(57)【要約】【課題】  試料中の目的物質を精度よく分離し、検出することが可能な誘電泳動装置及び目的物質の検出方法を提供する。【解決手段】  誘電泳動のためのキャビティ１０には、キャビティ１０内において凝集体３８を貯留する試料貯留部１２と、キャビティ１０内において凝集体３８を誘導する凝集体誘導部１４とを備える。試料貯留部１２の近傍には、目的物質３０ａ、及び／又は、凝集体３８をキャビティ１０内に導入する第１の導入口１８を備える。凝集体誘導部１４の近傍には、誘電泳動のための媒体３６をキャビティ１０内に導入する第２の導入口２０を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的物質を誘電泳動する誘電泳動装置であって、
目的物質と目的物質と特異的に結合する結合子を有する誘電体粒子とを結合させた凝集体を誘電泳動の対象とし、
誘電泳動のためのキャビティと、
キャビティ内において凝集体を貯留する試料貯留部と、
キャビティ内において凝集体を誘導する凝集体誘導部と、
前記試料貯留部近傍にあって前記目的物質、及び／又は、前記凝集体をキャビティ内に導入する第１の導入口と、
前記凝集体誘導部の近傍にあって誘電泳動のための媒体をキャビティ内に導入する第２の導入口と、
を備える、誘電泳動装置。
【請求項２】
前記試料貯留部は、前記キャビティ内において重力によって液体の凝集体誘導部側への移動が制限された貯留領域を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記貯留領域は前記キャビティ内の他の領域よりも低い底部を備えている、請求項1又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の導入口は、前記目的物質、及び／又は、前記凝集体を前記試料貯留部に導入するためのシリンジの挿入を許容する形状を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記キャビティの外には、前記第２の導入口に接続されているとともに前記媒体を貯留する媒体貯留部をさらに備える、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記媒体貯留部と前記第２の導入口との間で媒体の流通を制限するシール部をさらに備え、
前記シール部は、前記媒体貯留部内の圧力の変化によって前記媒体貯留部と前記第２の導入口の連通を許容する形状を備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記媒体貯留部は前記第１の導入口と連通しており、前記第１の導入口は、前記シリンジから前記試料貯留部に前記目的物質、及び／又は、前記凝集体を導入する経路と、前記媒体貯留部へガスを導入する経路と、を切り替える形状を備える、請求項４〜
６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記シリンジは、前記試料貯留部に前記目的物質、及び／又は、前記凝集体を導入するための開口と、前記媒体貯留部へガスを導入するための開口を備える、請求項４〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記キャビティ内には、第１の電極対をさらに備え、
前記第１の電極対は、前記凝集体に前記試料貯留部から前記凝集体誘導部に向かって誘電泳動力を発生可能に形成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記凝集体誘導部には、第２の電極対をさらに備え、
前記第２の電極対は、前記第２の電極対間に到達した前記凝集体によるインピーダンスの変化、静電容量の変化及び周波数の変化のいずれかを測定可能に形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の電極対は、前記第２の導入口近傍に形成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
キャビティ内で誘電泳動により目的物質を検出する方法であって、
前記目的物質と特異的に結合する結合子を有する誘電体粒子と前記目的物質とを結合させた結合体を含む凝集体を、キャビティ内に形成された試料貯留部に準備する準備工程と、
キャビティ内であって前記試料貯留部から所定距離隔てられて形成された凝集体誘導部から誘電泳動のための媒体を導入して前記試料貯留部に到達させる導入工程と、
キャビティ内に配置した第１の電極対の間に第１の電圧を印加して前記凝集体を前記試料貯留部から前記凝集体誘導部に向かって誘電泳動する誘電泳動工程と、
泳動された前記凝集体を検出する検出工程と、
を備えることを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記準備工程は、前記試料貯留部から前記凝集体誘導部への移動が制限された領域に前記凝集体を前記キャビティ内に準備する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記キャビティ外に、前記キャビティへの前記媒体の導入がシール部により制限された状態で媒体貯留部が準備されており、
前記導入工程は、該媒体貯留部内の前記媒体への導入制限を解除することを含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記導入工程は、前記一方の電極近傍から前記キャビティ内のガスを吸引することにより前記シール部を開放して前記媒体の導入制限を解除する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記導入工程は、前記媒体貯留部内へのガスの導入により前記シール部を開放して前記媒体の導入の制限を解除する、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記準備工程は、前記凝集体を含んだ液体を充填したシリンジを介して前記キャビティに前記凝集体を導入することを含む、請求項１２〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記キャビティ外に、前記キャビティへの前記媒体の導入がシール部により制限された状態で媒体貯留部が準備されており、
前記導入工程は、前記シリンジ内に予め充填されたガスを前記媒体貯留部に導入することにより前記シール部を開放して前記媒体の導入制限を解除する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記キャビティ外に、前記キャビティへの前記媒体の導入がシール部により制限された状態で媒体貯留部が準備されており、
前記導入工程は、前記シリンジを介して前記キャビティ内のガスを吸引することにより前記シール部を開放して前記媒体の導入制限を解除する、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記凝集体を含んだ液体は、前記誘電泳動のための媒体と組成が異なる、請求項１７〜１９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目的物質の検出が可能な誘電泳動センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料中に含まれるタンパク質等の目的物質を検出する方法として酵素結合免疫吸着法（ＥＬＩＳＡ）が用いられている。ＥＬＩＳＡは、目的物質と特異性の高い抗体を反応させ、発色酵素によって標識された特異的１次抗体または２次抗体を用いて、発色から目的物質を検出する。近年、ＥＬＩＳＡよりも短時間で容易に、且つ大がかりな装置を必要とせずに目的物質を検出する方法として、誘電泳動を利用した目的物質検出方法が開発されている（例えば、特許文献１〜３）。これらの方法は、電極を備えたセルに目的物質が入った溶液を導入し、電極に交流電圧を印加して目的物質を誘電泳動によって検出部に誘導し、次いで電極のインピーダンス変化から目的物質を検出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６８５８号公報
【特許文献２】特開２０００−１２５８４６号公報
【特許文献３】特開２００３−２４３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の誘電泳動を用いた目的物質の検出方法では、誘電泳動を媒介する媒体中に試料を導入した場合や、試料をセットした上部から媒体を注いだ場合に、検出部側にサンプルが浮遊、又は拡散してしまう問題がある。すなわち、目的物質の分離が十分にされないまま検出部に到達してしまうために、目的物質の分離能力が低減してしまい、検出精度が低下する問題がある。本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料中の目的物質を精度よく分離し、検出することが可能な誘電泳動装置及び目的物質の検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明者らは、上述した実情に鑑みて、目的物質を精度よく分離し、かつ迅速に検出部まで精度よく誘導する方法を種々検討した。その結果、誘電泳動装置に試料を導入するための試料導入口の近傍に、試料を貯留する試料貯留部を設けるとともに、誘電泳動先の検出部近傍に媒体を導入するための媒体導入口を設けることで、誘電泳動を行う前に検出部側に凝集体が浮遊又は拡散することを防ぐことができることを見出した。こうした知見に基づき以下の手段が提供される。
【０００６】
本明細書によって開示される目的物質を誘電泳動する誘電泳動装置は、目的物質と目的物質と特異的に結合する結合子を有する誘電体粒子とを結合させた凝集体を誘電泳動の対象とする。本誘電泳動装置は、誘電泳動のためのキャビティを備える。キャビティには、凝集体を貯留する試料貯留部と、凝集体を誘導する凝集体誘導部を備える。試料貯留部近傍には、目的物質、及び／又は、凝集体をキャビティ内に導入する第１の導入口を備え、凝集体誘導部近傍には、誘電泳動のための媒体を導入する第２の導入口を備える。
【０００７】
試料貯留部は、キャビティ内において重力によって液体が凝集体誘導部側への移動が制限された貯留領域を有することができる。
【０００８】
本装置は、貯留領域がキャビティ内の他の領域よりも低い底部を備えることができる。
【０００９】
第１の導入口は、目的物質、及び／又は、凝集体を試料貯留部に導入するためのシリンジの挿入を許容する形状を備えることができる。
【００１０】
キャビティの外には、第２の導入口に接続されているとともに媒体を貯留する媒体貯留部を備えることができる。
【００１１】
媒体貯留部と第２の導入口との間で媒体の流通を制限するシール部を備えることができる。シール部は、媒体貯留部内の圧力の変化によって媒体貯留部と第２の導入口の連通を許容する形状を備えることができる。
【００１２】
媒体貯留部は、第１の導入口と連通していてもよい。第１の導入口は、シリンジから試料貯留部に目的物質、及び／又は、凝集体を導入する経路と、媒体貯留部へガスを導入する経路と、を切り替える形状を備えることができる。
【００１３】
シリンジは、試料貯留部に目的物質、及び／又は、凝集体を導入するための開口と、媒体貯留部へガスを導入するための開口を備えることができる。
【００１４】
キャビティ内には、第１の電極対をさらに備えていてもよい。第１の電極対は、凝集体に試料貯留部から凝集体誘導部に向かって誘電泳動力を発生可能に形成されていてもよい。
【００１５】
凝集体誘導部には、第２の電極対をさらに備えていてもよい。第２の電極対は、第２の電極対間に到達した凝集体によるインピーダンスの変化、静電容量の変化及び周波数の変化のいずれかを測定可能に形成されていてもよい。
【００１６】
第２の電極対は、第２の導入口近傍に形成されていてもよい。
【００１７】
また、本明細書によって開示される、キャビティ内に配置した第１の電極対の間の誘電泳動により目的物質を誘電泳動する方法は、準備工程と、導入工程と、誘電泳動工程と、検出工程を備えることができる。準備工程は、目的物質と特異的に結合する結合子を有する誘電体粒子と目的物質とを結合させた結合体を含む凝集体を、キャビティ内に形成された試料貯留部に準備することができる。導入工程は、キャビティ内であって試料貯留部から所定距離隔てられて形成された凝集体誘導部から誘電泳動のための媒体を導入して試料貯留部に到達させることができる。誘電泳動工程は、キャビティ内に配置した第１の電極対の間に第１の電圧を印加して凝集体を試料貯留部から凝集体誘導部に向かって誘電泳動することができる。検出工程は、泳動された前記凝集体を検出することができる。
【００１８】
準備工程は、試料貯留部から凝集体誘導部への移動が制限された領域に凝集体をキャビティ内に準備することができる。
【００１９】
キャビティ外に、キャビティへの媒体の導入がシール部により制限された状態で媒体貯留部が準備されていてもよい。導入工程は、該媒体貯留部内の媒体への導入制限を解除することを含むことができる。
【００２０】
導入工程は、一方の電極近傍からキャビティ内のガスを吸引することによりシール部を開放して媒体の導入制限を解除することができる。
【００２１】
導入工程は、媒体貯留部内へのガスの導入によりシール部を開放して媒体の導入の制限を解除することができる。
【００２２】
準備工程は、凝集体を含んだ液体を充填したシリンジを介してキャビティに凝集体を導入することを含むことができる。
【００２３】
キャビティ外に、キャビティへの媒体の導入がシール部により制限された状態で媒体貯留部が準備されていてもよい。導入工程は、シリンジ内に予め充填されたガスを媒体貯留部に導入することによりシール部を開放して媒体の導入制限を解除することができる。
【００２４】
キャビティ外に、キャビティへの媒体の導入がシール部により制限された状態で媒体貯留部が準備されていてもよい。導入工程は、シリンジを介してキャビティ内のガスを吸引することによりシール部を開放して媒体の導入制限を解除することができる。
【００２５】
凝集体を含んだ液体は、誘電泳動のための媒体と組成が異なっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本明細書に開示される誘電泳動装置の構成の概要を示す。
【図２】本明細書に開示される誘電泳動センサの製造方法を説明するための図を示す。
【図３】本明細書に開示される準備工程を説明するための図を示す。
【図４】本明細書に開示される導入工程を説明するための図を示す。
【図５】本明細書に開示される誘電泳動工程を説明するための図を示す。
【図６】本明細書に開示される検出工程において形成される等価回路を示す。
【図７】実施例における目的物質濃度とインピーダンスとの関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本明細書の開示は、目的物質の検出方法及び誘電泳動装置に関する。本明細書に開示される誘電泳動装置によれば、誘電泳動を行う前に目的物質が検出部側に拡散されることを抑えることが可能となる。すなわち、精度よく試料中の目的物質を分離し検出することができる。図１に示すように、キャビティ内には、試料（目的物質、及び／又は、凝集体）を貯留する試料貯留部を備え、さらに、試料貯留部の近傍に試料をキャビティ内に導入する第１の導入口を備えることで、試料貯留部に試料を導入することができる。また、キャビティ内には、試料貯留部から凝集体を誘導する先に凝集体誘導部を備え、さらに、凝集体誘導部の近傍に誘電泳動のための媒体をキャビティ内に導入する第２の導入口を備えているため、凝集体誘導部に媒体を導入することができる。これにより、キャビティ内の凝集体の誘導先から試料を貯留している側（誘導元）に向かって媒体を導入することができる。さらに、試料貯留部が、キャビティ内で重力によって液体が凝集体誘導部側への移動が制限された貯留領域を有することによって、キャビティ内に媒体が導入されたときに、検出部を備える凝集体誘導部側に試料が拡散されることを抑えることができる。これにより、誘電泳動を行う前に検出部側に目的物質が拡散することを防ぐことができる。
【００２８】
誘電体粒子は、目的物質と特異的な相互作用に基づき結合可能な結合子を備えている。このため、目的物質と誘電体粒子とは結合体を形成することができる。さらに、前記相互作用に基づき複数の結合体が凝集体を形成することができる。ここで、媒体下に電場が形成されると、個々の誘電体粒子に所定の電荷分布が形成されるとともに、凝集体全体においても所定の電荷分布が形成されると考えられる。この結果、凝集体全体として生じる電荷の分布に応じて誘電泳動が可能となる。更には、媒体が導電性であると、導電性媒体が凝集体粒子間に介在されることにより、凝集体全体を相互に電気的に結合した一体物とみなすことができ、より大きな誘電泳動力を得ることができる。
【００２９】
凝集体は、誘電泳動により分離する標的粒子とみなすことができる。すなわち、目的物質から凝集体を形成させることで、目的物質それ自体よりも相当に大きな粒子を標的粒子として誘電泳動することができる。そして、標的粒子の半径の増大により、誘電泳動力が増大し、誘電泳動速度を速めて、目的物質を選択的に泳動し分離することができる。一方、目的物質以外の物質は、結合子とは相互作用が生じないため、誘電体粒子と結合しない。このため、結合体及び凝集体を形成することができず、目的物質を含む凝集体よりも誘電泳動速度が小さくなる。このように、所定の誘電体粒子を用いて目的物質を含む凝集体を形成させることで、誘電泳動速度の差を利用して、試料中の目的物質を分離及び検出することが可能となる。
【００３０】
さらに、本明細書に開示される誘電泳動装置によれば試料を拡散することなく媒体をキャビティ内に導入することができるため、誘電泳動を行う前に目的物質が検出部側に拡散されることを抑えることが可能となる。また、キャビティ内に試料を導入するための第１の導入口と、キャビティ内に媒体を導入するための第２の導入口とを分けて設けることで、試料を含む溶液と異なる組成の媒体を利用することができる。
【００３１】
以下、本明細書に開示される検出方法及び誘電泳動装置の各種実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本明細書に開示される誘電泳動装置の一実施形態を説明する図であり、図２は、本明細書に開示される誘電泳動装置の製造方法の一実施形態を説明する図であり、図３は、誘電泳動装置に目的物質を導入する様子を説明する図である。図４は、誘電泳動装置に媒体を導入する様子を説明する図である。図５は、目的物質を誘電泳動する様子を説明する図である。また、図６は、検出時において形成される等価回路を示す図である。ただし、本明細書に開示される検出方法及び誘電泳動装置は、図１〜６に限定するものではない。
【００３２】
（目的物質）
本明細書において「目的物質」とは、検出対象の物質をいう。試料からの分離対象の物質であってもよい。目的物質としては、例えば、細胞、ウイルス、微生物、タンパク質、核酸、脂質等の生体物質及びこれらを含む物質が挙げられる。目的物質は、好ましくは、特異性の高い相互作用により結合できる標的を有していることが好ましい。こうした標的としては、抗原抗体反応等などの相互作用を構成する物質であることが好ましい。典型的な標的又は目的物質は、タンパク質であり、目的物質はタンパク質を含有していることが好ましい。タンパク質としては、例えば、抗体又は抗原タンパク質が挙げられる。なお、本明細書において、タンパク質とは、５０残基未満のアミノ酸配列を有するペプチド（ポリペプチド、オリゴペプチドを含む）を包含している。こうしたタンパク質には、例えば、酵素タンパク質や、蛍光タンパク質、生体構造を形成するタンパク質、タンパク質ホルモン、アルブミン、疾患関連タンパク質等が含まれる。
【００３３】
本検出方法及び本誘電泳動装置は、目的物質を含む可能性のある試料を対象として実施される。こうした試料としては、例えば、血液、尿、唾液等の体液や、薬品、飲料、食品等の生活用品、実験等で生じた溶液や、化学物質、生体物質等が含まれ、目的物質を含む可能性のある任意の試料を用いることができる。こうした各種の試料からの目的物質を含む画分は当業者であれば適宜公知技術を参照して取得することができる。
【００３４】
本明細書において「凝集体」とは、少なくとも、１つ以上の目的物質を、１つ以上の結合子を介して結合した一つの誘電体粒子を含んでいる。凝集体は、好ましくは目的物質を結合した２以上の誘電体粒子を含んでいる。凝集体は、目的物質と結合子とを介して結合した２以上の誘電体粒子が二次元的又は三次元的な構造を有するものであってもよい。
【００３５】
本明細書において「誘電体」とは、誘電性を有する物質をいう。例えば、誘電体としては、プラスティック（樹脂）、セラミックス、ガラス、雲母等の導電性よりも誘電性が優位な物質が挙げられる。プラスティックには、フェノール樹脂，エポキシ樹脂，メラミン樹脂，尿素樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，アルキド樹脂，ポリウレタン，熱硬化性ポリイミド，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン，ポリスチレン，ポリ酢酸ビニル，ポリテトラフルオロエチレン，アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂，ＡＳ樹脂，アクリル樹脂，ポリアミド，ナイロン，ポリアセタール，ポリカーボネート，変性ポリフェニレンエーテル，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンテレフタレート，グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート，環状ポリオレフィン，ポリフェニレンスルファイド，ポリテトラフロロエチレン，ポリスルホン，ポリエーテルサルフォン，非晶ポリアリレート，液晶ポリマー，ポリエーテルエーテルケトン，熱可塑性ポリイミド，ポリアミドイミドが含まれる。また、凝集用誘電体粒子としては、磁性粒子を用いることができる。例えば、磁性粒子には、コアとなる磁性体の表面をポリマーで覆った粒子や、コアとなるポリマー性の粒子を磁性体で覆い、さらに磁性体の表面をポリマーで覆った粒子等を用いることができる。こうした誘電体は、典型的には、２つの電極の間に挟まれたとき、交流電圧が印加されるとコンデンサとしての性質を有する物質を示す。すなわち、誘電体は、電場においてそれ自体の内部で分極が起こり、電気的に＋と−に分極することができる。
【００３６】
誘電体粒子の形状は特に限定しない。例えば、球状、繊維状、薄片状、不定形状等の各種形状が挙げられる。凝集体の形成や誘電泳動速度等を考慮すると、球状の粒子を用いることが好ましい。また、粒子は、固体のほか、ゲル状やコロイド状であってもよい。さらに、粒子表面の粗滑状態も特に限定しない。誘電体粒子の平均粒子径は、特に限定しないが、例えば、０．０１μｍ以上１０μｍ以下程度のものを好ましく用いることができる。こうした誘電体粒子は、当業者であれば適宜公知技術を参照して適宜取得ないし入手することができる。
【００３７】
誘電体粒子は、その表面に目的物質と相互作用して特異的に結合する結合子を有している。結合子の態様は、結合しようとする目的物質とその相互作用に応じて決定される。結合子と目的物質との間に生じさせる相互作用としては、生体物質において特定の化合物又は特定の構造を認識して結合する２つの物質間の相互作用が挙げられる。こうした相互作用としては、タンパク質−タンパク質相互作用、タンパク質−核酸相互作用、核酸−核酸相互作用、糖類（多糖類）−タンパク質相互作用等が挙げられる。例えば、抗原抗体反応における相互作用、塩基の相補性に基づく塩基対形成における相互作用、酵素−基質相互作用、レセプター−リガンド相互作用、細胞表層結合性タンパク質−細胞表層との相互作用等が挙げられる。
【００３８】
結合子は、目的物質の異なる部位に結合する２以上の部位を有することができる。また、目的物質の異なる部位に結合する２種類以上の結合子を用いることもできる。このような結合子を用いることで、目的物質と２以上の結合子とを介して、２以上の誘電体粒子が容易に凝集体を形成することができる。
【００３９】
誘電体粒子表面には、抗原又は抗体を結合子として有していることが好ましい。こうした誘電体粒子によれば、高い特異性で目的物質と結合することができる。抗体を結合子として備える場合、抗体は、特定の抗原又は特定のエピトープを含む物質が目的物質となる抗体は、こうした抗原等に対する２種以上の抗体を用いることが好ましい。一つの目的物質の異なる部位に結合する２種以上の抗体を誘電体粒子表面に備えることで、結合子と目的物質との結合によって２以上の誘電体粒子を含む凝集体を容易に形成できる。抗体を表面に有する誘電体粒子は、例えば、公知の抗体ビーズ等の手法により取得することができる。また、抗原がタンパク質であってもまた多糖類等のタンパク質以外の化合物であっても、当業者であれば、公知技術に基づきこうした化合物を粒子表面に結合させた誘電体粒子を得ることができる。
【００４０】
本明細書において「抗体」とは、特定の物質を認識して結合するものをいう。好適には、抗体は、特定のタンパク質（抗原を含む）を認識して結合するものをいう。抗体には、例えばＩｇＧ、ＩｇＭ、ＩｇＡ、ＩｇＤ、ＩｇＥ等の公知の抗体を用いることができる。抗体は誘電体粒子に固定することができる。ここでいう誘電体粒子への抗体の固定は、誘電体粒子表面への吸着や付着であってもよいし、シランカップリング等による化学的結合によって固定されてもよいし、帯電作用を利用した電気的結合によって固定されてもよい。こうした各種の抗体の固定方法は当業者であれば適宜公知の抗体を参照して取得することができる。
【００４１】
本明細書において「媒体」とは、誘電泳動を媒体するための流体である。媒体には、導電性媒体を用いることができる。導電性媒体を用いることで、電場において目的物質及び誘電体微粒子の集合体を、相互に電気的に結合した一体物とみなすことができる。また、本明細書において「導電性媒体」とは、導電性を有する媒体をいう。典型的には、イオンに解離する溶質を含有する溶液が挙げられる。例えば、塩化ナトリウム水溶液などを用いることができる。さらに、媒体は、導電性を有していれば、試料を含む溶液とは組成の異なる流体を用いることができる。試料を含む溶液と、誘電泳動のための媒体の組成が異なることによって、試料を含む溶液は凝集体を準備するために適した組成の溶液を用いることができ、媒体は分離に適した組成の媒体を用いることができる。
【００４２】
さらに、本明細書において「誘電泳動」とは、物質に電場を与えることによって物質を誘導することをいう。具体的には、溶液中に存在する物質に電極から電場を与えることによって、物質と溶液との界面に電荷が誘起され、電場の向きに誘導される現象と呼ぶこともできる。また、誘電体粒子と溶液の分極率の差に起因して、不均一な電場において誘電体粒子が移動する現象ともいう。この現象を用いて、試料中から目的物質を分離することができる。誘電泳動による力は物質の半径の３乗、移動速度は物質の半径の２乗に比例する。すなわち、誘電泳動の対象が大きな分子であるほど、誘電泳動の泳動速度が速くなる。なお、溶液中に存在する物質に電極から電場を与えることによって、物質と溶液との界面に電荷が誘起され、誘電泳動が生じる力を、誘電泳動力と呼ぶ。
【００４３】
（誘電泳動用キャビティ）
本装置は、誘電泳動用のキャビティを備えている。図１に示すように、キャビティ１０内には、第１の電極対２４、試料貯留部１２、及び凝集体誘導部１４を備えている。また、キャビティ１０には、外部から試料を供給するための第１の導入口１８と、外部から誘電泳動のための媒体を供給するための第２の導入口２０とが備えられている。キャビティは、例えば、流路形態を採ることができ、流路の一方の弱電場側電極を有し、他方に強電場側の電極を有するように構成することができる。キャビティは、例えば、プラスティック（樹脂）、セラミック、ガラスなどからなる構造体（セル）で形成されている。こうしたキャビティを構成するセルは、当業者であれば適宜公知の分析用チップ等を参照して取得することができる。
【００４４】
（第１の電極対）
キャビティ１０にはキャビティ１０内の凝集体３８を誘電泳動可能にする第１の電極対２４を備えている。第１の電極対２４は、少なくともキャビティ内に不均一な電場を形成するための２つ以上の電極を含んでいる。例えば、図１では、第１の電極対２４の１つの態様として、電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを備えている。電極２４ａと、電極２４ｂ，２４ｃの間に電圧を印加すると、電極２４ａから電極２４ｂ，２４ｃに向かって誘電泳動力を発生することができる。すなわち、第１の電極対２４によって、試料貯留部１２から凝集体誘導部１４に向かって凝集体３８を誘導することができる。第１の電極対２４を構成する各電極の形状、及び配置は特に限定しない。例えば、電極２４ａは、弱電場側の電極として、プレート状等の電極形状とすることができ、電極２４ｂ，２４ｃは、強電場側の電極としてピン状等の電極形状を採ることができる。なお、図１〜５には、第１の電極対２４として、電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃの３つの電極を備えた誘電泳動装置を示しているが、第１の電極対２４を構成する電極の数は限定しない。
【００４５】
また、第１の電極対２４の別の態様として、第１の電極対２４を構成する電極を相互に隣接して配置する構成を採ることができる。具体的には、図１の電極２４ａの近傍に、接触しない程度に隣接して電極２４ｂ、及び／又は電極２４ｃを配置してもよい。もしくは、図１の電極２４ｂ、または、２４ｃの近傍に、電極２４ａを接触しない程度に隣接して配置してもよい。さらに、これら隣接する電極を、同一平面上で異なる角度で配置してもよい。例えば、電極を同一平面上で「ハ」の字状に配置してもよい。このようにすることで、第１の電極対２４間の間隔が狭い部位と広い部位とが生じるため、第１の電極対２４間への電圧の印加によって、キャビティ内に不均一な電場を発生させ、凝集体３８に誘電泳動力を誘起させることができる。すなわち、第１の電極対２４によって、試料貯留部１２から凝集体誘導部１４に向かって凝集体３８を誘導することができる。こうした構成では、第１の電極対２４を構成する電極群２４ａ，２４ｂ，２４ｃを一体として誘電泳動元の電極とみなすことができ、誘電泳動先には誘電泳動のための電極を配置しなくてもよい。こうした電極対の設置方法によれば、キャビティの形状や用途に合わせて、第１の電極対２４を任意の位置に設置することができる。なお、隣接して配置する第１の電極対２４の形態は、図１〜５に限定するものではなく、第１の電極対２４をキャビティ内の任意の場所に複数配置することもできる。
【００４６】
（試料貯留部）
試料貯留部１２は、キャビティ内に適当な大きさ及び形状の空間を備えている。例えば、図１に示すように、試料貯留部１２は、適当な形状の凹部を備えている。また、試料貯留部１２は、後段の凝集体誘導部１４とは分画され、かつ凝集体誘導部１４と連通している。さらに、試料貯留部１２には、目的物質や凝集体を貯留する貯留領域が備わっており、重力によって液体（目的物質や凝集体、及び媒体を含む）が凝集体誘導部１４側へ移動することを制限するように構成されている。こうした貯留領域の形状は特に限定しないが、例えば、貯留領域はキャビティ内の他の領域よりも低い底部であってもよい。貯留領域がキャビティ内で最も低いことで、目的物質や凝集体が重力によって貯留領域に留まるためである。さらに、貯留領域の底面の形状は平面でもよいし、勾配を有していてもよい。例えば、キャビティ内の誘電泳動元の電極に向かうほど底面が低くなるように構成されていると、目的物質や凝集体が、誘電泳動を行う前に誘電泳動先へ移動することを、より抑えることができる。また、貯留領域と凝集体誘導部との境界に凸状のトラップを設けてもよい。この場合、貯留領域は、必ずしもキャビティ内の他の領域より低くなくてもよい。例えば、こうした試料貯留部１２は、第１の電極対２４のうち誘電泳動元となる電極２４ａの近傍に備えることができる。
【００４７】
（第１の導入口）
第１の導入口１８は、キャビティ内の試料貯留部１２の近傍に備えられている。第１の導入口１８は、外部から目的物質、又は凝集体をキャビティ１０内に導入可能な形状を備えている。すなわち第１の導入口１８から試料貯留部１２に目的物質、又は凝集体を導入可能になっている。第１の導入口１８の形状、大きさ、及び位置は特に限定しないが、例えば図１に示すように、第１の導入口１８が、試料貯留部１２近傍のキャビティ１０上面に形成されていると、重力によって容易に試料貯留部１２に目的物質、又は凝集体を導入することができる。
【００４８】
また、第１の導入口１８は、シリンジの挿入を許容する形状を有していてもよい。こうした場合、試料を充填したシリンジを第１の導入口１８に挿入してキャビティ１０内に試料を注入する方法を採ることができる。こうした第１の導入口１８の形状は特に限定しないが、例えば図１に示すように、第１の導入口１８が円筒形状の側壁によって囲まれ、かつシリンジの先端が挿入可能な幅で開口を有している形状を採ることができる。また、第１の導入口１８は、シリンジと係合可能なネジ機構や、ガイド、又は切欠を備えていてもよい。こうしたシリンジと係合可能な第１の導入口１８の形状は、適宜公知の技術を用いることができる。
【００４９】
さらに、第１の導入口１８は、後段の媒体を貯留する媒体貯留部１６と連通可能に構成されていてもよい。例えば、図１に示すように、第１の導入口１８は、キャビティ１０内と連通する開口の他に、その側壁面に媒体貯留部１６と連通する開口３４を備えていてもよい。
【００５０】
（凝集体誘導部）
凝集体誘導部１４は、キャビティ内に、適当な大きさ及び形状の空間を備えており、試料貯留部１２に連通している。キャビティ１０内を、凝集体３８を誘電泳動する流路とみなすと、凝集体誘導部１４は、試料貯留部１２から凝集体３８を誘電泳動して集約するための空間とすることができる。すなわち、凝集体誘導部１４は、凝集体３８の誘電泳動先の空間とみなすことができる。例えば、図１に示すように、凝集体誘導部１４は、後段の第２の電極対の近傍とすることができる。また、凝集体誘導部１４は、試料貯留部１２に比較して狭く、又は浅く形成されており、凝集体３８を高感度に集約して凝集体を検出することができるようになっていることが好ましい。このような凝集体誘導部１４となっていることで、凝集体３８を迅速に分離し、感度よく検出できるようになる。凝集体誘導部１４の配置、形状及び大きさは特に限定しないが、例えば、図１に示すように、深さがより深くより大きな断面積と開口面積を備えた容積の大きな試料貯留部１２に連続し、その側方に連通して備えられるより浅くより小さな断面積（幅も狭い事が好ましい）と開口面積を備えた形状とすることができる。
【００５１】
（第２の導入口）
第２の導入口２０は、凝集体誘導部１４の近傍に備えられている。第２の導入口２０は、外部から誘電泳動のための媒体をキャビティ１０内に導入可能な形状を備えている。すなわち、第２の導入口２０から凝集体誘導部１４に媒体を導入可能になっている。これにより、第２の導入口２０から媒体を導入したときに、キャビティ内の誘電誘導先となる凝集体誘導部１４側から、誘導元となる試料貯留部１２側に向かって、媒体が導入可能となっている。第２の導入口２０の形状、大きさ、及び位置は特に限定しないが、例えば図１に示すように、第２の導入口２０が、凝集体誘導部１４近傍のキャビティ１０上面に形成されていると、重力によって容易に凝集体誘導部１４に媒体を導入することができる。
【００５２】
（媒体貯留部）
キャビティ１０の外には、媒体３６を貯留する媒体貯留部１６が備えられていてもよい。また、媒体貯留部１６は、キャビティ１０の第２の導入口２０に接続されていてもよい。媒体貯留部１６は、媒体３６を収容でき、かつ第２の導入口２０に連通可能であればその形状や大きさは特に限定されない。媒体貯留部１６は、図１に示すように、適当な大きさ及び形状の空間を備えていることが好ましい。また、キャビティ１０に対して重力方向の上方に媒体貯留部１６が備えられていると、媒体貯留部１６内の媒体３６が重力によってキャビティ１０内に導入できるため好ましい。また、媒体貯留部１６は、キャビティ１０の外であれば、キャビティ１０近傍から着脱可能となっていてもよいし、キャビティ１０近傍に固定されていてもよい。例えば、着脱可能な媒体貯留部の形態としては、媒体を充填したカートリッジ等を採ることができる。
【００５３】
なお、キャビティ１０外に媒体貯留部１６となる空間を備える他、第２の導入口２０に、シリンジが挿入可能な形状を備えていてもよい。すなわち、シリンジに媒体３６を充填して第２の導入口２０に挿入し、キャビティ１０内に媒体３６を容易に導入する方法を採ることができる。
【００５４】
（シール部）
媒体貯留部１６と第２の導入口２０との間で媒体３６の流通を制限可能なシール部２２が備えられていてもよい。シール部２２によって、媒体貯留部１６内に媒体３６を貯留することができる。こうしたシール部２２は、外力の作用によって開放可能に構成されていてもよい。また、シール部２２は、媒体貯留部１６内、又はキャビティ１０内の圧力の変化によって、媒体貯留部１６と第２の導入口２０の連通を許容する形状を備えていてもよい。こうしたシール部２２は、媒体貯留部１６内の圧力の変化や、キャビティ１０内の圧力の変化によって、媒体貯留部１６とキャビティ１０間の媒体３６の流通を制限する状態から、媒体３６の流通の制限を解除した状態に変えることができる構成を備えていることが好ましい。または、シール部２２は、手動、又は電動で開放可能に構成されていてもよい。また、媒体貯留部１６がキャビティ１０から着脱可能な場合には、媒体貯留部１６側の第２の導入口２０に接続可能に形成される開口にシール部２２を設けて、媒体貯留部１６を誘電泳動センサ２に取り付けたときにシール部２２が開放されるように構成されていてもよい。
【００５５】
こうしたシール部２２としては、シールや、弁（バルブ等）を用いることができる。シールは、圧力変化等の作用力によって破断、変形、又は開放されるものを用いることができる。シール部を用いることで、媒体の導入を制御することができる。シールには、例えば、ウレタン、アクリル、ポリビニルアルコール、ナイロン、シリコン、等を用いることができる。また、弁には、開口の連通を制限する公知の弁を用いることができる。例えば、弁には、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、ニードルバルブ、ストップバルブ、チェックバルブ、スライドバルブ、ポペットバルブ、ピストンバルブ、ロータリーバルブ、スリーブバルブ等から、適宜選択して適用することができる。好適には、シール部には、シール材を用いることが好ましい。シール材は低コストで、設置面積が小さいさいためである。
【００５６】
本明細書において「シリンジ」とは、その先端から流体を導入、又は吸引可能な装置をいう。例えば、シリンジには、円筒形状の注射器や、ピペット、ポンプ等を用いることができる。キャビティ１０内へ目的物質、及び／又は、凝集体を導入可能であれば、形状やサイズは特に限定しない。また、図３に示すように、シリンジ４は、目的物質３０ａや、凝集体３８と共に、ガス３０ｂを充填可能に構成されていてもよい。この場合、シリンジ４の先端を重力方向の下方向に向けることで、シリンジ４内に充填された目的物質３０ａや凝集体３８が重力によってシリンジ４の先端方向に留まる。すなわち、目的物質３０ａや、凝集体３８を吐出した後にガス３０ｂを吐出可能とすることができる。また、シリンジ４の先端には、重力方向に対して、垂直方向に試料を吐出する開口３２ａと、水平方向にガスを吐出する開口３２ｂとを、それぞれ備えていてもよい。好適には、水平方向の開口３２ａは、第１の導入口１８にシリンジ４を挿入したときに、第１の導入口１８の側壁面によって塞がれた状態と、媒体貯留部１６と連通する状態とを切り替え可能に構成されていることが好ましい。シリンジ４がこのような構成を備えることで、シリンジ４から試料貯留部１２に目的物質３０ａ、及び／又は、凝集体３８を導入する経路と、媒体貯留部１６へガス３０ｂを導入する経路とを切り替える形状を備えることができる。
【００５７】
また、シリンジ４は、第１の導入口１８に挿入した状態で、キャビティ１０内のガスを吸引可能に構成されていてもよい。なお、本明細書でいう「ガス」とは、気体を示すものである。窒素や酸素等の単原子であってもよいし、複合気体であってもよい。好適には、安全且つ低コストである空気を用いることが好ましい。
【００５８】
（第２の電極対）
図１に示すように、キャビティ１０には、第１の電極対２４が備えられるほか、凝集体又は目的物質を検出するための第２の電極対２６も備えられていてもよい。第２の電極対２６は、電極２６ａ，２６ｂを含むことができる。第２の電極対２６は、第１の電極対のうちの誘電泳動先の電極２４ｂ，２４ｃ（例えば、強電場側の電極）の近傍、又は誘電泳動先の電極２４ｂ，２４ｃよりもさらに下流側に備えられることが好ましい。典型的には凝集体誘導部１４に第２の電極対２６が備えられていることが好ましい。こうすることで、誘電泳動先の凝集体誘導部１４に凝集体３８を誘電泳動することで検出に適した状態を形成することができる。第２の電極対２６を構成する電極の形状や配置は特に限定しないが、誘電泳動先の最も下流側に形成されていることで、試料中の目的物質の分離を精度よく行うことができる。
【００５９】
第２の電極対２６は、第２の電極対２６を構成する電極２６ａ，２６ｂ間に到達した凝集体３８によるインピーダンスの変化、静電容量の変化及び周波数の変化のいずれかを測定可能に形成されていることが好ましい。こうした電気的特性の検出により、特別な反応工程を実施しなくとも直ちに検出工程を実施することができる。例えば、インピーダンスの変化を検出するには、既に説明したように、誘電体粒子と異なる誘電率をもつ誘電体材料２８を備えることが好ましい。また、誘電体材料２８は第２の電極２６ａ，２６ｂの一方の電極上にプリントされていることが好ましい。
【００６０】
さらに、第２の電極対２６は、第２の導入口２０近傍に形成されていることが好ましい。第２の導入口２０近傍に第２の電極対２６が備わっていることで、第２の導入口２０からキャビティ１０内に媒体３６が導入されるときに、キャビティ１０内では、第２の電極対２６近傍から誘電泳動元の試料貯留部１２側に媒体３６が導入され、試料貯留部１２に貯留された凝集体３８が拡散されないためである。
【００６１】
また、第２の電極対２６を構成する電極２６ａ，２６ｂ間の間隔が、凝集体誘導部１４の断面積よりも小さくなるように形成してもよい。また、第２の電極対２６を含んで形成される流路（凝集体誘導部１４）の断面積が凝集体３８の誘電泳動先に向かって減少するように形成されていてもよい。これにより、誘電泳動下で、電極２６ａ，２６ｂ間に、凝集体３８を集約して導入することができる。
【００６２】
また、各電極はキャビティを構成するセルの内壁等にプリントされていてもよい。プリント法は、公知のスクリーンプリント法等を用いることができる。さらに、電極は公知の電極用材料を用いることができる。なお、電極はプリントされずに、セルの壁面に貼り付けられていても、取り外し可能に取り付けられている状態でもよい。
【００６３】
なお、こうした第１の電極対２４に電圧を供給する泳動電源４０や第２の電極対２６に電圧を供給する検出用電源４２や、電極間から検出される電気特性に関する信号を検出する回路等、印加する電圧や周波数を制御したり、電極間から検出される各種信号を処理する制御部は誘電泳動装置の一部として備えられていてもよいし、外部装置として備えていてもよい。
【００６４】
以上、本明細書に開示される誘電泳動センサ２の特徴について詳述した。上記の特徴によれば、キャビティ１０内の誘電泳動先となる凝集体誘導部１４の近傍に第２の導入口２０を設けることで、キャビティ１０内の誘電泳動先から、目的物質や凝集体が貯留されている誘電泳動元となる試料貯留部１２に向かって媒体３６を導入することができる。これにより、誘電泳動前にキャビティ１０内で目的物質や凝集体３８が、検出部を構成する第２の電極対側に拡散することを抑えることができる。また、第１の導入口１８に挿入したシリンジ４からの操作によって、キャビティ１０内へ媒体３６を導入可能な構成を備える媒体貯留部１６を設けることによって、一のシリンジによって、キャビティ１０内に目的物質３０ａや凝集体３８を導入するとともに、媒体３６を導入することができる。さらに、目的物質３０ａと、目的物質と選択的に結合する抗体を備えた誘電体粒子とを結合し、凝集体３８を形成させることができる。凝集体３８は、目的物質３０ａよりも、高い誘電泳動力を有している。従って、目的物質を選択的、かつ迅速に検出用の第２の電極対まで誘導することができる。さらに、第２の電極に誘電体材料を付着することにより、微量の目的物質でも検出することができる。
【００６５】
（誘電泳動装置の製造方法）
本明細書に開示される誘電泳動装置を好適に製造するための製造方法の一例を、図２を参照しながら以下に説明する。ただし、本明細書に開示される誘電泳動装置を製造する方法は、以下の方法に限定するものではない。本明細書に開示される誘電泳動装置の製造方法は、複数の基板に切削加工、または成形加工（射出成形、押出成形等）によって開口を形成して、各基板を貼り合わせることで誘電泳動装置を製造することができる。
【００６６】
図２に示すように、まず、基板１００を準備し、これに試料貯留部となる凹部１０２を形成する。基板１００に、スパッタによって第１の電極対２４のうちの電極２４ｂ，２４ｃと第２の電極対２６のうちの電極２６ｂとなる電極材料（金、白金、ＩＴＯなど）を所定の厚さで成膜する。基板１００の電極２６ｂには、さらに誘電体材料２８を積層する。次に、基板１２０を準備し、凝集体導入部と検出部となる開口１２２を形成する。基板１２０に、スパッタによって第１の電極対２４のうちの電極２４ａと第２の電極対２６のうちの電極２６ａとなる電極材料（金、白金、ＩＴＯなど）を所定の厚さで成膜する。
【００６７】
基板１３０を準備し、第１の導入口を構成する貫通孔となる開口１３２、第２の導入口となる開口１３６、媒体貯留部の下部となる凹部１３４を形成する。媒体貯留部下部となる凹部は、第２の導入口に向かって深さが深くなるように、勾配を設ける。第２の導入口は、シール部となる塩化ビニル製の遮水シールで閉じる。次いで、基板１４０を準備し、第１の導入口を構成する貫通孔となる開口１４２、媒体貯留部本体となる開口１４４を形成する。基板１５０を準備し、第１の導入口を構成する貫通孔と媒体貯留部の一部とを連通する開口１５２を形成する。さらに、基板１６０を準備し、第１の導入口を構成する貫通孔となる開口１６２を形成する。
【００６８】
基板１００と１２０をネジやエポキシ系の接着剤、熱圧着、振動圧着、超音波圧着等により接着する。基板１００と１２０を接着した構造体の凹部１０２に免疫凝集用粒子を導入する。この状態で、免疫凝集用粒子を凍結乾燥する。基板１３０，１４０，１５０，１６０を接着した構造体の媒体貯留部となる開口１３４，１４４に媒体を注入し、この基板１３０，１４０，１５０，１６０を接着した構造体と基板１００と１２０を接着した構造体とを接着する。これにより、誘電泳動センサ２が得られる。
【００６９】
（目的物質の検出方法）
本明細書に開示される誘電泳動装置を好適に実施するための目的物質の検出方法を以下に示す。ただし、本明細書に開示される誘電泳動装置に限定するものではない。本明細書に開示される目的物質の検出方法は、キャビティ内での誘電泳動により目的物質を検出する方法に関する。本方法は、凝集体を準備する工程と、媒体を導入する導入工程と、凝集体を誘電泳動する誘電泳動工程と、泳動された前記凝集体を検出する検出工程と、を備えることができる。
【００７０】
（凝集体の準備工程）
本検出方法における凝集体の準備工程は、目的物質と特異的に結合する結合子を有する誘電体粒子と前記目的物質とを結合させた結合体を含む凝集体を形成させる。さらに、本工程は、キャビティ内に形成された試料貯留部に凝集体を準備する。本工程によって、目的物質を、結合子を有する誘電体粒子を利用して凝集体を形成させることで、後段の誘電泳動工程で、凝集体自体を誘電泳動の標的粒子としてみなすことができるようになる。
【００７１】
本工程では、誘電体粒子と目的物質が、結合子を介して、凝集体を形成する。目的物質と誘電体粒子とを結合子とを介して結合させるには、例えば、目的物質と結合子との相互作用を発現できる環境下で目的物質と誘電体粒子とを接触させればよい。したがって、凝集体を形成する条件は、目的物質と結合子に作用する相互作用に応じて決定することができる。例えば、抗原抗体反応における相互作用を用いる場合には、生理的条件下等で両者を結合させることができ、凝集体を形成することができる。凝集体は、目的物質の濃度に凝集体の大きさが依存する傾向がある。すなわち、目的物質の濃度がより低いとき、凝集体の大きさは減少し、目的物質の濃度がより高ければ凝集体の大きさは増大する。
【００７２】
また、本工程は、凝集体をキャビティ内に形成された試料貯留部に準備する。すなわち、本工程は、キャビティ内の誘電泳動元となる試料貯留部の近傍に凝集体を準備する工程とすることができる。また、本工程は、試料貯留部からの移動が制限された領域に凝集体をキャビティ内に準備する工程としてもよい。また、本工程は、目的物質、又は凝集体を含んだ液体を充填したシリンジによって、キャビティ内に目的物質、又は凝集体を準備する工程としてもよい。すなわち、キャビティ内の誘電泳動元となる電極の近傍にシリンジを挿入して凝集体を準備してもよい。シリンジを用いることで、容易にキャビティ内に目的物質、又は凝集体を含んだ液体を導入することができる。
【００７３】
こうした凝集体の準備工程は、後段の誘電泳動工程で凝集体の泳動に先だって試料を貯留しておくための試料貯留部の外部で行うことができる。その場合には、得られた凝集体を試料貯留部に供給することができる。また、試料貯留部において目的物質と誘電体粒子とを接触させてその場で凝集体を形成してもよい。すなわち、試料貯留部は、凝集体を形成するための反応場とすることができる。本工程は、目的物質と誘電体粒子とを接触させて形成した凝集体を形成してからキャビティに導入してもよいし、試料貯留部において、目的物質と誘電体粒子とを接触させて前記凝集体を形成してもよい。これらの方法は、適宜選択することができる。
【００７４】
準備工程のモデルを、図３を参照しながら説明する。キャビティ１０内の第１の電極対２４のうち、電極２４ａ近傍に形成された第１の導入口１８に、目的物質３０ａを充填したシリンジ４を挿入し、シリンジ４の先端の開口３２ａを介してキャビティ１０内に目的物質３０ａを注入する。第１の導入口１８近傍のキャビティ１０内には、試料貯留部１２が形成されており、試料貯留部１２内に目的物質３０ａが導入される。この試料貯留部１２は、キャビティ内の第１の電極対２４のうち試料貯留部１２から隔てられて形成された電極２４ｂ，２４ｃ側への移動が制限されている。さらに、試料貯留部１２には、誘電体粒子が配置されており、目的物質３０ａと誘電体粒子が接触して凝集体３８が形成される。これにより、凝集体３８がキャビティ１０内の誘電泳動元となる試料貯留部１２に準備される。
【００７５】
（媒体の導入工程）
本検出方法における媒体の導入工程は、キャビティ内の試料貯留部から所定距離隔てられて形成された凝集体誘導部から誘電泳動のための媒体を導入して試料貯留部に到達させる工程とすることができる。本工程によって、試料貯留部に貯留された目的物質や凝集体を拡散することなくキャビティ内に導入することができる。
【００７６】
本工程では、凝集体の誘導先となる凝集体誘導部近傍から誘電泳動のための媒体を導入する。すなわち、本工程は、キャビティ内の誘電泳動先となる位置から、誘電泳動のための媒体を導入する工程とすることができる。凝集体誘導部に第１の電極対のうち誘電泳動先の電極があるときは、誘電泳動先の電極近傍から媒体を導入することができる。第１の電極対を形成する複数の電極の形態及び配置は、それぞれ適宜設定することができる。
【００７７】
本工程は、キャビティ外に、キャビティと媒体貯留部との間に設けられたシール部により媒体の流通が制限された状態で媒体を貯留する媒体貯留部を備えた装置において、キャビティ内に媒体を導入する工程としてもよい。この場合、シール部により媒体の流通が制限された状態を解除することで、キャビティ内に媒体を導入してもよい。すなわち、本工程は、シール部に作用力を与えてシール部を開放してもよい。例えば、シール部を開放するための作用力を生じさせる方法としては、キャビティ内の圧力を変化させることでシール部に作用力を与えてもよいし、媒体貯留部内の圧力を変化させることでシール部に作用力を与えてもよい。すなわち、キャビティ内のガスを吸引することでキャビティ内に負圧を生じさせて、シール部に作用力を与えてもよいし、媒体貯留部内にガスを導入することで媒体貯留部内に正圧を生じさせて、シール部に作用力を与えてもよい。いずれの方法によってもシール部に作用力を与え、キャビティと媒体貯留部間のシールを開放することができる。こうした手段は、装置の設計に応じて選択することができる。
【００７８】
また、本工程は、シリンジによってキャビティ内の圧力、又は、媒体貯留部内の圧力を変化させる工程とすることができる。すなわち、媒体貯留部との間に設けられたシール部により媒体の流通が制限された状態で媒体を貯留する媒体貯留部を備えた装置において、シリンジ内に予め充填されたガスを媒体貯留部に導入することによってシール部を開放して媒体の導入制限を解除する工程とすることができる。また、同様の装置において、シリンジによってキャビティ内のガスを吸引することによってシール部を開放して媒体の導入制限を解除する工程とすることができる。
【００７９】
なお、本工程は、媒体貯留部にシリンジを挿入して媒体貯留部内の圧力を変化させる工程であってもよいし、準備工程でキャビティ内に目的物質、又は凝集体を含んだ液体を導入するために用いたシリンジを用いて、キャビティ内の圧力、又は、媒体貯留部内の圧力を変化させる工程としてもよい。
【００８０】
導入工程のモデルを、図４を参照しながら説明する。前段の準備工程後に、第１の導入口１８に挿入されたシリンジ４を回転して、シリンジ４の先端に形成された開口３２ｂと、第１の導入口１８の側面に形成された開口３４とを連通する。なお、シリンジ４には予めガス３０ｂが含まれており、キャビティ１０外に備えられた媒体貯留部１６には媒体３６が充填されている。シリンジ４のプランジャを押すことによって、シリンジ４内のガス３０ｂが、媒体貯留部１６に導入される。媒体貯留部１６内の圧力が上昇し、シール部２２が変形し、第２の導入口２０が開放される。これによって、第２の導入口２０を介して、媒体貯留部１６からキャビティ１０内の凝集体誘導部１４に媒体３６が導入される。さらに媒体３６は、凝集体誘導部１４を経て試料貯留部１２に導入される。これによって、キャビティ１０内に媒体３６が充填される。
【００８１】
こうした導入工程によれば、準備工程でキャビティ内の誘電泳動元近傍に準備した凝集体に対して、誘電泳動先の電極近傍から媒体を導入するため、誘電泳動先に凝集体が拡散することを低減することができる。すなわち、この工程によれば、誘電泳動前に凝集体が検出部に移動することを防ぐことができる。
【００８２】
（誘電泳動工程）
誘電泳動工程は、媒体の存在下に第１の電極間に第１の電圧を印加して凝集体を試料貯留部から凝集体誘導部側に泳動する工程である。目的物質を凝集体として誘電泳動することで迅速にまた精度よく目的物質を分離し検出することができる。
【００８３】
誘電泳動工程では、第１の電極対を構成する電極間で不均一な電場を発生させて、キャビティ内の凝集体に誘電泳動力を発生させる。すなわち、第１の電極対は、誘電泳動用の電極対である。第１の電極対の1つの態様としては、少なくとも一つの弱電場側の電極と強電場側電極とを含むことができる。例えば、弱電場側の電極は、プレート状電極の形態を採ることができ、強電場の電極は、ピン状電極の形態を採ることができる。また、第１の電極対の別の態様としては、誘電泳動用の電極同士を接触しない程度に隣接して配置した形態を採ることができる。この場合、第１の電極対のそれぞれの電極の角度を変えて配置することで、不均一な電場を発生することができるため、電極の電場の強さは必ずしも互いに変えなくてもよい。第１の電極対は、３以上の電極から構成されていてもよい。第１の電極対を形成する複数の電極の形態及び配置は、それぞれ適宜設定することができる。なお、各電極に印加する第１の電圧、第２の電圧は、交流電圧であることが望ましい。上述した誘電体粒子は、交流電圧によって誘電性を示すが、直流電圧では絶縁性を示すためである。電極は公知の電極用材料を用いることができる。
【００８４】
本工程は、凝集体誘導部に配置された第２の電極対の間に凝集体が到達するように誘電泳動する工程とすることができる。
【００８５】
誘電泳動力は、印加する電場の周波数、粒子および周囲媒質の誘電特性に依存する。これらの条件を制御することで、凝集体は、強電場側へ泳動（正の誘電泳動）し、又は、弱電場側へ泳動（負の誘電泳動）する。また、誘電泳動力は、印加電圧および電極形状に大きく依存する。電極形状および泳動用のキャビティの形状を工夫することで必要な部分に効率的に誘電泳動力を働かせ、分離性能および分離速度を高めることができる。
【００８６】
誘電泳動工程のモデルを、図５を参照しながら説明する。媒体３６の存在下、第１の電極対２４を構成する電極２４ａと２４ｂ，２４ｃ間に交流電圧を印加して、凝集体３８に電荷が蓄積され、さらに凝集体３８に誘電泳動力が発生する。凝集体３８に正の誘電泳動力を発生させて、強電場側に泳動し、下流側の第２の電極対２６を構成する電極２６ａ，２６ｂ間に蓄積させる。その後、電圧印加を停止し、誘電泳動を終了する。
【００８７】
なお、こうして第１の電極対を構成する電極のいずれかに誘導された凝集体は、誘電泳動先の電極又はその近傍で検出されることが好ましい。こうした場合は、誘電泳動先の電極近傍に、凝集体の検出部が備えられるため、検出部まで凝集体を泳動するようにすることが好ましい。また、検出部で凝集体を検出できる程度にまで凝集体が蓄積するように泳動することが好ましい。
【００８８】
こうした誘電泳動工程によれば、目的物質と特異的に結合して得られた凝集体を誘電泳動対象とできるため、大きな誘電泳動速度を目的物質に対して特異的に獲得できる。すなわち、この工程によれば、凝集体を迅速にかつ選択的に泳動することができる。一方、目的物質以外の物質は、凝集体を形成しないため、凝集体よりも誘電泳動速度が遅い。従って、誘電泳動によって、凝集体を形成する目的物質と凝集体を形成しない目的物質以外の物質とを、容易に分離することができる。
【００８９】
（検出工程）
検出工程は、泳動された凝集体を検出する工程である。既に説明したように、誘電泳動工程では、凝集体が優先的にかつ選択的に誘電泳動先の電極又はその近傍へと泳動される。第１の電極対のうちの誘電泳動先の電極の近傍又は、その電極よりもさらに誘電泳動の下流側において検出工程を実施することが好ましい。
【００９０】
検出工程では、泳動された凝集体あるいはそれに含まれる目的物質を検出対象とする。ここでいう検出は、定量的な検出でもよいし、定性的な検出でもよい。検出の方法には、後述する、インピーダンス等の電気的特性の変化に基づく検出方法を用いることができる他、目的物質に蛍光標識をラベルし、蛍光顕微鏡によって検出する方法や、免疫染色法によって目的物質を染色することによって検出する方法等のほか、同様に、放射性同位体を目的物質にラベルしておき、検出する方法を用いてもよい。また、誘電泳動によって得られた目的物質を含む凝集体を採取し、凝集体を化学的に分解した後に、クロマトグラフィー等によって目的物質を検出してもよい。高倍率の顕微鏡によって凝集体を直接観察することで検出してもよい。こうした各種の検出方法は当業者であれば適宜従来技術を参照して取得することができる。
【００９１】
検出工程では、誘電泳動先の電極又はその近傍に到達した凝集体の量（数、面積）に応じて変化するインピーダンス、周波数、静電容量を検出して、目的物質を検出又は定量することができる。このような電気特性の検出によれば、第１の電極対のうちの誘電泳動先の電極又はその近傍において直ちに検出工程を実施することができ、洗浄工程や複数の反応工程を要することなく、簡易かつ迅速に定性的又は定量的に目的物質を測定できる。
【００９２】
こうした電気的特性は、公知の方法によって検出することができる。例えば、インピーダンスを検出するには、典型的には、検出用電極対となる第２の電極対と、第２の電極対に交流電圧を供給する電源と、インピーダンスを検出する検出装置を備えることができる。第２の電極には、誘電体材料を備えることが好ましい。全体の合成インピーダンスは、電極間の凝集体の量に依存して変化するが、誘電体材料を備えることによってその変化を高感度に検出できるからである。本明細書において「誘電体材料」としては、誘電体粒子と異なる誘電率を有する誘電体を挙げられる。好ましくは、誘電体粒子よりも大きな誘電率を有する誘電体である。例えば、誘電体は、チタン酸バリウムＢａＴｉＯ３や、チタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３が含まれる。
【００９３】
また、本工程は、第２の電極対間に第２の電圧を印加して電気的特性の変化を測定する工程とすることができる。
【００９４】
図５に示すように、検出用電源４２から第２の電極対２６を構成する電極２６ａ，２６ｂ間に交流電圧を印加し、インピーダンスを検出することができる。インピーダンスは、電極２６ａ，２６ｂ間に挟まれた凝集体３８の量によって変化する。従って、インピーダンスの変化から、凝集体３８の量を計測することができる。
【００９５】
図６には、第２の電極対における電気的状態を等価回路で示す。第２の電極対２６を構成する電極２６ａ，２６ｂ間には、誘電体材料２８と、凝集体３８並びに媒体３６が存在している。媒体３６は、静電容量７０と電気伝導抵抗７２を並列に有しているとみなすことができる。同様に、凝集体３８は、静電容量７４と電気伝導抵抗７６を並列に有しているとみなすことができる。さらに、凝集体３８と媒体３６が並列に電極２６ａと誘電体材料２８間を結んでいるとみなすことができる。
【００９６】
ここで、誘電体材料２８は、凝集体３８の付着部と非付着部とで並列回路を形成する。そのインピーダンスは誘電率、厚みと凝集体の付着部と非付着部の面積に依存するものであり、凝集体３８の量に依存する付着部と非付着部の面積を除けば、設計事項として固定することができる。また、媒体３６のインピーダンスは、電極２６ａ，２６ｂ間の幅と凝集体の非付着部の面積、加えて導電性媒体であれば媒体中の電解質の種類、濃度に依存するものであり、凝集体３８の量に依存する非付着部の面積を除けば、設計事項として固定することができる。また、凝集体３８のインピーダンスは、誘電体材料２８上での凝集体３８の量に依存する。従って、全体の合成インピーダンスも、凝集体３８の量に依存することになる。凝集体３８の量は、誘電体粒子の数、目的物質の濃度、粒子表面の最大抗原吸着数等に影響されるが、目的物質の濃度を除いて条件を固定することができる。すなわち、凝集体３８の量は目的物質の濃度に依存して決定することができる。そのため、全体の合成インピーダンスを検出することで、目的物質の量を知ることができる。
【００９７】
誘電体粒子と異なる誘電体材料を用いることで、凝集体（誘電体粒子）による電極間のインピーダンスの変化を高感度に検出することができるようになる。
【００９８】
インピーダンスの測定結果に基づき、実験的、或いは理論的に測定したインピーダンスから目的物質の量を推計できる。例えば、予め換算式を準備しておくことが可能である。例えば、図７に示すように、目的物質の濃度（横軸：ｎｇ／ｍｌ）とインピーダンス変化量（縦軸：オーム）を検量線、及び換算式として使用することができる。検出したモデル全体の合成インピーダンスを換算式に代入すれば、瞬時に目的物質の量を知ることができる。また、マイクロプロセッサ等の演算装置により換算値を表示するセンサとすることもできる。演算装置を用いることによって、自動で検出結果を得ることができる。
【００９９】
以上説明したように、本明細書に開示の検出方法によれば、誘電泳動を行う前に検出部側に目的物質又は、凝集体が拡散することを防ぐことができる。また、第２の電極対を用いて凝集体による電気的特性の変化を測定することで、容易に目的物質を検出できる。なお、本検出方法における、目的物質を特異的な結合によって凝集体とし、その凝集体を誘電泳動することは、それ自体、目的物質の分離方法として有用である。
【実施例１】
【０１００】
以下に、本明細書に開示される誘電泳動センサ２を用いて抗原を検出する一実施例を挙げる。
【０１０１】
（誘電泳動センサの構成）
本実施例で開示される誘電泳動センサ２の構成の一例を、図１を用いて説明する。誘電泳動センサ２は、キャビティ１０と、媒体貯留部１６を備える。キャビティ１０には、試料貯留部１２と、試料貯留部よりも浅く形成された凝集体誘導部１４を備えている。試料貯留部１２と凝集体誘導部１４は連通しており、試料貯留部１２の側壁には誘電泳動力を生じさせるための第１の電極対２４を構成する電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃのうちの電極２４ａを備え、凝集体誘導部１４には、電極２４ｂ，２４ｃを備え、さらに下流側に第２の電極対２６を構成する電極２６ａ，２６ｂを備えている。さらに、電極２６ａの表面には誘電体材料２８が配されている。電極２６ａ，２６ｂ間には、検出用電源４２が接続されている。泳動電源４０と検出用電源４２は、図示しない制御部によって制御されている。さらに、試料貯留部１２には、図示しない誘電体粒子が備わっている。
【０１０２】
媒体貯留部１６には第２の導入口２０が備わっており、凝集体誘導部１４の第２の電極対２６の近傍に接続されている。この第２の導入口２０には、シール部２２が備わっており、第２の導入口２０の媒体の流通を制限している。媒体貯留部１６には、誘電泳動のための媒体３６が予め貯留されている。試料貯留部１２の近傍には、第１の導入口１８が形成されている。第１の導入口１８の開口の側壁には、媒体貯留部１６と連通する開口３４を備えている。
【０１０３】
シリンジ４には、垂直方向に試料を吐出する開口３２ａと、水平方向にガスを吐出又は吸引する開口３２ｂを備えている。シリンジを回転することによって、水平方向の開口３２ｂが第１の導入口１８の側壁によって閉塞される状態と、水平方向の開口３２ｂが開口３４と連通する状態とを切り替えることができる構成となっている。シリンジには、目的物質３０ａを含む試料液と、空気が充填されている。
【０１０４】
以上、本実施例の誘電泳動センサの作成方法を説明した。本実施例の誘電泳動センサを用いて、目的物質を検出する操作を以下に説明する。
【０１０５】
（準備工程）
まず、誘電体粒子を調製した。誘電体粒子であるポリスチレン粒子（平均球径１．０μｍ）２００μｌに、抗ＣＲＰ抗体（Betyl laboratiories製）４０μｌを添加し、２５℃で３０分間撹拌してポリスチレン粒子表面に抗ＣＲＰ抗体を固定化した。
【０１０６】
次いで、１％−ＢＳＡ（ウシ血清アルブミン；和光純薬製）溶液を６００μｌ添加して１時間撹拌し、粒子表面を目的物質以外のタンパク質からブロッキングした。遠心分離機によって１８０００Ｇで２０分間遠心し、上清を取り除いた。
【０１０７】
ブロッキング溶液を添加してピペッティングを行い、ポリスチレン粒子を洗浄した。洗浄を３回繰り返し、抗ＣＲＰ抗体を固定した粒子（抗ＣＲＰ固定化粒子）を完成させた。この抗ＣＲＰ固定化粒子を、シリンジに入れ、第１の導入口１８から試料貯留部に注入した。
【０１０８】
ＣＲＰ（ＣＨＥＭＩＣＯＮ社製）と、ＰＢＳ（１０ｍＭ−リン酸バッファ、１５０ｍＭ−ＮａＣｌ、ｐＨ７．０）を混合し、シリンジに入れ、第１の導入口１８から試料貯留部に注入した。
【０１０９】
抗ＣＲＰ固定化粒子と、ＣＲＰと、を試料貯留部に導入後、５分間静置する。これにより、ＣＲＰと抗ＣＲＰ固定化粒子との凝集体が生成された。
【０１１０】
（導入工程）
次いで、媒体を注入した。第１の導入口１８に挿入したシリンジ４に空気を入れ、軸線の周方向に回転して、シリンジのノズルの横部に形成された横孔と、媒体（０．１Ｍ−マンニトール／１．８ｍＭ−ＮａＣｌ）が貯留された媒体貯留部に繋がっている空気孔とを連通させた。シリンジのプランジャを押して、媒体貯留部に空気を送り、シールを破断させた。これにより、凝集体誘導部から、試料貯留部に向かって媒体が導入された。
【０１１１】
（誘電泳動工程）
次いで、第１の電極対２４にピーク電圧４０Ｖ、１００ｋＨｚの交流電圧を印加した。３分間の電圧印加後、第１の電極対２４への交流電圧の印加を停止した。
【０１１２】
（検出工程）
次いで、第２の電極対２６へピーク電圧１０Ｖ、１０ＭＨｚの交流電圧を印加して、インピーダンスを検出した。
【０１１３】
上記手順によって実測した結果、ＣＲＰ濃度０．０００１、０．００１、０．０１、７０．１、１、１０（ｎｇ／ｍｌ）に対して、インピーダンス変化量はそれぞれ１５、３２、７５、１１５、１７６、２２９（Ω）が得られた。
【０１１４】
一方、従来法として、第１の導入口１８から媒体を導入した場合、ＣＲＰ濃度０．１、１、１０、１００（ｎｇ／ｍｌ）に対して、インピーダンス変化量はそれぞれ２４、５４、１２８、２００（Ω）であった。
【０１１５】
これらの結果を図７に表す。図中のエラーバーは、インピーダンス変化量の標準偏差の２倍（２ＳＤ）を示している。検出感度を、２ＳＤが重ならないＣＲＰ濃度と定義すると、従来法が１ｎｇ/ｍｌであるのに対し、本実施例の検出感度は０．００１ｎｇ/ｍｌとなった。
【実施例２】
【０１１６】
第２実施例は、第１実施例とは準備工程と導入工程のみが異なる。そのため、第１実施例と同一の工程について説明を省略する。
【０１１７】
まず、抗ＣＲＰ固定化粒子をシリンジに入れ、第１の導入口１８から試料貯留部に注入した。次いで第２の導入口から媒体を注入した。これにより、凝集体誘導部から、試料貯留部に向かって媒体が導入された。次いで、ＣＲＰ（ＣＨＥＭＩＣＯＮ社製）と、ＰＢＳ（１０ｍＭ−リン酸バッファ、１５０ｍＭ−ＮａＣｌ、ｐＨ７．０）を混合し、シリンジに入れ、第１の導入口１８から試料貯留部に注入した。これにより、試料貯留部内で抗ＣＲＰ固定化粒子とＣＲＰが凝集吸着反応を起こし、５分程で試料貯留部に凝集体が形成された。
【０１１８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【０１１９】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【０１２０】
２  誘電泳動センサ、４  シリンジ、１０  キャビティ、１２  試料貯留部、１４  凝集体誘導部、１６  媒体貯留部、１８  第１の導入口、２０  第２の導入口、２２  シール部、２４  第１の電極対、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ  電極、２６  第２の電極対、２６ａ，２６ｂ  電極、２８  誘電体材料、３０ａ  目的物質、３２ａ，３２ｂ，３４  開口、３６  媒体、３８  凝集体、４０  泳動電源、４２  検出用電源、７０  静電容量、７２  電気伝導抵抗、７４  静電容量、７６  電気伝導抵抗、１０２，１３４  凹部、１００，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０  基板、１２２，１３２，１３４，１３６，１４２，１４４，１５２，１６２  開口
【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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