接合型FETを活用した低雑音, 高感度バイオセンサの開発

Research Project

Project/Area Number	62550298
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	計測・制御工学
Research Institution	Saitama University
Principal Investigator	勝部照明埼玉大学, 工学部, 助教授 (70008879)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	谷治環埼玉大学, 工学部, 助手 (50166493) 中川靖夫埼玉大学, 工学部, 教授 (10008815)
Project Period (FY)	1987
Project Status	Completed (Fiscal Year 1987)
Budget Amount *help	¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000) Fiscal Year 1987: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords	FET型センサ / 接合型FET / 免疫センサ / 免疫グロブリン / LB法
Research Abstract	FET型免疫センサの高感度, 高安定化に関する研究を行った. まず, 接合型電界効果トランジスタ(JFET)を用いた新しい構造のFET型バイオセンサを設計, 製作し, 次に抗原(抗体)の固定化にLB(ラングミュア・ブロジェット)法の活用をこゝろみた. その結果ゲート表面電圧変化1μV以下の検出が可能となり, 抗体(抗原)検出感度 10^<-8>mol/l以下を有するFET型免疫センサを得ることが出来た. 製作したFET増幅部の構造と特長は次のとうりである. 通常FET型バイオセンサはMOS構造でつくられるが, 本研究ではJFET構造の活用を図り, 低雑音で製作プロセスの簡易なセンサを開発したものである. ゲート部の構造は分離ゲート型とし, 半導体にはSOS(シリコン・オン・サファイア)基板を用いた. 同一基板上に4個のJFETを作製し, 集積化センサとした. 次に抗体(抗原)の固定化法としてLB法を活用し, ゲート電極部へのタンパクの固定化に同法が有用であることを明らかにした. 固定化プロセスは次のとうりである. BaCl_2 と抗ヒトグロブリン抗体を含む純水上にステアリン酸を展開し, 抗体とステアリン酸の単分子混合膜をゲート電極上に付着させた. この方法によりゲート電極上に表面密度3×10^<-9>〓/m^2の抗体を固定化することが出来た. これはほぼ最密の免疫グロブリンの単分子層に相当する. このようにして作製した新しい構造の免疫センサにより次のような特性(改善)が得られた. (1)低雑音化:センサの入力換算雑音電圧20nV以下. (2)寿命:2週間以上. (3)構造及びプロセスが簡易な集積化センサ:主にSOS基板の活用により素子分離プロセスが簡易化出来たことによる. (4)高感度化:抗体検出感度10^<-8>M濃度以下.