(57)【要約】      （修正有）【課題】分析対象試料と相互作用する分子を用いることなく、デバイスの構造のみにより、分析対象試料を捕捉や分離できるデバイス、及びその製造方法の提供。【解決手段】分析用デバイスの製造方法であって、該製造方法は、基材２に分析対象試料Ｓを吸着する分析対象試料吸着工程、分析対象試料が吸着した基材上に、吸着した分析対象試料の一部が露出するように被覆層３を形成する被覆層形成工程、及び、分析対象試料を除去することで、被覆層の外面から基材の表面に貫通するように形成され、且つ、分析対象試料と相補的な形状を有する試料捕捉孔４を形成する試料捕捉孔形成工程、を含む、分析用デバイスの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析用デバイスの製造方法であって、該製造方法は、
基材に分析対象試料を吸着する分析対象試料吸着工程と、
分析対象試料が吸着した基材上に、吸着した分析対象試料の一部が露出するように被覆層を形成する被覆層形成工程と、
分析対象試料を除去することで、被覆層の外面から基材の表面に貫通するように形成され、且つ、分析対象試料と相補的な形状を有する試料捕捉孔を形成する試料捕捉孔形成工程と、
を含む、
分析用デバイスの製造方法。
【請求項２】
基材の分析対象試料を吸着させる分析対象試料吸着面が、分析対象試料と親和性のある材料、及び／又は、結晶構造で形成され、
被覆層の少なくとも外面が、分析対象試料に対して、分析対象試料吸着面より相対的に非親和性となる材料、及び／又は、結晶構造で形成されている、
請求項１に記載の分析用デバイスの製造方法。
【請求項３】
被覆層の外面の結晶構造が、分析対象試料吸着面より相対的にアモルファス状である、
請求項２に記載の分析用デバイスの製造方法。
【請求項４】
分析対象試料が、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、核酸、細胞外小胞、細胞、ウイルス、および、菌から選択される生体試料である、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の分析用デバイスの製造方法。
【請求項５】
基材が、ナノワイヤである、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の分析用デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の製造方法で製造した分析用デバイスを用いた試料の分析方法であって、
分析方法は、
試料溶液と分析用デバイスとを接触する試料接触工程と、
分析用デバイスの試料捕捉孔に分析対象試料が捕捉されたか否かを検出する分析対象試料検出工程と、
を含む、
分析方法。
【請求項７】
基材と、
基材の少なくとも第１面に形成された被覆層と、
を含み、
被覆層には、分析対象試料と相補的な形状であって、被覆層の外面から基材の第１面まで貫通する試料捕捉孔が形成され、
被覆層の少なくとも外面が、分析対象試料に対して、基材の第１面より相対的に非親和性となる材料、及び／又は、結晶構造で形成されている、
分析用デバイス。
【請求項８】
被覆層の外面の結晶構造が、基材の第１面より相対的にアモルファス状である、
請求項７に記載の分析用デバイス。
【請求項９】
基材がナノワイヤである、
請求項７または８に記載の分析用デバイス。
【請求項１０】
ナノワイヤが、基板上に形成されている、
請求項９に記載の分析用デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願における開示は、分析用デバイスの製造方法、分析方法、および、分析用デバイスに関する。特に、分析対象試料を捕捉する試料捕捉孔を形成した分析用デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
細菌、ウイルス、ＤＮＡ、タンパク質等のサンプルを、マイクロデバイスを用いて分離する方法、或いは、識別する方法が知られている。例えば、特許文献１には、マイクロデバイスを用いて、エクソソーム等を分離し、分析する方法が記載されている。より具体的には、特許文献１には、（１）基板、該基板上に形成されたマイクロ流路、該マイクロ流路内に形成されたナノワイヤを含み、（２）ナノワイヤの表面を、プラスに帯電している材料で形成することでナノワイヤの表面にマイナスに帯電している物質を吸着できること、（３）表面がプラスに帯電している材料でナノワイヤを形成し、回収部がマイナスとなるように電場をかけることで、プラスに帯電するタンパク質等の生体分子を抽出できること、（４）ナノワイヤの表面を核酸の等電点より低い等電点の材料で形成し、先ず、ナノワイヤで細胞、ウイルス、菌等を破砕することで核酸を漏出させ、核酸の回収部にプラスの電場を印加することで、漏出した核酸をナノワイヤに吸着させることなく回収できること、が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、（１）基板に形成した貫通孔に、細菌、ウイルス、ＤＮＡ、タンパク質等のサンプルと相互作用する分子を形成し、（２）サンプルが貫通孔を通過する際に、分子と相互作用するサンプルが貫通孔を通過した場合、サンプルが貫通孔を通過する時間が長くなり、測定するイオン電流の波形が変化すること、（３）その結果、測定したイオン電流の波形からサンプルの識別ができること、が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１３７４２７号
【特許文献２】国際公開第２０１７／１８３７１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のとおり、マイクロデバイスを用いて、サンプルを分離する方法、識別する方法は知られている。しかしながら、特許文献１に記載されたデバイスは、ナノワイヤ表面とサンプルとの電荷の差に基づき、ナノワイヤ表面にサンプルを吸着、或いは、サンプルを吸着しないようにしている。そのため、サンプルとデバイスの吸着（相互作用）は表面電荷のみに依存するという問題がある。一方、特許文献２に記載されたデバイスは、サンプルと相互作用する分子を別途準備が必要との問題がある。
【０００６】
本出願における開示は、上記問題点を解決するためになされたものであり、鋭意研究を行ったところ、（１）基材に分析対象試料を吸着し、（２）分析対象試料が吸着した基材上に、吸着した分析対象試料の一部が露出するように被覆層を形成し、（３）分析対象試料を除去することで、被覆層の外面から基材の表面に貫通するように形成され、且つ、分析対象試料と相補的な形状を有する試料捕捉孔を形成することで、（４）分析対象試料と相互作用する分子等を別途準備しなくても、デバイスと分析対象試料との相互作用を高められること、を新たに見出した。
【０００７】
すなわち、本出願における開示の目的は、分析対象試料と相互作用する分子を用いることなく、デバイスの構造を工夫することで、分析対象試料を捕捉できる、或いは、相互作用を高めた分析用デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願における開示は、以下に示す、分析用デバイスの製造方法、分析方法、および、分析用デバイスに関する。
【０００９】
（１）分析用デバイスの製造方法であって、該製造方法は、
基材に分析対象試料を吸着する分析対象試料吸着工程と、
分析対象試料が吸着した基材上に、吸着した分析対象試料の一部が露出するように被覆層を形成する被覆層形成工程と、
分析対象試料を除去することで、被覆層の外面から基材の表面に貫通するように形成され、且つ、分析対象試料と相補的な形状を有する試料捕捉孔を形成する試料捕捉孔形成工程と、
を含む、
分析用デバイスの製造方法。
（２）基材の分析対象試料を吸着させる分析対象試料吸着面が、分析対象試料と親和性のある材料、及び／又は、結晶構造で形成され、
被覆層の少なくとも外面が、分析対象試料に対して、分析対象試料吸着面より相対的に非親和性となる材料、及び／又は、結晶構造で形成されている、
上記（１）に記載の分析用デバイスの製造方法。
（３）被覆層の外面の結晶構造が、分析対象試料吸着面より相対的にアモルファス状である、
上記（２）に記載の分析用デバイスの製造方法。
（４）分析対象試料が、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、核酸、細胞外小胞、細胞、ウイルス、および、菌から選択される生体試料である、
上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の分析用デバイスの製造方法。
（５）基材が、ナノワイヤである、
上記（１）乃至（４）の何れか一つに記載の分析用デバイスの製造方法。
（６）上記（１）乃至（５）の何れか一つに記載の製造方法で製造した分析用デバイスを用いた試料の分析方法であって、
分析方法は、
試料溶液と分析用デバイスとを接触する試料接触工程と、
分析用デバイスの試料捕捉孔に分析対象試料が捕捉されたか否かを検出する分析対象試料検出工程と、
を含む、
分析方法。
（７）基材と、
基材の少なくとも第１面に形成された被覆層と、
を含み、
被覆層には、分析対象試料と相補的な形状であって、被覆層の外面から基材の第１面まで貫通する試料捕捉孔が形成され、
被覆層の少なくとも外面が、分析対象試料に対して、基材の第１面より相対的に非親和性となる材料、及び／又は、結晶構造で形成されている、
分析用デバイス。
（８）被覆層の外面の結晶構造が、基材の第１面より相対的にアモルファス状である、
上記（７）に記載の分析用デバイス。
（９）基材がナノワイヤである、
上記（７）または（８）に記載の分析用デバイス。
（１０）ナノワイヤが、基板上に形成されている、
上記（９）に記載の分析用デバイス
【発明の効果】
【００１０】
本出願で開示する分析用デバイスは、分析対象試料と相互作用する分子を用いることなく、デバイスの構造のみにより、分析対象試料を捕捉や分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは第１の実施形態に係るデバイス１ａの概略斜視図、図１Ｂは図１ＡのＸ−Ｘ’断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るデバイス１ａにおいて、基板５上へのナノワイヤ２１の形成方法の一例について説明するための断面図である。
【図３】図３Ａ乃至図３Ｃは、第１の実施形態に係るデバイス１ａにおける積層構造の各種実施形態を示す断面図である。
【図４】図４Ａは第２の実施形態に係るデバイス１ｂの概略図、図４Ｂは図４ＡのＸ−Ｘ’断面図である。
【図５】図５Ａは第３の実施形態に係るデバイス１ｃの概略斜視図、図５Ｂは図５ＡのＸ−Ｘ’断面図である。
【図６】図６Ａ乃至図６Ｃは、デバイス１のその他の実施形態の概略を示す図で、デバイスにカバー部材７を被せた例を示す概略図である。
【図７】図７は、デバイス１の製造方法の実施形態の一例のフローチャートである。
【図８】図８Ａ乃至図８Ｃは、デバイス１の製造途中の断面図である。
【図９】図９は、デバイス１を用いた分析方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は図面代用写真で、図１０Ａは実施例１で作製したデバイスの全体写真、図１０Ｂは実施例１で作製したデバイス１のナノワイヤ表面の拡大写真である。
【図１１】図１１は図面代用写真で、比較例１で作製したデバイスのナノワイヤ表面の拡大写真である。
【図１２】図１２は図面代用写真で、Ａは実施例２におけるデバイスの発光状態を示す写真、Ｂは比較例２におけるデバイスの発光状態を示す写真、Ｃは比較例３におけるデバイスの発光状態を示す写真である。
【図１３】図１３は、Ａは実施例２において測定した蛍光強度、Ｂは比較例２において測定した蛍光強度、Ｃは比較例３において測定した蛍光強度を示すグラフである。
【図１４】図１４Ａ乃至図１４Ｃは、実施例３において、デバイス１を用いて分離実験を行った際の、流速と保持時間の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、分析用デバイス（以下、単に「デバイス」と記載することがある。）１の各実施形態、デバイスの製造方法の実施形態、デバイスを用いた分析方法の実施形態について、詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
【００１３】
（デバイスの第１の実施形態）
図１Ａおよび図１Ｂを参照して、第１の実施形態に係るデバイス１ａについて説明する。図１Ａはデバイス１aの概略斜視図、図１Ｂは図１ＡのＸ−Ｘ’断面図である。図１Ａおよび図１Ｂには、基材２としてナノワイヤ２１を用いてデバイス１ａを形成する例が示されている。より具体的には、デバイス１ａは、基材２（ナノワイヤ２１）と、基材２の第１面２１１に形成された被覆層３と、分析対象試料Ｓと相補的な形状であって、被覆層３の外面３１から基材２の第１面２１１まで貫通する試料捕捉孔４が形成されている。被覆層３の少なくとも外面３１は、分析対象試料Ｓに対して、基材２の第１面２１１より相対的に非親和性となる材料、及び／又は、結晶構造で形成されている。また、後述する製造方法で示すとおり、試料捕捉孔４は、分析対象試料Ｓに対して相補的な形状となるように作製されている。したがって、デバイス１ａを用いることで、分析対象試料Ｓは、外面３１と比較して親和性の高い第１面２１１に引き寄せられ、その結果、試料捕捉孔４に分析対象試料Ｓを捕捉することができる。
【００１４】
なお、図１Ａおよび図１Ｂに示す例において、基材２の「第１面」とは、ナノワイヤ２１の中心軸Ｃの外周面を意味する。また、被覆層３の「外面」とは、被覆層３の基材２の第１面２１１に接する面とは反対側の面を意味する。
【００１５】
図１Ａおよび図１Ｂに示す例では、基材２（ナノワイヤ２１）は、基板５上に形成されている。基板５上へのナノワイヤ２１の形成は、公知の方法を用いることができる。図２を参照して、基板５上へのナノワイヤ２１の形成方法の一例について説明する。なお、図２は、図１ＡのＹ−Ｙ’方向の断面図を表している。
【００１６】
（１）基板５を準備する。
（２）基板５上に、ナノワイヤ２１作製用の粒子をＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング、又は触媒をＥＣＲスパッタリング、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）蒸着、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ処理・熱処理などによる表面活性化することで触媒層６を形成する。なお、本明細書において「触媒層」と記載した場合、ナノワイヤ２１作製用の「粒子」又は「触媒」又は「活性化表面」の「層」を意味する。
（３ａ、３ｂ）フォトリソグラフィ用、又はで電子線リソグラフィ用のレジスト７を塗布し、ナノワイヤ２１を成長させる場所をフォトリソグラフィ、又は電子線リソグラフィでパターニングする。フォトリソグラフィ、又は電子線リソグラフィのパターニングは、ナノワイヤ２１を成長させたいパターンで形成すればよい。例えば、ナノワイヤ２１をランダムに成長させたい場合は、基板５上のナノワイヤ２１を形成する領域の触媒層６が全て露出するようにパターニング、あるいはパターニングを行わないようにすればよい（３ａ参照）。また、所定間隔でナノワイヤ２１を成長させる場合は、所定間隔のドット状に触媒層６が露出するようにパターニング、あるいは、フォトリソグラフィ、又は電子線リソグラフィによる描画をすればよい（３ｂ参照）。フォトリソグラフィ、又は電子線リソグラフィでパターニング、あるいは描画した後は、パターニングあるいは描画した部分のレジスト７を現像・除去する。
（４ａ、４ｂ）レジスト７が除去され、触媒層６が露出した場所からナノワイヤ２１を成長させる。
（５ａ、５ｂ）残りのレジスト７を除去することで、基板５上に形成した触媒層６上にナノワイヤ２１を形成できる。
【００１７】
図２に示すように、いくつかの実施形態では、基板５上に触媒層６が配置、形成又は積層されていてもよい。触媒層６は、物理学的又は科学的にナノワイヤ２１の成長に関して触媒として機能していてもよい。触媒層６は、物理学的又は科学的にナノワイヤ２１の成長に関して触媒として機能していなくてもよく、例えば成長の核又は起点として機能してもよい。いくつかの実施形態では、基板５上に触媒層６が配置されていなくてもよい。基板５上に直接ナノワイヤが形成されてもよい。
【００１８】
基板５は、一部又は全部が、無機材料で形成されていてもよく、有機材料で形成されていてもよい。基板５は、例えば、シリコン、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、酸化亜鉛基板、ＧａＮ基板、アルミナ基板等で形成されていてもよい。基板５は、高分子材料で形成されていてもよい。高分子材料は、天然樹脂であってもよく、合成樹脂であってもよく、それらの混合物であってもよい。合成樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、他の樹脂であってもよい。熱硬化性樹脂は、非限定的に例えば、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）などであってもよい。
【００１９】
熱可塑性樹脂は、非限定的に例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの汎用プラスチックであってもよく；ポリアミド（ＰＡ）、ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ、変性ＰＰＥ、ＰＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦマイナスＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）などエンジニアリングプラスチックであってもよく；ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）（一般的にテフロン（登録商標）と呼ばれる。）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などのスーパーエンジニアリングプラスチックであってもよい。
【００２０】
触媒層６に関し、ナノワイヤ２１作製用の粒子としては、例えば、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3等の金属酸化物の粒子が挙げられる。また、ナノワイヤ２１作製用の触媒としては、例えば、金、プラチナ、アルミニウム、銅、鉄、コバルト、銀、錫、インジウム、亜鉛、ガリウム、クロム、および、それらの酸化物等が挙げられる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤ２１を形成又は成長させる基板５表面又は触媒層６表面に対して、活性化処理、親水化処理、熱処理、水熱処理などの表面処理を行ってもよい。表面処理は、例えばプラズマ処理、粒子（イオン、ラジカル、中性原子など）ビーム照射、ＵＶ、ＥＵＶなどの光（電磁波）照射、電子ビーム照射、研磨などの機械的処理などであってもよい。表面処理は、例えば金属と結合してルイス酸となる酸素の存在を高める処理であってもよい。
【００２２】
フォトリソグラフィ用のレジスト７としては、ＯＦＰＲ８６００ＬＢ、ＳＵ−８等、半導体分野で一般的に用いられているものであれば特に制限はない。また、レジスト７の除去液としては、ジメチルホルムアミドとアセトン等、半導体分野で一般的な除去液であれば特に制限はない。
【００２３】
ナノワイヤ２１は、触媒層６から公知の方法で成長させればよい。例えば、触媒層６としてＺｎＯ微粒子を用いた場合は、水熱合成方法を用いて作製することができる。具体的には、硝酸亜鉛六水和物（Ｚｎ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ）、ヘキサメチレンテトラミン（Ｃ6Ｈ12Ｎ4）を脱イオン水に溶解した前駆体溶液に、加熱した基板５を浸漬させることで、ＺｎＯ粒子（触媒層５）が露出している部分から、ＺｎＯナノワイヤ２１を成長させることができる。ナノワイヤ２１の直径は、ＺｎＯ微粒子のサイズを変更、硝酸亜鉛六水和物の濃度調整、ヘキサメチレンテトラミンの濃度調整、アンモニアの添加、ポリエチレンイミン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｉｍｉｎｅ；ＰＥＩ）の添加、等によりで調整できる。
【００２４】
触媒層６として触媒を用いる場合は、次の工程でナノワイヤ２１を作製することができる。
（ａ）ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＳｒＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｍ2Ｏ3、ＥｕＯ等の金属酸化物を用い、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法でコアナノワイヤを形成する。
（ｂ）必要に応じて上記（ａ）と同じ材料、または、異なる材料を用い、スパッタリング、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）蒸着、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の一般的な蒸着法により、コアナノワイヤの周囲に被覆層を形成する。被覆層を形成する際の蒸着時間を変えることで直径を適宜調整することができる。
【００２５】
分析対象試料Ｓとしては、生体試料が挙げられる。生体試料としては、例えば、アミノ酸、アミノ酸が２〜４９個程度結合したペプチド、アミノ酸が５０個以上結合したタンパク質、ＤＮＡやＲＮＡ等の核酸、細胞外小胞、細胞、ウイルス、菌、等が挙げられる。細胞としては細胞膜構造を有するものが挙げられ、ブドウ球菌、枯草菌、大腸菌、サルモネラ菌、緑膿菌、コレラ菌、赤痢菌、炭疽菌、結核菌、ボツリヌス菌、破傷風菌、レンサ球菌等の細菌類、顆粒球、リンパ球、網赤血球、赤血球、白血球、血小板等の血球細胞、等が挙げられる。ウイルスとしては、ノロウイルス、ロタウイルス、インフルエンザウイルス、アデノウイルス、コロナウイルス、麻疹ウイルス、風疹ウイルス、肝炎ウイルス、ヘルペスウイルス、ＨＩＶ等が挙げられる。菌としてはキノコ、カビ、酵母などが挙げられ、具体的には、白癬菌、カンジダ、アスペルギルス、出芽酵母等が挙げられる。また、ミトコンドリア、細胞外小胞もサンプルとして挙げられる。
【００２６】
被覆層３は、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＳｒＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｍ2Ｏ3、ＥｕＯ等の金属酸化物を、原子層堆積法（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＬＤ）、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法、スパッタリング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の物理蒸着法で、ナノワイヤ２１の第１面２１１の周囲に蒸着することで形成できる。
【００２７】
ところで、上述した生体試料は、生体試料の構成成分等により、金属酸化物への親和性（吸着力、或いは、反発力）が異なる。したがって、ナノワイヤ２１と被覆層３を形成する材料は、目的とする分析対象試料Ｓに応じて、被覆層３の少なくとも外面３１が、ナノワイヤ２１の第１面２１１より相対的に非親和性となるように、適宜選択すればよい。材料の選択は、例えば、上述した金属酸化物の表面に、目的とする分析対象試料Ｓを懸濁した溶液を滴下し、金属酸化物の表面に分析対象試料Ｓがどの程度吸着したのか調べればよい。吸着の程度（親和力の大きさ）は、例えば、生体試料に特異的に結合する蛍光マーカーを用い、蛍光強度の違いを調べればよい。
【００２８】
図１Ａおよび図１Ｂには、ナノワイヤ２１と被覆層３は、それぞれ、単一の材料で形成された例が示されている。したがって、被覆層３を形成する材料が、目的とする分析対象試料Ｓに対して、ナノワイヤ２１を形成する材料より相対的に非親和性の材料を選択すればよい。
【００２９】
基材２、及び／又は、被覆層３は、必要に応じて積層構造としてもよい。図３Ａ乃至図３Ｃは、積層構造の各種実施形態を示す断面図である。図３Ａに示す例では、基材２（ナノワイヤ２１）の第１面２１１に相当する部分を、基材２（ナノワイヤ２１）とは異なる材料で形成している。図３Ａに示す例では、先ず、ナノワイヤ２１を作製し、作製したナノワイヤ２１の周囲に、ナノワイヤ２１とは異なる種類の金属酸化物を、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法で蒸着することで、第１面２１１ａを形成できる。図３Ａに示す例では、基材２の第１面２１１ａを分析対象試料Ｓと親和性の高い材料で作製すればよいことから、第１面２１１ａ以外の基材２の材料は任意の材料で形成できるという効果がある。なお、図３Ａに示す例は、基材２は積層構造のナノワイヤ２１、換言すると、第１面層２１１ａを有するナノワイヤ２１ということもできる。
【００３０】
図３Ｂに示す例では、被覆層３の外面３１に相当する部分を、被覆層３とは異なる材料で形成している。図３Ｂに示す例では、先ず、被覆層３を形成した後、被覆層３の上に、被覆層３とは異なる種類の金属酸化物を、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法で蒸着することで、外面３１ａを形成できる。図３Ｂに示す例では、外面３１ａが分析対象試料Ｓに対して、基材２および被覆層３より相対的に非親和性となる材料で作製すればよいことから、被覆層３も分析対象試料Ｓに対して、親和性の高い材料で形成することができる。したがって、図３Ａに示す例と比較して、分析対象試料Ｓを試料捕捉孔４により捕捉（吸着）し易くなる。図３Ｂに示す例では、外面３１ａのみを積層した例を示しているが、外面３１ａが分析対象試料Ｓに対して、基材２および被覆層３と相対的に非親和性となる材料で形成されれば、外面３１ａと被覆層３との間に、更に、層を形成した多層構造としてもよい。なお、図３Ｂに示す例は、被覆層３は積層構造の被覆層３、換言すると、外面層３１ａを有する被覆層３ということもできる。
【００３１】
図３Ｃに示す例は、図３Ａおよび図３Ｂに示す例を組み合わせた例で、第１面層２１１ａを有する基材２を、外面層３１ａを有する被覆層３で被覆した例を示している。
【００３２】
図１および図３に示す例では、被覆層３（外面層３１ａ）が、分析対象試料Ｓに対して、基材２（第１面層２１１ａ）より相対的に非親和性となる材料で形成した例が示されている。換言すると、被覆層３（或いは、外面層３１ａ）と基材２（或いは、第１面層２１１ａ）とを、異なる材料で形成した例が示されている。代替的に、同じ材料の結晶構造を変えることで、分析対象試料Ｓに対する親和性を変えてもよい。金属酸化物を積層した場合、層を厚くするほど配向性が高い、換言すると、結晶性が高くなる。一方、積層した金属酸化物の層が薄いと、金属酸化物表面の元素配列がランダム（アモルファス様）となり、その結果、分析対象試料Ｓに対する親和性が変わる。したがって、同じ材料で層の厚さを変えた基材を準備し、分析対象試料Ｓに対する親和性を調べることで、層の厚さに応じた分析対象試料Ｓに対する親和性の違いが分かる。
【００３３】
例えば、分析対象試料Ｓに対して、層を薄くするほど親和性が低くなる場合を想定する。その場合は、例えば、図３Ｂに示す被覆層３を積層後、外面層３１ａを薄く積層すればよい。なお、同じ材料を続けて積層すると、結果として一体的な厚い層となり、結晶性が高くなる。そのため、同じ材料を積層した層の結晶構造を変える場合は、積層後の表面を、例えば酸素に接触させ、表面の状況をリセットすることで、連続層としなければよい。例えば、図３Ｂに示す例では、先ず、被覆層３を形成する材料を積層し、次いで、層の表面を酸素に接触することで、表面の状態をリセットする。その後、同じ材料を薄く積層することで、被覆層３と同じ材料であるが、分析対象試料Ｓに対して、相対的に親和性が低い外面層３１ａを形成することができる。
【００３４】
一方、分析対象試料Ｓに対して、層を薄くするほど親和性が高くなる場合を想定する。その場合は、例えば、図３Ａに示すナノワイヤ２１を形成後、表面の状態をリセットし、次いで、ナノワイヤ２１と同じ材料で、第１面層２１１ａを薄く積層すればよい。その結果、ナノワイヤ２１と同じ材料であるが、分析対象試料Ｓに対して、相対的に親和性が高い第１面層２１１ａを形成することができる。
【００３５】
（デバイスの第２の実施形態）
図４を参照して、第２の実施形態に係るデバイス１ｂについて説明する。図４Ａは、第２の実施形態に係るデバイス１ｂの概略図、図４Ｂは図４ＡのＸ−Ｘ’断面図である。第１の実施形態に係るデバイス１ａは、基板５上にナノワイヤ２１（基材２）を形成していたが、第２の実施形態に係るデバイス１ｂは、基板５を含まない点で、第１の実施形態に係るデバイス１ａと異なる。その他の点では、第２の実施形態に係るデバイス１ｂは、第１の実施形態に係るデバイス１ａと同様である。よって、繰り返しとなる説明は省略する。
【００３６】
第２の実施形態に係るデバイス１ｂは、第１の実施形態に係るデバイス１ａを作製後、基板５から基材２（ナノワイヤ２１）を切り出すことで、作製することができる。第２の実施形態に係るデバイス１ｂは、基板５を含まない。したがって、デバイス１ｂをエッペンドルフチューブ等に入れ使用することができる。
【００３７】
（デバイスの第３の実施形態）
図５を参照して、第３の実施形態に係るデバイス１ｃについて説明する。図５Ａは、第３の実施形態に係るデバイス１ｃの概略斜視図、図５Ｂは図５ＡのＸ−Ｘ’断面図である。第１の実施形態に係るデバイス１ａの基材２は、ナノワイヤ状であったが、第３の実施形態に係るデバイス１ｃは、基材２が平板状である点で、第１の実施形態に係るデバイス１ａと異なる。その他の点では、第３の実施形態に係るデバイス１ｃは、第１の実施形態に係るデバイス１ａと同様である。よって、繰り返しとなる説明は省略する。
【００３８】
第３の実施形態に係るデバイス１ｃは、ナノワイヤ２１を形成する必要がない。したがって、製造工程を簡略化し、コストを低減できる。なお、第１の実施形態に係るデバイス１ａは、基板５上にナノワイヤ２１を形成し、ナノワイヤ２１に試料捕捉孔４を形成している。そのため、第１の実施形態に係るデバイス１ａの基板５と第３の実施形態に係るデバイス１ｃの基材２は、同じ平面であるが、単位面積当たりに形成できる試料捕捉孔４の密度は第１の実施形態に係るデバイス１ａの方が大きくなる。したがって、分析対象試料Ｓの検出感度や製造コスト等を検討の上、使用するデバイス１の形態を決めればよい。
【００３９】
（デバイス１のその他の実施形態）
図１乃至図５に示した第１乃至第３の実施形態に係るデバイスス１ａ〜１ｃは、本明細書で開示するデバイス１の特徴を変更しない範囲内であれば、各種の変更をしてもよい。例えば、デバイス１ａおよびデバイス１ｃにカバー部材７を被せてもよい。図６Ａはカバー部材７の一例を示す上面図、図６Ｂは第１の実施形態に係るデバイス１ａにカバー部材７を被せた際の断面図（図６ＡのＸ−Ｘ’方向）、図６Ｃは第３の実施形態に係るデバイス１ｃにカバー部材７を被せた際の断面図（図６ＡのＸ−Ｘ’方向）である。
【００４０】
図６Ａに示す例では、カバー部材７は、カバー部材用基材７１、カバー部材用基材７１に形成された流路７２、試料投入孔７３、および、試料回収孔７４を含んでいる。図６Ａに示す例では、試料投入孔７３、および、試料回収孔７４は、流路７２とカバー部材用基材７１の上面７５を貫通するように形成されている。代替的に、試料投入孔７３、および、試料回収孔７４は、流路７２とカバー部材用基材７１の第１側面７６または第２側面７７に貫通するように形成してもよい。カバー部材７は、カバー部材７を形成する材料を切削、鋳型を作製し該鋳型に材料を転写、或いは、３Ｄプリンタ等を用いて作製すればよい。
【００４１】
カバー部材７を作製するための材料としては、切削または鋳型を転写できるものであれば特に制限はない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等の熱可塑性樹脂；フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シリコーンゴム等の熱硬化性樹脂が挙げられる。なお、デバイス１をそのまま使用して目的とする生体分子を分析する場合は光透過性があり生体分子と非親和性の樹脂が望ましく、例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、硬質ポリエチレン製等のプラスチック、シリコン等が挙げられる。また、３Ｄプリンタにより作製する場合は、３Ｄプリンタ用のフィラメントを用いればよい。
【００４２】
また、第１の実施形態に係るデバイス１ａは、ナノワイヤ２１が平面状の基板５上に形成されている。代替的に、ナノワイヤ２１の一部は、基板５内に埋め込まれていてもよい。或いは、基板５に形成した流路内に配置されていてもよい。ナノワイヤ２１の一部を基板５内に埋め込む場合は、例えば、「Ｙａｓｕｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｕｎｖｅｉｌｉｎｇ  ｍａｓｓｉｖｅ  ｎｕｍｂｅｒｓ  ｏｆ  ｃａｎｃｅｒ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｕｒｉｎａｒｙ−ｍｉｃｒｏＲＮＡ  ｃａｎｄｉｄａｔｅｓ  ｖｉａ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”，  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＡＤＶＡＮＣＥＳ，  １５  Ｄｅｃ  ２０１７：  Ｖｏｌ．  ３，  ｎｏ．  １２，  ｅ１７０１１３３」等、公知の方法を用いればよい。また、ナノワイヤ２１を基板５に形成した流路内に配置する場合は、例えば、国際公開第２０１５／１３７４２７号等、公知の方法を用いればよい。
【００４３】
また、第１乃至第３の実施形態に係るデバイス１ａ〜１ｃでは、試料捕捉孔４は、基材２の第１面に形成されている。代替的に、第１面に加え、その他の面にも被覆層３と試料捕捉孔４を形成してもよい。基材２がナノワイヤ２１の場合は、ナノワイヤ２１の第１面（外周面）に加え、ナノワイヤ２１の先端部分に被覆層３と試料捕捉孔４を形成してもよい。基材２が平板状の場合は、第１面に加え、第１面とは反対側の面、或いは、第１面と直交する面に、被覆層３と試料捕捉孔４を形成してもよい。つまり、デバイス１は、基材２の少なくとも一つの面に被覆層３と試料捕捉孔４が形成されていればよく、必要に応じて、基材２の複数の面に被覆層３と試料捕捉孔４を形成してもよい。
【００４４】
（デバイス１の製造方法の実施形態）
図７および図８を参照して、デバイス１の製造方法について説明する。図７はデバイス１の製造方法の実施形態の一例のフローチャート、図８はデバイス１の製造途中の断面図である。なお、図８は、基材２としてナノワイヤ２１を用いた例を示しており、図８Ａ乃至図８Ｃは、図１ＡのＸ−Ｘ’と同じ方向の断面である。デバイス１の製造方法の実施形態は、分析対象試料吸着工程（ＳＴ１）と、被覆層形成工程（ＳＴ２）と、試料捕捉孔形成工程（ＳＴ３）と、を含んでいる。
【００４５】
分析対象試料吸着工程（ＳＴ１）では、基材２の第１面２１１に分析対象試料Ｓを吸着する。図８では、基材２としては、上述の方法で作製した基板５上に形成したナノワイヤ２１を用いた例が示されているが、基材２は平面状であってもよい。また、基材２を形成する材料は、被覆層３（被覆層３の外面３１）と比較して、分析対象試料Ｓに対して相対的に親和性の高い材料を用いればよい。或いは、図示は省略するが、基材２に親和性の高い材料を積層することで、第１面層２１１ａを形成してもよい。或いは、基材２と同じ材料ではあるが、アモルファス状の薄い第１面層２１１ａを積層することで、基材２より分析対象試料Ｓに対する親和性を高くしてもよい。なお、基材２の第１面２１１、または、第１面層２１１ａは、分析対象試料Ｓが吸着する面であるので、「分析対象試料吸着面」と言ってもよい。
【００４６】
被覆層形成工程（ＳＴ２）では、第１面２１１（分析対象試料吸着面）に分析対象試料Ｓが吸着した状態で、第１面２１１上に吸着した分析対象試料Ｓの一部が露出するように、被覆層３を形成する。なお、分析対象試料Ｓの一部が露出とは、分析対象試料Ｓが被覆層３で完全に覆われないことを意味する。分析対象試料Ｓが被覆層３で完全に覆われた場合には、試料捕捉孔４を形成することができない。
【００４７】
分析対象試料Ｓは、試料の種類に応じて立体構造が異なる。例えば、分析対象試料Ｓが、正方形や柱状体の場合を想定する。その場合は、分析対象試料Ｓの少なくとも一つの面が露出していれば、分析対象試料Ｓを除去した後の試料捕捉孔４に分析対象試料Ｓを捕捉できる。
【００４８】
一方、分析対象試料Ｓが球体の場合を想定する。その場合、分析対象試料Ｓの半球部分以上、換言すると、被覆層３の厚さが球体の半径以上の場合、分析対象試料Ｓを除去することで形成した試料捕捉孔４に、同じサイズの分析対象試料Ｓを捕捉（挿入）することはできない。また、分析対象試料Ｓが非球形の場合、第１面２１１に吸着する際の分析対象試料Ｓの方向が必ずしも一定になるとは限らない。したがって、分析対象試料Ｓを略平行となる面で挟んだ時に最も長くなる距離を「試料サイズ」と規定した場合、試料の形状等に応じて、被覆層３の厚さは、試料サイズ未満、５０％以下、４０％以下、３０％以下とする等、適宜調整すればよい。一方、被覆層３が薄すぎると、作製した試料捕捉孔４と分析対象試料Ｓとの特異性が低くなる。したがって、被覆層３の厚さは、試料サイズの５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上とする等、適宜調整すればよい。
【００４９】
試料サイズは、ＤＢ等から入手することができる。例えば、タンパク質の場合は、日本蛋白質構造データバンク−ＰＤＢ  Ｊａｐａｎ−ＰＤＢｊ、細胞の場合は、細胞バンク情報等が挙げられる。また、論文等からサイズ情報を入手、或いは、Ｘ線結晶解析等の手法により解析すればよい。
【００５０】
なお、図８Ｂに示す例では、被覆層３は単一の材料で形成した例が示されている。外面３１を、分析対象試料Ｓに対して、第１面２１１（分析対象試料吸着面）より相対的に非親和性とするためには、基材２より非親和性となる材料で形成すればよい。或いは、図示は省略するが、被覆層３の外面３１に相当する部分を被覆層３とは異なる材料、より具体的には、被覆層３および第１面２１１と比較して、分析対象試料Ｓに対する親和性がより低い材料を積層することで外面層を形成してもよい。或いは、被覆像３と同じ材料ではあるが、アモルファス状の薄い外面層を形成することで、被覆層３より分析対象試料Ｓに対する親和性を低くしてもよい。
【００５１】
試料捕捉孔形成工程（ＳＴ３）では、分析対象試料Ｓを除去することで、試料捕捉孔４を形成する。試料捕捉孔形成工程（ＳＴ３）は、基材２および被覆層３への影響がなく、且つ、分析対象試料Ｓを除去できれば特に制限はない。例えば、加熱による分析対象試料Ｓの焼成除去、ＵＶ照射及びイオン交換液またはＥＤＴＡ等の錯体形成溶液への浸漬による第１面２１１からの離脱が挙げられる。また、分析対象試料Ｓがタンパク質の場合はプロテアーゼによる分解、核酸の場合はヌクレアーゼによる分解等、分析対象試料を分解する方法等も挙げられる。分析対象試料Ｓを除去することで、被覆層３の外面３１から基材２の表面（第１面２１１）に貫通するように形成され、且つ、分析対象試料Ｓと相補的な形状を有する試料捕捉孔４を形成できる。
【００５２】
（デバイス１を用いた分析方法の実施形態）
図９を参照して、デバイス１を用いた分析方法の実施形態について説明する。図９はデバイス１を用いた分析方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。デバイス１を用いた分析方法の実施形態は、試料接触工程（ＳＴ１１）と、分析対象試料検出工程（ＳＴ１２）と、を含んでいる。
【００５３】
試料接触工程（ＳＴ１１）では、試料溶液とデバイス１とを接触させる。接触は、試料溶液とデバイス１が接触できればよく、第１および第３の実施形態に係るデバイス１ａ、１ｃを用いた場合は、試料溶液にデバイス１を浸漬すればよい。また、第１および第３の実施形態に係るデバイス１にカバー部材７を設けた場合は、試料投入孔から試料溶液を投入し、試料回収孔から試料溶液を回収すればよい。また、第２の実施形態に係るデバイス１ｂを用いた場合は、エッペンドルフチューブ等にデバイス１ｂと試料溶液を入れればよい。
【００５４】
分析対象試料検出工程（ＳＴ１２）では、分析用デバイス１の試料捕捉孔４に分析対象試料Ｓが捕捉されたか否かを検出する。試料捕捉孔４は、分析対象試料Ｓと相補的な形状であり、且つ、基材２の第１面２１１（および被覆層３）は、被覆層３の外面３１と比較して、分析対象試料Ｓに対して親和性が高い。そのため、試料溶液中に、分析対象試料Ｓが含まれる場合、分析対象試料Ｓは、試料捕捉孔４で捕捉できる。一方、試料溶液中に分析対象試料Ｓが含まれない場合は、試料捕捉孔４に試料が捕捉されないことから、試料溶液中に分析対象試料Ｓが含まれているか否か、分析をすることができる。
【００５５】
試料捕捉孔４に分析対象試料Ｓが捕捉されたか否かは、分析対象試料Ｓの捕捉の有無を検出できれば特に制限はない。例えば、（１）基材２に電極を埋め込み、分析対象試料Ｓが吸着した場合に、抵抗値等が変わることで分析対象試料Ｓの捕捉の有無を検出、（２）試料捕捉孔４に分析対象試料Ｓが捕捉された場合、デバイス１の表面の状態が変わることから、屈折率も変わる。したがって、示差屈折率検出器でデバイス表面を測定することで、分析対象試料Ｓの捕捉の有無を検出、（３）試料捕捉孔４に分析対象試料Ｓが捕捉された場合、デバイス１の表面の状態が変わることから、非接触式の３次元表面形状測定装置を用いて、表面形状を測定することで、分析対象試料Ｓの捕捉の有無を検出、（４）ＩＲやラマンなどの分光学的な測定、（５）抗原抗体反応等、分析対象試料Ｓに特異的に反応する試薬を用いて、分析対象試料Ｓの捕捉の有無を検出、等が挙げられる。
【００５６】
なお、試料溶液中に、外面３１と第１面２１１に対する親和性が分析対象試料Ｓと類似しており、作製した試料捕捉孔４と比較して、小さな試料が含まれている場合も想定される。その場合、分析対象試料Ｓ以外の試料が、試料捕捉孔４に捕捉される可能性がある。その場合でも、上記（１）〜（５）に記載の検出方法により、試料のサイズが異なることから、分析対象試料Ｓであるか否か検出することはできる。ところで、後述する実施例に示すとおり、試料捕捉孔４は、分析対象試料Ｓと相補的な形状であることから、分析対象試料Ｓをデバイス１に対して所定の速さで流した場合、分析対象試料Ｓは試料捕捉孔４と相互作用して、流出速度が変わる。換言すると、デバイス１は、分析対象試料Ｓの分離装置としても機能する。したがって、試料溶液中に分析対象試料Ｓより小さく、且つ、デバイス１の材料に対して類似した親和性を持つ試料を含むことが想定される場合は、カバー部材７を形成したデバイス１を用い、試料溶液を所定の速度でデバイス１に流し、回収した試料溶液を、例えば、ＨＰＬＣで測定し、ピーク値の時間を比較・検討することで、分析対象試料Ｓ以外の試料が含まれているか否か検出してもよい。ピーク時間の比較・検討は、上記（１）〜（５）に記載の検出と組み合わせてもよいし、単独で行ってもよい。
【００５７】
以下に実施例を掲げ、本出願で開示する実施形態を具体的に説明するが、この実施例は単に実施形態の説明のためのものである。本出願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。
【実施例】
【００５８】
〔デバイスの作製〕
＜実施例１＞
以下の手順により、デバイス１を作製した。
（ａ）基板には、３ｉｎｃｈ  ｎ型  Ｓｉ（１００）ウエハを用いた。レジストには、ポジ型フォトレジスト（ＯＦＰＲ８６００ＬＢ；東京応化工業（株）製）、レジスト積層前の界面活性剤には、ＯＡＰ（東京応化工業（株）製）を用いた。先ず、ＯＡＰを、３０００ｒｐｍで８ｓｅｃの条件で、スピンコータによって回転塗布した。その後、ホットプレート上にて１２０℃、１０ｍｉｎ加熱した。次に、ＯＦＰＲ８６００ＬＢを、５００ｒｐｍで１０ｓｅｃ、１５００ｒｐｍで１２０ｓｅｃの条件で、スピンコータによって回転塗布した。その後、ホットプレート上にて９５℃、５ｍｉｎ加熱することで溶媒を蒸発させ、レジストを基板上に固定させた。
【００５９】
（ｂ）ナノワイヤを成長させる部分が露光するように設計したフォトマスクを、加熱後の基板上に重ねた。露光機で３００ｍＪ／ｃｍ2のｉ線を照射後、基板を現像液（ＮＭＤ−３；東京応化工業（株）製）に浸漬することで露光した部分のポジ型フォトレジストを剥離した。現像液から基板を取り出し流水洗浄を行った後、ホットプレートにて９０℃、５ｍｉｎ加熱することで、ポジ型フォトレジストのパターニングし、ナノワイヤ形成用エリアを作製した。
【００６０】
（ｃ）スパッタリング装置を用い、１．０Ｐａ、Ａｒ：１０ｓｃｃｍ、Ｏ2：２ｓｃｃｍ、の条件で酸化亜鉛（ＺｎＯ）のスパッタリングを５ｍｉｎ行い、約３０ｎｍのＺｎＯ層をナノワイヤ形成用エリアおよびポジ型フォトレジストの上に堆積することで、ナノワイヤのシード層を作製した。
【００６１】
（ｄ）超純水２００ｍＬに対して、ヘキサメチレンテトラミン（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｉｎｅ：ＨＭＴＡ）が１５ｍＭとなるように溶解し、スターラーによって７ｍｉｎ撹拌した。さらに、硝酸亜鉛六水和物（Ｚｎ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ、９８％、シグマ・アドリッチ社製）が１５ｍＭとなるように溶解し、７ｍｉｎ撹拌することでナノワイヤ成長溶液を作製した。上記（ｃ）で作製した基板をナノワイヤ成長溶液に浸漬し、送風定温高温器にて９５℃、３ｈ加熱することでナノワイヤを成長させた。その後、基板を超純水で洗い流し、非特異的に成長したナノワイヤを除去した。
【００６２】
（ｅ）次に、ＡＬＤ装置を用い、プリカーサーとしてトリスジメチルアミノシラン（ＴＤＭＡＳ）、酸化物質としてオゾンを用い、１００℃で２０サイクルの条件で、基材であるナノワイヤの周囲にＳｉＯ２の製膜（膜厚は約２ｎｍ）を行った。なお、事前の準備により、後述する分析対象試料であるＣ反応性タンパク（ＣＲＰ）は、Ａｌ2Ｏ3およびＺｎＯには親和性が低く、ＴｉＯ2およびＳｉＯ2には親和性が高いことを確認した。実施例１では、基材であるナノワイヤはＣＲＰに対して親和性の低いＺｎＯで形成されているため、ナノワイヤの周囲に形成したＳｉＯ２膜が、ＣＲＰに対して親和性の高い第１面層（分析対象試料吸着面）に相当する。
【００６３】
（ｆ）濃度が２００μｇ／ｍｌとなるように、ＣＲＰ（オリエンタル酵母工業株式会社）溶液を作製した。ＣＲＰ溶液は、納品時の形態（２ｍｍｏｌ／Ｌ  ＣａＣｌ2、０．１４ｍｏｌ／Ｌ  ＮａＣｌ、及び、０．０５％  ＮａＮ3を含む、２０ｍｍｏｌ／Ｌ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液、ｐＨ７．５）を、ＰＢＳ（ｐＨ７．２（１Ｘ））に分散させ、更に、体積比１％分のＴｗｅｅｎ  ２０を添加することで作製した。次に、ＳｉＯ２層（分析対象試料吸着面）をＣＲＰ溶液に３０分接触させることで、ＳｉＯ2層にＣＲＰを吸着させた。３０分経過後、ＳｉＯ2層をＰＢＳで１回洗浄した。
【００６４】
（ｇ）ＡＬＤ装置を用い、プリカーサーとしてＤＥＺ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）、酸化物質としてＨ2Ｏを用い、１００℃で３０サイクルの条件で、ＺｎＯからなる被覆層を積層した。なお、ＣＰＲのサイズは凡そ１０ｎｍ、ＺｎＯの被覆層の厚さは約５ｎｍであった。
（ｈ）次に、ＵＶを９０分照射し、次いで、０．５ＭのＮａＣｌ溶液に浸漬することで、ＣＲＰを離脱させた。そして、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）で作製したカバー部材を、基板を挟むように被せることで、デバイス１を作製した。図１０Ａは実施例１で作製したデバイスの全体写真、図１０Ｂは実施例１で作製したデバイス１のナノワイヤ表面の拡大写真である。
【００６５】
＜比較例１＞
上記実施例１の（ｆ）に示すＣＲＰを吸着する工程、および、（ｈ）に示すＣＲＰを離脱する工程を実施しなかった以外は、実施例１と同様の手順でデバイスを作製した。図１１は、比較例１で作製したデバイスの写真である。図１０および図１１から明らかなように、被覆層形成前にＣＲＰを吸着し、被覆層形成後にＣＲＰを離脱した実施例１では、被覆層の表面に凹部（試料捕捉孔）が形成されたことを確認した。
【００６６】
〔作製したデバイスへのＣＲＰの捕捉確認〕
＜実施例２＞
実施例１で作製したデバイス１と、濃度が２００μｇ／ｍｌとなるように調整したＣＲＰ溶液とを接触させ、３０分静置することで、デバイス１にＣＲＰを吸着させた。ＣＲＰ吸着後のデバイス１を洗浄バッファー（Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｓａｌｉｎｅ  ｗｉｔｈ  Ｔｗｅｅｎ（登録商標）  ２０；ＰＢＳＴ、ＰａｎＲｅａｃ  ＡｐｐｌｉＣｈｅｍ社製）で洗浄後、ＢＳＡブロッキングバッファー（Ｂｏｖｉｎｅ  Ｓｅｒｕｍ  Ａｌｂｕｍｉｎ；ウシ血清アルブミン）でブロッキングを行った。次に、１次抗体として抗ＣＲＰ抗体（アブカム社製、ａｂ３１１５６）を用い、濃度を１０μｇ／ｍｌに調整した１次抗体溶液とデバイス１を、３０分接触させた。ＰＢＳＴで洗浄後、２次抗体としてアブカム社製ａｂ９６９０２を用い、濃度を２５０μｇ／ｍｌに調整した２次抗体溶液と、ＣＲＰに結合した１次抗体とを反応させた。蛍光観察は、ＨＳオールインワン蛍光顕微鏡：ＢＺ−９０００シリーズ（ＫＥＹＥＮＣＥ）、ＥＣＬＩＰＳＥ  Ｔｉ（Ｎｉｋｏｎ）を用いて行った。
【００６７】
＜比較例２＞
ＣＲＰ溶液と接触させなかった以外は、実施例２と同様の手順で実験を行った。
【００６８】
＜比較例３＞
比較例１で作製したデバイスを用いた以外は、実施例２と同様の手順で実験を行った。
【００６９】
図１２に示す写真のＡは実施例２におけるデバイスの発光状態を示す写真、Ｂは比較例２におけるデバイスの発光状態を示す写真、Ｃは比較例３におけるデバイスの発光状態を示す写真である。また、図１３に示すグラフの縦軸は、Ａは実施例２において測定した蛍光強度、Ｂは比較例２において測定した蛍光強度、Ｃは比較例３において測定した蛍光強度である。
【００７０】
ＣＲＰと相補的な形状の試料捕捉孔を形成した実施例１のデバイス１を用いた場合、図１２Ａおよび図１３Ａに示すように、（１）試料捕捉孔が形成されていない比較例１のデバイス用いた図１２Ｃおよび図１３Ｃと比較して、蛍光強度に大きな差が見られ、（２）実施例１の試料捕捉孔が形成されたデバイス１を用いているが、ＣＲＰを吸着させていない比較例２の結果を示す図１２Ｂおよび図１３Ｂと比較して、蛍光強度に大きな差が見られた。以上の結果より、ＣＲＰは、該ＣＲＰと相補的な形状である試料捕捉孔に捕捉されたことを確認した。
【００７１】
〔ＣＲＰの分離効果の確認〕
（分離実験）
＜実施例３＞
実施例１で作製したデバイスを、ミクロ流量対応液体クロマトグラフ質量分析計システム（株式会社島津製作所）に組み込み、濃度２００μｇ／ｍｌのＣＲＰ溶液５μｌを試料投入孔から投入し、移動相としてＰＢＳを用いた。なお、移動相の流速は、１０μｌ／ｍｉｎ、５０μｌ／ｍｉｎ、１００μｌ／ｍｉｎと変化させた。そして、デバイスから出てきた移動相を、ＵＶ検出器（ＵＶ−ＶＩＳ検出器  ＳＰＤ−２０Ａ）を用い、２５０ｎｍの波長で測定した。
【００７２】
＜比較例４＞
実施例１で作製したデバイスに代え、比較例１で作製したデバイスを用いた以外は、実施例３と同様の手順で分離実験を行った。
【００７３】
図１４は流速と保持時間の関係を示す図で、図１４Ａは移動相の流速を１００μｌ／ｍｉｎ、図１４Ｂは移動相の流速を５０μｌ／ｍｉｎ、図１４Ｃは移動相の流速を１０μｌ／ｍｉｎとした時の図である。図１４Ａ乃至図１４Ｃ中の符号ａは実施例３、符号ｂは比較例４の結果を示している。図１４Ａ乃至図１４Ｃから明らかなように、同じサンプルであるＣＲＰを用いた場合であっても、ＣＲＰと相補的な形状である試料捕捉孔を有するデバイス１を用いた実施例３（符号ａ）は、試料捕捉孔を有しない比較例４と比較して、保持時間が長くなった。これは、試料捕捉孔とＣＲＰは相互作用したためと考えられる。また、保持時間は、流速を変えることで調整できることも確認した。
【００７４】
以上の結果より、本明細書で開示するデバイスを用いることで、分析対象試料を特異的に捕捉、或いは、分離できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本出願で開示するデバイスは、分析対象試料と相補的な形状を有する試料捕捉孔が形成されていることから、分析対象試料を捕捉、或いは、分離が可能である。したがって、医療機関、大学、企業、研究機関等において、サンプルの分析に有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１、１ａ〜１ｃ…分析用デバイス、２…基材、３…被覆層、４…試料捕捉孔、５…基板、６…触媒層、７…カバー部材、２１…ナノワイヤ、３１…外面、３１ａ…外面層、７１…カバー部材用基材、７２…流路、７３…試料投入孔、７４…試料回収孔、７５…上面、７６…第１側面、７７…第２側面、２１１…第１面、分析対象試料吸着面、２１１ａ…第１面層、Ｓ…分析対象試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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