(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路に形成され、接触する被検査体の物性に応じて発振周波数が変化する発振部と、前記発振周波数を検出する発振周波数検出部と、液中に分散した特定の被検査体を任意の位置に移動させるための１対以上の電極対とを備えるセンサ装置を用いて、液中に分散した第１の生体物質の抗体抗原反応の対象となる第３の生体物質を検出する検出方法であって、
前記発振部は、１組の電極から構成されたセンシング電極を備えており、
前記第１の生体物質が吸着した第２の生体物質を前記電極対が捕捉する工程と、
前記第３の生体物質の有無を前記センシング電極によって検出する工程とを含むことを特徴とする検出方法。
【請求項２】
前記発振部は、１組の電極から構成されたセンシング電極を備えており、
前記電極対が前記特定の被検査体を移動させる前記任意の位置は、前記１組の電極の中間位置であることを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項３】
前記電極対と前記センシング電極とは、前記半導体集積回路のトップメタル層に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の検出方法。
【請求項４】
前記電極対は、液中に分散した複数の被検査体に応じた電圧信号が印加されることにより、前記複数の被検査体のうちの前記特定の被検査体を前記任意の位置に移動させると共に、残りの被検査体を前記任意の位置から遠ざけることを特徴とする請求項３に記載の検出方法。
【請求項５】
前記電極対上に、前記被検査体に含まれる生体物質が入る領域を有するウェル構造が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項６】
前記第２の生体物質は、抗原抗体反応で活性化する生体物質であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置、検出方法、及びセンサユニットに関し、より詳細には、液体中に存在する被検査体及びその状態を検出するセンサ装置、センサ装置、検出方法、及びセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
各家庭及び簡易診断所等で利用される人体の診断機器には、低価格化、小型化、検査時間の短縮化、及び操作の簡便性等が要求される。このような要求を満たす診断機器として、半導体集積回路に形成されたセンサ装置が挙げられる（例えば、非特許文献１及び２）。
【０００３】
非特許文献１及び２に開示されている従来のセンサ装置を図２０に示す。図２０に示すように、センサ装置１０は、半導体集積回路に形成されており、発振部１１と、発振周波数検出部１２とを備えている。発振部１１は、抵抗Ｒ１と、共振器１３とで構成されている。共振器１３は、クロスカップルされたトランジスタＭ１，Ｍ２、インダクタＬ１，Ｌ２、被検査体２０と接触させる２つのセンシング電極１４、及びキャパシタＣ３から構成されている。共振器１３の共振周波数は６〜３０ＧＨｚである。
【０００４】
２つのセンシング電極１４の斜視図を図２１に示す。また、図２１のＡ−Ａ線における板状電極１４１，１４２と周辺部材との矢視断面図を図２２に示す。図２１に示すように、各センシング電極１４は、それぞれが長方形をなす２つの板状電極１４１，１４２で構成されている。
【０００５】
この板状電極１４１，１４２は、図２２に示すように、半導体集積回路の最上位メタル配線層に形成されている。また、半導体集積回路の各メタル配線層の間には層間絶縁膜１６が配置されている。図２２では、便宜上、最上位のメタル配線層と、その下層の層間絶縁膜１６とのみを示している。層間絶縁膜１６の表面は、表面保護膜１５で覆われているが、２つの板状電極１４１，１４２が配置された領域では表面保護膜１５が開口している。このため、板状電極１４１，１４２の露出した上面は、被検査体２０に直接接触する。
【０００６】
次に、センサ装置１０の動作を説明する。センシング電極１４の近傍にある被検査体２０の誘電率が変化した場合、センシング電極１４への寄生容量値が変化し、共振器１３の共振周波数が変化する。共振周波数の変化に伴う発振部１１の発振周波数の変化を、発振周波数検出部１２を用いて検出する。以上の動作により、センサ装置１０は、センシング電極１４の近傍にある被検査体２０に生じた誘電率の変化を、発振部１１の発振周波数の変化として検出することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Jun-Chau Chien, Mekhail Anwar, Erh-Chia Yeh, Luke P. Lee, Ali M. Niknejad, "6.5/11/17.5/30-GHz high throughput interferometer-based reactance sensors using injection-locked oscillators and ping-pong nested chopping", VLSI Circuits Digest of Technical Papers, 2014 Symposium on, 1-2
【非特許文献２】Jun-Chau Chien, Mekhail Anwar, Erh-Chia Yeh, Luke P. Lee, Ali M. Niknejad, "A 6.5/17.5-GHz dual-channel interferometer-based capacitive Sensor in 65-nm CMOS for high-speed flow cytometry", Microwave Symposium (IMS), 2014 IEEE MTT-S International, 1-4
【非特許文献３】Yuhki Yanase, Takaaki Hiragun, Tetsuji Yanase, Tomoko Kawaguchi, Kaori Ishii, Michihiro Hide, “Evaluation of peripheral blood basophil activation by means of surface plasmon resonance imaging”, Biosensors and Bioelectronics 32 (2012) 62-68
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図２０に示したセンサ装置１０は、センシング電極１４の近傍にある被検査体２０に生じた誘電率の変化を、センシング電極１４への寄生容量値の変化に伴う発振部１１の発振周波数の変化として検出し、被検査体２０を検出するため、センサ表面において、センシング電極１４の近傍で被検査体２０に対する感度が最大となるような感度分布を有することが分かっている。
【０００９】
被検査体として細胞をはじめとする誘電体粒子を検査する場合には、液体中で検査が行われることが多い。そこで、図２０のセンサ装置が形成された半導体集積回路を単体で使用し、被検査体を含む液体を接触させてセンシングを行おうとすると、標的とする被検査体をセンサ表面上の適切な位置に選択的に配置する手段が備えられていないため、標的とする被検査体に対する検出感度が良くない。また、標的とする被検査体の液体中での分布によって検出感度が左右されるという課題がある。
【００１０】
非特許文献１及び２に開示されているセンサ装置では、被検査体をセンシング電極近傍に配置するために、フォトレジストであるＳＵ−８及びシリコーンゴムの１種であるＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）によって形成されたマイクロ流路を、センサ装置が形成された半導体集積回路と統合している。これにより、液体の流れを制御して上記の課題の解消を図っている。
【００１１】
しかしながら、マイクロ流路を半導体集積回路と統合するにあたっては、半導体プロセスとは別の工程が必要となり一連の製造プロセスが複雑化すること、及び液体の駆動力となるポンプ（例えば、シリンジポンプ）を外部に設ける必要があり、統合した装置が大型化すること、といった課題がある。
【００１２】
そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体中に分散する標的の被検査体に対する検出感度の向上を容易に実現できるセンサ装置、検出方法、及びセンサユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る検出方法は、半導体集積回路に形成され、接触する被検査体の物性に応じて発振周波数が変化する発振部と、前記発振周波数を検出する発振周波数検出部と、液中に分散した特定の被検査体を任意の位置に移動させるための１対以上の電極対とを備えるセンサ装置を用いて、液中に分散した第１の生体物質の抗体抗原反応の対象となる第３の生体物質を検出する検出方法であって、前記発振部は、１組の電極から構成されたセンシング電極を備えており、前記第１の生体物質が吸着した第２の生体物質を前記電極対が捕捉する工程と、前記第３の生体物質の有無を前記センシング電極によって検出する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、液体中に分散する標的の被検査体に対する検出感度の向上を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る共振器の等価回路を示す回路図である。
【図３】被検査体の移動手段として電極対を備えた本発明の一実施形態に係るセンサ装置が形成された半導体集積回路を示す概略図である。
【図４】図中の（ａ）は、電極対に交流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対に交流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【図５】図中の（ａ）は、電極対に交流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対に交流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るセンサユニットが形成された半導体集積回路を示す概略図である。
【図７】図中の（ａ）は、電極対に交流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対に交流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【図８】図中の（ａ）は、電極対に交流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対に交流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【図９】図中の（ａ）は、電極対に直流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対に直流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【図１０】図中の（ａ）は、被検査体の移動手段として電極対を備えたセンサ装置が形成された半導体集積回路を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図であり、（ｃ）は、ウェル構造を有しない場合の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図１１】図１０の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図１２】図１０の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図１３】発振周波数検出部が検出する発振部の発振周波数を示す図である。
【図１４】図中の（ａ）は、図１０の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図であり、（ｂ）は、発振周波数検出部が検出する発振部の発振周波数を示す図である。
【図１５】図１０の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図１６】発振周波数検出部が検出する発振部の発振周波数を示す図である。
【図１７】センサユニットが形成された半導体集積回路を示す概略図である。
【図１８】センサユニットが形成された半導体集積回路を示す概略図である。
【図１９】センサユニットが形成された半導体集積回路を示す概略図である。
【図２０】従来のセンサ装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】２つのセンシング電極の斜視図である
【図２２】図２１のＡ−Ａ線における板状電極と周辺部材との矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成は、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲を当該構成のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、以下で説明する図面においては、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
〔基本となるセンサ装置の説明〕
後述する実施形態において共通して用いるセンサ装置の構成及び動作について以下に説明する。本センサ装置は、半導体集積回路の表面に被検査体を接触させて、被検査体が持つ誘電率又は透磁率、或いは被検査体の性質が変化したときに変化する誘電率又は透磁率等の物性を検知するセンサ装置である。
【００１８】
（センサ装置の構成）
図１は、本センサ装置３０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、センサ装置３０は、発振部３１と、発振周波数検出部３２とを備える。
【００１９】
発振部３１は、共振器３３、差動回路３４及びセンシング電極３５を備えたＬＣ発振回路であり、図示しない半導体集積回路基板上に半導体集積回路の一部として形成されている。発振部３１は、接触する被検査体２０の物性に応じて発振周波数が変化する。以下では、接触する被検査体２０の複素誘電率に応じて発振周波数が変化する場合を例に挙げて、本センサ装置３０について説明する。
【００２０】
本センサ装置３０は、水を主成分に持つ生体細胞又は組織を主な被検査体２０としている。周波数３０〜２００ＧＨｚでは、水の複素誘電率の変化が大きく、誘電率の周波数特性の変化を高感度で検出できるため、発振部３１の発振周波数は、３０〜２００ＧＨｚであることが好ましい。
【００２１】
共振器３３は、キャパシタＣ０，Ｃ１１，Ｃ１２及びインダクタＬ０を有している。インダクタＬ０及びキャパシタＣ０は、並列に接続されている。キャパシタＣ１１の一端は、センシング電極３５を構成する１組の板状電極の一方に接続されており、キャパシタＣ１２の一端は、センシング電極３５を構成する１組の板状電極の他方に接続されている。キャパシタＣ１１，Ｃ１２のそれぞれの他端には、被検査体２０が接触している。これにより、キャパシタＣ１１，Ｃ１２は、被検査体２０と直列に接続される。キャパシタＣ１１，Ｃ１２は、図示しない半導体集積回路基板の表面上の保護膜によって構成されている。
【００２２】
また、共振器３３は、被検査体２０の複素誘電率に応じて共振周波数が変化し、複素誘電率を検出するセンサ部として機能する。キャパシタＣ０は、図示しない配線又は差動回路６の寄生容量によって形成されてもよい。
【００２３】
発振周波数検出部３２は、発振部３１の発振周波数を検出する部分であり、公知の周波数検出回路を利用することができる。発振周波数検出部３２は、半導体集積回路に形成されてもよいし、半導体集積回路外に形成されてもよい。
【００２４】
差動回路３４は、差動トランジスタ対を含む回路であり、例えば、互いにクロスカップルされた複数のトランジスタからなる差動回路のような公知の差動回路によって適宜形成されている。
【００２５】
ここで、本センサ装置３０は、被検査体２０の移動手段を備えている。具体的には、本センサ装置３０は、被検査体２０の移動手段として電極対を備えている。これについては、後述する。
【００２６】
（発振部の発振周波数）
次に、被検査体２０の複素誘電率と発振部の発振周波数との関係について説明する。図２は、共振器３３の等価回路を示す回路図である。
【００２７】
被検査体２０が空気の場合に検出される容量をＣａｉｒとし、被検査体２０の比複素誘電率ε＝εｒ−ｊεｉとすると、以下の式（１）が得られる。
【００２８】
【数１】
0006676486.tif 000002
【００２９】
ここで、Ｃ２及びＧ２（＝１／Ｒ２（抵抗））は、それぞれ被検査体２０が含むキャパシタンス及びコンダクタンスであり、共振器３３は、図２に示す等価回路で表される。
【００３０】
図２において、計算の簡易化のため、キャパシタＣ１１，Ｃ１２は、キャパシタＣ１として１つにまとめている。共鳴条件を考慮することにより、発振部３１の発振周波数ｆｒｅｓは、以下の式（２）のように表すことができる。
【００３１】
【数２】
0006676486.tif 000003
【００３２】
よって、ｆｒｅｓは、複素誘電率の実部及び虚部双方の関数であることが分かる。
【００３３】
（センサ装置の動作）
次に、センサ装置３０の動作を説明する。
【００３４】
センサ装置３０では、共振器３３に含まれるセンシング電極３５を構成する２枚の電極間にキャパシタＣ１１及びキャパシタＣ１２を通して直列接続された被検査体２０の複素誘電率を共振器３３の共振周波数として検出する。発振周波数検出部１２は、共振器３３の共振周波数として発振部３１の発振周波数を検出する。すなわち、センサ装置３０では、発振周波数検出部１２が、被検査体２０の複素誘電率を発振部３１の発振周波数として検出する。
【００３５】
ここで、被検査体２０の複素誘電率が変化した場合、共振器３３の共振周波数が変化する。発振周波数検出部３２は、共振周波数の変化に伴う発振部３１の発振周波数の変化を検出する。そこで、センサ装置３０では、発振周波数検出部１２が、被検査体２０の複素誘電率の変化を発振部３１の発振周波数の変化として検出する。
【００３６】
（被検査体の移動手段）
以下に、本センサ装置３０が備える被検査体の移動手段を説明する。図３は、被検査体の移動手段として電極対３６を備えたセンサ装置３０が形成された半導体集積回路４０を示す概略図である。
【００３７】
図３に示すように、半導体集積回路４０に図１のセンサ装置３０が形成されている。図３では、図１におけるキャパシタＣ０，Ｃ１１，Ｃ１２、発振周波数検出部３２及び差動回路３４をまとめて回路群３７として図示している。
【００３８】
センサ装置３０を構成する半導体集積回路のメタル層により、センシング電極３５近傍に１対以上の電極によって電極対３６が形成されている。この電極対３６には、センサ装置３０の外部から交流又は直流の電圧信号を印加することが可能であり、当該電圧信号によって発生する電界を用いて電極対３６近傍の被検査体を移動させることができる。
【００３９】
このように、電極対３６に電圧信号を印加することによって発生する誘電泳動力もしくは電気泳動力を利用して被検査体を任意の位置に移動させることができる。例えば、電極対３６に電圧信号を印加し、発振部３１のセンシング電極３５近傍に被検査体を移動させることにより、センサ装置３０の被検査体に対する検出感度を向上させることができる。本センサ装置３０を用いれば、電極対３６を用いるのみで、液体中に分散する標的の被検査体に対する検出感度の向上を容易に実現することができる。
【００４０】
印加電圧実効値の大きさに対する、被検査体を移動させる力の効率を向上するためには、電極対３６を、半導体集積回路の表層に近いメタル層によって構成すること、特にトップメタル層によって構成することで電極対３６近傍の電場を強くすることが好ましい。これにより、電極対３６に印加する電圧信号によって発生する電界強度がセンサ装置３０の表面近傍で強くなることによって、被検査体に対する誘電泳動力が大きくなる効果が得られる。
また、被検査体の複素誘電率に対する感度を向上させるためには、センシング電極３５を半導体集積回路の表層に近いメタル層によって構成すること、特にトップメタル層によって構成することが好ましい。これにより、センシング電極３５によって発生する電界強度がセンサ装置３０の表面近傍で強くなることによって、センサ装置３０の被検査体の複素誘電率に対する感度が向上する効果が得られる。また、電極対３６及びセンシング電極３５が半導体集積回路４０に一体的に形成されていることにより、センサ装置３０の小型化を図ることができる。
【００４１】
センサ装置３０の発振周波数検出部１２は、図１における共振器３３に含まれるセンシング電極３５を構成する２枚の電極間にキャパシタＣ１１及びキャパシタＣ１２を通して直列接続された被検査体の複素誘電率を共振器３３の共振周波数として検出する。これは、図３において、センシング電極３５近傍に存在する被検査体の複素誘電率を検出することと等しい。
【００４２】
検出周波数への影響は、センシング電極３５を構成する２枚の板状電極の中間領域（中間位置）に存在する被検査体の存在によるものが大きい。そこで、電極対３６に印加した電圧信号によって発生する電界強度の実効値が最も強くなる位置、すなわち電極対３６の中間領域が、センシング電極３５を構成する２枚の板状電極の中間領域と重なるように適宜設計するものとする。これにより、被検査体を、センシング電極３５を構成する２枚の板状電極の中間領域に移動させることができる。
【００４３】
〔実施形態１〕
（センサ装置の構成）
本実施形態に係るセンサ装置の構成は、図３に示したセンサ装置３０の構成と同様である。
【００４４】
（動作・効果）
１種類の被検査体が分散した液中において、本実施形態に係るセンサ装置３０を使用する例を、図４を用いて説明する。図４の（ａ）は、電極対３６に交流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対３６に交流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【００４５】
まず、図４の（ａ）に示すように、センサ装置３０の表面に、細胞をはじめとする誘電体粒子である１種類の被検査体２１を含んだ液体（ここでは図示しない）を接触させる。ここで、液体の種類としては任意の選択が可能である。例えば、被検査体２１が細胞であれば、細胞周辺のｐＨ又は浸透圧を適切な値に保つために、液体としてリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）が一般的に用いられる。
【００４６】
次に、電極対３６に角周波数ωを持つ交流電圧信号を印加する。角周波数ωの正弦波電圧信号によって、液体中の被検査体２１に及ぼされる誘電泳動力＜ＦＤＥＰ＞は、液体の複素誘電率εｍ＊＝εｍ−ｊσｍ／ω、被検査体の複素誘電率εｐ＊＝εｐ−ｊσｐ／ω、被検査体の半径ｒ、正弦波電圧によって発生する電界強度の実効値ＥＲＭＳとすると、以下の式（３）で表される。
【００４７】
【数３】
0006676486.tif 000004
【００４８】
式（３）中のＲｅ［（εｐ＊−εｍ＊）／（εｐ＊＋２εｍ＊）］が正であれば、被検査体２１に対して電界強度の強い方向へ向かう力（正の誘電泳動力）が働く。一方、式（３）中のＲｅ［（εｐ＊−εｍ＊）／（εｐ＊＋２εｍ＊）］が負であれば、電界強度の強い方向へ向かう力に対して反発する力（負の誘電泳動力）が働く。
【００４９】
本実施形態では、被検査体２１に対して電界強度の強い方向、すなわち交流電圧信号を与える電極対３６の中間領域に向かう力が働くように、交流電圧信号の角周波数ωを選択する。交流電圧信号は、正弦波に限らず周期的な関数であればよい。
【００５０】
電極対３６に対して印加する交流電圧信号の周波数ｆ（＝ω／２π）は、細胞のような被検査体であれば数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚが選択されることが多い。この周波数は、本実施形態における発振周波数検出部１２が検出する発振周波数（３０〜２００ＧＨｚ）とは離れたものであるため、交流電圧信号を電極対３６に印加しながら検査を行っても、発振周波数検出部１２による検出を阻害するものではない。
【００５１】
図４の（ｂ）に示すように、正の誘電泳動力により、被検査体２１は、電極対３６の中間領域に集められる。この中間領域は、センシング電極３５を構成する２枚の板状電極の中間領域と重なるように設計されている。そのため、この状態で発振周波数検出部１２が発振部３１の発振周波数を検出することにより、被検査体２１の複素誘電率による発振周波数、ならびに被検査体２１の複素誘電率の変化に伴う発振周波数の変化を感度良く検出することが可能となる。
【００５２】
例えば、正常に機能している細胞とがん細胞とでは、誘電特性が異なるということが知られている。がん化していると疑われる細胞及び正常であることが保証されている細胞のそれぞれについて培養を行い、それぞれの培養細胞を含む液体培地について、本実施形態に係るセンサ装置３０を用いて検査を行う。センサ装置３０を用いて、両細胞による発振部３１の発振周波数を取得し、両細胞による発振周波数を比較することによって、がん化していると疑われる細胞ががん化しているのか、正常であるのかの判定を行うことが可能となる。
【００５３】
〔実施形態２〕
（センサ装置の構成）
本実施形態に係るセンサ装置の構成は、図３に示したセンサ装置３０の構成と同様である。
【００５４】
（動作・効果）
２種類以上の誘電体粒子が分散した液中において、本実施形態に係るセンサ装置３０を使用する例を、図５を用いて説明する。図５の（ａ）は、電極対３６に交流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対３６に交流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【００５５】
まず、図５の（ａ）に示すように、センサ装置３０の表面に、細胞をはじめとする誘電体粒子である２種類以上の被検査体を含んだ液体（ここでは図示しない）を接触させる。本図では、液体には、標的とする被検査体２２と、標的としない被検査体２３との２種類の被検査体が分散している。なお、標的としない被検査体２３は複数種類であっても構わない。
【００５６】
次に、電極対３６に角周波数ωを持つ交流電圧信号を印加する。本実施形態では、標的とする被検査体２２に対して正の誘電泳動力が働き、標的としない被検査体２３に対して負の誘電泳動力が働くように、交流電圧信号の角周波数ωを選択する。
【００５７】
図４の（ｂ）に示すように、この交流電圧信号によって生じた誘電泳動力によって、標的とする被検査体２２は電極対３６の中間領域、すなわちセンシング電極３５の中間領域に集まり、標的としない被検査体２３はセンシング電極３５から遠ざかる。この状態で発振周波数検出部１２が発振部３１の発振周波数を検出することにより、標的とする被検査体２２以外の被検査体２３が混在した液体中においても、標的とする被検査体２２の複素誘電率による発振周波数、ならびに被検査体２２の複素誘電率の変化に伴う発振周波数の変化を選択的に検出することが可能となる。
【００５８】
例えば、血液は、赤血球をはじめ複数種類の血球細胞が血漿内に分散した液体である。交流電圧信号の角周波数ωを、血液中の標的とする血球細胞の誘電特性に合わせて適切に設定のうえ、血液について本実施形態に係るセンサ装置３０を用いて検査を行うことにより、血液の遠心分離等の成分分離処理を行うことなく、本実施形態に係るセンサ装置３０のみで標的とする血球細胞に対する誘電特性の測定が可能となる。
【００５９】
〔実施形態３〕
（センサユニットの構成）
本実施形態に係るセンサユニットの構成について、図６を用いて説明する。図６は、センサユニット５０が形成された半導体集積回路４０を示す概略図である。
【００６０】
図６に示すように、半導体集積回路４０にセンサユニット５０が形成されており、センサユニット５０は、複数のセンサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・からなる。各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・は、図３に示したセンサ装置３０の構成と同様である。各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・は、電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・を互いに独立して有していてもよいし、互いに共通で有していてもよい。
【００６１】
（動作・効果）
１種類の被検査体が分散した液中において、本実施形態に係るセンサユニット５０を使用する例を、図７を用いて説明する。図７の（ａ）は、電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・に交流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・に交流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【００６２】
まず、図７の（ａ）に示すように、各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・の表面に、細胞をはじめとする誘電体粒子である１種類の被検査体２４を含んだ液体（ここでは図示しない）を接触させる。なお、液体中には、実施形態２のように標的としない被検査体も含まれていても構わない。
【００６３】
次に、各電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・に角周波数ωを持つ交流電圧信号を印加する。本実施形態では、被検査体２４に対して正の誘電泳動力が働くように、交流電圧信号の角周波数ωを選択する。
【００６４】
図７の（ｂ）に示すように、この交流電圧信号によって生じた誘電泳動力によって、被検査体２４は各電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・の中間領域、すなわち各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・のセンシング電極３５の中間領域に集まる。液体に含まれる被検査体２４は、センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・の表面上で濃度分布を持ち、正の誘電泳動力によって各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・のセンシング電極３５の中間領域に集められる被検査体２４の数は、電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・近傍の被検査体２４の濃度に影響される。
【００６５】
そこで、本実施形態に係るセンサユニット５０では、各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・の発振周波数検出部１２が発振部３１の発振周波数を検出し、互いに比較することにより、各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・の表面上における被検査体２４の濃度分布が各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・の検出感度に及ぼす影響を軽減することが可能となる。
【００６６】
なお、液体中に標的としない被検査体も含む場合は、実施形態２と同じ操作を行えばよい。これにより、標的とする被検査体のみが各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・のセンシング電極３５の中間領域に集中した状態で各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・の発振周波数検出部１２が発振部３１の発振周波数を検出することができる。
【００６７】
〔実施形態４〕
（センサユニットの構成）
本実施形態に係るセンサユニットの構成は、図６に示したセンサユニット５０の構成と同様である。ただし、各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・は、電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・を互いに独立して有している。
【００６８】
（動作・効果）
２種類以上の被検査体が分散した液中において、本実施形態に係るセンサユニット５０を使用する例を、図８を用いて説明する。図８の（ａ）は、電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・に交流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・に交流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【００６９】
まず、図８の（ａ）に示すように、各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・の表面に、細胞をはじめとする誘電体粒子である２種類以上の被検査体を含んだ液体（ここでは図示しない）を接触させる。本図では、液体には、標的とする被検査体２４と、標的とする被検査体２５との２種類の被検査体が分散している。なお、標的とする被検査体は、３種類以上であっても構わない。
【００７０】
次に、各電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・に角周波数ωを持つ交流電圧信号を印加する。本実施形態では、電極対３６Ａについては、標的とする被検査体２４に対して正の誘電泳動力が働くように、交流電圧信号の角周波数ωを選択し、電極対３６Ｂについては、標的とする被検査体２５に対して正の誘電泳動力が働くように、交流電圧信号の角周波数ωを選択する。
【００７１】
図８の（ｂ）に示すように、この交流電圧信号によって生じた誘電泳動力によって、被検査体２４はセンサ装置３０Ａのセンシング電極３５近傍に集まり、被検査体２５はセンサ装置３０Ｂのセンシング電極３５近傍に集まる。この状態で各センサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・の発振周波数検出部１２が発振部３１の発振周波数を検出することにより、標的とする被検査体が複数種類混在した液体中においても、標的とする被検査体２４及び被検査体２５の複素誘電率による発振周波数、ならびに被検査体２１の複素誘電率の変化に伴う発振周波数の変化の選択的な検出を同時に行うことが可能となる。
【００７２】
例えば、血液は、赤血球をはじめ複数種類の血球細胞が血漿内に分散した液体である。交流電圧信号の角周波数ωを、血液中の標的とする複数種類の血球細胞の誘電特性に合わせて適切に設定のうえ、血液について本実施形態に係るセンサユニット５０を用いて検査を行うことにより、血液の遠心分離等の成分分離処理を行うことなく、本実施形態に係るセンサユニット５０のみで標的とする各血球細胞に対する誘電特性の同時測定が可能となる。
【００７３】
なお、以上では、説明を簡潔にするために、複数のセンサ装置３０Ａ，３０Ｂ，・・・のうちセンサ装置３０Ａ及びセンサ装置３０Ｂが行う動作のみ述べたが、他のセンサ装置についてもセンサ装置３０Ａ，３０Ｂと同様の動作を行わせてもよい。
【００７４】
〔実施形態５〕
（センサ装置の構成）
本実施形態に係るセンサ装置の構成は、図３に示したセンサ装置３０の構成と同様である。ただし、本実施形態では、電極対３６に直流電圧信号を印加することにより、電荷の偏りを持つ被検査体を誘導する。そのため、誘電泳動力を用いて被検査体を移動させていた実施形態１〜４とは異なり、本実施形態では、被検査体は電極対３６の中間領域ではなく、電極対のうち直流電圧信号を印加した電極に向かう方向、もしくは反発する方向へ移動する。なお、直流電圧信号を印加する電極は、電極対３６のうち一方であってもよいし、双方であってもよい。
【００７５】
よって、本実施形態に係るセンサ装置３０では、電極対３６を実施形態１〜４と同様の位置に配置してもよいが、電極対３６のうち直流電圧信号を印加する電極はセンシング電極３５を構成する２枚の板状電極の中間位置にある方が好ましい。また、より多くの被検査体を移動させるためには、電極対３６のうち直流電圧信号を印加する電極に多くの電荷が与えられるように、電極面積が広い方が好ましい。
【００７６】
なお、実施形態３及び４と同様に、本実施形態に係るセンサ装置３０を複数備えたセンサユニットを構成してもよい。
【００７７】
（動作・効果）
１種類の被検査体が分散した液中において、本実施形態に係るセンサ装置３０を使用する例を、図９を用いて説明する。図９の（ａ）は、電極対３６に直流電圧信号を印加する前の状態を示す図であり、（ｂ）は、電極対３６に直流電圧信号を印加した後の状態を示す図である。
【００７８】
図９の（ａ）に示すように、センサ装置の表面に、イオン、分子、ＤＮＡ等をはじめとする荷電粒子である１種類の被検査体２７を含んだ液体（ここでは図示しない）を接触させる。なお、液体中には、実施形態２のように標的としない被検査体も含まれていても構わない。
【００７９】
次に、電極対３６に直流電圧信号を印加する。図９の（ｂ）に示すように、電極対３６のうち一方又は双方に直流電圧信号を印加することにより、被検査体２７が直流電圧信号を印加した電極に引き寄せられる。本図においては、負に帯電した被検査体が、正の直流電圧信号が印加された電極に引き寄せられているが、その逆に正に帯電した被検査体を、負の直流電圧信号を印加した電極に引き寄せてもよい。
【００８０】
これにより、被検査体２６はセンシング電極３５近傍に集まる。この状態で発振周波数検出部１２が発振部３１の発振周波数を検出することにより、被検査体２６による発振周波数を選択的に測定することが可能となる。
【００８１】
〔実施形態６〕
（センサ装置の構成）
本実施形態に係るセンサ装置の構成について、図１０を用いて説明する。図１０の（ａ）は、被検査体の移動手段として電極対３６を備えたセンサ装置３０が形成された半導体集積回路４０を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図であり、（ｃ）は、ウェル構造を有しない場合の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【００８２】
まず、図１０の（ａ）に示すように、本実施形態に係るセンサ装置の構成は、図３に示したセンサ装置３０の構成と同様である。ただし、本実施形態では、センサ装置３０は、図１０の（ｂ）に示すように、１対の電極対３６上に、保護膜１１５を介して、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）によるウェル構造１１６を有している。ウェル構造１１６は、細胞２０２が１個入る穴１１７を有する。
【００８３】
このセンサ装置３０では、実施形態１〜３で説明した方法と同様の処理を行うことにより、被検査体におけるタンパク質の有無が検出できる。
【００８４】
（効果）
図１０の（ｃ）に示す状態で細胞２０２を捕捉した状態を維持するためには、電極対３６に交流電界を印加し続ける必要がある。しかし、図１０の（ｂ）に示す状態になると、ウェル構造１１６と細胞２０２との相互作用によって、細胞２０２を捕捉後に電極対３６に印加した交流電界を停止しても、ウェル構造１１６に細胞２０２が物理吸着して捕捉状態が継続される。
【００８５】
また、ウェル構造１１６を有さないセンサ装置において誘電泳動を実施すると、図１０の（ｃ）に示すように、電極対３６間に複数の細胞２０２が捕捉される可能性がある。しかし、本実施形態に係るセンサ装置３０のように、ウェル構造１１６を導入することにより、１個の細胞２０２のみが捕捉されるので、検査に定量性を持たせることが可能となる。
【００８６】
〔実施形態７〕
（センサ装置の構成）
本実施形態に係るセンサ装置の構成は、図３に示したセンサ装置３０の構成と同様である。図１１に、図１０の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図を示す。
【００８７】
図１１の（ａ）に示すように、センサ装置３０では、保護膜１１５上に水２０１を接触させている。水２０１には、電気泳動を調整するために、必要に応じてイオン等を注入する。また、必要に応じて、水のこぼれ及び乾燥を防ぐために、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）、樹脂及び二酸化珪素（ＳｉＯ２）等で、容器及び流路を形成する。
【００８８】
（動作）
図１１の（ａ）に示すように、水２０１に第２の生体物質である細胞２０２を注入する。次に、誘電泳動用の電極対３６に細胞２０２が電極対３６間に捕捉されるような電圧及び周波数の交流電圧を印加する。さらに、必要に応じて、水２０１中の導電率σをイオン注入等で調整する。具体的には、上述した式（３）から、誘電泳動力ＦＤＥＰが捕捉方向になるように、電圧、周波数及び導電率σを設定する。これにより、細胞２０２は、図１１の（ｂ）に示すように、電極対３６間に捕捉される。
【００８９】
次に、水２０１に第１の生体物質である抗体２０３を注入する。これにより、抗体２０３は、細胞２０２に吸着され、電極対３６の間のセンサ表面に固定化されることになる。これは、抗体２０３が、センシング電極３５の間のセンサ表面に固定化されることと同一である。
【００９０】
（タンパク質検査）
本実施形態に係るセンサ装置３０を用いたタンパク質検査について、図１２〜図１４を用いて説明する。図１２は、図１０の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図であり、図１３は、発振周波数検出部３２が検出する発振部３１の発振周波数を示す図である。また、図１４の（ａ）は、図１０の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図であり、（ｂ）は、発振周波数検出部３２が検出する発振部３１の発振周波数を示す図である。
【００９１】
図１２の（ａ）に示すように、上述した方法で抗体２０３をセンサ表面上に固定化した状態で誘電特性の測定を行う。発振周波数検出部３２は、図１２の（ａ）に示す状態の発振部３１の発振周波数ｆ１を検出する（図１３の（ａ））。
【００９２】
次に、図１２の（ｂ）に示すように、センサ装置３０に接触している水２０１に、タンパク質２０７を含む被検査体２０４を注入して、誘電特性の測定を行う。そして、発振周波数検出部３２は、図１２の（ｂ）に示す状態の発振部３１の発振周波数ｆ２を検出する。
【００９３】
ここで、図１２の（ｂ）に示すように、被検査体２０４中に、抗体２０３と抗原・抗体反応の対象となるタンパク質が存在しない場合（すなわち、タンパク質２０７が、抗体２０３と抗原・抗体反応の対象となるたんぱく質ではない場合）には、センサ装置３０は、図１２の（ａ）に示す状態のままとなり、発振部３１の発振周波数ｆ２は、ｆ１のままとなる（図１３の（ｂ））。
【００９４】
一方、被検査体２０４中に抗体２０３の標的となる第３の生体物質であるタンパク質２０５が存在すると、センサ装置３０は、図１２の（ａ）から図１４の（ａ）に示すような状態になる。これにより、水２０１の誘電率が変化する。
【００９５】
このように比複素誘電率ε＝εｒ−ｊεｉが変化すると、上述した式（２）より、発振周波数ｆｒｅｓが変化する。つまり、被検査体２０４中に、抗体２０３と抗原・抗体反応の対象となる第３の生体物質であるタンパク質２０５が存在すると、ｆ２≠ｆ１となる（図１４の（ｂ））。
【００９６】
保護膜１１５に接触した水２０１に被検査体２０４を注入する前の発振部３１の発振周波数ｆ１と、注入後の発振部３１の発振周波数ｆ２とを発振周波数検出部３２で検出すると、ｆ２≠ｆ１であれば、被検査体２０４中に第３の生体物質であるタンパク質２０５が存在し、ｆ２＝ｆ１であれば、被検査体２０４中に第３の生体物質であるタンパク質２０５が存在しないと判定できる。
【００９７】
（効果）
ユーザは、被検査体２０４を注入前の発振器の発振周波数ｆ１と、注入後の発振周波数２を比較することにより、被検査体２０４中にタンパク質２０５が有るか無いかを判定することが可能となる。
【００９８】
誘電泳動を用いて細胞２０２を所望の位置に捕捉して、抗体２０３を細胞２０２に吸着させることにより、センサ表面上の所望の位置に抗体２０３を選択的に固定化することが可能となる。これにより、センサ装置３０のセンシング感度が高い位置のみに抗体２０３を選択的に固定化することでタンパク質２０５のセンシング感度を実効的に上げることが可能となる。
【００９９】
（限定解除）
本実施形態に係るセンサ装置３０を用いれば、例えば、抗体２０３が抗オボアルブミン抗体である場合には、被検査体２０４に卵白を構成する主要なタンパク質であるオボアルブミンの有無を判定する食品アレルゲン検査が可能となる。なお、抗体２０３は、抗オボアルブミン抗体に限定されるものではなく、ホエー又はカゼイン等のその他のタンパク質を捕捉する抗体であってもよい。
【０１００】
さらに、抗体２０３が抗Ａ抗体であれば、Ａ型及びＡＢ型の血液中の赤血球表面に存在するＡ抗原が被検査体２０４中に存在するか否かを検出可能となる。なお、抗体２０３は、抗Ａ抗体に限定されるものではなく、抗Ｂ抗体であってもよい。
【０１０１】
また、水２０１は、水に限定されるものではなく、抗体２０３とタンパク質２０５との抗体・抗原反応を阻害しなければ、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）等の他の液体であってもよい。
【０１０２】
〔実施形態８〕
（センサ装置の構成）
本実施形態に係るセンサ装置の構成は、図３に示したセンサ装置３０の構成と同様である。
【０１０３】
（動作）
本実施形態では、第１の生体部物質である抗体２０３が吸着した第２の生体物質である細胞２０２を事前に用意し、水２０１に注入すれば、誘電泳動処理のみで、図１２の（ａ）に示したように、抗体２０３が吸着した細胞２０２をセンサ表面に選択的に固定化することが可能となる。
【０１０４】
次に、実施形態１と同様に、保護膜１１５に接触した水２０１に被検査体２０４を注入する前の発振部３１の発振周波数ｆ１と、注入した後の発振周波数ｆ２を発振周波数検出部３２で検出する。ｆ２≠ｆ１であれば、被検査体２０４中に第３の生体物質であるタンパク質２０５が存在し、ｆ２＝ｆ１であれば、被検査体２０４中に第３の生体物質であるタンパク質２０５が存在しないと判定できる。
【０１０５】
（効果）
抗体２０３が吸着した細胞２０２を事前に用意することにより、誘電泳動処理のみで実施形態１と同様の構成を実現することが可能となる。つまり、実施形態１と同様の効果が誘電泳動処理のみで得られる。
【０１０６】
〔実施形態９〕
（センサ装置の構成）
本実施形態に係るセンサ装置の構成は、図３に示したセンサ装置３０の構成と同様である。
【０１０７】
（動作）
本実施形態に係るセンサ装置３０を用いたタンパク質検査について、図１５及び図１６を用いて説明する。図１５は、図１０の（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図であり、図１６は、発振周波数検出部３２が検出する発振部３１の発振周波数を示す図である。
【０１０８】
本実施形態では、第２の生体物質である細胞２０２として肥満細胞を用いて実施形態１又は２と同様の処理を行い、図１５の（ａ）に示すように、抗体２０３が吸着した細胞２０２をセンサ表面に選択的に固定化した状態にする。
【０１０９】
次に、実施形態１と同様に、保護膜１１５に接触した水２０１に被検査体２０４を注入する前の発振部３１の発振周波数ｆ１と、注入後の発振周波数ｆ２とを発振周波数検出部３２で検出する（図１６）。ｆ２≠ｆ１であれば、被検査体２０４中に第３の生体物質タンパク質２０５が存在し、ｆ２＝ｆ１であれば、被検査体２０４中に第３の生体物質タンパク質２０５が存在しないと判定できる。
【０１１０】
（効果）
上述の非特許文献３によると、肥満細胞に吸着した抗体２０３がタンパク質２０５と抗体・抗原反応を起こすと、肥満細胞は活性化し、細胞全体の屈折率分布及び誘電率分布が変わる。さらに、肥満細胞が活性化すると、図１５の（ｂ）に示すように、ヒスタミン２０６を放出する。
【０１１１】
実施形態１又は２の場合、抗体・抗原反応による誘電率が変化する領域は、抗体２０３又はタンパク質２０５のサイズと同じ１０数ｎｍのオーダーとなる。一方、本実施形態においては、抗体・抗原反応によって誘電率が変化する領域は、細胞２０２のサイズと同じ数μｍのオーダーと劇的に広がるので、センサ装置３０による検出が容易になる。つまり、センサ装置３０によるタンパク質２０５のセンシング感度が大幅に改善されることになる。
【０１１２】
（限定解除）
細胞２０２は、肥満細胞に限定されない。細胞２０２に吸着した抗体２０３が抗体・抗原反応をすることで、細胞２０２全体が活性化して屈折率及び誘電率が変わる、もしくはヒスタミンを放出するのであれば、好塩基球等の他の細胞であってもよい。
【０１１３】
〔実施形態１０〕
（センサ装置の構成）
本実施形態に係るセンサユニットの構成について、図１７を用いて説明する。図１７は、センサユニット５０が形成された半導体集積回路４０を示す概略図である。
【０１１４】
図１７に示すように、本実施形態に係るセンサユニットの構成は、図６に示したセンサユニット５０の構成と同様である。ただし、各電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・は、互いに独立して周波数ｆ１１，ｆ１２の交流電源と接続可能となっている。
【０１１５】
なお、実施形態６と同様のウェル構造が、各発振部上に形成されている構成であってもよい。特に、各発振部に１個だけ細胞を捕捉する場合には、ウェル構造を有する方が望ましい。なお、図１７では、図が煩雑になるのを避けるため、ウェル構造を明示していない。
【０１１６】
（動作）
交流電源は、周波数ｆ１１を誘電泳動力が細胞を捕捉する方向に働く周波数に設定し、周波数ｆ１２を誘電泳動力が細胞をリリースする方法に働く周波数を設定する。
【０１１７】
まず、全電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・について、交流電源に接続しない、又は周波数ｆ１２の交流電源に接続する。これによって、誘電泳動力が働かない、又は細胞をリリースする方向に働くことになる。この状態では、全発振部に細胞が捕捉されることはない。この状態で、全発振部で、発振周波数ｆ０Ａ、ｆ０Ｂ、・・・を計測する。
【０１１８】
次に、全電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・に周波数ｆ１１の交流電源に接続する。これによって、誘電泳動力は細胞を捕捉する方向に働くことになる。この状態で、保護膜１１５に接触した水２０１に抗体２０３が付加された細胞２０２を導入して、実施形態１又は２と同様の誘電泳動処理を実施する。
【０１１９】
続いて、全発振部の発振周波数ｆ１Ａ，ｆ１Ｂ，・・・を計測する。その結果、例えば、センサ装置３０Ａの発振部について、ｆ０Ａ＝ｆ１Ａであれば、当該発振部に細胞２０２が捕捉されておらず、ｆ０Ａ≠ｆ１Ａであれば、当該発振部に細胞２０２が捕捉されていると判定を行う。捕捉の判定が出るまで、電極対３６Ａに周波数ｆ１１の交流電源に接続する。他の発振部についても同様のことを実施し、全発振部が細胞２０２を捕捉し、抗体２０３が固定化されていることを確認する。
【０１２０】
全発振部において、抗体２０３が固定化されていることのを確認したら、電極対３６Ａへの周波数ｆ１１の交流電源の接続を維持するか、当該交流電源から切り離すという処理を発振部ごとに行う。
【０１２１】
抗体２０３の固定化後に、実施形態５と同様に、保護膜１１５に接触した水２０１に被検査体２０４を注入する前のセンサ装置３０Ａの発振部の発振周波数ｆ１Ａと、注入後の発振周波数ｆ２Ａとを発振周波数検出部３２で検出する。ｆ２Ａ≠ｆ１Ａであれば、被検査体２０４中にタンパク質２０５が存在し、ｆ２Ａ＝ｆ１Ａであれば、被検査体２０４中にタンパク質２０５が存在しないと判定を行う。他の発振部についても同様の処理を実施する。
【０１２２】
（効果）
実施形態６と同様に、タンパク質２０５の濃度を、細胞２０２に付加する抗体２０３の個数単位で離散的に定量化することが可能となる。この処理を抗体２０３の固定化確認後に行うことにより、検査の定量化の信頼性が向上する。
【０１２３】
（限定解除）
以上では、全発振部に、抗体２０３が固定化されていることを確認してから、タンパク質検査に移行した。しかし、全発振部に限定されるのではなく、所定の数以上の発振部において抗体２０３が固定化されていることを確認したら、タンパク質検査に移行してもよい。この場合には、抗体２０３が固定化されていることが確認された発振部でのみタンパク質検査を実施する。
【０１２４】
また、以上では、電気泳動前後での発振部の発振周波数を比較したが、発振部１個をリファレンスとする方法もある。例えば、電極対３６Ｂのみ、交流電源に接続しない、又は周波数ｆ１２の交流電源に接続する。これにより、センサ装置３０Ｂの発振部には抗体２０３を付加した細胞２０２は捕捉されない。
【０１２５】
この状態で、電極対３６Ｂ以外の全電極対を周波数ｆ１１の交流電源に接続し、保護膜１１５に接触した水２０１に抗体２０３が付加された細胞２０２を導入する。センサ装置３０Ａの発振部３１Ａと、センサ装置３０Ｂの発振部３１Ｂとの発振周波数ｆ１Ａ，ｆ１Ｂを測定し、ｆ１Ａ＝ｆ１Ｂならば、センサ装置３０Ａの発振部に細胞２０２が捕捉されておらず、ｆ１Ａ≠ｆ１Ｂならば、センサ装置３０Ａの発振部に細胞２０２が捕捉されていると判断できる。これをセンサ装置３０Ｂの発振部以外の発振部全部、又は所定の数以上の発振部について行うことにより、抗体２０３を固定化する方法を採用してもよい。
【０１２６】
また、リファレンスは発振部１個に限定されるものではなく、精度を上げるために複数個の発振部をリファレンスとしてもよい。
【０１２７】
〔実施形態１１〕
（センサ装置の構成）
本実施形態に係るセンサユニットの構成について、図１８及び図１９を用いて説明する。図１８及び図１９は、センサユニット５０が形成された半導体集積回路４０を示す概略図である。
【０１２８】
図１８及び図１９に示すように、本実施形態に係るセンサユニットの構成は、図６に示したセンサユニット５０の構成と同様である。ただし、各電極対３６Ａ，３６Ｂ，・・・は、互いに独立して周波数ｆ１１，ｆ１２の交流電源と接続可能となっている。
【０１２９】
なお、実施形態６と同様のウェル構造が、各発振部上に形成されている構成であってもよい。特に、各発振部に１個だけ細胞を捕捉する場合には、ウェル構造を有する方が望ましい。なお、図１８及び図１９では、図が煩雑になるのを避けるため、ウェル構造を明示していない。
【０１３０】
（動作）
まず、図１８に示すように、電極対３６Ａを、周波数ｆ１１の交流電源に接続する。電極対３６Ａ以外の電極対は、交流電源に接続しない、又は周波数ｆ１２の交流電源に接続する。この状態では、電極対３６Ａにのみ細胞が捕捉され、それ以外の電極対では細胞は捕捉されない。
【０１３１】
この状態で、保護膜１１５に接触した水２０１に抗体２０３Ａが付加された細胞２０２Ａを導入する。実施形態６で説明した方法により、電極対３６Ａに細胞２０２Ａが捕捉されていることを確認するまで、電極対３６Ａへの周波数ｆ１１の交流電源の接続を継続する。
【０１３２】
電極対３６Ａに細胞２０２Ａが捕捉されていることを確認したら、電極対３６Ａを交流電源から切り離し、保護膜１１５に接触した水２０１から抗体２０３Ａが付加された細胞２０２Ａを取り除く。
【０１３３】
次に、図１９に示すように、電極対３６Ｂに周波数ｆ１１の交流電源を接続し、保護膜１１５に接触した水２０１に抗体２０３Ｂが付加された細胞２０２Ｂを導入する。実施形態６で説明した方法により、電極対３６Ｂに細胞２０２Ｂが捕捉されていることを確認するまで、電極対３６Ｂへの周波数ｆ１１の交流電源の接続を継続する。
【０１３４】
以上の処理を繰り返すことにより、複数種類の抗体２０３Ａ，２０３Ｂ，・・・を各発振部に固定化することが可能となる。
【０１３５】
この状態で、実施形態６と同様に、保護膜１１５に接触した水２０１に被検査体２０４を注入する前の各発振部３１の発振周波数ｆ１と、注入後の発振周波数ｆ２とを発振周波数検出部３２で検出する。センサ装置３０Ａの発振部について、ｆ２Ａ≠ｆ１Ａであれば、被検査体２０４中に、抗体２０３Ａの対象タンパク質２０５Ａが存在し、ｆ２Ａ＝ｆ１Ａであれば、被検査体２０４中に、抗体２０３Ａの対象タンパク質２０５Ａが存在しないと判定できる。
【０１３６】
さらに、センサ装置３０Ｂの発振部３１Ｂについて、ｆ２Ｂ≠ｆ１Ｂであれば、被検査体２０４中に、抗体２０３Ｂの対象タンパク質２０５Ｂが存在し、ｆ２Ｂ＝ｆ１Ｂであれば、被検査体２０４中に、抗体２０３Ｂの対象タンパク質２０５Ｂが存在しないと判定できる。
【０１３７】
（効果）
このようにして、同一の被検査体２０４で、複数の抗体２０３Ａ，２０３Ｂ，・・・を用いたタンパク質検査が可能となる。例えば、抗体２０３Ａが抗カゼイン抗体であり、抗体２０３Ｂが抗ホエー抗体であるとする。この場合には、被検査体２０４における、牛乳に含まれるタンパク質であるカゼイン及びホエーそれぞれの有無を、１個のセンサユニット５０で検出可能となる。
【０１３８】
また、例えば、抗体２０３Ａが抗Ａ抗体であり、抗体２０３Ｂが抗Ｂ抗体であるとする。この場合には、被検査体２０４におけるＡ抗原とＢ抗原との有無が検出できるので、例えば血液型のＡＢＯ判定が１個のセンサユニット５０で行うことが可能となる。
【０１３９】
〔実施形態１２〕
複数のセンサ装置を有するセンサユニットにおいて、１個のセンサ装置における発振部の電極対のみ、常に周波数ｆ１２の交流電源に接続する。この状態を維持して、他の発振部にて実施形態６〜１１の処理を行ってもよい。
【０１４０】
（効果）
１個のセンサ装置における発振部の電極対は、常に周波数ｆ１２の交流電源に接続されるので細胞が捕捉されない。したがって、常に水２０１のみを測定した状態になり、周波数測定の基準値として当該発振部を利用することが可能となり、測定精度の改善が可能となる。
【０１４１】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るセンサ装置３０は、半導体集積回路４０に形成され、接触する被検査体の物性に応じて発振周波数が変化する発振部３１と、前記発振周波数を検出する発振周波数検出部３２と、液中に分散した特定の被検査体を任意の位置に移動させるための１対以上の電極対３６とを備える。
【０１４２】
上記の構成によれば、電極対３６に電圧信号を印加することによって発生する誘電泳動力又は電気泳動力を利用して被検査体を任意の位置に移動させることができる。例えば、電極対３６に電圧信号を印加し、発振部３１のセンシング電極３５近傍に被検査体を移動させることにより、センサ装置３０の被検査体に対する検出感度を向上させることができる。
【０１４３】
このように、本発明の一態様に係るセンサ装置３０を用いれば、電極対３６を用いるのみで、液体中に分散する標的の被検査体に対する検出感度の向上を容易に実現することができる。
【０１４４】
本発明の態様２に係るセンサ装置３０は、前記態様１において、前記発振部３１は、１組の電極から構成されたセンシング電極３５を備えており、前記電極対３６が前記特定の被検査体を移動させる任意の位置は、前記１組の電極の中間位置であることが好ましい。
【０１４５】
発振周波数検出部１２による検出周波数への影響は、センシング電極３５を構成する１組の電極の中間位置に存在する被検査体の存在によるものが大きい。そこで、上記の構成によれば、センシング電極３５を構成する１組の電極の中間位置に被検査体を移動させることにより、発振部３１の発振周波数を感度よく検出することができる。
【０１４６】
本発明の態様３に係るセンサ装置３０は、前記態様２において、前記電極対３６と前記センシング電極３５とは、前記半導体集積回路４０のトップメタル層に形成されていることが好ましい。
【０１４７】
上記の構成によれば、電極対３６及びセンシング電極３５が半導体集積回路４０に一体的に形成されていることにより、センサ装置３０の小型化を図ることができる。
【０１４８】
また、上記の構成によれば、電極対３６に印加する電圧信号によって発生する電界強度がセンサ装置３０の表面近傍で強くなることによって、被検査体に対する誘電泳動力又は電気泳動力が大きくなる効果が得られる。また、センシング電極３５によって発生する電界強度がセンサ装置３０の表面近傍で強くなることによって、センサ装置３０の被検査体の物性に対する感度が向上する効果が得られる。
【０１４９】
本発明の態様４に係るセンサ装置３０は、前記態様１〜３のいずれかにおいて、前記電極対３６は、前記特定の被検査体に応じた電圧信号が印加されることにより、当該特定の被検査体を前記任意の位置に移動させる。
【０１５０】
上記の構成によれば、特定の被検査体を選択的に移動させることができる。
【０１５１】
本発明の態様５に係るセンサ装置３０は、前記態様４において、前記電極対３６は、液中に分散した複数の被検査体に応じた電圧信号が印加されることにより、前記複数の被検査体のうちの前記特定の被検査体を前記任意の位置に移動させると共に、残りの被検査体を前記任意の位置から遠ざける。
【０１５２】
上記の構成によれば、液中に複数種類の被検査体が分散している場合においても、特定の被検査体のみについて検出を行うことが可能となる。
【０１５３】
本発明の態様６に係るセンサ装置３０は、前記態様１〜５のいずれかにおいて、前記電極対３６上に、前記被検査体に含まれる生体物質（細胞２０２）が入る領域を有するウェル構造１１６が形成されている。
【０１５４】
上記の構成によれば、ウェル構造１１６と生体物質との相互作用によって、生体物質を捕捉後に電極対３６に印加した交流電界を停止しても、ウェル構造１１６に生体物質が物理吸着して捕捉状態が継続される。また、ウェル構造１１６を導入することにより、１個の生体物質のみを捕捉することも可能となるので、検査に定量性を持たせることが可能となる。
【０１５５】
本発明の態様７に係る検出方法は、前記態様１〜６のいずれかにおけるセンサ装置３０を用いて、液中に分散した第１の生体物質（抗体２０３）の抗体抗原反応の対象となる第３の生体物質（タンパク質２０５）を検出する検出方法であって、前記発振部３１は、１組の電極から構成されたセンシング電極３５を備えており、前記第１の生体物質が吸着した第２の生体物質（細胞２０２）を前記電極対３６が捕捉する工程と、前記第３の生体物質の有無を前記センシング電極３５で検出する工程とを含む。
【０１５６】
上記の方法によれば、誘電泳動を用いて第２の生体物質を所望の位置に捕捉して、第１の生体物質を第２の生体物質に吸着させることにより、センサ表面上の所望の位置に第１の生体物質を選択的に固定化することが可能となる。これにより、センサ装置３０のセンシング感度が高い位置のみに第１の生体物質を選択的に固定化することで第３の生体物質のセンシング感度を実効的に上げることが可能となる。
【０１５７】
本発明の態様８に係る検出方法は、前記態様７において、前記第２の生体物質は、抗原抗体反応で活性化する生体物質である。
【０１５８】
上記の方法によれば、抗体・抗原反応によって誘電率が変化する領域が劇的に広がるので、センサ装置３０による検出が容易になる。つまり、センサ装置３０に第３の生体物質のセンシング感度が大幅に改善されることになる。
【０１５９】
本発明の態様９に係るセンサユニット５０は、前記態様１〜６のいずれかのセンサ装置３０を複数備えている。
【０１６０】
上記の構成によれば、複数種類の被検査体について同時に検出を行うことが可能となる。
【０１６１】
本発明に態様１０に係るセンシング方法は、前記態様１〜６のいずれかのセンサ装置３０を用いたセンシング方法であって、前記電極対３６に電圧信号を印加することにより、液中に分散した前記特定の被検査体を任意の位置に移動させる移動ステップと、前記移動ステップ後に、前記発振周波数検出部３２が前記発振部３１の前記発振周波数を検出する検出ステップとを含む。
【０１６２】
上記の方法によれば、本発明の一態様に係るセンサ装置３０と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【０１６３】
３０，３０Ａ，３０Ｂ  センサ装置
１２，３２  発振周波数検出部
２０〜２７  被検査体
３１  発振部
３３  共振器
３４  差動回路
３５  センシング電極
３６，３６Ａ，３６Ｂ  電極対
３７  回路群
４０  半導体集積回路
５０  センサユニット
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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