JP2009281744A - 感知装置及び感知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１個の圧電センサーを用いて試料を連続的に測定できるようにすること。
【解決手段】圧電センサー内部に有する吸着層を下よりタンパク質、免疫グロブリンの順で積層される吸着層とする。免疫グロブリンは酸性の液に接触するとタンパク質より離れる性質を持つことから、吸着層である免疫グロブリンが感知対象物質を捕捉後、当該免疫グロブリンを酸性液に接触させることによりタンパク質から引き離される。そして、新しい免疫グロブリンを供給し再度吸着層を作製することによって連続的に試料の測定が可能となる。
【選択図】図７

Description

本発明は、水晶振動子等の圧電振動子の振動数に基づいて、試料液に含まれる感知対象物を認識、定量するための感知装置及び感知対象物の感知方法に関する。

試料液に含まれる微量物質を感知し測定する圧電センサーとしては水晶振動子を利用した水晶センサーが知られている。この水晶センサーは、水晶片に設けた金属電極（励振電極）の表面に、特定の感知対象物を認識し反応を生じる生体物質膜等からなる吸着層が形成されており、この吸着層が試料溶液中に存在する感知対象物と反応し、感知対象物を吸着することによる質量変化に応じて水晶振動子の固有振動数が変化し、この作用を用いて感知対象物の濃度を測定するものである。

生体物質としては、例えば特定の抗原と反応する抗体の膜が用いられ、この抗体の膜が当該抗原を吸着する。このような水晶センサーの作製方法について説明すると、水晶振動子を内部に備えた水晶センサー内に緩衝液を供給し、続いて所定量の抗体を含んだ溶液を前記水晶センサー内に供給することによりこの抗体を水晶振動子の金属電極の表面に吸着させる。次に、所定量の例えばタンパク質等からなるブロッキング用の物質（ブロック体）を含んだ溶液を前記水晶センサー内に注入することにより当該ブロック体を前記金属電極の表面に吸着させる。ブロック体を前記金属電極の表面に吸着させる理由は、抗原が金属電極の表面に吸着されないようにし、抗原が抗体にのみ吸着される環境を形成するとともに抗体が抗原を捕捉する量と周波数との対応関係について高い精度を確保するためである。

しかし、抗原と抗体が一目反応し結合してしまうと抗原と抗体を引き離すことが難しいことから、抗原‐抗体反応を利用した水晶センサーは１回限りの使用しかできず使い捨てになってしまう。このため試料を変える度毎に水晶センサーを交換するという煩わしい作業が必要になるし、資源の無駄にもなる。

なお、特許文献１には８個の水晶センサーを水晶振動子の周波数変化を測る測定器本体に着脱自在に設けることにより、感知対象物の濃度の測定作業を容易に、かつ短時間で行うことができる測定装置が記載されている。しかし、各水晶センサーは使い捨てられるものであるため上記の課題を解決できるものではない。

特開２００６−１９４８６８（段落００１２及び図１）

本発明はかかる事情においてなされたものであって、その目的は、１個の圧電センサーで試料の測定を複数回行うことのできる感知装置及び感知対象物の感知方法を提供することにある。

本発明は、圧電片に励振電極を形成した圧電振動子を液体に接触させた状態で発振させ、圧電振動子の固有振動数の変化に基づいて試料液中の感知対象物を感知する感知装置において、
前記励振電極上に形成され、免疫グロブリンを吸着すると共に酸性液の雰囲気下で免疫グロブリンを脱離させるタンパク質からなる下地層と、
この下地層に免疫グロブリンからなる吸着層を形成するために、免疫グロブリンを含有した液を圧電振動子に供給する手段と、
前記圧電振動子に緩衝液を供給する手段と、
免疫グロブリンにより捕捉される感知対象物である抗原を含む試料液を前記圧電振動子に供給する手段と、
前記免疫グロブリンを前記下地層から離脱させるための酸性液を前記圧電振動子に供給する手段と、
前記各手段からの液を選択して前記圧電振動子に供給するための手段と、
前記圧電振動子に供給された液を排出する排出手段と、を備えたことを特徴とする感知装置である。

また、前記感知装置は次のような構成としてもよい。
（ａ）励振電極と下地層との間には自己組織化単分子膜が形成されていることを特徴とする構成。
（ｂ）タンパク質が吸着されていない励振電極上の部位に、抗原の吸着を防止するためのブロック用物質が吸着されていることを特徴とする構成。
（ｃ）免疫グロブリンを含有した液、緩衝液、試料液、及び酸性液をこの順で圧電振動子に供給するように制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする構成。

本発明の感知方法は、圧電片に形成された励振電極を形成した圧電振動子を液体に接触させた状態で発振回路により発振させ、圧電振動子の固有振動数の変化に基づいて、試料液中の抗原を感知する方法において、
免疫グロブリンを吸着すると共に酸性液の雰囲気下で免疫グロブリンを脱離させるタンパク質からなる下地層を前記励振電極上に形成した圧電振動子を用い、
前記圧電振動子に免疫グロブリンを含有した液を供給することにより、前記下地層に免疫グロブリンを吸着させる工程と、
次いで免疫グロブリンが吸着された圧電振動子を発振させ、発振回路の発振周波数に対応する周波数を測定する第１の測定工程と、
その後、前記免疫グロブリンにより捕捉される感知対象物である抗原を含む試料液を圧電振動子に供給する工程と、
次に抗原が吸着された圧電振動子を発振させ、発振回路の発振周波数に対応する周波数を測定する第２の測定工程と、
前記第１の測定工程及び第２の測定工程に夫々取得した周波数の差を求める工程と、
酸性液を前記圧電振動子に供給することにより免疫グロブリンを下地層から離脱する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の感知方法は、圧電片に形成された励振電極を形成した圧電振動子を液体に接触させた状態で発振回路により発振させ、圧電振動子の固有振動数の変化に基づいて、試料液中の免疫グロブリンを感知する方法において、
免疫グロブリンを吸着すると共に酸性液の雰囲気下で免疫グロブリンを脱離させるタンパク質からなる下地層を前記励振電極上に形成した圧電振動子を用い、
前記圧電振動子に感知対象物である免疫グロブリンを含有した試料液を供給することにより、前記下地層に免疫グロブリンを吸着させる工程と、
次いで免疫グロブリンが吸着された圧電振動子を発振させ、発振回路の発振周波数に対応する周波数を測定する第１の測定工程と、
その後、前記免疫グロブリンにより捕捉される抗原を含む試料液を圧電振動子に供給する工程と、
次に抗原が吸着された圧電振動子を発振させ、発振回路の発振周波数に対応する周波数を測定する第２の測定工程と、
前記第１の測定工程及び第２の測定工程に夫々取得した周波数の差を求める工程と、
しかる後、酸性液を前記圧電振動子に供給することにより免疫グロブリンを下地層から離脱する工程と、を含むことを特徴とする。

また、前記感知方法は、抗原が吸着された圧電振動子に前記免疫グロブリンを含有した液を供給することにより当該抗原に免疫グロブリンを吸着させて、当該免疫グロブリンと、抗原を既に吸着している免疫グロブリンと、の間に当該抗原を挟み込む工程を更に含み、
前記第２の測定工程は、免疫グロブリンの間に抗原が挟み込まれている状態で周波数を測定する工程であることを特徴とするものとしてもよい。

本発明は、免疫グロブリンと特異的に反応しかつ酸性液に接すると離脱する性質があるタンパク質を下地膜として圧電振動子の電極上に付着させると共に、免疫グロブリンに抗原抗体反応により抗原を捕捉させ、あるいは更に抗原に免疫グロブリンを捕捉させて、周波数の変化に基づいて免疫グロブリン、抗原の一方を感知対象物として感知するようにしている。そして、周波数の測定後に酸性液の供給により下地膜から免疫グロブリンを離脱させている。従って、一連の工程を繰り返すことにより免疫グロブリンからなる新しい吸着層を再生することができるため、１個の圧電センサーにより複数回の測定を行うことができる。この結果、検量線を作成したり、検量線を用いて感知対象物の測定を行う作業において、ランニングコストを抑えることができ、また試料を測定する毎に圧電センサーを取り替える手間を省くことができる。

本発明に係る感知装置の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は感知装置のセンサーユニットを示した外観斜視図、図２はセンサーユニットの各部品の上面側を示した分解斜視図、図３は当該水晶センサーの縦断面を示す図である。この図２に示すようにセンサーユニットは支持体７１、封止部材３Ａ、配線基板３、水晶振動子２、水晶押さえ部材４、液給排用カバー８１の各部品がこの順に下から重ね合わさることにより構成される。

圧電振動子である水晶振動子２は、図２及び図４に示すように圧電片である円形状の水晶片２１、励振電極２２及び導出電極２４、２５より構成されている。水晶片２１の表面側には箔状の励振電極２２が当該水晶片２１よりも小径の円形状に形成され、また、箔状の導出電極２４の一端側が前記励振電極２２に接続されて形成されている。この導出電極２４は、水晶片２１の端面に沿って屈曲され水晶片２１の裏面側に回し込まれている。一方、水晶片２１の裏面側にも励振電極２２及び導出電極２５が表面側と同様のレイアウトで接続されて形成されている。前記励振電極２２及び導出電極２４、２５の等価厚みは例えば０．２μｍであり、電極材料としては例えば金あるいは銀などが用いられている。

水晶片２１に設けられた表面側（試料液に接触する側）の励振電極２２には、感知対象物を吸着する吸着層１０が形成されており、この吸着層１０の作製方法について図５を用いて説明する。先ず、試料液に接触する側の励振電極２２に自己組織化単分子膜１１を形成する。この自己組織化単分子膜１１は、水晶振動子２を有機分子の溶液に接触させ、当該有機分子が励振電極２２に化学吸着されることによって形成される。この自己組織化単分子膜１１としては例えば3,3-dithidipropionic acid（N-hydroxysuccinimide）を用いることができる。自己組織化単分子膜の役割は当該分子の末端にタンパク質等を結合させ、励振電極２２に直接結合させるよりも結合の効率を上げ安定な膜形成を可能とすることである。続いて、当該自己組織化単分子膜１１をＮＨＳ/ＥＤＣ（Ｎヒドロキシコハク酸イミド/二塩化エタン）を用いて活性化し、その後タンパク質である例えばプロテインＡを前記自己組織化単分子膜１１の表面に供給して結合させ、タンパク質からなる下地層１２を形成する。

次に、前記自己組織化単分子膜１１に例えばエタノールアミン溶液を供給し、これにより当該自己組織化単分子膜１１にエタノールアミンであるブロック体１３を結合させる。さらに、前記タンパク質からなる下地層１２に抗体であるＩｇＧ等の免疫グロブリン１４を吸着させることにより免疫グロブリンからなる吸着層１０が作製される。前記免疫グロブリン１４は試料液中の感知対象物（抗原）１５を捕捉することが可能である。さらに、免疫グロブリン１４は例えばプロテインＡに特異的に反応し酸性の液に接触させると当該タンパク質から引き離れる性質がある。

次に図２を参照しながらセンサーユニット７について説明する。配線基板３は例えばプリント基板により構成され、その表面には電極３１、電極３２が間隔をおいて設けられている。前記電極３１、３２との間には、後述するように水晶振動子２の裏面側の励振電極２２が臨む気密空間をなす凹部のための貫通孔３３が形成されており、その口径は励振電極２２が収まる大きさに形成されている。配線基板３の後端側には、接続端子部３４、３５が設けられており各々導電路を介して電極３１、３２に電気的に接続されている。封止部材３Ａは中央に凹部が形成された円様体からなり、貫通孔３３の下面を塞いで水晶振動子２の裏面側雰囲気である気密空間を構成する役割を持っている。

水晶押さえ部材４は、弾性材料例えばシリコンゴムを用いて配線基板３に対応した形状に作られている。水晶押さえ部材４の下面には図３に示すように、水晶振動子２の励振電極の周囲部分を支持体７１側に押さえつけると共に、励振電極２２上に液受け空間を区画形成するため環状突起４３が設けられている。この環状突起４３の役割は水晶振動子２を配線基板３に形成されている貫通孔３３の外側領域に押し付けて、水晶押さえ部材４、水晶振動子２及び配線基板３の位置を固定することである。また、水晶押さえ部材４の上面には開口部４４が形成されており、当該開口部４４は環状突起４３に囲まれる空間に連通している。さらに、開口部４４の周側面と水晶振動子２の上面に囲まれる領域は、試料液を水晶振動子２の表面の励振電極２２に接触させるための領域であるとともに当該試料液を収容する液収容空間４５を構成している。

液給排用のカバー８１は、図３に示すように下面に形成された凹部８２と、支持体７１側に設けられた突起７５とが嵌合することで支持体７１に対して位置決めされるとともに、ねじ８３が支持体７１側の孔７４に螺嵌することにより固着される。このように液供排用カバー８１は、支持体７１に設けられた凹部７２に配線基板３を収容した状態で、水晶押さえ部材４を前記配線基板３に押圧することにより環状突起４３が水晶振動子２を配線基板３に押し付けてその位置を固定する役割を果たす。

また、図３に示すように液供排用カバー８１には液の流路８５ａ、８５ｂが各々斜めに液収容空間４５に連通するように設けられている。図中８８ａ、８８ｂはそれぞれ液供給管、液排出管であり、夫々流路８５ａ、８５ｂに連通している。８７ａは供給ポートをなすネジ部材であり、このネジ部材８７ａは、中央に液供給管８８ａが挿入される貫通孔があいており、液供排用カバー８１側にネジ止めされることで液供給管８８ａを固定しかつ液漏れを防止している。また、排出ポートをなすネジ部材８７ｂも同様に構成され、液排出管８８ｂを固定し液漏れを防止している。

支持体７１は配線基板３を収容し保持する凹部７２が設けられており、この凹部７２には係合突起７３が垂直方向に伸びて配線基板３の係合孔３７ａ、３７ｂ及び水晶押さえ部材４の係合孔４７ａ、４７ｂに係合し、配線基板３と水晶押さえ部材４の位置を固定する。

以上において、水晶振動子２、配線基板３及び封止部材３Ａは本発明の圧電センサーに相当する。そして、水晶振動子２の裏面側は気密雰囲気に曝されており、従ってこの圧電センサーはランジュバン型水晶センサーを構成していることになる。

続いて本発明の実施形態に係る感知装置の全体構成について説明する。当該感知装置はセンサーユニット７、発振回路５０、測定回路部５１、表示装置５２、緩衝液供給部５３、免疫グロブリン含有液供給部５４、試料液供給部５５、酸性液供給部５８、供給液切替部６３、廃液貯留部５６、ポンプ６２及び制御部１００を備えている。

発振回路５０は、配線基板３に形成されている電極３４、３５に電気的に接続される。測定回路部５１は、発振回路５０からの周波数の信号をアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、所定の信号処理を行って周波数信号の周波数を計測する。発振回路５０は筐体内に設けられ、また測定回路部５１はこの筐体とは別の筐体内に設けられていて、両筐体はケーブルで接続されている。

緩衝液供給部５３、免疫グロブリン含有液供給部５４、試料液供給部５５、酸性液供給部５８は各々供給路５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄを介して供給液切替部６３に接続されている。前記供給液切替部６３は液供給管８８ａに接続され、供給路５７ａ〜５７ｄの間で液供給管８８ａに対して切り替え接続する役割を持つ。また、ポンプ６２は、センサーユニット７内の液を液排出管８８ｂ、排出路５７ｅを介して廃液貯留部５６に排出するために用いられる。前記供給液切替部６３及びポンプ６２は制御部１００により制御され、前記制御部１００はコンピュータプログラムに基づいて後述の１サイクル分の動作が行われるように制御信号を出力する。

次に、このように構成された感知装置の作用について図６及び図７を参照にしながら説明する。今、圧電センサーの水晶振動子２には、タンパク質からなる下地層１２が形成されているものとする。先ず緩衝液供給部５３より緩衝液をセンサーユニット７に供給する。具体的には、当該緩衝液は供給路５７ａ、供給液切替部６３及び液供給管８８ａを介してセンサーユニット７の内部の液収容部４５に供給され、更に液収容部４５より液排出管８８ｂ、ポンプ６２及び排出路５７ｅを介して廃液貯留部５６へ排出される。緩衝液としては例えばリン酸バッファが用いられる。

続いて、センサーユニット７に緩衝液を流している状態で免疫グロブリン含有液供給部５４より免疫グロブリン含有液を、センサーユニット７の液収容部４５に供給する。このとき免疫グロブリン含有液は液収容部４５を通って液排出管８８ｂから排出される。免疫グロブリン含有液に含有されている免疫グロブリン１４は、水晶振動子２の励振電極２２上の下地層１２を構成するタンパク質に吸着される（図７（ａ））。免疫グロブリン１４はブロック体１３とは反応しないため、タンパク質１２のみと反応する。

次に、緩衝液を流している状態で試料液供給部５５より試料液をセンサーユニット７の液収容部４５に供給する。このとき試料液は、液収容部４５を通って液排出管８８ｂから排出される。試料液に含まれる感知対象物は、水晶振動子２の吸着層１０の表面に形成された免疫グロブリン１４に捕捉される（図７（ｂ））。

一方、センサーユニット７の内部に設けられた水晶振動子２は発振回路５０により発振し、その発振出力（周波数信号）は測定回路５１に送られる。測定回路５１は取得した周波数信号をアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、所定の信号処理を行って周波数を計測すると共にその測定値を表示装置５２に出力する。図８は周波数データの一例を示し、周波数は緩衝液を流しているときには概ね安定しているが、試料液を流すことで試料液中の感知対象物である抗原１５が免疫グロブリン１４に捕捉されることにより低下する。この周波数の低下分は試料液中の抗原１５の濃度に対応するので、例えば試料液中の抗原１５の濃度と周波数の低下分との関係を示す検量線を作成する場合、１つのプロットが取得される。

ここで抗原１５の濃度に対応する水晶振動子２の固有振動数の変化分を求めるためには、緩衝液中に置かれているときの水晶振動子２の発振周波数と試料液中に置かれているときの水晶振動子２の発振周波数との差分を求めることが必要であるが、水晶振動子２の発振周波数の測定は、当該発振周波数そのものを求めることに限らず、例えば水晶振動子２の出力周波数と所定のクロック周波数との差分周波数を求め、この周波数を水晶振動子２の周波数と評価し、両環境中の差分周波数の差を求めるようにしてもよい。

続いて、酸性液供給部５８より酸性液例えばグリシンをセンサーユニット７に供給する。当該酸性液は、供給路５７ｄ、供給液切替部６３及び液供給管８８ａを介してセンサーユニット７の内部の液収容部４５に供給され、更に液収容部４５より液排出管８８ｂ、ポンプ６２及び排出路５７ｅを介して廃液貯留部５６へ排出される。そして、この酸性液は水晶振動子２の吸着層１０を構成する免疫グロブリン１４及び感知対象物質を捕捉した免疫グロブリン１４に接触し、免疫グロブリン１４をタンパク質１２より引き離す（図７（ｃ））。この結果、水晶振動子２の表面においては、再びタンパク質１２及びブロック体１３で構成される膜が形成している状態に戻る。

その後、既述のようにして再び免疫グロブリン１４をタンパク質からなる下地層１２に吸着させて吸着層１０を形成し、続いて同様にして試料液を圧電センサーに流して周波数測定を行う。この一連の工程においてこの例では緩衝液を流し続けると共に各液の切り替え時には緩衝液のみを流す工程を介在させており、これによって前の液が圧電センサー内から押し出され、その状態で次の液が圧電センサー内に供給されることになる。その免疫グロブリン１４の供給から試料の供給を経て酸性液の供給に至るまでのサイクルは例えば制御部１００により自動で行われるが、試料液の交換は作業者により行われる。

また、一つの例では各サイクル毎に試料液供給部を交換しているが、つまり抗原１５の濃度が互いに異なる試料の入った複数の容器の間で容器を交換しているが、各供給路に流量調整部と流量計を設けて、緩衝液と試料液との流量比を調整して圧電センサー内に供給される試料液の濃度を調整するようにしてもよい。こうして、各サイクルの間で試料液中の抗原１５の濃度を変え、このサイクルを繰り返すことにより試料液中の感知対象物である抗原１５の濃度と、既述の周波数差（緩衝液に対応する水晶振動子２の周波数と試料液に対応する水晶振動子２の周波数との差）との関係、つまり検量線を作成することができる。このような検量線は、ユーザーが試料液中の抗原１５の濃度を測定する場合に用いることができる。

上述の実施形態では、免疫グロブリン１４が酸性液に接触すると特定のタンパク質より外れる性質があることを利用し、予め励振電極上に形成しておいたタンパク質からなる下地層１２に免疫グロブリン１４を吸着させ、当該免疫グロブリン１４が感知対象物である抗原１５を捕捉した後、前記免疫グロブリン１４を酸性液に接触させて下地層１２より引き離すようにしている。このため、これら一連の工程を繰り返すことにより抗原１５と反応した古い吸着層１０を引き離し、新しい吸着層１０が再生されることになる。

この結果、１個の圧電センサーを使用して連続的に試料の測定が可能となり、測定する毎に圧電センサーを取り替える手間を省くことができる上、ランニングコストを抑えることができる。

上述の例は、抗原１５の濃度と水晶振動子２の周波数の変化分との対応を求める検量線を作成する場合に本発明を適用した例であるが、水晶振動子２の周波数の変化分を求め、この変化分と予め作成しておいた検量線とに基づいて試料中の抗原１５の濃度を検出するようにしてもよい。

また、他の実施の形態として次に述べる構成を採用してもよい。下地層１２に免疫グロブリン１４を吸着した後、水晶振動子２の置かれる環境を緩衝液で置換した状態で周波数を測定する。その後抗原１５を含む試料液を水晶振動子２に供給し、下地層１２に吸着された免疫グロブリン１４に捕捉させた後、さらに免疫グロブリン１４を含有した液を前記水晶振動子２に供給することで前記捕捉された抗原１５に免疫グロブリン１４を吸着させ(図９)、しかる後周波数を取得する。前記緩衝液中の周波数とこの取得した周波数との差を求めることにより、検量線を作成することができる。このように、下地層１２に形成された免疫グロブリン１４に捕捉された抗原１５にさらに免疫グロブリン１４を吸着させた後に周波数を計測すれば、抗原１５に比べて免疫グロブリンの分子量が大きいために抗原１５の捕捉量に対する周波数変化分が大きくなり、測定精度が向上するからである。

また感知対象物を抗原１５とする代わりに免疫グロブリン１４としてもよい。即ち、下地膜１２に吸着する免疫グロブリン１４の吸着量が一定であれば、水晶振動子２の発振周波数の変化分は試料液中の抗原１５の濃度に依存するが、逆に抗原１５を含む液（上述の例の試料液に相当する）の抗原１５の濃度が一定であれば、水晶振動子２の発振周波数の変化分は下地膜１２に吸着する免疫グロブリン１４の吸着量に依存することになる。つまり、免疫グロブリン１４の吸着量が多ければ抗原１５の捕捉量が多いし、免疫グロブリン１４の吸着量が少なければ抗原１５の捕捉量が少なくなる。そして免疫グロブリン１４の吸着量は免疫グロブリン含有液の免疫グロブリン１４の濃度に対応し、また特定の抗原１５は特定の免疫グロブリン１４に捕捉されることから、結局、免疫グロブリン１４が含まれている液体中の特定の免疫グロブリン１４の濃度を把握する場合には、免疫グロブリン１４による抗原１５の捕捉量に対応する水晶振動子の周波数変化を求めればよいことになる。

従ってこの場合の試料液は免疫グロブリン含有液ということになる。免疫グロブリン１４を感知対象物とする場合においても、種々の免疫グロブリン１４の濃度の試料液を用いて、緩衝液中に置かれたときの水晶振動子２の発振周波数と抗原１５を含む液中に置かれたときの水晶振動子２の発振周波数との差分を求め、この差分と免疫グロブリン１４の濃度とを対応させた検量線を作成することができる。あるいは免疫グロブリン１４の濃度が未知である試料液を用いて上記の周波数差を求め、この周波数差と予め作成しておいた検量線とに基づいて、抗原１５を捕捉する特定の免疫グロブリン１４の濃度を知ることができる。

このように免疫グロブリン１４を感知対象物とする場合においても上述の装置を使用することができる。例えば検量線を作成する場合であれば、上述の一連の工程において、各サイクルの間で抗原１５の濃度を変える代わりに、抗原１５の濃度を一定にしておいて、免疫グロブリン含有液中の免疫グロブリン１４の濃度を変えるようにすればよい。

また、上述の実施形態の他に次に述べる構成としてもよい。試料液を免疫グロブリン１４を含有した液とし、下地層１２に免疫グロブリン１４を吸着させた後、水晶振動子２の置かれる環境を緩衝液で置換した状態で発振回路の発振周波数に対応する周波数を取得する。その後抗原１５の含有液の濃度を一定にしたものを水晶振動子２に供給し、前記免疫グロブリン１４に捕捉させる。次に、免疫グロブリン１４を含有した前記試料液を供給し、前記捕捉された抗原１５に吸着させ、しかる後周波数を取得する。前記緩衝液中に取得した周波数とこの取得した周波数との差を求めることにより、前記試料液中の免疫グロブリン１４の濃度と周波数差との関係を示す検量線を作成することができる。前記捕捉された抗原１５にさらに免疫グロブリン１４を吸着させることにより、抗原１５の吸着量に対する水晶振動子２の周波数の変化分が大きくなるため、精度の良い検量線を作成することができる。この場合免疫グロブリンに捕捉されている抗原１５に更に免疫グロブリンを吸着させるために加える液としては、前記試料液の代わりに予め免疫グロブリンの濃度が分かっている液であっても良い。

このように本発明では抗原１５の濃度や免疫グロブリン１４の濃度を求めることができるので、例えば血液検査（試料液が血液である）などに有効な技術である。

図８は上述の感知装置を用いて取得した免疫グロブリン含有液中の免疫グロブリン１４の濃度と前記周波数差（緩衝液中に置かれたときの水晶振動子２の発振周波数と抗原１５を含む液中に置かれたときの水晶振動子２の発振周波数との差分）との関係を示す検量線の一例を示し、免疫グロブリン１４としてはマウスＩｇＧを用いている。

本発明の実施の形態に係る感知装置のセンサーユニットを示した外観斜視図である。 前記センサーユニットの各部品の上面側を示した分解斜視図である。 前記センサーユニットの縦断面を示す図である。 前記水晶センサーを構成する水晶振動子の縦断面図である。 前記水晶振動子に形成した吸着層を模式的に示した図である。 前記感知装置の全体の構成を模式的に示した図である。 液の供給による吸着層の変化の様子を示した模式図である。 周波数と免疫グロブリン濃度の相関関係図の一例である。 抗原が吸着層に吸着された後、免疫グロブリンが当該抗原に吸着する様子を模式的に説明した図である。

符号の説明

１０ 吸着層
１１ 自己組織化単分子膜
１２ タンパク質からなる下地層
１４ 免疫グロブリン
１５ 感知対象物
２ 水晶振動子
２２ 励振電極
４５ 液収容部
５０ 発振回路
５１ 測定回路部
５３ 緩衝液供給部
５４ 免疫グロブリン含有液供給部
５５ 試料液供給部
５６ 廃液部
５８ 酸性液供給部
６３ 供給液切替部
７ センサーユニット
１００ 制御部

Claims (7)

1. 圧電片に励振電極を形成した圧電振動子を液体に接触させた状態で発振させ、圧電振動子の固有振動数の変化に基づいて試料液中の感知対象物を感知する感知装置において、
   前記励振電極上に形成され、免疫グロブリンを吸着すると共に酸性液の雰囲気下で免疫グロブリンを脱離させるタンパク質からなる下地層と、
   この下地層に免疫グロブリンからなる吸着層を形成するために、免疫グロブリンを含有した液を圧電振動子に供給する手段と、
   前記圧電振動子に緩衝液を供給する手段と、
   免疫グロブリンにより捕捉される感知対象物である抗原を含む試料液を前記圧電振動子に供給する手段と、
   前記免疫グロブリンを前記下地層から離脱させるための酸性液を前記圧電振動子に供給する手段と、
   前記各手段からの液を選択して前記圧電振動子に供給するための手段と、
   前記圧電振動子に供給された液を排出する排出手段と、を備えたことを特徴とする感知装置。
2. 前記励振電極と下地層との間には自己組織化単分子膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の感知装置。
3. 前記タンパク質が吸着されていない励振電極上の部位に、抗原の吸着を防止するためのブロック用物質が吸着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の感知装置。
4. 前記免疫グロブリンを含有した液、緩衝液、試料液、及び酸性液をこの順で圧電振動子に供給するように制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の感知装置。
5. 圧電片に形成された励振電極を形成した圧電振動子を液体に接触させた状態で発振回路により発振させ、圧電振動子の固有振動数の変化に基づいて、試料液中の抗原を感知する方法において、
   免疫グロブリンを吸着すると共に酸性液の雰囲気下で免疫グロブリンを脱離させるタンパク質からなる下地層を前記励振電極上に形成した圧電振動子を用い、
   前記圧電振動子に免疫グロブリンを含有した液を供給することにより、前記下地層に免疫グロブリンを吸着させる工程と、
   次いで免疫グロブリンが吸着された圧電振動子を発振させ、発振回路の発振周波数に対応する周波数を測定する第１の測定工程と、
   その後、前記免疫グロブリンにより捕捉される感知対象物である抗原を含む試料液を圧電振動子に供給する工程と、
   次に抗原が吸着された圧電振動子を発振させ、発振回路の発振周波数に対応する周波数を測定する第２の測定工程と、
   前記第１の測定工程及び第２の測定工程に夫々取得した周波数の差を求める工程と、
   酸性液を前記圧電振動子に供給することにより免疫グロブリンを下地層から離脱する工程と、を含むことを特徴とする感知方法。
6. 圧電片に形成された励振電極を形成した圧電振動子を液体に接触させた状態で発振回路により発振させ、圧電振動子の固有振動数の変化に基づいて、試料液中の免疫グロブリンを感知する方法において、
   免疫グロブリンを吸着すると共に酸性液の雰囲気下で免疫グロブリンを脱離させるタンパク質からなる下地層を前記励振電極上に形成した圧電振動子を用い、
   前記圧電振動子に感知対象物である免疫グロブリンを含有した試料液を供給することにより、前記下地層に免疫グロブリンを吸着させる工程と、
   次いで免疫グロブリンが吸着された圧電振動子を発振させ、発振回路の発振周波数に対応する周波数を測定する第１の測定工程と、
   その後、前記免疫グロブリンにより捕捉される抗原を含む試料液を圧電振動子に供給する工程と、
   次に抗原が吸着された圧電振動子を発振させ、発振回路の発振周波数に対応する周波数を測定する第２の測定工程と、
   前記第１の測定工程及び第２の測定工程に夫々取得した周波数の差を求める工程と、
   しかる後、酸性液を前記圧電振動子に供給することにより免疫グロブリンを下地層から離脱する工程と、を含むことを特徴とする感知方法。
7. 抗原が吸着された圧電振動子に前記免疫グロブリンを含有した液を供給することにより当該抗原に免疫グロブリンを吸着させて、当該免疫グロブリンと、抗原を既に吸着している免疫グロブリンと、の間に当該抗原を挟み込む工程を更に含み、
   前記第２の測定工程は、免疫グロブリンの間に抗原が挟み込まれている状態で周波数を測定する工程であることを特徴とする請求項５または６記載の感知方法。

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