JP2007225520A - センサ - Google Patents

Abstract

【課題】高い測定感度が得られるセンサを提供すること。
【解決手段】センサ１は、液体試料２０を収納する試料収納空間２と、試料収納空間２に露出し、ターゲットとの間で電子の放出を伴う反応を行う受容体を含有する反応層７１と、反応層７１の試料収納空間２と反対側に設けられ、少なくとも２つの価数を取り得る金属イオンを含む金属貯蔵タンパク質を含み、放出された電子を受け取って金属イオンの価数が変化することにより帯電量が変化するとともに、その状態を維持し得る反応記憶層７２と、反応記憶層７２の反応層７１と反対側に設けられた作用電極３と、作用電極３と反応記憶層７２との間に設けられ、作用電極３と反応記憶層７２とを絶縁する絶縁層６と、試料収納空間２に露出し、作用電極３との間の電位差を測定するためのメッシュ電極９とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサに関するものである。

近年、酵素やＤＮＡ、抗体等の生体分子が関与する生体反応を、ｉｎ ｖｉｖｏではなく、ｉｎ ｖｉｔｒｏにて、リアルタイムに検出可能なセンサの需要が高まっている。
特に、ゲノム解析終了後、ゲノム解析からＤＮＡ鎖の機能解析に比重が移っており、とりわけ、ＤＮＡ鎖から発現される酵素、抗体などのタンパク質の機能解析、その機能に沿った創薬ターゲットの最適化が重要となっている。

これらの解析を効率よく行うためには、ＤＮＡチップ、プロテインチップのようなセンサの利用が有効である。このセンサには、生体反応の情報から、有用な情報パラメータを選択して増幅し、これを検出パラメータに変換した後、検出手段に伝達する機能が求められる。
このようなセンサの一つとして、酵素を利用した電気化学的検出装置が開発されている。例えば、グルコースの酸化反応を触媒する酸化酵素（グルコースオキシダーゼやグルコースデヒドロゲナーゼ）を含有する反応層を、電極基板に固定した血糖測定装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

この血糖測定装置では、血液中のグルコースを反応層に拡散させ、前記酸化酵素によって酸化して、この際、発生する電子を電流値として検出することにより、血液中のグルコース濃度を測定する。
しかしながら、グルコースの酸化反応によって発生する電流は微弱であり、これを検出パラメータとして使用するセンサでは、十分な測定感度が得られないという問題がある。

特開平６−７８７９１号公報 特開平６−９０７５４号公報

本発明の目的は、高い測定感度が得られるセンサを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のセンサは、液体試料中の検出対象物質の量を測定するセンサであって、
前記液体試料を収納する試料収納空間と、
少なくとも一部が前記試料収納空間に露出し、前記検出対象物質との間で電子の放出を伴う反応を行う受容体を含有する反応層と、
該反応層の前記試料収納空間と反対側に設けられ、少なくとも２つの価数を取り得る金属イオンを含む金属イオン含有物質を含み、前記放出された電子を受け取って前記金属イオンの価数が変化することにより帯電量が変化するとともに、その状態を維持し得る反応記憶層と、
該反応記憶層の前記反応層と反対側に設けられた第１の電極と、
該第１の電極と前記反応記憶層との間に設けられ、前記第１の電極と前記反応記憶層とを絶縁する絶縁層と、
少なくとも一部が前記試料収納空間に露出し、前記第１の電極との間の電位差を測定するための第２の電極とを有することを特徴とする。
これにより、高い測定感度が得られるセンサを得ることができる。

本発明のセンサでは、前記反応記憶層中における前記金属イオン含有物質の含有量は、５０ｗｔ％以上であることが好ましい。
これにより、電子の取り込みに伴って、反応記憶層の帯電量の変化を十分に生じさせることができる。
本発明のセンサでは、前記金属イオン含有物質は、電子を受け取ることにより価数が変化した金属イオンを放出する機能を有する金属貯蔵タンパク質であることが好ましい。
これにより、反応記憶層は、その帯電量の変化がより確実に生じるようになり、またその状態をより確実に維持することが可能となる。

本発明のセンサでは、前記金属貯蔵タンパク質は、フェリチンを主成分とするものであることが好ましい。
フェリチンは、極めて多くのＦｅ^３＋を内包しており、Ｆｅ^３＋がＦｅ^２＋に変化すると、確実に分子外に放出する。このフェリチンにおいて、価数の異なる鉄イオンの出し入れは、極めて迅速かつ高精度に行われることから好ましい。

本発明のセンサでは、前記反応層は、前記価数が変化した金属イオンを捕捉するキレート剤を含むことが好ましい。
これにより、反応記憶層が電子を受け取ることにより価数が変化した金属イオンを放出する金属貯蔵タンパク質を含有する場合、放出された金属イオンをキレート剤で捕捉して、安定化（中和）することができる。その結果、価数が変化した金属イオンが、反応記憶層に再取り込みされることにより生じる反応記憶層の帯電量の変化をより確実に防止することができる。すなわち、反応記憶層が反応層において放出された電子を受け取ることにより変化した帯電量の変化状態をより確実に維持することができる。
本発明のセンサでは、前記反応層中における前記キレート剤の含有量は、０．０１〜１．０ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、価数が変化した金属イオンを、キレート剤によって十分かつ確実に捕捉でき、反応記憶層への再取り込みをより確実に防止することができる。

本発明のセンサでは、前記反応層は、高分子で構成された基材中に、前記受容体を含んでなるものであることが好ましい。
これにより、受容体が他の層や液体試料中に拡散するのを防止することができ、反応層において検出対象物質と受容体との反応をより確実に生じさせることができる。
本発明のセンサでは、前記高分子は、生体由来高分子またはその変性物を主成分とするものであることが好ましい。
これらのものを高分子としてマトリクスを構成することにより、受容体が容易に変性、失活するのを好適に防止することができる。
本発明のセンサでは、前記反応層中における前記受容体の含有量は、４５ｗｔ％以上であることが好ましい。
これにより、液体試料中に検出対象物質が含まれる場合、検出対象物質との間に十分な反応を生じさせることができ、電子を効率よく放出させることができる。

本発明のセンサでは、前記反応層は、前記放出された電子を、前記反応記憶層に媒介する媒介物質を含むことが好ましい。
これにより、媒介物質が電子移動の媒介となり、反応層から電子を反応記憶層に効率よく移動させることができる。
本発明のセンサでは、前記反応層中における前記媒介物質の含有量は、０．０１〜１．０ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、反応層において放出された電子を反応記憶層に確実かつ迅速に移動させることができる。

本発明のセンサでは、前記絶縁層は、絶縁性構造と前記第１の電極に結合する結合性基とを有する絶縁性化合物を、前記結合性基を介して前記第１の電極の前記反応記憶層側の面に結合させて得られたものであることが好ましい。
これにより、絶縁層が緻密になり、優れた絶縁特性が発揮される。また、絶縁性化合物が有する絶縁性構造の種類（例えば、炭素数）を設定することにより、所望の絶縁特性を有する絶縁層を形成することができる。

本発明のセンサでは、前記絶縁性構造は、炭素数２０〜１００の直鎖状の構造を含むことが好ましい。
これにより、より絶縁性の高い絶縁層が得られる。
本発明のセンサでは、前記絶縁性構造は、その末端に前記反応記憶層に結合する構造を含むことが好ましい。
これにより、絶縁層と反応記憶層との密着性の向上を図ることができる。その結果、反応記憶層が絶縁層から容易に剥離するのを防止することができ、第１の電極と第２の電極との間の電位差を正確に測定することができる。

本発明のセンサでは、前記第２の電極は、前記検出対象物質が通過可能な開口部を有し、前記反応層の前記試料収納空間側の面に接触して設けられていることが好ましい。
これにより、例え、試料収納空間内の液体試料が乾燥して、液性成分が除去された場合でも、第２の電極が反応層に常に接触しているので、反応記憶層の帯電量を読み出すことができるようになる。特に、本発明において反応記憶層は、その帯電量の変化を維持し得るため、反応記憶層の帯電量を繰り返して（不揮発データとして）読み出すことが可能となる。

本発明のセンサでは、少なくとも一部が前記試料収納空間に露出し、前記第１の電極との間に電圧を印加する第３の電極を有することが好ましい。
これにより、試料収納空間に液体試料を供給した状態で、第１の電極が正と第３の電極が負となるように、これらの電極間に電圧を印加すると、検出対象物質と受容体との反応により放出された電子を反応記憶層側により迅速かつ確実に移動させることができる。また、反応記憶層が金属貯蔵タンパク質を含有する場合、放出された金属イオンを液体試料側により迅速かつ確実に移動させることができる。このようなことから、反応記憶層の帯電量の変化を、より迅速かつ確実に生じさせることができる。

以下、本発明のセンサを、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のセンサの構成を模式的に示す縦断面図、図２は、図１に示すセンサの動作を説明するための模式図、図３は、図１に示すセンサが備える金属貯蔵タンパク質の一例を示す模式図、図４は、図１に示すセンサの等価回路、図５および図６は、それぞれ、図１に示すセンサの製造方法を説明するための縦断面図である。なお、以下の説明では、図１、図２、図５および図６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図１に示すセンサ１は、液体試料２０を収納する試料収納空間２と、作用電極（第１の電極）３と、対電極（第３の電極）４と、参照電極５と、絶縁層６と、酵素電極層７と、メッシュ電極（第２の電極）９とを有しており、これらの各部が基板８上に積層されて構成されている。このセンサ１は、試料収納空間２に供給された液体試料２０中のターゲット（検出対象物質）２１の量を、一対の電極３、８間に生じる電位差の値として検出するものである。

ここで、液体試料２０としては、例えば、血液、尿、汗、リンパ液、髄液、胆汁、唾液等の体液や、これらの体液に各種処理を施した処理済み液等が挙げられる。
また、ターゲット２１は、後述する受容体７１１と反応することにより、電子（ｅ⁻）を放出するものである。
ターゲット２１の具体例としては、例えば、グルコースのような糖類、単純タンパク質、糖タンパク質のようなタンパク質類、アルコール類、コレステロール、ステロイドホルモン、胆汁酸、胆汁アルコールのようなステロイド類、ビタミン類、ホルモン類、乳酸、ビリルビン、尿酸、クレアチニン等が挙げられる。

基板８は、センサ１を構成する各部を支持するものである。
基板８の構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、 ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアクリル酸、エポキシ樹脂のような各種樹脂材料、各種ガラス材料、各種セラミックス材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、複合材料からなる基板８としては、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とで構成される難燃性のプリント基板等が挙げられる。

基板８上には、作用電極３が設けられている。
この作用電極３、後述する対電極４、参照電極５およびメッシュ電極９の構成材料としては、それぞれ、例えば、金、銀、銅、プラチナ、白金またはこれらを含む合金のような金属材料、ＩＴＯのような金属酸化物系材料、カーボンのような炭素系材料等が挙げられる。
作用電極３上には、絶縁層６を介して酵素電極層７が設けられている。
この酵素電極層７は、試料収納空間２側に設けられた反応層７１と、反応層７１の試料収納空間２と反対側に設けられた反応記憶層（帯電状態変化層）７２とを有している。

図２に示すように、反応層７１は、その少なくとも一部（上面の後述するメッシュ電極９から露出する部分）が試料収納空間２に露出するように設けられており、ターゲット２１との間で電子（ｅ⁻）の放出を伴う反応を行う受容体７１１を含有する。
この受容体７１１としては、例えば、酵素、抗体のようなポリペプチド、オリゴペプチド、ＤＮＡ、オリゴヌクレオチドのような核酸等が挙げられる。

酵素としては、測定対象とするターゲット２１の種類に応じて、例えば、各種オキシダーゼや各種デヒドロゲナーゼ等を用いることができる。
オキシダーゼとしては、例えば、グルコースオキシダーゼ、ガラクトースオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、Ｄ−またはＬ−アミノ酸オキシダーゼ、アミンオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コリンオキシダーゼ等を用いることができる。
また、デヒドロゲナーゼとしては、例えば、アルコールデヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、コレステロールルデヒドロゲナーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、ソルビトールデヒドロゲナーゼ、グリセロールデヒドロゲナーゼ等を用いることができる。

反応層７１は、好ましくは、高分子で構成されたマトリクス（基材）中に、受容体７１１を含んで（含浸させて）構成される。これにより、受容体７１１が他の層や液体試料２０中に拡散するのを防止することができ、反応層７１においてターゲット２１と受容体７１１との反応をより確実に生じさせることができる。
マトリクスを構成する高分子としては、特に限定されないが、例えば、生体関連高分子（動物由来の高分子）や植物由来の高分子のような天然の高分子、合成高分子（合成樹脂）、またはこれらの変性物等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、マトリクスを構成する高分子としては、生体由来高分子またはその変性物を主成分とするものが好ましい。これらのものを高分子としてマトリクスを構成することにより、受容体７１１が容易に変性、失活するのを好適に防止することができる。

このような生体関連高分子としては、例えば、アルブミン（例えば、ウシ血清アルブミン：ＢＳＡ）、グロブリン、ミオグロビン、カルボキシメチルセルロースとＢＳＡとの混合ポリマー、ポリビニルピロリドンとＢＳＡとの混合ポリマー、ポリエチレングリコールとＢＳＡとの混合ポリマー等が挙げられる。
また、その変性物としては、前記生体関連高分子の疎水結合、水素結合、イオン結合を破壊する処理を施したもの等が挙げられる。かかる処理としては、例えば、熱処理、加圧処理、ｐＨ調整処理、変性剤による処理等が挙げられる。

また、マトリクスには、架橋構造が形成されているのが好ましい。これにより、受容体７１１を当該マトリクスに強固に保持（担持）することができる。また、反応層７１の機械的強度の向上にも寄与する。
マトリクスに架橋構造を形成する架橋剤としては、高分子としてペプチドを主成分とするものを用いる場合には、例えば、グルタルアルデヒド、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド、トリニトロメタン等が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

この反応層７１中における受容体７１１の含有量は、４５ｗｔ％以上であるのが好ましく、５０〜８０ｗｔ％程度であるのがより好ましい。これにより、液体試料２０中にターゲット２１が含まれる場合、ターゲット２１との間に十分な反応を生じさせることができ、電子を効率よく放出させることができる。
また、反応層７１には、放出された電子を反応記憶層７２に媒介するメディエータ（媒介物質）７１２を含むのが好ましい。これにより、メディエータ７１２が電子移動の媒介となり、反応層７１から電子を反応記憶層７２に効率よく移動させることができる。

メディエータ７１２としては、例えば、フェリシアン化カリウム、フェロセンまたはフェロセン誘導体、ニッケロセンまたはニッケロセン誘導体、キノンまたはキノン誘導体（例えばｐ−ベンゾキノン、ピロロキノリンキノン等）、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）のようなフラビン誘導体、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰ）のようなニコチンアミド誘導体、フェナジンメトサルファート、２，６−ジクロロフェノールインドフェノール、ヘキサシアノ鉄（III）酸塩、オクタシアノタングステンイオン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

反応層７１がメディエータ７１２を含む場合、その含有量は、０．００１〜１０ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．１〜２．０ｗｔ％程度であるのがより好ましい。メディエータ７１２の含有量を前記範囲とすることにより、反応層７１において放出された電子を反応記憶層７２に確実かつ迅速に移動させることができる。
さらに、反応層７１は、キレート剤７１３を含むのが好ましい。反応層７１がキレート剤７１３を含むと、後述するように、反応記憶層７２が電子を受け取ることにより価数が変化した金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}を放出する金属貯蔵タンパク質７２１を含有する場合、放出された金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}をキレート剤７１３で捕捉して、安定化（中和）することができる。その結果、金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}が、反応記憶層７２に再取り込みされることにより生じる反応記憶層７２の帯電量の変化をより確実に防止することができる。すなわち、反応記憶層７２が反応層７１において放出された電子を受け取ることにより変化した帯電量の変化状態をより確実に維持することができる。

このようなキレート剤７１３としては、放出される金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}の種類に応じて選択され、特に限定されないが、例えば、３−ニトロフェニル酢酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、クエン酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸、Ｌ−アスパラギン酸二酢酸（ＡＳＤＡ）、Ｌ−グルタミン酸二酢酸（ＧＬＤＡ）またはこれらの塩、ヒドロキシキノリン、ジピリジル、ジメルカプロール、メシル酸デフェロキサミン、Ｄ−ペニシラミン等が挙げられる。

反応層７１がキレート剤７１３を含む場合、その含有量は、０．００１〜５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．０１〜１．０ｗｔ％程度であるのがより好ましい。キレート剤７１３の含有量が前記範囲とすることにより、金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}を、キレート剤７１３によって十分かつ確実に捕捉でき、反応記憶層７２への再取り込みをより確実に防止することができる。

反応層７１の下面に接触して反応記憶層７２が設けられている。
この反応記憶層７２は、少なくとも２つの価数を取り得る金属イオンを含む金属イオン含有物質を含んでいる。
ここで、金属イオン含有物質は、電子を受け取ることにより、分子内において金属イオンＭ^ｎ＋の一部を金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}に変化させ、この価数が変化した金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}を分子の外に放出するか、または外部から何らかの作用（例えば電圧の印加、還元剤の付与等）がない限り、その状態で保持し得る物質である。

反応記憶層７２は、かかる金属イオン含有物質を含むことにより、反応層７１において放出された電子を受け取って帯電量が変化するとともに、その状態を維持することができる。すなわち、この反応記憶層７２は、前記金属イオン含有物質の作用により、反応層７１での電子の発生量を、その帯電量の変化として記憶することができる。
このような金属イオン含有物質には、価数が変化した金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}を放出する機能を有する金属貯蔵タンパク質７２１が好適に用いられる。金属貯蔵タンパク質７２１を用いて反応記憶層７２を構成することにより、反応記憶層７２は、その帯電量の変化がより確実に生じるようになり、またその状態をより確実に維持することが可能となる。
ここで、少なくとも２つの価数を取り得る金属イオンの具体例としては、例えば、鉄（Ｆｅ）イオン、銅（Ｃｕ）イオン、マンガン（Ｍｎ）イオン、コバルト（Ｃｏ）イオン、ルテニウム（Ｒｕ）イオン、ニッケル（Ｎｉ）イオン、亜鉛（Ｚｎ）イオン、パラジウム（Ｐｄ）イオン等が挙げられる。

また、これらの金属イオンを貯蔵する金属貯蔵タンパク質７２１としては、例えば、フェリチン、ヘモシデリンのような鉄貯蔵タンパク質が挙げられ、また、これらの鉄貯蔵タンパク質が貯蔵する鉄イオンを前述の各種金属イオンに置換して用いることができる。
これらの中でも、金属貯蔵タンパク質７２１には、フェリチンを主成分とするものを用いるのが好ましい。

このフェリチンは、肝細胞、骨髄等に幅広く存在する分子量約４５万のタンパク質である。図３に示すように、フェリチンは、直径１３ｎｍ程度の球形構造を有しており、２４個のポリペプチドサブユニットによって外殻が形成されている。またサブユニットはＨ鎖とＬ鎖の２種類がある。
フェリチンは、極めて多くのＦｅ^３＋を内包しており、Ｆｅ^３＋がＦｅ^２＋に変化すると、確実に分子外に放出する。このフェリチンにおいて、価数の異なる鉄イオンの出し入れは、極めて迅速かつ高精度に行われることから好ましい。
なお、金属イオン含有物質には、金属貯蔵タンパク質７２１に代えて、例えば、スピンクロスオーバー錯体等を用いることもできる。

反応記憶層７２は、以上のような金属イオン含有物質を有機バインダーで固定してなるものであってもよい。この有機バインダーには、前記反応層７１で挙げた高分子と同様のものを用いることができる。
このような反応記憶層７２中における金属イオン含有物質の含有量は、４５ｗｔ％以上であるのが好ましく、６０ｗｔ％以上であるのがより好ましい。反応記憶層７２が金属イオン含有物質を前記範囲で含有することにより、電子の取り込みに伴って、反応記憶層７２の帯電量の変化を十分に生じさせることができる。

絶縁層６は、作用電極３と反応記憶層７２との間に（本実施形態では、双方に接触して）設けられ、作用電極３と反応記憶層７２とを絶縁する。
この絶縁層６を設けることにより、反応記憶層７２と作用電極３との間にコンデンサが形成され、反応記憶層７２に帯電量の変化が生じると、その静電気力により、反応記憶層７２の帯電量の変化に応じた量の逆電荷が作用電極３に蓄積される。

絶縁層６の構成材料としては、絶縁性の有機材料および絶縁性の無機材料のいずれを用いてもよいが、特に、絶縁性の有機材料を用いるのが好ましい。これにより、反応記憶層７２に金属貯蔵タンパク質７２１等の生体関連物質を用いる場合でも、このものの変性、失活を防止することができる。
中でも、絶縁層６は、絶縁性構造と作用電極３に結合する結合性基とを有する絶縁性化合物を、前記結合性基を介して作用電極３の上面（反応記憶層７２側の面）に結合させて得られたもの（いわゆる、自己組織化単分子膜）が好ましい。

自己組織化単分子膜で構成することにより、絶縁層６が緻密になり、優れた絶縁特性が発揮される。また、絶縁性化合物が有する絶縁性構造の種類（例えば、炭素数）を設定することにより、所望の絶縁特性を有する絶縁層６を形成することができる。
かかる観点から、絶縁性構造は、炭素数２０〜１００（特に、２５〜７５）の直鎖状の構造を含むものが好ましい。これにより、より絶縁性の高い絶縁層６が得られる。

さらに、絶縁性構造の末端に、反応記憶層７２に結合する構造（結合性基）を含むものを用いれば、絶縁層６と反応記憶層７２との密着性の向上を図ることができる。その結果、反応記憶層７２が絶縁層６から容易に剥離するのを防止することができ、作用電極３とメッシュ電極９との間の電位差を正確に測定することができる。
かかる構造としては、特に限定されないが、反応記憶層７２が金属貯蔵タンパク質７２１を含有する場合、例えば、Ｎ−サクシミドエステル基、アミノ基、チオール基、ジスルフィド基、チロシン（ヒドロキシル基）等が挙げられる。

ここで、例えば、Ｎ−サクシミドエステル基は、金属貯蔵タンパク質７２１が有するアミノ基に置換することにより、金属貯蔵タンパク質７２１と絶縁性化合物とが結合する。また、アミノ基は、金属貯蔵タンパク質７２１が有するカルボキシル基とアミド結合を形成することにより、金属貯蔵タンパク質７２１と絶縁性化合物とが結合する。
また、絶縁性構造の末端に、水酸基やカルボキシル基を含むものを用いると、絶縁層６への非特異的なタンパク質の吸着を防止（阻止）することができる。その結果、反応記憶層７２における帯電量の変化を、より確実に、反応層７１において放出された電子の量に依存したものとすることができる。
さらに、絶縁性化合物として、絶縁性構造の末端に反応記憶層７２に結合する構造を含むもの、非特異的なタンパク質の吸着を防止する構造を含むものを組み合わせて用いることにより、これらが相乗的に作用することにより、前述した各絶縁性化合物による効果がより顕著となる。

一方、絶縁性化合物が有する結合性基（作用電極３への結合性基）としては、作用電極３の構成材料に応じて適宜選択され、特に限定されないが、作用電極３の構成材料が、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等である場合、チオール基、チオスフフォネート基等が挙げられ、作用電極３の構成材料が、金属酸化物（例えばＩＴＯ等）の場合、チオール基、ハロゲン基、アルコキシシリル基、ハロゲン化シリル基、リン酸基等が挙げられる。
以上のような絶縁性化合物の具体例としては、例えば、次のようなポリエチレングリコール系の化合物が挙げられる。

ただし、各前記式中、Ｘは、作用電極３への結合性基を示し、ｎは、１以上の整数を示す。
かかるポリエチレングリコール系化合物は、これが含む酸素原子に非共有電子対が存在する。このため、隣接する分子同士の間において、非共有電子対が互いに影響を及ぼし合い立体障害（回転障壁）が大きくなる。これにより、絶縁性化合物の剛直性が増大し、結果として、絶縁層６の膜強度が比較的大きくなる。その結果、酵素電極層７と作用電極３とが接触するのを確実に防止することができ、作用電極３とメッシュ電極９との間の電位差を正確に測定することができる。なお、かかる効果は、前記ｎを１１以上とすることにより、より顕著に発揮されるようになる。
また、ポリエチレングリコ−ル系化合物は、それ自体が生体親和性に優れるため、反応記憶層７２の構成材料に、生体関連物質を用いる場合でも、このものの変性、失活を防止することができる。

作用電極３に対向し、かつ、少なくとも一部（本実施形態では、下面）が試料収納空間２に露出するように、対電極（第３の電極）４が設けられている。
この対電極４は、作用電極３との間に電圧を印加する電極である。試料収納空間２に液体試料２０を供給した状態で、作用電極３が正と対電極４が負となるように、これらの電極間に電圧を印加すると、ターゲット２１と受容体７１１との反応により放出された電子を反応記憶層７２側により迅速かつ確実に移動させることができる。また、反応記憶層７２が金属貯蔵タンパク質７２１を含有する場合、放出された金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}を液体試料２０（試料収納空間２）側により迅速かつ確実に移動させることができる。
このようなことから、反応記憶層７２の帯電量の変化を、より迅速かつ確実に生じさせることができる。

作用電極３と対電極４との間に印加する電圧は、０．５Ｖ以下であるのが好ましく、０．１〜０．５Ｖ程度であるのがより好ましい。印加電圧の値を前記範囲とすることにより、反応記憶層７２の帯電量の変化を、特に、迅速かつ確実に生じさせることができるようになる。また、水の電気分解等による電子の発生を確実に防止（阻止）することもできる。

参照電極５は、その一部が試料収納空間２内に位置するように、封止部（隔壁部）１０に固定されている。この参照電極５は、作用電極３に対する標準電位を規定（設定）するために用いられる電極である。この参照電極５を設け、標準電位を規定して、ターゲット２１の量を測定することにより、ターゲット２１の量の測定精度や再現性の向上を図ること（異なるセンサ１を用いた際に、測定値にバラツキが生じるのを低減すること）ができる。

また、反応層７１の上面には、試料収納空間２に露出するメッシュ電極（第２の電極）９が接触して設けられている。
メッシュ電極９は、複数の開口部９１を有しており、試料収納空間２に供給された液体試料２０中にターゲット２１が含まれる場合、このターゲット２１が開口部９１を介して反応層７１へ移動する。
このメッシュ電極９は、作用電極３との間の電位差を測定するために用いられる電極である。このセンサ１では、参照電極５と作用電極３との間の電位差の変化を測定することにより、反応記憶層７２、絶縁層６および作用電極３で形成されるコンデンサの容量の変化として、反応記憶層７２の帯電量の変化を間接的に検出することができる。

すなわち、センサ１は、図４に示すように、反応層７１に相当する抵抗１１０およびコンデンサ１２０と、反応記憶層７２、絶縁層６および作用電極３で形成されるコンデンサ１３０とを組み合わせた等価回路で表される。そして、作用電極３とメッシュ電極９との間の電位差は、コンデンサ１２０の蓄積容量と、コンデンサ１３０の蓄積容量とにより決定されるが、この系ではコンデンサ１２０の蓄積容量は、実質的に一定であると考えることができる。したがって、作用電極３とメッシュ電極９との間の電位差の変化は、コンデンサ１３０の蓄積容量の変化に相当すると考えることができる。このため、作用電極３とメッシュ電極９との間の電位差の変化を測定することにより、コンデンサ１３０の蓄積容量の変化、すなわち、反応記憶層７２の帯電量の変化を間接的に検出することができる。

なお、メッシュ電極９は、反応層７１と所定距離離間して設けるようにしてもよいが、本実施形態のように、反応層７１に接触した状態とするのが好ましい。これにより、例え、試料収納空間２内の液体試料２０が乾燥して、液性成分が除去された場合でも、メッシュ電極９が反応層７１に常に接触しているので、反応記憶層７２の帯電量（コンデンサ１３０の蓄積容量）を読み出すことができるようになる。特に、本発明において反応記憶層７２は、その帯電量の変化を維持し得るため、反応記憶層７２の帯電量を繰り返して（不揮発データとして）読み出すことが可能となる。
このようなセンサ１は、液体試料２０中のターゲット２１の経時変化の追跡が重要となる場合への適用に適している。かかる場合としては、例えば、糖尿病患者の血糖値のモニタリング等が挙げられる。

なお、液体試料２０中の液性成分の揮発（液体試料２０の乾燥）を防止し得るよう構成されている場合、電位差測定用の電極は、反応層７１から離間していてもよい。この場合も、反応記憶層７２の帯電量を繰り返して読み出すことが可能となる。なお、この場合、例えば、メッシュ電極９を省略して、参照電極５を電位差測定用の電極として利用することができる。

以上のようなセンサ１では、試料収納空間２内に液体試料２０を供給すると、液体試料２０中にターゲット２１が含まれる場合、このターゲット２１が、メッシュ電極９の開口部９１を通過して反応層７１に拡散する。反応層７１に拡散したターゲット２１は、受容体７１１と反応することにより、電子が放出される。
例えば、ターゲット２１がグルコースであり、受容体７１１がグルコースオキシダーゼの場合には、下記式に示すように、グルコースが、グルコースオキシダーゼの触媒作用により酸化され、グルコン酸に分解され、この際に電子が発生、放出される。
Ｃ_６Ｈ_１０Ｏ_６ → Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_６＋２Ｈ^＋＋２ｅ⁻

反応層７１において放出された電子は、反応記憶層７２に移動して金属貯蔵タンパク質７２１に取り込まれ、金属イオンＭ^ｎ＋の価数が変化する。例えば、金蔵貯蔵タンパク質（金属イオン含有物質）７３１がフェリチンである場合には、電子がフェリチンの内部に取り込まれ、貯蔵されているＦｅ^３＋がＦｅ^２＋に変化する。
そして、フェリチンは、このＦｅ^２＋（価数が変化した金属イオンＭ^{（ｎ−１）＋}）を、分子外に放出する。放出されたＦｅ^２＋は、反応層７１に移行して、キレート剤７１３に捕捉され、安定化（中和）する。
このとき、作用電極３が正、対電極４が負となるように、これらの電極３、４の間に電圧を印加しておくと、前述の一連の反応がより円滑になされる。

一方、Ｆｅ^３＋の価数が変化するとともに、Ｆｅ^２＋を放出した反応記憶層７２は、Ｆｅ^３＋からＦｅ^２＋への変化（金属イオンの価数の変化）、または、Ｆｅ^３＋からＦｅ^２＋への変化および放出されたＦｅ^２＋の数に応じて、帯電量が変化し、この帯電量の変化に応じて、反応記憶層７２とメッシュ電極９との間の電位差も変化する。
ここで、液体試料２０中のターゲット２１の量と、ターゲット２１と受容体７１１との反応により放出される電子の数と、反応記憶層７２の帯電量の変化量は、互いに相関関係を有する。
したがって、作用電極３とメッシュ電極９との間の電位差の変化を検出することにより、液体試料２０中に含まれるターゲット２１の量を間接的に測定することができる。

具体的には、ターゲット２１の量が既知である複数のサンプルを用意し、各サンプルを用いて作用電極３とメッシュ電極９との間の電位差を測定し、ターゲット２１の量と測定された電位差との関係を求める。すなわち、検量線またはテーブルを作製する。そして、実際の測定に供する液体試料２０を用いて、作用電極３とメッシュ電極９との間の電位差を測定し、測定された値から、予め作製した検量線またはテーブルに基づいて、ターゲット２１の量に換算する。これにより、液体試料２０中のターゲット２１の量を求めることができる。
なお、通常、これらの作業を行うプログラムがリーダー（測定装置）に内蔵されており、測定者は、リーダーにセンサ１を装着して、センサ１の試料収納空間２に液体試料２０を供給するだけで、ターゲット２１の量を知り得るようになっている。

以上説明したように、このセンサ１では、ターゲット２１と受容体７１１との反応により放出された電子による反応記憶層７２の帯電量の変化を、作用電極３とメッシュ電極９との間の電位差として検出（測定）し、液体試料２０中に含まれるターゲット２１の量を測定することができる。
この反応記憶層７２での帯電量の変化は、非可逆的であるので、単位時間当たりに供給される電子の数（電流値に相当）が少ない場合でも、高感度で検出することができ、また、不揮発データとして保存することが可能となる。
また、このセンサ１では、反応記憶層７２および反応層７１が作用電極３に直接接触していないので、これらの層を構成する材料として、生体関連物質を用いた場合でも、その変性、失活を確実に防止（阻止）することができる。

このようなセンサ１は、例えば、次のようにして製造することができる。
［１］ まず、図５（ａ）に示すように、基板８を用意する。
そして、図５（ｂ）に示すように、この基板８上に、作用電極３を形成する。この作用電極３は、次のようにして形成することができる。
まず、基板８の上面（電極形成面）を覆うように金属膜（金属層）を形成する。これは、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ＭＯＤ法、金属箔の接合等により形成することができる。

次いで、この金属膜上に、レジスト材料を塗布（供給）した後、硬化させて、作用電極３の形状に対応する形状のレジスト層を形成する。
次いで、このレジスト層をマスクとして、金属膜の不要部分を除去する。この金属膜の除去には、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

その後、レジスト層を除去することにより、作用電極３が得られる。
なお、金属膜のパターニングが不要な場合、レジスト層の形成工程および金属膜の除去工程等を省略することができる。
また、作用電極３は、例えば、導電性粒子を含む導電性材料を基板８上に塗布（供給）した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより形成することもできる。

ここで、塗布法には、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、マイクロコンタクトプリンティング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

［２］ 次に、図５（ｃ）に示すように、作用電極３上に、絶縁層６を形成する。
前記絶縁性化合物を用いて絶縁層６を構成する場合、この絶縁層６は、次のようにして形成することできる。
まず、絶縁性化合物を溶媒に溶解して液状材料を調製する。
この溶媒としては、例えば、無水エタノール、無水ジクロロメタン、無水クロロフォルム、無水ＴＨＦ、無水ＤＭＦ等が挙げられ、これらを単独または混合液として用いることができる。
液状材料中における絶縁性化合物の濃度（含有量）は、０．１〜３０ｍＭ程度であるのが好ましく、１〜１５ｍＭ程度であるのがより好ましい。

次いで、この液状材料を作用電極３の上面に接触させた状態で一定時間放置した後、洗浄、乾燥する。これにより、作用電極３の上面に、絶縁性化合物が有する反応性基が結合し、絶縁性化合物の単分子膜（絶縁層６）が得られる。
液状材料を作用電極３の上面に接触させる方法としては、液状材料中に、作用電極３を形成した基板８を浸漬する方法（浸漬法）が好適である。

この場合、液状材料の温度は、４〜４０℃程度であるのが好ましく、１０〜２５℃程度であるのがより好ましい。
また、基板８の浸漬時間は、３０〜２００分間程度であるのが好ましく、６０〜１５０分間程度であるのがより好ましい。
なお、液状材料を作用電極３の上面に接触させる方法としては、液状材料を作用電極３上に塗布する方法（塗布法）、噴霧する方法（噴霧法）を用いることもできる。

［３］ 次に、図５（ｄ）に示すように、絶縁層６上に、反応記憶層７２を形成する。
前記金属イオン含有物質を用いて反応記憶層７２を構成する場合、この反応記憶層７２は、次のようにして形成することができる。
まず、金属イオン含有物質を溶媒に溶解して液状材料を調製する。
この溶媒としては、例えば、純水、超純水、イオン交換水、蒸留水、ＲＯ水のような各種水、またはこの水に塩類を溶解した各種緩衝液等が挙げられる。
液状材料中における金属イオン含有物質の濃度（含有量）は、０．１〜３０μＭ程度であるのが好ましく、１〜１５μＭ程度であるのがより好ましい。
また、液状材料中に、必要に応じて、バインダーや架橋剤を添加しておく。

次いで、この液状材料を、絶縁層６の上面に接触させた状態で一定時間放置した後、洗浄、乾燥する。これにより、絶縁層６の上面に、反応記憶層７２が得られる。
また、前記絶縁性化合物が、その絶縁性官能基の末端に、金属イオン含有物質との結合性基を有する場合、絶縁性化合物と金属イオン含有物質とが結合して、絶縁層６と反応記憶層７２との高い密着性が得られる。

液状材料を絶縁層６の上面に接触させる方法としては、前記塗布法が好適である。
この場合、液状材料の温度、および雰囲気の温度は、それぞれ、４〜４０℃程度であるのが好ましく、１０〜２５℃程度であるのがより好ましい。
放置時間は、１０〜１５０分間程度であるのが好ましく、３０〜１００分間程度であるのがより好ましい。
なお、液状材料を絶縁層６の上面に接触させる方法としては、浸漬法、噴霧法を用いることもできる。

［４］ 次に、図５（ｅ）に示すように、反応記憶層７２上に反応層７１を形成する。 反応層７１を、高分子で構成されたマトリクス中に受容体７１１を含んで構成する場合、この反応層７１は、次のようにして形成することができる。
まず、受容体７１１と高分子とを溶媒に溶解して液状材料を調製する。
また、液状材料中に、必要に応じて、架橋剤、メディエータ７１２やキレート剤７１３を添加しておく。
液状材料中における各成分の濃度（含有量）は、得られる反応層７１中における含有量が前記範囲となるように設定する。

次いで、この液状材料を、反応記憶層７２の上面に接触させた状態で一定時間放置した後、洗浄、乾燥する。これにより、反応記憶層７２の上面に、反応層７１が得られる。
液状材料を反応層７１の上面に接触させる方法としては、前記塗布法が好適である。
この場合、液状材料の温度、および雰囲気の温度は、それぞれ、４〜４０℃程度であるのが好ましく、１０〜２５℃程度であるのがより好ましい。
放置時間は、１０〜１５０分間程度であるのが好ましく、３０〜１００分間程度であるのがより好ましい。
なお、液状材料を反応層７１の上面に接触させる方法としては、浸漬法、噴霧法を用いることもできる。

［５］ 次に、図６（ｆ）に示すように、反応層７１上に、メッシュ電極９を配置する。
［６］ 次に、図６（ｇ）に示すように、作用電極３に対向するように、対電極４を配置するとともに、参照電極５を所定の箇所に配置した状態で、例えば、接着剤を外周部に供給した後、硬化させることにより、封止部１０を形成する。これにより、反応層７１と対電極４と封止部１０とで、試料収納空間２が画成される。
接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ゴム系接着剤等が挙げられる。
なお、このとき、封止部１０には、液体試料２０を試料収納空間２内に供給するための注入口（供給口）１０１を形成しておく。
以上の工程により、図１に示すセンサ１が得られる。

以上、本発明のセンサを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明のセンサを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
また、例えば、各層の間には、センサの特性の低下を招かない範囲で、任意の目的（密着性の向上）の層を１層以上設けるようにしてもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．センサの作製
（実施例１）
＜１＞ まず、ガラス基板を用意し、真空蒸着により、平均厚さ２００ｎｍの作用電極を形成した。

＜２＞ 次に、下記化４および化５の２種の絶縁性化合物を用意し、モル比で２：１となるように、無水エタノールに溶解して、絶縁性化合物含有溶液を調製した。なお、絶縁性化合物含有溶液中における絶縁性化合物の合計濃度を３ｍＭとした。
そして、この絶縁性化合物含有溶液中に、ガラス基板を２０℃で２時間浸漬した。その後、絶縁性化合物溶液から取り出し、純水で洗浄後、窒素ブローにて乾燥した。これにより、絶縁層を得た。

＜３＞ 次に、金属貯蔵タンパク質（金属イオン含有物質）であるフェリチンを純水に溶解して、フェリチン含有溶液を調製した。なお、フェリチン含有溶液中におけるフェリチン濃度を１０μＭとした。
そして、このフェリチン含有溶液を、絶縁層上に滴下して液状被膜を形成し、液状被膜が乾燥しないようにしつつ２０℃で１時間放置した。その後、純水で洗浄後、窒素ブローにて乾燥した。これにより、反応記憶層を得た。

＜４＞ 次に、グルコースオキシダーゼ（受容体）と、変性ウシ血清アルブミン（高分子）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）と、１−カルボキシフェロセン（媒介物質）と、３−ニトロフェニル酢酸（キレート剤）とを、純水に溶解して、酵素含有溶液を調製した。
なお、酵素含有溶液中におけるグルコースオキシダーゼの濃度、変性ウシ血清アルブミンの濃度、グルタルアルデヒドの濃度、１−カルボキシフェロセンの濃度および３−ニトロフェニル酢酸の濃度は、それぞれ得られる反応層中における含有量が、０．１ｗｔ％、１．６ｗｔ％、０．１ｗｔ％、０．１ｗｔ％、０．１ｗｔ％となるように混合した。
そして、この酵素含有溶液を、反応記憶層上に滴下して液状被膜を形成し、液状被膜が乾燥しないようにしつつ２０℃で１時間放置した。その後、純水で洗浄後、窒素ブローにて乾燥した。これにより、平均厚さ２０ｎｍの反応層を得た。

＜５＞ 次に、反応層上に、金製のメッシュ電極を配置した。
＜６＞ 次に、作用電極に対向するように、プラチナ製の対電極を配置するとともに、カーボン製の参照電極を所定の箇所に配置した状態で、エポキシ系接着剤を外周部に供給した後、硬化させることにより、封止部を形成した。これにより、反応層と対電極と封止部とで、試料収納空間が画成される。
なお、このとき、封止部には、液体試料を試料収納空間内に供給するための注入口を形成しておいた。
以上のようにして、センサを得た。

（実施例２）
前記工程＜２＞および＜３＞を、次のように変更した以外は、前記実施例１と同様にしてセンサを作製した。
＜２＞ 絶縁性化合物として、ＨＳ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_２８ＮＨ_２を１種用いた。
＜３＞ フェリチンと、変性ウシ血清アルブミン（バインダー）と、グルタルアルデヒド（架橋剤）とを、純水に溶解して、フェリチン含有溶液を調製した。
なお、フェリチン含有溶液中におけるフェリチンの濃度、変性ウシ血清アルブミンの濃度、グルタルアルデヒドの濃度は、それぞれ得られる反応記憶層中における含有量が、１．０ｗｔ％、２．０ｗｔ％、０．２ｗｔ％となるように混合した。

２．評価
各実施例のセンサを複数用いて、それぞれ、既知の濃度のグルコース溶液について、作用電極と対電極との間に所定の電圧を印加するとともに、作用電極とメッシュ電極との間の電位差測定を行った。その結果、グルコース濃度と電位差との間に相関関係があることが確認された。
また、各センサにおいて、グルコース溶液を乾燥させた後、前記同様に電位差測定を行ったところ、電位差の測定値に明らかな変化は認められなかった。すなわち、各センサにおいて、グルコース濃度を反映した反応記憶層の帯電量の変化が不揮発データとして記憶されていることが確認された。

本発明のセンサの構成を模式的に示す縦断面図である。 図１に示すセンサの動作を説明するための模式図である。 図１に示すセンサが備える金属貯蔵タンパク質の一例を示す模式図である。 図１に示すセンサの等価回路である。 図１に示すセンサの製造方法を説明するための縦断面図である。 図１に示すセンサの製造方法を説明するための縦断面図である。

符号の説明

１‥‥センサ ２‥‥試料収納空間 ２０‥‥液体試料 ２１‥‥ターゲット ３‥‥作用電極 ４‥‥対電極 ５‥‥参照電極 ６‥‥絶縁層 ７‥‥酵素電極層 ７１‥‥反応層 ７１１‥‥受容体 ７１２‥‥メディエータ ７１３‥‥キレート剤 ７２‥‥反応記憶層 ７２１‥‥金属貯蔵タンパク質 ８‥‥基板 ９‥‥メッシュ電極 ９１‥‥開口部 １０‥‥封止部 １０１‥‥注入口 １１０‥‥抵抗 １２０、１３０‥‥コンデンサ

Claims (16)

1. 液体試料中の検出対象物質の量を測定するセンサであって、
   前記液体試料を収納する試料収納空間と、
   少なくとも一部が前記試料収納空間に露出し、前記検出対象物質との間で電子の放出を伴う反応を行う受容体を含有する反応層と、
   該反応層の前記試料収納空間と反対側に設けられ、少なくとも２つの価数を取り得る金属イオンを含む金属イオン含有物質を含み、前記放出された電子を受け取って前記金属イオンの価数が変化することにより帯電量が変化するとともに、その状態を維持し得る反応記憶層と、
   該反応記憶層の前記反応層と反対側に設けられた第１の電極と、
   該第１の電極と前記反応記憶層との間に設けられ、前記第１の電極と前記反応記憶層とを絶縁する絶縁層と、
   少なくとも一部が前記試料収納空間に露出し、前記第１の電極との間の電位差を測定するための第２の電極とを有することを特徴とするセンサ。
2. 前記反応記憶層中における前記金属イオン含有物質の含有量は、５０ｗｔ％以上である請求項１に記載のセンサ。
3. 前記金属イオン含有物質は、電子を受け取ることにより価数が変化した金属イオンを放出する機能を有する金属貯蔵タンパク質である請求項１または２に記載のセンサ。
4. 前記金属貯蔵タンパク質は、フェリチンを主成分とするものである請求項３に記載のセンサ。
5. 前記反応層は、前記価数が変化した金属イオンを捕捉するキレート剤を含む請求項３または４に記載のセンサ。
6. 前記反応層中における前記キレート剤の含有量は、０．０１〜１．０ｗｔ％である請求項５に記載のセンサ。
7. 前記反応層は、高分子で構成された基材中に、前記受容体を含んでなるものである請求項１ないし６のいずれかに記載のセンサ。
8. 前記高分子は、生体由来高分子またはその変性物を主成分とするものである請求項７に記載のセンサ。
9. 前記反応層中における前記受容体の含有量は、４５ｗｔ％以上である請求項１ないし８のいずれかに記載のセンサ。
10. 前記反応層は、前記放出された電子を、前記反応記憶層に媒介する媒介物質を含む請求項１ないし９のいずれかに記載のセンサ。
11. 前記反応層中における前記媒介物質の含有量は、０．０１〜１．０ｗｔ％である請求項１０に記載のセンサ。
12. 前記絶縁層は、絶縁性構造と前記第１の電極に結合する結合性基とを有する絶縁性化合物を、前記結合性基を介して前記第１の電極の前記反応記憶層側の面に結合させて得られたものである請求項１ないし１１のいずれかに記載のセンサ。
13. 前記絶縁性構造は、炭素数２０〜１００の直鎖状の構造を含む請求項１２に記載のセンサ。
14. 前記絶縁性構造は、その末端に前記反応記憶層に結合する構造を含む請求項１２または１３に記載のセンサ。
15. 前記第２の電極は、前記検出対象物質が通過可能な開口部を有し、前記反応層の前記試料収納空間側の面に接触して設けられている請求項１ないし１４のいずれかに記載のセンサ。
16. 少なくとも一部が前記試料収納空間に露出し、前記第１の電極との間に電圧を印加する第３の電極を有する請求項１ないし１５のいずれかに記載のセンサ。

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