JP2008145369A - センシング方法、該方法用のセンサ、及びセンシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して被検出物質の検出を行うセンシング方法において、試料液中に被検出物質が含まれている場合の標識物質のセンサに対する結合密度を高めることを可能とする。
【解決手段】試料液をセンサのセンシング面と接触させる工程（Ａ）と、帯電性標識物質を含む標識物質含有液を用意する工程（Ｂ）と、標識物質含有液をセンサのセンシング面と接触させた状態で、標識物質含有液に対して電圧を印加して、標識物質含有液中の帯電性標識物質をセンシング面側に電気泳動させる工程（Ｃ）と、センシング面の洗浄を実施する工程（Ｆ）と、センシング面上に結合された帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する物理特性を検出する工程（Ｇ）とを実施する。センサのセンシング面には、試料液と標識物質とを同時に接触させてもよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、被検出物質の検出を行うセンシング方法と、該方法を実施するに用いて好適なセンサ及びセンシング装置とに関するものである。

免疫反応の特異結合性を利用して被検出物質の有無及び／又は濃度を検出する免疫測定法として、イムノクロマトグラフィ法が知られている（特許文献１及び２）。イムノクロマトグラフィ法は、妊娠検査薬やインフルエンザウイルス抗原検出試薬等の定性分析の分野で利用されている。

一般に、イムノクロマトグラフィ法では、被検出物質と特異結合反応するように表面修飾されたセンシング面を有するセンサを用い、被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識し、標識物質による呈色を検出して、センシングを行っている。

従来のイムノクロマトグラフィ法には、標識物質として金粒子を利用し、金粒子の局在プラズモン散乱による発色を検出する方法や、標識物質として色素等で粒子に特定の色を付与したものを利用し、その付与された色を検出する方法等がある。
特開２００５−２１４６７０号公報 特願平５−１０９５０号公報

従来のイムノクロマトグラフィ法では、検出される色があまり濃くなく、目視感度があまり良くない。この原因としては、イムノクロマトグラフィ法に用いられるセンサに対する被検出物質及び標識物質の結合密度が充分でないことが挙げられる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して被検出物質の検出を行うに際して、試料液中に被検出物質が含まれている場合の標識物質のセンサに対する結合密度を高めることができ、高感度な検出が可能なセンシング方法を提供することを目的とするものである。
本発明はまた、上記のセンシング方法を実施するに用いて好適なセンサ及びセンシング装置とを提供することを目的とするものである。

本発明の第１のセンシング方法は、特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング方法において、
センシング対象である試料液を前記センサの前記センシング面と接触させる工程（Ａ）と、
前記標識物質として帯電性標識物質を含む標識物質含有液を用意する工程（Ｂ）と、
前記標識物質含有液を前記センサの前記センシング面と接触させた状態で、該標識物質含有液に対して電圧を印加して、該標識物質含有液中の前記帯電性標識物質を前記センシング面側に電気泳動させる工程（Ｃ）と、
前記センシング面の洗浄を実施する工程（Ｆ）と、
前記センシング面上に結合された前記帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する物理特性を検出する工程（Ｇ）とを有することを特徴とするものである。

本発明の第２のセンシング方法は、特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング方法において、
センシング対象である試料液に対して、前記標識物質として帯電性標識物質を含有させた標識物質含有試料液を用意する工程（Ｄ）と、
前記標識物質含有試料液を前記センサの前記センシング面と接触させた状態で、該標識物質含有試料液に対して電圧を印加して、該標識物質含有試料液中の前記帯電性標識物質を前記センシング面側に電気泳動させる工程（Ｅ）と、
前記センシング面の洗浄を実施する工程（Ｆ）と、
前記センシング面上に結合された前記帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する物理特性を検出する工程（Ｇ）とを有することを特徴とするものである。

本発明の第１のセンサは、上記の本発明の第１又は第２のセンシング方法に用いられる前記センサであって、
内部に複数の微細孔を有し、且つ少なくとも前記センシング面側の表面にて該複数の微細孔が開口した誘電体を備えると共に、
前記誘電体の前記複数の微細孔内に導電性物質が充填され、該充填された導電性物質の表面に前記被検出物質と選択的に結合可能な表面修飾が施されたものであることを特徴とするものである。

本発明の第２のセンサは、上記の本発明の第１又は第２のセンシング方法に用いられる前記センサであって、
内部に複数の微細孔を有し、且つ少なくとも前記センシング面側の表面にて該複数の微細孔が開口した誘電体を備えると共に、
前記誘電体の前記複数の微細孔内に前記誘電体の表面よりも突出するまで導電性物質が充填され、該充填された導電性物質の表面に前記被検出物質と選択的に結合可能な表面修飾が施されたものであることを特徴とするものである。

本発明の第１及び第２のセンサは、前記誘電体の裏面に、前記帯電性標識物質を前記センシング面側に電気泳動させる際に電極として機能する導電体を備えたものであることが好ましい。

本発明の第１のセンシング装置は、特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング装置において、
内部に、前記標識物質として帯電性標識物質を含む標識物質含有液が充填又は流下され、かつ、あらかじめ前記センシング面にセンシング対象である試料液が接触させられた前記センサが、前記センシング面が前記標識物質含有液に接触するように取り付けられる液セルと、
前記液セル内の前記標識物質含有液に対して電圧を印加して、該標識物質含有液中の前記帯電性標識物質を前記センサの前記センシング面側に電気泳動させる電圧印加手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の第２のセンシング装置は、特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング装置において、
内部に、センシング対象である試料液に対して前記標識物質として帯電性標識物質を含有させた標識物質含有試料液が充填又は流下され、かつ、前記センサが、前記センシング面が前記標識物質含有試料液に接触するように取り付けられる液セルと、
前記液セル内の前記標識物質含有試料液に対して電圧を印加して、前記標識物質含有試料液中の前記帯電性標識物質を前記センサの前記センシング面側に電気泳動させる電圧印加手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の第１のセンシング方法では、センサのセンシング面に対して試料液を接触させてから、帯電性標識物質を含む標識物質含有液を接触させる。
本発明の第２のセンシング方法では、試料液に対して帯電性標識物質を含有させた標識物質含有試料液を用意し、センサのセンシング面に対して試料液と帯電性標識物質とを同時に接触させる。
いずれの方法においても、標識物質として帯電性標識物質を用い、電気泳動を利用して標識物質をセンシング面側に電気泳動させる工程を有する構成としている。かかる構成では、電気泳動によって標識物質を効果的にセンシング面側に引き寄せることができるので、試料液中に被検出物質が含まれている場合の標識物質とセンシング面との結合を促進することができる。その結果、試料液中に被検出物質が含まれている場合の標識物質のセンサに対する結合密度を高めることができ、高感度な検出が可能となる。

「センシング方法」
本発明の第１のセンシング方法は、特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング方法において、
センシング対象である試料液を前記センサの前記センシング面と接触させる工程（Ａ）と、
前記標識物質として帯電性標識物質を含む標識物質含有液を用意する工程（Ｂ）と、
前記標識物質含有液を前記センサの前記センシング面と接触させた状態で、該標識物質含有液に対して電圧を印加して、該標識物質含有液中の前記帯電性標識物質を前記センシング面側に電気泳動させる工程（Ｃ）と、
前記センシング面の洗浄を実施する工程（Ｆ）と、
前記センシング面上に結合された前記帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する物理特性を検出する工程（Ｇ）とを有することを特徴とするものである。

本発明の第１のセンシング方法において、工程（Ａ）と工程（Ｂ）の順序はいずれが先でも構わない。但し、工程（Ａ）及び（Ｂ）の実施が終了した後、工程（Ｃ）、（Ｆ）、（Ｇ）を順次実施する必要がある。

工程（Ｂ）において、「帯電性標識物質」としては、元々帯電性を有する物質を用いてもよいし、帯電性を有しない物質に対して帯電処理を施して用いてもよい。帯電性を有しない物質に対して帯電処理を施す場合、帯電処理のタイミングは特に制限なく、標識物質含有液を調製する前でも調製後でもよい。

本発明の第１のセンシング方法で用いるセンサは、特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するものであるので、試料液中に被検出物質が含まれていれば、工程（Ａ）において、センシング面に被検出物質が結合され、工程（Ｃ）において、センシング面に結合した被検出物質に帯電性標識物質が結合され、工程（Ｆ）の洗浄を実施してもセンシング面に結合された帯電性標識物質は脱落せず、工程（Ｇ）で帯電性標識物質が検出される。工程（Ｆ）の洗浄では、センシング面に結合されていない不要な帯電性標識物質は除去される。試料液中に被検出物質が含まれていなければ、センシング面に帯電性標識物質が結合されないので、工程（Ｆ）の洗浄を実施すればセンシング面上に付着した帯電性標識物質は脱落して、工程（Ｇ）で帯電性標識物質は検出されない。

本発明の第２のセンシング方法は、特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング方法において、
センシング対象である試料液に対して、前記標識物質として帯電性標識物質を含有させた標識物質含有試料液を用意する工程（Ｄ）と、
前記標識物質含有試料液を前記センサの前記センシング面と接触させた状態で、該標識物質含有試料液に対して電圧を印加して、該標識物質含有試料液中の前記帯電性標識物質を前記センシング面側に電気泳動させる工程（Ｅ）と、
前記センシング面の洗浄を実施する工程（Ｆ）と、
前記センシング面上に結合された前記帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する物理特性を検出する工程（Ｇ）とを有することを特徴とするものである。

本発明の第２のセンシング方法においては、工程（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）を順次実施する必要がある。

工程（Ｄ）において、「帯電性標識物質」としては、元々帯電性を有する物質を用いてもよいし、帯電性を有しない物質に対して帯電処理を施して用いてもよい。帯電性を有しない物質に対して帯電処理を施す場合、帯電処理のタイミングは特に制限なく、標識物質含有試料液を調製する前でも調製後でもよい。

試料液中に被検出物質が含まれていれば、工程（Ｄ）において、標識物質含有試料液中で被検出物質と帯電性標識物質との結合体が生成される。本発明の第２のセンシング方法で用いるセンサは、特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するものであるので、試料液中に被検出物質が含まれていれば、工程（Ｅ）において、センシング面に被検出物質と帯電性標識物質との結合体が結合され、工程（Ｆ）の洗浄を実施してもセンシング面に結合された帯電性標識物質は脱落せず、工程（Ｇ）で帯電性標識物質が検出される。工程（Ｆ）の洗浄では、センシング面に結合されていない不要な帯電性標識物質は除去される。試料液中に被検出物質が含まれていなければ、センシング面に帯電性標識物質が結合されないので、工程（Ｆ）の洗浄を実施すればセンシング面上に付着した帯電性標識物質は脱落して、工程（Ｇ）で帯電性標識物質は検出されない。

本発明の第１及び第２のセンシング方法において、前記帯電性標識物質として、少なくとも表面が金属からなる金属粒子，少なくとも表面が蛍光性を有する蛍光粒子，及び少なくとも表面が着色された着色粒子のうちいずれかからなる帯電性粒子を用いることが好ましい。

本発明の第１及び第２のセンシング方法において、前記センシング面に対して測定光を照射し、前記センシング面上における前記帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する、前記センシング面からの出射光の光学特性を検出することが好ましい。

例えば、標識物質として少なくとも表面が金属からなる金属粒子を用いる場合、その局在プラズモン散乱による発色を検出することができる。
例えば、標識物質として少なくとも表面が蛍光性を有する蛍光粒子を用いる場合、その蛍光色を検出することができる。
例えば、標識物質として少なくとも表面が着色された着色粒子を用いる場合、その着色を検出することができる。

本発明の第１のセンシング方法では、センサのセンシング面に対して試料液を接触させてから、帯電性標識物質を含む標識物質含有液を接触させる。
本発明の第２のセンシング方法では、試料液に対して帯電性標識物質を含有させた標識物質含有試料液を用意し、センサのセンシング面に対して試料液と帯電性標識物質とを同時に接触させる。
いずれの方法においても、標識物質として帯電性標識物質を用い、電気泳動を利用して標識物質をセンシング面側に電気泳動させる工程を有する構成としている。かかる構成では、電気泳動によって標識物質を効果的にセンシング面側に引き寄せることができるので、試料液中に被検出物質が含まれている場合の標識物質とセンシング面との結合を促進することができる。

本発明の第１のセンシング方法では、試料液中に被検出物質が含まれている場合、センサのセンシング面に対して先に被検出物質が結合され、これに対して標識物質を含む標識物質含有液を接触させる。本発明では、電気泳動によって標識物質を効果的にセンシング面側に引き寄せることができるので、先に結合された多数の被検出物質に対してより多くの標識物質を結合させることができる。その結果、試料液中に被検出物質が含まれている場合の標識物質のセンサに対する結合密度を高めることができ、高感度な検出が可能となる。

あらかじめ試料液に対して標識物質を含有させる本発明の第２のセンシング方法では、試料液中に被検出物質が含まれている場合、標識物質含有試料液中で被検出物質と標識物質との結合体が生成される。本発明では、電気泳動によって標識物質を効果的にセンシング面側に引き寄せることができるので、被検出物質と標識物質との結合体とセンシング面との結合を促進することができ、センシング面に対して、被検出物質と標識物質との結合体をより多く結合させることができる。その結果、試料液中に被検出物質が含まれている場合の標識物質のセンサに対する結合密度を高めることができ、高感度な検出が可能となる。

「センサ、センシング装置」
図面を参照して、本発明に係る実施形態のセンサ及びセンシング装置の構成について、説明する。図１は本発明に係る一実施形態の装置の全体図、図２（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る第１〜第４実施形態のセンサの構成を示す図、図３はセンサに対して被検出物質と標識物質とが結合している様子を示す図である。

本実施形態のセンシング装置１は、特定の被検出物質Ｒのみが結合可能なセンシング面２０ｓを有するセンサ２０を用い、被検出物質Ｒを被検出物質Ｒと選択的に結合する標識物質Ｍにて標識して、センシングを行うセンシング装置である。本実施形態では、標識物質Ｍとして帯電性標識物質が使用される。

センシング装置１は、内部に所定の液１３が充填又は流下される液セル１０と、液セル１０内の液１３に接触するように配置され、センシング面２０ｓに測定光Ｌ１が照射される板状のセンサ２０と、センサ２０のセンシング面２０ｓに測定光Ｌ１を照射する測定光照射光学系３０と、センシング面２０ｓからの出射光Ｌ２の光学特性を検出する検出手段４０とを備えている。

液セル１０内に充填又は流下される液１３としては、上記の本発明の第１のセンシング方法で用いられる標識物質含有液、あるいは上記の本発明の第２のセンシング方法で用いられる標識物質含有試料液が使用される。

測定光照射光学系３０は、センシング面２０ｓに対して測定光Ｌ１を照射する光学系であり、光源３１、及び必要に応じて光源３１から出射される光を導光するミラー，レンズ等の導光系（図示略）により構成されている。
測定光Ｌ１は特に制限なく、レーザ等の光源から出射される単波長光でもよいし、白色光源等から出射されるブロード光でもよく、検出方法に応じて選択される。

検出手段４０は、測定光Ｌ１の照射によってセンサ２０のセンシング面２０ｓで生じる反射光と散乱光とを含む出射光Ｌ２が入射し、センシング面２０ｓ上における帯電性標識物質Ｍの有無又は量に応じて変化する、出射光Ｌ２の光学特性を検出する検出器である。

液セル１０は、互いに対向して離間配置された底板１１及び上板１２を備えた角型等の箱状セルである。液セル１０は、絶縁性材料により構成されている。液セル１０の上下は便宜上定めたものであり、液セル１０の上下は適宜設計できる。本実施形態において、液セル１０には、液セル１０内の液１３に対して電圧を印加する電圧印加手段５０が備えられている。

図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態において、センサ２０は、電極２１と、電極２１上に形成され、内部に複数の微細孔２２ａを有する誘電体２２と、複数の微細孔２２ａ内に成長された導電性物質２３とからなるデバイス構造を有している。

センサ２０は、センシング面２０ｓが液セル１０内の液１３に接触するよう、電極２１が液セル１０の底板１１に嵌め込まれて、液セル１０に固定されている。センサ２０の液セル１０への固定態様については、適宜設計できる。

液セル１０の上板１２には、液１３を介してセンサ２０に対して正面に対向配置された対向電極５１が嵌め込まれている。液セル１０の外側に、センサ２０の一部をなす電極２１と対向電極５１とに電圧を印加するための電源５２及び配線５３が配設されている。本実施形態では、センサ２０の一部をなす電極２１と対向電極５１と電源５２と配線５３とにより、電圧印加手段５０が構成されている。

図２を参照して、センサ２０の好適な態様２０Ａ〜２０Ｄについて説明する。
図２（ａ）に示すセンサ２０Ａは、図４（ａ）〜（ｃ）に製造プロセスを示すように（図４（ａ），（ｂ）は斜視図、図４（ｃ）は断面図）、被陽極酸化金属体（Ａｌ等）６０の一部を陽極酸化して金属酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３等）からなる誘電体２２を得、陽極酸化の過程で形成される誘電体２２の複数の微細孔２２ａ内に各々金属等の導電性物質２３をメッキ等により成長させて得られたデバイスである。このデバイスでは、誘電体２２の微細孔２２ａ内に、誘電体２２の表面と面一な位置まで導電性物質２３を充填してある。図２（ａ）に示すセンサ２０Ａでは、電極２１が被陽極酸化金属体６０の非陽極酸化部分（Ａｌ等）からなる導電体により構成されている。

図示するように、陽極酸化により生成される誘電体２２は、複数の平面視略正六角形状の微細柱状体２２ｂが隙間なく配列した構造を有し、各微細柱状体２２ｂの略中心部に微細孔２２ａが開孔した構造を有する。また、各微細柱状体２２ｂの底面は、丸みを帯びた形状となる。陽極酸化により生成される金属酸化物体の構造は、益田秀樹、「陽極酸化法によるメソポーラスアルミナの調製と機能材料としての応用」、材料技術Vol.15,No.10、1997年、p.34等に記載されている。微細孔２２ａを略規則的なパターンで開孔させることができるので、導電性物質２３は略規則的なパターンで配列させることができる。

図２（ｂ）に示すセンサ２０Ｂは図２（ａ）に示すセンサ２０Ａと基本構成は同様であるが、複数の微細孔２２ａ内に、誘電体２２の表面よりも突出するまで導電性物質２３を充填したものである。

図２（ｃ），（ｄ）に示すセンサ２０Ｃ，２０Ｄは、図４（ａ）〜（ｃ）と同様に陽極酸化を実施した後、被陽極酸化金属体６０の非陽極酸化部分及びその近傍部分を除去して、微細孔２２ａが貫通孔である誘電体２２を得、その裏面側に電極２１を形成し、その後、誘電体２２の複数の微細孔２２ａ内に各々金属等の導電性物質２３をメッキ等により成長させて得られたデバイスである。センサ２０Ｃでは、誘電体２２の微細孔２２ａ内に、誘電体２２の表面と面一な位置まで導電性物質２３を充填し、センサ２０Ｄでは、誘電体２２の微細孔２２ａ内に、誘電体２２の表面よりも突出するまで導電性物質２３を充填してある。センサ２０Ｃ，２０Ｄでは、導電性物質２３と電極２１とが導通している。

図２（ａ）〜（ｄ）に示すセンサ２０Ａ〜２０Ｄでは、図３に示すように、微細孔２２ａ内に充填された導電性物質２３の表面に被検出物質Ｒと選択的に結合可能な表面修飾Ａ１が施されており、導電性物質２３の表面がセンシング面２０ｓとなっている（図３では代表として、センサ２０Ａについて図示してある）。

例えば被検出物質Ｒが抗原である場合、図３に示すように、導電性物質２３の表面は被検出物質Ｒと特異結合する第１の抗体により修飾し（表面修飾Ａ１）、標識物質Ｍは被検出物質Ｒと特異的に結合する第２の抗体により表面修飾しておけばよい（表面修飾Ａ２）。この場合、図３に示すように、導電性物質２３に表面修飾される第１の抗体と標識物質Ｍに表面修飾される第２の抗体とは、抗原である被検出物質Ｒに対して互いに別の部位に結合するものが用いられる。

図２（ａ）〜（ｄ）に示すセンサ２０Ａ〜２０Ｄでは、陽極酸化を利用して形成された誘電体２２を有する場合について説明したが、内部に複数の微細孔２２ａを有する誘電体２２は、樹脂等の基体の表面にナノインプリント技術により規則配列した複数の凹部を形成する、金属等の基体の表面に、集束イオンビーム（ＦＩＢ）や電子ビーム（ＥＢ）等の電子描画技術により規則配列した複数の凹部を描画する等の微細加工技術によっても得られる。かかる方法では、任意のパターンで微細孔２２ａを開孔することができる。

本実施形態のセンシング装置１は、上記の本発明の第１のセンシング方法と第２のセンシング方法のいずれの方法を実施する際にも用いることができる。

上記の本発明の第１のセンシング方法を実施する場合には、液セル１０内に充填又は流下する液１３として、帯電性標識物質Ｍを含む標識物質含有液を用い、あらかじめセンシング面２０ｓにセンシング対象である試料液が接触させられたセンサ２０を液セル１０に取り付け、電圧印加手段５０により、液セル１０内の標識物質含有液１３に対して電圧を印加して、標識物質含有液１３中の帯電性標識物質Ｍをセンサ２０のセンシング面２０ｓ側に電気泳動させる。

試料液中に被検出物質Ｒが含まれていれば、先にセンサ２０のセンシング面２０ｓに被検出物質Ｒが結合されているので、標識物質含有液１３中の帯電性標識物質Ｍをセンサ２０のセンシング面２０ｓ側に電気泳動させると、図３に示すように、帯電性標識物質Ｍがセンシング面２０ｓに結合された被検出物質Ｒに結合する。

上記の本発明の第２のセンシング方法を実施する場合には、液セル１０内に充填又は流下する液１３として、試料液に対して帯電性標識物質Ｍを含有させた標識物質含有試料液を用い、特に前処理を行っていないセンサ２０を液セル１０に取り付け、電圧印加手段５０により、液セル１０内の標識物質含有試料液１３に対して電圧を印加して、標識物質含有試料液１３中の帯電性標識物質Ｍをセンサ２０のセンシング面２０ｓ側に電気泳動させる。

試料液中に被検出物質Ｒが含まれていれば、先に標識物質含有試料液１３中で被検出物質Ｒと帯電性標識物質Ｍとの結合体が生成されているので、標識物質含有試料液１３中の帯電性標識物質Ｍをセンサ２０のセンシング面２０ｓ側に電気泳動させると、標識物質含有試料液中で生成した被検出物質Ｒと帯電性標識物質Ｍとの結合体がセンシング面２０ｓに結合する。

いずれの方法を実施する場合にも、電極２１が陽極であれば標識物質Ｍを負荷電状態に調整し、電極２１が陰極であれば標識物質Ｍを正荷電状態に調整すれば、センサ２０のセンシング面２０ｓ側に標識物質Ｍを引き寄せることができる。

いずれの方法を実施する場合にも、標識物質Ｍの電気泳動後に液セル１０内を洗浄し、空セルの状態、あるいは水等の測定に支障のない液を充填した状態で、センシング面２０ｓに対して測定光Ｌ１の照射と出射光Ｌ２の検出とを実施する。標識物質Ｍの種類と検出する光学特性の組み合わせの例については、先に説明したので、省略する。

本実施形態のセンシング装置１を用いることにより、上記の本発明の第１のセンシング方法あるいは上記の本発明の第２のセンシング方法を実施することができる。本実施形態のセンシング装置１を用いることで、試料液中に被検出物質Ｒが含まれている場合の標識物質Ｍのセンサ２０に対する結合密度を高めることができ、高感度な検出が可能となる。

本実施形態では、センサ２０が、電極２１と、電極２１上に形成され、内部に複数の微細孔２２ａを有する誘電体２２と、複数の微細孔２２ａ内に成長された導電性物質２３とからなるデバイス構造を有する場合について説明した。

センサ２０としては、表面修飾Ａ１が施された単なる金属板（表面凹凸があってもなくてもよい。）のようなものを使用することもできる。

ただし、以下の理由から、本実施形態で挙げた構成のセンサ２０が好ましく用いられる。本実施形態で挙げたセンサ２０では、被検出物質Ｒと選択的に結合する表面修飾Ａ１が施された複数の導電性物質２３が微細柱状体２２ｂを介して互いに隔離された構造を有している。かかる構成では、センシング面２０ｓ上のある箇所で被検出物質Ｒと標識物質Ｍとの結合体が凝集してしまうことなどを抑制することができ、センシング面２０ｓ上に被検出物質Ｒと標識物質Ｍとの結合体をきれいに配列させることができ、センシング面２０ｓ全体で均一にセンシングを行うことができ、好ましい。

本発明の技術は、被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、被検出物質の検出を行うバイオセンシング等に好ましく利用できる。

本発明に係る一実施形態のセンシング装置の全体図 （ａ）〜（ｄ）は本発明に係る第１〜第４実施形態のセンサの構成を示す図 センサに対して被検出物質と標識物質とが結合している様子を示す図 （ａ）〜（ｃ）は図２（ａ）に示すセンサの製造プロセス図

符号の説明

１ センシング装置
１０ 液セル
１３ 液セル内の液（標識物質含有液又は標識物質含有試料液）
２０、２０Ａ〜２０Ｄ センサ
２０ｓ センシング面
２１ 電極（導電体）
２２ 誘電体
２２ａ 微細孔
２３ 導電性物質
３０ 測定光照射光学系
４０ 検出手段
５０ 電圧印加手段
５１ 対向電極
Ｌ１ 測定光
Ｌ２ 出射光
Ｒ 被検出物質
Ｍ 帯電性標識物質
Ａ１、Ａ２ 表面修飾

Claims (14)

1. 特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、
   前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング方法において、
   センシング対象である試料液を前記センサの前記センシング面と接触させる工程（Ａ）と、
   前記標識物質として帯電性標識物質を含む標識物質含有液を用意する工程（Ｂ）と、
   前記標識物質含有液を前記センサの前記センシング面と接触させた状態で、該標識物質含有液に対して電圧を印加して、該標識物質含有液中の前記帯電性標識物質を前記センシング面側に電気泳動させる工程（Ｃ）と、
   前記センシング面の洗浄を実施する工程（Ｆ）と、
   前記センシング面上に結合された前記帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する物理特性を検出する工程（Ｇ）とを有することを特徴とするセンシング方法。
2. 特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、
   前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング方法において、
   センシング対象である試料液に対して、前記標識物質として帯電性標識物質を含有させた標識物質含有試料液を用意する工程（Ｄ）と、
   前記標識物質含有試料液を前記センサの前記センシング面と接触させた状態で、該標識物質含有試料液に対して電圧を印加して、該標識物質含有試料液中の前記帯電性標識物質を前記センシング面側に電気泳動させる工程（Ｅ）と、
   前記センシング面の洗浄を実施する工程（Ｆ）と、
   前記センシング面上に結合された前記帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する物理特性を検出する工程（Ｇ）とを有することを特徴とするセンシング方法。
3. 前記帯電性標識物質として、少なくとも表面が金属からなる金属粒子，少なくとも表面が蛍光性を有する蛍光粒子，及び少なくとも表面が着色された着色粒子のうちいずれかからなる帯電性粒子を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンシング方法。
4. 前記センシング面に対して測定光を照射し、前記センシング面上における前記帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する、前記センシング面からの出射光の光学特性を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンシング方法。
5. 請求項１〜４のいずれかのセンシング方法に用いられる前記センサであって、
   内部に複数の微細孔を有し、且つ少なくとも前記センシング面側の表面にて該複数の微細孔が開口した誘電体を備えると共に、
   前記誘電体の前記複数の微細孔内に導電性物質が充填され、該充填された導電性物質の表面に前記被検出物質と選択的に結合可能な表面修飾が施されたものであることを特徴とするセンサ。
6. 請求項１〜４のいずれかのセンシング方法に用いられる前記センサであって、
   内部に複数の微細孔を有し、且つ少なくとも前記センシング面側の表面にて該複数の微細孔が開口した誘電体を備えると共に、
   前記誘電体の前記複数の微細孔内に前記誘電体の表面よりも突出するまで導電性物質が充填され、該充填された導電性物質の表面に前記被検出物質と選択的に結合可能な表面修飾が施されたものであることを特徴とするセンサ。
7. 前記誘電体の裏面に、前記帯電性標識物質を前記センシング面側に電気泳動させる際に電極として機能する導電体を備えたものであることを特徴とする請求項５又は６に記載のセンサ。
8. 特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、
   前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング装置において、
   内部に、前記標識物質として帯電性標識物質を含む標識物質含有液が充填又は流下され、かつ、あらかじめ前記センシング面にセンシング対象である試料液が接触させられた前記センサが、前記センシング面が前記標識物質含有液に接触するように取り付けられる液セルと、
   前記液セル内の前記標識物質含有液に対して電圧を印加して、該標識物質含有液中の前記帯電性標識物質を前記センサの前記センシング面側に電気泳動させる電圧印加手段とを備えたことを特徴とするセンシング装置。
9. 特定の被検出物質のみが結合可能なセンシング面を有するセンサを用い、
   前記被検出物質を該被検出物質と選択的に結合する標識物質にて標識して、センシングを行うセンシング装置において、
   内部に、センシング対象である試料液に対して前記標識物質として帯電性標識物質を含有させた標識物質含有試料液が充填又は流下され、かつ、前記センサが、前記センシング面が前記標識物質含有試料液に接触するように取り付けられる液セルと、
   前記液セル内の前記標識物質含有試料液に対して電圧を印加して、前記標識物質含有試料液中の前記帯電性標識物質を前記センサの前記センシング面側に電気泳動させる電圧印加手段とを備えたことを特徴とするセンシング装置。
10. 前記センサの前記センシング面に前記測定光を照射する測定光照射光学系と、前記センシング面上における前記帯電性標識物質の有無又は量に応じて変化する、前記センシング面からの出射光の光学特性を検出する検出手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載のセンシング装置。
11. 前記センサは、
    内部に複数の微細孔を有し、且つ少なくとも前記センシング面側の表面にて該複数の微細孔が開口した誘電体を備えると共に、
    前記誘電体の前記複数の微細孔内に導電性物質が充填され、該充填された導電性物質の表面に前記被検出物質と選択的に結合可能な表面修飾が施されたものであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のセンシング装置。
12. 前記センサは、
    内部に複数の微細孔を有し、且つ少なくとも前記センシング面側の表面にて該複数の微細孔が開口した誘電体を備えると共に、
    前記誘電体の前記複数の微細孔内に前記誘電体の表面よりも突出するまで導電性物質が充填され、該充填された導電性物質の表面に前記被検出物質と選択的に結合可能な表面修飾が施されたものであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のセンシング装置。
13. 前記センサは、前記誘電体の裏面に導電体を備えたものであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のセンシング装置。
14. 前記電圧印加手段は、前記センサに備えられた前記導電体からなる電極と、前記センサに対して対向配置された対向電極とを備えたものであることを特徴とする請求項１３に記載のセンシング装置。

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