JP2019168441A - 分子検出装置及び分子検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は第1の実施形態の分子検出装置を示すブロック図である。図1に示す分子検出装置1は、例えば被検出分子(被検出物)2を含む検出対象ガス3から被検出分子2を検出し、被検出分子2の種別(分子種)及び濃度を算出する装置であり、捕集部10と種別検出部(第1の検出部ともいう)20と濃度検出部(第2の検出部ともいう)30と種別識別及び濃度算出部40とを備えている。図1に示す分子検出装置1の前段には、前処理装置としてフィルタ装置5が設置されている。分子検出装置1の前処理装置は、フィルタ装置5に限られるものではなく、被検出分子2やそれを含む検出対象ガス3の状態に応じて、一般的なガス成分の処理に用いられる各種の前処理装置を適用することができる。
次に、第2の実施形態の分子検出装置について、図4および図5を参照して説明する。第2の実施形態の分子検出装置は、図1に示す分子検出装置1と同様に、捕集部10と種別検出部20と濃度検出部30と種別識別及び濃度算出部40とを備えている。第2の実施形態の分子検出装置は、種別検出部20の種別センサ21の構成、及び濃度検出部30の濃度センサ31の構成が第1の実施形態とは異なっている。以下に詳述する種別検出部20及び濃度検出部30の構成以外は、第1の実施形態と同様である。
まず、以下のようにしてMOFを有する種別検出センサを作製する。N2グローブボックス中で、MOFをテフロン(登録商標)製シャーレに20mg量りとり、1成分縮合型シリコーン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、TN3305)を180mg加え、全体が均一に乳白色になるよう、薬さじで素早く混ぜ合わせる。直径10mmの円形の穴が開いた約80μm厚のテフロン(登録商標)フィルムをマスクとして、15mm角の石英基板に上述のMOF分散シリコーンを塗布成型する。その後、グローブボックスから取出し、室温、大気中で3日間硬化させる。MOF分散シリコーン膜が完全に硬化した後、マスクを取り外し、メタノールに1時間浸漬し、MOF−シリコーンハイブリッド膜内部の低分子成分を溶出させる。この後、120℃に加熱しながら3時間真空乾燥し、初期化する。
Claims (15)
- 蛍光発光性を有する金属有機構造体を含む第1のセンサと、前記金属有機構造体に光を照射する光源と、前記金属有機構造体からの蛍光を受光する受光部とを備え、被検出分子により変化する前記金属有機構造体の蛍光特性を測定する第1の検出部と、
センサ層と、前記センサ層と電気的に接続された電極とを有する第2のセンサを備え、前記被検出分子により変化する前記センサ層の電気特性を測定する第2の検出部と、
前記第1の検出部により測定された前記蛍光特性の測定結果から、前記被検出分子の種別を識別すると共に、前記被検出分子の種別の識別結果に基づいて、前記第2の検出部により測定された前記電気特性の測定結果から前記被検出分子の濃度を算出する種別識別及び濃度算出部と
を具備する分子検出装置。 - 前記第2の検出部は、前記センサ層としてグラフェン層を有する電界効果トランジスタを含む前記第2のセンサを備え、前記被検出分子により変化する前記グラフェン層の電気特性を測定する、請求項1に記載の分子検出装置。
- 前記第2のセンサは、前記グラフェン層上に設けられ、前記被検出分子を捕捉する有機物プローブを有する、請求項2に記載の分子検出装置。
- 前記第1の検出部は複数の前記第1のセンサを備え、前記第2の検出部は複数の前記第2のセンサを備える、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の分子検出装置。
- 前記複数の第1のセンサは種類が異なる前記金属有機構造体を含む、請求項4に記載の分子検出装置。
- 前記第2の検出部は複数の前記第2のセンサを備え、前記複数の第2のセンサは種類が異なる前記有機物プローブを有する、請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の分子検出装置。
- 前記種別識別及び濃度算出部は、前記被検出分子の種別の識別結果に基づいて、前記複数の第2のセンサのうち特定の第2のセンサを選択し、前記選択された第2のセンサの測定結果に基づいて前記被検出分子の濃度を算出する、請求項4ないし請求項6のいずれか1項に記載の分子検出装置。
- さらに、前記被検出分子を含む検出対象ガスを捕集する捕集部を具備する、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の分子検出装置。
- 蛍光発光性を有する金属有機構造体を含む第1のセンサに被検出分子を導入し、前記被検出分子が導入された前記金属有機構造体に光を照射すると共に、前記金属有機構造体からの蛍光を受光し、前記蛍光の受光結果に基づいて、被検出分子により変化する前記金属有機構造体の蛍光特性を測定する工程と、
センサ層と、前記センサ層と電気的に接続された電極とを有する第2のセンサに前記被検出分子を導入し、前記被検出分子により変化する前記センサ層の電気特性を測定する工程と、
前記金属有機構造体の前記蛍光特性の測定結果から前記被検出分子の種別を識別する工程と、
前記被検出分子の種別の識別結果に基づいて、前記センサ層の前記電気特性の測定結果から前記被検出分子の濃度を算出する工程を
を具備する分子検出方法。 - 前記第2のセンサは、前記センサ層としてグラフェン層を有する電界効果トランジスタを備え、前記被検出分子により変化する前記グラフェン層の電気特性を測定する、請求項9に記載の分子検出方法。
- 前記第2のセンサは、前記グラフェン層上に設けられ、前記被検出分子を捕捉する有機物プローブを有する、請求項10に記載の分子検出方法。
- 前記被検出分子は複数の前記第1のセンサに導入され、
前記被検出分子は複数の前記第2のセンサに導入される、請求項9ないし請求項11のいずれか1項に記載の分子検出方法。 - 前記複数の第1のセンサは種類が異なる前記金属有機構造体を含む、請求項11に記載の分子検出方法。
- 前記被検出分子は複数の前記第2のセンサに導入され、前記複数の第2のセンサは種類が異なる前記有機物プローブを有する、請求項11ないし請求項13のいずれか1項に記載の分子検出方法。
- 前記濃度算出工程は、前記被検出分子の種別の識別結果に基づいて、前記複数の第2のセンサのうち特定の第2のセンサを選択し、前記選択された第2のセンサの測定結果から前記被検出分子の濃度を算出する、請求項12ないし請求項14のいずれか1項に記載の分子検出方法。
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