FETバイオセンサ

FETバイオセンサーの概要

FETバイオセンサー（FET biosensorまたはBio-FET）は、電界効果トランジスタ（FET）を利用したバイオセンサーで、高感度かつコンパクトな設計が特徴です。このセンサーは、特定のプローブ分子と検出対象物質の相互作用に基づき、その物質が持つ電荷を電気信号に変換する能力があります。1980年代から研究が進められており、近年では幅広い分野での応用が期待され、徐々に普及が進んでいます。

構造と原理

FETバイオセンサーは、基本的にイオン感応性電界効果トランジスタ（ISFET）の形式を取っています。このデバイスは、電界効果トランジスタのゲート部にある絶縁膜の表面に吸着した生体関連物質の電荷変化を検出する仕組みです。特に、抗体や糖鎖を用いた分子修飾によって、さまざまな測定条件下での生体物質の認識が可能であり、元の素子の設計を変更することなく、多様な用途に対応できる点が大きな利点です。

また、FETバイオセンサーは、従来のシリコンを使用する無機半導体の他に、プリンテッドエレクトロニクス技術を利用した有機電界効果トランジスタの活用も進められています。これにより、軽量かつ柔軟なデバイスの開発が可能となり、さらなる応用範囲の拡大が期待されています。

測定メカニズム

FETバイオセンサーは、プローブ分子との特異的な相互作用を通じて、検出対象物質がゲート絶縁膜に結合した際の電荷の変動を捉えます。これによりトランジスタのドレイン電流とゲート電圧の特性が変化し、この変化を電気信号として出力します。
たとえば、酵素膜を被覆したISFETセンサーを用いれば、特定の基質に対する酵素の特異性を活かして電気信号を得ることが可能です。これは、試料中の他の成分が存在しても、ターゲットとなる基質の濃度に応じた信号が生成されるため、非常に便利です。

主な応用

FETバイオセンサーは、さまざまな分野での応用が見込まれています。具体的には、有害物質の検出、セキュリティ用途、医療診断、さらには健康管理の分野での利用が挙げられます。これにより、迅速かつ精密な測定が行えるため、全体的な作業効率や診断精度の向上が期待されます。

文献と関連情報

この技術は長い歴史を持ち、数多くの研究が存在します。中村通宏（1983年）や軽部征夫（1994年）といった著者の研究がその一例です。また、秀島翔（2011年）の博士論文もFETバイオセンサーの設計に関する貴重な情報源となっています。興味のある方は、ぜひこれらの文献を参照してください。特に、バイオセンサーやFETセンサー、イオン感応性電界効果トランジスタに関連する他の研究も参考になります。

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