JP2004177258A - 検出センサー - Google Patents
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Abstract
【課題】大気中および液中に存在する環境汚染物質を、その場で簡易的に測定する。
【解決手段】特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーで、水晶振動子１と、水晶振動子１の両側に設けられる電極２と、電極２上に形成され被検知物質を検知する検知部３とを備える。検知部３は、シクロデキストリン誘導体をチオール化合物またはジスルフィド化合物によって固定してなる。シクロデキストリン誘導体は、化学修飾したものであるとよい。例えば、アミノ基で修飾したものがあり、モノ−６−アミノ−モノ−６−デオキシ−β−シクロデキストリン等がある。ジスルフィド化合物は、例えば、スクシンイミジル基を有するものがあり、３，３’−ジチオジプロピオン酸ジ（Ｎ−スクシンイミジルエステル）等がある。
【選択図】 図１
【解決手段】特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーで、水晶振動子１と、水晶振動子１の両側に設けられる電極２と、電極２上に形成され被検知物質を検知する検知部３とを備える。検知部３は、シクロデキストリン誘導体をチオール化合物またはジスルフィド化合物によって固定してなる。シクロデキストリン誘導体は、化学修飾したものであるとよい。例えば、アミノ基で修飾したものがあり、モノ−６−アミノ−モノ−６−デオキシ−β−シクロデキストリン等がある。ジスルフィド化合物は、例えば、スクシンイミジル基を有するものがあり、３，３’−ジチオジプロピオン酸ジ（Ｎ−スクシンイミジルエステル）等がある。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境汚染物質を検出するセンサー、特に、水晶振動子の共振周波数変化に基づき環境汚染物質を検出するものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子の振動部分を化学的あるいは物理的に処理して、その処理した表面が大気中あるいは液中に微量に存在する特定物質と化学的あるいは物理的に反応（吸着・付着・化学結合等）することにより、水晶振動子部分の表面処理物の重量が変化し、結果として水晶振動子の振動数が低下することにより、環境汚染物質存在の有無の検出若しくは存在量の定量を行うセンサーは種々提案されている。
【０００３】
例えば、水晶振動子と抗原抗体反応を組み合わせて、抗原と抗体が反応した際、お互いが結合して凝集しその沈殿物が水晶振動子の表面に堆積することにより、水晶振動子の周波数が変化して硝化細菌の検出を行った研究がある。硝化細菌以外の菌体に対しては応答が認められず、目的の細菌を特異的に検出できたと報告している（非特許文献１）。
【０００４】
上記抗原抗体反応を利用した水晶振動子バイオセンサーとして、病原性微生物の検知および濃度を測定する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。これらは、あらかじめ発振周波数を測定しておいた水晶振動子バイオセンサーを微生物懸濁液に浸漬して、抗原抗体反応を行わせた後、再び周波数を測定し、この周波数の変化から、あらかじめ求めておいた検量線に従い、微生物濃度を求めるものである。
【０００５】
また、水晶振動子バイオセンサーとして、水晶振動子表面に固定化した物質と個々の測定対象物間の吸着力の差を利用し、生体関連物質の成分を分析する方法を提案している（特許文献３）。
【０００６】
さらに、複数の水晶振動子のうち、一つが固定化された物質を持たない水晶振動子をブランクにして溶液の伝導率や温度の影響による周波数のずれを取り除いている（特許文献４）。
【０００７】
また、水晶振動子を用いた培養動物細胞の増殖モニタリングが報告されている。（非特許文献２）。ここでは、この増殖モニタリングの培地を利用して、環境ホルモンの検出を行っている。また、水晶振動子上にＭＣＦ−７細胞を培養した培地を作り、エストラジオール１７βおよびビスフェノールＡを加えた場合と何も加えないフリーの培地では、前者環境ホルモンを加えた培地の水晶振動子にはそれぞれ周波数変化が認められたが、フリーの培地を持つ水晶振動子は測定期間中大きな周波数変化が認められなかったことの報告もある（非特許文献３）。
【０００８】
さらに、水晶振動子を用いた味センサーも提案されている（非特許文献４）。当該味センサーは、水晶振動子電極上に脂質高分子膜を塗布してなる。味物質として、ＮａＣｌ、塩酸、ショ糖、グルタミン酸ナトリウム、およびキニーネ塩酸塩を用いている。センサーを浸漬した純水中にそれぞれの味覚物質を添加して水晶振動子の応答周波数に濃度依存性があることを確認している。
【０００９】
また、水晶振動子にシクロデキストリンを固定化させて対象物質を検出するセンサーも提案されている。
【００１０】
例えば、特許文献５は、水晶振動子上にβ―シクロデキストリンを真空蒸着法により薄膜を構成し、臭素分子等を検出する検知素子を提案している。
【００１１】
特許文献６は、水晶振動子にシクロデキストリン誘導体および金属ポルフィリン誘導体のうち少なくとも一方を担持した有機分子膜にコートした臭気センサーを提案している。この発明に用いられるシクロデキストリンとしては、α、β、γ―シクロデキストリン、ジメチル―β―シクロデキストリン、ハイドロキシプロピル―β―シクロデキストリン、β―シクロデキストリンポリマー、ジエチル―β―シクロデキストリン、アンフェリックシクロデキストリンを挙げている。臭気物質としてはβ―ヨノンを用いて実施している。
【００１２】
特許文献７は、水溶液中に存在するコレステロール、トリハロメタンなどの炭化水素系化合物を測定する方法として、シクロデキストリンをレジスト（光架橋性樹脂）や接着剤に混合して、この混合物を水晶振動子上に塗布してシクロデキストリンを分散させた有機膜を作製した水晶振動子センサーを提案している。
【００１３】
特許文献８は、クロロホルム、アセトンなどに難溶なβ―シクロデキストリンをメトキシ化することにより前記有機溶媒に可溶化させて水晶振動子に塗布することにより匂い識別装置としての素子として提案している。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６２−６４９３４号公報
【００１５】
【特許文献２】
特開昭６３−１１８３５号公報
【００１６】
【特許文献３】
特開昭６２−２８８５４６号公報
【００１７】
【特許文献４】
特開昭６２−２８８５４７号公報
【００１８】
【特許文献５】
特開平３−２８２３４８号公報
【００１９】
【特許文献６】
特開平４−３１３０４７号公報
【００２０】
【特許文献７】
特開平４−５２５４６号公報
【００２１】
【特許文献８】
特許第３１９９５２５号公報
【００２２】
【非特許文献１】
遠藤英明等，平成１１年度日本水産学会春季大会講演要旨集，１９９９，ｐ３９
【００２３】
【非特許文献２】
篠原寛明，Ａｎｎｕａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｋａｙａｍａ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９７）６，８０
【００２４】
【非特許文献３】
篠原寛明，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９９９）６７，Ｎｏ３
【００２５】
【非特許文献４】
江崎秀，飯山悟，電子情報通信学会，信学技報ＯＭＥ２０００−６５（２０００−８）
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境ホルモンと呼ばれる環境汚染物質が大気圏・水圏・土壌圏に蔓延する兆しが出ており、われわれの健康を脅かしつつある。世界的規模で対策が講じられつつあるが、現状ではその場（現場）で定量的に把握する手段がなく、しかも環境ホルモン関連の公定法に基づいた分析は、定量性は高いが、その場で測定することが不可能で、煩雑な前処理が必要であると同時に測定に時間がかかり、分析装置価格及び１検体当たりの分析コストも高価である。この問題に対して、現状の技術では、環境ホルモン類を簡易的に短時間で検出する手段がないため、その場での検出を行うことができなかった。したがって、公定法に基づく手段によってのみ環境評価を行わざるを得ず、短期間での第一次環境評価を行う手段には不向きである。
【００２７】
また、水晶振動子を用いた検出センサーは安価で簡易計測用センサーとして注目されているが、前述の問題に適用可能な測定手段については提案されていない。また、環境汚染物質の中でも特に問題とされるダイオキシン類・ビスフェノールＡ・アルキルフェノール類に限ってみても、その場で簡易に、しかも短時間で測定する技術はない。
【００２８】
さらに、水晶振動子で上記環境汚染物質のような特定な物質あるいは対象物質類に限って検出するためには、検出対象物質（ゲスト）と特異的に結合する物質（ホスト）を水晶振動子上に固定化することにより検出可能となるが、今日においては、前記汚染物質類に対して、水晶振動子を用いた検出センサーは見当たらない。
【００２９】
また、水晶振動子上で対象物質を検出する手段には抗原抗体反応を用いる方法があるが、水晶振動子上に固定化する方法が煩雑でかつ検出センサーの保管方法にも注意を要するため、安価な簡易センサーに用いる手段としては適切であるとはいえない。
【００３０】
一方、水晶振動子電極上にシクロデキストリンをホストとして用いて、臭気物質や匂いを識別するセンサー及び水溶液中に存在するコレステロールやトリハロメタンを測定する方法を提案しているが、環境汚染物質のダイオキシン類・ビスフェノールＡ・アルキルフェノール類を、その場で高感度に簡易検出センサーがない。
【００３１】
また、シクロデキストリンを用いた臭気や臭いセンサーにおいて、検出対象物質（ゲスト）と化学的・物理的に結合する物質（ホスト）を水晶振動子電極上に固定化するための手段としては、高分子樹脂のような有機系の材料にホストを混合して、更に有機溶媒などを用いて溶液状にしたものをスピン法等により水晶振動子電極にコーティングした後、有機溶媒を揮発させ検出膜を形成している。この方式は検出面全体がゲストに感知する反応面にならず、検出表面あるいは表面近傍にあるホストのみがゲストの検知に寄与するだけである。そのため検出面全体がゲストとの反応面として働かず、結果として検出センサーの感度の低下に繋がっている。
【００３２】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、大気中および液中に存在する環境汚染物質を、その場で簡易的に測定が可能な検出センサーの提供にある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は以下のことを特徴とする。
【００３４】
請求項１記載の発明は、特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーであって、シクロデキストリン誘導体は、ジスルフィド化合物またはチオール化合物によって電極に固定したことを特徴とする。
【００３５】
請求項２記載の発明は、特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーであって、
有機溶媒中で、シクロデキストリン誘導体をチオール化合物またはジスルフィド化合物と反応させた後、これを水晶振動子に設けられた電極上に滴下して、前記シクロデキストリン誘導体を固定した自己組織化膜を前記電極上に形成してなることを特徴とする。
【００３６】
請求項３記載の発明は、特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーであって、
水晶振動子に電極を設け、この電極上にチオール化合物またはジスルフィド化合物を滴下して自己組織化膜を形成させた後、これにシクロデキストリン誘導体を溶解した有機溶媒を滴下して、前記自己組織化膜にシクロデキストリン誘導体を固定してなることを特徴とする。
【００３７】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の検出センサーにおいて、シクロデキストリン誘導体は、化学修飾したものであることを特徴とする。
【００３８】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の検出センサーにおいて、シクロデキストリン誘導体は、アミノ基で修飾したことを特徴とする。
【００３９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の検出センサーにおいて、アミノ基で修飾したシクロデキストリン誘導体は、モノ−６−アミノ−モノ−６−デオキシ−β−シクロデキストリンであることを特徴とする。
【００４０】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の検出センサーにおいて、ジスルフィド化合物は、スクシンイミジル基を有するものであることを特徴とする。
【００４１】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の検出センサーにおいて、ジスルフィド化合物は、３，３’−ジチオジプロピオン酸ジ（Ｎ−スクシンイミジルエステル）であることを特徴とする。
【００４２】
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の検出センサーにおいて、電極は、金、白金、銀、銅、またはチタンのいずれかを含んでなることを特徴とする。
【００４３】
請求項１０記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の検出センサーにおいて、被検出物質は、フェノール類であることを特徴とする。
【００４４】
請求項１から１０記載の検出センサーは、水晶振動子に設けられた電極表面にフェノール類と特異的に結合するシクロデキストリン誘導体を固定化しているので、気相や液相に曝すことだけで、これらの相に含まれる環境汚染物質等の特定物質、特に問題となっているビスフェノールＡ・アルキルフェノール類等に代表されるフェノール類等の内分泌撹乱物質に対して、その場（現場）で高感度に検出することができる。
【００４５】
特に、シクロデキストリン誘導体を、ジスルフィド化合物またはチオール化合物の自己組織化膜（自己組織化単分子膜）を介して、直接、水晶振動子の電極上に固定化しているので、電極の単位面積当りのシクロデキストリン誘導体固定量が従来のものよりも多くなることから、従来の検出センサーと比べて、感度良く被検出物質を検出できる。
【００４６】
本発明において、チオール化合物としては、カルボン酸基を有するものが有効ある。当該チオール化合物は、適当な縮合剤の存在下でシクロデキストリン誘導体と結合するとで、シクロデキストリン誘導体を水晶振動子の電極上に固定させることができる。
【００４７】
また、ジスルフィド化合物としては、スクシンイミジル基を有するものが有効である。特に、３，３’−ジチオジプロピオン酸ジ（Ｎ−スクシンイミジルエステル）は、縮合剤を要しないで、アミノ基で化学修飾したシクロデキストリン誘導体と容易に結合するので、検出センサーの製造過程が簡略なものとなる。
【００４８】
さらに、本発明の検出センサーは、エタノール等のアルコール類に浸漬することで、繰り返しの使用ができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００５０】
図１は、本発明の検出センサーの実施形態例を示した概略構成図で、（ａ）は正面の概略を、（ｂ）は側面の概略を示したものである。尚、本発明の検出センサーは、この実施形態に限定されるものではない。
【００５１】
本実施形態の検出センサーは、板状に形成された水晶振動子１と、この水晶振動子１の両側に設けられる電極２と、電極２上に形成され被検知物質を検知する検知部３とを備える。電極２には、図示省略された導体と接続するための電極端子２１が接続されている。尚、図示省略されているが、当該検出センサーには、前記導体を介して接続される共振回路と、この共振回路から出力された信号が供給される周波数検出器とが具備される。
【００５２】
水晶振動子１は、既知のものを採用すればよい。例えば、ＡＴカット、振動周波数０．５〜１２５ＭＨｚのものがある。
【００５３】
電極２及び電極端子２１は、金、銀、白金、銅またはチタン等の金属材料を含んでなるものが挙げられる。特に、金電極は、チオール結合を形成するうえで有効である。
【００５４】
検知部３は、シクロデキストリン誘導体をチオール化合物またはジスルフィド化合物によって固定してなる。すなわち、シクロデキストリン誘導体は、チオール化合物またはジスルフィド化合物のチオール結合やジスルフィド結合によって形成される自己組織化膜（自己組織化単分子膜）によって電極２に固定されている。
【００５５】
そして、当該検出センサーは、電極２に固定されたシクロデキストリン誘導体と被検出物質との結合（包接）による水晶振動子１の共振周波数の変化（低下）に基づき、大気中あるいは液中に存在する被検出物質の同定、検出及び定量を行う。また、当該検出センサーは、測定に供した検知センサーの検知部３をエタノール等のアルコール類で洗浄してやれば、繰り返しの使用ができる。
【００５６】
図２（ａ）は、シクロデキストリン誘導体の分子構造式を示す。
【００５７】
シクロデキストリンは、Ｄ−グルコースが（１→４）−α−グルコシド結合で数個結合して、環状構造を成したオリゴ糖（図中Ｒ１，Ｒ２がＯＨ）である。そして、グルコース６分子、７分子、８分子を有する誘導体を、それぞれα−、β−、γ−シクロデキストリンと呼んでいる。また、その他の誘導体としては、図２に示したように、Ｒ１，Ｒ２が、ＯＣＯＣＨ３、ＯＣＨ３、ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＨであるものがある。さらに、その他の誘導体としては、構造式中のＲの一部をアミノ基に変換したものがある。このアミノ基の修飾は、既知の方法で得ればよい。アミノ基で修飾したシクロデキストリン誘導としては、例えば、モノ−６−アミノ−モノ−６−デオキシ−β−シクロデキストリン（以下、ＡＣＤと呼称）等がある。
【００５８】
前記チオール化合物としては、カルボン酸基を有するものがある。当該チオール化合物は、適合な縮合剤の存在下でアミノ化シクロデキストリン誘導体と反応させると、該アミノ化シクロデキストリン誘導体と結合させることができる。前記チオール化合物としては、例えば、メルカプト酢酸（チオグリコール酸）、メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸等が挙げられる。尚、メルカプトプロピオン酸及びチオリンゴ酸には、α体とβ体のものがある。
【００５９】
前記ジスルフィド化合物としては、スクシンイミジル基を有するものがある。例えば、３，３’−ジチオプロピオン酸ジ（Ｎ−スクシンイミジルエステル）（以下、ＤＴＤＰＤＳＩと呼称）等が挙げられる。ＤＴＤＰＤＳＩは、その分子端末にＡＣＤ中のアミノ基と容易に結合を生成するので、縮合剤を用しないでＡＣＤと結合させることができる。
【００６０】
図２（ｂ）に、シクロデキストリン誘導体を電極に固定して検知部を形成させる工程の概略を示した。ここでは、シクロデキストリン誘導体にＡＣＤを、ジスルフィド化合物にＤＴＤＰＤＳＩを採用した場合の検知部の形成工程を説明する。
【００６１】
先ず、水晶振動子１の表面に設けられた電極２の表面に有機溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を滴下して、周波数が安定するまで静置する。次いで、ＤＴＤＰＤＳＩを溶解したＤＭＦを電極２に滴下して、電極２上にＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を形成する。そして、この電極にＡＣＤ（図２（ｂ）においてはＲ−ＮＨ２と表記）を溶解したＤＭＦを滴下して、ＡＣＤを前記自己組織化膜に結合させて、ＡＣＤを電極２上に固定する。このようにして、電極２上に検知部３が形成される。
【００６２】
また、上記形成工程に代えて、ＤＭＦ中で、ＡＣＤをＤＴＤＰＤＳＩと反応させた後、これを水晶振動子１に設けられた電極２上に滴下して、ＡＣＤを固定したＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を電極２上に形成させることで、ＡＣＤを電極２上に固定してもよい。
【００６３】
従来は水晶振動子上に高分子樹脂のような有機系のバインダーにシクロデキストリン誘導体を混合して電極に固定化させているが（例えば、特開平４−５２５４６号公報）、この方法はホストとなるシクロデキストリン誘導体の密度低下に繋がるため被検出物質の感度が低くなる。
【００６４】
本発明の検出センサーは、前記した形成方法によってシクロデキストリン誘導体を、直接、水晶振動子電極上に固定化しているので、電極の単位面積当りのシクロデキストリン誘導体固定量が前記従来のものよりも多くなることから、従来の検出センサーよりも感度良く被検出物質を検出できる。
【００６５】
本発明の検出センサーの実施例を以下に示した。
【００６６】
（実施例１）カバーを付けて片面のみ露出させた１０ＭＨｚ水晶振動子金電極上にＤＭＦ２００μｌ滴下して周波数が安定した後、予めＤＭＦ１０ｍｌにＤＴＤＰＤＳＩ０．１ｇ及びＡＣＤ０．３５ｇを溶解したＤＭＦ溶液を２００μｌ滴下して周波数が安定するまで静置してＡＣＤを固定したＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を電極上に形成させて、本実施例の検出センサーを得た。本実施例では、３つの検出センサーを作成した。表１に、本実施例で得た検出センサー（Ｓ１〜Ｓ３）における水晶振動子の電極上へのＤＴＤＰＤＳＩとＡＣＤの合計の固定量を示した。
【００６７】
そして、本実施例に基づいて作製した検出センサーのビスフェノールＡ（ＢＰＡ）及びｐ−ノニルフェノール（ＮＰ）に対する応答性を評価した。すなわち、それぞれ単独に１×１０−１０、１×１０−８、１×１０−６ｍｏｌ／ｌのＮＰ水溶液及びＢＰＡ水溶液を調製した。次いで、これらの水溶液を各々ビーカーに採取した後、各水溶液に検出センサーを浸漬して、水晶振動子の共振周波数変化を調べた。図３に応答結果を示した。ここでは、ＮＰ水溶液に対するＳ１の共振周波数変化と、ＮＰ水溶液に対するＳ２の共振周波数変化と、ＢＰＡ水溶液に対するＳ３の共振周波数変化を開示した。
【００６８】
（実施例２）両面に金電極を設けた１０ＭＨｚ水晶振動子をＤＭＦ溶液に浸し、周波数が安定した後に取り出し、ＤＭＦ溶液１０ｍｌ当たりＤＴＤＰＤＳＩを０．１ｇ溶解したＤＭＦ溶液に浸して、水晶振動子の電極両面にＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を形成させた。次いで、この水晶振動子を水洗・乾燥した後、一方の面の電極にカバーを取り付け、水２００μｌを滴下して周波数が安定した後に、ＡＣＤ水溶液（２５０ｍｇ／１０ｍｌのＤＭＦ）を１００または２００μｌ滴下して他方の電極上にＡＣＤを結合させた。このとき、片面電極上へのＡＣＤの固定量は、７６．９１ｎｇであった。そして、前記カバーを取り外した後、ＡＣＤ水溶液（２５０ｍｇ／１０ｍｌのＤＭＦ）を１００または２００μｌ滴下して両面の電極上に形成された自己組織化膜にＡＣＤを結合させて、本実施例の検出センサーを得た。表２に、本実施例で得た検出センサーにおける水晶振動子の電極に固定されたＤＴＤＰＤＳＩ及びＡＣＤの固定量を示した。
【００６９】
そして、本実施例に基づいて作製した検出センサーのビスフェノールＡ（ＢＰＡ）に対する応答性を評価するため、ＢＰＡをそれぞれ単独に１×１０−８、１×１０−６ｍｏｌ／ｌの水溶液を調製して、これらの水溶液を各々ビーカーに採取した後、各水溶液に検出センサーを浸漬して、水晶振動子の共振周波数変化を調べた。図４に応答結果を示した。
【００７０】
（実施例３）両面に金電極を設けた１０ＭＨｚ水晶振動子において、一方の電極にカバーを取り付けた。そして、カバーの取り付けられていない他方の電極面にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）２００μｌを滴下し、周波数が安定するまで静置した。その後、この電極にＤＭＦ溶液１０ｍｌ当たりＤＴＤＰＤＳＩを０．１ｇ溶解したＤＭＦ溶液を２００ｍｌに滴下して、電極上にＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を形成した。次いで、この電極にＤＭＦ溶液１０ｍｌ当たりＡＣＤ２５０ｍｇを溶解したＤＭＦ２００μｌを滴下して、ＡＣＤを電極上の前記自己組織化膜に結合させて、本実施例の検出センサーを得た。表２に、本実施例で得た検出センサーにおける水晶振動子の電極上へのＤＴＤＰＤＳＩ及びＡＣＤの固定量を示した。
【００７１】
【表１】
【００７２】
【表２】
【００７３】
図３及び図４に示された結果から明らかなように、検出対象物質の濃度が高くなるに従い共振周波数変化が大きく減少するため、ＡＣＤはＮＰ及びＢＰＡを検出するためのホストとして利用できることがわかる。
【００７４】
また、表１と図３に示されたＳ１とＳ２の結果から、被検出物質の感度すなわち共振周波数変化はＤＴＤＰＤＳＩとＡＣＤの固定量に依存することも確認できる。そして、この結果から、被検出物質と結合するホストの量を増やすことによって、検出センサーの感度をより一層向上できるものと考えられる。
【００７５】
さらに、各実施例で得たいずれの検出センサーも、被検出物質を固定化した時点で、共振周波数が安定していることも確認された。
【００７６】
尚、いずれのセンサーもエタノール等のアルコール類に浸漬することで、繰り返し使用することができる。
【００７７】
以上のように本発明の検出センサーは、簡易的に短時間で高感度の検出を可能とするものである。したがって、例えばある場所における環境汚染物質の検出を行う際などには、本発明の検出センサーを用いることによって、その場（現場）での検出を可能とすることができ、さらにその場（現場）での連続的な検出（例えば一定時間内の検出量変化等）の実現をも示唆するものである。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１から１０記載の検出センサーによれば、被検出物質をその場で簡易的にしかも感度良く測定できる。
【００７９】
すなわち、本発明の検出センサーでは、水晶振動子上に特定物質と特異的に結合するシクロデキストリン誘導体を固定化しているので、このセンサーを気相または液相に曝すことだけで、これらの相に含まれる特定物質、例えば環境汚染物質の中で特に問題となっているビスフェノールＡ・アルキルフェノール類等に代表されるフェノール類等の内分泌撹乱物質等に対して、その場で高感度に検出することができる。特に、シクロデキストリン誘導体を、直接、水晶振動子電極上に固定化しているので、電極の単位面積当りのシクロデキストリン誘導体固定量が従来のものよりも多くなることから、従来の検出センサーと比べて、感度良く被検出物質を検出できる。さらに、本発明の検出センサーは、エタノール等のアルコール類に浸漬することで、繰り返し使用ができる。このように、本発明は、被検出物質をその場で簡易的にしかも感度良く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示した概略構成図で、（ａ）は正面の概略を示した図、（ｂ）は側面の概略を示した図。
【図２】（ａ）はシクロデキストリンの分子構造式、（ｂ）はシクロデキストリン誘導体の固定化工程を示した概略説明図。
【図３】ビスフェノールＡ及びｐ−ノニルフェノールに対する共振周波数変化。
【図４】ビスフェノールＡに対する共振周波数変化。
【符号の説明】
１…水晶振動子
２…電極、２１…電極端子
３…検知部
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境汚染物質を検出するセンサー、特に、水晶振動子の共振周波数変化に基づき環境汚染物質を検出するものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子の振動部分を化学的あるいは物理的に処理して、その処理した表面が大気中あるいは液中に微量に存在する特定物質と化学的あるいは物理的に反応（吸着・付着・化学結合等）することにより、水晶振動子部分の表面処理物の重量が変化し、結果として水晶振動子の振動数が低下することにより、環境汚染物質存在の有無の検出若しくは存在量の定量を行うセンサーは種々提案されている。
【０００３】
例えば、水晶振動子と抗原抗体反応を組み合わせて、抗原と抗体が反応した際、お互いが結合して凝集しその沈殿物が水晶振動子の表面に堆積することにより、水晶振動子の周波数が変化して硝化細菌の検出を行った研究がある。硝化細菌以外の菌体に対しては応答が認められず、目的の細菌を特異的に検出できたと報告している（非特許文献１）。
【０００４】
上記抗原抗体反応を利用した水晶振動子バイオセンサーとして、病原性微生物の検知および濃度を測定する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。これらは、あらかじめ発振周波数を測定しておいた水晶振動子バイオセンサーを微生物懸濁液に浸漬して、抗原抗体反応を行わせた後、再び周波数を測定し、この周波数の変化から、あらかじめ求めておいた検量線に従い、微生物濃度を求めるものである。
【０００５】
また、水晶振動子バイオセンサーとして、水晶振動子表面に固定化した物質と個々の測定対象物間の吸着力の差を利用し、生体関連物質の成分を分析する方法を提案している（特許文献３）。
【０００６】
さらに、複数の水晶振動子のうち、一つが固定化された物質を持たない水晶振動子をブランクにして溶液の伝導率や温度の影響による周波数のずれを取り除いている（特許文献４）。
【０００７】
また、水晶振動子を用いた培養動物細胞の増殖モニタリングが報告されている。（非特許文献２）。ここでは、この増殖モニタリングの培地を利用して、環境ホルモンの検出を行っている。また、水晶振動子上にＭＣＦ−７細胞を培養した培地を作り、エストラジオール１７βおよびビスフェノールＡを加えた場合と何も加えないフリーの培地では、前者環境ホルモンを加えた培地の水晶振動子にはそれぞれ周波数変化が認められたが、フリーの培地を持つ水晶振動子は測定期間中大きな周波数変化が認められなかったことの報告もある（非特許文献３）。
【０００８】
さらに、水晶振動子を用いた味センサーも提案されている（非特許文献４）。当該味センサーは、水晶振動子電極上に脂質高分子膜を塗布してなる。味物質として、ＮａＣｌ、塩酸、ショ糖、グルタミン酸ナトリウム、およびキニーネ塩酸塩を用いている。センサーを浸漬した純水中にそれぞれの味覚物質を添加して水晶振動子の応答周波数に濃度依存性があることを確認している。
【０００９】
また、水晶振動子にシクロデキストリンを固定化させて対象物質を検出するセンサーも提案されている。
【００１０】
例えば、特許文献５は、水晶振動子上にβ―シクロデキストリンを真空蒸着法により薄膜を構成し、臭素分子等を検出する検知素子を提案している。
【００１１】
特許文献６は、水晶振動子にシクロデキストリン誘導体および金属ポルフィリン誘導体のうち少なくとも一方を担持した有機分子膜にコートした臭気センサーを提案している。この発明に用いられるシクロデキストリンとしては、α、β、γ―シクロデキストリン、ジメチル―β―シクロデキストリン、ハイドロキシプロピル―β―シクロデキストリン、β―シクロデキストリンポリマー、ジエチル―β―シクロデキストリン、アンフェリックシクロデキストリンを挙げている。臭気物質としてはβ―ヨノンを用いて実施している。
【００１２】
特許文献７は、水溶液中に存在するコレステロール、トリハロメタンなどの炭化水素系化合物を測定する方法として、シクロデキストリンをレジスト（光架橋性樹脂）や接着剤に混合して、この混合物を水晶振動子上に塗布してシクロデキストリンを分散させた有機膜を作製した水晶振動子センサーを提案している。
【００１３】
特許文献８は、クロロホルム、アセトンなどに難溶なβ―シクロデキストリンをメトキシ化することにより前記有機溶媒に可溶化させて水晶振動子に塗布することにより匂い識別装置としての素子として提案している。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６２−６４９３４号公報
【００１５】
【特許文献２】
特開昭６３−１１８３５号公報
【００１６】
【特許文献３】
特開昭６２−２８８５４６号公報
【００１７】
【特許文献４】
特開昭６２−２８８５４７号公報
【００１８】
【特許文献５】
特開平３−２８２３４８号公報
【００１９】
【特許文献６】
特開平４−３１３０４７号公報
【００２０】
【特許文献７】
特開平４−５２５４６号公報
【００２１】
【特許文献８】
特許第３１９９５２５号公報
【００２２】
【非特許文献１】
遠藤英明等，平成１１年度日本水産学会春季大会講演要旨集，１９９９，ｐ３９
【００２３】
【非特許文献２】
篠原寛明，Ａｎｎｕａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｋａｙａｍａ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９７）６，８０
【００２４】
【非特許文献３】
篠原寛明，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９９９）６７，Ｎｏ３
【００２５】
【非特許文献４】
江崎秀，飯山悟，電子情報通信学会，信学技報ＯＭＥ２０００−６５（２０００−８）
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境ホルモンと呼ばれる環境汚染物質が大気圏・水圏・土壌圏に蔓延する兆しが出ており、われわれの健康を脅かしつつある。世界的規模で対策が講じられつつあるが、現状ではその場（現場）で定量的に把握する手段がなく、しかも環境ホルモン関連の公定法に基づいた分析は、定量性は高いが、その場で測定することが不可能で、煩雑な前処理が必要であると同時に測定に時間がかかり、分析装置価格及び１検体当たりの分析コストも高価である。この問題に対して、現状の技術では、環境ホルモン類を簡易的に短時間で検出する手段がないため、その場での検出を行うことができなかった。したがって、公定法に基づく手段によってのみ環境評価を行わざるを得ず、短期間での第一次環境評価を行う手段には不向きである。
【００２７】
また、水晶振動子を用いた検出センサーは安価で簡易計測用センサーとして注目されているが、前述の問題に適用可能な測定手段については提案されていない。また、環境汚染物質の中でも特に問題とされるダイオキシン類・ビスフェノールＡ・アルキルフェノール類に限ってみても、その場で簡易に、しかも短時間で測定する技術はない。
【００２８】
さらに、水晶振動子で上記環境汚染物質のような特定な物質あるいは対象物質類に限って検出するためには、検出対象物質（ゲスト）と特異的に結合する物質（ホスト）を水晶振動子上に固定化することにより検出可能となるが、今日においては、前記汚染物質類に対して、水晶振動子を用いた検出センサーは見当たらない。
【００２９】
また、水晶振動子上で対象物質を検出する手段には抗原抗体反応を用いる方法があるが、水晶振動子上に固定化する方法が煩雑でかつ検出センサーの保管方法にも注意を要するため、安価な簡易センサーに用いる手段としては適切であるとはいえない。
【００３０】
一方、水晶振動子電極上にシクロデキストリンをホストとして用いて、臭気物質や匂いを識別するセンサー及び水溶液中に存在するコレステロールやトリハロメタンを測定する方法を提案しているが、環境汚染物質のダイオキシン類・ビスフェノールＡ・アルキルフェノール類を、その場で高感度に簡易検出センサーがない。
【００３１】
また、シクロデキストリンを用いた臭気や臭いセンサーにおいて、検出対象物質（ゲスト）と化学的・物理的に結合する物質（ホスト）を水晶振動子電極上に固定化するための手段としては、高分子樹脂のような有機系の材料にホストを混合して、更に有機溶媒などを用いて溶液状にしたものをスピン法等により水晶振動子電極にコーティングした後、有機溶媒を揮発させ検出膜を形成している。この方式は検出面全体がゲストに感知する反応面にならず、検出表面あるいは表面近傍にあるホストのみがゲストの検知に寄与するだけである。そのため検出面全体がゲストとの反応面として働かず、結果として検出センサーの感度の低下に繋がっている。
【００３２】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、大気中および液中に存在する環境汚染物質を、その場で簡易的に測定が可能な検出センサーの提供にある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は以下のことを特徴とする。
【００３４】
請求項１記載の発明は、特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーであって、シクロデキストリン誘導体は、ジスルフィド化合物またはチオール化合物によって電極に固定したことを特徴とする。
【００３５】
請求項２記載の発明は、特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーであって、
有機溶媒中で、シクロデキストリン誘導体をチオール化合物またはジスルフィド化合物と反応させた後、これを水晶振動子に設けられた電極上に滴下して、前記シクロデキストリン誘導体を固定した自己組織化膜を前記電極上に形成してなることを特徴とする。
【００３６】
請求項３記載の発明は、特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーであって、
水晶振動子に電極を設け、この電極上にチオール化合物またはジスルフィド化合物を滴下して自己組織化膜を形成させた後、これにシクロデキストリン誘導体を溶解した有機溶媒を滴下して、前記自己組織化膜にシクロデキストリン誘導体を固定してなることを特徴とする。
【００３７】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の検出センサーにおいて、シクロデキストリン誘導体は、化学修飾したものであることを特徴とする。
【００３８】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の検出センサーにおいて、シクロデキストリン誘導体は、アミノ基で修飾したことを特徴とする。
【００３９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の検出センサーにおいて、アミノ基で修飾したシクロデキストリン誘導体は、モノ−６−アミノ−モノ−６−デオキシ−β−シクロデキストリンであることを特徴とする。
【００４０】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の検出センサーにおいて、ジスルフィド化合物は、スクシンイミジル基を有するものであることを特徴とする。
【００４１】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の検出センサーにおいて、ジスルフィド化合物は、３，３’−ジチオジプロピオン酸ジ（Ｎ−スクシンイミジルエステル）であることを特徴とする。
【００４２】
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の検出センサーにおいて、電極は、金、白金、銀、銅、またはチタンのいずれかを含んでなることを特徴とする。
【００４３】
請求項１０記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の検出センサーにおいて、被検出物質は、フェノール類であることを特徴とする。
【００４４】
請求項１から１０記載の検出センサーは、水晶振動子に設けられた電極表面にフェノール類と特異的に結合するシクロデキストリン誘導体を固定化しているので、気相や液相に曝すことだけで、これらの相に含まれる環境汚染物質等の特定物質、特に問題となっているビスフェノールＡ・アルキルフェノール類等に代表されるフェノール類等の内分泌撹乱物質に対して、その場（現場）で高感度に検出することができる。
【００４５】
特に、シクロデキストリン誘導体を、ジスルフィド化合物またはチオール化合物の自己組織化膜（自己組織化単分子膜）を介して、直接、水晶振動子の電極上に固定化しているので、電極の単位面積当りのシクロデキストリン誘導体固定量が従来のものよりも多くなることから、従来の検出センサーと比べて、感度良く被検出物質を検出できる。
【００４６】
本発明において、チオール化合物としては、カルボン酸基を有するものが有効ある。当該チオール化合物は、適当な縮合剤の存在下でシクロデキストリン誘導体と結合するとで、シクロデキストリン誘導体を水晶振動子の電極上に固定させることができる。
【００４７】
また、ジスルフィド化合物としては、スクシンイミジル基を有するものが有効である。特に、３，３’−ジチオジプロピオン酸ジ（Ｎ−スクシンイミジルエステル）は、縮合剤を要しないで、アミノ基で化学修飾したシクロデキストリン誘導体と容易に結合するので、検出センサーの製造過程が簡略なものとなる。
【００４８】
さらに、本発明の検出センサーは、エタノール等のアルコール類に浸漬することで、繰り返しの使用ができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００５０】
図１は、本発明の検出センサーの実施形態例を示した概略構成図で、（ａ）は正面の概略を、（ｂ）は側面の概略を示したものである。尚、本発明の検出センサーは、この実施形態に限定されるものではない。
【００５１】
本実施形態の検出センサーは、板状に形成された水晶振動子１と、この水晶振動子１の両側に設けられる電極２と、電極２上に形成され被検知物質を検知する検知部３とを備える。電極２には、図示省略された導体と接続するための電極端子２１が接続されている。尚、図示省略されているが、当該検出センサーには、前記導体を介して接続される共振回路と、この共振回路から出力された信号が供給される周波数検出器とが具備される。
【００５２】
水晶振動子１は、既知のものを採用すればよい。例えば、ＡＴカット、振動周波数０．５〜１２５ＭＨｚのものがある。
【００５３】
電極２及び電極端子２１は、金、銀、白金、銅またはチタン等の金属材料を含んでなるものが挙げられる。特に、金電極は、チオール結合を形成するうえで有効である。
【００５４】
検知部３は、シクロデキストリン誘導体をチオール化合物またはジスルフィド化合物によって固定してなる。すなわち、シクロデキストリン誘導体は、チオール化合物またはジスルフィド化合物のチオール結合やジスルフィド結合によって形成される自己組織化膜（自己組織化単分子膜）によって電極２に固定されている。
【００５５】
そして、当該検出センサーは、電極２に固定されたシクロデキストリン誘導体と被検出物質との結合（包接）による水晶振動子１の共振周波数の変化（低下）に基づき、大気中あるいは液中に存在する被検出物質の同定、検出及び定量を行う。また、当該検出センサーは、測定に供した検知センサーの検知部３をエタノール等のアルコール類で洗浄してやれば、繰り返しの使用ができる。
【００５６】
図２（ａ）は、シクロデキストリン誘導体の分子構造式を示す。
【００５７】
シクロデキストリンは、Ｄ−グルコースが（１→４）−α−グルコシド結合で数個結合して、環状構造を成したオリゴ糖（図中Ｒ１，Ｒ２がＯＨ）である。そして、グルコース６分子、７分子、８分子を有する誘導体を、それぞれα−、β−、γ−シクロデキストリンと呼んでいる。また、その他の誘導体としては、図２に示したように、Ｒ１，Ｒ２が、ＯＣＯＣＨ３、ＯＣＨ３、ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＨであるものがある。さらに、その他の誘導体としては、構造式中のＲの一部をアミノ基に変換したものがある。このアミノ基の修飾は、既知の方法で得ればよい。アミノ基で修飾したシクロデキストリン誘導としては、例えば、モノ−６−アミノ−モノ−６−デオキシ−β−シクロデキストリン（以下、ＡＣＤと呼称）等がある。
【００５８】
前記チオール化合物としては、カルボン酸基を有するものがある。当該チオール化合物は、適合な縮合剤の存在下でアミノ化シクロデキストリン誘導体と反応させると、該アミノ化シクロデキストリン誘導体と結合させることができる。前記チオール化合物としては、例えば、メルカプト酢酸（チオグリコール酸）、メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸等が挙げられる。尚、メルカプトプロピオン酸及びチオリンゴ酸には、α体とβ体のものがある。
【００５９】
前記ジスルフィド化合物としては、スクシンイミジル基を有するものがある。例えば、３，３’−ジチオプロピオン酸ジ（Ｎ−スクシンイミジルエステル）（以下、ＤＴＤＰＤＳＩと呼称）等が挙げられる。ＤＴＤＰＤＳＩは、その分子端末にＡＣＤ中のアミノ基と容易に結合を生成するので、縮合剤を用しないでＡＣＤと結合させることができる。
【００６０】
図２（ｂ）に、シクロデキストリン誘導体を電極に固定して検知部を形成させる工程の概略を示した。ここでは、シクロデキストリン誘導体にＡＣＤを、ジスルフィド化合物にＤＴＤＰＤＳＩを採用した場合の検知部の形成工程を説明する。
【００６１】
先ず、水晶振動子１の表面に設けられた電極２の表面に有機溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を滴下して、周波数が安定するまで静置する。次いで、ＤＴＤＰＤＳＩを溶解したＤＭＦを電極２に滴下して、電極２上にＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を形成する。そして、この電極にＡＣＤ（図２（ｂ）においてはＲ−ＮＨ２と表記）を溶解したＤＭＦを滴下して、ＡＣＤを前記自己組織化膜に結合させて、ＡＣＤを電極２上に固定する。このようにして、電極２上に検知部３が形成される。
【００６２】
また、上記形成工程に代えて、ＤＭＦ中で、ＡＣＤをＤＴＤＰＤＳＩと反応させた後、これを水晶振動子１に設けられた電極２上に滴下して、ＡＣＤを固定したＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を電極２上に形成させることで、ＡＣＤを電極２上に固定してもよい。
【００６３】
従来は水晶振動子上に高分子樹脂のような有機系のバインダーにシクロデキストリン誘導体を混合して電極に固定化させているが（例えば、特開平４−５２５４６号公報）、この方法はホストとなるシクロデキストリン誘導体の密度低下に繋がるため被検出物質の感度が低くなる。
【００６４】
本発明の検出センサーは、前記した形成方法によってシクロデキストリン誘導体を、直接、水晶振動子電極上に固定化しているので、電極の単位面積当りのシクロデキストリン誘導体固定量が前記従来のものよりも多くなることから、従来の検出センサーよりも感度良く被検出物質を検出できる。
【００６５】
本発明の検出センサーの実施例を以下に示した。
【００６６】
（実施例１）カバーを付けて片面のみ露出させた１０ＭＨｚ水晶振動子金電極上にＤＭＦ２００μｌ滴下して周波数が安定した後、予めＤＭＦ１０ｍｌにＤＴＤＰＤＳＩ０．１ｇ及びＡＣＤ０．３５ｇを溶解したＤＭＦ溶液を２００μｌ滴下して周波数が安定するまで静置してＡＣＤを固定したＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を電極上に形成させて、本実施例の検出センサーを得た。本実施例では、３つの検出センサーを作成した。表１に、本実施例で得た検出センサー（Ｓ１〜Ｓ３）における水晶振動子の電極上へのＤＴＤＰＤＳＩとＡＣＤの合計の固定量を示した。
【００６７】
そして、本実施例に基づいて作製した検出センサーのビスフェノールＡ（ＢＰＡ）及びｐ−ノニルフェノール（ＮＰ）に対する応答性を評価した。すなわち、それぞれ単独に１×１０−１０、１×１０−８、１×１０−６ｍｏｌ／ｌのＮＰ水溶液及びＢＰＡ水溶液を調製した。次いで、これらの水溶液を各々ビーカーに採取した後、各水溶液に検出センサーを浸漬して、水晶振動子の共振周波数変化を調べた。図３に応答結果を示した。ここでは、ＮＰ水溶液に対するＳ１の共振周波数変化と、ＮＰ水溶液に対するＳ２の共振周波数変化と、ＢＰＡ水溶液に対するＳ３の共振周波数変化を開示した。
【００６８】
（実施例２）両面に金電極を設けた１０ＭＨｚ水晶振動子をＤＭＦ溶液に浸し、周波数が安定した後に取り出し、ＤＭＦ溶液１０ｍｌ当たりＤＴＤＰＤＳＩを０．１ｇ溶解したＤＭＦ溶液に浸して、水晶振動子の電極両面にＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を形成させた。次いで、この水晶振動子を水洗・乾燥した後、一方の面の電極にカバーを取り付け、水２００μｌを滴下して周波数が安定した後に、ＡＣＤ水溶液（２５０ｍｇ／１０ｍｌのＤＭＦ）を１００または２００μｌ滴下して他方の電極上にＡＣＤを結合させた。このとき、片面電極上へのＡＣＤの固定量は、７６．９１ｎｇであった。そして、前記カバーを取り外した後、ＡＣＤ水溶液（２５０ｍｇ／１０ｍｌのＤＭＦ）を１００または２００μｌ滴下して両面の電極上に形成された自己組織化膜にＡＣＤを結合させて、本実施例の検出センサーを得た。表２に、本実施例で得た検出センサーにおける水晶振動子の電極に固定されたＤＴＤＰＤＳＩ及びＡＣＤの固定量を示した。
【００６９】
そして、本実施例に基づいて作製した検出センサーのビスフェノールＡ（ＢＰＡ）に対する応答性を評価するため、ＢＰＡをそれぞれ単独に１×１０−８、１×１０−６ｍｏｌ／ｌの水溶液を調製して、これらの水溶液を各々ビーカーに採取した後、各水溶液に検出センサーを浸漬して、水晶振動子の共振周波数変化を調べた。図４に応答結果を示した。
【００７０】
（実施例３）両面に金電極を設けた１０ＭＨｚ水晶振動子において、一方の電極にカバーを取り付けた。そして、カバーの取り付けられていない他方の電極面にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）２００μｌを滴下し、周波数が安定するまで静置した。その後、この電極にＤＭＦ溶液１０ｍｌ当たりＤＴＤＰＤＳＩを０．１ｇ溶解したＤＭＦ溶液を２００ｍｌに滴下して、電極上にＤＴＤＰＤＳＩの自己組織化膜を形成した。次いで、この電極にＤＭＦ溶液１０ｍｌ当たりＡＣＤ２５０ｍｇを溶解したＤＭＦ２００μｌを滴下して、ＡＣＤを電極上の前記自己組織化膜に結合させて、本実施例の検出センサーを得た。表２に、本実施例で得た検出センサーにおける水晶振動子の電極上へのＤＴＤＰＤＳＩ及びＡＣＤの固定量を示した。
【００７１】
【表１】
【表２】
図３及び図４に示された結果から明らかなように、検出対象物質の濃度が高くなるに従い共振周波数変化が大きく減少するため、ＡＣＤはＮＰ及びＢＰＡを検出するためのホストとして利用できることがわかる。
【００７４】
また、表１と図３に示されたＳ１とＳ２の結果から、被検出物質の感度すなわち共振周波数変化はＤＴＤＰＤＳＩとＡＣＤの固定量に依存することも確認できる。そして、この結果から、被検出物質と結合するホストの量を増やすことによって、検出センサーの感度をより一層向上できるものと考えられる。
【００７５】
さらに、各実施例で得たいずれの検出センサーも、被検出物質を固定化した時点で、共振周波数が安定していることも確認された。
【００７６】
尚、いずれのセンサーもエタノール等のアルコール類に浸漬することで、繰り返し使用することができる。
【００７７】
以上のように本発明の検出センサーは、簡易的に短時間で高感度の検出を可能とするものである。したがって、例えばある場所における環境汚染物質の検出を行う際などには、本発明の検出センサーを用いることによって、その場（現場）での検出を可能とすることができ、さらにその場（現場）での連続的な検出（例えば一定時間内の検出量変化等）の実現をも示唆するものである。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１から１０記載の検出センサーによれば、被検出物質をその場で簡易的にしかも感度良く測定できる。
【００７９】
すなわち、本発明の検出センサーでは、水晶振動子上に特定物質と特異的に結合するシクロデキストリン誘導体を固定化しているので、このセンサーを気相または液相に曝すことだけで、これらの相に含まれる特定物質、例えば環境汚染物質の中で特に問題となっているビスフェノールＡ・アルキルフェノール類等に代表されるフェノール類等の内分泌撹乱物質等に対して、その場で高感度に検出することができる。特に、シクロデキストリン誘導体を、直接、水晶振動子電極上に固定化しているので、電極の単位面積当りのシクロデキストリン誘導体固定量が従来のものよりも多くなることから、従来の検出センサーと比べて、感度良く被検出物質を検出できる。さらに、本発明の検出センサーは、エタノール等のアルコール類に浸漬することで、繰り返し使用ができる。このように、本発明は、被検出物質をその場で簡易的にしかも感度良く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示した概略構成図で、（ａ）は正面の概略を示した図、（ｂ）は側面の概略を示した図。
【図２】（ａ）はシクロデキストリンの分子構造式、（ｂ）はシクロデキストリン誘導体の固定化工程を示した概略説明図。
【図３】ビスフェノールＡ及びｐ−ノニルフェノールに対する共振周波数変化。
【図４】ビスフェノールＡに対する共振周波数変化。
【符号の説明】
１…水晶振動子
２…電極、２１…電極端子
３…検知部
Claims (10)
- 特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーであって、
シクロデキストリン誘導体は、ジスルフィド化合物またはチオール化合物によって電極に固定したこと
を特徴とする検出センサー。 - 特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーであって、
有機溶媒中で、シクロデキストリン誘導体をチオール化合物またはジスルフィド化合物と反応させた後、これを水晶振動子に設けられた電極上に滴下して、前記シクロデキストリン誘導体を固定した自己組織化膜を前記電極上に形成してなること
を特徴とする検出センサー。 - 特定物質と結合するシクロデキストリン誘導体を水晶振動子に設けた電極に固定してなる検出センサーであって、
水晶振動子に電極を設け、この電極上にチオール化合物またはジスルフィド化合物を滴下して自己組織化膜を形成させた後、これにシクロデキストリン誘導体を溶解した有機溶媒を滴下して、前記自己組織化膜にシクロデキストリン誘導体を固定してなること
を特徴とする検出センサー。 - シクロデキストリン誘導体は、化学修飾したものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検出センサー。
- シクロデキストリン誘導体は、アミノ基で修飾したことを特徴とする請求項４記載の検出センサー。
- アミノ基で修飾したシクロデキストリン誘導体は、モノ−６−アミノ−モノ−６−デオキシ−β−シクロデキストリンであることを特徴とする請求項５記載の検出センサー。
- ジスルフィド化合物は、スクシンイミジル基を有するものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の検出センサー。
- ジスルフィド化合物は、３，３’−ジチオジプロピオン酸ジ（Ｎ−スクシンイミジルエステル）であることを特徴とする請求項７記載の検出センサー。
- 電極は、金、白金、銀、銅、またはチタンのいずれかを含んでなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の検出センサー。
- 被検出物質は、フェノール類であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の検出センサー。
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| JP2002343510A JP2004177258A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 検出センサー |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271449A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Kyocera Kinseki Corp | Ｑｃｍセンサ素子 |
| US7861590B2 (en) | 2006-03-27 | 2011-01-04 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Method of determining sublimate in thermoset film with QCM sensor |
| CN104535447A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-04-22 | 天津大学 | 一种金属膜选择吸附改性的石英晶振传感器 |
| KR101786366B1 (ko) | 2016-07-15 | 2017-10-17 | 고려대학교 산학협력단 | 수정 진동 저울 및 티올-은 결합을 이용한 시료 중 은 나노와이어의 검출방법 |
| KR20190078050A (ko) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 한남대학교 산학협력단 | 2-노네날 감지용 센서 및 이의 제조방법 |
| WO2023048296A1 (ja) | 2021-09-27 | 2023-03-30 | 日産化学株式会社 | Ｑｃｍセンサーによる付着物の物理量変化の測定方法 |
-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002343510A patent/JP2004177258A/ja active Pending
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