以下、図面を参照しながら、本発明の実� ��の形態について説明する。以下の図面及び� ��明においては、同一の部品又は構成要素に� ��同一の参照符号を付してある。それらの機� ��も同一である。したがって、それらについ� ��の詳細な説明は繰返さない。

 [第1の実施の形態]
 ―構成―
 図1に、本発明の第1の実施の形態に係る化� �物質センシング素子を採用した化学物質セ� �シング装置20の構成図を示す。図1を参照し� �、装置20は、直流電源30と、直流電源30のプ� �ス端子に一端が接続された、本実施の形態� �係る化学物質センシング素子32と、化学物質 センシング素子32の他端と直流電源30のマイ� �ス端子との間に接続された負荷抵抗34と、化 学物質センシング素子32及び負荷抵抗34の接� �に入力が接続され、この接点の電位変化を� �幅するための増幅器36とを含む。測定時、こ の電位変化を測定するために、増幅器36の他� ��の端子に図示しない直流電圧計が接続され� ��。

 図2に、化学物質センシング素子32の構成� ��を示す。図2(A)を参照して、化学物質センシ ング素子32は、金属錯体であるMePcにより表面 修飾された、センシング用の基体を構成する カーボンナノ構造体からなる、化学物質セン シング部42と、化学物質センシング部42の両� �に配置され、化学物質センシング部42とそれ ぞれ電気的に接続された電極40a及び40bとを含 む。

 化学物質センシング部42は、カーボンナ� �チューブ、カーボンナノファイバー、フラ� �レンといった、カーボンナノ構造体の集合� �で形成されている。したがって、化学物質� �ンシング部42は多数のCNT等を含んでいる。図 3に、化学物質センシング部42に含まれる一本 のCNT50の概念図を示す。図3を参照して、本実 施の形態では、CNT50の表面に、MePc分子52が付� ��されている。すなわち、その他のカーボン� ��ノチューブ(したがって化学物質センシング 部42)も同様に、MePcにより表面修飾されてい� �。

 MePcは、特定物質とのみ反応する選択能を 有し、MePcにより修飾されたカーボンナノ構� �体からなる化学物質センシング部42に電流を 通したときの化学物質センシング部42の抵抗� ��は、化学物質センシング部42に物質が吸着� �たか否かにより異なる。化学物質センシン� �部42は雰囲気中の特定物質を吸着するので、 その電気抵抗値の変化の態様は雰囲気中にあ る特定物質が存在しているか否かにより異な る。したがって、図1に示す装置により、雰� �気中の特定の物質を選択的に検出できる。� �なわち、呼気をこの装置20に導入し、直流電 圧計の出力を測定することにより、呼気中の 特定物質を選択的に検出できる。

 ―化学物質センシング素子32の製造方法―
 化学物質センシング素子32は以下のように� �て製造される。センシング用基体を構成す� �カーボンナノ構造体は、従来の方法を用い� �生成することができる。カーボンナノ構造� �を生成後、不純物除去のため還流処理を行� �う。その後、これを乾燥させ、MePc溶液中へ� ��入し超音波照射によりMePc溶液中にカーボン ナノ構造体が一様に分散した分散液を作製す る。その後、これを乾燥させて化学物質セン シング部42とし、その両端に電極をつけて化� ��物質センシング素子32とする。

 ―動作―
 図1、図2、及び図3を参照して、本実施の形� ��に係る装置20は以下のように動作する。図1� ��参照して、直流電源30により、化学物質セ� �シング素子32と負荷抵抗34とを直列接続した� ��のの両端に一定電圧をかけながら、測定対� ��ガスを化学物質センシング素子32表面に導� �する。

 図2を参照して、化学物質センシング素子 32に含まれる化学物質センシング部42を構成� �るカーボンナノ構造体の表面に測定対象ガ� �中の化学物質が付着すると、電極40a、40b間� �電気抵抗が変化する。その変化を増幅器36の 出力電圧の変化として図示しない直流電圧計 により検出する。

 図3に、NOが表面をMePcで修飾されたCNT50の� ��面に吸着した様子を示す。前述したように� ��MePcによる吸着物質に対する選択能により、 NO60が吸着する。化学物質センシング部42を構 成する、一本一本のCNT50及びその他のカーボ� ��ナノ構造体のそれぞれに物質の吸着がおこ� ��、それぞれの電気抵抗変化の総和が、図1に 示す装置20における、出力電圧変化として検� ��される。

 これは以下のような理由による。化学物� ��センシング部42においては、一本一本のナ� �構造体が隣接するものと互いに接触しあっ� �いる。したがって、化学物質センシング部42 は全体として導電性の集合体となっている。 前述したように、この集合体の両端の電気抵 抗は、ナノ構造体の表面に何らかの物質が付 着することにより変化する。したがって、化 学物質センシング部の両端の電気抵抗の変化 を見ることにより、化学物質センシング部42� ��何らかの物質が付着したこと、すなわち、� ��らかの物質が雰囲気中に存在することが分� ��る。

 加えて、化学物質センシング部42表面に� �飾された、MePcは、特定物質を選択的に吸着� ��る。このため、化学物質センシング部42の� �体の電気抵抗の変化量を知ることにより、� �体情報中の特定物質の存在の有無を確認す� �ことができる。

 なお、MePcはペンタンに対する吸着選択能を も持つ。テーブル2は、配位金属の異なるMePc� ��びカーボンナノ構造体を代表するCNTのペン� ��ンに対する吸着エネルギーを、DFTに基づい� ��シミュレータ(accelrys社製 DMol ³ )を用いて計算したものである。例示するす� �てのMePcが、CNTより低い吸着エネルギーを持� ��ことから、CNTよりペンタンに対する吸着能� ��高いことが予測できる。このことから、MePc の、ペンタンに関する吸着能は、カーボンナ ノ構造体のそれよりも高いことが推測できる 。

 なお、化学物質センシング素子を再利用す� ��ためには、先に測定した測定対象ガスの除� ��が必要である。この場合、化学物質センシ� ��グ素子32の温度を上げることで、吸着した� �定対象ガスを脱離させることができる。化� �物質センシング素子32の温度を上げるために は様々な手段を設けることができる。本実施 の形態に係る装置20においては、ガスの離脱� ��理時には、直流電源30の電圧を高く調整す� �ことにより、化学物質センシング素子32の温 度を200度程度に上昇させることで各種センシ ング対象物質を取り除く。また、化学物質セ ンシング素子32を周期的に150度で加熱するた� ��の手段を設けても良い。さらに、半導体レ� ��ザによるレーザ光照射による加熱を行なっ� ��も良い。センシング対象物質の脱離法はこ� ��に限らず、真空引きによっても可能である� ��

 以上の様に本実施の形態に係る装置20が� �学物質センシング部42の電気抵抗の変化を測 定する。この電気抵抗の変化の態様は、化学 物質センシング部42に特定の物質が付着した� ��きには、そうでないときと区別可能である� ��したがって、装置20により、雰囲気中の特� �の物質を検知することができる。カーボン� �ノ構造体を使用しているため、この電気抵� �の変化は吸着された物質の量を高い感度で� �映する。そのため、雰囲気中の特定の化学� �質を高感度で検知することができる。

 上記実施の形態では、金属錯体としてMePc を挙げたが、これに限らず、一般的に金属錯 体又はその誘導体により、上記した実施の形 態と同様の効果を奏することができると考え られる。

 なお、以下の実施の形態において、構成� ��動作及び物質の検出原理の一部は第1の実施 の形態同様である。したがって、以後の実施 の形態の説明において、これらの詳細な説明 は繰返さない。

 [第2の実施の形態]
 本実施の形態における化学物質センシング� ��は、特定の蛍光分子により表面修飾された� ��ーボンナノ構造体を用いる。この蛍光分子� ��しては、生体情報に含まれる特定物質と反� ��し、その反応生成物に特定波長の光を照射� ��ると、励起されて所定の波長の蛍光を発生� ��るような蛍光分子を採用する。すなわち、� ��実施の形態では、このような蛍光分子によ� ��表面修飾されたカーボンナノ構造体を採用� ��たセンシング素子を用いる。

 ―構成―
 図4に第2の実施の形態に係る化学物質セン� �ング部を採用した、化学物質センシング装� �62の構成を示す。図4を参照して、装置62は、 大気に影響を受けないガスセンシングを行な うため、センシング素子の周辺雰囲気を閉系 にするための容器64と、容器64の中に配され� �化学物質センシング部66と、光72を出射する� ��源67と、化学物質センシング部66の直上に、 光源67からの光72を化学物質センシング部66に 向けて反射し、化学物質センシング部66から� ��蛍光73を透過させるように配置されたダイ� �ロイックミラー69と、容器64に接続され、ダ� ��クロイックミラー69を収容し、光源67からの 光72と化学物質センシング部66からの蛍光73と の光路を形成する光路容器68と、光路容器68� �、化学物質センシング部66からの蛍光73が到� ��する位置に設けられ、化学物質センシング� ��66から発生した蛍光73により得られる画像を 撮像するためのCCDカメラ70と、CCDカメラ70の� �力を受けるように接続され、励起により生� �た蛍光73による画像の色彩と、複数の標準試 料から得られる画像(色彩)とを表示画面74に� �比して示すことにより、特定化学物質の存� �の有無をユーザに確認させるための表示シ� �テム71とを含む。

 図5(A)に、化学物質センシング部66中のカ� ��ボンナノ構造体に含まれる、CNT80の概念図� �示す。図5(A)を参照して、CNT80の表面には、� �光分子である、DAF-2(82)が修飾付与されてい� �。その他のカーボンナノ構造体(したがって� ��学物質センシング部66)も同様に修飾付与さ� ��ている。

 後述するように、DAF-2は、そのアミノ基� �NOと反応しトリアゾールを形成することで、 特定の波長(495nm)の光を受けると特定の波長(5 15nm)の蛍光を発生する性質を有する。したが� ��て、図4に示す装置により、生体情報中のNO� ��選択的に検出できる。

 ―化学物質センシング部66の製造方法―
 化学物質センシング部66は、第1の実施の形� ��に係る化学物質センシング素子32の製造方� �と同様に製造される。ただし、第1の実施の� ��態で使用したMePc溶液に代えてDAF-2溶液を用� ��、カーボンナノ構造体の分散液を作製する� ��その後、これを乾燥させて化学物質センシ� ��グ部66とする。また本実施の形態では、蛍� �を用いてNOの検出を行ない、電気抵抗の変化 は使用しないので、第1の実施の形態と異な� �、カーボンナノ構造体に電極を付与する必� �はない。

 ―動作―
 図4及び図5を参照して、本実施の形態に係� �装置62は以下のように動作する。図4を参照� �て、容器64内に化学物質センシング部66を設� ��し、容器64内に測定対象ガスを導入する。� �こでは測定対象ガスを、NOと、大気を構成す るO ₂ との混合ガスとする。その結果、化学物質セ ンシング部66にNOが吸着する。その量は測定� �象ガス中のNOの濃度と正の相関を持つ。その 後、光源67から波長を495nmに調整された励起� �72を発生させ、ダイクロイックミラー69を介� ��て化学物質センシング部66に照射させる。

 図5(A)を参照して、測定対象ガス中のNO分� ��90が化学物質センシング部66に接近すると、 図5(B)に示すようにCNT80の表面に修飾付与され たDAF-2 82のアミノ基がNOと反応してトリアゾ� ��ルを生成し、DAF-2T 84へ変化する。このDAF-2T  84へ波長495nmの励起光100を照射すると、波長 515nmの緑色の蛍光102を発生する。

 再び図4を参照して、化学物質センシング 部66より発生した蛍光73は、放射線状に進行� �、その一部は光路容器68へ導入される。光路 容器68へ導入された蛍光73はダイクロイック� �ラー69を通過してCCDカメラ70の方向に進み、C CDカメラ70により撮像される。撮像された像� �、表示システム71へ伝送され、表示画面74に� ��定試料の画像として標準試料とともに表示� ��れる。

 この場合、表示システム71の表示により� �測定試料からの蛍光の色を標準試料と比較� �ることにより、測定対象ガス中のNOの存在の 有無を確認することができる。

 なお、図5(B)を参照して、センシング対象の 化学物質であるNO分子90が、大気を構成する� �の気体分子(例えばO ₂ 分子92)と共存していても、DAF-2 82はそれらと 反応せず、蛍光励起も起こらない。そのため 、NOを大気中のO ₂ 等とは区別して検出することができる。

 ―変形例―
 DAF-2に代えて、テーブル3に示す蛍光分子を� ��カーボンナノ構造体表面へ同様に修飾し、� ��学物質センシング部66としてもよい。

 [第3の実施の形態]
 本実施の形態における化学物質センシング� ��は、第2の実施の形態と同様、蛍光励起によ り特定の化学物質のセンシングを行なうが、 マイクロプレートを用い、一度の測定で複数 のセンシング対象の化学物質の有無を確認す ることを可能にする。

 ―構成―
 第3の実施の形態に係る化学物質センシング 素子を採用した化学物質センシング装置は、 第2の実施の形態に係る、図4に示す化学物質� ��ンシング装置62と同様の構成である。ただ� �、図4に示す化学物質センシング部66に代え� �、複数の化学物質のセンシングを行なうた� �の化学物質センシング素子を含む。

 図6(A)に、複数の化学物質のセンシングを 行なうための化学物質センシング素子108の概 略を示す。図6(A)を参照して、本実施の形態� �係る化学物質センシング素子108は、基板プ� �ート110と、プレート110上に配置された複数� �ウエル120,122等とを含む。それぞれのウエル1 20、122は、蛍光励起により、測定対象ガス中� ��異なる化学物質を検出する。例えば、ウエ� ��120はNOを、ウエル122はアセトンを検出する� �また、励起光は波長200nm~800nmの紫外(Ultra Viol et。以下「UV」と呼ぶ。)光を用い、複数種類� ��蛍光物質に対応させる。

 ―化学物質センシング素子108の製造方法―
 図5に示すNO検出用のウエル120と、アセトン� ��出用のウエル122とは以下のようにして作製� ��る。

 ウエル120には、第2の実施の形態に係る、 DAF-2により表面修飾されたカーボンナノ構造� ��からなる化学物質センシング部を設置する� ��

 ウエル122には、DNPHにより表面修飾された カーボンナノ構造体を化学物質センシング部 として設置する。

 ウエル122に要するカーボンナノ構造体の� ��造方法は、第1の実施の形態におけるカーボ ンナノ構造体の製造方法と同様である。ただ し、第1の実施の形態で使用したMePc溶液中に� ��えて、DNPH溶液によるカーボンナノ構造体が 一様に分散した分散液を作製する。その後、 これを乾燥させて化学物質センシング部とす る。

 ―動作―
 図4、図6(A)、及び図6(B)により、本実施の形� ��に係る装置の動作を以下に説明する。図4及 び図6(A)を参照して、図4に示す化学物質セン� ��ング装置62において、化学物質センシング� �子108を化学物質センシング部66に代えて容器 64中に設置する。容器64中に、NOとアセトンと を含む測定対象ガスを導入する。これにより 、測定対象ガス中のNOとアセトンとが化学物� ��センシング素子108表面に導入される。これ� ��はそれぞれ、ウエル120及び122上に設置され� ��化学物質センシング部と結合する。この後� ��化学物質センシング素子108に波長200nm~800nm� �UV光を励起光72として照射する。

 図6(B)を参照して、この結果、ウエル120は 、励起光72が波長495nmの時、波長515nmの緑色の 蛍光124を、ウエル122は、励起光72が波長440nm� �時、黄色味がかったオレンジ色の蛍光126を� �生する。

 図4を参照して、これらの蛍光による像を CCDカメラ70により撮像し、表示システム71に� �り検出し、それぞれ所定の波長の蛍光124及� �蛍光126の有無により、測定対象ガスにおけ� �NO及びアセトンの有無を確認することができ る。

 このような化学物質センシング素子108を� ��いることにより、測定対象ガス中の複数種� ��の特定化学物質を選択的に検知することが� ��きる。

 [第4の実施の形態]
 本実施の形態においては、測定対象ガスを� ��着させる化学物質センシング部をシート状� ��し、その形状をパターン化することで、化� ��物質センシング部の形状を使用用途にあわ� ��て最適化する。

 ―構成―
 本実施の形態に係る化学物質センシング装� ��は、第1の実施の形態に示す化学物質センシ ング装置20と同様の構成を有する。ただし、� ��1に示す化学物質センシング素子32に代えて� ��シート状にパターン化された化学物質セン� ��ング部を有する化学物質センシング素子を� ��用する点で第1の実施の形態と異なる。

 図7(A)に本実施の形態で使用される化学物 質センシング素子128の鳥瞰図を、図7(B)に平� �図を、それぞれ示す。図7(C)は、図7(B)に示す 断面C-Cにおける矢視方向断面図である。

 図7(A)~(C)を参照して、化学物質センシン� �素子128は、表面に形成された熱酸化膜を有� �る平板状の基板130と、その表面上に作製さ� �たカーボンナノ構造体層を含む櫛型のパタ� �ン132とを含む。

 図7(C)を参照して、基板130は、固体基板134 と、固体基板134の表面に形成された熱酸化膜 135とを含む。

 櫛型のパターン132は、熱酸化膜135上に櫛� ��形状にパターン化して作製されたバッファ� ��136と、バッファ層136の上に形成された金属� ��よる触媒層137と、金属による触媒層137上の� ��面から垂直に立ち上がるように形成された� ��数のカーボンナノ構造体138とを含む。なお� ��バッファ層136は絶縁物からなる。

 化学物質センシング素子128は、図7(A)に示 されるように、櫛の両端のいずれか一方であ る接点139が、図2に示される直流電源30のよう な直流電流のプラス端子に、他方である接点 140が、負荷抵抗34に接続されるよう設置する� ��なお、接点139及び140は、図7(C)に示すカーボ ンナノ構造体138の層に接続されるよう配置す る。

 ―化学物質センシング素子128の製造方法―
 図7(C)を特に参照して、化学物質センシング 素子128は以下のように製造される。はじめに 、固体基板134上に熱酸化膜135を形成すること で、基板130を準備する。熱酸化膜135は絶縁体 である。この基板130上にカーボンナノ構造体 を成長させるため、熱酸化膜135の表面にパタ ーンにしたがったマスクを作製し、バッファ 層136を熱酸化膜135上に作製する。

 化学物質センシング部を構成するカーボ� ��ナノ構造体は、固体基板の上にCNT成長の為� ��触媒をメタルマスク越しに蒸着し、そのパ� ��ーン上にカーボンナノ構造体を生成する、� ��来の方法を用いて生成することができる。� ��の時、CNT成長触媒粒子の径がナノメーター� ��ーダーで正確に制御できることが必要であ� ��。なぜならCNTの直径は種触媒粒子の直径と� ��関を持って成長するためである。

 次に、バッファ層136作成後、金属による� ��媒層137を、同じマスクパターンにより作製� ��る。触媒層137作成後、カーボンナノ構造体1 38を、同じマスクパターンにより触媒層137表� ��に作製する。最後にマスクパターンを除去� ��る。

 次に、図7(A)を参照して、接点139を図示し ない直流電源のプラス端子に、接点140を直流 電源のマイナス端子に、それぞれ接続する。 その後、MePc溶液とDAF-2溶液との混合液を、カ ーボンナノ構造体138表面にピペット等を用い て、図7(C)を参照して基板130の真上から滴下� �る。この時、カーボンナノ構造体138は、図7( C)を参照して触媒層137の表面に対し垂直方向� ��成長し、密集しているために、フィルタの� ��うな機能を持ち、MePc溶液とDAF-2溶液との混� ��液はカーボンナノ構造体138に高効率でトラ� ��プされる。

 その後、直流電源による電圧を化学物質� ��ンシング素子128にかけ、カーボンナノ構造� ��に電圧をかけると、カーボンナノ構造体表� ��がMePc及びDAF-2により一様に修飾される。こ� ��は以下の理由による。前述のように、カー� ��ンナノ構造体138は、図7(C)に示すように、金 属による触媒層137の表面に対し垂直方向に成 長しているが、その一つ一つはいずれも接触 しあっており、また前述したとおり、カーボ ンナノ構造体は良導電体である。このため、 上記の電気的接続の存在の下で化学物質セン シング素子128に電圧をかけると、櫛形パター ン上に電流が流れる。一方、MePcと蛍光分子� �あるDAF-2はその分子構造から極性を持ってお り、電界の存在によりカーボンナノ構造体へ 引き寄せられ、その表面へ修飾される。

 表面修飾後、図1を参照して、本実施の形 態に係る化学物質センシング素子128を、図1� �示す化学物質センシング素子32に代えて装置 20へ導入する。

 ―動作―
 図7(C)を参照して、本来、触媒層137は導体で ある金属で構成されることから、本構造では カーボンナノ構造体138の電気抵抗変化を測定 不可能であることが予想される。なぜなら、 化学物質センシング素子128では、電界は、図 7(A)及び(B)を参照して、接点139から接点140の� �にカーボンナノ構造体138を介してかかる。� �の際、図7(C)を参照して、熱酸化膜135及びそ� ��下に配された固体基板134と、絶縁膜である� ��ッファ層136には電流は流れないが、カーボ� ��ナノ構造体138以外に、導体である、金属か� ��なる触媒層137には電流が流れてしまうから� ��ある。しかし、本発明者は、本実施の形態� ��おいて、アークプラズマガン(Arc Plasma Gun� �以下「APG」と呼ぶ。)で製膜した触媒層137は� ��縁性を示すことを確認した。その理由とし� ��は、触媒金属の微粒子間の抵抗が想定され� ��。また、カーボンナノ構造体138についても� ��垂直方向に10 ^10~13 本/cm ² 程度で高密度に成長した状態で水平方向に電 界をかけると、導電性を得ることを確認した 。これはトンネル効果によりカーボンナノ構 造体138がより高い導電性を得たことによると 推定される。これらのことから、図1に示す� �置20に、素子128を導入し、その電気抵抗変化 を測定すると、図7(C)に示すカーボンナノ構� �体138に電流が流れ、その電気抵抗変化を測� �することができ、これにより特定化学物質� �センシングを行なうことが可能である。

 この第4の実施の形態によれば、小さな面 積に大量のカーボンナノ構造体を配置できる 。その結果、測定対象の特定化学物質の量も 大きくなり、したがって櫛型のパターン132の 電気抵抗変化が大きくなる。その結果、化学 物質のセンシングの感度を高めることができ るという効果がある。

 ―変形例―
 図1を参照して、本実施の形態に係る化学物 質センシング素子を、化学物質センシング素 子32に代えて装置20へ導入し、その装置20を、 図4に示す容器64へ導入し、容器64内に化学物� ��センシング部66に代えて設置し、前述の方� �で作成した化学物質センシング素子に直流� �源30を介して電圧をかけると同時に、励起光 72を照射することにより、蛍光励起反応の測� ��と、電気抵抗変化の測定とを同時に行なう� ��ともできる。これにより、蛍光分子と反応� ��る特定化学物質と、MePcと反応する特定化学 物質とを同時に測定することが可能である。

 また、カーボンナノ構造体を生成する際、� ��体基板として、例えばシリコン基板、石英� ��板、化合物半導体基板、グラファイト基板� ��Al基板、Cu基板、Ag基板、Au基板、Fe基板、Ni� ��板、Co基板、ガラス基板、セラミックス基� �若しくは高分子基板などの基板、Al ₂ O ₃ 、TiO ₂ 、ZrO ₂ 、Nb ₂ O ₅ 、SnO ₂ 、HfO ₂ 若しくはAlPO ₄ などの金属酸化物系材料、SiO ₂ ・Al ₂ O ₃ 、SiO ₂ ・TiO ₂ 、SiO ₂ ・V ₂ O ₅ 、SiO ₂ ・B ₂ O ₃ 若しくはSiO ₂ ・Fe ₂ O ₃ などのシリケート系材料、Pt、Ag若しくはAuな どからなる金属系材料、Siなどからなる半導� ��系材料、活性炭若しくは有機高分子などか� ��なる炭素系材料、珪藻土若しくはホタテ貝� ��などの生体由来系材料又はSiO ₂ などの多孔質基板の少なくとも1種類以上を� �いることができる。

 また、触媒粒子を構成する材料としては� ��たとえば、Fe、Ni、Co、Cr、Mo、W、Ti、Au、Ag� �Cu、Pt、Ta、Al、Pd、Gd、Sm、Nd及びDyからなる� �、又はそれらの合金から選択された少なく� �も1種の金属などを用いることができる。

 また、触媒の塗布方法として、アークプ� ��ズマ法、スパッタ法、電子ビーム蒸着法、� ��抗加熱法、スピンコート法等の方法を用い� ��ことができる。

 [第5の実施の形態]
 ―構成―
 本実施の形態に係る化学物質センシング素� ��は、第4の実施の形態に示す化学物質センシ ング素子128と同様の構成を有する。ただし、 図8(A)~(C)に示す、カーボンナノ構造体を含む2 つの櫛型のパターンを、その櫛の歯が交互に 配置されるように形成する点で第4の実施の� �態と異なる。

 図8(A)に本実施の形態で使用される化学物 質センシング素子142の鳥瞰図を、図8(B)に平� �図を、それぞれ示す。図8(C)は、図8(B)に示す 断面C-Cにおける矢視方向断面図である。

 図8(A)~(C)を参照して、化学物質センシン� �素子142は、表面に形成された熱酸化膜を有� �る平板状の基板150と、その表面上に作製さ� �たカーボンナノ構造体層を含む櫛型のパタ� �ン152及び153とを含む。櫛型のパターン152及� �153はそれぞれの根元部分から伸びる櫛の歯� �交互に配置されるように形成されている。

 図7(C)を参照して、基板150は、固体基板170 と、固体基板170の表面に形成された熱酸化膜 172とを含む。

 櫛型のパターン152及び153は、熱酸化膜172� ��に櫛型形状にパターン化して作製されたバ� ��ファ層174と、バッファ層174の上に形成され� ��金属による触媒層176と、金属による触媒層1 76上の表面から垂直に立ち上がるように形成� ��れた多数のカーボンナノ構造体178とを含む� ��櫛型のパターン152及び153のそれぞれの櫛の� ��の間には開口部175が形成される。なお、カ� ��ボンナノ構造体の作製時には、開口部175上� ��、櫛型のパターン152及び153にそれぞれ含ま� ��、隣接するカーボンナノ構造体178の橋渡し� ��するように水平方向に成長するカーボンナ� ��構造体179も形成される。なお、バッファ層1 74は絶縁物からなる。

 化学物質センシング素子142は、図8(A)及び 図8(B)に示されるように、隣接して配置され� �櫛型のパターン152の一方の接点154が、図1に� ��される直流電源30のような直流電流のプラ� �端子に、櫛型のパターン153の一方の接点156� �、負荷抵抗34に接続されるよう設置する。な お、接点154及び156は、図8(C)に示す、カーボ� �ナノ構造体178及び179の層に接続されるよう� �置する。

 ―化学物質センシング素子142の製造方法―
 図8(C)を特に参照して、化学物質センシング 素子142は以下のように製造される。はじめに 、固体基板170上に熱酸化膜172を形成すること で、基板150を準備する。熱酸化膜172は絶縁体 である。この基板150上にカーボンナノ構造体 を成長させるため、熱酸化膜172の表面にパタ ーンにしたがった開口部を有するマスクを作 製し、バッファ層174を熱酸化膜172上に作製す る。このとき、マスクパターンを図8(A)に示� �ような櫛型を残す形で、2つの櫛が交互に向� ��い合うような形状にし、櫛と櫛との間の開� ��部175の面積が大きくなるようにする。

 次に、バッファ層174作成後、金属による� ��媒層176を、同じマスクパターンにより作製� ��る。触媒層176作成後、カーボンナノ構造体1 78を、同じマスクパターンにより触媒層176表� ��に作製する。最後にマスクパターンを除去� ��る。

 次に、図8(A)を参照して、櫛型のパターン 152に接続する接点154を図示しない直流電源の プラス端子に、櫛型のパターン153に接続する 接点156を直流電源のマイナス端子に、それぞ れ接続する。その後、MePc溶液とDAF-2溶液の混 合液を、カーボンナノ構造体178表面にピペッ ト等を用いて、図8(C)を参照して基板150の真� �から滴下する。その後、直流電源による電� �を化学物質センシング素子142にかけ、カー� �ンナノ構造体に電圧をかけると、カーボン� �ノ構造体表面がMePc及びDAF-2により一様に修� �される。

 これは以下の理由による。前述のように� ��カーボンナノ構造体には、大きく分けて、� ��8(C)に示すように、金属による触媒層176の表 面に対し垂直方向に成長するカーボンナノ構 造体178と、これらカーボンナノ構造体178の橋 渡しをするように、開口部において水平方向 に成長するカーボンナノ構造体179との2種類� �ある。これらカーボンナノ構造体の一つ一� �はいずれも接触しあっており、また前述し� �とおり、カーボンナノ構造体は良導電体で� �る。このため、上記の電気的接続の存在の� �で化学物質センシング素子142に電圧をかけ� �と、櫛形パターン上と、開口部とのそれぞ� �に電流が流れる。一方、MePcと蛍光分子であ� ��DAF-2はその分子構造から極性を持っており� �電界の存在によりカーボンナノ構造体へ引� �寄せられ、その表面へ修飾される。

 この第5の実施の形態によれば、小さな面 積により大量のカーボンナノ構造体を配置で きる。その結果、測定対象の特定化学物質の 量も大きくなり、したがって櫛型のパターン 152及び153の電気抵抗の変化が大きくなる。そ の結果、化学物質のセンシングの感度を高め ることができるという効果がある。また、水 平方向に成長するカーボンナノ構造体は非常 に細く、これらに化学物質が付着したときに は、それによって生ずる電気抵抗の変化が極 めて大きい。そのため、これらを用いること により、特定化学物質に対するセンシングの 感度がより高くなるという効果がある。

 ―変形例―
 本実施の形態に係る化学物質センシング素� ��は、図9を参照して、表面に形成された熱酸 化膜を有する平板状の基板190と、その上に作 製された、カーボンナノ構造体層を含む櫛型 のパターン202及び203、櫛型のパターン202に接 続する接点204、並びに櫛型のパターン203に接 続する接点206を含む化学物質センシング素子 200とを複数含んでもよい。基板190上には、こ の化学物質センシング素子200が複数個配置さ れてもよい。

 また、別の例として、本実施の形態に係� ��化学物質センシング素子は、以下の態様で� ��っても良い。基板190上を図9に示すように例 えば内部及び外部の二つの領域に分離し、外 部領域には複数の化学物質センシング素子200 を配置する。内部領域には、化学物質センシ ング素子200と同様、櫛形のパターン212及び213 の組合せを複数持ち、櫛型のパターン212がい ずれも共通の接点214に、櫛型のパターン213が いずれも共通の接点216に、それぞれ接続され た化学物質センシング素子210を配置する。

 こうした配置により、外部領域で複数種� ��の化学物質を検知し、内部領域では特定の� ��質を特に感度高く検知することができる。

 また、本素子は、図9に示すように、複数 の化学物質センシング素子200と、化学物質セ ンシング素子210とを含む、化学物質センシン グ素子180であってもよい。

 また、本素子は、前述した化学物質セン� ��ング素子142の製造方法と同様に製造され、� ��ーボンナノ構造体の表面修飾の際、MePc溶液 とDAF-2溶液との混合液を滴下する代わりに、� ��型のパターンの一部にMePc溶液を、他の残り の部分にDAF-2溶液をそれぞれ滴下することに� ��り、MePc修飾部とDAF-2修飾部を作製された素� ��でもよい。この場合、以下の方法により特� ��化学物質の検出を行なってもよい。図1に示 す装置20にMePc修飾部を、化学物質センシング 素子32に代えて導入する。その装置20、及び� �MePc修飾部を、図4に示す容器64へ導入し、容� ��64内に化学物質センシング部66に代えて設置 する。MePc修飾部に直流電源30を介して電圧を かけると同時に、DAF-2に励起光72を照射する� �とにより、蛍光励起反応の測定と、電気抵� �変化の測定とを同時に行なうことができる� �これにより、蛍光分子と反応する特定化学� �質と、MePcと反応する特定化学物質とを同時� ��測定することが可能である。