JP7222157B2 - 金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置 - Google Patents
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Description
例えば、食道がん患者には、2―ブタノン、酢酸、アセトン、アセトニトリルという4種類の分子が多く含まれていることがわかっている。他のがんについては、他の分子を含んでいる。また、今後、臨床の現場において数々の分子が見いだされることが予想される。
なお、図3に示す分子は肺がん患者の呼気に多く含まれるガス基質である。
そして、そのような物質の検出を利用して癌の早期発見を行うことが試みられている。現在、検出技術としては、例えば、以下の技術が試みられている。(1)MEMにより形成したSiダイヤフラムに塗布した官能膜にガスを吸着させ、次に吸着によって生じた官能膜の力学的歪を電流として検知する技術(カンチレバー方式)。(2)ガス分子の吸着による抵抗変化を検出する技術(半導体センサー方式)。(3)遺伝子操作したマウスの臭覚受容体に匂いを分子を通して蛍光を検出する技術(バイオチップ方式)。(4)変動電場中に希薄気体を通すと、特定の質量断面積比の分子だけが検知器に到達することを利用した技術(対称場イオン移動分析方式)。
一方、内包フラーレンを用いた技術として、本発明者は、特許文献1に記載の内包フラーレンを用いた光電変換装置を提供している。その装置は、アルカリイオン内包フラーレンとアニオン性色素とからなる超分子複合体を含む内包フラーレンを用いた光電変換装置である。
本発明は、検出対象分子から電子を奪い、機械的量に変化することなく直接電気信号に変化するため、極めて感度の高い検出装置が達成される金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置を提供することを目的とする。
前記容器の内部に包含された、色素と金属イオン内包フラーレンとの錯体と、
一対の電極と、
前記容器の内部に光を照射するための光照射手段と、
前記電極間を流れる電流を測定するための電流計と、
からなり、
光照射のない基底状態においては電子の移動はなく、
光照射による励起状態においては、励起により生じた空席に、前記肺がん起因物質から分離した電子が移動するように電子軌道のエネルギーレベルが設定されていることを特徴とする金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置である。
請求項2に係る発明は、前記金属はアルカリ金属である請求項1記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置である。
請求項3に係る発明は、前記アルカリ金属はLiである請求項2記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置である。
請求項4に係る発明は、前記フラーレンはC60である請求項1ないし3のいずれか1項記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置である。
請求項5に係る発明は、前記金属イオン内包フラーレンは、Li+@C60である請求項3記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置である。
請求項6に係る発明は、前記色素は、ポリ-3-ヘキシルチオフェン(P3HT)、ポリp-フェニレン、ポリp-フェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリピロール、PEDOT、P3OT、POPT、MDMO-PPV、MEH-PPV又はその誘導体のいずれかである請求項1ないし5のいずれか1項記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置である。
検出対象は、癌患者の呼気に特有的に含まれる分子に限らない、気体、固体、液体のいずれでも対象となる。
分子軌道法は、各原子の原子軌道を組み合わせて1電子分子軌道を作り、それを最適化して近似性が最も高い1電子分子軌道を求める。ついで、エネルギーの低い1電子分子軌道から順に2個ずつ(スピンを逆にして)その分子が持つすべての電子を収納する。そのうえで、電子の存在確立の空間分布を計算し、電子が分子の周りにどのように広がっているかを明らかにする。このようにして分子の電子状態を知ることができる。ただ、分子の励起エネルギーとHOMO-LUMOギャップは必ずしも一致しない。HOMO、LUMOについては、分子軌道法により定性的に求めておき、より正確には、既知の検出対象分子を用いて、図1に示す装置を構成し、電流が流れるかどうかを確認することにより、図2に示すエネルギーレベルの関係が達成されているかどうかの確認をとることでき、逆に、該色素のHOMO、LUMO状態を知ることができる。
なお、色素と金属イオン内包フラーレンとの錯体は適宜の溶媒とともに容器本体1内に保持すればよい。また、電極5側に、金属イオン内包フラーレンがくるようにすることが好ましい。
2 色素
3 金属イオン内包フラーレン
5,6 電極
7 検出対象分子を含む呼気
8 導入口
Claims (6)
- 容器本体内部へ検出分子を導入するための導入口を有する容器と、
前記容器の内部に包含された、色素と金属イオン内包フラーレンとの錯体と、
一対の電極と、
前記容器の内部に光を照射するための光照射手段と、
前記電極間を流れる電流を測定するための電流計と、
からなり、
光照射のない基底状態においては電子の移動はなく、
光照射による励起状態においては、励起により生じた空席に、前記検出分子から分離した電子が移動するように電子軌道のエネルギーレベルが設定されていることを特徴とする金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置。 - 前記金属はアルカリ金属である請求項1記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置。
- 前記アルカリ金属はLiである請求項2記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置。
- 前記フラーレンはC60である請求項1ないし3のいずれか1項記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置。
- 前記金属イオン内包フラーレンは、Li+@C60である請求項3記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置。
- 前記色素は、ポリ-3-ヘキシルチオフェン(P3HT)、ポリp-フェニレン、ポリp-フェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリピロール、PEDOT、P3OT、POPT、MDMO-PPV、MEH-PPV又はその誘導体のいずれかである請求項1ないし5のいずれか1項記載の金属イオン内包フラーレンを用いた高感度分子検出装置。
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