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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025007879
(43)【公開日】2025-01-17
(54)【発明の名称】センサシステム及びセンサ素子の評価方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/00 20060101AFI20250109BHJP
G01N 27/414 20060101ALI20250109BHJP
【ＦＩ】
G01N27/00 J
G01N27/414 301V
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023109580
(22)【出願日】2023-07-03
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(74)【代理人】
【識別番号】110004026
【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ
(72)【発明者】
【氏名】三木 弘子
(72)【発明者】
【氏名】富澤 英之
【テーマコード（参考）】
2G060
【Ｆターム（参考）】
2G060AA19
2G060AD06
2G060AF20
2G060DA06
2G060DA09
2G060DA14
2G060DA17
2G060KA09
2G060KA11
(57)【要約】
【課題】センサ素子の良否を評価することが可能なセンサシステム及びセンサ素子の評価方法の提供。
【解決手段】センサシステムは、感応部と、前記感応部の表面に位置するプローブ分子と、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極とを有するセンサ素子と、前記第１電極及び前記第２電極の間に電圧を印加し、前記センサ素子の電気特性から前記センサ素子の良否を評価する処理装置と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】センサシステムは、感応部と、前記感応部の表面に位置するプローブ分子と、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極とを有するセンサ素子と、前記第１電極及び前記第２電極の間に電圧を印加し、前記センサ素子の電気特性から前記センサ素子の良否を評価する処理装置と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
感応部と、前記感応部の表面に位置するプローブ分子と、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極とを有するセンサ素子と、
前記第１電極及び前記第２電極の間に電圧を印加し、前記センサ素子の電気特性から前記センサ素子の良否を評価する処理装置と、
を備えるセンサシステム。
前記第１電極及び前記第２電極の間に電圧を印加し、前記センサ素子の電気特性から前記センサ素子の良否を評価する処理装置と、
を備えるセンサシステム。
【請求項2】
前記感応部は、グラフェンを含む請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項3】
前記感応部の前記表面に液を供給する第１液供給機構と、
前記感応部の前記表面に供給された前記液に電圧を印加するゲート電極と、
をさらに備え、
前記感応部を通じて前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流をＩｄ、前記ゲート電極の電圧をＶｇとした場合に、前記電気特性はＩｄ－Ｖｇ特性である請求項１に記載のセンサシステム。
前記感応部の前記表面に供給された前記液に電圧を印加するゲート電極と、
をさらに備え、
前記感応部を通じて前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流をＩｄ、前記ゲート電極の電圧をＶｇとした場合に、前記電気特性はＩｄ－Ｖｇ特性である請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項4】
前記処理装置は、前記Ｖｇを負電圧から正電圧にスイープさせたときの第１のＩｄ－Ｖｇ特性と、前記Ｖｇを正電圧から負電圧にスイープさせたときの第２のＩｄ－Ｖｇ特性との比較から、前記センサ素子の良否を評価する請求項３に記載のセンサシステム。
【請求項5】
前記処理装置は、前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｖｇが同じ値のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する請求項４に記載のセンサシステム。
【請求項6】
前記処理装置は、前記Ｖｇが０または負のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する請求項５に記載のセンサシステム。
【請求項7】
前記処理装置は、前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｉｄが同じ値のときの前記Ｖｇの差から、前記センサ素子の良否を評価する請求項４に記載のセンサシステム。
【請求項8】
疎水性の標的分子を含む検体雰囲気を親水性の有機溶剤に曝露する標的分子取り込みユニットと、
前記標的分子を含む前記有機溶剤を水溶液と混合して、検体液を作成する混合ユニットと、
前記検体液を前記感応部の前記表面に供給する第２液供給機構と、
をさらに備える請求項１に記載のセンサシステム。
前記標的分子を含む前記有機溶剤を水溶液と混合して、検体液を作成する混合ユニットと、
前記検体液を前記感応部の前記表面に供給する第２液供給機構と、
をさらに備える請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項9】
前記処理装置による前記センサ素子の良否の評価結果を記憶する記憶装置をさらに備える請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項10】
前記プローブ分子は、たんぱく質、ペプチド、抗体、ＤＮＡアプタマー、又はこれらの誘導体生体分子の少なくともいずれか１つを含む請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項11】
感応部の表面にプローブ分子が位置し、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極の間に電圧を印加したセンサ素子の電気特性から、前記センサ素子の良否を評価するセンサ素子の評価方法。
【請求項12】
前記感応部の前記表面に液を供給し、
前記感応部の前記表面に供給された前記液にゲート電極から電圧を印加し、
前記感応部を通じて前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流をＩｄ、前記ゲート電極の電圧をＶｇとした場合に、前記電気特性としてＩｄ－Ｖｇ特性を測定する請求項１１に記載のセンサ素子の評価方法。
前記感応部の前記表面に供給された前記液にゲート電極から電圧を印加し、
前記感応部を通じて前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流をＩｄ、前記ゲート電極の電圧をＶｇとした場合に、前記電気特性としてＩｄ－Ｖｇ特性を測定する請求項１１に記載のセンサ素子の評価方法。
【請求項13】
前記Ｖｇを負電圧から正電圧にスイープさせたときの第１のＩｄ－Ｖｇ特性と、前記Ｖｇを正電圧から負電圧にスイープさせたときの第２のＩｄ－Ｖｇ特性との比較から、前記センサ素子の良否を評価する請求項１２に記載のセンサ素子の評価方法。
【請求項14】
前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｖｇが同じ値のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する請求項１３に記載のセンサ素子の評価方法。
【請求項15】
前記処理装置は、前記Ｖｇが０または負のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する請求項１４に記載のセンサ素子の評価方法。
【請求項16】
前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｉｄが同じ値のときの前記Ｖｇの差から、前記センサ素子の良否を評価する請求項１３に記載のセンサ素子の評価方法。
【請求項17】
溶媒中に前記プローブ分子を含む溶液を、前記感応部の前記表面に供給し、
前記溶媒を揮発させた後、前記感応部の前記表面に前記液を供給する請求項１２に記載のセンサ素子の評価方法。
前記溶媒を揮発させた後、前記感応部の前記表面に前記液を供給する請求項１２に記載のセンサ素子の評価方法。
【請求項18】
前記センサ素子が良と評価された場合、前記感応部の前記表面に標的分子を供給して前記電気特性を測定する請求項１１に記載のセンサ素子の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、センサシステム及びセンサ素子の評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えばグラフェンの表面をプローブ分子で機能化したセンサ素子が提案されているが、不良素子を検出する検査システムが確立されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－１３２８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の実施形態は、センサ素子の良否を評価することが可能なセンサシステム及びセンサ素子の評価方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の実施形態によれば、センサシステムは、感応部と、前記感応部の表面に位置するプローブ分子と、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極とを有するセンサ素子と、前記第１電極及び前記第２電極の間に電圧を印加し、前記センサ素子の電気特性から前記センサ素子の良否を評価する処理装置と、を備える。
【0006】
本発明の実施形態によれば、センサ素子の評価方法は、感応部の表面にプローブ分子が位置し、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極の間に電圧を印加したセンサ素子の電気特性から、前記センサ素子の良否を評価する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、同一または同様の要素には、同じ符号を付している。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、同一または同様の要素には、同じ符号を付している。
【0009】
図１に示すように、実施形態のセンサシステムは、センサユニット３０と処理装置１００とを備える。処理装置１００は、例えば、CPUなどの演算装置、記憶装置、センサユニット３０に印加する電圧を生成する電源装置、センサユニット３０の電気特性を読み取る装置などを含む。処理装置１００は、例えば、記憶装置に保存されたソフトウェアに従って、入力された信号を処理し、センサユニット３０の動作を制御する。処理装置１００は、センサ素子５０の良否を判定する。
【0010】
図２に示すように、センサユニット３０は、センサ素子５０を有する。センサ素子５０は、感応部２０と、プローブ分子３２と、第１電極４１と、第２電極４２とを有する。感応部２０は、標的分子の近接に対して電気的な感応性を有する。例えば、感応部２０はグラフェンを含み、センサ素子５０はＧＦＥＴ（graphene field effect transistor）構造を有する。なお、感応部２０として、グラフェン以外に、例えば、カーボンナノチューブなどを用いることもできる。
【0011】
感応部２０、第１電極４１、及び第２電極４２は、基板１０上に支持されている。基板１０は、例えば、シリコン基板である。感応部２０は、基板１０上に下地膜を介して設けることができる。下地膜として、例えば、シリコン酸化膜を用いることができる。また、下地膜に、グラフェンを形成するための化学的触媒の機能をもたせることもできる。
【0012】
第１電極４１はＦＥＴにおけるドレイン電極として機能し、第２電極４２はＦＥＴにおけるソース電極として機能することができる。第１電極４１及び第２電極４１は、感応部２０に電気的に接続している。電源４４により、第１電極４１と第２電極４２との間に電圧を印加すると、感応部２０を通じて第１電極４１と第２電極４２との間に電流（ドレイン電流）Ｉｄが流れる。センサシステムは、ドレイン電流Ｉｄを計測する計測装置４５を備えることができる。
【0013】
プローブ分子３２は、感応部２０の表面に位置する。プローブ分子３２が感応部２０の表面に位置するとは、プローブ分子３２が、感応部２０の表面に、化学的、電荷による引力、π－π相互作用、カチオン－π相互作用、又は疎水性相互作用などによって結合、吸着、若しくは、近接し、感応部２０の表面にプローブ分子３２が拘束されていることを表す。プローブ分子３２は、例えば、たんぱく質、ペプチド、抗体、ＤＮＡアプタマー、又はこれらの誘導体生体分子の少なくともいずれか１つを含む。プローブ分子３２は、例えば、リンカー（または足場分子）３３を介して、感応部２０の表面に位置することができる。リンカー３３として、例えば、ピレンを用いることができる。
【0014】
後述するように、感応部２０の表面に、検体雰囲気が取り込まれた溶液が供給される。または、感応部２０の表面に検体雰囲気を気相として供給してもよい。プローブ分子３２は、検体雰囲気に含まれ得る標的分子を特異的に認識可能、または標的分子と特異的に相互作用可能である。プローブ分子３２が標的分子を認識又は捕獲すると、標的分子が感応部２０の表面に近接するため、標的分子の持つ電荷、又は標的分子を捕獲することによるプローブ分子３２の構造変化によって感応部２０の電子状態が変わる。これを、上記ドレイン電流Ｉｄの変化として検出することにより、検体雰囲気中の標的分子の存在や濃度を知ることができる。
【0015】
処理装置１００は、電源４４を制御し第１電極４１と第２電極４２との間に電圧を印加する。また、処理装置１００は、計測装置４５によって得られるセンサ素子５０の電気特性からセンサ素子５０の良否を評価する。これにより、不良素子を除去することができ、検体雰囲気中の標的分子の存在や濃度の誤検知を抑制できる。
【0016】
以下、センサ素子５０の電気特性及び良否の評価方法の具体例について説明する。
【0017】
実施形態のセンサシステムは、感応部２０の表面に液３１を供給する第１液供給機構と、感応部２０の表面に供給された液３１に電圧を印加するゲート電極４３とをさらに備えることができる。第１液供給機構については、図１を参照して後述する。
【0018】
図２に示すように、感応部２０の表面及びプローブ分子３２は、液３１中に浸漬される。これにより、プローブ分子３２が生体由来の分子である場合に、プローブ分子３２による標的分子の捕捉能力を向上させることができる。液３１は、例えば、水溶液であり、さらに具体的には緩衝液である。
【0019】
第１電極４１及び第２電極４２は、例えば、絶縁膜（図示せず）で被覆され、第１電極４１及び第２電極４２は液３１と直接接しないようになっている。
【0020】
前述したドレイン電流をＩｄ、ゲート電極４３の電圧をＶｇとした場合に、センサ素子５０の良否を評価する指標となる電気特性として、Ｉｄ－Ｖｇ特性を用いることができる。
【0021】
【0022】
処理装置１００は、例えば、Ｖｇを負電圧から正電圧にスイープさせたときの第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉ（実線）と、Ｖｇを正電圧から負電圧にスイープさせたときの第２のＩｄ－Ｖｇ特性II（破線）との比較から、センサ素子５０の良否を評価する。
【0023】
例えば、第２電極４２を接地し、第１電極４１に電源４４から５ｍＶの電圧を印加する。この状態で、ゲート電極４３の電圧Ｖｇを－５００ｍＶから＋３５０ｍＶまで１０ｍＶステップでスイープさせたときのＩｄを測定して第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉが得られ、＋３５０ｍＶから－５００ｍＶまで１０ｍＶステップでスイープさせたときのＩｄを測定して第２のＩｄ－Ｖｇ特性ＩＩが得られる。
【0024】
図３（ａ）は良素子におけるＩｄ－Ｖｇ特性の一例であり、図４（ａ）は不良素子におけるＩｄ－Ｖｇ特性の一例である。不良素子においては、第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉと第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIとにおけるＶｇが同じ値のときのＩｄの差ΔＩｄが、良素子のΔＩｄよりも大きくなる傾向が確認された。
【0025】
したがって、処理装置１００は、第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉと第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIとにおけるＶｇが同じ値のときのＩｄの差ΔＩｄから、センサ素子５０の良否を評価することができる。処理装置１００は、図示しないインターフェイスによってセンサ素子５０の良否を出力することができる。処理装置１００は、センサ素子５０の良品と評価されたときに、当該センサ素子５０用いたセンシング動作を実行する。処理装置１００は、センサ素子５０の不良品と評価されたときに、当該センサ素子５０用いたセンシング動作を実行しない又はセンシング動作を停止する。
【0026】
５つのサンプル１～５についてΔＩｄの測定を行った。その結果を、図５に示す。各サンプルにおいて、センサ素子は、感応部としてグラフェンを用いたＧＦＥＴ構造を有する。プローブ分子として、コカインアプタマー（コカイン分子を特異的に認識可能、またはコカイン分子と特異的に相互作用可能な核酸アプタマー）を用いた。グラフェンの表面及びプローブ分子を、リン酸緩衝生理食塩水に浸漬させた。
【0027】
前述した条件で測定された第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉと第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIとにおけるＶｇが０ｍＶのときのＩｄの差ΔＩｄを測定した。サンプル１のΔＩｄは０．０００９μＡであり、サンプル２のΔＩｄは０．００３６μＡであり、サンプル３のΔＩｄは０．０６８μＡであり、サンプル４のΔＩｄは０．０９０μＡであり、サンプル５のΔＩｄは０．１５μＡであった。
【0028】
上記ΔＩｄを測定した後、各サンプル１～５について、リン酸緩衝生理食塩水に安息香酸メチルを溶解させた。この安息香酸メチル溶液における安息香酸メチルのモル濃度は１００μＭである。サンプル１及びサンプル２は、安息香酸メチルを入れる前後でＩｄの大きな変化が見られ、安息香酸メチルに対して応答した。したがって、サンプル１及びサンプル２は、良素子とみなせる。サンプル３～５は、安息香酸メチルを入れる前後でＩｄの大きな変化は見られず、安息香酸メチルに対して未応答であった。したがって、サンプル３～５は、不良素子とみなせる。
【0029】
上記図５の結果より、第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉと第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIとにおけるΔＩｄの大きさによって、センサ素子の良否を評価することができる。例えば、図５の例においては、良否判定の閾値として、ΔＩｄ＝０．０４μＡを設定することができる。処理装置１００は、記憶装置２００に保存された閾値と、実測されたΔＩｄとを比較し、ΔＩｄが０．０４μＡ以下または０．０４μＡより小さい場合には良素子と判定し、ΔＩｄが０．０４μＡより大きい場合には不良素子と判定することができる。好ましくは、良否判定の閾値として、ΔＩｄ＝０．０１μＡを設定することができる。さらに精度を求める場合は、良否判定の閾値として、ΔＩｄ＝０．００６μＡを設定することができる。
【0030】
不良素子についてのＩｄ－Ｖｇ特性を示す図４（ａ）を見ると、Ｖｇが正のときの第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉと第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIとのΔＩｄよりも、Ｖｇが０または負のときの第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉと第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIとのΔＩｄの方が大きい。そのため、処理装置１００は、Ｖｇが０または負のときのＩｄの差ΔＩｄから、センサ素子５０の良否を評価することで、良否判定の精度を向上できる。
【0031】
なお、Ｉｄ－Ｖｇ特性の極小値は、電荷中性点（ＣＮＰ:Charge Neutral Point）であり、伝導に寄与するキャリア（電子または正孔）が変わる点である。図４（ａ）によると、Ｖｇが電荷中性点での値よりも低い値の領域において、第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉと第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIとの相違が大きくなる。そのため、Ｖｇが電荷中性点での値よりも低い値の領域のΔＩｄから、センサ素子５０の良否を評価することが好ましい。
【0032】
また、処理装置１００は、第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉと第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIとにおけるＩｄが同じ値のときのＶｇの差ΔＶｇから、センサ素子５０の良否を評価してもよい。良否判定の閾値として、Ｉｄ＝１μＡの時のΔＶｇ＝１０ｍＶを設定することができる。ΔＶｇが１０ｍＶ以下または１０ｍＶより小さい場合には良素子と判定し、ΔＶｇが１０ｍＶより大きい場合には不良素子と判定することができる。さらに好ましくは、良否判定の閾値として、Ｉｄ＝１μＡの時のΔＶｇ＝２ｍＶを設定することができる。
【0033】
実施形態のセンサシステムは、処理装置１００によるセンサ素子５０の良否の評価結果を記憶する記憶装置２００（図１に示す）をさらに備えることができる。また、良否判定の閾値も記憶装置２００に記憶しておくことができる。
【0034】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉのｂ点（Ｖｇ＜０）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉのｃ点（Ｖｇ＝ＣＮＰ近傍）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
図３（ｄ）は、図３（ａ）に示す第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIのｄ点（Ｖｇ＜０）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉのｃ点（Ｖｇ＝ＣＮＰ近傍）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
図３（ｄ）は、図３（ａ）に示す第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIのｄ点（Ｖｇ＜０）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
【0035】
図３（ａ）～図３（ｄ）に示すように、良素子においては、Ｖｇが変動してもプローブ分子３２が感応部（グラフェン）２０の表面に近接した状態が維持され、プローブ分子３２に捕捉された標的分子に対して感応部２０が感応しやすいと考えられる。
【0036】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉのｂ点（Ｖｇ＜０）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉのｃ点（Ｖｇ＝ＣＮＰ近傍）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
図４（ｄ）は、図４（ａ）に示す第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIのｄ点（Ｖｇ＜０）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す第１のＩｄ－Ｖｇ特性Ｉのｃ点（Ｖｇ＝ＣＮＰ近傍）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
図４（ｄ）は、図４（ａ）に示す第２のＩｄ－Ｖｇ特性IIのｄ点（Ｖｇ＜０）におけるプローブ分子３２の状態を示す模式図である。
【0037】
図４（ａ）～図４（ｄ）に示すように、不良素子においては、感応部（グラフェン）２０の表面に対するプローブ分子３２の拘束力が弱く、Ｖｇの変動に伴って、電荷（例えば、負電荷）を持つプローブ分子３２が液３１中において静電引力により感応部２０の表面に対して近づいたり、離れたりしていると考えられる。プローブ分子３２の標的分子のトラップサイトが感応部２０の表面から離れていると、トラップサイトに標的分子を捕捉しても、感応部２０が標的分子の電荷に感応しにくいと考えられる。
【0038】
実施形態のセンサシステムは、図１に示すように、疎水性の標的分子を含む検体雰囲気を親水性の有機溶剤に曝露する標的分子取り込みユニット６２と、標的分子を含む有機溶剤を水溶液と混合して検体液を作成する混合ユニット９１と、検体液を感応部２０の表面に供給する第２液供給機構とをさらに備えることができる。第２液供給機構は、例えば、混合ユニット９１とセンサユニット３０とを接続する配管９５と、配管９５に接続されたバルブ９４とを有することができる。
【0039】
標的分子取り込みユニット６２は、配管６１と配管６４に接続されている。配管６４には、吸排気装置６３が接続されている。吸排気装置６３は、例えば、ポンプまたはファンである。吸排気装置６３の駆動により、配管６１を介して、標的分子取り込みユニット６２に検体雰囲気が取り込まれる。本実施形態において、センサ素子の検出対象は、検体雰囲気中に含まれる疎水性の標的分子である。
【0040】
標的分子取り込みユニット６２は、有機溶剤の供給源に接続されている。例えば、標的分子取り込みユニット６２は、配管６９、バルブ６８、及び配管６６を介して、有機溶剤が貯留された有機溶剤タンク６５に接続されている。有機溶剤は、親水性の有機溶剤であり、例えば、エタノール、メタノールなどの低級アルコール、ＤＭＳＯ（Dimethyl Sulfoxide）、ＤＭＦ（N,N-dimethylformamide）、アセトン、及びアセトニトリルからなる群より選択されるいずれかである。
【0041】
有機溶剤タンク６５から有機溶剤が標的分子取り込みユニット６２に供給される。標的分子取り込みユニット６２は、疎水性の標的分子を含む可能性のある検体雰囲気を親水性の有機溶剤に曝露する。
【0042】
標的分子取り込みユニット６２は、排液するための配管７７に接続され、配管７７にはバルブ７６が接続されている。また、標的分子取り込みユニット６２は、配管７３、バルブ７２、及び配管７４を介して、計量ユニット７８に接続されている。
【0043】
有機溶剤タンク６５は、配管６６、バルブ６８、配管７１、バルブ７２、及び配管７４を介して、計量ユニット７８に接続されている。
【0044】
計量ユニット７８は、排液するための配管７９に接続され、配管７９にはバルブ８１が接続されている。また、計量ユニット７８は、配管８３を介して混合ユニット９１に接続され、配管８３にはバルブ８２が接続されている。
【0045】
混合ユニット９１には、水溶液の供給源が接続されている。例えば、混合ユニット９１は、計量ユニット８７を介して、水溶液が貯留された水溶液タンク８４に接続されている。水溶液タンク８４と計量ユニット８７とを接続する配管８５にはバルブ８６が接続されている。混合ユニット９１と計量ユニット８７とを接続する配管８９にはバルブ８８が接続されている。水溶液は、例えば、リン酸緩衝液、ＨＥＰＥＳ緩衝液、トリス塩酸緩衝液などである。
【0046】
混合ユニット９１には、標的分子取り込みユニット６２から標的分子を含み得る有機溶剤が供給され、さらに水溶液タンク８４から水溶液が供給される。そして、混合ユニット９１は、標的分子を含み得る有機溶剤を水溶液と混合して、検体液を作成する。
【0047】
混合ユニット９１は、配管９５を介してセンサユニット３０に接続されている。配管９５には、バルブ９４が接続されている。混合ユニット９１は、排液するための配管９３に接続され、配管９３にはバルブ９２が接続されている。
【0048】
センサユニット３０における感応部２０の表面は、検体液が供給される流路内に曝露されている。感応部２０の表面及びプローブ分子３２は検体液に曝露される。センサユニット３０は、排液するための配管９７に接続され、配管９７にはバルブ９６が接続されている。
【0049】
例えば、標的分子取り込みユニット６２は、検体雰囲気を有機溶剤にバブリングさせるタンクを有する。このタンクは、配管６９、バルブ６８、及び配管６６を介して、有機溶剤タンク６５と接続されている。配管６６にはポンプ６７が接続されている。バルブ６８を配管６９側に開き、ポンプ６７を駆動させることで、有機溶剤タンク６５に貯留された有機溶剤が標的分子取り込みユニット６２のタンク内に供給される。
【0050】
配管６１の一端部には雰囲気捕集口が形成されている。配管６１の他端部は、標的分子取り込みユニット６２のタンク内の有機溶剤中に位置する。配管６４の一端部は、標的分子取り込みユニット６２のタンク内の有機溶剤より上部の気相部に位置し、配管６４の他端部は排気口となっている。標的分子取り込みユニット６２のタンクと、配管６４の排気口の途中に吸排気装置６３が接続されている。吸排気装置６３を駆動させることにより、雰囲気捕集口から配管６１内に取り込まれた検体雰囲気は、標的分子取り込みユニット６２のタンク内の有機溶剤にバブリングされ、検体雰囲気中の標的分子は有機溶剤に溶解する。
【0051】
標的分子取り込みユニット６２のタンクは、配管７３、バルブ７２、及び配管７４を介して、計量ユニット７８に接続されている。バルブ７２を配管７３側に開き、配管７４に接続されたポンプ７５を駆動させることで、標的分子取り込みユニット６２のタンク内の標的分子を含み得る有機溶剤が計量ユニット７８に供給される。
【0052】
実施形態のセンサシステムを用いた標的分子の検出方法は、以下に説明するステップを備えることができる。
【0053】
（第１ステップ）
吸排気装置６３を駆動させ、配管６１を通じて、検体雰囲気を標的分子取り込みユニット６２に取り込む。また、バルブ６８を配管６６と配管６９との間を連通させる状態に切り替え、ポンプ６７を駆動し、有機溶剤タンク６５から有機溶剤を標的分子取り込みユニット６２に供給する。この標的分子取り込みユニット６２において、検体雰囲気中の標的分子が有機溶剤に溶解する。
吸排気装置６３を駆動させ、配管６１を通じて、検体雰囲気を標的分子取り込みユニット６２に取り込む。また、バルブ６８を配管６６と配管６９との間を連通させる状態に切り替え、ポンプ６７を駆動し、有機溶剤タンク６５から有機溶剤を標的分子取り込みユニット６２に供給する。この標的分子取り込みユニット６２において、検体雰囲気中の標的分子が有機溶剤に溶解する。
【0054】
疎水性の標的分子は水溶液には難溶性であるが、有機溶剤には溶解し、有機溶剤中に分散する。したがって、疎水性の標的分子を空気中から液体に効率的に取り込むことができる。
【0055】
（第２ステップ）
バルブ７２を、配管７３と配管７４との間を連通させる状態に切り替え、ポンプ７５を駆動し、標的分子取り込みユニット６２から、標的分子が溶解した有機溶剤を計量ユニット７８に供給する。また、バルブ８６を開いて、水溶液タンク８４から水溶液を計量ユニット８７に供給する。
バルブ７２を、配管７３と配管７４との間を連通させる状態に切り替え、ポンプ７５を駆動し、標的分子取り込みユニット６２から、標的分子が溶解した有機溶剤を計量ユニット７８に供給する。また、バルブ８６を開いて、水溶液タンク８４から水溶液を計量ユニット８７に供給する。
【0056】
水溶液は、例えば、標的分子と親和性がある標識分子を含んでもよい。標識分子は親水性であり、水溶液中に溶解している。水溶液は、例えば、リン酸緩衝液、ＨＥＰＥＳ緩衝液、トリス塩酸緩衝液などである。標識分子の分子数は、標的分子の分子数よりも多い。標識分子は、標的分子よりも分子量の大きな分子と、電荷を持つ分子と、分極を持った極性分子とのいずれかである。標識分子は、例えば、アルギニン、アルギニンメチルエステル、アルギニンアミド、核酸アプタマー、またはペプチドである。
【0057】
（第３ステップ）
バルブ８２を開いて、計量ユニット７８において計量された第１所定量の有機溶剤（標的分子を含み得る）を混合ユニット９１に供給する。また、バルブ８８を開いて、計量ユニット８７において計量された第２所定量の水溶液を混合ユニット９１に供給する。これにより、混合ユニット９１において、標的分子を含み得る第１所定量の有機溶剤が、第２所定量の水溶液と混合された検体液が作成される。
バルブ８２を開いて、計量ユニット７８において計量された第１所定量の有機溶剤（標的分子を含み得る）を混合ユニット９１に供給する。また、バルブ８８を開いて、計量ユニット８７において計量された第２所定量の水溶液を混合ユニット９１に供給する。これにより、混合ユニット９１において、標的分子を含み得る第１所定量の有機溶剤が、第２所定量の水溶液と混合された検体液が作成される。
【0058】
親水性の有機溶剤は水溶液中で拡散し、有機溶剤と水溶液は混和する。そして、有機溶剤に標的分子が含まれる場合、標的分子は水溶液中に急激に放散し、検体液が得られる。標的分子は疎水性であるため、検体液中で不安定な状態で取り残される。標的分子は、疎水性であるが、水溶液に混合する際には親水性の有機溶剤中に分散している。この親水性の有機溶剤が水溶液に混合するので、有機溶剤を介さずに疎水性の標的分子を直接水溶液に取り込むよりも小さなエネルギーで、標的分子を水溶液中に効率よく分散させることができる。
【0059】
また、前述したように水溶液には標識分子が分散している。したがって、検体液中にも標識分子が分散している。検体液は有機溶剤を水溶液で希釈した水溶液であり、検体液中の疎水性の標的分子は不安定な状態である。この不安定な標的分子は、近傍の標識分子と会合する。例えば、標的分子としてのリモネンと、標識分子としてのアルギニンアミドとがΠ－Π相互作用で結合し、会合体を形成する。
【0060】
（第４ステップ）
検体液は、バルブ９４を開くことで、混合ユニット９１から配管９５を通じてセンサユニット３０に供給される。そして、センサユニット３０において、検体液中の標的分子に応じた電気特性（例えば、前述したＩｄ－Ｖｇ特性）が測定される。
検体液は、バルブ９４を開くことで、混合ユニット９１から配管９５を通じてセンサユニット３０に供給される。そして、センサユニット３０において、検体液中の標的分子に応じた電気特性（例えば、前述したＩｄ－Ｖｇ特性）が測定される。
【0061】
標的分子がプローブ分子３２に捕捉され、感応部２０の表面に近接すると、感応部２０の表面の電子状態が変化し、Ｉｄが変動する。このＩｄの変動により、検体液中の標的分子の存在や濃度の検出が可能になる。
【0062】
なお、標的分子が無電荷で分子量が小さい場合（例えば分子量が３００以下の場合）、標的分子の近接による感応部２０の表面の電子状態の変化を検出することが難しい場合がある。本実施形態によれば、前述したように、標的分子は標識分子に会合しているため、標的分子がプローブ分子３２に捕捉されると、標識分子も感応部２０の表面に近接する。ここで、標識分子がアルギニンアミドのように強い電荷を持つ場合、あるいは核酸やペプチドのような大きな分子量（例えば５００以上）を持つ場合には、この標識分子の近接（例えば標識分子がもつ電荷の近接や大きな標識分子が近接したことによる溶液界面のイオンの分布の変化）による感応部２０の電子状態の変化を検出することができる。これにより、標的分子だけの近接では検出が困難な場合であっても、標識分子の近接を検出することによって、検体液中の標的分子の存在や濃度を検出することが可能となる。
【0063】
（第５ステップ）
バルブ７６を開いて、標的分子取り込みユニット６２内の検体雰囲気が曝露された有機溶剤の残りを、配管７７を通じて標的分子取り込みユニット６２から排出する。また、バルブ９２を開いて、混合ユニット９１内の検体液の残りを、配管９３を通じて混合ユニット９１から排出する。
バルブ７６を開いて、標的分子取り込みユニット６２内の検体雰囲気が曝露された有機溶剤の残りを、配管７７を通じて標的分子取り込みユニット６２から排出する。また、バルブ９２を開いて、混合ユニット９１内の検体液の残りを、配管９３を通じて混合ユニット９１から排出する。
【0064】
（第６ステップ）
バルブ６８及びバルブ７２を、それぞれ配管６９及び配管７３側に開き、さらにバルブ８１を開いて、有機溶剤タンク６５から有機溶剤を標的分子取り込みユニット６２及び計量ユニット７８を経由して配管７９へと排液する。標的分子取り込みユニット６２及び計量ユニット７８は、検体雰囲気が曝露されない有機溶剤タンク６５内の有機溶剤によって洗浄される。標的分子取り込みユニット６２及び計量ユニット７８から、標的分子が排出される。
バルブ６８及びバルブ７２を、それぞれ配管６９及び配管７３側に開き、さらにバルブ８１を開いて、有機溶剤タンク６５から有機溶剤を標的分子取り込みユニット６２及び計量ユニット７８を経由して配管７９へと排液する。標的分子取り込みユニット６２及び計量ユニット７８は、検体雰囲気が曝露されない有機溶剤タンク６５内の有機溶剤によって洗浄される。標的分子取り込みユニット６２及び計量ユニット７８から、標的分子が排出される。
【0065】
（第７ステップ）
バルブ６８及びバルブ７２を配管７１側に開いて、有機溶剤タンク６５から有機溶剤を配管７１を通じて計量ユニット７８に供給する。有機溶剤タンク６５から有機溶剤を標的分子取り込みユニット６２を経由せずに計量ユニット７８に供給する。また、バルブ８６を開いて、水溶液タンク８４から、水溶液を配管８５を通じて計量ユニット８７に供給する。
バルブ６８及びバルブ７２を配管７１側に開いて、有機溶剤タンク６５から有機溶剤を配管７１を通じて計量ユニット７８に供給する。有機溶剤タンク６５から有機溶剤を標的分子取り込みユニット６２を経由せずに計量ユニット７８に供給する。また、バルブ８６を開いて、水溶液タンク８４から、水溶液を配管８５を通じて計量ユニット８７に供給する。
【0066】
（第８ステップ）
バルブ８２を開いて、計量ユニット７８において計量された上記と同じ第１所定量の有機溶剤（これは標的分子を含まない）を、混合ユニット９１に供給する。また、バルブ８８を開いて、計量ユニット８７において計量された上記と同じ第２所定量の水溶液を混合ユニット９１に供給する。これにより、混合ユニット９１において、標的分子を含まない第１所定量の有機溶剤が、第２所定量の水溶液と混合されたコントロール溶液が作成される。混合ユニット９１から配管９５を通じてセンサユニット３０に供給される溶液が液３１となる。標的分子を取り込んだ有機溶剤水溶液を検体液と称する。
バルブ８２を開いて、計量ユニット７８において計量された上記と同じ第１所定量の有機溶剤（これは標的分子を含まない）を、混合ユニット９１に供給する。また、バルブ８８を開いて、計量ユニット８７において計量された上記と同じ第２所定量の水溶液を混合ユニット９１に供給する。これにより、混合ユニット９１において、標的分子を含まない第１所定量の有機溶剤が、第２所定量の水溶液と混合されたコントロール溶液が作成される。混合ユニット９１から配管９５を通じてセンサユニット３０に供給される溶液が液３１となる。標的分子を取り込んだ有機溶剤水溶液を検体液と称する。
【0067】
（第９ステップ）
コントロール溶液は、バルブ９４を開くことで、混合ユニット９１から配管９５を通じてセンサユニット３０に供給される。標的分子を含まないコントロール溶液に曝露されたセンサ素子５０における計測信号（電気特性）と、検体液に曝露されたセンサ素子５０における計測信号（電気特性）とを比較することで、検体液中に標的分子が含まれる場合には、外乱ノイズを補正した高精度の標的分子の検出を行うことができる。
コントロール溶液は、バルブ９４を開くことで、混合ユニット９１から配管９５を通じてセンサユニット３０に供給される。標的分子を含まないコントロール溶液に曝露されたセンサ素子５０における計測信号（電気特性）と、検体液に曝露されたセンサ素子５０における計測信号（電気特性）とを比較することで、検体液中に標的分子が含まれる場合には、外乱ノイズを補正した高精度の標的分子の検出を行うことができる。
【0068】
本実施形態によれば、疎水性の標的分子が有機溶剤に濃縮して取り込まれ、その標的分子を取り込んだ有機溶剤水溶液（検体液）を感応部２０の表面に曝露するので、疎水性の標的分子を直接水溶液に取り込む場合よりも、標的分子の検出感度を高くすることができる。
【0069】
生体由来の分子（例えば、ペプチド、ＤＮＡアプタマーなど）は水溶液中で機能する。そのため、生体由来の分子をプローブ分子３２として用いた場合に有機溶剤を感応部２０の表面に曝露すると、生体由来のプローブ分子３２の構造が変わってしまう、あるいは破壊されてしまい、プローブ分子３２による標的分子の捕捉能力が低下する。
【0070】
また、グラフェンは疎水性のため、有機溶剤との親和性が高く、有機溶剤を感応部２０としてのグラフェンの表面に曝露するとダメージを受ける可能性がある。このダメージにより、グラフェンと下地膜との接着面や、第１及び第２電極４１、４２と、これを覆う保護絶縁膜との界面に有機溶剤が浸入して、グラフェンや保護絶縁膜の剥離を誘発する懸念がある。
【0071】
本実施形態では、有機溶剤を水溶液で希釈した水溶液である検体液が、感応部２０の表面に曝露されるため、上記問題が起こらない。
【0072】
センサ素子５０の良否を評価する際に感応部２０の表面に供給される液３１としては、上記コントロール溶液を用いることができる。または、水溶液タンク８４内の水溶液のみを感応部２０の表面に供給される液３１として用いてもよい。感応部２０の表面に液３１を供給する上記第１液供給機構は、少なくとも、水溶液タンク８４と、水溶液タンク８４とセンサユニット３０との間を接続する配管８５、８９、９５とを含むことができる。
【0073】
実施形態のセンサ素子の評価方法において、溶媒中にプローブ分子３２を含む溶液を、感応部２０の表面に供給し、溶媒を揮発させた後、感応部２０の表面に液３１を供給することができる。例えば、プローブ分子３２を含む溶液を感応部２０の表面に供給した後、感応部２０の表面を常温で所定時間以上乾燥させることで溶媒を揮発させる。これにより、前述した図３（ｂ）～（ｄ）に示すようにプローブ分子３２が感応部２０の表面に近接して拘束されやすくなり、センサ素子を良素子にしやすくできる。溶媒として、例えば、緩衝液を用いることができる。
【0074】
また、実施形態のセンサ素子の評価方法において、センサ素子５０が良と評価された場合、感応部２０の表面に標的分子を供給して電気特性を測定することができる。この電気特性の測定において感応部２０が標的分子に感応することが確認できれば、そのセンサ素子が良素子であると確定することができる。
【0075】
実施形態は、以下のセンサシステム及びセンサ素子の評価方法を含むことができる。
【0076】
［構成１］
感応部と、前記感応部の表面に位置するプローブ分子と、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極とを有するセンサ素子と、
前記第１電極及び前記第２電極の間に電圧を印加し、前記センサ素子の電気特性から前記センサ素子の良否を評価する処理装置と、
を備えるセンサシステム。
［構成２］
前記感応部は、グラフェンを含む構成１に記載のセンサシステム。
［構成３］
前記感応部の前記表面に液を供給する第１液供給機構と、
前記感応部の前記表面に供給された前記液に電圧を印加するゲート電極と、
をさらに備え、
前記感応部を通じて前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流をＩｄ、前記ゲート電極の電圧をＶｇとした場合に、前記電気特性はＩｄ－Ｖｇ特性である構成１または２に記載のセンサシステム。
［構成４］
前記処理装置は、前記Ｖｇを負電圧から正電圧にスイープさせたときの第１のＩｄ－Ｖｇ特性と、前記Ｖｇを正電圧から負電圧にスイープさせたときの第２のＩｄ－Ｖｇ特性との比較から、前記センサ素子の良否を評価する構成３に記載のセンサシステム。
［構成５］
前記処理装置は、前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｖｇが同じ値のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成４に記載のセンサシステム。
［構成６］
前記処理装置は、前記Ｖｇが０または負のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成５に記載のセンサシステム。
［構成７］
前記処理装置は、前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｉｄが同じ値のときの前記Ｖｇの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成４に記載のセンサシステム。
［構成８］
疎水性の標的分子を含む検体雰囲気を親水性の有機溶剤に曝露する標的分子取り込みユニットと、
前記標的分子を含む前記有機溶剤を水溶液と混合して、検体液を作成する混合ユニットと、
前記検体液を前記感応部の前記表面に供給する第２液供給機構と、
をさらに備える構成１～７のいずれか１つに記載のセンサシステム。
［構成９］
前記処理装置による前記センサ素子の良否の評価結果を記憶する記憶装置をさらに備える構成１～８のいずれか１つに記載のセンサシステム。
［構成１０］
前記プローブ分子は、たんぱく質、ペプチド、抗体、ＤＮＡアプタマー、又はこれらの誘導体生体分子の少なくともいずれか１つを含む構成１～９のいずれか１つに記載のセンサシステム。
［構成１１］
感応部の表面にプローブ分子が位置し、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極の間に電圧を印加したセンサ素子の電気特性から、前記センサ素子の良否を評価するセンサ素子の評価方法。
［構成１２］
前記感応部の前記表面に液を供給し、
前記感応部の前記表面に供給された前記液にゲート電極から電圧を印加し、
前記感応部を通じて前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流をＩｄ、前記ゲート電極の電圧をＶｇとした場合に、前記電気特性としてＩｄ－Ｖｇ特性を測定する構成１１に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１３］
前記Ｖｇを負電圧から正電圧にスイープさせたときの第１のＩｄ－Ｖｇ特性と、前記Ｖｇを正電圧から負電圧にスイープさせたときの第２のＩｄ－Ｖｇ特性との比較から、前記センサ素子の良否を評価する構成１２に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１４］
前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｖｇが同じ値のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成１３に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１５］
前記処理装置は、前記Ｖｇが０または負のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成１４に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１６］
前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｉｄが同じ値のときの前記Ｖｇの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成１３に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１７］
溶媒中に前記プローブ分子を含む溶液を、前記感応部の前記表面に供給し、
前記溶媒を揮発させた後、前記感応部の前記表面に前記液を供給する構成１２～１６のいずれか１つに記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１８］
前記センサ素子が良と評価された場合、前記感応部の前記表面に標的分子を供給して前記電気特性を測定する構成１１～１７のいずれか１つに記載のセンサ素子の評価方法。
感応部と、前記感応部の表面に位置するプローブ分子と、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極とを有するセンサ素子と、
前記第１電極及び前記第２電極の間に電圧を印加し、前記センサ素子の電気特性から前記センサ素子の良否を評価する処理装置と、
を備えるセンサシステム。
［構成２］
前記感応部は、グラフェンを含む構成１に記載のセンサシステム。
［構成３］
前記感応部の前記表面に液を供給する第１液供給機構と、
前記感応部の前記表面に供給された前記液に電圧を印加するゲート電極と、
をさらに備え、
前記感応部を通じて前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流をＩｄ、前記ゲート電極の電圧をＶｇとした場合に、前記電気特性はＩｄ－Ｖｇ特性である構成１または２に記載のセンサシステム。
［構成４］
前記処理装置は、前記Ｖｇを負電圧から正電圧にスイープさせたときの第１のＩｄ－Ｖｇ特性と、前記Ｖｇを正電圧から負電圧にスイープさせたときの第２のＩｄ－Ｖｇ特性との比較から、前記センサ素子の良否を評価する構成３に記載のセンサシステム。
［構成５］
前記処理装置は、前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｖｇが同じ値のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成４に記載のセンサシステム。
［構成６］
前記処理装置は、前記Ｖｇが０または負のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成５に記載のセンサシステム。
［構成７］
前記処理装置は、前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｉｄが同じ値のときの前記Ｖｇの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成４に記載のセンサシステム。
［構成８］
疎水性の標的分子を含む検体雰囲気を親水性の有機溶剤に曝露する標的分子取り込みユニットと、
前記標的分子を含む前記有機溶剤を水溶液と混合して、検体液を作成する混合ユニットと、
前記検体液を前記感応部の前記表面に供給する第２液供給機構と、
をさらに備える構成１～７のいずれか１つに記載のセンサシステム。
［構成９］
前記処理装置による前記センサ素子の良否の評価結果を記憶する記憶装置をさらに備える構成１～８のいずれか１つに記載のセンサシステム。
［構成１０］
前記プローブ分子は、たんぱく質、ペプチド、抗体、ＤＮＡアプタマー、又はこれらの誘導体生体分子の少なくともいずれか１つを含む構成１～９のいずれか１つに記載のセンサシステム。
［構成１１］
感応部の表面にプローブ分子が位置し、前記感応部と電気的に接続された第１電極及び第２電極の間に電圧を印加したセンサ素子の電気特性から、前記センサ素子の良否を評価するセンサ素子の評価方法。
［構成１２］
前記感応部の前記表面に液を供給し、
前記感応部の前記表面に供給された前記液にゲート電極から電圧を印加し、
前記感応部を通じて前記第１電極と前記第２電極との間を流れる電流をＩｄ、前記ゲート電極の電圧をＶｇとした場合に、前記電気特性としてＩｄ－Ｖｇ特性を測定する構成１１に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１３］
前記Ｖｇを負電圧から正電圧にスイープさせたときの第１のＩｄ－Ｖｇ特性と、前記Ｖｇを正電圧から負電圧にスイープさせたときの第２のＩｄ－Ｖｇ特性との比較から、前記センサ素子の良否を評価する構成１２に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１４］
前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｖｇが同じ値のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成１３に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１５］
前記処理装置は、前記Ｖｇが０または負のときの前記Ｉｄの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成１４に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１６］
前記第１のＩｄ－Ｖｇ特性と前記第２のＩｄ－Ｖｇ特性とにおける前記Ｉｄが同じ値のときの前記Ｖｇの差から、前記センサ素子の良否を評価する構成１３に記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１７］
溶媒中に前記プローブ分子を含む溶液を、前記感応部の前記表面に供給し、
前記溶媒を揮発させた後、前記感応部の前記表面に前記液を供給する構成１２～１６のいずれか１つに記載のセンサ素子の評価方法。
［構成１８］
前記センサ素子が良と評価された場合、前記感応部の前記表面に標的分子を供給して前記電気特性を測定する構成１１～１７のいずれか１つに記載のセンサ素子の評価方法。
【0077】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0078】
１０…基板、２０…感応部、３０…センサユニット、３１…液、３２…プローブ分子、４１…第１電極、４２…第２電極、４３…ゲート電極、５０…センサ素子、１００…処理装置、２００…記憶装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】