JP2019045261A - 検出装置および検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 検出感度の向上および検出時間の短縮化を図れる検出装置を提供すること。
【解決手段】 実施形態の検出装置１は、検出対象物５を含む可能性のある第１の液体４１が供給される第１の領域１１と、第１の領域に設けられた第１の電極２１と、第２の液体４２が供給される第２の領域１２と、第２の領域に設けられた第２の電極２２とを含む。検出装置１は、第１の領域と第２の領域とを区画するとともに、第１の領域と第２の領域とを連通する貫通孔４が設けられた隔壁３と、第１の電極に分離可能に結合しており、検出対象物に特異的に結合するプローブ２３とを含む。検出装置１は、第１の電極２１からプローブ２３を分離する分離手段３１と、第１および第２の領域にそれぞれ第１および第２の液体が供給された状態における、第１の電極と第２の電極との間の電気的状態の変化に基づき、第１の液体が検出対象物を含むか否かを判断する判断手段３２とを含む。
【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、ウイルス、細菌などの検出対象物を検出するための検出装置、検出方法およびプローブ付き電極に関する。

近年、インフルエンザをはじめとする感染症の大規模な流行であるパンデミックが世界中で危惧されている。パンデミックはその膨大な患者数のため、世界的な経済への影響を招くことが懸念されており、その防止策を策定することは急務となっている。

パンデミック防止策としては、例えば、感染初期段階に診断を行い、患者隔離や接触者の行動制限を行うことで感染伝播を遅らせることが重要である。さらに、感染初期段階であれば症状の重篤化前に治療を開始することが可能になるため、感染症による死亡者の減少につながると期待される。これらの点から、初期段階で感染症の診断を行うことは極めて重要となる。

ウイルスや細菌等の病原体を検出する方法の一つとしてイムノクロマト法を用いたものがある。この検出方法は、簡便かつ迅速に感染症の診断を行うことができ、感染症の診断に広く用いられている。しかし、この検出方法は最低検出感度が低いため、体内でのウイルス増殖が充分ではない感染初期での診断には向いていない。

他の検出方法として、ナノポアを用いた方法が知られている。この検出方法は最低検出感度が高い。しかし、検体液中の病原体の濃度が低いと、病原体を検出するまでに時間を要する。

特許第５９５１５２７号公報

本発明の目的は、検出感度の向上および検出時間の短縮化を図れる検出装置、検出方法およびプローブ付き電極を提供することにある。

実施形態の検出装置は、検出対象物を含む可能性のある第１の液体が供給される第１の領域と、前記第１の領域に設けられた第１の電極と、第２の液体が供給される第２の領域と、前記第２の領域に設けられた第２の電極とを含む。前記検出装置は、前記第１の領域と前記第２の領域とを区画するとともに、前記第１の領域と前記第２の領域とを連通する貫通孔が設けられた隔壁と、前記第１の電極に分離可能に結合しており、前記検出対象物に特異的に結合するプローブとをさらに含む。前記検出装置は、前記第１の電極から前記プローブを分離する分離手段と、前記第１の領域および前記第２の領域にそれぞれ前記第１の液体および前記第２の液体が供給された状態における、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気的状態の変化に基づき、前記第１の液体が前記検出対象物を含むか否かを判断する判断手段とをさらに含む。

実施形態の検出方法は、第１の領域と、前記第１の領域に設けられた第１の電極と、第２の領域と、前記第２の領域に設けられた第２の電極と、前記第１の領域と前記第２の領域とを区画するとともに、前記第１の領域と前記第２の領域とを連通する貫通孔が設けられた隔壁と、前記第１の電極に分離可能に結合されており、検出対象物に特異的に結合するプローブとを含む検出装置を用いて行う。前記検出方法は、前記第１の領域に前記検出対象物を含む可能性のある第１の液体を供給し、前記第２の領域に第２の液体を供給する工程と、前記第１の電極から前記プローブを分離する工程と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気的状態の変化に基づき、前記第１の液体が前記検出対象物を含むか否かを判断する工程とを含む。

実施形態のプローブ付き電極は、電極と、前記電極に分離可能に結合されており、液体中の検出対象物に特異的に結合するプローブとを含む。

図１は、第１の実施形態に係る検出装置を模式的に示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る検出装置の隔壁の一例を示す平面図である。 図３は、第１の実施形態に係る検出装置のプローブの一例を模式的に示す図である。 図４は、第１の実施形態に係る検出装置を用いた検出方法を説明するための図である。 図５は、プローブおよびそれに結合した検出対象物を模式的に示す図である。 図６は、図４に続く第１の実施形態に係る検出装置を用いた検出方法を説明するための図である。 図７は、下部電極から分離した、検出対象物が結合しているプローブを模式的に示す図である。 図８は、検出対象物の有無で電流信号が異なることを示す図である。 図９は、比較例の検出装置を用いた検出方法を説明するための図である。 図１０は、第１の実施形態に係る検出装置の分解斜視図である。 図１１Ａは、第１の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するための断面図である。 図１１Ｂは、図１１Ａに続く第１の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するための断面図である。 図１１Ｃは、図１１Ｂに続く第１の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するための断面図である。 図１１Ｄは、図１１Ｃに続く第１の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するための断面図である。 図１２は、図１１Ｄの変形例を示す断面図である。 図１３は、第１の実施形態の第１の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。 図１４は、第１の実施形態の第２の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。 図１５は、第１の実施形態の第２の変形例に係る検出装置の隔壁３および分離用電極を示す平面図である。 図１６は、第１の実施形態の第３の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。 図１７は、第１の実施形態の第４の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。 図１８は、第２の実施形態に係る検出装置を模式的に示す図である。 図１９は、第２の実施形態に係る検出装置を用いた検出方法を説明するための図である。 図２０は、図１９に続く第２の実施形態に係る検出装置を用いた検出方法を説明するための図である。 図２１は、第３の実施形態に係る検出装置を模式的に示す図である。 図２２は、第３の実施形態に係る検出装置を用いた検出方法を説明するための図である。 図２３は、図２２に続く第３の実施形態に係る検出装置を用いた検出方法を説明するための図である。 図２４は、第４の実施形態に係る検出装置を模式的に示す図である。 図２５は、第４の実施形態に係る検出装置を用いた検出方法を説明するための図である。 図２６Ａは、第４の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するための平面図である。 図２６Ｂは、図２６Ａに続く第４の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するための平面図である。 図２６Ｃは、図２６Ｂに続く第４の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するための平面図である。 図２６Ｄは、図２６Ｃに続く第４の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するための平面図である。 図２７は、第４の実施形態に係る検出装置の製造途中の構造を示す断面図である。 図２８は、第４の実施形態の第１の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。 図２９は、第４の実施形態の第２の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。 図３０は、第４の実施形態の第２の変形例に係る検出装置の製造途中の構造を示す断面図である。 図３１は、第４の実施形態の第３の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。 図３２は、第４の実施形態の第３の変形例に係る検出装置の製造途中の構造を示す断面図である。 図３３は、第４の実施形態の第４の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。 図３４は、第４の実施形態の第４の変形例に係る検出装置の製造途中の構造を示す断面図である。 図３５は、実施形態に係る検出装置の他のプローブの一例を模式的に示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図面は、模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は、必ずしも現実のものと同一であるとは限らない。また、図面において、同一符号（添字が異なるものを含む）は同一または相当部分を付してあり、重複した説明は必要に応じて行う。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る検出装置１を模式的に示す図である。

検出装置１は、容器２およびその内部に設けられた隔壁３を含む。隔壁３は、容器２内を第１のチャンバ（第１の領域）１１と第２のチャンバ（第２の領域）１２とに区画する。

隔壁３は絶縁性を有する。隔壁３の材料は、例えば、ガラス、サファイア、セラミック、樹脂、ゴム、シリコン酸化物、シリコン窒化物または酸化アルミニウム等の絶縁材料を含む。

隔壁３には第１のチャンバ１１と第２のチャンバ１２とを連通する貫通孔４が設けられ、この貫通孔４はナノポアまたはマイクロポアとして利用する微細孔である。貫通孔４は一つの検出対象物が通過できる大きさを有する。以下、貫通孔４を微細孔４と記載することもある。

検出対象物は、例えば、ウイルスや細菌等の病原体である。さらに、検出対象物は、病原体を構成するもの、例えば、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ）、タンパク質または細胞でも構わない。以下の説明では、検出対象物はウイルスの一つであるインフルエンザウイルスとする。

貫通孔４の形状は、例えば、図２の平面図に示すように円形である。図１に示す隔壁３は図２の矢視１−１断面図に相当する。大きさ約１００ｎｍのインフルエンザウイルスを検出対象物として検出する場合、貫通孔４の直径は、例えば、２００〜５００ｎｍである。インフルエンザウイルスの大きさは一般に直径８０〜１２０ｎｍの範囲内にあるため、検出感度の向上を図るには、貫通孔４の直径は、例えば、２００〜３００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。

第１のチャンバ１１はその内部に図示しない検体液（第１の液体）を供給できるように構成されており、そして、第１のチャンバ１１の内部は検体液で充填することができる。

検体液は検体を含む通電可能な液体であり、例えば、検体および緩衝液を含む溶液や、検体および電解質溶液を含む溶液である。検体は、例えば、ヒトを含む動物等の生体より採取したものである。検体は検出対象物を含む可能性があるので、検体液も検出対象物を含む可能性がある。

上記緩衝溶液は、例えば、ＰＢＳ（phosphate buffered saline）、ＴＢＳ（Tris-buffered saline）、ＴＥ（Tris Ethylene diamine tetra acetic acid）またはＨＥＰＥＳ（4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid）を含む。上記電解質溶液は、例えば、ＫＣｌ水溶液である。これらの例示した緩衝溶液や電解質溶液のｐＨは、約７〜８である。このような緩衝溶液を用いた場合、インフルエンザウイルスは検体液中で負に帯電する。

第２のチャンバ１２はその内部に図示しない非検体液（第２の液体）を供給できるように構成されており、そして、第２のチャンバ１２の内部は非検体液で充填することができる。非検体液は検体を含まない通電可能な液体であり、例えば、ＰＢＳまたはＴＥを含む緩衝液や、ＫＣｌ水溶液等の電解質溶液である。

第１のチャンバ１１内には下部電極（第１の電極）２１を設けている。より詳細には、第１のチャンバ１１内の下面に下部電極２１を設けている。下部電極２１の上方には隔壁３の貫通孔４が位置する。

下部電極２１の上面には検出対象物に特異的に結合するプローブ２３を設けている。検出装置１の使用前（検出方法の実施前）はプローブ２３は下部電極２１に結合（固定）しているが、検出装置１の使用中（検出方法の実施中）にはプローブ２３は下部電極２１から分離（脱離）する。

図３は、下部電極２１に結合している状態のプローブ２３を模式的に示す図である。

プローブ２３は、下部電極２１に結合している第１の部分２３-１を含む。図３では、第１の部分２３-１は官能基が−ＳＨであるチオール（Ｒ−ＳＨ）である。Ｒは有機基、Ｓは硫黄、Ｈは水素を示している。チオールの水素は下部電極２１と結合（共有結合）しており、図示していない。

チオールの代わりにジスルフィドまたはチオシアネートを用いても構わない。チオール、ジスルフィドまたはチオシアネート等の硫黄を含む有機化合物に加え、有機セレン、有機テルル、イソシアニド、イソシアネートまたはアルキルシランを含む化合物を用いても構わない。

図３５に示すように、プローブ２３の端部１０をカルボン酸、アミンまたはアルコール等の反応性を持つ官能基とした場合、プローブ２３とは別のプローブ２３’の一端部２０ａを端部（官能基）１０ａに結合し、プローブ２３’の他端２０ｂを下部電極２１上に分離可能に結合することが可能である。

プローブ２３がタンパク質を含む場合、インプリンティング技術を用いて例えば雲母、シリカまたはガラスを含む部材（下部電極２１とは別の部材）上にプローブ２３を分離可能に結合することが可能である。この場合、プローブ２３は下部電極２１上には分離可能に結合しないが、下部電極２１は後述する電気泳動（電場）のために必要である。

プローブ２３がＤＮＡを含む場合、例えば、Ｓｉ₃Ｎ₄基板（シリコン窒化物を主成分とする基板）上にプローブ２３を分離可能に結合することが可能である。

プローブ２３を下部電極２１に結合する場合、第１の部分２３-１が下部電極２１に分離可能に結合できるように下部電極２１の材料は選ばれている。本実施形態では、下部電極２１の材料は、チオールが結合することができる材料の一つである金（Ａｕ）を含む。下部電極２１の表面は金を含むが、下部電極２１の全体が金である必要はない。金の代わりに銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、水銀（Ｈｇ）または白金（Ｐｔ）を用いることも可能である。

なお、第１の部分２３-１が下部電極２１に分離可能に結合できるように下部電極２１の面方位を設定しても構わない。

プローブ２３は、図３に示すように、検出対象物に特異的に結合する第２の部分２３-２をさらに含む。第２の部分２３-２は、第１の部分２３-１の下部電極２１側とは反対側の末端に結合している。第２の部分２３-２は、例えば、抗体、核酸、ペプチドまたは糖鎖を含む。

検体液中の夾雑物はプローブ２３に非特異的に吸着する可能性がある。夾雑物の非特異的な吸着を抑制するための物質をプローブ２３に付加しても構わない。当該物質は、例えば、分子量１００〜１００，０００のポリエチレングリコール鎖を含む。

図１に戻ると、第２のチャンバ１２内には上部電極（第２の電極）２２を設けている。より詳細には、第２のチャンバ１２内の上面に上部電極２２を設けている。上部電極２２の下方には隔壁３の貫通孔４が位置している。上部電極２２は下部電極２１と対向するように配置している。上部電極２２の材料は、例えば、銀または塩化銀（ＡｇＣｌ）である。上部電極２２の材料は、白金または金でも構わない。

検出装置１は、上部電極２２に対して直列に接続された直流電源３１および計測回路（計測装置）３２をさらに含む。

次に、検出装置１を用いた検出方法について説明する。

まず、図４に示すように、第１のチャンバ１１内を検体液４１で充填し、第２のチャンバ１２内を非検体液４２で充填する。下部電極２１は検体液４１中に浸漬し、上部電極２２は非検体液４２中に浸漬する。以下、検体液４１は検出対象物５を含んでいるものとして説明する。

検出対象物５はプローブ２３に結合する。より詳細には、図５に示すように、検出対象物５はプローブ２３の第２の部分２３-２の末端に特異的に結合する。

なお、図４および図５においては、検出対象物５はその形状が粒子に見えるスケールで描かれているが、検出対象物５を拡大して見た場合、検出対象物５の形状は粒子とは限らない。

次に、直流電源３１によって下部電極２１と上部電極２２との間に電圧を印加する。本実施形態では、下部電極２１の電位（Ｖ１）よりも上部電極２２の電位（Ｖ２）を高くする（Ｖ１＜Ｖ２）。検体液４１および非検体液４２は通電可能であるため、上部電極２２から下部電極２１に向かって電流は流れる。

その結果、図６に示すように、プローブ２３は下部電極２１から分離する。より詳細には、図７に示すように、下部電極２１（金）と結合しているプローブ２３の第１の部分（チオール）が還元され（金チオールの還元反応）、プローブ２３は下部電極２１から分離する。その結果、プローブ２３に結合している検出対象物５も下部電極２１から分離する。以下、プローブ２３に結合した検出対象物５を単に検出対象物５ともいう。

第１のチャンバ１１内の検体液４１中の検出対象物５（ここでは、負に帯電したインフルエンザウイルス）は、電気泳動（電場）により、微細孔４（液路）を通り第２のチャンバ１２内の非検体液４２中に移動する。

なお、検出対象物５が正に帯電している場合、直流電源３１によってＶ１＞Ｖ２に設定する。その結果、電気泳動（電場）により、第１のチャンバ１１内の検体液４１中の検出対象物５は微細孔４（液路）を通り第２のチャンバ１２内の非検体液４２中に移動する。この場合、Ｖ１＞Ｖ２の条件で下部電極２１から分離するプローブ２３を使用することが可能である。

検出対象物５が正に帯電している場合において、Ｖ１＜Ｖ２の条件で下部電極２１から分離するプローブ２３を使用するときには、例えば、直流電源３１とは別の電源によってＶ１＜Ｖ２に設定して、下部電極２１からプローブ２３を分離する。その後、直流電源３１によってＶ１＞Ｖ２に設定して、電気泳動により、第１のチャンバ１１内の検出対象物５を第２のチャンバ１２内に移動させる。

直流電源３１が可変電源の場合、下部電極２１からプローブ２３を分離するためにＶ１＜Ｖ２に設定し、その後、第１のチャンバ１１内の検出対象物５を第２のチャンバ１２内に移動させるためにＶ１＞Ｖ２に設定する。

図６に戻ると、検出対象物５が微細孔４を通過するとき、計測回路３２で計測される電流（電流信号）は例えば図８に示すようにパルス的に変化し、上記電流信号の値は低下する。その理由は以下の通りである。

検出対象物５が微細孔４を通過していないときには、下部電極２１と上部電極２２との間の電流パスである微細孔４内のイオンの数は略一定であるため、下部電極２１と上部電極２２との間には略一定の電流信号（Ｉ２）が流れる。すなわち、検出対象物５が微細孔４を通過していないときには、下部電極２１と上部電極２２との間の導通状態（電気的状態）は略一定である。

一方、検出対象物５が微細孔４を通過するときには、下部電極２１と上部電極２２との間の電流パスである微細孔４内のイオンの数は検出対象物５分だけ減少する。その結果、微細孔４内の電流抵抗が増大し、電流信号は低下する。すなわち、検出対象物５が微細孔４を通過するときには、下部電極２１と上部電極２２との間の導通状態は変化する。そして、検出対象物５の通過が終了すれば、電流信号は元の値Ｉ２に回復し、下部電極２１と上部電極２２との間の導通状態は略一定になる
したがって、下部電極２１と上部電極２２との間の導通状態の変化（電気的状態の変化）の有無に基づき、検体液４１が検出対象物５を含むか否かを判断することができる。より詳細には、以下の通りである。

検出対象物５が微細孔４を通過するときの電流信号の値は、検出対象物５の大きさ、形状（立体構造）および表面状態に依存して変化する。したがって、検出対象物５に対応する電流信号の低下（基準）を予め取得しておき、計測された電流値と基準とを比べることにより、検体液が検出対象物５を含むか否かを判断することができる。

例えば、検出対象物５であるインフルエンザウイルスのサイズは、おおよそ既知であるため、ある範囲の電流信号の低下のみを、インフルエンザウイルス由来の信号とみなし、それ以外は、夾雑物由来の信号として識別することが可能である。

上記判断の機能は、例えば、計測回路３２に持たせる。すなわち、計測回路３２を判断手段とすることができる。あるいは、計測回路３２とは別の機器に上記判断の機能を持たせても構わない。この場合、上記判断手段は計測回路３２および上記機器を含むものとする。

一つの検出対象物５が微細孔４を通過するだけで、検出対象物５の有無を判断できるので、検出装置１の最低検出感度は高い。したがって、本実施形態によれば、検出感度の向上を図れる。

ここで、図９に示すように、下部電極２１上にプローブがない検出装置（比較例の検出装置１’）では、検出対象物５は検体液４１内を拡散する。そのため、検体液４１中の検出対象物５の濃度が同じであれば、比較例の検出装置１’の微細孔４近傍の検出対象物５の濃度は、実施形態の検出装置１のそれよりも低い。

一般に、微細孔４近傍の検出対象物５の濃度が低いほど、一定時間内に検出対象物５が微細孔４を通過する可能性は低く、そして、検出対象物５を検出するまでに時間がかかる。

検出装置１’を用いた検出方法（比較例の検出方法）では、第１のチャンバ１１内の検出対象物５の濃度が１×１０⁷ 個／ｍＬ以上でないと検出対象物５を検出するまでに長い時間を要する。

一方、検出装置１を用いた検出方法（本実施形態の検出方法）では、第１のチャンバ１１内の検出対象物５の濃度が１×１０⁷ 個／ｍＬが未満でも、微細孔４近傍の検出対象物５の濃度はプローブ２３によって１×１０⁷ 個／ｍＬよりも高くなる。その結果、本実施形態の検出方法は、これまで検出が困難であった検出対象物５の濃度が低い検体液４１を用いても、検出対象物５を迅速に検出することが可能となる。このように本実施形態によれば、検出感度の向上を図れるだけではなく、検出時間の短縮化も図れる。

一般に、プローブ２３の密度が高いほど、本実施形態の効果（検出時間の短縮化）はより高くなる。また、プローブ２３の密度は一様でなくても構わない。例えば、微細孔４の直下およびその近傍においてプローブ２３の密度を最も高くしても構わない。

なお、検体液４１中に検出対象物５が存在しない場合、計測回路３２で計測される電流は変化しない。したがって、例えば、電流信号の計測を予め定めた時間を行っても電流信号の変化（検出信号）を検出することができない場合、検体液４１は検出対象物５を含んでいないと判断する。

また、一つの検出対象物５が貫通孔１７を通過すれば、一つのパルス的な電流信号の低下（検出信号）が発生する。そのため、例えば、一定時間内の検出信号の数に基づき、検体液４１中の検出対象物５の数を推定できる。この推定値から例えば感染初期段階か否かを判断することも可能である。

なお、本実施形態では計測回路３２で電流値を計測する構成を採用したが、計測回路３２で電圧を計測する構成を採用しても構わない。この場合、計測回路３２で計測される電圧信号の変化（検出信号）に基づいて、検出対象物の有無を判断する。

次に、図１０および図１１Ａ〜図１１Ｄを用いて本実施形態の検出装置１の製造方法の一例について説明する。

図１０は本実施形態の検出装置１の分解斜視図を示している。図１１Ａ〜図１１Ｄは検出装置１の製造方法を説明するための断面図を示している。図１１Ａ〜図１１Ｄは、図１０中の一点破線を通り、矢印に垂直な面による断面図に相当する。

第１の基板５０の表面に溝５１を形成する（図１０、図１１Ａ）。第１の基板５０の表面は導電性を持たない。第１の基板５０の材料は絶縁体であり、例えば、ガラス、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）等の樹脂、シリコン酸化物（ＳｉＯ₂）である。

溝５１は液体が通過する流路として用いられる。溝５１は、例えば、上から見て二つの円形の溝領域およびそれらを結ぶ長方形の溝領域を含む（図１０）。円形の溝領域の直径は長方形の溝領域の短辺よりも大きい。溝５１の形成は、例えば、エッチング処理等の化学加工や、掘削等の物理加工を用いて行う。

次に、第１の基板５０上に下部電極２１を形成し（図１０、図１１Ａ）、さらに下部電極２１の引き出し電極２１ａを形成する（図１０）。下部電極２１は溝５１内に形成する。下部電極２１および引き出し電極２１ａを形成する工程は、例えば、スパッタリングまたは蒸着を用いて導電膜を形成する工程と、当該導電膜をエッチングにより加工する工程とを含む。

その後、下部電極２１上に図１に示したプローブ２３を形成する。

なお、図１０および図１１Ａ〜図１１Ｆでは図面の簡略化のためにプローブ２３は省略してある。

プローブ２３の形成は、例えば、引き出し電極２１ａをレジスト等でマスクした状態で、プローブ２３を含む溶液を下部電極２１に供給することにより行う。供給した溶液中のプローブ２３の官能基（−ＳＨ）は下部電極２１に結合する。その後、上記マスクを除去する。このようにして下部電極２１およびそれに結合するプローブ２３を含む構造を得る。すなわち、検出感度の向上および検出時間の短縮化に寄与する、検出装置に使用されるプローブ付き電極を得る。

第１の基板５０上に第１のパッキン（第１のスペーサ）６０を設ける（図１０、図１１Ｂ）。第１のパッキン６０には、図１１Ｂに示す貫通孔６１,６２,６３、および、図１０に示す貫通孔６４が設けられている。

貫通孔６１,６２は上述した二つの円形の溝領域の上方に位置する。貫通孔６１,６２は溝５１に液体を導入するもしくは回収するための流路となる。貫通孔６３は下部電極２１の上方に位置する。貫通孔６４は引き出し電極２１ａの上方に位置する。

第１のパッキン６０の材料は、例えば、シリコンゴムやＰＤＭＳ等の粘着性を持った樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルム等の樹脂に粘着剤を塗布したもの、ＰＥＴフィルム等の樹脂に親水性膜を形成したものである。このような材料を用いることにより、第１の基板５０上に第１のパッキン６０を固定できる。図示しない粘着剤や粘着層によって第１の基板５０上に第１のパッキン６０を固定しても構わない。第１のパッキン４４の形成方法の一つとしては、上記材料を含む部材をレーザーにより加工する方法がある。

次に、第１のパッキン６０上に隔壁３を設け、続いて、第１のパッキン６０上に第２のパッキン（第２のスペーサ）７０を設ける（図１０、図１１Ｃ）。

第２のパッキン７０は隔壁３の縁部の上面を覆う構造を有し、隔壁３の縁部は第１のパッキン６０と第２のパッキン７０とによって挟まれて固定される。第２のパッキン７０の厚さは、例えば、隔壁３の貫通孔４の深さより厚くする。

第２のパッキン７０には、図１１Ｃに示す貫通孔７１,７２,７３、および、図１０に示す貫通孔７４が設けられている。

貫通孔７１,７２は貫通孔６１,６２上に位置する。貫通孔７１,７２は貫通孔６１,６２とともに溝５１に液体を導入するもしくは回収するための流路となる。貫通孔７３は隔壁３上に位置するように形成し、貫通孔７４は引き出し電極２１ａの上方に位置するように形成する。

第２のパッキン７０の材料は、例えば、上述した第１のパッキン６０のそれと同じである。このような材料を用いることにより、第１のパッキン６０上に２パッキン７０を固定することができる。また、第２のパッキン７０は例えば図示しない粘着剤や粘着層によって第１のパッキン６０上に固定しても構わない。第１および第２のパッキン６０,７０は隔壁３に対しても粘着性を有していても構わない。第２のパッキン７０の形成方法は第１のパッキン６０のそれと同じである。

第１の基板５０、第１のパッキン６０および第２のパッキン７０は図１の第１のチャンバ１１を規定する。

第２の基板８０に貫通孔８１,８２,８３および溝８４を形成する（図１０）。溝８４は第２の基板８０の裏面にあり、図１０では破線で示してある。第２の基板８０の材料は絶縁体であり、例えば、ポリメチルメタクリレート等の樹脂で導電性を持たないものやガラスである。貫通孔８１,８２,８３および溝８４の形成は、例えば、上記材料を含む部材に対してレーザー加工または掘削等の物理加工を施すことにより行う。

その後、図１１Ｄに示すように、溝８４内に上部電極２２を形成し、上部電極２２を形成した側を下にして第２の基板８０を第２のパッキン７０上に設ける。第２のパッキン７０が粘着性を有する場合、第２のパッキン７０上に第２の基板８０を固定することができる。粘着剤や粘着層によって第２のパッキン７０上に第２の基板８０を固定しても構わない。

貫通孔８１,８２は貫通孔７１,７２,６１,６２とともに溝５１に液体を導入するもしくは回収するための流路を構成する（図１１Ｄ）。

第２のパッキン７０および第２の基板８０は図１の第２のチャンバ１２を規定する。図１の検出装置は、図１１Ｄの破線で囲まれた領域に対応する。

図１１Ｄにおいて、例えば、貫通孔８１,７１,６１（および／または貫通孔８２,７２,６２）から検体液を供給することにより、第１のチャンバ内を検体液で充填した後、貫通孔８１,７１,６１（および／または貫通孔８２,７２,６２）から非検体液を供給することにより、第２のチャンバを非検体液で充填できる。

なお、図１２に示すように、検体液を供給する貫通孔８１,７１,６１（および／または貫通孔８２,７２,６２）とは別に非検体液を供給するための貫通孔８５を含む第２の基板８０を形成することにより、検体液と非検体液との混合を抑制できる。

以上述べたように本実施形態によれば、微細孔４近傍の検出対象物５の濃度を下部電極２１上に設けたプローブ２３で高める構成を採用することにより、検出感度の向上および検出時間の短縮化を図れる検出装置、検出方法およびプローブ付き電極を提供することができるようになる。

図１３は、本実施形態の第１の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。

第１の変形例では、直流電源３１の代わりに可変電源３１ａを用い、第１のチャンバ１１内に電極２４を設け、そして、電極２４に電圧を印加するための可変電源２５を設けている。電極２４は下部電極２１からプローブ２３を分離するために用いる。電極２４の材料は、例えば、Ｐｔである。以下、電極２４を分離用電極２４という。なお、図１３では、分離用電極２４は下部電極２１よりも小さいが、分離用電極２４のサイズは下部電極２１のサイズと同じでも構わない。

第１の変形例では、例えば、以下のようにして下部電極２１からプローブ２３を分離する。可変電源３１ａにより上部電極２２の電位（Ｖ２）を零に設定し、可変電源２５により分離用電極２４の電位（Ｖ３）を下部電極２１の電位（Ｖ１）よりも高くする。検体液４１は通電可能であるため、分離用電極２４から下部電極２１に向かって電流は流れ、プローブ２３は下部電極２１から分離する。

なお、検出対象物５が負に帯電している場合、一般には、Ｖ３＞Ｖ１，Ｖ２とすれば、下部電極２１からプローブ２３を分離することは可能である。したがって、Ｖ２は必ずしも零である必要はない。しかし、消費電力の観点からはＶ２は零であることが好ましい。

また、第１の変形例では、例えば、以下のようにして電気泳動により第１のチャンバ１１内の検出対象物５を第２のチャンバ１２内に移動させる。検出対象物５が負に帯電している場合、可変電源３１ａにより上部電極２２の電位（Ｖ２）を下部電極２１の電位（Ｖ１）よりも高くし、可変電源２５により分離用電極２４の電位（Ｖ３）を零にする。

なお、検出対象物５が負に帯電している場合、一般には、Ｖ２＞Ｖ１，Ｖ３とすれば、電気泳動により第１のチャンバ１１内の検出対象物５を第２のチャンバ１２内に移動させることが可能である。したがって、Ｖ３は必ずしも零である必要はない。しかし、消費電力の観点からはＶ２は零であることが好ましい。

図１４は、本実施形態の第２の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。図１５は、第２の変形例に係る検出装置の隔壁３および分離用電極２４を示す平面図である。

第１の変形例では第１のチャンバ１１の下面側に分離用電極２４を設けているが、第２の変形例では第１のチャンバ１１の上面側に分離用電極２４を設けている。図１４では、第１のチャンバ１１内の隔壁３に分離用電極２４を設けている。第２の変形例において、電気泳動により検出対象物を移動させる場合、電極２４と電極２１との間の電位差を利用しても構わない。

図１６は、本実施形態の第３の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。

第３の変形例が第１の変形例と異なる点は三電極系のポテンショスタット２６と、参照電極２７とをさらに具備していることにある。ポテンショスタット２７は参照極、作用極および対向極を有する。参照電極２７は第１のチャンバ１１内に配置している。参照電極２７の材料は、例えば、ＡｇＣｌである。

参照電極２７、分離用電極２４および下部電極２１は、それぞれ、ポテンショスタット２７の参照極、作用極および対向極に接続する。ポテンショスタット２７により下部電極２１と分離用電極との間の電圧を正確に制御することが可能となる。これにより、プローブ２３の下部電極２１からの分離を正確に行うことが可能となる。

図１７は、本実施形態の第４の変形例に係る検出装置を模式的に示す図である。

第４の変形例は、第２の変形例にポテンショスタット２７を追加したものであり、分離用電極２４をポテンショスタット２７の対向電極に接続する。

（第２の実施形態）
図１８は、第２の実施形態に係る検出装置１を模式的に示す図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は２種類（複数種）の検出対象物を検出できることにある。２種類の検出対象物を検出するために、本実施形態の検出装置１は、二つのプローブ２３₁, ２３₂、二つの貫通孔４₁, ４₂、二つの上部電極２２₁, ２２₂、二つの直流電源３１₁, ３１₂、および、二つの計測回路３２₁, ３２₂を備えている。

プローブ２３₁（以下、第１のプローブ２３₁という）は第１の検出対象物に特異的に結合し、プローブ２３₂（以下、第２のプローブ２３₂という）は第１の検出対象物とは種類が異なる第２の検出対象物に特異的に結合する。

貫通孔４₁は第１の検出対象物に対応する大きさ（直径）を有し、貫通孔４₂は第２の検出対象物に対応する大きさ（直径）を有する。以下、貫通孔４₁および貫通孔４₂はそれぞれ微細孔４₁および微細孔４₂と記載する場合もある。

上部電極２２₁の下方には貫通孔４₁が位置している。また、上部電極（第４の電極）２２₂の下方には貫通孔４₂が位置している。上部電極２２₁, ２２₂は下部電極２１と対向するように配置する。

直流電源３１₁および計測回路３２₁は上部電極２２₁に対して直列的に接続される。同様に、直流電源３１₂および計測回路３２₂は上部電極２２₂に対して直列的に接続される。

直流電源３１₁の電位は直流電源３１₂の電位と同じでも構わないし、異なっていても構わない。すなわち、第１の検出対象物および第２の検出対象物を検出しやすいように、直流電源３１₁, ３１₂ の電位は選ばれる。また、電位が同じ場合、二つの直流電源３１₁,３１₂は共通の一つの直流電源とすることが可能である。電位が異なる場合、直流電源３１および直流電源９３を一つの可変電源に変更しても構わない。

本実施形態のプローブ付きの電極（２１,２３₁, ２３₂）は、例えば、以下のプロセスにより形成することができる。

下部電極２１の形成後、下部電極２１の一部の領域上に第１のプローブ２３₁を含む溶液を供給し、その後、下部電極２１の別の一部の領域上に第２のプローブ２３₂を含む溶液を供給する。第１のプローブ２３₁を含む溶液の供給、および、第２のプローブ２３₂を含む溶液の供給は、例えば、スクリーンプリント技術やインクジェットプリント技術を用いて行う。このような技術を用いることで、電極２１の任意の領域に第１のプローブ２３₁を含む溶液を容易に選択的に供給することが可能となり、同様に、電極２１の任意の領域に第２のプローブ２３₂を含む溶液を容易に選択的に供給することが可能となる。

なお、第１の実施形態と同様にマスクを用いた形成方法でもプローブ付きの電極（２１,２３₁, ２３₂）は得られる。

次に、本実施形態の検出装置１を用いた検出方法について説明する。

まず、図１９に示すように、第１のチャンバ１１内を検体液４１で充填し、第２のチャンバ１２内を非検体液４２で充填する。以下、検体液４１は負に帯電した検出対象物５₁, ５₂ を含んでいるとして説明する。

第１のプローブ２３₁は第１の検出対象物５₁に特異的に結合するので、微細孔４₁近傍の第１の検出対象物５₁の濃度は高くなる。同様に、第２のプローブ２３₂は第２の検出対象物５₂に特異的に結合するので、微細孔４₂近傍の第２の検出対象物５₂の濃度は高くなる。

次に、直流電源３１₁によって下部電極２１と上部電極２２₁との間に電圧を印加し、直流電源３１₂によって下部電極２１と上部電極２２₂との間に電圧を印加する。

その結果、図２０に示すように、第１のプローブ２３₁およびそれに結合した第１の検出対象物５₁は下部電極２１から分離する。同様に、第２のプローブ２３₂およびそれに結合した第２の検出対象物５₂は下部電極２１から分離する。以下、第１のプローブ２３₁に結合した第１の検出対象物５₁および第２のプローブ２３₂に結合した第２の検出対象物５₂を、それぞれ、単に第１の検出対象物５₁および第２の検出対象物５₂ともいう。

第１のチャンバ１１内の検体液４１中の第１の検出対象物５₁は、電気泳動（電場）により、微細孔４₁を通り第２のチャンバ１２内の非検体液４２中に移動する。第１の検出対象物５₁が微細孔４₁を通過するとき、下部電極２１と上部電極２２₁との間の導通状態は変化する。微細孔４₁近傍の第１の検出対象物５₁の濃度は高いので、導通状態の変化は起こりやすい。したがって、計測回路３２₁で計測される電流信号の時間変化に基づき、検体液４１が第１の検出対象物５₁を含んでいるか否かを短時間で判断することが可能となる。

第１のチャンバ１１内の検体液４１中の第２の検出対象物５₂は、電気泳動（電場）により、微細孔４₂を通り第２のチャンバ１２内の非検体液４２中に移動する。第２の検出対象物５₂が微細孔４₂を通過するとき、下部電極２１と上部電極２２₂との間の導通状態は変化する。微細孔４₂近傍の第２の検出対象物５₂の濃度は高いので、導通状態の変化は起こりやすい。したがって、計測回路３２₂で計測される電流信号の時間変化に基づき、検体液４１が第２の検出対象物５₂を含んでいるか否かを短時間で判断することが可能となる。

なお、下部電極２１と上部電極２２₁との間に電圧を印加するタイミングと、下部電極２１と上部電極２２₂との間に電圧を印加するタイミングは異なっていても構わない。例えば、下部電極２１および上部電極２２₁に印加する電位が異なる場合において、直流電源３１および直流電源９３を一つの可変電源に変更したときには、二つの電圧を印加するタイミングは異なる。

また、本実施形態では、図１８に示すように、複数の第１のプローブ２３₁は下部電極２１の左側に配置し、複数の第２のプローブ２３₂は上部電極２２の左側に配置している。しかし、複数の第１のプローブ２３₁および複数の第２のプローブ２３₂の一部または全ては、下部電極２１上において混在するように配置しても構わない。

さらに、複数の第１のプローブ２３₁の本数および複数の第２のプローブ２３₂の本数は同じでも、または、異なっていても構わない。上部電極２２₁の寸法および上部電極２２₂の寸法は同じでも、または、異なっていても構わない。

本実施形態の２種類の検出対象物を検出する検出装置および検出方法に準じて、３種類以上の検出対象物を対象とする検出装置および検出方法を実施することも可能である。

また、本実施形態では、第１のプローブ２３₁および第２のプローブ２３₂はそれぞれ別種の検出対象物に特異的に結合するとしたが、第１のプローブ２３₁および第２のプローブ２３₂は同じ検出対象物に特異的に結合しても構わない。すなわち、本実施形態の検出装置および検出方法は、１種類の検出対象物を対象とする検出装置および検出方法にも適用可能である。

（第３の実施形態）
図２１は、第３の実施形態に係る検出装置１を模式的に示す図である。

本実施形態が第２の実施形態と異なる点は、二つ（複数）の下部電極２１₁, ２１₂を備えていることにある。

下部電極２１₁には第１のプローブ２３₁が分離可能に結合しており、下部電極（第３の電極）２１₂には第２のプローブ２３₂が分離可能に結合している。

上部電極２２₁は下部電極２１₁に対向して配置され、上部電極２２₂は下部電極２１₂に対向して配置されている。

下部電極２１₁と上部電極２２₁との間には貫通孔４₁が位置しており、下部電極２１₂と上部電極２２₂との間には貫通孔４₂が位置している。

次に、本実施形態の検出装置１を用いた検出方法について説明する。

まず、図２２に示すように、第１のチャンバ１１内を検体液４１で充填し、第２のチャンバ１２内を非検体液４２で充填する。

第１のプローブ２３₁は第１の検出対象物５₁に特異的に結合するので、微細孔４₁近傍の第１の検出対象物５₁の濃度は高くなる。同様に、第２のプローブ２３₂は第２の検出対象物５₂に特異的に結合するので、微細孔４₂近傍の第２の検出対象物５₂の濃度は高くなる。

次に、直流電源３１₁によって下部電極２１₁と上部電極２２₁との間に電圧を印加し、直流電源３１₂によって下部電極２１₂と上部電極２２₂との間に電圧を印加する。

その結果、図２３に示すように、第１のプローブ２３₁およびそれに結合した第１の検出対象物５₁は下部電極２１₁から分離する。同様に、第２のプローブ２３₂およびそれに結合した第２の検出対象物５₂は下部電極２１₂から分離する。

第１のチャンバ１１内の検体液４１中の第１の検出対象物５₁は、電気泳動（電場）により、微細孔４₁を通り第２のチャンバ１２内の非検体液４２中に移動する。第１の検出対象物５₁が微細孔４₁を通過するとき、下部電極２１₁と上部電極２２₁との間の導通状態は変化する。微細孔４₁近傍の第１の検出対象物５₁の濃度は高いので、導通状態の変化は起こりやすい。したがって、計測回路３２₁で計測される電流信号の時間変化に基づき、検体液４１が第１の検出対象物５₁を含んでいるか否かを短時間で判断することが可能となる。

第１のチャンバ１１内の検体液４１中の第２の検出対象物５₂は、電気泳動（電場）により、微細孔４₂を通り第２のチャンバ１２内の非検体液４２中に移動する。第２の検出対象物５₂が微細孔４₂を通過するとき、下部電極２１₂と上部電極２２₂との間の導通状態は変化する。微細孔４₂近傍の第２の検出対象物５₂の濃度は高いので、導通状態の変化は起こりやすい。したがって、計測回路３２₂で計測される電流信号の時間変化に基づき、検体液４１が第２の検出対象物５₂を含んでいるか否かを短時間で判断することが可能となる。

本実施形態では、下部電極２１₁は下部電極２１₂とは物理的に別のものである。そのため、下部電極２１₁は第１のプローブ２３₁に対して容易に最適化でき、下部電極２１₂は第２のプローブ２３₂に対して容易に最適化できる。例えば、第１のプローブ２３₁が下部電極２１₁に分離可能に結合するために適した材料または／および面方位を含む下部電極２１₁を使用することができ、かつ、第２のプローブ２３₂が上部電極２１₂に分離可能に結合するために適した材料または／および面方位を含む上部電極２１₂を使用することができる。

本実施形態の下部電極２１₁, ２１₂の形成方法は、例えば、第１の実施形態の下部電極２１の形成方法と同じである。

本実施形態の検出装置および検出方法は、第２の実施形態と同様に、３種類以上の検出対象物を対象とする検出装置および検出方法に適用可能であり、そして、同一種類の検出対象物を対象とする検出装置および検出方法にも適用可能である。

（第４の実施形態）
図２４は、第４の実施形態に係る検出装置１を模式的に示す図である。

本実施形態の検出装置１は流路構造の第１のチャンバ１１を備えている。第１のチャンバ１１内に導入された検体液（不図示）は、例えば、左から右の方向６に流れる。その結果、検体液中の検出対象物（不図示）は左から右の方向６に進むので、検出対象物がプローブ２３に結合するまでの時間を短縮できる。本実施形態の流路構造は第１〜第３の実施形態にも適用できる。

検体液の流れは、例えば、ポンプ（不図示）による送液によって発生することができる。また、チャンバ１１内の検体液の下流（流路下流）側に吸収帯を設け、当該吸収帯に検体液を吸収させることによっても検体液の流れを発生することはできる。検体液の流速は、例えば、０．００１−１０００μＬ／ｍｉｎの範囲内で適宜変更する。

本実施形態の検出装置１は、検体液中の検出対象物をプローブ２３に誘導するための誘導機構を備えている点でも、第１〜第３の実施形態とは異なる。

上記誘導機構は、下部誘導電極（第５の電極）９１、上部誘導電極（第６の電極）９２および直流電源９３を含む。下部誘導電極９１は下部電極２１と同様に第１のチャンバ１１内の底面に設けられている。下部誘導電極９１は接地されている。下部誘導電極９１は下部電極２１から一定距離だけ離れて配置されている。

上部誘導電極９２は第１のチャンバ１１内の上面に設けられ、直流電源９３に接続されている。上部誘導電極９２は隔壁３から一定距離だけ離れて下部誘導電極９１と対向するように配置されている。

なお、直流電源３１および直流電源９３を一つの可変電源に変更しても構わない。下部誘導電極９１および上部誘導電極９２の材料は、例えば、下部電極２１の材料と同じである。

次に、本実施形態の検出装置１を用いた検出方法について説明する。

まず、図２５に示すように、第２のチャンバ１２内を非検体液４２で充填し、第１のチャンバ１１内を充填するように検体液４１を流す。以下、検体液４１は負に帯電した検出対象物５を含んでいるとして説明する。

直流電源９３により下部誘導電極９１に正の電位、上部誘導電極９２に負の電位を与える。その結果、下部誘導電極９１から上部誘導電極９２に向けて電気力線が生じる。このとき、直流電源３１はオフであり、下部電極２１と上部電極２２との間には電位差は生じていない。

検出対象物５は負に帯電しているので、左から右の方向６に進んでいる検出対象物５には上記電気力線によって下向きの力が作用する。その結果、下部電極２１上のプローブ２３に近づくように、検出対象物５の進む方向は変わる。

このようにプローブ２３に近づくように検出対象物５を誘導すること（誘導工程）により、図４に示した状態、つまり、プローブ２３に検出対象物５が結合した状態を容易に実現することができる。上記誘導工程を予め定めた一定の期間を行った後、直流電源９３をオフにするとともに、検体液４１の流れを止める。

この後は、第１の実施形態と同様に、直流電源３１によって下部電極２１と上部電極２２との間に電圧を印加して下部電極２１からプローブ２３を分離し、計測回路３２により検出対象物５の有無の判断を行う。

図２９は、本実施形態の検出装置１の他の変形例を模式的に示す図である。この変形例では第２のチャンバ１２内に上部誘導電極９２を設ける。より詳細には、第２のチャンバ１２内の下面（底）に上部誘導電極９２を設ける。

第２のチャンバ１２内の下面（第１のチャンバ内の上面）は図２６Ｃに示したフィルム７５により規定される。フィルム７５は薄いので、直流電源９３によって下部誘導電極９１と上部誘導電極９２との間に電位差を与えることができる。その結果、上述した電気力線が発生し、プローブ２３の近くに検出対象物を誘導することが可能となる。

また、第２のチャンバ１２内には検出液は流さないので、第２のチャンバ１２内の上部誘導電極９２にプローブ３４を設ける必要はない。

図２６Ａ〜図２６Ｄは、本実施形態の検出装置１の製造方法の一例を説明するための平面図である。

まず、図２６Ａに示すように、第１の基板５０上に、下部電極２１およびその引き出し電極２１ａ、ならびに、下部誘導電極９１およびその引き出し電極９１ａを形成する。第１の基板５０は第１のチャンバ１１の底面（流路底）を規定する。

下部誘導電極９１の長さ１０１は例えば５ｍｍであり、下部電極２１の長さ１０２は例えば１ｍｍである。下部誘導電極９１および下部電極２１の幅は例えば１ｍｍである。

次に、図２６Ｂに示すように、パッキン（スペーサ）６０を形成する。パッキン６０は第１のチャンバ１１の側面（流路壁）を規定する。本実施形態ではパッキン６０は粘着性を有するとする。

パッキン６０には、第１の実施形態の貫通孔６１,６２（図１０、図１１Ｂ）に対応する貫通孔６１ａ,６２ａが設けられている。パッキン６０は、流路に対応する貫通孔６５および引き出し電極９１ａを引き出すための貫通孔６６がさらに設けられている。貫通孔６５は貫通孔６１ａと貫通孔６２ａとを繋ぐように形成し、貫通孔６１ａ,６２ａ,６５は一つの貫通孔を構成している。流路幅を規定する貫通孔６５の幅は例えば１ｍｍ、流路高さを規定するパッキン６０の厚さは例えば２５μｍである。

次に、図２６Ｃに示すように、フィルム（薄膜）７５を形成する。フィルム７５には貫通孔６１ａ’および貫通孔６１ｂ’が設けられている。フィルム７５の貫通孔６１ａ’および貫通孔６１ｂ’は、それぞれ、パッキン６０の貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂに連通する。貫通孔６１ａ’および貫通孔６１ａは流路を構成する。同様に、貫通孔６２ａ’および貫通孔６２ａは流路を構成する。フィルム７５は第１のチャンバ１１内の上面および第２のチャンバ１２内の下面を規定する。

フィルム７５には、隔壁３の貫通孔４に対応する貫通孔７６、引き出し電極２１ａを引き出すための貫通孔７７、および、引き出し電極９１ａを引き出すための貫通孔７８が設けられている。

次に、図２６Ｄに示すように、フィルム７５上に上部誘導電極９２およびその引き出し電極９２ａを形成する。フィルム７５の貫通孔７６の周囲に粘着性を有する粘着部材（例えば、粘着層または粘着剤）７９を形成し、その粘着部材７９上に隔壁３を配置することにより、フィルム７５上に隔壁３を固定する。このとき、隔壁３の貫通孔４がフィルム７５の貫通孔７６に連通するように、フィルム７５上に隔壁３を固定する。貫通孔７６は一般には貫通孔４よりも大きい。

次に、図２６Ａの第１の基板５０上に図２６Ｂのパッキン６０を固定する。

その後、パッキン６０上に図２６Ｄのフィルム７５を固定する。この段階の構造の断面図を図２７に示す。図２７の断面図は図２６Ｄの矢視２１−２１に沿った断面に対応する。

次に、周知の方法に従って第２のチャンバ１２および上部電極２２を含む構造を形成する。その後、上部電極２２に対して直流電源３１および計測回路３２を直列に接続し、そして、上部誘導電極９２に直流電源９３を接続する。

なお、図２６Ａ〜図２６Ｄに示した工程の順番は適宜変更可能である。例えば、図２６Ｂの工程は、図２６Ａの工程の前、または、図２６Ｄの工程の後でも構わない。

図２８は、本実施形態の第１の変形例に係る検出装置１を模式的に示す図である。この変形例では、下部誘導電極９１に検出対象物が非特異的に吸着することを抑制するためのプローブ３４を下部誘導電極９１に設けている。

プローブ３４は、例えば、一端が下部誘導電極９１に結合し、他端がＯＨ基であるチオール分子を含む。すなわち、プローブ３４は、例えば、図３の第２の部分２３-２をＯＨ基に置き換えた構造を含む。下部誘導電極９１の表面にはＯＨ基が露出する。ＯＨ基は親水的であるため、検出対象物５の吸着を抑制するのに有効である。

なお、下部誘導電極９１および上部誘導電極９２の両方にプローブ３４を設けても構わない。下部誘導電極９１に設けるプローブ３４（官能基）は、上部誘導電極９２に設けるプローブ３４（官能基）と同じでも、または、異なっていても構わない。また、上部誘導電極９２のみにプローブ３４を設けても構わない。

図２９は、本実施形態の第２の変形例に係る検出装置１を模式的に示す図である。第２の変形例では第２のチャンバ１２内に上部誘導電極９２を設ける。より詳細には、第２のチャンバ１２内の下面（底）に上部誘導電極９２を設ける。図３０は第２の変形例に係る検出装置１の製造途中の構造を示す断面図であり、図２７の断面図に相当する。第２の変形例では、フィルム７５の第１の面（表面）側に上部誘導電極９２を形成し、フィルム７５の第１の面と反対側の面（裏面）側に粘着部材７９および隔壁３を形成する。

第２のチャンバ１２内の下面（第１のチャンバ内の上面）は図２６Ｃに示したフィルム７５により規定される。フィルム７５は薄いので、直流電源９３によって下部誘導電極９１と上部誘導電極９２との間に電位差を与えることができる。その結果、上述した電気力線が発生し、プローブ２３の近くに検出対象物を誘導することが可能となる。

また、第２のチャンバ１２内には検出液は流さないので、第２のチャンバ１２内の上部誘導電極９２にプローブ３４を設ける必要はない。

図３１は、本実施形態の第３の変形例に係る検出装置１を模式的に示す図である。第３の変形例では第２のチャンバ１２内に隔壁３および上部誘導電極９２を設ける。より詳細には、第２のチャンバ１２内の下面（底）に隔壁３および上部誘導電極９２を設ける。図３２は第３の変形例に係る検出装置１の製造途中の構造を示す断面図であり、図２７の断面図に相当する。第３の変形例では、フィルム７５の表面側に上部誘導電極９２、粘着部材７９および隔壁３を形成する。

図３３は、本実施形態の第４の変形例に係る検出装置１を模式的に示す図である。第４の変形例では第１のチャンバ１１内に上部誘導電極９２を設け、第２のチャンバ１２内に隔壁３を設ける。より詳細には、第１のチャンバ１１内の上面に上部誘導電極９２を設け、第２のチャンバ１２内の下面に隔壁３を設ける。図３４は第４の変形例に係る検出装置１の製造途中の構造を示す断面図であり、図２７の断面図に相当する。第４の変形例では、フィルム７５の表面側に粘着部材７９および隔壁３を形成し、フィルム７５の裏面側に上部誘導電極９２を形成する。

以上述べた実施形態の上位概念、中位概念および下位概念の一部または全ては、例えば以下のような付記１−２０で表現できる。

［付記１］
検出対象物を含む可能性のある第１の液体が供給される第１の領域と、
前記第１の領域に設けられた第１の電極と、
第２の液体が供給される第２の領域と、
前記第２の領域に設けられた第２の電極と、
前記第１の領域と前記第２の領域とを区画するとともに、前記第１の領域と前記第２の領域とを連通する貫通孔が設けられた隔壁と、
前記第１の電極に分離可能に結合しており、前記検出対象物に特異的に結合するプローブと、
前記第１の電極から前記プローブを分離する分離手段と、
前記第１の領域および前記第２の領域にそれぞれ前記第１の液体および前記第２の液体が供給された状態における、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気的状態の変化に基づき、前記第１の液体が前記検出対象物を含むか否かを判断する判断手段と
を具備してなることを特徴とする検出装置。

［付記２］
前記プローブは、前記第１の電極に分離可能に結合している第１の部分と、前記検出対象物と特異的に結合する第２の部分とを含むことを特徴とする付記１に記載の検出装置。

［付記３］
前記プローブの前記第１の部分は、チオールまたはジスルフィドを含むことを特徴とする付記２に記載の検出装置。

［付記４］
前記プローブの前記第２の部分は、抗体、核酸、ペプチドまたは糖鎖を含むことを特徴とする付記２または３に記載の検出装置。

［付記５］
前記第１の電極は金、銀、銅または白金を含むことを特徴とする付記１ないし４のいずれか１項に記載の検出装置。

［付記６］
前記プローブは、前記検出対象物に特異的に結合する第１のプローブと、前記検出対象物とは種類が異なる別の検出対象物に特異的に結合する第２のプローブとを含むことを特徴とする付記１ないし５のいずれか１項に記載の検出装置。

［付記７］
前記第１のプローブおよび前記第２のプローブはそれぞれ前記第１の電極の異なる領域に分離可能に結合していることを特徴とする付記６に記載の検出装置。

［付記８］
前記第１の領域に設けられた第３の電極をさらに具備してなり、
前記第１のプローブは前記第１の電極に分離可能に結合しており、前記第２のプローブは前記第３の電極に分離可能に結合していることを特徴とする付記６に記載の検出装置。

［付記９］
前記第２の領域に設けられ、前記第３の電極に対向して配置された第４の電極をさらに具備してなり、
前記第１の電極は前記第２の電極に対して対向して配置され、
前記隔壁には、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた貫通孔と、前記第３の電極と前記第４の電極との間に設けられた貫通孔が設けられていることを特徴とする付記８に記載の検出装置。

［付記１０］
前記分離手段は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段を含むことを特徴とする付記１ないし９のいずれか１項に記載の検出装置。

［付記１１］
前記第１の液体中に含まれている可能性のある前記検出対象物を前記プローブに誘導するための誘導手段をさらに具備してなることを特徴とする付記１ないし１０のいずれか１項に記載の検出装置。

［付記１２］
前記誘導手段は、
前記第１の領域に設けられた第５の電極と、
前記第５の電極と対向する第６の電極と、
前記第５の電極と前記第６の電極との間の電圧を制御する電圧制御手段と
を含むことを特徴とする付記１１に記載の検出装置。

［付記１３］
前記第２の領域に供給される前記第２の液体は前記検出対象物を含まないことを特徴とする付記１ないし１２のいずれか１項に記載の検出装置。

［付記１４］
前記検出対象物は、ウイルス、細菌、核酸、タンパク質または細胞を含むことを特徴とする付記１ないし１３のいずれか１項に記載の検出装置。

［付記１５］
第１の領域と、
前記第１の領域に設けられた第１の電極と、
第２の領域と、
前記第２の領域に設けられた第２の電極と、
前記第１の領域と前記第２の領域とを区画するとともに、前記第１の領域と前記第２の領域とを連通する貫通孔が設けられた隔壁と、
前記第１の電極に分離可能に結合されており、検出対象物に特異的に結合するプローブとを具備してなる検出装置を用いた検出方法であって、
前記第１の領域に前記検出対象物を含む可能性のある第１の液体を供給し、前記第２の領域に第２の液体を供給する工程と、
前記第１の電極から前記プローブを分離する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気的状態の変化に基づき、前記第１の液体が前記検出対象物を含むか否かを判断する工程と
を具備してなることを特徴とする検出方法。

［付記１６］
前記第１の電極から前記プローブを分離する工程の前に、前記第１の液体中に含まれている可能性のある前記検出対象物を前記プローブに誘導するための工程をさらに具備してなることを特徴とする付記１５に記載の検出方法。

［付記１７］
前記第１の液体は通電可能な液体であり、
前記第２の液体は通電可能であるとともに前記検出対象物を含まない液体であることを特徴とする付記１５または１６に記載の検出方法。

［付記１８］
電極と、
前記電極に分離可能に結合されており、液体中の検出対象物に特異的に結合するプローブと
を具備しなることを特徴とするプローブ付き電極。

［付記１９］
前記プローブは所定の処理により前記電極から分離するように構成されていることを特徴とする付記１８に記載のプローブ付き電極。

［付記２０］
前記プローブは、前記電極に分離可能に結合した第１の部分と、前記検出対象物と特異的に結合する第２の部分とを含み、
前記所定の処理は、前記第１の部分を還元する処理を含むことを特徴とする付記１９に記載のプローブ付き電極。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…検出装置、２…容器、３…隔壁、４，４₁, ４₂…貫通孔（微細孔）、５…検出対象物、５₁…第１の検出対象物、５₂…第２の検出対象物、１１…第１のチャンバ（第１の領域）、１２…第２のチャンバ（第２の領域）、２１…下部電極（第１の電極）、２１₁…下部電極、２１₂…下部電極、２１ａ…引き出し電極、２２…上部電極（第２の電極）、２２₁…上部電極（第３の電極）, ２２₂…上部電極（第４の電極）、２３…プローブ、２３-１…第１の部分、２３-２…第２の部分、２４…分離用電極２６…ポテンショスタット、２７…参照電極、２５…可変電源、３１,３１₁, ３１₂…直流電源（分離手段）、３１ａ…可変電源、３２,３２₁, ３２₂…計測回路（判断手段）、３４…プローブ、４１…検体液（第１の液体）、４２…非検体液（第２の液体）、５０…第１の基板、５１…溝、６１,６１ａ,６１ａ’,６２,６２ａ,６２ａ’,６３,６４，６５，６６…貫通孔、７５…フィルム、７６，７７，７８…貫通孔、７９…粘着部材、８０…第２の基板、８１,８２,８３…貫通孔、８４…溝、９１…下部誘導電極（第５の電極）、９１ａ…引き出し電極、９２…上部誘導電極（第６の電極）、９３…直流電源。

本発明の目的は、検出感度の向上および検出時間の短縮化を図れる検出装置および検出方法を提供することにある。

Claims (9)

1. 検出対象物を含む可能性のある第１の液体が供給される第１の領域と、
   前記第１の領域に設けられた第１の電極と、
   第２の液体が供給される第２の領域と、
   前記第２の領域に設けられた第２の電極と、
   前記第１の領域と前記第２の領域とを区画するとともに、前記第１の領域と前記第２の領域とを連通する貫通孔が設けられた隔壁と、
   前記第１の電極に分離可能に結合しており、前記検出対象物に特異的に結合するプローブと、
   前記第１の電極から前記プローブを分離する分離手段と、
   前記第１の領域および前記第２の領域にそれぞれ前記第１の液体および前記第２の液体が供給された状態における、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気的状態の変化に基づき、前記第１の液体が前記検出対象物を含むか否かを判断する判断手段と
   を具備してなることを特徴とする検出装置。
2. 前記プローブは、前記第１の電極に分離可能に結合している第１の部分と、前記検出対象物と特異的に結合する第２の部分とを含むことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
3. 前記プローブは、前記検出対象物に特異的に結合する第１のプローブと、前記検出対象物とは種類が異なる別の検出対象物に特異的に結合する第２のプローブとを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の検出装置。
4. 前記分離手段は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検出装置。
5. 前記第１の液体中に含まれている可能性のある前記検出対象物を前記プローブに誘導するための誘導手段をさらに具備してなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の検出装置。
6. 前記誘導手段は、
   前記第１の領域に設けられた第５の電極と、
   前記第５の電極と対向する第６の電極と、
   前記第５の電極と前記第６の電極との間の電圧を制御する電圧制御手段と
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の検出装置。
7. 第１の領域と、
   前記第１の領域に設けられた第１の電極と、
   第２の領域と、
   前記第２の領域に設けられた第２の電極と、
   前記第１の領域と前記第２の領域とを区画するとともに、前記第１の領域と前記第２の領域とを連通する貫通孔が設けられた隔壁と、
   前記第１の電極に分離可能に結合されており、検出対象物に特異的に結合するプローブとを具備してなる検出装置を用いた検出方法であって、
   前記第１の領域に前記検出対象物を含む可能性のある第１の液体を供給し、前記第２の領域に第２の液体を供給する工程と、
   前記第１の電極から前記プローブを分離する工程と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気的状態の変化に基づき、前記第１の液体が前記検出対象物を含むか否かを判断する工程と
   を具備してなることを特徴とする検出方法。
8. 前記第１の電極から前記プローブを分離する工程の前に、前記第１の液体中に含まれている可能性のある前記検出対象物を前記プローブに誘導するための工程をさらに具備してなることを特徴とする請求項７に記載の検出方法。
9. 電極と、
   前記電極に分離可能に結合されており、液体中の検出対象物に特異的に結合するプローブと
   を具備しなることを特徴とするプローブ付き電極。

Images