(57)【要約】【課題】  短時間で、かつ精度良く試料中の目的物質を検出することが可能な誘電泳動装置を提供する。【解決手段】  準備工程は、検出対象の目的物質４０を、目的物質４０と特異的に結合する結合子４８を有する凝集用誘電体粒子４９と結合させた結合体４４を含む凝集体３４を形成する。誘電泳動工程は、誘電泳動用電極１４，１６間に電圧を印加し、凝集体３４を誘電泳動する。検出工程は、誘電泳動された凝集体３４を検出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的物質の検出方法であって、
前記目的物質と特異的に結合する結合子を有する凝集用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準備する準備工程と、
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２】
前記凝集体は、前記目的物質と前記結合子とを介して２以上の凝集用誘電体粒子が連結された三次元構造を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記凝集体は、前記目的物質及び前記凝集用誘電体粒子に対して選択的に誘電泳動可能な程度の大きさを備える、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記誘電泳動工程は、前記凝集体を前記第１の電極対のうちの一つの電極の近傍に配置された第２の電極対の間に前記凝集体が到達するように誘電泳動する工程である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記検出工程は、前記第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である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の電極対の間には、前記凝集用誘電体粒子と異なる誘電率を有する誘電体材料を備え、
前記検出工程は、前記第２の電極対間における電気的特性の変化を測定する工程である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記誘電体材料は、前記凝集用誘電体粒子よりも高い誘電率を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記準備工程は、前記第１の電極対の間において、前記目的物質と前記凝集用誘電体粒子とを接触させて前記凝集体を形成する工程である、請求項１〜７に記載の方法。
【請求項９】
前記目的物質は、細胞、ウイルス、微生物、タンパク質、核酸及び脂質からなる群から選択される１種又は２種以上を含有する、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記凝集用誘電体粒子は、抗原又は抗体若しくはこれらの一部を結合子として有する、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記誘電泳動工程は、導電性媒体の存在下で行う工程である、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記導電性媒体は、前記目的物質を含む溶液と組成が異なる、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
誘電泳動装置であって、
前記目的物質と前記目的物質と特異的に結合する結合子を有する凝集用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、
前記キャビティ内の前記凝集体に対して誘電泳動力を発生させるための第１の電極対と、
を備える、装置。
【請求項１４】
前記キャビティ内の前記第１の電極対の一つの電極近傍には、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１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第２の電極対間には、前記凝集用誘電体粒子と誘電率の異なる誘電体材料を備える、請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記誘電体材料は、前記凝集用誘電体粒子よりも高い誘電率を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記キャビティの前記第２の電極対の近傍に、凝集体誘導部を備える、請求項１３〜１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記キャビティには、媒体を備える、請求項１３〜１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記キャビティには、前記凝集用誘電体粒子を備える、請求項１３〜１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の電極対を含んで形成される流路の断面積が前記凝集体の誘電泳動先に向かって減少するように形成されている、請求項１３〜１９のいずれかに記載の装置。
【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及び目的物質の検出方法に関する。
【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。また、検出対象とする微生物と高誘電率のコアとを結合させて誘電泳動の速度を強化する方法が開発されている（例えば、特許文献４）。さらに、試料中の特定分子と特定分子の誘電泳動特性を変化させ得る物質との複合体を形成して誘電泳動して、特定分子と特定分子以外の分子のいずれか一方のみを誘電泳動電極上に補足して、他方は誘電泳動電極上を素通りさせることで、特定分子と特定分子以外の分子とを分離する方法が開示されている（例えば、特許文献５）。
【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
【特許文献４】特許３７６５４６４号
【特許文献５】特開２００１−１６５９０６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、上記の特許文献１〜３の検出方法では、検出対象の目的物質が小さい場合には、目的物質に作用する誘電泳動力は小さくなる。そのため、誘電泳動速度が遅く、迅速に検出結果が得られないという問題が生じる。さらに、試料中に目的物質以外のものが含まれている場合、目的物質と同様に電極まで誘導されるため、特異的な分離及び検出が困難である。
【０００５】
また、特許文献４の検出方法では、微生物と結合したコアと、微生物と結合していないコアとの誘電率の差が小さいため、十分に分離できず、検出対象を特異的に検出できない。さらに、試料中に目的物質の量そのものの量が少ない場合には、検出誤差が大きくなってしまう。
【０００６】
特許文献５に記載の検出方法でも、複合体と、複合体を形成していない「特定分子の誘電泳動特性を変化させ得る物質」とは、その誘電泳動特性に大きな差がないため、分離が不十分となり、特定分子を特異的に検出するのは困難である。さらに、試料中の特定分子とそれ以外の分子の何れか一方が誘電泳動電極に捕捉され、他方は誘電泳動電極上を素通りさせるためには、送液による流れが必要になる。すなわち、特許文献５の方法では、送液ポンプが必要になり、装置が大型化してしまう。
【０００７】
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、迅速にかつ選択的に試料中の目的物質を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】
【０００８】
本願発明者らは、上述した実情に鑑みて、目的物質を選択的に、かつ迅速に検出部まで誘導する方法を種々検討した。その結果、検出対象である目的物質が小さい場合でも、目的物質と選択的に結合して凝集体を形成する凝集用誘電体粒子を用いることで、目的物質の誘電泳動力を向上させるとともに、目的物質を選択的に分離可能な方法を見出した。さらに、検出に用いる電極に、凝集用誘電体粒子と異なる誘電率をもつ誘電体材料を用いることによって、電極上で起こる化学反応を低減するとともに、電極の静電容量を小容量化することで、検出感度を向上し、微量の凝集体でも検出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。
【０００９】
本明細書によって開示される目的物質の検出方法は、準備工程と、誘電泳動工程と、検出工程を備える。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凝集用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形成する。誘電泳動工程は、媒体の存在下、第１の電極対の間に第１の電圧を印加して凝集体を誘電泳動する。検出工程は、泳動された凝集体を検出する。
【００１０】
前記凝集体は、前記目的物質と前記結合子とを介して２以上の凝集用誘電体粒子が連結された三次元構造を有することができる。さらに、前記凝集体は、前記目的物質及び前記凝集用誘電体粒子に対して選択的に誘電泳動可能な程度の大きさを備えていることが好ましい。
【００１１】
誘電泳動工程は、凝集体を第１の電極対のうちの一つの電極の近傍に配置された第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ことができる。
【００１２】
検出工程は、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ことができる。また、検出工程は、第２の電極対間における電気的特性の変化から、前記目的物質を検出することができる。
【００１３】
誘電泳動工程は、第２の電極対の間に、凝集用誘電体粒子と異なる誘電率をもつ誘電体材料を備えていてもよい。また、検出工程は、第２の電極対間における電気的特性の変化を測定することができる。
【００１４】
誘電体材料は、前記凝集用誘電体粒子よりも高い誘電率を有する誘電体であってもよい。
【００１５】
準備工程は、第１の電極対の間において、目的物質と凝集用誘電体粒子とを接触させて凝集体を形成することができる。
【００１６】
目的物質は、細胞、ウイルス、微生物、タンパク質、核酸及び脂質からなる群から選択される１種又は２種以上を含有してもよい。
【００１７】
凝集用誘電体粒子は、抗原又は抗体若しくはこれらの一部を結合子として有することができる。
【００１８】
誘電泳動工程は、導電性媒体の存在下で行うことができる。
【００１９】
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。
【００２０】
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凝集用誘電体粒子と、を結合させた凝集体を誘電泳動の対象とすることができる。誘電泳動装置は、誘電泳動のためのキャビティを備えることができる。さらに、キャビティ内の凝集体に対して誘電泳動力を発生させるための第１の電極対を備えることができる。キャビティ内の第１の電極対の一つの電極近傍に第２の電極対を備えることができる。さらにまた、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することができる。誘電泳動装置は、第２の電極対間に、凝集用誘電体粒子と異なる誘電率を有する誘電体材料を備えることができる。
【００２１】
また、誘電泳動装置は、キャビティの第２の電極対の近傍に、凝集体誘導部を備えることができる。さらに、キャビティに、媒体を備えていてもよいし、キャビティに、凝集用誘電体粒子を備えていてもよい。さらに、誘電泳動装置は、前記第２の電極対を含んで形成される流路の断面積が前記凝集体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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本明細書に開示される検出方法及び誘電泳動装置における誘電泳動の概要を示す。
【図２】従来の誘電泳動の概要を示す。
【図３】本明細書に開示される検出方法及び誘電泳動装置における検出の概要を示す。
【図４】検出時において形成される等価回路を示す。
【図５】目的物質濃度とインピーダンスとの関係を示す．
【図６】本実施例の目的物質検出のモデルを示す。
【図７】誘電泳動センサの一実施例を示す。
【図８】検出用電極対の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本明細書の開示は、目的物質の検出方法及び電気泳動装置に関する。本明細書に開示される目的物質の検出方法によれば、迅速に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、凝集用誘電体粒子は、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、目的物質と凝集用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、個々の凝集用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、導電性媒体が凝集用誘電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。また、導電性媒体は、目的物質と凝集用誘電体粒子とによって形成された凝集体を一体物のように安定して保持することができる。
【００２４】
本明細書の開示によれば、目的物質を凝集用誘電体粒子を用いて凝集することにより、目的物質と凝集用誘電体粒子とが結合した３次元の凝集体を形成する。こうした凝集体は、目的物質及び凝集用誘電体粒子自体と、大きさが相違することになる。こうした相違の発現により、凝集体は、凝集用誘電体粒子と誘電泳動特性に関し効果的に差別化することが可能となる。また、凝集体を形成することで、目的物質及び凝集用誘電体粒子自体の電荷状態と異なる誘電泳動特性に変化させることも可能である。また、目的物質の検出感度や検出速度を向上させることができる。そして、誘電泳動により凝集体を検出するようにすることで、目的物質を選択的に検出することができる。
【００２５】
すなわち、本明細書の開示によれば、凝集体を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、目的物質を凝集用誘電体粒子を用いて凝集化させることで、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、凝集用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。さらに、目的物質と結合していない凝集用誘電体粒子は凝集しないため、凝集用誘電体粒子は、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。すなわち、凝集体を形成していない凝集用誘電体粒子と目的物質を含む凝集体とを分離可能とすることができる。これにより、凝集体を形成していない凝集用誘電体粒子による検出ノイズを低減して、目的物質の検出感度を向上することができる。このように、所定の凝集用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。また、送液ポンプを用いなくても、誘電泳動速度の差を利用することによって、目的物質と目的物質以外の物質とを分離することができる。
【００２６】
また、本明細書に開示される誘電泳動装置によれば、誘電泳動により泳動した凝集体を、誘電体材料を表面に有する電極を検出用電極に用いて検出するため、より高感度に検出することができる。誘電体材料を検出用電極に用いることによって、検出用電極の電極表面上の化学反応が抑制され、検出ノイズを低減して検出感度を向上することができる。さらに、誘電体材料を用いることによって、凝集体が付着する前の検出用電極の静電容量を小容量化することができる。これにより、検出用電極に凝集体が付着したときのインピーダンスの変化率が大きくなり、検出感度を向上することができる。
【００２７】
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検出方法及び誘電泳動装置における誘電泳動の概要について説明する図であり、図２は、従来の誘電泳動の概要を示す図であり、図３は本明細書に開示される検出方法及び誘電泳動装置における検出の概要を示す図であり、図４は、検出時において形成される等価回路を示す図である。また、図５は、目的物質濃度とインピーダンスとの関係を示す図であり、図６は、本明細書に開示される誘電泳動装置の概要を示す図である。
【００２８】
（目的物質の検出方法）
本明細書に開示される目的物質の検出方法は、凝集体を準備する工程と、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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
（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凝集用誘電体粒子と目的物質とを相互作用に基づいて結合させた結合体を含む凝集体を準備する工程とすることができる。本工程によって、目的物質を、結合子を有する凝集用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。
【００３２】
本工程では、目的物質の擬似粒子化のために凝集用誘電体粒子を用いる。ここで、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。
【００３３】
凝集用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。凝集用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。こうした凝集用誘電体粒子は、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。
【００３４】
凝集用誘電体粒子は、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。
【００３５】
凝集用誘電体粒子は、２以上の結合子を備えることが好ましく、より好ましくは、３個以上の多数の結合子を備える。結合子を複数個備えることでより、目的物質と結合子とを介して凝集用誘電体粒子が多数個３次元的に連結した構造体を容易に構築できるようになる。また、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以上の凝集用誘電体粒子が容易に凝集体を形成することができる。また、結合子は、他の結合子と相互作用を生じないことが好ましい。結合子同士が相互作用を生じないことで、目的物質と結合しないまま凝集用誘電体粒子同士が凝集体となることを防ぐことができる。
【００３６】
凝集用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。こうした凝集用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種以上の抗体を凝集用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以上の凝集用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凝集用誘電体粒子は、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凝集用誘電体粒子を得ることができる。
【００３７】
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。抗体は凝集用誘電体粒子に固定することができる。ここでいう凝集用誘電体粒子への抗体の固定は、凝集用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。
【００３８】
本工程では、目的物質と特異的に結合する結合子を有する凝集用誘電体粒子と目的物質とを相互作用に基づいて結合させた結合体を含む凝集体を形成させる。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凝集用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以上の凝集用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２以上の好ましくは３以上の凝集用誘電体粒子が二次元的又は三次元的に連結した構造を有するものであってもよい。こうした凝集体は、凝集用誘電体粒子と比較してその大きさや導電率に関して差が生じるため、目的物質を含む凝集体を早い速度で誘電泳動して選択的に検出できる。したがって、本工程で形成する凝集体は、少なくとも目的物質及び凝集用誘電体粒子に対して選択的に誘電泳動可能な程度な大きさを備えていることが好ましい。
【００３９】
目的物質と凝集用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凝集用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。
【００４０】
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を泳動に先だって貯留しておくための貯留部の外部で行うことができる。その場合には、得られた凝集体を貯留部に供給することができる。また、貯留部において目的物質と凝集用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。
【００４１】
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。
【００４２】
本工程は、例えば図１に示すように、凝集用誘電体粒子４９と目的物質４０が、結合子４８を介して、凝集体３４を形成することができる。
【００４３】
（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。
【００４４】
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、凝集用誘電体粒子と分極率の差に起因して、不均一な電場において凝集用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。誘電泳動による物質の移動力は物質の半径の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。
【００４５】
誘電泳動工程では、第１の電極対を構成する電極間で凝集体を誘電泳動する。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の電極対は、少なくとも２つの電極を含むことができる。例えば、1つの態様として、第１の電極対は、弱電磁場側の電極と強電磁場側の電極とを含むことができる。または、別の態様として、互いに同程度の電場の電極を含むこともできる。第１の電極対に弱電磁場側の電極と強電磁場側の電極とを含む場合には、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の電極対に互いに同程度の電場の電極を含む場合には、それぞれの電極の間隔が不均一となるように隣接して配置された構成を採ることができる。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。上述した凝集用誘電体粒子は、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。誘電泳動のための第１の電極対の実施態様については後段にて説明する。
【００４６】
誘電泳動工程は、導電性媒体の存在下に実施することが好ましい。導電性媒体を用いることで、電場において目的物質及び凝集用誘電体粒子の集合体を、相互に電気的に結合した一体物とみなすことができる。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、導電性媒体は、導電性を有していれば、目的物質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。目的物質を含む溶液と、誘電泳動のための導電性媒体の組成が異なることによって、目的物質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、導電性媒体は分離に適した組成の媒体を用いることができる。
【００４７】
誘電泳動工程のモデルを、図１を参照しながら説明する。媒体の存在下、第１の電極対を構成する誘電泳動用電極１４，１６間に交流電圧を印加すると、凝集体３４に電荷が蓄積され、さらに凝集体３４に誘電泳動力は発生する。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３４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。図１に示す例では、凝集体３４に正の誘電泳動力を発生させて、強電場側に泳動し、その近傍に蓄積させている。その後、電圧印加を停止し、誘電泳動を終了する。
【００４８】
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。
【００４９】
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（例えば図１の符号４２）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。同様に、目的物質と結合していない凝集用誘電体粒子は、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凝集用誘電体粒子とを、容易に分離することができる。
【００５０】
なお、図２に示すように、凝集用誘電体粒子を用いない場合には、目的物質４０と、目的物質と同程度の大きさを有する目的物質以外の物質４２とを、誘電泳動を利用して分離し検出するのは困難である。すなわち、目的物質が抗原であり抗体を用いて抗原抗体複合体を形成させたとしても、その大きさは目的物質以外の成分と大きく異ならせるのは困難である。したがって、誘電泳動速度の差で両者を分離するのは困難である。また、目的物質以外の物質が目的物質よりも十分に大きく特異的な相互作用により形成された複合体の大きさと近い場合には、両者を区別することが一層困難である。さらに、目的物質がナノメートルレベルの小さなものであると、誘電泳動に時間を要する。
【００５１】
（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又はその近傍において検出工程を実施することが好ましい。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、検出用電極と、検出用電極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。検出用電極には、検出用電極に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、凝集用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、凝集用誘電体粒子よりも大きな誘電率を有する誘電体である。
【００５５】
また、好ましくは、検出用電極より静電容量が小さいものを用いることが好ましい。これにより、凝集体が付着する前の検出用電極間の静電容量が小容量化され、凝集体が付着したときの検出感度を向上することができる。さらに、誘電体材料は、誘電泳動のための媒体や、目的物質、凝集体等と化学反応を起こさない物質を用いることが好ましい。これにより、検出用電極上で化学反応が生じてインピーダンスにノイズが生じることを防ぐことができる。例えば、誘電体材料は、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。
【００５６】
検出工程は、例えば、図３に示すように、検出用電源２４から第２の電極対を構成する検出用電極２０，２２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、第２の電極対の構成電極間の凝集体３４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３４の量を計測することができる。
【００５７】
図４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の検出用電極２０，２２間には、誘電体材料３２と、凝集体３４並びに媒体４３が存在している。媒体４３は、静電容量６２と電気伝導抵抗５４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３４は、静電容量５０と電気伝導抵抗６０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３４と媒体４３が並列に検出用電極２２と誘電体材料３２間を結んでいるとみなすことができる。
【００５８】
ここで、誘電体材料３２は、凝集体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３４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４３のインピーダンスは、第２の電極対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３４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３４のインピーダンスは、誘電体材料３２上での凝集体３４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３４の量に依存することになる。凝集体３４の量は、凝集用誘電体粒子の数、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３４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。
【００５９】
また、第２の電極対間の等価回路において、凝集体の有する静電容量と電気伝導抵抗は、凝集体の大きさに依存する。上述したように、凝集体の大きさは目的物質の濃度に依存することから、凝集体の大きさの変化を第２の電極対間の電気的状態の変化に関連付けて、目的物質の濃度として検出することができる。
【００６０】
凝集用誘電体粒子と異なる誘電体材料を用いることで、凝集体（凝集用誘電体粒子）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。
【００６１】
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５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。
【００６２】
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、目的物質を迅速かつ選択的に検出することができる。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、簡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。
【００６３】
（誘電泳動装置）
次に、本明細書に開示の目的物質の検出方法の実施に適した誘電泳動装置について説明する。本明細書に開示の誘電泳動装置は、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、前記キャビティ内の前記凝集体に対して誘電泳動力を発生させるための第１の電極対と、前記キャビティ内の前記第１の電極対の一つの電極近傍に設けられる第２の電極対と、を備えることができる。本装置によれば、目的物質を一つの装置で簡易かつ迅速に検出することができる。
【００６４】
（誘電泳動用キャビティ）
キャビティは、凝集体を収容でき、かつ誘電泳動可能であれば、その形状や大きさは特に限定されない。キャビティは、図６に示すように、適当な大きさ及び形状の凝集体の貯留部１２を備えていることが好ましい。誘電泳動以外の作用によって、目的物質や目的物質以外の物質が、第１の電極対のうちの誘電泳動先の電極（例えば誘電泳動用電極１６）や、検出用の第２の電極対である検出用電極２０，２２間へ到達することを回避又は抑制するために、誘電泳動開始前にあっては誘電泳動先の電極や、検出用電極２０，２２とは離れた状態で凝集体３４を収容する必要があるからである。また、貯留部１２は、誘電泳動先の電極や、検出用電極２０，２２から離れており、第１の電極対の誘電泳動元の電極の近傍に備えられている。すなわち、貯留部１２には、誘電泳動先の電極や第２の電極対は露出されてないことが好ましい。また、貯留部１２には、外部から試料等を供給するための開口が備えられていてもよい。
【００６５】
誘電泳動による凝集体の泳動を考慮すると、泳動距離や泳動方向を確保できるように、第１の電極対を構成する弱電場側の電極と強電場側の電極との間に一定距離確保できることが好ましい。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。
【００６６】
図６に示すように、キャビティには、貯留部に連続している誘電泳動先の電極側は、凝集体を誘電泳動して集約するための空間である凝集体誘導部１２ｂを備えていることが好ましい。凝集体誘導部１２ｂを備えることで、当該部分に凝集体３４を集約して高感度に凝集体を検出することができる。凝集体誘導部は、貯留部に比較して狭い空間に形成されていることが好ましい。また、すなわち、キャビティを第１の電極対間である誘電泳動用電極１４，１６間の流路としたときに、貯留部１２となる空間よりもより狭い流路となっていることが好ましく、全体として容積も小さいことが好ましい。このような凝集体誘導部となっていることで、凝集体３４を迅速に分離し、感度よく検出できるようになる。凝集体誘導部の配置、形状及び大きさは特に限定しないが、例えば、図６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貯留部と、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）と開口面積を備える容積の小さい上方開口面積が構成することができる。
【００６７】
なお、キャビティには予め誘電泳動工程で用いられる媒体が充填されていてもよい。こうすることで、キャビティに媒体を充填する作業を省略できる。さらに、キャビティには、凝集用誘電体粒子を備えていてもよい。こうすることで、目的物質を含む可能性のある試料をキャビティに供給するだけで、キャビティ内で目的物質と凝集用誘電体粒子とを接触させて凝集体を準備することができる。
【００６８】
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。
【００６９】
（第１の電極対）
キャビティにはキャビティ内の凝集体を誘電泳動可能に第１の電極対を備えている。第１の電極対は、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。第１の電極対を構成する各電極の形状及び配置は特に限定しない。既に説明したように、例えば、1つの態様として、第１の電極対は、弱電磁場側の電極と強電磁場側の電極とを含むことができる。この場合には、誘電泳動元となる電極は、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、誘電泳動先の電極は、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。また、図３に示すように、誘電泳動元の電極は貯留部内に備えられ、誘電泳動先の電極は凝集体誘導部に備えられる。
【００７０】
また、第１の電極対の別の態様として、互いに同程度の電場の電極を含むこともできる。この場合には、それぞれの電極の間隔が不均一となるように隣接して配置された構成を採ることができる。具体的には、図６の電極１４の近傍に、接触しない程度に隣接して電極１６を配置してもよい。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、電極１４と電極１６との間隔が狭い部位と広い部位とが生じるため、電極１４と電極１６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３４に誘電泳動力を誘起させることができる。すなわち、第１の電極対によって、凝集体３４を誘電泳動することができる。こうした構成では、第１の電極対を構成する電極群１４，１６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の電極対の形態は、図面に限定するものではなく、第１の電極対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。
【００７１】
（第２の電極対）
キャビティには、第１の電極対が備えられるほか、凝集体又は目的物質を検出するための第２の電極対も備えられる。第２の電極対は、第１の電極対のうちの誘電泳動先の電極（例えば、強電場側の電極）の近傍に備えられることが好ましい。すなわち、典型的には凝集体誘導部に第２の電極対が備えられていることが好ましい。こうすることで、誘電泳動先の電極に凝集体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、誘電泳動先の電極に到達するよりも手前の領域から誘電泳動先の電極までの空間を挟むように配置することが好ましい。こうすることで、こうした空間に誘電泳動されて集約された凝集体をそのまま検出対象とすることができる。
【００７２】
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る好ましい。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、凝集用誘電体粒子と異なる誘電率をもつ誘電体材料を備えることが好ましい。また、誘電体材料は第２の電極対の一方の電極上にプリントされていることが好ましい。
【００７３】
図８に、第２の電極対を含む凝集体誘導部の一実施形態示す。図に示すように、誘電体材料３２を有する検出用電極２０と、検出用電極２２が誘電泳動先電極１６に向かうにつれて、検出用電極２０、２２間に形成される流路の断面積が小さくなるように形成することができる。すなわち、第２の電極対を含んで形成される流路（凝集体誘導部）の断面積が前記凝集体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。凝集体は、目的物質の濃度によって大きさの異なる傾向があるため、検出用電極２０，２２との間に形成される流路が狭くなる場合、形成される凝集体の大きさに応じて検出用電極対への凝集体の充填割合が変化する。すなわち、目的物質の濃度が高い場合には、図８（ａ）に示すように、凝集体の直径が大きくなり、その結果、凝集体の検出用電極２０，２２で構成される流路の先端側には到達しにくくなり、結果として、流路への充填量が低下する。一方、凝集体の濃度が低い場合には、図８（ｂ）に示すように、凝集体の直径は小さくなり、前記流路の先端側まで到達しやすくなり、結果として、流路への充填量が増大する。このようにして、検出用電極２０，２２間における凝集体の量を電気的特性の変化として測定することができるようになり、結果として目的物質の濃度を知ることができる。さらに、凝集体の誘電泳動先に向かって断面積が減少するように形成されていることで、凝集体が検出用電極２０の誘電体材料３２に接触し易くなり、検出感度を向上することができる。誘電泳動先電極１６に向かって流路断面積が小さくなるような検出用電極２０，２２の構成は、特に限定しない。すなわち、電極の形状や配置、流路を構成する内面形状も問わない。したがって、流路断面積を減少させるには、流路高さ、流路幅、流路径等のいずれの調整によっても実現できるし、これらを２種以上組み合わせて調整して実現してもよい。なお、良好な定量性を確保するには、一定の比率で流路下流側に断面積が徐々に減少するように構成されていることが好ましい。典型的には、図８に示すように、一方の電極が他方の電極に対して傾斜して配置して流路高さを変化させることで流路断面積を一定比率で誘導先に向かって小さくすることができる。
【００７４】
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。
【００７５】
なお、こうした第１の電極対や第２の電極対に電圧を供給する電源や、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。
【００７６】
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、媒体中で、目的物質４０と、目的物質４０と選択的に結合する抗体を備えた凝集用誘電体粒子とを結合し、凝集体３４を形成させることができる。凝集体３４は、目的物質４０よりも、高い誘電泳動力を有している。従って、目的物質４０を選択的、かつ迅速に検出用電極対まで誘導することができる。さらに、検出用電極２０に誘電体材料３２を付着することにより、微量の目的物質４０でも検出することができる。
【００７７】
なお、本実施例の誘電泳動用電極対が、本発明の第１の電極対の一例であり、検出用電極対が、本発明の第２の電極対の一例である。さらに、本実施例の泳動電源からの交流電圧が、本発明の第１の電圧の一例であり、検出用電源からの交流電圧が、本発明の第２の電圧の一例である。
【実施例１】
【００７８】
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。
【００７９】
（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７を用いて説明する。図７は、誘電泳動センサ２の構成図を示している。誘電泳動センサ２は、貯留部１２を有する基板２６と、基板２６をカバーする天板３０と、基板２６と天板３０を接合する接合部材２８を備えている。基板２６、接合部材２８、及び天板３０は樹脂基板から形成されている。
【００８０】
天板３０には、検査対象となる目的物質を含む試料液を投入するための導入部１０と、インピーダンスを検出するための第２の電極対を構成する検出用電極２２とを備えている。貯留部１２には、誘電泳動力を生じさせるための第１の電極対を構成する誘電泳動用電極１４が配されている。貯留部１２から所定距離離れた基板２６表面には、インピーダンスを検出するための第２の電極対２０、２２が配されている。第２の電極対の検出用電極２０の表面には誘電体材料３２が配されている。さらに貯留部１２から所定距離離れた基板２６表面には、誘電泳動力を生じさせるための第１の電極対の他方の誘電泳動用電極１６が配されている。
【００８１】
接合部材２８は、貯留部１２に対応する空孔部１２ａを有している。接合部材２８は、空孔部１２ａと連通する凝集体誘導部１２ｂを有している。凝集体誘導部１２ｂは、基板２６と天板３０を接合部材２８によって接合したときに、検出用電極２０，２２、及び、誘電泳動用電極１６の、それぞれの一部分もしくは全体部分が凝集体誘導部１２ｂに露出するように形成されている。
【００８２】
図６は、図７の基板２６、接合部材２８、天板３０を一体に接合した場合の横断面図を、模式的に示している。図６に示すように、貯留部１２と１２ａ、１２ｂが一体することによって、１つのセル１３が形成される。セル１３の空孔部１２ａ側（上流側）には誘電泳動用電極１４が配されている。誘電泳動用電極１４よりも高い位置にある凝集体誘導部１２ｂには、検出用電極２０，２２が配されている。さらに、検出用電極２０，２２の下流側には、誘電泳動用電極１６が配されている。誘電泳動用電極１４，１６間には、電圧を印加する泳動電源１８が接続されている。検出用電極２０，２２間には、交流電圧を印加してインピーダンスを検出するための検出用電源２４が接続されている。泳動電源１８と検出用電源２４は、図示しない制御部によって制御されている。
【００８３】
（準備工程）
誘電泳動センサ２に、媒体である０．１Ｍ−マンニトール／１．８ｍＭ−ＮａＣｌを導入する。
【００８４】
次いで、凝集用誘電体粒子を調製する。誘電体粒子であるポリスチレン粒子（平均球径１．０μｍ）を抗マウスＩｇＧ溶液（抗マウスＩｇＧ）に添加し、２５℃で３０分間撹拌してポリスチレン粒子表面にＩｇＧ抗体を固定化する。
【００８５】
次いで、１％−ＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）溶液を添加して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する。遠心分離機によって１８０００Ｇで２０分間遠心し、上清を取り除く。
【００８６】
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て、抗マウスＩｇＧを固定した粒子（抗ＩｇＧ固定化粒子）を完成させる。なお、抗ＩｇＧ固定化粒子は、終濃度が２．５％（重量／体積）となるようにマウスＩｇＧ溶液に添加する。ＩｇＧ溶液は０．１Ｍ−マンニトール／１．８ｍＭ−ＮａＣｌに溶解している。
【００８７】
調製した抗ＩｇＧ固定化粒子を導入部１０からセル１３内に注入する。次いで、目的物質であるタンパク質を含む試料をセル１３内に注入する。
【００８８】
抗ＩｇＧ固定化粒子と、試料と、をセルに導入後、所定時間静置する。
【００８９】
（誘電泳動工程）
次いで、誘電泳動用電極１４，１６間にピーク電圧２０Ｖ、１０ｋＨｚの交流電圧を印加する。３分間の電圧印加後、誘電泳動用電極１４，１６への交流電圧の印加を停止する。
【００９０】
（検出工程）
次いで、検出用電極２０，２２へピーク電圧１０Ｖ、１００００ｋＨｚの交流電圧を印加して、インピーダンスを検出する。
【００９１】
上記手順によって実測した結果、ＩｇＧ濃度１、３、５、７，１０（ｎｇ／ｍｌ）に対して、インピーダンス変化量はそれぞれ２３０、１８０、１００、６０、２０（Ω）が得られた。各測定濃度における実測結果のバラツキは1％未満であった。
【００９２】
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。
【００９３】
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】
【００９４】
２  誘電泳動センサ、１０  導入部、１２  貯留部、１２ａ  空孔部、１２ｂ  凝集体誘導部、１３  セル、１４，１６  誘電泳動用電極、１８  泳動電源、２０，２２  検出用電極、２４  検出用電源、２６  基板、２８  接合部材、３０  天板、３２  誘電体材料、３４  凝集体、４０  目的物質、４２  目的物質以外の物質、４３  媒体、５０，６２  静電容量、５４，６０  電気伝導抵抗
【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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