(57)【要約】本開示は、センサ基板が洗浄または乾燥された場合でも、センサ基板の表面に固定化された第１の特異的結合物質の劣化が低減されるセンサ基板を提供する。本開示によるセンサ基板（１０ａ）は、基材（１０２ａ）と、被検出物質と特異的に結合する性質を有し、基材（１０２ａ）の表面に固定された第１の特異的結合物質（１１４）と、第１の糖分子（１１６）と、を含み、第１の糖分子（１１６）は、基材（１０２ａ）の表面に化学結合により固定されている。
2019208114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
被検出物質と特異的に結合する性質を有し、前記基材の表面に固定された第１の特異的結合物質と、
第１の糖分子と、
を含み、
前記第１の糖分子は、前記基材の表面に化学結合により固定されている、
センサ基板。
【請求項２】
前記基材は、基板と、前記基板上に配置された有機膜と、を含み、
前記第１の特異的結合物質は、前記有機膜への結合を介して前記基材の表面に固定されており、
前記第１の糖分子は、前記有機膜に前記化学結合により固定されている、
請求項１に記載のセンサ基板。
【請求項３】
前記有機膜は、自己組織化単分子膜である、
請求項２に記載のセンサ基板。
【請求項４】
前記化学結合は、アミド結合である、
請求項１から請求項２に記載のセンサ基板。
【請求項５】
さらに、前記基材の表面の少なくとも一部を覆うブロッキング剤を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のセンサ基板。
【請求項６】
さらに、第２の糖分子を含み、
前記第２の糖分子は、少なくとも前記第１の特異的結合物質の表面に配置される、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のセンサ基板。
【請求項７】
前記第２の糖分子は、前記第１の糖分子とは異なる化学構造を有する、
請求項６に記載のセンサ基板。
【請求項８】
基材を準備する工程と、
被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質を前記基材の表面に固定し、かつ、第１の糖分子を化学結合により前記基材の表面に固定する工程と、
を含む、
センサ基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のセンサ基板と、
前記被検出物質と特異的に結合する性質を有し、標識物質で標識された第２の特異的結合物質と、前記被検出物質を含む試料とを、前記センサ基板に導入する導入部と、
前記第２の特異的結合物質および前記試料が導入された前記センサ基板に、前記標識物質から信号を誘発する誘発因子を印加する印加部と、
前記標識物質から発せられた前記信号に基づき、前記被検出物質を検出する検出部と、
を備える、
検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、試料中の被検出物質を検出するためのセンサ基板、センサ基板の製造方法および検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療やバイオの分野では、抗体等の生理活性物質（以下、特異的結合物質）を利用したバイオセンサが使用されている。特異的結合物質は、熱または乾燥によりダメージを受けやすい。例えば、熱または乾燥により特異的結合物質の構造の一部が変性して、機能が低下する。これは、特異的結合物質をセンサ基板の表面に固定化して用いる場合にしばしば問題になる。【０００３】
そこで、特許文献１は、糖類、および、特異的結合物質と結合する性質を有しない非特異たんぱく質（以下、非特異結合物質）を含む保存溶液でセンサ基板の表面を被覆したセンサ基板を開示している。当該センサ基板では、センサ基板の表面の特異的結合物質を保存溶液で被覆することにより、特異的結合物質を乾燥から保護し、特異的結合物質の機能（活性）が低下することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５９２９７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のセンサ基板は、センサ基板の表面を保存溶液で被覆しているだけであるため、センサ基板が洗浄されると、センサ基板の表面から保存溶液が流され、センサ基板が乾燥されると、保存溶液中の水分が蒸発される。そのため、従来のセンサ基板は、洗浄または乾燥されると、センサ基板の表面を乾燥から保護する効果が十分に保たれない。特に、特異的結合物質の構造的および機能的な劣化（以下、特異的結合物質の劣化）により、試料中の夾雑物などが特異的結合物質の劣化した部分に非特異的に結合すること（以下、非特異的吸着）が増加するという問題がある。【０００６】
そこで、本開示は、センサ基板が洗浄または乾燥された場合でも、センサ基板の表面に固定化された第１の特異的結合物質の劣化が低減されるセンサ基板およびセンサ基板の製造方法を提供する。また、本開示は、当該センサ基板を用いることにより、被検出物質を精度良く検出することができる検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るセンサ基板は、基材と、被検出物質と特異的に結合する性質を有し、前記基材の表面に固定された第１の特異的結合物質と、第１の糖分子と、を含み、前記第１の糖分子は、前記基材の表面に化学結合により固定されている。【０００８】
また、本開示の一態様に係るセンサ基板の製造方法は、基材を準備する工程と、被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質を前記基材の表面に固定し、かつ、第１の糖分子を化学結合により前記基材の表面に固定する工程と、を含む。【０００９】
また、本開示の一態様に係る検出装置は、前記のいずれかのセンサ基板と、前記被検出物質と特異的に結合する性質を有し、標識物質で標識された第２の特異的結合物質と、前記被検出物質を含む試料とを、前記センサ基板に導入する導入部と、前記第２の特異的結合物質および前記試料が導入された前記センサ基板に、前記標識物質から信号を誘発する誘発因子を印加する印加部と、前記標識物質から発せられた前記信号に基づき、前記被検出物質を検出する検出部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、センサ基板が洗浄または乾燥された場合でも、センサ基板の表面に固定された第１の特異的結合物質の劣化が低減されるセンサ基板およびセンサ基板の製造方法が提供される。また、本開示によれば、被検出物質を精度良く検出することができる検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係る検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、実施の形態１におけるセンサ基板の一例を示す斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示すセンサ基板の一部を模式的に示した例の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２に示すセンサ基板の一部を模式的に示した別の例の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１に係るセンサ基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１に係るセンサ基板の製造方法の別の例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態１に係るセンサ基板の製造方法の一例を説明する模式図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係るセンサ基板の製造方法の一例を説明する模式図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係るセンサ基板の製造方法の一例を説明する模式図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係るセンサ基板の製造方法の一例を説明する模式図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係るセンサ基板の製造方法の一例を説明する模式図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施の形態１における被検出物質の検出方法の一例を模式的に説明する図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施の形態１における被検出物質の検出方法の別の例を模式的に説明する図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施の形態１における被検出物質の検出方法の一例を模式的に説明する図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、実施の形態１における被検出物質の検出方法の別の例を模式的に説明する図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２に係る検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、実施の形態２における被検出物質の検出方法の一例を説明する模式図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、実施の形態２における被検出物質の検出方法の別の例を説明する模式図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施の形態２における被検出物質の検出方法の一例を説明する模式図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、実施の形態２における被検出物質の検出方法の別の例を説明する模式図である。
【図１５】図１５は、実施例１、比較例１および比較例２で得られたセンサ基板を乾燥工程に供した後の、非特異的吸着ノイズの検出結果を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例３で得られたセンサ基板を乾燥工程および保存工程に供した後の、非特異的吸着ノイズの検出結果を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例３で得られたセンサ基板を乾燥工程および保存工程に供した後の、サンドイッチＡｓｓａｙの結果を示す図である。
【図１８】図１８は、本開示における検出システムの構成の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の一態様の概要は、以下のとおりである。
【００１３】
本開示の一態様に係るセンサ基板は、基材と、被検出物質と特異的に結合する性質を有し、前記基材の表面に固定された第１の特異的結合物質と、第１の糖分子と、を含み、前記第１の糖分子は、前記基材の表面に化学結合により固定されている。
【００１４】
これにより、センサ基板が洗浄されても、第１の糖分子がセンサ基板の表面から流されないため、第１の糖分子の保水性によりセンサ基板の表面が乾燥しにくくなる。また、センサ基板が乾燥されても、第１の糖分子が保水性を有するため、センサ基板の表面は乾燥しにくくなる。そのため、第１の特異的結合物質は、乾燥によるダメージを受けにくくなる。したがって、センサ基板が洗浄または乾燥された場合でも、センサ基板の表面に固定された第１の特異的結合物質の劣化が低減される。
【００１５】
例えば、本開示の一態様に係るセンサ基板では、前記基材は、基板と、前記基板上に配置された有機膜と、を含み、前記第１の特異的結合物質は、前記有機膜への結合を介して前記基材の表面に固定されており、前記第１の糖分子は、前記有機膜に前記化学結合により固定されていてもよい。
【００１６】
これにより、第１の特異的結合物質および第１の糖分子は、基材の表面に安定に固定される。基材の表面に安定に固定された第１の糖分子は、センサ基板が洗浄されても、表面から離脱せずに残存しやすい。そして、第１の糖分子が有するヒドロキシ基（ＯＨ基）が水分子の代わりに作用するため、センサ基板が乾燥された場合も、第１の特異的結合物質の乾燥による劣化が低減される。
【００１７】
例えば、本開示の一態様に係るセンサ基板では、前記有機膜は、自己組織化単分子膜であってもよい。
【００１８】
これにより、第１の特異的結合物質および第１の糖分子は、有機膜と化学結合を容易に形成することができる。そのため、第１の特異的結合物質および第１の糖分子は、基材の表面に安定に固定される。
【００１９】
例えば、本開示の一態様に係るセンサ基板では、前記化学結合は、アミド結合であってもよい。
【００２０】
これにより、第１の糖分子は、有機膜と共有結合であるアミド結合により固定される。共有結合は、化学結合の中でも結合力が強い。そのため、第１の糖分子は、基材の表面により安定に固定される。このように安定に固定された第１の糖分子の保水性により、センサ基板の表面を乾燥から保護し、第１の特異的結合物質の構造的および機能的な劣化が低減されるため、センサ基板の保存安定性を高めることができる。
【００２１】
例えば、本開示の一態様に係るセンサ基板では、さらに、前記基材の表面の少なくとも一部を覆うブロッキング剤を含んでもよい。
【００２２】
これにより、被検出物質を検出する際に、基材の表面における夾雑物などの非特異的な結合または吸着（以下、非特異的吸着）を低減することができる。そのため、非特異的吸着により生じるノイズ（すなわち、非特異的吸着ノイズ）が低減され、被検出物質を精度良く検出することができる。
【００２３】
例えば、本開示の一態様に係るセンサ基板では、さらに、第２の糖分子を含み、前記第２の糖分子は、少なくとも前記第１の特異的結合物質の表面に配置されてもよい。
【００２４】
これにより、第２の糖分子が少なくとも第１の特異的結合物質の表面に配置され、第１の糖分子が基材の表面に配置されることにより、第１の特異的結合物質の表面、つまり、第１の特異的結合物質が被検出物質と結合する結合部位だけでなく、第１の特異的結合物質の、基材の表面に近い部分までも、乾燥から保護することができる。これにより、第１の特異的結合物質は、その全面を乾燥から保護され、乾燥による第１の特異的結合物質の劣化が低減される。また、第１の糖分子が基材の表面に配置されることにより、基材の表面において、試料中の夾雑物および標識化抗体が非特異的に結合することが低減される。これにより、センサ基板が保存されても、第１の特異的結合物質の劣化が低減され、かつ、非特異的吸着が低減されるため、センサ基板の保存安定性が向上される。
【００２５】
例えば、本開示の一態様に係るセンサ基板では、前記第２の糖分子は、前記第１の糖分子とは異なる化学構造を有してもよい。
【００２６】
このように化学構造が異なる糖分子、すなわち異なる種類の糖分子を用いることにより、特異的結合物質、基材および有機膜などの構成、被検出物質、または検出方法などの設計に応じて、所望の保存安定性を有するセンサ基板を得ることができる。
【００２７】
また、本開示の一態様に係るセンサ基板の製造方法は、基材を準備する工程と、被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質を前記基材の表面に固定し、かつ、第１の糖分子を化学結合により前記基材の表面に固定する工程と、を含む。
【００２８】
これにより、センサ基板が洗浄または乾燥された場合でも、第１の特異的結合物質が乾燥により劣化することを低減できるセンサ基板を得ることができる。
【００２９】
また、本開示の一態様に係る検出装置は、前記のいずれかのセンサ基板と、前記被検出物質と特異的に結合する性質を有し、標識物質で標識された第２の特異的結合物質と、前記被検出物質を含む試料とを、前記センサ基板に導入する導入部と、前記第２の特異的結合物質および前記試料が導入された前記センサ基板に、前記標識物質から信号を誘発する誘発因子を印加する印加部と、前記標識物質から発せられた前記信号に基づき、前記被検出物質を検出する検出部と、を備える。
【００３０】
これにより、検出装置は、被検出物質を精度良く検出できる。
【００３１】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータにより読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００３２】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３３】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３４】
また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。
【００３５】
（実施の形態１）
［検出装置の構成］
図１は、本実施の形態に係る検出装置１００ａの一例を示す概略構成図である。
【００３６】
図１に示すように、検出装置１００ａは、センサ基板１０ａと、導入部２０ａと、印加部３０ａ（ここでは、光源３０ａ）と、検出部４０ａと、コントローラ５０ａと、を備える。本実施の形態では、検出装置１００ａは、さらに、センサデバイス１２ａと、レンズ３２と、ビームスプリッタ３４と、を備える。本実施の形態では、検出装置１００ａは、例えば、被検出物質量を光学的に検出する装置である。検出方法については、表面増強蛍光法を例に挙げて説明する。以下に、検出装置１００ａの各構成要素について説明する。
【００３７】
センサデバイス１２ａは、センサセル１４ａを備える。なお、図１では、センサデバイス１２ａは、単一のセンサセル１４ａを備えているが、センサデバイスは、複数のセンサセルを備えてもよい。センサデバイスが複数のセンサセルを備える場合、複数のセンサセルが個別に励起光３６ａを照射されるようにセンサデバイスを移動させる機構を備えてもよい。
【００３８】
センサセル１４ａは、センサ基板１０ａと、流路１４１ａと、供給孔１４２ａおよび排出孔１４３ａを有する蓋部１４４ａと、を備える。蓋部１４４ａは、例えばサンプル液体２２、洗浄液、第２の抗体を含む溶液などをセンサセル１４ａ内に供給する供給孔１４２ａと、センサセル１４ａ内に供給されたサンプル液体２２などを外部に排出する排出孔１４３ａとを有する。蓋部１４４ａは、例えば、ガラス、または、樹脂など光透過性を有する材料から構成される。なお、供給孔１４２ａおよび排出孔１４３ａの配置位置は、特に限定されず、供給孔１４２ａおよび排出孔１４３ａは、設計に応じて適宜所望の位置に配置されてもよい。
【００３９】
流路１４１ａは、供給孔１４２ａから供給されたサンプル液体２２などをセンサ基板１０ａに導くための経路である。図１では、流路１４１ａに、センサ基板１０ａが配置される例を示しているが、センサ基板１０ａは、流路１４１ａと一体となって形成されてもよい。すなわち、センサ基板１０ａは、流路１４１ａの底部に直接形成されてもよい。
【００４０】
図２は、本実施の形態に係るセンサ基板１０ａの一例を示す斜視図である。センサ基板１０ａでは、基材１０２ａの表面の少なくとも一部に、被検出物質と特異的に結合する性質を有する第１の特異的結合物質が固定され、かつ、第１の糖分子が化学結合により固定されている領域が形成されている。以下では、この領域を検出領域１１０ａと称する。なお、センサ基板１０ａの詳細については、後述する。
【００４１】
導入部２０ａは、第２の特異的結合物質および試料をセンサセル１４ａに導入する。具体的には、導入部２０ａは、第２の特異的結合物質と試料とを含むサンプル液体２２をセンサセル１４ａに設けられた供給孔１４２ａに滴下する。より具体的には、導入部２０ａは、例えば、ポンプ（不図示）およびバルブ（不図示）を備えてもよい。この場合、導入部２０ａは、バルブを開いてポンプを作動することにより、サンプル液体２２をセンサ基板１０ａに導入してもよい。
【００４２】
なお、第２の特異的結合物質は、被検出物質と特異的に結合する性質を有し、標識物質（例えば、蛍光物質）で標識されている。また、試料は、被検出物質を含み得る液体である。
【００４３】
試料に被検出物質が含まれれば、被検出物質は、センサ基板１０ａの基材の表面に固定された第１の特異的結合物質と結合する。つまり、基材の表面に、第１の特異的結合物質、被検出物質、第２の特異的結合物質および蛍光物質の複合体が結合される。この状態で、センサ基板１０ａに光が照射されると、被検出物質と第２の特異的結合物質を介して間接的に結合している蛍光物質から蛍光が発せられる。
【００４４】
光源３０ａは、印加部の一例であり、略平行光である励起光３６ａをセンサ基板１０ａに照射する。印加部は、標識物質で標識化された第２の特異的結合物質と試料とが導入されたセンサ基板１０ａに、標識物質から信号を誘発する誘発因子３６ａ（ここでは、励起光３６ａ）を印加する。励起光３６ａは、センサセル１４ａに照射されると、上述のとおり光透過性を有する材料から形成される蓋部１４４ａを透過して、センサ基板１０ａの検出領域１１０ａに到達する。光源３０ａとしては、公知の技術を特に限定することなく利用することができる。例えば、半導体レーザ、ガスレーザ等のレーザを光源３０ａとして利用することができる。なお、光源３０ａは、ウイルスに含まれる物質と相互作用が小さい波長の励起光（例えば、４００ｎｍ〜２０００ｎｍ）を照射することが好ましい。さらには、励起光の波長は、半導体レーザが利用できる波長６００ｎｍ〜８５０ｎｍであることが好ましい。
【００４５】
ビームスプリッタ３４は、光源３０ａから照射された励起光３６ａから検出領域１１０ａで発生した表面増強蛍光を分離する。具体的には、ビームスプリッタ３４は、光源３０ａからの励起光３６ａを透過させ、センサセル１４ａで発生した表面増強蛍光を分離して検出部４０ａに導く。
【００４６】
レンズ３２は、ビームスプリッタ３４を通過した光源３０ａからの励起光３６ａを検出領域１１０ａに集光する。
【００４７】
検出部４０ａは、ビームスプリッタ３４により導かれた表面増強蛍光を分光し、特定の波長帯の光を検知することにより試料中の被検出物質の量に相当する電気信号を出力する。検出部４０ａは、特定の波長帯の光を検出できるものであれば公知の技術を特に限定なく利用することができる。例えば、検出部４０ａとして、光を分光するために特定の波長帯を透過させる干渉フィルター、回折格子を用いて分光するツェルニー型分光器、および、エシェル型分光器等を利用することができる。さらには、検出部４０ａは、光源３０ａからの励起光３６ａを除去するためのノッチフィルター、あるいは、光源３０ａからの励起光３６ａを遮断し、かつ、センサセル１４ａで発生した表面増強蛍光を透過させることができるロングパスフィルターを含んでもよい。
【００４８】
コントローラ５０ａは、プロセッサおよびメモリを備え、メモリに格納されたソフトウェアプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。また、コントローラ５０ａは、１以上の専用の電子回路によって実現される。１以上の専用の電子回路は、１個のチップ上に集積されてもよいし、複数のチップ上に個別に形成されてもよい。コントローラ５０ａは、検出部４０ａの出力信号を解析して、被検出物質の濃度を算出する。さらに、コントローラ５０ａは、光源３０ａおよび導入部２０ａを制御する。
【００４９】
検出部４０ａおよびコントローラ５０ａは、検出部の一例であり、励起光の照射により蛍光物質から生じる蛍光に基づいて被検出物質を検出する。
【００５０】
［センサ基板の構成］
図２は、本実施の形態に係るセンサ基板の一例であるセンサ基板１０ａの斜視図である。図３は、図２に示すセンサ基板１０ａの一部（ここでは、検出領域１１０ａの内の一部）を模式的に示した断面図である。以後の各図において、図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５１】
図２では、検出領域１１０ａは、基材１０２ａの表面の一部に形成されているが、検出領域１１０ａの形状および基材１０２ａの表面に示す割合は図示に限定されない。例えば、検出領域１１０ａは基材１０２ａの表面全体に形成されてもよい。
【００５２】
図３Ａに示すように、センサ基板１０ａは、基材１０２ａと、第１の特異的結合物質１１４と、第１の糖分子１１６と、を含む。第１の特異的結合物質１１４は、被検出物質と特異的に結合する性質を有し、基材１０２ａの表面に固定される。また、第１の糖分子１１６は、基材１０２ａの表面に化学結合により固定されている。
【００５３】
図３Ｂに示すように、センサ基板１０ａは、さらに、第２の糖分子１１８を含んでもよい。第２の糖分子１１８は、少なくとも第１の特異的結合物質１１４の表面に配置される。
【００５４】
基材１０２ａは、その表面に、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６を結合可能なものであれば、その形状および素材は特に限定されない。基材１０２ａの形状は、例えば、粒子状、繊維状、膜状、シート状、プレート状および板状などが挙げられる。基材１０２ａの素材は、例えば、石英、ガラス、シリカ、およびセラミックスなどの無機材料、ポリカーボネートおよびシクロオレフィンポリマーなどの樹脂、ハイドロゲル、アガロース、セルロース、およびラテックスなどの天然材料、および、金、アルミナ、および銀などの金属材料などが挙げられる。また、基材１０２ａには、公知の表面処理技術を用いて、その表面に対してアミノ基、カルボキシル基、またはビニル基などの官能基を適宜導入してもよい。これにより、基材１０２ａは、その表面に第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６を容易に結合させることができる。
【００５５】
また、センサ基板１０ａをプラズモン励起センサとして利用する場合には、基材１０２ａは、例えば、石英、ガラス、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂等の支持体（図３の基板１０２０）の表面に、金、銀、アルミニウム、銅、白金等の金属のうち少なくとも一種類の金属またはそれらの金属の合金を含む金属薄膜を有してもよい。さらに、基材１０２ａは、基板１０２０の表面および金属薄膜が形成された部分に、複数の微細凹凸構造からなるナノ構造を有していてもよい。基板１０２０の表面のナノ構造は、例えば、ナノインプリントまたは射出成形により形成される。
【００５６】
また、基材１０２ａの表面には、第１の特異的結合物質１１４の固定化の容易の観点、および、第２の特異的結合物質の配向制御および反応性の観点から、第１の特異的結合物質１１４と基材１０２ａとの距離を適切に確保することが可能な分子（リンカー）が結合されてもよい。リンカーとなり得る分子は、通常、基材表面の荷電特性などに従って選択される。リンカーとなり得る分子は、例えば、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を形成するようなアルカンチオールなどのチオール誘導体、ポリエチレングリコール鎖（ＰＥＧ鎖）を含む親水性ポリマー、および、リン脂質極性基を有するＭＰＣ（２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン）の重合体であるＭＰＣポリマーなどが挙げられる。
【００５７】
図３Ａに示すように、本実施の形態では、基材１０２ａは、基板１０２０と、基板１０２０上に配置された有機膜１０２２とを含む。有機膜１０２２は、上述のリンカーとなり得る分子から構成される。このとき、第１の特異的結合物質１１４は、有機膜１０２２に結合させることにより、基材１０２ａの表面に固定されている。また、第１の糖分子１１６は、有機膜１０２２に化学結合により固定されている。このように、基材１０２ａが基板１０２０上に有機膜１０２２を含むことにより、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６は基材１０２ａの表面に安定に固定される。基材１０２ａの表面に安定に固定された第１の糖分子１１６は、センサ基板１０ａが洗浄されても、表面から離脱せずに残存しやすい。そして、第１の糖分子１１６が有するヒドロキシ基（ＯＨ基）が水分子の代わりに作用するため、センサ基板１０ａが乾燥された場合も、第１の特異的結合物質１１４の乾燥による劣化が低減される。
【００５８】
また、本実施の形態では、有機膜１０２２は、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）である。ＳＡＭが含む単分子としては、例えば、炭素原子数４〜２０程度のカルボキシアルカンチオール、中でも、１０−カルボキシ−１−デカンチオールを用いてもよい。炭素原子数４〜２０程度のカルボキシアルカンチオールを用いて形成されたＳＡＭは、透明性が高く、屈折率が低く、膜厚が薄いなどの性質を有しているため、検出に際して、光学的な影響が少ない。ＳＡＭ１０２２の一端は、基板１０２０の表面と結合可能な官能基であればよく、例えばチオール基であり、ＳＡＭ１０２２の他端は、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６と結合可能な官能基であればよく、例えば、アミノ基、カルボキシル基、ビオチン基等である。このようにＳＡＭ１０２２は末端に反応性の官能基を有するため、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６は、有機膜１０２２（以下、ＳＡＭ１０２２）と化学結合を容易に形成することができる。これにより、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６は、基材１０２ａの表面に安定に固定される。
【００５９】
なお、センサ基板１０ａでは、基材１０２ａは、第１の特異的結合物質１１４を固定化し、かつ、第１の糖分子１１６を化学結合により固定化することができれば特に限定されず、他の公知の基材を用いてもよい。また、ＳＡＭの形成方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いてもよい。具体的な方法については、後述する。
【００６０】
第１の特異的結合物質１１４は、被検出物質と特異的に結合する物質である。被検出物質は、例えば、タンパク質、脂質、糖、核酸などである。第１の特異的結合物質１１４は、例えば、抗原に対する抗体、基質または補酵素に対する酵素、ホルモンに対するレセプタ、抗体に対するプロテインＡまたはプロテインＧ、ビオチンに対するアビジン類、カルシウムに対するカルモジュリン、糖に対するレクチン、等が挙げられる。また、被検出物質が核酸である場合、当該核酸と特異的に結合する配列を有する核酸も第１の特異的結合物質１１４として使用されてもよい。
【００６１】
第１の特異的結合物質１１４を金属薄膜上に固定する方法は、結合させる物質に応じて適切な種々の方法を用いてもよい。例えば、金属薄膜の表面に特定の結合を生じる修飾基を導入し、第１の特異的結合物質にこの修飾基に対応した官能基を導入し、これらの修飾基と官能基とを結合させることにより、第１の特異的結合物質１１４を金属薄膜上に固定することができる。
【００６２】
例えば、第１の特異的結合物質１１４が抗体等のタンパク質である場合、当該たんぱく質を構成する複数のアミノ酸の中には、その側鎖にカルボキシル基やアミノ基、チオール基を有するものがある。それらの官能基と基材１０２ａとを化学結合させる、または、それらの官能基をアビジン等で修飾した後、アビジン化した第１の特異的結合物質と基材１０２ａとを化学結合させてもよい。
【００６３】
また、第１の特異的結合物質１１４と基材１０２ａとをより効率よく結合させるために、第１の特異的結合物質１１４と基材１０２ａとの結合反応を促進させる物質を用いて活性化処理を行ってもよい。当該活性化処理の方法は、例えば、１−エチル−３−（−３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）およびＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）を用いて、ＳＡＭ１０２２および第１の特異的結合物質１１４の一方のカルボキシル基を活性エステル化させ、当該活性エステル化されたカルボキシル基と、第１の特異的結合物質１１４およびＳＡＭ１０２２の他方のアミノ基とを結合させる方法である。また、当該活性化処理の方法は、例えば、グルタルアルデヒド等の複数のアルデヒド基をもつ物質を用いて、ＳＡＭ１０２２のアミノ基と第１の特異的結合物質１１４のアミノ基とを結合させる方法等であってもよい。
【００６４】
なお、第１の特異的結合物質１１４を基材１０２ａに固定化する方法は、第１の特異的結合物質１１４が失活しない固定化方法であれば、他の公知の方法を用いてもよい。
【００６５】
第１の糖分子１１６は、基材１０２ａの表面に固定される前において、カルボキシル基またはアミノ基を有する糖分子である。第１の糖分子１１６がその分子中にカルボキシル基またはアミノ基を有することにより、基材１０２ａの表面に化学結合により固定される。例えば、基板１０２０の表面に有機膜１０２２を有する場合、第１の糖分子１１６は、カルボキシル基およびアミノ基の一方を含み、有機膜１０２２は、カルボキシル基およびアミノ基の他方を含み、化学結合は、カルボキシル基およびアミノ基の反応により形成される。これにより、第１の糖分子１１６は、有機膜１０２２と共有結合であるアミド結合により固定される。共有結合は、化学結合の中でも結合力が強い。そのため、第１の糖分子１１６は、基材１０２ａの表面により安定に固定される。このように安定に固定された第１の糖分子１１６の保水性により、センサ基板１０ａの表面を乾燥から保護し、第１の特異的結合物質１１４の構造的および機能的な劣化が低減されるため、センサ基板１０ａの保存安定性を高めることができる。なお、第１の糖分子１１６は、カルボキシル基またはアミノ基を有する糖分子であれば、単糖だけでなく、二糖類、または３個〜１０個の単糖から構成される少糖類（いわゆるオリゴ糖）であってもよく、１０個以上の単糖から構成される多糖類（いわゆるグリカン）であってもよい。また、第１の糖分子１１６は、シアル酸のように１つの分子中に複数の官能基を有していてもよい。また、第１の糖分子１１６は、これらの糖の塩であってもよい。
【００６６】
具体的には、第１の糖分子１１６は、例えば、Ｄ−グルコサミン、Ｄ−マンノサミン、Ｄ−ガラクトサミン、シアル酸、アミノウロン酸、ムラミン酸等のアミノ基を有するアミノ糖、または、Ｄ−グルクロン酸、Ｄ−マンヌロン酸、Ｌ−グルロン酸、Ｄ−ガラクツロン酸、Ｌ−イズロン酸等のカルボキシル基を有するウロン酸、または、グルコン酸等のアルドン酸、または、アスコルビン酸等のカルボキシル基を有する糖酸、または、アミノ糖およびウロン酸からなるグルコサミノグリカン（例えば、ヒアルロン酸）、または、キトサンなどのアミノ基を有する多糖類、または、アラビアガム、キサンタンガム、ジェランガム、ペクチン等のカルボキシル基を有する多糖類、等であってもよく、これらの塩であってもよい。これらの第１の糖分子１１６を基材１０２ａの表面に固定する方法は、第１の特異的結合物質１１４と同様の方法を用いてもよい。具体的な方法については、後述する。
【００６７】
なお、第１の糖分子１１６は、基材１０２ａの表面に化学結合により固定化できる糖であれば特に限定されず、上述した糖以外の公知の糖を用いてもよい。
【００６８】
第２の糖分子１１８は、少なくとも第１の特異的結合物質１１４の表面に配置されるとよく、基材１０２ａの表面全体を覆ってもよい。本実施の形態では、図３Ｂに示すように、第２の糖分子１１８は、基材１０２ａの表面全体を覆っている。言い換えると、第２の糖分子１１８は、基材１０２ａの表面に固定された第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６の表面に配置され、さらに、基材１０２ａの表面で第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６が固定されていない部分にも配置される。第２の糖分子１１８が少なくとも第１の特異的結合物質１１４の表面に配置されることにより、乾燥による第１の特異的結合物質１１４の劣化がより低減される。また、第２の糖分子１１８が基材１０２ａの表面全体を覆うことにより、第２の糖分子１１８が第１の特異的結合物質１１４の表面だけでなく、第１の糖分子１１６の表面にも配置されるため、乾燥による第１の特異的結合物質１１４の劣化がさらに低減される。
【００６９】
第２の糖分子１１８は、第１の糖分子１１６のように、化学結合により基材１０２ａの表面に固定されるのではなく、分子間力（ファンデルワールス力）などの弱い力により基材１０２ａの表面に配置される。第２の糖分子１１８は、第１の糖分子１１６と同じ種類の糖であってもよく、第１の糖分子１１６と異なる種類の糖であってもよい。言い換えると、第２の糖分子１１８は、カルボキシル基またはアミノ基を有する糖分子であってもよく、カルボキシル基およびアミノ基を有しない糖分子であってもよい。それぞれ異なる種類の糖分子である第１の糖分子１１６および第２の糖分子１１８を基材１０２ａの表面に配置することにより、基材１０２ａの表面を乾燥から保護する効果が向上される。第２の糖分子１１８は、単糖であってもよく、二糖類であってもよく、３個〜１０個の単糖から構成される少糖類（いわゆるオリゴ糖）であってもよく、１０個以上の単糖から構成される多糖類（いわゆるグリカン）であってもよく、これらの糖の塩であってもよい。なお、第２の糖分子１１８がカルボキシル基またはアミノ基を有する糖分子である場合、第１の糖１１６で上述した内容と同様であるため、ここでの説明を省略する。第２の糖分子１１８がカルボキシル基およびアミノ基を有しない糖分子である場合、第２の糖分子は、少なくとも以下の具体例の１つであってもよい。例えば、第２の糖分子１１８が単糖である場合、リボース、リキソース、キシロース、アラビノース、アビオース、リブロース、キシルロース等のテトロース（五炭糖）、アロース、タロース、グロース、グルコース、アルトロース、マンノース、イドース、ガラクトース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース等のヘキソース、シマロース（六炭糖）、セドヘプツロース、コリオース等のヘプトース（七炭糖）等が挙げられる。例えば、第２の糖分子１１８が二糖類である場合、トレハロース、イソトレハロース、コージビオース、ソホロース、ニゲロース、ラミナリビオース、マルトース、セロビオース、イソマルトース、ゲンチビオース、ラクトース、スクロース、メリビオース、パラチノース、アガロビオース、キシロビオース、ラクツロース、ルチノース等が挙げられる。例えば、第２の糖分子１１８が少糖類（オリゴ糖）である場合、ラフィノース、ゲンチアノース、セロトリオース、マルトトリオース、メレンジトース等の三糖類、スタキオース等の四糖類、キシロオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、ゲンチオオリゴ糖、フルクトオリゴ糖、キトサンオリゴ糖、キチンオリゴ糖、セロオリゴ糖等のオリゴ糖等が挙げられる。例えば、第２の糖分子１１８が多糖類である場合、カードラン、シクロデキストリン、ペクチン、デンプン、アガロース、アミロース、アミロペクチン、アラビナン、アラビノガラクタン、アルギン酸、イヌリン、ガラクタン、キシラン、キチン、キトサン、グリコーゲン、グルコマンナン、ケラタン硫酸、コロミン酸、セルロース、デキストラン、ペクチン、ペクチン酸、ヘパラン硫酸、ヘパリン、マンナン、リケナン、レバン、レンチナン等、が挙げられる。
【００７０】
図示していないが、本実施の形態に係るセンサ基板１０ａは、さらに、基材１０２ａの表面の少なくとも一部を覆うブロッキング剤を含んでもよい。ブロッキング剤は、試料中の夾雑物、および、標識物質で標識された第２の特異的結合物質などがセンサ基板１０ａの表面に非特異的に吸着または結合すること（以下、非特異的吸着）をブロッキングする物質である。夾雑物は、例えば、被検出物質以外のタンパク質、脂質、糖、ペプチド、核酸などである。ブロッキング剤は、例えば、スキムミルク、フィッシュゼラチン、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、界面活性剤、カゼイン、プロタミン、ポリエチレングリコール等であってもよい。ブロッキング剤は、少なくとも、基材１０２ａの表面で第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６が固定されていない領域（つまり、隙間領域）を覆えばよく、基材１０２ａの全面を覆ってもよい。これにより、被検出物質を検出する際に、基材１０２ａの表面における非特異的吸着を低減することができる。そのため、非特異的吸着により生じるノイズ（すなわち、非特異的吸着ノイズ）が低減され、被検出物質を精度良く検出することができる。
【００７１】
また、ブロッキング処理は、上述の非特異的吸着をブロッキングするための処理をいう。これにより、非特異的吸着による被検出物質の検出への影響を低減することができる。ブロッキング処理では、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６を基材１０２ａの表面に固定化した後に、ブロッキング剤を基材１０２ａの表面に添加するとよい。より具体的には、ブロッキング剤を溶液状態として、ブロッキング剤溶液をセンサ基板１０ａの基材１０２ａの表面に（少なくとも第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６が固定された領域の表面に）添加し、当該領域をブロッキング剤溶液で所定の時間被覆した後、余剰のブロッキング剤溶液を除去する。
【００７２】
なお、第２の糖分子１１８は、ブロッキング剤溶液に混合されて基材１０２ａの表面に添加されてもよく、少なくとも第２の糖分子１１８を含む糖溶液を調製して基材１０２ａの表面に添加されてもよい。
【００７３】
［センサ基板の製造方法］
図４Ａは、本実施の形態に係るセンサ基板１０ａの製造方法の一例を示すフローチャートである。以下、有機膜の一例として、ＳＡＭを用いる場合について説明する。
【００７４】
図４Ａに示すように、センサ基板１０ａの製造方法は、［１］基材１０２ａを準備する工程Ｓ１０（以下、ステップＳ１０と称する。）と、［２］被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質１１４を基材１０２ａの表面に固定し、かつ、第１の糖分子１１６を化学結合により基材１０２ａの表面に固定する工程Ｓ２０（以下、ステップＳ２０と称する。）と、を含む。
【００７５】
図４Ｂは、本実施の形態に係るセンサ基板１０ａの製造方法の別の例を示すフローチャートである。
【００７６】
図４Ｂに示すように、センサ基板１０ａの製造方法は、［１］基材１０２ａを準備する工程Ｓ１０と、［２］被検出物質と特異的に結合する第１の特異的結合物質１１４を基材１０２ａの表面に固定し、かつ、第１の糖分子１１６を基材１０２ａの表面に配置させる工程Ｓ２０と、［３］第２の糖分子１１８を、少なくとも第１の特異的結合物質１１４の表面に配置させる工程Ｓ３０（以下、ステップＳ３０と称する。）と、を含んでもよい。
【００７７】
以下、センサ基板１０ａの製造方法をより具体的に説明する。図５〜図９は、本実施の形態に係るセンサ基板１０ａの製造方法の一例を模式的に説明する図である。なお、図５〜図９は、センサ基板１０ａの一部（ここでは、検出領域１１０ａが形成される部分）を示す概略断面図である。
【００７８】
［１］センサ基板１０ａをプラズモン励起センサとして利用する場合には、ステップＳ１０は、例えば、以下の３つのステップ（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３）を含む。ステップＳ１１は、基板１０２０を準備する工程である。ステップＳ１２は、基板１０２０の表面に金属薄膜を形成する工程である。ステップＳ１３は、金属薄膜上に有機膜１０２２（以下、ＳＡＭ１０２２）を形成する工程である。
【００７９】
以下、それぞれのステップについて、より具体的に説明する。なお、ステップＳ１１およびＳ１２については、図示を省略する。
【００８０】
［１−１］ステップＳ１１では、例えば、基板１０２０の材料が樹脂材料である場合、射出成形により基板１０２０を形成する。このとき、基板１０２０の表面は平滑であってもよく、複数の微細凹凸からなるナノ構造を有してもよい。ナノ構造は、平滑な基板１０２０の表面にナノインプリントにより形成してもよい。
【００８１】
［１−２］続いて、ステップＳ１２では、ステップＳ１１で得られた基板１０２０の表面に金属薄膜（不図示）を形成する。金属薄膜の材料は、例えば、金、銀、アルミニウム、銅、白金等の金属のうち少なくとも一種類の金属またはそれらの合金を含む金属である。金属薄膜の形成方法は、特に限定されない。金属薄膜は、例えば、電子ビーム加熱真空蒸着法、抵抗加熱真空蒸着法、マグネトロンスパッタ法、プラズマ支援スパッタ法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法等の真空成膜法によって基板１０２０の表面に形成される。
【００８２】
［１−３］続いて、ステップＳ１３では、図５に示すように、基板１０２０の一方の主面（ここでは、ナノ構造および金属薄膜が形成された面）にＳＡＭ１０２２を形成する。ＳＡＭの形成方法は、特に限定されず、通常行われている方法を用いるとよい。例えば、金属薄膜がその表面に形成された基板の該薄膜表面にマスク材からなる層を形成された基板を、炭素原子数４〜２０程度のカルボキシアルカンチオール（例えば、１０−カルボキシ−１−デカンチオールなど）を含むエタノール溶液に浸漬する方法などが挙げられる。当該方法では、１０−カルボキシ−１−デカンチオール（以下、単分子）のチオール基末端が金属と結合することにより、単分子が金属薄膜の表面に固定化され、それらの固定化された単分子が金属薄膜の表面上で凝集して自己組織化し、ＳＡＭを形成する。
【００８３】
以上により、基板１０２０の表面にＳＡＭ１０２２が配置された基材１０２ａが得られる。
【００８４】
［２］ステップ２０は、以下の４つのステップ（Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４）を含む。ステップＳ２１は、有機膜１０２２を構成する高分子が有する反応性官能基を活性化させる工程である。ステップＳ２２は、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６を基材１０２ａの表面に添加する工程である。ステップＳ２３は、添加された第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６をＳＡＭ１０２２に化学結合により固定化させる工程である。ステップＳ２４は、ＳＡＭ１０２２に固定化されなかった遊離の第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６を除去する工程である。
【００８５】
以下、それぞれのステップについて、より具体的に説明する。なお、ステップＳ２１については、図示を省略する。
【００８６】
［２−１］ステップＳ２１は、ＳＡＭ１０２２が有する反応性官能基（例えば、カルボキシル基）を、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６が有する反応性官能基（例えば、アミノ基）と反応しやすい形に活性化する工程である。ステップＳ２１では、例えば、ＳＡＭ１０２２を構成する単分子（例えば、１０−カルボキシ−１−デカンチオール）のカルボキシル基を、水溶性カルボジイミド（ＷＳＣ）とＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）とにより活性エステル化する。
【００８７】
［２−２］次いで、図６に示すように、ステップＳ２２では、ステップＳ２１で反応性官能基が活性化されたＳＡＭ１０２２上に、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６を含む溶液を添加する。
【００８８】
［２−３］そして、図７に示すように、ステップＳ２３では、ＳＡＭ１０２２が有する活性エステル化したカルボキシル基と第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６が有するアミノ基とを脱水反応させて、ＳＡＭ１０２２上に第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６を固定化させる。このとき、第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６はそれぞれペプチド結合によりＳＡＭ１０２２上に固定される。
【００８９】
［２−４］次いで、図８に示すように、ステップＳ２４では、ＳＡＭ１０２２上に固定化されなかった遊離の第１の特異的結合物質１１４および第１の糖分子１１６をリン酸緩衝生理食塩液（ＰＢＳ）などで洗浄して除去する。これにより、第１の特異的結合物質１１４が基材１０２ａの表面に固定され、かつ、第１の糖分子１１６が化学結合により基材１０２ａの表面に固定されたセンサ基板１０ａを得ることができる。
【００９０】
［３］ステップＳ３０では、第２の糖分子１１８を、少なくとも第１の特異的結合物質１１４の表面に配置させる。ここでは、ブロッキング処理工程において、ブロッキング剤および第２の糖分子１１８をＳＡＭ１０２２上に添加する。ブロッキング処理工程では、試料中の夾雑物（例えば、被検出物質以外のタンパク質、脂質、糖、ペプチド、核酸など）、および、標識物質で標識された第２の特異的結合物質などがセンサ基板１０ａの検出領域１１０ａにおいて基材１０２ａの表面と非特異的に吸着または結合することをブロッキングする処理を行う。具体的には、ステップＳ３０では、ブロッキング剤および第２の糖分子１１８を含む糖含有ブロッキング剤溶液を準備し、糖含有ブロッキング剤溶液をＳＡＭ１０２２上に添加する。なお、ステップ３０は、ブロッキング処理工程の後に、第２の糖分子１１８を含む糖溶液をＳＡＭ１０２２上に添加してもよい。これにより、第２の糖分子１１８が少なくとも第１の特異的結合物質１１４の表面に配置されたセンサ基板１０ａを得ることができる。
【００９１】
［被検出物質の検出方法］
続いて、本実施の形態に係る検出装置１００ａを用いて被検出物質を検出する方法について図１０Ａから図１１Ｂを用いて説明する。図１０Ａおよび図１１Ａは、本実施の形態における被検出物質２２２の検出方法の一例を模式的に説明する図である。また、図１０Ｂおよび図１１Ｂは、本実施の形態における被検出物質２２２の検出方法の別の例を模式的に説明する図である。
【００９２】
図１０Ａまたは図１０Ｂに示すように、被検出物質２２２を含み得る試料をセンサ基板１０ａに添加する。これにより、被検出物質２２２は、センサ基板１０ａの基材１０２ａ上に固定化された第１の特異的結合物質１１４と特異的に結合する。
【００９３】
次いで、図１１Ａまたは１１Ｂに示すように、標識物質２２６ａで標識化された第２の特異的結合物質２２４をセンサ基板１０ａに添加する。第２の特異的結合物質２２４は、被検出物質２２２と特異的に結合する性質を有する。そのため、センサ基板１０ａの表面に、第１の特異的結合物質１１４、被検出物質２２２、および、標識物質２２６ａで標識化された第２の特異的結合物質２２４の順に結合されたサンドイッチ構造である複合体が形成される。
【００９４】
次いで、センサ基板１０ａの表面を緩衝液などで洗浄し、遊離の第２の特異的結合物質２２４および試料中に含まれる夾雑物などを除去する。
【００９５】
標識物質２２６ａは、例えば、蛍光物質である。この場合、光源３０ａからセンサ基板１０ａの検出領域１１０ａに励起光を照射し、蛍光物質が発する蛍光の強度を検出することにより、被検出物質２２２を検出する。
【００９６】
（実施の形態２）
［検出装置の構成］
図１２は、本実施の形態に係る検出装置１００ｂの一例を示す概略構成図である。
【００９７】
図１２に示すように、検出装置１００ｂは、センサ基板１０ａと、導入部２０ａと、印加部３０ｂ（ここでは、第２導入部３０ｂ）と、検出部４０ｂと、コントローラ５０ｂと、を備える。本実施の形態では、検出装置１００ｂは、センサデバイス１２ｂを備える。センサデバイス１２ｂは、センサ基板１０ｂを含むセンサセル１４ｂを備える。
【００９８】
以下、検出装置１００ｂの各構成について説明する。なお、実施の形態１と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。ここでは、実施の形態１に係る検出装置１００ａと異なる点についてのみ説明する。
【００９９】
本実施の形態に係る検出装置１００ｂは、被検出物質量を光学的に検出する装置である。本実施の形態では、物質と物質とが化学的に反応して生じる色素または化学発光のシグナルを検出する点で、実施の形態１の検出系と異なる。
【０１００】
第２導入部３０ｂは、印加部３０ｂの一例である。印加部３０ｂは、標識物質で標識された第２の特異的結合物質と試料とが導入されたセンサ基板１０ａに、標識物質から信号を誘発する誘発因子を印加する。例えば、標識物質は、酵素である。また、誘発因子は、例えば、基質、または、基質と指示薬との混合物である。基質は、酵素で分解されることにより発色する物質であってもよく、発色しない物質であってもよい。基質が酵素で分解されることにより発色しない物質である場合は、誘発因子は、基質と指示薬との混合物であるとよい。指示薬は、例えばｐＨ指示薬、または、基質が分解されて生じる物質（以下、分解産物）と反応して発色物質を生じる指示薬である。
【０１０１】
図１２に示すように、検出部４０ｂは、例えば、ＣＣＤカメラである。本実施の形態では、センサ基板１０ａの検出領域１１０ａ（図２参照）の発色をＣＣＤカメラで観察することにより、視覚的に被検出物質２２２を検出することができる。
【０１０２】
［被検出物質の検出方法］
続いて、本実施の形態に係る検出装置１００ｂにより被検出物質を検出する方法について図１３Ａから図１４Ｂを用いて説明する。図１３Ａおよび図１４Ａは、本実施の形態における被検出物質２２２の検出方法の一例を模式的に説明する図である。また、図１３Ｂおよび図１４Ｂは、本実施の形態における被検出物質２２２の検出方法の別の例を模式的に説明する図である。
【０１０３】
被検出物質２２２を含み得る試料をセンサ基板１０ａに添加する。これにより、被検出物質２２２は、センサ基板１０ａの基材１０２ａ上に固定化された第１の特異的結合物質１１４と特異的に結合する。
【０１０４】
次いで、図１３Ａまたは図１３Ｂに示すように、標識物質２２６ｂで標識化された第２の特異的結合物質２２４をセンサ基板１０ａに添加する。第２の特異的結合物質２２４は、被検出物質２２２と特異的に結合する。これにより、センサ基板１０ａの表面に、第１の特異的結合物質１１４、被検出物質２２２、および標識物質２２６ｂで標識された第２の特異的結合物質２２４の順に結合されたサンドイッチ構造である複合体が形成される。
【０１０５】
次いで、センサ基板１０ａの表面を緩衝液などで洗浄し、遊離の第２の特異的結合物質２２４および試料中に含まれる夾雑物などを除去する。なお、上述した通り、標識物質２２６ｂは、酵素である。
【０１０６】
次いで、図１４Ａまたは図１４Ｂに示すように、第２導入部３０ｂからセンサ基板１０ａに誘発因子３６ｂ（ここでは、基質３６ｂ）を導入する。センサ基板１０ａの検出領域１１０ａでは、導入された基質３６ｂが標識物質２２６ｂにより分解される。ここでは、基質３６ｂは、酵素により分解されて発色物質３６２ｂに変化する。ＣＣＤカメラで発色物質３６２ｂが発する色を検出することにより、被検出物質２２２を検出する。
【０１０７】
なお、本実施の形態では、基質３６ｂが分解されると発色物質３６２ｂに変化する例を説明したが、分解産物によっては、そのままでは発色しない場合がある。発色物質３６２ｂである分解産物には、例えば、ＵＶなど所定の波長の光で照射されることによって蛍光を発するもの、さらに、添加される指示薬と反応して発色するものも含まれる。
【０１０８】
なお、検出方法は、電気化学測定を用いてもよい。例えば、酵素基質反応で電気化学活性物質を生成する酵素と基質とを選択し、第２の特異的結合物質を酵素で標識し、サンドイッチ構造である複合体を形成した後、基質を添加する。そして、酵素基質反応により生じた電気化学活性物質を検出電極で検出し、電流値から被検出物質量を算出する。ここで、酵素は特に限定されず、ＡＬＰ（Ａｌｋａｌｉｎｅ  Ｐｈｏｓｐａｔａｓｅ）、グルコースオキシダーゼを用いてもよく、基質は、各々の酵素に対してｐＡＰＰ（ｐ−Ａｍｉｎｏｐｈｅｎｙｌ  Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、フェリシアン化カリウムなどを用いてもよい。酵素基質反応により生成される電気化学活性物質は、例えば、ｐＡＰ（パラアミノフェノール）、フェロシアン化カリウム、フェロセンまたはフェロセン誘導体である。
【実施例】
【０１０９】
以下、実施例にて本開示のセンサ基板を具体的に説明するが、本開示は以下の実施例のみに何ら限定されるものではない。【０１１０】
（実施例１）
以下の方法により、実施例１に係るセンサ基板を作製した。【０１１１】
［１］センサ基板の作製
［１−ａ］基材を準備する工程
基板として、厚さ１８８μｍのポリオレフィン製の樹脂フィルムを用いた。この樹脂フィルムは、表面にナノインプリントにより形成された複数の微細凹凸構造（以下、ナノ構造）を有する。このナノ構造の表面に、金薄膜をスパッタリング法により形成した。金薄膜の厚さは、３００〜５００ｎｍであった。これにより、表面に金属ナノ構造を有する基板が得られた。【０１１２】
次に、当該金属ナノ構造を有する基板を、ヒドロキシ−ＥＧ３−ウンデカンチオールおよびカルボキシ−ＥＧ６−ウンデカンチオールを含むエタノール溶液に２４時間以上浸漬し、金薄膜の表面に有機膜（ここでは、ＳＡＭ）を形成した。浸漬後の基板を上記のエタノール溶液から取り出し、エタノールおよび超純水で洗浄した後、エアガンで乾燥させた。これにより、基板の表面にＳＡＭが形成された基材が得られた。【０１１３】
［１−ｂ］第１の特異的結合物質および第1の糖分子を基材の表面に固定する工程
実施例１では、第１の特異的結合物質として、インフルエンザウイルスの核タンパク（ＮＰ：Ｎｕｃｌｅｏｐｒｏｔｅｉｎ）を抗原とする第１のＶＨＨ抗体を用いた。また、第１の糖分子として、Ｄ（＋）−グルコサミン塩酸塩（以下、グルコサミンと称する場合がある。）を用いた。【０１１４】
まず、上記工程［１−ａ］で得られた基板の表面に、１００ｍＭのＮＨＳ（Ｎ−Ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）および４００ｍＭのＥＤＣ（１−（３−Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）−３−ｅｔｈｙｌｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）を含むＭＥＳ（２−ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）緩衝生理食塩水を０．５ｍＬ滴下し反応させた。これに、１０μｇ／ｍＬの第１のＶＨＨ抗体と、１％（ｗ／ｖ）のＤ（＋）−グルコサミン塩酸塩を含むリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）溶液０．５ｍＬと、を添加し反応させた。これにより、ＳＡＭ上に第１のＶＨＨ抗体およびグルコサミンを固定化した。その後、０．０５重量％のＴｗｅｅｎ（登録商標）２０を含むＰＢＳ溶液１ｍＬで洗浄し、遊離の第１のＶＨＨ抗体およびグルコサミンを除去した。これにより、第１のＶＨＨ抗体およびグルコサミンがＳＡＭを介して基材上に固定されたセンサ基板が得られた。【０１１５】
［１−ｃ］ブロッキング処理工程
上記工程［１−ｂ］で得られたセンサ基板の表面に、牛血清アルブミンを主成分として含むブロッキング剤をＰＢＳ溶液で５倍希釈した溶液（ＡＤ溶液）１ｍＬを添加し反応させ、非特異的吸着を防止するブロッキング処理を行った。これにより、実施例１に係るセンサ基板が得られた。【０１１６】
（実施例２）
上記工程［１−ｃ］において、１０％（ｗ／ｖ）のトレハロース二水和物をＡＤ溶液に添加したこと以外は、実施例１と同様に行った。これにより、実施例２に係るセンサ基板が得られた。【０１１７】
（比較例１）
上記工程［１−ｂ］において、１％（ｗ／ｖ）のＤ（＋）−グルコサミン塩酸塩を添加しないこと以外は、実施例１と同様に行った。これにより、比較例１に係るセンサ基板が得られた。【０１１８】
（比較例２）
上記工程［１−ｂ］において、１％（ｗ／ｖ）のＤ（＋）−グルコサミン塩酸塩の代わりに、１０（ｗ／ｖ）％のトレハロース二水和物（以下、トレハロースと称する場合がある。）を添加したこと以外は、実施例１と同様に行った。これにより、比較例２に係るセンサ基板が得られた。【０１１９】
（比較例３）
上記工程［１−ｂ］において、１％（ｗ／ｖ）のＤ（＋）−グルコサミン塩酸塩を添加しないこと、および、上記工程［１−ｃ］において、１０％（ｗ／ｖ）のトレハロース二水和物をＡＤ溶液に添加したこと以外は、実施例１と同様に行った。これにより、比較例３に係るセンサ基板が得られた。【０１２０】
［２］乾燥工程
上記工程［１］で得られたセンサ基板をそれぞれエアガンで乾燥させた。【０１２１】
［３］保存工程
上記工程［２］で乾燥させたセンサ基板、および、シリカゲルを密閉した容器に入れ、４０℃で１週間保存した。【０１２２】
［４］非特異的吸着の評価
実施例１、比較例１および比較例２で得られたセンサ基板について、上記工程［２］で乾燥させた後に、以下の手順に従い、非特異的吸着ノイズを検出し、非特異的吸着の程度（すなわち、非特異的吸着の発生の程度）を評価した。結果を図１５に示す。【０１２３】
また、実施例１、実施例２、比較例１および比較例３で得られたセンサ基板について、上記工程［３］で保存された後に、下記の手順に従い、非特異的吸着ノイズを検出し、非特異的吸着の程度を評価した。結果を図１６に示す。【０１２４】
［４−ａ］基板の表面に標識化抗体を非特異的に吸着させる工程
ＮＰを抗原とする第２のＶＨＨ抗体を、発光波長８００ｎｍの有機蛍光色素で標識化し、標識化抗体を準備した。続いて、０．５μｇ／ｍＬの標識化抗体を含むＰＢＳ溶液０．５ｍＬをセンサ基板の表面に添加し、６０分間反応させた。これにより、標識化抗体をセンサ基板の表面に非特異的に吸着させた。次いで、このセンサ基板を、０．０５重量％のＴｗｅｅｎ（登録商標）２０を含むＰＢＳ溶液１ｍＬで３回洗浄し、遊離の標識化抗体を除去した。【０１２５】
［４−ｂ］ノイズの検出工程
上記工程［４−ａ］により標識化抗体を非特異的に吸着させたセンサ基板に、波長７８５ｎｍのレーザ光を照射し、センサ基板の表面に非特異的に吸着した標識化抗体の有機蛍光色素を励起させた。そして、励起された有機蛍光色素が発する波長８００ｎｍの蛍光の強度（以下、蛍光強度）を測定した。【０１２６】
以下に示す式（１）を用いて、非特異的吸着ノイズを算出した。式（１）において、シグナル強度は、測定した蛍光強度のスペクトルのピーク値であり、ベース強度は、蛍光強度のスペクトルのベースの値である。【０１２７】
非特異的吸着ノイズ  ＝  シグナル強度  −  ベース強度  ・・・式（１）【０１２８】
［５］サンドイッチＡｓｓａｙの評価
実施例１、実施例２、比較例１および比較例３で得られたセンサ基板について、上記工程［３］で乾燥させた後に、以下の手順に従い、サンドイッチＡｓｓａｙを行った。結果を図１７に示す。【０１２９】
［５−ａ］被検出物質を第１のＶＨＨと特異的に結合させる工程
被検出物質として、第１のＶＨＨ抗体の抗原であるＮＰを用いた。１ｎＭのＮＰを含むＡＤ溶液（以下、試料溶液）を調製し、センサ基板の表面に試料溶液０．５ｍＬを添加し、６０分間反応させた。これにより、第１のＶＨＨ抗体とＮＰとを結合させた。その後、０．０５重量％のＴｗｅｅｎ（登録商標）２０を含むＰＢＳ溶液１ｍＬで３回洗浄し、遊離のＮＰ、および、ブロッキング剤を除去した。これにより、ＮＰが第１のＶＨＨ抗体に捕捉されたセンサ基板が得られた。【０１３０】
［５−ｂ］第１のＶＨＨ抗体に捕捉された被検出物質と標識化抗体とを特異的に結合させる工程
上記工程［５−ａ］によりＮＰが第１のＶＨＨ抗体に捕捉されたセンサ基板の表面に、工程［４−ａ］で上述した標識化抗体を含むＰＢＳ溶液０．５ｍＬを添加し、６０分間反応させた。これにより、第１の抗体に捕捉されたＮＰと標識化抗体とが結合し、ＮＰを第１の抗体と標識化抗体とで挟んだサンドイッチ構造（第１の抗体／ＮＰ／標識化抗体）を有する複合体が形成された。次いで、このセンサ基板を０．０５重量％のＴｗｅｅｎ（登録商標）２０を含むＰＢＳ溶液１ｍＬで３回洗浄し、遊離の標識化抗体を除去した。【０１３１】
［５−ｃ］シグナルの検出工程
上記工程［５−ｂ］により複合体が形成されたセンサ基板に、波長７８５ｎｍのレーザ光を照射し、標識化抗体の有機蛍光色素を励起させた。そして、励起された有機蛍光色素が発する波長８００ｎｍの蛍光の強度（以下、蛍光強度）を測定した。以下に示す式（２）を用いて、標識化抗体の蛍光強度を算出した。式（２）において、シグナル強度は、測定した蛍光強度のスペクトルのピーク値であり、ベース強度は、蛍光強度のスペクトルのベースの値である。【０１３２】
標識化抗体の蛍光強度  ＝  シグナル強度  −  ベース強度  ・・・式（２）【０１３３】
（結果）
実施例１〜２および比較例１〜３に記載の方法により、以下の４種類のセンサ基板を得た。【０１３４】
１）実施例１のセンサ基板は、基材の表面に糖（ここでは、グルコサミン）が化学結合により固定されているセンサ基板である。【０１３５】
２）実施例２のセンサ基板は、基材の表面に糖（ここでは、グルコサミン）が化学結合により固定され、ブロッキング処理工程において糖（ここでは、トレハロース）を添加して作製したセンサ基板である。【０１３６】
３）比較例１のセンサ基板は、第１のＶＨＨ抗体とともに糖を添加せずに作製したセンサ基板である。【０１３７】
４）比較例２のセンサ基板は、第１のＶＨＨ抗体とともに、基材の表面に化学結合により結合されない種類の糖（ここでは、トレハロース）を添加して作製したセンサ基板である。【０１３８】
５）比較例３のセンサ基板は、第１の抗体とともに糖を添加せず、ブロッキング処理工程において糖（ここでは、トレハロース）を添加して作製したセンサ基板である。【０１３９】
実施例１、実施例２および比較例１〜３のセンサ基板のそれぞれについて、検出された非特異的吸着ノイズの大きさから非特異的吸着の程度を評価した結果、以下のことが分かった。センサ基板のＳＡＭのカルボキシル基末端に糖が化学結合により固定されていると、センサ基板が乾燥しやすい環境に置かれても、非特異的吸着を低減することができる。これは、糖がＳＡＭに固定されることにより、ＳＡＭの乾燥による第１のＶＨＨ抗体の劣化を低減することができるだけでなく、ＳＡＭにおける非特異的吸着を低減することができるためである。【０１４０】
以下、［ａ］乾燥工程を実施した場合のセンサ基板の非特異的吸着の評価、および、［ｂ］乾燥工程および保存工程を実施した場合のセンサ基板の非特異的吸着の評価について説明する。【０１４１】
［ａ］乾燥工程を実施した場合のセンサ基板の非特異的吸着の評価
図１５は、実施例１、比較例１および比較例２で得られたセンサ基板を、上記［２］の乾燥工程に供した後の、非特異的吸着ノイズの検出結果を示す図である。なお、図１５に示す破線は、比較例１で得られたセンサ基板について、上記［２］の乾燥工程を実施しない場合の特異吸着ノイズの大きさを表している。【０１４２】
まず、基材の表面に糖が配置されていない比較例１のセンサ基板について、乾燥工程を実施した場合の非特異的吸着ノイズの変化について説明する。【０１４３】
図１５に示すように、比較例１のセンサ基板について、乾燥工程を実施した場合（図１５の比較例１）と乾燥工程を実施しなかった場合（破線で示す「乾燥工程なし」）とを比較すると、比較例１の非特異的吸着ノイズは、乾燥工程なしの非特異的吸着ノイズの約３倍であった。これは、乾燥により第１の抗体が劣化し、劣化した部位に蛍光物質で標識した第２の抗体（以下、標識化抗体）が非特異的に吸着したためであると考えられる。【０１４４】
続いて、第１の抗体と第１の糖分子とを添加してセンサ基板を作製した場合について、実施例１のセンサ基板と比較例２のセンサ基板とを比較する。実施例１のセンサ基板も比較例２のセンサ基板もともに基材の表面に糖分子が配置されているが、以下の点で異なる。実施例１のセンサ基板は、基材の表面に糖分子が化学結合により固定されており、比較例２のセンサ基板は、基材の表面に糖分子は化学結合されず配置されている。【０１４５】
図１５に示すように、比較例２の非特異的吸着ノイズは、実施例１の非特異的吸着ノイズの約９倍であった。比較例２で使用された糖分子は、トレハロースであり、複数のヒドロキシ基を有し、保湿効果が高い。しかしながら、ヒドロキシ基は、基材の表面、つまり、基板上に配置されたＳＡＭのカルボキシル基と化学結合を形成しないため、糖分子（トレハロース）は基材の表面に化学結合により固定されない。そのため、上記［１−ｃ］のブロッキング処理工程で、センサ基板の表面にＡＤ溶液を添加すると、トレハロースがセンサ基板の表面から洗い流される。これにより、比較例２のセンサ基板は、糖分子による保湿効果を十分に得ることができなくなり、乾燥による第１の抗体の劣化を低減できなかったと考えられる。【０１４６】
なお、比較例２のセンサ基板の非特異的吸着ノイズが、糖分子を添加せずに作製された比較例１のセンサ基板の非特異的吸着ノイズよりも小さい理由については、以下のように考えられる。比較例２のセンサ基板では、トレハロースがＡＤ溶液によって完全に洗い流されずに、少量のトレハロースが残存したと考えられる。その結果、僅かな保湿効果が得られ、第１の抗体の劣化が僅かに低減されたと考えられる。【０１４７】
一方、実施例１で使用された糖分子は、グルコサミンであり、複数のヒドロキシ基と１つのアミノ基を有する。グルコサミンもトレハロースと同様、複数のヒドロキシ基を有するため、保湿効果が高い。しかしながら、グルコサミンは、トレハロースと異なり、分子内にアミノ基を有するため、基板上に配置されたＳＡＭのカルボキシル基と化学結合を形成する。そのため、グルコサミンは基材の表面に化学結合により固定される。したがって、上記［１−ｃ］のブロッキング処理工程で、センサ基板の表面にＡＤ溶液を添加しても、グルコサミンがセンサ基板の表面から洗い流されることなく、センサ基板の表面に留まる。そのため、実施例１のセンサ基板は、糖分子による保湿効果を十分に得ることができ、乾燥による第１の抗体の劣化を低減することができたと考えられる。【０１４８】
続いて、実施例１のセンサ基板と、破線で示す「乾燥工程なし」のセンサ基板とを比較すると、実施例１のセンサ基板の非特異的吸着ノイズは、「乾燥工程なし」のセンサ基板の非特異的吸着ノイズの約１／３であった。これは、実施例１のセンサ基板は、乾燥により第１の抗体が劣化することを低減することができるだけでなく、ＳＡＭと標識化抗体との非特異的吸着を低減することができるため、非特異的吸着ノイズがさらに低減されたと考えられる。理由は以下のとおりである。【０１４９】
実施例１のセンサ基板は、ＳＡＭのカルボキシル基とグルコサミンのアミノ基とが化学結合を形成するため、ＳＡＭの表面において第１の抗体が固定されていない隙間部分にグルコサミンが固定される。そのため、標識化抗体がＳＡＭの表面に非特異的に吸着しにくくなる。さらに、実施例１のセンサ基板は、ＳＡＭの表面にグルコサミンが化学結合により固定されることにより、第１の抗体を乾燥から保護する。そのため、実施例１のセンサ基板は、乾燥工程を実施しても、乾燥による第１の抗体の劣化を低減することができる。【０１５０】
一方、「乾燥工程なし」のセンサ基板では、ＳＡＭの表面のカルボキシル基はフリーの状態で存在するため、標識化抗体がＳＡＭの表面に非特異的に吸着しやすくなる。なお、「乾燥工程なし」のセンサ基板では、乾燥工程を実施していないため、基材の表面はＡＤ溶液で被覆されている。そのため、乾燥による第１の抗体の劣化については、考慮しない。【０１５１】
以上より、基材の表面に糖分子が化学結合により固定されることにより、センサ基板が洗浄されても、基材の表面から糖分子が洗い流されず、糖分子の保湿効果を十分に維持することができることが分かった。これにより、糖分子が基材の表面に保持され、乾燥による第１の抗体の劣化をより低減することができた。さらに、基材の表面に第１の抗体が固定されていない隙間部分に糖分子が固定されているため、第１の抗体の劣化部分における非特異的吸着だけでなく、隙間部分における非特異的吸着も低減することができることが分かった。【０１５２】
［ｂ］乾燥工程および保存工程を実施した場合のセンサ基板の非特異的吸着の評価  図１６は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例３のセンサ基板を、上記［２］の乾燥工程および上記［３］の保存工程に供した後の、非特異的吸着ノイズの検出結果を示す図である。なお、図１６に示す破線は、比較例１で得られたセンサ基板について、上記［２］の乾燥工程および上記［３］の保存工程を実施しない場合の非特異的吸着ノイズを示している。【０１５３】
実施例１、実施例２、比較例１および比較例３のセンサ基板のそれぞれについて、検出された非特異的吸着ノイズの大きさから非特異吸着の程度を評価した結果、以下のことが分かった。センサ基板のＳＡＭに糖分子が化学結合により固定され、かつ、少なくとも第１のＶＨＨ抗体の表面に糖分子が配置されると、センサ基板が乾燥しやすい環境に置かれても、非特異的吸着を低減することができる。これは、糖分子がＳＡＭに固定されることにより、乾燥による第１のＶＨＨ抗体の劣化を低減することができるだけでなく、ＳＡＭにおける非特異的吸着を低減することができるためである。また、糖分子が少なくとも第１のＶＨＨ抗体の表面に配置されることにより、乾燥による第１のＶＨＨの劣化をより低減することができるためである。【０１５４】
以下、図１６に示す結果に基づいて、より詳細に説明する。【０１５５】
図１６は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例３で得られたセンサ基板を、上記［２］乾燥工程および上記［３］保存工程に供した後の、非特異的吸着ノイズの検出結果を示す図である。なお、図１６に示す破線は、比較例１で得られたセンサ基板について、上記［２］乾燥工程および上記［３］保存工程を実施しない場合の非特異的吸着ノイズを示している。【０１５６】
まず、第１の糖分子および第２の糖分子を添加せずに作製された比較例１のセンサ基板について、乾燥工程および保存工程を実施した場合の非特異的吸着ノイズの変化について説明する。【０１５７】
図１６に示すように、比較例１のセンサ基板について、乾燥工程および保存工程を実施した場合（図１６の比較例１）と、乾燥工程および保存工程を実施しなかった場合（図１６の破線で示す「乾燥・保存工程なし」）と、を比較すると、比較例１のセンサ基板の非特異的吸着ノイズは、「乾燥・保存工程なし」のセンサ基板の非特異的吸着ノイズの約５倍であった。これは、比較例１のセンサ基板が乾燥工程および保存工程により乾燥されることによって、第１のＶＨＨ抗体（以下、第１の抗体）が劣化し、劣化した部位に標識化抗体が非特異的に吸着したためであると考えられる。【０１５８】
続いて、第１の糖分子および第２の糖分子の少なくとも１つ（以下、単に、「糖分子」と称する）を添加して作製された実施例１、実施例２および比較例３のセンサ基板と、第１の糖分子および第２の糖分子を添加せずに作製された比較例１を比較し、糖分子の存在の有無による非特異的吸着ノイズの変化について説明する。【０１５９】
図１６に示すように、実施例１、実施例２および比較例３のセンサ基板は、比較例１のセンサ基板よりも非特異的吸着ノイズが小さかった。したがって、センサ基板の表面に糖分子が存在すると、非特異的吸着が低減されることが分かった。これにより、糖分子を添加して作製されたセンサ基板は、センサ基板が乾燥された場合でも、糖分子が有するヒドロキシ基（ＯＨ基）が水分子の代わりに作用するため、乾燥による第１の抗体の劣化が低減されると考えられる。【０１６０】
比較例３のセンサ基板の非特異的吸着ノイズは、比較例１のセンサ基板の非特異的吸着ノイズの約２／３であった。比較例３のセンサ基板は、第２の糖分子に（トレハロース）が少なくとも第１の抗体の表面に配置されるように基材の表面に存在する。トレハロースは、ＳＡＭのカルボキシル基末端と化学結合を形成する官能基を有しないが、複数のヒドロキシ基を有するため水分子の代わりに作用する。そのため、トレハロースが第１の抗体の表面に配置されることにより、乾燥による第１の抗体の劣化が低減されたと考えられる。【０１６１】
実施例１のセンサ基板の非特異的吸着ノイズは、比較例１のセンサ基板の非特異的吸着ノイズの約１／３であった。実施例１のセンサ基板は、第１の糖分子（グルコサミン）が基材の表面、より具体的には、基材の表面で第１の抗体が固定されていない隙間部分に化学結合により固定されている。グルコサミンは、アミノ基を有するアミノ糖であるため、ＳＡＭのカルボキシル基末端と共有結合を形成する。このように、第１の糖分子が基材の表面に化学結合により固定されることにより、乾燥による第１の抗体の劣化が低減されただけでなく、基材の表面の隙間部分において生じ得る非特異的結合も低減されと考えられる。【０１６２】
実施例２のセンサ基板の非特異的ノイズは、比較例１のセンサ基板の非特異的吸着ノイズの約１／１０であった。実施例２のセンサ基板は、第１の糖分子（グルコサミン）が基材の表面に化学結合により固定され、かつ、第２の糖分子（トレハロース）が少なくとも第１の抗体の表面に配置されている。実施例２のように、基材の表面に固定される第１の糖分子、および、少なくとも第１の抗体の表面に配置される第２の糖分子の両方を添加してセンサ基板を作製することにより、第１の糖分子が第１の抗体のＳＡＭ側（以下、下側）の部分を保護し、第２の糖分子が第１の抗体のＮＰを捕捉する側（以下、上側）の部分も保護することができたと考えられる。そのため、第１の糖分子および第２の糖分子のいずれか一方を添加した場合よりも、乾燥から第１の抗体を保護する効果が向上され、乾燥による第１の抗体の劣化がより低減されたと考えられる。【０１６３】
また、実施例１、実施例２および比較例３のセンサ基板と、「乾燥・保存工程なし」のセンサ基板と、を比較する。実施例１および比較例３のセンサ基板の非特異的吸着ノイズは、「乾燥・保存工程なし」のセンサ基板の非特異的吸着ノイズよりも大きかった。一方、実施例２のセンサ基板の非特異的吸着ノイズは、「乾燥・保存工程なし」のセンサ基板の非特異的吸着ノイズよりも小さかった。「乾燥・保存工程なし」のセンサ基板は、糖分子を添加せずに作製された比較例１のセンサ基板を、乾燥工程および保存工程に供しなかったセンサ基板である。「乾燥・保存工程なし」のセンサ基板は、ＳＡＭの表面のカルボキシル基がフリーの状態で存在するため、ＡＤ溶液に含まれるブロッキング剤により標識化抗体がＳＡＭの表面に非特異的に吸着することをブロッキングしている。実施例２のセンサ基板の非特異的吸着ノイズは、「乾燥・保存工程なし」のセンサ基板の非特異的吸着ノイズの約１／２であった。したがって、乾燥による第１の抗体の劣化を低減する効果に加えて、ＳＡＭのフリーのカルボキシル基末端を第１の糖分子と化学結合させることによりＳＡＭの表面における非特異的吸着を低減する効果も合わさって、非特異的吸着ノイズがさらに低減されたと考えられる。
【０１６４】
以下、保存工程後のセンサ基板を用いて、［５］サンドイッチＡｓｓａｙの評価について説明する。【０１６５】
実施例１、実施例２、比較例１および比較例３のセンサ基板のそれぞれについて、サンドイッチＡｓｓａｙを行った結果、以下のことが分かった。【０１６６】
センサ基板のＳＡＭに糖が化学結合により固定され、かつ、少なくとも第１の抗体の表面に糖が配置されると、センサ基板が乾燥しやすい環境に置かれても、非特異的吸着を低減させることができる。これは、糖がＳＡＭに固定されることにより、乾燥による第１の抗体の劣化を低減させることができるだけでなく、ＳＡＭにおける非特異的吸着を低減させることができるためである。また、糖分子が少なくとも第１の抗体の表面に配置されることにより、乾燥による第１の抗体の劣化をより低減させることができるためである。【０１６７】
以下、図１７に示す結果に基づいて、より詳細に説明する。【０１６８】
図１７は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例３で得られたセンサ基板を上記［２］の乾燥工程および上記［３］の保存工程に供した後の、サンドイッチＡｓｓａｙの結果を示す図である。なお、図１７に示す破線は、比較例１で得られたセンサ基板について、上記［２］の乾燥工程および上記［３］の保存工程を実施しない場合の、サンドイッチＡｓｓａｙの結果を示している。【０１６９】
まず、糖分子を添加せずに作製された比較例１のセンサ基板について、乾燥工程および保存工程を実施した場合のサンドイッチＡｓｓａｙの結果について説明する。【０１７０】
図１７に示すように、比較例１のセンサ基板について、乾燥工程および保存工程を実施した場合（図１７の比較例１）と、乾燥工程および保存工程を実施しなかった場合（図１７の破線で示す「乾燥・保存工程なし」）と、を比較すると、比較例１のセンサ基板で検出された蛍光強度は、「乾燥・保存工程なし」のセンサ基板で検出された蛍光強度の約１／５であった。これは、比較例１のセンサ基板が乾燥工程および保存工程により乾燥されることにより、第１の抗体、特に、第１の抗体の抗原との結合部位が劣化し、抗原の捕捉能が低下したためであると考えられる。【０１７１】
続いて、糖分子を添加して作製された実施例１、実施例２および比較例３を比較すると、これらの３つのセンサ基板のうち、実施例２および比較例３のセンサ基板で検出された蛍光強度は、「乾燥・保存工程なし」のセンサ基板で検出された蛍光強度と同等であった。一方、実施例１のセンサ基板で検出された蛍光強度は、実施例２および比較例３のセンサ基板で検出された蛍光強度の約１／２２であった。実施例１および実施例２のセンサ基板は、第２の糖分子が少なくとも第１の抗体の表面に配置されている。一方、実施例１のセンサ基板は、第１の抗体の表面に第２の糖分子が配置されていない。実施例１のセンサ基板では、基材の表面に第１の糖分子が化学結合により固定されている。したがって、少なくとも第１の抗体の表面に第２の糖分子が配置されることにより、乾燥による第１の抗体の劣化、特に、第１の抗体がＮＰと結合する結合部位（以下、ＮＰ結合部位）の劣化を低減させることができることが分かった。【０１７２】
続いて、実施例１のセンサ基板と比較例１センサ基板とを比較すると、比較例１のセンサ基板で検出された蛍光強度が実施例１のセンサ基板で検出された蛍光強度よりも大きかった。比較例１のセンサ基板は、糖分子を添加せずに作製されており、基材の表面に糖が固定されていない。一方、実施例１のセンサ基板は、基材の表面に第１の糖分子が化学結合により固定されている。実施例１のセンサ基板は、基材の表面に第１の糖分子が固定されているため、基材表面における非特異的吸着が低減されると考えられる。また、実施例１のセンサ基板では、第１の糖分子が第１の抗体の基材表面に近い部分を乾燥から保護するため、乾燥による当該部分の劣化が低減されると考えられる。したがって、比較例１のセンサ基板で検出された蛍光強度は、上述の非特異的吸着により、標識化抗体がＮＰ以外と結合して検出された蛍光強度（非特異的吸着ノイズ）を含むと考えられる。【０１７３】
続いて、実施例２のセンサ基板および比較例３のセンサ基板の蛍光強度の差について考える。実施例２のセンサ基板は、第１の糖分子が化学結合により基材の表面に固定されている点で、比較例３のセンサ基板と異なる。比較例３のセンサ基板で検出された蛍光強度は、上述した非特異的吸着ノイズを含むため、実施例２のセンサ基板で検出された蛍光強度よりも大きいと考えられる。【０１７４】
以上より、実施例２のセンサ基板は、センサ基板が乾燥されやすい環境に置かれても、第１の糖分子が基材の表面に化学結合により固定され、第２の糖分子が少なくとも第１の抗体の表面に配置されているため、乾燥による第１の抗体の劣化が低減されることにより、第１の抗体の劣化部分における非特異的吸着が低減され、かつ、基材の表面における非特異的吸着が低減されることが分かった。また、乾燥による第１の抗体の結合部位の劣化が低減されるため、第１の抗体が被検出物質と結合する性能（つまり、第１の抗体の活性）の低下が低減されることが分かった。これにより、実施例２のセンサ基板は、上記構成を有することにより、保存安定性が向上されることが示された。【０１７５】
以上、本開示に係るセンサ基板、センサ基板の製造方法および検出装置について、実施の形態および実施例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態および実施例に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態および実施例に施したものや、実施の形態および実施例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。【０１７６】
なお、本開示に係るセンサ基板、センサ基板の製造方法および検出装置は、例えば空気中に浮遊するウイルスを検出する検出システムに利用されてもよい。以下、他の実施の形態として、検出システムについて説明する。【０１７７】
（他の実施の形態）
［検出システムの概要］
図１８は、本開示における検出システム７００の構成の一例を示す概略構成図である。検出システム７００は、例えば、人が出入りする部屋に設置されている。図１８に示すように、検出システム７００は、捕集装置６００と、検出装置１００ａと、コントローラ５００と、を備える。以下に、捕集装置６００およびコントローラ５００の詳細について説明する。なお、検出装置１００ａについては、実施の形態１にて上述したため、ここでの説明を省略する。【０１７８】
［捕集装置の構成］
捕集装置６００は、空気中のウイルスを含み得る微粒子を捕集して捕集液に混合する。図１６に示すように、捕集装置６００は、吸引器６０２と、捕集液タンク６０４と、ポンプ６０６と、サイクロン６０８と、空気吸入口６１０と、洗浄液タンク６１２と、ポンプ６１４と、廃液タンク６２０と、液体流路６２２と、を備える。以下に、捕集装置６００の各構成要素について説明する。【０１７９】
吸引器６０２は、空気吸入口６１０から周辺の雰囲気空気を吸入する。周辺の雰囲気空気中を浮遊するウイルスを含み得る微粒子は、空気とともに空気吸入口６１０よりサイクロン６０８に吸入される。【０１８０】
ポンプ６０６は、捕集液タンク６０４内の捕集液をサイクロン６０８に供給する。【０１８１】
サイクロン６０８は、空気吸入口６１０および捕集液タンク６０４に接続されており、吸引器６０２により空気吸入口６１０から吸入された空気中のウイルスを含み得る微粒子と、ポンプ６０６により捕集液タンク６０４から供給された捕集液とを混合する。サイクロン６０８は、液体流路６２２を介して検出装置１００ａに接続されている。微粒子が混合された捕集液（以下、試料という）は、サイクロン６０８から液体流路６２２を介して検出装置１００ａに排出される。【０１８２】
洗浄液タンク６１２は、サイクロン６０８および液体流路６２２を洗浄するための洗浄液を保持するための容器である。洗浄液タンク６１２は、サイクロン６０８に接続されており、洗浄液タンク６１２内の洗浄液は、ポンプ６１４によってサイクロン６０８に供給される。【０１８３】
廃液タンク６２０は、不要な液体を貯蔵するための容器である。【０１８４】
液体流路６２２は、サイクロン６０８から出力された試料を、検出装置１００ａに導くための経路である。【０１８５】
［コントローラの構成］
図１８に示すように、コントローラ５００は、検出システム７００全体の動作を制御する。なお、実施の形態１に係る検出装置１００ａでは、コントローラ５０ａは、検出装置１００ａの各部の動作を制御していたが、本実施の形態では、コントローラ５００は、検出システム７００全体の動作を制御する点で異なる。具体的には、コントローラ５００は、捕集装置６００および検出装置１００ａを制御する。【０１８６】
より具体的には、コントローラ５００は、測定の開始を制御して、吸引器６０２に周辺の空気の吸引を開始させ、かつ、ポンプ６０６に、捕集液タンク６０４からサイクロン６０８に捕集液を供給させる。これにより、サイクロン６０８において、捕集液と微粒子とが混合され、試料がサイクロン６０８から検出装置１００ａに供給される。さらには、コントローラ５００は、光源３０ａに光を照射させ、検出部４０ａに表面増強蛍光を検知させる。【０１８７】
例えば、コントローラ５００は、入力パラメーターに基づいて、予め設定された条件で、各ポンプを制御して所定体積のサンプル液体２２を検出装置１００ａに供給することができる。さらに、コントローラ５００に計時機能を有しており、各動作に要した時間の情報を生成し記憶してもよい。また、コントローラ５００は、検出装置１００ａから計測値を受信して、計測値と時間の情報とに基づいて、空気中を浮遊するウイルスの濃度の経時的変化を算出してもよい。【０１８８】
なお、コントローラ５００は、例えば、１以上の専用の電子回路によって実現される。１以上の専用の電子回路は、１個のチップ上に集積されてもよいし、複数のチップ上に個別に形成されてもよい。また、コントローラ５００は、１以上の専用の電子回路の代わりに、汎用のプロセッサ（図示せず）と、ソフトウェアプログラムまたはインストラクションが格納されたメモリ（図示せず）とによって実現されてもよい。この場合、ソフトウェアプログラムまたはインストラクションが実行されたとき、プロセッサは、コントローラ５００として機能する。
【産業上の利用可能性】
【０１８９】
本開示に係るセンサ基板は、高い保存安定性を有し、研究用、医療用および環境測定用のバイオセンサ等として有用である。また、本開示に係るセンサ基板および当該センサ基板を用いた検出装置は、非競合法（サンドイッチイムノアッセイ法）だけでなく、競合法、ハイブリダイゼーションによる遺伝子検出法にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１９０】
１０ａ、１０ｂ  センサ基板
１２ａ、１２ｂ  センサデバイス
１４ａ、１４ｂ  センサセル
２０ａ  導入部
２２  サンプル液体
３０ａ  印加部（光源）
３０ｂ  印加部（第２導入部）
３２  レンズ
３４  ビームスプリッタ
３６ａ  誘発因子（励起光）
３６ｂ  誘発因子（基質）
４０ａ、４０ｂ  検出部
５０ａ、５０ｂ  コントローラ
１００ａ、１００ｂ  検出装置
１０２ａ  基材
１１０ａ  検出領域
１１４  第１の特異的結合物質
１１６  第１の糖分子
１１８  第２の糖分子
１４１ａ  流路
１４２ａ  供給孔
１４３ａ  排出孔
１４４ａ  蓋部
２２２  被検出物質
２２４  第２の特異的結合物質
２２６ａ、２２６ｂ  標識物質
３６２ｂ  発色物質
５００  コントローラ
６００  捕集装置
６０２  吸引器
６０４  捕集液タンク
６０６  ポンプ
６０８  サイクロン
６１０  空気吸入口
６１２  洗浄液タンク
６１４  ポンプ
６２０  廃液タンク
６２２  液体流路
７００  検出システム
１０２０  基板
１０２２  有機膜
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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