JP2014009955A - バイオセンサ、検出方法、検出システム及び検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出感度を向上すること。
【解決手段】バイオセンサは、基板１０を有する。バイオセンサは、基板１０上に設けられた検出部１３を有する。バイオセンサは、基板１０の上部及び下部の内少なくとも一方に設けられ、検体溶液が流入する流入口及び該流入口から少なくとも検出部１３上まで延びた溝部を有するカバー部材を有する。バイオセンサは、互いに間隔を開けて配置され、溝部によって検出部１３上に形成される空間に検出部１３を通る電界を発生させる一対の電極とを有する。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、バイオセンサ、検出方法、検出システム及び検出装置に関する。

従来、基板表面の状態変化を検出する検出手法がある。例えば、弾性表面波を用いて、検体溶液の性質もしくは成分を測定するバイオセンサがある。また、例えば、ＳＰＲ（Surface Plasmon Resonance、表面プラズモン共鳴）測定装置などがある。なお、臨床マーカに対して異なる特異性を有する複数の抗体を用いた疾患又は医学事象の臨床マーカの検出に関する手法がある。

特開平６−１３３７５９号公報 特表２００５−５３４９０７号公報

しかしながら、基板表面の状態変化を検出する従来の検出手法では、検出対象となる物質が基板表面にない場合には、検出対象となる物質が検出されない。

開示の技術は、上述に鑑みてなされたものであって、検出感度を向上可能となるバイオセンサ、検出方法、検出システム及び検出装置を提供することを目的とする。

開示のバイオセンサは、１つの実施態様において、基板と、該基板上に設けられた検出部とを有する。また、バイオセンサは、１つの実施態様において、前記基板の上部及び下部の内少なくとも一方に設けられ、検体溶液が流入する流入口及び該流入口から少なくとも前記検出部上まで延びた溝部を有するカバー部材を有する。また、バイオセンサは、１つの実施態様において、互いに間隔を開けて配置され、前記溝部によって前記検出部上に形成される空間に前記検出部を通る電界を発生させる一対の電極を有する。

開示のバイオセンサ、検出方法、検出システム及び検出装置の１つの実施形態によれば、検出感度を向上可能となるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るバイオセンサの斜視図である。 図２は、第１カバー部材及び第２カバー部材の分解斜視図である。 図３は、図１に示すバイオセンサの第４基板を外した状態における斜視図である。 図４Ａは、図１のＩＶａ−ＩＶａ’における断面図である。 図４Ｂは、図１のＩＶｂ−ＩＶｂ’における断面図である。 図５は、図１に示すバイオセンサに使用される検出素子の斜視図である。 図６は、図５に示す検出素子の第１中空部材及び第２中空部材を外した状態における平面図である。 図７は、実施形態に係るバイオセンサの変形例を示す断面図である。 図８は、実施形態に係るバイオセンサの別の変形例を示す断面図である。 図９は、基板にカバー部材が接合される場合の一例について説明する平面図である。 図１０は、基板にカバー部材が接合される場合の一例について説明する断面図である。

以下に、開示のバイオセンサの実施の形態について、適宜図面を参照しつつ、詳細に説明する。以下に詳細に説明するように、開示のバイオセンサは、基板と、基板上に設けられた検出部とを有する。また、開示のバイオセンサは、基板の上部及び下部の内少なくとも一方に設けられ、検体溶液が流入する流入口及び流入口から少なくとも検出部上まで延びた溝部を有するカバー部材を有する。また、開示のバイオセンサは、互いに間隔を開けて配置され、溝部によって前記検出部上に形成される空間に、検出部を通る電界を発生させる一対の電極を有する。この結果、検出感度を向上可能となる。例えば、検出対象となる物質の電荷に応じて、検出対象となる物質が検出面（検出部の表面をさすものとする）に移動するような電界を発生させるときには、検出対象となる物質と検出面とが接触する確率を高くすることができ、検出感度を向上可能となる。言い換えると、電極間に浮遊する検体溶液中の物質を検出部側に引き寄せることが可能となり、検出感度を向上可能となる。また、検出対象となる物質の電荷に応じて、検出対象となる物質が検出面に移動するような電界を発生させる結果、測定時間を短縮することが可能となる。

なお、以下では、数値範囲を「〜」を使用して示す場合、特に断りがない限り、下限と上限の数値をそれぞれ含むものとする。例えば、数値範囲「３００〜５００」は、特段の断りがない限り、下限が「３００」を示し、上限が「５００」を示す。

［バイオセンサの構造の一例］
開示のバイオセンサは、基板表面の状態変化を検出する検出手法に用いられる。例えば、開示のバイオセンサは、ＳＰＲ（Surface Plasmon Resonance、表面プラズモン共鳴）装置による測定に用いられる測定セル、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave、表面弾性波）センサ、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance、水晶発振子マイクロバランス法）水晶センサなどである。開示のバイオセンサは、好ましくは、ＳＡＷセンサである。ＳＡＷセンサとしてバイオセンサを実現することで、バイオセンサを小型で簡単に実現可能となる。

以下では、開示のバイオセンサの構造の一例について、開示のバイオセンサがＳＡＷセンサである場合を用いて詳細に説明する。ＳＡＷセンサとしてのバイオセンサ１００は、実施形態の一例において、基板が上面に配置される第１のカバー部材を有する。また、バイオセンサ１００は、第１のカバー部材と接合された第２のカバー部材を有する。すなわち、バイオセンサ１００は、基板が上面に配置される第１のカバー部材と、基板を間に挟んで第１のカバー部材に接合された第２のカバー部材とを有する。

また、ＳＡＷセンサとしてのバイオセンサ１００は、第１のカバー部材及び第２のカバー部材の少なくとも一方は、検体溶液が流入する流入口及び流入口から少なくとも基板表面上まで延びた溝部を有する。例えば、ＳＡＷセンサとしてのバイオセンサ１００は、実施形態の一例において、第１のカバー部材が上面に凹部を有し、凹部が前記基板を収容し、第２のカバー部材が溝部を有する。

また、ＳＡＷセンサとしてのバイオセンサ１００は、一対の電極を有する。一対の電極は、互いに間隔を開けて配置され、溝部によって検出部上に形成される空間に、検出部を通る電界を発生させる。例えば、一対の電極は、検出部の厚み方向の成分を有する電界を発生させる。例えば、一対の電極は、溝部によって検出部上に形成される空間と検出部とを間に挟んで検出部の厚み方向に設けられる。一対の電極の内の１つの電極である第１電極は、例えば、基板上に設けられる。また、一対の電極の内の他の電極である第２電極は、例えば、溝部の内壁の内第１電極と対向する位置に設けられる。また、検出部は、例えば、第１電極上に設けられる。

なお、以下では、特に言及しない限り、第１電極が、基板上に設けられる場合を用いて説明するが、これに限定されるものではない。また、以下では、第２電極が、溝部の内面に設けられる場合を用いて説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、一対の電極は、溝部によって検出部上に形成される空間に、検出部を通る電界を発生させることが可能な位置であれば、任意の位置に配置して良い。例えば、第１電極が、基板の下面に設けられても良く、第２電極がカバー部材の上面に設けられても良い。また、例えば、第１電極と第２電極とを基板上に並べて配置してもよい。また、以下では、第２電極が第１電極と対向する位置に設けられる場合を用いて説明するが、これに限定されるものではない。

また、以下の例では、基板上に第１電極と間隔を空けて、溝部によって形成される空間に露出するとともに、検体溶液に対して反応性の低い材料からなる第３電極を設けている。第３電極は、電位差測定器を介して第１電極と電気的に接続されることで、参照電極として機能する。第３電極により、第１電極及び第２電極の間に安定して電圧を印加することができる。なお、第３電極は、例えば、第１塩化銀電極やカロメル電極とすれば検体溶液に対して反応性を低くすることができる。

また、ＳＡＷセンサとしてのバイオセンサ１００は、実施形態の一例において、基板の表面に設けられており、検出部に向かって伝搬する弾性波を発生させる第１ＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極を有する。また、バイオセンサ１００は、基板表面に設けられており、検出部を通過した弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極を有する。また、バイオセンサ１００は、第１ＩＤＴ電極上に第１振動空間を設けて基板の上面に接合されており、第１ＩＤＴ電極を第１振動空間内に密閉する第１中空部材を有する。また、バイオセンサ１００は、第２ＩＤＴ電極上に第２振動空間を設けて基板の上面に接合されており、第２ＩＤＴ電極を第２振動空間内に密閉する第２中空部材を有する。

ＳＡＷセンサとしてのバイオセンサ１００の構成の一例について、適宜図面を参照しつつ、詳細に説明する。なお、以下に説明する各図面において同じ構成部材には同じ符号を付すものとする。また、各部材の大きさや部材同士の間の距離などは模式的に図示しており、現実のものとは異なる場合がある。また、バイオセンサ１００は、いずれの方向が上方又は下方とされても良いものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともにｚ軸方向の正側を上方として、上面、下面などの用語を用いるものとする。

図１〜図６に示すように、バイオセンサ１００は、第１カバー部材１、第２カバー部材２及び検出素子３を有する。第１カバー部材１は、第１基板１ａ及び第１基板１ａ上に積層される第２基板１ｂを有する。第２カバー部材２は、第２基板１ｂ上に積層される第３基板２ａ及び第３基板２ａ上に積層される第４基板２ｂを有し、第２電極６２を有する。弾性表面波素子である検出素子３は、基板１０、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、検出部１３、第１電極６１を有する。

第１カバー部材１と第２カバー部材２は互いに貼り合わされており、貼り合わされた第１カバー部材１と第２カバー部材２の内部に検出素子３が収容されている。図４の断面図に示すように、第１カバー部材１は上面に凹部５を有し、凹部５の中に検出素子３が配置されている。

第２カバー部材２は、図１に示すように、長手方向（ｘ軸方向）の端部に検体溶液の入口である流入口１４を有するとともに、流入口１４から検出素子３の直上部分に向かって延びた溝部１５を有している。なお、図１では溝部１５の位置を示すために溝部１５を破線で示している。また、第２カバー部材２は、溝部１５の内壁の内第１電極６１と対向する位置に、第２電極６２を有する。

図２に第１カバー部材１及び第２カバー部材２の分解斜視図を示す。

第１カバー部材１を構成する第１基板１ａは平板状であり、その厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。第１基板１ａの平面形状は概ね長方形状であるが、長手方向の一方端は外方に向かって突出した円弧状となっている。第１基板１ａのｘ軸方向の長さは、例えば、１ｃｍ〜５ｃｍであり、ｙ軸方向の長さは、例えば１ｃｍ〜３ｃｍである。

第１基板１ａの上面には第２基板１ｂが貼り合わされる。第２基板１ｂは、平板状の板に凹部形成用貫通孔４を設けた平板枠状とされており、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。平面視したときの外形は、第１基板１ａとほぼ同じであり、ｘ軸方向の長さ及びｙ軸方向の長さも第１基板１ａとほぼ同じである。

凹部形成用貫通孔４が設けられた第２基板１ｂを平板状の第１基板１ａと接合することによって、第１カバー部材１に凹部５が形成されることとなる。すなわち、凹部形成用貫通孔４の内側に位置する第１基板１ａの上面が凹部５の底面となり、凹部形成用貫通孔４の内壁が凹部５の内壁となる。

また第２基板１ｂの上面には、端子６及び端子６から凹部形成用貫通孔４まで引き回された配線７が形成されている。端子６は、第２基板１ｂの上面のｘ軸方向における他方の端部に形成されている。端子６が形成されている部分は、バイオセンサ１００を外部の測定器（図示せず）に挿入したときに実際に挿入される部分であり、端子６を介して外部の測定器と電気的に接続されることとなる。また、端子６と検出素子３とは、配線７などを介して電気的に接続されている。そして、外部の測定器からの信号が端子６を介してバイオセンサ１００に入力されるとともに、バイオセンサ１００からの信号が端子６を介して外部の測定器に出力されることとなる。

第１基板１ａ及び第２基板１ｂからなる第１カバー部材１の上面には、第２カバー部材２が接合されている。第２カバー部材２は、第３基板２ａと第４基板２ｂを有する。

第３基板２ａは、第２基板１ｂの上面に貼り合わされている。第３基板２ａは平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。第３基板２ａの平面形状は概ね長方形状であるが、第１基板１ａ及び第２基板１ｂと同様に長手方向の一方端は外方に向かって突出した円弧状となっている。第３基板２ａのｘ軸方向の長さは、第２基板１ｂに形成された端子６が露出するように第２基板１ｂのｘ軸方向の長さよりも若干短くされており、例えば、０．８ｍｍ〜４．８ｃｍである。ｙ軸方向の長さは、例えば、第１基板１ａ及び第２基板１ｂと同様に１ｃｍ〜３ｃｍである。

第３基板２ａには切欠き８が形成されている。切欠き８は、第３基板２ａの円弧状になっている一方端の頂点部分からｘ軸方向の他方端に向かって第３基板２ａを切り欠いた部分である。切欠き８は、溝部１５を形成するためのものである。第３基板２ａの切欠き８の両隣には、第３基板２ａを厚み方向に貫通する第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７が形成されている。第３基板２ａを第２基板１ｂに積層したときに、第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７の内側には検出素子３と配線７との接続部分が位置するようになっている。第３基板２ａの第１貫通孔１６と切欠き８との間の部分は、後述するように溝部１５と第１貫通孔１６によって形成される空間とを仕切る第１仕切り部２５となる。また、第３基板２ａの第２貫通孔１７と切欠き８との間の部分は、溝部１５と第２貫通孔１７によって形成される空間とを仕切る第２仕切り部２６となる。

第３基板２ａの上面には第４基板２ｂが貼り合わされる。第４基板２ｂは、平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。平面視したときの外形は、第３基板２ａとほぼ同じであり、ｘ軸方向の長さ及びｙ軸方向の長さも第３基板２ａとほぼ同じである。この第４基板２ｂが切欠き８が形成された第３基板２ａと接合されることによって、第２カバー部材２の下面に溝部１５が形成されることとなる。すなわち、切欠き８の内側に位置する第４基板２ｂの下面が溝部１５の底面となり、切欠き８の内壁が溝部１５の内壁となる。溝部１５は、流入口１４から少なくとも検出部１３の直上領域まで延びており、断面形状は、例えば矩形状である。

第４基板２ｂには、第４基板２ｂを厚み方向に貫く第３貫通孔１８が形成されている。第３貫通孔１８は、第４基板２ｂを第３基板２ａに積層したときに切欠き８の端部上に位置している。よって溝部１５の端部は第３貫通孔１８と繋がっている。この第３貫通孔１８は、溝部１５内の空気などを外部に放出するためのものである。

また、第４基板２ｂの下面の内、検出部１３と対向する部分には、第２電極６２が形成される。なお、第４基板２ｂの下面の内、検出部１３と対向する部分は、溝部１５の内壁の一部となる。また、併せて、第３基板２ａと第４基板２ｂとのうち少なくとも一方の下面には、第２電極６２の図示していない引き出し電極６３が併せて形成される。第２電極６２と引き出し電極６３とは、例えば、スパッタリング法、蒸着法又はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの薄膜形成法を用いて形成される。詳細な一例をあげて説明すると、第４基板２ｂの下面に金属層が形成された後、縮小投影露光機（ステッパー）とＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置とを用いたフォトリソグラフィー法等によるパターニングを実行することで、第２電極６２と引き出し電極６３とが形成される。

第１基板１ａ、第２基板１ｂ、第３基板２ａ及び第４基板２ｂは、例えば、紙、プラスチック、セルロイド、セラミックスなどからなる。これらの基板は、すべて同じ材料によって形成することができる。これらの基板をすべて同じ材料で形成することによって各基板の熱膨張係数をほぼそろえることができるため、基板ごとの熱膨張係数の差に起因する変形が抑制される。また、検出部１３には、生体材料が塗布されることがあるがその中には紫外線など外部の光によって変質しやすいものもある。その場合は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の材料として遮光性を有する不透明なものを用いると良い。一方、検出部１３の外部の光による変質がほとんど起こらない場合は、溝部１５が形成されている第２カバー部材２を透明に近い材料によって形成しても良い。この場合は、流路内を流れる検体溶液の様子を視認することができる。

次に検出素子３について説明する。図５は検出素子３の斜視図、図６は第１中空部材２１及び第２中空部材２２を外した状態における検出素子３の平面図である。

検出素子３は、基板１０、基板１０の上面に配置された第１電極６１、第１電極６１上に設けられた検出部１３、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引き出し電極１９及び第２引き出し電極２０、第３電極６４を有する。

基板１０は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶、水晶などの圧電性を有する単結晶の基板からなる。基板１０の平面形状及び各種寸法は適宜に設定されて良い。一例として、基板１０の厚みは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍである。

第１ＩＤＴ電極１１は、図６に示すように１対の櫛歯電極を有する。各櫛歯電極は、互いに対向する２本のバスバー及び各バスバーから他のバスバー側へ延びる複数の電極指を有している。そして、１対の櫛歯電極は、複数の電極指が互いに噛み合うように配置されている。第２ＩＤＴ電極１２も第１ＩＤＴ電極１１と同様に構成されている。第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２は、トランスバーサル型のＩＤＴ電極を構成している。

第１ＩＤＴ電極１１は所定の弾性表面波を発生させるためのものであり、第２ＩＤＴ電極１２は、第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを受信するためのものである。第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを第２ＩＤＴ電極１２が受信できるように第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２とは同一直線状に配置されている。第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２の電極指の本数、隣接する電極指同士の距離、電極指の交差幅などをパラメータとして周波数特性を設計することができる。ＩＤＴ電極によって励振されるＳＡＷとしては、種々の振動モードのものが存在するが、検出素子３においては、例えば、ＳＨ波とよばれる横波の振動モードを利用している。

また、第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２のＳＡＷの伝搬方向（ｙ軸方向）における外側にＳＡＷの反射抑制のための弾性部材を設けても良い。ＳＡＷの周波数は、例えば、数メガヘルツ（ＭＨｚ）から数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲内において設定可能である。なかでも、数百ＭＨｚから２ＧＨｚとすれば、実用的であり、かつ検出素子３の小型化ひいてはバイオセンサ１００の小型化を実現することができる。

第１ＩＤＴ電極１１は、第１引き出し電極１９と接続されている。第１引き出し電極１９は、第１ＩＤＴ電極１１から検出部１３とは反対側に引き出され、第１引き出し電極１９の端部１９ｅは第１カバー部材１に設けた配線７と電気的に接続されている。また、第２ＩＤＴ電極１２は、第２引き出し電極２０と接続されている。第２引き出し電極２０は、第２ＩＤＴ電極１２から検出部１３とは反対側に引き出され、第２引き出し電極２０の端部２０ｅは、配線７と電気的に接続されている。

第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引き出し電極１９及び第２引き出し電極２０は、例えば、アルミニウム、アルミニウムと銅との合金などからなる。またこれらの電極は、多層構造としても良い。多層構造とする場合は、例えば、１層目がチタン又はクロムからなり、２層目がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。

第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２は、保護膜（図示せず）によって覆われている。保護膜は第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２の酸化防止などに寄与するものである。保護膜は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素、又はシリコンによって形成されている。保護膜の厚さは、例えば、第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２の厚さの１／１０程度（１０〜３０ｎｍ）である。保護膜は、第１引き出し電極１９の端部１９ｅ及び第２引き出し電極２０の端部２０ｅを露出するようにして基板１０の上面全体にわたって形成されて良い。

第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間には、第１電極６１及び検出部１３が設けられる。第１電極６１は、例えば、クロム及びクロム上に成膜された金の２層構造を有する。検出部１３は、第１電極６１の表面又は基板１０表面に設けられ、核酸やペプチドからなるアプタマーなどが固定される。なお、核酸とは、例えば、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acid）やＲＮＡ（Ribo Nucleic Acid）、ＰＮＡ（Peptide Nucleic Acid）などである。検体溶液に標的物質が含まれている場合には、検体溶液が検出部１３と接触すると、検体溶液中の標的物質が検出部１３に固定されたアプタマーと結合し、基板表面の状態が変化することになる。

図４Ｂ〜図６に示す例では、ｙ軸方向に沿って配置された第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２及び検出部１３を１セットとすると、バイオセンサ１００にはそのセットが２つ設けられている。例えば、検出部１３−１と検出部１３−２とが設けられている。これにより、一方の検出部１３に固定されたアプタマーを異ならせることによって、１つのバイオセンサで２種類の検出を行うことが可能となる。また、２つ設けられた検出部１３の内１つについて、他方に固定されたアプタマーを固定しないことで、リファレンスとして用いても良い。図４Ｂ〜図６に示す例では、検出部１３−２をリファレンスとして用いる場合を示した。

また、図４Ｂ〜図６に示す例では、第１電極６１の全面に検出部１３が設けられる場合を例に示したが、これに限定されるものではない。例えば、第１電極６１の表面の一部にのみ検出部１３が設けられても良く、第１電極６１の表面と基板１０の表面との両方にまたがって設けられても良い。また、検出部１３は、第１電極６１が設けられた場所とは別の場所に設けられても良い。

また、第１電極６１は、引き出し電極と接続される。図５及び図６に示す例では、第１電極６１及び第３電極６４がそれぞれ、第２引き出し電極２０と接続される場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、端子の配置に応じて第１引き出し電極１９と接続されても良く、他の引き出し電極と接続されても良い。なお、第１電極６１は、任意の手法を用いて基板１０上に形成されて良く、例えば、第２電極６２と同様の手法を用いて形成される。

このように、第１電極６１、第２電極６２及び第３電極６４は、それぞれ、引き出し電極と接続されている。この結果、第１電極６１と接続された引き出し電極と、第２電極６２と接続された引き出し電極とに電圧をかけることで、第１電極６１と第２電極６２との間に電界を発生させることが可能となる。第１電極６１及び第２電極６２に印加する電圧は、標的物質の電荷、ならびに検体溶液中に含まれる物質の酸化還元電位、水素過電圧、酸素過電圧などを考慮して決定する。また、第３電極６４と接続された引き出し電極と、第１電極６１と接続された引き出し電極との間に、高インピーダンスの電位差（電圧差）を計測する計測器を接続することで、第３電極を参照電極として用いることができる。これにより、第１電極６１及び第２電極６２に印加する電圧を安定させることができる。

ここで、第１電極６１と第２電極６２との間に発生させる電界の向きを、検出対象となる物質の電荷に応じて、検出対象となる物質が検出部１３に移動する向きに設定するときには、バイオセンサの検出感度を向上可能となる。

なお、図４Ｂ〜図６に示す例では、第１電極６１が、２つある検出部１３の内一方にのみ設けられる場合を示した。具体的には、２つの検出部１３は、共に、金属上に設けられる一方、検出部１３−１の下部に設けられた金属のみが第２引き出し電極２０と接続され、第１電極６１として機能する場合を例に示した。ただし、これに限定されるものではなく、第１電極６１が２つある検出部１３の両方に設けられても良い。なお、２つある検出部１３の内一方に第１電極６１が設けられる場合には、第１電極６１は、リファレンスではない検出部１３の下部に設けられる。

第１ＩＤＴ電極１１は、図５に示すように第１中空部材２１によって覆われている。第１中空部材２１は、基板１０の上面に位置し、内部は中空となっている。第１中空部材２１が基板１０の上面に載置された状態における第１中空部材２１の中空部が第１振動空間２３である。第１ＩＤＴ電極１１は第１振動空間２３内に密閉されている。これにより第１ＩＤＴ電極１１が外気及び検体溶液と隔離され、第１ＩＤＴ電極１１を保護することができる。また、第１振動空間２３が確保されることによって第１ＩＤＴ電極１１において励振されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。

同様にして第２ＩＤＴ電極１２は、第２中空部材２２によって覆われている。第２中空部材２２も第１中空部材２１と同じく基板１０の上面に位置し、図４Ａに示すように内部は中空となっている。第２中空部材２２が基板１０の上面に載置された状態における第２中空部材２２の中空部が第２振動空間２４である。第２ＩＤＴ電極１２は第２振動空間２４内に密閉されている。これにより第２ＩＤＴ電極１２が外気及び検体溶液と隔離され、第２ＩＤＴ電極１２を保護することができる。また、第２振動空間２４が確保されることによって第２ＩＤＴ電極１２において受信されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。

なお、振動空間の形状は、直方体状であっても良く、断面視したときにドーム状となっても良く、平面視したときに楕円状となっても良く、ＩＤＴ電極の形状や配置などに合わせて任意の形状として良い。

第１中空部材２１は、ｘ軸方向に沿って配置された２つの第１ＩＤＴ電極１１を取り囲むようにして基板１０の上面に固定された環状の枠体と、枠体の開口を塞ぐように枠体に固定された蓋体とからなる。このような構造は、例えば、感光性の樹脂材料を使用して樹脂膜を形成し、この樹脂膜をフォトリソグラフィー法などによりパターニングすることによって形成することができる。第２中空部材２２も同様にして形成することができる。

なお、バイオセンサ１００においては、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１中空部材２１で覆っているが、２つの第１ＩＤＴ電極１１を別個の第１中空部材２１により覆うようにしても良い。また、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１中空部材２１で覆い、２つの第１ＩＤＴ電極１１の間に仕切りを設けるようにしても良い。第２ＩＤＴ電極１２についても同様に２つの第２ＩＤＴ電極１２を別個の第２中空部材２２で覆っても良いし、１つの第２中空部材２２を使用して２つの第２ＩＤＴ電極１２の間に仕切りを設けるようにしても良い。

ＳＡＷを利用した検出素子３において検体溶液の検出を行うには、まず、第１ＩＤＴ電極１１に、配線７や第１引き出し電極１９などを介して外部の測定器から所定の周波数の交流電圧を印加する。そうすると、第１ＩＤＴ電極１１の形成領域において基板１０の表面が励振され、所定の周波数を有するＳＡＷが発生する。発生したＳＡＷはその１部が検出部１３に向かって伝搬し、検出部１３を通過した後、第２ＩＤＴ電極１２に到達する。ここで、検出部１３では、検体溶液に標的物質が含まれている場合には、標的物質との反応等に起因した変化が基板表面に起こる。この結果、検出部１３の下を通過するＳＡＷの位相などの特性が変化する。このように特性が変化したＳＡＷが第２ＩＤＴ電極１２に到達すると、それに応じた信号が第２ＩＤＴ電極１２から出力される。この信号が第２引き出し電極２０、配線７などを介して外部に出力され、それを位相などの特性変化に応じた電圧を出力する信号処理回路を介して外部の測定器で読み取ることによって検体溶液の性質や成分を調べることができる。

検体溶液を検出部１３に誘導させるためにバイオセンサ１００では毛細管現象を利用する。具体的には、第２カバー部材２が第１カバー部材１と接合されることによって、第２カバー部材２の下面に形成された溝部１５の部分が細長い管となるため、検体溶液の種類、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の材質などを考慮して溝部１５の幅あるいは径などを所定の値に設定することによって溝部１５により形成される細長い管に毛細管現象を生じさせることができる。溝部１５の幅（ｙ軸方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ〜３ｍｍであり、深さ（ｚ軸方向の寸法）は、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。なお、溝部１５は検出部１３を超えて延びた部分である延長部１５ｅを有し、第２カバー部材２には延長部１５ｅに繋がった第３貫通孔１８が形成されている。検体溶液が流路内に入ってくると流路内に存在していた空気は第３貫通孔１８から外部へ放出される。

このような毛細管現象を生じる管を第１カバー部材１及び第２カバー部材２からなるカバー部材に形成しておくことによって、流入口１４に検体溶液を接触させれば検体溶液が溝部１５を流路としてカバー部材の内部に吸い込まれていく。よってバイオセンサ１００によれば、それ自体が検体溶液の吸引機構を備えているため、ピペットなどの器具を使用することなく検体溶液の吸引を行うことができる。また、流入口１４がある部分は丸みを帯びており、その頂点に流入口１４を形成しているため、流入口１４を判別しやすくなっている。

ところで溝部１５によって形成される検体溶液の流路は、深さが０．３ｍｍ程度であるのに対し、検出素子３は厚みが０．３ｍｍ程度であり、流路の深さと検出素子３の厚さがほぼ等しい。そのため、流路上に検出素子３をそのまま置くと流路が塞がれてしまう。そこでバイオセンサ１００においては、図４に示すように、検出素子３が実装される第１カバー部材１に凹部５を設け、この凹部５の中に検出素子３を収容することによって検体溶液の流路が塞がれないようにしている。すなわち、凹部５の深さを検出素子３の厚みと同程度にし、その凹部５の中に検出素子３を実装することによって、溝部１５によって形成される流路を確保することができる。

図３は、第２カバー部材２の第４基板２ｂを外した状態における斜視図であるが、検体溶液の流路が確保されているため、毛細管現象によって流路内に流入した検体溶液を検出部１３までスムーズに誘導することができる。

検体溶液の流路を十分に確保する観点から、図４に示すように、基板１０の上面の凹部５の底面からの高さは、凹部５の深さと同じか又はそれよりも小さくしておくと良い。例えば、基板１０の上面の凹部５の底面からの高さを凹部５の深さと同じにしておけば、流入口１４から溝部１５の内部をみたときに流路の底面と検出部１３とをほぼ同一高さとすることができる。バイオセンサ１００においては、基板１０の厚みを凹部５の深さよりも小さくし、第１中空部材２１及び第２中空部材２２の凹部５の底面からの高さが凹部５の深さとほぼ同じになるようにしている。第１中空部材２１及び第２中空部材２２の凹部５の底面からの高さを凹部５の深さより大きくすると、第３基板２ａの第１仕切り部２５及び第２仕切り部２６を他の部分より薄く加工する必要があるが、第１中空部材２１及び第２中空部材２２の凹部５の底面からの高さを凹部５の深さとほぼ同じにしておくことによって、そのような加工の必要がなくなり生産効率が良い。

凹部５の平面形状は、例えば、基板１０の平面形状と相似の形状とされており、凹部５は基板１０よりも若干大きい。より具体的には、凹部５は基板１０を凹部５に実装したときに、基板１０の側面と凹部５の内壁との間に１００μｍ程度の隙間が形成されるような大きさである。

検出素子３は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などを主成分とするダイボンド材によって凹部５の底面に固定されている。第１引き出し電極１９の端部１９ｅと配線７とは、例えば、Ａｕなどからなる金属細線２７によって電気的に接続されている。第２引き出し電極２０の端部２０ｅと配線７との接続も同様である。なお、第１引き出し電極１９及び第２引き出し電極２０と配線７との接続は金属細線２７によるものに限らず、例えば、Ａｇペーストなどの導電性接着材によるものでも良い。第４基板２ｂの下面に形成された引き出し電極６３の端部と配線７との接続も同様である。この場合には、金属細線に代えて導電性接着剤により接続する。

第１引き出し電極１９、第２引き出し電極２０及び引き出し電極６３と配線７との接続部分には空隙が設けられているため、第２カバー部材２を第１カバー部材１に貼り合わせた際に金属細線２７の破損が抑制される。この空隙は、第３基板２ａに第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７を設けておくことによって簡単に形成することができる。また、第１貫通孔１６と溝部１５との間に第１仕切り部２５が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第１貫通孔１６により形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第１引き出し電極１９の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。同様に、第２貫通孔１７と溝部１５との間に第２仕切り部２６が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第２貫通孔１７により形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第２引き出し電極２０の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。

第１仕切り部２５は第１中空部材２１上に位置し、第２仕切り部２６は第２中空部材２２上に位置している。よって、検体溶液の流路はより厳密にいえば、溝部１５だけでなく第１中空部材２１の溝部側の側壁と第２中空部材２２の溝部側の側壁によっても規定される。第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７により形成される空隙への検体溶液の漏れを防止する観点からは、第１仕切り部２５は第１中空部材２１の上面に、第２仕切り部２６は第２中空部材２２の上面にそれぞれ接触させておいた方が良いが、バイオセンサ１００では、第１仕切り部２５の下面と第１中空部材２１の上面との間及び第２仕切り部２６の下面と第２中空部材２２の上面との間に隙間を有するようにしている。この隙間は、例えば、１０μｍ〜６０μｍである。このような隙間を設けておくことによって、例えば、バイオセンサ１００を指でつまんだ際などにこの部分に圧力が係っても、隙間によって圧力を吸収し、第１中空部材２１及び第２中空部材２２に直接圧力が係るのを抑制することができる。その結果、第１振動空間２３及び第２振動空間２４が大きく歪むのを抑制することができる。また、検体溶液は通常ある程度の粘弾性を有するため、隙間を１０μｍ〜６０μｍにしておくことによって検体溶液がこの隙間に入り込みにくくなり、検体溶液が第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７によって形成される空隙に漏れるのを抑制することもできる。

第１仕切り部２５の幅は、第１振動空間２３の幅より広くされている。換言すれば、第１中空部材２１の枠体上に第１仕切り部２５の側壁が位置するようにされている。これにより、外部からの圧力によって第１仕切り部２５が第１中空部材２１に接触した場合でも、第１仕切り部２５が枠部により支えられるため、第１中空部材２１の変形を抑制することができる。同様の理由により、第２仕切り部２６の幅も第２振動空間２４の幅より広くしておくと良い。

第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７によって形成される空隙内に位置する第１引き出し電極１９、第２引き出し電極２０、引き出し電極６３、金属細線２７及び配線７は絶縁性部材２８によって覆われている。第１引き出し電極１９、第２引き出し電極２０、引き出し電極６３、金属細線２７及び配線７が絶縁性部材２８で覆われていることによって、これらの電極などが腐食するのを抑制することができる。また、この絶縁性部材２８を設けておくことによって、検体溶液が第１仕切り部２５と第１中空部材２１との隙間、あるいは第２仕切り部２６と第２中空部材２２との隙間に入り込んだ場合でも、絶縁性部材２８によって検体溶液が堰き止められる。よって、検体溶液の漏れによる引き出し電極間の短絡などを抑制することができる。なお、絶縁性部材２８は空隙内の全てに充填されている例を用いて説明したが、一部に充填されていない空間が残っていてもよい。

上述したように、上述のバイオセンサ１００によれば、検出素子３を第１カバー部材１の凹部５に収容したことによって、流入口１４から検出部１３に至る検体溶液の流路を確保することができ、毛細管現象などによって流入口から吸引された検体溶液を検出部１３まで流すことができる。すなわち、厚みのある検出素子３を用いつつ、それ自体に吸引機構を備えたバイオセンサ１００を提供することができる。

また、上述のバイオセンサ１００によれば、検出部１３の厚み方向に１対の電極が設けられており、溝部によって前記検出部上に形成される空間に電界を発生させることが可能となる。この結果、検出感度を向上可能となる。具体的には、検出対象となる物質の電荷に応じて、検出対象となる物質が検出面に移動するような電界を発生させるときには、検出対象となる物質と検出面とが接触する確率を高くすることができ、検出感度を向上可能となる。

例えば、蛋白質は、ｐＨによって、等電点からプラス又はマイナスの電荷を有する。このことを踏まえ、検出対象となる蛋白質の電荷に応じて１対の電極から電界を発生させることで、検出対象となる蛋白質が検出部１３の表面に近づけることが可能となる。この結果、検出対象となる物質と検出面とが接触する確率を高くすることができ、検出感度を向上可能となる。

また、逆に、電界を発生させることにより検出対象以外の物質を検出部１３の表面から遠ざけることも可能となる。すなわち、検出対象以外の物質の電荷に応じて、検出対象以外の物質が検出面から離れるように移動させるような電界を発生させてもよい。その場合には、検出対象以外の物質が非特異的に検出面に付着して検出面の状態変化に影響を与えることを抑制することができる。その結果、ＳＮ比が向上し検出感度を向上可能となる。

さらに、上述の２種類の電界印加を所定の手順で順次行うようにしてもよい。具体的には、検体溶液が流入したことを検出面の状態変化で検知したときから、検出対象となる物質が検出面に近づくような電圧を第１電極及び第２電極間に印加する。次に、検出対象となる物質の検出面への結合に伴う出力信号の変化が特定の状態となったときに第１電極及び第２電極間に、検出面に非特異的に付着する検出対象以外の物質が検出面から遠ざかるような電圧を印加すればよい。

このような電圧の印加状態の制御（一連のシーケンス制御）は、バイオセンサ１００を接続して信号を読み取る検出器本体側で自動制御することができる。

さらに、検出対象以外の物質の電荷に応じた電界を発生させる例を、以下に説明する。まず、検体溶液中に、表面をプラスもしくはマイナスに帯電させたラテックス粒子や金（ナノ）粒子を含有させる。このラテックス粒子や金粒子は、検出対象の物質を特異的に捕捉することができるものである。ただし、検出面に配置された検出対象の物質を捕捉させるための構造とは異なるものとする。これにより、検出面に捕捉された検出対象の物質に対して、ラテックス粒子や金粒子を作用させると、検出面の検出対象の物質のみにラテックス粒子や金粒子が付着する。このため、検出対象の物質の濃度が極僅かの場合でも検出にともなう信号強度が増加し、検出感度が向上する。ここで、第１電極及び第２電極により、ラテックス粒子や金（ナノ）粒子が検出面から遠ざかるような向きに電界を印加することにより、検出対象の物質に付着しない余剰のラテックス粒子や金粒子を除去することができる。すなわち、いわゆるＥＬＩＳＡなどで行なわれているＢ／Ｆ分離操作を追加で行なうことなしに、簡便に検出対象物質に付着しないラテックス粒子や金（ナノ）粒子を除去することができる。

なお、ラテックス粒子や金粒子は、検体溶液中に予め混入させた後にバイオセンサ１００に導入してもよいし、流路に遊離可能な状態で付着させておくことで、バイオセンサ１００に導入された検体溶液に接触させることで、検体溶液中に含ませてもよい。

図７は、バイオセンサ１００の変形例を示す断面図である。図７の断面図は、図４Ａに示す断面と対応している。

この変形例は、端子６の形成位置を変えたものである。上述した実施形態では、端子６を第２基板１ｂの長手方向の他方端部に形成していたが、この変形例では第４基板２ｂの上面に形成している。端子６と配線７とは第２カバー部材２を貫通する貫通導体２９によって電気的に接続されている。貫通導体２９は、例えば、Ａｇペースト、めっきなどからなる。また端子６は、第１カバー部材１の下面側に形成することも可能である。よって、端子６は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の表面における任意の位置に形成可能であり、使用される測定器に合わせてその位置を決めることができる。

図８は、バイオセンサ１００の別の変形例を示す断面図である。この断面図は図４Ｂに示す断面と対応している。

この変形例では、溝部１５によって形成された流路の突き当たりに検体溶液を所定の速度で吸収する吸収材３０が設けられている。このような吸収材３０を設けておくことによって余分な検体溶液を吸収し、検出部１３上を流れる検体溶液の量を一定化して安定した測定を行うことができる。吸収材３０は、例えば、スポンジなど液体を吸収することができる多孔質状の材料からなる。

なお、上述したバイオセンサ１００の構造は一例であり、これに限定されるものではなく、任意のバイオセンサ１００を用いて良い。例えば、金属膜を用いずに圧電基板である基板１０の表面における第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間の領域を検出部１３としても良い。この場合は、基板１０の表面に検体溶液を直接付着させることにより、検体溶液の粘性などの物理的性質を検出する。より具体的には、検出部１３上の検体溶液の粘性などが変化することによるＳＡＷの位相変化を読み取ることとなる。

また、例えば、上述した実施形態においては、検出素子３が弾性表面波素子からなるものについて説明したが、検出素子３はこれに限らず、例えば、表面プラズモン共鳴が起こるように光導波路などを形成した検出素子３を用いても良い。この場合は、例えば、検出部における光の屈折率の変化などを読み取ることとなる。その他、水晶などの圧電基板に振動子を形成した検出素子３を用いることもできる。この場合は、例えば、振動子の発振周波数の変化を読み取ることとなる。

また、例えば、検出素子３として、同じ基板上に複数種類のデバイスを混在させても構わない。例えば、ＳＡＷ素子の隣に酵素電極法の酵素電極を設けても良い。この場合は、抗体やアプタマーを用いた免疫法に加えて酵素法での測定も可能となり、１度に検査できる項目を増やすことができる。

また、例えば、上述した実施形態においては、第１カバー部材１が第１基板１ａ及び第２基板１ｂにより形成され、第２カバー部材２が第３基板２ａ及び第４基板２ｂにより形成されている例を示したが、これに限らずいずれかの基板同士が一体化されたもの、例えば、第１基板１ａと第２基板１ｂが一体化された第１カバー部材１を用いても良い。

また、上述の例では、第３電極を参照電極として設けたが、第３電極の機能を第２電極にもたせてもよい。その場合には、第２電極を構成する材料を検体溶液に対して反応性の低いものとする。

また、例えば、上述した実施形態においては、検出素子３が１個設けられている例について説明したが、検出素子３を複数個設けても良い。この場合、検出素子３ごとに凹部５を設けても良いし、すべての検出素子３を収容できるような長い凹部５を形成するようにしても良い。

また、溝部１５は、第１のカバー部材１と第２のカバー部材２とのいずれに設けられても良く、両方に設けられても良い。例えば、第１のカバー部材１と第２のカバー部材２との両方に溝を設けることで流路を形成しても良く、第１のカバー部材１と第２のカバー部材２との片方に溝を設けることで流路を形成しても良い。

また、例えば、上述した実施形態においては、基板１０が第１のカバー部材１上に設けられ、第１のカバー部材１と第２のカバー部材２とが接合される場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基板１０に直接カバー部材を接合することで流路を形成しても良い。

図９〜図１０を用いて、基板１０にカバー部材５２が接合される場合について説明する。図９は、基板にカバー部材が接合される場合の一例について説明する平面図である。図９の平面図は、ｘｙ平面を示す平面図である。図９〜図１０を用いて説明する場合には、基板１０に接合された枠体５１により基板１０の表面からカバー部材５２を間隔を開けて配置することで流路を形成する場合を用いて説明するが、これに限定されるものではない。例えば、カバー部材そのものに溝を設けて、カバー部材を直接基板１０の上面に設けてもよいし、基板１０の上面に設けられるカバー部材と基板１０との両方に溝を設けることで流路を形成しても良く、基板１０に溝を設けることで流路を形成しても良い。

図９に示すように、基板１０は、第１電極６１，第３電極６４，および２つの検出部１３−１，１３−２を有し、ｘ軸方向に伸びた凸部５１−１〜凸部５１−４を有する。図９に示す例では、基板１０の基板表面の内、部分５４と部分５５との下部に、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２とが設けられる。図９に示す例では、凸部５１は４つあり、それぞれ平行して配置されることで、基板表面の内、検出部１３が設けられた部分と、部分５４又は部分５５が設けられた部分とが区分される場合を示した。ただし、これに限定されるものではなく、４つある凸部５１は、平行に配置されていなくても良く、図９に示す例において凸部５１−１及び凸部５１−４がなくても良い。

ここで、凸部５１−１〜凸部５１−４は、例えば、フォトリソグラフィーで形成される。より詳細な一例をあげると、任意のレジストで基板１０の基板表面を覆った後に、凸部５１−１〜凸部５１−４が形成されるように不要なレジストを除去することで、凸部５１−１〜凸部５１−４が形成される。凸部５１−１〜凸部５１−４のｚ軸方向における長さは、任意の長さで良く好ましくは、３０μｍ〜１００μｍである。

図１０は、基板にカバー部材が接合される場合の一例について説明する断面図である。図１０に示す断面図は、ｙｚ平面における断面図である。図１０の（１）に示す例では、基板１０は、基板表面に第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２とを有する。また、基板１０の基板表面は、各電極及び配線の酸化防止などに寄与する保護膜５０に覆われている。

保護膜５０は、各電極及び配線の酸化防止などに寄与するものである。保護膜５０は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素、又はシリコンなどからなる。例えば、保護膜５０は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）である。

保護膜５０は、引き出し電極を露出するようにして、基板１０の上面全体にわたって形成される。第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２が保護膜５０によって被覆されることで、ＩＤＴ電極が腐食するのを抑制することができる。

保護膜５０の厚さは、例えば１００ｎｍ〜１０ｕｍである。なお、保護膜５０は必ずしも基板１０の上面全体にわたって形成する必要はなく、例えば、引き出し電極を含む基板１０の上面の外周に沿った領域が露出するように基板１０の上面中央付近のみを被覆するように形成しても良い。また、図９や図１０に示す例では、保護膜５０を用いる場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、保護膜５０を用いなくても良い。

短絡電極４２は、基板１０の上面の内ＳＡＷの伝搬路となる部分を電気的に短絡させるためのものである。短絡電極４２を設けることで、ＳＡＷの種類によってはＳＡＷの損失を小さくすることができる。なお、ＳＡＷとして特にリーキー波を使用した場合に、短絡電極４２による損失抑制効果が高いと考えられる。

短絡電極４２は、例えば、第１ＩＤＴ電極１１から第２ＩＤＴ電極１２へ向かうＳＡＷの伝搬路に沿って伸びた長方形状とされる。短絡電極４２のＳＡＷの伝搬方向と直交する方向（ｘ軸方向）における幅は、例えば、第１ＩＤＴ電極１１の電極指の交差幅と同じである。また、短絡電極４２のＳＡＷの伝搬方向と平行な方向（ｙ軸方向）における第１ＩＤＴ電極側の端部は、第１ＩＤＴ電極１１の端部に位置する電極指の中心からＳＡＷの半波長分だけ離れた場所に位置している。同様にして、短絡電極４２のｙ軸方向における第２ＩＤＴ電極１２側の端部は、第２ＩＤＴ電極１２の端部に位置する電極指の中心からＳＡＷの半波長分だけ離れた場所に位置する。

ここで、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との電極指の本数、隣接する電極指同士の距離、電極指の交差幅などをパラメータとして、周波数特性を設計することが可能である。ＩＤＴ電極によって励振されるＳＡＷとしては、レイリー波、ラブ波、リーキー波などがある。なお、第１ＩＤＴ電極１１のＳＡＷの伝搬方向における外側の領域にＳＡＷの反射抑制のための弾性部材を設けても良い。ＳＡＷの周波数は、例えば、数メガヘルツ（ＭＨｚ）から数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲内において設定可能である。なかでも、数百ＭＨｚから２ＧＨｚとすれば、実用的であり、かつ基板１０の小型化ひいてはバイオセンサ１００Ａの小型化を実現することが可能となる。

短絡電極４２は、電気的に浮き状態としても良いし、グランド電位用の引き出し電極を設け、これに接続してグランド電位としても良い。短絡電極４２をグランド電位とした場合には、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間の電磁結合による直達波の伝搬を抑制することができる。

短絡電極４２は、例えば、アルミニウム、アルミニウムと銅との合金などからなる。またこれらの電極は、多層構造としても良い。多層構造とする場合は、例えば、１層目がチタン又はクロムからなり、２層目がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。

また、基板１０は、基板表面を覆う保護膜５０上に、第１電極６１，検出部１３、第２引き出し電極２０の端部２０ｅと接続するための導電線が形成された後に凸部５１−１〜凸部５１−４を形成する。すなわち、基板１０は、基板表面を覆う保護膜５０上に、第１電極６１，検出部１３、第２引き出し電極２０の端部２０ｅと接続するための導電線，および凸部５１−１〜凸部５１−４を有する。

ここで、図１０の（２）に示すように、検出部１３を有する基板１０上にカバー部材５２が接合されることで、流路と振動空間とが形成される。具体的には、基板１０に設けられた凸部５１−１〜凸部５１−４と、カバー部材５２とが接合される。この結果、検体溶液を検出部１３に導く溝部が形成されるとともに、ＩＤＴ電極上に振動空間が形成される。

凸部５１−１〜凸部５１−４とカバー部材５２との接合は、任意の手法を用いて良く、例えば、紫外線接着剤で接合して良い。カバー部材５２は任意の材料を用いて形成して良く、好ましくは、親水性の材料であり、より好ましくは、親水性フィルムである。また、カバー部材５２として親水性を有さない材料を用いて、流路側に面する表面を親水化処理してもよい。

カバー部材５２の流路に臨む表面には、予め、第２電極６２，引き出し電極６３が形成されている。そして、カバー部材５２を凸部５１と接続するときに、カバー部材５２に形成された引き出し電極６３と凸部５１−４の上面から基板１０の表面にかけて形成された引き出し電極６３とを電気的に接続させることで、外部電極との接続を可能としている。

なお、例えば、検出部１３に対して、任意の処理を行っても良い。例えば、検出部１３に物質が付着しないための処理を行っても良い。例えば、ＤＮＡなどの核酸は、マイナスに帯電していることを踏まえ、検出部１３の金属膜を任意の手法でマイナスに帯電させておくことで、ＤＮＡなどの核酸が付着することを防止しても良い。また、同様に、金にはＤＮＡなどの核酸が付着する傾向があることを踏まえ、リファレンスとして用いる検出部１３の金属膜として、金以外の金属で形成された金属膜を用いても良い。また、図１０に示す例では、引き出し電極６３が、基板１０とカバー部材５２との両方に設けられて実現される場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、カバー部材５２にのみ設けられても良い。

また、図９，１０に示す例では、カバー部材５２の主面のうち、流路に臨む側の主面に第２電極６２を形成したが、反対側の主面に設けてもよい。この場合には、カバー部材５２を凸部５１と接続する前に第２電極６２を形成してもよいし、接合後に形成してもよい。

さらに、図９，１０に示す例では、第１電極６１及び第２電極６２が流路の内部に面するように配置された例を説明したが、保護膜５０の下側に第１電極６１を形成し、カバー部材５２の流路に臨む側の主面と反対側の主面に第２電極６２を形成してもよい。

また、図９，１０の凸部５１−１〜５１−４に代えて、部分５５を露出するような貫通孔を有し、凸部５１−１が配置された領域から凸部５１−２が配置された領域まで連続的に覆う幅広の凸部と、部分５４を露出するような貫通孔を有し、凸部５１−３が配置された領域から凸部５１−４が配置された領域まで連続的に覆う幅広の凸部と、を用いてもよい。このような構成とすることにより、凸部の上面に平面領域を多く設けることができるので、接続電極等を引き回すことが可能となる。

また、図９，１０に示す例では、短絡電極を設けた例を用いて説明したが、短絡電極は必須ではなく、省略してもよい。

上述のバイオセンサは、例えば、癌マーカ等の従来からの医療系の用途に加えて、疲労やアンチエージングマーカ等、美容や若さの維持といった一般用途で利用可能である。ここで、高感度トランスデューサとしてのＳＡＷチップを使い捨てセンサとして埋込むことで、過酸化水素源を簡単に検出でき、かつ、使い捨てに適した軽薄短小なセンサとすることが可能となる。

また、例えば、生体物質との作用部であるＳＡＷの伝搬路と電気信号への変換部であるＩＤＴ電極は、１つの基板上に微細に作成することができる。この結果、バイオセンサ自体を非常に小さくすることが可能となり、また、ウェハ工程等で大量生産することも可能であり、使い捨て型のセンサチップを簡単に実現可能となる。

また、例えば、ＳＡＷの検出回路は、多くの無線端末やタブレット端末内の通信装置に採用されている回路構成と同様であり、上述のバイオセンサの検出回路を無線端末やタブレット端末などの電子機器に簡単に接続することも可能である。

［検出手法の実施形態］
開示の検出手法は、１つの実施形態において、上述のバイオセンサ１００の検出部１３に検体溶液を接触させる接触工程を含む。例えば、検体溶液をそのまま流入口１４から流路内に入れることで、検体溶液を流入口１４から溝部１５を介して検出部１３に導くことで、検出部１３と接触させる。

また、開示の検出手法は、接触工程において検体溶液が接触した検出部１３の表面の状態変化を検出することで、検出処理を実行する検出工程を含む。

ここで、基板表面の状態変化とは、検出対象となる物質が検出部１３と結合したり付着したりすることに起因した質量変化や誘電率変化、粘弾性変化、伝播特性変化、共振周波数変化などである。例えば、ＳＰＲ装置を用いて測定を行う場合には、検出対象となる物質が検出部１３と結合すると、基板表面の質量や誘電率が変化し、この変化に起因するＳＰＲ角度変化を発生する。この場合、基板表面の状態変化とは、検出対象となる物質の付着に起因する質量変化や誘電率変化となり、ＳＰＲ角度変化を検出することで基板表面の状態変化が検出される。また、ＳＡＷセンサを用いる場合には、基板表面の質量変化や粘弾性変化に起因する伝播特性変化が発生する。この場合、基板表面の状態変化とは、検出対象となる物質の付着に起因する質量変化や粘弾性変化であり、伝播特性変化を検出することで基板表面の状態変化が検出される。また、ＱＣＭ測定装置を用いる場合には、基板表面の質量変化に起因する共振周波数変化が発生する。この場合、基板表面の状態変化とは、検出対象となる物質の付着に起因する質量変化であり、共振周波数変化を検出することで基板表面の状態変化が検出される。

［検出システム、検出装置の実施形態］
開示の検出システムは、１つの実施形態において、上述のバイオセンサと、検体溶液がバイオセンサの検出部１３の表面に接触したことによる検出部１３の表面の状態変化を検出することで検出処理を実行する検出装置とを有する。

検出装置は、上述したバイオセンサを用いた任意の検出処理を実行する装置である。検出装置は、例えば、ＳＰＲ装置、ＳＡＷセンサの制御装置、ＱＣＭ測定装置などである。検出装置は、好ましくは、ＳＡＷセンサの制御装置である。開示の検出装置としてのＳＰＲ装置、ＳＡＷセンサの制御装置、ＱＣＭ測定装置は、上述のバイオセンサを用いて測定ができれば任意の装置を用いて良く、公知の装置をそのまま使用しても良く、適宜改造した上で用いても良い。

１ 第１カバー部材
２ 第２カバー部材
３ 検出素子
４ 凹部形成用貫通孔
５ 凹部
８ 切欠き
１０ 基板
１１ 第１ＩＤＴ電極
１２ 第２ＩＤＴ電極
１３ 検出部
１４ 流入口
１５ 溝部
６１ 第１電極
６２ 第２電極
１００ バイオセンサ

Claims (8)

1. 基板と、
   該基板上に設けられた検出部と、
   前記基板の上部及び下部の内少なくとも一方に設けられ、検体溶液が流入する流入口及び該流入口から少なくとも前記検出部上まで延びた溝部を有するカバー部材と、
   互いに間隔を開けて配置され、前記溝部によって前記検出部上に形成される空間に、前記検出部を通る電界を発生させる一対の電極と
   を備えたバイオセンサ。
2. 前記カバー部材が、前記基板上に接合されている請求項１に記載のバイオセンサ。
3. 前記カバー部材は、前記基板が上面に配置される第１のカバー部材と、前記基板を間に挟んで前記第１のカバー部材に接合された第２のカバー部材とを有し、
   前記第１のカバー部材及び前記第２のカバー部材の内少なくとも一方は、前記流入口及び前記溝部を有する請求項１に記載のバイオセンサ。
4. 前記一対の電極の内の１つの電極である第１電極は、前記基板上に設けられ、前記一対の電極の内の他の電極である第２電極は、前記溝部の内壁の内前記第１電極と対向する位置に設けられており、
   前記検出部は、前記第１電極上に設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
5. 前記基板の表面に設けられており、該基板の表面において前記検出部に向かって伝搬する弾性波を発生させる第１ＩＤＴ（InterDigital Transducer）電極と、
   前記基板の表面に設けられており、前記検出部を通過した前記弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極と、
   前記第１ＩＤＴ電極上に第１振動空間を設けて前記基板の上面に接合されており、前記第１ＩＤＴ電極を前記第１振動空間内に密閉する第１中空部材と、
   前記第２ＩＤＴ電極上に第２振動空間を設けて前記基板の上面に接合されており、前記第２ＩＤＴ電極を前記第２振動空間内に密閉する第２中空部材と
   を更に備えた請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバイオセンサ。
6. 基板と、該基板上に設けられた検出部と、前記基板の上部及び下部の内、少なくとも一方に設けられ、検体溶液が流入する流入口及び該流入口から少なくとも前記検出部上まで延びた溝部を有するカバー部材と、互いに間隔を開けて配置されて前記溝部によって前記検出部上に形成される空間に前記検出部を通る電界を発生させる一対の電極とを備えたバイオセンサの前記検出部に前記検体溶液を接触させる接触工程と、
   前記接触工程において前記検体溶液が接触した前記検出部の表面の状態変化を検出することで、検出処理を実行する検出工程と
   を含む検出方法。
7. 基板と、該基板上に設けられた検出部と、前記基板の上部及び下部の内少なくとも一方に設けられ、検体溶液が流入する流入口及び該流入口から少なくとも前記検出部上まで延びた溝部を有するカバー部材と、互いに間隔を開けて配置されて、前記溝部によって前記検出部上に形成される空間に、前記検出部を通る電界を発生させる一対の電極とを備えたバイオセンサと、
   前記検体溶液が前記バイオセンサの前記検出部の表面に接触したことによる前記検出部の表面の状態変化を検出することで、検出処理を実行する検出装置と
   を備えた検出システム。
8. 基板と、該基板上に設けられた検出部と、前記基板の上部及び下部の内少なくとも一方に設けられ、検体溶液が流入する流入口及び該流入口から少なくとも前記検出部上まで延びた溝部を有するカバー部材と、互いに間隔を開けて配置されて、前記溝部によって前記検出部上に形成される空間に、前記検出部を通る電界を発生させる一対の電極とを備えたバイオセンサの前記検出部の表面に、前記検体溶液が接触したことによる前記検出部の表面の状態変化を検出することで検出処理を実行する検出制御部を備えた検出装置。

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