JP4007606B2

JP4007606B2 - センサおよび検出方法

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Description

本発明はセンサおよび検出方法に関し、特に酵素修飾２次抗体を用いたサンドイッチイムノアッセイで、複数の検出対象物質を同一デバイス上で検出するアレイ型のセンサデバイスで、酵素反応による生成物を電極によって電気化学的に検出するセンサおよび検出方法に関するものである。

溶液中の物質の検出方法として、酵素電極法による検出手法が知られている。酵素電極法は、電極上に酵素を固定化し、固定化酵素に酵素基質を反応させ、この反応生成物の量を電極に流れる電流により測定する。この反応生成物は、もとの酵素基質の量に比例するため、この量によって、酵素基質量を特定することが出来る。この場合、検出対象物質が酵素基質に限定される。

酵素基質に限定されない方法としては、溶液中の複数抗原を同一基板上に配置した電極で検出する技術として、酵素免疫法によるアレイ技術がある。このアレイ技術は、電極上に抗体を固定し、この固定化抗体と検体中の抗原を反応させ、捕捉された抗原に対して、酵素によって修飾された２次抗体を反応させる。この２次抗体の酵素反応によって得られた反応生成物を電極によって検出し、抗原濃度を特定するというものである。この酵素免疫法のアレイ技術は、軽部らによって、非特許文献１に示されている。
"ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ"２００３，７５，ｐ．１１１６−１１２２

電気化学法による免疫アレイセンサにおいて、多種の抗原を同一デバイス上で検出する場合、単位面積あたりの抗原の種類を増やすためには、作用電極間の間隔を狭める必要が出てくる。作用電極間隔が狭い場合、ある電極上の固定化抗体に捕捉された抗原に結合した２次抗体の酵素によって生成した酵素反応生成物が、隣接した電極で検出されてしまうこと（所謂、クロストーク）が起こり得る状況となる。

本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、クロストークによる検出誤差を防ぎつつ、検体中の物質を検出することができる高集積の小型化されたセンサおよび検出方法を提供するものである。

上記の様に電気化学法による免疫アレイセンサにおいて、多種の抗原を同一デバイス上で検出する場合、単位面積あたりの抗原の種類を増やすためには、作用電極間の間隔を狭める必要が出てくる。作用電極の間隔を狭めた場合、電極上に固定された酵素によって発生する酵素生成物が、拡散し、隣接した電極で検出されてしまうクロストークによる問題が起きる。本発明は、この問題解決するために、拡散に要する時間をあらかじめ求め、その間の電流値のみで抗原量を決定することで回避するものである。

すなわち、本発明は、検体中の物質を検出するためのセンサであって、少なくとも２つ以上の電極上に、前記物質を特異的に捕捉するための第１の捕捉体、前記第１の捕捉体により捕捉された物質、及び前記物質に修飾された触媒を有する第２の捕捉体からなる複合体を形成するための複合体形成手段と、前記触媒と作用し得る作用物質を前記触媒に接触させたときに生成する生成物を検知するために前記触媒を有する電極に流れる電流値を検出するための電流検出手段と、前記作用物質の接触時から特定時間までの間に、前記電流検出手段により検出された電流値から生成物の量を求め、前記生成物の量から前記検体中の物質量を求めるための物質検出手段と、前記電極間に、クロストークを検出するための電極を更に備え、前記特定時間は、前記クロストークを検出するための電極に流れる電流値が特定の変化を生じるまでの時間であり、その変化を生じる時間検出された前記触媒を有する電極の電流値に基づいて前記物質の捕捉量を求める手段を有することを特徴とするセンサである。

また、本発明は、検体中の物質を検出する検出方法であって、少なくとも２つ以上の電極上に、前記物質を特異的に捕捉するための第１の捕捉体、前記第１の捕捉体により捕捉された物質、及び前記物質に修飾された触媒を有する第２の捕捉体からなる複合体を形成する工程と、前記触媒と作用し得る作用物質を前記触媒に接触させたときに生成する生成物を検知するために前記触媒を有する電極に流れる電流値を検出する工程と、前記作用物質の接触時から特定時間までの間に検出された電流値から生成物の量を求め、前記生成物の量から前記検体中の物質量を求める工程と、前記電極間にクロストーク検出用電極を設け、前記触媒と作用し得る作用物質を前記触媒に接触させる触媒基質導入時点から前記クロストーク検出用電極の電流値を監視する工程と、前記触媒基質導入時点から前記クロストーク検出用電極の電流値が既定の変化をするまでの間の電流値に基づいて前記物質の捕捉量を求める工程と、を有することを特徴とする検出方法である。

次に、本発明の特徴を説明する。
本発明は、検体中の物質を検出するためのセンサにおいて、第１に、作用電極上に「捕捉体―標的物質−触媒修飾２次捕捉体」の複合体を形成し、その状態で、酵素基質を導入する。この際に触媒反応の生成物が隣接作用電極まで拡散するのに要する時間をあらかじめ実験等の手法により求めること、および触媒基質導入から上記時間が経過するまでの間の電流値をもとに標的物質捕捉量を求めることを特徴としている。

なお、以降において、検体中の物質を「標的物質」、第１の捕捉体を「捕捉体」、第２の捕捉体を「２次捕捉体」と記す。
第２は、上記時間をあらかじめ使用者が任意に設定可能であることを特徴としている。

第３は、捕捉体、標的物質の組み合わせが複数であることを特徴としている。
第４は、捕捉体、標的物質の組み合わせが作用電極毎に異なる組み合わせとなっていることを特徴としている。

第５は、複数の作用電極が一定間隔で並んでいるセンサに対して、隣接する作用電極の間に少なくとも１箇所の隣接サイトからの拡散に起因するクロストーク電流検出用に特定化したクロストーク検出用作用電極を持つことを特徴とする。

第６は、上記クロストーク検出用作用電極に隣接する作用電極のうち、すくなくとも一つの作用電極上に、あらかじめ２次捕捉体を修飾している触媒と同一の触媒を固定しておくことを特徴とする。

本発明の効果により、拡散によるクロストークが発生するまでの間の電流値のみを検出することができるため、クロストークによる検出精度の劣化が低減できる。さらに、作用電極間の間隔を詰めることができるため、センササイズを小さくすること、あるいは、同一センササイズで多数の作用電極を搭載することが可能となる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、検体中の標的物質を検出するためのセンサであって、
（１）異なる位置に配置される少なくとも２つの作用電極上に固定された、前記標的物質に対する捕捉体と、
（２）前記捕捉体、前記標的物質、及び触媒により修飾された２次捕捉体の３者に「捕捉体−標的物質−触媒修飾２次捕捉体」の形の複合体を形成せしめる手段と、
（３）前記触媒に対応した基質を前記複合体が存在する領域へ導入し、前記触媒の作用による生成物を発生させる手段と、
（４）前記触媒生成物を前記作用電極と接触せしめ、前記触媒生成物を前記作用電極の電流により検出する手段と、
（５）前記基質導入時点からあらかじめ求めておいた時間の一定時間内の電流値をもとに前記標的物質捕捉量を求める手段と、
を含んでなることを特徴とする。

前記一定時間の範囲が任意の設定値であることを特徴とする。
前記標的物質と前記捕捉体の組み合わせが複数種類であることを特徴とする。
前記標的物質と前記捕捉体の組み合わせが作用電極毎に異なっていることを特徴とする。

また、本発明は、検体中の標的物質を検出するためのセンサであって、
（１）異なる位置に配置される少なくとも２つの作用電極上に固定された、前記標的物質に対する捕捉体と、
（２）前記捕捉体、前記標的物質、及び触媒により修飾された２次捕捉体の３者に「捕捉体−標的物質−触媒修飾２次捕捉体」の形の複合体を形成せしめる手段と、
（３）前記触媒に対応した基質を前記複合体が存在する領域へ導入し、前記触媒の作用による生成物を発生させる手段と、
（４）前記触媒生成物を前記作用電極と接触せしめ、前記触媒生成物を前記作用電極の電流により検出する手段とを含み、且つ
（５）前記作用電極が一定間隔で線上もしくは平面状の異なる位置に配置されており、
（６）隣接する作用電極間の間に少なくとも１つのクロストーク検出用作用電極と、
（７）前記触媒基質導入時点から前記クロストーク検出用作用電極の電流値を監視する手段と、
（８）前記触媒基質導入時点から前記クロストーク検出用電極の電流値が既定の変化をするまでの間の電流値を、もとに前記標的物質捕捉量を求める手段と、
を含んでなることを特徴とする。

前記クロストーク検出用作用電極に隣接する作用電極にあらかじめ前記基質に対応した触媒を固定化しておくことを特徴とする。
さらに、本発明は、異なる位置に配置される少なくとも２つの作用電極上に固定された、前記標的物質に対する捕捉体を用いたセンサを用いた検出方法で、
（１）前記捕捉体、前記標的物質、及び触媒により修飾された２次捕捉体の３者に「捕捉体−標的物質−触媒修飾２次捕捉体」の形の複合体を形成せしめる工程と、
（２）前記触媒に対応した基質を前記複合体が存在する領域へ導入し、前記触媒の作用による生成物を発生させる工程と、
（３）前記触媒生成物を前記作用電極と接触せしめ、前記触媒生成物を前記作用電極の電流により検出する工程と、
（４）前記基質導入時点からあらかじめ求めておいた時間の一定時間内の電流値をもとに前記標的物質捕捉量を求める工程と、
を含んでなることを特徴とする。

前記一定時間の範囲に任意の設定値を設定する工程を有することを特徴とする。
前記標的物質と前記捕捉体の組み合わせが複数種類であるセンサを用いることを特徴とする。
作用電極毎に異なっている前記標的物質と前記捕捉体の組み合わせを用いることを特徴とする。

さらに、本発明の検出方法は、前記作用電極を一定間隔で線上もしくは平面状の異なる位置に配置し、隣接する作用電極間の間にすくなくとも１つのクロストーク検出用電極を設けたセンサを用い、
（１）前記触媒基質導入時点から前記クロストーク検出用電極の電流値を監視する工程と、
（２）前記触媒基質導入時点から前記クロストーク検出用電極の電流値が既定の変化をするまでの間の電流値を、もとに前記標的物質捕捉量を求める工程と、
を含んでなることを特徴とする。

前記クロストーク検出用作用電極に隣接する作用電極にあらかじめ前記基質に対応した触媒を固定化したセンサを用いることを特徴とする。
本発明のセンサ素子は、図１に示すような断面図で表すことができる。ここで、１０１に示されるセンサ基板は、リソグラフィープロセス等でパターニングが容易に出来るものであり、少なくとも表面の導電性がないものであれば特に制約はない。たとえば、ガラス、シリコンウェハ（表面に絶縁膜のあるもの）等が一般的に用いられる。１０２の作用電極は、表面に捕捉体が容易に固定できるものであり、表面が酸化等による劣化を受けにくいものが望ましい。以下に示す実施例では金を用いている。１０３の参照電極は、銀ハロゲン化銀電極が望ましい。本実施例では、銀塩化銀電極を用いている。１０４の補助電極は、１０３の参照電極を生成するために用いるのみであるため、表面が酸化還元等で劣化されにくい材質であれば、とくに制約はない。本実施例では、白金電極を用いている。

１０５に示すのは、絶縁保護層であるが、パターン生成が容易であることより、感光性のポリイミドを用いるのが望ましい。１０６に示されるのは固定された捕捉体であるが、これは、タンパク質、核酸、糖鎖、脂質、およびこれらの一部、あるいはそれらの複合体であることが望ましく、本実施例では、タンパクである抗体を用いている。

１０７で示されるのは、標的物質であり、タンパク質、核酸、糖鎖、脂質、およびこれらの一部、あるいはそれらの複合体であることが望ましい。ただし、本実施例に示すような抗原であっても構わない。抗原については、抗体が識別できるものであるため、上記のリストに含まれないものでも抗原性さえあれば、望ましい形態での標的物質となり得る。前記例以外の標的物質−捕捉体の組み合わせとしては、ＤＮＡ−ＤＮＡ（ハイブリダイゼーション）、リガンド−レセプタータンパク、糖鎖−レクチンタンパク等が挙げられるがもちろんそれ以外の組み合わせでもよい。

１０８は触媒修飾２次捕捉体である。触媒修飾２次捕捉体は、１０６と同様のものに触媒を結合させたものである。ここでの触媒は望ましい形態としては、生体触媒である酵素を用いるのが望ましい。本実施例では、酵素修飾した抗体を用いている。酵素の種類については、触媒基質の一般性を考えてグルコースオキシダーゼを実施例では用いている。不図示の触媒基質は使用酵素との関連でグルコース溶液を用いている。

酵素−基質の組み合わせは、酵素により触媒された生成物が作用電極に接触した際に電流値変化として検出が可能であれば如何なる組み合わせも用いることが可能である。前記例以外の酵素−基質の組み合わせとしては、アルカリンフォスファターゼ−リン酸エステル、リンゴ酸オキシダーゼ−りんご酸、グルタミン酸オキシダーゼ−グルタミン酸、ウリカーゼ−尿酸、乳酸オキシダーゼ−乳酸、グリセロールオキシダーゼ−グリセリン等が挙げられる。１０９はセンサの反応槽を形成する槽壁である。本槽壁は、１０５で示した絶縁保護層に堅牢性をもって接着可能であればよく特に素材の制限はない。

本発明のセンサの特徴である時間によるサンプリング制御については、上記センサ素子外の計測器に機能を依存している。これについては、図４および図５で説明する。図４は、計測器の概要を示す。２０５は計測器本体を示す。２０１が先に説明したセンサ本体を固定しているセンサホルダである。センサホルダ、計測器本体ともにセンサ素子を固定できればよく素材等の制限はない。２０３の検体試薬供給ノズルについては、液量のコントロールが厳密に制御でき、使用する検体試薬に対して、耐性があるものであれば、素材等の制約はない。２０４は、センサ素子と計測器を電気的に接続するコネクタである。本コネクタも電気的な接続の機能さえあれば、素材の制限はない。

図５は、計測器、センサ素子の機能ブロック図である。本発明に必要である時間制御は、３０６に図示する演算装置によってコントロールされる。演算装置３０６によって、ノズル３０５のコントローラに触媒基質の供給指示後、Ａ／Ｄコンバータ３０４で指定時間内の電流値のみを取得するように制御する。以上のような構成とすることにより、拡散によるクロストークが発生するまでの間の電流値のみを検出することができるため、クロストークによる検出精度の劣化を低減できる。さらに、作用電極間の間隔を詰めることができるため、センササイズを小さくすること、あるいは、同一センササイズで多数の作用電極を搭載することが可能となる。また、使用者が任意の時間を設定することが出来るため、センサを使用する際の条件に応じて変化するクロストーク時間に対応することが可能となる。また、単一センサにて複数の標的物質を検出することが可能となる。また、センサのエリア毎に異なる標的物質を検出することが可能となる。また、センサ上で実際の触媒生成物の拡散に要する時間を取得することができるため、確実にクロストークによる精度劣化を低減することが可能となる。また、対象標的物質が検体中に存在しないもしくは、非常に微量しか含まれていない場合についても確実にクロストーク時間を取得し、クロストークによる精度劣化を低減することが可能となる。
詳細の実施形態については以下の実施例にて説明する。

以下、本発明のセンサについて実施例によって説明する。なお、本発明は、以下の実施例の内容に限定されるものではない。また、実施例１は、実施例２のクロストーク検出用電極を有するセンサ素子の構成を説明するための参考例を示すものである。
実施例１
実施例１として、以下に本実施例のセンサ素子の構成について図１に断面図を示す。図１において、本発明のセンサ素子は、基板１０１上に、作用電極１０２および参照電極１０３を有している。作用電極および参照電極以外の表面部位は、絶縁保護層（絶縁膜）１０５によって被覆する。さらに作用電極１０２上には、固定化抗体１０６が固定されている。本実施例では、作用電極毎に固定化抗体が捕捉する抗原の種類が異なるような抗体をそれぞれの作用電極に固定している。

標的物質１０７の抗原は本センサ使用時に実際に捕捉する検体内の抗原をイメージとして記載しているものであり、センサの構成物としては含まれないがここでは理解を容易にするために記載している。酵素修飾２次抗体１０８も同様にセンサ使用時に捕捉対象の抗原を固定抗体１０６と挟む様に結合する。この酵素修飾２次抗体１０８もセンサ素子としては構成しないが、センサと共に用いる試薬として提供される。また、槽壁１０９によってセンサチップの反応槽が構成されていおり、作用電極１０２、参照電極１０３は、この槽壁によって囲まれる反応槽内に構成される。

＜センサ素子の製造方法＞
図２および図３を用いて本発明のセンサ素子の製造過程を説明する。
図２（ａ）に示すのは、本センサの基板となるガラス基板１０１である。図２（ｂ）に示すように、本基板上にリフトオフプロセスを用いて金（Ａｕ）の作用電極１０２およびリード線およびセンサ接点をパターニングする。続いて、参照電極１０３を金（Ａｕ）薄膜上に銀（Ａｇ）薄膜を図２（ｃ）のように形成する。さらに参照電極作成用に補助電極１０４を図３（ｄ）のように形成する。この補助電極は白金（Ｐｔ）をパターニングする。

参照電極１０３、補助電極１０４のそれぞれの形成方法もリフトオフプロセスを用いる。図３（ｅ）に示すようにセンサ電極部のみを露出させた状態にし、それ以外の基板および電極リード線部を絶縁保護するために絶縁保護膜１０５を形成する。この絶縁保護膜は感光性ポリイミドを用いて形成することができる。

次に、図３（ｆ）に示すように、センサ外周部を囲むような形状で、反応槽を形成するための槽壁１０９を形成する。この槽壁は、エポキシ樹脂で形成され、防水性を有する接着剤にて基板に接着される。さらに、銀（Ａｇ）にて作成されている参照電極１０３から銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極を作成する。作成方法はチップの反応槽内にＫＣｌ−ＨＣｌ溶液を注入し、補助電極、参照電極間に定電流を加え、銀／塩化銀電極を作成する。続いて、作用電極１０２に固定抗体を固定する。固定時には、金（Ａｕ）で出来た作用電極表面にＮＨＳ基を有するチオール処理する。チオール処理後、各作用電極毎に異なった固定抗体を含む溶液を滴下する。以上で、センサ素子が得られる。

＜計測器構成＞
続いて、上記で記載したセンサ素子を用いて実際の検体内の抗原量を計測する計測器の構成について図４および図５を用いて説明する。まず図４であるが、センサ素子を固定し、検体量を測定する機器の概要を表している。センサホルダ２０１にてセンサ素子２０２を固定している。センサ素子は、センサ電極コネクタ２０４によって計測器本体２０５と電気的に接続される。本コネクタでは、各作用電極および補助電極および参照電極それぞれに対応した電極との接点を持っており、計測器本体から電気的な特性の検出、電圧の印加等が行えるようになっている。チップ固定部上方には、ノズル２０３が設けられており、各作用電極数のノズルが、各作用電極の中心の鉛直線上に来るように配置されている。

図５は、本実施例のセンサデバイスと計測器を結合した際の機能ブロック図である。センサ素子２０２内の各電極と計測器は、センサ電極コネクタ２０４によって電気的に接続されている。

まず、参照電極１０３と作用電極１０２間に、電源３０１によって電位が印加可能となっている。この際に電極間に流れる電流を電流検出部３０２によって検知する。これらの制御については、電源３０１で印加する電圧値については、演算装置３０６から指示された値をＤ／Ａコンバータ３０３によって電源３０１を制御する。また、電流検出部３０２の出力電流値については、Ａ／Ｄコンバータ３０４によって演算装置３０６に取り込む。また、センサ上に酵素基質を滴下するために、ノズルコントローラ３０５が存在する。これは、演算装置３０６の指示に基づいて、指定値の酵素基質溶液の滴下をする。また、計測結果の表示のために表示ディスプレイ３０７が設けられている。さらに後述する計測処理時に用いるパラメータの入力の為にキーボードの入力デバイス３０８が設けられている。またこのパラメータの保存のために固定ディスク３０９が設けられている。

＜反応過程＞
続いて、センサ素子および計測器を用いた実際の抗原の測定過程を説明する。あらかじめ抗原を含んだ検体溶液と、本センサデバイスに試薬として提供される酵素修飾２次抗体溶液をあらかじめ混合し反応させておく。ここで提供される２次抗体溶液は、各作用電極に対応する抗原に対応した抗体が混合した形で提供される。また、修飾している酵素はたとえば、グルコースオキシダーゼ等の酵素を用いる。反応後の検体および酵素修飾２次抗体混合溶液をセンサ素子の反応槽に注ぎ、作用電極上の固定抗体と、混合溶液中の酵素修飾２次抗体と抗原の複合体を反応させる。上記反応後、センサ素子の反応槽を洗浄する。洗浄後、センサ素子反応槽内にリン酸バッファ溶液を注入し、センサ素子を測定器に固定する。本実施例では、先に２次抗体と抗原の反応を実施したが、抗原と固定抗体の反応後に２次抗体を反応させても構わない。

＜処理アルゴリズム＞
上記固定作業後、測定器を用いて固定化抗体に捕捉された抗原量を計測する。以下にその処理手順を、図６に示したフローチャートに従って説明する。まず、図５のキーボードの入力デバイス３０８等から処理を開始するコマンドの入力を行う。これによって図６の処理が開始される。４０１で処理が開始され、その後４０２の処理にて、ＣＰＵより各作用電極に既定の電圧が印加される。続いて、４０３にて、ＣＰＵより各作用電極上にあるノズルより既定量の酵素基質溶液を滴下する。ここで用いる酵素基質は、２次抗体の修飾酵素に対応した酵素基質を用いる必要がある。上記の例で述べたグルコースオキシダーゼを用いる場合は、酵素基質として、グルコース溶液を用いる必要がある。その際、下記で検出する電流は、酵素反応で発生する、過酸化水素を電極で検出していることになる。

続いて４０４〜４０７の処理において各作用電極の出力電流を検出する処理を全電極分について行う。この際に４０４にて電流値の検出、４０５にて検出した電流値の固定ディスクへの保存、４０６にて全作用電極分処理したかの判断、４０７にて、次の作用電極へのチャネル切り替えを実施している。４０６にて全作用電極分のデータ取得が完了したと判断されると、４０８にて、測定開始から既定の計測リミット時間が経過しているかどうかを判断する。ここでの既定の計測リミット時間は、固定値でも構わないし、あらかじめキーボードから入力し、固定ディスク上に保管されている設定値を用いても構わない。

４０８で計測リミット時間が経過していない場合、４０９でサンプリング間隔の時間、ウェイトする。ここで用いるサンプリング間隔も計測リミット時間と同様に固定値でも構わないし、あらかじめキーボードから入力し、固定ディスク上に保管されている設定値を用いても構わない。つづいて、４１０にて１番目の作用電極にチャネルを切り替え、４０４から作用電極毎の電流値測定を繰り返す。４０８にて計測リミット時間が経過している場合、４１１にて作用電極毎にサンプリングした電流値を統計処理し、統計処理値に基づいて、４１２で作用電極ごとに対応する抗原濃度をディスプレイに表示し、４１３で処理を終了する。ここで、４１１の統計処理について補足する。ここで用いる統計処理値は、計測リミット時間内の平均値、積分値、最大値等に代表される値である。

実施例２
実施例２として、以下に本実施例のセンサ素子の構成について図７に断面図を示す。図７において、本発明のセンサ素子は、１０１〜１０９の構成物については、実施例１のセンサ素子と同一である。ただし、図７の１１０に示される、クロストーク検出用作用電極が付加されている点が異なっている。

続いて、図８の平面図によって、１１０のクロストーク検出用作用電極の配置について説明する。図８に示されるように、１１０のクロストーク検出用作用電極は、１０２の作用電極間に配置されている。本実施例のセンサ素子の製造方法は、図２、図３で示した実施例１のセンサ素子の製造方法とほぼ同一である。異なる点は、図２の（ｂ）の工程にて１０２の作用電極の作成時に、クロストーク検出用作用電極１１０をリフトオフプロセスにて作成することである。当然だが、図７に示すように、クロストーク検出用作用電極１１０上には固定化抗体を固定しない。このセンサ素子を用いた抗原検出に用いる計測器は実施例１で示したものの図４、図５のものと同一構成である。

この系を用いた処理シーケンスを図９を用いて説明する。実施例１同様にキーボードからのコマンド入力により処理が開始される（５０１）。続いて、５０２の処理にて、ＣＰＵより各作用電極に既定の電圧が印加される。さらに５０３にて、ＣＰＵより各作用電極上にあるノズルより既定量の酵素基質溶液を滴下する。続いて５０４〜５０７の処理において各作用電極の出力電流を検出する処理を全電極分について行う。この際に５０４にて電流値の検出、５０５にて検出した電流値の固定ディスクへの保存、５０６にて全作用電極分処理したかの判断、５０７にて次の作用電極へのチャネル切り替えを実施している。

５０６にて全作用電極分のデータ取得が完了したと判断されると、５０８〜５１２の処理ループでクロストーク検出処理を行う。５０８にて、１番目のクロストーク検出用作用電極にチャネルを切り替える。５０９にて、クロストーク検出用作用電極の電流値を検出する。５１０にて、検出した電流値が既定のリミット値を超えているかどうか判断する。これが超えている場合、クロストークが発生しているとみなしこの時点でサンプリング処理を終了するためループを抜ける。５１０の判断で検出した電流値が既定のリミット値を超えていない場合、５１１で全クロストーク検出用作用電極のデータ取得が済んでいるかの確認を実施する。

ここで全クロストーク検出用作用電極のデータ取得が済んでいない場合、５１２の処理にて、次のクロストーク検出用作用電極に計測チャネルを切り替えて、５０９から次のクロストーク検出用作用電極の処理を実施する。５１２の処理にて全クロストーク検出用作用電極の処理が済んでいる場合、５１３でサンプリング間隔時間ウエイトし、５１４で１番目の作用電極に計測チャネルを切り替え、５０４から作用電極の電流値測定の処理を繰り返す。５１０での処理でクロストーク検出用作用電極の電流値がリミット値を超えていた場合のループを抜けた後の処理であるが、５１５にて、作用電極毎にサンプリングした電流値の統計処理を実施し、その結果によって、５１６で各抗原の濃度をディスプレイに表示する。

実施例３
実施例３のセンサ素子の構成について図１０の平面図によって説明する。実施例２のセンサとの相違は、酵素固定作用電極１１２が付加されている点と、その酵素固定作用電極１１２の周辺にのみクロストーク検出用作用電極１１０が配置されている点である。酵素固定作用電極１１２の作成方法は、作用電極と同一方法で電極自体は作成し、抗体を固定する方法と同一方法で、酵素を固定する。ここで固定する酵素は、２次抗体を修飾している酵素と同一の酵素を用いる。本実施例のセンサ素子の使用方法は、実施例２とまったく同一となる。

本発明のセンサは、クロストークによる検出誤差を防ぎつつ、検体中の物質を検出することができる高集積の小型化されたセンサであるので、同時に他項目の検出が求められる、臨床検査機器等に利用することができる。

本発明の実施例１に関わるセンサを示す断面図である。本発明の実施例１に関わるセンサの製造方法の前半の工程を示す工程図である。本発明の実施例１に関わるセンサの製造方法の後半の工程を示す工程図である。本発明の実施例１に関わるセンサの計測器の概要を示す概略図である。本発明の実施例１に関わるセンサと計測器のブロック図である。本発明の実施例１に関わるセンサ信号の処理方法を示すフローチャートである。本発明の実施例２に関わるセンサを示す断面図である。本発明の実施例２に関わるセンサを示す平面図である。本発明の実施例２に関わるセンサ信号の処理方法を示すフローチャートである。本発明の実施例３に関わるセンサを示す断面図である。

符号の説明

１０１センサ基板
１０２作用電極
１０３参照電極
１０４補助電極
１０５絶縁保護層
１０６固定抗体
１０７抗原
１０８酵素修飾２次抗体
１０９槽壁
１１０クロストーク検出用作用電極
１１１電極
１１２酵素固定作用電極
２０１センサホルダ
２０２センサ素子
２０３検体試薬供給ノズル
２０４センサ電極コネクタ
２０５計測器本体
３０１直流電源
３０２電流検出部
３０３Ｄ／Ａコンバータ
３０４Ａ／Ｄコンバータ
３０５ノズルコントローラ
３０６演算装置
３０７表示ディスプレイ
３０８入力デバイス
３０９固定ディスク
４０１〜４１３図７に示したフローチャートの各ステップの処理
５０１〜５１７図１０に示したフローチャートの各ステップの処理

Claims

検体中の物質を検出するためのセンサであって、少なくとも２つ以上の電極上に、前記物質を特異的に捕捉するための第１の捕捉体、前記第１の捕捉体により捕捉された物質、及び前記物質に修飾された触媒を有する第２の捕捉体からなる複合体を形成するための複合体形成手段と、前記触媒と作用し得る作用物質を前記触媒に接触させたときに生成する生成物を検知するために前記触媒を有する電極に流れる電流値を検出するための電流検出手段と、前記作用物質の接触時から特定時間までの間に、前記電流検出手段により検出された電流値から生成物の量を求め、前記生成物の量から前記検体中の物質量を求めるための物質検出手段と、前記電極間に、クロストークを検出するための電極を更に備え、前記特定時間は、前記クロストークを検出するための電極に流れる電流値が特定の変化を生じるまでの時間であり、その変化を生じる時間検出された前記触媒を有する電極の電流値に基づいて前記物質の捕捉量を求める手段を有することを特徴とするセンサ。
前記特定時間は、前記生成物を生成した触媒を有する電極から隣接する電極に、前記生成物が到達する時間よりも短い時間であることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
前記第１の捕捉体が前記少なくとも２つ以上の電極毎に異なることを特徴とする請求項１または２記載のセンサ。
検体中の物質を検出する検出方法であって、少なくとも２つ以上の電極上に、前記物質を特異的に捕捉するための第１の捕捉体、前記第１の捕捉体により捕捉された物質、及び前記物質に修飾された触媒を有する第２の捕捉体からなる複合体を形成する工程と、前記触媒と作用し得る作用物質を前記触媒に接触させたときに生成する生成物を検知するために前記触媒を有する電極に流れる電流値を検出する工程と、前記作用物質の接触時から特定時間までの間に検出された電流値から生成物の量を求め、前記生成物の量から前記検体中の物質量を求める工程と、前記電極間にクロストーク検出用電極を設け、前記触媒と作用し得る作用物質を前記触媒に接触させる触媒基質導入時点から前記クロストーク検出用電極の電流値を監視する工程と、前記触媒基質導入時点から前記クロストーク検出用電極の電流値が既定の変化をするまでの間の電流値に基づいて前記物質の捕捉量を求める工程と、を有することを特徴とする検出方法。