WO2014132692A1

WO2014132692A1 - 測定デバイスおよびその製造方法

Info

Publication number: WO2014132692A1
Application number: PCT/JP2014/050649
Authority: WO
Inventors: 弘一瀬戸; 佳子三浦; 誠治神波; 近藤　孝志
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2014-09-04

Abstract

　本発明は、被測定物が保持された測定デバイスに電磁波を照射して、前記測定デバイスで散乱された電磁波の特性を検出することにより、前記被測定物の有無または量を測定するための測定デバイスであって、金属からなり、互いに対向する一対の主面を有し、該一対の主面を貫通するように形成された複数の空隙部を有する空隙配置構造体と、前記被測定物に対する吸着能を有するホスト分子とを含み、前記ホスト分子は、前記空隙配置構造体の表面にエーテル結合を介して結合していることを特徴とする、測定デバイスである。

Description

測定デバイスおよびその製造方法

　本発明は、測定デバイスおよびその製造方法に関する。より詳しくは、被測定物が保持された測定デバイスに電磁波を照射して、測定デバイスで散乱された電磁波の特性を検出することにより、被測定物の有無または量を測定するための測定デバイス、および、その製造方法に関する。

　従来から、物質の特性を分析するために、空隙配置構造体に被測定物を保持して、その被測定物が保持された空隙配置構造体に電磁波を照射し、その透過スペクトル等を解析して被測定物の有無または量を検出する測定方法が用いられている。具体的には、例えば、金属メッシュフィルタに付着したタンパク質などの被測定物に、テラヘルツ波を照射して透過スペクトルを解析する手法が挙げられる。

　このような電磁波を用いた透過スペクトルの解析手法の従来技術として、特許文献１（特開２００８－１８５５５２号公報）には、被測定物が保持された空隙領域を有する空隙配置構造体（具体的には、メッシュ状の導体板）に向かって、空隙配置構造体の主面に垂直な方向に対して斜めの方向から電磁波を照射して、空隙配置構造体を透過した電磁波を測定し、測定値の周波数特性に生じたディップ波形の位置が、被測定物の存在により移動することに基づいて被測定物の特性を検出する測定方法が開示されている。

　また、特許文献２（国際公開第２０１０／１１０４１５号）には、回折現象を伴う構造体（空隙配置構造体）に被測定物を付着させ、前記被測定物が付着した構造体に電磁波を照射し、構造体で散乱した電磁波を検出して、検出された電磁波の周波数特性から被測定物の特性を測定する方法が開示され、ここでは被測定物を構造体の表面に直接付着させて測定を行っている。これにより、被測定物を支持膜等を介して空隙配置構造体に保持する場合と比べて、空隙配置構造体と支持膜等との密着度合いや撓みなどの影響を受けず、測定のばらつきが抑えられ、測定感度が向上することが記載されている。なお、構造体の表面に直接付着させることには、被測定物を付着させるためのホスト分子を構造体の表面に結合しておき、このホスト分子を介して構造体の表面に直接被測定物を付着させる場合も含まれる旨記載されている。

　しかしながら、このような測定技術において、高感度の測定を可能とするために好適な具体的なホスト分子の検討等の測定デバイスの検討は、必ずしも十分にはなされていなかった。

特開２００８－１８５５５２号公報国際公開第２０１０／１１０４１５号

　本発明は、高感度の測定を容易に実現可能とするための測定デバイス、および、その製造方法を提供することを目的とする。

　本発明は、被測定物が保持された測定デバイスに電磁波を照射して、前記測定デバイスで散乱された電磁波の特性を検出することにより、前記被測定物の有無または量を測定するための測定デバイスであって、
　金属からなり、互いに対向する一対の主面を有し、該一対の主面を貫通するように形成された複数の空隙部を有する空隙配置構造体と、
　前記被測定物に対する吸着能を有するホスト分子とを含み、
　前記ホスト分子は、前記空隙配置構造体の表面にエーテル結合を介して結合していることを特徴とする、測定デバイスである。前記金属は卑金属を含むことが好ましい。

　前記ホスト分子は、前記空隙配置構造体の表面にシリルエーテル結合を介して結合していることが好ましい。

　前記ホスト分子は、さらに、前記シリルエーテル結合を含む部分にアミノ結合を介して結合されたマレイミド基を含むことが好ましい。

　前記ホスト分子は、さらに、前記マレイミド基にスルフィド結合を介して結合した第１の有機基を含むことが好ましい。

　前記第１の有機基はビオチン基であり、
　さらに、該第１の有機基に結合したアビジンまたはストレプトアビジンと、
　前記アビジンまたはストレプトアビジンに結合したビオチン基を含む第２の有機基とを備えることが好ましい。

　前記第２の有機基は、ビオチン化プロテインＡまたはビオチン化プロテインＧであることが好ましい。

　前記ホスト分子は、被測定物に対して特異的な吸着能を有することが好ましい。前記ホスト分子は、抗原または抗体を含むことが好ましい。

　また、本発明は、上記の測定デバイスを製造するための方法であって、
　前記空隙配置構造体を過酸化水素水、アンモニアおよび水の混合液中に含浸させ、加熱することによって、前記空隙配置構造体の表面にヒドロキシ基を形成する工程を含む、測定デバイスの製造方法にも関する。

　本発明によれば、高感度の測定を容易に実現可能とするための測定デバイス、および、その製造方法を提供することができる。

本発明の測定方法の概要を説明するための模式図である。本発明で用いる空隙配置構造体の構造を説明するための模式図である。本発明の測定デバイスの製造方法の一実施形態を説明するための模式図である。実施例１における、各試料の透過スペクトルにおけるディップ点の周波数について、比較試料の透過スペクトルにおけるディップ点の周波数に対するシフト量を示すグラフである。

　まず、本発明の測定デバイスが用いられる測定方法（被測定物が保持された測定デバイスに電磁波を照射して、前記測定デバイスで散乱された電磁波の特性を検出することにより、前記被測定物の有無または量を測定する方法）の一例について、概略を図１を参照して説明する。

　図１は、本発明の測定デバイスを用いた測定装置の一例を模式的に示す図である。この測定装置は、レーザ２（例えば、短光パルスレーザ）から照射されるレーザ光を半導体材料に照射することで発生する電磁波（例えば、２０ＧＨｚ～１２０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波）パルスを利用するものである。

　図１の構成において、レーザ２から出射したレーザ光を、ハーフミラー２０で２つの経路に分岐する。一方は、電磁波発生側の光伝導素子７１に照射され、もう一方は、複数のミラー２１（同様の機能のものは付番を省略）を用いることで、時間遅延ステージ２６を経て受信側の光伝導素子７２に照射される。光伝導素子７１、７２としては、ＬＴ－ＧａＡｓ（低温成長ＧａＡｓ）にギャップ部をもつダイポールアンテナを形成した一般的なものを用いることができる。また、レーザ２としては、ファイバー型レーザやチタンサファイアなどの固体を用いたレーザなどを使用できる。さらに、電磁波の発生、検出には、半導体表面をアンテナなしで用いたり、ＺｎＴｅ結晶の様な電気光学結晶を用いたりしてもよい。ここで、発生側となる光伝導素子７１のギャップ部には、電源３により適切なバイアス電圧が印加されている。

　発生した電磁波は放物面ミラー２２で平行ビームにされ、放物面ミラー２３によって、測定デバイス（空隙配置構造体）１に照射される。測定デバイス１を透過したテラヘルツ波は、放物面ミラー２４，２５によって光伝導素子７２で受信される。光伝導素子７２で受信された電磁波信号は、アンプ６で増幅されたのちロックインアンプ４で時間波形として取得される。そして、算出手段を含むＰＣ（パーソナルコンピュータ）５でフーリエ変換などの信号処理された後に、測定デバイス１の透過率スペクトルなどが算出される。ロックインアンプ４で取得するために、発振器８の信号で発生側の光伝導素子７１のギャップに印加する電源３からのバイアス電圧を変調（振幅５Ｖ～３０Ｖ）している。これにより同期検波を行うことでＳ／Ｎ比を向上させることができる。

　以上に説明した測定方法は、一般にテラヘルツ時間領域分光法（ＴＨｚ－ＴＤＳ）と呼ばれる方法である。

　図１では、散乱が透過である場合、すなわち電磁波の透過率を測定する場合を示している。本発明において「散乱」とは、前方散乱の一形態である透過や、後方散乱の一形態である反射などを含む広義の概念を意味し、好ましくは透過や反射である。さらに好ましくは、０次方向の透過や０次方向の反射である。

　なお、一般的に、回折格子の格子間隔をｓ、入射角をｉ、回折角をθ、波長をλとしたとき、回折格子によって回折されたスペクトルは、
　　ｓ（ｓｉｎ　ｉ　－ｓｉｎ　θ）＝ｎλ　…（１）
と表すことができる。上記「０次方向」の０次とは、上記式（１）のｎが０の場合を指す。ｓおよびλは０となり得ないため、ｎ＝０が成立するのは、ｓｉｎ　ｉ－　ｓｉｎ　θ＝０の場合のみである。従って、上記「０次方向」とは、入射角と回折角が等しいとき、つまり電磁波の進行方向が変わらないような方向を意味する。

　上記の測定に用いられる電磁波は、測定デバイス（空隙配置構造体）の構造に応じて散乱を生じさせることのできる電磁波であれば特に限定されず、電波、赤外線、可視光線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線等のいずれも使用することができ、その周波数も特に限定されるものではないが、好ましくは１ＧＨｚ～１ＰＨｚであり、さらに好ましくは２０ＧＨｚ～２００ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波である。

　電磁波は、例えば、所定の偏波方向を有する直線偏光の電磁波（直線偏波）や無偏光の電磁波（無偏波）を用いることができる。直線偏光の電磁波としては、例えば、短光パルスレーザを光源としてＺｎＴｅ等の電気光学結晶の光整流効果により発生するテラヘルツ波や、半導体レーザから出射される可視光や、光伝導アンテナから放射される電磁波等が挙げられる。無偏光の電磁波としては、高圧水銀ランプやセラミックランプから放射される赤外光等が挙げられる。

　上記の測定において、被測定物の有無または量を測定するとは、被測定物となる化合物の定量を行うことであり、例えば、溶液中等の微量の被測定物の含有量を測定する場合や、被測定物の同定を行う場合などが挙げられる。

　上記の測定では、上述のようにして求められる空隙配置構造体において散乱した電磁波の特性に関する少なくとも１つのパラメータに基づいて、被測定物の有無または量が測定される。例えば、空隙配置構造体１において前方散乱（透過）した電磁波の周波数特性に生じたディップ波形や、後方散乱（反射）した電磁波の周波数特性に生じたピーク波形などが、被測定物の存在により変化することに基づいて被測定物の有無または量を測定することができる。

　ここで、ディップ波形とは、照射した電磁波に対する検出した電磁波の比率（例えば、電磁波の透過率）が相対的に大きくなる周波数範囲において、空隙配置構造体の周波数特性（例えば、透過率スペクトル）に部分的に見られる谷型（下に凸）の部分の波形である。また、ピーク波形とは、照射した電磁波に対する検出した電磁波の比率（例えば、電磁波の反射率）が相対的に小さくなる周波数範囲において、空隙配置構造体の周波数特性（例えば、反射率スペクトル）に部分的に見られる山型（上に凸）の波形である。

　［測定デバイス］
　本発明の測定デバイスは、上述のような測定に用いられるものであって、
　空隙配置構造体とホスト分子とを含み、
　前記ホスト分子は、前記空隙配置構造体の表面にエーテル結合を介して結合していることを特徴とする。

　（空隙配置構造体）
　本発明で用いられる空隙配置構造体は、金属からなり、互いに対向する一対の主面を有し、該一対の主面を貫通するように形成された複数の空隙部を有する。複数の該空隙部は、例えば、空隙配置構造体の主面上の少なくとも一方向に周期的に配置されている。ただし、空隙部は、その全てが周期的に配置されていてもよく、本発明の効果を損なわない範囲で、一部の空隙部が周期的に配置され、他の空隙部が非周期的に配置されていてもよい。

　空隙配置構造体は、好ましくは準周期構造体や周期構造体である。準周期構造体とは、並進対称性は持たないが配列には秩序性が保たれている構造体のことである。準周期構造体としては、例えば、１次元準周期構造体としてフィボナッチ構造、２次元準周期構造体としてペンローズ構造が挙げられる。周期構造体とは、並進対称性に代表される様な空間対称性を持つ構造体のことであり、その対称の次元に応じて１次元周期構造体、２次元周期構造体、３次元周期構造体に分類される。１次元周期構造体は、例えば、ワイヤーグリッド構造、１次元回折格子などが挙げられる。２次元周期構造体は、例えば、メッシュフィルタ、２次元回折格子などが挙げられる。これらの周期構造体のうちでも、２次元周期構造体が好適に用いられる。

　２次元周期構造体としては、例えば、図２に示すようなマトリックス状に一定の間隔で空隙部が配置された板状構造体（格子状構造体）が挙げられる。図２（ａ）に示す空隙配置構造体１は、その主面１０ａ側からみて正方形の空隙部１１が、該正方形の各辺と平行な２つの配列方向（図中の縦方向と横方向）に等しい間隔で設けられた板状構造体である。

　空隙配置構造体の空隙部の寸法や配置、空隙配置構造体の厚み等は、特に制限されず、測定方法や、空隙配置構造体の材質特性、使用する電磁波の周波数等に応じて適宜設計される。

　例えば、空隙部が図２（ａ）に示すように縦横に規則的に配置された空隙配置構造体１において、図２（ｂ）にｄで示される空隙部の孔サイズは、測定に用いる電磁波の波長の１０分の１以上、１０倍以下であることが好ましい。このようにすることで、散乱する電磁波の強度がより強くなり、信号をより検出しやすくなる。具体的な孔サイズは０．１５～１５０μｍであることが好ましく、測定感度向上の観点からは、孔サイズが０．９～９μｍであることがより好ましい。

　また、空隙部が図２（ａ）に示すように縦横に規則的に配置された空隙配置構造体１において、図２（ｂ）にｓで示される空隙部の格子間隔（ピッチ）は、測定に用いる電磁波の波長の１０分の１以上、１０倍以下であることが好ましい。このようにすることで、散乱がより生じやすくなる。具体的な格子間隔は０．１５～１５０μｍであることが好ましく、測定感度向上の観点からは、格子間隔が１．３～１３μｍであることがより好ましい。

　また、空隙配置構造体の厚みは、測定に用いる電磁波の波長の５倍以下であることが好ましい。このようにすることで、散乱する電磁波の強度がより強くなって信号を検出しやすくなる。

　空隙配置構造体の全体の寸法は、特に制限されず、照射される電磁波のビームスポットの面積等に応じて決定される。

　空隙配置構造体は、金属からなる。該金属は、卑金属を含むことが好ましく、例えば、卑金属からなるか、卑金属と他の金属との合金からなることが好ましい。また、表面にヒドロキシ基を形成することが可能な金属であることが好ましい。このような卑金属としては、例えば、ニッケル、ステンレス、チタン、タングステン、鉄、クロム、シリコン、ゲルマニウムが挙げられ、好ましくはニッケル、ステンレス、チタンである。特に、ニッケル、ステンレスを用いた場合、空隙配置構造体の表面にアルコキシシラン基を有する化合物を容易に結合させることができるため、シリルエーテル基を介してホスト分子を空隙配置構造体の表面に結合する上で有利である。

　（ホスト分子）
　ホスト分子とは、被測定物に対する吸着能を有する部分を含む分子であり、好ましくは被測定物に対して特異的な吸着能を有する部分を含む分子である。

　ホスト分子中の被測定物に対する吸着能を有する部分は、被測定物を吸着できるものであれば特に限定されないが、ホスト分子中の被測定物に対する吸着能を有する部分と被測定物との組み合わせとしては、例えば、抗原と抗体、糖鎖とタンパク質、脂質とタンパク質、低分子化合物（リガンド）とタンパク質、タンパク質とタンパク質、一本鎖ＤＮＡと一本鎖ＤＮＡなどが挙げられる。ホスト分子の具体例としては、ビオチン基、カルボキシル基、スルホ基、アミノ基等を有する分子や、ストレプトアビジン、プロテインＡやＧ、抗体などのタンパク質が挙げられる。ホスト分子は、好ましくは抗原または抗体である。

　本発明において、ホスト分子は、空隙配置構造体の表面にエーテル結合（－Ｏ－）を介して結合している。好ましくは、ホスト分子は、空隙配置構造体の表面にシリルエーテル結合（－Ｓｉ－Ｏ－）を介して結合している。なお、この場合、シリルエーテル結合のエーテル結合（－Ｏ－）側が空隙配置構造体の表面に結合している。

　ホスト分子は、さらに、シリルエーテル基を含む部分にアミノ結合を介して結合したマレイミド基を含むことが好ましい。ここで、シリルエーテル基を含む部分とは、シリルエーテル基のシリル基（－Ｓｉ－）側に２価の基が結合した部分を意味する。２価の基としては、特に限定されないが、例えば、アルキレン基が挙げられる。

　このようなシリルエーテル基を含む部分およびアミノ結合は、例えば、末端にアミノ基を有する種々公知のシランカップリング剤を、空隙配置構造体の表面に形成されたヒドロキシ基と反応させることにより、形成され得る。シランカップリング剤としては、例えば、３－アミノプロピルトリメトキシシラン（ＴＭＳ－ＮＨ２）が挙げられる。

　マレイミド基は、例えば、シリルエーテル基を含む部分の末端のアミノ基に、マレイミド誘導体を反応させることにより、形成され得る。マレイミド誘導体としては、例えば、３－マレイミドプロピオン酸Ｎ－スクシンイミドが挙げられる。

　前記ホスト分子は、さらに、前記マレイミド基にスルフィド結合を介して結合した第１の有機基を含むことが好ましい。第１の有機基としては、例えば、ビオチン基、ＮＨＳ（Ｎ－ヒドロキシスクシンイミド）エステル基、カルボキシル基、アミノ基、ビニル基が挙げられ、好ましくはビオチン基である。

　前記第１の有機基がビオチン基である場合、
　さらに、該第１の有機基に結合したアビジンまたはストレプトアビジンと、
　前記アビジンまたはストレプトアビジンに結合したビオチン基を含む第２の有機基とを備えることが好ましい。

　前記第２の有機基としては、例えば、ビオチン化ペプチド（ビオチン化タンパク）、ビオチン化抗原、ビオチン化抗体、ビオチン化ＤＮＡが挙げられる。ビオチン化ペプチドとしては、例えば、ビオチン化プロテインＡ、ビオチン化プロテインＧが挙げられ、好ましくは、ビオチン化プロテインＡ、ビオチン化プロテインＧである。

　なお、本発明において、「結合」には、例えば、分子間力（ファンデルワールス力）による物理的結合や、化学結合が含まれる。化学結合としては、共有結合（例えば、金属―チオール基間の共有結合など）、イオン結合、金属結合、水素結合などが挙げられる。

　（測定デバイスの製造方法）
　上記の測定デバイスを製造するための方法は、特に限定されないが、以下に本発明の測定デバイスの製造方法の一実施形態について、図３を参照して説明する。

　まず、図３（ａ）に示されるように、空隙配置構造体１の表面にヒドロキシ基を形成する工程を含むことが好ましい。この工程においては、空隙配置構造体を過酸化水素水、アンモニアおよび水の混合液中に含浸させ、加熱することによって、空隙配置構造体の表面にヒドロキシ基を形成することが好ましい。

　次に、図３（ｂ）に示されるように、空隙配置構造体１の表面に形成されたヒドロキシ基に、上述のシランカップリング剤を反応させ、シリルエーテル結合を形成する。次に、図３（ｃ）に示されるように、シランカップリング剤の末端のアミノ基にマレイミド誘導体を反応させ、マレイミド基を形成する。

　次に、図３（ｄ）に示されるように、該マレイミド基に、一方の末端にビオチン基を有し他方の末端にチオール基を有する化合物（第１の有機基）のチオール基を反応させて、スルフィド結合を形成し、末端にビオチンを結合する。次に、図３（ｅ）に示されるように、該ビオチン基に、（ストレプト）アビジンを結合し、さらに、図３（ｆ）に示されるように、該（ストレプト）アビジンに、一方の末端にビオチン基を有し他方の末端にホスト分子との結合能を有する部分を含む化合物（第２の有機基：例えば、ビオチン化プロテインＧ）のビオチン基を結合する。

　次に、図３（ｇ）に示されるように、抗体（例えば、マウスＩｇＧ抗体）をビオチン化プロテインＧに結合する。

　以上の工程により、空隙配置構造体の表面にシリルエーテル結合を介してホスト分子が結合された本発明の測定デバイスを得ることができる。

　なお、本実施形態においては、被測定物は抗原（例えば、ＦＩＴＣ（フルオレセイン・イソチオシアネート）標識抗マウスＩｇＧ抗原）であり、図３（ｈ）に示されるように、抗体に抗原を付着させることで、測定デバイスに被測定物を保持した状態で、上述の測定方法により被測定物の測定が行われる。

　本発明においては、このようなホスト分子を有する測定デバイスを用いることにより、効率的に被測定物を測定デバイス（空隙配置構造体）に保持することができる。また、被測定物をホスト分子に吸着させることで、被測定物の溶液等に含まれる共雑物が低減されるため、空隙配置構造体への共雑物の非特異的吸着等が低減される。これらにより、被測定物の測定感度を向上させることができる。

　以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

　［実施例１］
　（空隙配置構造体の作製）
　まず、空隙配置構造体は、以下の方法で作製した。

　３００ｍｍ角の平滑面を有するステンレス製導体板を用意し、その一方の主面上に感光性厚膜フォトレジスト（ＪＳＲ社製）を厚み５μｍで塗布し、該感光性樹脂材料を乾燥することで感光性樹脂層を形成した。

　図２の主面１０ａ方向に周期的に配置された空隙部１１に対応するフォトマスクを用いて、上記感光性厚膜フォトレジストの空隙部１１に相当する部分をＵＶ硬化させた。空隙部１１以外の部分（構造体部分）に相当する感光性厚膜フォトレジストの非硬化部分をリンス液で除去し、ステンレス製導体板を露出させた。このようにしてフォトリソグラフィーによるパターニングが終わった面に対して、剥離用のポリマー溶液を塗布し、該ポリマー溶液を乾燥することで、導体板露出部分に極薄い剥離層を形成した。

　このようにして準備した導体板をＮｉ電解めっき浴中に配置し通電することで、導体板露出部分に形成された剥離層上のみにＮｉめっき膜を厚み１．０μｍで形成した。その後、導体板に残る感光性樹脂層の硬化部分を溶剤にて除去し、導体板からＮｉめっき膜を剥離した。このようにして、Ｎｉ製の空隙配置構造体Ａを得た。

　得られた空隙配置構造体Ａは、孔サイズ１．８μｍの空隙部が、２．６μｍのピッチで配列されており、厚さは１．０μｍであった。該空隙配置構造体を主面方向から見た形状は、直径６ｍｍの円形であった。

　（ホスト分子の結合）
　次に、図２を参照して説明した測定デバイスの製造方法と同様にして、本発明の測定デバイスを作製した。

　なお、空隙配置構造体の表面へのヒドロキシ基の形成は、空隙配置構造体を過酸化水素水、アンモニアおよび水の混合液中に含浸させ、６０℃に加熱することにより行った。

　シランカップリング剤としては、３－アミノプロピルトリメトキシシランを使用した。また、マレイミド誘導体としては、３－マレイミドプロピオン酸Ｎ－スクシンイミドを使用した。第１の有機基としては、一方の末端にビオチン基を有し他方の末端にチオール基を有する化合物であるＨＳ－（ＣＨ２）１１－ＮＨ－Ｃ（Ｏ）－Ｂｉｏｔｉｎを使用した。ビオチン基の結合には、ストレプトアビジンを使用した。第２の有機基としては、一方の末端にビオチン基を有し他方の末端にホスト分子との結合能を有する部分を含む化合物であるビオチン化ｐｒｏｔｅｉｎＧ（サーモフィッシャー社製）を使用した。以下に、ホスト分子結合手順の詳細を説明する。

　（１）洗浄
　エキシマランプを用いて、１７２ｎｍのＵＶ光を空隙配置構造体の表面および裏面に各々２０分ずつ照射した。

　（２）容器
　６ｍＬのスクリュー管瓶に空隙配置構造体を１枚入れ、以降の処理はこのスクリュー管瓶中で行った。

　（３）表面ヒドロキシ化処理
　超純水：３０％Ｈ２Ｏ２：１０％アンモニア水＝３：１：３の割合で混合した溶液を、スクリュー管瓶中に約２ｍＬ入れて空隙配置構造体を浸漬し、６０℃で２０分間の条件で加熱を行った。

　次に、約５ｍＬの超純水で３回の置換洗浄を行い、図３（ａ）に示される状態の試料を得た。

　（４）アミノ化
　３－アミノプロピルトリメトキシシラン（ＴＭＳ－ＮＨ２）の１ｗｔ％水溶液を約２ｍＬ入れて空隙配置構造体を浸漬し、６０℃で３時間の条件で加熱を行った。

　次に、約５ｍＬの超純水で３回置換洗浄を行い、アルミ箔上に空隙配置構造体を取り出し、１１０℃で５分間の条件で加熱を行い、図３（ｂ）に示される状態の試料を得た。

　（５）マレイミド化
　スクリュー管瓶に空隙配置構造体を１枚入れ、３－マレイミドプロピオン酸Ｎ－スクシンイミドのＤＭＳＯ溶液（０．５ｍｇ／ｍＬ）を約２ｍＬ入れて空隙配置構造体を浸漬し、暗中室温で１６時間放置した。

　次に、約５ｍＬのＤＭＳＯで１回置換洗浄した後、約５ｍＬのエタノールで２回置換洗浄を行い、図３（ｃ）に示される状態の試料を得た。

　（６）ビオチン化
　エタノール：クロロホルム＝１：１の混合溶媒でチオール末端ビオチン溶液（０．５ｍｇ／ｍＬ）を作製し、約２ｍＬ入れて空隙配置構造体を浸漬し、暗中室温で２０時間放置した。

　次に、約５ｍＬのエタノールで３回の置換洗浄を行い、図３（ｄ）に示される状態の試料を得た。

　（７）ストレプトアビジンの吸着処理
　スクリュー管瓶に金属メッシュを１枚入れて、ストレストアビジンのＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）溶液を用意し、１瓶当たり１ｍＬのストレプトアビジン溶液を入れ、金属メッシュを浸漬させ、３６℃で２時間放置した
　次に、約５ｍＬの超純水で３回置換洗浄を行い、図３（ｅ）に示される状態の試料を得た。

　（８）ビオチン標識プロテインＧの吸着処理
　ビオチン標識プロテインＧのＰＢＳ溶液を用意し、１瓶当たり０．５ｍＬのプロテインＧ溶液を入れ、金属メッシュを浸漬させ、３６℃で２時間放置した。

　次に、約５ｍＬの超純水で３回の置換洗浄を行い、図３（ｆ）に示される状態の試料を得た。

　（９）マウスＩｇＧの吸着処理
　マウスＩｇＧのＰＢＳ溶液を用意し、１瓶当たり１ｍＬのマウスＩｇＧ溶液を入れ、金属メッシュを浸漬させ、４℃で１６時間放置した。

　次に、約５ｍＬの超純水で３回の置換洗浄を行い、図３（ｇ）に示される状態の試料を得た。

　（１０）初期特性測定
　空隙配置構造体（金属メッシュ）を瓶から取り出し、３６℃で２時間の乾燥を行った後、樹脂製測定用冶具に金属メッシュをセットし、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）で各金属メッシュ（抗マウスＩｇＧ抗原が吸着する前の測定デバイス）の初期特性を測定した。

　（１１）抗マウスＩｇＧ抗原の吸着処理
　濃度３［ｍｇ／ｍＬ］のＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）のＰＢＳ溶液でブロッキング処理をしたウェルを用意し、１ウェル当たりに１個の冶具付金属メッシュを入れ、抗マウスＩｇＧ抗原のＰＢＳ溶液を用意し、１ウェル当たり１ｍＬの抗マウスＩｇＧ溶液を入れ、金属メッシュを浸漬させ、３６℃で２時間放置した。

　次に、約２ｍＬの超純水で３回の置換洗浄を行い、３６℃で１６時間程度乾燥を行うことで、抗マウスＩｇＧ抗原固定化後の特性測定用試料を得た。

　なお、以上の各段階において図３（ｂ）～（ｇ）の各状態の試料が得られていることは、空隙配置構造体の表面分析（Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）分析）により確認した。

　（１２）抗マウスＩｇＧ抗原吸着後の特性評価
　各濃度の抗マウスＩｇＧ抗原が吸着された測定デバイス（各試料）について、ＦＴＩＲによる透過特性の測定を行った。なお、電磁波は空隙配置構造体の主面に垂直な方向から照射した。図４のグラフに、各試料の透過特性におけるディップ点の周波数について、上記初期特性におけるディップ点の周波数に対するシフト量を示す。

　図４に示される結果から、本発明の測定デバイスを用いた測定では、被測定物である抗原の濃度を、ディップ周波数のシフト量に基づいて十分に測定可能であることが確認された。

　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　空隙配置構造体、１０ａ　主面、１１　空隙部、２　レーザ、２０　ハーフミラー、２１　ミラー、２２，２３，２４，２５　放物面ミラー、２６　時間遅延ステージ、３　電源、４　ロックインアンプ、５　ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、６　アンプ、７１，７２　光電導素子、８　発振器。

Claims

　被測定物が保持された測定デバイスに電磁波を照射して、前記測定デバイスで散乱された電磁波の特性を検出することにより、前記被測定物の有無または量を測定するための測定デバイスであって、
　金属からなり、互いに対向する一対の主面を有し、該一対の主面を貫通するように形成された複数の空隙部を有する空隙配置構造体と、
　前記被測定物に対する吸着能を有するホスト分子とを含み、
　前記ホスト分子は、前記空隙配置構造体の表面にエーテル結合を介して結合していることを特徴とする、測定デバイス。
　前記金属は卑金属を含む、請求項１に記載の測定デバイス。
　前記ホスト分子は、前記空隙配置構造体の表面にシリルエーテル結合を介して結合している、請求項１に記載の測定デバイス。
　前記ホスト分子は、さらに、前記シリルエーテル結合を含む部分にアミノ結合を介して結合されたマレイミド基を含む、請求項３に記載の測定デバイス。
　前記ホスト分子は、さらに、前記マレイミド基にスルフィド結合を介して結合した第１の有機基を含む、請求項４に記載の測定デバイス。
　前記第１の有機基はビオチン基であり、
　さらに、該第１の有機基に結合したアビジンまたはストレプトアビジンと、
　前記アビジンまたはストレプトアビジンに結合したビオチン基を含む第２の有機基とを備える、請求項５に記載の測定デバイス。
　前記第２の有機基は、ビオチン化プロテインＡまたはビオチン化プロテインＧである、請求項６に記載の測定デバイス。
　前記ホスト分子は、被測定物に対して特異的な吸着能を有する、請求項１～７のいずれかに記載の測定デバイス。
　前記ホスト分子は、抗原または抗体を含む、請求項８に記載の測定デバイス。
　請求項１～９のいずれかに記載の測定デバイスを製造するための方法であって、
　前記空隙配置構造体を過酸化水素水、アンモニアおよび水の混合液中に含浸させ、加熱することによって、前記空隙配置構造体の表面にヒドロキシ基を形成する工程を含む、測定デバイスの製造方法。