(57)【要約】【課題】  ウイルスや細菌などの検出対象物質を簡便な構成により高感度に短時間で検出する。【解決手段】  検出対象物質を検出するためのカンチレバーセンサ３を、カンチレバー５とカンチレバー５に固定化された検出対象物質と相互作用しうる糖鎖とを有し、検出対象物質と糖鎖とが相互作用した場合にはたわみを生じるように構成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物質を検出するためのカンチレバーセンサであって、
カンチレバーと、
該カンチレバーに固定化された、上記検出対象物質と相互作用しうる糖鎖とを有し、
上記検出対象物質と該糖鎖とが相互作用した場合にはたわみを生じる
ことを特徴とする、カンチレバーセンサ。
【請求項２】
上記検出対象物質が該糖鎖と相互作用しうる部位を２つ以上有する
ことを特徴とする、請求項１記載のカンチレバーセンサ。
【請求項３】
上記検出対象物質が、ウイルス及び／又は細菌である
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のカンチレバーセンサ。
【請求項４】
上記ウイルスが、Ｂ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、レオウイルス、脳心筋炎ウイルス、エイズウイルス、ロタウイルス、コロナウイルス、パルボウイルス、センダイウイルス、ニューカッスル病ウイルス、ヘルペス１型ウイルス、テングウイルス及びインフルエンザウイルスよりなる群から選ばれる少なくとも１種のウイルスである
ことを特徴とする、請求項３記載のカンチレバーセンサ。
【請求項５】
該糖鎖が、該カンチレバーの片面のみに固定化されている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサ。
【請求項６】
該カンチレバーの上記片面のみに金属膜が形成されている
ことを特徴とする、請求項５記載のカンチレバーセンサ。
【請求項７】
該カンチレバーの表面に設けられた金属膜と、
該金属膜上に固定された有機分子とを有し、
該糖鎖は、該有機分子に固定化されている
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサ。
【請求項８】
該カンチレバーの表面に設けられた金属膜と、
該金属膜上に固定された有機分子と、
該有機分子上に結合された多孔質マトリックスとを有し、
該糖鎖は、該多孔質マトリックスに固定化されている
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサ。
【請求項９】
該多孔質マトリックスがヒドロゲルである
ことを特徴とする、請求項８記載のカンチレバーセンサ。
【請求項１０】
該有機分子が、該金属膜に対して「硫黄−金属結合」で固定されている
ことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサ。
【請求項１１】
該金属膜の最外層が金により形成されている
ことを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサ。
【請求項１２】
該金属膜の表面に凹凸パターンが形成されている
ことを特徴とする、請求項６〜１１のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサ。
【請求項１３】
該カンチレバーの表面に凹凸パターンが形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサ。
【請求項１４】
該糖鎖の固定化密度が、１．０×１０-10ｍｏｌ／ｃｍ2以上１．０×１０-2ｍｏｌ／ｃｍ2以下である
ことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサ。
【請求項１５】
検出対象物質を検出するセンサシステムであって、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサと、
該糖鎖に検体液を接触させる検体液接触部と、
該カンチレバーセンサのたわみ量を測定するたわみ量測定部とを備える
ことを特徴とする、センサシステム。
【請求項１６】
補正用カンチレバーと、
該補正用カンチレバーのたわみ量を測定する補正用たわみ量測定部と、
該カンチレバーセンサのたわみ量と該補正用カンチレバーのたわみ量との差を出力するたわみ量差出力部とを備える
ことを特徴とする、請求項１５記載のセンサシステム。
【請求項１７】
該補正用カンチレバーは、該糖鎖が固定化されていない非固定部を表面全体に有している
ことを特徴とする、請求項１６記載のセンサシステム。
【請求項１８】
該補正用カンチレバーは、金属膜が設けられていない非成膜部を表面全体に有している
ことを特徴とする、請求項１７記載のセンサシステム。
【請求項１９】
該補正用カンチレバーは、最外層が金以外の金属で形成された金属膜を片面に有する
ことを特徴とする、請求項１７記載のセンサシステム。
【請求項２０】
上記の金以外の金属が、アルミニウム、銅及び銀からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属である
ことを特徴とする、請求項１９記載のセンサシステム。
【請求項２１】
該補正用カンチレバーに、上記検出対象物質に対する相互作用の大きさが該糖鎖とは異なる補正用糖鎖が固定化されている
ことを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項２２】
該カンチレバーを振動させるカンチレバー振動部を備える
ことを特徴とする、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項２３】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のカンチレバーセンサの上記糖鎖に検体液を接触させ、
該カンチレバーセンサのたわみ量を測定する
ことを特徴とする、検体液中の検出対象物質の検出方法。
【請求項２４】
使用済みの上記カンチレバーセンサに検出液を除去する洗浄処理を行ない、洗浄した上記カンチレバーセンサを用いて検出を行なう
ことを特徴とする、請求項２３記載の検体液中の検出対象物質の検出方法。
【請求項２５】
使用中の上記カンチレバーセンサが使用限界に達したところで、上記カンチレバーセンサを他の上記カンチレバーセンサに交換する
ことを特徴とする、請求項２４記載の検体液中の検出対象物質の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カンチレバーセンサ並びにそれを用いたセンサシステム及び検体液中の検出対象物質の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体分析や医療の分野においては、ウイルスや細菌の検出を行なう場合がある。このようにウイルスや細菌等の検出対象物質を検出する際、従来は、イムノクロマト法やＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）法などが用いられてきた。
ここで、イムノクロマト法は、抗原抗体反応を利用した簡便な診断方法である（特許文献１）。また、ＰＣＲ法は、遺伝子の任意の部分を増幅することにより検出を行なうという、高感度な診断方法である（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００２／０８８７３７号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−２０１６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これら従来の検出方法は、ウイルスや細菌を直接検出するものではない為、簡便性、検出までに要する時間、検出感度等の点において、その性能は充分満足のいくものではなかった。
例えば、イムノクロマト法は簡便ではあるものの、検出感度が低かった。具体例を挙げると、ウイルスへの感染初期や治癒期の被験者に対してイムノクロマト法によるウイルスの検出を行なった場合、擬陰性が出る、即ち、実際にはウイルスが存在する場合においてもウイルスが検出されないことがあった。
また、ＰＣＲ法は検出感度は高いものの、前処理時間が長かったり、コンタミネーションによる誤診断の可能性があったりするため、操作が煩雑且つ難解であった。さらに、特にＰＣＲ法は検出対象とするウイルスや細菌等の遺伝子の塩基配列がある程度特定されていないと適用できないという制限があり、適用範囲が限定されることがあった。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、ウイルスや細菌などの検出対象物質を、簡便な構成により、高感度に短時間で検出することを可能とするカンチレバーセンサ、並びに、それを用いたセンサシステム、及び、検体液中の検出対象物質の検出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】
【０００６】
本発明の発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、糖鎖を固定化したカンチレバーを用い、糖鎖とウイルスや細菌などの検出対象物質とを相互作用させることによりカンチレバーにたわみを生じさせ、このたわみ量を測定することにより検出対象物質を直接検出することが可能となり、これにより、検出対象物質を簡単な構成により高感度に短時間で検出できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明の要旨は、検出対象物質を検出するためのカンチレバーセンサであって、カンチレバーと、該カンチレバーに固定化された上記検出対象物質と相互作用しうる糖鎖とを有し、上記検出対象物質と該糖鎖とが相互作用した場合にはたわみを生じることを特徴とする、カンチレバーセンサに存する。（請求項１）。これにより、検出対象物質を簡単な構成により高感度に短時間で検出することができる。なお、この際糖鎖はカンチレバーに直接固定化されていても良く、間接的に固定化されていても良い。
【０００８】
このとき、上記検出対象物質は該糖鎖と相互作用しうる部位を２つ以上有するものが好ましい（請求項２）。このような検出対象物質は、２以上の部位でカンチレバー上の糖鎖と相互作用できるため、１つの検出対象物質が糖鎖と相互作用した場合には、多数の反応点において相互作用が生じ、このため、相互作用により生じる応力も大きくなる。これにより、カンチレバーセンサのたわみ量は大きくなるため、検出感度を向上させることができる。
【０００９】
また、好ましい検出対象物質の例としては、ウイルスや細菌が挙げられる（請求項３）。ウイルスや細菌は、通常２以上の点で糖鎖と相互作用できるため、糖鎖と相互作用した場合に生じる応力も大きくなり、カンチレバーセンサのたわみ量も大きくなるため、検出感度を向上させることが可能となる。
【００１０】
なお、上記のウイルスの具体例としては、Ｂ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、レオウイルス、脳心筋炎ウイルス、エイズウイルス、ロタウイルス、コロナウイルス、パルボウイルス、センダイウイルス、ニューカッスル病ウイルス、ヘルペス１型ウイルス、テングウイルス、インフルエンザウイルスなどが挙げられる（請求項４）。
【００１１】
さらに、該糖鎖はシアル酸又は置換シアル酸を含むことが好ましい。
また、該糖鎖はフッ素化シアル酸を含むことが好ましい。
【００１２】
さらに、該糖鎖は、該カンチレバーの片面のみに形成されていることが好ましい（請求項５）。これにより、上記相互作用によるたわみのたわみ量を大きくすることができる。
また、該カンチレバーの上記片面のみに金属膜を形成することが好ましい（請求項６）。これにより、該糖鎖を容易に片面のみに固定化することができるようになる。
【００１３】
さらに、該カンチレバーセンサは、該カンチレバーの表面に設けられた金属膜と、該金属膜上に固定された有機分子とを有し、該糖鎖は、該有機分子に固定化されていることが好ましい（請求項７）。これにより、糖鎖をカンチレバーに簡単かつ確実に固定化することができる。
【００１４】
また、該カンチレバーセンサは、該カンチレバーの表面に設けられた金属膜と、該金属膜上に固定された有機分子と、該有機分子上に結合された多孔質マトリックスとを有し、該糖鎖は、該多孔質マトリックスに固定化されていても好ましい（請求項８）。多孔質マトリックスを用いて糖鎖を固定化することで、糖鎖をより高密度に固定化することが可能となる。
このような多孔質マトリックスとしては、ヒドロゲルを用いることが好ましい（請求項９）。ヒドロゲルを用いれば、糖鎖を簡単且つ高密度に固定化することができる。
【００１５】
また、該糖鎖は、共有結合によって固定化されることが好ましく、さらに、例えば、エステル結合、アミド結合、−Ｃ＝Ｎ−結合、エーテル結合、チオエーテル結合及び炭素−炭素結合よりなる群から選ばれる少なくとも１種の結合を介して固定化されることが好ましい。これにより、糖鎖をカンチレバーに強固に固定化することが可能となる。
【００１６】
さらに、該有機分子は、該金属膜に対して「硫黄−金属結合」で固定されていることが好ましい（請求項１０）。これにより、該有機分子を金属膜上に容易に固定することができる。
また、該金属膜の最外層は金により形成されていることが好ましい（請求項１１）。これによっても、該有機分子を金属膜上に容易に固定することができる。
【００１７】
さらに、該金属膜の表面には、凹凸パターンが形成されていることが好ましい（請求項１２）。また、該カンチレバーの表面に凹凸パターンが形成されていることも好ましい（請求項１３）。これにより、検出対象物質と糖鎖とをより多くの点において相互作用させることができるようになるため、カンチレバーセンサの検出感度を更に向上させることができる。
【００１８】
また、該凹凸パターンは、周期的に形成されていることが好ましい。これにより、凹凸パターンの形成を容易とすることができる。
さらに、該凹凸パターンの幅は１０ｎｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。
また、該凹凸パターンの深さは、１０ｎｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。
【００１９】
さらに、該糖鎖の固定化密度は、１．０×１０-10ｍｏｌ／ｃｍ2以上１．０×１０-2ｍｏｌ／ｃｍ2以下であることが好ましい（請求項１４）。
【００２０】
また、本発明の別の要旨は、検出対象物質を検出するセンサシステムであって、上述したカンチレバーセンサ、即ち、カンチレバー及び該カンチレバーに固定化された上記検出対象物質と相互作用しうる糖鎖を有し、上記検出対象物質と該糖鎖とが相互作用した場合にはたわみを生じるカンチレバーセンサと、該糖鎖に検体液を接触させる検体液接触部と、該カンチレバーセンサのたわみ量を測定するたわみ量測定部とを備えることを特徴とする、センサシステムに存する（請求項１５）。これにより、検出対象物質を簡単な構成により高感度に短時間で検出することができる。
【００２１】
このとき、該センサシステムは、補正用カンチレバーと、該補正用カンチレバーのたわみ量を測定する補正用たわみ量測定部と、該カンチレバーセンサのたわみ量と該補正用カンチレバーのたわみ量との差を出力するたわみ量差出力部とを備えることが好ましい（請求項１６）。これにより、外部環境などによるたわみの影響を排除し、上記相互作用によるたわみ量の正確な測定が可能となる。
【００２２】
また、該補正用カンチレバーは、該糖鎖が固定化されていない非固定部を表面全体に有していることが好ましい（請求項１７）。これにより、該補正用カンチレバーには上記相互作用によるたわみが生じることがなくなるため、外部環境などによるたわみの影響を排除する補正を確実に行なうことができる。
さらに、該補正用カンチレバーは、金属膜が設けられていない非成膜部を表面全体に有していることが好ましい（請求項１８）。これにより、該補正用カンチレバーの作製や取り扱いが容易になる。
【００２３】
また、該補正用カンチレバーは、最外層が金以外の金属で形成された金属膜を片面に有することも好ましい（請求項１９）。これにより、容易にカンチレバーセンサの片面のみに糖鎖を固定化することができるようになり、また、より精密な補正を行なうことができるようになる。なお、上記の金以外の金属としては、アルミニウム、銅及び銀からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を用いることが好ましい（請求項２０）。
【００２４】
さらに、該補正用カンチレバーには、上記検出対象物質に対する相互作用の大きさが該糖鎖とは異なる補正用糖鎖が固定化された補正用糖鎖固定部を形成することも好ましい（請求項２１）。これによっても、外部環境などによるたわみの影響を排除する補正を確実に行なうことができる。
【００２５】
さらに、該センサシステムは、該カンチレバーを振動させるカンチレバー振動部を備えることが好ましい（請求項２２）。これにより、糖鎖と相互作用させる検出対象物質の選択性を向上させることができ、より正確な分析を行なうことが可能となる。
【００２６】
また、本発明の更に別の要旨は、上述したカンチレバーセンサ、即ち、カンチレバー及び上記カンチレバーに固定化された検出対象物質と相互作用しうる糖鎖を有し、上記検出対象物質と上記糖鎖とが相互作用した場合にはたわみを生じるカンチレバーセンサの上記糖鎖に検体液を接触させ、該カンチレバーセンサのたわみ量を測定することを特徴とする、検体液中の検出対象物質の検出方法に存する（請求項２３）。これにより、これにより、検出対象物質を簡単な構成により高感度に短時間で検出することができる。
【００２７】
このとき、検体液の検出を行なうたびに上記カンチレバーセンサを交換することが好ましい。これにより、検出精度を高めることが可能になる。
また、使用済みの上記カンチレバーセンサに検出液を除去する洗浄処理を行ない、洗浄した上記カンチレバーセンサを用いて検出を行なうことも好ましい（請求項２４）。これにより、検出コストを低下させることが可能となる。
【００２８】
また、このようにして該カンチレバーセンサを繰り返し検出に用いた後、使用限界に達したところで、該カンチレバーセンサを交換することが好ましい（請求項２５）。繰り返し使用するにつれてカンチレバー上に固定化されている糖鎖のうち、検出対象物質と相互作用可能なものの数が減少し、ある時点で充分な検出が行なえなくなってしまうため、その前にカンチレバーセンサの交換を行なうようにする。これにより、検出を効率的に行なうことができる。
【００２９】
さらに、使用済みの上記カンチレバーセンサに上記糖鎖を除去して再び上記糖鎖を固定化する再生処理を行なった後、上記糖鎖を再度固定化した上記カンチレバーセンサを用いて検出を行なうようにしても好ましい。これによっても、検出コストを低下させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のカンチレバーセンサ、センサシステム、及び、検体液中の検出対象物質の検出方法によれば、ウイルスや細菌などの検出対象物質を、簡便な構成により、高感度に短時間で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
［Ｉ．カンチレバーセンサ］
本発明のカンチレバーセンサは、検出対象物質を検出するためのセンサであり、カンチレバーと、カンチレバーに固定化された、上記検出対象物質と相互作用しうる糖鎖とを有する。これにより、糖鎖に検出対象物質を含む検体液が接触し、上記の検出対象物質と糖鎖とが相互作用した場合には、カンチレバーセンサの表面に表面応力の変化が生じてカンチレバーセンサがたわむようになっている。したがって、このたわみの大きさ（以下適宜、「たわみ量」という）を測定すれば、検出対象物質の量、濃度、種類などを測定することが可能となる。
【００３２】
［１．検出対象物質］
検出対象物質は、カンチレバーセンサを用いて検出しようとする対象となる物質である。その種類や状態に特に制限は無いが、通常は、検体液中に溶解又は分散した状態で検出に用いられる。また、検出対象物質は、１種を単独で検出するようにしてもよいし、２種以上を任意の組み合わせで検出するようにしても良い。
【００３３】
ただし、検出対象物質のうちでも、糖鎖と相互作用しうる部位を２以上有するものは、高い検出感度で検出を行なうことが可能であるため、本発明のカンチレバーセンサで検出を行なうのに適している。即ち、糖鎖に対して相互作用できる部位を２以上有している検出対象物質の場合、１つの検出対象物質が２以上の部位において相互作用をすることができる。ここで、カンチレバー表面の表面応力の変化は、相互作用による表面自由エネルギーの変化に由来するため、相互作用する点（部位）が多いほど大きくなる。このため、２以上の部位で相互作用する検出対象物質の検出においては、表面応力の変化により生じるたわみが大きくなる。したがって、本発明のカンチレバーセンサにおいては、糖鎖と２以上の部位で相互作用できる検出対象物質は、通常、糖鎖と単独の部位のみで相互作用する検出対象物質よりも高い検出感度で検出を行なうことができる。また、多数の部位において相互作用を生じうるものの方が相互作用によって生じる表面応力の変化も大きくなるため、糖鎖と相互作用しうる部位を５以上有しているものが好ましく、１０以上有するものがより好ましい。
【００３４】
このように２以上の部位で糖鎖と相互作用できる検出対象物質の例としては、ウイルスや細菌が挙げられる。一般に、ウイルスや細菌の表面には、感染する細胞表面の糖鎖と結合するタンパク質（以下適宜、「結合タンパク質」という）が存在していて、この結合タンパク質が細胞表面の糖鎖と結合することにより、細胞がウイルスや細菌に感染する。したがって、検出対象物質としてウイルスや細胞を検出する場合には、上記の結合タンパク質を相互作用する部位とし、上記の感染時の結合を相互作用として用いて、検出を行なうようになっている。
【００３５】
図１はウイルスについて説明するための模式図である。図１に示すように、通常、ウイルス１の結合タンパク質２は、ウイルス１の表面に多数分布して存在している。したがって、カンチレバーセンサ３上の糖鎖４とウイルス１とが結合した場合、カンチレバーセンサ３の糖鎖４と結合したウイルス１の数よりも、ウイルス１と結合している糖鎖４の数の方が多くなる。即ち、カンチレバーセンサ３上の糖鎖４とウイルス１とは２以上の部位において結合することができるため、表面応力の変化を大きくすることができる。このことは、細菌の場合についても同様である。
【００３６】
検出対象物質の一例である細菌の具体例としては、大腸菌、コレラ菌、ブドウ球菌、炭疽菌、淋菌、ペスト菌、レジオネラ菌、赤痢菌、チフス菌、ピロリ菌、結核菌、ボツリヌス菌、破傷風菌、ジフテリア菌などが挙げられる。
【００３７】
また、検出対象物質の一例であるウイルスの具体例としては、Ｂ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、レオウイルス、脳心筋炎ウイルス、エイズウイルス、ロタウイルス、コロナウイルス、パルボウイルス、センダイウイルス、ニューカッスル病ウイルス、ヘルペス１型ウイルス、テングウイルス、インフルエンザウイルスなどが挙げられる。なお、インフルエンザウイルスとしては、ヒトインフルエンザウイルス、トリインフルエンザウイルスなどが挙げられる。
【００３８】
ところで、特定物質と検出対象物質との「相互作用」とは特に限定されるものではないが、通常は、共有結合、疎水結合、水素結合、ファンデルワールス結合、及び静電力による結合のうち少なくとも１つから生じる分子間に働く力による作用を示す。ただし、本明細書に言う「相互作用」との用語は最も広義に解釈すべきであり、いかなる意味においても限定的に解釈してはならない。
【００３９】
［２．カンチレバー］
図２は、本実施形態のカンチレバーセンサの要部を表わす模式的な斜視図である。図２に示すように、本実施形態のカンチレバーセンサ３は、カンチレバー５と、カンチレバー５に固定された糖鎖４とを有する。なお、カンチレバー５の糖鎖４が固定された部位を糖鎖固定部６と呼ぶ。なお、図２において図１と同様のものは同様の符号を用いて示す。また、図２においては糖鎖４の図示は省略してある。
【００４０】
本発明において用いるカンチレバー５に制限はなく、公知のカンチレバーを任意に用いることができる。
カンチレバー５の材料に制限は無く任意の材料を用いることができるが、通常は、可撓性を有するものを用いる。カンチレバー５の材料の具体例としては、例えば、シリコン、窒化シリコンなどが挙げられる。
【００４１】
また、カンチレバー５の形状にも制限は無いが、通常は、カンチレバー５は自由端と固定端とを有する直方体形状の部材として形成される。また、他の例としては、三角形の一辺を固定端とした形状や、更にその三角形の内側を打ち抜いた形状も可能である。本実施形態においては、カンチレバー５は、図２に示したように、支持部材７から直方体形状に延在して形成された部材であるとして説明する。
【００４２】
さらに、カンチレバー５の寸法にも制限は無いが、通常は、長さＬ（即ち、自由端から固定端までの距離）が、糖鎖４と検出対象物質との相互作用により生じるたわみを確実に測定できるだけ充分に長く形成されていることが好ましい。寸法の一例を挙げれば、カンチレバー５を直方体形状に形成した場合、長さＬは１０μｍ〜１０００μｍ、幅Ｗは５μｍ〜５００μｍ、厚さＴは０．１μｍ〜５μｍの範囲にそれぞれ設定することが好ましい。
【００４３】
また、カンチレバー５の作製方法にも制限はなく、公知の方法を任意に用いることができる。例えば、既存の半導体プロセスなどにより、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）中で使用されるようなカンチレバーと同様にして作製することができる。
さらに、カンチレバー５表面には、糖鎖４が固定化された糖鎖固定部６に凹凸が形成されるよう、凹凸パターン８を形成することが好ましい。カンチレバーセンサ３の検出感度を高めるためである。詳細については、糖鎖固定部６の説明と共に後述する。
【００４４】
なお、カンチレバーセンサ３のたわみ量を測定する方法の一例として、電気式の方法がある。この電気式のたわみ量を測定する場合、カンチレバー５の表面（通常は片面）には圧電抵抗素子部がパターニングされることがある。圧電抵抗素子部の材料、パターン形状、寸法などに制限は無く任意であるが、たわみ量を有効に測定する観点からは、圧電抵抗素子部のカンチレバー５の長さ方向の長さＬができるだけ長いこと、又は、カンチレバー５自体の長さＬに近い方が好ましい。電気式のたわみ量測定を行なう場合、圧電抵抗素子部が形成されていない部分のたわみ量を測定することができないので、たわみが生じるカンチレバー５の長さ方向のより広い範囲に圧電抵抗素子部をパターニングすることが好ましいためである。具体的には、カンチレバー５の長さＬに対する圧電抵抗素子部の長さの割合が、通常５０％以上、好ましくは７０％以上であることが望ましい。
本実施形態においては、金属膜９の下のカンチレバー５表面に圧電抵抗素子部（図示省略）が設けられ、また、支持部材７表面には金属膜９と絶縁されるよう圧電抵抗素子部の配線として機能する金属膜パターン（図示省略）が形成されているとして説明する。
【００４５】
［３．糖鎖］
カンチレバー５の表面には、上記の相互作用が生じた場合にカンチレバーセンサ３にたわみが生じるよう糖鎖４が固定化されている。この際、糖鎖４はカンチレバー５に対して直接固定化されていても良く、間接的に固定化されていても良い。
【００４６】
糖鎖４の種類に制限は無く、公知の糖鎖から検出対象物質の種類に応じて適当な糖鎖を採用して用いることができる。ただし、中でもウイルスや細菌のような検出対象物質の検出を行なう場合には、１つの検出対象物質が２以上の部位において相互作用しうる糖鎖４を用いることが好ましい。これにより、上述したように、より大きな表面応力の変化を生じさせ、カンチレバーセンサの検出感度を高めることが可能となるためである。
【００４７】
また、糖鎖４を構成する単糖の置換基部分を除いた炭素数は、通常４以上、好ましくは６以上、また、通常１２以下、好ましくは１０以下が望ましい。この範囲外では、検出対象物質表面にある糖鎖と相互作用できる部位（結合タンパク質等）との結合が有効に行なわれない虞があるためである。
さらに、糖鎖４を構成する単糖は、１種を単独で用いても良く、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【００４８】
また、糖鎖４を構成する単糖の数は、通常１以上、好ましくは３以上、また、通常２０以下、好ましくは１０以下であることが望ましい。この範囲の上限を上回ると糖鎖の合成コストが大きくなり、実用的でなくなる虞があるためである。
【００４９】
さらに、糖鎖４は、グルコース、ガラクトース、マンノース、フコース、キシロース、Ｎ−アセチルグルコサミン、Ｎ−アセチルガラクトサミン、シアル酸などの単糖及びその誘導体により構成される。この際、糖鎖４を構成する少なくとも１つの単糖の中に、シアル酸又は置換シアル酸が含まれることが好ましい。置換シアル酸の例としてはフッ素化シアル酸が挙げられ、具体例としては３−フルオロシアル酸が挙げられる。これにより、検体中に含まれる酵素などによる糖鎖の分解が起き難くなるという利点がある。
また、糖のグルコシド結合部が、酸素原子の代わりに、窒素原子、炭素原子、硫黄原子のいずれかであることが好ましい。これにより、検体中に含まれる酵素などによる糖鎖の分解が起き難くなるという利点がある。
【００５０】
糖鎖４の具体例としては、［ＮｅｕＡｃα２−６（３）Ｇａｌβ１−４（３）ＧｌｃＮＡｃβ１−］構造を有するシアリルラクト系Ｉ型及びII型糖鎖、［ＮｅｕＡｃα２−６（３）Ｇａｌβ１−４（３）ＧａｌＮＡｃβ１−］構造を有するシアリルガングリオ系糖鎖、［ＮｅｕＡｃα２−６（３）Ｇａｌβ１−４（３）Ｇｌｃβ１−］構造を有するシアリルラクトース糖鎖などがを挙げることができるが、これらに限定はされない。
【００５１】
また、カンチレバー５に固定化する糖鎖４の密度に制限は無いが、糖鎖固定部６における面積当たりの糖鎖４の密度（固定化密度）は、通常１．０×１０-10ｍｏｌ／ｃｍ2以上、好ましくは１．０×１０-9ｍｏｌ／ｃｍ2以上、より好ましくは１．０×１０-8ｍｏｌ／ｃｍ2以上、また、通常１．０×１０-2ｍｏｌ／ｃｍ2以下、好ましくは１．０×１０-3ｍｏｌ／ｃｍ2以下、より好ましくは１．０×１０-4ｍｏｌ／ｃｍ2以下である。固定化された糖鎖４の表面密度が低すぎると検出感度が低下する虞があり、一方、糖鎖４の表面密度が高すぎると、糖鎖４と検出対象物質との相互作用が阻害される虞があるためである。
【００５２】
なお、糖鎖４は、用途に応じて、１種を単独で用いても良く、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
また、通常、糖鎖は、人工的に合成することが可能である為に、目的とする検出対象物質への選択性の高い構造を設計、合成することが可能である。
【００５３】
［４．糖鎖の固定化法］
カンチレバー５表面に糖鎖４を固定して糖鎖固定部６を形成する手法に制限は無いが、通常は、以下の第１の固定化手法及び第２の固定化手法のうちのいずれかの手法により固定化を行なう。
［４−１．第１の固定化手法］
図３は、第１の固定化手法により糖鎖４を固定化した場合の糖鎖固定部６近傍を拡大して模式的に示す断面図である。なお、図３においては、説明のためにカンチレバー５表面の凹凸パターン８の平面部について示している。また、図３において図１，図２と同符号のものは、図１，図２と同様のものを表わす。
【００５４】
第１の固定化手法によりカンチレバー５表面に糖鎖４を固定化する場合は、図３に示すように、カンチレバー５表面に金属膜９を成膜し、成膜した金属膜９上に有機分子１０を固定して、この有機分子１０上に糖鎖４を固定化する。これにより、糖鎖固定部６は、カンチレバー５の表面に成膜された金属膜９と、金属膜９上に固定された有機分子１０と、有機分子１０上に固定化された糖鎖４とを有する部分として形成される。なお、図３においては、説明のためにカンチレバー５表面の凹凸パターン７の平面部について示している。また、有機分子１０は説明のため、有機分子１０を個々に描くのではなく有機分子１０が集合した層として描いてある。
【００５５】
金属膜９は、その表面に有機分子１０を固定することができれば他に制限は無く、任意の材料で形成することができる。
また、金属膜９は１層のみを単独で形成した単層構造の膜としてもよく、２以上の層を任意の組み合わせ及び厚みで積層した構造の膜としても良い。
【００５６】
ただし、金属膜９の最外層は、金で形成されていることが好ましい。即ち、金属膜９が単層構造を有している場合は金属膜９自体を金で形成し、積層構造を有している場合は有機分子１０が固定される最も外側の層が金で形成されることが好ましい。これにより、金属膜９に有機分子１０を簡単に固定することができる。
さらに、金属膜９が積層構造を有している場合は、金属膜９は、カンチレバー５の表面と金属膜９の最外層との間にクロムからなる層を有していることが好ましい。これにより、金属膜９とカンチレバー５表面との接着力が向上するという利点が得られる。
【００５７】
また、金属膜９の膜厚に制限は無く任意であるが、通常１ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上、また、通常１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下である。この範囲の下限を下回ると有機分子１０の固定が不十分になってしまう虞があり、上限を上回ると良好な金属膜を成膜できなくなるの虞があるためである。
【００５８】
さらに、上記の金属膜９の形成方法に制限は無く、公知の方法を任意に用いることができるが、通常は、スパッタリング、蒸着などにより形成する。
なお、カンチレバー５自体が金属により形成されている場合、カンチレバー５の表面を金属膜９として利用することも可能である。
【００５９】
上記の金属膜９上には、有機分子１０が固定される。この有機分子１０は、金属膜９に対して固定することができ、また、この有機分子１０上に糖鎖４を固定化することができるものであればその種類に制限は無く、公知の有機分子から固定化する糖鎖４の種類等に応じて適当なものを任意に用いることができる。
【００６０】
ただし、上記の有機分子１０は、その末端にメルカプト基（−ＳＨ基）を有していることが好ましい。この場合、有機分子１０は金属膜９に対して、安定な「硫黄−金属結合」で固定されるため、有機分子１０を金属膜９に強固に固定することが可能となる。
有機分子１０の具体例を挙げると、１６−メルカプトヘキサデカノイック・アシッドなどが挙げられる。
【００６１】
なお、有機分子１０は１種を単独で用いても良く、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
さらに、有機分子１０の固定量は任意であるが、通常は高密度に固定することが好ましい。これにより、固定化されている有機分子層の膜厚が均一化することができるという利点がある。
【００６２】
また、有機分子１０は金属膜９表面に２次元的に固定してもよいが、３次元的に積層して構成するようにしても良い。さらに、有機分子１０を層として形成する場合、単層構造であっても積層構造であっても良い。ただし、通常は単層構造とすることが望ましい。複数層であるよりも、単層構造である方が、有機分子層の膜厚を制御することが容易であるためである。なお、図３においては有機分子が単層に形成されたものを例として示した。
【００６３】
さらに、有機分子の固定方法に制限は無く、公知の方法を任意に用いることができるが、通常は、「硫黄−金属結合」により固定化される。
【００６４】
また、上記の有機分子１０上には糖鎖４が固定化され、これにより、金属膜９及び有機分子１０を介して糖鎖４がカンチレバー５表面に固定化されて、糖鎖固定部６が形成されている。
ここで、糖鎖４はどのような結合により有機分子１０に固定化されていてもよいが、通常は、共有結合によって固定化されていることが望ましい。これにより、糖鎖４を有機分子１０に強固に固定化することができる。このような場合、糖鎖４は、例えばエステル結合、アミド結合、−Ｃ＝Ｎ−結合、エーテル結合、チオエーテル結合、炭素原子による結合などを介して固定化されていることが望ましい。なお、糖鎖４は１種の結合により固定化されていても良く、任意の２種以上の結合により固定化されていても良い。
また、糖鎖４には、固定化するための官能基が結合していても良い。さらに、上記の官能基は、別の官能基を介して糖鎖４を構成する単糖に結合していても良い。
【００６５】
また、有機分子１０上に糖鎖４を固定化する場合、その具体的な操作は任意である。通常は、糖鎖４の溶液を有機分子１０に接触させることにより、有機分子１０上に糖鎖４を固定化する。
【００６６】
［４−２．第２の固定化手法］
図４は、第２の固定化手法により糖鎖４を固定化した場合の糖鎖固定部６近傍を拡大して模式的に示す断面図である。なお、図４においては、説明のためにカンチレバー５表面の凹凸パターン８の平面部について示している。また、図４において図１〜図３と同符号のものは、図１〜図３と同様のものを表わす。また、有機分子１０は説明のため、有機分子１０を個々に描くのではなく有機分子１０が集合した層として描いてある。
【００６７】
第２の固定化手法によりカンチレバー５表面に糖鎖４を固定化する場合は、図４に示すように、カンチレバー５表面に金属膜９を成膜し、成膜した金属膜９上に有機分子１０を固定し、有機分子１０上に糖鎖４を含む多孔質マトリックス１１を結合させ、この多孔質マトリックス１１中において糖鎖４を固定化する。これにより、糖鎖固定部６は、カンチレバー５の表面に成膜された金属膜９と、金属膜９上に固定された有機分子１０と、有機分子１０上に結合された多孔質マトリックス１１とを有し、多孔質マトリックス１１に固定化された糖鎖４を有する部分として形成される。
【００６８】
第２の固定化手法においても、第１の固定化手法と同様に、カンチレバー５の表面に金属膜９が形成され、この金属膜９上に有機分子１０が固定される。
第２の固定化手法における金属膜９は、第１の固定化手法で説明した金属膜９と同様である。
また、第２の固定化手法における有機分子１０は、その上に糖鎖４が固定化される代わりに多孔質マトリックス１１が結合されることの他は、第１の固定化手法で説明した有機分子１０と同様である。
【００６９】
上記の有機分子１０上には多孔質マトリックス１１が結合される。ここで多孔質マトリックス１１とは、糖鎖４と他の分子１２とのコンジュゲートを有機分子１０上に固定したゲル状構造体のことであり、糖鎖４と他の分子１２とが構成する骨格により多孔質のマトリックスとして構成されるものである。この多孔質マトリックス１１を用いれば、糖鎖４を高密度に固定化することができるため、カンチレバーセンサ３の感度を高めることができる。
【００７０】
多孔質マトリックス１１の作製方法に制限は無いが、通常は、多孔質マトリックス１１を構成する糖鎖４と他の分子１２とを含む溶液又は分散液を調製し、この溶液又は分散液をカンチレバー５上の有機分子１０に接触させて作製する。この際、溶媒又は分散媒として、通常は水を用いる。これにより、多孔質マトリックス１１をヒドロゲルとして作製することができる。
【００７１】
また、多孔質マトリックス１１中において、糖鎖４と他の分子１２との結合は、通常、糖鎖４と有機分子１０との結合として第１の固定化手法で例示した結合と同様である。したがって、糖鎖４は多孔質マトリックス１１に共有結合で固定化されていることになり、また、その際に固定化に用いられる結合の具体例も第１の固定化手法で例示したものと同様である。
【００７２】
さらに、糖鎖４とともに多孔質マトリックス１１を構成する他の分子１２に制限は無いが、通常は有機分子を用いる。具体例としては、アガロース、デキストラン、カラゲナン、アルギン酸、デンプン、セルロース等の多糖類、及びこれらのカルボキシメチル誘導体等の誘導体、並びに、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール等の水膨潤性有機ポリマーなどが挙げられる。
【００７３】
［４−３．その他の固定化方法］
糖鎖４は、上記第１及び第２の固定化方法によらず、その他の固定化方法により固定化するようにしても良い。したがって、糖鎖４の固定化方法としては、糖に限らず有機化合物をセンサー表面に固定化する方法として既に知られている方法を任意に用いることもできる。
例えば、ビオチン化された糖を固定化する方法は国際公開第ＷＯ０１／４０７９６号パンフレットに示されており、また、例えばディールスアルダー反応による固定化方法は「Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｂｉｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．９，４４３−４５４，２００２」に例示されている。さらに、例えば、疎水相互作用による固定化方法は、「Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２００２，３，４１１−４１４」に示されている。また、他にも例えば糖の還元アミノ化後にニトロセルロース膜に固定化する方法が、「Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，２０，１０１１−１０１７，２００２」に例示されている。糖鎖４の固定化方法は、糖鎖４の種類や、糖鎖４に結合した官能基、また固定化するカンチレバー５の表面の性質に起因する化学的要因や、経済的要因などにより最適なものを選ぶことができる。
【００７４】
なお、本実施形態においては、第１の固定化手法により糖鎖４をカンチレバー５の図中上面全体に固定化したものとして説明するが、第２の固定化手法をはじめ、その他の固定化手法により糖鎖４を固定化した場合も同様に本発明の効果を得ることができる。
【００７５】
［５．凹凸パターン］
図２に示すように、糖鎖固定部６には適宜凹凸パターン８を形成することが好ましい。これにより、検出対象物質が検出対象物質と相互作用しうる部位を２以上有するものである場合に、より多くの部位において相互作用を生じさせることができ、したがって、カンチレバーセンサ３の検出感度を高めること可能となる。即ち、図５に示すように、凹凸パターン８が形成された糖鎖固定部６に検出対象物質１３が来て糖鎖４との相互作用が生じた場合、検出対象物質１３は複数方向（図５では図中下方及び右方）に存在するより多くの部位において相互作用することができるため、相互作用によって生じる表面応力の変化量が大きくなり、それに伴ってたわみ量も大きくなる。
なお、図５は検出対象物質１３が糖鎖固定化部６において糖鎖４と相互作用している様子を表わす模式図であるが、簡単のため、図３，図４で描いた金属膜９及び有機分子１０は図示を省略してある。
【００７６】
凹凸パターン８の形状は任意である。滑らかな凹凸を形成するようにしてもよいし、不連続な段差を有する凹凸を形成しても良い。また、溝状に連続する凹凸を形成してもよいし、窪みや山部のような断続的な凹凸を形成しても良い。本実施形態においては、多数の溝が幅方向に並列して形成された凹凸パターン８が設けられているものとする。
【００７７】
また、凹凸パターン８の寸法についても制限は無く任意であるが、検出対象物質や糖鎖４などの種類や量に応じて検出感度が高くなるよう任意に設定することが好ましい。
具体的には、凹凸パターン８の幅は通常１０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍ以上、また、通常１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下が望ましい。この範囲の下限を下回ると検出対象物質が凹凸パターン８内に入り込めなくなる虞があり、上限を上回ると凹凸パターン８が無い場合に比べて特に効果が認められなくなる虞があるためである。
【００７８】
一方、凹凸パターン８の深さは通常１０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍ以上、また、通常１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下が望ましい。この範囲の下限を下回ると検出対象物質が凹凸パターン８内に入り込めなくなる虞があり、上限を上回ると凹凸パターン８が無い場合に比べて特に効果が認められなくなる虞があるためである。
【００７９】
さらに、凹凸パターン８は周期的に形成されていることが好ましい。凹凸パターン８の形成が簡単になること、糖鎖４と検出対象物質との相互作用をより厳密に制御できることなどの利点が得られるためである。
【００８０】
凹凸パターン８を形成する形成方法にも制限は無いが、例えば、カンチレバー５表面の糖鎖４を固定化する部位に直接凹凸パターン８をパターニングして形成することができる。この際用いる具体的方法に制限は無く公知の方法を用いれば良いが、例えば、カンチレバー５表面に直接凹凸パターン８をパターニングする場合、レジストで部分的に表面を保護した状態でエッチングする方法などが挙げられる。
【００８１】
また、例えば糖鎖４を固定化するためにカンチレバー５表面に金属膜９が形成されている場合には、金属膜９の膜厚を変化させることにより金属膜９において凹凸パターン８を形成することもできる。この際用いる具体的方法に制限は無く公知の方法を用いれば良いが、例えば、金属コロイド粒子を予め形成した金属膜９の表面に吸着させる方法や、金属膜９表面をレジスト等により部分的に保護した状態でエッチングする方法などが挙げられる。
なお、本実施形態においては、凹凸パターン８はカンチレバー５表面に直接凹凸パターン８がパターニングされることで形成されたものとして説明する。
【００８２】
［６．その他］
カンチレバーセンサ３のたわみは、カンチレバー５の両面の表面応力の差によって生じる。したがって、カンチレバー５は、糖鎖４と検出対象物質との相互作用が生じた場合にカンチレバー５の両面間（図２中の上面と下面）で表面応力に差が生じるように構成する。具体的な構成は任意であるが、通常は、カンチレバー５の両面のうちの片面にのみ糖鎖４を固定化し、反対側の面には糖鎖４を固定化しないようにする。その際、金属膜９を用いて糖鎖４の固定化を行なう場合には、金属膜９を糖鎖４を固定化する片面にのみ形成して反対側の面には形成しないようにすると、一方の面（上記片面）にだけ簡単に糖鎖４を固定化することができる。また、両面に金属膜９を設ける場合でも、糖鎖４を固定化する片面の金属膜９（第１の金属膜）の最外層を糖鎖４を固定化しやすい金属（例えば、金など）で形成し、反対側の面の金属膜（第２の金属膜）の最外層を糖鎖４を比較的固定化しにくい金属（例えば、アルミニウム、銅、銀などの、金以外の金属）で形成するようにすれば、一方の面（上記片面）にだけ簡単に糖鎖固定部６を形成することができる。
【００８３】
また、カンチレバー５の両面間で表面応力に差を生じさせるには、例えば、カンチレバー５の両面のうちの一方の面と他方の面とに固定化される糖鎖４の量を異なるようにしてもよい。さらに、例えば、カンチレバー５の両面のうちの一方の面と他方の面とで固定化する糖鎖４の種類を異なるようにしてもよい。
本実施形態においては、カンチレバー５の図２中上面５Ａにのみ糖鎖４を固定化し、カンチレバー５の図２中下面５Ｂ及び側面５Ｃには糖鎖４を固定化しないようにして、これにより、カンチレバー５の両面間で表面応力に差が生じるようになっているとして説明する。
【００８４】
また、カンチレバーセンサ３のたわみ量を光学式で測定する場合、通常はカンチレバー５の表面に反射膜を形成する。この際、カンチレバー５上に糖鎖４を固定化するために設けた金属膜９を、反射膜として利用することも可能である。
さらに、カンチレバーセンサ３のたわみ量を電気式で測定する場合には、通常は圧電抵抗素子部を設けるが、金属膜９を圧電抵抗素子部として利用することも可能である。ただし、この場合、金属膜９はカンチレバー５の長さ方向において、少なくとも圧電抵抗素子部が設けられている範囲に亘って形成されることが望ましい。これは、圧電抵抗素子部のたわみが信号として検出される一方、圧電抵抗素子部以外のたわみは検出されないからである。
【００８５】
また、カンチレバー５上の金属膜９は、糖鎖４を固定する機能を有していることから、カンチレバー５の支持部材７上には金属膜９を設けないことが好ましい。このことにより、検出には関係のない位置に糖鎖４を固定化することを避けることができる。ただし、本実施形態においては、製造を簡単にするため、支持部材７上にもカンチレバー５の図中上面５Ａの上面から連続して金属膜９を形成してあるものとして説明する（図８参照）。
【００８６】
［II．センサシステム］
上述したカンチレバーセンサ３を用いて検出対象物質の検出を行なう場合、上記カンチレバーセンサ３のたわみ量を測定することができればどのようなセンサシステム（測定系）を用いても良いが、通常は、上述したカンチレバーセンサ３と、糖鎖固定部６に検体液を接触させる検体液接触部と、カンチレバー５のたわみ量を測定するたわみ量測定部とを備えたセンサシステムを用いる。以下、図６にセンサシステムの一例の要部の概要を模式的に示して説明するが、本発明のセンサシステムは以下の例に限定されるものではない。なお、図６において図１〜図５で用いた符号と同様の符号で示す部分は、図１〜図５と同様のものを表わす。
【００８７】
図６に示すように、このセンサシステムは、上記の糖鎖４を固定化されたカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４を取り付けたカンチレバーホルダ１５と、検体液接触部である検出ユニット１６と、たわみ量測定部及び補正用たわみ量測定部である測定器１７と、たわみ量差出力部及び使用限界検出部である計算装置１８と、カンチレバー振動部であるアーム１９とを備えている。
【００８８】
カンチレバーホルダ１５は、下方に向けて開口した中空を内部に有する筐体であり、内部の中空にはカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４が取り付けられている。
また、カンチレバーホルダ１５の側壁には、使用時にカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４が検体液に接触できるよう、カンチレバーホルダ１５内に検体液を導入するための導入口１５Ａが設けられている。カンチレバーホルダ１５は使用時には、図６に矢印で示すように検出ユニット１６内の流路２０を流れる検体液中に浸されるが、導入口１５Ａにより、検体液はカンチレバーホルダ１５内をも流通し、その流通過程でカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４それぞれの表面に接触するようになっている（図７参照）。
【００８９】
さらに、カンチレバーホルダ１５の上部のカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４が取り付けらえれる部分には電極（図示省略）が形成されていて、この電極を通じてカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４のたわみ量が信号として測定器１７に送られるようになっている。
【００９０】
本センサシステムにおいて、カンチレバーホルダ１５に取り付けられているカンチレバーセンサ３は、糖鎖固定部６を片面に形成されてものとして上述したカンチレバーセンサ３である。また、このカンチレバーセンサ３においては、上記のように、糖鎖４の固定化に用いた金属膜９の下に圧電抵抗素子部（図示省略）を設けてあり、この圧電抵抗素子部に、支持部材７上の金属膜９とは絶縁されるようにパターニングされた金属膜パターンと、カンチレバーホルダ１５に設けられた電極とを介して、計測器１７に接続された配線がつなげられている。
【００９１】
一方、補正用カンチレバー１４は、環境変化等によるたわみ量を影響を排除するべく、カンチレバーセンサ３のたわみ量に補正を加えるための補正値を測定する目的で使用するカンチレバーである。
カンチレバーセンサ３には、検出対象物質と糖鎖４とが相互作用することにより生じる表面応力の変化以外にも、温度や圧力等の環境の変化によっても、そのたわみ量が変化する。したがって、たわみ量の測定を行なう場合、環境変化によるたわみの影響を排除して、目的とする検出対象物質と糖鎖４とが相互作用したことにより生じたたわみ量のみを測定することが望ましい。補正用カンチレバー１４は、上記の環境変化によるたわみ量を排除するために用いられる。
【００９２】
補正用カンチレバー１４は、通常、表面全体に糖鎖４が固定化されていないことが好ましい。この場合、補正用カンチレバー１４の全表面１４Ａが、糖鎖４を固定化されていない非固定化部として機能する。
さらに、補正用カンチレバー１４は、糖鎖４を固定化しないこと以外は、補正対象であるカンチレバーセンサ３と可能な限り同様に形成することがより好ましい。具体的には、寸法及び材質等ができるだけ等しいことが好ましい。これにより、カンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４それぞれに同様の環境変化が加わったとき、両者には環境変化によるたわみが同じ量だけ生じる。したがって、カンチレバーセンサ３のたわみ量は相互作用によるたわみ量と環境変化によるたわみ量との和となり、一方、補正用カンチレバー１４のたわみ量は環境変化によるたわみ量のみとなるため、両者の差を算出することによって相互作用によるたわみ量を正確に測定することが可能となる。
【００９３】
ただし、補正用カンチレバー１４には、金属膜を形成しないようにしても好ましい。即ち、補正用カンチレバー１４の全表面１４Ａを、金属膜を設けない非成膜部としてもよい。このことにより、補正用カンチレバー１４には金属膜を介した糖鎖４の固定化を行なうことが出来なくなるため、カンチレバーセンサ３と同様の処理を行なっても補正用カンチレバー１４表面に糖鎖４が固定化されず、したがって、補正用カンチレバーの作製や取り扱いが容易になるからである。
【００９４】
また、補正用カンチレバー１４に、アルミニウム、銅、銀等の、金以外の金属が最外層になるように金属膜を設けてもよい。通常、これらの金以外の金属を用いた場合、有機分子１０と金属との結合力は金を用いた場合に比べて小さくなるため、補正用カンチレバー１４の糖鎖４を固定化する能力は、カンチレバーセンサ３の糖鎖４を固定化する能力よりも小さくなる。したがって、カンチレバーセンサ３と同様の処理を行なっても補正用カンチレバー１４表面に糖鎖４が固定化されず、したがって、補正用カンチレバーの作製や取り扱いが容易になる。
【００９５】
また、補正用カンチレバー１４に、カンチレバーセンサ３に固定した糖鎖４とは検出対象物質に対する相互作用の大きさが異なる別の補正用の糖鎖（以下適宜、「補正用糖鎖」という）を固定化しておいても良い。この場合、補正用糖鎖が固定化された部位は補正用糖鎖固定化部として機能する。例えば検出対象物質と全く相互作用を生じない適当な補正用糖鎖を補正用カンチレバー１４に固定化した場合には、カンチレバーセンサ３に生じる環境変化によるたわみに非常に近いたわみを補正用カンチレバー１４に生じさせ、カンチレバーセンサ３に生じる相互作用によるたわみ量をより正確に測定することが可能となる。
【００９６】
補正用カンチレバー１４の作製方法に制限はなく任意である。しかしながら、例えばカンチレバーセンサ３の説明において一製造方法として例示した半導体形成プロセスを利用してカンチレバーを作製した場合、同一条件で作製した場合であっても、作製ロット間、ウエファ間、さらには同一ウエファ内の場所間で、膜厚や材質に差異が生じてしまうことがある。これには、半導体形成プロセス以外の技術においても生じうる。
【００９７】
上記の膜厚や材質の差異は、同一製造ロット同士であれば小さくなり、さらに同一ウエファ内から取り出したもの同士であればより小さくなる。さらに、同一ウエファ内でも、取り出した場所が近いところであればあるほど、その違いはさらに小さくなる。これを利用して、カンチレバーセンサ３用のカンチレバー５と補正用カンチレバー１４とは、同一のウエファから作製されることが好ましく、ウエファ上でも隣り合った位置で作製されることがより好ましい。
【００９８】
また、カンチレバーセンサ３と補正用カンチレバー１４とは互いに切り離さずに一体にのまま用いることも好ましい。切り離さないことによって、これら２つを組み合わせて測定を行なうことが明示されるとともに、両カンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４の取り付け作業も簡易化される。さらに、カンチレバーセンサ３と補正用カンチレバー１４とを互いに切り離さず用いる場合、補正用カンチレバー１４の作製を簡単にする観点からは、補正用カンチレバー１４の表面には金属膜９を成膜しないことが好ましい。これにより、切り離されていない２つの両カンチレバー５，１４の一方（即ち、カンチレバー５）にだけに糖鎖４を固定化し、他方（即ち、補正用カンチレバー１４）には糖鎖４を固定化しないでおくことが容易になる。これは、金属膜９を用いて糖鎖４を固定化する場合には、金属膜９の成膜されていない補正用カンチレバー１４には糖鎖４は固定化されない為である。
【００９９】
ただし、測定器１７として光学式の測定器を用いる場合には、補正用カンチレバー１４にも光源からの光を反射するための反射膜を金属で形成する場合がある。この様な場合、補正用カンチレバー１４の反射膜として糖鎖４を固定化しにくい金属、具体的には、アルミニウム、銅、銀等の金属が最外層となるように反射膜を成膜すればよい。通常、金以外の金属を用いた場合、有機分子１０と金属との結合力は、金を用いた場合に比べて弱くなるため、補正用カンチレバー１４の糖鎖４を固定化する能力は、カンチレバーセンサ３の糖鎖４を固定化する能力よりも小さくなる。
【０１００】
なお、本センサシステムにおいては、補正用カンチレバー１４として、糖鎖４が固定化されていない以外はカンチレバーセンサ３と同様に成形したカンチレバー、即ち、カンチレバー５と、金属膜９と、有機分子１０とを有して構成されたカンチレバーを用いるものとする。また、補正用カンチレバー１４においても、カンチレバーセンサ３と同様、金属膜９の下に圧電抵抗素子部（図示省略）を設けてあり、この圧電抵抗素子部に、補正用カンチレバー１４の支持部材７上の、金属膜９とは絶縁されるようにパターニングされた金属膜パターン（図示省略）と、カンチレバーホルダ１５に設けられた電極とを介して、計測器１７に接続された配線がつなげられている。
【０１０１】
さらに、カンチレバーホルダ１５は、可動に設けられたアーム１９の先端に着脱可能に構成されていて、使用時にはアーム１９に取り付けられるようになっている。アーム１９は昇降操作が可能であり、カンチレバーホルダ１５、カンチレバーセンサ３、補正用カンチレバー１４等の装着、取り外し、交換などをするときには昇操作してアーム１９を上げ、検出対象物質の検出時には降操作してアーム１９を下げて流路２０にカンチレバーホルダ１５を挿入するようになっている。
【０１０２】
また、アーム１９は、その支持部に振動発生用の圧電抵抗素子部（以下適宜、「振動用圧電素子」という；図示省略）を備えていて、この振動用圧電素子が振動することによりアーム１９も振動を生じさせることができるようになっている。ここで、振動用圧電素子は、印加電圧によって伸び縮みする部材であり、この伸び縮みを利用して振動を生じるようになっている。なお、カンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４に設けられた圧電抵抗素子は素子の伸び縮みに応じてその抵抗値が変化する素子であり、振動用圧電素子とは素子の構成自体は同様であるが、用途が異なるものとなっている。
【０１０３】
アーム１９が振動すると、アーム１９に取り付けられたカンチレバーホルダ１５も振動し、それに伴い内部のカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４も振動することになる。検出対象物質の検出中にカンチレバーセンサ３を振動させることにより、検出対象物質と糖鎖４とを相互作用させる際の選択性を向上させることも可能である。即ち、検出時に検出対象物質以外の物質が糖鎖４と相互作用し、それによる信号が検出対象物質と糖鎖４との相互作用による信号の読み取りの障害になる虞がある場合でも、振動力により、相互作用の大きさが小さい物質はカンチレバーセンサ３から乖離してしまうので、これにより、相互作用が大きい検出対象物質のみを糖鎖４と相互作用させて、検出感度を高めることが可能となるのである。この際、振動の振幅を大きくすることによって、この選択性を向上させることが可能となる。また、具体的な測定の手順としては、まずカンチレバーセンサ３を振動させて検出対象物質以外の物質を乖離させた後、振動を停止し、カンチレバーセンサ３のたわみ量を測定することとなる。
【０１０４】
検出ユニット１６は、カンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４を検体液に接触させる場となる部材である。
本センサシステムにおいて、検出ユニット１６は流路２０を有する容器として形成されていて、検体は、ポンプ（図示省略）によって流路２０内に導入され、カンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４に接触した後、検出ユニット１６外部に排出されるようになっている。
【０１０５】
また、検出ユニット１６の上部には、流路２０にカンチレバーホルダ１５を挿入するための開口部２１が形成されていて、カンチレバーホルダ１５を開口部２１を通じて流路２０に挿入することにより、カンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４が流路２０内の検体液に接触できるようになっている。
【０１０６】
さらに、開口部２１は、カンチレバーホルダ１５を挿入した場合に検出ユニット１６との間に所定の遊び部分を有するよう、カンチレバーホルダ１５よりも大きく形成されている。これは、アーム１９によってカンチレバーホルダ１５を振動させた場合、検出ユニット１６にカンチレバーホルダ１５が接触してしまうことを避けるためである。
【０１０７】
測定器１７は、カンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４それぞれのたわみ量を検出するたわみ量測定器である。
本発明においてたわみ量を測定する測定機器に制限はなく、公知のものを任意に用いることができる。カンチレバーのたわみ量を測定する測定機器としては、一般には、光学式の測定器と電気式の測定器とがある。
【０１０８】
光学式の測定器では、光源からの光をカンチレバーに照射し、その光をカンチレバー上で反射させ、反射光を検出して、その反射光の反射角度を測定することにより、たわみ量を測定する（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ，ｖｏｌ．１４，ｐｐ．１３８３−１３８５，１９９６参照）。したがって、光学式の測定器を用いる場合には、カンチレバーの反射面側には反射膜を設けることになる。
【０１０９】
一方、電気式の測定器では、圧電抵抗素子が片面にパターニングされたカンチレバーを用い、たわみが生じた場合の圧電抵抗素子の抵抗値変化を測定することにより、たわみ量を測定する（Ｕｌｔｒａｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｖｏｌ．９７，ｐｐ．３７１−３７６，２００３参照）。この電気式の測定器の場合、圧電抵抗素子部分のたわみが信号として検出されることになる。
【０１１０】
本実施形態においては、測定器１７として電気式のものを用い、カンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４それぞれに設けられた圧電抵抗素子により、たわみ量の測定を行なうようになっているとして説明する。また、測定器１７で測定されたカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４それぞれのたわみ量は、計算装置１８に送られるようになっている。なお、本実施形態では測定器１７がカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４の両方のたわみ量を測定するものとして説明するが、両者のたわみ量を別々の測定器を用いて測定するようにしても良い。
【０１１１】
計算装置１８では、送られた測定結果から、カンチレバーセンサ３のたわみ量と補正用カンチレバー１４のたわみ量との差を算出し、プリンタ、ディスプレイ等の出力装置（図示省略）へ出力するようになっている。
また、計算装置１８は、測定されたたわみ量から、カンチレバーセンサ３の使用限界を検出するようになっている。ここでいう使用限界とは、カンチレバーセンサ３に固定化された糖鎖４のうち、検出対象物質と相互作用できるものがなくなって、もうそれ以上検出対象物質が相互作用できない限界のことをいう。この使用限界は、例えば、使用限界に対応したたわみ量を予め実験的に求め、その限界値を計算装置１８のメモリ等の記憶部に記録しておき、測定されたたわみ量と記録部の限界値とを比較することにより検出されるようにすることができる。
【０１１２】
ところで、本センサユニットが対象とする検体液とは、検出対象物質の検出を行なう対象となる任意の液体を指し、特に制限はなく任意の液体を用いることができる。例えばインフルエンザウイルスを検出対象物質として検出する場合には、検体液として、鼻腔吸引液、鼻腔拭い液、咽頭拭い液などを用いることができる。この場合、これらの検体液について検出することにより、被験者の感染の有無を診断することができる。
【０１１３】
鼻腔吸引液は、例えば、鼻腔に挿入したチューブからポンプ等による吸引で採取される。また、鼻腔拭い液は、例えば、綿棒を鼻腔に挿入し粘膜表皮を擦り取ることなどにより採取される。さらに、咽頭拭い液は、例えば、綿棒を咽頭に挿入し粘膜表皮を擦り取ることなどによって採取される。
【０１１４】
これらの検体液は、緩衝液、生理食塩水、エタノール、水等の溶媒で希釈してから測定を行なうようにしてもよい。また、綿棒で拭った液については、その綿棒を溶媒中に浸し、綿棒から拭い液を搾り出すことによって、溶媒中に採取した液を溶解させて検体液とするようにしてもよい。
【０１１５】
図７は、本センサシステムの使用時の検出ユニット１６近傍を模式的に示す断面図である。なお、図７において、図１〜図６と同様のものは同様の符号を用いて示す。本センサシステムは以上のように構成されているので、このセンサシステムで検出対象物質の検出を行なう場合、図７に示すように、アーム１９を降操作してカンチレバーホルダ１５を流路２０に挿入した状態で、流路２０に検体液を流通させる。また、それとともにアーム１９の振動を開始させる。
【０１１６】
検体液を流路２０に流通させると、カンチレバーセンサ３に検体液が接触する。このとき、検体液に検出対象物質が含まれていれば、図８に示すように、カンチレバーセンサ３上の糖鎖４と検出対象物質とが相互作用し、カンチレバーセンサ３にたわみが生じる。なお、図８はカンチレバーセンサ３に検出対象物質１３が相互作用した場合にたわみが生じる様子について説明する模式図であるが、簡単のため、凹凸パターン８の図示は省略してある。
また、このとき、アーム１９の振動によってカンチレバーセンサ３を振動させた後、振動を止めてから測定を行なえば、検出対象物質以外の物質が糖鎖４と相互作用して検出感度が低下することは防がれる。
【０１１７】
一方、補正用カンチレバー１４では、検出時のなんらかの環境変化が生じた場合、カンチレバーセンサ３に生じる全たわみ量のうち環境変化に起因する分のたわみ量と同量だけ、たわみが生じる。
上記のカンチレバーセンサ３及び補正用カンチレバー１４のたわみ量は、計測部１７でそれぞれ計測され、その計測結果は計算部１８に送られる。
計算部１８では、送られてきた測定結果から、カンチレバーセンサ３のたわみ量と補正用カンチレバー１４のたわみ量との差を算出する。算出された値は、環境変化によるたわみ量の影響を排除した、検出対象物質と糖鎖４との相互作用によるたわみ量であり、このたわみ量の差により検出対象物質の検出を正確に行なうことができる。なお、算出されたたわみ量の差は、出力装置（図示省略）へ出力される。
【０１１８】
この際、計算部１８では、カンチレバーセンサ３の使用限界の検出も行なっている。したがって、使用限界が検出されれば、その旨が出力装置（図示省略）に出力される。このように使用限界を検出するようにすれば、カンチレバーセンサ３を複数回繰り返して使用する場合などにおいて、カンチレバーセンサ３を交換する時期を適切に把握することができるため、検出を効率的に行なうことが可能となる。
また、流路２０を流れ終わった検体液は、検出ユニット１６の外部に排出される。
【０１１９】
なお、検出対象物質の検出を行なう際、測定条件に特に制限は無いが、ウイルスや細菌糖を検出対象物質とする場合、通常は０℃以上５０℃以下の温度範囲内で検出を行なうことが望ましい。
また、振動や騒音、温度変化の少ない環境で行なうことも望ましい。
【０１２０】
以上のように、上記のセンサシステムを用いて検出対象物質の検出を行なえば、検出対象物質を簡単な構成により高感度に短時間で検出することができる。
従来、カンチレバーを用いたセンサについては開発がなされており、例えば、ＤＮＡハイブリダイゼーション検出センサ（Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２８８（２０００），ｐｐ．３１６−３１８）、抗原抗体反応検出センサ（Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ｂ，Ｖｏｌ．７９（２００１），ｐｐ．１１５−１２６）、マイクロカンチレバー・バイオセンサ（特許番号：ＷＯ９８５０７７３）などが挙げられる。しかし、ここで例示したような従来のセンサは、検出感度が充分でなく、例えばウイルスや細菌などを、実用的な感度で検出することはできなかった。しかし、本発明のカンチレバーセンサは充分な感度を有しているため、従来では検出が困難であった検出対象物質をも高感度に検出することが可能である。
【０１２１】
また、検出対象物質として糖鎖４と相互作用しうる部位を２以上有するものを検出する場合、検出感度を向上させることができる。
さらに、カンチレバーセンサ３に凹凸パターン８を形成したため、検出感度を更に向上させることができる。
【０１２２】
また、補正用カンチレバー１４を用いて補正を行なうようにしたため、環境変化によるたわみの影響を排除し、相互作用によるたわみ量の正確な測定が可能となる。したがって、カンチレバーセンサ３の検出感度を更に高めることが可能となる。
さらに、カンチレバーセンサ３を振動させる機構を設けることにより、糖鎖４と相互作用させる検出対象物質の選択性を向上させることができ、より正確な分析を行なうことが可能となる。
【０１２３】
ただし、本発明のカンチレバーセンサ及びセンサシステムは上述したものに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
例えば、上記のセンサシステムでは流路２０を流通した検体液は検出ユニット１６の外部に排出されるが、この排出液を再度検出ユニット１６内に戻し、循環させるようにしてもよい。これにより、より効率的にカンチレバーセンサ３上の糖鎖４と検出対象物質とを相互作用させて、検出感度をさらに向上させることができるようになる。
さらに、例えば、流路２０を設けずに、直接検出ユニット１６にピペット等で検体液を直接導入、排出するようにしても良い。
【０１２４】
また、例えば、上記実施形態のセンサシステムにおいてはたわみ量を電気式の測定器を用いて測定するようにしたが、光学式の測定器を用いてたわみ量を測定するようにしても良い。例えば、カンチレバーセンサ３のたわみ量を光学式の測定器で測定する場合には、たわみ量測定部として、センサシステムに、カンチレバーセンサ３に光を照射する光源と、光源から発せされた光がカンチレバーセンサ３に当たって反射した反射光を検出する光検出器とを備えさせ、また、カンチレバーセンサ３の表面には光源からの光を反射できるように表面処理（例えば、反射膜を形成する等）を施すようにすればよい。これにより、光源からカンチレバーセンサ３に光を照射し、カンチレバーセンサ３で反射した反射光を光検出器で検出して反射光の反射角度を測定するようにして、カンチレバーセンサ３のたわみ量を測定することができる。これと同様にして、補正用たわみ量測定部を光学式のものとして構成することも可能である。
【０１２５】
さらに、例えば、カンチレバーセンサ３を振動させるためのカンチレバー振動部の構成も、上記の例に限定されず任意である。例えば、振動用圧電素子をアーム１９の支持部に設ける代わりに、図９に示すようにカンチレバーホルダ１５とアーム１９との間に振動用圧電素子１９Ａを設けるようにしてもよい。即ち、アーム１９の先端のカンチレバーホルダ１５を取り付ける部分に、振動用圧電素子１９Ａを設けるようにしてもよい。これによっても、振動用圧電素子１９Ａが生じる振動によりカンチレバーホルダ１５が振動し、カンチレバーセンサ３を振動させることが可能となる。ただし、図９の構成において、振動用圧電素子１９Ａは図示しない電源から電力を供給され、また、図示しない制御装置によりその振動を制御されているものとする。なお、この場合、振動用圧電素子１９Ａ自体がカンチレバー振動部として機能する。また、図９において、図１〜図８と同様の部分は、同様の符号で示す。
【０１２６】
また、例えば、振動用圧電素子をカンチレバーセンサ３自体に設けるようにしてもよい。この場合にも、カンチレバーセンサ３に振動を発生させることが可能になる。ただし、カンチレバーセンサ３の作製プロセスが複雑化してコスト高を招く可能性があるため、現実的には、カンチレバーセンサ３の外部に振動用圧電抵抗素子などのカンチレバー振動部を用意し、カンチレバーセンサ３のベース部を振動させた方が、安価であり、また、構造が簡易であるため、故障しにくいという利点がある。
なお、もちろん、振動用圧電抵抗素子以外の部材を用いて振動を発生させるようにしても良い。
【０１２７】
ところで、上記の例で述べたカンチレバー振動部のような振動部を、検出対象物質と特異的に相互作用する特定物質（例えば、本発明における糖鎖４）を用いて検出対象物質を検出するセンサに用いることは、極めて有用である。即ち、本発明のカンチレバーセンサやセンサーシステム以外のセンサにおいても、検出対象物質と特定物質との特異的な相互作用を検出する際に、検出対象物質以外の物質と特定物質とが非特異的に相互作用し、それによる信号が検出対象物質と特定物質との相互作用による信号の読み取りの障害になる虞がある場合がある。このような場合でも、上記の例のように、振動力によって、検出対象物質以外の物質が特定物質から乖離して相互作用（非特異的な相互作用）を生じなくするようにすれば、相互作用（特異的な相互作用）が大きい検出対象物質のみを特定物質と相互作用させて、検出感度を高めることが可能となるのである。また、この際に振動を生じさせる部材は任意であるが、通常は、上記のような振動用圧電素子を用いることが、非特異的な相互作用を効果的に除外する点で、好ましい。
【０１２８】
また、例えば、検出終了後に使用済みのカンチレバーセンサ３を廃棄し、検出を行なうたびに、糖鎖４が固定化された新しいカンチレバーセンサ３に交換して検出操作を行なうようにしてもよい。これにより、正確な検出を行なうことができる。
【０１２９】
さらに、例えば、検出に用いたカンチレバーセンサ３を、再度検出に用いることによって、検出コストを低減させることも可能である。具体例としては、エタノール等の検体物質除去液を用いた洗浄処理により付着していた検体液を除去し、それにより糖鎖４と相互作用した検出対象物質を除去した後、洗浄したカンチレバーを再度検出に用いれば良い。
【０１３０】
ただし、相互作用の中でも反応などにより糖鎖４に強固に結合した検出対象物質については、通常は、カンチレバーセンサ３の糖鎖４にダメージが生じない程度の洗浄処理では除去しきれないことがある。しかし、前回検出までの相互作用によりカンチレバーセンサ３上に残留した検出対象物質がある場合でも、検出開始時（このとき、既に前回までの検出の影響でカンチレバーセンサ３にたわみが生じていても良い）のたわみ量を初期オフセット値として処理し、初期値からの変動値を当該検出操作において測定されたたわみ量の測定値として用いれば、残留していた検出対象物質の影響を排除することができる。
【０１３１】
さらに、このようにしてカンチレバーセンサ３を繰り返し検出に用いた後、使用限界に達したところで、カンチレバーセンサ３を交換することが好ましい。繰り返し使用するにつれて、カンチレバーセンサ３上に固定化されている糖鎖４のうち、検体中の検出対象物質と相互作用可能なものの数が次第に減少している。これは、洗浄処理後もカンチレバーセンサ３上に残留している検出対象物質と相互作用を続けている糖鎖４の数が次第に増えていくからである。その結果、ある時点で充分な検出が行なえなくなるカンチレバーセンサ３の使用限界に達してしまう。したがって、そのような使用限界に達した際にカンチレバーセンサ３の交換を行なうようにすることが好ましい。また、上記の使用限界は、例えば上記計算機１８の説明で上述したように、使用限界に対応したたわみ量を予め実験的に求めておき、その限界値を、使用中のカンチレバーセンサ３のたわみ量と比較することなどによって検出することができる。
【０１３２】
また、例えば、検出に用いたカンチレバーセンサ３に、糖鎖４を除去してから、再度糖鎖４を固定化する再生処理を行なった後で、そのカンチレバーセンサ３を用いて検出を行なうようにしても良い。即ち、カンチレバーセンサ３に固定化されていた糖鎖４を一度カンチレバーからから分離し、糖鎖４を再度固定化することによりカンチレバーセンサ３を再生させ、そのカンチレバーセンサ３を再度検出に用いるようにしても良い。洗浄処理だけで繰り返し検出を行ない、使用限界に達したカンチレバーセンサ３を、このような再生処理で再生させることも可能である。
【０１３３】
さらに、例えば、カンチレバーセンサ３を用いてカートリッジを作製し、そのカートリッジを用いて検出を行なうようにしてもよい。その際の構成の一例を図１０に示す。図１０に示すように、カンチレバーセンサ３を内部に備えた容器（センサホルダ）２２を用意し、容器２２のカンチレバーセンサ３を取り付けた部分にはカンチレバーセンサ３のたわみ量を表わす電気信号を測定器１７に送るために電極２３を形成しておく。また、別途、カンチレバーセンサ３と容器２２とで形成されたセンサカートリッジ２４を装着する装着部２５を備えた分析装置２６を用意し、装着部２５にセンサカートリッジ２４を装着したときに分析装置２６内の測定器１７がカンチレバーセンサ３のたわみ量を測定できるようにする。これらを用い、センサカートリッジ２４を分析装置２６の装着部２５に装着し、例えばピペット等で容器内に検体液を入れてたわみ量を測定するようにしても、検体液内の検出対象物質を検出することができる。
【０１３４】
もちろん、図１０に示したセンサシステムを更に変形し、例えば上述した構成と組み合わせて実施しても良い。具体例としては、センサカートリッジ２４に補正用カンチレバー１４を取り付けたり、検体液を流通させる流路を設けたり、また、分析装置２６に計算装置１８を設けたり、アーム１９のようにカンチレバーセンサ３を振動させるための振動部を設けたりしてもよい。
なお、図１０において図１〜図９と同様の部分は、同様の符号で示す。
【０１３５】
また、上述したカンチレバーセンサやセンサシステムの各構成要素は任意に組み合わせて用いることができる。さらに、上述したカンチレバーセンサやセンサシステムは、他の分析装置等を任意に組み合わせて併用するようにしても良い。
【実施例】
【０１３６】
以下、本発明にかかる実施例を示すが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。また、実施例の説明において濃度を表わす「％」は、特に断らない限り「重量％」を表わすものとする。
【０１３７】
［実施例１］
インフルエンザＡ型（Ｈ３Ｎ２）／Ｆｕｋｕｏｋａ／Ｃ２９／８５を用いて、ウィルスを以下の手順で培養した。
まず、フラスコでイヌ腎臓由来細胞株（ＭＤＣＫ細胞）を３７℃で３日間培養した後、細胞増殖培地を除去した。次に、ウィルスをＭＤＣＫ細胞に接種して、室温で１時間吸着させた後、ウィルスを除去し、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）を０．３％の濃度で含有するインフルエンザ培地を加え３７℃で３日間培養した。細胞変性効果（ＣＰＥ）３〜４＋を示した感染細胞と培養上清とを回収し、４℃、３０００ｒｐｍで１０分間遠心処理をした。上清をウィルス液として２．５ｍｌずつ小分け分注した。ウィルス力価を測定したところ、４×１０7［ＴＣＩＤ／ｍｌ]であった。
【０１３８】
次に、糖化合物（１）を、図１１の反応式に示す手順で合成した。なお、Ｔｓはトシル基を表わし、ＤＭＦはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを表わし、Ｂｎはベンジル基を表わし、Ｍｅはメチル基を表わし、Ａｃはアセチル基を表わし、ＴＭＳはトリメチルシリル基を表わし、ｒ．ｔ．は室温を表わす。
【０１３９】
即ち、まず、市販の化合物（２）とＮａＮ3とをＤＭＦ中で５０℃において１．５時間反応させ、後処理及び精製の後、化合物（３）を得た。この化合物（３）とＮａＩとをアセトン中で還流下１時間反応させ、後処理及び精製の後、化合物（４）を得た。
次にシアル酸誘導体（５）と前記化合物（４）とを、ＣｓＦの存在下にＤＭＦ中で−１０℃〜０℃で１５時間反応させてカップリングさせ、後処理及び精製後に化合物（６）を得た。その後この化合物（６）をＭｅＯＨ中にて、水及びＬｉＯＨを用いて０℃〜室温で３日間加水分解反応させ、後処理及び精製後に化合物（７）を得た。この化合物（７）を、先ずＭｅＯＨと１Ｎ塩酸の混合溶媒中で水素雰囲気下にて５％−Ｐｄ／ｃａｒｂｏｎにより処理し、還元反応を行なった後にろ過を行ない、さらにＮａＯＡｃにて室温で３０分間中和反応し、精製後に糖化合物（１）を得た。Ｐｄ／Ｃによる還元反応以外は窒素雰囲気下にて反応を実施した。化合物（３）〜（７）の精製はシリカゲルクロマトグラフィーにより行ない、糖化合物（１）の精製はゲルろ過により行なった。化合物（２）からの糖化合物（１）の総収率は８．３％であった。
【０１４０】
また、測定に用いるカンチレバーとして、厚さ０．８μｍ、長さ２００μｍ、幅４０μｍの窒化シリコン製カンチレバー（オリンパス株式会社製）を２つ用意した。該カンチレバーには、片面のみに金がコートされている。
上記の２つのカンチレバーのうち１つを検出用カンチレバー（カンチレバーセンサ）とし、以下のプロセスにより表面の修飾を行なった。
まず、オゾンクリーナ｛（株）レーザーテクノ社製ＵＶオゾンクリーナ｝により５分間清浄化を行なった。そして、１６−メルカプトヘキサデカン酸の１０ｍＭエタノール溶液中に室温で１２時間浸し、エタノールで洗浄した後、十分に乾燥させた。
【０１４１】
次に、Ｎ−ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ、及び、１−Ｅｔｈｙｌ−３−（３−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）−ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅが、それぞれ５．０ｍＭ及び２０．０ｍＭの濃度となるように調整した水溶液中に検出用カンチレバーを室温で２０分間浸し、水で洗浄した後、十分に乾燥させた。そして、上記の糖化合物（１）の６．５ｍＭメタノール溶液中に室温にて１９時間浸し、メタノールで洗浄した後、十分に乾燥させた。これにより、糖化合物（１）を糖鎖として検出用カンチレバーに固定化した。さらに、１．０Ｍのエタノールアミン水溶液に３０分間浸し、水で洗った後、十分に乾燥させた。最後に、０．３％ＰＳＡ（ブタ血清アルブミン）緩衝溶液に２５時間浸し、水で洗浄した後、十分に乾燥させ、カンチレバーセンサを用意した。
一方、残り１つのカンチレバーは補正用カンチレバーとし、０．３％ＰＳＡ（ブタ血清アルブミン）緩衝溶液に２５時間浸し、水で洗浄した後、十分に乾燥させた。
【０１４２】
上記のカンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーの２つを、両者が平行でかつ同じ向きになるように、測定用セル（検体液接触部）にセットした。この際、カンチレバーセンサと補正用カンチレバーとの間の距離は２ｍｍとなるようにした。
測定用セルは、テフロン（登録商標）製のベース部をガラス基板で蓋をした構造になっており、ガラス基板を介してカンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーにレーザーを照射し、上記のカンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーからの反射光をそれぞれ取り出すことができるようになっている。また、この測定用セルには、液体の注入口が設けられており、そこから測定用セル内の液体の入れ替えを行うようになっている。
【０１４３】
次に、図１２に示すようなセンサシステムを用意した。図１２に示すセンサシステムは、光源としてＨｅ−Ｎｅレーザーを備えていて、このＨｅ−Ｎｅレーザーからの出力光を、ロッドレンズと、２つのシリンドリカルレンズ（シリンドリカルレンズ１及びシリンドリカルレンズ２）により、幅５０μｍ、長さ１ｃｍの直線状になるように集光し、測定用セル（図示省略）にセットしたカンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーの先端部に同時に照射できるようになっている。なお、図１２の線分ＸＩは、Ｈｅ−Ｎｅレーザーから照射された光が集光されてた直線状部分を表わし、この直線状部分においてカンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーに光が当たるようになっている。また、図１２においては上記測定用セルの図示は省略してある。
【０１４４】
また、図１２のセンサシステムは、カンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーからの反射光をそれぞれ検出するための光検出部としてＣＣＤカメラを備えていて、このＣＣＤカメラによりカンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーからの反射光を同時に観察できるようになっている。さらに、図１２のセンサシステムは、ＣＣＤカメラで検出した反射光からたわみ量を算出するためのパーソナルコンピュータ（図示省略。以下適宜、「パソコン」という）を備えていて、ＣＣＤカメラの出力画像は前記パソコンに取り込まれ、このパソコンで画像処理を行なうことによって、２つの反射光の中心位置を求め、カンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーのたわみ量の時間変化を計算できるようになっている。
【０１４５】
上記のセンサシステムを用い、また、上記のウイルス液を検体液として用い、ウイルス液を測定用セルに充たした状態で、カンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーそれぞれのたわみ量を測定した。具体的には、ウイルス液を測定用セルに充たし、ウイルス液と、カンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーとを接触させた状態で、Ｈｅ−Ｎｅレーザーからカンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーに光を照射し、カンチレバーセンサ及び補正用カンチレバーからの反射光をＣＣＤカメラで検出し、その出力画像をパソコンで計算処理してたわみ量の計算を行なった。なお、ここでは、カンチレバーのたわみ量として、カンチレバー先端部の角度変化を測定した。さらに、カンチレバーセンサのたわみ量から補正用カンチレバーのたわみ量を引いた差を上記パソコンで計算し、その時間変化を得た。測定結果を図１３に示す。
図１３から、検体液中のインフルエンザウィルスと糖鎖との相互作用により、カンチレバーセンサのたわみ量が時間の経過と共に変化していることが分かる。
【０１４６】
［比較例１］
ウイルス液の代わりに、ＢＳＡを０．３％の濃度で含有するインフルエンザ培地を滅菌処理したものを検体液として用いた以外は、上記の実施例１と同様に測定を行なった。測定の結果得られた、カンチレバーセンサのたわみ量から補正用カンチレバーのたわみ量を引いた差の時間変化を図１４に示す。
図１４から、検体液にはインフルエンザウィルスが含まれておらず、その場合には、カンチレバーセンサのたわみ量には時間が経過しても変化が生じないことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明のカンチレバーセンサ、センサシステム及び検体液中の検出対象物質の検出方法は産業上の任意の分野で用いることが可能であるが、例えば、医療、食品分析、生体分析などの分野に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】ウイルスについて説明するための模式図である。
【図２】本発明の一実施形態について説明するためのもので、カンチレバーセンサの要部を表わす模式的な斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態について説明するためのもので、第１の固定化手法により糖鎖固定部を形成した場合の糖鎖固定部近傍を拡大して模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態について説明するためのもので、第２の固定化手法により糖鎖固定部を形成した場合の糖鎖固定部近傍を拡大して模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態について説明するためのもので、検出対象物質が糖鎖固定化部において糖鎖と相互作用している様子を表わす模式図である。
【図６】本発明の一実施形態について説明するためのもので、カンチレバーセンサを用いたセンサシステムの一例についてその要部を説明する模式的な概要図である。
【図７】本発明の一実施形態について説明するもので、センサシステムの使用時のセンサユニット近傍を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態について説明するもので、カンチレバーセンサに検出対象物質が相互作用した場合にたわみが生じる様子について説明する模式図である。
【図９】本発明の一実施形態としてについて説明するもので、カンチレバー振動部である圧電抵抗素子を説明するための模式的な概要図である。
【図１０】本発明の一実施形態について説明するもので、センサシステムの別の例についてその要部を説明する模式的な概要図である。
【図１１】本発明の実施例１で行なった糖化合物（１）の合成方法を説明する反応式である。
【図１２】本発明の実施例１に用いたセンサシステムの要部構成を説明する模式的な図である。
【図１３】本発明の実施例１の結果を示すグラフである。
【図１４】比較例１の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４９】
１  ウイルス
２  結合タンパク質
３  カンチレバーセンサ
４  糖鎖
５  カンチレバー
６  糖鎖固定部
７  支持部材
８  凹凸パターン
９  金属膜
１０  有機分子
１１  多孔質マトリックス
１２  多孔質マトリックスを形成するその他の分子
１３  検出対象物質
１４  補正用カンチレバー
１５  カンチレバーホルダ
１６  検出ユニット（検体液接触部）
１７  測定器（たわみ量測定部，補正用たわみ量測定部）
１８  計算装置（たわみ量差出力部，使用限界検出部）
１９  アーム（カンチレバー振動部）
２０  流路
２１  開口部
２２  容器
２３  電極
２４  センサカートリッジ
２５  装着部
２６  分析装置
【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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