(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定カセットと、前記測定カセットを隔壁で区画することにより形成された第１のチャンバおよび第２のチャンバと、前記隔壁に設けられ、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバを互いに接続する貫通孔と、前記第１のチャンバ側に位置する前記測定カセットに設けられ、少なくとも一部が前記第１のチャンバ内に位置する第１の電極と、前記第２のチャンバ側に位置する前記測定カセットに設けられ、少なくとも一部が前記第２のチャンバ内に位置する第２の電極と、を具備する検体検出装置を準備すること；
測定対象物質を含む検体および試薬を前記第１のチャンバ内に導入すること、前記試薬は前記検体中の前記測定対象物質より寸法が小さい複数のタグ粒子と、前記各タグ粒子の表面に結合され、前記測定対象物質の表面に特異的に結合する捕捉物質とを含む；
通電可能な液体を前記第２のチャンバに導入すること；
前記第１の電極と前記第２の電極の間に電圧を印加すること；
前記第１のチャンバ内の前記測定対象物質を、前記貫通孔に通過させること、前記測定対象物質の表面は前記複数のタグ粒子が前記捕捉物質を介して結合、被覆されている；および
前記第１、第２の電極間に流れる電流の変化を観測し、前記検体中の前記測定対象物質の存在を検出すること；
を含む検体検出方法。
【請求項２】
前記タグ粒子は、前記検体にその中の前記測定対象物質に比べて過剰に混合する請求項１記載の検体検出方法。
【請求項３】
前記タグ粒子の個は、前記測定対象物質の数の１０〜１０6倍である請求項２記載の検体検出方法。
【請求項４】
前記検体および前記試薬は、通電可能な液体と共に前記第１のチャンバに導入する請求項１記載の検体検出方法。
【請求項５】
前記複数のタグ粒子は、前記測定対象物質の表面に前記捕捉物質を介して結合、被覆され、前記複数のタグ粒子で被覆された前記測定対象物質は前記複数のタグ粒子の被覆なしの前記測定対象物質の形状に対して相似的である請求項１記載の検体検出方法。
【請求項６】
前記各タグ粒子の寸法は、前記測定対象物質の寸法の１０〜７０％である請求項１記載の検体検出方法。
【請求項７】
前記試薬を構成する前記複数のタグ粒子は、互いに異なる寸法を有する２種類のタグ粒子を含む請求項１記載の検体検出方法。
【請求項８】
前記各タグ粒子は、前記捕捉物質が当該タグ粒子の表面に局所的に結合される請求項１記載の検体検出方法。
【請求項９】
前記タグ粒子は、ポリスチレン粒子またはナノサイズの金粒子である請求項１記載の検体検出方法。
【請求項１０】
本体；
前記本体内を隔壁で区画することにより形成された第１、第２のチャンバであって、前記第１のチャンバは流路を有する；
前記隔壁に設けられ、前記第１のチャンバの前記流路および前記第２のチャンバを互いに接続する貫通孔；
前記流路の一端に位置する前記本体部分に設けられた検体入口：
前記流路の他端に位置する前記本体部分に設けられた出口；
前記流路内に設けられた第１のフィルタであって、当該第１のフィルタは前記貫通孔に対して前記検体入口から前記出口に向かう検体の流れの下流側に配置され、かつ前記検体中の測定対象物質より寸法が小さい複数のタグ粒子と前記各タグ粒子の表面に結合され、前記測定対象物質の表面と特異的に結合する捕捉物質とを含む試薬が予め保持される：
前記第１のチャンバ側に位置する前記本体部分に設けられ、少なくとも一部が前記第１のチャンバ内に位置する第１の電極；
前記第２のチャンバ側に位置する前記本体部分に設けられ、少なくとも一部が前記第２のチャンバ内に位置する第２の電極；および
前記第１のフィルタで前記検体中の前記測定対象物質が前記複数のタグ粒子と前記捕捉物質を介して結合したとき、当該測定対象物質を前記第１のフィルタから前記検体の流れの上流側の前記流路に脱離する脱離部；
を備える検体検出装置。
【請求項１１】
前記第１のフィルタは、複数のナノピラーを備え、各ナノピラーは前記検体の流れ方向に沿って配置されている請求項１０記載の検体検出装置。
【請求項１２】
前記第１のフィルタは、ナノワイヤを備える請求項１０記載の検体検出装置。
【請求項１３】
前記第１のフィルタに対して前記検体の流れの上流側の前記流路に配置され、かつ前記検体中の夾雑物を除去するように構成される第２のフィルタをさらに備える請求項１０記載の検体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、検体中のウイルスや細菌等を検出するための検体検出方法および検体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エボラ出血熱やデング熱等、ウイルスが原因となる感染症が急激に世界に蔓延し、社会問題になっている。発症後の患者の適切な隔離等の対処は、パンデミックを防止するために非常に重要である。さらに踏み込んで、罹患しているが、発症していない患者を適切に見極め、患者からの発症したウイルスの拡散を未然に防ぐことも今後重要になる。
【０００３】
現行のイムノクロマトグラフィ法による検出方法は、非常に安価な方法で、比較的短時間に結果が得られる有力な方法である。しかしながら、当該検出方法は例え測定対象物質であるウイルスに対応する抗体が開発されたとしても、十分な検出感度が得られない。また、発症前のウイルス量が少ない状態では、検出できない課題がある。
【０００４】
一方、遺伝子検査を行えば、最低でも検出感度不足に伴う不検出の課題は解決し得る。しかしながら、遺伝子検査は検出装置および試薬が高価であり、その上、長い検査時間を必要とする。
【０００５】
前記問題を解決する方法としてナノポア（微細孔）を用いてウイルスを識別する方法が知られて。この方法は、周りにウイルスを特異的に認識、結合する抗体で修飾した、ウイルスよりも大きな粒子に設定した標識粒子を使用する。ウイルスの量が少ない感染初期でも、標識粒子とウイルスとは標識粒子−ウイルス−標識粒子の順に結合した複合粒子を形成する。複合粒子が微細孔を通過した時にイオン電流波形を観測すると、電流低下信号波形がダブルピーク形状になるため、ウイルスを特異的に認識できる。その結果、ウイルスを１個ずつ検出することが可能になり、高感度検出が実現できる。
【０００６】
しかしながら、ダブルピーク波形の観測を可能にするには、複合粒子が微細孔を標識粒子−ウイルス−標識粒子の順に通過することが必要である。すなわち、複合粒子の通過姿勢が制約されるため、検出効率が低下する。従って、短時間で簡便に、しかも高感度で高効率に、ウイルスや細菌を検出できる方法等が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１７３９３６号公報
【特許文献２】特表２０１１−５０１８０６号公報
【特許文献３】特開２０１４−３５２２９号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０２０２４９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実施形態は、検体中のウイルスや細菌等の測定対象物質の存在を簡便に、短時間で、かつ高感度に検出することが可能な検体検出方法および検体検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、実施形態によると、
測定カセットと、前記測定カセットを隔壁で区画することにより形成された第１のチャンバおよび第２のチャンバと、前記隔壁に設けられ、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバを互いに接続する貫通孔と、前記第１のチャンバ側に位置する前記測定カセットに設けられ、少なくとも一部が前記第１のチャンバ内に位置する第１の電極と、前記第２のチャンバ側に位置する前記測定カセットに設けられ、少なくとも一部が前記第２のチャンバ内に位置する第２の電極と、を具備する検体検出装置を準備すること；
測定対象物質を含む検体および試薬を前記第１のチャンバ内に導入すること、前記試薬は前記検体中の前記測定対象物質より寸法が小さい複数のタグ粒子と、前記各タグ粒子の表面に結合され、前記測定対象物質の表面に特異的に結合する捕捉物質とを含む；
通電可能な液体を前記第２のチャンバに導入すること；
前記第１の電極と前記第２の電極の間に電圧を印加すること；
前記第１のチャンバ内の前記測定対象物質を、前記貫通孔に通過させること、前記測定対象物質の表面は前記複数のタグ粒子が前記捕捉物質を介して結合、被覆されている；および
前記第１、第２の電極間に流れる電流の変化を観測し、前記検体中の前記測定対象物質の存在を検出すること；
を含む検体検出方法が提供される。
【００１０】
別の実施形態によると、
本体；
前記本体内を隔壁で区画することにより形成された第１、第２のチャンバであって、前記第１のチャンバは流路を有する；
前記隔壁に設けられ、前記第１のチャンバの前記流路および前記第２のチャンバを互いに接続する貫通孔；
前記流路の一端に位置する前記本体部分に設けられた検体入口：
前記流路の他端に位置する前記本体部分に設けられた出口；
前記流路内に設けられた第１のフィルタであって、当該第１のフィルタは前記貫通孔に対して前記検体入口から前記出口に向かう検体の流れの下流側に配置され、かつ前記検体中の測定対象物質より寸法が小さい複数のタグ粒子と前記各タグ粒子の表面に結合され、前記測定対象物質の表面と特異的に結合する捕捉物質とを含む試薬が予め保持される：
前記第１のチャンバ側に位置する前記本体部分に設けられ、少なくとも一部が前記第１のチャンバ内に位置する第１の電極；
前記第２のチャンバ側に位置する前記本体部分に設けられ、少なくとも一部が前記第２のチャンバ内に位置する第２の電極；および
前記第１のフィルタで前記検体中の前記測定対象物質が前記複数のタグ粒子と前記捕捉物質を介して結合したとき、当該測定対象物質を前記第１のフィルタから前記検体の流れの上流側の前記流路に脱離する脱離部；
を備える検体検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る検体検出方法に用いる検体検出装置の概略構成を示す図である。
【図２】粒子寸法によって電流信号が異なることを示す図である。
【図３】第１の実施形態に用いる試薬の例を示す図である。
【図４】第１の実施形態で検出される電流信号を示す図である。
【図５】第２の実施形態に用いる試薬の例を示す図である。
【図６】第２の実施形態で検出される電流信号を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る検体検出装置の概略構成を示す平面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図９】比較例１における信号強度の頻度分布を示す図である。
【図１０】実施例１における信号強度の頻度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態に係る検体検出方法を、図１に示す検体検出装置を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
（検体検出装置の構成）
図１は、第１の実施形態に係る検体検出方法に用いる検体検出装置の概略構成を示す断面図である。
【００１４】
検体検出装置は、液体が充填可能な測定カセット１を備えている。測定カセット１は、絶縁性の隔壁２により上下に区画されている。第１のチャンバ３は、測定カセット１内側の隔壁２上方に形成されている。第２のチャンバ４は、測定カセット１内側の隔壁２の下方に形成されている。支持板６は、隔壁２の下面に設けられ、当該隔壁２を支持している。円錐台形状の穴５は、支持板６の中央部に穿設している。微細な貫通孔７は、支持板６の穴５に対応する隔壁２部分に穿設されている。それ故、第１、第２のチャンバ３，４は当該貫通孔７および穴５で相互の接続されている。微細な貫通孔７の径は、支持板６の穴５に比べて十分に小さい。
【００１５】
例えば、第１の電極８は第１のチャンバ３が位置する測定カセット１の上部壁部に設けられ、第１の電極８の少なくとも一部は第１のチャンバ３内に位置する。第１の電極８は、例えば隔壁２の貫通孔７の直上に配置されている。第２の電極９は、第２のチャンバ４が位置する測定カセット１の下部壁部に設けられ、第２の電極９の少なくとも一部は第２のチャンバ４内に位置する。第２の電極９は、例えば隔壁２の貫通孔７の直下に位置している。第１の電極８は、接地されている。計測回路１０および電源１１は、第２の電極９にこの順序で接続されている。
【００１６】
前記測定カセット１は、全体が電気的および化学的に不活性な材質によって構成されている。択一的に、測定カセット１は第１のチャンバ３の内部、第２のチャンバ４の内部、第１の電極８との接触部分、第２の電極９との接触部分を電気的および化学的に不活性な材質によって構成してもよい。測定カセットは、例えばＰＥＥＫ，ポリカーボネート、アクリル樹脂のような樹脂、ガラス、サファイア、セラミック、ゴム、エラストマーなどにより作られる。
【００１７】
隔壁２は、ガラス、サファイア、セラミック、樹脂、ゴム、エラストマー、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3などのような電気的および化学的に不活性で、かつ絶縁性の材質により形成することができる。
【００１８】
隔壁２の貫通孔７の開口寸法（例えば径）は、後述するように複数のタグ粒子が捕捉物質を介して表面に結合、被覆された測定対象物質の寸法の１０倍以下であることが好ましい。貫通孔７の長さ（隔壁の厚さに相当）は、前記複数のタグ粒子で表面が被覆された測定対象物質の寸法（例えば直径）と同等またはその寸法（例えば直径）より僅かに大きい寸法であることが好ましい。
【００１９】
（検体単独の検出方法および検出信号）
図１の検体検出装置を用いて、検体中の測定対象物質の大きさおよび形状を測定する方法を、以下に説明する。
【００２０】
まず、第２のチャンバ４内に通電可能な液体３２を充填する。このとき、第２の電極９は第２のチャンバ４内に充填される通電可能な液体に部分的に浸漬される。
【００２１】
次いで、第１のチャンバ３内に通電可能な液体３１および測定対象物質を含む検体を導入する。このとき、第１、第２のチャンバ３、４間は、隔壁２の微細な貫通孔７および支持板６の穴５を通して液絡が取れる。また、第１の電極８は第１のチャンバ３内に充填される通電可能な液体に部分的に浸漬される。この状態で、第１の電極８と第２の電極９との間に電圧を印加することにより、電流は隔壁２の微細な貫通孔７に供給される。第１のチャンバ３内の通電可能な液体中の測定対象物質は、電場により微細な貫通孔７を通過し、第２のチャンバ４内の通電可能な液体に移動する。
【００２２】
図２は、測定対象物質が微細な貫通孔７を通過するときに計測回路１０で計測された電流値を模式的に示す。図２に示すように電流値は、測定対象物質４０の大きさに依存して変化する。具体的には、電流変化ピークは測定対象物質４０が小さい場合、ピークＡに示すように小さくなる。電流変化ピークは、測定対象物質４０が大きくなるに伴ってピークＢ、Ｃに示すように大きくなる。但し、測定対象物質４０は大きさが同等で、性状が異なるが場合、電流値の変化だけから測定対象物質を識別することが大変困難である。
【００２３】
第１、第２のチャンバ３，４内に充填される通電可能な液体３１，３２は、例えばＫＣｌ水溶液やＮａＣｌ水溶液のような電解質溶液、Tris Ethylene diamine tetra acetic acid（ＴＥ)緩衝液や、ＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline）緩衝溶液、Tris-Buffered Saline （ＴＢＳ)緩衝溶液、N-2-hydroxyetylpiperazine-N’-ethanesulphonic acid（ＨＥＰＥＳ） 緩衝溶液などの緩衝溶液を用いることができる。
【００２４】
（検体に試薬を添加したときの検出信号）
第１の実施形態において、検体中に存在する可能性のある測定対象物質（例えばバイオ分子）が１種類である場合を例にして説明する。図３の（ａ）に示すように、試薬は捕捉物質４２とタグ粒子４３とを含む。捕捉物質４２は、タグ粒子４３の表面に結合され、測定対象物質の表面に特異的に結合する。タグ粒子４３は、測定対象物質に比べて小さい寸法（例えば直径）を有する。この試薬を検体と混合する。測定対象物質４１が検体内に存在する場合、図３の（ｂ）に示すように複数のタグ粒子４３が測定対象物質４１の表面に捕捉物質４２を介して結合し、被覆する。これによって、複合粒子４４が得られる。
【００２５】
次いで、図１に示すように検体と試薬の混合溶液３１を第１のチャンバ３内に導入、充填する。また、第２のチャンバ４内にも通電可能な液体３２を充填する。なお、検体は測定対象物質が含まれている通電可能な液体である。検体が通電可能な液体ではない場合、または検体だけでは第１のチャンバ３内に充分に液体が供給されない場合、検体と試薬の混合物を通電可能な液体に溶解して第１のチャンバ３内に導入すればよい。
【００２６】
このように第１のチャンバ３に検体と試薬の混合溶液３１を導入した後、第１の電極８と第２の電極９との間に電圧を印加し、隔壁２の微細な貫通孔７に電流を流す。測定対象物質４１の表面にタグ粒子４３が捕捉物質４２を介して結合、被覆した複合粒子４４等の粒子は、第１のチャンバ３から微細な貫通孔７を通過し、第２のチャンバ４内の通電可能な液体３２に移動する。このとき、計測回路１０で計測された電流値がパルス的に変化する。
【００２７】
電流値の検出信号は、図４に示すように通過する粒子の寸法や形状に応じて変化する。具体的に、図４に示すように検出信号Ａは測定対象物質４１単独の場合に現われる。検出信号Ｂは、測定対象物質とは別個の粒子４１’単独の場合に現われる。測定対象物質４１の寸法は、測定対象物質とは別個の粒子４１’の寸法と同じである場合、測定対象物質４１の電流値の変化量は検出信号Ａ、Ｂによって示されるように同じである。従って、測定対象物質４１は別個の粒子４１’から識別することはできない。なお、捕捉物質４２が表面に結合されたタグ粒子４３は図４に示す検出信号Ｃとして現われる。検出信号Ｃの電流値の変化量は、タグ粒子４３の寸法が測定対象物質４１のそれより小さいので、非常に僅かである。
【００２８】
図４に示す検出信号Ｄは、複合粒子４４の場合に得られる。複合粒子４４は、測定対象物質４１の表面に当該測定対象物質４１に比べて寸法（例えば直径）の小さい複数のタグ粒子４３が捕捉物質４２を介して結合、被覆されたものである。図４に示す検出信号Ｄの電流値の変化量は、測定対象物質４１単独の場合（図４に示す検出信号Ａ）に比較して大きくなる。
【００２９】
従って、測定対象物質４１および当該測定対象物質と寸法が同じで、別個の粒子４１’が検体中に存在していても、測定対象物質４１は捕捉物質４２を介して複数のタグ粒子４３が結合、被覆されているため、別個の粒子４１’に比べて大きな粒子寸法になる。それ故、計測回路１０よる検出信号（検出信号Ｄ）に基づいて、測定対象物質４１のみを判別し、検体中の測定対象物質４１の存在を検出することが可能になる。
【００３０】
また、計測回路１０で計測された電流値の変化量を一定時間に亘ってモニタし、図４に示す検出信号Ｄの数をカウントすることによって、検体中の測定対象物質の濃度を測定することも可能になる。
【００３１】
前記捕捉物質４２は、例えば抗体、ペプチド、アプタマーまたは炭化水素鎖を用いることができる。
【００３２】
タグ粒子４３は、形状が球状であることが好ましい。タグ粒子は、例えば負に帯電した球状のポリスチレン微粒子またはナノサイズの金粒子を用いることができる。
【００３３】
タグ粒子は、測定対象物質の表面に捕捉物質を介して結合し、その表面を被覆するため、タグ粒子の寸法（例えば直径）は測定対象物質のそれよりも小さい。測定対象物質の寸法（例えば直径）を１００％と規定すると、タグ粒子の寸法は１０％以上７０％以下、より好ましくは２０％以上７０％以下である。このようにタグ粒子の寸法を測定対象物質の寸法の１０％以上７０％以下することにより、複数のタグ粒子は測定対象物質の表面に結合、被覆する。それ故、寸法が適切に増大された構造物（例えば複合粒子）を得ることができる。特に、各タグ粒子の寸法は前記１０％以上７０％以下の範囲内で、下限側を選択する、つまり、より微細なタグ粒子を選択することが好ましい。これによって、単独のタグ粒子を検出したときの電流値の検出信号のピーク高さを小さく抑えることが可能になる。その結果、検出時のノイズ発生を抑制できる。
【００３４】
測定対象物質とタグ粒子の具体的な寸法関係は、測定対象物質の寸法（例えば直径）が１００ｎｍ程度である場合、タグ粒子は２０〜５０ｎｍの寸法（例えば直径）であることが好ましい。さらに、測定対象物質の寸法（例えば直径）が５０ｎｍ程度である場合には、タグ粒子は、１０〜３０ｎｍの寸法（例えば直径）であることが好ましい。
【００３５】
検体に試薬を混合する場合、試薬中のタグ粒子の量は検体中の測定対象物質の量に比べて過剰であることが好ましい。具体的には、タグ粒子の個数は測定対象物質のそれの１０〜１０6倍であることが好ましい。タグ粒子の個数をこの比にすることによって、測定対象物質とのタグ粒子の衝突、接触の確率が増大する。従って、複数のタグ粒子は測定対象物質表面にそれらの間に捕捉物質を介在して速やかに結合、被覆できる。その結果、隣接する測定対象物質がタグ粒子を挟んで結合する前に、各測定対象物質の表面を複数のタグ粒子で覆うことが可能になる。それ故、２つ以上の測定対象物質がタグ粒子を挟んで相互に結合するのを防ぎ、ダンベル構造等になるのを回避できる。換言すれば、個々の測定対象物質の表面に複数のタグ粒子が結合、被覆した独立した微細粒子を前述した検体測定装置で検出することが可能になる。前述したように第１、第２の電極間に電圧を印加して貫通孔に通電させ、当該貫通孔を通過する粒子による電流値の変化を計測する。当該計測において、タグ粒子の個数を測定対象物質の個数に対して増大すると、捕捉物質が結合したタグ粒子に起因する、単位時間あたりの電流値の検出信号の出現率が増大する。当該電流値の検出信号ピークを低くしてノイズ発生を抑制するために、前述したようにタグ粒子の寸法（直径）を測定対象物質寸法の１０％以上７０％以下の範囲内で、下限側に選択することが好ましい。
【００３６】
複数のタグ粒子を測定対象物質の表面に捕捉物質を介して結合し、被覆する形態において、複数のタグ粒子で被覆された測定対象物質は複数のタグ粒子の被覆なしの測定対象物質の形状に対して相似的であることが好ましい。
【００３７】
捕捉物質は、タグ粒子に局在するように結合ことが好ましい。つまり、捕捉物質はタグ粒子に局所的に結合することが好ましい。このような形態において、タグ粒子は捕捉物質を介して測定対象物質に結合する際、タグ粒子は測定対象物質に対して結合異方性を示す。例えば、球体または略球体の形状を有するタグ粒子を想定したとき、タグ粒子の曲率表面の３０〜５０％に対応する部位は捕捉物質と結合する材料で形成し、タグ粒子の残り（５０〜７０％）の曲率表面に対応する部位は捕捉物質と結合しない材料で形成する。これによって、測定対象物質に対して結合異方性を有するタグ粒子を製造することができる。
【００３８】
このような結合異方性を有するタグ粒子を用いれば、測定対象物質に捕捉物質を介して複数のタグ粒子を結合、被覆したとき、タグ粒子が測定対象物質と結合する面を除く表面（全体の５０〜７０％を示す表面）には捕捉物質が結合していない。このため、タグ粒子は専ら１つの測定対象物質に捕捉物質を介して結合し、別の測定対象物質と捕捉物質を介して結合する表面を持たない。その結果、１つのタグ粒子が２つ以上の測定対象物質に結合して、ダンベル構造等を形成するのを回避できる。換言すれば、個々の測定対象物質の表面に複数のタグ粒子が結合、被覆した構造を持つ独立した複合粒子を得ることが可能になる。それ故、独立した複合粒子を対象にして前述した検体測定装置で検出することが可能になる。
【００３９】
以上説明したように第１の実施形態によれば、測定対象物質を含む検体は複数のタグ粒子および各タグ粒子の表面に結合され、測定対象物質に特異的に結合する捕捉物質を含む試薬と共に、第１のチャンバ内に導入される。使用されるタグ粒子寸法（例えば直径）は、測定対象物質のそれよりも小さい。また、通電可能な液体を第２のチャンバに導入する。この状態で、第１のチャンバ内の混合溶液に浸漬される第１の電極と第２のチャンバ内の通電可能な液体に浸漬される第２の電極との間に電圧を印加することによって、電流は隔壁の貫通孔に供給される。特定の粒子が微細な貫通孔７を通過し、計測回路で計測された電流値のパルス的な変化を観測する。これによって、検体中のウイルスや細菌等の測定対象物質の存在を簡便、短時間で、かつ高感度に検出することが可能になる。
【００４０】
すなわち、もし各タグ粒子を測定対象物質の寸法（例えば直径）以上の大きさにすると、次のような問題を生じる。ａ）タグ粒子が大きいため、測定対象物質との接触確率が低下して測定対象物質とタグ粒子との必要反応時間が増大する虞がある。ｂ）測定対象物質とタグ粒子との結合状態は、２つの測定対象物質が捕捉物質−タグ粒子−捕捉物質と結合し、それ故、測定対象物質−タグ粒子−測定対象物質のダンベル構造を持つ複合粒子を形成し、検出ピークがダブルピークになる。その結果、検出には電流波形を識別する必要がある。ｃ）電流波形を識別するには、ダンベル構造を持つ複合粒子が貫通孔内をそれらの結合方向に通過させる必要があり、通過姿勢が制約される。ｄ）タグ粒子が大きいため、タグ粒子を測定対象物質に捕捉物質を介して結合する際に、立体障害を起こし、結合効率が低下する虞がある。ｅ）検体中の測定対象物質の濃度が高い場合、理想的なダンベル構造にならず、ブドウ房状になって、測定対象物質が貫通孔を通過する時、電流波形の検出自体が困難になる。
【００４１】
第１の実施形態のように測定対象物質よりも小さい寸法（例えば直径）を有するタグ粒子を用いることによって、次のような有益性を達成できる。
【００４２】
１）測定対象物質よりも小さい寸法（例えば直径）を有するタグ粒子は、測定対象物質の寸法以上の大きなタグ粒子に比べて溶液中でのブラウン運動が活発になる。その結果、測定対象物質に対するタグ粒子の衝突、接触確率が上昇してそれらの間の結合効率を増大できる。
【００４３】
２）タグ粒子と測定対象物質とが捕捉物質を介して結合する際、立体障害が小さくなるため、それらの間の結合効率を増大できる。
【００４４】
３）検出にあたって、電流波形ではなく、単純な信号強度で判断できる。
【００４５】
４）測定対象物質よりも小さい寸法を有するタグ粒子が測定対象物質表面に結合することによって、結合したタグ粒子による立体対称性が保持されるため、微細な貫通孔を通過する姿勢に制約がなくなる。それ故、単純な電流信号強度の比較だけで検体中の測定対象物質を判別、検出できるため、検出効率を向上できる。
【００４６】
従って、検体中のウイルスや細菌等の測定対象物質の存在を簡便、短時間で、かつ高感度に検出することが可能な検体検出方法を提供できる。
【００４７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、検体内に存在している可能性がある測定対象物質（例えばバイオ分子）が２種類である例を説明する。なお、検体検出にあたっては前述した図１に示す検体検出装置を使用する。
【００４８】
図５の（ａ）に示すように、試薬は第１の測定対象物質の表面に特異的に結合する第１の捕捉物質４２（例えば第１の抗体）と、当該捕捉物質４２が結合され、第１の測定対象物質に比べて小さい寸法（例えば直径）を有する第１のタグ粒子４３とを含む。また図５の（ｂ）に示すように、試薬は第２の測定対象物質の表面に特異的に結合する第２の捕捉物質（例えば第２の抗体）５２と、当該捕捉物質５２が結合している第２のタグ粒子５３とを含む。なお、第１、第２のタグ粒子４３、５３は寸法（例えば直径）が互いに異なる。例えば、第１のタグ粒子４３は第２のタグ粒子５３に比べて大きな径を有する。この試薬を検体に混合することにより、複数の第１のタグ粒子４３は図５の（ｃ）に示すように第１の捕捉物質４２を介して第１の測定対象物質４１の表面に結合してその表面を被覆する。また、図５の（ｄ）に示すように、複数の第２のタグ粒子５３は第２の捕捉物質５２を介して第２の測定対象物質５１の表面に結合してその表面を被覆する。
【００４９】
次いで、検体と試薬の混合溶液を第１のチャンバ３内に導入する。また、第２のチャンバ４内にも通電可能な液体を充填する。このように第１のチャンバ３に検体と試薬の混合溶液を導入した後、第１の電極８と第２の電極９との間に電圧を印加し、隔壁２の微細な貫通孔７に電流を流す。第１のチャンバ３内の第１のタグ粒子が第１の捕捉物質を介して第１の測定対象物質４１の表面に結合、被覆した第１の複合粒子は、微細な貫通孔７を通過し、第２のチャンバ４内の通電可能な液体に移動する。また、第１のチャンバ３内の第２のタグ粒子が第２の捕捉物質を介して第２の測定対象物質の表面に結合、被覆した第２の複合粒子は、微細な貫通孔７を通過し、第２のチャンバ４内の通電可能な液体に移動する。これらの複合粒子がそれぞれ微細な貫通孔７を通過するとき、計測回路１０で計測された電流値がパルス的に変化する。
【００５０】
電流値の検出信号は、図６に示すように通過する粒子の寸法に応じて変化する。具体的には、図６に示すように検出信号Ａは第１の測定対象物質４１単独の場合に現われる。検出信号Ｂは、第２の測定対象物質５１単独の場合に現われる。第１の測定対象物質４１と第２の測定対象物質５１の寸法が同じである場合には、検出信号Ａ、Ｂのように電流値の変化量が同じになる。従って、第１および第２の測定対象物質４１および５１は互いに識別できない。なお、第１の捕捉物質４２が結合された第１のタグ粒子４３およびは第２の捕捉物質５２が結合された第２のタグ粒子５３は、それぞれ図６に示す検出信号Ｃ、Ｄとして現われ、電流値の変化量が非常に僅かである。
【００５１】
第１の測定対象物質４１に比べて寸法（例えば直径）の小さい複数の第１のタグ粒子４３が第１の捕捉物質４２を介して表面に結合され、複数の第１のタグ粒子４３で表面が被覆された第１の測定対象物質４１、すなわち前述した第１の複合粒子、の場合、図６に示す検出信号Ｅが現われる。他方、第２の測定対象物質５１に比べて寸法（例えば直径）の小さい複数の第２のタグ粒子５３が第２の捕捉物質５２を介して表面に結合され、複数の第２のタグ粒子５３で表面が被覆された第２の測定対象物質５１、すなわち前述した第２の複合粒子、の場合は、図６に示す検出信号Ｆが現われる。このとき、第１のタグ粒子４３の寸法（例えば直径）は第２のタグ粒子５３のそれに比べて大きい。それ故、複数の第１のタグ粒子４３が第１の測定対象物質４１の表面に結合、被覆された第１の複合粒子が貫通孔７に通過するときの電流値の変化量（図６の検出信号Ｅ）は、複数の第２のタグ粒子５３が第２の測定対象物質５１の表面に結合、被覆された第２の複合粒子における同様な電流値の変化量（図６に示す検出信号Ｆ）に比較して大きくなる。
【００５２】
第２の実施形態において、第１のタグ粒子４３の寸法は第２のタグ粒子５３のそれと異ならせる。これによって、第１の測定対象物質４１が第１のタグ粒子４３で結合された結合粒子の通過は、第２の測定対象物質５１が第２のタグ粒子５３で結合された結合粒子の通過から識別することができる。
【００５３】
従って、単独の第１の測定対象物質４１の寸法が単独の第２の測定対象物質５１のそれと本質的に同じで、かつそれらの電流信号が計測回路１０で測定された検出信号から互いに本質的に同じであったとしても、第１の測定対象物質４１が第１のタグ粒子４３と結合した状態の電流信号を第２の測定対象物質５１が第２のタグ粒子５３とが結合した状態の電流信号から判別することが可能となる。その結果、検体内に存在する測定対象物質が第１の測定対象物質４１であるのか、第２の測定対象物質５１であるのかを、もしくは両方であるのか、又はいずれも存在しないのかを検出することが可能となる。
【００５４】
また、計測回路１０で計測された電流値の変化量を一定時間に亘ってモニタし、図６に示す検出信号Ｅの数をカウントすることによって、検体中の第１の測定対象物質４１の濃度を測定することも可能になる。同様に、図６に示す検出信号Ｆの数をカウントすることによって、検体中の第２の測定対象物質５１の濃度を測定することも可能になる。
【００５５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る検体検出装置を図７および図８を参照して詳細に説明する。
【００５６】
図７は、第３の実施形態に係る検体検出装置の平面図である。図８は、図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。例えば矩形状の本体６１は、矩形ブロック６２を備えている。上溝６４および下溝６５は、矩形ブロック６２に中央壁６３を境にして設けられている。上蓋６６は、ブロック６２の上面に上溝６４を覆うように設けられている。下蓋６７は、ブロック６２の下面に下溝６５を覆うように設けられている。
【００５７】
中空状の第１のチャンバ６８は、ブロック６２の上溝６４と上蓋６６とで規定された空間に形成されている。中空状の第２のチャンバ６９は、ブロック６２の下溝６５と下蓋６７とで規定された空間に形成されている。
【００５８】
第１のチャンバ６８は、左端側に位置する注入ポート７０と、右端側に位置する流出ポート７１と、両端が注入ポート７０および流出ポート７１に連通された流路７２とから構成されている。流路７２は、各ポート７０，７１の幅より狭い幅を有する。検体入口７３は、注入ポート７０上の前記上蓋６６に設けられている。検体出口７４は、流出ポート７１上の前記上蓋６６に設けられている。平面形状が第１のチャンバ６８と同形状の隔壁７５は、第１のチャンバ６８底部の中央壁６３上に設けられている。微細な貫通孔７６は、流出ポート７１側の近くの流路７２下の隔壁７５部分に設けられている。貫通孔７６に対向する中央壁６３には、貫通孔７６に比べて十分に大きな直径を有する穴７７が開口されている。貫通孔７６および穴７７は、隔壁７５および中央壁６３にそれぞれ設けられているので、第１のチャンバ６８の流路７２は、第２のチャンバ６９に貫通孔７６および穴７７を通して連絡される。
【００５９】
第１のフィルタ７８は、貫通孔７６に対して検体の注入口７３から出口７４に向かう検体の流れの下流側の第１のチャンバ６８の流路７２内に設けられている。検体の流れは、図７の矢印１００で示される。第１のフィルタ７８は、流路７２内に０〜１ｍｍの距離で貫通孔７６と近接して設けることが好ましい。第１のフィルタ７８は、例えば複数のナノピラーを備えている。各ナノピラーは、流路７２の長さ方向、換言すれば矢印１００によって示される検体の流れ方向、に沿って設けられている。乾燥試薬は、複数のタグ粒子と各タグ粒子の表面に結合され、測定対象物質の表面に特異的に結合する捕捉物質とを含み、複数のナノピラー間に予め保持されている。各タグ粒子は、前記第１の実施形態で説明したように測定対象物質よりも小さい寸法（例えば直径）を有する。
【００６０】
第２のフィルタ７９は、注入ポート７０と貫通孔７９の間の流路７２に配置されている。第２のフィルタ７９は、検体が流路７２を図７の矢印１００に示す方向に流れるときに、検体中の夾雑物を吸着する役目をなす。
【００６１】
通電可能な液体の導入口８０は、第２のチャンバ６９の左端側に位置する下蓋６７に設けられている。通電可能な液体の排出口８１は、第２のチャンバ６９の右端側に位置する下蓋６７に設けられている。
【００６２】
第１の電極８２は、第１のチャンバ６８側に位置する上蓋６６に設けられている。第１の電極８２の少なくとも一部は、矢印１００によって示される検体の流れの下流側の第１のフィルタ７２の側面に隣接する流路７２内に位置されている。第２の電極８３は、第２のチャンバ６８側に位置する下蓋６７に設けられている。第２の電極８３の少なくとも一部は、第２のチャンバ６８内、例えば貫通孔７６直下の第２のチャンバ６８内、に位置されている。計測回路８４および直流電源８５は第２の電極８３にこの順序で接続されている。
【００６３】
第３の電極８６は、上蓋６６の入口７３を通して第１のチャンバ６８の注入ポート７０に挿入されている。第４の電極８７は、上蓋６６の出口７４を通して第１のチャンバ６８の流出ポート７１に挿入されている。
【００６４】
第１、第３、第４の電極８２，８６および８７は、それぞれリード８８、８９および９０を通して、およびオン−オフスイッチ（図示せず）を経由して直流電源（図示せず）に接続されている。直流電源への第１、第３、第４の電極８２，８６および８７の接続は、次の工程で切り替えられる。この工程は、検体中の測定対象物質を第１のフィルタ７８内の複数のタグ粒子に捕捉物質を介して特異的に結合し、測定対象物質をトラップする工程；第１のフィルタ７８にトラップされ、複数のタグ粒子に捕捉物質を介して特異的に結合した測定対象物質を脱離する工程；および第１のフィルタ７８から流路７２に放出された、第１のチャンバ６８内の複数のタグ粒子に捕捉物質を介して特異的に結合した測定対象物質を貫通孔７６を通過して第２のチャンバ６９内の通電可能な液体に移動させる工程；である。
【００６５】
脱離部は、第１の電極８２、第３の電極８６および直流電圧を印加する直流電源（図示せず）により構成される。直流電源は、第１のフィルタ７８を加熱しながら、第１の電極８２と第３の電極８６との間に直流電圧を印加するように構成される。脱離部は、測定対象物質を第１のフィルタ７８から矢印１００に示す検体の流れの上流側の流路７２に脱離する。この測定対象物質は、複数のタグ粒子と捕捉物質を介して結合され、かつ後述するように第１のフィルタ７８にトラップされている。
【００６６】
次に、第３の実施形態に係る図７および図８に示す検体検出装置を用いて検体の検出方法を説明する。第３の実施形態では、検体中に存在する可能性のある測定対象物質（例えばバイオ分子）が１種類である場合を例にする。
【００６７】
最初に、通電可能な液体を第２のチャンバ６９内に導入口８０を通して導入し、当該液体を第２のチャンバ６９内に充填する。
【００６８】
次いで、検体は入口７０を通して第１のチャンバ６８の注入ポート７０に注入する。注入ポート７０内の検体は、流路７２を図７の矢印１００に示す方向に流れる。検体は、流路７２内に介在した第２のフィルタ７９を通過し、ここで夾雑物が除去される。検体は、さらに流路７２内に配置された第１のフィルタ７８を通過して流出ポート７１に流出する。
【００６９】
検体が流路７２を流れるときに、第１、第２の電極８２および８３の間に直流電圧を印加し、電流を隔壁７５の貫通孔７６および中央壁６３の穴７６を通過して流す。例えば、検体中の測定対象物質は電場により貫通孔７６およびその下の穴７７を通過し、第２のチャンバ６９内の通電可能な液体に移動する。このとき、計測回路８４で計測された電流値はパルス的に変化する。
【００７０】
電流値の検出信号は、前述した図４に示すように貫通孔７６を通過する粒子の寸法や形状に応じて変化する。具体的には、図４に示すように検出信号Ａは測定対象物質４１単独の場合に現われる。検出信号Ｂは、測定対象物質とは別個の粒子４１’単独の場合に現われる。測定対象物質４１が測定対象物質と別個の粒子４１’と寸法が同じである場合、電流値の変化量は検出信号Ａ、Ｂに示されるように測定対象物質と別個の粒子４１のそれと同じである。従って、測定対象物質４１は別個の粒子４１’と識別することはできない。捕捉物質４２と結合されたタグ粒子４３は、図４に示す検出信号Ｃとして現われる。検出信号Ｃの電流値の変化量は、非常に僅かである。
【００７１】
検体中の測定対象物質は、次の操作により識別できる。
【００７２】
最初に、通電可能な液体を第２のチャンバ６９内に導入口８０を通して導入し、当該液体を第２のチャンバ６９内に充填する。
【００７３】
次いで、検体は入口７０を通して第１のチャンバ６８の注入ポート７０に注入する。注入と同時または注入直後に、第３の電極８６および第４の電極８７はリード８９および９０を通して図示しない直流電源に接続する。第３、第４の電極８６および８７は、直流電源に第３の電極８６が負電極、第４の電極８７が正電極になるように接続する。その後、直流電圧を第３、第４の電極８６および８７間に印加する。このとき、検体中の測定対象物質は一般的に負電荷に帯電しているため、第３、第４の電極８６および８７間への直流電圧の印加による電気泳動は、注入ポート７０から流路７２に向かう矢印１００に示す方向への測定対象物質の移動を促進する。注入ポート７０内の検体は毛細管現象により流路７２を流れ、流路７２内に配置した第２のフィルタ７９を通過する。これによって、夾雑物が除去される。検体は、さらに流路７２から流路７２内に配置した第１のフィルタ７８を通過し、流出ポート７１に流出する。検体が第１のフィルタ７８を適切な速度で通過する間に、第１のフィルタ７８には複数のタグ粒子と各タグ粒子の表面に結合され、測定対象物質に特異的に結合する捕捉物質とを含む乾燥試薬が保持されている。このため、タグ粒子が検体中の測定対象物質の表面に捕捉物質を介して結合し、被覆された複数の複合粒子は、第１のフィルタ７８にトラップされる。このとき、測定対象物質のみがトラップされる。測定対象物質とは別個の粒子は第１のフィルタ７８を通過して流出ポート７１に移動し、出口７４から流出して除去される。
【００７４】
複数の複合粒子のトラップ後に、第１の電極８２および第３の電極８６はリード８８，８９を通して図示しない直流電源に、第の１電極８２が負電極、第３の電極８６が正電極になるようにて接続する。その後、直流電圧を第１、第３の電極８２および８６の間に印加する。このとき、第１のフィルタ７８内にトラップされた前記複数の複合粒子は一般的に負電荷である。また、第１のフィルタ７８は第１、第３の電極８２および８６の間に配置されている。それ故、第１のフィルタ７８内において、図７の矢印１００に示される検体の流れと逆方向の流れが電気泳動（第１、第３の電極８２および８６の間への直流電圧の印加によってもたらされる）によって発生する。換言すれば、第１のフィルタ７８内において、矢印１００によって示される前記検体の流れの上流側に向かう流れは前記電気泳動によって発生する。この逆方向の流れにより、熱を第１のフィルタ７８に加えたとき、第１のフィルタ７８内にトラップされた複数の複合粒子は、矢印１００によって示される検体の流れの上流側に向かって脱離、放出される。その結果、複合粒子は貫通孔７６に近接した流路７２に集められ、高濃度化される。
【００７５】
第３の実施形態において、第１、第３の電極８２および８６間への直流電圧の印加による電気泳動によって、第１のフィルタ７８内にトラップされた、複数の複合粒子を脱離する間に、前述したように前記第１のフィルタ７８を加熱して当該複合粒子の脱離を促進してもよい。
【００７６】
第１のフィルタ７８内にトラップされた複数の複合粒子が検体の流れの上流側に向かって脱離、放出された後に、第１の電極８２のリード８８を図示しない直流電源から接地に接続するように切り替える。この状態で、ＤＣ直流電源８５から直流電圧を第１、第２の電極８２および８３の間に印加し、隔壁７５の貫通孔７６に電流を供給する。直流電圧の印加によって複数の複合粒子は、第１のフィルタ７８に対して検体の流れ方向の上流側で、第１のフィルタ７８に所定の距離で近接する貫通孔７６およびその下の穴７７を通過し、第２のチャンバ６９内の通電可能な液体に移動する。このとき、計測回路８４で計測された電流値がパルス的に変化する。
【００７７】
この電流検出において、主に、前述した図４に示す検出信号Ｄは複数のタグ粒子が捕捉物質を介して測定対象物質の表面に結合され、被覆された複合粒子の場合に現われる。検出信号Ｄの電流値の変化量は、測定対象物質４１単独の場合（図４に示す検出信号Ａ）に比較して大きくなる。
【００７８】
従って、検体中に測定対象物質と当該測定対象物質と寸法が同じで、別個の粒子が存在していても、複数のタグ粒子４３が捕捉物質４２を介して測定対象物質４１の表面に結合され、被覆された複合粒子は測定対象物質４１に比べて大きな粒子寸法を有する。このため、計測回路８４からの検出信号に基づいて、測定対象物質４１のみを判別し、検体中の測定対象物質４１の存在を検出することが可能になる。
【００７９】
また、第３の実施形態に係る検体検出装置において、第１のチャンバ６８は注入ポート７０と、流出ポート７１と、これらポート７０，７１を繋ぐ狭い幅の流路７２とから構成されている。流路７２は小さな容積を有する。それ故、少量の検体中の測定対象物質の存在を高い頻度で検出できる。
【００８０】
さらに、流路７２に配置された第１のフィルタ７８は試薬を予め保持している。第１のフィルタ７８と隔壁７５の貫通孔７６と第１の電極８２との位置関係を特定している。これらの構成によって、検体中の測定対象物質の表面に複数のタグ粒子が捕捉物質を介して効率的に結合、被覆された複合粒子を形成できる。さらに、当該複合粒子を第１のフィルタ７８に対して検体の流れの上流側に位置する流路７２に集めことができる。その結果、検体中の測定対象物質が低濃度で存在している場合でも、検体中の測定対象物質の存在を高い頻度で検出することが可能になる。
【００８１】
なお、第３の実施形態において、第１のフィルタは複数のナノピラーの代わりにナノワイヤを用いて構成してもよい。
【００８２】
脱離部は、第１の電極、第３の電極およびこれらの電極間に直流電圧を印加する直流電源により構成する場合に限定されない。すなわち、第１のフィルタ７８にトラップされた、複数のタグ粒子が捕捉物質を介して表面に特異的に結合した測定対象物質（複合粒子）を脱離できれば、いかなる構造でもよい。例えば、脱離部は圧力を第１のフィルタに出口、流出ポートおよび流路を通し加え、前記複合粒子を第１のフィルタから脱離する構成にしてもよい。
【００８３】
以下、実施例を前述した図１の検体検出装置を用いて説明する。
【００８４】
（比較例１）
モデル粒子として、測定対象物質であるウイルスを模擬したビオチンで表面修飾された直径１μｍのポリスチレン微粒子と、タグ粒子を模擬したストレプトアビジン（捕捉物質）で表面修飾された直径０．２２μｍのポリスチレン微粒子を用意した。計測に用いた検体検出装置は、ポリカーボネート製の測定カセット１を備える。測定カセット１は、貫通孔７が開口された石英製の隔壁２により上下に区画され、上部側の測定カセット１内に第１のチャンバ３を、隔壁２の下部側の測定カセット１内に第２のチャンバ４を、それぞれ形成した。貫通孔７は、開口直径を２μｍ、長さ（隔壁２の厚さに相当）を１０μｍとした。Ａｇ／ＡｇＣｌから作られる第１の電極８は、測定カセット１の上壁部に設け、その一部を第１のチャンバ３内に位置させた。Ａｇ／ＡｇＣｌから作られる第２の電極９は、測定カセット１の下壁部に設け、その一部を第２のチャンバ４内に位置させた。
【００８５】
まず、検体検出装置の第２のチャンバ４にモデル粒子を含まないＰＢＳ緩衝溶液を充填した。測定対象物質であるウイルスを模擬したビオチンで表面修飾された直径１μｍのポリスチレン微粒子を懸濁したＰＢＳ緩衝溶液を第１のチャンバ３内に充填した。つづいて、第１、第２のチャンバ３，４内のＰＢＳ緩衝溶液に浸漬されたＡｇ／ＡｇＣｌの第１、第２の電極８，９間にバイアス電圧を印加し、電流をモニタした。
【００８６】
前記モニタにおいて、バイアス１００ｍＶの印加時にベース電流３８ｎＡが計測された。貫通孔７に粒子が通過することに伴うスパイク状の電流低下信号が現れる時間応答−電流変化の関係が得られた。
【００８７】
時間応答−電流変化の関係に基づいてベース電流値からの電流低下量を信号強度として、その頻度分布を求めた。その結果を図９に示す。
【００８８】
（実施例１）
測定対象物質であるウイルスを模擬したビオチンで表面修飾された直径１μｍのポリスチレン微粒子とタグ粒子を模擬したストレプトアビジン（捕捉物質）で表面修飾された直径０．２２μｍのポリスチレン微粒子とを個数比で１：７０になるように混合した。すなわち、測定対象物質であるウイルスを模擬した直径１μｍのポリスチレン微粒子に対してタグ粒子を模擬した直径０．２２μｍのポリスチレン微粒子を過剰に加えて混合した。混合後、１時間放置し、比較例１と同様な構成の検体検出装置の第２のチャンバ４にモデル粒子を含まないＰＢＳ緩衝溶液を充填した後、第１のチャンバ３内に前記混合物を懸濁したＰＢＳ緩衝溶液を充填した。第１、第２のチャンバ３，４内のＰＢＳ緩衝溶液に浸漬されたＡｇ／ＡｇＣｌの第１、第２の電極８，９間にバイアス電圧を印加し、電流をモニタした。
【００８９】
前記モニタにおいて、バイアス１００ｍＶの印加時にベース電流３８ｎＡが計測された。貫通孔７に粒子が通過することに伴うスパイク状の電流低下信号が現れる時間応答−電流変化の関係が得られた。
【００９０】
時間応答−電流変化の関係に基づいてベース電流値からの電流低下量を信号強度として、その頻度分布を求めた。その結果を図１０に示す。
【００９１】
ウイルスを模擬したビオチンで表面修飾された直径１μｍのポリスチレン微粒子のみを測定する比較例１では、図９に示すように信号強度ピークが２７０ｐＡである。これに対し、ウイルスを模擬したビオチンで表面修飾された直径１μｍのポリスチレン微粒子とタグ粒子を模擬したストレプトアビジン（捕捉物質）で表面修飾された直径０．２２μｍのポリスチレン微粒子との混合粒子を測定する実施例１では、図１０に示すように信号強度ピークが３６０ｐＡで、大きな信号強度側にシフトしていることが分かる。これは、ビオチンで表面修飾された直径１μｍのポリスチレン微粒子の表面に複数のストレプトアビジンで表面修飾された直径０．２２μｍのポリスチレン微粒子が結合、被覆することにより、ビオチンで表面修飾された直径１μｍのポリスチレン微粒子単体に比べて寸法（直径）が増大するため、信号強度が増加したことを示している。
【符号の説明】
【００９２】
１…測定容器、２、７５…隔壁、３、６８…第１のチャンバ、４、６９…第２のチャンバ、５…穴、６…支持板、７、７６…貫通孔、８、８２…第１の電極、９、８３…第２の電極、１０，８４…計測回路、１１、８５…直流電源、３１…混合溶液，３２…通電可能な液体、４１、５１…測定対象物質（バイオ分子）、４２、５２…捕捉物質（抗体）、４３、５３…タグ粒子、６１…装置本体、６２…矩形ブロック、６３…中央壁、６４…上溝、６５…下溝、６６…上蓋、６７…下蓋、７０…注入ポート、７１…流出ポート、７２…流路、７３…注入口、７４…流出口、７７…穴、７８…第１のフィルタ、７９…第２のフィルタ、８０…導入口、８１…排出口、８６…第３の電極、８７…第４の電極、８８、８９、９０…リード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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