(57)【要約】【課題】構造が簡単でシステム全体を小型化することができ、半導体製造技術を利用して製造することができ量産性に優れ、繰り返し使用することが可能で省資源性に優れ、被検体液中に含まれる１ｐｐｍ程度の極微量の一酸化窒素などの酸化ストレス物質を極短時間で精度よく検知可能な信頼性、作業性に優れる酸化ストレス物質検知センサの提供。【解決手段】基板と、基板上に所定間隔をおいて配置された電極対と、電極対の表面及び電極対間の基板の表面を被覆し血液、リンパ液、細胞質基質などの体液を含む被検体液と接触する絶縁膜と、を備えている。【選択図】図１
2007271287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に所定間隔をおいて配置された電極対と、前記電極対の表面及び前記電極対間の前記基板の表面を被覆し血液、リンパ液、細胞質基質などの体液を含む被検体液と接触する絶縁膜と、を備えていることを特徴とする酸化ストレス物質検知センサ。
【請求項２】
前記絶縁膜が、有機薄膜層で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の酸化ストレス物質検知センサ。
【請求項３】
前記電極対に接続され前記電極対間の電圧変化又は電流変化を検出する検出部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化ストレス物質検知センサ。
【請求項４】
前記検出部が検出した検出データに基づいて前記被検体液に含まれる酸化ストレス物質の量を検知して生理状態を判定する判定部を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の酸化ストレス物質検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液、リンパ液、細胞質基質などの体液を含む被検体液に含まれる一酸化窒素などの酸化ストレス物質の量を電圧変化又は電流変化に基づいて検知することのできる酸化ストレス物質検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロマシン技術の一種として、微量液体の分析、反応、ならびに分離操作に利用する液体マイクロシステム（ｆｌｕｉｄ  ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  
ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。
液体マイクロシステムはマイクロポンプ、ミキサ、バルブ、リアクタ、セパレータ、センサなどの各要素を基板（チップを含む）上に実装し、パッケージ化したものであり、ポストゲノム研究およびプロテオーム研究の発展に欠かせないツールとして期待されている。
このような液体マイクロシステムにおける被検体液の化学変化、あるいは物理変化を計測する手段として、例えば（特許文献１）には、「光が所定パターンで照射される基板と、前記基板上に所定間隔をおいて配置され血液や口腔液、ＤＮＡ含有液などの被検体液と接触する電極対と、を備えていることを特徴とする被検体液特性検知センサ」が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−９０９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）の被検体液特性検知センサは、本願出願人らが出願したものであり、電極対に被検体液を接触させると、被検体液の濃度あるいは照射される光強度に応じて、抵抗あるいは電圧変化が電極対に接続したデジタルマルチメータなどの検出部にて検出でき、電解質溶液、あるいは血液、酵素、タンパク質、細胞・細菌などを含んだ非電解質液体の被検体液を定量・定性分析でき、被検体液中の物質濃度等を極微量の被検体液を用い極短時間で検知可能なものであるが、検出できる物質濃度の限界が１００ｐｐｍ程度で
あり、さらなる検出感度の向上が強く望まれていた。
（２）また、Ｃｕ等の安価な金属を基板上に積層させ、これをパターニングすることでセンサ電極を作製しており、センサ表面（電極）が被検体液に直接接することで電圧変化を検出するものであるため、測定毎に電極表面が劣化してしまい、繰り返し使用には向かず、使い捨てで省資源性に欠けるという課題もあった。
【０００４】
本発明は上記要望に応えるもので、構造が簡単でシステム全体を小型化することができ、半導体製造技術を利用して製造することができ量産性に優れ、繰り返し使用することが可能で省資源性に優れ、被検体液中に含まれる１ｐｐｍ程度の極微量の一酸化窒素などの酸化ストレス物質を極短時間で精度よく検知可能な信頼性、作業性に優れる酸化ストレス物質検知センサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の酸化ストレス物質検知センサは、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の酸化ストレス物質検知センサは、基板と、前記基板上に２つの電極が離間して配置された電極対と、前記電極の表面及び前記電極間の前記基板の表面を被覆し血液、リンパ液、細胞質基質などの体液を含む被検体液と接触する絶縁膜と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）電極の表面及び電極間の基板の表面が絶縁膜で被覆されていることにより、絶縁膜上に滴下した微量の血液、リンパ液、細胞質基質などの体液を含む被検体液中に含まれる一酸化窒素などの酸化ストレス物質の量に応じて変化する電極間の電圧値又は電流値を短時間で精度よく検出することができ、被検体を提供した被験者の生理状態を簡便に判定することができる。
（２）電極表面が絶縁膜で被覆されていることにより、電極表面を化学的に安定させると共に、機械的強度を高めることができ、耐久性に優れ化学センサとして再現性よく繰り返し使用が可能で省資源性に優れる。
（３）構造が簡単な電極対を半導体作製技術によって基板上に高密度に集積させることができ、小型化が容易で量産性に優れ、電気回路や半導体集積回路などに容易に組み込むことができ、検出した化学的な情報を電気信号として短時間で処理することができ、高度で複雑な分析が可能な検知システムを構築することもできる。
（４）電極表面が絶縁膜で被覆されていることにより、絶縁膜上に被検体液を滴下或いは塗布するだけで、絶縁膜と被検体液の界面に電荷の分離が発生し、被検体液に含まれる電解効果の大きな一酸化窒素などの酸化ストレス物質（ラジカル活性種）を検出することができるので、１〜１０μＬの極微量な被検体液で測定を行うことができ、測定前に特別な前処理等を行う必要もないので、被検体液の採取や取り扱いが容易で作業性に優れる。
【０００６】
ここで、絶縁膜の表面に被検体液を滴下或いは塗布する等して接触させると、絶縁膜と被検体液の界面に電荷の分離が生じ、溶液側と絶縁膜側は等しい数の極性の異なる電荷で帯電状態になる。その結果、絶縁膜が誘導分極し、電極間と接している絶縁膜内側にも電荷が生じる。電極間に電圧を負荷させると、この電荷が電子の流れを加速するため、電極間の電流値や電圧値に変化が生じる。被検体液中に含まれる一酸化窒素などの酸化ストレス物質（ラジカル活性種）は、この誘導分極効果が大きいため、酸化ストレス物質の濃度に比例した電流値や電圧値の変化を検出することができる。
【０００７】
基板の材質としては分析する被検体液によって侵されず、基板上に電極対及び絶縁膜を形成することができ、電極対を電気的に絶縁できるものであればよく、例えば、各種の合成樹脂、ガラス、セラミックスなどが好適に用いられる。特にガラス等の透明な材質を用いた場合は、顕微鏡などによる被検体液の観察も行うことができ汎用性に優れる。また、基板の形状は、矩形状、多角形状、円盤状などの種々な形状に形成することができる。
電極の素材としては、例えばＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｎ等の金属、ステンレス、ブリキ等の合金などを採用することができる。電極は、基板上に化学蒸着して形成してもよいし、あらかじめ基板上に作成した金属薄膜をドライエッチングやウエットエッチングでパターニングして形成してもよい。また、電極対の各々の電極は同種の金属を用いてもよいし、異種金属を組み合わせてもよい。尚、ガラス基板にＣｒを蒸着した上からＡｕ電極を形成することにより、Ｃｒがバインダとなって密着性を向上させることができる。
【０００８】
尚、１枚の基板上には１乃至複数の電極対を形成することがき、その配置は任意に選択することができる。また、電極対の各々の電極の形状は限定されるものではないが、三角形状、矩形状、半円形状等に形成することができる。また、電極対は非対称であっても、大きさが異なっていてもよく、辺部同士が対向するように配置される。
対向する２つの電極の辺部間の間隔は、被検体液や電極の種類などにもよるが、５μm〜１０ｍｍ、好ましくは１０μm〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。辺部間の間隔が１０μmより狭くなるにつれ、被検体液中の酸化ストレス物質の濃度に対する電流値等の電気特性の相関が小さくなり、応答感度が低下する傾向が見られ、間隔が５ｍｍより広くなるにつれ、検出感度が低下し易くなり、データの再現性に欠ける傾向が見られるためである。特に電極の辺部間の間隔が５μmより狭くなるか１０ｍｍより広くなるにつれ、信号ノイズが大きくなり、電流値や電圧値の変化を正確に検出することが困難になる傾向があり、いずれも好ましくない。
【０００９】
絶縁膜は電極の機械強度を保持するため、基板全面を被覆することが好ましいが、少なくとも電極の表面を被覆していればよい。
絶縁膜の膜厚は材質によって異なるが、被検体液と電極対の間を確実に絶縁でき、センサとしての応答性を保つことができる範囲で選択する必要がある。絶縁膜の膜厚が薄くなるにつれ、絶縁膜の効果が不十分となりセンサの感度が低下する傾向があり、厚くなるにつれ、被検体液中の酸化ストレス物質濃度が変化しても電圧値や電流値に変化が見られなくなりセンサの応答性が消失する傾向があり、いずれも好ましくない。例えば、フルオロオレフィンビニルエーテール重合体(分子量分布１００〜１０００)であれば０．２μｍ〜０．８μｍが好ましく、ノボラック系フェノール樹脂(分子量分布１０００〜１００００)であれば、５μｍ〜２０μｍが好ましい。
【００１０】
請求項２に記載の酸化ストレス物質検知センサは、前記絶縁膜が、有機薄膜層で形成された構成を有している。
この構成により、請求項１の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）絶縁膜が、有機薄膜層で形成されていることにより、被検体液を滴下或は塗布する等して接触させると界面に電荷の分離が生じ、溶液側と絶縁膜側は極性の異なる電荷で等しい電荷数で帯電状態になる。その結果、絶縁膜が誘導分極し、電極間と接している絶縁膜内側にも電荷が生じる。電極間に電圧を負荷させると、この電荷が電極間の電子の流れを加速するため、電極間の電流値や電圧値に変化が生じるが、有機薄膜表面には高分子末端あるいは分岐末端の化学構造に由来する各種官能基（カルボキシル基、ケトン基、水酸基、アミノ基、エーテル基等）ならびに極性基（フッ素、塩素、臭素等）が存在するため、この分極現象が大きく、検出感度を向上させることができる。
ここで、絶縁膜としては前述のフルオロオレフィンビニルエーテール重合体やノボラック系フェノール樹脂等が好適に用いられる。
尚、被検体液中の化学種によっては、有機薄膜表面の各種官能基と特異的な分極を生じる。そのため応答感度の高い酸化ストレス物質検知センサの作製が可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の酸化ストレス物質検知センサであって、前記電極対に接続され前記電極間の電圧変化又は電流変化を検出する検出部を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）電極対に接続された検出部を備えているので、電極間の電圧変化又は電流変化を簡便に検出することができ、その測定値に基づいて直ちに被検体液中の酸化ストレス物質濃度を求めることができる。
【００１２】
ここで、検出部としては、電極間に生じる微小電流値あるいは電圧値を測定可能な種々の測定装置を用いることができ、例えば、電位差計、電流計、電圧計などの機能を有したテスターあるいはデジタルマルチメータ等の測定装置、ホイーストンブリッジ回路が組み込まれた測定装置、前記機能を有するデータロガー装置等を用いることができる。また、Ａ／Ｄコンバータ等に直接組み込んで、電流あるいは電圧変化をアナログ信号からデジタル信号に変換して測定してもよい。電極対から得られる信号は測定装置にて直接測定できるが、増幅回路等で増幅してから測定したりノイズフィルターを通して信号処理したりすることができ、データの信頼性を高めることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の酸化ストレス物質検知センサであって、前記検出部が検出した検出データに基づいて前記被検体液に含まれる酸化ストレス物質の量を検知して生理状態を判定する判定部を備えていることを特徴とするに記載のされた構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）検出部が検出した検出データに基づいて被検体液に含まれる酸化ストレス物質の量を検知して生理状態を判定する判定部を有するので、短時間で即座に被検体液を提出した被験者の生理状態を知ることができ、取扱い性に優れる。
【００１４】
ここで、判定部に予め酸化ストレス物質の濃度と電圧値若しくは電流値との関係を記憶させておき、その標準データと検出データ（測定データ）を比較することにより、確実かつ迅速な判定を行うことができる。
また、記憶部を設けて検出データを継続的或いは定期的に記憶させておくことにより、被験者の生理状態の変化や進行を管理することができ汎用性に優れる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の酸化ストレス物質検知センサによれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）電極間の電圧値又は電流値を測定するだけで、短時間で被検体液中に含まれる一酸化窒素などの極微量な酸化ストレス物質の量を精度よく検出することができ、被験者の生理状態を簡便に判定することができる信頼性、作業性に優れた酸化ストレス物質検知センサを提供することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）有機薄膜層で形成された絶縁膜を有することにより、絶縁膜と被検体液の界面で生じる分極現象が大きくなり帯電量が増加する。この結果誘導分極が起り、電極と接している絶縁膜内側にも電荷が生じるので、電極間に電圧を負荷することによって電荷が電子の流れを加速し、電極間の電流値や電圧値の変化を精度よく検出することが可能となり、また被検体液中の化学種によっては、有機薄膜表面の各種官能基と特異的な分極を生じるため、応答感度の高い信頼性に優れた酸化ストレス物質検知センサを提供することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）電極対に接続された検出部により、電極間の電圧変化又は電流変化を簡便に検出することができ、その測定値に基づいて直ちに被検体液中の酸化ストレス物質濃度を求めることができる作業性に優れた酸化ストレス物質検知センサを提供することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）検出部で検出した検出データに基づいて判定部が生理状態を判定することにより、煩雑な作業を行うことなく、短時間で即座に被験者の生理状態を知ることができる取扱い性、信頼性に優れた酸化ストレス物質検知センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における酸化ストレス物質検知センサについて、以下図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は実施の形態１における酸化ストレス物質検知センサを示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面模式図である。
図１中、１は本発明の実施の形態１における酸化ストレス物質検知センサ、２は各種の合成樹脂、ガラス、セラミックスなどで形成した酸化ストレス物質検知センサ１の基板、３は基板２の上面に略半円形状の２つの電極４が辺部４ａ同士で対向するように離間して配置された酸化ストレス物質検知センサ１の電極対、４ｂは各々の電極４の円弧状の側部に延設された電極対３の端子部、５は電極対３を含んで基板２の全面を被覆したフルオロオレフィンビニルエーテール重合体やノボラック系樹脂などの絶縁膜、６は端子部４ｂで電極対３に電気的に接続され、電極４間の電圧値や電流値等を検出するデジタルマルチメータなどの検出部、７は検出部６に接続され検出部６が検出した検出データに基づいて被検体液に含まれる酸化ストレス物質の量を検知して生理状態を判定する判定部である。
【００２０】
図１において、基板２の材質は、本実施の形態に限定されるものではなく、分析する被検体液によって侵されず、基板２上に電極対３及び絶縁膜５を形成することができ、電極対３を電気的に絶縁できるものであればよい。特にガラス等の透明な材質を用いた場合は、顕微鏡などによる被検体液の観察も行うことができ汎用性に優れる。また、基板２の形状は、矩形状以外に多角形状、円盤状などの種々な形状に形成することができる。
本実施の形態では、基板２にＣｒを蒸着した上からＡｕの電極４を形成することにより、Ｃｒをバインダとして電極４と基板２の密着性を向上させている。
【００２１】
対向する２つの電極４の辺部４ａ間の間隔は、被検体液や電極４の種類などにもよるが、１μm〜１０ｍｍの範囲に形成した。辺部４ａ間の間隔が１μmより狭くなるにつれ、被検体液中の酸化ストレス物質の濃度に対する電流値等の電気特性の相関が小さくなり、応答感度が低下し易くなる傾向があり、間隔が１０ｍｍより長くなるにつれ、検出感度が低下し易くなり、データの再現性に欠ける傾向があることがわかったためである。
尚、説明の都合上、一対の電極対３のみを図示したが、基板２上には１乃至複数の電極対３を形成することがき、その配置は任意に選択することができる。また、電極対の各々の電極の形状は限定されるものではないが、三角形状、矩形状、半円形状等に形成することができる。尚、電極対は非対称であっても、大きさが異なっていてもよく、辺部同士が対向するように配置される。また、本実施の形態では各々の電極４の側部から延設された２本の端子部４ｂを略Ｌ字型に形成し、基板２の一端部から取り出したが、これに限定されるものではなく、端子部４ｂの取り出し位置や取り出し方向は任意に選択することができる。
【００２２】
本実施の形態では、基板２の全面を絶縁膜５で被覆したが、絶縁膜５は少なくとも電極４の表面を被覆していればよい。
絶縁膜５の膜厚は材質によって異なるが、被検体液と電極対３の間を確実に絶縁でき、センサとしての応答性を保つことができる範囲で選択する必要がある。絶縁膜５の膜厚が薄くなるにつれ、絶縁膜５の効果が不十分となりセンサの感度が低下する傾向があり、厚くなるにつれ、被検体液中の酸化ストレス物質濃度が変化しても電圧値や電流値に変化が見られなくなりセンサの応答性が低下する傾向があることがわかったためである。例えば、フルオロオレフィンビニルエーテール重合体(分子量分布１００〜１０００)であれば０．２μｍ〜０．８μｍが好ましく、ノボラック系フェノール樹脂(分子量分布１０００〜１００００)であれば、５μｍ〜２０μｍが好ましい。
【００２３】
以下、酸化ストレス物質検知センサの動作原理について説明する。
図２は実施の形態１における酸化ストレス物質検知センサの使用状態を示す断面模式図である。
図２中、１０は電極対３上の絶縁膜５に滴下した血液、リンパ液、細胞質基質などの体液を含む被検体液である。
絶縁膜５の表面に被検体液１０を滴下或いは塗布する等して接触させると、絶縁膜５と被検体液１０の界面に電荷の分離が生じ、溶液側と絶縁膜側は等しい数の極性の異なる電荷で帯電状態になる。その結果、絶縁膜が誘導分極し、電極間と接している絶縁膜内側にも電荷が生じる。電極間に電圧を負荷させると、この電荷が電子の流れを加速するため、電極間の電流値や電圧値に変化が生じる。被検体液１０中に含まれる一酸化窒素などの酸化ストレス物質（ラジカル活性種）は、この誘導分極効果が大きいため、酸化ストレス物質の濃度に比例した電流値や電圧値の変化を検出部６で検出することができる。
判定部７に予め酸化ストレス物質の濃度と電圧値若しくは電流値との関係を記憶させておき、その標準データと検出データ（測定データ）を比較することにより、確実かつ迅速な生理状態の判定を行うことができる。
また、判定部７に記憶部を設けて検出データを継続的或いは定期的に記憶させておくことにより、被験者の生理状態の変化や進行を管理することができ汎用性に優れる。
【００２４】
実施の形態１の酸化ストレス物質検知センサは以上のように構成されているので、以下の作用を有する。
（１）電極４の表面及び電極４間の基板２の表面が絶縁膜で被覆されていることにより、絶縁膜５上に滴下した微量のリンパ液、細胞質基質などの体液を含む被検体液１０中に含まれる一酸化窒素などの酸化ストレス物質の量に応じて変化する電極４間の電圧値又は電流値を短時間で精度よく検出することができ、被検体を提供した被験者の生理状態を簡便に判定することができる。
（２）構造が簡単な電極対３を半導体作製技術によって基板２上に高密度に集積させることができ、小型化が容易で量産性に優れ、電気回路や半導体集積回路などに容易に組み込むことができ、検出した化学的な情報を電気信号として短時間で処理することができ、高度で複雑な分析が可能な検知システムを構築することもできる。
（３）電極４表面が絶縁膜５で被覆されていることにより、絶縁膜５上に被検体液１０を滴下或いは塗布するだけで、絶縁膜５と被検体液１０の界面に電荷の分離が発生し、帯電量が増加して誘導分極が起る。電極４と接している絶縁膜５内側にも電荷が生じるため、電極４間に電圧を負荷させることにより、その電荷が電子の流れを加速して被検体液１０に含まれる分極効果の大きな一酸化窒素などの酸化ストレス物質（ラジカル活性種）を検出することができるので、１〜１０μＬの極微量な被検体液１０で測定を行うことができ、測定前に特別な前処理等を行う必要もないので、被検体液１０の採取や取り扱いが容易で作業性に優れる。
（４）絶縁膜５上に被検体液１０を滴下或は塗布する等して接触させると、絶縁膜５と被検体液１０の界面に電荷の分離が生じるが、絶縁膜５を形成する有機薄膜層の表面には高分子末端あるいは分岐末端の化学構造に由来する各種官能基（カルボキシル基、ケトン基、水酸基、アミノ基、エーテル基等）ならびに極性基（フッ素、塩素、臭素等）が存在するため、この分極現象が大きく、酸化ストレス物質検知センサ１の応答性を向上させることができる。また被検体液１０中の化学種によっては、有機薄膜表面の各種官能基と特異的な分極を生じるため、応答感度の高い酸化ストレス物質検知センサ１の作製が可能となる。
（５）電極対３に接続された検出部６を備えているので、電極４間の電圧変化又は電流変化を簡便に検出することができ、その測定値に基づいて直ちに被検体液１０中の酸化ストレス物質濃度を求めることができる。
（６）検出部６が検出した検出データに基づいて被検体液１０に含まれる酸化ストレス物質の量を検知して生理状態を判定する判定部７を有するので、短時間で即座に被検体液１０を提出した被験者の生理状態を知ることができ、取扱い性に優れる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
まず、実施の形態１で説明した酸化ストレス物質検知センサ１について、酸化ストレス物質の検出能力について実験を行った。
（実験例１）
酸化ストレス物質検知センサ１の基板２は１ｍｍ厚のガラス基板とし、半円形状の電極４を１０μｍ離間させて対向配置した略円形状の電極対３の直径は１５０μｍとした。電極４はスパッタリング法にてＣｒ層０．１μm、Ａｕ層１μmを積層させ、フォトリソグラフィー法にてパターニングした。また、基板２の全面を膜厚５μｍのノボラック系フェノール樹脂(分子量分布１０００〜１００００)の絶縁膜５で被覆した。
この絶縁膜５の表面に被検体液１０として１−Ｈｙｄｒｏｘｙ−２−ｏｘｏ−３−（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌ−３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）−３−ｍｅｔｈｙｌ−１−ｔｒｉａｚｅｎｅ（以下ＮＯＣと略記）＋ＮａＯＨ溶液を各々１μm滴下した後、リン酸緩衝液（ＰＢＳ）を添加し、酸化ストレス物質であるＮＯを発生させた。
このときのＮＯＣの濃度に対し、検出部６で検出される電極４間の電圧値をＮＯ発生電圧として測定した。
図３はＮＯＣ濃度とＮＯ発生電圧との関係を示す図である。
図３に示すように、ＮＯＣ濃度の増加に伴ってＮＯ発生電圧が増加することがわかった。これにより、酸化ストレス物質検知センサ１によって酸化ストレス物質の濃度を検出できることが確認された。
【００２６】
次に、酸化ストレス物質検知センサ１について、絶縁膜５の膜厚と酸化ストレス物質の検出感度について実験を行った。
（実験例２）
絶縁膜５の膜厚を０．５μｍで形成した以外は実験例１と同様の酸化ストレス物質検知センサ１を使用した。被検体液１０として濃度の異なるＮａＮＯ３を滴下し、検出部６で電極４間の電圧値をセンサ電圧として測定した。
【００２７】
（実験例３）
絶縁膜５の膜厚を２．５μｍで形成した以外は実験例２と同様にして電極４間の電圧値をセンサ電圧として測定した。
【００２８】
（実験例４）
絶縁膜５の膜厚を５μｍで形成した以外は実験例２と同様にして電極４間の電圧値をセンサ電圧として測定した。
【００２９】
図４乃至６は、それぞれ実験例２乃至４におけるＮＯｘ濃度とセンサ電圧との関係を示す図である。
図４乃至６によれば、実験例２及び３の膜厚０．５μｍ及び２．５μｍではＮＯｘ濃度とセンサ電圧との間に線形性が見られないが、実験例４の膜厚５μｍでは、ＮＯｘ濃度とセンサ電圧との間に線形性が認められ、極微量のＮＯｘ（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）を検出できることが確認された。
【００３０】
次に、被検体液１０の違いによる酸化ストレス物質検知センサ１の検出感度の違いについて実験を行った。
（実験例５）
被検体液１０をＮａＮＯ２とした以外は実験例４と同様にして電極４間の電圧値をセンサ電圧として測定した。
図７は実験例５におけるＮＯｘ濃度とセンサ電圧との関係を示す図である。
図７によれば、被検体液１０がＮａＮＯ２の場合でも、ＮＯｘ濃度とセンサ電圧との間に比較的良好な線形性が認められ、被検体液１０の違いによらず、ＮＯｘ（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）を検出できることが確認された。
【００３１】
次に、絶縁膜５の種類の違いと絶縁膜５の膜厚及び絶縁膜５の被覆箇所と酸化ストレス物質の検出感度との違いについて実験を行った。
（実験例６）
酸化ストレス物質検知センサ１の基板２は１ｍｍ厚のガラス・エポキシ樹脂製とし、半円形状の電極４を２００μm離間させて対向配置した略円形状の電極対３の直径は４ｍｍとした。電極は電気メッキ法にてＣｕ層を積層させ、フォトリソグラフィー法にてパターニングした。また基板２の全面を膜厚０．２μｍのフルオロオレフィンビニルエーテール重合体(分子量分布１００〜１０００)の絶縁膜５で被覆して使用した。被検体液１０として濃度の異なるＮａＮＯ２（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）１０μＬを滴下し、検出部６で電極４間の電圧値をセンサ電圧として測定した。
【００３２】
（実験例７）
絶縁膜５の膜厚を０．４μｍで形成した以外は実験例６と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００３３】
（実験例８）
絶縁膜５の膜厚を０．６μｍで形成した以外は実験例６と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００３４】
（実験例９）
絶縁膜５の膜厚を０．８μｍよりも厚く形成した以外は実験例６と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００３５】
（実験例１０）
電極対３の片側の電極４のみを絶縁膜５で被覆した以外は実験例７と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００３６】
（実験例１１）
電極対３の電極４間のみを絶縁膜５で被覆した以外は実験例７と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００３７】
（比較例１）
絶縁膜５を形成しない以外は実験例６と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００３８】
実験例６乃至１１及び比較例１におけるセンサ電圧の測定結果を（表１）に示す。
【表１】
2007271287.tif 000003
【００３９】
実験例６乃至８によれば、絶縁膜５がフルオロオレフィンビニルエーテール重合体である場合、その膜厚が０．２μｍ〜０．６μｍの範囲で、電極４間のセンサ電圧がＮＯｘ（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）濃度に比例することがわかった。
実験例９によれば、絶縁膜５がフルオロオレフィンビニルエーテール重合体である場合、その膜厚が０．８μｍより厚くなると、被検体液１０中のＮＯｘ（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）濃度が変化しても電圧値に変化が見られなくなり、酸化ストレス物質検知センサ１が応答しなくなることがわかった。
実験例１０によれば、電極対３の一方の電極４のみを絶縁膜５で被覆した場合、ＮＯｘ濃度によらず電圧値が不安定となり、電圧を検出できなくなることがわかった。
実験例１１によれば、電極対３の電極４間のみを絶縁膜５で被覆した場合、ＮＯｘ濃度の増加に伴ってセンサ電圧が減少し、実験例６乃至８と逆の傾向が見られることがわかった。この傾向は、比較例１の絶縁膜５を形成しない場合と同様であり、電極４が絶縁されずに被検体液１０と接触しているためである。絶縁膜５で電極４が被覆される場合、検出部６の電圧値（Ｅ）、絶縁膜５の抵抗値（Ｒ）、界面の分極により誘発された絶縁膜の誘導分極によって生じた電荷が電極４間に流れる加速電流（Ｉ）の関係は、オームの法則に従い
Ｅ＝Ｒ×Ｉ・・・（数１）
の関係が成立する。ここで絶縁膜５が劣化等で変化しない場合、Ｒは一定値である。被検体液１０に含まれる酸化ストレス物質の濃度に応じ（数１）中のＩが変化する。そのため、Ｉに比例してＥは応答する。
一方、電極４が絶縁膜５で被覆されず被検体液１０と直接接触している場合、Ｒは被検体液１０の電導度（≒抵抗値）に置き換えられる。このため被検体液１０の濃度が低い場合、Ｒは増大し、その結果検出電圧Ｅが増加する。逆に被検体液１０の濃度が高い場合、Ｒは減少し、その結果検出電圧Ｅも減少する。このような機構の違いで、絶縁膜５がある場合と逆の応答性を示す。
【００４０】
次に、被検体液１０のＮＯｘ（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）濃度と検出部６で検出される電極４間のセンサ電圧（電圧値）との関係について詳細に測定した。
図８はＮＯｘ濃度とセンサ電圧との関係を示す図である。
【００４１】
（実験例１２）
絶縁膜５を膜厚０．２μｍのフルオロオレフィンビニルエーテール重合体で形成した以外は実験例６と同様の酸化ストレス物質検知センサ１を使用した。被検体液１０として濃度の異なるＮａＮＯ２（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）１０μＬを滴下し、検出部６で電極４間の電圧値をセンサ電圧として測定した。
【００４２】
（実験例１３）
絶縁膜５の膜厚を０．４μmで形成した以外は、実験例１２と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００４３】
（実験例１４）
絶縁膜５の膜厚を０．６μmで形成した以外は、実験例１２と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００４４】
図８に示したように、センサ電圧はＮＯｘ濃度に比例しており、特に絶縁膜５の膜厚が０．６μｍの場合に、良好な直線関係となって極微量の被検体液１０から精度よくＮＯｘ（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）を検出できることがわかった。
【００４５】
次に、電極対３の対向する２つの電極４の辺部４ａ間の間隔と酸化ストレス物質の検出感度との関係について実験を行った。
（実験例１５）
酸化ストレス物質検知センサ１の基板２は１ｍｍ厚のガラス基板とし、半円形状の電極４を１μm離間させて対向配置した略円形状の電極対３の直径は１５０μｍとした。電極４はスパッタリング法にてＣｒ層０．１μm、Ａｕ層１μmを積層させ、フォトリソグラフィー法にてパターニングした。また、基板２の全面を膜厚５μｍのノボラック系フェノール樹脂(分子量分布１０００〜１００００)の絶縁膜５で被覆した。被検体液１０としてＮａＮＯ３を滴下し、検出部６で電極４間の電圧値をセンサ電圧として測定した。
【００４６】
（実験例１６）
電極４の辺部４ａ間の間隔を５μｍで形成した以外は実験例１５と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００４７】
（実験例１７）
電極４の辺部４ａ間の間隔を１０μｍで形成した以外は実験例１５と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００４８】
（実験例１８）
電極４の辺部４ａ間の間隔を２００μｍで形成した以外は実験例１５と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００４９】
（実験例１９）
電極４の辺部４ａ間の間隔を５ｍｍで形成した以外は実験例１５と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００５０】
（実験例２０）
電極４の辺部４ａ間の間隔を１０ｍｍで形成した以外は実験例１５と同様にして電極４間の電圧値を測定した。
【００５１】
実験例１５乃至２０におけるセンサ電圧の測定結果を（表２）に示す。
【表２】
2007271287.tif 000004
【００５２】
実験例１５によれば、電極４の辺部４ａ間の間隔が１μｍでは、被検体液１０中のＮＯｘ（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）濃度が変化しても電圧値に変化が見られなくなり、酸化ストレス物質検知センサ１が応答しなくなることがわかった。
実験例１６によれば、電極４の辺部４ａ間の間隔が５μｍでは、信号ノイズが大きくなり、電圧値の変化を正確に検出することが困難となることがわかった。
実験例１７乃至１９によれば、電極４の辺部４ａ間の間隔が１０μｍ〜５ｍｍの範囲では、ＮＯｘ（水溶液中での酸化ストレス物質ＮＯの化学的安定種）濃度に比例するセンサ電圧が検出できることがわかった。
実験例２０によれば、電極４の辺部４ａ間の間隔が１０ｍｍでは、信号ノイズが大きくなり、電圧値の変化を正確に検出することが困難となることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、構造が簡単でシステム全体を小型化することができ、半導体製造技術を利用して製造することができ量産性に優れ、繰り返し使用することが可能で省資源性に優れ、被検体液中に含まれる１ｐｐｍ程度の極微量の一酸化窒素などの酸化ストレス物質を極短時間で精度よく検知可能な信頼性、作業性に優れる酸化ストレス物質検知センサの提供を行って、一般化家庭などにおいて簡便に被験者の生理状態の判定を行うことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】（ａ）実施の形態１における酸化ストレス物質検知センサを示す平面図（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面模式図
【図２】実施の形態１における酸化ストレス物質検知センサの使用状態を示す断面模式図
【図３】ＮＯＣ濃度とＮＯ発生電圧との関係を示す図
【図４】実験例２におけるＮＯｘ濃度とセンサ電圧との関係を示す図
【図５】実験例３におけるＮＯｘ濃度とセンサ電圧との関係を示す図
【図６】実験例４におけるＮＯｘ濃度とセンサ電圧との関係を示す図
【図７】実験例５におけるＮＯｘ濃度とセンサ電圧との関係を示す図
【図８】ＮＯｘ濃度とセンサ電圧との関係を示す図
【符号の説明】
【００５５】
１  酸化ストレス物質検知センサ
２  基板
３  電極対
４  電極
４ａ  辺部
４ｂ  端子部
５  絶縁膜
６  検出部
７  判定部
１０  被検体液
【図１】
2007271287.tif 000005
【図２】
2007271287.tif 000006
【図３】
2007271287.tif 000007
【図４】
2007271287.tif 000008
【図５】
2007271287.tif 000009
【図６】
2007271287.tif 000010
【図７】
2007271287.tif 000011
【図８】
2007271287.tif 000012