(57)【要約】【課題】検出対象物にマーカーを導入する処理を行うことなく、該検出対象物の検出を精度よく行うことができる検出素子を提供すること。【解決手段】検出素子１は、基部２と高分子３とを有している。高分子３は、一端部が基部２に連結した主鎖３１と、この主鎖３１の他端部に連結した標識部３５と、主鎖３１から分枝した側鎖３２１、３４１に結合し、被検体中の検出対象物４の第１の領域４１に特異的に結合する第１の結合部３２２および検出対象物４の第１の領域４１以外の第２の領域４２に特異的に結合する第２の結合部３４２とを有している。この高分子３は、検出対象物４が第１の結合部３２２および第２の結合部３４２に結合すると、主鎖３１が伸張した第１の状態から主鎖３１が屈曲または湾曲し、標識部３５が基部２に接近するような第２の状態に変形し、これにより、第１の状態と第２の状態とで、標識部３５の機能に差が出るよう構成されている。【選択図】図３
2008096406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体中の検出対象物を検出する検出素子であって、
基部と、
一端部が該基部に連結した主鎖と、該主鎖の他端部に結合した標識部と、前記主鎖から分岐した側鎖に結合し、前記検出対象物の第１の領域に特異的に結合する第１の結合部および前記検出対象物の前記第１の領域以外の第２の領域に特異的に結合する第２の結合部とを有する高分子とを有し、
前記高分子は、前記検出対象物が前記第１の結合部および前記第２の結合部に結合せず、前記主鎖が伸張した第１の状態から、前記検出対象物が前記第１の結合部および前記第２の結合部に結合することにより、前記主鎖が屈曲または湾曲し、前記標識部が前記基部に接近するような第２の状態に変形し、これにより前記第１の状態と前記第２の状態とで、前記標識部の機能に差が出るように構成されていることを特徴とする検出素子。
【請求項２】
前記高分子は、一端部が前記基部に連結した第１の部位と、一端部が前記第１の部位の他端部に連結し、他端部に標識部が結合した第２の部位とを有し、
前記第１の部位は、その主鎖から分枝した第１の側鎖と、該第１の側鎖に結合する前記第１の結合部とを有し、
前記第２の部位は、その主鎖から分枝した第２の側鎖と、該第２の側鎖に結合する前記第２の結合部とを有する請求項１に記載の検出素子。
【請求項３】
前記第１の部位と前記第２の部位とは、スペーサ部を介して連結される請求項２に記載の検出素子。
【請求項４】
前記第１の部位は、前記第１の結合部が結合する前記第１の側鎖を複数有する請求項２または３に記載の検出素子。
【請求項５】
前記第２の部位は、前記第２の結合部が結合する前記第２の側鎖を複数有する請求項２ないし４のいずれかに記載の検出素子。
【請求項６】
前記高分子の主鎖は、主としてポリエチレン骨格で構成される請求項１ないし５のいずれかに記載の検出素子。
【請求項７】
前記標識部は、前記主鎖の他端部に、蛍光物質、酵素および重合開始剤のうちの少なくとも１種の活性部分を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の検出素子。
【請求項８】
前記高分子は、前記第１の結合部と前記第２の結合部との立体障害および／または電気的障害により第１の状態を呈する請求項１ないし７のいずれかに記載の検出素子。
【請求項９】
前記検出対象物は、核酸であり、
前記核酸は、それぞれの塩基配列が異なる第１の領域と第２の領域とを有する請求項１ないし８のいずれかに記載の検出素子。
【請求項１０】
前記第１の結合部は、前記核酸の第１の領域と相補的な塩基配列を有する１本鎖の核酸を含む請求項９に記載の検出素子。
【請求項１１】
前記第２の結合部は、前記核酸の第２の領域と相補的な塩基配列を有する１本鎖の核酸を含む請求項９または１０に記載の検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
検体中に含まれる検出対象物を検出する検出素子としては、例えば、検体中に含まれる核酸（遺伝子）を検出するものや、抗原（アミノ酸、タンパク質および多糖類等）を検出するもの等が知られている。
これらのうち、特定の塩基配列を有する核酸を検出する検出素子（デバイス）は、例えば、遺伝病を診断したり、細菌およびウィルス等による食品の汚染や人体への感染を検査したりする場合等に必須なものとなっている。
【０００３】
このような検出素子としては、一端が反応性官能基によって修飾された１本鎖ＤＮＡ（プローブ）を、反応性官能基において電極と反応させることにより、この電極の表面に固定化した構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。なお、この検出素子に用いられる１本鎖ＤＮＡは、検体中から検出すべき核酸（検出対象物）の塩基配列と相補的な塩基配列を有するものである。
【０００４】
この検出素子によって検体（試料）中に含まれる核酸を検出するには、まず、試料中に含まれる核酸に対して、その一端部にマーカー（標識部）を導入するための処理を行う。このマーカーとしては、例えば、酵素や蛍光物質等が用いられる。
そして、この処理が施された試料を、上述した検出素子の表面に接触させる。
ここで、試料中に、検出対象物である核酸が存在すると、この核酸と、検出素子に固定化された１本鎖ＤＮＡとがハイブリダイゼーションし、２本鎖核酸が形成される。このとき、核酸には、上述した処理によってマーカーが導入されているので、このマーカーによるシグナルが、検出素子から検出される。
【０００５】
一方、試料中に検出対象物が存在していないと、検出素子に固定化された１本鎖ＤＮＡにマーカーを連結させることができないため、試料中に検出対象物である核酸が存在している場合のように、検出素子からマーカーによるシグナルを検出することはできない。
このようにして、検出素子からのマーカーによるシグナルの有無から、試料中における検出対象物の有無を判定することができる。
しかしながら、この検出素子では、検査者が、検体中に含まれる核酸にマーカーを導入するための処理を行う必要があるため、この処理工程に時間と手間を要する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５３１１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一態様の目的は、検出対象物にマーカーを導入する処理を行うことなく、該検出対象物の検出を精度よく行うことができる検出素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明の態様により達成される。
本発明の検出素子は、被検体中の検出対象物を検出する検出素子であって、
基部と、
一端部が該基部に連結した主鎖と、該主鎖の他端部に結合した標識部と、前記主鎖から分岐した側鎖に結合し、前記検出対象物の第１の領域に特異的に結合する第１の結合部および前記検出対象物の前記第１の領域以外の第２の領域に特異的に結合する第２の結合部とを有する高分子とを有し、
前記高分子は、前記検出対象物が前記第１の結合部および前記第２の結合部に結合せず、前記主鎖が伸張した第１の状態から、前記検出対象物が前記第１の結合部および前記第２の結合部に結合することにより、前記主鎖が屈曲または湾曲し、前記標識部が前記基部に接近するような第２の状態に変形し、これにより前記第１の状態と前記第２の状態とで、前記標識部の機能に差が出るように構成されていることを特徴とする。
これにより、検出対象物にマーカーを導入する処理を行うことなく、該検出対象物の検出を精度よく行うことができる。
【０００９】
本発明の検出素子では、前記高分子は、一端部が前記基部に連結した第１の部位と、一端部が前記第１の部位の他端部に連結し、他端部に標識部が結合した第２の部位とを有し、
前記第１の部位は、その主鎖から分枝した第１の側鎖と、該第１の側鎖に結合する前記第１の結合部とを有し、
前記第２の部位は、その主鎖から分枝した第２の側鎖と、該第２の側鎖に結合する前記第２の結合部とを有することが好ましい。
これにより、高分子の第１の結合部および第２の結合部に、検出対象物の第１の領域および第２の領域がそれぞれ結合したときに、高分子の屈曲または湾曲を良好に生じさせることができ、高分子における第１の状態から第２の状態への変位を確実に生じさせることができる。
【００１０】
本発明の検出素子では、前記第１の部位と前記第２の部位とは、スペーサ部を介して連結されることが好ましい。
これにより、高分子の第１の結合部と第２の結合部の位置が離れるので、高分子が第１の状態から第２の状態に変位するに際して、第１の結合部と第２の結合部同士の立体障害または電気的障害が抑えられ、高分子をより良好に屈曲または湾曲させることができる。
【００１１】
本発明の検出素子では、前記第１の部位は、前記第１の結合部が結合する前記第１の側鎖を複数有することが好ましい。
これにより、検出対象物の第１の領域を、第１の結合部の数に応じて複数結合させることができ、高分子における第１の状態から第２の状態への変位を確実に生じさせることができる。
【００１２】
本発明の検出素子では、前記第２の部位は、前記第２の結合部が結合する前記第２の側鎖を複数有することが好ましい。
これにより、検出対象物の第２の領域を、第２の結合部の数に応じて複数結合させることができ、高分子における第１の状態から第２の状態への変位を確実に生じさせることができる。
【００１３】
本発明の検出素子では、前記高分子の主鎖は、主としてポリエチレン骨格で構成されることが好ましい。
これにより、検出対象物が核酸である場合に、この核酸を第１の結合部および第２の結合部に確実に結合させることができる。
本発明の検出素子では、前記標識部は、前記主鎖の他端部に、蛍光物質、酵素および重合開始剤のうちの少なくとも１種の活性部分を含むことが好ましい。
これにより、高分子における第１の状態と第２の状態とを、確実に識別することができ、被検体における検出対象物の有無を正確に判定することができる。
【００１４】
本発明の検出素子では、前記高分子は、前記第１の結合部と前記第２の結合部との立体障害および／または電気的障害により第１の状態を呈することが好ましい。
これにより、高分子が、第１の結合部および第２の結合部に検出対象物が結合していない状態において、十分に伸長した状態（第１の状態）となり、第１の状態と第２の状態との識別を確実に行うことができる。
【００１５】
本発明の検出素子では、前記検出対象物は、核酸であり、
前記核酸は、それぞれの塩基配列が異なる第１の領域と第２の領域とを有することが好ましい。
本発明の検出素子は、検出対象物が核酸である場合に好適に用いられる。
本発明の検出素子では、前記第１の結合部は、前記核酸の第１の領域と相補的な塩基配列を有する１本鎖の核酸を含むことが好ましい。
これにより、被検体中に核酸が存在する場合に、この核酸の第１の領域を、第１の結合部に特異的に結合させることができ、核酸の検出を正確に行うことができる。
本発明の検出素子では、前記第２の結合部は、前記核酸の第２の領域と相補的な塩基配列を有する１本鎖の核酸を含むことが好ましい。
これにより、被検体中に核酸が存在する場合に、この核酸の第２の領域を、第２の結合部に特異的に結合させることができ、核酸の検出を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の検出素子を添付図面に示す好適な実施形態について説明する。
＜検出素子＞
図１は、検出素子の構成を示す平面図、図２は、図１に示す検出素子の縦断面図、図３は、図１に示す検出素子が有する高分子の構成を示す模式図、図４は、図３に示す高分子の化学構造の具体例を示す模式図である。なお、以下では、図２〜図４中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
【００１７】
本発明の検出素子１は、被検体中に検出対象物４が存在するか否かを、検出素子１が備える高分子３に検出対象物４を結合（認識）させることにより、検出するものである。
この検出素子１により検出される検出対象物４としては、後述する高分子（重合体）３に導入された特定の構造（すなわち、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２）に対して、特異的に結合する第１の領域４１と、この第１の領域４１とは異なる第２の領域４２とを有するものであり、例えば、１本鎖の核酸や、アミノ酸、タンパク質および多糖類等のような抗原として認識される化合物等を含むものが挙げられる。
【００１８】
具体的には、検出対象物４は、１本鎖の核酸である場合、塩基配列の異なる少なくとも２つの領域（第１の領域４１および第２の領域４２）を有し、これらの領域が、それぞれ相補的な塩基配列を有する１本鎖の核酸に対して特異的（相補的）に結合するものが挙げられる。
また、検出対象物４は、抗原として認識される化合物である場合、この化合物が抗原として認識される領域を少なくとも２つ（第１の領域４１および第２の領域４２）有し、これらの領域が、それぞれ異なる抗原認識部位（可変領域）を有する抗体により特異的に結合（認識）されるものが挙げられる。
【００１９】
被検体は、検出対象物４として１本鎖の核酸または抗原として認識される化合物等を含んでいればよく、特に限定されないが、例えば、血液、血清、尿、髄液、涙、唾液等の生体サンプル（体液）や、細胞懸濁液、細胞培養上清、培養細胞破砕液等を含有するものが挙げられる。
検出素子１は、図１〜図３に示すように、基部２と、基部２に固定化された高分子（重合体）３とを有している。
【００２０】
基部２は、平板状をなす部材で構成され、一方の面にウェル２１が設けられている。なお、ウェル２１は、通常、基部２に複数設けられ、行列状に配列されるが、ここでは説明を簡単にするため、ウェルが１つのみ設けられている場合を一例に説明する。
また、基部２の構成材料としては、後述する標識部３５に含まれる活性部分の種類に応じて適宜選択されるため、標識部３５の説明を行った後に、その説明を行う。
【００２１】
基部２のウェル２１の内面には、複数の高分子３を含有する高分子膜３６が形成されている。
高分子３は、図３（ａ）に示すように、主鎖３１と、第１の側鎖３２１を介して主鎖３１に連結する第１の結合部３２２と、第２の側鎖３４１を介して主鎖３１に連結する第２の結合部３２２と、主鎖３１に連結する標識部３５とを有している。
【００２２】
主鎖３１は、高分子３の主鎖を構成し、その一端部においてウェル２１の内面（基部２）に連結している。そして、主鎖３１は、一端部（基部２）側から他端部側に向かって、主鎖３１から分枝する第１の側鎖３２１が設けられている領域と、主鎖３１に側鎖が設けられていない領域と、主鎖３１から分枝する第２の側鎖３４１とを順次有している。さらに、主鎖３１は、その他端部において標識部３５と連結している。
【００２３】
このような主鎖３１は、特に限定されないが、検出対象物４が１本鎖の核酸である場合には、その主骨格の電荷が小さいか中性であり、さらに主骨格が親水性を有するもので構成されているのが好ましい。核酸は、その構造中に含まれるリン酸基に起因して荷電を有しており、また、プリン塩基またはピリミジン塩基に起因して疎水性を有している。したがって、主鎖３１が荷電を有していたり、疎水性を有していたりすると、検出対象物４である１本鎖の核酸が、主鎖３１との間の静電力や親和性によって引力または斥力を受け、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２への結合が妨げられる。したがって、主鎖３１の骨格は、前述のように荷電が小さいか中性であり、親水性を有するものであるのが好ましい。
【００２４】
また、主鎖３１は、第１の側鎖３２１や第２の側鎖３４１のような側鎖を任意の箇所に導入し得るように、後述する検出素子１の製造方法で説明する、リビング重合で合成し得るものであるのが好ましい。
このような主鎖３１としては、特に限定されないが、上述したような観点から、その主骨格が、オレフィン化合物が重合したポリエチレン骨格で構成されるものが好適に用いられる。
【００２５】
第１の結合部３２２は、検出対象物４の第１の領域４１に特異的に結合する機能を有するものである。
また、第２の結合部３４２は、検出対象物４の第１の領域４１以外の第２の領域４２に特異的に結合する機能を有するものである。
なお、第１の結合部３２２における第１の領域４１との結合様式、および、第２の結合部３４２における第２の領域４２との結合様式は、特に限定されず、例えば、共有結合、イオン結合、水素結合および分子間力による結合等が挙げられる。
【００２６】
ここで、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の種類は、検出すべき検出対象物４の種類に応じて適宜選定される。
例えば、検出対象物４が塩基配列の異なる第１の領域４１および第２の領域４２を有する１本鎖の核酸である場合、第１の結合部３２２としては、第１の領域４１と相補的な塩基配列を有する１本鎖の核酸が導入される。また、第２の結合部３４２としては、第２の領域４２と、相補的な塩基配列を有する１本鎖の核酸が導入される。
【００２７】
なお、検出対象物４は、１本鎖の核酸であればよく、１本鎖のＤＮＡまたはＲＮＡのいずれであってもよい。
また、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２として導入される１本鎖の核酸としても、１本鎖のＤＮＡまたはＲＮＡのいずれであってもよい。さらに、第１の結合部３２２の第１の領域４１との組み合わせ、および、第２の結合部３４２の第２の領域４２との組み合わせは、ＤＮＡ−ＤＮＡ、ＤＮＡ−ＲＮＡ、ＲＮＡ−ＲＮＡまたはＲＮＡ−ＤＮＡのいずれであってもよい。また、第１の結合部３２２と第２の結合部３４２とは、同じ核酸種（ＤＮＡまたはＲＮＡ）であってもよく、互いに異なる核酸種であっても構わない。
【００２８】
第１の結合部３２２および第２の結合部３４２において、それぞれに含まれる核酸の塩基数は、５〜３０程度であるのが好ましく、５〜２０程度であるのがより好ましい。塩基数が少なすぎると、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２に、それぞれ検出対象物４の第１の領域４１および第２の領域４２が結合したときに、これらの間の相互作用が弱く、第１の領域４１および第２の領域４２が、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２から外れ易くなる可能性がある。また、塩基数が多すぎると、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２が長くなることから、その立体障害によって、主鎖３１が、後述する第１の状態から第２の状態に変形する際に、屈曲または湾曲し難くなる可能性がある。その結果、被検体中に検出対象物４が存在する場合に、検出対象物４が存在しないと誤判定を起こす（偽陽性と判定する）おそれがある。なお、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の塩基数は、同じであっても、異なっていてもよい。
【００２９】
また、検出対象物４が、抗原として認識され得る領域を少なくとも２つ（第１の領域４１および第２の領域４２）を有する化合物を含むものである場合、第１の結合部３２２としては、第１の領域４１に存在する抗原として認識される部位に対応する抗体が導入され、また、第２の結合部３４２としては、第２の領域４２に存在する抗原として認識される部位に対応する抗体が導入される。
【００３０】
検出対象物４を、例えば、ＨＩＶ（Human Immunodeficiency Virus）とした場合、ＨＩＶは、抗原として、ＨＩＶ−１  ｐ１８、ＨＩＶ−１  ｐ２４、ＨＩＶ−１  ｐ５５、ＨＩＶ−１  ｐ３１、ＨＩＶ−１  ｐ５１、ＨＩＶ−１  ｐ６６、ＨＩＶ−１  ｇｐ４１、ＨＩＶ−１  ｇｐ１２０、ＨＩＶ−１  ｇｐ１６０、ＨＩＶ−２  ｐ１６、ＨＩＶ−２  ｐ２６、ＨＩＶ−２  ｐ５６、ＨＩＶ−２  ｐ３４、ＨＩＶ−２  ｐ５３、ＨＩＶ−２  ｐ６８、ＨＩＶ−２  ｇｐ３６、ＨＩＶ−２  ｇｐ１０５、ＨＩＶ−２  ｇｐ１４０等を有していることが知られている。
【００３１】
そのため、第１の結合部３２２としては、これら抗原のうちから選択された１種に対応する抗体が導入される。
また、第２の結合部３４２としては、第１の結合部３２２において選択された抗原以外の抗原のうちから選択された１種に対応する抗体が導入される。
第１の結合部３２２および第２の結合部３４２において、抗体は、１種類の抗原に対する抗体であってもよく、複数種の抗原に対する抗体であってもよい。
【００３２】
このような第１の結合部３２２および第２の結合部３４２（第１の側鎖３２１および第２の側鎖３４１）は、それぞれ、第１の部位３２および第２の部位３４に複数設けられているのが好ましい。これにより、被検体中に検出対象物４が存在している場合に、この検出対象物４を、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の数に応じて、複数結合させることができる。その結果、高分子３において、後述する第１の状態から第２の状態への変位が確実に生じることとなる。
【００３３】
第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の数は、具体的には、２〜３０程度であるのが好ましく、５〜２０程度であるのがより好ましい。第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の数が少ないと、検出対象物４が第１の結合部３２２および第２の結合部３４２に結合しても、主鎖３１を屈曲または湾曲させる作用が不足し、高分子３における第１の状態から第２の状態への変位が生じ難くなるおそれがある。また、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の数が多いと、結合部３２２、３４２同士の立体障害によって、高分子３における第１の状態から第２の状態への変位が生じ難くなるおそれがある。この第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の数は、同じであっても、異なっていても構わないが、検出対象物４が双方を対にして結合したときに、余分な結合部３２２、３４２を生じさせないことから、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２は、同数であるのが好ましい。
【００３４】
第１の側鎖３２１および第２の側鎖３４１は、主鎖３１から分枝する側鎖であり、それぞれ、その端部において第１の結合部３２２および第２の結合部３４２と連結するものである。
このような第１の側鎖３２１および第２の側鎖３４１において、これらを構成する原子のうち、直鎖状に連結する炭素原子の個数は、すなわち第１の結合部３２２および第２の結合部と主鎖３１との間の炭素数は、特に限定されず、それぞれ、２〜２０程度であるのが好ましく、５〜１０程度であるのがより好ましい。これにより、主鎖３１と第１の結合部３２２および第２の結合部３４２との間の離間距離を、それぞれ、適度な大きさに維持した状態で、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２を主鎖３１に連結することができる。
【００３５】
このような高分子３において、主鎖３１の第１の側鎖３２１が設けられている領域と、第１の側鎖３２１と、第１の結合部３２２とにより第１の部位３２が構成され、主鎖３１の側鎖（第１の側鎖３２１および第２の側鎖３４１）が設けられていない領域によりスペーサ部３３が構成され、主鎖３１の第２の側鎖３４１が設けられている領域と、第２の側鎖３４１と、第２の結合部３４２とにより第２の部位３４が構成されている。したがって、高分子３は、一端部（基部２）側から第１の部位３２と、スペーサ部３３と、第２の部位３４とがこの順序で連結された高分子構造を有するものとなる。
【００３６】
このような検出素子１では、図３（ａ）に示すように、高分子３の周囲に、検出対象物４が存在しない場合には、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２同士の相互作用によって、高分子３の主鎖３１が伸長した状態（第１の状態）となっている。この第１の結合部３２２および第２の結合部３４２同士の相互作用としては、例えば、立体障害、電気的障害等が挙げられる。
【００３７】
一方、図３（ｂ）に示すように、検出対象物４の第１の領域４１および第２の領域４２が、それぞれ高分子３の第１の結合部３２２および第２の結合部３４２に結合すると、第２の領域４２が結合している第２の結合部３４２が、この第２の領域４２と対になっている第１の領域４１が結合している第１の結合部３２２側に引き寄せられる。その結果、スペーサ部３３が屈曲または湾曲し、標識部３５がウェル２１の内面（基部２）に接近する状態（第２の状態）となる。これにより、第１の状態と、第２の状態とで、標識部３５の機能に差が出るように構成されている。
【００３８】
なお、高分子３に検出対象物４が結合することにより、高分子３が第１の状態から第２の状態へと変化する際の高分子３の動作、および標識部３５の機能の差については、後に詳述する。
スペーサ部３３は、第１の部位３２と第２の部位３４とを連結する機能を有するとともに、第１の部位３２と第２の部位３４との間に介在することにより、第１の部位３２と第２の部位３４とを離間する機能を有する。これにより、高分子３が第１の状態から第２の状態に変位するに際し、第１の部位３２と第２の部位３４との間での立体障害または電気的障害が抑えられ、高分子３を確実に屈曲または湾曲させることができる。
【００３９】
スペーサ部３３を構成する原子のうち、直鎖状に連結する炭素原子の個数は、１０〜１００程度であるのが好ましく、１０〜３０程度であるのがより好ましい。炭素原子の個数が少なすぎると、第１の部位３２と第２の部位３４とを十分に離間させることができず、第１の結合部３２２と第２の結合部３４２との立体障害または電気的障害により、高分子３（スペーサ部３３）の屈曲または湾曲が妨げられるおそれがある。また、炭素原子の数が多すぎると、第１の部位３２と第２の部位３４との離間距離が大きくなるため、検出対象物４中に含まれる第１の領域４１と第２の領域４２との離間距離が比較的小さい場合に、検出対象物４に第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の双方をそれぞれ第１の領域４１および第２の領域４２において結合できなくなるおそれがある。その結果、被検体中に検出対象物４が存在している場合であったとしても、高分子３の屈曲または湾曲に検出対象物４が寄与できず、検出対象物４が存在しないと誤判定されるおそれがある。
【００４０】
スペーサ部３３は、直鎖状であっても、側鎖を有していても構わないが、直鎖状であるのが好ましい。これにより、スペーサ部３３では側鎖同士の立体障害が生じないので、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２に、検出対象物４の第１の領域４１および第２の領域４２が結合したときに、容易に屈曲または湾曲することができる。その結果、高分子３における第１の状態から第２の状態への変位を確実に生じさせることができる。
なお、スペーサ部３３は、省略することもできるが、前述のような効果が得られることから、この実施形態のように第１の結合部３２２と第２の結合部３４２との間に介在しているのが好ましい。
【００４１】
標識部３５は、高分子３における第１の状態と第２の状態とで、その機能に差が出るように構成されており、高分子がいずれの状態となっているかを識別する標識となる部分である。具体的には、標識部３５は、各種検出方法で検出し得るシグナルを発し、第１の状態と、第１の状態よりも基部２に接近する第２の状態となることにより、高分子３の内側に取り込まれ、その結果、そのシグナルの強度が変化するものである。
【００４２】
この標識部３５としては、例えば、蛍光物質、酵素および重合開始剤等のうちの少なくとも１種の活性部分を含むものが挙げられる。ここで、活性部分とは、標識部３５がシグナルを発生する機能を発揮するのに必須な部分である。
蛍光物質としては、例えば、アントラセン、アクリフラビン、フルオレセイン、ローダミン、ヨウ化３，３´−ジエチルトリカルボシアニンおよびクロロアルミニウムフタロシアニン等の遷移モーメントをもつ物質が挙げられる。
【００４３】
酵素としては、例えば、オキシドレダクターゼ、トランスフェラーゼ、ヒドロラーゼ、リアーゼ、イソメラーゼ、リガーゼ等が挙げられる。
重合開始剤としては、熱や光を吸収することにより活性種（ラジカルあるいはイオン）を生成し、この活性種により重合反応を開始させる熱重合開始剤や光重合開始剤等が挙げられる。
【００４４】
熱を吸収することによりラジカルを生成する熱ラジカル重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）等の過酸化物、過硫酸塩等が挙げられる。
熱を吸収することによりカチオンを生成する熱カチオン重合開始剤としては、硫酸、過塩素酸、トリクロロ酢酸等のプロトン酸、塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、塩化第二鉄等のルイス酸、ヨウ素、トリフェニルヘキサクロロアンチモン酸塩等のその他のカチオン発生化合物等が挙げられる。
【００４５】
光を吸収することによりラジカルを生成する光ラジカル重合開始剤としては、カルボニル化合物、脂肪族アゾ化合物、過酸化物、テトラアルキルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物、ハロゲンまたはハロゲン化物、ナフタレン、フェナントレン等の縮合環芳香族炭化水素、遷移金属イオン、金属カルボニル、金属錯体、第四級アンモニウム、ローダミン、エオシン等の色素、フェロセン等の有機金属錯体等が挙げられる。
【００４６】
光を吸収することによりカチオンを生成する光カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩等が挙げられる。
標識部３５が、上述したような活性部分を含む場合、高分子３における第１の状態と第２の状態とは、次のようにして識別される。
例えば、標識部３５が活性部分として蛍光物質を含む場合、蛍光偏光解消法という方法が利用できる。この方法は、プローブとして用いる偏光の解消減少を観測する手法である。
【００４７】
一般に、分子量が小さく自由度が高い物質と連結した蛍光物質では入射した光の偏光は物質の運動が早いために解消されやすく偏光率が減衰する。一方、蛍光物質が分子量の大きな物質に束縛されていたり、自由度が低い環境にあったりすると入射した偏光はあまり解消されずに検出部に到達する。そのため、偏光の解消度合いを測定することにより、蛍光物質の状態変化を判別することができる。
【００４８】
ちなみに、偏光解消を通して観測される分子運動は、蛍光寿命と同程度、つまり、数１００ピコ秒から数１０ナノ秒の時間領域の運動であり、観測される蛍光の異方性比 r(t) は、Ｍの配向自己相関関数と等価であるため、時間分解蛍光偏光解消では、分子の回転運動を直接観測することができる。
本発明の場合、例えば、基部の一方から偏光を有する蛍光の励起光を入射し、その反射光を、光を対応する検出部でシグナルとして測定する。
【００４９】
高分子３が第１の状態をなすときには、高分子３は、基部２側から第１の部位３２、スペーサ部３３、第２の部位３４および標識部３５がこの順で配列していることから、標識部３５から発せられた蛍光の偏光は高分子が自由に回転運動できる比較的自由な状態であるため、ある程度偏光が解消された光として検出される。
これに対して、高分子３が第２の状態をなすときには、標識部３５は、基部２に接近して、高分子３の内側に取り込まれることとなる。そのため、検出対象物が第１の結合部および第２の結合部に結合し高分子が屈曲または湾曲した状態になることで、蛍光物質の置かれている環境が大きく変化して運動が束縛された環境におかれることとなる。そのため、基部２に反射して検出される蛍光の偏光度を測定すると、標識部３５の蛍光物質は、主鎖３１、側鎖３２１、３４１および結合部３２２、３４２等により覆われて、その偏光度は解消されにくくなる。したがって、高分子が第２の状態をなすときには、第１の状態をなすときと比較して蛍光の偏光が大きな強度で測定される。この両者の差を測定することでマーカーが存在しない検出対象物の存在を測定できる。
【００５０】
以上のようにして、測定される蛍光強度から、高分子３における第１の状態と第２の状態とを識別することができる。
なお、標識部３５から発せられる蛍光を基部２の上側から測定する場合に限らず、基部２の下側、すなわち基部２の高分子３と反対側から蛍光を測定するようにしてもよい。
また、標識部３５が活性部分として酵素を含む場合、高分子膜３６の表面に基質を接触させ、その酵素反応に伴って発生する反応電流の値を測定する。
【００５１】
高分子３が第１の状態をなすときには、高分子３の上側で（高分子膜３６の表面に）標識部３５が露出していることから、この標識部３５が被検体中に含有させた基質と接触して酵素反応が円滑に生じ、その結果、この反応に伴う反応電流が検出される。
これに対して、高分子が第２の状態をなすときには、標識部３５が基部２に接近しており、高分子３の主鎖３１、側鎖３２１、３４１および結合部３２２、３４２等が障壁となり、標識部３５は基質と接触し難い。このため、標識部（酵素）３５と基質との酵素反応がほとんど生じず、高分子が第２の状態をなすときには、第１の状態をなすときと比較して電流が小さい値で測定されるか、または電流が検出されない。
【００５２】
以上のようにして、この測定される電流値から、高分子３における第１の状態と第２の状態とを識別することができる。
また、標識部３５が活性部分として重合開始剤を含む場合、標識部３５（高分子膜３６の表面）にモノマーを接触させ、このモノマーが重合反応することにより生成する高分子を検出する。
【００５３】
高分子３が第１の状態をなすときには、高分子３の上側で（高分子膜３６の表面に）標識部３５が露出していることから、この標識部３５が被検体中に含有させたモノマーと接触してモノマー同士による重合反応が開始し、その結果、高分子膜３６の表面に新たな高分子が合成される。
これに対して、高分子３が第２の状態をなすときには、標識部３５が基部２に接近しており、高分子３の主鎖３１、側鎖３２１、３４１および結合部３２２、３４２等が障壁となり、標識部３５はモノマーと接触し難い。このため、モノマー同士による重合反応がほとんど生じない。したがって、モノマー同士の重合反応により生成した高分子の有無を測定することにより、高分子３における第１の状態と第２の状態とを識別することができる。ここで、この高分子膜の有無は、検出素子１の質量変化やウェル２１内の屈折率の変化を測定することによって、間接的に求めることができる。
【００５４】
基部２の構成材料としては、特に限定されないが、このような標識部３５が発するシグナルの種類、すなわち標識部３５に含まれる活性部分の種類に応じて選択するのが好ましい。
例えば、標識部３５に含まれる活性部分が蛍光物質であり、この蛍光物質が発する蛍光を、基部２の高分子３と反対側から測定する場合、あるいは、標識部３５に含まれる活性部分が重合開始剤であり、新たに生成された高分子による屈折率変化を、基部２側から光を入射して検出する場合等では、基部２の構成材料としては、実質的に透明（無色透明、着色透明、半透明）な材料を用いるのが好ましい。
【００５５】
このような透光性を有する材料としては、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料や、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料等が挙げられる。
また、標識部３５に含まれる活性部分が酵素であり、この酵素と被検体中に含有させた基質とが反応することにより生じた反応電流を、基部２を介して測定するような場合には、基部２の構成材料として導電性を有する材料を用いるのが好ましい。
【００５６】
このような導電性を有する材料としては、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられる。
【００５７】
以上のような高分子３は、主鎖３１の主骨格としてポリオレフィン骨格を備え、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の数や、第１の部位３２、スペーサ部３３および第２の部位３４の長さを精度よく制御し得る観点からリビング重合で合成されたものが好適に用いられ、その一例としては、図４で示されるものが挙げられる。このような高分子３の製造方法としては、後に詳述する。
【００５８】
また、このような高分子３がウェル２１内に付着している個数は、１００〜１００００個／ｍｍ２程度であるのが好ましく、２００〜１０００個／ｍｍ２程度であるのがより好ましい。高分子３が付着している個数が少なすぎると、検出素子１から検出されるシグナルの強度が小さくなり、高分子３における第１の状態と第２の状態との識別が困難となるおそれがある。また、高分子３が付着している個数が多すぎると、隣接する高分子３同士の立体障害により、高分子３における第１の状態から第２の状態への変位が生じ難くなるおそれがある。
【００５９】
次に、このような検出素子１の使用方法、すなわち、被検体中に検出対象物４が存在するか否かを判定する方法について説明する。なお、ここでは、検出対象物４が１本鎖の核酸であり、高分子３が、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２に、それぞれ、この検出対象物（核酸）４の第１の領域４１および第２の領域４２と相補的な塩基配列を有する１本鎖の核酸が導入されており、標識部３５に含まれる活性部分として蛍光物質が含まれる場合を一例に説明する。
【００６０】
＜Ｉ＞  まず、判定に供する、検出対象物４を含有する被検体液を調製する。
この被検体液は、試料が液体である場合には、そのまま、または、必要に応じて容量を調製（例えば希釈）することにより得られる。
また、細胞のような固体の試料を用いる場合には、例えば、これを粉砕し、緩衝液に懸濁することにより、被検体液とすることができる。
【００６１】
緩衝液としては、トリエタノールアミン塩酸−水酸化ナトリウム緩衝液、ベロナ−ル（５，５−ジエチルバルビツル酸ナトリウム）−塩酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液、グリシルグリシン−水酸化ナトリウム緩衝液、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール−塩酸緩衝液、ジエタノールアミン−塩酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、ホウ酸ナトリウム−塩酸緩衝液、グリシン−水酸化ナトリウム緩衝液、炭酸ナトリウム−炭酸水素ナトリウム緩衝液、ホウ酸ナトリウム−水酸化ナトリウム緩衝液、炭酸水素ナトリウム−水酸化ナトリウム緩衝液、リン酸二水素カリウム−リン酸水素ニナトリウム緩衝液、リン酸二ナトリウム−水酸化ナトリウム緩衝液、塩化カリウム−水酸化ナトリウム緩衝液、ブリトン−ロビンソン緩衝液、ＧＴＡ緩衝液等の各種緩衝液またはこれらに生理食塩を加えたもの等が挙げられる。
【００６２】
＜II＞  次に、検出素子１を用意する。
この検出素子１は、図３（ａ）に示すように、初期状態では、高分子３が伸長した状態（第１の状態）になっている。この初期状態における検出素子１の蛍光強度Ｌ０を、基部２の上側から測定しておく。
＜III＞  次に、この検出素子１のウェル２１内に、被検体液を注入（供給）する。
ウェル２１内に被検体液を供給すると、被検体液中に検出対象物（核酸）４が含まれている場合には、図３（ｂ）に示すように、この検出対象物４の第１の領域４１および第２の領域４２と、ウェル２１の内面に固定化された高分子３の第１の結合部３２２および第２の結合部３４２とをそれぞれハイブリダイズさせハイブリッド形成する。このとき、高分子３中において、第１の結合部３２２と第２の結合部３４２とを接近させる力が生じるため、スペーサ部３３が屈曲または湾曲して、ウェル２１の内面に接近した状態（第２の状態）となる。その結果、標識部３５が高分子３の内側に引き込まれることとなる。
【００６３】
＜IV＞  次に、ウェル２１内からそれぞれ被検体液を除去し、洗浄液によりウェル２１内を洗浄する。
この洗浄液は、特に限定されず、例えば、前記被検体液の調製で挙げた緩衝液と同様のもの、生理食塩水または精製水等を用いることができる。
＜Ｖ＞  次に、このようにして被検体液に接触させた後の検出素子１の蛍光強度Ｌ１を、基部２の上側から測定する。
【００６４】
ここで、被検体液中に検出対象物４が含まれていない場合には、高分子３は第１の状態を維持しており、蛍光強度Ｌ１が初期状態の蛍光強度Ｌ０とほぼ等しい値で検出される。
これに対して、被検体液中に検出対象物４が含まれている場合には、高分子３により検出対象物４が認識されることにより、高分子３の標識部３５が、ウェル２１の内面（基部２）に接近して、高分子３の内側に取り込まれているので、主鎖３１、側鎖３２１、３４１および結合部３２２、３４２等が障壁となり、蛍光強度Ｌ１が、蛍光強度Ｌ０よりも小さな値で検出される。すなわち、この蛍光強度Ｌ１が、Ｌ０よりも小さいか否かを測定することにより、被検体液中における検出対象物４の有無を判定することができる。
【００６５】
このように、この検出素子１では、検出対象物４にマーカー（標識部）等を導入する処理を行うことなく、被検体（液）中における検出対象物４の有無を判定することができる。したがって、検出対象物４の検出を、簡易な操作で短時間に行うことができる。
また、マーカーを導入する処理を行わないことから、この処理条件によってマーカーの活性が不安定になり、シグナル強度が変動することを回避することができる。したがって、安定なシグナル強度が得られ、検出対象物４の検出を、精度よく行うことができる。
【００６６】
＜検出素子の製造方法＞
次に、検出素子１の製造方法として、図４に示す高分子３を、リビング重合法を用いて形成（生成）する場合を一例に説明する。
＜＜第１製造方法＞＞
まず、検出素子１の第１製造方法について説明する。
図５〜図８は、検出素子の第１製造方法を説明するための模式図である。なお、以下では、図５〜図８中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
【００６７】
［１Ａ］  まず、後述する重合触媒により活性化される化学結合と、ＳＨ基とを有する下記化合物（Ａ）を重合開始剤３７として用意する。
【００６８】
【化１】
2008096406.tif 000003
【００６９】
また、ウェル２１の内面にＡｕ、ＡｇまたはＣｕ等の金属材料、またはこれらを含む合金で構成される金属薄膜を備える基部２を用意する。
そして、この重合開始剤３７のＳＨ基と、基部２のウェル２１の内面とを反応させることにより、重合開始剤３７をウェル２１の内面に−Ｓ−結合により結合（連結）させる。
これは、例えば、上記化合物（Ａ）で表される重合開始剤３７を含む溶液を、ウェル２１の内面に接触させること等により行うことができる。
このような工程により、図５に示すように、重合開始剤３７が、基部２のウェル２１の内面に固定化される。
【００７０】
［２Ａ］  次に、第１の結合部３２２を有する第１のモノマーを用意する。
この第１のモノマーが有する重合基としては、例えば、ビニル基、スチリル基、（メタ）アクリロイル基のような炭素−炭素２重結合を含むもの、ノルボルニル基、エポキシ基、オキセタニル基等の開環反応を生起するもの等が挙げられるが、比較的重合活性が高く、安価という点等では、スチリル基や（メタ）アクリロイル基を含むモノマーを用いることが好ましい。
この第１のモノマーの具体例としては、例えば、下記化学式（Ｂ）、（Ｃ）で表される化合物等が挙げられる。
【００７１】
【化２】
2008096406.tif 000004
（式中、Ｓｅｑ１は、第１の結合部３２２を表す。また、Ｒ１は、水素原子、メチル基またはエチル基を、Ｒ２は、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【００７２】
【化３】
2008096406.tif 000005
（式中、Ｓｅｑ１は、第１の結合部３２２を表す。また、Ｒ７、Ｒ８は、水素原子、メチル基またはエチル基を、Ｒ９は、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【００７３】
これらのうち、例えば、第１の結合部３２２として核酸を含む前記化学式（Ｂ）で表される化合物は、例えば、以下に示すようにして合成することができる。
まず、４等量の二酸化カリウムと２等量のクラウンエーテル（１８−Ｃｒｏｗｎ−６）とを溶解させた水溶液中に核酸を添加することにより、核酸の末端に水酸基を導入する。
このとき、二酸化カリウムとクラウンエーテルとを含有する水溶液に用いる溶媒としては、例えば、水に対する容積率として７０％含有するジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（１：１）溶媒を用いる。また、核酸に水酸基を導入する際の反応条件としては、反応温度を０℃とし、反応時間を３０分間とする。
【００７４】
次に、水酸基が導入された核酸を、ジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル中に溶解する。そして、これにより得られる溶液中に、ピリジン、トリメチルアミンまたはジメチルアミン等の塩基性触媒を添加し、その後、置換または無置換の塩化アクリロイルを添加することにより、核酸の末端に置換または無置換のアクリロイル基を導入する。
以上のようにして、第１の結合部３２２として核酸を含む前記化学式（Ｂ）で表される化合物（第１のモノマー）が得られる。
【００７５】
［３Ａ］  次に、スペーサ部３３を形成する第２のモノマーを用意する。
この第２のモノマーが有する重合基としては、前記第１のモノマーと同様の理由から、スチリル基や（メタ）アクリロイル基を含むものが好ましい。
この第２のモノマーの具体例としては、例えば、下記化学式（Ｄ）、（Ｅ）で表される化合物等が挙げられる。
【００７６】
【化４】
2008096406.tif 000006
（式中、Ｒ３、Ｒ４は、水素原子、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【００７７】
【化５】
2008096406.tif 000007
（式中、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２は、水素原子、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【００７８】
［４Ａ］  次に、第２の結合部３４２を有する第３のモノマーを用意する。
この第３のモノマーが有する重合基としては、前記第１のモノマーと同様の理由から、スチリル基や（メタ）アクリロイル基を含むものが好ましい。
この第３のモノマーの具体例としては、例えば、下記化学式（Ｆ）、（Ｇ）で表される化合物等が挙げられる。
【００７９】
【化６】
2008096406.tif 000008
（式中、Ｓｅｑ２は、第２の結合部３４２を表す。また、Ｒ５は、水素原子、メチル基またはエチル基を、Ｒ６は、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【００８０】
【化７】
2008096406.tif 000009
（式中、Ｓｅｑ２は、第２の結合部３４２を表す。また、Ｒ１３、Ｒ１４は、水素原子、メチル基またはエチル基を、Ｒ１５は、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【００８１】
これらのうち、例えば、第２の結合部３４２として核酸を含む前記化学式（Ｆ）で表される化合物は、Ｓｅｑ１に代えてＳｅｑ２を用意する以外は、第１の結合部３２２として核酸を含む前記化学式（Ｂ）で表される化合物を合成する際に説明したのと同様にして合成することができる。
【００８２】
［５Ａ］  次に、ウェル２１の内面に固定化された重合開始剤３７（前記化学式（Ａ）で表される化合物）を基点として、第１のモノマー、第２のモノマーおよび第３のモノマーを、この順にリビング重合（特に、原子移動ラジカル重合：ＡＴＲＰ）により重合させて重合体を合成する。
このリビング重合は、触媒を含む溶液に、例えば、図５に示すようなウェル２１の内面に重合開始剤３７が固定化している基部２を浸漬した後、この溶液に、第１のモノマー、第２のモノマーおよび第３のモノマーを順に添加すること等により行うことができる。
【００８３】
触媒には、重合体の生長過程において、生長末端を活性化とすることができるものであればよく、例えば、遷移金属のハロゲン化物、水酸化物、酸化物、アルコキシド、シアン化物、シアン酸塩、チオシアン酸塩、アジド化物等が挙げられるが、ビピリジル、ホスフィン、一酸化炭素等の遷移金属の配位子として一般的なものを有する遷移金属錯体でもよい。これらのうち遷移金属のハロゲン化物を主成分とするものが好適である。遷移金属のハロゲン化物を主成分とする触媒は、リビング重合に適したものであることから好ましい。また、比較的安価かつ入手が容易であり、また取り扱いが容易であることからも好ましい。
【００８４】
また、遷移金属としては、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｒｕ、Ｍｏ、ＮｂおよびＺｎ等が挙げられる。
重合体の合成の反応場として用いる溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、ブタノールのようなアルコール類、ｏ−ジクロロベンゼンのようなハロゲン化芳香族炭化水素類、ジエチルエーテルやテトラヒドロフラン等のエーテル類が挙げられ、これらのうちから、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の結合活性がより安定的に保たれるものを選択する。例えば、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２が核酸や抗体等の生体関連物質である場合には、水等の水系溶媒を選択するのが好ましい。なお、これら溶媒は、単独または混合溶媒として用いることができる。
【００８５】
重合開始剤３７および触媒の存在下で、第１のモノマーを作用させることにより、まず重合開始剤３７に含まれる結合が触媒により活性化され、第１のモノマーと化合し、重合開始剤３７の、触媒により活性化された結合に含まれる原子が第１のモノマー側に移動し、触媒により活性化される結合が生長末端として再生する。この状態に第１のモノマーが重合する生長末端を再生しながら主鎖が伸長する。このようにして第１の部位３２が合成される。
【００８６】
例えば、第１のモノマーとして前記化学式（Ｂ）で表される化合物を用い、触媒としてＣｕＢｒを用いることにより、図６に示すような生長末端を有する第１の部位３２を形成することができる。
次に、前記溶液に第２のモノマーを添加すると、前述したのと同様にして、スペーサ部３３が合成される（生成する）。
例えば、第２のモノマーとして前記化学式（Ｄ）で表される化合物を用いることにより、図７に示すような生長末端を有するスペーサ部３３を形成することができる。
【００８７】
次に、前記溶液に第３のモノマーを添加すると、前述したのと同様にして、第２の部位３４が合成される。
例えば、第３のモノマーとして前記化学式（Ｆ）で表される化合物を用いることにより、図８に示すような生長末端を有する第２の部位３４を形成することができる。
【００８８】
ここで、リビング重合では、各部の生長過程において、生長末端が常に重合活性を有するため、モノマーが消費され、重合反応が停止した後、新たにモノマーを加えると重合反応がさらに進行する。
したがって、反応系に供給するモノマーの量を変化させることによって、合成される各部の重合度を精度よく制御することができ、これにより、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の数や、主鎖３１、第１の部位３２、スペーサ部３３および第２の部位３４の長さを精度よく制御することができる。
【００８９】
このようなことから、所望の分子構造を有する重合体を、ウェル２１の内面に合成された重合体同士間のバラツキを抑えつつ、簡単な工程で形成することができる。
前記溶液（反応液）は、重合反応を開始する前に、脱酸素処理を行っておくのが好ましい。脱酸素処理としては、例えば、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスによる真空脱気後の置換やパージ処理等が挙げられる。
【００９０】
また、重合反応に際して、上記の溶液の温度を所定の温度（各モノマーおよび触媒が活性化する温度）まで加熱（加温）することにより、各モノマーの重合反応をより迅速かつ確実に行うことができる。
この加熱の温度は、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の耐熱温度や触媒の種類等によっても若干異なり、特に限定されないが、２０〜５０℃程度であるのが好ましい。また、加熱の時間（反応時間）は、加熱の温度を前記範囲とする場合、１０〜２０時間程度であるのが好ましい。
【００９１】
上記のような重合反応は、超音波発生器、攪拌機、還流冷却器、滴下漏斗、温度調節器およびガス供給口を備えた反応容器内で行うのが好ましい。
具体的には、冷却管、アルゴンガス供給手段および攪拌翼が装着された反応容器を用意し、この反応容器内に、ウェル２１の内面に重合開始剤３７を固定化した基部２を収納し、水溶液中にＣｕＢｒ（触媒）および２，２’−ビピリジルを当該触媒の配位子として添加する。そして、この溶液に、第１のモノマーを添加し、前記溶液にアルゴンガスを通じることによって酸素を除去した後、アルゴン雰囲気下、所定温度に加熱し、攪拌しながら所定時間、この温度を維持する。次いで、前記溶液に第２のモノマーを添加して、前記と同様にして反応を行い、その後、さらに第３のモノマーを添加して、前記と同様にして反応を行う。
【００９２】
［６Ａ］  次に、図８に示される重合体の末端に、標識部３５を導入して、図４に表される高分子３を得る。
これは、例えば、図８に示される重合体と、その生長末端と反応し得る官能基と、上述した活性部分とを有する化合物とを反応させることにより行うことができる。
【００９３】
＜＜第２製造方法＞＞
次に、検出素子１の第２製造方法について説明する。
図９、１０は、検出素子の第１製造方法を説明するための模式図である。なお、以下では、図９、１０中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
［１Ｂ］  まず、前記工程［１Ａ］と同様にして、基部２のウェル２１の内面に、重合開始剤３７を固定化する。
【００９４】
［２Ｂ］  次に、第１のクロスリンカー（架橋部）を有する第１のモノマーを用意する。
ここで、第１のクロスリンカーは、後述する第１の結合部３２２を備える化合物が有する官能基と反応し、第１の結合部３２２を第１の側鎖３２１に連結させる架橋部として機能するものである。
第１のクロスリンカーの具体例としては、カルボキシル基、水酸基および下記化学式（Ｈ）で表される官能基等を有するものが挙げられる。
【００９５】
【化８】
2008096406.tif 000010
【００９６】
この第１のモノマーが有する重合基としては、前記［２Ｂ］工程で説明した第１のモノマーと同様の理由から、スチリル基や（メタ）アクリロイル基を含むものが好ましい。
この第１のモノマーの具体例としては、例えば、下記化学式（Ｉ）、（Ｊ）で表される化合物等が挙げられる。また、これらの化合物において、第１のクロスリンカーを、カルボキシル基を含むものとする場合、第１のクロスリンカーとしては、特に、下記化学式（Ｋ）で表される化合物が好適に用いられる。
【００９７】
【化９】
2008096406.tif 000011
（式中、ＣＬ１は、第１のクロスリンカーを表す。また、Ｒ１は、水素原子、メチル基またはエチル基を、Ｒ２は、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【００９８】
【化１０】
2008096406.tif 000012
（式中、ＣＬ１は、第１のクロスリンカーを表す。また、Ｒ７、Ｒ８は、水素原子、メチル基またはエチル基を、Ｒ９は、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【００９９】
【化１１】
2008096406.tif 000013
（式中、Ｒ１６は、水素原子、メチル基またはエチル基を表す。）
【０１００】
これらのうち、例えば、前記化学式（Ｉ）で表される化合物は、第１の結合部３２２に代えて第１のクロスリンカーを有する化合物を用意する以外は、第１の結合部３２２として核酸を含む前記化学式（Ｂ）で表される化合物を合成する際に説明したのと同様にして合成することができる。
【０１０１】
［３Ｂ］  次に、スペーサ部を形成する第２のモノマーを用意する。
この第２のモノマーの具体例としては、前記工程［３Ａ］で説明したのと同様のものが挙げられる。
［４Ｂ］  次に、第２のクロスリンカーを有する第３のモノマーを用意する。
ここで、第２のクロスリンカーは、後述する第１の結合部３２２を備える化合物との反応性が低く、かつ第２の結合部３４２を備える化合物との反応性が高いものであり、第１のクロスリンカーが有する官能基と異なる官能基を有するものである。この第２のクロスリンカーは、第２の結合部３４２を備える化合物と優先的に反応し、第２の結合部３４２を第２の側鎖３４１に連結させる架橋部として機能するものである。
【０１０２】
第２のクロスリンカーの具体例としては、前記第１のクロスリンカーと同様のものが挙げられ、例えば、第１のクロスリンカーとしてカルボキシル基または水酸基を有するものを選択した場合には、第２のクロスリンカーとしては、例えば、下記化学式（Ｈ）で表される官能基を有するものが好適に選択される。また、これとは逆に、第１のクロスリンカーとして下記化学式（Ｈ）で表される官能基を有するものを選択した場合には、第２のクロスリンカーとしては、例えば、カルボキシル基または水酸基を有するものが好適に選択される。
【０１０３】
この第３のモノマーが有する重合基としては、前記と同様の理由から、スチリル基や（メタ）アクリロイル基を含むものが好ましい。
この第３のモノマーの具体例としては、例えば、下記化学式（Ｌ）、（Ｍ）で表される化合物等が挙げられる。また、これらの化合物において、第２のクロスリンカーを、カルボキシル基を含むものとする場合、第２のクロスリンカーとしては、特に、下記化学式（Ｎ）で表される化合物が好適に用いられる。
【０１０４】
【化１２】
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（式中、ＣＬ２は、第２のクロスリンカーを表す。また、Ｒ５は、水素原子、メチル基またはエチル基を、Ｒ６は、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【０１０５】
【化１３】
2008096406.tif 000015
（式中、ＣＬ２は、第２のクロスリンカーを表す。また、Ｒ１３、Ｒ１４は、水素原子、メチル基またはエチル基を、Ｒ１５は、メチル基またはエチル基をそれぞれ表す。）
【０１０６】
【化１４】
2008096406.tif 000016
（式中、Ｒ１７は、水素、炭化水素基、水素原子、メチル基またはエチル基を表す。）
【０１０７】
これらのうち、例えば、前記化学式（Ｌ）で表される化合物は、第１の結合部３２２に代えて第２のクロスリンカーを有する化合物を用意する以外は、第１の結合部３２２として核酸を含む前記化学式（Ｂ）で表される化合物を合成する際に説明したのと同様にして合成することができる。
【０１０８】
［５Ｂ］  次に、ウェル２１の内面に固定化された重合開始剤３７を基点として、第１のモノマー、第２のモノマーおよび第３のモノマーを、この順にリビング重合（特に、原子移動ラジカル重合：ＡＴＲＰ）により重合させて重合体を合成する。
このリビング重合は、第１のモノマーおよび第３のモノマーとして、それぞれ、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２を有するものに代えて第１のクロスリンカーおよび第２のクロスリンカーを有するものを使用する以外は、前記工程［５Ａ］と同様にして行うことができる。
【０１０９】
ここで、第２製造方法で用いられる第１のモノマーおよび第３のモノマーには、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２が導入されていないため、重合体の合成に用いる溶媒および重合反応の温度は、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の特性を考慮することなく選択できる。そのため、溶媒としては、前記工程［５Ａ］で例示したもののうちから、重合反応における反応性を重視して比較的自由に選択することができる。また、重合反応の温度は、３０〜１００℃程度と比較的高い範囲に設定することができ、重合反応の効率化を図ることができる。
【０１１０】
なお、第２製造方法で形成される重合体の一例としては、第１のモノマーとして前記化学式（Ｉ）で表される化合物、第２のモノマーとして前記化学式（Ｄ）で表される化合物、第３のモノマーとして前記化学式（Ｌ）で表される化合物を用い、触媒および溶媒としてそれぞれＣｕＢｒおよびメタノールを用いた場合には、図９に示すような生長末端および第１のクロスリンカーおよび第２のクロスリンカーを有する重合体３８を得ることができる。
【０１１１】
［６Ｂ］  次に、図９に表される重合体３８が備える第１のクロスリンカーの位置に、第１の結合部３２２を導入して、図１０に表される第１の部位３２を形成する。
これは、例えば、図９に表される重合体３８の第１のクロスリンカーから必要に応じて保護基を脱保護した後、第１のクロスリンカーに反応し得る官能基と第１の結合部３２２とを備える化合物と、第１のクロスリンカーとを反応させることにより行うことができる。
【０１１２】
この化合物が有する官能基の具体例としては、第１のクロスリンカーが備える官能基がカルボキシル基である場合には、アミノ基等が挙げられる。また、第１のクロスリンカーが備える官能基が前記化学式（Ｈ）で表される官能基である場合には、チオール基等が挙げられる。さらに、第１のクロスリンカーが備える官能基が水酸基で表される官能基である場合には、塩化カルボニル基等が挙げられる。
【０１１３】
これらのうち、第１の結合部３２２として核酸を、第１のクロスリンカーと反応し得る官能基として塩化カルボニル基を備える化合物は、例えば、以下に示すようにして合成することができる。
まず、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中に核酸を溶解した後、Ｎａ２Ｆｅ（ＣＯ）４を添加して混合した後、酸素ガス（８４％）を供給して、核酸の末端にカルボキシル基を導入した。
【０１１４】
次に、この溶液に、すなわち核酸の末端にカルボキシル基が導入された核酸を含有する溶液中に、塩化チオニルガス（９４％）を供給して、核酸の末端を塩化カルボニルとした。
以上のようにして、第１の結合部３２２として核酸を、第１のクロスリンカーと反応し得る官能基として塩化カルボニル基をそれぞれ備える化合物が得られる。
【０１１５】
［７Ｂ］  次に、図１０に表される重合体３８が備える第２のクロスリンカーの位置に、第２の結合部３４２を導入して、前述した図８に表される第２の部位３２を形成する。
これは、例えば、図１０に表される重合体３８の第２のクロスリンカーから必要に応じて保護基を脱保護した後、第２のクロスリンカーに反応し得る官能基と第２の結合部３４２とを備える化合物と、第２のクロスリンカーとを反応させることにより行うことができる。
【０１１６】
この化合物が有する官能基の具体例としては、第２のクロスリンカーが備える官能基がカルボキシル基である場合には、アミノ基等が挙げられる。また、第２のクロスリンカーが備える官能基が前記化学式（Ｈ）で表される官能基である場合には、チオール基等が挙げられる。さらに、第２のクロスリンカーが備える官能基が水酸基で表される官能基である場合には、塩化カルボニル基等が挙げられる。
【０１１７】
[８Ｂ]  次に、図８に表される重合体の末端に、標識部３５を導入して、図４に表される高分子３を得る。
これは、例えば、図８に表される重合体と、その生長末端と反応し得る官能基と、標識部とを有する化合物とを反応させることにより行うことができる。
この第２の製造方法では、リビング重合を行う際に用いる第１のモノマーおよび第３のモノマーが、それぞれ、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２を有しているのに代えて第１のクロスリンカーおよび第２のクロスリンカーを有している。そのため、溶媒や反応温度等の重合反応を進行させる際の条件を、第１の結合部３２２および第２の結合部３４２の特性すなわち核酸や抗体の特性を考慮することなく設定することができる。その結果、第１のモノマー、第２のモノマーおよび第３のモノマーによる重合反応をより効率よく進行させることができる。
【０１１８】
以上、本発明の検出素子を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものでない。
例えば、図１１に示すように、検出素子は、基部２に、複数のウェル２１が行列状に配列して設けられ、各ウェル２１の内面に高分子膜３６が設けられたものであってもよい。これにより、複数の被検体液について、検出対象物の検出を同時に行う試験や、希釈倍率が異なる複数の被検体液を調製し、これらの被検体液について検出対象物の検出を同時に行う試験、複数の検出対象物を同時に検出する試験等を行うことができ、複数の試験を均一な条件で効率よく行うことができる。
また、本発明の検出素子では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】検出素子の実施形態の構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す検出素子の縦断面図である。
【図３】図１に示す検出素子が有する高分子の構成を示す模式図である。
【図４】図３に示す高分子の化学構造の具体例を示す模式図である。
【図５】図１に示す検出素子の第１製造方法を説明するための模式図である。
【図６】図１に示す検出素子の第１製造方法を説明するための模式図である。
【図７】図１に示す検出素子の第１製造方法を説明するための模式図である。
【図８】図１に示す検出素子の第１製造方法を説明するための模式図である。
【図９】図１に示す検出素子の第２製造方法を説明するための模式図である。
【図１０】図１に示す検出素子の第２製造方法を説明するための模式図である。
【図１１】検出素子の他の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１……検出素子  ２……基部  ２１……ウェル  ３……高分子  ３１……主鎖  ３２……第１の部位  ３２１……第１の側鎖  ３２２……第１の結合部  ３３……スペーサ部  ３４……第２の部位  ３４１……第２の側鎖  ３４２……第２の結合部  ３５……標識部  ３６……高分子膜  ３７……重合開始剤  ３８……重合体  ４……検出対象物  ４１……第１の領域  ４２……第２の領域
【図１】
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【図２】
2008096406.tif 000018
【図３】
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【図４】
2008096406.tif 000020
【図５】
2008096406.tif 000021
【図６】
2008096406.tif 000022
【図７】
2008096406.tif 000023
【図８】
2008096406.tif 000024
【図９】
2008096406.tif 000025
【図１０】
2008096406.tif 000026
【図１１】
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