JP2018004561A - 被検査体濃度測定方法およびセンサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】食中毒などを引き起こす細菌の濃度を簡単に得ることができる被検査体濃度測定方法を提供する。【解決手段】被検査体濃度測定方法は、複数のセンサエレメント１０により捉えられた被検査体の誘電率の変化に基づいて被検査体を検出する検出工程と、センサエレメント１０の全数に対する被検査体を検出したセンサエレメント１０の総数の割合を算出する算出工程とを含んでいる。前記細菌検出工程に先立って、複数の前記電極上に設けられた窪み内で培地を用いて被検査体を培養する培養工程をさらに含む。【選択図】図１

Description

本発明は、被検査体の濃度を測定する被検査体濃度測定方法および濃度測定に使用するセンサ装置に関する。

食中毒などを引き起こす細菌の濃度を検査する方法には様々な方法があり、その多くが知られている。よく用いられる方法の一例として、細菌などを寒天培地上で培養を行い、形成されたコロニーをカウントする平板培養法や、乾燥させた細菌の重量を評価する乾燥重量法や、培養中の培地内で細菌が増殖するときに生じる培地の濁りを光学的に評価する濁度法などが挙げられる。

平板培養法では、細菌培養の結果、形成するコロニーの集計が機器によりばらつきが大きくなることや、検査員が目視でカウントする場合もあり、多くの手間がかかる。また、乾燥重量法では、増殖させた細菌を乾燥させる工程を含むために処理時間がかかることと、観察するための細菌量が多く必要であることが課題である。また、濁度法では、培地の濁りや細胞の形状変化に影響されることと、分光光度計などの大型装置が必要となることが課題になる。

さらには、集積回路センサを用いた方法も研究されている。菌や細胞において、代謝活動が活発な細胞の検査を行う方法として、特許文献１では、半導体基板上に作成したイオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ：:Ion Sensitive Field Effect Transistor）を用いたセンサを利用する方法が開示されている。この方法で用いられる集積回路センサは、基板上に複数の微小窪みを有し、かつ前記微小窪みの底部にｐＨ感応性蛍光色素を含有するセンサ部を有している。複数の微小窪みに被検体を含む溶液を収納し、次いで前記微小窪みに収納された溶液のｐＨの変化を、センサ部からの蛍光強度を計測することで求めて、被検体の活性を検定する。このような集積回路センサを用いた検査方法では、乾燥重量法のように処理時間がかかることがなく、濁度法のように大型装置を必要とすることもない。

特開２００５−２５３４１２号公報（２００５年９月２２日公開）

T.Mitsunaka, N.Ashida, A.Saito, K.Iizuka, T.Suzuki, Y.Ogawa, M.Fujishima "CMOS biosensor IC focusing on dielectric relaxations of biological water with 120GHz and 60GHz oscillator arrays", IEEE Solid-State Circuit Conf. Dig. Tech. papers, pp.478-479, Feb. 2016.

しかしながら、集積回路センサを用いた上記の方法は、ＩＳＦＥＴを用いているために、イオン感応によるセンサの反応範囲がデバイ長に制約される。このため、集積回路センサの表面となるイオン感応膜に対し、一般に数ｎｍの範囲までしか検出できない。また、微小窪みの底にイオン感応性蛍光色素を含有するセンサ部を有することで、ガラス等の材料からなる微小窪み底部に、色素を付着させるなどの前処理が必要となる。

これに対し、非特許文献１には、ＬＣ発振器を含んだセンサＩＣを用いて、被検査体の状態を発振器の発振周波数の変化として検出することが記載されている。このセンサＩＣでは、デバイ長の制約による検出範囲を超えて、センサの表面から数μｍの範囲で被検査体を検出することができる。

ところが、このようなセンサＩＣを用いた検査方法だけでなく、上述のいずれの検査方法でも、被検査体の濃度を得ることはできない。

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査体の濃度を得ることにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る被検査体濃度測定方法は、複数の電極により捉えられた被検査体の誘電率の変化に基づいて被検査体を検出する検出工程と、前記電極の全数に対する被検査体を検出した前記電極の総数の割合を算出する算出工程とを含んでいる。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るセンサ装置は、複数の窪みと、前記窪みの下に個々に設けられた、前記窪みに保持された被検査体の誘電率の変化を捉える電極を有し、当該電極が捉えた誘電率の変化に基づいて被検査体を検出する複数のセンサ部と、前記センサ部の全数に対する被検査体を検出した前記センサ部の総数の割合を算出する算出部とを備えている。

本発明の一態様によれば、被検査体の濃度を得ることができるという効果を奏する。

（ａ）は本発明の実施形態１に係るセンサ装置の要部の構造を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 上記センサ装置の構成を発振器を中心として示すブロック図である。 （ａ）および（ｂ）は上記センサ装置を用いた実施形態１に係る被検査体の濃度の検出方法を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は上記センサ装置を用いた実施形態２に係る被検査体の濃度の検出方法を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は上記センサ装置を用いた実施形態３に係る被検査体の濃度の検出方法を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態４に係るセンサ装置の要部の構造を示す断面図である。 （ａ）は実施形態４に係るセンサ装置の要部の他の構成を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 実施形態４に係るセンサ装置の要部のさらに他の構成を示す上面図である。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１について図１〜図３を参照して説明する。

（センサ装置１００の構成）
図１の（ａ）は、実施形態１に係るセンサ装置の要部の構造を示す上面図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は、センサ装置１００の構成を発振器２を中心として示すブロック図である。

図１に示すように、センサ装置１００は、半導体基板１上に多数のセンサエレメント１０（センサ部）が配列されて設けられている。センサエレメント１０は、センシング電極１１（電極）と、トランジスタ部１２と、層間電極１３と、微小窪み１４（窪み）とを１つずつ（個々に）有している。

また、半導体基板１上には、複数の層間絶縁膜１７がＳｉＯ_２などによって形成されている。最上の層間絶縁膜１７の上には、パッシベーション膜１６が形成されている。そして、パッシベーション膜１６の上には、保護膜１５が樹脂などによって形成されている。保護膜１５には、表面と底面との間を貫通するように形成された穴を多数有しており、これらの穴が微小窪み１４となる。

微小窪み１４は、被検査体を保持するために、円形の穴で構成されており、内径が上部開口１４ａ（開口）から下部開口１４ｂに向かうにしたがって小さくなるように形成されている。微小窪み１４の底部は、保護膜１５の下端面における開口すなわち下部開口１４ｂに現れた、パッシベーション膜１６の表面となる。微小窪み１４の上部開口１４ａのサイズは、直径１００マイクロメートル以下である。なお、微小窪み１４の穴形状は円形に限らず多角形であってもよい。

センシング電極１１は、微小窪み１４ごとに（個々に）設けられており、パッシベーション膜１６において微小窪み１４の底部の下方に形成されている。また、センシング電極１１は、半導体基板１上の各層に形成されるメタル層のうち、トップメタル層（半導体基板１上で最も表面に近いメタル層）で形成されている。また、センシング電極１１は、差動電極として形成されるが、それ以外の電極であってもよい。差動電極は、後述する発振器２（図２参照）のインダクタの両端に設けられた互いに平行に向き合う電極である（図示せず）。

センシング電極１１の中心は、微小窪み１４の底部に面している。微小窪み１４の底部は、センシング電極１１の全体を底部に面するようにするために、センシング電極１１を上方から見た外形よりも大きく形成されることが好ましいが、当該外形よりも小さく形成されてもよい。

トランジスタ部１２は、後述する差動回路５などを構成するトランジスタを含む部分であり、層間絶縁膜１７に形成されている。層間電極１３は、センシング電極１１とトランジスタ部１２とを接続する電極であり、複数の層間絶縁膜１７にわたって形成されている。

センサエレメント１０は、例えば、非特許文献１に開示されたセンサＩＣで構成される。このセンサＩＣは、発振器を含んでおり、被検査体の状態を発振器の発振周波数の変化として検出する。微小窪み１４において、液滴に含まれた被検査体の状態を水の変化で確認するには、高周波数域（５０ＧＨｚ以上）における発振周波数の変化を捉えることが有効である。

なお、センサエレメント１０は、センシング電極１１が捉えた、微小窪み１４における被検査体の誘電率の変化に基づいて、被検査体の状態を検出できればよく、上記のような発振器を含むものに限定されない。例えば、センサエレメント１０は、被検査体がセンシング電極１１上に付着したときに生じる容量の変化を誘電率の変化として検出するようにしてもよい。水溶液中では、水分子がタンパク質に束縛される束縛水が多くなることにより、バルク水（溶質から十分離れて束縛されない状態の水）が減少するので、バルク水が多く含む水の誘電率から束縛水が多く含む水の誘電率に変化する。バルク水の複素誘電率は、バルク水の緩和現象によって、特定の周波数領域で複素誘電率の特に虚部の変動が大きい。生体の主要成分は水であるため、当該周波数領域で複素誘電率を調べることで、生体および生体高分子の状態を調べることができる。

ここで、上記のような発振器を含むセンサ装置１００の構成について説明する。

図２に示すように、センサ装置１００は、発振器２と、出力部３とを備えている。

発振器２は、共振器４と、差動回路５とを備えたＬＣ発振回路である。この発振器２は、センサエレメント１０に１つずつ含まれている。

共振器４は、キャパシタＣ０と、インダクタＬ０とを有している。インダクタＬ０およびキャパシタＣ０は並列に接続されている。パッシベーション膜１６が持つ容量Ｃ１１の一端は、インダクタＬ０およびキャパシタＣ０の一端に接続され、パッシベーション膜１６が持つ容量Ｃ１２の一端は、インダクタＬ０およびキャパシタＣ０の他端に接続されている。インダクタＬ０は、センシング電極１１と同様、トップメタル層に形成されている。キャパシタＣ０は、センシング電極１１を構成する上述の差動電極間の寄生容量や、差動回路５の寄生容量などによって構成される。

容量Ｃ１１，Ｃ１２のそれぞれの他端には、被検査体２００が接触している。容量Ｃ１１，Ｃ１２は、センシング電極１１の上端面と、被検査体２００が接する微小窪み１４の底部との間のパッシベーション膜１６によって形成される容量部分である。被検査体２００は、キャパシタＣ２および抵抗Ｒ２の並列回路で表すことができる。これにより、容量Ｃ１１，Ｃ１２は、被検査体２００と電気的に直列に接続される。

また、共振器４は、被検査体２００の複素誘電率に応じて共振周波数が変化し、複素誘電率を検出する。

差動回路５は、差動トランジスタ対を含む回路であり、例えば、互いにクロスカップルされた複数のトランジスタから成る差動回路のような公知の差動回路によって適宜形成されている。差動回路５を構成するトランジスタは、上述のトランジスタ部１２に含まれる。

出力部３は、発振周波数検出部６と、濃度推定部７（算出部）とを有している。出力部３は、半導体基板１上に形成されてもよいし、半導体基板１外に形成されてもよい。

発振周波数検出部６は、発振器２の発振周波数を検出する部分であり、一例として周波数カウンタを用いる。発振周波数検出部６は、ある期間中に発振周波数、または発振周波数を図示しない分周回路にて分周した周波数をカウントすることで、発振周波数を推定する。

濃度推定部７は、発振周波数検出部６によって発振周波数が検出された発振器２の数すなわちセンサエレメント１０の数に基づいて被検査体２００の濃度を推定する。具体的に、濃度推定部７は、発振周波数検出部６が発振周波数を出力する検出信号を順次計数していき、菌によって周波数変化が検出できた発振器２の総数を算出し、当該総数を予め記憶しているセンサエレメント１０の全数で除算することにより、被検査体２００を検出したセンサエレメント１０の割合を算出する。濃度推定部７は、被検査体２００を検出したセンサエレメント１０の割合を算出することで、被検査体２００の濃度を推定する。

ここで、上記の検出信号は、例えばハイレベルの信号である。このため、発振周波数検出部６は、発振周波数を検出したときにハイレベルの検出信号を出力し、発振周波数を検出しないときにはローレベルの非検出信号を出力する。したがって、発振周波数検出部６は、全ての発振器２について検出信号または非検出信号を順次出力する。

なお、濃度推定部７が行う濃度の推定については、上記の方法に限らず、他の方法を用いてもよい。

（センサ装置１００による被検査体濃度測定方法）
図３の（ａ）および（ｂ）は、センサ装置１００を用いた被検査体の濃度の測定方法を示す図である。

図３の（ａ）に示すように、培地２１中に被検査体となる細胞２２を混入させた混合液を混合サンプル２３として用意する。図３の（ｂ）に示す例では、５つの微小窪み１４Ａ〜１４Ｅに混合サンプル２３を均一量入れるものとする。

センサエレメント１０において、センシング電極１１の近傍にある細胞２２の誘電率が変化した場合、センシング電極１１への寄生容量値が変化し、共振器４の共振周波数が変化する。発振周波数検出部６は、共振周波数の変化に伴う発振器２の発振周波数の変化を検出する。以上の動作により、センサ装置１００は、センシング電極１１の近傍にある細胞２２に生じた誘電率の変化を発振周波数の変化として検出することができる（検出工程）。

微小窪み１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｄを有するセンサエレメント１０が、それぞれ微小窪み１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｄに保持された細胞２２を検出し、微小窪み１４Ｃ，１４Ｅを有するセンサエレメント１０が細胞２２を検出しなかったとする。この場合、センサエレメント１０の全数が５であるのに対して、細胞２２を検出したセンサエレメント１０の総数は３となる。したがって、濃度推定部７は、センサエレメント１０の全数に対する細胞２２に反応したセンサエレメント１０の総数の割合を算出することにより（算出工程）、混合サンプル２３における細胞２２の濃度を６０％程度と推定する。

このような濃度推定方法では、センサエレメント１０の数を増やすことで、さらに正確な細胞濃度を推定することができる。

本実施形態では、細菌より少し大きい細胞（２０ｕｍ程度）をも被検査対象とすることができる。この場合、センサエレメント１０は、感度を高めなくても１つの細胞が微小窪み１４に挿入されていることを検出することもできる。

（センサ装置１００による効果）
センサ装置１００によれば、平板培養法や乾燥重量法のように処理時間がかかることがなく、濁度法のように大型装置を必要とすることもない。また、センサ装置１００によれば、誘電率の変化に基づいて被検査体を検出することにより、ＩＳＦＥＴを用いた従来のイオン感応によるセンサと異なり、デバイ長の制約による検出範囲を超えて、保護膜１５の表面から数μｍの範囲で被検査体を検出することができる。したがって、上記のような特徴を備えたセンサ装置１００は、特別な構成を用いることなく、簡便に被検査体の濃度を得ることができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図４を参照して説明する。なお、本実施形態において、前述の実施形態１における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の番号を付記して、その説明を省略する。

図４の（ａ）および（ｂ）は、センサ装置１００を用いた実施形態２に係る被検査体の濃度の検出方法を示す図である。本実施形態で使用するセンサ装置は、実施形態１で説明したセンサ装置１００と同一である。

本実施形態では、代謝活動が活発な細胞と、そうでない細胞（例えば死菌などの活性度が低い細胞）とを見分ける場合について示す。図４の（ａ）に示すように、図３の（ｂ）に示す例と同様、５つの微小窪み１４Ａ〜１４Ｅに、培地２１に被検査体としての細菌３１を混入させた混合サンプル３３を入れる。この状態で、検出に先立って細菌３１を数時間培養させる（培養工程）。培養後、図４の（ｂ）に示すように、微小窪み１４Ａ，１４Ｄにおいて細菌３１が細菌３２にまで増殖し、微小窪み１４Ｃ，１４Ｅにおける混合サンプル３３には細菌３１が含まれていなかったとする。また、微小窪み１４Ｂ内の細菌３１は、培養しても増殖されなかったため、活性度が低いものと推定される。

この場合、微小窪み１４Ａ，１４Ｄを有するセンサエレメント１０が、それぞれ微小窪み１４Ａ，１４Ｄに保持されて培養された細菌３２を検出し、微小窪み１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｅを有するセンサエレメント１０が細菌３２を検出しない。それゆえ、センサエレメント１０の全数が５であるのに対して、細菌３２を検出したセンサエレメント１０の総数は２となる。したがって、濃度推定部７は、センサエレメント１０の全数に対する細菌３２に反応したセンサエレメント１０の総数の割合を算出することにより、混合サンプル３３における細菌３２の濃度を４０％程度と推定する。

このように、細菌３１を培養することにより、センサエレメント１０の感度を高めなくても細胞より小さい細菌３１を検出できるだけでなく、活性度の高い細菌３２の割合を推定できる。また、センサエレメント１０の数を増やすことで、活性度が高い細菌３２の濃度をより正確に推定することができる。

なお、「背景技術」において述べた乾燥重量法では、上記のような細菌の培養後に、通常１０５℃に温度調整した定温乾燥器で１時間程度の乾燥が追加される。また、乾燥重量法では、充分な菌体量が必要になるため、培養そのものにも菌体量に応じた時間を要する。

〔実施の形態３〕
本発明の実施形態２について、図５を参照して説明する。なお、本実施形態において、前述の実施形態１および２における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の番号を付記して、その説明を省略する。

図５の（ａ）および（ｂ）は、センサ装置１００を用いた実施形態３に係る被検査体の濃度の検出方法を示す図である。本実施形態で使用するセンサ装置は、実施形態１で説明したセンサ装置１００と同一である。

図５の（ａ）に示すように、本実施形態でも、図３の（ｂ）に示す例と同様、５つの微小窪み１４Ａ〜１４Ｅを用意する。本実施形態では、微小窪み１４Ａ〜１４Ｅに異なる選択性培地２１Ａ〜２１Ｅをそれぞれ充填しておき、培養する細菌３１をスプレー等で散布する方法や、流路等を用いて微量の懸濁液を流し入れる方法、さらには、スポイト等で懸濁液を滴下する方法などで選択性培地２１Ａ〜２１Ｅに混入させる。この状態で数時間培養させると、図５の（ｂ）に示すように、微小窪み１４Ａ，１４Ｄにおける選択性培地２１Ａ，２１Ｄには細菌３１が細菌３２にまで増殖する。また、微小窪み１４Ｂにおける選択性培地２１Ｂの細菌３１は増殖せず、微小窪み１４Ｃ，１４Ｅにおける選択性培地２１Ｃ，２１Ｅには細菌３１が含まれていない。このように、細菌３１は、微小窪み１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｅにおいて培養されないことから、選択性培地２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｅに対しては活性度が低いものと推定される。

この場合は、センサエレメント１０の全数が５であるのに対して、細菌３２を検出したセンサエレメント１０の総数は２となる。したがって、濃度推定部７は、センサエレメント１０の全数に対する細菌３２に反応したセンサエレメント１０の総数の割合を算出することにより、細菌３２の濃度を４０％程度と推定する。

このように、細菌３１を培養することにより、実施形態２と同様に、センサエレメント１０の感度を高めなくても細胞より小さい細菌３１を検出できるだけでなく、活性度の高い細菌３２の割合を推定できる。また、センサエレメント１０の数を増やすことで、活性度が高い細菌濃度をより正確に推定することができる。さらに、細菌３１を選択性培地２１Ａ〜２１Ｅで培養することにより、細菌３１の活性度が異なることから、細菌３１の種類を特定することができる。

〔実施の形態４〕
本発明の実施形態４について、図６〜図８を参照して説明する。なお、本実施形態において、前述の実施形態１〜３における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の番号を付記して、その説明を省略する。

図６の（ａ）および（ｂ）は、実施形態４に係るセンサ装置１００Ａの要部の構造を示す断面図である。図７の（ａ）は、センサ装置１００Ａの要部の他の構成を示す上面図であり、図７の（ｂ）は図７の（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。図８は、センサ装置１００Ａの要部のさらに他の構成を示す上面図である。

図６の（ａ）および図７の（ａ）に示すように、センサ装置１００Ａは、保護膜１５上に、全ての微小窪み１４あるいは所定範囲の複数の微小窪み１４の上部開口１４ａの全体を取り囲むように壁部５０が設けられている。壁部５０と保護膜１５の表面とで容器５１が形成されている。また、図６の（ｂ）に示すように、容器５１には、壁部５０に囲まれた領域を覆う蓋５２が嵌め込まれる。センサ装置１００Ａは、容器５１および蓋５２を備える以外は、実施形態１のセンサ装置１００と同様に構成されている。

上記のように、センサ装置１００Ａが容器５１を有している。これにより、図６の（ａ）に示すように、細菌３１（あるいは細胞）を混入させた培地４１を、微小窪み１４から溢れるように流し込んでも容器５１の外側に漏れることはない。それゆえ、培地４１が微小窪み１４から溢れないように、微小窪み１４の個々に培地４１を入れる必要がなくなる。また、容器５１を蓋５２で覆うことにより、微小窪み１４を外気から遮断されるので、コンタミネーションを防止することができる。

容器５１には、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、壁部５０の一辺側に外部に通じる溝５３が設けられていてもよい。これにより、容器５１を蓋５２で覆うことにより溢れる培地４１を溝５３から外部に排出することができる。溝５３は、１つに限らず複数設けられていてもよいし、壁部５０の他の辺側に設けられていてもよい。

さらに、図８に示すように、センサ装置１００Ａでは、壁部５０に囲まれた領域が、単一の半導体基板１上に複数形成されることにより、複数の容器５１が設けられていてもよい。これにより、それぞれの容器５１に異なる選択性培地を入れることができる。実施形態３では、微小窪み１４Ａ〜１４Ｅにそれぞれ異なる選択性培地２１Ａ〜２１Ｅを入れることから、選択性培地２１Ａ〜２１Ｅが微小窪み１４Ａ〜１４Ｅから溢れると混合してしまう。これに対し、容器５１ごとに異なる選択性培地を入れることにより、選択性培地の混合を防止することができる。したがって、選択性培地の特性に応じて、細菌の種類をより正確に特定することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る被検査体濃度測定方法は、複数の電極（センシング電極１１）により捉えられた被検査体（細胞２２，細菌３１，３２）の誘電率の変化に基づいて被検査体を検出する検出工程と、前記電極の全数に対する被検査体を検出した前記電極の総数の割合を算出する算出工程とを含んでいる。

上記の方法によれば、乾燥重量法のように処理時間がかかることがなく、濁度法のように大型装置を必要とすることもない。また、誘電率の変化に基づいて被検査体を検出することにより、デバイ長の制約による検出範囲を超えて、センサ部の表面から数μｍの範囲で被検査体を検出することができる。したがって、特別な構成を用いることなく、簡便に被検査体の濃度を得ることができる。

本発明の態様２に係る被検査体濃度測定方法は、上記態様１において、前記検出工程に先立って、複数の前記電極上に設けられた窪み（微小窪み１４，１４Ａ〜１４Ｅ）内で培地を用いて被検査体を培養する培養工程をさらに含んでいてもよい。

上記の方法によれば、被検査体を培地２１を用いて培養するので、細胞よりも小さい細菌のような被検査体をセンサ感度を高めることなく検出することができるだけでなく、活性度の高い被検査体の割合を推定することができる。

本発明の態様３に係る被検査体濃度測定方法は、上記態様２において、前記培地は選択性培地であってもよい。

上記の構成によれば、選択性培地２１Ａ〜２１Ｅで培養することにより、被検査体（細菌３１）の活性度が異なることから、被検査体の種類を特定することができる。

本発明の態様４に係るセンサ装置は、複数の窪み（微小窪み１４，１４Ａ〜１４Ｅ）と、前記窪みの下に個々に設けられた、前記窪みに保持された被検査体（細胞２２，細菌３１，３２）の誘電率の変化を捉える電極（センシング電極１１）を個々に有し、当該電極が捉えた誘電率の変化に基づいて被検査体を検出する複数のセンサ部（センサエレメント１０）と、前記センサ部の全数に対する被検査体を検出した前記センサ部の総数の割合を算出する算出部（濃度推定部７）とを備えている。

上記の構成によれば、乾燥重量法のように処理時間がかかることがなく、濁度法のように大型装置を必要とすることもない。また、誘電率の変化に基づいて被検査体を検出することにより、デバイ長の制約による検出範囲を超えて、センサ部の表面から数μｍの範囲で被検査体を検出することができる。したがって、特別な構成を用いることなく、簡便に被検査体の濃度を得ることができる。

本発明の態様５に係るセンサ装置は、態様４において、複数の前記窪みの開口（上部開口１４ａ）の全体を取り囲むように設けられた壁部５０をさらに備えていてもよい。

上記の構成によれば、被検査体を混入させた培地４１を、窪みから溢れるように流し込んでも容器５１の外側に漏れることはない。それゆえ、培地４１が窪みから溢れないように、窪みの個々に培地４１を入れる必要がなくなる。

本発明の態様６に係るセンサ装置は、態様５において、前記壁部５０に囲まれた領域が単一の半導体基板１の上に複数形成されていてもよい。

上記の構成によれば、それぞれの壁部５０で形成される容器５１に異なる選択性培地を入れることができる。それゆえ、容器５１ごとに異なる選択性培地を入れることにより、選択性培地の混合を防止することができる。したがって、選択性培地の特性に応じて、細菌の種類をより正確に特定することができる。

本発明の態様７に係るセンサ装置は、態様６において、前記壁部５０に囲まれた領域を覆う蓋５２をさらに備えていてもよい。

上記の構成によれば、窪みを蓋５２で覆うことにより、窪みが外気から遮断されるので、コンタミネーションを防止することができる。

本発明の態様８に係るセンサ装置は、態様７において、前記壁部５０には、外部に通じる溝５３が形成されていてもよい。

上記の構成によれば、容器５１を蓋５２で覆うことにより溢れる培地４１を溝５３から外部に排出することができる。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

７ 濃度推定部（算出部）
１０ センサエレメント（センサ部）
１１ センシング電極（電極）
１４，１４Ａ〜１４Ｅ 微小窪み（窪み）
１４ａ 上部開口（開口）
１５ 保護膜
２２ 細胞（被検査体）
３１，３２ 細菌（被検査体）
５０ 壁部
５１ 容器

Claims (5)

1. 複数の電極により捉えられた被検査体の誘電率の変化に基づいて被検査体を検出する検出工程と、
   前記電極の全数に対する被検査体を検出した前記電極の総数の割合を算出する算出工程とを含んでいることを特徴とする被検査体濃度測定方法。
2. 前記検出工程に先立って、複数の前記電極上に設けられた窪み内で培地を用いて被検査体を培養する培養工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載の被検査体濃度測定方法。
3. 複数の窪みと、
   前記窪みの下に個々に設けられた、前記窪みに保持された被検査体の誘電率の変化を捉える電極を個々に有し、当該電極が捉えた誘電率の変化に基づいて被検査体を検出する複数のセンサ部と、
   前記センサ部の全数に対する被検査体を検出した前記センサ部の総数の割合を算出する算出部とを備えていることを特徴とするセンサ装置。
4. 複数の前記窪みの開口の全体を取り囲むように設けられた壁部をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
5. 前記壁部に囲まれた領域を覆う蓋をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。