に有用である。また、この実施形態では、終端３０２及び細長い本体３０４は、高濃度に、すなわち約１０^２１ｃｍ^−３にドーピングされたシリコンからなり、それは導電性であり、また、いくつかの金属に比べて、多くの溶液および気体に対して化学的に耐性がある。

当業者には理解されるように、イオン強度センサ１０４は、数を増やすことができ、別な方法で配置されることができ、溶液の電気抵抗、キャパシタンス又はインピーダンスを測定するために用いることができる他の構造を有することができる。イオン強度センサ１０４の数が合計で２つ、３つ、４つ又はそれ以上になるように、さらなるセンサ１０４を追加することができる。また、それらのセンサは、いくつかが基板２０２上にあり、他のものが流路１１４内の流れによって分離される第２の基板（図示せず）上にあるなどの、種々の態様で配置される導電性の本体を含むこともできる。

図４を参照すると、温度センサ１０２の断面の一部の拡大図とともに、図１の平面図が示される。温度センサ１０２はセンシングセクション４０２を有し、そのセクションは導線１１０と電気連絡する。センシングセクション４０２は、ドーピングされたシリコンのような、種々の導体または半導体を含むことができる。図４に示された実施形態では、センシングセクション４０２は、低濃度にドーピングされたシリコンからなり、そのコンダクタンスは導線１１０のコンダクタンスよりも低い。温度センサ１０２を流路１１４内の温度に対してさらに高感度にするために、センシングセクション４０２は大きなＴＣＲ（抵抗の温度係数）を有するように構成されることができる。また、センシングセクション４０２はまた、蛇行構造、及びジグザグ又はスイッチバック経路も有し、流路１１４内のセンシングセクション４０２の有効長さを増やすこともできる。そのようにしてセンシングセクション４０２の有効長さを増やすことにより、小さな温度変化に対するその感度を高めることもできる。

一実施形態では、複数の温度センサ１０２が使用される。複数の温度センサ１０２を用いることにより、ケミカルセンサ１０６、及びケミカルセンサ１０６が測定している流体の温度のさらに正確な測定を実行することができる。パッド１１２に電気接続されるコンピュータが、例えば、温度センサ１０２によって測定された温度を平均（あるいは内挿または外挿）することができる。そして、その平均を用いて、ケミカルセンサ１０６の測定を較正することができる。

別の実施形態では、温度センサ１０２はヒータとして動作することができる。場合によっては、ケミカルセンサ（ケミカルセンサ１０６等）が、或る特定の温度で検体の濃度をより正確に測定することができるか、又は検体が異なる温度で互いから区別されることができる。これらの場合に、温度センサ１０２が、温度センサ１０２に電流を流すことにより、抵抗性ヒータとして使用されることが有用であるかもしれない。図１に示されるように、ケミカルセンサ１０６の近くに多くの温度センサ１０２を配置することができ、それにより、測定されている流体の正確な温度制御が可能になる。さらに、温度センサ１０２のいくつかがヒータとして使用されることができ、一方、他の温度センサが流体の温度を測定するために使用され得る。

当業者には理解されるように、温度センサ１０２が別の方法で配置されることができ、流体の温度を測定する（又は高める）ために用いることができる他の構造を有することができる。例えば、それらの温度センサは、絶縁層２０４内に、又はケミカルセンサ１０６の下に位置することができる。

図５を参照すると、３つの拡大図とともに、流路１１４を除く図２の断面図が示される。第１の図は、図２の図に沿ったケミカルセンサ１０６の拡大図である。第２の図は、ケミカルセンサ１０６の平面図の拡大図である。第３の図は、線Ｂ−Ｂ’に沿ったケミカルセンサ１０６の拡大図である。ケミカルセンサ１０６は、約１０^２１ｃｍ^−３の高濃度にドーピングされたシリコンのような、半導体材料または導電性材料からなるソース領域５０２及びドレイン領域５０４を有する。ソース５０２とドレイン５０４との間には、電気チャネル領域５０６が存在する。この電気チャネル領域５０６は、約１０^１６〜１０^１９ｃｍ^−３の低濃度にドーピングされたシリコンのような半導体材料からなる。電気チャネル領域５０６は、絶縁層５０８と、分子プローブ層５１０と、電気チャネル５１２とを含む。絶縁層５０８は、プローブ層５１０の帯電した表面のような、電気化学的に帯電した表面から電気チャネル５１２を電気的に絶縁するための役割を果たす。それは、二酸化ケイ素および／または窒化ケイ素のような、化学的な腐食に耐性があり、かつ絶縁性である材料からなることができる。流体に晒されるプローブ層５１０は，さらに詳細に後述されるように、化学的に選択性があり、特定の検体と相互作用する。

図５における第１の図に部分的に示される一実施形態では、ソース領域５０２、ドレイン領域５０４、及び電気チャネル５１２は、ナノスケールの厚さであり、約８０ナノメートルの厚さにすることができる。電気チャネル５１２の厚みがこのように薄いことは、電気チャネル５１２がプローブ層５１０の帯電した表面に対して感受性の強い大きな部分を有することに起因して、検体を高感度に測定するのに役立つことができる。また、この実施形態では、絶縁層５０８は非常に薄く、約３ナノメートル又はそれ未満である。このように薄いことは、プローブ層５１０上のより小さな電荷に対する電気チャネル５１２の感受性が高くなることに役立つことができ、ひいてはより低い検体濃度を測定することができる。

図５における第２の図に部分的に示される別の実施形態では、電気チャネル５１２は約５０ナノメートルの狭い幅を有する。この狭い幅は、溶液または気体内にある検体の低い濃度に対する電気チャネル領域５０６の感受性が高くなるのに役立つことができる。電気チャネル５１２に加えて、ソース領域５０２及びドレイン領域５０４の上には、絶縁層５０８及び／又はプローブ層５１０が存在することができる。

Ｂ−Ｂ’に沿った断面を示す第３の図では、電気チャネル領域５０６の断面図が示される。この図は、絶縁層５０８及びプローブ層５１０が電気チャネル５１２を包囲する一実施形態を示す。この包囲する構造は、検体の濃度に対する電気チャネル５１２の感受性が高くなるのに役立つことができる。この構造は、電気チャネル５１２の周囲に電荷を収集するように働き、ゲート断面積に対する帯電した表面積の割合がさらに小さな電気チャネル領域に対して、電気チャネル領域５０６の感度を改善する。

この実施形態では、プローブ層５１０は約１〜２ナノメートルの厚さであり、絶縁層５０８に化学的に結合され、ＤＮＡのような、化学的に感受性が高く、かつ選択性のある層に結合されるシランカップリング剤を含む。プローブ層の厚みが薄いことは、プローブ層５１０上に検体があることに起因して帯電した領域を電気チャネル５１２に非常に接近して配置することにより、電気チャネル領域５０６の感受性を高めるのに役立つことができる。

プローブ層５１０は、特定の化学物質または或る種の化学物質に付着する分子プローブを含む。医療および生物学的な文脈では、プローブ層５１０を用いて、人間の血液または他の生物学的流体の溶液内における特定のタンパク質またはヌクレオチド分子の濃度を測定することができる。例えば、特定のタンパク質が乳がんの指標である場合には、この化学感受性デバイス１００は、この乳がんの指標を引き付ける適切な分子プローブとともに、人間の血液中におけるこのタンパク質の濃度を測定するために使用され得る。この濃度は非常に低い可能性があるので、通常のセンサは、それを検出することができないか、又は正確に検出することができない場合がある。ケミカルセンシングデバイス１００を用いて、疾病の正確な検出および他の用途を支援することができる。

図６を参照すると、第２のケミカルセンサ６０２及びイオン強度センサ１０４の別の実施形態を有する図１のケミカルセンシングデバイス１００が示される。イオン強度センサ１０４のこの実施形態は、４終端構造（終端３０２として示される）を有する。また、この実施形態は、センサ１０６及び６０２のような複数の化学センサを用いることができることも示す。同様に、多くの化学センサの１次元、２次元または３次元のアレイを用いることもできる。

冗長性を与え、精度を改善するために、ケミカルセンサのうちのいくつかが、それらのプローブ層５１０において同じプローブの化学物的性質を用いて同じ化学物質に反応することができる。完全を期して、プローブ層５１０の種々の実施形態を用いることにより、ケミカルセンサのうちのいくつかが異なる化学物質または異なる種の化学物質に化学的に反応することができる。デバイス１００をそのように構成することにより、２個、１０個、又は数千個もの化学物質を測定することができる。これは、流体物質（例えば液体または気体物質）を迅速に、かつ多くの異なる感受性センサを用いることにより高い度合いの完全性でもって、及び／又は多くの同様の感受性センサを用いることにより高精度でもって解析するのに役立つことができる。また、この実施形態および関連する実施形態は、流路１１４に１回だけ流体を流すことにより複数の化学物質の測定を行うこともでき、それにより、流体の汚染または変化、及び／又は複数の検体を測定するために必要とされる流体の量が、潜在的に削減される。

本発明は、構造的な特徴および方法のステップに特有の言い回しで説明されてきたが、添付の特許請求の範囲において規定される本発明は、説明された特定の特徴またはステップに必ずしも限定されないことは理解されたい。むしろ、開示された特定の特徴およびステップは、特許請求される本発明を実施する好ましい形態を表す。

例示的なケミカルセンシングデバイスの平面図である。図１のデバイスの側断面図である。それぞれ例示的なイオン強度センサを示す、図２の流路を除いた図、並びにその図の一部の拡大図および図１のその部分の拡大図である。例示的な温度センサを示す、図１のその部分の図、及びその一部の拡大断面図である。それぞれ例示的なケミカルセンサの一部を示す、図２の流路を除いた図、並びにその図の一部の拡大図、図１のその図の拡大図、及び線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。例示的なケミカルセンサ及び例示的なイオン強度センサを追加した、図１の例示的なケミカルセンシングデバイスの平面図である。

符号の説明

100 ケミカルセンシングデバイス
102 温度センサ
104 イオン強度センサ
106、602 ケミカルセンサ
114 流路
202 基板
510 プローブ層
512 電気チャネル

Claims

マイクロスケールの流路（１１４）と、
前記流路（１１４）内に配置された電気化学センサ（１０６）と、及び
前記流路（１１４）内に配置された、１つ又は複数の温度センサ（１０２）又はイオン強度センサ（１０４）とを含む、システム。
前記１つ又は複数のセンサ（１０２又は１０４）が、少なくとも１つの温度センサ（１０２）及び少なくとも１つのイオン強度センサ（１０４）を含む、請求項１に記載のシステム。
単一の基板（２０２）上に配置されている、請求項１に記載のシステム。
前記１つ又は複数のセンサ（１０２又は１０４）のうちの少なくとも１つが、前記電気化学センサ（１０６）の約１００ナノメートル以内に配置される、請求項１に記載のシステム。
前記電気化学センサ（１０６）が化学感受性電界効果トランジスタを含む、請求項１に記載のシステム。
前記電気化学センサ（１０６）が電気チャネル（５１２）及びプローブ層（５１０）を含み、前記プローブ層（５１０）が前記電気チャネル（５１２）の上に重なり、それによって前記プローブ層（５１０）の電気化学的に帯電可能な表面が、前記電気チャネル（５１２）の表面の約１０ナノメートル以内に存在する、請求項５に記載のシステム。
第２の電気化学センサ（６０２）をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
体液の特性を特定する方法であって、その方法が、
（ａ）少なくとも１つのChemＦＥＴ（１０６）及び温度センサ（１０２）を含む流路（１１４）を準備し、
（ｂ）前記流路（１１４）に前記体液を流し、
（ｃ）動作（ｂ）を実行しながら、前記ChemＦＥＴ（１０６）の応答を判定し、
（ｄ）動作（ｂ）を実行しながら、前記温度センサ（１０２）を用いて、前記ChemＦＥＴ（１０６）付近の前記体液の温度を検知し、及び
（ｅ）前記ChemＦＥＴ（１０６）の前記判定された応答および前記検知された温度を用いて、前記体液の特性を特定することを含む、方法。
前記特性が検体の濃度であり、前記体液が血液である、請求項８に記載の方法。
前記検体が前記血液内の疾病指標を含む、請求項９に記載の方法。
前記流路（１１４）がイオン強度センサ（１０４）をさらに含み、前記方法が、
（ｆ）動作（ｂ）を実行しながら、前記イオン強度センサ（１０４）を用いて前記体液のイオン強度を測定することをさらに含み、及び
動作（ｅ）が前記測定されたイオン強度も用いることにより実行される、請求項８に記載の方法。
前記温度センサ（１０２）及び前記イオン強度センサ（１０４）がそれぞれ、前記ChemＦＥＴセンサ（１０６）の１００ナノメートル以内に配置される、請求項１１に記載の方法。