JP2017120240A - センサ装置およびそれを用いた検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の検体液を用いる場合でも簡単な操作で測定を行うことができ、小型化が可能であるセンサ装置およびそれを用いた検出方法を提供する。
【解決手段】センサ装置１００は、基体１と、検出素子２と、底部部３と、中間部４と、天井部５と、吸収部６とを有する。検体液が吸収部に吸収され、気泡も生じないので、流路中から検体液を除去する作業が不要となり、ポンプなどの装置も不要となるので、複数の検体液を用いる場合でも簡単な操作で測定を行うことができ、小型化が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液状の検体の性質あるいは検体に含まれる成分を測定することができるセンサ装置およびそれを用いた検出方法に関する。

弾性表面波素子などの検出素子を用いて、液状の検体の性質もしくは検体に含まれる成分を測定するセンサ装置が知られている。

例えば、弾性表面波素子を用いたセンサ装置は、圧電基板上に検体試料に含まれる成分と反応する検出部を設け、この検出部を伝搬した弾性表面波の変化を測定することによって液状の検体の性質あるいは成分を検出するものである。弾性表面波素子などを用いた測定方法は、他の測定方法（例えば、酵素法など）に比べ、複数の検出方式に対応することができるという利点がある。

このようなセンサ装置では、液状の検体を流入口に供給すると、流入口に連なる細い流路内を毛管現象によって検体が移動し、検出部まで到達するように構成されている（特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／１１９０６９号

しかしながら、特許文献１記載のセンサ装置は、検出項目によっては、検体から成分を検出するために複数の検体を流路に流す場合がある。

検出部までの検体の移動は、毛管現象を利用することで、検体を送給する装置などが不要であるが、移動した検体は、測定や反応、洗浄などが終了すれば、次の検体を流すために、速やかに流路内から除去しなければならない。

検体の除去は、たとえば、検出部の下流側に設けた排出口などから吸引する必要がある。除去作業を測定者が手作業で行う場合には、マイクロピペットなどを操作するので、測定に要する作業が煩雑となる。吸引ポンプなどを用いて自動で除去作業を行う場合には、測定装置が大掛かりなものとなる。

そこで、複数の検体を用いる場合でも簡単な操作で測定を行うことができ、小型化が可能であるセンサ装置およびそれを用いた検出方法が求められていた。

本発明の一実施形態である、センサ装置は、検出対象物を含む検体液が内部を移動可能であり下流端部に開口を有するセンサ流路と、
前記センサ流路内に位置し、前記検出対象物を検出可能な検出素子と、
前記検出素子の上流側端部よりも上流に位置しており前記検体液が前記センサ流路に流入可能な流入口と、
前記検出素子の上流側端部よりも下流に位置しており前記センサ流路および外部空間を連通している排気口と、
前記検出素子を通過した前記検体液を、前記センサ流路の前記開口で吸収可能な吸収部と、を備える。

本発明の一実施形態である、検出方法は、上記のセンサ装置を用いる検出方法であって、
液状の検体を前記貫通孔から流入させる第１工程と、
流入した検体を前記流路に流し、前記検出部表面に検体を接触させる第２工程と、
前記検出部から出力される信号を取得する第３工程と、
前記検出部に接触させた検体を、前記流路の一方端で前記吸収部に吸収させる第４工程と、を有し、
前記第１工程〜前記第４工程を繰り返すことを特徴とする。

本発明の一実施形態である、センサ装置によれば、流路の流出口から少なくとも一部が挿入され、液状の検体を吸収する吸収部を設け、流路と外部空間とを連通させる排気口が設けられている。

これにより、検体が吸収部に吸収され、気泡も生じないので、流路中から検体を除去する作業が不要となり、ポンプなどの装置も不要となるので、複数の検体を用いる場合でも簡単な操作で測定を行うことができ、小型化が可能である。

また本発明の一実施形態である、検出方法によれば、流路中から検体を除去する作業が不要となり、複数の検体を用いる場合でも簡単な操作で測定を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係るセンサ装置１００を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は長さ方向の断面図、（ｃ）は幅方向の断面図である。 センサ装置１００を示す分解平面図である。 本発明の第２実施形態に係るセンサ装置１０１を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は長さ方向の断面図、（ｃ）は幅方向の断面図である。 変形例であるセンサ装置１０２を示す分解平面図である。 第２実施形態の吸収部６Ａの各種変形例を示す図である。 吸収部６Ａの他の変形例を示す図である。 吸収部６Ａのさらに他の変形例を示す図である。 検出素子２の斜視図である。 第１保護部材２１および第２保護部材２２を外した状態における検出素子２の平面図である。

以下、本発明に係るセンサ装置の実施形態について、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、現実のものとは縮尺などが異なる場合がある。

また、センサ装置は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともにｚ方向の正側を上方として、上面、下面などの用語を用いる場合がある。

本発明の一実施形態に係るセンサ装置は、検出対象物を含む検体液が内部を移動可能であり下流端部に開口を有するセンサ流路と、前記センサ流路内に位置し、前記検出対象物を検出可能な検出素子と、前記検出素子の上流側端部よりも上流に位置しており前記検体液が前記センサ流路に流入可能な流入口と、前記検出素子の上流側端部よりも下流に位置しており前記センサ流路と外部空間と連通している排気口と、前記検出素子を通過した前記検体液を、前記センサ流路の前記開口で吸収可能な吸収部と、を備えている。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るセンサ装置１００について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサ装置１００を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は長さ方向の断面図、（ｃ）は幅方向の断面図である。図２は、センサ装置１００を示す分解平面図である。

本実施形態に係るセンサ装置１００は、基体１と、検出素子２と、底部部３と、中間部４と、天井部５と、吸収部６とを有する。

基体１は、板状の部材であり、基体１を構成する材料としては、例えば、紙、プラスチック、セルロイド、セラミックスなどを用いることができる。

検出素子２は、基体１の一方主面に設けられた素子基板１０、および素子基板１０の表面に設けられ、検体液に含まれる検出対象物の検出を行う検出部１３を有する。底部部３は、基体１の一方主面に設けられ、後述するセンサ流路１５の底部分を構成する。底部部３は、検出素子２と間隙を設けて配設され、検出部１３表面と同じ高さの平坦な表面を有し、この表面がセンサ流路１５に臨む底面となる。

基体１の一方主面の検出素子２の側方には、検出素子２と配線７を介して電気的に接続された端子８が設けられる。

中間部４は、底部部３および検出素子２を覆うように設けられ、流路１５を囲む側壁部分となる。中間部４は、検出部１３の少なくとも一部が露出するように一方向に延在し、延在方向一方端が開放された一定幅の溝４ａを有している。溝４ａは、液状の検体が流れる空間であり、センサ流路１５を構成する。溝４ａの開放端は、センサ流路１５を流れる検体の流出口１６となる。天井部５は、溝４ａを覆うように中間部４の上面に設けられ、センサ流路１５を臨む天井部分となる。さらに天井部５は、溝４ａ上に位置するように設けられる、液状の検体が流入する貫通孔を有する。天井部５に設けられた貫通孔は、溝４ａに連通し、センサ流路１５の検体を流入させるための流入口１４となる。

底部部３、中間部４および天井部５は、個別の部材を組み合わせてセンサ流路１５が形成されていてもよく、底部部３、中間部４および天井部５が一体的に形成され、１つの部材の内部にセンサ流路１５を備えていてもよい。

底部部３、中間部４および天井部５の材料は、センサ流路１５を流れる検体液を吸収したり、検体液と反応したりしない材料であれば用いることができ、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料を用いることができる。

なお、本実施形態においては、図１に示すように、素子基板１０の上面に電極パターンが設けられており、電極パターンを覆うように保護部材２１、２２が設けられている。なお、電極パターンとしては、検出素子２としてＳＡＷ素子を用いる場合にはＩＤＴ（InterDigitalTransducer）電極が相当する。また、検出素子２と配線７とは、ボンディングワイヤなどの導線２７によって接続している。

本実施形態のセンサ装置１００は、検出素子３を通過した検体液を、センサ流路１５の下流端部の開口である流出口１６で吸収可能な吸収部６を備えている。この吸収部６は、センサ流路１５を流れた液状の検体を検出素子２よりも下流の流出口１６において吸収する。吸収部６は、例えば、流出口１６を塞ぐように配置されて、検出素子３を通過した検体液を吸収するように構成されていてもよく、吸収部６の一部が、流出口１６からセンサ流路１５に挿入され、センサ流路１５の流出口１６よりも内側に一部が位置するように構成されていてもよい。一部が流出口１６よりも内側に位置するように構成されている場合、検出部１３における検出を阻害しないように、センサ流路１５内に挿入された吸収部６の部分は、検出部１３を覆わないように設けられる。

流入口１４からセンサ流路１５に流入した検体液は、毛管現象によりセンサ流路１５内を流れ、検出部１３表面を流過し、流出口１６に至る。流出口１６に至った検体は、吸収部６によって吸収される。吸収部６が、センサ流路１５を流れた検体液を吸収することによって検体液は、測定者が何ら作業しなくとも、センサ流路１５内から除去される。ここで、検体液は、検出対象物が含まれる試料だけではなく、検出対象物と反応する反応物質を含む液体、検出部１３表面を洗浄するための液体なども含む。また、１回の測定において、用いられる検体液は、同じ種類の液体であってもよく、異なる種類の液体であってもよく、複数回センサ流路１５に流入される検体液である。

吸収部６を構成する材料は、表面に接触した液体を自ら吸収する吸収能力を有し、吸収した液体を保持するか、またはさらに移動させるような材料であればよく、例えば多孔質材料等を用いることができる。

多孔質材料を用いる場合は、例えば、細孔径が０．１〜６０μｍであり、空隙率が５０〜９０％であり、ポリビニリデンフロライド、ナイロン、ニトロセルロースなどからなるものを用いることができる。

吸収部６を設けることによって、測定者が除去作業を行うことなく、流入口１４に検体液を供給するだけの作業を行えばよいので、簡単な作業で検体液中の検出対象物の測定を行うことができる。また、吸収部６を設けるだけでよく、吸引ポンプなど大掛かりな装置が不要であるのでセンサ装置１００を小型化できる。

吸収部６によって検体液が吸収されるとセンサ流路１５中から検体液が除去されるので、続いて次の検体液を流入口１４に供給することができる。吸収部６が検体液を吸収した場合、吸収部６の流出口１６に挿入された部分には、吸収された検体液が保持された状態となる。そうすると、流出口１６は、検体液が保持された吸収部６によって塞がれることになる。その状態で、流入口１４から検体液をセンサ流路１５に供給するとセンサ流路１５が密閉され、検体液の供給前にセンサ流路１５内に存在した空気が排気されずに検体液中に気泡として残ってしまう。例えば、気泡が検出素子２の検出部１３の表面に留まると、検体液が検出部１３に接触せず、測定することができない。

センサ流路１５内に気泡を残さないようにするために、センサ流路１５の側方または上方、すなわち中間部４または天井部５に、センサ流路１５と外部空間とを連通させる排気口を設ける。本実施形態では、中間部４に排気口１７を設けている。排気口１７は、センサ流路１５において、検出部１３の上流側端部よりも下流側に設けることが好ましく、さらに下流側で、できるだけ流出口１６に近い、言い換えると吸収部６に近い最下流の位置に設けることがより好ましい。

センサ流路１５内の空気は、センサ流路１５内を流れる検体液によって下流側へと押し流され、検体液が下流側に流れるにつれて排気口１７から外部空間へと押し出される。

排気口１７を、検出部１３の上流端よりも下流側に設けることでセンサ流路１５内の空気を確実に排気することができる。

本実施形態では、排気口１７は、中間部４の、検出部１３に対応する位置に設けている。排気口１７の大きさは、特に限定されず、センサ流路１５内の空気が排気可能であればよく、例えば、高さは中間部４の厚みと同じで、幅は、２．０〜３０ｍｍである。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係るセンサ装置１０１について図３を用いて説明する。第２実施形態は、第１実施形態と比べて、吸収部６Ａが２つの部分からなることが異なっており、その他の部分については、同じである。第１実施形態と同じ部位については、同じ参照符号を付し、説明は省略する。

本実施形態では、吸収部６Ａが、２つの部分からなり、流出口１６からセンサ流路１５内に挿入される吸液部分６ａと、この吸液部分６ａに連なる貯液部分６ｂとからなる。吸液部分６ａを構成する材料と貯液部分６ｂを構成する材料とは異なり、吸液部分６ａを構成する第１吸収材よりも貯液部分６ｂを構成する第２吸収材料のほうが、吸収能力が高い。

ここで、吸収材料の吸収能力は、液体の吸収速度、吸収量、乾燥（放液）速度・量などによって表される。吸液部分６ａは、センサ流路１５を流れた検体液を吸収する部分であるが、吸収速度が遅く、検体液の吸収に時間を要すると、センサ流路１５内から検体液の除去に時間がかかる。このように、吸収に時間を掛けることによって、センサ流路１５内で滞留する検体液が分離する、いわゆる液切れが生じるという現象を抑制することができる。すなわち、液切れによって検体液が分離すると、吸収部６Ａに接触している部分は吸収されるが、分離してしまった残りの部分は、吸収されずにセンサ流路１５内に残ってしまうことを効果的に抑制することができる。言い換えれば、吸液部分６ａにおける吸収速度が早過ぎると、検出部１３を検体液が通過する時間が短くなり、検出部１３において十分に反応することができないため、吸液部分６ａにおける吸収速度を比較的遅く設定することによってこれを抑制することができる。

吸液部分６ａを構成する第１吸収材料は、単位時間あたりに吸収する液量である吸収速度が０．２〜０．４μＬ／ｓであることが好ましい。

一方、貯液部分６ｂは、吸液部分６ａが吸収した検体液を吸収して保持する部分である。貯液部分６ｂは、検体液を短い間隔で複数回吸収可能なように、第１吸収材料に比べて吸収速度が早い第２吸収材料を用いる。貯液部分６ｂを構成する第２吸収材料は、吸収速度が２〜５μＬ／ｓであることが好ましい。

また、第１吸収材料および第２吸収材料が、いずれも多孔質材料である場合には、第１吸収材料よりも、第２吸収材料の方が、細孔径が大きい。例えば、第１吸収材料および第２吸収材料が、ポリビニリデンフロライド、セルロースの多孔質材料からなり、第１吸収材料の細孔径が０．１〜３μｍであり、第２吸収材料の細孔径が０．１〜１０μｍである。

また、第２吸収材料は、第１吸収材料に比べて吸液量が大きい材料を用いる。ここで、吸液量は、吸液部分６ａが吸収保持可能な液量よりも貯液部分６ｂが吸収保持可能な液量を多くすることができればよい。第１吸収材料と第２吸収材料とで単位体積あたりの保持可能な液量が同じである場合には、第１吸収材料の体積よりも第２吸収材料の体積を大きくすればよい。第２吸収材料の単位体積あたりに吸収保持可能な液量を大きくすれば、貯液部分６ｂを小さい体積とすることができるので、センサ装置１００を小型化することができる。例えば、単位体積あたりに吸収保持可能な液量について、第１吸収材料は吸液量が０．４〜０．６ｍＬ／ｃｍ^３であり、第２吸収材料が１．０〜２．０ｍＬ／ｃｍ^３とし、第１吸収材料の体積よりも第２吸収材料の体積を大きくすることによって、第２吸収材料が第１吸収材料に比べて吸液量が大きく設定されればよい。

吸液部分６ａと貯液部分６ｂとは、検体液が吸液部分６ａから貯液部分６ｂへと移動可能に接続しなければいけないので、接着剤などで貼り付けることはできない。吸液部分６ａと貯液部分６ｂとの接触部分は、単に接触させた状態とし、図３に示すように接触していない部分にわたって粘着テープ９などで貼りつけたり、接触部分の周辺のみを接着剤で接着するなどすればよい。

本実施形態では、吸液部分６ａを帯状とし、センサ流路１５内に挿入されている部分を除く露出している部分の下面と、帯状の貯液部分６ｂの長手方向端部における上面とを接触させ、粘着テープ９によって貼り付けている。吸液部分６ａの幅は、センサ流路１５で０．７ｍｍあり、センサ流路１５内に挿入されている部分の長さが０．９ｍｍ、露出している部分の長さが０．１ｍｍである。貯液部分６ｂは、幅が１．２５ｍｍで、長さが６０ｍｍで吸液部分６ａよりも長い。

（第１、第２実施形態の変形例）
第１実施形態および第２実施形態に共通の変形例について説明する。図４は、変形例であるセンサ装置１０２を示す分解平面図である。本変形例は、第１実施形態および第２実施形態に共通であり、図４では吸収部６，６Ａを省略している。第１実施形態の変形例である場合は、センサ装置１０２は、吸収部６を備え、第２実施形態の変形例である場合は、センサ装置１０２は、吸収部６Ａを備える。

上記の各実施形態では、溝４ａの幅、すなわちセンサ流路１５の幅を一定としているが、本変形例では、溝４ａの幅が一定ではなく、開放端に向かって小さくなっている。すなわちセンサ流路１５の幅が下流に向かうにつれて小さくなっている。
ここで、センサ流路１５の幅は、例えば、図４において、紙面向かって左右方向である検体液の移動方向に垂直な方向の長さ、言い換えれば、平面視で、センサ流路１５が延びる方向に垂直な方向の長さである。センサ流路１５の最上流部分である流入口１４の直下部分の流路幅ｗ１は、１０ｍｍであり、センサ流路１５の最下流部分である流出口１６の幅ｗ２は、４ｍｍであり、中間部分の幅ｗ３は、６ｍｍである。ｗ１からｗ３を介してｗ２までの流路幅の変化は、断続的な変化ではなく、テーパ状の連続的な変化であることが好ましい。

また、これらの寸法は一例であって、最上流部分での幅ｗ１に対する最下流部分での幅ｗ２の比である（ｗ２／ｗ１）×１００（％）が１０〜６０％であればよい。

本変形例のように、センサ流路１５の幅が下流に向かうにつれて小さくなるように構成することにより、効果的に毛管現象を生じさせ、検体液を液切れさせずに最下流の流出口１６まで確実に移動させることができる。

さらに他の変形例として、センサ流路１５の内壁面である、底部部３、中間部４および天井部５の、センサ流路１５を臨む面は、同一の親水性を有する。各面の親水性は、水との接触角によって表され、本変形例では、いずれの面も水との接触角が６０°以下であり同一としている。

センサ流路１５を臨む全ての面の親水性を同一とすることで、効果的に毛管現象を生じさせ、検体液を液切れさせずに最下流の流出口１６まで確実に移動させることができる。

なお、上記に変えて、センサ流路１５の内壁面の一部である、底部部３および天井部５の、センサ流路１５を臨む面を同一の親水性を有するようにするとともに、中間部４を底部部３および天井部５とは異なる親水性を有するようにしてもよい。

各面に親水性を付与する方法には、例えば、センサ流路１５の内面に親水化処理を施す方法、センサ流路１５の内面に親水性のフィルムを貼り付ける方法、センサ流路１５の内面を構成する底部部３、中間部４および天井部５を親水性の材料で形成する方法などが考えられる。これらの方法を全ての面に対して同一条件で行うことによりセンサ流路１５を臨む全ての面の親水性を同一とすることができる。

センサ流路１５の内面に親水化処理を施す方法およびセンサ流路１５の内面に親水性のフィルムを貼り付ける方法によれば、検体液が親水性の部分に沿って流路内を流れていくため、検体液のほとんどが流路に流れ、意図しない場所へ検体液が流れるのを抑制して、精度の高い測定を行うことができる。また、これらの方法によれば、底部部３、中間部４および天井部５の材料が疎水性を有する材料で構成されている場合でも親水性を付与し、毛管現象を生じさせることができるため、材料の選択肢が増える。

センサ流路１５の内面に親水性処理を施す方法としては、検体液に対して影響を及ぼさないような化合物を用いる方法であればよく、例えば、センサ流路１５の内面に対して酸素プラズマを用いたアッシングにより表面の官能基を変化させた後、シランカップリング剤を塗布し、最後にポリエチレングリコールを塗布すればよい。その他にも、センサ流路１５の内面を、生体親和性の高いホスホリルコリンを有する処理剤を用いて表面処理するという方法もある。

また、親水性のフィルムを貼り付ける方法において、親水化処理が施された市販のポリエステル系のフィルムあるいはポリエチレン系のフィルムなどをセンサ流路１５の内面に貼り付けることができる。

（第２実施形態の変形例）
図５〜図７は、第２実施形態の吸収部６Ａの各種変形例を示す図である。図５（ａ）は、図１（ａ）、図３（ａ）と同様の平面図であり、図５（ｂ）は、図１（ｂ）、図３（ｂ）と同様の断面図である。図６（ａ）は、吸収部６Ａの平面図であり、図６（ｂ）は、吸収部６Ａを装着したセンサ装置１０１の縦断面図である。図７は、吸収部６Ａの平面図である。

本変形例は、吸収部６Ａの構成が図３で示した実施形態と異なるだけであり、その他の部位については同じであるので、図５には、吸収部と、吸収部の吸液部分が挿入されたセンサ流路１５の最下流部のみを示し、その他の部位は図示を省略している。

吸収部６Ａの貯液部分６ｂは、複数回の検体液を貯めることができるように、比較的大きな体積とすることが好ましいが、貯液部分６ｂが大きくなるとセンサ装置１０１の大型化を招くことになる。

図５（ａ）に示す例では、吸液部分６ａは、流れ方向に延びる帯状部材からなり、貯液部分６ｂは流れ方向に直交する方向に延びる帯状部分を有している。貯液部分６ｂが吸液部分６ａに直交するように延びることで流れ方向に延びる長さを抑えてセンサ装置１０１全体としての大きさを小さくできる。

図５（ｂ）に示す例では、貯液部分６ｂを折り畳んだ状態とする。貯液部分６ｂの厚みは厚くなるが、流れ方向に延びる長さを抑えてセンサ装置１０１全体としての大きさを小さくできる。

図６（ａ）、図６（ｂ）に示す例では、吸液部分６ａおよび貯液部分６ｂが、流れ方向に延びる帯状部材からなり、装着時には、吸液部分６ａと貯液部分６ｂとの接続部分近傍で折り曲げ、貯液部分６ｂが、天井部５の上面に重なるように配置される。天井部５が、センサ流路１５内の検体液を外部から観察可能とするために、透明部材で形成している場合、貯液部分６ｂが重なることで観察できなくなる。少なくとも検出部１３を観察することができるように、天井部５に重なるように配置されたときに貯液部分６ｂのうちの検出部１３の上方に位置する部分に開口６ｃを設けることが好ましい。

図７に示す例では、吸収部６Ａが平面視で、Ｊ字状に形成されている。言い換えると吸収部６Ａは、長さが異なる２つの平行な帯状部分と、これらの各一方端同士を接続する接続部分とを有し、長さが短いほうの帯状部分の他方端側が吸液部分６ａであり、一方端側、接続部分および長さが長いほうの帯状部分が全体で貯液部分６ｂを構成する。このような吸液部６Ａをセンサ装置１０１に装着した場合、貯液部分６ｂが、センサ装置１０１の側方に位置することになる。

図８は、検出素子２の斜視図、図９は第１保護部材２１および第２保護部材２２を外した状態における検出素子２の平面図である。検出素子２は、素子基板１０と、素子基板１０の上面に配置された検出部１３、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９および第２引出し電極２０を有する。

素子基板１０は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）単結晶，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）単結晶または水晶などの圧電性を有する単結晶の基板からなる。素子基板１０の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。一例として、素子基板１０の厚みは、０．３ｍｍ〜１ｍｍである。

第１ＩＤＴ電極１１は、図９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本のバスバーおよ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および第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（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）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電極とは同一直線状に配置されている。第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２の電極指の本数、隣接する電極指同士の距離、ならびに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２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および第２ＩＤＴ電極１２のＳＡＷの伝搬方向（ｙ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よい。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。中でも、数百ＭＨｚから２ＧＨｚとすれば、実用的であり、かつ検出素子２の小型化ひいてはセンサ装置の小型化を実現することができる。

第１引出し電極１９は、第１ＩＤＴ電極１１と接続されており、第２引出し電極２０は、第２ＩＤＴ電極１２と接続されている。第１引出し電極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引出し電極１９の端部１９ｅは基体１に設けた配線７と電気的に接続されている。第２引出し電極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引出し電極１９および第２引出し電極２０は、例えば、アルミニウムあるいは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、多層構造としてもよい。多層構造とする場合は、例えば、１層目がチタンまたはクロムからなり、２層目がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。

第１ＩＤＴ電極１１および第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および第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、窒化珪素また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および第２ＩＤＴ電極の厚さの１／１０程度（１０〜３０ｎｍ）である。保護膜は、第１引出し電極１９の端部１９ｅおよび第２引出し電極２０の端部２０ｅを露出するようにして、素子基板１０の上面全体に亘って形成されてよい。

検出部１３は、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間に設けられている。検出部１３は、例えば、金属膜と金属膜の表面に固定化された核酸やペプチドからなるアプタマーとからなる。金属膜は、例えば、クロムおよびクロム上に成膜された金の２層構造となっている。検出部１３は検体液溶液中の標的物質と反応を生じさせるためのものであり、具体的には、検体液溶液が検出部１３に接触すると、検体液溶液中の特定の標的物質がその標的物質に対応するアプタマーと結合する。

ｙ方向に沿って配置された第１ＩＤＴ電極、第２ＩＤＴ電極および検出部１３を１セットとすると、センサ装置１００にはそのセットが２つ設けられている。これにより、一方の検出部１３で反応する標的物質を他方の検出部１３で反応する標的物質と異ならせることによって、１つのセンサ装置で２種類の検出を行なうことが可能となる。

第１保護部材２１は、ｘ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素子基板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保護部材２２も同様にして形成することができる。

なお、センサ装置においては、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１保護部材２１で覆っているが、２つの第１ＩＤＴ電極１１を別個の第１保護部材２１によって覆うようにしてもよい。また、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１保護部材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よい。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保護部材２２で覆ってもよいし、１つの第２保護部材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よい。

ＳＡＷを利用した検出素子２において検体液溶液の検出を行なうには、まず、第１ＩＤＴ電極１１に、配線７や第１引出し電極１９などを介して外部の測定器から所定の電圧を印加する。そうすると、第１ＩＤＴ電極１１の形成領域において素子基板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、その一部が検出部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。検出部１３では、検出部１３のアプタマーが検体液溶液中の特定の標的物質と結合し、結合した分だけ検出部１３の重さが変化するため、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電極に到達すると、それに応じた電圧が第２ＩＤＴ電極に生じる。この電圧が第２引出し電極２０、配線７などを介して外部に出力され、それを外部の測定器で読み取ることによって、検体液溶液の性質や成分を調べることができる。

１ 基体
２ 検出素子
３ 底部部
４ 中間部
４ａ 溝
５ 天井部
６ 吸収部
６Ａ 吸収部
６ａ 吸液部分
６ｂ 貯液部分
７ 配線
８ 端子
９ 粘着テープ
１０ 素子基板
１１ 第１ＩＤＴ電極
１２ 第２ＩＤＴ電極
１３ 検出部
１４ 流入口
１５ センサ流路
１６ 流出口
１７ 排気口
１９ 第１引出し電極
１９ｅ 端部
２０ 第２引出し電極
２０ｅ 端部
２１ 第１保護部材
２２ 第２保護部材
２７ 導線
１００，１０１，１０２ センサ装置

Claims (13)

1. 検出対象物を含む検体液が内部を移動可能であり下流端部に開口を有するセンサ流路と、
   前記センサ流路内に位置し、前記検出対象物を検出可能な検出素子と、
   前記検出素子の上流側端部よりも上流に位置しており前記検体液が前記センサ流路に流入可能な流入口と、
   前記検出素子の上流側端部よりも下流に位置しており前記センサ流路および外部空間を連通している排気口と、
   前記検出素子を通過した前記検体液を、前記センサ流路の前記開口で吸収可能な吸収部と、を備えるセンサ装置。
2. 前記吸収部は、その少なくとも一部が前記センサ流路のうち前記開口よりも内側に位置している、請求項１記載のセンサ装置。
3. 前記吸収部は、少なくとも一部が前記センサ流路の前記開口よりも内側に位置している第１吸収部材と、前記第１吸収部材と接触しており前記第１吸収部材よりも吸収能力が高い第２吸収部材と、を有する、請求項１または２記載のセンサ装置。
4. 前記第１吸収部材および前記第２吸収部材は、いずれも多孔質材料であり、前記第１吸収部材の細孔径よりも前記第２吸収部材の細孔径の方が大きい、請求項３記載のセンサ装置。
5. 前記第１吸収部材および前記第２吸収部材の少なくとも一方は、親水性高分子である、請求項３記載のセンサ装置。
6. 前記第１吸収部材の前記検体液に対する吸収速度は、前記第２吸収部材の前記検体液に対する吸収速度よりも速い、請求項３記載のセンサ装置。
7. 前記第１吸収部材が前記検体液を吸収可能な吸液量よりも前記第２吸収部材が前記検体液を吸収可能な吸液量の方が大きい、請求項３〜６のいずれか１つに記載のセンサ装置。
8. 前記第１吸収部材の体積は、前記第２吸収部材の体積よりも小さい、請求項３〜６のいずれか１つに記載のセンサ装置。
9. 前記排気口は、前記センサ流路の側方に位置している、請求項１〜８のいずれか１つに記載のセンサ装置。
10. 前記センサ流路の幅は、前記下流端部に向かって小さくなる、請求項１〜９のいずれか１つに記載のセンサ装置。
11. 前記センサ流路の内壁面は、同一の親水性を有する、請求項１〜１０のいずれか１つに記載のセンサ装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１つに記載のセンサ装置を用いる検出方法であって、
    前記検体液を前記流入口から流入させる第１工程と、
    流入した前記検体液を前記センサ流路に流し、前記検出素子の表面に前記検体液を接触させる第２工程と、
    前記検出素子から出力される信号を取得する第３工程と、
    前記検出素子に接触させた前記検体液を、前記センサ流路の下流端部で前記吸収部に吸収させる第４工程と、を有し、
    前記第１工程から前記第４工程までの工程を複数回繰り返す、検出方法。
13. 前記第１工程から前記第４工程までの工程を複数回繰り返す際、前記検体液は互いに異なる、請求項１２に記載の検出方法。

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