JP2013130526A - 弾性表面波センサ - Google Patents

Abstract

【課題】検体の検出が容易な弾性表面波センサを提供することを目的としている。
【解決手段】上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る弾性表面波センサは、弾性表面波を伝播する圧電素子基板と、電気信号と前記弾性表面波との変換を行う電極と、前記弾性表面波の伝播路に配置され、検体である液体が導入される検出領域と、前記検出領域に接触し、液体が毛細管現象により浸潤する多孔性基材と、を備えることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波センサに関する。

電子回路に用いられるバンドパスフィルタの一つとしてＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ；弾性表面波）フィルタが知られている。ＳＡＷフィルタは、小型かつ良好な減衰特性を持つため、携帯電話を始めとして様々な電子機器に利用されている。ＳＡＷフィルタは、圧電素子基板上に表面弾性波を発生させ、また表面弾性波を検出するための櫛型電極（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；ＩＤＴ）を有する。

ＳＡＷフィルタに関する技術として、例えば、特許文献１には、圧電性基板上に、送信電極部を構成するＩＤＴと受信電極部を構成するＩＤＴとの間に、検体である液体が導入される検出領域（センサ表面となる領域）を備えた弾性表面波センサが開示されている。この弾性表面波センサでは、滴下された液体試料による検査領域の表面弾性波の伝搬速度（または位相）の変化量を測定することで、液体試料に検体が含まれているか否か、検体の濃度等を検出する。

特開２００８−２８６６０６号公報

特許文献１に記載の弾性表面波センサにおいて、送信電極と受信電極間の幅、及び検出領域の幅が長い場合、検体の濃度が高い液体試料を検出領域に滴下すると、センサ面と検体との反応が飽和する。反応が飽和した場合、表面弾性波伝播損失が大きくなるため、表面弾性波の振幅が小さくなり、あるいは０になる。表面弾性波の振幅が０になった場合、弾性表面波センサは、液体試料中の検体を検出が困難になるという課題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、検体の検出が容易な弾性表面波センサを提供することを目的としている。

（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様に係る弾性表面波センサは、弾性表面波を伝播する圧電素子基板と、電気信号と前記弾性表面波との変換を行う電極と、前記弾性表面波の伝播路に配置され、検体である液体が導入される検出領域と、前記検出領域に接触し、液体が毛細管現象により浸潤する多孔性基材と、を備えることを特徴としている。
（２）また、本発明の一態様に係る弾性表面波センサであって、前記多孔性基材は、前記弾性表面波の伝播方向に、液体が毛細管現象により浸潤するようにしてもよい。
（３）また、本発明の一態様に係る弾性表面波センサであって、前記多孔性基材は、目的物と反応する異なる反応物を溶液の浸潤する方向にそれぞれ分散して形成されるようにしてもよい。
（４）また、本発明の一態様に係る弾性表面波センサであって、前記多孔性基材は、第１領域と、第２領域と、を有し、前記第１領域と前記第２領域とが、前記弾性表面波の伝播方向に交互に形成され、前記第１領域の浸潤速度が、前記第２領域の浸潤速度より早いようにしてもよい。
（５）また、本発明の一態様に係る弾性表面波センサであって、前記多孔性基材は、
複数の前記第１領域における前記弾性表面波の伝播方向の長さが各々異なるようにしてもよい。
（６）また、本発明の一態様に係る弾性表面波センサであって、前記多孔性基材は、複数の前記第２領域における前記弾性表面波の伝播方向の長さが各々異なるようにしてもよい。

本発明によれば、毛細管現象を有する多孔性基材を、検査領域に設けたため、検査領域全体を一時に濡らさない。このため、溶液中の検体の濃度が濃い場合においても、検出信号が飽和せず、検体の検出が容易となる。

第１実施形態に係るＳＡＷセンサ１を示す模式図である。 第１実施形態に係るＳＡＷセンサ１を用いた溶液測定に使用するセンス回路２０を示す概略ブロック図である。 第１実施形態に係る多孔性基材１３上の溶液の浸潤状態を説明する図である。 第２実施形態に係るＳＡＷセンサ１ａの構成を示す模式図である。 第３実施形態に係るＳＡＷセンサ１ｂの構成を示す模式図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明で用いるＳＡＷセンサ１を示す模式図である。
図１（ａ）は、ＳＡＷセンサ１の概略的な上面図であり、図１（ｂ）はＳＡＷセンサ１を切断面Ａから見た概略的な断面図である。
図示する例では、ＳＡＷセンサ１は、圧電素子基板１０、送信電極１１−１ａ、送信電極１１−１ｂ、受信電極１１−２ａ、受信電極１１−２ｂ、反応領域薄膜１２、多孔性基材１３、封止構造１４−１、及び封止構造１４−２を含んで構成される。
また、図１（ａ）において、ＳＡＷセンサ１の長手方向（ＳＡＷの伝播方向）をｘ軸方向で表し、短手方向をｙ軸方向で表す。図１（ｂ）において、ＳＡＷセンサ１の長手方向をｘ軸方向で表し、厚み方向をｚ軸方向で表す。

圧電素子基板１０は、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ；弾性表面波）を伝播する基板である。圧電素子基板１０は、例えば、水晶基板である。
送信電極１１−１ａ、及び送信電極１１−１ｂは、送信側電極部を構成する櫛歯状のパターンにより形成された金属電極である。以下、送信電極１１−１ａ、及び送信電極１１−１ｂを総称してＩＤＴ１１−１と称する。
また、受信電極１１−２ａ、及び受信電極１１−２ｂは、受信側電極部を構成する櫛歯状のパターンにより形成された金属電極である。以下、受信電極１１−２ａ、及び受信電極１１−２ｂを総称してＩＤＴ１１−２と称する。
ＩＤＴ１１−１、及びＩＤＴ１１−２（総称してＩＤＴ１１と呼ぶ）は、圧電素子基板１０上に構成される電極である。ＩＤＴ１１は、対向した一対の電極である。ＩＤＴ１１は、例えばアルミニウム薄膜によって構成される。

ＩＤＴ１１−１には、後述するセンス回路のバースト回路から、送信信号であるバースト信号が入力される。ＩＤＴ１１−１は、入力されたバースト信号に対応するＳＡＷを圧電素子基板１０の表面に励起する。ＩＤＴ１１−２は、圧電素子基板１０の表面を伝播してきたＳＡＷを受信し、受信した電気信号に変換する。ＩＤＴ１１−２は、変換した電気信号（検出信号と呼ぶ）を、センス回路の位相・振幅検出回路に出力する。

反応領域薄膜１２は、金を蒸着して生成した薄膜である。反応領域薄膜１２は、表面に抗体を担持した薄膜である。なお、抗体を担持は、周知の技術を用いて行う（例えば、非特許文献 「ＰＯＣＴ用ＳＨ−ＳＡＷバイオセンサ」、谷津田、小貝、他、第４０回 ＥＭシンポジウム、ｐｐ．２９〜３２、２０１１．５．１９参照）。反応領域薄膜１２は、圧電素子基板１０上であって、圧電素子基板１０上に対向して設けられた一対のＩＤＴ１１の間の領域に形成される。
圧電素子基板１０と反応領域薄膜１２との重なる部分が、検体である液体が導入される検出領域（センサ表面となる領域）となる。

多孔性基材１３は、反応領域薄膜１２に接して設けられる基材である。多孔性基材１３は、例えばニトロセルロースなどの物質から構成される。多孔性基材１３は、反応領域薄膜１２を覆うように固定される。多孔性基材１３は、例えば、反応領域薄膜１２の外側四隅に接着して固定される。多孔性基材１３は、滴下された溶液を保持し、その内部、及び表面に溶液を浸潤させる。
多孔性基材１３は、滴下された溶液を、毛細管現象により多孔性基材１３内及び反応領域薄膜１２の表面に移送し、保持する。つまり、ＳＡＷセンサ１は、滴下された溶液を多孔性基材１３内部及び反応領域薄膜１２の表面に保持する。
また、図１（ａ）に示したように、多孔性基材１３は、ｘ軸方向の位置ｘ１からｘ２の間に配置されている。

ＳＡＷセンサ１では、多孔性基材１３内を移送された溶液が、反応領域薄膜１２の特定の領域を濡らす。ここで、特定の領域とは、多孔性基材１３と反応領域薄膜１２との重なる部分によって面積が定められる領域である。例えば、反応領域薄膜１２の全面を多孔性基材１３で覆う場合、反応領域薄膜１２の全領域となる。
溶液中の抗原は、反応領域薄膜１２上に担持された抗体と反応し、反応領域薄膜１２上の特定領域に抗原抗体結合物を生成する。
すなわち、反応領域薄膜１２では、その表面に抗原を含んだ液体試料を滴下することにより、反応領域薄膜１２上に担持された抗体と、液体試料中の抗原との間で抗原抗体反応が起こる。その結果、反応領域薄膜１２上には、反応領域薄膜１２上に担持した抗体と抗原が結合した抗原抗体結合物が生成する。なお、反応領域薄膜１２は、金以外であっても抗体を担持できるものであればいかなるものでもよい。
なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す例では、多孔性基材１３は、反応領域薄膜１２と平面視において同じ面積になるように重ねても、或いは平面視において反応領域薄膜１２の内側となるように面積を小さく配置してもよい。多孔性基材１３が、反応領域薄膜１２の特定領域を覆うように配置されていればよい。

送信電極部側の封止構造１４−１は、封止壁１５−１と封止天井１６−１とを備えている。
封止壁１５−１は、ＩＤＴ１１−１を覆う壁であり、圧電素子基板１０上に矩形状に形成される。封止壁１５−１は、例えば感光性樹脂により構成される。
また、封止天井１６−１は、封止壁１５−１の上側を塞ぎ、ＩＤＴ１１−１を外部から密閉するための天井である。封止天井１６−１は、封止天井１６−１の平面領域内に封止壁１５−１が収まるように封止壁１５−１の上側に配置される。封止天井１６−１は、例えばガラス基板で構成される。なお、封止壁１５−１と封止天井１６−１との間には、不図示の接着層が設けられ、封止壁１５−１と封止天井１６−１との間を密封して接着する。
封止構造１４−１は、ＩＤＴ１１−１を外部から密閉してＩＤＴ１１−１上に空間を形成するように覆い、ＩＤＴ１１−１が液体と接触することを防ぐ封止構造である。

また、受信電極部側の封止構造１４−２は、封止構造１４−１と同様に、封止壁１５−２と封止天井１６−２とを備え、ＩＤＴ１１−２を外部から密閉してＩＤＴ１１−２上に空間を形成するように覆い、ＩＤＴ１１−２が液体と接触することを防ぐ封止構造である。
これら封止構造１４−１、及び封止構造１４−２により、検出領域における雰囲気（例えば湿度）の変化があったとしても、ＩＤＴ１１−１、及びＩＤＴ１１−２は、その影響を受けにくくなる。
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）では、多孔性基材１３を封止構造１４−１、及び封止構造１４−２の封止天井と重なるように配置する例を示しているが、多孔性基材１３は、反応領域薄膜１２が配置されるセンサの検出領域を覆うように配置されていれば、封止天井と重なるように配置する必要はない。もっとも、多孔性基材１３を封止天井と重ならないように配置する場合であって、多孔性基材１３が表面弾性波の進む方向に大きくずれた（目ズレした）としても、封止構造１４−１、及び封止構造１４−２が、それぞれＩＤＴ１１−１、及びＩＤＴ１１−２を保護するので、ＩＤＴが溶液で濡れることはなく、ＩＤＴの弾性波送信動作または弾性波受信動作に影響を与えることはない。

図２は、ＳＡＷセンサ１を用いた溶液測定に使用するセンス回路２０を示す概略ブロック図である。図示する例では、センス回路２０は、ＳＡＷセンサ１、交流信号源２１、バースト回路２２、位相・振幅検出回路２３、ＰＣ２４（Personal Computer）を含んで構成される。
交流信号源２１は、例えば、２５０ＭＨｚの正弦波交流信号を発生する。交流信号源２１は、生成した交流信号をバースト回路２２に出力する。
バースト回路２２は、交流信号源２１から入力された交流信号を、周期的なバースト信号に変換する。ここで、バースト信号の周期は、ＳＡＷが圧電素子基板１０の表面のＩＤＴ１１−１からＩＤＴ１１−２までの間を進行するのに要する時間より大きくなるようにする。バースト回路２２は、生成したバースト信号をＳＡＷセンサ１のＩＤＴ１１−１及び位相・振幅検出回路２３に出力する。
なお、バースト回路２２はＳＡＷセンサ１から出力される信号に含まれる主とする信号以外の直達波や他のバルク波などを含むノイズ等の妨害信号が十分に小さい場合には必要なく、連続波を用いてよい。

位相・振幅検出回路２３は、ＳＡＷセンサ１のＩＤＴ１１−２から入力された検出信号、及びバースト回路２２から入力されたバースト信号に基づいて、ＳＡＷが圧電素子基板１０を伝播するのに要した時間である伝播時間による位相変化と振幅変化を算出する。具体的には、位相・振幅検出回路２３は、バースト信号の入力から、検出信号の入力までに要した伝播時間による位相変化と振幅の減衰量を検出する。位相・振幅検出回路２３は、検出した位相変化と振幅の減衰量をＰＣ２４に出力する。
ＰＣ２４は、位相・振幅検出回路２３から入力された位相変化と振幅の減衰量に基づいて、表面の抗体と特異的に反応した溶液中の抗原の量と種類を判定し、判定結果を表示する。

次に、溶液に含まれる抗体を測定するときの多孔性基材１３上の溶液の浸潤状態について説明する。
図３は、本実施形態に係る多孔性基材１３上の溶液の浸潤状態を説明する図である。図３（ａ）は、時刻ｔ１における多孔性基材１３上の溶液の浸潤状態を示す図である。図３（ｂ）は、時刻ｔ２（ｔ２は、ｔ１より大）における多孔性基材１３上の溶液の浸潤状態を示す図である。図３（ｃ）は、時刻ｔ３（ｔ３は、ｔ２より大）における多孔性基材１３上の溶液の浸潤状態を示す図である。
図３（ａ）〜図３（ｃ）において、多孔性基材１３の長手方向をｘ軸方向で表し、短手方向をｙ軸方向で表す。図３（ａ）〜図３（ｃ）において、多孔性基材１３の位置ｘ１及びｘ２は、図１（ａ）と同様の位置である。

図３（ａ）〜図３（ｃ）に示したように、ＳＡＷセンサ１の測定者が、例えば、図示しないマイクロピペットを用いて、位置（ｘ３、ｙ３）に溶液ａを滴下する。
多孔性基材１３は、滴下された溶液ａを、多孔性基材１３内及び反応領域薄膜１２の表面を毛細管現象によりｘ軸の正方向に移送し、保持する。多孔性基材１３に滴下された溶液ａは、多孔性基材１３の内部、及び多孔性基材１３の表面をｘ軸の正方向に向けて徐々浸潤してゆく。このため、時刻ｔ１において、図３（ａ）に示したように、添加された溶液ａが浸潤した領域（以下、浸潤領域という）ｂ１の先端は、ｘ軸方向の位置ｘ４まで浸潤する。また、時刻ｔ２において、図３（ｂ）に示したように、浸潤領域ｂ２の先端は、ｘ軸方向の位置ｘ５（ｘ５は、ｘ４より大）まで浸潤する。さらに、時刻ｔ３において、図３（ｃ）に示したように、浸潤領域ｂ３の先端は、ｘ軸方向の位置ｘ６（ｘ６は、ｘ５より大）まで浸潤する。
そして、溶液中の抗原は、溶液の浸潤に従って、反応領域薄膜１２上に担持された抗体と徐々に反応し、反応領域薄膜１２上に抗原抗体結合物を生成する。

次に、仮に、ＳＡＷセンサ１の反応領域薄膜１２に、溶液を直接、滴下した場合について説明する。仮に、図１に示したようなＳＡＷセンサ１の反応領域薄膜１２に、直接、溶液を滴下した場合、溶液は、反応領域薄膜１２全体に浸潤する。
ＳＡＷは、圧電素子基板１０の表面近傍に集中して伝播する音響波である。圧電素子基板１０の表面に物質が吸着すると、その表面の単位体積当たりの質量と粘性が変化する。質量と粘性の変化に応じて、ＳＡＷの伝播時間が変化し、ＳＡＷの振幅の減衰量が変化する。センス回路２０の位相・振幅検出回路２３は、位相の変化量と振幅の減衰量の変化量を利用して溶液中に含まれる抗原を測定する。

溶液に含まれる抗原の濃度が低い場合、反応領域薄膜１２の一部で抗原抗体反応が起きるため、検出信号は飽和しない。このため、センス回路２０の位相・振幅検出回路２３は、ＳＡＷが圧電素子基板１０を伝播するのに要した時間である伝播時間による位相変化と振幅変化を検出できる。
一方、溶液に含まれる抗原の濃度が高い場合、反応領域薄膜１２の全体で抗原抗体反応が起きるため、検出信号は飽和する。したがって、センス回路２０の位相・振幅検出回路２３は、伝播時間による位相変化と振幅変化を検出できない。

このため、本実施形態では、反応領域薄膜１２に、直接、溶液を滴下するのではなく、溶液が反応領域薄膜１２上に直接、滴下した場合より長い時間をかけて浸潤する多孔性基材１３に溶液を滴下する。多孔性基材１３に滴下した溶液は、図３（ａ）〜図３（ｂ）に示したように、時刻毎にｘ軸方向の正方向へ浸潤していく。
このため、溶液は、反応領域薄膜１２上に一度に浸潤しないため、溶液中の抗原の濃度が高い場合でも、位相・振幅検出回路２３は、時刻毎に伝播時間による位相変化と振幅変化を検出することができる。

次に、センス回路２０による測定について説明する。
測定者は、まず、抗原を含まない溶媒を図３に示す位置（ｘ３，ｙ３）に滴下し、反応領域薄膜１２上を溶媒で浸潤させ、ＳＡＷの伝播時間による位相変化を測定する（ブランクテスト）。次に、測定者は、ＳＡＷセンサ１を他のサンプル（ＳＡＷセンサ１）に取り替えて、抗原を含んだ溶液を、そのサンプルの図２に示す位置（ｘ３，ｙ３）に滴下し、その伝播時間による位相変化を測定する。溶媒に対応する位相変化と溶液に対応する位相変化との差が、抗原抗体反応によって反応領域薄膜１２に生成した抗原抗体結合物に起因する位相の変化量となる。ＰＣ２４は、ブランクテストをした時の位相変化をメモリ内に記憶しておき、この位相変化と、溶液を滴下して得られる位相変化との差を算出することで、位相の変化量を算出する。ＰＣ２４は、位相の変化量に基づいて、溶液に含まれる抗原を特定する。振幅の減衰量についても同様であり、振幅の減衰量の変化量に基づいて、溶液に含まれる抗原を特定する。
また、利用する溶媒でのＳＡＷの伝播時間が予め判明していない場合でも、抗原を含んだ溶液の滴下直後の位相と振幅とを基準として、それ以降の変化の差を取ることで溶液中の抗原の量と種類とを判定し、判定結果を表示することも可能である。

以上のように、本実施形態において、ＳＡＷセンサ１は、表面弾性波から電気信号、または電気信号から表面弾性波へ変換する時間に比べて長い浸潤時間を要する多孔性基材１３を反応領域薄膜１２上に備えるようにした。従って、ＳＡＷセンサ１は、検出信号を、長時間にわたって出力できる。また、ＳＡＷセンサ１は、一時に反応領域薄膜１２に溶液が接触する場合に比べて、検出信号の強度が小さくなる。その結果、濃度の濃い溶液を測定する場合でもＳＡＷセンサ１は飽和することなく検出信号を出力するため、正確な測定をすることができる。

なお、本実施形態では、反応領域薄膜１２が抗体を保持している例を説明したが、反応領域薄膜１２は抗体を保持していなくてもよい。この場合においても、溶液の濃度が高いか低いか、溶液に抗原が含まれているかいないか、等の溶液の特性の比較等を行うことができる。

（第２実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、多孔性基材が、それぞれ異なる抗体を分散させた場合について説明をする。
なお、センス回路２０は、第１実施形態で示した図２においてＳＡＷセンサ１が、本実施形態のＳＡＷセンサ１ａに置き換えた構成である。

図４は、本実施形態に係るＳＡＷセンサ１ａの構成を示す模式図である。図４（ａ）は、ＳＡＷセンサ１ａの概略的な上面図であり、図４（ｂ）はＳＡＷセンサ１ａを切断面Ｂから見た概略的な断面図である。図４（ａ）において、ＳＡＷセンサ１ａの長手方向をｘ軸方向で表し、短手方向をｙ軸方向で表す。図４（ｂ）において、ＳＡＷセンサ１ａの長手方向をｘ軸方向で表し、厚み方向をｚ軸方向で表す。
図示する例では、ＳＡＷセンサ１ａは、圧電素子基板１０、送信電極１１−１ａ、送信電極１１−１ｂ、受信電極１１−２ａ、受信電極１１−２ｂ、反応領域薄膜１２、多孔性基材４１、封止構造１４−１、及び封止構造１４−２を含んで構成される。

多孔性基材４１は、符合ＡＡを付した第１抗体ＡＡを分散させた多孔性基材４１−１、符合ＡＢを付した第１抗体ＡＢを分散させた多孔性基材４１−２、及び符合ＡＣを付した第１抗体ＡＣを分散させた多孔性基材４１−３を含んで構成される。また、抗体ＡＡ、抗体ＡＢ、及び抗体ＡＣは、各々異なる第１抗体である。
多孔性基材４１の表面の位置（ｘ３，ｙ３）に溶液が滴下されると、滴下された溶液は、多孔性基材４１の内部を浸潤すると共に、多孔性基材４１を、正方向のｘ軸方向に浸潤する。

ここで、例えば、時刻ｔ０において、多孔性基材４１上の位置（ｘ３，ｙ３）に溶液を滴下した場合を説明する。
時刻ｔ１において、溶液は、ｘ軸の位置ｘ４まで浸潤する。溶液は、多孔性基材４１−１の領域に浸潤するため、多孔性基材４１−１において第１抗体ＡＡと反応する。反応により生成された抗原抗体複合体は、反応領域薄膜１２上に担持された第２抗体と反応する。
次に、時刻ｔ２において、溶液は、ｘ軸の位置ｘ５まで浸潤する。溶液は、多孔性基材４１−２の領域に浸潤するため、多孔性基材４１−２において第１抗体ＡＢと反応する。反応により生成された抗原抗体複合体は、反応領域薄膜１２上に担持された第２抗体と反応する。
次に、時刻ｔ３において、溶液は、ｘ軸の位置ｘ２まで浸潤する。溶液は、多孔性基材４１−３の領域に浸潤するため、多孔性基材４１−３において第１抗体ＡＣと反応する。反応により生成された抗原抗体複合体は、反応領域薄膜１２上に担持された第２抗体と反応する。
位相・振幅検出回路２３は、多孔性基材４１−１で起こった反応により検出された検出信号、多孔性基材４１−２で起こった反応により検出された検出信号、多孔性基材４１−３で起こった反応により検出された検出信号を、溶液が浸潤する速度に対応する遅れをもって順次、観測する。

これにより、本実施形態では、弾性表面波を伝播する圧電素子基板１０と、電気信号と表面弾性波との変換を行うＩＤＴ１１と、前記圧電素子基板１０に接触し、異なる目的物と反応する反応物を溶液の浸潤する方向にそれぞれ分散させた液体が浸潤する多孔性基材４１と、を有する。これにより、異なる抗体による反応を異なる時刻に検出することが可能となり、１つのＳＡＷセンサ１ａ、及び１つの多孔性基材４１を用いて、複数の試料を検出することができる。

なお、多孔性基材４１−１、４１−２、及び４１−３は、共通の多孔性基材４１の一部であってもよいし、共通の多孔性基材４１上に新たに設けられた基材であってもよい。多孔性基材４１−１、４１−２、及び４１−３では、滴下された溶液に含まれる抗原の種類が複数あった場合、それぞれの抗原に対応する抗体が分散された部分で抗原抗体結合体が生成される。
なお、本実施形態では、３種類の異なる抗体を分散させた多孔性基材４１の例を示したが、抗体の種類は、複数であればいくつでもよい。

（第３実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、多孔性基材が、溶液の浸潤速度が異なる領域を持つ場合について説明をする。

図５は、本実施形態に係るＳＡＷセンサ１ｂの構成を示す模式図である。図５（ａ）は、ＳＡＷセンサ１ｂの概略的な上面図であり、図５（ｂ）はＳＡＷセンサ１ｂを切断面Ｃから見た概略的な断面図である。図５（ａ）において、ＳＡＷセンサ１ｂの長手方向をｘ軸方向で表し、短手方向をｙ軸方向で表す。図５（ｂ）において、ＳＡＷセンサ１ｂの長手方向をｘ軸方向で表し、厚み方向をｚ軸方向で表す。
図示する例では、ＳＡＷセンサ１ｂは、圧電素子基板１０、ＩＤＴ１１、反応領域薄膜１２、及び多孔性基材５１を含んで構成される。
多孔性基材５１は、第１浸潤速度を有する多孔性基材（第１領域）５１−１、５１−２、５１−３、及び第２浸潤速度を有する多孔性基材（第２領域）５１−４及び５１−５含んで構成される。例えば、多孔性基材５１−４及び５１−５の溶液が一定距離を浸潤する浸潤速度は、多孔性基材５１−１、５１−２、５１−３の浸潤速度の１／１０である。

図５（ａ）に示すように、多孔性基材５１−１のｘ軸方向の長さはｘ４−ｘ１であり、多孔性基材５１−２のｘ軸方向の長さはｘ６−ｘ５であり、多孔性基材５１−３のｘ軸方向の長さはｘ２−ｘ７である。また、多孔性基材５１−４のｘ軸方向の長さはｘ５−ｘ４であり、多孔性基材５１−５のｘ軸方向の長さはｘ７−ｘ６である。多孔性基材５１−４及び５１−５のｘ軸方向の長さは、多孔性基材５１−１、５１−２、５１−３のｘ軸方向の長さより短くてもよい。

次に、時刻ｔ１において、多孔性基材５１−１のｘ軸の位置（ｘ３，ｙ３）に溶液を滴下した場合を説明する。
多孔性基材５１−１内で溶液の浸潤が速やかに起こり、多孔性基材５１−１の面積に相当する反応領域薄膜１２が浸潤する。
時刻ｔ１おいて、溶液は、多孔性基材５１−１のｘ軸の位置ｘ４を超えて、多孔性基材５１−４にも浸潤するが、その浸潤する速度は、多孔性基材５１−１に比べて遥かに遅い。従って、ＳＡＷセンサ１ｂは、溶液が多孔性基材５１−２に到達するまでの時刻ｔ１から時刻ｔ２の時間、専ら多孔性基材５１−１内で生成した抗原抗体結合体又は多孔性基材５１−１と接する反応領域薄膜１２に担持された抗体との反応のみを検出する。
時刻ｔ２において、溶液は、多孔性基材５１−２のｘ軸の位置ｘ５に到達すると、速やかに多孔性基材５１−２を浸潤する。従って、ＳＡＷセンサ１ｂは、多孔性基材５１−１及び多孔性基材５１−２で起こった反応を同時に検出する。
センス回路２０は、多孔性基材５１−１の検出信号と、多孔性基材５１−２の検出信号との差分を計算することにより、多孔性基材５１−２で起こった反応に起因する信号を検出する。
以下、時刻ｔ２において、溶液は、多孔性基材５１−２のｘ軸の位置ｘ６を超えて、多孔性基材５１−５に浸潤する。そして、時刻ｔ３において、溶液は、多孔性基材５１−３のｘ軸の位置ｘ７に到達すると、速やかに多孔性基材５１−３を浸潤する。時刻ｔ３においては、ＳＡＷセンサ１ｂは、多孔性基材５１−１、多孔性基材５１−２、及び多孔性基材５１−２で起こった反応を同時に検出する。センス回路２０は、多孔性基材５１−１の検出信号、多孔性基材５１−２、及び多孔性基材５１−３の検出信号の差分を計算することにより、多孔性基材５１−３で起こった反応に起因する信号を検出する。

センス回路２０は、滴下された溶液のｘ軸方向における進行度合いを検出する必要がある。進行度合いの検出は、例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したＳＡＷセンサ１ｂを２つ用いる。この場合、一方のＳＡＷセンサ１ｂ−１の多孔性基材５１−１、５１−２、及び５１−３に第１抗体を保持させる。もう一方のＳＡＷセンサ１ｂ−２の多孔性基材５１−１、５１−２、及び５１−３に第１抗体を保持させない。このように構成することで、ＳＡＷセンサ１ｂ−１は、滴下された溶液中の抗原を検出し、ＳＡＷセンサ１ｂ−２は、滴下された溶液中の抗原を検出しない。このため、ＳＡＷセンサ１ｂ−２では、溶液の粘性（粘弾性）を検出できる。
測定者は、２つのＳＡＷセンサ１ｂ−１及び１ｂ−２の各位置（ｘ３，ｙ３）に同量の溶液を同時に滴下する。センス回路２０は、２つのＳＡＷセンサ１ｂ−１及び１ｂ−２を計測することで、溶液の進行度合いを検出するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態では、多孔性基材５１は、浸潤速度が速い多孔性基材５１−１、５１−２、５１−３と、浸潤速度が遅い多孔性基材５１−４、５１−５とを交互に繰り返す構造を有する。これにより、溶液に含まれる検体を時間的に分離して検出することが可能となる。

なお、上記の各実施形態では、送信電極１１−１ａ、１１−１ｂ及び受信電極１１−２ａ、１１−２ｂを用いた例を示したが、受信電極１１−２ａ、１１−２ｂの代わりにＳＡＷの反射体を設け、送信電極１１−１ａ、１１−１ｂが受信電極の機能を兼ねるようにしてもよい。反射体には、例えば、グレーティング反射器を用いるようにしてもよい。
第３実施形態において、受信電極１１−２ａ、１１−２ｂの代わりにＳＡＷの反射体を設け、送信電極１１−１ａ、１１−１ｂが受信電極の機能を兼ねるようにした場合、浸潤速度が遅い多孔性基材５１−４及び５１−５も反射体の働きをする。このため、送信電極１１−１ａ、１１−１ｂに戻ってくる表面弾性波は、受信電極１１−２ａ、１１−２ｂの代わりにＳＡＷの反射体による反射波、多孔性基材５１−４による反射波、及び多孔性基材５１−５による反射波が含まれる。このため、これらの反射波を識別する必要があるため、各領域の反射波が重ならないように多孔性基材５１−１、５１−２、及び５１−３のｘ軸方向の長さを異なるようにしてもよい。または、多孔性基材５１−４、及び５１−５のｘ軸方向の長さを異なるようにしてもよい。

なお、上記の各実施形態では、圧電素子基板１０は、圧電効果を示す素材、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四ホウ酸リチウムなどから構成されている基板でもよい。
なお、上記の各実施形態では、ＩＤＴ１１は、アルミニウム以外であっても導電性の高い金属であればいかなるものでもよい。
なお、上記の各実施形態では、反応領域薄膜１２は抗体を担持し、抗原を測定する例を示したが、抗原を測定するのでなければ、反応領域薄膜１２を設ける必要は無い。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１、４０、５０・・・ＳＡＷセンサ、１０・・・圧電素子基板、１１、１１−１ａ、１１−１ｂ、１１−２ａ、１１−２ｂ・・・ＩＤＴ、１２・・・反応領域基板、１３、４１、４１−１、４１−２、４１−３、５１、５１−１、５１−２、５１−３、５１−４、５１−５・・・多孔性基材、２０・・・センス回路、２１・・・交流信号源、２２・・・バースト回路、２３・・・位相・振幅検出回路、２４・・・ＰＣ

Claims (6)

1. 弾性表面波を伝播する圧電素子基板と、
   電気信号と前記弾性表面波との変換を行う電極と、
   前記弾性表面波の伝播路に配置され、検体である液体が導入される検出領域と、
   前記検出領域に接触し、液体が毛細管現象により浸潤する多孔性基材と、
   を備えることを特徴とする弾性表面波センサ。
2. 前記多孔性基材は、
   前記弾性表面波の伝播方向に、液体が毛細管現象により浸潤する
   ことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
3. 前記多孔性基材は、
   目的物と反応する異なる反応物を溶液の浸潤する方向にそれぞれ分散して形成される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の弾性表面波センサ。
4. 前記多孔性基材は、
   第１領域と、
   第２領域と、
   を有し、
   前記第１領域と前記第２領域とが、前記弾性表面波の伝播方向に交互に形成され、
   前記第１領域の浸潤速度が、前記第２領域の浸潤速度より速い
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の弾性表面波センサ。
5. 前記多孔性基材は、
   複数の前記第１領域における前記弾性表面波の伝播方向の長さが各々異なる
   ことを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波センサ。
6. 前記多孔性基材は、
   複数の前記第２領域における前記弾性表面波の伝播方向の長さが各々異なる
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の弾性表面波センサ。