(57)【要約】  濃度測定方法は、還元作用を有する被検体を含む被測定溶液における被検体の濃度を測定する方法であって、金属イオンの溶液、錯化剤およびｐＨ調整剤を混合して中間混合液を作製し、この中間混合液および被測定溶液を混合して混合液を作製する混合ステップＳ１と、混合液中の被検体の還元作用により混合液中の金属イオンを還元して金属微小構造を支持体上に生成させる金属微小構造生成ステップＳ２と、支持体上の金属微小構造の光学応答を測定する測定ステップＳ４と、光学応答の測定結果に基づいて被測定溶液における被検体の濃度を求める解析ステップＳ５と、を備える。これにより、被測定溶液に含まれる被検体の濃度を容易かつ低コストで測定することができる方法が実現される。
2017086318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元作用を有する被検体を含む被測定溶液における前記被検体の濃度を測定する方法であって、
金属イオンの溶液、ｐＨ調整剤および前記被測定溶液を混合して混合液を作製する混合ステップと、
前記混合液中の前記被検体の還元作用により前記混合液中の前記金属イオンを還元して金属微小構造を支持体上に生成させる金属微小構造生成ステップと、
前記支持体上の前記金属微小構造の光学応答を測定する測定ステップと、
前記光学応答の測定結果に基づいて前記被測定溶液における前記被検体の濃度を求める解析ステップと、
を備える濃度測定方法。
【請求項２】
前記混合ステップにおいて、金属イオンの溶液、ｐＨ調整剤、前記被測定溶液および錯化剤を混合して混合液を作製する、
請求項１に記載の濃度測定方法。
【請求項３】
前記混合ステップにおいて、金属イオンの溶液、錯化剤およびｐＨ調整剤を混合して中間混合液を作製し、この中間混合液および前記被測定溶液を混合して混合液を作製する、
請求項２に記載の濃度測定方法。
【請求項４】
前記混合ステップにおいて、金属イオンの溶液、錯化剤および前記被測定溶液を混合して中間混合液を作製し、この中間混合液およびｐＨ調整剤を混合して混合液を作製する、
請求項２に記載の濃度測定方法。
【請求項５】
前記金属微小構造生成ステップと前記測定ステップとの間に設けられ、前記支持体上において前記金属微小構造が生成されている領域を洗浄する洗浄ステップを更に備える、
請求項１〜４の何れか１項に記載の濃度測定方法。
【請求項６】
前記金属微小構造生成ステップにおいて、加湿環境下で前記支持体を所定時間に亘って静置して前記金属微小構造を前記支持体上に生成させる、
請求項１〜５の何れか１項に記載の濃度測定方法。
【請求項７】
前記測定ステップにおいて、前記支持体上において前記金属微小構造が生成されている領域をカバーガラスで覆って前記金属微小構造の光学応答を測定する、
請求項１〜６の何れか１項に記載の濃度測定方法。
【請求項８】
前記測定ステップにおいて、前記金属微小構造の光学応答としてレイリー散乱強度または光学密度を測定する、
請求項１〜７の何れか１項に記載の濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定溶液に含まれる被検体の濃度を測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被測定溶液に含まれる被検体（例えば糖類）の濃度を測定する方法の発明が特許文献１〜３および非特許文献１に記載されている。これらの文献に記載された発明は、被検体の酸化反応を利用して被検体の濃度を測定するものであり、その被検体の酸化反応の際に酵素を用いる。また、非特許文献２、３に記載された発明は、被測定溶液中に金ナノロッドまたは金ナノ粒子を添加して被検体の濃度を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９０９３８号公報
【特許文献２】特開２００８−１８５５３３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９７０４６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Yunsheng Xia et al., "Colorimetric Visualization of Glucose at the Submicromole Level in Serum by a Homogenous Silver Nanoprism - Glucose Oxidase System", Analytical Chemistry, 2013, 85, 6241-6247
【非特許文献２】Yunlei Xianyu et al., "An ultrasensitive, non-enzymatic glucose assay via gold nanorod-assisted generation of silver nanoparticles", Nanoscale, 2013, 5, 6303-6306
【非特許文献３】Tangsong Li et al., "Sensitive detection of glucose based on gold nanoparticles assisted silver mirror reaction", Analyst, 2011, 136, 2893-2896
【非特許文献４】Yun Chen, et al., "Design of an enzymatic biofuel cell with large power output", J. Mater. Chem. A., 2015, 3, 11511-11516
【非特許文献５】Tapan K. Sau et al., "Room Temperature, High-Yield Synthesis of Multiple Shapes of Gold Nanoparticles in Aqueous Solution", J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 8648-8649
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３および非特許文献１に記載された発明は、被検体の酸化反応の際に酵素を用いることから、酸化反応の選択性が高いものの、酵素の保存や測定の操作が煩雑である。非特許文献２、３に記載された発明は、測定感度が高いとされているものの、被測定溶液中に金ナノロッドまたは金ナノ粒子を入れて測定を行うことから、測定の操作が煩雑であり、また、測定に要する費用が高い。【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、被測定溶液に含まれる被検体の濃度を容易かつ低コストで測定することができる方法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】
【０００７】
本発明による濃度測定方法は、還元作用を有する被検体を含む被測定溶液における被検体の濃度を測定する方法であって、（１）金属イオンの溶液、ｐＨ調整剤および被測定溶液を混合して混合液を作製する混合ステップと、（２）混合液中の被検体の還元作用により混合液中の金属イオンを還元して金属微小構造を支持体上に生成させる金属微小構造生成ステップと、（３）支持体上の金属微小構造の光学応答を測定する測定ステップと、（４）光学応答の測定結果に基づいて被測定溶液における被検体の濃度を求める解析ステップと、を備える。また、混合ステップにおいて、さらに錯化剤を混合して混合液を作製しても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被測定溶液に含まれる被検体の濃度を容易かつ低コストで測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、濃度測定方法のフローチャートである。
【図２】図２は、レイリー散乱強度を測定する場合の照射光と測定光との配置を示す概略図である。
【図３】図３は、光学密度を測定する場合の照射光と測定光との配置を示す概略図である。
【図４】図４は、実施例１〜４それぞれで用いた試料を纏めた表である。
【図５】図５は、実施例１において測定ステップＳ４で測定されたレイリー散乱スペクトルを示す図である。
【図６】図６は、実施例１において測定ステップＳ４で測定された消光スペクトルを示す図である。
【図７】図７は、実施例１において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例１において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、実施例２において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（フルクトース）の濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施例２において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（フルクトース）の濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例３において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（ガラクトース）の濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、実施例３において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（ガラクトース）の濃度との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施例４において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、実施例４において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施例５において測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施例５において測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではない。
【００１１】
図１は、濃度測定方法のフローチャートである。この濃度測定方法は、被測定溶液に含まれる被検体の濃度を測定するものであり、混合ステップＳ１、金属微小構造生成ステップＳ２、洗浄ステップＳ３、測定ステップＳ４および解析ステップＳ５を順に行うことで濃度測定を行う。
【００１２】
混合ステップＳ１では、被検体を含む被測定溶液、金属イオンの溶液、錯化剤およびｐＨ調整剤を十分に混合して、混合液を作製する。これら金属イオン溶液、錯化剤、ｐＨ調整剤および被測定溶液の混合の仕方または順序として様々な態様があり得る。最終的な混合液が作製された後に金属微小構造を生成させるには、被測定溶液またはｐＨ調整剤を最後に混合するのが好適である。なお、錯化剤については、不要であれば混合しなくても良い。
【００１３】
例えば、先ず、金属イオン溶液と錯化剤溶液とを十分に混合して金属イオンに錯化剤を結合させ、これにｐＨ調整剤を加えて十分に混合して中間混合液とし、次に、この中間混合液と被測定溶液とを十分に混合して最終的な混合液を作製するのが好適である。或いは、先ず、金属イオン溶液と錯化剤溶液とを十分に混合して金属イオンに錯化剤を結合させ、これに被測定溶液を加えて十分に混合して中間混合液とし、次に、この中間混合液とｐＨ調整剤とを十分に混合して最終的な混合液を作製するのも好適である。
【００１４】
被検体は、還元作用を有する化合物であれば任意であり、例えば糖類およびアルデヒド等である。被検体としての糖類には、グルコース、フルクトースおよびガラクトース等が含まれる。金属イオンは、被検体の還元作用により還元され得るものであれば任意であり、例えば銀イオン等である。ｐＨ調整剤は、混合液をアルカリ性とするために混合される。錯化剤は、ｐＨ調整剤によるｐＨの調整の後に金属が酸化するのを防止して金属イオンを安定化させるために、必要に応じて混合される。最終的な混合液として混合される金属イオン溶液、錯化剤およびｐＨ調整剤それぞれの量および濃度は、被測定溶液の量および被検体の濃度に応じて適切に調製される。
【００１５】
金属微小構造生成ステップＳ２では、被検体の還元作用により金属イオンを還元して金属微小構造を支持体上に生成させる。支持体上の金属微小構造とは、金属微粒子が析出してその凝集体が支持体上に島状に分布している構造である。このとき、混合液の蒸発を防止するために加湿環境下で支持体を所定時間に亘って静置するのが好ましい。
【００１６】
支持体は、中間混合液または混合液を作製する際に用いた容器であってもよいが、容器とは別に用意された基板であってもよく、基板として例えばスライドガラスであってもよい。容器とは別に用意された基板を支持体として用いる場合には、中間混合液および被測定溶液それぞれを適量だけ基板上に滴下して、マイクロピペット等を用いて基板上で中間混合液と被測定溶液とを十分に混合して最終的な混合液を作製し、基板上で金属微小構造を生成させる。
【００１７】
被検体としてグルコースを例にして説明すると、下記（１）式で表される反応により、混合液中のグルコース（Glucose）が酸化されて、グルコン酸（Gluconic acid）が生成されるとともに、２個の水素イオンＨ＋および２個の電子ｅ−が放出される（非特許文献４参照）。一方、混合液中に溶解して存在するｎ価の金属イオンＭｎ＋はｎ個の電子ｅ−の供給により下記（２）式で表される反応で還元され、固体状の金属Ｍが生成される。そして、この金属Ｍはコロイド状の金属微粒子となる（非特許文献５参照）。これが凝集して金属微小構造が支持体上に生成される。
Glucose → Gluconic acid + 2H+ + 2e-    （１）
Mn+ + ne- → M                          （２）
【００１８】
溶液中に金属微粒子が一様に分散していれば、その金属微粒子の呈色の程度から金属微粒子を定量することができ、ひいては被測定溶液における被検体の濃度を測定することができると考えられる。溶液中に一様に分散する金属微粒子を生成するには、通常、ミリリットル以上の容量の試料が必要となる。一方、例えば血液を測定対象とする場合には、試料はなるべく微量であることが望ましいので、溶液中に一様に分散する金属微粒子の定量により被検体濃度を測定することは困難である。これに対して、本実施形態では、金属微小構造を支持体上に生成させて測定を行うので、試料が微量であっても被検体濃度を測定することができる。
【００１９】
洗浄ステップＳ３では、支持体上において金属微小構造が生成されている領域を水（好適には超純水）により洗浄する。この洗浄により、後の測定ステップＳ４での測定に不要な溶液を除去することができる。なお、この洗浄ステップＳ３は行わなくてもよい。
【００２０】
測定ステップＳ４では、支持体上の金属微小構造の光学応答を測定する。光学応答として、例えば、或る波長帯域におけるレイリー散乱スペクトルや消光スペクトルを測定してもよいし、また、特定波長におけるレイリー散乱強度や光学密度を測定してもよい。支持体上の狭い領域に金属微小構造が生成されている場合には、顕微分光装置を用いて金属微小構造の光学応答を測定するのが好ましい。
【００２１】
支持体上の金属微小構造が生成されている領域が乾燥している状態で金属微小構造の光学応答を測定してもよい。また、支持体上の金属微小構造が生成されている領域に水を滴下した後にカバーガラスで覆って金属微小構造の光学応答を測定してもよい。支持体上の金属微小構造が生成されている領域に水を滴下した場合や、洗浄ステップＳ３を行わないで支持体上の金属微小構造が生成されている領域に溶液が残っている場合には、そのままでは液体の表面形状が一定でないことや、液体の表面形状がレンズ効果を奏することにより、測定条件が不安定になるので、検体毎の測定条件を一定にするためにカバーガラスで覆って測定を行うのが好ましい。
【００２２】
顕微分光装置において暗視野照明を用いることで、レイリー散乱スペクトルや特定波長でのレイリー散乱強度を測定することができる。図２は、レイリー散乱強度を測定する場合の光学配置を説明する図である。支持体１０の一方の主面は金属微小構造２０が形成されカバーガラス３０で覆われており、支持体１０とカバーガラス３０との間には金属微小構造２０の他に水等の液体４０が存在する。支持体１０の一方の側から入射光ＬＩを斜め入射させ、支持体１０の他方の側に垂直方向に出射された散乱光ＬＳを検出する。散乱光ＬＳの検出結果に基づいてレイリー散乱強度を測定することができる。なお、入射光の入射方向および散乱光の検出方向については、これ以外の態様も可能である。
【００２３】
顕微分光装置において明視野照明を用いることで、消光スペクトルや特定波長での光学密度を測定することができる。図３は、光学密度を測定する場合の光学配置を説明する図である。支持体１０の一方の主面は金属微小構造２０が形成されカバーガラス３０で覆われており、支持体１０とカバーガラス３０との間には金属微小構造２０の他に水等の液体４０が存在する。支持体１０の一方の側から入射光ＬＩを垂直入射させ、支持体１０の他方の側に垂直方向に出射された透過光ＬＴを検出する。透過光ＬＴの検出結果に基づいて光学密度を測定することができる。
【００２４】
解析ステップＳ５では、光学応答の測定結果に基づいて被測定溶液における被検体の濃度を求める。このとき、被検体濃度と光学応答の測定値との関係を表す検量線を予め用意しておくことで、測定対象の被測定溶液について測定された光学応答の測定値と検量線とに基づいて、その被測定溶液における被検体の濃度を求めることができる。
【００２５】
次に実施例１〜４について説明する。図４は、実施例１〜４それぞれで用いた試料を纏めた表である。実施例１では、金属イオン溶液として１０ｍＭ硝酸銀溶液を用い、錯化剤として５０ｍＭ硫酸アンモニウム水溶液を用い、ｐＨ調整剤として２００ｍＭ水酸化ナトリウム水溶液を用い、被検体としてグルコースを含む被測定溶液を用いた。実施例２では、被検体としてフルクトースを含む被測定溶液を用い、その他の試料については実施例１と同じであった。実施例３では、被検体としてガラクトースを含む被測定溶液を用い、その他の試料については実施例１と同じであった。実施例４では、錯化剤として１００ｍＭアンモニア水溶液を用い、その他の試料については実施例１と同じであった。グルコース、フルクトースおよびガラクトースの何れも還元作用を有する糖類である。金属微小構造を支持する支持体としてスライドガラスを用いた。
【００２６】
実施例１〜４それぞれの手順は共通であり以下のとおりであった。混合ステップＳ１では、金属イオン溶液、錯化剤およびｐＨ調整剤それぞれを所定濃度に調整した。金属イオン溶液および錯化剤を容器内で十分に混合し、更にｐＨ調整剤を該容器内に加えて十分に混合して、中間混合液を作製した。このとき、金属イオン溶液、錯化剤およびｐＨ調整剤それぞれを等量ずつ混合した。この中間混合液３０μＬをスライドガラス上に滴下し、この滴下した液滴に対して被測定溶液１０μＬを加え、これらをスライドガラス上で十分に混合した。
【００２７】
金属微小構造生成ステップＳ２では、加湿環境下でスライドガラス上の液滴を１時間に亘って静置して、被検体の還元作用により金属イオンを還元して金属微小構造をスライドガラス上に生成させた。洗浄ステップＳ３では、スライドガラス上において金属微小構造が生成されている領域を超純水により洗浄して、後の測定ステップＳ４での測定に不要な溶液を除去した。測定ステップＳ４では、スライドガラス上の金属微小構造の光学応答としてレイリー散乱および光学密度を測定した。このとき、スライドガラス上の金属微小構造が生成されている領域に水を滴下した後にカバーガラスで覆った。また、顕微分光装置を用いて測定を行った。
【００２８】
図５は、実施例１において測定ステップＳ４で測定されたレイリー散乱スペクトルを示す図である。図５の縦軸は、測定波長範囲において光学的に応答が平坦な拡散板を用いたときのレイリー散乱強度に対する測定ステップＳ４で測定されたレイリー散乱強度の比を示す。図６は、実施例１において測定ステップＳ４で測定された消光スペクトルを示す図である。ここでは、被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度を１．０ｍＭとした。レイリー散乱スペクトルおよび消光スペクトルの何れにおいても、波長範囲４５０〜７００ｎｍの広帯域に亘るピークがみられる。これにより、銀がスライドガラス上に還元されてナノメートルオーダーの粒子状に析出し、これらが凝集して金属微小構造が生成されていることが確認された。
【００２９】
図７は、実施例１において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。図７の縦軸は、レイリー散乱強度の対数値を示している。図８は、実施例１において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。
【００３０】
図９は、実施例２において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（フルクトース）の濃度との関係を示すグラフである。図９の縦軸は、レイリー散乱強度の対数値を示している。図１０は、実施例２において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（フルクトース）の濃度との関係を示すグラフである。
【００３１】
図１１は、実施例３において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（ガラクトース）の濃度との関係を示すグラフである。図１１の縦軸は、レイリー散乱強度の対数値を示している。図１２は、実施例３において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（ガラクトース）の濃度との関係を示すグラフである。
【００３２】
図１３は、実施例４において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。図１３の縦軸は、レイリー散乱強度の対数値を示している。図１４は、実施例４において測定ステップＳ４で測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。
【００３３】
これら図７〜図１４には、被検体の各濃度での測定値の位置が示されている他、被検体濃度に対する測定値の関係を直線近似した場合の当該直線も示されている。これらの図に示されるように、実施例１〜４の何れにおいても、レイリー散乱強度の対数値および光学密度の双方とも、被測定溶液における被検体の濃度の対数値に対して、高い相関関係を示し、良好な線形関係が得られた。実施例１〜３では、光学密度と比べて、レイリー散乱強度の対数値は、被測定溶液における被検体の濃度が低い範囲においても濃度の対数値に対してより高い相関関係を示した。実施例４では、レイリー散乱強度の対数値および光学密度は、同程度に被測定溶液における被検体の濃度が低い範囲においても濃度の対数値に対して高い相関関係を示した。
【００３４】
また、上記の実施例１〜４とは別に、実施例５を行った。実施例５では、金属イオン溶液として１０ｍＭ硝酸銀水溶液を用い、ｐＨ調整剤として１０ｍＭ水酸化カリウム水溶液を用い、被検体としてグルコースを含む被測定溶液を用いた。また、本実施例では、錯化剤は用いなかった。
【００３５】
この実施例５では、１０ｍＭ硝酸銀水溶液を１０μＬ、スライトガラス等の基板上に滴下し、その滴下スポットに対して、所定濃度のグルコース水溶液を１０μＬ加え、これらを基板上にて混合した。さらに、滴下スポットに対して、１０ｍＭ水酸化カリウム水溶液を５μＬ加えて基板上で混合し、１時間に亘って静置して、基板上の溶液滴下部分に微量の銀の金属微小構造を析出させた。さらに、残った測定に不要な溶液を除去するため、基板を超純水に浸漬して洗浄した。
【００３６】
図１５は、実施例５において測定された波長５００ｎｍでのレイリー散乱強度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。図１５の縦軸は、レイリー散乱強度の対数値を示している。図１６は、実施例５において測定された波長５００ｎｍでの光学密度と被測定溶液における被検体（グルコース）の濃度との関係を示すグラフである。
【００３７】
これらの図に示されるように、錯化剤を用いない実施例５においても、実施例１〜４と同様に、レイリー散乱強度の対数値および光学密度の双方とも、被測定溶液における被検体の濃度の対数値に対して、高い相関関係を示し、良好な線形関係が得られた。
【００３８】
以上のとおり、本実施形態の濃度測定方法は、混合液中の被検体の還元作用により金属微小構造を支持体上に生成し、この金属微小構造の光学応答を測定することで、被測定溶液における被検体の濃度を測定する。したがって、本実施形態の濃度測定方法は、扱いが容易でない酵素を用いる必要がなく、また、被測定溶液中に金ナノロッドを入れる必要もないことから、被測定溶液における被検体の濃度を容易かつ低コストで測定することができる。また、本実施形態の濃度測定方法は、酵素の活性度の低下等に依存することがなく、測定に用いる試料の保存が容易であるので、安定した測定をすることができる。
【００３９】
電気応答を利用して血糖値測定等を行う現在の方法の感度は約１ｍＭ（１８ｍｇ／ｄＬ）程度である。これに対して、本実施形態の濃度測定方法は、電気応答を利用する現在の測定方法と比べて２桁以上上回る感度を達成することができる。これは、現在研究用途に用いられる酵素反応を利用する測定方法と同程度の感度である。
【００４０】
血糖値測定などの医療用途においては、既存法による被検体の濃度の測定範囲は１０〜６００ｍｇ／ｄＬ程度である。本実施形態の濃度測定方法は、金属イオン溶液における金属イオンの濃度を適切に調整することで、被測定溶液における被検体の広い濃度範囲に亘って被検体濃度を測定することができる。また、本実施形態の濃度測定方法は、被測定溶液を希釈して被検体濃度を測定してもよく、この場合には夾雑物による影響を抑制することができる。
【００４１】
本実施形態の濃度測定方法における測定の対象である被検体は、還元作用を有する化合物であり、例えば糖類やアルデヒド等である。特に糖類は生体内において重要な働きを有しており、これらの濃度を測定することは生体の健康状態の把握につながる。特に糖類の一種であるグルコースの血中濃度は、糖尿病の病態を左右する重要な生体のパラメータである。厚生労働省の調査によると２０１３年の段階で日本国内において、男性の１６．２％が糖尿病患者であり、女性の９．２％が糖尿病患者であるとされている。また、米国の市場調査機関であるAllied Market Researchの報告によれば、連続的なグルコースモニタリングの市場は２０２０年までに５６８．５億ドルに達するとされている。
【００４２】
現在において主流のグルコース濃度測定方法は、水溶液中においてグルコースをグルコースオキシダーゼにより酸化させて過酸化水素を発生させ、この過酸化水素をモニタすることでグルコース濃度を測定するものである。この方法は、酵素を利用することから、酵素の保存や測定の操作が煩雑である。これに対して、本実施形態の濃度測定方法によるグルコース濃度測定は、酵素を用いることなく、測定に用いる試料の保存が容易であり、簡易な手順で高精度・高感度に測定が可能であることから、今後の普及が期待される。
【００４３】
本発明による濃度測定方法は、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４４】
上記実施形態による濃度測定方法では、還元作用を有する被検体を含む被測定溶液における被検体の濃度を測定する方法であって、（１）金属イオンの溶液、錯化剤、ｐＨ調整剤および被測定溶液を混合して混合液を作製する混合ステップと、（２）混合液中の被検体の還元作用により混合液中の金属イオンを還元して金属微小構造を支持体上に生成させる金属微小構造生成ステップと、（３）支持体上の金属微小構造の光学応答を測定する測定ステップと、（４）光学応答の測定結果に基づいて被測定溶液における被検体の濃度を求める解析ステップと、を備える構成としている。
【００４５】
あるいは、上記実施形態による濃度測定方法では、還元作用を有する被検体を含む被測定溶液における被検体の濃度を測定する方法であって、（１）金属イオンの溶液、ｐＨ調整剤および被測定溶液を混合して混合液を作製する混合ステップと、（２）混合液中の被検体の還元作用により混合液中の金属イオンを還元して金属微小構造を支持体上に生成させる金属微小構造生成ステップと、（３）支持体上の金属微小構造の光学応答を測定する測定ステップと、（４）光学応答の測定結果に基づいて被測定溶液における被検体の濃度を求める解析ステップと、を備える構成としている。この場合、必要に応じて、混合ステップにおいて、金属イオンの溶液、ｐＨ調整剤、被測定溶液および錯化剤を混合して混合液を作製する構成としても良い。
【００４６】
上記の濃度測定方法では、混合ステップにおいて、金属イオンの溶液、錯化剤およびｐＨ調整剤を混合して中間混合液を作製し、この中間混合液および被測定溶液を混合して混合液を作製する構成としても良い。あるいは、上記の濃度測定方法では、混合ステップにおいて、金属イオンの溶液、錯化剤および被測定溶液を混合して中間混合液を作製し、この中間混合液およびｐＨ調整剤を混合して混合液を作製する構成としても良い。
【００４７】
上記の濃度測定方法は、金属微小構造生成ステップと測定ステップとの間に設けられ、支持体上において金属微小構造が生成されている領域を洗浄する洗浄ステップを更に備える構成としても良い。
【００４８】
上記の濃度測定方法は、金属微小構造生成ステップにおいて、加湿環境下で支持体を所定時間に亘って静置して金属微小構造を支持体上に生成させる構成としても良い。
【００４９】
上記の濃度測定方法は、測定ステップにおいて、支持体上において金属微小構造が生成されている領域をカバーガラスで覆って金属微小構造の光学応答を測定する構成としても良い。また、上記の濃度測定方法は、測定ステップにおいて、金属微小構造の光学応答としてレイリー散乱強度または光学密度を測定する構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、被測定溶液に含まれる被検体の濃度を容易かつ低コストで測定することができる濃度測定方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…支持体、２０…金属微小構造、３０…カバーガラス、４０…液体。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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