(57)【要約】【課題】電極の個体差に起因する誤差を少なくすることができる電気化学測定用装置を提供する。【解決手段】試料物質を電気化学的に測定する装置であって、電気化学測定のための電極を有する検出部と、電気化学測定値を補正する補正処理部と、を有し、検出部は、電極の固有値の測定および試料物質の電気化学測定を行い、補正処理部は、電極の固有値に基づいて試料物質の電気化学測定値を補正する、電気化学測定用装置。【選択図】図１
2017211296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料物質を電気化学的に測定する装置であって、
電気化学測定のための電極を有する検出部と、
電気化学測定値を補正する補正処理部と、を備え、
前記検出部は、前記電極の固有値の測定および前記試料物質の電気化学測定を行い、
前記補正処理部は、前記電極の固有値に基づいて前記試料物質の電気化学測定値を補正する、電気化学測定用装置。
【請求項２】
電気化学測定のための前記試料物質の前処理を前記検出部における前記電極の固有値の測定と並行して行う前処理部をさらに備える、請求項１に記載の電気化学測定用装置。
【請求項３】
前記電極の固有値の測定は、溶液中の金属イオンを電気化学的に還元することにより、前記電極の表面に金属を析出させ、当該金属を再イオン化させて電気化学測定を行うことにより行われる、請求項１又は２に記載の電気化学測定用装置。
【請求項４】
前記補正処理部は、前記電極の固有値と予め設定された補正関数とに基づいて前記試料物質の電気化学測定値を補正する、請求項１〜３の何れか一項に記載の電気化学測定用装置。
【請求項５】
前記補正処理部は、前記電極の固有値を前記補正関数に代入して補正係数を算出し、前記補正係数を前記試料物質の電気化学測定値に乗じて前記電気化学測定値の補正を行う、請求項４に記載の電気化学測定用装置。
【請求項６】
前記補正処理部は、以下の式に基づいて前記試料物質の電気化学測定値を補正する、請求項５に記載の電気化学測定用装置。
【数１】
2017211296.tif 000008
ただし、
Ｙは、前記試料物質の電気化学測定値の補正後の値であり、
Ｙａｖｅは、所定の濃度の試料物質の溶液に対し予め複数の電極について測定された電気化学測定値の平均であり、
α、βは、係数であり、
Ｘｄは、前記電極の固有値であり、
Ｙｄは、前記試料物質の電気化学測定値である。
【請求項７】
電気化学的測定装置を使用して試料物質を測定する方法であって、
前記装置が有する電気化学測定のための電極の固有値を測定する工程と、
前記試料物質の電気化学測定を行う工程と、
前記試料物質の電気化学測定値を、前記電極の固有値に基づいて補正する工程と、を含む電気化学測定の方法。
【請求項８】
電気化学測定のために前記試料物質の前処理を行う工程をさらに含み、
前記電極の固有値を測定する工程と、前処理を行う工程とが並行して行われる、請求項７に記載の電気化学測定の方法。
【請求項９】
前記電極の固有値の測定は、溶液中の金属イオンを電気化学的に還元することにより前記電極の表面に金属を析出させ、当該金属を再イオン化させて電気化学測定を行うことにより行われ、
前記試料物質の電気化学測定を行う工程に先立って、前記金属を再イオン化させる工程を含む、請求項７又は８に記載の電気化学測定の方法。
【請求項１０】
前記試料物質の電気化学測定値を補正する工程において、前記電極の固有値と予め設定された補正関数とに基づいて前記試料物質の電気化学測定値を補正する、請求項７〜９の何れか一項に記載の電気化学測定の方法。
【請求項１１】
前記試料物質の電気化学測定値を補正する工程において、前記電極の固有値を前記補正関数に代入して補正係数を算出し、前記補正係数を前記試料物質の電気化学測定値に乗じて前記電気化学測定値の補正を行う、請求項１０に記載の電気化学測定の方法。
【請求項１２】
前記試料物質の電気化学測定値を補正する工程において、以下の式に基づいて前記試料物質の電気化学測定値を補正する、請求項１１に記載の電気化学測定の方法。
【数２】
2017211296.tif 000009
ただし、
Ｙは、前記試料物質の電気化学測定値の補正後の値であり、
Ｙａｖｅは、所定の濃度の試料物質の溶液に対し予め複数の電極について測定された電気化学測定値の平均であり、
α、βは、係数であり、
Ｘｄは、前記電極の固有値であり、
Ｙｄは、前記試料物質の電気化学測定値である。
【請求項１３】
試料物質の電気化学測定のためのカートリッジであって、
電気化学測定のための電極が設けられた検出部を備え、
金属イオン溶液を含む、カートリッジ。
【請求項１４】
電気化学測定のために前記試料物質の前処理を行う前処理部を備える、請求項１３に記載のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学測定用装置、電気化学測定の方法およびカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、体外診断分野における試験の高速化、高効率化、および集積化、又は、検査機器の超小型化を目指したμ−ＴＡＳ（Micro-Total Analysis Systems）の開発などが注目を浴びており、世界的に活発な研究が進められている。
【０００３】
μ−ＴＡＳの一例として、電極により抗原抗体反応を電気化学的に測定する分析方法が知られている。特許文献１には、酵素で標識した試料物質を電極上に固定化し、酵素による不溶化反応を実施することで、電極上に不溶性物質を沈殿させ、さらに電極に電圧を付与することで不溶性物質の沈殿量を電気的に測定する分析方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４２６６３号公報
【発明の概要】
【０００５】
μ−ＴＡＳに採用する電極としては、スパッタ法により形成された金属製の電極又は印刷法により形成されたカーボンからなる電極などが用いられている。このような電極は、厚みや材質内の不純物により、抵抗値や表面性状に個体差が生じるため、検出結果に誤差が生じるという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、電極の個体差に起因する誤差を少なくすることができる電気化学測定用装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様は、下記（１）〜（３）を提供するものである。
（１）本発明の一実施態様における電気化学測定用装置は、試料物質を電気化学的に測定する装置であって、電気化学測定のための電極を有する検出部と、電気化学測定値を補正する補正処理部と、を備え、前記検出部は、前記電極の固有値の測定および前記試料物質の電気化学測定を行い、前記補正処理部は、前記電極の固有値に基づいて前記試料物質の電気化学測定値を補正する。
（２）本発明の一実施態様における電気化学測定の方法は、電気化学的測定装置を使用して試料物質を測定する方法であって、前記装置が有する電気化学測定のための電極の固有値を測定する工程と、前記試料物質の電気化学測定を行う工程と、前記試料物質の電気化学測定値を、前記電極の固有値に基づいて補正する工程と、を含む。
（３）本発明の一実施態様におけるカートリッジは、試料物質の電気化学測定のためのカートリッジであって、電気化学測定のための電極を有する検出部を備え、銀メッキ用溶液を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の電気化学測定用装置を模式的に示した平面図である。
【図２】本実施形態の電気化学測定のフローを示す図である。
【図３】本実施形態の電気化学測定用装置を模式的に示した平面図であり、前処理工程および固有値測定工程の一手順を示す図である。
【図４】本実施形態の電気化学測定用装置を模式的に示した平面図であり、前処理工程および固有値測定工程の一手順を示す図である。
【図５】本実施形態の電気化学測定用装置を模式的に示した平面図であり、検出工程の一手順を示す図である。
【図６】実施形態の検出部における分析系の反応模式図であり、銀の沈着反応を示す図である。
【図７】実施形態の検出部における分析系の反応模式図であり、銀の再イオン化反応を示す図である。
【図８】「銀メッキ再イオン化時の電流値測定結果」および「銀沈着再イオン化時の電流値測定結果」の測定結果の一例を示すグラフ。
【図９】実施例において、補正前後の誤差の差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、実施形態の電気化学測定用装置および電気化学測定の方法について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等とを異ならせる場合がある。
【００１０】
図１は、本実施形態の電気化学測定用装置１を模式的に示した平面図である。
【００１１】
電気化学測定用装置１は、前処理部２０、検出部３０、接続流路１９、第１〜第６の導入流路１１〜１６および排出流路１７が形成されたカートリッジ９と、カートリッジ９の外部に設けられた補正処理部４０と、を有する。
【００１２】
前処理部２０は、電気化学測定のための生体分子（試料物質）の前処理を行う。検出部３０は、電気化学測定のための電極セット（電極）３４を有する。検出部３０は、電極セット３４の固有値の測定および生体分子の電気化学測定を行う。補正処理部４０は、検出部３０の電極セット３４に接続され検出部３０で測定した電気化学測定値を補正する。
【００１３】
接続流路１９は、前処理部２０と検出部３０と接続する。また、接続流路１９には、前処理部２０と検出部３０とを区画するバルブＶ４が設けられている。第１〜第３の導入流路１１〜１３は、前処理部２０に接続されている。第４〜第６の導入流路１４〜１６は、集約流路１０を介して検出部３０に接続されている。排出流路１７は、検出部３０に接続されている。
以下、各構成について具体的に説明する。
【００１４】
（前処理部）
前処理部２０は、カートリッジ９上に形成され、試料物質を含む溶液を循環させる循環流路２１を含む。また、循環流路２１は、３つの定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３とポンプＰを有する。
【００１５】
定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、循環流路２１を、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２と第３定量区画Ａ３とに区画する。より具体的には、定量バルブＶ１、Ｖ２の間には、第１定量区画Ａ１が形成され、定量バルブＶ２、Ｖ３の間には、第２定量区画Ａ２が形成され、定量バルブＶ１、Ｖ３の間には、第３定量区画Ａ３が形成される。
【００１６】
第１定量区画Ａ１には、第１の導入流路１１が接続されている。第２定量区画Ａ２には、第２の導入流路１２と接続流路１９とが接続されている。第３定量区画Ａ３には、第３の導入流路１３が設けられている。なお、第１〜第３定量区画Ａ１〜Ａ３には、それぞれ空気や液体を排出又は導入するためのさらなる流路（図示略）が設けられていてもよい。
【００１７】
第１〜第３の導入流路１１〜１３の末端には、それぞれ液導入用インレット１１ａ、１２ａ、１３ａが設けられている。また、第１〜第３の導入流路１１〜１３には、それぞれバルブＩ１１、Ｉ１２、Ｉ１３が設けられている。第１〜第３の導入流路１１〜１３は、バルブＩ１１、Ｉ１２、Ｉ１３の開閉を操作することで、それぞれ第１〜第３定量区画Ａ１〜Ａ３に溶液を導入できる。第１〜第３の導入流路１１〜１３は、第１〜第３定量区画Ａ１〜Ａ３に溶液を導入することで、第１〜第３定量区画Ａ１〜Ａ３の体積に応じた量の溶液を定量することができる。
【００１８】
第１の導入流路１１は、前処理部２０に試料物質を含む検体溶液Ｌ１（図３参照）を導入する。本実施形態では、検体溶液Ｌ１は、試料物質としての抗原（生体分子）を含む。
第２の導入流路１２は、検体溶液Ｌ１に含まれる抗原と結合する抗体を含む第１の試薬溶液（前処理溶液）Ｌ２（図３参照）を導入する。より具体的には、抗体としては、試料物質である抗原に特異的に反応する抗体を酵素［例えば、アルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）］で標識したＡＬＰ標識抗体を用いる。試料物質を検出できる限り標識の種類は特に限定されないが、例えば、他の物質と反応することにより、銀イオンを銀に還元する物質が産生されるものを使用することができる。
さらに、第３の導入流路１３は、試料物質である抗原に対する抗体（標識抗体とは異なる抗体）を固定した磁性粒子を含む第２の試薬溶液（前処理溶液）Ｌ３（図３参照）を導入する。
【００１９】
ポンプＰは、循環流路２１の第２定量区画Ａ２に設けられている。ポンプＰは、循環流路２１内の溶液を送液して循環させる。ポンプＰを駆動させることによって、循環流路２１内の液体には対流が生じ、複数の溶液の混合が促進される。ポンプＰは、バルブの開閉により溶液の送液が可能なポンプバルブであってもよい。
【００２０】
（検出部）
検出部３０は、接続流路１９を介して前処理部２０と接続された反応槽３０ａと、反応槽３０ａ内に位置する電極セット（電極）３４と、捕捉部３５と、を有する。電極セット３４は、作用電極（作用極）３１、対電極（対極）３２および参照電極３３を含む。
本実施形態の検出部３０は、生体分子（試料物質）と選択的相互作用を示す特異的物質とを反応させ、測定対象となる溶液中に含まれる生体分子の存在量に相関させて不溶化反応を実施することによって可溶性物質を不溶性物質に変換して作用電極３１に沈着させ、沈着させた不溶性物質を電気的に分析する装置である。
【００２１】
作用電極３１、対電極３２および参照電極３３は、それぞれ同方向に筋状に延びる。作用電極３１および対電極３２は、平面視で参照電極３３を挟んで配置されている。また、作用電極３１は、銀が沈着するための面積を確保する為に、長さ方向の端部に略正方形に広がる面積確保部３１ａを有する。
【００２２】
本実施形態の電極セット３４（作用電極３１、対電極３２および参照電極３３）は、カーボン電極であり、スクリーン印刷により成形されている。なお、電極セット３４は、スパッタリング等の成膜法により形成された金属製の電極であってもよい。
【００２３】
検出部３０は、銀（Ａｇ）が沈着した作用電極３１に、参照電極３３を基準とした電圧を印加し、作用電極３１に沈着させた銀をイオン（Ａｇイオン）に再酸化する。これにより作用電極３１における電気化学的変化を電流の変化として、銀の沈着を検出する。
【００２４】
捕捉部３５は、作用電極３１の面積確保部３１ａと平面視で重なり合う様に配置されている。捕捉部３５は、反応槽３０ａ内の溶液中から磁性粒子と結合した試料物質を捕捉・収集する。本実施形態の捕捉部３５は、磁石等の磁力発生源である。捕捉部３５の磁力は、制御可能であることが好ましい。担体粒子に与えられる磁力発生源の磁力を制御することにより、担体粒子の捕捉と解放（非捕捉）を制御できる。
なお、本実施形態では、磁性粒子表面に試料物質に対する抗体を固定して測定を行っているが、磁性粒子を用いずに、捕捉部に試料物質を捕捉する構成としてもよい。例えば、試料物質に対する抗体を捕捉部に直接固定してもよい。試料物質が核酸である場合、捕捉部に、当該核酸と相補的な配列を有する核酸を固定したマイクロアレイを配置することもできる。
【００２５】
検出部３０の反応槽３０ａには、集約流路１０と排出流路１７とが接続されている。
集約流路１０には、液溜り部１０ａとバルブＩ１０とが設けられている。バルブＩ１０は、液溜り部１０ａと反応槽３０ａとの間に位置する。液溜り部１０ａには、第４〜第６の導入流路１４〜１６が接続されている。第４〜第６の導入流路１４〜１６の経路中には、それぞれ導入流路バルブＩ１４，Ｉ１５，Ｉ１６が設けられ、端末には導入用インレット１４ａ、１５ａ、１６ａが設けられている。
【００２６】
本実施形態では、第４の導入流路１４は、銀メッキを行うための銀メッキ用溶液（金属イオン溶液）Ｌ５（図３参照）を導入する。
また、第５の導入流路１５は、電極セット３４の洗浄を行うための洗浄液を導入する。
さらに、第６の導入流路１６は、基質と銀イオンとを含む第３の試薬溶液Ｌ６（図５参照）を導入する。より具体的には、基質として、試料物質とＡＬＰ標識抗体の基質であるｐ−アミノフェニルホスフェート（ｐＡＰＰ）を含む。
【００２７】
排出流路１７の末端には、液排出用インレット１７ａが設けられている。また、排出流路１７には、それぞれ排出流路バルブＯ１７が設けられている。排出流路１７は、排出流路バルブＯ１７の開閉を操作することで、反応槽３０ａから溶液を排出できる。
【００２８】
（補正処理部）
補正処理部４０は、検出部３０の電極セット３４（作用電極３１、対電極３２および参照電極３３）に接続されている。後段で説明するように、検出部３０では、電極セット３４の固有値測定工程が行われた後に試料物質の検出工程が行われる。補正処理部４０は、固有値測定工程において測定された電極セット３４の固有値に基づいて、検出工程で測定した電気化学測定値を補正する。
【００２９】
（電気化学測定の方法）
次に、本実施形態の電気化学測定用装置１を用いて試料物質である生体分子（抗原）を検出する電気化学測定の方法について説明する。
図２に、本実施形態の電気化学測定のフローを示す。図２に示すように、電気化学測定は、前処理工程と固有値測定工程と補正処理工程とを含む。図２において、ステップＸ１、Ｘ２、Ｘ３は、前処理部２０で行われる工程であり、ステップＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４は、検出部３０で行われる工程であり、ステップＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４は、補正処理部４０で行われる工程である。
以下に、前処理工程、固有値測定工程、検出工程および補正処理工程について具体的に説明する。
【００３０】
（前処理工程）
前処理部２０における検体溶液Ｌ１の前処理工程について説明する。
まず、図３に示すように、第１〜第３定量区画Ａ１〜Ａ３に試料物質（抗原）を含む検体溶液Ｌ１、ＡＬＰ標識抗体を含む第１の試薬溶液Ｌ２および磁性粒子を含む第２の試薬溶液Ｌ３をそれぞれ導入する。より具体的には、前処理部２０の定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を閉じた状態で、第１の導入流路１１から第１定量区画Ａ１に検体溶液Ｌ１を導入し、第２の導入流路１２から第２定量区画Ａ２に第１の試薬溶液Ｌ２を導入し、第３の導入流路１３から第３定量区画Ａ３に第２の試薬溶液Ｌ３を導入する。これにより、第１〜第３定量区画Ａ１〜Ａ３の体積に応じて検体溶液Ｌ１、第１の試薬溶液Ｌ２および第２の試薬溶液Ｌ３がそれぞれ定量される。なお、第１および第２の試薬溶液Ｌ２、Ｌ３は、予め第１および第２定量区画Ａ２、Ａ３に予め充填されていてもよい。
【００３１】
次いで、図４に示すように、定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を開放して前処理部２０に一連なりのループ状の循環流路２１を形成する。さらに、ポンプＰを駆動させることで、検体溶液Ｌ１と第１の試薬溶液Ｌ２と第２の試薬溶液Ｌ３を混合して、混合溶液Ｌ４を生成する（図２のステップＸ１）。
【００３２】
本実施形態においては、後段の図６に示すように、混合溶液Ｌ４中では、検体溶液Ｌ１中の試料物質（抗原１０３）と、第１の試薬溶液Ｌ２のＡＬＰ標識抗体１０４と、第２の試薬溶液の磁性粒子とが反応して、抗体固定微粒子／抗原／ＡＬＰ標識抗体の複合体１０１が形成される（図２のステップＸ２）。複合体１０１の形成量は、検体溶液Ｌ１中の生体分子（試料物質）の存在量に相関する。
【００３３】
（固有値測定工程）
次に、検出部３０における固有値測定工程について説明する。固有値測定工程は、前処理部２０で行われる上述の前処理工程と並行して行われる。なお、検出部３０内の溶液と前処理部２０内の溶液とが混合しないために、接続流路１９のバルブＶ４は、閉塞されている。
【００３４】
図３（および図４）に示すように、検出部３０の反応槽３０ａには、予め銀イオンを含む銀メッキ用溶液Ｌ５が満たされている。すなわち、カートリッジ９は、銀メッキ用溶液Ｌ５を含み、銀メッキ用溶液Ｌ５が検出部３０の反応槽３０ａを満たす。これにより、反応槽３０ａに銀メッキ用溶液Ｌ５を導入する時間を短縮して、カートリッジ９使用者の作業時間を短縮できる。なお、固有値測定工程を行う際に銀メッキ用溶液Ｌ５を、導入してもよい（図２のステップＹ１）。
【００３５】
次いで、作用電極３１と対電極３２との間に、所定時間だけ所定の波形の電圧を付与する。このとき対電極３２に対して作用電極３１の電位を低くする。これにより、銀メッキ用溶液Ｌ５中の銀イオンが作用電極３１から電子を受け取り作用電極３１上に沈着し、作用電極３１の表面に銀メッキがなされた状態となる。
【００３６】
次いで、作用電極３１と対電極３２の間にパルス電位を付与して微分パルスボルタンメトリー（ＤＰＶ）測定を行う。このとき付与するパルス電位は、上述の銀メッキを行う工程とは反対（すなわち、対電極３２に対して作用電極３１の電位を高く）する。これにより、作用電極３１の表面の銀の再イオン化反応を行うとともに、その際の電流値変化を測定する（図２のステップＹ２）。さらに、測定値を対象の電極セット３４の固有値として、補正処理部４０に送信し、補正処理部４０に記憶させる（図２のステップＺ１）。
次いで、固有値の測定が完了した後、固有値測定に用いた銀メッキ用溶液Ｌ５を検出部３０から排出流路１７を介して除去する。さらに、第５の導入流路１５から洗浄液を導入し電極セット３４を洗浄した後に、洗浄液を、排出流路１７を介して除去する（図２のステップＹ３）。
以上の工程を経ることで、固有値の測定が完了する。
【００３７】
（検出工程）
次に、検出部３０における検出工程について説明する。検出工程は、上述した固有値前処理工程および前処理工程が完了した後に行われる。
検出工程を行うに先立って、接続流路１９のバルブＶ４を開放して、混合溶液Ｌ４を前処理部２０から検出部３０に移送する。さらに、図５に示すように、混合溶液Ｌ４の移送が完了した後にバルブＶ４を閉塞する（図２のステップＸ３）。
【００３８】
次いで、捕捉部３５に磁力を生じさせることで混合溶液Ｌ４に含まれる抗体固定微粒子／抗原／ＡＬＰ標識抗体の複合体１０１（図６参照）を捕捉部３５上に捕捉する。捕捉部３５は、作用電極３１の面積確保部３１ａと重なるように配置されているため、複合体１０１は、面積確保部３１ａ上に収集される。
【００３９】
次いで、捕捉部３５における複合体の捕捉を維持したまま、排出流路１７を介して反応槽３０ａから混合溶液Ｌ４を除去して、混合溶液Ｌ４から複合体を分離する。さらに、第５の導入流路１５から検出部３０の反応槽３０ａに洗浄液を導入し、捕捉部３５に捕捉された複合体を洗浄後、洗浄液を、排出流路１７を介して除去する。
【００４０】
次いで、第６の導入流路１６から検出部３０の反応槽３０ａに基質と銀イオンとを含む第３の試薬溶液Ｌ６を導入する。第３の試薬溶液Ｌ６を導入して所定時間だけ放置することで、銀の沈着反応が生じて、作用電極３１上に銀の薄膜が形成される。
【００４１】
図６は、本実施形態の検出部３０における分析系の反応模式図であり銀の銀着反応を説明する図である。
図６に示す分析系では、分析対象である試料物質を抗原１０３とする。また、この分析系では、磁性粒子１０５上に分析対象の抗原１０３に対する抗体１０２が予め固定化されており、抗原１０３と磁性粒子１０５とが結合している。さらに、抗原１０３は、選択的相互作用として磁性粒子１０５上で抗原抗体反応（サンドイッチ法）による免疫複合体形成反応を利用し、第１の試薬溶液Ｌ２に含まれるＡＬＰ標識抗体１０４と結合している。ＡＬＰ標識抗体１０４は、抗原１０３に特異的に反応する抗体を酵素［例えば、アルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）］で標識したものである。
【００４２】
また、この分析系では、標識酵素による酵素反応として以下に示す反応式１を利用し、不溶化反応として反応式２を利用する。なお、図６において、ｐＡＰＰはｐ−アミノフェニルホスフェート、ｐＡＰはｐ−アミノフェノールを、ｐＱＩはｐ−キノンイミンを、それぞれ、意味し、ｐＡＰＰはＡＬＰの基質である。また、反応式１における「（ＡＬＰ）」は、ＡＬＰが反応式１の触媒として関与することを示す。
【００４３】
ｐ−アミノフェニルホスフェート→ｐ−アミノフェノール（ＡＬＰ）…（反応式１）
ｐ−アミノフェノール＋２Ａｇ＋→ｐ−キノンイミン＋２Ｈ＋＋２Ａｇ↓…（反応式２）
【００４４】
捕捉部３５（すなわち作用電極３１）上に、複合体を捕捉し収集した後に、標識酵素ＡＬＰの基質であるｐ−アミノフェニルホスフェート（ｐＡＰＰ）と銀イオン（Ａｇ＋、水溶性）を含む第３の試薬溶液Ｌ６を複合体に向けて導入すると、ｐ−アミノフェノール（ｐＡＰ）に変換される（反応式１）とともに、銀（Ａｇ、水不溶性）が析出し（反応式２）、作用電極３１上に沈殿する。
【００４５】
図７は、本実施形態の検出部３０における分析系の反応模式図であり銀の再イオン化反応を説明する図である。
作用電極３１上に沈着した銀は、作用電極３１に付与された電位に応じて作用電極３１上で再酸化する。銀の再酸化に伴い、作用電極３１と対電極３２の間には、電流が流れる（下記、反応式３）。
【００４６】
Ａｇ→Ａｇ＋＋ｅ−…（反応式３）
【００４７】
より具体的には、作用電極３１と対電極３２の間にパルス電位を付与して微分パルスボルタンメトリー（ＤＰＶ）測定を行う。このとき付与するパルス電位は、対電極３２に対して作用電極３１の電位を高くする。これにより、作用電極３１の表面の銀の再イオン化反応を行うとともに、その際の電流値変化を測定する（図２のステップＹ４）。これにより、再酸化された銀の量を測定でき、さら沈着した銀の量を測定することができる。銀の沈着量は、複合体１０１の存在量に相関する。また、複合体１０１の存在量は、検体溶液Ｌ１の生体分子（試料物質）の存在量に相関する。作用電極３１における銀の沈着量を測定することで、間接的に生体分子の存在量を測定することができる。
【００４８】
（補正処理工程）
次に、補正処理部４０における補正処理工程について説明する。
検出部３０の電極セット３４は、カートリッジ９の反応槽３０ａに成膜されたカーボン電極であり、表面性状や厚さの個体差を有する。したがって、電極セット３４は、上述の固体差に起因して、個体ごとに銀の再イオン化反応の反応効率がわずかに異なる。本実施形態において、補正処理部４０は、個体ごとの銀の再イオン化反応の反応効率と相関関係を有する、電極セット３４の固有値を予め測定し、当該固有値を基に、電気化学測定の測定結果を補正する。
【００４９】
補正処理部４０には、予め予備試験を基に設定された補正関数が保存されている。ここでは、予備試験に基づく、補正関数の算出方法の一例について説明する。
まず、複数の電極セットに対して銀メッキを行い、さらに当該銀メッキの再イオン化を行う際の電流値変化を測定する。すなわち、図２のステップＹ２の工程を、複数の電極セットに対して行う。この電流値変化の測定結果を「銀メッキ再イオン化時の電流値測定結果」とする。
【００５０】
次いで、濃度が既知の試料物質（抗原）を含む溶液（予備試験用の試料物質溶液）を用意し、試料物質に標識酵素と結合した抗体を反応させるとともに、標識抗体と基質の反応により、上述の複数の電極セットに対して銀沈着反応を生じさせ、さらに当該銀の再イオン化を行う際の電流値変化を測定する。すなわち、図２のステップＹ４の工程を、複数の電極セットに対して行う。この電流値変化の測定結果を、「銀沈着再イオン化時の電流値測定結果」とする。
【００５１】
それぞれの電極セットに対する「銀メッキ再イオン化時の電流値測定結果」と「銀沈着再イオン化時の電流値測定結果」は、相関関係を有する。
図８は、８個の電極セットに対する「銀メッキ再イオン化時の電流値測定結果」および「銀沈着再イオン化時の電流値測定結果」の測定結果の一例を示すグラフである。図８によれば、「銀メッキ再イオン化時の電流値測定結果」と「銀沈着再イオン化時の電流値測定結果」とは、所定の傾きの一次関数（補正関数）を描くことがわかる。
【００５２】
図８に示す測定結果を基に、導き出された一次関数は、以下の（数式１）として表される補正関数である。補正関数は、電気化学測定用装置１の出荷前の予備試験により予め設定されている。
なお、ここでは、８個の電極セットに対する測定結果を例示して示すが、８個を超える数の電極セットの測定結果を参照することで、より正確な一次関数を導き出すことができる。
【００５３】
【数１】
2017211296.tif 000003
【００５４】
なお、α、βは、上述の予備試験により導き出された係数であり、Ｙｅは、補正関数における銀沈着再イオン化時の電流値（すなわち電気化学測定値）を表す変数であり、Ｘｅは、補正関数の銀メッキ再イオン化時の電流値（すなわち固有値）を表す変数である。
【００５５】
本実施形態の固有値測定工程（図２に示すステップＹ２）において、測定された固有値Ｘｄを、数式１のＸｅに代入すると、本実施形態で用いた電極セット３４を用いて、予備試験用の試料物質溶液に対し電気化学測定値を行ったと仮定した場合に「銀沈着再イオン化時の電流値測定結果」の予測値Ｙｆが導き出される（数式２）。
【００５６】
【数２】
2017211296.tif 000004
【００５７】
また、一方で、上述の予備試験を行った際の「銀沈着再イオン化時の電流値測定結果」の平均値をＹａｖｅとする。さらに、平均値Ｙａｖｅと先のＹｆとの比を補正係数Ｂとする（数式３）。これらの処理は、補正処理部４０において行われる。すなわち、補正処理部４０は、本実施形態の固有値Ｘｄを関数に代入して補正係数Ｂを決定する（図２に示すステップＺ２）。
【００５８】
【数３】
2017211296.tif 000005
【００５９】
補正処理部４０は、以下の（数式４）に示すように、検出部３０で測定された電気化学測定値Ｙｄに補正係数Ｂを乗ずることで電気化学測定値の補正を行い、補正後の電気化学測定値Ｙを算出する（図２に示すステップＺ３）。
【００６０】
【数４】
2017211296.tif 000006
【００６１】
なお、上述の（数式４）は、以下の（数式５）に書き換えることができる。すなわち、補正処理部４０は、以下の（数式５）に基づいて試料物質の電気化学測定値Ｙｄを補正する。
【００６２】
【数５】
2017211296.tif 000007
【００６３】
補正処理部４０は、以上の工程を経て、算出された補正後の電気化学測定値Ｙを出力する（図２におけるステップＺ４）。
【００６４】
（効果）
本実施形態の電気化学測定用装置１によれば、作用電極３１、対電極３２および参照電極３３を含む電極セット３４の個体差に起因する電気化学測定の誤差を補正することができる。これにより、より正確な電気化学測定値を出力することができる。また、電極セット３４の個体差は、安価な電極（例えばスクリーン印刷により形成されたカーボン電極）を用いる場合に、特に大きくなる傾向がある。本実施形態によれば、安価なカーボン電極を用いた場合であっても、補正をすることにより他の高価な電極（スパッタリングにより形成された金属電極）と比較して誤差を小さくすることができる。
【００６５】
本実施形態の電気化学測定用装置１は、前処理部２０と検出部３０とを有する。これにより、電気化学測定用装置１の使用者は、前処理部２０において検体溶液Ｌ１の前処理を行いながら、検出部３０において固有値Ｘｄの算出を同時並行して行うことができる。したがって、使用者の測定時間を長くすることなく、固有値Ｘｄを算出して当該固有値Ｘｄに基づく補正処理を行うことが可能となる。すなわち、測定時間を長くすることなく、正確な電気化学測定値Ｙの算出を行うことができる。
【００６６】
本実施形態の電気化学測定用装置１によれば、製造者が出荷前に固有値Ｘｄの全品測定を行う必要がない。したがって、固有値Ｘｄの全品測定を行う場合と比較して安価な電気化学測定用装置１を提供できる。また、出荷前に固有値測定を行う場合には、電気化学測定用装置１に、予め測定した固有値Ｘｄを記録する必要がある。本実施時形態によれば、測定毎に固有値Ｘｄを測定するため、固有値Ｘｄの記録および記録された固有値Ｘｄを読み取る機能を備える必要がなく、安価な構成を実現できる。
【００６７】
本実施形態の電気化学測定用装置１を用いた電気化学測定によれば、測定の直前に固有値Ｘｄを算出するため、電極の劣化等により固有値Ｘｄが変化する場合であっても、正確な検出結果を保証することができる。また、電気化学測定用装置１を複数回の電気化学測定に使用する場合であっても、電極の劣化の影響を軽減して正確な検出結果を出力できる。
【００６８】
本実施形態の電気化学測定用装置１によれば、電極セット３４の固有値の測定が、電極セット３４の作用電極３１の銀メッキを行って電気化学測定を行うことにより行われる。銀メッキを行って電気化学測定を行うと銀メッキが再イオン化される。したがって、固有値測定の前後で電極セット３４が変質することがなく、試料物質の測定に影響を及ぼし難く、正確な資料物質の検出を行うことができる。
【００６９】
本実施形態の電気化学測定用装置１では、電極セット３４の固有値の測定が、電極セット３４の作用電極３１の銀メッキを行って電気化学測定を行うことにより行われるが、本発明における電気化学的測定は、他の方法であってもよい。例えば、銀メッキに代えて、他の金属（例えば、金、白金、アンチモン、ビスマス、銅、水銀、パラジウム）を用いたメッキを行っても同様に電気化学測定を行うことができる。
【００７０】
また、本実施形態では、試料物質である抗原に対する抗体をＡＬＰなどの酵素で標識することにより、金属イオンを金属に還元し、その後再イオン化しているが、本発明における電気化学的測定では、これ以外の方法を用いてもよい。
例えば、試料物質である抗原に対する抗体を、銀微粒子で直接標識することによって電極表面に銀微粒子を局在化させ、電気化学的に酸化してイオン化した後、溶液中の銀イオンを電気化学的に還元することにより電極表面を銀メッキし、これを再イオン化して、電気化学的測定を行うことができる（特開２００９−３６５６０号公報、特開２００９−２７６０６４号公報、国際公開第２００７／１１６８１１パンフレット、Chikae, M. et al., Electrochemistry Vol.78, No.9(2010), pp.748-753参照）。なお、銀微粒子に代えて、金、白金、アンチモン、ビスマス、銅、水銀、又はパラジウムの微粒子を用いてもよい。
【００７１】
本実施形態の電気化学測定用装置１によれば、補正処理部４０は、電極セット３４の固有値Ｘｄと予め設定された補正関数とに基づいて（より具体的には、固有値Ｘｄを補正関数に代入して）補正係数Ｂを算出する。また、補正処理部４０は、補正係数Ｂを試料物質の電気化学測定値に乗じて電気化学測定値の補正を行う。補正関数は、予め設定されているため、多数の電極セットのサンプルを用いた予備試験において固有値Ｘｄと試料物質の電気化学測定値Ｙｄとの関係を導き出し、補正関数とすることができる。したがって、予備試験電極セットサンプルの数を増加させることで、より実態に即した補正関数を算出できる。なお、本実施形態では、補正関数が一次関数であるとして説明したが、補正関数は二次以上の項を含む多項式で表される関数であってもよい。
【実施例】
【００７２】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７３】
まず、検体溶液Ｌ１として、抗原を含む溶液を用意した。第１の試薬溶液Ｌ２として、標識酵素ＡＬＰ用意した。第２の試薬溶液Ｌ３として、表面上のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を水溶性カルボジミドにて活性化させた磁性粒子を含む溶液を用意した。固有値測定のための銀メッキ用溶液Ｌ５として、銀イオン溶液（０．１ｍｍｏｌ／Ｌ  ＡｇＮＯ３；１ｍｏｌ／Ｌ  ＫＮＯ３）を用意した。を用意した。さらに、第３の試薬溶液Ｌ６として、基質であるｐ−アミノフェニルホスフェート（ｐＡＰＰ）およびＡｇＮＯ３（和光純薬工業株式会社）を含む水溶液（ＡｇＮＯ３；０．１２５ｍｍｏｌ／Ｌ、ｐＡＰＰ；２ｍｍｏｌ／Ｌ、ＭｇＳＯ４；２ｍｍｏｌ／Ｌ、トリス（２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール）；１２．５ｍｍｏｌ／Ｌ）を含む溶液を用意した。これらの溶液を用いて、上述の実施形態に記載の手順に沿って電気化学測定を行う。
固有値の測定は、銀イオン溶液に電気化学測定用電極を浸し、０．５Ｖで１５秒間電位を印加することで電極表面のストリッピング処理を行ない、続けて−０．３Ｖで１５秒間電位を印加することで、電極に銀をメッキした。この電極を超純水にて洗浄した後、十分乾燥させた。１ｍｏｌ／ＬのＫＮＯ３溶液中に銀をメッキした電極を浸し、微分パルスボルタンメトリー測定（ＤＰＶ）を行ない、銀再イオン化反応を行い、その際の電流値変化を測定した。
電極のストリッピング、銀メッキ、ＤＰＶ測定はすべて電気化学アナライザａｌｓ１２３２Ｂ（ＡＬＳ社）を用いた。
【００７４】
図６に示す銀の沈着反応においては、捕捉部３５としての２ｍｍ×２ｍｍ×４ｍｍのネオジム磁石により作用電極３１上に複合体１０１を捕捉して、第３の試薬溶液Ｌ６中で３分間放置した。これにより、反応式１および反応式２（実施形態参照）で示す銀沈着反応を行った。その後、１ｍｏｌ／ＬのＫＮＯ３溶液にて電極を洗浄し、再び１ｍｏｌ／ＬのＫＮＯ３溶液を加え電気化学アナライザａｌｓ１２３２Ｂ（ＡＬＳ社）を用いて、微分パルスボルタンメトリー（ＤＰＶ）測定を行い、反応式３（実施形態参照）で表される銀再イオン化反応を行い、その際の電流値変化を測定した。
【００７５】
次いで、図８のグラフに示すように予め行った予備試験の結果から補正関数を導出し、補正関数と銀メッキの再イオン化を行った際の固有値Ｘｄを基に、補正係数を算出した。さらに、検出部３０で測定された電気化学測定値Ｙｄに補正係数を乗じることで補正を行った。補正前後の電気化学測定値Ｙｄ、Ｙについて、測定結果の濃度の真の値に対する誤差を図９に示す。図９に示すように、補正を行うことによって、誤差を低減できることが確認された。
【００７６】
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述の実施形態において示した補正関数および補正係数の導出方法、並びに補正係数を基にした補正方法は一例であり、その他の方法であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１…電気化学測定用装置、２０…前処理部、３０…検出部、３１…作用電極、３２…対電極、３３…参照電極、３４…電極セット（電極）、４０…補正処理部
【図１】
2017211296.tif 000010
【図２】
2017211296.tif 000011
【図３】
2017211296.tif 000012
【図４】
2017211296.tif 000013
【図５】
2017211296.tif 000014
【図６】
2017211296.tif 000015
【図７】
2017211296.tif 000016
【図８】
2017211296.tif 000017
【図９】
2017211296.tif 000018