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公開番号2025170995
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024075923
出願日2024-05-08
発明の名称検出装置、検出方法およびプログラム
出願人株式会社村田製作所
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類G01N 27/414 20060101AFI20251113BHJP(測定;試験)
要約【課題】本開示は、精度の高い検出情報を得ることができる検出装置、検出方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】本開示の一例に係る検出装置100は、電界効果トランジスタ型の測定センサ1と、演算回路30と、を備える。測定センサ1は、絶縁基板10上に設けられた半導体層11と、半導体層11と電気的に接続されているソース電極12およびドレイン電極13と、ソース電極12、ドレイン電極13、および半導体層11と接する領域に、試料を含む電解液を保持するためのプール51と、電解液を介して半導体層11に電界を印加するゲート電極17と、を含む。演算回路30は、測定センサ1から出力される測定情報に含まれるソース電極12とドレイン電極13との間の電気特性の第1情報と、ゲート電極17とソース電極12との間の電気特性の第2情報とに基づいて、試料に含まれるターゲット分子53の検出情報を演算する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電界効果トランジスタ型の測定センサと、前記測定センサから出力される測定情報を演算する演算回路と、を備える、検出装置であって、
前記測定センサは、
絶縁基板上に設けられた半導体層と、
前記半導体層と電気的に接続されているソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極、および前記半導体層と接する領域に、試料を含む電解液を保持するための保持容器と、
前記電解液を介して前記半導体層に電界を印加するゲート電極と、を含み、
前記演算回路は、
前記測定センサから出力される測定情報に含まれる前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の電気特性の第１情報と、前記ゲート電極と前記ソース電極との間の電気特性の第２情報とに基づいて、前記試料に含まれるターゲット分子の検出情報を演算する、検出装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記半導体層は、グラフェンまたはカーボンナノチューブを含む、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記測定センサは、
前記半導体層に配置され、前記試料に含まれるターゲット分子と選択的に結合する認識部位を有するプローブ分子を有する検出用センサと、
前記プローブ分子を有していない参照用センサと、を含み、
前記演算回路は、前記検出用センサから出力される測定情報と前記参照用センサから出力される測定情報とに基づいて前記検出情報を演算する、請求項１に記載の検出装置。
【請求項４】
前記絶縁基板上に、前記ゲート電極、前記ソース電極、前記ドレイン電極、および前記半導体層が形成される、請求項１に記載の検出装置。
【請求項５】
前記検出情報は、前記試料中の前記ターゲット分子の有無、および前記ターゲット分子の濃度のうち少なくとも１つの情報を含む、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記第１情報は、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の特定の電流値または電圧値の情報、および前記ゲート電極と前記ソース電極との間の第１電圧を変化させたときの前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の第１電流値の情報のうち少なくとも１つの情報を含み、
前記第２情報は、前記ゲート電極と前記ソース電極との間の特定の電流値または電圧値の情報、および前記第１電圧を変化させたときの前記ゲート電極と前記ソース電極との間の第２電流値の情報のうち少なくとも１つの情報を含む、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記演算回路は、前記測定センサから出力される前記第１情報および前記第２情報を説明変数、前記検出情報を目的変数とする演算モデルを有し、
前記演算モデルを用いて前記検出情報を求める、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記演算モデルは、記測定センサから出力される前記第１情報および前記第２情報と、前記検出情報とをセットにした教師データに基づく機械学習によりあらかじめ生成される、請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
電界効果トランジスタ型の測定センサと、前記測定センサから出力される測定情報を演算する演算回路と、を備える、検出装置での検出方法であって、
前記測定センサは、絶縁基板上に設けられた半導体層と、前記半導体層と電気的に接続されているソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極、前記ドレイン電極、および前記半導体層と接する領域に、試料を含む電解液を保持するための保持容器と、前記電解液を介して前記半導体層に電界を印加するゲート電極と、を含み、
前記測定センサから出力される測定情報に含まれる前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の電気特性の第１情報と、前記ゲート電極と前記ソース電極との間の電気特性の第２情報とを取得するステップと、
前記第１情報および前記第２情報を説明変数、前記試料に含まれるターゲット分子の検出情報を目的変数とする演算モデルを用いて、前記検出情報を演算するステップと、を含む、検出方法。
【請求項１０】
前記演算モデルは、記測定センサから出力される前記第１情報および前記第２情報と、前記検出情報とをセットにした教師データに基づく機械学習によりあらかじめ生成される、請求項９に記載の検出方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電界効果トランジスタ型の測定センサを備える検出装置、検出方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、被検出物質であるターゲット分子と選択的に結合する認識部位を有するプローブ分子を用いたバイオセンサとして、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）型のバイオセンサが提案されている。
【０００３】
特許第６７８２２１８号公報（特許文献１）に記載されているＦＥＴ型のバイオセンサでは、α２，６型糖鎖またはα２，３型糖鎖をプローブ分子として用いることで、インフルエンザウイルスを検出できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６７８２２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許第６７８２２１８号公報（特許文献１）に記載されているＦＥＴ型のバイオセンサでは、ターゲット分子を含む体液などにおいて個々人のばらつき、電解質濃度のばらつき、タンパク質および酵素などのターゲット分子以外の分子濃度のばらつき、温度のばらつき、など様々な要因により精度の高い検出情報を得ることが困難であった。
【０００６】
そこで、本開示の目的は、精度の高い検出情報を得ることができる検出装置、検出方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一形態に係る検出装置は、電界効果トランジスタ型の測定センサと、測定センサから出力される測定情報を演算する演算回路と、を備える。測定センサは、絶縁基板上に設けられた半導体層と、半導体層と電気的に接続されているソース電極およびドレイン電極と、ソース電極、ドレイン電極、および半導体層と接する領域に、試料を含む電解液を保持するための保持容器と、電解液を介して半導体層に電界を印加するゲート電極と、を含む。演算回路は、測定センサから出力される測定情報に含まれるソース電極とドレイン電極との間の電気特性の第１情報と、ゲート電極とソース電極との間の電気特性の第２情報とに基づいて、試料に含まれるターゲット分子の検出情報を演算する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、演算回路が、測定センサから出力される測定情報に含まれるソース電極とドレイン電極との間の電気特性の第１情報と、ゲート電極とソース電極との間の電気特性の第２情報とに基づいて、試料に含まれるターゲット分子の検出情報を演算するので、精度の高い検出情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１に係る検出装置の構成を説明するための概略図である。
実施の形態１に係る測定センサから出力される測定情報を説明するためのグラフである。
実施の形態１に係る演算回路の構成を説明するための概略図である。
実施の形態１に係る演算回路で用いる演算モデルを説明するための概略図である。
実施の形態１に係る演算モデルの機械学習による生成を説明するための概略図である。
実施の形態１の変形例に係る検出装置の構成を説明するための概略図である。
実施の形態２に係る検出装置の構成を説明するための概略図である。
実施の形態２に係る測定センサから出力される測定情報を説明するためのグラフである。
実施の形態２に係る演算回路で演算された検出情報を説明するためのグラフである。
実施の形態２の変形例に係る検出装置の構成を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示の実施の形態に係る検出装置について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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