(57)【要約】      （修正有）【課題】特性の長期信頼性を向上させたセンサを提供する。【解決手段】基体と、基体に固定化された複数のタンパク質と、複数のタンパク質と接触している複数の糖と、複数のタンパク質に結合している複数の検出体とを備えるセンサとする。これによれば、複数のタンパク質は複数の糖によって立体構造を維持することが可能となり、結果として、複数のタンパク質に結合している複数の検出体についても所望の状態に保持することができる。【選択図】図１０
2015190768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体に固定化された複数のタンパク質と、
前記複数のタンパク質と接触している複数の糖と、
前記複数のタンパク質に結合している複数の検出体と、を備える、センサ。
【請求項２】
前記複数のタンパク質は、抗体、ストレプトアビジン、ニュートラアビジンおよびウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）の少なくとも１種を有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記複数の糖は、それぞれＯＨ基を有し、
前記複数の糖と前記複数のタンパク質とはそれぞれ前記ＯＨ基を介して結合している、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記複数の糖は、前記複数のタンパク質のうち隣接するタンパク質の間に位置している、請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ。
【請求項５】
前記複数の糖は、前記複数の検出体を覆うように位置している、請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ。
【請求項６】
前記複数の糖は、互いがアモルファス状態で存在している、請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ。
【請求項７】
前記複数の糖は、多糖を有する、請求項１〜６のいずれかに記載のセンサ。
【請求項８】
前記複数の糖は、デキストラン、トレハロース、マルトース、ラフィノース、スクロース、ラクトース、およびマルトトリオースの少なくとも１種を有する、請求項１〜７のいずれかに記載のセンサ。
【請求項９】
前記複数の糖は、デキストランである、請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記複数の検出体は、８−ＯＨｄＧを有する、請求項１〜９のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１１】
前記基体と前記複数のタンパク質との間に位置している固定化膜をさらに備える、請求項１〜１０のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１２】
前記固定化膜は、Ａｕを有する、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記固定化膜と前記複数のタンパク質との間に位置しているＳＡＭをさらに備える、請求項１１または１２に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記複数のタンパク質と前記複数の検出体との間に位置している複数のビオチン、をさらに備える、請求項１〜１３のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１５】
前記基体は、圧電体であり、
前記基体上であって前記複数のタンパク質が固定化されていない領域に位置している、一対のＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極をさらに備える、請求項１〜１４のいず
れかに記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基体表面の状態変化を検出する検出方法がある。例えば、ＥＬＩＳＡ（Enzyme Linked Immuno Solvent Assay）法、あるいは弾性表面波などを用いて、検体溶液の性質もしくは成分を測定するセンサがある。
【０００３】
例えば、検出対象物として尿中に含まれる８−ＯＨｄＧ（ 8-hydroxy-2’-deoxyguanosine ）の濃度を測定し、測定した濃度に基づいて体内の酸化ストレス状態を測定する手法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８５０１２８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５６６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の手法では、センサの特性を長い期間に渡って維持することが難しかった。
【０００６】
そのため、特性の長期信頼性を向上させたセンサが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係るセンサは、基体と、基体に固定化された複数のタンパク質と、複数のタンパク質と接触している複数の糖と、複数のタンパク質に結合している複数の検出体とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態に係るセンサによれば、複数のタンパク質と複数の糖とが接触していることから、複数のタンパク質は複数の糖によって乾燥状態においても立体構造を維持することが可能となり、結果として、複数のタンパク質に結合している複数の検出体についても所望の状態に保持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るセンサの斜視図である。
【図２】図２は、第１カバー部材および第２カバー部材の分解斜視図である。
【図３】図３は、図１に示すセンサの第４基体を外した状態における斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、図１のＩＶａ−ＩＶａ’における断面図、図４（ｂ）は、図１のＩＶｂ−ＩＶｂ’における断面図である。
【図５】図５は、図１に示すセンサに使用される検出素子の斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す検出素子の第１接合部材および第２接合部材を外した状態における平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係るセンサの変形例の一例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係るセンサの変形例の一例を示す断面図である。
【図９】図９は、８−ＯＨｄＧを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係るセンサの検出部を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るセンサの検出部の一部を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係るセンサの検出部を作製する手法の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係るセンサの検出部に競合物質が結合する過程を説明するための図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態に係るセンサの検出部に競合物質が結合する過程を説明するための図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態に係る検出方法の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態に係るセンサの検出素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜センサ、検出方法、検出システムおよび検出装置＞
以下に、本発明の実施形態に係るセンサ、検出方法、検出システム、および、検出装置について、適宜図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１１】
本発明の実施形態に係るセンサは、基体１０と、基体１０に固定化された複数のタンパク質２０２と、複数のタンパク質２０２と接触している複数の糖２０４と、複数のタンパク質２０２に結合している複数の検出体（以下、結合部ということがある。）２０３と、を備える。これによれば、複数のタンパク質は複数の糖によって立体構造を維持することが可能となり、結果として、複数のタンパク質に結合している複数の検出体についても所望の状態に保持することができる。
【００１２】
なお、各図面において、同じ構成部材には同じ符号を付すものとする。また、各部材の大きさや部材同士の間の距離などは模式的に図示しており、現実のものとは異なる場合がある。また、センサ１００は、いずれの方向が上方又は下方とされても良いものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともにｚ方向の正側を上方として、上面、下面などの用語を用いるものとする。
【００１３】
また、以下において、数値範囲を「〜」を使用して示す場合、特に断りがない限り、下限と上限の数値をそれぞれ含むものとする。例えば、数値範囲「３００〜５００」は、特段の断りがない限り、下限が「３００以上」を示し、上限が「５００以下」を示す。
【００１４】
［センサ］
図１は、本発明の実施形態に係るセンサの斜視図である。
【００１５】
センサの検出部の詳細について説明する前に、検出部が搭載されるセンサについて説明する。センサは、基体表面の状態変化を検出する検出方法に用いることができる。例えば、センサは、ＳＰＲ（Surface Plasmon Resonance、表面プラズモン共鳴）装置による測定に用いられる測定セル、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave、表面弾性波）センサ、ＱＣＭ（Quarts Crystal Microbalance、水晶発振子マイクロバランス法）水晶センサなどである。センサは、小型化の観点からＳＡＷセンサが好ましい。
【００１６】
以下、図１〜図６を参照しつつ、センサがＳＡＷセンサである場合を例にとって詳細に説明する。
【００１７】
センサ１００は、主として、第１カバー部材１、第２カバー部材２および検出素子３を備える。第１カバー部材１は、第１基体１ａおよび第１基体１ａ上に積層される第２基体１ｂを有し、第２カバー部材２は、第２基体１ｂ上に積層される第３基体２ａおよび第３基体２ａ上に積層される第４基体２ｂを有する。検出素子３は弾性表面波素子であり、主に基体１０、第１ＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、および検出部１３からなる。
【００１８】
より具体的には、センサ１００は、上面に基体１０が位置している第１カバー部材１と、第１カバー部材１に接合されている第２カバー部材２とを備える。また、センサ１００は、第１カバー部材１および第２カバー部材２の少なくとも一方は検体（検体溶液）が流入する流入口１４を有し、第１カバー部材１と第２カバー部材２との間に、流入口１４から少なくとも基体１０の表面上まで延びている流路１５を有する。例えば、第１カバー部材１が、上面に、基体１０の少なくとも一部を収容している凹部を有し、第２カバー部材２が、溝部１５を有する。なお、図１では溝部１５の位置を示すために溝部１５を破線で示している。また、検体溶液は、例えば、検出対象物（８−ＯＨｄＧなど）が含まれているか否か、あるいは、検出対象物（８−ＯＨｄＧなど）の濃度が検出される対象となる溶液である。検体溶液としては、例えば、尿、唾液、皮膚角質を液中で破砕した検体、あるいは体細胞組織を液中で破砕した検体であり、好ましくは尿である。
【００１９】
また、ＳＡＷセンサとしてのセンサ１００は、例えば、基体１０の表面に位置しており、後述する検出部１３に向って伝搬する弾性波を発生させる第１ＩＤＴ電極を有する。また、センサ１００は、基体１０の表面に位置しており、検出部１３を通過した弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極を有する。
【００２０】
図２は、第１カバー部材１および第２カバー部材２の分解斜視図を示す。
【００２１】
（第１カバー部材１）
第１カバー部材１は、上述のように、第１基体１ａおよび第１基体１ａ上に積層される第２基体１ｂを有する。
【００２２】
第１カバー部材１を構成する第１基体１ａは平板状であり、その厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。第１基体１ａの平面形状は概ね長方形状であるが、長手方向の一方端は外方に向って突出した円弧状となっている。第１基体１ａのｘ方向の長さは、例えば、１ｃｍ〜５ｃｍであり、ｙ方向の長さは、例えば１ｃｍ〜３ｃｍである。
【００２３】
第１基体１ａの上面には第２基体１ｂが張り合わされる。第２基体１ｂは、平板状の板に凹部形成用貫通孔４を設けた平板枠状とされており、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。平面視したときの外形は、第１基体１ａとほぼ同じであり、ｘ方向の長さおよびｙ方向の長さも第１基体１ａとほぼ同じである。
【００２４】
凹部形成用貫通孔４が設けられた第２基体１ｂを平板状の第１基体１ａと接合することによって、第１カバー部材１に凹部５が形成されることとなる。すなわち、凹部形成用貫通孔４の内側に位置する第１基体１ａの上面が凹部５の底面となり、凹部形成用貫通孔４の内壁が凹部５の内壁となる。
【００２５】
また、第２基体１ｂの上面には、端子６および端子６から凹部形成用貫通孔４まで引き回された配線７が形成されている。端子６は、第２基体１ｂの上面のｘ方向における他方の端部に形成されている。端子６が形成されている部分は、センサ１００を外部の測定器（図示せず）に挿入したときに実際に挿入される部分であり、端子６を介して外部の測定器に電気的に接続されることとなる。また、端子６と検出素子３とは、配線７などを介し
て電気的に接続されている。そして、外部の測定器からの信号が端子６を介してセンサ１００に入力されるとともに、センサ１００からの信号が端子６を介して外部の測定器に出力されることとなる。
【００２６】
（第２カバー部材２）
第２カバー部材２は、上述のように、第１カバー部材１の第２基体１ｂ上に積層される第３基体２ａ、および第３基体２ａ上に積層される第４基体２ｂを有する。
【００２７】
第３基体２ａは、第２基体１ｂの上面に張り合わされている。第３基体２ａは平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。第３基体２ａの平面形状は概ね長方形状であるが、第１基体１ａおよび第２基体１ｂと同様に長手方向の一方端は外方に向って突出した円弧状となっている。第３基体２ａのｘ方向の長さは、第２基体１ｂに形成された端子６が露出するように第２基体１ｂのｘ方向の長さよりも若干短くされており、例えば、０．８ｃｍ〜４．８ｃｍである。ｙ方向の長さは、例えば、第１基体１ａおよび第２基体１ｂと同様に１ｃｍ〜３ｃｍである。
【００２８】
第３基体２ａには切欠き８が形成されている。切欠き８は、第３基体２ａの円弧状になっている一方端の頂点部分からｘ方向の他方端に向って第３基体２ａを切り欠いた部分である。かかる切欠き８は溝部１５を形成するためのものである。第３基体２ａの切欠き８の両隣には、第３基体２ａを厚み方向に貫通する第１貫通孔１６および第２貫通孔１７が形成されている。第３基体２ａを第２基体１ｂに積層したときに、第１貫通孔１６および第２貫通孔１７の内側には検出素子３と配線７との接続部分が位置するようになっている。第３基体２ａの第１貫通孔１６と切欠き８との間の部分は、後述するように溝部１５と第１貫通孔１６によって形成される空間とを仕切る第１仕切り部２５となる。また、第３基体２ａの第２貫通孔１７と切欠き８との間の部分は、溝部１５と第２貫通孔１７によって形成される空間とを仕切る第２仕切り部２６となる。
【００２９】
第３基体２ａの上面には第４基体２ｂが張り合わされる。第４基体２ｂは、平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。平面視したときの外形は、第３基体２ａとほぼ同じであり、ｘ方向の長さおよびｙ方向の長さも第３基体２ａとほぼ同じである。この第４基体２ｂが切欠き８が形成された第３基体２ａと接合されることによって、第２カバー部材２の下面に溝部１５が形成されることとなる。すなわち、切欠き８の内側に位置する第４基体２ｂの下面が溝部１５の底面となり、切欠き８の内壁が溝部１５の内壁となる。溝部１５は、流入口１４から少なくとも検出部１３の直上領域まで延びており、断面形状は、例えば矩形状である。
【００３０】
第４基体２ｂには、第４基体２ｂを厚み方向に貫く第３貫通孔１８が形成されている。第３貫通孔１８は、第４基体２ｂを第３基体２ａに積層したときに切欠き８の端部上に位置している。よって溝部１５の端部は第３貫通孔１８と繋がっている。この第３貫通孔１８は、溝部１５内の空気などを外部に放出するためのものである。
【００３１】
第１基体１ａ、第２基体１ｂ、第３基体２ａ、および第４基体２ｂは、例えば、紙、プラスチック、セルロイド、セラミックスなどからなる。ここで、これらの基体は、すべて同じ材料によって形成することができる。それによって各基体の熱膨張係数をほぼ揃えることができるため、基体ごとの熱膨張係数の差に起因する変形が抑制される。また、検出部１３には、生体材料が塗布されることがあるが、その中には紫外線など外部の光によって変質しやすいものもある。その場合には、第１カバー部材１および第２カバー部材２の材料として遮光性を有する不透明なものを用いると良い。他方、検出部１３の外部の光による変質がほとんど起こらない場合は、溝部１５が形成されている第２カバー部材２を透明に近い材料によって形成しても良い。この場合には、流路１５内を流れる検体溶液の様
子を視認することができる。
【００３２】
（検出素子３）
図５は検出素子３の斜視図、図６は第１接合部材２１および第２接合部材２２を外した状態における検出素子３の平面図である。
【００３３】
検出素子３は、基体１０と、基体１０の上面に配置された検出部１３、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９および第２引出し電極２０を有する。
【００３４】
基体１０は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶、水晶などの圧電性を有する単結晶の基体からなる。基体１０の平面形状および各種寸法は適宜に設定されて良い。一例として、基体１０の厚みは、０．３ｍｍ〜１ｍｍである。
【００３５】
第１ＩＤＴ電極１１は、図６に示すように一対の櫛歯電極を有する。各櫛歯電極は、互いに対向する２本のバスバーおよび各バスバーから他のバスバー側へ延びる複数の電極指を有している。そして、一対の櫛歯電極は、複数の電極指が互いに噛み合うように配置されている。第２ＩＤＴ電極１２も第１ＩＤＴ電極１１と同様に構成されている。第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２は、トランスバーサル型のＩＤＴ電極を構成している。
【００３６】
第１ＩＤＴ電極１１は所定の弾性表面波（ＳＡＷ）を発生させるためのものであり、第２ＩＤＴ電極１２は、第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを受信するためのものである。第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを第２ＩＤＴ電極１２が受信できるように第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２とは同一直線状に配置されている。第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２の電極指の本数、隣接する電極指同士の距離、電極指の交差幅などをパラメータとして周波数特性を設計することができる。ＩＤＴ電極によって励振されるＳＡＷとしては、種々の振動モードのものが存在するが、検出素子３においては、例えば、ＳＨ波とよばれる横波の振動モードを利用している。
【００３７】
また、第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２のＳＡＷの伝搬方向（ｙ方向）における外側にＳＡＷの反射抑制のための弾性部材を設けても良い。ＳＡＷの周波数は、例えば、数メガヘルツ（ＭＨｚ）から数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲内において設定可能である。なかでも、数百ＭＨｚから２ＧＨｚとすれば、実用的であり、且つ検出素子３の小型化ひいてはセンサ１００の小型化を実現することができる。
【００３８】
第１ＩＤＴ電極１１は、第１引出し電極１９と接続されている。第１引出し電極１９は、第１ＩＤＴ電極１１から検出部１３とは反対側に引き出され、第１引出し電極１９の端部１９ｅは第１カバー部材１に設けた配線７と電気的に接続されている。また、第２ＩＤＴ電極１２は、第２引出し電極２０と接続されている。第２引出し電極２０は、第２ＩＤＴ電極１２から検出部１３とは反対側に引き出され、第２引出し電極２０の端部２０ｅは、配線７と電気的に接続されている。
【００３９】
第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９および第２引出し電極２０は、例えば、アルミニウム、アルミニウムと銅との合金、金などからなる。またこれらの電極は、多層構造としても良い。多層構造とする場合は、例えば、１層目がチタン又はクロムからなり、２層目がアルミニウム又はアルミニウム合金又は金からなる。
【００４０】
第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２は、保護膜（図示せず）によって覆われている。保護膜は、第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２の酸化防止などに寄与
するものである。保護膜は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素、又はシリコンによって形成されている。保護膜の厚さは、例えば、第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２の厚さの１／１０程度（１０〜３０ｎｍ）である。保護膜は、第１引出し電極１９の端部１９ｅおよび第２引出し電極２０の端部２０ｅを露出するようにして基体１０の上面全体に亘って形成されて良い。
【００４１】
検出部１３は、詳細については後述するが、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間、すなわち第１ＩＤＴ電極１１から第２ＩＤＴ電極１２へと伝搬する弾性波の伝搬路に設けられ、且つ、検出対象物（８−ＯＨｄＧなど）と結合可能な競合物質２１０と結合可能な結合部２０３を有する。具体的には、検出部１３は、図１０（ｂ）に示すように、基体１０に固定化された複数のタンパク質２０２と、複数のタンパク質２０２と接触している複数の糖２０４と、複数のタンパク質２０２に結合している複数の検出体（結合部）２０３とを有する。
【００４２】
ｙ方向に沿って配置された第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２および検出部１３を１セットとすると、センサ１００にはそのセットが２つ設けられている。なお、図では、上述のセットが２つ設けられる場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、２つのうち１つのセットについては、検出部１３の代わりに、参照用電極を有するリファレンス部として用いても良い。
【００４３】
第１ＩＤＴ電極１１は、図５に示すように、第１接合部材２１によって覆われている。第１接合部材２１は、基体１０の上面に位置し、内部は中空となっている。第１接合部材２１が基体１０の上面に載置された状態における第１接合部材２１の中空部が第１振動空間２３である。第１ＩＤＴ電極１１は第１振動空間２３内に密閉されている。これにより第１ＩＤＴ電極１１が外気および検体溶液と隔離され、第１ＩＤＴ電極１１を保護することができる。また、第１振動空間２３が確保されることによって第１ＩＤＴ電極１１において励振されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。
【００４４】
同様に、第２ＩＤＴ電極１２は、図５に示すように、第２接合部材２２によって覆われている。第２接合部材２２も第１接合部材２１と同じく基体１０の上面に位置し、図４（ａ）に示すように内部は中空となっている。第２接合部材２２が基体１０の上面に載置された状態における第２接合部材２２の中空部が第２振動空間２４である。第２ＩＤＴ電極１２は第２振動空間２４内に密閉されている。これにより第２ＩＤＴ電極１２が外気および検体溶液と隔離され、第２ＩＤＴ電極１２を保護することができる。また、第２振動空間２４が確保されることによって第２ＩＤＴ電極１２において受信されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。
【００４５】
第１接合部材２１は、ｘ方向に沿って配置された２つの第１ＩＤＴ電極１１を取り囲むようにして基体１０の上面に固定された環状の枠体と、枠体の開口を塞ぐように枠体に固定された蓋体とからなる。このような構造は、例えば、感光性の樹脂材料を使用して樹脂膜を形成し、この樹脂膜をフォトリソグラフィー法などによりパターニングすることによって形成することができる。第２接合部材２２も同様にして形成することができる。
【００４６】
ここで、以上のようなセンサ１００において、ＳＡＷを利用した検出素子３を用いて、検出対象物（ターゲット物質）を検出するメカニズムを説明する。
【００４７】
ＳＡＷを利用した検出素子３において検体溶液の検出を行なうには、まず、第１ＩＤＴ電極１１に、配線７や第１引出し電極１９などを介して外部の測定器から所定の電圧を印加する。そうすると、第１ＩＤＴ電極１１の形成領域において基体１０の表面が励振され、所定の周波数を有するＳＡＷが発生する。発生したＳＡＷはその一部が検出部１３に向って伝搬し、検出部１３を通過した後、第２ＩＤＴ電極１２に到達する。ここで、検出部１３では、検体溶液に検出対象物が含まれている場合には、検出対象物と比較して分子量の大きい物質に起因した変化が基体表面に起こる。この結果、検出部１３の下を通過するＳＡＷの位相などの特性が変化する。このように特性が変化したＳＡＷが第２ＩＤＴ電極１２に到達すると、それに応じた電圧が第２ＩＤＴ電極１２に生じる。この電圧が第２引出し電極２０、配線７などを介して外部に出力され、それを外部の測定器で読み取ることによって検体溶液の性質や成分を調べることができる。
【００４８】
また、本実施形態に係るセンサ１００は、検体溶液を検出部１３に誘導させるために毛細管現象を利用する。具体的には、第２カバー部材２が第１カバー部材１と接合されることによって、第２カバー部材２の下面に形成された溝部１５の部分が細長い管となるため、検体溶液の種類、第１カバー部材１および第２カバー部材２の材質などを考慮して溝部１５の幅あるいは径などを所定の値に設定することによって溝部１５により形成される細長い管に毛細管現象を生じさせることができる。溝部１５の幅（ｙ方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ〜３ｍｍであり、深さ（ｚ方向の寸法）は、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。なお、溝部１５は検出部１３を超えて延びた部分である延長部１５ｅを有し、第２カバー部材２には延長部１５ｅに繋がった第３貫通孔１８が形成されている。検体溶液が流路１５内に入ってくると流路１５内に存在していた空気は第３貫通孔１８から外部へ放出される。
【００４９】
このような毛細管現象を生じる管を、第１カバー部材１および第２カバー部材２からなるカバー部材に形成しておくことによって、流入口１４に検体溶液を接触させれば検体溶液が溝部１５を流路としてカバー部材の内部に吸い込まれていく。よってセンサ１００によれば、それ自体が検体溶液の吸引機構を備えているため、ピペットなどの器具を使用することなく検体溶液の吸引を行なうことができる。また、流入口１４がある部分は丸みを帯びており、その頂点に流入口１４を形成しているため、流入口１４を判別しやすくなっている。
【００５０】
ところで、溝部１５によって形成される検体溶液の流路１５は、深さが０．３ｍｍ程度であるのに対し、検出素子３は厚みが０．３ｍｍ程度であり、流路１５の深さと検出素子３の厚さとがほぼ等しい。そのため、流路１５上に検出素子３をそのまま置くと流路１５が塞がれてしまう。そこで、センサ１００においては、図４に示すように、検出素子３が実装される第１カバー部材１に凹部５を設け、この凹部５の中に検出素子３を収容することによって、検体溶液の流路１５が塞がれないようにしている。すなわち、凹部５の深さを検出素子３の厚みと同程度にし、その凹部５の中に検出素子３を実装することによって、溝部１５によって形成される流路１５を確保することができる。
【００５１】
図３は、第２カバー部材２の第４基体２ｂを外した状態における斜視図であるが、検体溶液の流路１５が確保されているため、毛細管現象によって流路１５内に流入した検体溶液を検出部１３までスムーズに誘導することができる。
【００５２】
凹部５の平面形状は、例えば、基体１０の平面形状と相似の形状であり、凹部５は基体１０よりも若干大きい。より具体的には、凹部５は基体１０を凹部５に実装したときに、基体１０の側面と凹部５の内壁との間に１００μｍ程度の隙間が形成されるような大きさである。
【００５３】
検出素子３は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などを主成分とするダイボンド材によって凹部５の底面に固定されている。第１引出し電極１９の端部１９ｅと配線７とは、例えば、Ａｕなどからなる金属細線２７によって電気的に接続されている。第２引出し電極２０の端部２０ｅと配線７との接続も同様である。なお、第１引出し電極１９および第２引出し電極２０と配線７との接続は、金属細線２７によるものに限らず、例えば、Ａｇペーストなどの導電性接着材によるものでも良い。
【００５４】
第１引出し電極１９および第２引出し電極２０と配線７との接続部分には空隙が設けられている。そのため、第２カバー部材２を第１カバー部材１に張り合わせた際に金属細線２７の破損が抑制される。この空隙は、第３基体２ａに第１貫通孔１６および第２貫通孔１７を設けておくことによって簡単に形成することができる。また、第１貫通孔１６と溝部１５との間に第１仕切り部２５が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第１貫通孔１６により形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第１引出し電極１９の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。同様に、第２貫通孔１７と溝部１５との間に第２仕切り部２６が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第２貫通孔１７によって形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第２引出し電極２０の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。
【００５５】
第１仕切り部２５は第１接合部材２１上に位置し、第２仕切り部２６は第２接合部材２２上に位置している。よって、検体溶液の流路１５は、より厳密にいえば、溝部１５だけでなく第１接合部材２１の溝部側の側壁と第２接合部材２２の溝部側の側壁によっても規定される。
【００５６】
第１貫通孔１６および第２貫通孔１７により形成される空隙への検体溶液の漏れを防止する観点からは、第１仕切り部２５は第１接合部材２１の上面に、第２仕切り部２６は第２接合部材２２の上面にそれぞれ接触させておいた方が良いが、センサ１００では、第１仕切り部２５の下面と第１接合部材２１の上面との間および第２仕切り部２６の下面と第２接合部材２２の上面との間に隙間を有するようにしている。この隙間は、例えば、１０μｍ〜６０μｍである。このような隙間を設けておくことによって、例えば、センサ１００を指でつまんだ際などにこの部分に圧力が掛かっても、隙間によって圧力を吸収し、第１接合部材２１および第２接合部材２２に直接圧力が掛かるのを抑制することができる。その結果、第１振動空間２３および第２振動空間２４が大きく歪むのを抑制することができる。また、検体溶液は通常ある程度の粘弾性を有するため、隙間を１０μｍ〜６０μｍにしておくことによって検体溶液がこの隙間に入り込みにくくなり、検体溶液が第１貫通孔１６および第２貫通孔１７によって形成される空隙に漏れるのを抑制することもできる。
【００５７】
第１貫通孔１６および第２貫通孔１７によって形成される空隙内に位置する、第１引出し電極１９、第２引出し電極２０、金属細線２７および配線７は、絶縁性部材２８によって覆われている。これによって、これらの電極などが腐食するのを抑制することができる。また、この絶縁性部材２８を設けておくことによって、検体溶液が第１仕切り部２５と第１接合部材２１との隙間、あるいは第２仕切り部２６と第２接合部材２２との隙間に入り込んだ場合でも、絶縁性部材２８によって検体溶液が堰き止められる。よって、検体溶液の漏れによる引き出し電極間の短絡などを抑制することができる。
【００５８】
以上のように、センサ１００によれば、検出素子３を第１カバー部材１の凹部５に収容したことによって、流入口１４から検出部１３に至る検体溶液の流路１５を確保することができ、毛細管現象などによって流入口から吸引された検体溶液を検出部１３まで流すことができる。すなわち、厚みのある検出素子３を用いつつ、それ自体に吸引機構を備えたセンサ１００を提供することができる。
【００５９】
（変形例）
図７および図８は、本発明の実施形態に係るセンサの変形例を示す断面図である。
【００６０】
上述した実施形態では、流路を介して検体が検出部１３へと導かれる場合を例に示したが、これに限定されるものではない。例えば、図７および図８に示すように、検出部１３に対して、上方から滴下することによって検体を接触させるようにしても良い。すなわち、図７および図８に示すように、センサ１００Ｂは、検出部１３を覆ったり流路を形成したりするカバー部材を有することなく、検出部１３が露出していても良い。この場合、例えば、センサ１００Ｂは検出装置５００に静置され、ユーザーがピペット５１などを用いて検体をセンサ１００Ｂの検出部１３に注ぐことで、検体と検出部１３とが接触することになる。
【００６１】
なお、図７に示す例では、センサ１００Ｂが保護膜４１を有する場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、保護膜４１を有さなくても良い。
【００６２】
また、検出装置５００の構成についても、図８に示す例では、検出装置５００の上蓋５０１に、センサ１００Ｂの各種電極の端部１９ｅや２０ｅとの接触する電極５０２が設けられる場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、後述する図１５に示すように、検出装置５００のベース５０３に設けられても良い。
【００６３】
図１６は、本発明の実施形態に係るセンサの検出素子の変形例を示す平面図である。
【００６４】
図１６に示す検出素子３は、上述の図６の構成に加えて、検体５２が接触したタイミングを把握するための構成をさらに備えている。具体的には、検出素子３は、上面に、一対の電極６０ａ、６０ｂと、一対の電極６０ａ、６０ｂのそれぞれに接続されており且つ互いに離れて位置している一対の導体６１とを有する。
【００６５】
ここで、検出素子３では、一対の導体６１に対して、電極６０ａおよび電極６０ｂに介して直流または交流の微小電圧を印加しておく。この状態で、検体が検出素子３に滴下されると、一対の導体６１は検体を介して互いに導通することが可能であるため、導通に伴なう抵抗変化を検出することによって、検体が滴下されたタイミングを検出することができる。なお、検体は、例えば、尿などであり、導通を得る観点で液中に高濃度のイオンが存在することが好ましい。
【００６６】
［センサの検出部の実施形態］
次に、検出部１３について詳細に説明する。
【００６７】
検出部１３は、基体１０の表面であって、第１ＩＤＴ電極１１から第２ＩＤＴ電極１２へと伝搬する弾性波の伝搬路に位置している。
【００６８】
そして、検出部１３は、基体１０に固定化された複数のタンパク質２０２と、複数のタンパク質２０２と接触している複数の糖２０４と、複数のタンパク質２０２に結合している複数の検出体（結合部）２０３とを有する。検出体２０３は、検体中の検出対象物（８−ＯＨｄＧなど）と結合可能な競合物質２１０と結合可能なものである。以下においては、検出対象物として８−ＯＨｄＧを例にとって説明する。
【００６９】
タンパク質２０２は複数存在し、基体１０の表面に固定化されている。タンパク質２０２としては、例えば、抗体、ストレプトアビジン、ＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）およびニュートラアビジンを用いればよく、それらのうち少なくとも１種を有するようにすることができる。
【００７０】
糖２０４は複数存在し、複数のタンパク質２０２と接触している。これによれば、複数
のタンパク質２０２は複数の糖２０４によって乾燥状態においても立体構造を維持することが可能となり、結果として、複数のタンパク質２０２に結合している複数の検出体２０３についても所望の状態に保持することができるという効果を奏する。また、複数の糖２０４は、複数のタンパク質２０２のうち隣接するタンパク質の間に位置しているようにすればよく、これによれば、より効果的に複数のタンパク質２０２の立体構造を維持することが可能となる。また、複数の糖２０４は、互いがアモルファス状態で存在するようにしてもよく、これによればそれぞれのタンパク質２０２の立体構造、あるいは隣接するタンパク質２０２同士の位置関係を、より適切な状態で維持することが可能となる。また、複数の糖２０４は、複数の検出体２０３を覆うように形成してもよく、これによれば複数のタンパク質２０２の立体構造を上方からも効果的に維持することができる。なお、糖２０４がＯＨ基を有し、このＯＨ基を介してタンパク質２０２と結合するようにすればよく、これによればタンパク質２０２からの糖２０４の解離を低減することができるため、より効果的にタンパク質２０２の立体構造を維持することが可能となる。糖２０４としては、例えば、グルコースなどの単糖の他、デキストラン、トレハロース、マルトース、ラフィノース、スクロース、ラクトース、およびマルトトリオースなどの多糖を用いることができ、また、それらのうち少なくとも１種を有するようにすることができる。ここで、糖２０４として、後述するように、センサの保存性および検体に対する応答時間の観点から、デキストランを用いることが好ましい。
【００７１】
検出体２０３は、複数存在し、複数のタンパク質２０２にそれぞれ結合している。そして、検出体２０３は、後述するように、検体と競合物質２１０との混合液（競合検体）２１１に存在している競合物質２１０と結合することができる。検出体２０３としては、例えば、検出用の８−ＯＨｄＧ２０３が挙げられる。
【００７２】
検出用の８−ＯＨｄＧ２０３は、競合物質２１０と選択的に結合可能な任意の構造で良く、例えばリンカー分子が３’位、あるいは５’位、もしくはその他の炭素位置に結合していてもよい。また、リンカー分子は、結合対象である検出用の８−ＯＨｄＧ２０３の分子構造を出来るだけ保持した形で検出用の８−ＯＨｄＧ２０３と結合することが好ましく、例えば、検出用の８−ＯＨｄＧ２０３の３’位に結合させること、あるいは、８’位のＯＨ基から出来る限り離れた位置に結合させることが好ましい。なお、本実施形態において、検出用の８−ＯＨｄＧ２０３とビオチン２０３ａとをつなぐリンカー分子としては、例えば、ＴＥＧ（Tetra ethylene Glycol）を用いることができる。なお、タンパク質２０２と検出用の８−ＯＨｄＧ２０３とは、リンカー分子やビオチン２０３ａなどの介在物質を用いずに、互いに結合させても良い。
【００７３】
なお、図９は、８−ＯＨｄＧについて示す図である。図９の（１）はデオキシグアノシンを示しており、デオキシグアノシンに活性酸素が作用することによってＤＮＡが損傷すると、すなわち酸化ストレスを受けると、図９の（２）に示すように８−ＯＨｄＧとなる。８−ＯＨｄＧは、化学的に安定した酸化ストレスマーカとして用いることができ、例えば肌のくすみやしみの原因となる活性酸素に比例して増加する傾向がある。このような性質を有する８−ＯＨｄＧは、健康管理や疾病診断に用いられており、例えば、高血圧、肥満、非アルコール性肝炎、アルツハイマー型認知症、がん、糖尿病、心筋梗塞、脳卒中等の循環器疾患、あるいは、筋萎縮性側索硬化症（神経疾患）などのマーカとして用いることができる。なお、８−ＯＨｄＧの分子量は２８３である。
【００７４】
なお、検出部１３は、基体１０とタンパク質２０２との間に固定化膜２００を有するようにしてもよい。固定化膜２００を形成する物質としては、例えば、Ａｕ（金）やＴｉ、Ｃｕなどを用いることができ、Ａｕが好ましい。なお、固定化膜２００は、例えば、金の膜、あるいはクロム上に成膜された金の２層構造としてもよい。また、基体１０と固定化膜２００との間に保護膜を介在させてもよい。
【００７５】
また、検出部１３は、鎖状物質（鎖状の分子構造を有する物質）２０１を有するようにしてもよく、検出用の８−ＯＨｄＧ２０３が鎖状物質２０１にて検出部１３に結合することができる。鎖状物質２０１としては、例えば、アルカン、ポリエチレングリコール、あるいはアルカンとポリエチレングリコールとの複合分子が挙げられる。鎖状物質２０１としては、例えば、任意の膜厚のＳＡＭ（Self-Assembled Monolayer）を形成すればよく、例えば、ＤＴＤＰ（3,3’-dithiodipropionic acid）や１６ＭＨＤＡ（16-mercaptohexadecaonic acid）を用いることができる。なお、鎖状物質２０１の形状としては、直鎖状、１つ又は複数の分岐を有するものが挙げられ、基体１０の表面に対する検出用の８−ＯＨｄＧ２０３の高さを確保する観点からは直鎖状の物質を用いることが好ましい。
【００７６】
なお、８−ＯＨｄＧと結合可能な競合物質２１０とは、８−ＯＨｄＧと選択的に結合し、８−ＯＨｄＧと比較して分子量が大きい物質であれば任意の物質であって良い。競合物質２１０は、例えば、抗８−ＯＨｄＧ抗体、人工抗体、あるいはＤＮＡ修復酵素が挙げられ、抗８−ＯＨｄＧ抗体の中では抗８−ＯＨｄＧモノクローナル抗体を用いることが好ましい。ここで、競合物質２１０は、８−ＯＨｄＧと結合可能であり、検体に含まれる８−ＯＨｄＧに加えて、検出部１３に設けられる検出用の８−ＯＨｄＧ２０３とも結合可能な物質である。それ故、１つの競合物質２１０は、検体に８−ＯＨｄＧが含まれている場合には、検体中の８−ＯＨｄＧと、検出部１３の検出用の８−ＯＨｄＧ２０３とのうち、いずれか１つと結合することになる。
【００７７】
［センサの検出部の作製方法］
図１１は、本発明の実施形態に係る検出部の一部を示す図であり、図１１（ａ）は検出部のうち糖を除く構成を示す図であり、図１１（ｂ）は検出部のうち検出用の８−ＯＨｄＧ２０３を示す図である。図１２は、本発明の実施形態に係るセンサの検出部を作製する手法の一例を示す図である。
【００７８】
以下、上述した図１１に示す検出部を例に、作製手法を説明する。
【００７９】
まず、図１２の（１）および（２）に示すように、例えば、表面に固定化膜２００などが形成された基体１０に対して、鎖状物質２０１を形成する。図１２では、鎖状物質２０１としてＤＴＤＰを用いている。
【００８０】
次に、図１２の（３）に示すように、ＳＡＭのうち基体１０とは反対側の末端に対して、タンパク質２０２であるストレプトアビジン２０２を結合させる。例えば、ＳＡＭに対してＮＨＳ（N-Hydroxysuccinimide）とＥＤＣ（1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide）との混合液を作用させることによってＳＡＭの上記末端を活性化させて、その末端にストレプトアビジン２０２を結合させることができる。なお、ビオチン２０３ａで修飾したＳＡＭを用いる場合は、ＳＡＭのうち基体１０と反対側の末端のビオチン２０３ａに対して、ストレプトアビジン２０２を結合させてもよい。この場合は、上述のＮＨＳとＥＤＣとの混合液を用いなくてもよい。
【００８１】
次に、図１２の（４）に示すように、ストレプトアビジン２０２に検出用の８−ＯＨｄＧ２０３を結合させる。例えば、８−ＯＨｄＧ構造を有する物質の端部にビオチン２０３ａを予め結合しておき、それをストレプトアビジン２０２と接触させる。これによって、ストレプトアビジン２０２にビオチン２０３ａを介して８−ＯＨｄＧ構造を結合させ、検出用の８−ＯＨｄＧ２０３をストレプトアビジン２０２に結合させることができる。すなわち、基体１０に対して検出用の８−ＯＨｄＧ２０３を固定化することができる。
【００８２】
なお、ストレプトアビジン２０２に結合されずに残留している８−ＯＨｄＧ構造を有す
る物質などを除去することを目的として、任意の溶媒を用いて検出部１３を洗浄しても良い。洗浄に用いる溶媒としては、例えば、ＮａＯＨが挙げられる。
【００８３】
そして、このような構成に加えて、基体１０の表面に形成された検出用の８−ＯＨｄＧ２０３に対して、上述したような糖２０４を、例えば膜状に形成する。糖２０４は、検出部１３の領域内に形成する場合に限られず、例えば、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２および弾性波の伝搬路を覆うように形成すればよい。
【００８４】
ここで、糖２０４の膜の形成方法は、詳細については後述するが、図１０（ａ）に示すように、糖を含有する溶液２０５を検出部１３に滴下させ、図１０（ｂ）に示すように、溶媒成分を乾燥させればよい。乾燥方法としては、大気雰囲気中で乾燥させる風化乾燥、および溶液を凍結させて溶媒成分を昇華させる凍結乾燥のいずれでもよいが、乾燥状態の制御性の観点では凍結乾燥を用いることが望ましい。
【００８５】
以上のようにして、本実施形態に係るセンサ１００の検出部１３を形成することができる。
【００８６】
［検出方法の実施形態］
以下、本発明の実施形態に係る検出方法について、図１５を参照しつつ説明する。
【００８７】
図１５は、本発明の実施形態に係る検出方法の一例を示す図である。
【００８８】
まず、基体の表面のうち、弾性波を発生させる第１ＩＤＴ電極から前記第１ＩＤＴ電極から伝搬する前記弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極へと伝搬する弾性波の伝搬路に位置する部分に、８−ＯＨｄＧと結合可能な競合物質２１０と結合可能な結合部２０３を有する検出部を備えるセンサを準備する準備工程を行なう。例えば、上述の実施形態に係るセンサ１００を準備する。
【００８９】
次に、競合物質２１０と接触した検体、すなわち前処理が行なわれた検体を、上述のセンサ１００の検出部１３と接触させる接触工程を行なう。
【００９０】
具体的には、まず、図１５の（１）に示すように、例えば、尿検体を採取する。
【００９１】
その後、図１５の（２）に示すように、ピペットを用いて、所定量の検体と所定量の競合物質２１０とを混合することで、競合物質２１０と検体５２とを接触させる。この際、容量固定型のピペットを用いることで、より正確に、所定量の検体５２と所定量の競合物質２１０とを接触させることができる。その後、所定の時間静置することで、検体５２に含まれる８−ＯＨｄＧと競合物質２１０とを結合させることによって、検体５２の前処理を行なう。このように、検出対象物である８−ＯＨｄＧ２２０を含む検体と、８−ＯＨｄＧ２２０と比較して分子量が大きく８−ＯＨｄＧ２２０と結合可能な競合物質２１０とを接触させることによって、競合物質２１０の少なくとも一部と検体中の８−ＯＨｄＧ２２０とを結合させることができる。その際に、競合物質２１０の一部は検体中の８−ＯＨｄＧと結合せずに溶液中に残っている。すなわち、競合物質２１０の量が一定であれば、検体中の８−ＯＨｄＧ２２０が少なければ少ないほど、競合物質２１０は、検体中の８−ＯＨｄＧと結合せずに溶液中に多く残っており、検出部１３の検出用の８−ＯＨｄＧ２０３とより多く結合することができる。他方、検体中の８−ＯＨｄＧ２２０が多ければ多いほど、競合物質２１０は、溶液中で検体中の８−ＯＨｄＧと多く結合するため、検出用の８−ＯＨｄＧ２０３と結合する量が少なくなる。
【００９２】
そして、図１５の（３）に示すように、前処理が行なわれた後の競合物質２１０および
検体５２の混合液（競合検体）２１１を、センサ１００Ｂに滴下してセンサ１００Ｂの検出部１３に存在している糖膜（膜状の糖）と接触させる。例えば、図１５の（３）に示す例では、混合液（競合検体）２１１を、検出部１３の上部からピペットを用いて滴下することによって、上述したような流路を用いることなく検体５２と検出部１３に存在している糖膜とを直接接触させることができる。検体５２と接触した糖膜は、その検体５２の溶媒に溶解することで、センサ１００の結合部２０３が露出する。この露出した結合部２０３に、図１３および図１４に示すように、前処理が行なわれた後の混合液（競合検体）２１１に含まれる競合物質２１０を結合させることができる。 
【００９３】
次に、上述の接触工程によって生じる競合物質２１０と結合部２０３との結合を検出することによって、検体に８−ＯＨｄＧがどの程度含まれていたかを検出する検出工程を行なう。
【００９４】
すなわち、競合物質２１０と結合部２０３との結合の結果、基体１０の表面付近に存在している物質の質量が増加することから、基体１０の表面の状態が変化し、表面弾性波に変化が生じることになる。基体１０の表面の状態変化を検出することによって、前処理を行なう前の検体に８−ＯＨｄＧがどの程度含まれていたかを検出することができる。具体的には、検出装置を用いて、センサ１００の第１ＩＤＴ電極１１から表面弾性波を発生させて第２ＩＤＴ電極１２まで伝搬された表面弾性波の変化を検出することによって、検出部１３の状態変化を検出することができる。
【００９５】
ここで、例えば、検体に含まれる８−ＯＨｄＧの量と表面弾性波の変化との関係を示す検量線を予め作成しておくことによって、検量線と検出部１３にて検出された状態変化とから検体に含まれる８−ＯＨｄＧの量を判定することができる。検量線を作成する手法としては、前処理後の検体５２が検出素子３に接触したタイミングを把握するための方法を活用することが可能であり、これによって測定タイミングのバラツキを抑制することができる。例えば、検体５２を検出素子３に滴下したときに、糖膜の糖成分が溶解して検体溶液の各成分が完全に混合し、安定化するまでに所定の時間を要することがある。このような場合は、予め検出した液体試料を滴下した時点から所定の時間が経過した後に、測定を開始するようにしても良い。この測定条件を用いて作成した検量線に基づいて、測定対象である検体に含まれる８−ＯＨｄＧ濃度を算出することができる。
【００９６】
また、基体１０の表面の状態変化とは、検出部１３の検出用の８−ＯＨｄＧ２０３と競合物質２１０が結合することに起因した質量変化や誘電率変化、粘弾性変化、伝播特性変化、共振周波数変化などである。例えば、ＳＰＲ装置を用いて測定を行なう場合には、検出部１３の検出用の８−ＯＨｄＧ２０３と競合物質２１０とが結合すると、基体表面の質量や誘電率が変化し、この変化に起因するＳＰＲ角度変化を発生する。この場合、基体表面の状態変化とは、検出部１３の検出用の８−ＯＨｄＧ２０３と競合物質２１０との結合に起因する質量変化や誘電率変化となり、ＳＰＲ角度変化を検出することで基体表面の状態変化が検出される。また、ＳＡＷセンサを用いる場合には、基体表面の質量変化や粘弾性変化に起因する伝播特性変化が発生する。この場合、基体表面の状態変化とは、検出部１３の検出用の８−ＯＨｄＧ２０３と競合物質２１０との結合に起因する質量変化や粘弾性変化であり、伝播特性変化を検出することで基体表面の状態変化が検出される。また、ＱＣＭ測定装置を用いる場合には、基体表面の質量変化に起因する共振周波数変化が発生する。この場合、基体表面の状態変化とは、検出部１３の検出用の８−ＯＨｄＧ２０３と競合物質２１０との結合に起因する質量変化であり、共振周波数変化を検出することで基体表面の状態変化が検出される。
【００９７】
基体１０の表面の状態変化は、検出部１３の検出用の８−ＯＨｄＧ２０３と競合物質２１０との結合に起因している。それ故、上述した通り、検体に８−ＯＨｄＧが多く含まれていればいるほど、上述の前処理において検体中の８−ＯＨｄＧと結合することによって競合物質２１０の数が少なくなることから、検出部１３の検出用の８−ＯＨｄＧ２０３と競合物質２１０との結合数も少なくなる傾向が生じる。また、競合物質２１０の分子量は、８−ＯＨｄＧの分子量よりも大きい。そのため、８−ＯＨｄＧと基体表面との結合に起因した基体表面の変化を検出する手法と比較して、競合物質２１０と基体表面との結合に起因した基体表面の変化を検出する手法では、基体表面における質量変化や誘電率の変化、粘弾性変化が大きくなり、検出感度を向上させることができる。この結果、小分子を基体表面に結合させることで検出する従来の手法では測定が難しかった小分子を感度良く検出することができる。
【００９８】
なお、上述の説明では、検体と競合物質２１０とを予め混合することで混合液（競合検体）２１１を用意しておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、センサ１００の流路１５に競合物質２１０を予め付着させておくことで、流路１５を流れる検体が競合物質２１０と接触するようにしても良い。その際には、競合物質２１０を、センサ１００の流路１５のうち、検出部１３よりも流入口側の側面などに付着あるいは結合させてもよく、これによって検出部１３に到達する前に競合物質２１０と検体とをより確実に接触させることが可能となる。
【００９９】
［検出システム、検出装置の実施形態］
以下、本発明の実施形態に係る検出システムおよび検出装置について説明する。
【０１００】
ここで、検出システム、検出装置の実施形態において用いられるセンサは、上述したセンサと同様であり、説明を省略する。
【０１０１】
検出システムは、基体の表面のうち、弾性波を発生させる第１ＩＤＴ電極から、第１ＩＤＴ電極から伝搬する弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極へと伝搬する弾性波の伝搬路に位置する部分に、検体中の８−ＯＨｄＧと結合可能な競合物質と結合可能な結合部を有する検出部を備えるセンサを有する。
【０１０２】
検出装置は、競合物質と接触させた検体を、センサの検出部と接触させ、競合物質と結合部との結合を検出することによって検体に８−ＯＨｄＧが含まれているかを検出する。すなわち、検出装置は、基体の表面のうち、弾性波を発生させる第１ＩＤＴ電極から、第１ＩＤＴ電極から伝搬する弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極へと伝搬する弾性波の伝搬路に位置する部分に、８−ＯＨｄＧと結合可能な競合物質と結合可能な結合部を有する検出部を備えるセンサと、競合物質とが接触すると、競合物質と結合部との結合を検出することによって検体に８−ＯＨｄＧが含まれているかを検出する。
【０１０３】
検出装置は、上述したセンサを用いた任意の検出処理を実行する装置である。検出装置は、例えば、ＳＰＲ装置、ＳＡＷセンサの制御装置、ＱＣＭ測定装置などである。検出装置は、好ましくは、ＳＡＷセンサの制御装置である。
【０１０４】
また、センサにより検出されるのは、８−ＯＨｄＧそのものではなく、基体表面に位置している検出部の結合部に結合する競合物質２１０である。それ故、検出装置は、競合物質２１０に起因して得られた検出結果を、８−ＯＨｄＧについての検出結果に変換する変換処理を実行しても良い。例えば、競合物質２１０の分子量と８−ＯＨｄＧの分子量とが既知の場合、「競合物質２１０が「ｘ」グラム（あるいは、mol）存在する」という結果
が得られる場合に、かかる結果を「８−ＯＨｄＧが「ｙ」グラム（あるいは、mol）存在
する」という結果に変換することができる。
【実施例】
【０１０５】
以下、上述した実施形態に係るセンサ、検出方法、検出システム、および、検出装置の実施例について説明する。
【０１０６】
以下に説明するように、ＳＡＷチップを作製し、その後、検出用の８−ＯＨｄＧをＳＡＷチップの検出部に設けることでセンサを作製した。そして、上述のようにして検量線を作成した上で、尿を検体としてセンサによる検体中の８−ＯＨｄＧの検出を行なった。
【０１０７】
（ＳＡＷチップの作製）
ＳＡＷを用いたセンサの作製について説明する。
【０１０８】
まず、基体としての水晶基板上に、櫛状の電極のフォトレジストパターンをフォトリソグラフィー法を用いて形成し、電子ビーム蒸着法によってＴｉ／Ａｕ電極薄膜を形成した後、リフトオフを行なって、一対の櫛状電極（ＩＤＴ電極）および配線電極を形成した。
【０１０９】
次に、一対のＩＤＴ電極上に、ＴＥＯＳ（Tetra  Ethyl  Ortho  Silicate）と酸素を
成膜原料としたプラズマＣＶＤ法を用いて、厚さ約１μｍの酸化珪素薄膜を形成した。全面成膜された酸化珪素膜上にレジストパターンを形成し、バッファフッ酸液に浸漬することによってエッチングを行ない、配線電極上に、後述するワイヤボンディングパッドと電気的に接続するための開口部（酸化珪素が形成されていない部位）を形成した。
【０１１０】
続けて、Ａｕ膜とワイヤボンディングパッドとを作成するためのフォトレジストパターンを形成した後、電子ビーム蒸着法によりＴｉ／Ａｕの薄膜を形成して、リフトオフを行なうことによって、Ａｕ膜およびワイヤボンディングパッドを形成した。パッドは、酸化珪素が形成されていない開口部を被覆するように設計し、下部の配線電極と電気的に接続した。
【０１１１】
一対のＩＤＴ電極は、互いに対向する配置とし、一方が発信器、他方が受信器の機能を有するようにした。ＩＤＴ電極のラインとスペース（Ｌ／Ｓ）は約１μｍとした。約１ｍｍのＡｕ膜を一対のＩＤＴ電極によって挟む構成とした。ここで、１つのセンサ上には、一対のＩＤＴ電極とＡｕ膜とのセットを２セット形成し、一方を「検出側」、他方を「参照側」として用いた。
【０１１２】
水晶基板上にＳＡＷの素子を形成した後、水晶基板のダイシングを行なって所定のサイズに裁断した。裁断して得られたチップは、予め配線が形成されたガラスエポキシ実装基板（以下、実装基板と記す。）上にエポキシ系接着剤で裏面固定した。そして、Ａｕ細線でチップ上のパッド電極と実装基板上のボンディングパッド部との間を電気的に接続した。
【０１１３】
（ＳＡＷチップの検出部の形成（検出用の８−ＯＨｄＧの固定化））
次に、実装基板上に実装したＳＡＷチップを、いわゆるピラニア洗浄し、基板を含む全体を１ｍＭ  １６−ＭＨＤＡエタノール溶液に１６時間浸漬した後、流水洗浄、および窒素ブロー乾燥を行ない、１６−ＭＨＤＡのＳＡＭをＡｕ膜の表面に形成した。
【０１１４】
ＳＡＭを形成した後、０．４Ｍ  ＥＤＣ水溶液と０．１Ｍ  ＮＨＳ水溶液とを等量混合し、検出側および参照側のそれぞれのＡｕ膜上に滴下して２０分間常温放置することによって、ＳＡＭの末端に位置するカルボキシ基を活性化した。その後、不要なＥＤＣおよびＮＨＳを除去した後、純水によって洗浄を行なった。
【０１１５】
続けて、１０ｍＭ  ＨＥＰＥＳバッファ（ｐＨ８．０）液に０．１ｍｇ／ｍＬの濃度でストレプトアビジン（ＳＡ）を溶解してなるＳＡ溶液を準備し、そのＳＡ溶液１０μＬを
検出側および参照側のそれぞれのＡｕ膜上に滴下して２０分間室温で放置することよって、ＳＡ中のアミノ残基と上述の活性化したＳＡＭのカルボキシ基とをアミド結合させて、ＳＡをＡｕ膜上に固定化した。
【０１１６】
固定化後、１Ｍ  エタノールアミン水溶液を、検出側および参照側のそれぞれのＡｕ膜に滴下して室温５分間放置することによって、カルボキシ基が活性化されたＳＡＭのうち不要な末端を不活化した。
【０１１７】
続けて、５０ｍＭ  グリシン−ＨＣｌ（ｐＨ２．０）水溶液、および、１０ｍＭ  ＮａＯＨ／１Ｍ  ＮａＣｌ水溶液を用いて、Ａｕ膜上に非特異に吸着しているＳＡを除去する洗浄を行なった。
【０１１８】
次に、ＨＢＳ−Ｎバッファ液に５μＭビオチン修飾８−ＯＨｄＧを溶解させ、検出側のＡｕ膜に滴下して１０分間室温放置することによって、ビオチン修飾８−ＯＨｄＧをＳＡに固定化させた。その後、リン酸バッファ溶液で洗浄を行なった。
【０１１９】
次に、各種溶液を用いてそれぞれＡｕ膜上に存在する溶液を置換した後、実装基板全体を冷凍庫に入れてＡｕ膜上の溶液を凍結乾燥させた。詳細は次の通りである。
【０１２０】
各種溶液として、糖を含有する水溶液として、１ｗ/ｖ％  デキストラン水溶液、３ｗ/ｖ％  デキストラン水溶液、５ｗ/ｖ％  デキストラン水溶液、および５ｗ/ｖ％  トレハロース水溶液の４種類、並びに糖を含有しないリン酸バッファ溶液の計５種類を用いた。デキストランなどの糖は、水和性が高いため、タンパク質であるストレプトアビジンの周辺に存在する水分子のクラスターと置換することが可能である。
【０１２１】
実装基板は、例えば、−２０〜−９０°の冷凍庫に１時間程度入れて凍結状態にされ、その後で約１０〜４５分真空状態にすることによって、凍結乾燥の処理を行なった。この際に形成される糖膜の厚さは、糖水溶液の滴下量に依存する。水分子のクラスターと置換したデキストランは、凍結乾燥処理によってアモルファス状態で析出すると考えられるため、ＳＡの高次構造を維持することができる。
【０１２２】
このようにして各種溶液に対応する５種類のセンサ試料を作製した。
【０１２３】
そして、凍結乾燥したチップ上に、溶液滴下に用いるプラスチックで形成された枠状の部材を接着するとともに、溶液の滴下部を中抜きしたポリエチレンシートを接着剤あるいは両面テープでＳＡＷチップ上に貼り付けることによって、液滴の形状を保持することができるダム状の部位を形成した。
【０１２４】
最後に、専用のプラスチック容器内に収納し、センサを完成させた。
【０１２５】
（実験内容および評価結果）
完成したセンサについて、次のような実験を行ない、特性を評価した。
【０１２６】
まず、抗８−ＯＨｄＧ抗体をリン酸バッファ溶液中に溶解させて、３０μｇ/ｍｌの競
合抗体溶液を調合した。この競合抗体溶液に０ｎｇ／ｍｌの８−ＯＨｄＧ試薬（すなわち、糖を含有しないリン酸バッファ溶液）を混合させ、室温にて１５分間静置することによって、競合検体を用意した。
【０１２７】
そして、冷蔵庫(４℃)で１週間保管した上述の５種類のセンサ試料を、高周波電気測定装置に接続し、各センサ試料のＡｕ膜上に競合検体を１０μｌ滴下して、検出側および参
照側の弾性表面波（ＳＡＷ）の位相差の変化を測定した。本実験では競合検体の滴下から３００秒後の位相差信号の大きさΔφを求めた。
【０１２８】
なお、Ａｕ膜上の糖膜は、滴下した競合検体によって溶解する。競合検体では溶解した糖成分の拡散があり、これにより滴下直後の位相差信号は、競合検体中の糖成分の拡散が支配的となる。このため、Ａｕ膜上に位置している結合部と競合検体中の競合物質との結合による位相差信号は遅延する傾向が生じる。ここで、糖成分の拡散時間は糖の膜厚に依存するため、競合検体を滴下してからすぐに競合検体中の競合物質との結合による位相差信号を測定したい場合は、糖水溶液の滴下量を少量にして凍結乾燥処理を行ない、糖の膜厚を薄くすれば良い。
【０１２９】
また、比較例として、糖水溶液をＡｕ膜上に凍結乾燥していない、すなわち糖を含有しないリン酸バッファ溶液を用いて作製したセンサ試料を、高周波電気測定装置に接続し、上述と同様にＡｕ膜上に上述の競合検体を１０μｌ滴下して、検出側および参照側の弾性表面波（ＳＡＷ）の位相差の変化を測定した。このときの競合検体滴下から３００秒後の位相差信号の大きさΔφ’を求めた。
【０１３０】
これら１週間保存したセンサ試料の位相差信号の大きさΔφ、保存していないセンサ試料の位相差信号の大きさΔφ’とし、それらの比Δφ／Δφ’を用いて保存性、すなわち経時劣化の特性を評価した。評価結果を表１に示す。
【０１３１】
【表１】
2015190768.tif 000003
【０１３２】
表１に示されるように、実施例については、１ｗ/ｖ％  デキストラン水溶液、３ｗ/ｖ％  デキストラン水溶液、５ｗ/ｖ％  デキストラン水溶液、および５ｗ/ｖ％  トレハロース水溶液を用いて凍結乾燥の処理を行なった４つのセンサ試料のΔφ／Δφ’はいずれも９０％以上の値を呈し、センサ試料の特性が充分に保存できていることが分かった。これは、水和性を有する糖が、タンパク質であるストレプトアビジン(ＳＡ)の周辺に存在する水分子のクラスターを置換したため、凍結乾燥の処理において糖水溶液中の水分子が昇華した後においても、置換した糖分子によってＳＡの高次構造を維持しているためであると考えられる。
【０１３３】
これに対して、比較例については、糖を含有しないリン酸バッファ溶液で凍結乾燥の処理を行なったセンサ試料のΔφ／Δφ’は９０％未満の値を呈し、センサ試料の特性が上述の実施例と比較して充分には保存できていないことが分かった。これは、糖を含有しないリン酸バッファ溶液を用いた場合には、ＳＡ周辺での水分子の置換が生じず、さらに凍結乾燥の処理において溶液中の塩成分が析出することによって、ＳＡの高次構造を変質させたためだと考えられる。
【０１３４】
次に、上述の実施例で用いた糖を含有する水溶液のうち、１ｗ/ｖ％  デキストラン水
溶液および５ｗ/ｖ％  デキストラン水溶液を、それぞれ２μｌおよび５μｌ滴下してＡ
ｕ膜上に存在する溶液を置換することによって、２種類のセンサ試料を用意した。なお、その他のセンサ資料の作製手順は上述の通りとした。そして、上述と同様にＡｕ膜上に上述の競合検体を１０μｌ滴下して、検出側および参照側の弾性表面波（ＳＡＷ）の位相差の変化を測定した。その際、Ａｕ膜上の競合物質との結合によって得られる位相差信号について、滴下直後からの応答時間を表２に示す。
【０１３５】
【表２】
2015190768.tif 000004
【０１３６】
表２に示されるように、デキストラン水溶液の濃度が薄いとき、あるいは滴下量が少ないときに、応答時間を短くすることができることが分かった。
【０１３７】
これは凍結乾燥によって形成された糖膜が滴下された競合検体に溶解し、競合検体中を拡散するデキストラン成分の量が少ないため、応答時間が短くなっていると考えられる。ここで、反応に伴なう位相差信号は指数関数的に変化することを考慮すると、応答時間が短いことによって反応の初期から測定できる場合には、感度良く検出信号を得ることが可能となる。それ故、デキストラン水溶液の濃度が薄いとき、あるいは滴下量が少ないときに感度良く検出信号を得ることが可能となる。
【０１３８】
また、本発明の実施形態に係るセンサを用いることで、ＥＬＩＳＡ法を用いた場合と同様の結果が得られたのに加えて、８−ＯＨｄＧの濃度を測定するまでに要する時間を短縮することができた。すなわち、公知のＥＬＩＳＡ法によれば、検体中の８−ＯＨｄＧの濃度を測定するまでに半日から１日かかることがある。これに対して、本発明の実施形態に係るセンサによれば、検出部１３とリファレンス部との位相差、すなわち検体中の８−ＯＨｄＧの濃度を測定するのに必要なのはわずか数分であり、８−ＯＨｄＧを短時間で精度良く測定することができた。
【符号の説明】
【０１３９】
１  第１カバー部材
２  第２カバー部材
３  検出素子
４  凹部形成用貫通孔
５  凹部
８  切欠き
１０  基体
１１  第１ＩＤＴ電極
１２  第２ＩＤＴ電極
１３  検出部
１４  流入口
１５  溝部（流路）
１００  センサ
２００  固定化膜
２０１  鎖状物質
２０２  タンパク質（ストレプトアビジン）
２０３  結合部（検出体、検出用の８−ＯＨｄＧ）
２０４  糖
２０５  糖溶液
２１０  競合物質
２１１  競合検体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015190768.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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