(57)【要約】      （修正有）【課題】１×１０−８Ｍ以下の低濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量する方法を提供する。【解決手段】測定系は、電源、第１電極および第２電極からなる。第１電極および第２電極の少なくとも１つの電極の表面は、−Ｓ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＮＨ２および−Ｓ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−ＣＨ２−ＣＯＯＨの混合物から構成される自己組織化膜により被覆されている。試料溶液を第１電極および第２電極に接触させ、両電極間に電位差を印加し電流を測定することにより化学物質の濃度を求める。【選択図】図１
2015169605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量する方法であって、以下を具備する：
（ａ）  電源、第１電極、および第２電極を具備する測定系を用意する工程、ここで、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも１つの電極は、自己組織化膜に被覆された表面を具備し、
前記自己組織化膜は、−Ｓ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＮＨ２および−Ｓ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−ＣＨ２−ＣＯＯＨの混合物から構成され、
ここで、ｎは１以上７以下の整数を表し、ｍは１以上５以下の整数を表し、
（ｂ）  前記第１電極および前記第２電極を、前記試料溶液に接触させる工程、
（ｃ）  前記電源を用いて前記第１電極および前記第２電極の間に電位差Ｖを印加して、電流値Ａを測定する工程、および
（ｄ）  前記電圧Ｖおよび前記電流値Ａに基づいて、前記化学物質の濃度を算出する工程。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
ｎの値は４以上６以下であり、かつｍの値は３以上５以下である。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記電位差Ｖの値が０ボルトを超えて１ボルト以下である。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記測定系は、さらに参照電極を具備しており、かつ
前記工程（ｂ）において、前記参照電極は前記試料溶液に接触される。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記測定系は、さらに対極を具備しており、かつ
前記工程（ｂ）において、前記対極は前記試料溶液に接触される。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１電極および前記第２電極は、櫛形であって、かつ
前記櫛形の第１電極および前記櫛形の第２電極は互いに係合している。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記櫛形の第１電極と前記櫛形の第２電極の間の距離は、５マイクロメートル以下である。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
前記化学物質が、タンパク質である。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記タンパク質が、抗体である。
【請求項１０】
試料溶液に含有される化学物質の濃度を電気化学的に測定するためのセンサであって、
第１電極および第２電極を具備し、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方は、自己組織化膜に被覆された表面を具備し、
前記自己組織化膜は、−Ｓ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＮＨ２および−Ｓ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−ＣＨ２−ＣＯＯＨから構成され、
ここで、ｎは１以上７以下の整数を表し、ｍは１以上５以下の整数を表す。
【請求項１１】
請求項１０に記載のセンサであって、
ｎの値は４以上６以下であり、かつｍの値は３以上５以下である。
【請求項１２】
請求項１０に記載のセンサであって、
前記センサは、さらに参照電極を具備している。
【請求項１３】
請求項１０に記載のセンサであって、
前記センサは、さらに対極を具備している。
【請求項１４】
請求項１０に記載のセンサであって、
前記第１電極および前記第２電極は、櫛形であって、かつ
前記櫛形の第１電極および前記櫛形の第２電極は互いに係合している。
【請求項１５】
請求項１０に記載のセンサであって、
前記櫛形の第１電極と前記櫛形の第２電極の間の距離は、５マイクロメートル以下である。
【請求項１６】
請求項１０に記載のセンサであって、
前記化学物質が、タンパク質である。
【請求項１７】
請求項１６に記載のセンサであって、
前記タンパク質が、抗体である。
【請求項１８】
自己組織化膜に被覆された電極であって、
前記自己組織化膜は、−Ｓ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＮＨ２および−Ｓ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−ＣＨ２−ＣＯＯＨの混合物から構成され、
ここで、ｎは１以上７以下の整数を表し、ｍは１以上５以下の整数を表す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（１．発明の分野）
本発明は、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量する方法、およびそれに用いられるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
（２．関連技術の説明）
特許文献１は、自己組織化膜を表面に有するセンサーチップを用いて、試料溶液に含有される化学物質を電気化学的に定量する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０４４５８７号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１３／０３２７６５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
試料溶液に含有される化学物質の濃度が低下するに伴い、試料溶液に含有される化学物質を正確に定量することは困難となる。例えば、後述される比較例から明らかなように、自己組織化膜を表面に有するセンサーチップを用いて、試料溶液に含有される化学物質を定量する場合、化学物質の濃度の下限は１×１０−８Ｍ程度である。言い換えれば、自己組織化膜を表面に有するセンサーチップを用いて１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量することは困難である。
【０００５】
特許文献２は、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量する方法を開示している。しかし、特許文献２は、自己組織化膜については何も述べていない。
【０００６】
本発明の目的は、自己組織化膜を表面に有する電極を用いて、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量する方法であって、以下を具備する：
（ａ）  電源、第１電極、および第２電極を具備する測定系を用意する工程、ここで、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも１つの電極は、自己組織化膜に被覆された表面を具備し、
前記自己組織化膜は、−Ｓ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＮＨ２および−Ｓ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−ＣＨ２−ＣＯＯＨの混合物から構成され、
ここで、ｎは１以上７以下の整数を表し、ｍは１以上５以下の整数を表し、
（ｂ）  前記第１電極および前記第２電極を、前記試料溶液に接触させる工程、
（ｃ）  前記電源を用いて前記第１電極および前記第２電極の間に電位差Ｖを印加して、電流値Ａを測定する工程、および
（ｄ）  前記電圧Ｖおよび前記電流値Ａに基づいて、前記化学物質の濃度を算出する工程。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、自己組織化膜を表面に有する電極を用いて、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態において用いられる測定系を示す。
【図２】図２は、絶縁性基板１０の拡大図を示す。
【図３】図３は、他の実施形態において用いられる測定系を示す。
【図４】図４は、検量線の一例を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例１Ａにおいて得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例１Ｂにおいて得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、実施例１Ｃにおいて得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、実施例１Ｄにおいて得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図６Ａ】図６Ａは、抗体の濃度が１０−７Ｍである場合における比較例１において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、抗体の濃度が１０−８Ｍである場合における比較例１において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、抗体の濃度が１０−９Ｍである場合における比較例１において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図７Ａ】図７Ａは、抗体の濃度が１０−６Ｍである場合における比較例２において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、抗体の濃度が１０−７Ｍである場合における比較例２において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、抗体の濃度が１０−８Ｍである場合における比較例２において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、抗体の濃度が１０−９Ｍである場合における比較例２において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図８Ａ】図８Ａは、抗体の濃度が１０−６Ｍである場合における比較例３において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、抗体の濃度が１０−７Ｍである場合における比較例３において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、抗体の濃度が１０−８Ｍである場合における比較例３において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図８Ｄ】図８Ｄは、抗体の濃度が１０−９Ｍである場合における比較例３において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図９Ａ】図９Ａは、抗体の濃度が１０−８Ｍである場合における比較例４において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、抗体の濃度が１０−９Ｍである場合における比較例４において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、抗体の濃度が１０−１０Ｍである場合における比較例４において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、抗体の濃度が１０−６Ｍである場合における比較例５において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、抗体の濃度が１０−７Ｍである場合における比較例５において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、抗体の濃度が１０−８Ｍである場合における比較例５において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、抗体の濃度が１０−９Ｍである場合における比較例５において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、抗体の濃度が１０−７Ｍである場合における比較例６において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、抗体の濃度が１０−８Ｍである場合における比較例６において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、抗体の濃度が１０−９Ｍである場合における比較例６において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、抗体の濃度が１０−１０Ｍである場合における比較例６において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、抗体の濃度が１０−７Ｍである場合における比較例７において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、抗体の濃度が１０−８Ｍである場合における比較例７において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、抗体の濃度が１０−９Ｍである場合における比較例７において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、抗体の濃度が１０−１０Ｍである場合における比較例７において得られたサイクリックボルタモグラムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
以下、本発明の実施形態が図面を参照しながら説明される。
【００１１】
（工程（ａ））
工程（ａ）においては、電源１７、第１電極１１ａ、および第２電極１１ｂを具備する測定系が用意される。電源１７の例は、ポテンショスタットまたは電池を含む直流電源である。望ましくは、図１Ａに示されるように、測定系は参照電極１２および対極１３を具備する。第１電極１１ａ、第２電極１１ｂ、参照電極１２、および対極１３は、絶縁性基板１０の上に形成されていることが望ましい。電源１７がポテンショスタットである場合、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂは、それぞれ、第１作用電極および第２作用電極として機能する。
【００１２】
第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂの少なくとも一方の電極は、自己組織化膜に被覆されている。望ましくは、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂの両者が自己組織化膜に被覆されている。
【００１３】
自己組織化膜は、化学式−Ｓ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＮＨ２によって表されるアミドアルカンチオールおよび化学式−Ｓ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−ＣＨ２−ＣＯＯＨによって表されるポリエチレングリコールオリゴマー（以下、「ＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨ」という）から構成される。このように、本実施形態において用いられるＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨは、一端にカルボキシル基および他端にチオール基を有する。
【００１４】
ｎの値は、１以上７以下の整数である。ｎは４以上６以下が望ましい。自己組織化膜は、金属から形成されている電極上で絶縁膜としても機能する。ｎの値が６を超える場合には、自己組織化膜は大きな絶縁性を有するので、試料溶液に含有される化学物質を電気化学的に定量することが困難となる。一方、ｎの値が４未満である場合、測定対象物質以外の物質の非特異的吸着が発生し、電極が測定対象物質以外の物質により覆われてしまうことで、試料溶液に含有される化学物質の電気化学的な測定が妨げられ、正確な定量が困難となる。
【００１５】
同様の理由のため、ｍの値は、１以上５以下の整数である。ｍの値は３以上５以下が望ましい。
【００１６】
自己組織化膜は、アミドアルカンチオールおよびＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨの混合物から構成される。自己組織化膜が化学式−Ｓ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＮＨ２によって表されるアミドアルカンチオールのみから構成される場合、定量される化学物質の濃度の下限は１×１０−７Ｍ程度である。比較例５を参照せよ。
【００１７】
自己組織化膜が化学式−Ｓ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−ＣＨ２−ＣＯＯＨによって表されるＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨのみから構成される場合、定量可能な化学物質の濃度の下限は１×１０−６Ｍ程度である。比較例２を参照せよ。
【００１８】
しかし、後述される実施例１において実証されているように、アミドアルカンチオールおよびＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨの混合物から構成される自己組織化膜により、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量することが可能となる。このように、本発明者は、アミドアルカンチオールおよびＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨの相乗効果を見いだした。
【００１９】
自己組織化膜が、アミドアルカンチオールおよびＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨ以外の、自己組織化膜を形成するために用いられる従来の化合物から構成される場合、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質は正確に定量されない。このような従来の化合物の例は、−Ｓ−（ＣＨ２）ｑ−ＣＯＯＨまたは−Ｓ−（ＣＨ２）ｑ−ＮＨ２である（ここで、ｑは自然数を表す）。比較例３および比較例４を参照せよ。
【００２０】
アミドアルカンチオールおよびＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨの混合物以外の、従来の２種類の化合物の混合物から自己組織化膜が構成される場合でも、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質は正確に定量されない。言い換えれば、アミドアルカンチオールを含有する混合物が用いられる場合であっても、ＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨなしに化学物質は正確に定量されない。比較例１を参照せよ。同様に、ＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨを含有する混合物が用いられる場合であっても、アミドアルカンチオールなしに化学物質は正確に定量されない。比較例６および比較例７を参照せよ。
【００２１】
１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質が正確に定量できる限り、アミドアルカンチオールのＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨに対するモル比は限定されない。望ましくは、このモル比は実質的に１に等しい。
【００２２】
図２は、絶縁性基板１０の拡大図を示す。図２に示されるように、平面視において、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂは、櫛形であることが望ましい。櫛形の第１電極１１ａは櫛形の第２電極１１に向かい合っている。櫛形の第１電極１１ａおよび櫛形の第２電極１１は、互いに係合している。
【００２３】
より詳細には、櫛形の第１電極１１ａは、１本の幹１１１ａおよび複数の枝１１２ａから構成されている。各枝１１１ｂは幹１１１ａに直交することが望ましい。同様に、櫛形の第２電極１１ｂも、１本の幹１１１ａおよび複数の枝１１１ｂから構成されている。隣接する２つの枝１１２ａの間に、１本の枝１１２ｂが挟まれている。幹１１１ａは、幹１１１ｂに平行である。櫛形の第１電極１１ａおよび櫛形の第２電極１１ｂとの間の距離ｄは、５マイクロメートル以下であることが望ましい。３マイクロメートル以下がより望ましい。距離ｄの増加に伴い、工程（ｄ）において測定される電流値Ａが小さくなる。電流値Ａがあまりにも小さいと、化学物質を定量することが困難である。距離ｄが小さくなるにつれ、化学物質はより正確に定量される。
【００２４】
櫛形の第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂを表面に具備する基板１０は、ビー・エ−・エス株式会社から容易に入手可能である。アミドアルカンチオールおよびＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨの混合液は基板１０に滴下される。次いで洗浄されたのち、基板１０は乾燥される。このようにして、これらの電極はアミドアルカンチオールおよびＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨの混合物に容易に被覆される。低い反応性の観点から、望ましくは、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂは、金から形成されている。
【００２５】
（工程（ｂ））
工程（ｂ）は、工程（ａ）の後に実施される。工程（ｂ）において、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂは、試料溶液に接触される。図１に示されるように、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂは、容器２１に蓄えられた試料溶液１５に浸漬される。この場合、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂは、基板１０上に形成されている必要はない。図３に示されるように、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂの表面に、試料溶液１５が滴下される。この場合、試料溶液１５を基板１０上で広げるために、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂは基板１０上に形成されていることが望ましい。
【００２６】
（工程（ｃ））
工程（ｃ）は、工程（ｂ）の後に実施される。工程（ｃ）において、電源１７を用いて、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂに電位差が印加される。電位差Ｖは、０．０ボルトを超えて１．０ボルト以下が望ましい。電源１７および第２電極１１ｂの間に電気的に挟まれた電流計１６を用いて、電流値Ａが測定される。電源１７がポテンショスタットである場合、ポテンショスタットが電流計１６を含み得る。電流値Ａとして、電源１７および第１電極１１ａの間に流れる電流の値が測定され得る。電流値Ａとして、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂの間に流れる電流の値が測定され得る。
【００２７】
検量線を作成する従来の方法と同様に、既知の濃度を有する試料溶液が用いられ、図４に示されるような検量線が作成される。より詳細には、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂが、既知の濃度を有する試料溶液に接触される。続いて、第１電極１１aと第２電極１１ｂにＶボルトの電位差が印加され、電流値Ａ１を測定する。次に、異なる既知の濃度を有する他の試料溶液に第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂが接触される。同様に、第１電極１１ａと第２電極１１ｂにＶボルトの電位差が印加され、電流値Ａ２を測定する。これを繰り返して、図４に示されるような、試料溶液の濃度および測定された電流値Ａの関係を示す検量線を作成する。検量線が作成される際の電位差Ｖは一定である。検量線が作成される際の電位差と同じ電位差Ｖは、不知の濃度を有する試料溶液が定量される際に用いられる。図４において、横軸は試料溶液の濃度の常用対数を表す。縦軸は電流値を表す。
【００２８】
（工程（ｄ））
工程（ｄ）は、工程（ｃ）の後に実施される。工程（ｄ）では、工程（ｃ）において印加された電位差Ｖおよび測定された電流値Ａに基づいて、試料溶液に含有される化学物質の濃度を算出する。測定された電流値Ａから、図４に示されるような検量線に基づいて、試料溶液に含有される化学物質の正確な濃度が容易に算出される。このようにして、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質が正確に定量される。試料溶液は水溶液である。化学物質は、タンパク質であることが望ましい。
【実施例】
【００２９】
（実施例）
以下の実施例１および比較例１〜比較例７は、アミドアルカンチオールおよびＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨから構成される自己組織化膜が用いられた場合に限り、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質が正確に定量されることを実証する。
【００３０】
（実施例１）
実施例１は、実施例１Ａ〜実施例１Ｄから構成される。
【００３１】
（実施例１Ａ）
（ＳＡＭ混合液の調製）
ＳＡＭ混合液が調製された。このＳＡＭ混合液は、化学式ＨＳ−（ＣＨ２）５ＣＯＮＨ２により表される５−アミド−１−ペンタンジオール（株式会社同仁化学研究所より入手）および化学式ＨＳ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４−（ＣＨ２）２−ＣＯＯＨにより表される１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸（Ｑｕａｎｔａ  ＢｉｏＤｅｓｉｇｎ社より入手）を含有していた。ＳＡＭ混合液において、５−アミド−１−ペンタンジオールの濃度は１０ｍＭであった。ＳＡＭ混合液において、１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の濃度も１０ｍＭであった。ＳＡＭ混合液の溶媒はエタノールであった。
【００３２】
（自己組織化膜の形成）
第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂからなる一対の電極を表面に有する基板１０（ビー・エー・エス社より入手、商品名：０１２１２９）が用意された。第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂは、金から形成されていた。基板１０の材料はガラスであった。図２に示される距離ｄは、３マイクロメートルであった。
【００３３】
この基板１０は、濃硫酸および３０％過酸化水素水を含有するピラニア溶液で１分間洗浄された。当該ピラニア溶液における濃硫酸の３０％過酸化水素水に対する体積比は３であった。続いて、エタノール及び純水を用いて基板１０は洗浄された。さらに基板１０は乾燥された。
【００３４】
基板１０は、ＳＡＭ混合液中に１８時間浸漬された。このようにして、基板１０の表面に、５−アミド−１−ペンタンジオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸から構成される自己組織化膜が形成された。最後に、純水により基板１０の表面は洗浄され、次いで乾燥された。
【００３５】
（測定用の試料溶液の調製）
測定用の試料溶液として、タンパク質水溶液が調製された。タンパク質水溶液は、フェロセンカルボン酸（東京化成工業株式会社より入手）によって標識された抗体を、ヒト血清アルブミン水溶液（シグマ・アルドリッチ・ジャパン合同会社より入手）に添加することによって調製された。実施例１Ａでは、タンパク質水溶液に含有される抗体の濃度は、１０−７Ｍであった。タンパク質水溶液に含有されるヒト血清アルブミン水溶液の濃度は、１０ｍｇ／ｍｌであった。
【００３６】
全ての実施例および比較例において、タンパク質水溶液に含有されるヒト血清アルブミン水溶液は、抗体の濃度に拘わらず、１０ｍｇ／ｍｌという一定の濃度を有していた。言い換えれば、タンパク質水溶液において、抗体の濃度のみが変化された。
【００３７】
（電気化学測定）
タンパク質水溶液が、自己組織化膜を表面に有する基板１０に滴下された。次いで、ポテンショスタットを用いて、サイクリックボルタンメトリー法により、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂの間に０．０ボルトおよび０．６ボルトの間で電位差Ｖが印加され、電流値を測定した。より詳細には、まず、第２電極１１ｂに参照電極に対して０．０ボルトの定電位が印加されながら、第１電極１１ａへの電位が参照電極に対して０．０ボルトから０．６ボルトまで増加され、電流値を測定した。図５Ａにおいて、矢印Ａは、この電流測定の結果を示す。次に、第２電極１１ｂに参照電極に対して０．０ボルトの定電位が印加されながら、第１電極１１ａへの電位が参照電極に対して０．６ボルトから０．０ボルトまで減少され、電流値を測定した。図５Ａにおいて、矢印Ｂは、この結果を示す。参照電極１２は、銀−塩化銀電極であった。対極１３は、白金ワイヤー電極であった。用いられたポテンショスタットは、電気化学アナライザー（ビーエーエス社より入手、商品名：ＡＬＳ８５２）であった。結果は、図５Ａに示される。図５Ａは、実施例１Ａによるサイクリックボルタモグラムを示す。
【００３８】
（実施例１Ｂ）
タンパク質水溶液に含有される抗体の濃度が１０−８Ｍであったことを除き、実施例１Ａと同一の実験が行われた。図５Ｂは、実施例１Ｂによるサイクリックボルタモグラムを示す。
【００３９】
（実施例１Ｃ）
タンパク質水溶液に含有される抗体の濃度が１０−９Ｍであったことを除き、実施例１Ａと同一の実験が行われた。図５Ｃは、実施例１Ｃによるサイクリックボルタモグラムを示す。
【００４０】
（実施例１Ｄ）
タンパク質水溶液に含有される抗体の濃度が１０−１０Ｍであったことを除き、実施例１Ａと同一の実験が行われた。図５Ｄは、実施例１Ｄによるサイクリックボルタモグラムを示す。
【００４１】
図５Ａ〜図５Ｄから明らかなように、４つのサイクリックボルタモグラムは、互いに区別可能である。従って、本実施例に従って、不知の濃度を有する試料溶液に含有される抗体のような化学物質の濃度が正確に測定され得る。このことが、以下、より詳細に説明される。
【００４２】
図５Ａに示されるように、抗体の濃度が１０−７Ｍである場合において、第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂの間に電位差Ｖが０．０ボルトから０．６ボルトまで掃引されると、０．４ボルトの電位差に対して−３．４×１０−１０アンペアの電流値が測定される。同様に、図５Ｂ〜図５Ｄに示されるように、抗体の濃度が１０−８Ｍ、１０−９Ｍ、および１０−１０Ｍである場合において、それぞれ、０．４ボルトの電位差に対して−５．２×１０−１１アンペア、−２．７×１０−１１アンペア、および−２．２×１０−１１アンペアの電流値が測定される。以下の表１は、図５Ａ〜図５Ｄから導出される、抗体の濃度および０．４ボルトの電位差に対する電流値の間の関係を示す。
【００４３】
【表１】
2015169605.tif 000003
【００４４】
表１から明らかなように、０．４ボルトの電位差が第１電極１１ａおよび第２電極１１ｂの間に印加され、かつ定常状態に維持された後には、電流値は抗体の濃度に応じて変化する。より詳細には、抗体の濃度の低下に伴い、電流値の絶対値は減少する。よって、試料溶液に含有される化学物質が１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度を有していても、表１に示される関係からその化学物質の濃度を正確に算出することができる。
【００４５】
（比較例１）
５−アミド−１−ペンタンジオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の混合物に代えて、５−アミド−１−ペンタンジオールおよび化学式ＨＳ−（ＣＨ２）５−ＣＯＯＨによって表される５−カルボキシ−１−ペンタンチオールの混合物が用いられたことを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、抗体の濃度がそれぞれ１０−７Ｍ、１０−８Ｍ、および１０−９Ｍであった場合のサイクリックボルタモグラムを示す。
【００４６】
図６Ａに示されるサイクリックボルタモグラムは、図６Ｂおよび図６Ｃに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。しかし、図６Ｂに示されるサイクリックボルタモグラムは、図６Ｃに示されるサイクリックボルタモグラムから区別できない。このように、比較例１において、正確に定量される化学物質の濃度の下限は、１×１０−７Ｍである。そのため、試料溶液に含有される化学物質が１×１０−７Ｍ未満の非常に低い濃度を有する場合、その化学物質の濃度は正確に算出されない。
【００４７】
（比較例２）
５−アミド−１−ペンタンジオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の混合物に代えて、化学式１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸のみが用いられたことを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、および図７Ｄは、抗体の濃度がそれぞれ１０−６Ｍ、１０−７Ｍ、１０−８Ｍ、および１０−９Ｍであった場合のサイクリックボルタモグラムを示す。
【００４８】
図７Ａに示されるサイクリックボルタモグラムは、図７Ｂ−図７Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。しかし、図７Ｂ−図７Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムは、互いに区別できない。このように、比較例２において、正確に定量される化学物質の濃度の下限は、１×１０−６Ｍである。そのため、試料溶液に含有される化学物質が１×１０−６Ｍ未満の非常に低い濃度を有する場合、その化学物質の濃度は正確に算出されない。
【００４９】
（比較例３）
５−アミド−１−ペンタンジオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の混合物に代えて、５−カルボキシ−１−ペンタンチオールが用いられたことを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、および図８Ｄは、抗体の濃度がそれぞれ１０−６Ｍ、１０−７Ｍ、１０−８Ｍ、および１０−９Ｍであった場合のサイクリックボルタモグラムを示す。
【００５０】
図８Ａに示されるサイクリックボルタモグラムは、図８Ｂ〜図８Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。図８Ｂに示されるサイクリックボルタモグラムは、図８Ｃ〜図８Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。しかし図８Ｃに示されるサイクリックボルタモグラムにおける０．４ボルトの電位差に対する電流値の絶対値はおよそ１．３×１０−１０アンペアであるのに対して、図８Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムにおける電流値の絶対値はおよそ１．６×１０−１０アンペアである。このように、比較例３では、試料溶液に含有される化学物質が１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度を有する場合、抗体の濃度が低下しても、電流値の絶対値は減少しない。そのため、比較例３においては、その化学物質の濃度は正確に算出されない。比較例３において、正確に定量される化学物質の濃度の下限は、１×１０−７Ｍである。
【００５１】
（比較例４）
５−アミド−１−ペンタンジオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の混合物に代えて、化学式ＨＳ−（ＣＨ２）６−ＮＨ２により表される６−アミノ−１−ヘキサンチオールが用いられたことを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃは、抗体の濃度がそれぞれ１０−８Ｍ、１０−９Ｍ、および１０−１０Ｍであった場合のサイクリックボルタモグラムを示す。
【００５２】
図９Ａに示されるサイクリックボルタモグラムは、図９Ｂおよび図９Ｃに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。しかし、図９Ｂに示されるサイクリックボルタモグラムは、図９Ｃに示されるサイクリックボルタモグラムから区別できない。このように、比較例４において、正確に定量される化学物質の濃度の下限は、１×１０−８Ｍである。そのため、試料溶液に含有される化学物質が１×１０−８Ｍ未満の非常に低い濃度を有する場合、その化学物質の濃度は正確に算出されない。
【００５３】
（比較例５）
５−アミド−１−ペンタンジオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の混合物に代えて、５−アミド−１−ペンタンジオールのみが用いられたことを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、および図１０Ｄは、抗体の濃度がそれぞれ１０−６Ｍ、１０−７Ｍ、１０−８Ｍ、および１０−９Ｍであった場合のサイクリックボルタモグラムを示す。
【００５４】
図１０Ａに示されるサイクリックボルタモグラムは、図１０Ｂ〜図１０Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。図１０Ｂに示されるサイクリックボルタモグラムは、図１０Ｃ〜図１０Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。しかし、図１０Ｃに示されるサイクリックボルタモグラムは、図１０Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別できない。このように、比較例５において、正確に定量される化学物質の濃度の下限は、１×１０−７Ｍである。そのため、試料溶液に含有される化学物質が１×１０−８Ｍ未満の非常に低い濃度を有する場合、その化学物質の濃度は正確に算出されない。
【００５５】
（比較例６）
５−アミド−１−ペンタンジオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の混合物に代えて、５−カルボキシ−１−ペンタンチオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の混合物が用いられたことを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、および図１１Ｄは、抗体の濃度がそれぞれ１０−７Ｍ、１０−８Ｍ、１０−９Ｍ、および１０−１０Ｍであった場合のサイクリックボルタモグラムを示す。
【００５６】
図１１Ａに示されるサイクリックボルタモグラムは、図１１Ｂ〜図１１Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。図１１Ｂに示されるサイクリックボルタモグラムは、図１１Ｃ〜図１１Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。しかし、図１１Ｃに示されるサイクリックボルタモグラムは、図１１Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別できない。このように、比較例６において、正確に定量される化学物質の濃度の下限は、１×１０−８Ｍである。そのため、試料溶液に含有される化学物質が１×１０−８Ｍ未満の非常に低い濃度を有する場合、その化学物質の濃度は正確に算出されない。
【００５７】
（比較例７）
５−アミド−１−ペンタンジオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の混合物に代えて、６−アミノ−１−ヘキサンチオールおよび１５−チオール−４，７，１０，１３−テトラオキサペンタデカン酸の混合物が用いられたことを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、および図１２Ｄは、抗体の濃度がそれぞれ１０−７Ｍ、１０−８Ｍ、１０−９Ｍ、および１０−１０Ｍであった場合のサイクリックボルタモグラムを示す。
【００５８】
図１２Ａに示されるサイクリックボルタモグラムは、図１２Ｂ〜図１２Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。図１２Ｂに示されるサイクリックボルタモグラムは、図１２Ｃ〜図１２Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別可能である。しかし、図１２Ｃに示されるサイクリックボルタモグラムは、図１２Ｄに示されるサイクリックボルタモグラムから区別できない。このように、比較例７において、正確に定量される化学物質の濃度の下限は、１×１０−８Ｍである。そのため、試料溶液に含有される化学物質が１×１０−８Ｍ未満の非常に低い濃度を有する場合、その化学物質の濃度は正確に算出されない。
【００５９】
実施例１および比較例１〜７の結果から明らかなように、アミドアルカンチオールおよびＰＥＧ−Ａ−ＣＯＯＨから構成される自己組織化膜を用いた場合に限り、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質が正確に定量される。
【００６０】
（産業上の利用可能性）
本発明は、１×１０−８Ｍ以下の非常に低い濃度で試料溶液に含有される化学物質を正確に定量する方法を提供する。
【図１】
2015169605.tif 000004
【図２】
2015169605.tif 000005
【図３】
2015169605.tif 000006
【図４】
2015169605.tif 000007
【図５Ａ】
2015169605.tif 000008
【図５Ｂ】
2015169605.tif 000009
【図５Ｃ】
2015169605.tif 000010
【図５Ｄ】
2015169605.tif 000011
【図６Ａ】
2015169605.tif 000012
【図６Ｂ】
2015169605.tif 000013
【図６Ｃ】
2015169605.tif 000014
【図７Ａ】
2015169605.tif 000015
【図７Ｂ】
2015169605.tif 000016
【図７Ｃ】
2015169605.tif 000017
【図７Ｄ】
2015169605.tif 000018
【図８Ａ】
2015169605.tif 000019
【図８Ｂ】
2015169605.tif 000020
【図８Ｃ】
2015169605.tif 000021
【図８Ｄ】
2015169605.tif 000022
【図９Ａ】
2015169605.tif 000023
【図９Ｂ】
2015169605.tif 000024
【図９Ｃ】
2015169605.tif 000025
【図１０Ａ】
2015169605.tif 000026
【図１０Ｂ】
2015169605.tif 000027
【図１０Ｃ】
2015169605.tif 000028
【図１０Ｄ】
2015169605.tif 000029
【図１１Ａ】
2015169605.tif 000030
【図１１Ｂ】
2015169605.tif 000031
【図１１Ｃ】
2015169605.tif 000032
【図１１Ｄ】
2015169605.tif 000033
【図１２Ａ】
2015169605.tif 000034
【図１２Ｂ】
2015169605.tif 000035
【図１２Ｃ】
2015169605.tif 000036
【図１２Ｄ】
2015169605.tif 000037
【外国語明細書】
2015169605.tif 000038
2015169605.tif 000039
2015169605.tif 000040
2015169605.tif 000041
2015169605.tif 000042
2015169605.tif 000043
2015169605.tif 000044
2015169605.tif 000045
2015169605.tif 000046
2015169605.tif 000047
2015169605.tif 000048
2015169605.tif 000049
2015169605.tif 000050
2015169605.tif 000051
2015169605.tif 000052
2015169605.tif 000053
2015169605.tif 000054
2015169605.tif 000055
2015169605.tif 000056
2015169605.tif 000057
2015169605.tif 000058
2015169605.tif 000059
2015169605.tif 000060
2015169605.tif 000061
2015169605.tif 000062
2015169605.tif 000063
2015169605.tif 000064
2015169605.tif 000065
2015169605.tif 000066
2015169605.tif 000067
2015169605.tif 000068
2015169605.tif 000069
2015169605.tif 000070
2015169605.tif 000071
2015169605.tif 000072