(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質との結合部と、
前記第１物質との第１結合部位と前記第２物質との第２結合部位とを有するとともに前記第１物質と前記第２物質とのうちいずれか一方と結合するアプタマー、タンパク質および抗体のうち少なくとも一つ、及び前記第２物質の両方と接触した検体に、前記第１物質が含まれるかを検出するための前記結合部を表面に有する基体と、を備えたセンサ。
【請求項２】
基体と、
第１物質および前記第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質と結合可能な、アプタマー、タンパク質および抗体のうち少なくとも一つと、
前記基体の表面に位置しており、前記第２物質と結合可能であり、前記第２物質および前記アプタマーを含む検体に前記第１物質が含まれるかを検出可能な結合部と、を備えたセンサ。
【請求項３】
前記アプタマーは、前記第１物質と結合可能な第１結合部位と前記第２物質と結合可能な第２結合部位とを有する、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記アプタマーにおいて、前記第１結合部位の少なくとも一部と前記第２結合部位の少なくとも一部は、同一部位である、請求項１又は３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記アプタマーは、前記第１物質及び前記結合部のうちいずれか一方と優先的に結合する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記第１物質と前記アプタマーとの解離定数から算出される第１自由エネルギー変化が、前記アプタマーと前記第２物質との結合に伴う第２自由エネルギー変化よりも小さく、且つ、前記第２物質と前記結合部との結合に伴う第３自由エネルギー変化が前記第２自由エネルギー変化よりも大きい、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記アプタマーおよび前記結合部はそれぞれ塩基配列を有し、
前記アプタマーの塩基配列は前記第２物質の塩基配列の第１部分と相補的な部分を有するとともに、前記結合部の塩基配列は前記第２物質の塩基配列の第２部分と相補的な部分を有し、
前記第２自由エネルギー変化は、前記第２物質の塩基配列の第１部分と前記アプタマーの塩基配列のうち相補的な部分との結合に伴う自由エネルギー変化であり、
前記第３自由エネルギー変化は、前記第２物質の塩基配列の第２部分と前記結合部の塩基配列のうち相補的な部分との結合に伴う自由エネルギー変化であり、
前記アプタマーと前記第２物質との間において相補的となる塩基配列の塩基種類及び塩基数と、前記結合部と前記第２物質との間において相補的となる塩基配列の塩基種類及び塩基数とは、前記第１自由エネルギー変化、前記第２自由エネルギー変化および前記第３自由エネルギー変化の間における大小関係を満たす値となる、請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
上面に前記基体が位置している第１カバー部材と、
前記第１カバー部材に接合されている第２カバー部材と、をさらに備え、
前記第１カバー部材及び前記第２カバー部材の少なくとも一方は前記検体が流入する流入口を有し、
前記第１カバー部材と前記第２カバー部材との間に、前記流入口から少なくとも前記基体の表面上まで延びている流路を有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項９】
前記流路は、前記第１カバー部材及び前記第２カバー部材の少なくとも一方の表面に設けられている溝部を有する、請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記第１カバー部材は、前記上面に、前記基体の少なくとも一部を収容している凹部を有し、
前記第２カバー部材は前記溝部を有する、請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記アプタマーおよび前記第２物質はそれぞれ、前記溝部に付着しており、
前記結合部は、前記溝部に付着している前記アプタマーと前記第２物質とに接触した後の前記検体から前記第１物質を検出する、請求項９または１０に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記アプタマーは、前記溝部に固定されており、且つ、前記第２物質と結合しており、
前記結合部は、前記アプタマーと接触した後の前記検体から前記第１物質を検出する、請求項９または１０に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記第２物質と結合している前記アプタマーは、前記溝部の表面物質と化学的に結合している、請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記基体の表面に位置しており、該基体の表面のうち前記結合部が位置している検出部に向かって伝搬する弾性波を発生させる第１ＩＤＴ（InterDigital  Transducer）電極と、
前記基体の表面に位置しており、前記検出部を通過した前記弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極と、をさらに備える、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記基体の上面に接合され、且つ前記基体の前記上面との間に密閉された第１振動空間を有している第１接合部材と、
前記基体の上面に接合され、且つ前記基体の前記上面との間に密閉された第２振動空間を有している第２接合部材と、をさらに備え、
前記第１振動空間は前記第１ＩＤＴ電極上に位置しており、且つ、前記第２振動空間は前記第２ＩＤＴ電極上に位置している、請求項１４に記載のセンサ。
【請求項１６】
前記アプタマーおよび前記検体のうち少なくとも一方は、前記結合部と離れて位置している、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１７】
前記アプタマーおよび前記検体のうち少なくとも一方は、前記流路に位置している、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記アプタマーおよび前記検体のうち少なくとも一方は、前記結合部に位置している、請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１９】
第１物質との第１結合部位と前記第１物質と比較して分子量の大きい第２物質との第２結合部位とを有するとともに前記第１物質及び前記第２物質のうちいずれか一方と結合するアプタマー、タンパク質および抗体のうち少なくとも一つ、及び前記第２物質の両方と接触した検体を、前記第２物質との結合部を有するセンサの基体の表面と接触させる接触工程と、
前記検体が接触した前記基体の表面の状態変化を検出することで、前記検体から前記第１物質を検出する検出工程と、を備えた第１物質の検出方法。
【請求項２０】
第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質との結合部と、表面に前記結合部を有する基体と、を含むセンサの前記基体の表面に、前記第１物質との第１結合部位と前記第２物質との第２結合部位とを有するとともに前記第１物質及び前記第２物質のうちいずれか一方と結合するアプタマー、タンパク質および抗体のうち少なくとも一つ、及び前記第２物質の両方と接触した検体が接触すると、前記基体の表面の状態変化を検出することで前記検体に前記第１物質が含まれるかを検出する検出制御部を備えた検出装置。
【請求項２１】
第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質との結合部と、表面に該結合部を有する基体と、を含むセンサと、
前記第１物質との第１結合部位と前記第２物質との第２結合部位とを有するとともに前記第１物質及び前記第２物質のうちいずれか一方と結合するアプタマー、タンパク質および抗体のうち少なくとも一つ、及び前記第２物質の両方と接触した検体が、前記センサの前記基体の表面と接触すると、該基体の表面の状態変化を検出することで前記検体に前記第１物質が含まれるかを検出する検出装置と、を備えた検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基体表面の状態変化を検出する検出手法がある。例えば、弾性表面波を用いて、検体溶液の性質もしくは成分を測定するセンサがある。また、例えば、ＳＰＲ（Surface  Plasmon  Resonance、表面プラズモン共鳴）測定装置などがある。【０００３】
なお、トロンビンと結合してトロンビンの酵素活性を阻害するアプタマー部分と、標的分子と結合するプローブ部分とを含む複合体を用いた測定手法もある。複合体を用いた測定手法では、例えば、標的分子がプローブ部分と結合している場合には、トロンビンがアプタマー部分と結合せず、トロンビンが活性を示す。複合体を用いた測定手法では、トロンビンの酵素活性を測定することで、標的分子の存在を検出する。【０００４】
また、１以上の特異的核酸リガンドが基体に付着されたセンサがある。また、測定用電極に酵素などを塗布されたセンサにおいて、毛細管現象を利用することでセンサ自体が検体溶液の吸引を行うセンサもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２４０７６２号公報
【特許文献２】特開２００６−１８４０１１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３９４７７号公報
【特許文献４】特開２００５−２４９４９１号公報
【特許文献５】国際公開第２００５／０４９８２６号
【特許文献６】特表２００２−５０８１９１号公報
【特許文献７】特表２００９−５０５１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基体表面の状態変化を検出する従来の検出手法では、分子量の小さい小分子の検出感度が悪く、小分子を検出できないという問題がある。【０００７】
開示の技術は、上述に鑑みてなされたものであって、小分子が検出可能になるセンサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示のセンサは、１つの態様において、センサは、１つの態様において、第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質との結合部を有する。また、センサは、１つの態様において、第１物質との第１結合部位と第２物質との第２結合部位とを有するとともに第１物質と第２物質とのうちいずれか一方と結合するアプタマー、及び第２物質の両方と接触した検体に、第１物質が含まれるかを検出するための結合部を表面に有する基体を有する。
【発明の効果】
【０００９】
開示の検出方法の１つの態様によれば、小分子が検出可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るセンサの斜視図である。
【図２】図２は、第１カバー部材及び第２カバー部材の分解斜視図である。
【図３】図３は、図１に示すセンサの第４基体を外した状態における斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１のＩＶａ−ＩＶａ’における断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１のＩＶｂ−ＩＶｂ’における断面図である。
【図５】図５は、図１に示すセンサに使用される検出素子の斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す検出素子の第１接合部材及び第２接合部材を外した状態における平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係るセンサの変形例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係るセンサの別の変形例を示す断面図である。
【図９】図９は、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、カバー部材の片側半分を取り除いたときのセンサの一例を示す斜視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。
【図１３】図１３は、基体表面の状態変化について説明する図である。
【図１４】図１４は、センサの他の実施形態について説明する図である。
【図１５】図１５は、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡ「Ａ」との塩基配列の関係を説明する図である。
【図１６】図１６は、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムにおいて得られたセンサグラムを示す図である。
【図１７】図１７は、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムにおいて得られたセンサグラムを示す図である。
【図１８】図１８は、表１における比較例１〜５において得られたセンサグラムを示す図である。
【図１９】図１９は、表１における実施例１〜３、及び、ポジティブコントロールとなる比較例６において得られたセンサグラムを示す図である。
【図２０】図２０は、表１における実施例１〜９、及び、ポジティブコントロールとなる比較例６〜８におけるΔＲＵを示す図である。
【図２１】図２１は、実施形態３について示すための図である。
【図２２】図２２は、実施形態４について示すための図である。
【図２３】図２３は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。
【図２４】図２４は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜センサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置の実施形態１＞
以下に、開示のセンサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ、詳細に説明する。以下に詳細に説明するように、開示のセンサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置は、第１物質と比較して分子量の大きい物質に起因した基体表面の状態変化を検出することで、第１物質を検出することができる。この結果、分子量の小さい小分子についても検出可能となる。
【００１２】
なお、以下では、検出対象となる第１物質を「ターゲット物質」とも記載する。また、数値範囲を「〜」を使用して示す場合、特に断りがない限り、下限と上限の数値をそれぞれ含むものとする。例えば、数値範囲「３００〜５００」は、特段の断りがない限り、下限が「３００以上」を示し、上限が「５００以下」を示す。
【００１３】
［センサの構造］
センサの検出部の詳細について説明する前に、検出部が搭載されるセンサについて説明する。開示のセンサは、基体表面の状態変化を検出する検出手法に用いることができる。例えば、開示のセンサは、ＳＰＲ（Surface  Plasmon  Resonance、表面プラズモン共鳴）装置による測定に用いられる測定セル、ＳＡＷ（Surface  Acoustic  Wave、表面弾性波）センサ、ＱＣＭ（Quarts  Crystal  Microbalance、水晶発振子マイクロバランス法）水晶センサなどである。開示のセンサは、好ましくは、ＳＡＷセンサである。ＳＡＷセンサとしてセンサを実現することで、センサを小型で簡単に実現可能となる。
【００１４】
以下では、開示のセンサの構造の一例について、開示のセンサがＳＡＷセンサである場合を用いて詳細に説明する。以下に詳細に説明するように、ＳＡＷセンサとしてのセンサ１００は、実施形態の一例において、上面に基体１０が位置している第１カバー部材１と、第１カバー部材１に接合されている第２カバー部材２とを備える。また、センサ１００は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の少なくとも一方は検体が流入する流入口１４を有し、第１カバー部材１と第２カバー部材２との間に、流入口１４から少なくとも基体１０の表面上まで延びている流路１５を有する。
【００１５】
センサ１００は、実施形態の一例において、例えば、上面に基体１０が位置している第１カバー部材１と、第１カバー部材１に接合されている第２カバー部材２とを備え、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の少なくとも一方は、検体が流入する流入口１４及び流入口１４から少なくとも基体１０の表面上まで延びている溝部１５を有する。例えば、第１カバー部材１が、上面に、基体１０の少なくとも一部を収容している凹部を有し、第２カバー部材２が、溝部１５を有する。
【００１６】
また、ＳＡＷセンサとしてのセンサ１００は、実施形態の一例において、基体１０の表面に位置しており、詳細については後述する検出部に向かって伝搬する弾性波を発生させる第１ＩＤＴ（InterDigital  Transducer）電極を有する。また、センサ１００は、基体１０の表面に位置しており、検出部１３を通過した弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極を有する。また、センサ１００は、基体１０の上面に接合され、且つ基体１０の上面との間に密閉された第１振動空間を有している第１接合部材を有する。また、センサ１００は、基体１０の上面に接合され、且つ基体１０の上面との間に密閉された第２振動空間を有している第２接合部材を有する。ここで、第１振動空間は第１ＩＤＴ電極上に位置しており、且つ、第２振動空間は第２ＩＤＴ電極上に位置している。
【００１７】
ＳＡＷセンサとしてのセンサ１００の構成の一例について、適宜図面を参照しつつ、詳細に説明する。なお、以下に説明する各図面において同じ構成部材には同じ符号を付すものとする。また、各部材の大きさや部材同士の間の距離などは模式的に図示しており、現実のものとは異なる場合がある。また、センサ１００は、いずれの方向が上方又は下方とされても良いものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともにｚ方向の正側を上方として、上面、下面などの用語を用いるものとする。
【００１８】
センサ１００は、主に第１カバー部材１、第２カバー部材２及び検出素子３からなる。第１カバー部材１は、第１基体１ａ及び第１基体１ａ上に積層される第２基体１ｂを有し、第２カバー部材２は、第２基体１ｂ上に積層される第３基体２ａ及び第３基体２ａ上に積層される第４基体２ｂを有する。検出素子３は弾性表面波素子であり、主に基体１０、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、及び検出部１３からなる。
【００１９】
第１カバー部材１と第２カバー部材２は互いに張り合わされており、張り合わされた第１カバー部材１と第２カバー部材２の内部に検出素子３が収容されている。図４の断面図に示すように、第１カバー部材１は上面に凹部５を有し、凹部５の中に検出素子３が配置されている。第２カバー部材２は、図１に示すように、長手方向（ｘ方向）の端部に検体溶液の入口である流入口１４を有するとともに、流入口１４から検出素子３の直上部分に向かって延びた溝部１５を有している。なお、図１では溝部１５の位置を示すために溝部１５を破線で示している。検体溶液は、第１物質２１０が含まれているかが検出される対象となる溶液である。
【００２０】
図２に第１カバー部材１及び第２カバー部材２の分解斜視図を示す。
【００２１】
まず、第１カバー部材１について説明する。
第１カバー部材１は、上述のように、第１基体１ａ及び第１基体１ａ上に積層される第２基体１ｂを有する。
第１カバー部材１を構成する第１基体１ａは平板状であり、その厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。第１基体１ａの平面形状は概ね長方形状であるが、長手方向の一方端は外方に向かって突出した円弧状となっている。第１基体１ａのｘ方向の長さは、例えば、１ｃｍ〜５ｃｍであり、ｙ方向の長さは、例えば１ｃｍ〜３ｃｍである。
【００２２】
第１基体１ａの上面には第２基体１ｂが張り合わされる。第２基体１ｂは、平板状の板に凹部形成用貫通孔４を設けた平板枠状とされており、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。平面視した時の外形は、第１基体１ａとほぼ同じであり、ｘ方向の長さ及びｙ方向の長さも第１基体１ａとほぼ同じである。
【００２３】
凹部形成用貫通孔４が設けられた第２基体１ｂを平板状の第１基体１ａと接合することによって、第１カバー部材１に凹部５が形成されることとなる。すなわち、凹部形成用貫通孔４の内側に位置する第１基体１ａの上面が凹部５の底面となり、凹部形成用貫通孔４の内壁が凹部５の内壁となる。
【００２４】
また第２基体１ｂの上面には、端子６及び端子６から凹部形成用貫通孔４まで引き回された配線７が形成されている。端子６は、第２基体１ｂの上面のｘ方向における他方の端部に形成されている。端子６が形成されている部分は、センサ１００を外部の測定器（図示せず）に挿入した時に実際に挿入される部分であり、端子６を介して外部の測定器に電気的に接続されることとなる。また、端子６と検出素子３とは、配線７などを介して電気的に接続されている。そして、外部の測定器からの信号が端子６を介してセンサ１００に入力されるとともに、センサ１００からの信号が端子６を介して外部の測定器に出力されることとなる。
【００２５】
次に、第２カバー部材２について説明する。
第２カバー部材２は、上述のように、第２基体１ｂ上に積層される第３基体２ａ及び第３基体２ａ上に積層される第４基体２ｂを有する。
第１基体１ａ及び第２基体１ｂからなる第１カバー部材１の上面には、第２カバー部材２が接合されている。第２カバー部材２は、第３基体２ａと第４基体２ｂを有する。
【００２６】
第３基体２ａは、第２基体１ｂの上面に張り合わされている。第３基体２ａは平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。第３基体２ａの平面形状は概ね長方形状であるが、第１基体１ａ及び第２基体１ｂと同様に長手方向の一方端は外方に向かって突出した円弧状となっている。第３基体２ａのｘ方向の長さは、第２基体１ｂに形成された端子６が露出するように第２基体１ｂのｘ方向の長さよりも若干短くされており、例えば、０．８ｍｍ〜４．８ｃｍである。ｙ方向の長さは、例えば、第１基体１ａ及び第２基体１ｂと同様に１ｃｍ〜３ｃｍである。
【００２７】
第３基体２ａには切欠き８が形成されている。切欠き８は、第３基体２ａの円弧状になっている一方端の頂点部分からｘ方向の他方端に向かって第３基体２ａを切り欠いた部分である。かかる切欠き８は溝部１５を形成するためのものである。第３基体２ａの切欠き８の両隣には、第３基体２ａを厚み方向に貫通する第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７が形成されている。第３基体２ａを第２基体１ｂに積層した時に、第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７の内側には検出素子３と配線７との接続部分が位置するようになっている。第３基体２ａの第１貫通孔１６と切欠き８との間の部分は、後述するように溝部１５と第１貫通孔１６によって形成される空間とを仕切る第１仕切り部２５となる。また、第３基体２ａの第２貫通孔１７と切欠き８との間の部分は、溝部１５と第２貫通孔１７によって形成される空間とを仕切る第２仕切り部２６となる。
【００２８】
第３基体２ａの上面には第４基体２ｂが張り合わされる。第４基体２ｂは、平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。平面視した時の外形は、第３基体２ａとほぼ同じであり、ｘ方向の長さ及びｙ方向の長さも第３基体２ａとほぼ同じである。この第４基体２ｂが切欠き８が形成された第３基体２ａと接合されることによって、第２カバー部材２の下面に溝部１５が形成されることとなる。すなわち、切欠き８の内側に位置する第４基体２ｂの下面が溝部１５の底面となり、切欠き８の内壁が溝部１５の内壁となる。溝部１５は、流入口１４から少なくとも検出部１３の直上領域まで延びており、断面形状は、例えば矩形状である。
【００２９】
第４基体２ｂには、第４基体２ｂを厚み方向に貫く第３貫通孔１８が形成されている。第３貫通孔１８は、第４基体２ｂを第３基体２ａに積層した時に切欠き８の端部上に位置している。よって溝部１５の端部は第３貫通孔１８と繋がっている。この第３貫通孔１８は、溝部１５内の空気などを外部に放出するためのものである。
【００３０】
第１基体１ａ、第２基体１ｂ、第３基体２ａ及び第４基体２ｂは、例えば、紙、プラスチック、セルロイド、セラミックスなどからなる。これらの基体は、すべて同じ材料によって形成することができる。これらの基体をすべて同じ材料で形成することによって各基体の熱膨張係数をほぼそろえることができるため、基体ごとの熱膨張係数の差に起因する変形が抑制される。また、検出部１３には、生体材料が塗布されることがあるがその中には紫外線など外部の光によって変質しやすいものもある。その場合は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の材料として遮光性を有する不透明なものを用いると良い。一方、検出部１３の外部の光による変質がほとんど起こらない場合は、溝部１５が形成されている第２カバー部材２を透明に近い材料によって形成しても良い。この場合は、流路１５内を流れる検体溶液の様子を視認することができる。
【００３１】
次に、検出素子３について説明する。
図５は検出素子３の斜視図、図６は第１接合部材２１及び第２接合部材２２を外した状態における検出素子３の平面図である。
【００３２】
検出素子３は、基体１０と、基体１０の上面に配置された検出部１３、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９及び第２引出し電極２０を有する。
【００３３】
基体１０は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶、水晶などの圧電性を有する単結晶の基体からなる。基体１０の平面形状及び各種寸法は適宜に設定されて良い。一例として、基体１０の厚みは、０．３ｍｍ〜１ｍｍである。
【００３４】
第１ＩＤＴ電極１１は、図６に示すように１対の櫛歯電極を有する。各櫛歯電極は、互いに対向する２本のバスバー及び各バスバーから他のバスバー側へ延びる複数の電極指を有している。そして、１対の櫛歯電極は、複数の電極指が互いに噛み合うように配置されている。第２ＩＤＴ電極１２も第１ＩＤＴ電極１１と同様に構成されている。第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２は、トランスバーサル型のＩＤＴ電極を構成している。
【００３５】
第１ＩＤＴ電極１１は所定の弾性表面波（ＳＡＷ）を発生させるためのものであり、第２ＩＤＴ電極１２は、第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを受信するためのものである。第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを第２ＩＤＴ電極１２が受信できるように第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２とは同一直線状に配置されている。第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２の電極指の本数、隣接する電極指同士の距離、電極指の交差幅などをパラメータとして周波数特性を設計することができる。ＩＤＴ電極によって励振されるＳＡＷとしては、種々の振動モードのものが存在するが、検出素子３においては、例えば、ＳＨ波とよばれる横波の振動モードを利用している。
【００３６】
また、第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２のＳＡＷの伝搬方向（ｙ方向）における外側にＳＡＷの反射抑制のための弾性部材を設けても良い。ＳＡＷの周波数は、例えば、数メガヘルツ（ＭＨｚ）から数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲内において設定可能である。なかでも、数百ＭＨｚから２ＧＨｚとすれば、実用的であり、かつ検出素子３の小型化ひいてはセンサ１００の小型化を実現することができる。
【００３７】
第１ＩＤＴ電極１１は、第１引出し電極１９と接続されている。第１引出し電極１９は、第１ＩＤＴ電極１１から検出部１３とは反対側に引き出され、第１引出し電極１９の端部１９ｅは第１カバー部材１に設けた配線７と電気的に接続されている。また、第２ＩＤＴ電極１２は、第２引出し電極２０と接続されている。第２引出し電極２０は、第２ＩＤＴ電極１２から検出部１３とは反対側に引き出され、第２引出し電極２０の端部２０ｅは、配線７と電気的に接続されている。
【００３８】
第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９及び第２引出し電極２０は、例えば、アルミニウム、アルミニウムと銅との合金などからなる。またこれらの電極は、多層構造としても良い。多層構造とする場合は、例えば、１層目がチタン又はクロムからなり、２層目がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。
【００３９】
第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２は、保護膜（図示せず）によって覆われている。保護膜は第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２の酸化防止などに寄与するものである。保護膜は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素、又はシリコンによって形成されている。保護膜の厚さは、例えば、第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２の厚さの１／１０程度（１０〜３０ｎｍ）である。保護膜は、第１引出し電極１９の端部１９ｅ及び第２引出し電極２０の端部２０ｅを露出するようにして基体１０の上面全体に亘って形成されて良い。
【００４０】
検出部１３は、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間に設けられている。検出部１３は、例えば、金属膜と金属膜の表面に固定化された核酸やペプチドからなるアプタマーとからなる。金属膜は、例えば、クロム及びクロム上に成膜された金の２層構造となっている。なお、核酸とは、例えば、ＤＮＡ（Deoxyribo  Nucleic  Acid）やＲＮＡ（Ribo  Nucleic  Acid）、ＰＮＡ（Peptide  Nucleic  Acid）などである。検出部１３やアプタマーの詳細については、後述するため説明を省略する。
【００４１】
ｙ方向に沿って配置された第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２及び検出部１３を１セットとすると、センサ１００にはそのセットが２つ設けられている。これにより、一方の検出部１３に固定されたアプタマーを異ならせることによって、１つのセンサで２種類の検出を行うことが可能となる。また、２つ設けられた検出部１３の内１つについて、他方に固定されたアプタマーを固定しないことで、リファレンスとして用いても良い。
【００４２】
第１ＩＤＴ電極１１は、図５に示すように、第１接合部材２１によって覆われている。第１接合部材２１は、基体１０の上面に位置し、内部は中空となっている。第１接合部材２１が基体１０の上面に載置された状態における第１接合部材２１の中空部が第１振動空間２３である。第１ＩＤＴ電極１１は第１振動空間２３内に密閉されている。これにより第１ＩＤＴ電極１１が外気及び検体溶液と隔離され、第１ＩＤＴ電極１１を保護することができる。また、第１振動空間２３が確保されることによって第１ＩＤＴ電極１１において励振されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。
【００４３】
同様に、第２ＩＤＴ電極１２は、図５に示すように、第２接合部材２２によって覆われている。第２接合部材２２も第１接合部材２１と同じく基体１０の上面に位置し、図４Ａに示すように内部は中空となっている。第２接合部材２２が基体１０の上面に載置された状態における第２接合部材２２の中空部が第２振動空間２４である。第２ＩＤＴ電極１２は第２振動空間２４内に密閉されている。これにより第２ＩＤＴ電極１２が外気及び検体溶液と隔離され、第２ＩＤＴ電極１２を保護することができる。また、第２振動空間２４が確保されることによって第２ＩＤＴ電極１２において受信されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。
【００４４】
なお、振動空間の形状は、直方体状であっても良く、断面視したときにドーム状となっても良く、平面視したときに楕円状となっても良く、ＩＤＴ電極の形状や配置などに合わせて任意の形状として良い。
【００４５】
第１接合部材２１は、ｘ方向に沿って配置された２つの第１ＩＤＴ電極１１を取り囲むようにして基体１０の上面に固定された環状の枠体と、枠体の開口を塞ぐように枠体に固定された蓋体とからなる。このような構造は、例えば、感光性の樹脂材料を使用して樹脂膜を形成し、この樹脂膜をフォトリソグラフィー法などによりパターニングすることによって形成することができる。第２接合部材２２も同様にして形成することができる。
【００４６】
なお、センサ１００においては、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１接合部材２１で覆っているが、２つの第１ＩＤＴ電極１１を別個の第１接合部材２１により覆うようにしても良い。また、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１接合部材２１で覆い、２つの第１ＩＤＴ電極１１の間に仕切りを設けるようにしても良い。第２ＩＤＴ電極１２についても同様に２つの第２ＩＤＴ電極１２を別個の第２接合部材２２で覆っても良いし、１つの第２接合部材２２を使用して２つの第２ＩＤＴ電極１２の間に仕切りを設けるようにしても良い。
【００４７】
以上のようなセンサ１００において、ＳＡＷを利用した検出素子３を用いて、ターゲット物質を検出するメカニズムを説明する。
ＳＡＷを利用した検出素子３において検体溶液の検出を行うには、まず、第１ＩＤＴ電極１１に、配線７や第１引出し電極１９などを介して外部の測定器から所定の電圧を印加する。そうすると、第１ＩＤＴ電極１１の形成領域において基体１０の表面が励振され、所定の周波数を有するＳＡＷが発生する。発生したＳＡＷはその一部が検出部１３に向かって伝搬し、検出部１３を通過した後、第２ＩＤＴ電極１２に到達する。ここで、検出部１３では、詳細については後述するように、検体溶液に第１物質が含まれている場合には、第１物質と比較して分子量の大きい物質に起因した変化が基体表面に起こる。この結果、検出部１３の下を通過するＳＡＷの位相などの特性が変化する。このように特性が変化したＳＡＷが第２ＩＤＴ電極１２に到達すると、それに応じた電圧が第２ＩＤＴ電極１２に生じる。この電圧が第２引出し電極２０、配線７などを介して外部に出力され、それを外部の測定器で読み取ることによって検体溶液の性質や成分を調べることができる。
【００４８】
検体溶液を検出部１３に誘導させるためにセンサ１００では毛細管現象を利用する。具体的には、第２カバー部材２が第１カバー部材１と接合されることによって、第２カバー部材２の下面に形成された溝部１５の部分が細長い管となるため、検体溶液の種類、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の材質などを考慮して溝部１５の幅あるいは径などを所定の値に設定することによって溝部１５により形成される細長い管に毛細管現象を生じさせることができる。溝部１５の幅（ｙ方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ〜３ｍｍであり、深さ（ｚ方向の寸法）は、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。なお、溝部１５は検出部１３を超えて延びた部分である延長部１５ｅを有し、第２カバー部材２には延長部１５ｅに繋がった第３貫通孔１８が形成されている。検体溶液が流路１５内に入ってくると流路１５内に存在していた空気は第３貫通孔１８から外部へ放出される。
【００４９】
このような毛細管現象を生じる管を、第１カバー部材１及び第２カバー部材２からなるカバー部材に形成しておくことによって、流入口１４に検体溶液を接触させれば検体溶液が溝部１５を流路としてカバー部材の内部に吸い込まれていく。よってセンサ１００によれば、それ自体が検体溶液の吸引機構を備えているため、ピペットなどの器具を使用することなく検体溶液の吸引を行うことができる。また、流入口１４がある部分は丸みを帯びており、その頂点に流入口１４を形成しているため、流入口１４を判別しやすくなっている。
【００５０】
ところで、溝部１５によって形成される検体溶液の流路１５は、深さが０．３ｍｍ程度であるのに対し、検出素子３は厚みが０．３ｍｍ程度であり、流路１５の深さと検出素子３の厚さとがほぼ等しい。そのため、流路１５上に検出素子３をそのまま置くと流路１５が塞がれてしまう。そこで、センサ１００においては、図４に示すように、検出素子３が実装される第１カバー部材１に凹部５を設け、この凹部５の中に検出素子３を収容することによって、検体溶液の流路１５が塞がれないようにしている。すなわち、凹部５の深さを検出素子３の厚みと同程度にし、その凹部５の中に検出素子３を実装することによって、溝部１５によって形成される流路１５を確保することができる。
【００５１】
図３は、第２カバー部材２の第４基体２ｂを外した状態における斜視図であるが、検体溶液の流路１５が確保されているため、毛細管現象によって流路１５内に流入した検体溶液を検出部１３までスムーズに誘導することができる。
【００５２】
検体溶液の流路１５を十分に確保する観点から、図４に示すように、基体１０の上面の凹部５の底面からの高さは、凹部５の深さと同じか又はそれよりも小さくしておくと良い。例えば、基体１０の上面の凹部５の底面からの高さを凹部５の深さと同じにしておけば、流入口１４から溝部１５の内部をみた時に流路１５の底面と検出部１３とをほぼ同一高さとすることができる。センサ１００においては、基体１０の厚みを凹部５の深さよりも小さくし、第１接合部材２１及び第２接合部材２２の凹部５の底面からの高さが凹部５の深さとほぼ同じになるようにしている。第１接合部材２１及び第２接合部材２２の凹部５の底面からの高さを凹部５の深さより大きくすると、第３基体２ａの第１仕切り部２５及び第２仕切り部２６を他の部分より薄く加工する必要があるが、第１接合部材２１及び第２接合部材２２の凹部５の底面からの高さを凹部５の深さとほぼ同じにしておくことによって、そのような加工の必要がなくなり生産効率が良い。
【００５３】
凹部５の平面形状は、例えば、基体１０の平面形状と相似の形状とされており、凹部５は基体１０よりも若干大きい。より具体的には、凹部５は基体１０を凹部５に実装した時に、基体１０の側面と凹部５の内壁との間に１００μｍ程度の隙間が形成されるような大きさである。
【００５４】
検出素子３は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などを主成分とするダイボンド材によって凹部５の底面に固定されている。第１引出し電極１９の端部１９ｅと配線７とは、例えば、Ａｕなどからなる金属細線２７によって電気的に接続されている。第２引出し電極２０の端部２０ｅと配線７との接続も同様である。なお、第１引出し電極１９及び第２引出し電極２０と配線７との接続は、金属細線２７によるものに限らず、例えば、Ａｇペーストなどの導電性接着材によるものでも良い。
【００５５】
第１引出し電極１９及び第２引出し電極２０と配線７との接続部分には空隙が設けられている。そのため、第２カバー部材２を第１カバー部材１に張り合わせた際に金属細線２７の破損が抑制される。この空隙は、第３基体２ａに第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７を設けておくことによって簡単に形成することができる。また、第１貫通孔１６と溝部１５との間に第１仕切り部２５が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第１貫通孔１６により形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第１引出し電極１９の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。同様に、第２貫通孔１７と溝部１５との間に第２仕切り部２６が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第２貫通孔１７によって形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第２引出し電極２０の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。
【００５６】
第１仕切り部２５は第１接合部材２１上に位置し、第２仕切り部２６は第２接合部材２２上に位置している。よって、検体溶液の流路１５は、より厳密にいえば、溝部１５だけでなく第１接合部材２１の溝部側の側壁と第２接合部材２２の溝部側の側壁によっても規定される。
【００５７】
第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７により形成される空隙への検体溶液の漏れを防止する観点からは、第１仕切り部２５は第１接合部材２１の上面に、第２仕切り部２６は第２接合部材２２の上面にそれぞれ接触させておいた方が良いが、センサ１００では、第１仕切り部２５の下面と第１接合部材２１の上面との間及び第２仕切り部２６の下面と第２接合部材２２の上面との間に隙間を有するようにしている。この隙間は、例えば、１０μｍ〜６０μｍである。このような隙間を設けておくことによって、例えば、センサ１００を指でつまんだ際などにこの部分に圧力が掛かっても、隙間によって圧力を吸収し、第１接合部材２１及び第２接合部材２２に直接圧力が掛かるのを抑制することができる。その結果、第１振動空間２３及び第２振動空間２４が大きく歪むのを抑制することができる。また、検体溶液は通常ある程度の粘弾性を有するため、隙間を１０μｍ〜６０μｍにしておくことによって検体溶液がこの隙間に入り込みにくくなり、検体溶液が第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７によって形成される空隙に漏れるのを抑制することもできる。
【００５８】
第１仕切り部２５の幅は、第１振動空間２３の幅より広くされている。換言すれば、第１接合部材２１の枠体上に第１仕切り部２５の側壁が位置するようにされている。これにより、外部からの圧力によって第１仕切り部２５が第１接合部材２１に接触した場合でも、第１仕切り部２５が枠部により支えられるため、第１接合部材２１の変形を抑制することができる。同様の理由により、第２仕切り部２６の幅も、第１振動空間２５の幅よりも広くしておくと良い。
【００５９】
第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７によって形成される空隙内に位置する、第１引出し電極１９、第２引出し電極２０、金属細線２７及び配線７は、絶縁性部材２８によって覆われている。これによって、これらの電極などが腐食するのを抑制することができる。また、この絶縁性部材２８を設けておくことによって、検体溶液が第１仕切り部２５と第１接合部材２１との隙間、あるいは第２仕切り部２６と第２接合部材２２との隙間に入り込んだ場合でも、絶縁性部材２８によって検体溶液が堰き止められる。よって、検体溶液の漏れによる引き出し電極間の短絡などを抑制することができる。
【００６０】
かくしてセンサ１００によれば、検出素子３を第１カバー部材１の凹部５に収容したことによって、流入口１４から検出部１３に至る検体溶液の流路１５を確保することができ、毛細管現象などによって流入口から吸引された検体溶液を検出部１３まで流すことができる。すなわち、厚みのある検出素子３を用いつつ、それ自体に吸引機構を備えたセンサ１００を提供することができる。また、例えば、流路１５は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の少なくとも一方の表面に設けられている溝部を有しても良い。言い換えると、流路１５は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の少なくとも一方の表面に設けられている溝部を形成することで、設けられても良い。
【００６１】
［変形例］
以上のようなセンサ１００の構造は一例であり、これに限定されるものではなく、任意のセンサ１００を用いて良い。
例えば、図７は、センサ１００の変形例を示す断面図である。この断面図は図４Ａに示す断面と対応している。この変形例は、端子６の形成位置を変えたものである。上述した実施形態では、端子６を第２基体１ｂの長手方向の他方端部に形成していたが、この変形例では第４基体２ｂの上面に形成している。端子６と配線７とは第２カバー部材２を貫通する貫通導体２９によって電気的に接続されている。貫通導体２９は、例えば、Ａｇペースト、めっきなどからなる。また端子６は、第１カバー部材１の下面側に形成することも可能である。よって、端子６は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の表面における任意の位置に形成可能であり、使用される測定器に合わせてその位置を決めることができる。
【００６２】
また、例えば、図８は、センサ１００の別の変形例を示す断面図である。この断面図は図４Ｂに示す断面と対応している。この変形例では、溝部１５によって形成された流路１５の突き当たりに検体溶液を所定の速度で吸収する吸収材３０が設けられている。このような吸収材３０を設けておくことによって余分な検体溶液を吸収し、検出部１３上を流れる検体溶液の量を一定化して安定した測定を行うことができる。吸収材３０は、例えば、スポンジなど液体を吸収することができる多孔質上の材料からなる。
【００６３】
また、上述した実施形態においては、検出部１３が金属膜と金属膜の表面に固定化されたアプタマーからなるものについて説明したが、例えば、検出部１３により検出される物質が金属膜と反応する場合には、アプタマーを使用せず金属膜だけで検出部１３を構成しても良い。更に、金属膜を用いずに圧電基体である基体１０の表面における第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間の領域を検出部１３としても良い。この場合は、基体１０の表面に検体溶液を直接付着させることにより、検体溶液の粘性などの物理的性質を検出する。より具体的には、検出部１３上の検体溶液の粘性などが変化することによるＳＡＷの位相変化を読み取ることとなる。
【００６４】
また、例えば、上述した実施形態においては、検出素子３が弾性表面波素子からなるものについて説明したが、例えば、表面プラズモン共鳴が起こるように光導波路などを形成した検出素子３を用いても良い。この場合は、例えば、検出部における光の屈折率の変化などを読み取ることとなる。その他の例として、水晶などの圧電基体に振動子を形成した検出素子３を用いることもできる。この場合は、例えば、振動子の発振周波数の変化を読み取ることとなる。
【００６５】
また、例えば、検出素子３として、同じ基体１０上に複数種類のデバイスを混在させても構わない。例えば、ＳＡＷ素子の隣に酵素電極法の酵素電極を設けても良い。この場合は、抗体やアプタマーを用いた免疫法に加えて酵素法での測定も可能となり、１度に検査できる項目を増やすことができる。
【００６６】
また、例えば、上述した実施形態においては、第１カバー部材１が第１基体１ａ及び第２基体１ｂによって形成され、第２カバー部材２が第３基体２ａ及び第４基体２ｂによって形成されている例を示したが、これに限らず、基体同士が一体化されたカバー部材、例えば、第１基体１ａと第２基体１ｂとが一体化された第１カバー部材１を用いても良い。
【００６７】
また、例えば、上述した実施形態においては、検出素子３が１個設けられている例について説明したが、検出素子３を複数個設けても良い。この場合、検出素子３ごとに凹部５を設けても良いし、すべての検出素子３を収容できるような長い凹部５を形成するようにしても良い。
【００６８】
また、例えば、溝部１５は、第１カバー部材１と第２カバー部材２とのいずれに設けられても良く、両方に設けられても良い。すなわち、第１カバー部材１と第２カバー部材２との両方に溝を設けることによって流路１５を形成しても良く、第１カバー部材１と第２カバー部材２との片方に溝を設けることによって流路１５を形成しても良い。
【００６９】
また、例えば、図９〜図１１は、基体１０に直接カバー部材４５が接合される構成を示す図である。上述した実施形態においては、基体１０が第１カバー部材１上に設けられ、第１カバー部材１と第２カバー部材２とが接合される場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基体１０に直接カバー部材を接合することによって流路１５を形成するようにしても良い。以下、詳細に説明する。
【００７０】
図９〜図１１において、基体１０Ａに接合されたカバー部材４５に溝を設けることで流路１５を形成する場合について説明する。なお、このような構成に限らず、例えば、基体１０Ａの上面に設けられるカバー部材４５と基体１０Ａとの両方に溝を設けることで流路１５を形成しても良く、基体１０Ａに溝を設けることで流路１５を形成しても良い。
【００７１】
図９は、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す斜視図である。図９に示す例では、センサ１００Ａは、基体１０Ａと、カバー部材４５とを有する。カバー部材４５は、検体溶液の流入口である流入口１４Ａと、空気孔もしくは検体溶液の流出口である第３貫通孔１８Ａとを有する。なお、図９に示す例では、流入口１４Ａがカバー部材４５の上面に設けられる場合を例に示したが、これに限定されるものではない。例えば、流入口１４Ａは、センサ１００と同様に、カバー部材４５の側面に設けられても良い。なお、図９に示す例では、カバー部材４５が、パッド４４を有する場合を示した。パッド４４は、センサ１００の第１引出し電極１９の端部１９ｅ及び第２引出し電極２０の端部２０ｅなどに相当する。
【００７２】
図１０は、カバー部材の片側半分を取り除いたときのセンサの一例を示す斜視図である。図１０に示すように、カバー部材４５の片側半分を取り除いたときのセンサ１００Ａの斜視図を示す。同図に示すようにカバー部材４５の内部には検体溶液の検体用流路となる空間４０が形成される。流入口１４Ａはこの空間４０に繋がっている。すなわち、流入口１４Ａから入った検体溶液は空間４０に流れ込む。なお、センサ１００Ａにおける空間４０は、センサ１００における流路１５に相当する。
【００７３】
図１１Ａと図１１Ｂとは、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す断面図である。図１１Ａは、図９のＩＶａ−ＩＶａ線における断面図であり、図１１Ｂは、図９のＩＶｂ−ＩＶｂ線における断面図である。
【００７４】
図１１Ａと図１１Ｂとに示すように、基体１０Ａの上面には、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２と、短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂなどが設けられる。また、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２と、短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂなどは、保護膜４１によって覆われる。保護膜４１は、各電極および配線の酸化防止などに寄与するものである。保護膜４１は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素、またはシリコンなどからなる。例えば、保護膜４１は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）である。
【００７５】
保護膜４１は、パッド４４を露出するようにして、基体１０Ａの上面全体にわたって形成される。第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２が保護膜４１によって被覆されることで、ＩＤＴ電極が腐食するのを抑制することができる。
【００７６】
保護膜４１の厚さは、例えば１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、保護膜４１は必ずしも基体１０Ａの上面全体にわたって形成する必要はなく、例えば、パッド４４を含む基体１０Ａの上面の外周に沿った領域が露出するように基体１０Ａの上面中央付近のみを被覆するように形成しても良い。また、図１１Ａや図１１Ｂに示す例では、保護膜４１を用いる場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、保護膜４１を用いなくても良い。
【００７７】
短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂは、基体１０Ａの上面のうちＳＡＷの伝搬路となる部分を電気的に短絡させるためのものである。短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂを設けることで、ＳＡＷの種類によってはＳＡＷの損失を小さくすることができる。なお、ＳＡＷとして特にリーキー波を使用した場合に、短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂによる損失抑制効果が高いと考えられる。
【００７８】
短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂは、例えば、第１ＩＤＴ電極１１から第２ＩＤＴ電極１２へ向かうＳＡＷの伝搬路に沿って伸びた長方形状とされる。短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂのＳＡＷの伝搬方向と直交する方向（ｘ方向）における幅は、例えば、第１ＩＤＴ電極１１の電極指の交差幅と同じである。また、短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂのＳＡＷの伝搬方向と平行な方向（ｙ方向）における第１ＩＤＴ電極側の端部は、第１ＩＤＴ電極１１の端部に位置する電極指の中心からＳＡＷの半波長分だけ離れた場所に位置している。同様にして、短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂのｙ方向における第２ＩＤＴ電極１２側の端部は、第２ＩＤＴ電極１２の端部に位置する電極指の中心からＳＡＷの半波長分だけ離れた場所に位置する。
【００７９】
ここで、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との電極指の本数、隣接する電極指同士の距離、電極指の交差幅などをパラメータとして、周波数特性を設計することが可能である。ＩＤＴ電極によって励振されるＳＡＷとしては、レイリー波、ラブ波、リーキー波などがある。なお、第１ＩＤＴ電極１１のＳＡＷの伝搬方向における外側の領域にＳＡＷの反射抑制のための弾性部材を設けてもよい。ＳＡＷの周波数は、例えば、数メガヘルツ（ＭＨｚ）から数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲内において設定可能である。なかでも、数百ＭＨｚから２ＧＨｚとすれば、実用的であり、かつ基体１０Ａの小型化ひいてはセンサ１００Ａの小型化を実現することが可能となる。
【００８０】
短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂは、電気的に浮き状態としても良いし、グランド電位用のパッド４４を設け、これに接続してグランド電位としてもよい。短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂをグランド電位とした場合には、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間の電磁結合による直達波の伝搬を抑制することができる。
【００８１】
短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂは、例えば、アルミニウム、アルミニウムと銅との合金などからなる。またこれらの電極は、多層構造としてもよい。多層構造とする場合は、例えば、１層目がチタン又はクロムからなり、２層目がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。
【００８２】
板状体４３は、第１振動空間２３や第２振動空間２４を形成するための凹部を有し、基体１０Ａと接合されることで第１振動空間２３や第２振動空間２４を形成する。板状体４３は、例えば、感光性のレジストを用いて形成される。板状体４３は、センサ１００における第１接合部材２１や第２接合部材２２に相当する。図１１Ａや図１１Ｂに示す例では、第１振動空間２３又は第２振動空間２４を形成するための板状体４３の凹部の間には、板状体４３を厚み方向に貫通している部分である貫通部が形成されている。この貫通部はＳＡＷの伝搬路上に金属膜を形成するために設けられたものである。すなわち、板状体４３を基体１０Ａに接合したときに、平面視で、第１ＩＤＴ電極１１から第２ＩＤＴ電極１２に伝搬するＳＡＷの伝搬路の少なくとも一部が貫通部から露出し、その露出部に検出部１３が設けられる。
【００８３】
また、例えば、検出部１３に対して、任意の処理を行っても良い。例えば、２つの検出部１３のうち１つをリファレンスとして用いる場合には、リファレンスとして用いる金属膜に対して、検出部１３にて検出される物質が付着しないための処理を行っても良い。検出部１３がＤＮＡなどの核酸と結合する場合を用いてより詳細な一例をあげて説明する。この場合、ＤＮＡなどの核酸は、マイナスに帯電していることを踏まえ、リファレンスとして用いる検出部１３の金属膜を任意の手法でマイナスに帯電させておくことで、リファレンスに誤ってＤＮＡなどの核酸が付着することを防止可能となる。また、同様に、金にはＤＮＡなどの核酸が付着する傾向があることを踏まえ、リファレンスとして用いる検出部１３の金属膜として、金以外の金属で形成された金属膜を用いても良い。また、例えば、シグナル物質が核酸の場合、リファレンスにはランダム配列の核酸を検出側と同じように固定化するようにしても良い。この結果、リファレンスと検出側の表面状態は同じになり、表面が異なることで生じると思われるわずかな粘性の違いなどをキャンセルでき、検出側での結合のみをリファレンスと検出側との差分としてみることが可能となる。
【００８４】
上述した実施形態に係るセンサや各種の変形例に係るセンサは、小分子の検出に有効であり、例えば、癌マーカ等の従来からの医療系の用途に加えて、疲労やアンチエージングマーカー等、美容や若さの維持といった一般用途でも利用可能である。ここで、高感度トランスデューサとしてのＳＡＷチップを使い捨てセンサとして埋込み、ＳＡＷチップ上の毛細管流路の中でアプタマーから解離したシグナル物質（又はアプタマーそのもの）が基体表面と結合／解離するようにすることで、小分子に対して高感度であり、かつ使い捨てに適した軽薄短小なセンサとすることが可能となる。この結果、小型簡易型センサを実現可能となる。
【００８５】
例えば、ＳＡＷの伝搬路上に構造変化型アプタマーの質量変化検出部を設けることで、ＳＡＷの伝搬と、シグナル物質またはアプタマーそのものとの相互作用を起こさせる。この結果、例えば、標的検出物の量が拡大された質量変化として直接的に検出可能となり、定量化のための変換が容易であり精度良く信号増幅して検出可能となる。また、シグナル物質またはアプタマーそのものは検出すべき小分子と比べて質量が大きく、検出結果を増幅させることが可能となる。
【００８６】
また、例えば、生体物質との作用部であるＳＡＷの伝搬路と電気信号への変換部であるＩＤＴ電極は、１つの基体上に微細に作製することができる。この結果、センサ自体を非常に小さくすることが可能となり、また、ウェハ工程等で大量生産することも可能であり、使い捨て型のセンサチップを簡単に実現可能となる。
【００８７】
また、例えば、ＳＡＷの検出回路は、多くの無線端末やタブレット端末内の通信装置に採用されている回路構成と同様であり、上述のセンサの検出回路を無線端末やタブレット端末などの電子機器に簡単に接続することも可能である。
【００８８】
［センサの検出部の実施形態１］
開示のセンサ１００は、１つの形態において、基体１０を有する。また、開示のセンサ１００は、１つの形態において、結合部２４０であって、基体１０の表面に位置しており、第１物質２１０の分子量よりも分子量が大きい第２物質２２０と結合可能であり、第２物質２２０ならびに第１物質２１０および第２物質２２０と結合可能なアプタマー２３０を含む検体に、第１物質２１０が含まれるかを検出可能な結合部２４０を有する。なお、第２物質２２０を「シグナル物質」とも称する。
【００８９】
例えば、センサ１００は、第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０との結合部２４０を備える。また、例えば、センサ１００は、第１物質２１０との第１結合部位２３１と第２物質２２０との第２結合部位２３２とを有するとともに第１物質２１０と第２物質２２０とのうちいずれか一方と結合するアプタマー２３０、及び第２物質２２０の両方と接触した検体に、第１物質２１０が含まれるかを検出するための結合部２４０を表面に有する基体１０を備える。
【００９０】
ここで、第１物質２１０は、任意の物質である。例えば、第１物質２１０は、タンパク質、酵素、細胞、細胞組織、微生物、ウィルス、細菌、毒素、核酸、糖類、脂質、代謝物、ＡＴＰ（Adenosine  TriPhosphate）などの低分子（小分子）有機化合物などである。また、例えば、第１物質２１０は、ストレスや疲労、各種疾患など身体の状態を示すマーカとなる任意の物質、iＰＳ（induced  Pluripotent  Stem  cell、人工多能性幹細胞）細胞などである。
【００９１】
第２物質２２０は、第１物質２１０と比較して分子量の大きい任意の物質である。第２物質２２０は、例えば、酵素、タンパク質、核酸などである。第２物質２２０は、より好ましくは、核酸である。核酸を用いた場合、相補鎖を形成する塩基数を変更することで、第２結合部位２３２と第２物質２２０との間の結合の強さを簡単に制御することが可能となる。
【００９２】
ここで、第１物質２１０の分子量と第２物質２２０の分子量とについて補足する。第２物質２２０としては、第１物質２１０よりも分子量が大きい物質が好ましい。例えば、第２物質２２０の分子量は、１万以上である。なお、第１物質２１０の分子量は、例えば、５００以下であり、より好ましくは、２００〜５００である。ただし、これに限定されるものではなく、第１物質２１０や第２物質２２０の分子量は、任意の値であって良い。
【００９３】
アプタマーとは、特定の物質に対する親和性が高く、特定の物質と特異的に結合し得る物質のことをいう。以下では、核酸で形成されたアプタマー２３０である核酸アプタマーを用いる場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、ペプチドアプタマーを用いても良く、任意のアプタマー２３０を用いて良い。また、核酸アプタマーを用いる場合、核酸アプタマーを形成する核酸には、種々の修飾が行われていても良い。なお、ＡＴＰが第１物質２１０となる場合のアプタマー２３０の塩基配列の一例を配列番号１に示した。
【００９４】
図１２は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。図１２に示す例では、説明の便宜上、アプタマー２３０に加えて、第１物質２１０と、第２物質２２０とを併せて示した。また、図１２に示す例では、説明の便宜上、第２物質２２０と結合しているアプタマー２３０と検体溶液を混合することで、アプタマー２３０と第２物質２２０とを検体溶液に接触させる場合を用いて説明する。ただし、これに限定されるものではなく、センサの流路１５にアプタマー２３０や第２物質２２０を予め付着させておくことで、アプタマー２３０及び第２物質２２０と接触した検体溶液が検出部１３と接触するようにしても良い。その際には、予め第２物質２２０と結合したアプタマー２３０を流路１５の側面と結合させておき、アプタマー２３０自体は流路１５の側面から乖離しないようにしても良い。また、アプタマー２３０や第２物質２２０は、センサの流路１５のうち、検出部１３よりも流入口側の側面に付着させたり結合させたりすることで、検出部１３に到達する前にアプタマー２３０や第２物質２２０と検体溶液とが確実に接触するようにしても良い。
【００９５】
すなわち、例えば、アプタマー２３０および第２物質２２０が、それぞれ、溝部１５に付着しており、結合部２４０は、溝部１５に付着しているアプタマー２３０と第２物質２２０とに接触した後の検体から第１物質２１０を検出しても良い。また、例えば、アプタマー２３０が、溝部１５に固定されており、且つ、第２物質２２０と結合しており、結合部２４０は、アプタマー２３０と接触した後の検体から第１物質２１０を検出するようにしても良い。ここで、例えば、第２物質２２０と結合しているアプタマー２３０は、溝部１５の表面物質と化学的に結合している。
【００９６】
また、ここで、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方が、結合部２４０と離れて位置しているようにしても良い。また、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方が、溝部１５に位置しているようにしても良い。また、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方が、検出部に位置しているようにしても良い。
【００９７】
なお、流路１５にアプタマー２３０や第２物質２２０を予め付着させる場合には、ドライ形態のものとし、検体溶液との接触により、少なくとも第２物質２２０は流路１５から遊離し、検体溶液とともに検出部１３に接触するように、遊離可能な状態で付着させておくことが重要である。
【００９８】
図１２の（１）は、検体溶液に第１物質２１０が含まれない場合を示し、図１２の（２）は、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合を示す。
【００９９】
図１２に示すように、開示のアプタマー２３０は、第１物質２１０との第１結合部位２３１と第２物質２２０との第２結合部位２３２とを有するとともに、第１物質２１０と第２物質２２０とのうちいずれか一方と結合する。
【０１００】
図１２に示すように、アプタマー２３０は、第１物質２１０と結合する第１結合部位２３１と、第２物質２２０と結合する第２結合部位２３２とを有する。図１２の（１）に示すように、アプタマー２３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在しない場合には、第２結合部位２３２と第２物質２２０とが結合するように設計される。これに対して、図１２の（２）に示すように、アプタマー２３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、第１結合部位２３１と第１物質２１０と結合する一方、第２結合部位２３２と結合していた第２物質２２０がアプタマー２３０から解離するように設計される。すなわち、検体溶液に第１物質２１０が存在しない場合には、アプタマー２３０と第２物質２２０とが複合体を形成する。一方、検体溶液に第１物質２１０が存在する場合には、アプタマー２３０と第２物質２２０とが解離し、アプタマー２３０が第１物質２１０と結合して複合体を形成する。言い換えると、アプタマー２３０は、第２物質２２０よりも第１物質２１０と優先して結合するように設計される。
【０１０１】
ここで、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合に、第１結合部位２３１が第１物質２１０と結合する一方、第２結合部位２３２と結合していた第２物質２２０がアプタマー２３０から解離するメカニズムについて補足する。第２結合部位２３２と結合している第２物質２２０は、例えば、第１物質２１０と第１結合部位２３１との結合に起因したアプタマー２３０の立体構造に対する影響や、第１結合部位２３１と結合した第１物質２１０による立体障害の影響などによって、第１結合部位２３１から解離する。ただし、第２物質２２０がアプタマー２３０から解離するメカニズムは、これに限定されるものではなく、任意のメカニズムであって良い。
【０１０２】
ここで、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合に、第１結合部位２３１が第１物質２１０と結合する一方、第２結合部位２３２と結合していた第２物質２２０がアプタマー２３０から解離するメカニズムを有するアプタマー２３０の設計手法について補足する。以下では、説明の便宜上、第２物質２２０として、分子量が１万５千程度の１本鎖ＤＮＡを用いる場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、ＲＮＡを用いても良く、ＰＮＡを用いても良く、任意の物質を用いて良い。以下では、第１結合部位２３１の塩基配列の決定手法の一例、第２結合部位２３２の塩基配列の決定手法の一例、アプタマー２３０の塩基配列の決定手法の一例の順に説明する。
【０１０３】
第１結合部位２３１の塩基配列の決定手法の一例について説明する。例えば、第１結合部位２３１の塩基配列は、in  vitro  selection  法、又は、ＳＥＬＥＸ（Systematic  Evolution  of  Ligands  by  EXponential  enrichment）法などにより決定して良い。より詳細には、第１物質２１０と特異的に結合するアプタマー２３０をin  vitro  selection  法、又は、ＳＥＬＥＸ法により取得し、取得したアプタマー２３０の塩基配列を解読することで、第１結合部位２３１や第２結合部位２３２の塩基配列を決定する。ただし、これに限定されるものではない。例えば、第１物質２１０が核酸である場合には、in  vitro  selection  法やＳＥＬＥＸ法などを用いることなく、第１物質２１０となる核酸の一部又はすべてと相補的な塩基配列を用いれば良い。
【０１０４】
第２結合部位２３２の塩基配列の決定手法の一例について説明する。第２結合部位２３２の塩基配列は、第１結合部位２３１と同様に決定して良い。また、第２物質２２０として核酸を用いる場合、第１結合部位２３１の塩基配列には、in  vitro  selection  法やＳＥＬＥＸ法などを用いることなく、第２物質２２０となる核酸の一部又はすべてと相補的な塩基配列を用いれば良い。ここで、第２物質２２０は、第１物質２１０よりも分子量の大きな物質が用いられ、好ましくは、１万以上の分子量を有する物質となる。このため、第２物質２２０となる核酸のすべてと相補的な塩基配列を用いた場合、結合の強さが強すぎて解離しなくなることを踏まえ、一部と相補的な塩基配列を第２結合部位２３２として用いることが好ましい。
【０１０５】
アプタマー２３０の塩基配列の決定手法の一例について説明する。アプタマー２３０の塩基配列は、第１結合部位２３１の塩基配列と第２結合部位２３２の塩基配列とに基づいて決定する。例えば、アプタマー２３０の塩基配列は、第１結合部位２３１の塩基配列と第２結合部位２３２の塩基配列とを末端で相互に連結したものに決定しても良い。ただし、これに限定されるものではなく、第１結合部位２３１の塩基配列中に第２結合部位２３２の塩基配列が挿入された塩基配列にしても良く第２結合部位２３２の塩基配列中に第１結合部位２３１の塩基配列が挿入された塩基配列にしても良い。
【０１０６】
また、第２結合部位２３２は、第１結合部位２３１の塩基配列の一部で形成されても良い。この場合、第２物質２２０は、第１結合部位２３１の一部となる第２結合部位２３２と相補的な塩基配列を有する核酸となる。また、第２結合部位２３２は、第１結合部位２３１の３末端側、又は５末端側の塩基配列の一部と、第２結合部位２３２に独自の塩基配列とで形成されても良い。
【０１０７】
なお、第２物質２２０の塩基配列のうち、第２結合部位２３２と相補的となる部分以外の塩基配列は、任意の塩基配列であって良い。第２結合部位２３２と相補的となる部分以外の塩基配列は、好ましくは、第１結合部位２３１や第２結合部位２３２の一部又はすべてと相補的な配列を有さない塩基配列である。例えば、任意の１つの塩基が末端まで連続する塩基配列としても良い。
【０１０８】
ここで、第２結合部位２３２の塩基数について補足する。第２結合部位２３２の塩基数が多ければ多いほど、第２結合部位２３２と第２物質２２０との結合の強さが強くなる。この結果、第２結合部位２３２の塩基数が多ければ多いほど、第２結合部位２３２と第２物質２２０とが結合しやすくなり、また、第１物質２１０が第１結合部位２３１と結合した際に、第２結合部位２３２から第２物質２２０が解離しにくくなると考えられる。また、同様に、第２結合部位２３２の塩基数が少なければ少ないほど、第２結合部位２３２と第２物質２２０との結合の強さが弱くなる。この結果、第２結合部位２３２の塩基数が少なければ少ないほど、第２結合部位２３２と第２物質２２０とが結合しにくくなり、第１物質２１０が第１結合部位２３１と結合した際に、第２結合部位２３２から第２物質２２０が解離しやすくなると考えられる。このため、第２結合部位２３２の塩基数には、適した範囲があり、好ましくは、「２０」以下であり、より好ましくは、「９〜１１」である。
【０１０９】
検体溶液は、検出対象となる液体又は固体を含む任意の溶液であっても良く、検体溶液は、予めアプタマー２３０と第２物質２２０とが検体溶液中に添加されて混合されることで、アプタマー２３０及び第２物質２２０と接触したり、センサ１００の流路１５を通ることで、流路１５に付着されたり固定されたりしたアプタマー２３０及び第２物質２２０と接触したりする。なお、検体溶液と接触するアプタマー２３０と第２物質２２０との比率は、モル比において、アプタマー２３０が第２物質２２０以上あることが好ましく、アプタマー２３０と第２物質２２０とがモル比で等量であることがより好ましい。
【０１１０】
また、基体１０は、検体溶液に第１物質２１０が含まれるかを検出するための第２物質２２０との結合部２４０を表面に有する。検出部１３は、基体表面の全面であっても良く、基体表面の一部であっても良い。検出部１３は、例えば、金属膜と、金属膜上に固定された結合部２４０とを有する。ただし、これに限定されるものではなく、金属膜を有しなくても良い。金属膜を有する場合、金属膜を形成する金属としては、任意の金属を用いて良い。例えば、Ａｕ（金）やＴｉ、Ｃｕなどを用いて良く、金が好ましい。
【０１１１】
ここで、基体表面の結合部２４０について説明する。基体表面の結合部２４０には、第２物質２２０と特異的に結合する任意の物質が用いられる。例えば、基体表面の結合部２４０には、第２物質２２０と特異的に結合するアプタマーやタンパク質、抗体などが用いられる。基体表面の結合部２４０は、例えば、第２結合部位２３２と同様に決定される。ただし、第２物質２２０と特異的に結合する任意の物として、アプタマーやタンパク質、抗体を用いる場合に限定されるものではない。例えば、基体表面を形成する材料そのものと第２物質２２０とが結合する場合には、別途アプタマーやタンパク質、抗体を用いなくても良い。
【０１１２】
基体表面に結合部２４０を固定する場合の固定手法について説明する。固定手法としては、任意の手法を用いて良い。例えば、ストレプトアビジンとビオチンの強い親和性を利用することで、固定しても良い。この場合、例えば、検出部１３に予めストレプトアビジンを固定しておく。より詳細には、固定化した時に、検出部１３表面（Auなど）を極力覆うように、アルキルチオールなどで形成した自己集積膜（ＳＡＭ、Self-Assembled  Monolayer）をあらかじめ形成した基体の上にストレプトアビジンを固定化する。また、基体表面の結合部２４０として用いる物質の端部にビオチンを予め固定しておき、基体表面の結合部２４０として用いる物質の溶液を作製しておく。その後、基体表面の結合部２４０として用いる物質を含む溶液を検出部１３と接触させることで、結合部２４０を検出部１３に固定する。なお、その後、検出部１３に固定されず、検出部１３に残留している物質を除去することを目的として、任意の溶媒を用いて検出部１３を洗浄しても良い。洗浄に用いる溶媒は、例えば、ＮａＯＨである。ただし、ＮａＯＨに限定されるものではなく、任意の溶媒を用いて良い。
【０１１３】
ここで、第１物質２１０と、アプタマー２３０と、結合部２４０との関係について補足する。第１物質２１０と、アプタマー２３０と、結合部２４０とは、自由エネルギー変化に関する大小関係を有する。具体的には、第１物質２１０とアプタマー２３０との解離定数から算出される第１自由エネルギー変化は、アプタマー２３０と第２物質２２０との結合に伴う第２自由エネルギー変化より小さくなる大小関係を有する。また、第２物質２２０と結合部２４０との結合に伴う第３自由エネルギー変化が第２自由エネルギー変化よりも大きくなる大小関係を有する。
【０１１４】
すなわち、第１物質２１０とアプタマー２３０との解離定数から算出される第１自由エネルギー変化が、アプタマー２３０と第２物質２２０との結合に伴う第２自由エネルギー変化よりも小さく、且つ、第２物質２２０と結合部２４０との結合に伴う第３自由エネルギー変化が第２自由エネルギー変化よりも大きい。
【０１１５】
なお、上述の自由エネルギーは、Gibbsの自由エネルギー変化を示し、マイナスの値となる。自発的反応が起こる時、自由エネルギーはマイナスの値となるからである。Gibbsの自由エネルギー変化がマイナスに大きいほど、より反応が進みやすいことを示す。すなわち、例えば、「第１自由エネルギー変化が第２自由エネルギー変化より小さくなる大小関係」とは、第１自由エネルギー変化と第２自由エネルギー変化とは共にマイナスの値であり、第１自由エネルギー変化の絶対値が、第２自由エネルギー変化の絶対値よりも大きい大小関係を示す。
【０１１６】
ここで、アプタマー２３０と結合部２４０とは、第２物質２２０の塩基配列の一部と相補的な塩基配列を有する場合を用いて説明する。また、結合部２４０は、第２物質２２０の塩基配列の一部と相補的な塩基配列を有する場合を用いて説明する。また、第２の自由エネルギーは、アプタマー２３０の塩基配列と第２物質２２０の塩基配列とのうち相補的な部分の結合に伴う自由エネルギー変化である場合を用いて説明する。また、第３の自由エネルギーは、第２物質２２０の塩基配列と結合部２４０の塩基配列とのうち相補的な部分の結合に伴う自由エネルギー変化である場合を用いて説明する。この場合、アプタマー２３０と第２物質２２０との間において相補的となる塩基配列の塩基種類および塩基数と、結合部２４０と第２物質２２０との間において相補的となる塩基配列の塩基種類および塩基数とは、第１自由エネルギー変化と第２自由エネルギー変化と第３自由エネルギー変化との間における大小関係を満たす値となる。
【０１１７】
すなわち、アプタマー２３０および結合部２４０はそれぞれ塩基配列を有する場合を用いて説明する。また、アプタマー２３０の塩基配列は第２物質２２０の塩基配列の第１部分と相補的な部分を有するとともに、結合部２４０の塩基配列は第２物質２２０の塩基配列の第２部分と相補的な部分を有する場合を用いて説明する。また、第２自由エネルギー変化は、第２物質２２０の塩基配列の第１部分とアプタマー２３０の塩基配列のうち相補的な部分との結合に伴う自由エネルギー変化である場合を用いて説明する。第３自由エネルギー変化は、第２物質２２０の塩基配列の第２部分と結合部２４０の塩基配列のうち相補的な部分との結合に伴う自由エネルギー変化である場合を用いて説明する。この場合、アプタマー２３０と第２物質２２０との間において相補的となる塩基配列の塩基種類及び塩基数と、結合部２４０と第２物質２２０との間において相補的となる塩基配列の塩基種類及び塩基数とは、第１自由エネルギー変化、第２自由エネルギー変化および第３自由エネルギー変化の間における大小関係を満たす値となる。
【０１１８】
なお、アプタマー２３０は、ＳＡＷの伝搬路上や流路１５に予め結合させておいたり付着させておいたりしても良く、センサ１００の流路１５に検体溶液が流し込まれる前に検体溶液に溶かし込んでおいても良い。例えば、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方は、結合部２４０や検出部１３と離れて位置している。また、例えば、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方は、流路１５に位置している。また、例えば、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方は、結合部２４０や検出部１３に位置している。
【０１１９】
また、ＳＡＷの伝搬定数の変化は基体のごく表面の変化に限定される。この結果、標的と反応しなかった未反応物が基体の上方に残っていてもそれらを除去する等の処理は特に必要ない。毛細管流路に検体溶液を単に流し込む操作のみで標的との結合に関連したシグナル物質またはアプタマーそのものが基体表面に固定化された（結合部などの）受容体（として機能する部位）に結合／解離し、結合したり解離したりすることによる影響を選択的に検出可能である。
【０１２０】
［検出方法の実施形態１］
開示の検出手法は、１つの実施形態において、第１物質２１０との第１結合部位２３１と第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０との第２結合部位２３２とを有するとともに第１物質２１０及び第２物質２２０のうちいずれか一方と結合するアプタマー２３０、及び第２物質２２０の両方と接触した検体を、第２物質２２０との結合部２４０を有するセンサの基体１０の表面と接触させる接触工程を含む。
【０１２１】
なお、予め検体溶液にアプタマー２３０と第２物質２２０と検体とを添加して混合しておく場合には、任意の手法を用いて混合して良い。例えば、アプタマー２３０と第２物質２２０と検体とを混合することで作製しても良く、予め第２物質２２０を第２結合部位２３２と結合させておいたアプタマー２３０と検体とを混合することで作製しても良く、任意の手法を用いて良い。
【０１２２】
ただし、予め検体溶液にアプタマー２３０と第２物質２２０と検体とを添加して混合しておく場合には、好ましくは、第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させておいたアプタマー２３０と検体溶液とを混合することで作製するのが良い。第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させておいたアプタマー２３０を用いることで、第１物質２１０が存在しないにもかかわらず、第２物質２２０がアプタマー２３０と結合することなく、第２物質２２０が結合部２４０と結合することを低減でき、検出精度を向上可能となる。
【０１２３】
第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させる手法は、任意の手法を用いて良い。第２物質２２０が核酸であり、第２結合部位２３２が、第２結合部位２３２と相補的な核酸である場合を例に説明する。この場合、第２物質２２０同士は２本鎖を形成せず、アプタマー２３０の第２結合部位２３２もまた２本鎖を形成しないことを踏まえ、室温にて混合して攪拌することにより、第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させても良い。また、例えば、ＰＣＲ（Polymerase  Chain  Reaction）法における反応条件においては、熱変成により２本鎖ＤＮＡが確実に１本鎖になり、１本鎖のＤＮＡに対してプライマーを確実にアニーリングされる。このことを踏まえ、ＰＣＲ法における温度条件を用いることで、第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させても良い。より詳細には、第２物質２２０とアプタマー２３０とを混合した上で、熱変性により２本鎖のＤＮＡが１本鎖になる温度まで加熱し、その後冷却することで、第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させても良い。
【０１２４】
また、検体溶液と基体表面とを接触させる手法は、任意の手法を用いて良い。例えば、上述のＳＡＷセンサとしてのセンサ１００を用いる場合には、上述したように、検体溶液を流入口１４から溝部１５を介して検出部１３に導くことで、接触させて良い。また、センサがＳＰＲ装置やＱＣＭ水晶センサの測定セルである場合には、手動にて検体溶液をバイオセルの基体表面に接触させたり、ＳＰＲ装置やＱＣＭ測定装置のフローセルに検体溶液を注入することで接触させたりして良い。
【０１２５】
また、開示の検出手法は、また、検体が接触した基体１０の表面の状態変化を検出することで、検体から第１物質２１０を検出する検出工程を含む。図１３は、基体表面の状態変化について説明する図である。図１３に示す例では、説明の便宜上、第２物質２２０と結合しているアプタマー２３０と検体溶液とを混合することで、検出用の検体溶液を作製する場合を用いて説明する。図１３の（１）は、検体溶液に第１物質２１０が含まれない場合を示し、図１３の（２）は、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合を示す。また、図１３においては、基体１０の上面に位置する検出部１３となる金属層等の図示を省略している。
【０１２６】
図１３の（１）に示すように、アプタマー２３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在しない場合には、第２結合部位２３２と第２物質２２０とが結合したままとなり、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０とは結合しない。これに対して、図１３の（２）に示すように、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、第１結合部位２３１と第１物質２１０と結合するとともに、第１結合部位２３１と結合していた第２物質２２０がアプタマー２３０から解離する。そして、解離した第２物質２２０が基体表面に固定された結合部２４０と結合することになる。
【０１２７】
ここで、基体表面の状態変化とは、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０が結合することに起因した質量変化や誘電率変化、粘弾性変化、伝播特性変化、共振周波数変化などである。例えば、ＳＰＲ装置を用いて測定を行う場合には、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０が結合すると、基体表面の質量や誘電率が変化し、この変化に起因するＳＰＲ角度変化を発生する。この場合、基体表面の状態変化とは、結合部２４０と第２物質２２０との結合に起因する質量変化や誘電率変化となり、ＳＰＲ角度変化を検出することで基体表面の状態変化が検出される。また、ＳＡＷセンサを用いる場合には、基体表面の質量変化や粘弾性変化に起因する伝播特性変化が発生する。この場合、基体表面の状態変化とは、結合部２４０と第２物質２２０との結合に起因する質量変化や粘弾性変化であり、伝播特性変化を検出することで基体表面の状態変化が検出される。また、ＱＣＭ測定装置を用いる場合には、基体表面の質量変化に起因する共振周波数変化が発生する。この場合、基体表面の状態変化とは、結合部２４０と第２物質２２０との結合に起因する質量変化であり、共振周波数変化を検出することで基体表面の状態変化が検出される。
【０１２８】
基体表面の変化は、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０との結合に起因しており、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０が結合するのは、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合である。また、第２物質２２０は、第１物質２１０の分子量より分子量が大きい。この結果、第１物質２１０と基体表面との結合に起因した基体表面の変化を検出する手法と比較して、第２物質２２０と基体表面との結合に起因した基体表面の変化を検出する手法では、基体表面における質量変化や誘電率の変化、粘弾性変化が大きくなり、検出感度を向上可能となる。この結果、小分子を基体表面に固定することで検出する従来の手法では測定できなかった小分子を検出可能となる。
【０１２９】
［検出システム、検出装置の実施形態１］
開示の検出システムは、１つの実施形態において、第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０との結合部２４０と、表面に結合部２４０を有する基体１０と、を含むセンサを有する。
【０１３０】
ここで、検出システム、検出装置の実施形態１において用いられるセンサは、上述したセンサと同様であり、説明を省略する。
【０１３１】
次に、また、開示の検出システムは、１つの実施形態において、検出装置を有する。検出装置は、第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０との結合部２４０と、表面に結合部２４０を有する基体１０とを含むセンサの基体１０の表面に、第１物質２１０との第１結合部位２３１と第２物質２２０との第２結合部位２３２とを有するとともに第１物質２１０及び第２物質２２０のうちいずれか一方と結合するアプタマー２３０及び第２物質２２０と接触した検体が接触すると、基体１０の表面の状態変化を検出することで検体に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出制御部を備える。
【０１３２】
検出装置は、上述したセンサを用いた任意の検出処理を実行する装置である。検出装置は、例えば、ＳＰＲ装置、ＳＡＷセンサの制御装置、ＱＣＭ測定装置などである。検出装置は、好ましくは、ＳＡＷセンサの制御装置である。開示の検出装置としてのＳＰＲ装置、ＳＡＷセンサの制御装置、ＱＣＭ測定装置は、上述のセンサを用いて測定ができれば任意の装置を用いて良く、公知の装置をそのまま使用しても良く、適宜改造した上で用いても良い。
【０１３３】
また、センサにより検出されるのは、ターゲット物質ではなく、基体表面に結合したシグナル物質や、基体表面から解離したアプタマーとなる。このことを踏まえ、検出装置は、シグナル物質などに起因して得られた検出結果を、ターゲット物質についての検出結果に変換する変換処理を実行しても良い。例えば、ターゲット物質の分子量とシグナル物質の分子量とが既知の場合、「シグナル物質が「ｘ」グラム（あるいは、mol）ある」という結果が得られる場合に、かかる結果をターゲット物質が「ｙ」グラム（あるいは、mol）」あるという結果に変換しても良い。
【０１３４】
＜センサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置の実施形態２＞
上述した実施形態１では、第１物質２１０の代わりに、第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０に起因する基体表面の変化を検出する場合について説明した。ただし、開示のセンサは、これに限定されるものではない。
【０１３５】
図１４は、センサの他の実施形態について説明する図である。すなわち、例えば、図１４の（１）に示すように、第１物質２１０と比較して分子量の大きいアプタマー３００を基体表面の結合部３１０と予め結合させておく。そして、図１４の（２）に示すように、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合に、第１物質２１０がアプタマー３００と結合することで、アプタマー３００が基体表面の結合部３１０から解離させ、このアプタマー３００の解離に起因する基体表面の状態変化を検出しても良い。
以下では、実施形態１のセンサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置とは異なる点に的を絞って説明する。
【０１３６】
センサの実施形態２では、基体１０を有する。また、センサは、基体１０の表面に位置しており、第１物質２１０と結合可能なアプタマー３００と結合している、結合部３１０と、を備える。ここで、結合部３１０は、第１物質２１０が含まれるかを検出可能である。
【０１３７】
例えば、センサは、第１物質２１０と結合する結合部位を有するアプタマー３００との結合部３１０を有する。また、例えば、センサは、検体に第１物質２１０が含まれるかを検出するための結合部３１０を表面に有し、第１物質２１０及び結合部２４０のうちいずれか一方と結合するアプタマー３００が結合部３１０に結合している基体１０を備える。
【０１３８】
すなわち、アプタマー３００は、アプタマー２３０と同様に、２つの結合部位を有し、１つは第１物質２１０と結合し、他方は基体表面の結合部３１０と結合する。すなわち、アプタマー３００は、第１物質２１０と結合する第１結合部位２３１と、結合部３１０と結合する結合部位３２１とを有する。結合部３１０が核酸で形成される場合、結合部３１０と結合するアプタマー３００の結合部位３２１は、例えば、結合部３１０と相補的な塩基配列を有する核酸が用いられる。
【０１３９】
また、検出方法の実施形態２では、結合部３１０と、表面に結合部３１０を有する基体１０と、結合部３１０に結合されるとともに第１物質２１０と結合する結合部位を有し第１物質２１０及び結合部３１０のうちいずれか一方と結合するアプタマー３００と、を含むセンサの基体１０の表面に、検体を接触させる接触工程を含む。言い換えると、検出方法の実施形態２では、第１物質２１０と結合する結合部位を有するとともにセンサの基体表面の結合部３１０と第１物質２１０とのうちいずれか一方と結合するアプタマー３００が結合部３１０に結合しているセンサ１００の基体表面と、検体溶液とを接触させる接触工程を含む。また、検出方法の実施形態２では、接触工程により検体が接触した基体１０の表面の状態変化を検出することで、検体に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出工程を含む。
【０１４０】
また、検出システムの実施形態２では、結合部３１０と、表面に結合部３１０を有する基体１０と、結合部３１０に結合されるとともに第１物質２１０と結合する結合部３１０を有し第１物質２１０及び結合部３１０のうちいずれか一方と結合するアプタマー３００と、を含むセンサを有する。言い換えると、検出システムの実施形態２では、第１物質２１０と結合する第１結合部位２３１を有するとともにセンサ１００の基体表面の結合部３１０と第１物質２１０とのうちいずれか一方と結合するアプタマー３００が結合部３１０に結合しているセンサ１００を有する。また、検出システムの実施形態２では、検体がセンサの基体１０の表面と接触すると、基体１０の表面の状態変化を検出することで検体に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出装置を備える。
【０１４１】
また、検出装置の実施形態２では、結合部３１０と、表面に結合部３１０を有する基体１０と、結合部３１０に結合されるとともに第１物質２１０と結合する結合部３１０を有し第１物質２１０及び結合部３１０のうちいずれか一方と結合するアプタマー３００と、を含むセンサの基体１０の表面に、検体が接触すると、基体１０の表面の状態変化を検出することで検体に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出制御部を有する。言い換えると、検出装置の実施形態２では、第１物質２１０と結合する結合部位を有するとともにセンサ１００の基体表面の結合部３１０と第１物質２１０とのうちいずれか一方と結合するアプタマー３００が結合部３１０に結合しているセンサ１００の基体表面と、検体溶液とが接触すると、基体表面の状態変化を検出することで検体溶液に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出制御部を有する。
【０１４２】
＜センサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置の実施形態３＞
また、上述した実施形態２では、第１物質２１０と比較して分子量の大きいアプタマー３００を、基体表面の結合部３１０と予め結合させておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【０１４３】
図２１は、実施形態３について示すための図である。
図２１の（１）は、複数のアプタマー３００が存在している状態を示している。図２１の（２）は、複数の第１物質２１０が存在する検体溶液とアプタマー３００とが接触した状態を示している。図２１の（３）は、第１物質２１０が存在する検体溶液に接触した後のアプタマー３００と、基板１０に位置している複数の結合部３１０とが接触した状態を示している。
【０１４４】
すなわち、例えば、結合部３１０とアプタマー３００とは予め結合させておらず、検体溶液とアプタマー３００とを接触させた後に、検体溶液と結合部３１０とを接触させる。ここで、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合には、第１物質２１０がアプタマー３００と結合する。この結果、検体溶液に含まれるアプタマー３００のうち、第１物質２１０と結合しなかったアプタマー３００が、結合部３１０と結合する。
【０１４５】
図２１の（１）に示す例では、アプタマー３００が４つ存在する場合を例に示した。ここで、図２１の（２）に示すように、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、アプタマー３００と第１物質２１０とが結合する。例えば、図２１の（２）に示す例では、４つあるアプタマー３００のうち３つのアプタマー３００が、第１物質２１０と結合する場合を例に示した。そして、図２１の（３）に示すように、その後、基板１０の表面の結合部３１０では、第１物質２１０と結合していないアプタマー３００が結合部３１０と結合し、第１物質２１０と結合しているアプタマー３００は、結合部３１０と結合しない。すなわち、例えば検体溶液中に第１物質２１０が存在しない場合には、図２１の（１）に示す４つのアプタマー３００それぞれが結合部３１０と結合するのに対して、図２１の（２）及び（３）に示すように、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、第１物質２１０と結合したアプタマー３００の分、結合部３１０と結合するアプタマー３００が減少することになる。
【０１４６】
これによれば、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合には、検体溶液に第１物質２１０が含まれない場合と比較して、結合部３１０と結合するアプタマー３００の数が少なくなる。また、同様に、検体溶液に第１物質２１０が多く含まれれば含まれる程、結合部３１０と結合するアプタマー３００の数が少なくなる。以上のような実施形態３では、アプタマー３００と結合部３１０との結合に起因する基体１０の表面の状態変化を検出することができる。
【０１４７】
実施形態３について更に詳細に説明する。実施形態３に係るセンサは、基体１０と、基体１０に設けられて第１物質２１０と結合する結合部位を有するアプタマー３００との結合部３１０を有する。
【０１４８】
ここで、実施形態３では、表面に結合部３１０を有する基体１０に、アプタマー３００と接触した検体溶液を接触させた上で、検体溶液が接触した基体１０の表面の状態変化を検出することで、検体溶液に第１物質２１０が含まれるかを検出する。具体的には、検体溶液に第１物質２１０が含まれている場合には、検体溶液に第１物質２１０が含まれていない場合と比較して少ないアプタマー３００が結合部３１０と結合することを踏まえ、検体溶液に第１物質２１０が含まれるかを検出する。また、同様に、検体溶液に第１物質２１０が含まれている場合には、検体溶液に第１物質２１０が多く含まれれば含まれる程、結合部３１０と結合するアプタマー３００の数が少なくなることを踏まえ、検体溶液に含まれる第１物質２１０の量を測定する。
【０１４９】
ここで、アプタマー３００の量は、例えば、検体の濃度、すなわち第１物質２１０の分子数（アプタマー３００に結合する。）に対して、その測定する検体の濃度範囲における上限の分子数と同じかそれよりも多い量であることがより好ましい。また、結合部３１０は、第１物質２１０がアプタマー３００に結合しないときにアプタマー３００が結合部３１０に飽和することなく結合するだけのなるべく高い密度で基体１０に固定化されていることが好ましい。これは、測定すべき検体の濃度範囲に対して、検体の濃度に応じた基体表面の状態の変化が適切に得られるようにするためである。
【０１５０】
このように、実施形態３では、第１物質２１０の濃度が低いときでも、良好なＳＮでその濃度に対する信号を得ることが可能となる。
【０１５１】
＜センサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置の実施形態４＞
また、例えば、基体１０の結合部に対するアプタマーと第２物質との関係を変えても良い。
図２２は、実施形態４について示す図である。
図２２の（１）は、検体溶液中に、アプタマー４３０および第２物質４２０が存在し、第１物質２１０が存在していない状態を示している。図２２の（２）は、図２２の（１）の検体溶液中に、アプタマー４３０および第２物質４２０に加えて、第１物質２１０が存在している状態を示している。すなわち、実施形態４では、図２２に示すように、基体１０は、アプタマー４３０と相補的に結合する結合部４４０を有する。また、アプタマー４３０は、第２物質４２０と結合する第１結合部位４３１と、結合部４４０と結合する第２結合部位４３２とを有する。
【０１５２】
ここで、第１物質４１０は、アプタマー４３０よりも分子量が小さくて、かつ、アプタマー４３０よりも第２物質４２０とより強い結合能を有する場合について説明する。この場合、アプタマー４３０と第１物質４１０とを含む検体溶液が基体１０の表面と接触すると、第２物質４２０は、アプタマー４３０から解離し、第１物質４１０と結合する。そして、第２物質４２０が解離したアプタマー４３０は、結合部４４０と結合することによって、基体１０の表面状態が変化する。
【０１５３】
例えば、図２２の（１）に示すように、アプタマー４３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在しない場合には、アプタマー４３０の第１結合部位４３１と第２物質４２０とが結合するように設計される。これに対して、図２２の（２）に示すように、アプタマー４３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、アプタマー４３０と結合していた第２物質４２０は、第１物質４１０と結合し、アプタマー４３０と解離するように設計される。その後、第２物質４２０が解離したアプタマー４３０の第２結合部位４３２は、基体１０の表面に設けられる結合部４４０と結合する。
【０１５４】
すなわち、実施形態４では、検体溶液に第１物質４１０が含まれる場合に、結合部４４０とアプタマー４３０とが結合して基体１０の表面の状態が変化することを検出することになる。言い換えると、結合部４４０とアプタマー４３０との結合に起因する基体１０の表面状態の変化を検出することで、検体溶液に含まれる第１物質４１０を検出する。
【０１５５】
［アプタマーについて］
上述した実施形態では、例えば、図１２に示すように、アプタマー２３０において、第１物質２１０との第１結合部位２３１と、第２物質２２０との第２結合部位２３２とが、異なる部位に設けられる場合を例に説明した。ただし、これに限定されるものではなく、第１結合部位２３１と第２結合部位２３２との一部又は全てが、重なっても良い。すなわち、アプタマー２３０において、第１結合部位２３１の少なくとも一部と第２結合部位２３２の少なくとも一部が、同一部位であっても良い。アプタマー２３０は、第１物質２１０及び結合部２４０のうちいずれか一方と優先的に結合する。
【０１５６】
図２３及び図２４は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。図２３及び図２４に示すように、例えば、第１結合部位２３１と第２結合部位２３２との一部又は全てが重なっており、同一部位に第１物質２１０および第２物質２２０の双方が結合するようにしても良い。図２３の示す例では、アプタマー２３０のうち、実線の部分の一面に第２物質２２０が結合し、実線の部分の他の面に第１物質２１０が結合する。言い換えると、図２３の実線の部分に、第１結合部位と第２結合部位とが存在する。また、図２４に示す例では、第１結合部位２３１と第２結合部位２３２とが一部重複している。すなわち、図２４に示すように、第１結合部位２３１が破線で示され、第２結合部位２３２が実線で示され、第１結合部位２３１と第２結合部位２３２とが一部重複している。これにより、図２３及び図２４のアプタマー２３０においても、図１２のアプタマー２３０と同様の機能を発揮することができる。
【実施例】
【０１５７】
以下、開示のセンサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置について、第１物質としてＡＴＰを用いて、測定装置としてＳＰＲ装置を用いる場合を例として、実施例をあげて更に詳細に説明する。ただし、開示のセンサ、検出方法、検出システム及び検出装置は、下記の実施例に限定されるものではない。【０１５８】
以下では、センサとしてセンサチップＳＡ（ＧＥヘルスケア社）を用いた。センサチップＳＡは、ＢＩＡＣＯＲＥ−ＸシステムによるＳＰＲ測定に用いられるチップである。また、センサチップＳＡは、カルボキシルメチルデキストランを介してストレプトアビジンが基体上に予め固定されている。以下では、ＡＴＰを第１物質２１０とするアプタマー２３０を用いて説明する。以下では、ＡＴＰを第１物質２１０とするアプタマー２３０を「ＡＴＰアプタマー」とも称する。【０１５９】
［実施例１〜９］
実施例１〜９では、以下に詳細に説明するように、ＡＴＰアプタマー相補鎖ＤＮＡ混合液を作製した。また、ビオチンＤＮＡ溶液を作製した。その後、センサチップＳＡ上へのビオチンＤＮＡの固定化、及び、固定化の確認を行い、ＳＰＲ測定を行った。【０１６０】
［ＡＴＰアプタマー相補鎖ＤＮＡ混合液の作製］
配列表の配列番号１に記載された塩基配列からなるＡＴＰアプタマーと、配列表の配列番号３〜５に記載された塩基配列のうちいずれかからなるＤＮＡ「Ａ」〜「Ｃ」各々のうちいずれか１つとの混合液を作製した。なお、ＡＴＰアプタマー、及び、ＤＮＡ「Ａ」から「Ｃ」は、委託合成（ジーンデザイン社）により得た。なお、以下では、ＤＮＡ「Ａ」〜「Ｃ」を、それぞれ、相補鎖ＤＮＡ「Ａ」〜「Ｃ」とも記載する。
配列番号１：５’−ＡＣＣＴＧＧＧＧＧＡＧＴＡＴＴＧＣＧＧＡＧＧＡＡＧＧＴ−３’
配列番号３：５’−ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＡＣＣＴＴＣＣＴＣＣ−３’
配列番号４：５’−ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＡＣＣＴＴＣＣＴＣＣＧＣ−３’
配列番号５：５’−ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＡＣＣＴＴＣＣＴＣＣＧＣＡＡ−３’【０１６１】
具体的には、まず、１０μＭのＡＴＰアプタマー８０μｌと、１０μＭの相補鎖ＤＮＡ４０μｌとを混合した。そして、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡ［ｘ］との混合液を９５度で１分間加熱し、７５度で１分間加熱し、その後、室温にて３０分間おくことで、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡとのアニーリングを行った。【０１６２】
ここで、図１５に示すように、ＡＴＰアプタマーの塩基配列と相補鎖ＤＮＡ「Ａ」の塩基配列とは、３末端側から１０塩基配列までを相補的とした。図１５は、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡ「Ａ」との塩基配列の関係を説明する図である。また、同様に、ＡＴＰアプタマーの塩基配列と相補鎖ＤＮＡ「Ｂ」の塩基配列とは、３末端側から１２塩基配列までを相補的とした。また、ＡＴＰアプタマーの塩基配列と相補鎖ＤＮＡ「Ｃ」の塩基配列とは、３末端側から１４塩基配列までを相補的とした。このように、相補鎖ＤＮＡの「Ａ」〜「Ｃ」間において、ＡＴＰアプタマーとの結合力を異ならせた。具体的には、相補鎖ＤＮＡ「Ｃ」「Ｂ」「Ａ」の順に結合力を強くした。【０１６３】
［ビオチンＤＮＡ溶液の調製］
１０ｍＭのビオチンＤＮＡ１μｌと、ＨＢＳ−Ｎバッファー（ＢＩＡＣＯＲＥ）１９９μｌとを混合することで、ビオチンＤＮＡ溶液２００μｌを作製した。なお、ビオチンＤＮＡは、配列表の配列番号２に記載された塩基配列からなり、塩基配列の５末端側にビオチンが付加されている。ビオチンＤＮＡの終濃度は５μＭであった。ビオチンＤＮＡは、委託合成（ジーンデザイン社）により得た。
配列番号２：５’−ＧＧＡＧＧＡＡＧＧＴ−３’【０１６４】
［センサチップ上へのビオチンＤＮＡの固定化、及び、固定化の確認］
ストレプトアビジンとビオチンの強い親和性を利用することで、センサチップＳＡにビオチンＤＮＡを固定化した。また、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘ（ＧＥヘルスケア社）を用いたＳＰＲ測定を行い、ビオチンＤＮＡの固定化の確認を行った。ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムの測定時には、以下の条件を用いた。
ランニングバッファー：ＨＢＳ−Ｎバッファー（ＢＩＡＣＯＲＥ）
流速：５μｌ／分
温度：２５度【０１６５】
具体的には、センサチップＳＡがセットされたＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムのフローセルに対してビオチンＤＮＡ溶液５０μｌを注入し、その後、ビオチンＤＮＡ溶液３０μｌを更に注入した。その後、センサチップＳＡに非特異的に吸着したビオチンＤＮＡを洗い流すことを目的として、１０ｍＭのＮａＯＨをフローセルに適宜注入することでセンサチップＳＡを洗浄した。【０１６６】
図１６は、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムにおいて得られたセンサグラムを示す図である。センサグラムにおいて、横軸は時間軸を示し、縦軸は質量変化を示す。縦軸の単位は、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムにおいて用いられている単位であるResonance  Unit（ＲＵ）を用いた。１ＲＵは、１ｍｍ２当たり１ｐｇの質量変化があったことを示す。図１６では、説明の便宜上、ビオチンＤＮＡ溶液５０μｌを打ち込んだタイミングと、ビオチンＤＮＡ溶液３０μｌを更に打ち込んだタイミングと、５０ｍＭのＮａＯＨを注入したタイミングとを示した。【０１６７】
センサグラムにおいて、ビオチンＤＮＡの注入前と５０ｍＭのＮａＯＨによる洗浄後との間のＲＵの増加量が、ビオチンＤＮＡの固定化量を示す。図１６に示す例では、ΔＲＵは約「１２７０」であり、ビオチンＤＮＡの固定化量は約１２７０ｐｇ／ｍｍ２であった。【０１６８】
［ＳＰＲ測定］
ビオチンＤＮＡが固定化されたセンサチップＳＡを用いて、ＳＰＲ測定を行った。具体的には、表１の実施例１〜９に示すように、相補鎖ＤＮＡ［ｘ］を用いて作製されたＡＴＰアプタマー相補鎖ＤＮＡ混合液とＡＴＰとを混合することで、ＡＴＰの濃度が［ｙ］となる検体溶液を作製した。そして、作製した検体溶液３５μｌを、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムのフローセルに注入した。なお、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムの測定時には、以下の条件を用いた。測定結果は、図１９及び図２０に示した。
ランニングバッファー：５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ（Tris-(hydroxymethyl)  aminomethane、トリスヒドロキシメチルアミノメタン）、５００ｍＭ  ＮａＣｌ、５ｍＭ  ＭｇＣｌ２
流速：５μｌ／分
温度：２５度【０１６９】
【表１】
0005566543.tif 000002
【０１７０】
［比較例１〜５］
比較例１〜５では、以下に詳細に説明するように、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液を作製した。その後、センサチップＳＡ上へのビオチンＡＴＰアプタマーの固定化、及び、固定化の確認を行い、ＳＰＲ測定を行った。【０１７１】
すなわち、比較例１〜５では、実施例１〜９とは異なり、ビオチンＤＮＡではなくビオチンＡＴＰアプタマーをセンサチップＳＡ上に固定した。この結果、実施例１〜９では、センサチップＳＡ上に固定化されたビオチンＤＮＡに相補鎖ＤＮＡが結合するのに対して、比較例１〜５では、センサチップＳＡ上に固定化されたビオチンＡＴＰアプタマーにＡＴＰが結合することになる。なお、ビオチンＡＴＰアプタマーは、配列表の配列番号１に記載された塩基配列からなり、塩基配列の５末端側にビオチンが付加されている。ビオチンＡＴＰアプタマーは、委託合成（ジーンデザイン社）により得た。【０１７２】
［ビオチンＡＴＰアプタマー溶液の調製］
１０ｍＭのビオチンＡＴＰアプタマー１μｌと、ＨＢＳ−Ｎバッファー（ＢＩＡＣＯＲＥ）１９９μｌとを混合することで、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液２００μｌを作製した。調製したビオチンＡＴＰアプタマー溶液において、ビオチンＡＴＰアプタマーの終濃度は５μＭであった。【０１７３】
［センサチップ上へのビオチンＡＴＰアプタマーの固定化、及び、固定化の確認］
ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムにおいて、ストレプトアビジンとビオチンの強い親和性を利用することで、センサチップＳＡに対してビオチンＡＴＰアプタマーを固定化した。また、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘを用いたＳＰＲ測定を行い、測定結果として得られたセンサグラムに基づいてビオチンＡＴＰアプタマーの固定化確認を行った。なお、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムの測定時には、実施例１〜９におけるビオチンＤＮＡの固定化確認の際と同様に、以下の条件を用いた。
ランニングバッファー：ＨＢＳ−Ｎバッファー（ＢＩＡＣＯＲＥ）
流速：５μｌ／分
温度：２５度【０１７４】
具体的には、センサチップＳＡがセットされたＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムのフローセルに対してビオチンＡＴＰアプタマー溶液５０μｌを注入し、その後、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液３０μｌを更に注入した。その後、センサチップＳＡに共有結合によらずに吸着したビオチンＡＴＰアプタマーを洗い流すことを目的として、５０ｍＭのＮａＯＨをフローセルに適宜注入することでセンサチップＳＡを洗浄した。【０１７５】
図１７は、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムにおいて得られたセンサグラムを示す図である。センサグラムにおいて、横軸は時間軸を示し、縦軸は質量変化を示す。縦軸の単位は、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムにおいて用いられている単位であるResonance  Unit（ＲＵ）を用いた。１ＲＵは、１ｍｍ２当たり１ｐｇの質量変化があったことを示す。図１７では、説明の便宜上、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液５０μｌを打ち込んだタイミングと、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液３０μｌを更に打ち込んだタイミングと、５０ｍＭのＮａＯＨを注入したタイミングとを示した。【０１７６】
センサグラムにおいて、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液の注入前と５０ｍＭのＮａＯＨによる洗浄後との間のＲＵの増加量が、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液の固定化量を示す。図１７に示す例では、ΔＲＵは約「３５０」であり、ビオチンＤＮＡの固定化量は３５０ｐｇ／ｍｍ２であった。【０１７７】
［ＡＴＰ測定処理］
表１の比較例１〜５に示すように、ＡＴＰの濃度が［ｙ］となるＡＴＰ溶液を作製し、作製したＡＴＰ溶液３５μｌを、ビオチンＡＴＰアプタマーが固定化されたセンサチップＳＡがセットされたＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムのフローセルに注入した。なお、ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムの測定時には、実施例１〜９におけるＡＴＰ測定処理と同様に、以下の条件を用いた。測定結果は、図１８に示した。
ランニングバッファー：５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ（Tris-(hydroxymethyl)  aminomethane、トリスヒドロキシメチルアミノメタン）、５００ｍＭ  ＮａＣｌ、５ｍＭ  ＭｇＣｌ２
流速：５μｌ／分
温度：２５度【０１７８】
［比較例６〜８］
比較例６〜８では、以下に詳細に説明するように、実施例１〜９とは異なり、ＳＰＲ測定において、５ｍＭの相補鎖ＤＮＡ［ｘ］のみを含む相補鎖ＤＮＡ溶液を注入した。検体溶液として用いた。【０１７９】
すなわち、実施例１〜９では、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡとをアニーリングし、ＡＴＰとの混合液を作製した上で注入する一方、比較例６〜８では、相補鎖ＤＮＡのみを注入した。比較例６〜８は、実施例１〜９のポジティブコントロールに相当する。【０１８０】
具体的には、表１の比較例６〜８に示すように、５ｍＭの相補鎖ＤＮＡ［ｘ］を含む相補鎖ＤＮＡ溶液を作製した。そして、ビオチンＤＮＡが固定化されたセンサチップＳＡがセットされたＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムのフローセルに対して、作製した相補鎖ＤＮＡ溶液３５μｌを注入した。ＢＩＡＣＯＲＥ−Ｘシステムにおいて用いた測定条件は、実施例１〜９におけるＳＰＲ測定と同様に、以下の条件を用いた。測定結果は、図１９及び図２０に示した。
ランニングバッファー：５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ（Tris-(hydroxymethyl)  aminomethane、トリスヒドロキシメチルアミノメタン）、５００ｍＭ  ＮａＣｌ、５ｍＭ  ＭｇＣｌ２
流速：５μｌ／分
温度：２５度【０１８１】
［ＳＰＲ測定の測定結果］
図１８は、表１における比較例１〜５において得られたセンサグラムを示す図である。言い換えると、ビオチンＡＴＰアプタマーをセンサチップＳＡに固定化した上で、ＡＴＰ溶液を注入した場合における測定結果を示す。図１８に示されたように、センサチップＳＡに固定化されたビオチンＡＴＰアプタマーとＡＴＰとの結合に起因した重量変化は測定されなかった。【０１８２】
図１９は、表１における実施例１〜３、及び、ポジティブコントロールとなる比較例６において得られたセンサグラムを示す図である。言い換えると、相補鎖ＤＮＡ［ｘ］として相補鎖ＤＮＡ「Ａ」を用いた場合における測定結果を示す。図１９に示されたように、センサチップＳＡに固定化されたビオチンＤＮＡと、相補鎖ＤＮＡ「Ａ」を用いた場合、ＡＴＰがＡＴＰアプタマーに結合することで解離した相補鎖ＤＮＡとの結合に起因した重量変化が測定された。【０１８３】
図２０は、表１における実施例１〜９、及び、ポジティブコントロールとなる比較例６〜８におけるΔＲＵを示す図である。言い換えると、相補鎖ＤＮＡ［ｘ］として、相補鎖ＤＮＡ「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」とを用いた場合における測定結果を示す。図２０に示されたように、相補鎖ＤＮＡ「Ａ」については、ＡＴＰの濃度変化に伴い、重量変化が検出された一方、相補鎖ＤＮＡ「Ｂ」「Ｃ」については、重量変化が検出されなかった。【０１８４】
すなわち、図１８〜図２０に示されるように、ＡＴＰではなく相補鎖ＤＮＡの結合に起因した基体表面の変化を検出することで、分子量が相対的に小さい小分子の検出が可能となった。また、図１９や図２０に示されるように、ターゲット物質となるＡＴＰの量と、検出された基体表面の状態変化の変化量との間には、比例関係が見いだされた。この結果、図１９や図２０に示されるように、ターゲット物質となる小分子の量を測定することも可能となった。
【符号の説明】
【０１８５】
１    第１カバー部材
２    第２カバー部材
３    検出素子
４    凹部形成用貫通孔
５    凹部
８    切欠き
１０    基体
１１    第１ＩＤＴ電極
１２    第２ＩＤＴ電極
１３    検出部
１４    流入口
１５    溝部
１００  センサ
２１０  第１物質
２２０  第２物質
２３０  アプタマー
２３１  第１結合部位
２３２  第２結合部位
２４０  結合部
３００  アプタマー
３１０  結合部
【図１】
0005566543.tif 000003
【図２】
0005566543.tif 000004
【図３】
0005566543.tif 000005
【図４Ａ】
0005566543.tif 000006
【図４Ｂ】
0005566543.tif 000007
【図５】
0005566543.tif 000008
【図６】
0005566543.tif 000009
【図７】
0005566543.tif 000010
【図８】
0005566543.tif 000011
【図９】
0005566543.tif 000012
【図１０】
0005566543.tif 000013
【図１１Ａ】
0005566543.tif 000014
【図１１Ｂ】
0005566543.tif 000015
【図１２】
0005566543.tif 000016
【図１３】
0005566543.tif 000017
【図１４】
0005566543.tif 000018
【図１５】
0005566543.tif 000019
【図１６】
0005566543.tif 000020
【図１７】
0005566543.tif 000021
【図１８】
0005566543.tif 000022
【図１９】
0005566543.tif 000023
【図２０】
0005566543.tif 000024
【図２１】
0005566543.tif 000025
【図２２】
0005566543.tif 000026
【図２３】
0005566543.tif 000027
【図２４】
0005566543.tif 000028
【配列表】
0005566543000001.app