JP2019184621A - 検体センサおよび検体センシング方法 - Google Patents

検体センサおよび検体センシング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】小型で消費電流の低いバイオセンサおよび検体検出量の測定方法を提供する。【解決手段】検体が備える標的の吸着または標的との反応に応じて変化する検体検出部１１１を有し、検体検出部１１１の変化に応じた検出信号を出力する検出信号出力部１１０と、検出信号に対する基準信号であるリファレンス信号を出力するリファレンス信号出力部１２０と、検出信号およびリファレンス信号からヘテロダイン方式によって得た計測信号から２つの位相変化候補値を求めるとともに、検体検出部１１１の変化および計測信号の時間的変化に基づいて２つの位相変化候補値のうちいずれかを位相変化値として出力する計測部１４０とを備える検体センサ１００とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、検体の性質あるいは検体に含まれる標的を測定することができる検体センサおよび検体センシング方法に関するものである。
弾性表面波素子を用いて、検体である液体の性質もしくは液体の成分を測定する弾性表面波センサが知られている。
弾性表面波センサは、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（ＳＡＷ，Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）の変化に基づく電気信号を測定することによって検体である液体の性質あるいは成分を検出するものである（例えば、特許文献１）。
特許文献１に開示されているＳＡＷセンサは、ＳＡＷの位相差を検出することにより検体濃度を測定している。位相差を測定するためには、一般に測定可能な位相範囲の広さから直交変調方式が採用されている（例えば、非特許文献１）。
特許文献１：特開２００８−１２２１０５号公報
非特許文献１：「ＳＡＷ発振器一体型ＳＡＷセンサシステムの開発」、信学技報、電子情報通信学会、２００３年２月
しかしながら、直交変調方式は、それを実現するための部品点数が多く小型化が困難であるという問題があった。さらに、デジタル処理が多くなるため消費電流が大きくなるという問題があった。
そこで、小型化で低消費電流のデータ処理方法およびそれを備えたバイオセンサの提供が望まれている。
本発明の一態様に係る検体センサは、検体検出部と、検出素子と、リファレンス測定部と、リファレンス素子と、計測部と、検出量算出部とを備える。検体検出部は、検体が備える標的の吸着または該標的との反応に応じて質量が単調変化するものである。検出素子は、検体検出部の質量変化に応じた交流信号である検出信号を出力する。リファレンス測定部は、標的を吸着または該標的と反応しないものである。リファレンス素子は、検出信号に対する交流信号であるリファレンス信号を出力する。計測部は、検出信号および前記リファレンス信号からヘテロダイン方式によって得た計測信号から正負２つの位相変化候補値を求める。このとき、以下の（１）〜（４）の条件により場合分けを行なう。
（１）検体検出部の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（２）前記検体検出部の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式により前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（３）前記検体検出部の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（４）前記検体検出部の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式により前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
そして、（１）または（２）の場合には、前記計測信号の強度の時間的変化が減少であれば正の、増加であれば負の前記位相変化候補値を位相変化値として出力する。（３）または（４）の場合には、前記計測信号の強度の時間的変化が減少であれば負の、増加であれば正の前記位相変化候補値を位相変化値として出力する。検出量算出部は、前記位相変化値に基づき、前記検体の検出量を算出する。
また本発明の一態様に係る検体センシング方法は、検体溶液供給工程と判断工程と算出工程とを備える。検体溶液供給工程は、標的を備えた検体を含む検体溶液を、前記前記標的の吸着または該標的との反応に応じて質量が単調変化する、検出素子の検体検出部および前記標的を吸着または該標的と反応しない、リファレンス素子のリファレンス検出部に供給する。判断工程は、前記検体検出部の質量変化に応じた交流信号である検出信号および前記リファレンス検出部からの前記検出信号に対する交流信号であるリファレンス信号からヘテロダイン方式によって得た計測信号から、正負２つの位相変化候補値を求める。このとき、以下の（１）〜（４）の条件により場合分けを行なう。
（１）検体検出部の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（２）前記検体検出部の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式により前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（３）前記検体検出部の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（４）前記検体検出部の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式により前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
そして、（１）または（２）の場合には、前記計測信号の強度の時間的変化が減少であれば正の、増加であれば負の前記位相変化候補値を位相変化値とする。同様に、（３）または（４）の場合には、前記計測信号の強度の時間的変化が減少であれば負の、増加であれば正の前記位相変化候補値を位相変化値とする。算出工程は、前記位相変化値に基づき、前記検体の検出量を算出する。
本発明によれば、小型で消費電流の低い検体センサおよび検体センシング方法を提供できる。
本発明の実施形態に係る検体センサの原理的な構成図である。 本発明の実施形態に係る検体センサの斜視図である。 図１に示す検体センサの一部を破断した状態の斜視図である。 図４（ａ）は図２のＩＶａ−ＩＶａ線における断面図、図４（ｂ）は図２のＩＶｂ−ＩＶｂ線における断面図である。 図１に示す検体センサの一部を除去した上面図である。 図１に示す検体センサの変形例である。 図１に示す検体センサの変形例である。 図１に示す検体センサの変形例である。 本発明の他の実施形態に係る検体センサの原理的な構成図である。 図１に示す検体センサにおける検出信号の強度と位相との相関を示すグラフである。 本発明の実施例における、測定時間と位相差との相関を示す線図である。 本発明の実施例とＶＮＡとの測定結果を比較する線図である。
以下、本発明にかかる検体センサ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、現実のものとは異なる場合がある。
また、検体センサは、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ものとする。
（検体センサ１００の原理）
図１は、検体センサ１００の原理を説明するための概略図である。検体センサ１００は、図１に示すように検出素子１１０と、リファレンス素子１２０と、計測部１４０と、検出量計算部１５０と、を有する。
この例では、検出素子１１０は、検体中に存在する標的の吸着またはこの標的との反応に応じて質量が単調増加する検体検出部１１１を有する。この検体検出部１１１は、例えば検体の導電率などの電気的性質の影響を受けないＡｕの膜に、標的に対して特異的に吸着させるような反応性を有する反応基を固定化させることで実現できる。なお、標的自体を吸着させなくてもよい。例えば、Ａｕの膜に、標的との反応の結果生じる、検体中に存在する標的以外の物質と反応するような特性を有する反応基を固定化させてもよい。なお、このＡｕ膜は電気的に短絡していることが望ましい。
リファレンス素子１２０は、リファレンス測定部１２１を有する。このリファレンス測定部１２１は、例えば、検体中に存在する標的に対して特異的な吸着させたり、構造変化を生じて検体中の物質と置換反応を起こしたりするような反応性を有さないものである。具体的には、前述した反応基を固定化していないＡｕの膜を用いることができる。
ミキサ１３０は、検出素子１１０からの検体検出部１１１の質量変化に応じた検出信号と、リファレンス素子１２０からのリファレンス信号を混合する。ここで、検出信号とリファレンス信号は交流信号であり、リファレンス信号は検出信号に対して基準信号の役割を果たす。
計測部１４０は、以下の２つのステップを行なう。まず、ミキサ１３０で混合された計測信号から、ローパスフィルタ１３１を経て、ヘテロダイン方式により位相変化候補値を算出する。このステップは、以下の４つの条件により処理が異なる。具体的には、以下の（１）〜（４）の条件により場合分けを行なう。
（１）検体検出部１１１の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により検出信号からリファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（２）検体検出部１１１の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式によりリファレンス信号から検出信号を差し引いて検出信号を得た場合
（３）検体検出部１１１の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により検出信号からリファレンス信号を差し引いて検出信号を得た場合
（４）検体検出部１１１の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式によりリファレンス信号から検出信号を差し引いて検出信号を得た場合
検体検出部１１１の質量が単調増加する場合には、リファレンス信号に比べて検出信号の位相が遅れる。このため、リファレンス信号から検出信号を差し引くと、位相変化は単調増加する。逆に、検出信号からリファレンス信号を差し引くと、位相変化は単調減少する
。
同様に、検体検出部１１１の質量が単調減少する場合には、リファレンス信号に比べて検出信号の位相が進む。このため、リファレンス信号から検出信号を差し引くと、位相変化は単調減少する。逆に、検出信号からリファレンス信号を差し引くと、位相変化は単調増加する。この現象を用いる。
より具体的には、（１）の条件を例に説明する。ヘテロダイン方式により計測信号を処理しているため、図１０に示すように、信号は、０°を挟んで正負対称の正弦曲線となり、強度（出力値）ｙ１に相当する位相変化候補値には正負２つの値ｘ１、ｘ２が存在することとなる。ここで、図１０は、計測信号の強度と位相との相関を示す軌跡である。次に、ミキサ１３０で混合された信号の時間的変化を確認する。ここで、検体検出部１１１は質量が単調増加するという特性を有するため、時間の経過と共に計測信号の位相は単調増加する。この特性を利用して、計測信号の強度が増加すれば負の位相値ｘ１であり、減少すれば正の位相値ｘ２であることが分かる。言い換えると、時間の経過（Δｘ）とともに信号強度が変化するが、位相がｘ１の場合にはｘ１＋Δｘの強度がｙ１よりも大きくなる。位相がｘ２の場合には、ｘ２＋Δｘの強度がｙ１よりも小さくなる。このように時間変化により、当初の強度（ｙ１）に比べて大きくなるか小さくなるかで、ｘ１とｘ２との区別がつくこととなる。すなわち、ミキサ１３０で混合された計測信号の時間的変化を確認することで、位相の正負を判定することができる。これにより、２つの位相変化候補値から位相変化値を決定する。条件（２）の場合も、同様の手法で位相変化値を決定できる。条件（３），（４）の場合には、逆に、計測信号の強度が増加すれば正の位相値を、減少すれば負の位相値を位相変化値とする。
そして、検出量計算部１５０は、計測部１４０で決定した位相変化値に基づき、検体の検出量を算出する。
このように構成することにより、検体の検出量を算出可能な検体センサ１００を提供することができる。ここで、ヘテロダイン方式により信号を処理しているため、検出信号とリファレンス信号との差分をとるミキサ１３０を追加するのみで検体検出量を算出可能である。このため、検体センサ１００は、従来用いられている直交変調方式に比べ複雑な信号処理が不要であり、必要部品点数も少なく、小型化が可能であり、かつ消費電流を抑制することができる。また、通常のヘテロダイン方式では正負の判断がつかないため、測定可能な位相範囲は０°から１８０°までであった。しかしながら、本実施形態の検体センサ１００によれば、信号の時間的変化を確認することで、位相変化候補値からの位相の正負を判断することができる。これにより、測定可能な位相範囲を−１８０°から１８０°まで広げることができる。さらに、信号を連続的に確認し、信号の時間に対する軌跡を確認することにより、−１８０°から１８０°以上の範囲まで制限なく広げることができる。
このような測定可能範囲の拡張は、検体の検出に応じて質量が単調増加するという検体検出部１１１を備え、かつ、時間をあけて２回以上計測信号をサンプリングすることが好ましい。測定間隔は、検体検出部１１１における質量変化をもたらす反応の進行速度に応じて設定する。より好ましくは、計測信号のサンプリングを連続的に行なうとよい。
以上より、少ない部品点数および少ない信号処理で、直交変調方式と同じ広さの位相範囲を検出可能な検体センサ１００を提供することができる。
（検体センサ１００Ａの構成）
次に図２を用いて、検体センサ１００の原理を具体化した検体センサ１００Ａの構成に
ついて説明する。
検体センサ１００Ａは、図２の斜視図に示すように、外観上は主に圧電基板１とカバー３とで構成されている。カバー３には、検体溶液の流入口である第１貫通孔１８と空気孔もしくは検体溶液の流出口である第２貫通孔１９が設けられている。
図３にカバー３の片側半分を取り除いたときのＳＡＷセンサ１００Ａの斜視図を示す。同図に示すように、カバー３の内部には検体（溶液）の検体用流路となる空間２０が形成されている。第１貫通孔１８はこの空間２０に繋がっている。すなわち、第１貫通孔１８から入った検体は空間２０に流れ込むようになっている。
空間２０に流れ込んだ検体液には標的物質となる検体が含まれており、その検体が圧電基板上に形成された金属膜７などからなる検出部と反応する。
圧電基板１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。圧電基板１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、圧電基板１の厚みは、０．３ｍｍ〜１ｍｍである。
図４にＳＡＷセンサ１００の断面図を示す。図４（ａ）は図２のＩＶａ−ＩＶａ線における断面図であり、図２（ｂ）は図２のＩＶｂ−ＩＶｂ線における断面図である。また、図５にＳＡＷセンサ１００のカバー３を取り除いた状態の上面図を示す。
図４（ｂ）および図５に示すように圧電基板１の上面には、第１ＩＤＴ電極５ａ，第２ＩＤＴ電極６ａ，リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂおよびリファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂが形成されている。第１ＩＤＴ電極５ａおよびリファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂは所定のＳＡＷを発生させるためのものであり、第２ＩＤＴ電極６ａおよびリファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂは、それぞれ第１ＩＤＴ電極５ａおよびリファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂで発生したＳＡＷを受信するためのものである。第１ＩＤＴ電極５ａで発生したＳＡＷを第２ＩＤＴ電極６ａが受信できるように第２ＩＤＴ電極は、第１ＩＤＴ電極で発生したＳＡＷの伝搬路上に配置されている。リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂとリファレンス第２電極６ｂとも同様に配置される。
リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂおよびリファレンス第２電極６ｂは、第１ＩＤＴ電極５ａおよび第２ＩＤＴ電極６ａと同様であるため、以下、第１ＩＤＴ電極５ａおよび第２ＩＤＴ電極６ａを例に取り説明する。
第１ＩＤＴ電極５ａおよび第２ＩＤＴ電極６ａは、１対の櫛歯電極を有する（図５参照）。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伸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１ＩＤＴ電極５ａおよび第２ＩＤＴ電極６ａ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５ａ，第２ＩＤＴ電極６ａ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、レイリー波、ラブ波、リーキー波などが存在するが、検出素子３においては、ラブ波を利用している。
第１ＩＤＴ電極５ａ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。なかでも、数百ＭＨｚから２ＧＨｚとすれば、実用的であり、かつ圧電基板１の小型化ひいてはＳＡＷセンサ１００Ａの小型化を実現することができる。
第１ＩＤＴ電極５ａおよび第２ＩＤＴ電極６ａはそれぞれ配線８を介してパッド９に接続されている。これらのパッド９および配線８を介して外部から第１ＩＤＴ電極５ａに信号が入力され、第２ＩＤＴ電極６ａから外部に信号が出力される。図５のように、信号が入力される側のパッドと出力される側のパッドを圧電基板１の両サイドに分離して設けることで、入力側の信号と出力側の信号との影響を抑制することができる。
圧電基板１の上面のうち第１ＩＤＴ電極５ａと第２ＩＤＴ電極６ａとの間の領域である第１領域１ａには短絡電極１０ａが形成されている。この短絡電極１０ａは、圧電基板１の上面のうち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。この短絡電極１０ａを設けることによって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ときに短絡電極１０ａによる損失抑制効果が高いと考えられる。
短絡電極１０ａは、例えば、第１ＩＤＴ電極５ａから第２ＩＤＴ電極６ａへ向かうＳＡＷの伝搬路に沿って伸びた長方形状とされている。短絡電極１０ａのＳＡＷの伝搬方向と直交する方向（ｘ方向）における幅は、例えば、第１ＩＤＴ電極５ａの電極指の交差幅と同じである。また、短絡電極１０ａのＳＡＷの伝搬方向と平行な方向（ｙ方向）における第１ＩＤＴ電極側の端部は、第１ＩＤＴ電極５ａ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１０のｙ方向における第２ＩＤＴ電極側の端部は、第２ＩＤＴ電極６ａ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。
短絡電極１０ａは、電気的に浮き状態とされていてもよいし、グランド電位用のパッド９を設け、これに接続してグランド電位としてもよい。短絡電極１０ａをグランド電位とした場合には、第１ＩＤＴ電極５ａと第２ＩＤＴ電極６ａ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。
リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂとリファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂとの間にも同様に２つの電極間の領域である第１領域１ｂに短絡電極１０ｂが形成されている。
第１ＩＤＴ電極５ａ、第２ＩＤＴ電極６ａ、リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂ、リファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂ、短絡電極１０ａ，１０ｂ、配線８およびパッド９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５ａ、第２ＩＤＴ電極６ａ、リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂ、リファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂ、短絡電極１０ａ，１０ｂは、保護膜４によって覆われている。保護膜４は各電極および配線の酸化防止などに寄与するものである。保護膜４は酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素、またはシリコンなどからなる。ＳＡＷセンサ１００Ａでは、保護膜４として二酸化珪素（ＳｉＯ２）を使用している。
保護膜４は、パッド９を露出するようにして、圧電基板１の上面全体にわたって形成されている。第１ＩＤＴ電極５ａおよび第２ＩＤＴ電極６ａはこの保護膜４によって被覆されている。これにより、ＩＤＴ電極が腐食するのを抑制することができる。
保護膜４の厚さは、例えば１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、保護膜４は必ずしも圧電基板１の上面全体にわたって形成する必要はなく、例えば、パッド９を含む圧電基板１の上面の外周に沿った領域が露出するように圧電基板１の上面中央付近のみを被覆するように形成してもよい。
図４（ａ）に示すように第１ＩＤＴ電極５ａは第１振動空間１１ａに収容され、第２ＩＤＴ電極６ａは第２振動空間１２ａに収容されている。これにより第１ＩＤＴ電極５ａおよび第２ＩＤＴ電極６ａが外気および検体液と隔離され、水分などの腐食物質から第１ＩＤＴ電極５ａおよび第２ＩＤＴ電極６ａを保護することができる。また、第１振動空間１１ａおよび第２振動空間１２ａが確保されることによって第１ＩＤＴ電極５ａ、第２ＩＤＴ電極６ａにおいてＳＡＷの励振が大きく阻害されない状態とすることができる。
第１振動空間１１ａおよび第２振動空間１２ａは、これら振動空間を構成するための凹部を有した板状体２を圧電基板１に接合することによって形成することができる。
リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂとリファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂとにも、同様に第１振動空間１１ｂおよび第２振動空間１２ｂが設けられている。
ＳＡＷセンサ１００Ａの第１振動空間１１および第２振動空間１２は、直方体状の空間であるが、振動空間の形状は直方体状に限らず、例えば、断面視したときにドーム状のもの、平面視したときに楕円状のものなどＩＤＴ電極の形状・配置などに合わせて適宜変更してよい。
板状体２の、第１振動空間１１ａおよび第２振動空間１２ａを形成するための凹部の間には、板状体２を厚み方向に貫通している部分である貫通部が形成されている。この貫通部はＳＡＷの伝搬路上に金属膜７ａを形成するために設けられたものである。すなわち、板状体２を圧電基板１に接合したときに、平面視で、第１ＩＤＴ電極５ａから第２ＩＤＴ電極６ａに伝搬するＳＡＷの伝搬路の少なくとも一部が貫通部から露出し、その露出部に金属膜７ａが形成される。
同様に、板状体２の、第１振動空間１１ｂおよび第２振動空間１２ｂを形成するための凹部の間には、板状体２を厚み方向に貫通している部分である他の貫通部が形成されている。この貫通部はＳＡＷの伝搬路上に金属膜７ｂを形成するために設けられたものである。
このような形状の板状体２は、例えば、感光性のレジストを用いて形成することができる。
板状体２の貫通部から露出する金属膜７ａは、検体液の検体検出部を構成する。金属膜７ａは、例えば、チタンまたはクロムとこの上に成膜された金との２層構造となっている。金属膜７ａの表面には、例えば、核酸やペプチドからなるアプタマーが固定化されている。このようにアプタマーが固定化された金属膜７ａに検体液が接触すると検体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。このような構成とすることで、検体がアプタマーと結合し、吸着するにつれ金属膜７ａの質量が単調増加するものとなる。すなわち、検体の検出に応じて質量が単調増加するものとなる。なお、ここで金属膜７ａの質量が単調増加するのは、検体が連続的に金属膜７ａ上に供給される間のみである。例えば、検体溶液の供給の前後に、検体の供給と連続して緩衝液が供給される場合には、検体が金属膜７ａ上を通過し、検体とアプタマーとが乖離することによって質量が減少しても問題はない。
また、板状体２の他の貫通部から露出する金属膜７ｂは、リファレンス測定部を構成する。金属膜７ｂは、例えば、チタンまたはクロムとこの上に成膜された金との２層構造となっている。金属膜７ａの表面には、検体に対して反応性を示さないように金属膜７ａに固定化したようなアプタマーを付けないものとする。さらに、検体溶液に対して反応性を低めて安定化させるような表面処理を行なってもよい。
ＳＡＷを利用して検体溶液の性質などを測定するには、まず、第１ＩＤＴ電極５ａに、パッド９および配線８を介して外部の測定器から所定の電圧（信号）を印加する。そうすると、第１ＩＤＴ電極５ａの形成領域において圧電基板１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はその一部が第１ＩＤＴ電極５ａと第２ＩＤＴ電極との間の領域である第１領域１ａを通過し、第２ＩＤＴ電極６ａに到達する。このとき第１領域１ａ上に位置している金属膜７ａでは、金属膜７ａに固定化されたアプタマーが検体中の特定の標的物質と結合し、結合した分だけ金属膜７の重さが変化するため、金属膜７ａの下を通過するＳＡＷの位相特性などが変化する。このように特性が変化したＳＡＷが第２ＩＤＴ電極６ａに到達すると、それに応じた電圧が第２ＩＤＴ電極６ａに生じる。この電圧が交流信号の検出信号として配線８およびパッド９を介して外部に出力され、それを図１に示すミキサ１３０で処理することによって検体液の性質や成分を調べることができる。
すなわち、圧電基板１と、圧電基板１上に形成された検体検出部としての金属層７ａと、第１ＩＤＴ電極５ａおよび第２ＩＤＴ電極６ａとで検出素子１１０Ａを構成する。
同様に、同じ空間２０にアプタマーが固定化されていない別の金属膜７ｂを設け、リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂからの信号を入力し、リファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂから出力される交流信号を温度特性等や湿度等の環境変化による信号変動の校正に用いるリファレンス信号とする。
すなわち、圧電基板１と、圧電基板１上に形成されたリファレンス測定部としての金属層７ｂと、リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂおよびリファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂとでリファレンス素子１２０Ａを構成する。
このようにＳＡＷを利用して測定を行なう場合は、上述したようにＩＤＴ電極などを保護するために酸化珪素などの保護膜を設ける必要があるが、本願発明者が調べた結果、このような保護膜が検体液の流路内に露出していると検出感度のばらつきが大きくなる、あるいは検出感度が低下するといった不具合が生じやすくなることが判明した。
そのような不具合が生じる原因は必ずしも明らかではないが、貫通部から保護膜４が露出していると金属膜７ａにアプタマーを固定化する際にアプタマーが保護膜４に付いてしまい金属膜７ａに所望の量のアプタマーが固定化されない、あるいは検体液を空間２０に充填した際に標的物質（検体）が保護膜４に付着するといった現象が起こっていることによるものである可能性が高いと考えられる。
そこでＳＡＷセンサ１００Ａでは、流路となる空間２０内に保護膜４が露出されないような構造としている。
測定時の検体液の量を均一化するためにＳＡＷセンサ１００Ａでは、検体溶液の検体用流路となる空間２０が設けられている。ＳＡＷセンサ１００Ａにおける空間２０は、カバー３の内面、板状体２の外面および金属膜７ａ，７ｂの上面によって囲まれた空間である。
このような空間２０は基本的には容積一定のため、この空間２０の中に検体溶液を充填することによって、測定時の検体溶液の量を均一化することができる。
検体を空間２０に充填させる際に、ＳＡＷセンサ１００Ａでは毛細管現象を利用する。具体的には、検体の流入口である第１貫通孔１８の大きさ（径など）と検体液の流路である空間２０の大きさ（幅、高さなど）を検体液の種類、カバー３の材質などを考慮して所定の値に設定することによって、流入口から流路にかけて毛細管現象により検体を検体検出部まで駆動させることができる。空間２０の幅ｗ（図４（ａ））は、例えば、０．５ｍｍ〜３ｍｍであり、高さｈ（図４（ａ））は、例えば、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである。第１貫通孔１８の直径は例えば５０μｍ〜５００μｍである。
このような第１貫通孔１８および空間２０を形成することによって、第１貫通孔１８の開口部に検体を接触させれば、その後は毛細管現象によって検体が空間２０の内部へ自動的に吸い込まれて空間２０に満たされる。よってＳＡＷセンサ１００によれば、それ自体が検体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の吸引を行なうことができる。なお、検体の流入口となる第１貫通孔１８の形状は円筒状に限らず、第１貫通孔１８の径が空間２０に向かうにつれて漸次小さくなるように、あるいは漸次大きくなるようにしてもよいし、開口部の形状を矩形状としてもよい。また、第１貫通孔１８の形成位置はカバー３の天井部に限らずカバー３の側壁に設けるようにしてもよい。
カバー３には第１貫通孔１８の他にも第２貫通孔１９が設けられている。第２貫通孔１９は第１貫通孔１８とは反対側の端部に配置され空間２０と繋がっている。このような第２貫通孔１９を設けておくことによって、検体が空間２０に入ってきたときにもともと空間２０内に存在していた空気が第２貫通孔１９から外部へ放出されるため、検体が空間２０内に入り込みやすくなる。
空間２０のうちカバー３の内面によって規定される部分の角部は丸みを帯びている。例えば、図４の断面図に示すように第１貫通孔１８と空間２０とのつなぎ目部分、第２貫通孔１９と空間２０とのつなぎ目部分、カバー３の内周面と板状体２とのつなぎ目部分がいずれも丸みを帯びている。
検体液の流路である空間２０の角部が角張っているとその部分に検体液が滞留し、検体の淀みができやすい。検体の淀みができると、例えば、空間２０に充填された検体中の標的物質の濃度が場所によって異なり、検出感度の低下などを招く。これに対し、検体センサ１００Ａのように空間２０の角部が丸みを帯びるようにすれば、検体の淀みができにくく、空間２０内における標的物質の濃度を均一化することができる。
また検体の滞留を防止する観点から、検体の流入口である第１貫通孔１８は空間２０のできる限り端に位置するようにして形成するとよい。
カバー３は、例えば、ポリジメチルシロキサンからなる。カバー３の材料としてポリジメチルシロキサンを用いることによって、角部が丸みを帯びた形状など、カバー３を任意の形状にすることができる。また、ポリジメチルシロキサンを用いれば、カバー３の天井部や側壁を比較的簡単に分厚く形成することができる。カバー３の天井部および側壁の厚みは、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍである。
検体センサ１００Ａにおいてカバー３は、その下面外周部が板状体２の周囲に位置している保護膜４に接しており、その部分で保護膜４と接合されている。換言すれば、カバー３は保護膜４を介して圧電基板１に接合されていると捉えることもできる。カバー３がポ
リジメチルシロキサンからなり、保護膜４がＳｉＯ２からなる場合、カバー３の保護膜４への接触面に酸素プラズマ処理を施しておくことによって、接着剤などを用いることなくカバー３と保護膜４とを直接接合することができる。そのようにカバー３と保護膜４とを直接接合できる理由は必ずしも明らかではないが、カバー３と保護膜４との間にＳｉとＯとの共有結合が形成されることによるものと考えられる。
ここで、上述の通り、検出素子１１０Ａとリファレンス素子１２０Ａとでは、基板を共有している。このような構成の場合には、両者の間で互いの信号がクロストークするおそれがある。このため、図５に示すように、圧電基板１上の、図中に破線で示す、検出素子１１０Ａとして機能する領域と、図中に点線で示す、リファレンス素子１２０Ａとして機能する領域との間に、基準電位に接続された基準電位線３１を設けている。基準電位線３１により、検出素子１１０Ａとリファレンス素子１２０Ａとの間でクロストークの発生を防ぐことができ、高感度の検体センサ１００Ａを提供することができる。
なお、図５に示すように、この基準電位線３１は、第１ＩＤＴ電極５ａ，第２ＩＤＴ電極６ａ，リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂ，およびリファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂのそれぞれを構成する一対の櫛歯状電極の一方が接続されている。そして、第１ＩＤＴ電極５ａ，第２ＩＤＴ電極６ａ，リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂ，およびリファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂのそれぞれを構成する一対の櫛歯状電極のうち、基準電位に接続される側の電極を基準電位線３１が配置されている側に配置している。換言すると、一対の櫛歯状電極のうち内側に位置する側の電極が基準電位に接続されている。
このような構成とすることにより、検出素子１１０Ａとリファレンス素子１２０Ａとの配線８の取り回しを容易にするとともに、配線８の長さを揃えることができる。これにより、リファレンス素子１２０Ａからのリファレンス信号が参照用の信号としてより正確なものとなる。
また、検出素子１１０Ａおよびリファレンス素子１２０Ａを含む構造体と、計測部１４０および検出量算出部１５０を含む構造体が別体である場合には、計測部１４０および検出量算出部１５０を含む構造体において、圧電基板１上の配線８の配列に倣った配線とすることが好ましい。このような構成とすることにより、計測部１４０および検出量算出部１５０を含む構造体においてもクロストークの発生を抑制することができる。
（変形例検体用流路と検出素子およびリファレンス素子との配置）
上述の例では、検体用流路となる空間２０の延伸方向と、検出素子１１０Ａおよびリファレンス素子１２０Ａにおける弾性波の伝搬方向とが直交するように、各構成要素を配置した例を用いて説明したが、図６に示す検体センサ１００Ｂのように平行であってもよい。
（変形例検体用流路と検出素子およびリファレンス素子との配置）
上述の例では、検体用流路となる空間２０は、検出素子１１０Ａおよびリファレンス素子１２０Ａで共有している例を用いて説明したが、図７に示す検体センサ１００Ｃのように、検出素子１１０Ａ，リファレンス素子１２０Ａそれぞれに対して専用の空間２０を設けてもよい。なお、図７に示す例では、空間２０への流入口１８は個別に設けているが、流入口を２つの検体用流路で共有してもよい。また、図７に示す例では、図６と同様に弾性波の伝搬方向と検体用流路との延伸方向とが一致する例を示しているが、弾性波の伝搬方向と流体用通路の延伸方向とが直交するものであってもよい。
（変形例圧電基板１）
上述の例では、検出素子１１０Ａとリファレンス素子１２０Ａとでは、圧電性を有する
基板を共有している例を用いて説明したが、検出素子１１Ａ用の素子基板と、リファレンス素子１２０Ａ用のリファレンス素子基板とを別体としてもよい。この場合には、確実に検出素子１１０Ａとリファレンス素子１２０Ａとの間でのクロストークを抑制することができる。このような場合には、素子基板とリファレンス素子基板とを保持する別体の基体を設ければよい。
（変形例π／２遅延線）
上述の例では、第１ＩＤＴ電極５ａ，第２ＩＤＴ電極６ａ，リファレンス第１ＩＤＴ電極５ｂ，およびリファレンス第２ＩＤＴ電極６ｂはそれぞれ近接配置されたパッド９に迂回することなく接続されているが、図８に示す検体センサ１００Ｄのように、第２ＩＤＴ電極６ａを構成する一対の櫛歯状電極のうち基準電位に接続されない側の電極とパッドとの間にπ／２遅延線３２を設けてもよい。検体センサ１００Ａはヘテロダイン方式で信号処理を行なうため、信号は正弦曲線を描くものとなる。このため、０°と±１８０°とで傾きが小さくなり感度が低くなる。しかしながら、検体センサにおいて０°付近は、検体検出による信号変化の立ち上がり部分に相当することが多く、高い感度で測定することが望まれる。そこで、第２ＩＤＴ電極６ａのうちミキサに接続される側の電極にπ／２遅延線３２を設けることで、信号の位相をずらし０°付近の感度を高めることができる。
このようなπ／２遅延線３２は圧電基板１上に導体膜を形成し、必要な線路長を有するようにパターニングして信号線とすることで形成することができる。
また、図８に示すように、パッド９を圧電基板１を構成する１辺の端部に並べて配置することにより、取り扱いが容易で、かつ配線８のレイアウトを揃えることができるので配線による信号の遅延、ずれ、ノイズの重畳を抑制することができる。
（他の実施形態）
以上の例では、検出素子１１０およびリファレンス素子１２０からの信号を直接ミキサ１３０で合成した例について説明した。これに対して、図９に示す検体センサ１００Ｅに示すように、検体素子１１０とミキサ１３０との間およびリファレンス素子１２０とミキサ１３０との間それぞれに、ローノイズアンプ１３２を配置している。すなわち、計測部１４０Ｅは、ローノイズアンプ１３２とミキサ１３０とローパスフィルタ１３１とを含むものとなる。
一般にＳＡＷセンサでは、感度が高いと振幅特性の変化も大きくなる。すなわち、保護膜４の厚みなどを調整して感度が高くなるような設計とすると、ロスも大きくなり正確な測定ができないおそれがある。一方で、ミキサ１３０へ入力される信号が小さいと、ノイズが多くなり検出精度が低くなるおそれがある。
また、検出素子１１０およびリファレンス素子１２０に入力する信号を大きくすると、検出素子１１０およびリファレンス素子１２０から出力される信号とクロストークするおそれがある。さらに、検出素子１１０およびリファレンス素子１２０に入力する信号を大きくすると、検出素子１１０およびリファレンス素子１２０から出力される信号が電磁波として外部に漏洩するおそれがある。
以上より、高い検出精度を得るためには、検体素子１１０とミキサ１３０との間およびリファレンス素子１２０とミキサ１３０との間それぞれに、ローノイズアンプ１３２を配置することが重要である。
（実施例）
検体センサ１００Ｅとローノイズアンプ１３２を有さない検体センサ１００とで同一検
体を測定した。具体的には、ＳＡＷの中心周波数を４１４ＭＨｚとし、ＩＤＴ電極５，６をＡｌで３００ｎｍの厚みで形成し、保護膜４をＳｉＯ２で１００ｎｍの厚みで形成し、第１ＩＤＴ電極５ａとＩＤＴ電極６ａとの間の距離を３００λ（ただし、λは第１ＩＤＴ電極５ａにより励振され、金属膜７を伝搬するＳＡＷの波長とする）とした。また、検体中の標的濃度が１００ｎＭ，２００ｎＭ，５００ｎＭの検体を用意し、検体センサに供給した。また、参考例として、ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）でも測定した。
図１１に、検体センサ１００，１００Ｅに検体溶液を供給してから時間経過に対する位相変化値を実測した結果を示す。図１１において、縦軸は位相変化量（θ）、横軸は時間（ｓｅｃ）である。凡例が塗りつぶしのものがＬＮＡを有さない検体センサ１００の測定結果であり、凡例が白抜きのものがＬＮＡを有する検体センサ１００Ｅの測定結果である。図１１に示すように、長時間にわたり測定ができていることが確認できる。すなわち、本発明の検体センサは、ヘテロダイン方式により広い位相範囲において測定可能となっていることを確認できる。また、検体溶液の濃度に対する依存性も確認できる。
また、ローノイズアンプ１３２を有する検体センサ１００Ｅの位相変化値のばらつきは、ローノイズアンプ１３２を有さない検体センサの位相変化値のばらつきに比べて極めて小さいものとなった。具体的には、図１２に示す通り、低レベル測定が可能、入力信号自体も大きくすることのできるＶＮＡで測定した場合と比べて遜色のない精度となった。なお、図１２は、ＶＮＡで測定した結果と検体センサ１００Ｅで測定した結果とを示す線図である。
（検体検出量の測定方法）
検体センサにおける検体センシング方法を説明する。
（検体溶液供給工程）
まず標的を備えた検体を、標的の吸着または標的との反応に応じて質量が増加する検出素子の検体検出部と、標的を吸着または反応しないリファレンス素子のリファレンス検出部とに供給する検体溶液供給工程を行なう。
（判断工程）
次に、検体検出部の質量変化に応じた交流信号である検出信号と、リファレンス検出部からの検出信号に対する、交流信号であるリファレンス信号とからヘテロダイン方式によって得た計測信号を得る。
そして、計測信号から、２つの正負２つの位相変化候補値を求めるとともに、計測信号の強度の時間的変化に基づき位相の正負を判定して、２つの位相変化候補値から位相変化値を決定する位相変化値決定工程を行なう。本例では計測信号をヘテロダイン方式により処理するために、信号強度からは位相変化候補値が２つあることとなり、直接的に位相変化を把握することはできない。ここで、検体検出部は標的の検出に応じて質量が増加する構成であり、位相変化は単調増加となる。そこで、計測信号の強度の時間的な変化を確認するステップを追加することで、強度が増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのかを確認して、２つの位相候補値から１つの値に絞り込むことが可能である。具体的には、計測信号の時間的変化が減少であれば正の、増加であれば負の位相変化候補値を位相変化値とする。
このようなステップを行なうためには、具体的には、間隔をあけて少なくとも２回混合信号の強度を測定することで実現できる。また連続的に計測信号を採取してもよい。
（算出工程）
そして最後に、決定された位相変化値に基づき、検体の検出量を算出する算出工程と、を有する。
以上の工程を経て検体検出量を測定することができる。
また、判断工程において、検出信号およびリファレンス信号のそれぞれを増幅し、この増幅した検出信号およびリファレンス信号に基づきヘテロダイン方式によって計測信号を得るようにしてもよい。
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。例えば、上述した検体センサ１００Ａにおいては、検出部が金属膜７と金属膜７の表面に固定化されたアプタマーからなるものについて説明したが、検体液中の標的物質が金属膜７と反応する場合には、アプタマーを使用せず金属膜７だけで検出部を構成してもよい。
上述の例では、検体が備える標的の吸着または標的との反応に応じて質量が単調増加する検体検出部について説明したが、検体が備える標的との反応に応じて質量が単調減少する検体検出部を用いることもできる。この場合には、例えば、検体検出部として、標的に対して反応性を有し、標的との反応により一部が乖離するような構造を有する反応基をＡｕ層に固定化することにより実現できる。そして、ヘテロダイン方式により、条件（２）または（４）のいずれかによって適した位相変化値算出方法を選択する。条件（４）の場合であれば、計測信号の時間的変化が増加の場合には、正の位相変化候補値を、減少の場合には負の位相変化候補値を位相変化値とすればよい。このような構成とすることにより、検体が備える標的の吸着または標的との反応に応じて質量が単調変化する検体検出部に対して対応することが可能である。
１・・・圧電基板
２・・・板状体
３・・・カバー
４・・・保護膜
５ａ・・・第１ＩＤＴ電極
５ｂ・・・リファレンス第１ＩＤＴ電極
６ａ・・・第２ＩＤＴ電極
６ｂ・・・リファレンス第２ＩＤＴ電極
７ａ，７ｂ・・・金属膜
８・・・配線
９・・・パッド
１０・・・短絡電極
１１ａ，１１ｂ・・・第１振動空間
１２ａ，１２ｂ・・・第２振動空間
２０・・・空間
３１・・・基準電位線
３２・・・π／２遅延線
本発明の一態様に係る検体センサは、検体検出部と、検出素子と、リファレンス測定部と、リファレンス素子と、計測部と、検出量算出部とを備える。検体検出部は、検体が備える標的の吸着または該標的との反応に応じて質量が単調変化するものである。検出素子は、検体検出部の質量変化に応じた交流信号である検出信号を出力する。リファレンス測定部は、標的を吸着または該標的と反応しないものである。リファレンス素子は、検出信号に対する交流信号であるリファレンス信号を出力する。計測部は、検出信号および前記リファレンス信号からヘテロダイン方式によって得た計測信号から正負２つの位相変化候補値を求める。このとき、以下の（１）〜（４）の条件により場合分けを行なう。
（１）検体検出部の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（２）前記検体検出部の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（３）前記検体検出部の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式により前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（４）前記検体検出部の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式により前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
そして、（１）または（２）の場合には、前記計測信号の強度の時間的変化が減少であれば正の、増加であれば負の前記位相変化候補値を位相変化値として出力する。（３）または（４）の場合には、前記計測信号の強度の時間的変化が減少であれば負の、増加であれば正の前記位相変化候補値を位相変化値として出力する。検出量算出部は、前記位相変化値に基づき、前記検体の検出量を算出する。

また本発明の一態様に係る検体センシング方法は、検体溶液供給工程と判断工程と算出工程とを備える。検体溶液供給工程は、標的を備えた検体を含む検体溶液を、前記前記標的の吸着または該標的との反応に応じて質量が単調変化する、検出素子の検体検出部および前記標的を吸着または該標的と反応しない、リファレンス素子のリファレンス検出部に供給する。判断工程は、前記検体検出部の質量変化に応じた交流信号である検出信号および前記リファレンス検出部からの前記検出信号に対する交流信号であるリファレンス信号からヘテロダイン方式によって得た計測信号から、正負２つの位相変化候補値を求める。このとき、以下の（１）〜（４）の条件により場合分けを行なう。
（１）検体検出部の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（２）前記検体検出部の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（３）前記検体検出部の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式により前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（４）前記検体検出部の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式により前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
そして、（１）または（２）の場合には、前記計測信号の強度の時間的変化が減少であれば正の、増加であれば負の前記位相変化候補値を位相変化値とする。同様に、（３）ま
たは（４）の場合には、前記計測信号の強度の時間的変化が減少であれば負の、増加であれば正の前記位相変化候補値を位相変化値とする。算出工程は、前記位相変化値に基づき、前記検体の検出量を算出する。

計測部１４０は、以下の２つのステップを行なう。まず、ミキサ１３０で混合された計測信号から、ローパスフィルタ１３１を経て、ヘテロダイン方式により位相変化候補値を算出する。このステップは、以下の４つの条件により処理が異なる。具体的には、以下の（１）〜（４）の条件により場合分けを行なう。
（１）検体検出部１１１の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式により検出信号からリファレンス信号を差し引いて前記検出信号を得た場合
（２）検体検出部１１１の質量が単調増加し、ヘテロダイン方式によりリファレンス信号から検出信号を差し引いて検出信号を得た場合
（３）検体検出部１１１の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式によりリファレンス信号から検出信号を差し引いて検出信号を得た場合
（４）検体検出部１１１の質量が単調減少し、ヘテロダイン方式により検出信号からリファレンス信号を差し引いて検出信号を得た場合
検体検出部１１１の質量が単調増加する場合には、リファレンス信号に比べて検出信号の位相が遅れる。このため、リファレンス信号から検出信号を差し引くと、位相変化は単調増加する。逆に、検出信号からリファレンス信号を差し引くと、位相変化は単調減少する。

Claims (26)

  1. 検体が備える標的の吸着または前記標的との反応に応じて変化する検体検出部を有し、前記検体検出部の変化に応じた検出信号を出力する検出信号出力部と、
    前記検出信号に対する基準信号であるリファレンス信号を出力するリファレンス信号出力部と、
    前記検出信号および前記リファレンス信号からヘテロダイン方式によって得た計測信号から２つの位相変化候補値を求めるとともに、前記検体検出部の変化および前記計測信号の時間的変化に基づいて前記２つの位相変化候補値のうちいずれかを位相変化値として出力する、計測部と、を備える検体センサ。
  2. 前記計測信号の時間的変化は、間隔を空けて少なくとも２回測定することによって得る、請求項１に記載の検体センサ。
  3. 前記計測信号の時間的変化は、連続的に測定することによって得る、請求項１または２に記載の検体センサ。
  4. 前記位相変化値に基づいて前記検体の検出量を算出する検出量算出部をさらに備える請求項１〜３のいずれかに記載の検体センサ。
  5. 前記計測部は、
    前記検体検出部の質量が増加するとともに、前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記計測信号を得た場合、または、前記検体検出部の質量が減少するとともに、前記前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記計測信号を得た場合には、前記計測信号の時間的変化が減少であれば前記２つの位相変化候補値のうち値が大きい方を、増加であれば前記２つの位相変化候補値のうち値が小さい方を位相変化値として出力し、あるいは、
    前記検体検出部の質量が増加するとともに、前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記計測信号を得た場合、または、前記検体検出部の質量が減少するとともに、前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記計測信号を得た場合には、前記計測信号の時間的変化が減少であれば前記２つの位相変化候補値のうち値が小さい方を、増加であれば前記２つの位相変化候補値のうち値が大きい方を位相変化値として出力する、請求項１〜４のいずれかに記載の検体センサ。
  6. 前記２つの位相変化候補値は、一方が正で他方が負である、請求項１〜５のいずれかに記載の検体センサ。
  7. 前記検体を前記検体信号出力部および前記リファレンス信号出力部に順にまたは同時に供給可能な検体用流路をさらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の検体センサ。
  8. 前記検出用流路は、前記検体を前記検体検出部および前記リファレンス測定部に順にまたは同時に供給可能である、請求項７に記載の検体センサ。
  9. 前記リファレンス信号出力部は、前記標的を吸着しないまたは前記標的と反応しないリファレンス測定部を有する、請求項１〜８のいずれかに記載の検体センサ。
  10. 前記検出信号出力部は、圧電性を有する検出素子基板と、前記検出素子基板上に配置された前記検体検出部と、前記検体検出部に向かって第１弾性波を発生させる検出第１ＩＤＴ電極と、前記検体検出部を通過した前記第１弾性波を受ける検出第２ＩＤＴ電極とを有する、請求項１〜９のいずれかに記載の検体センサ。
  11. 前記検出信号は、前記検体検出部を通過した前記第１弾性波を前記検出第２ＩＤＴ電極で受けて得られた交流信号である、請求項１０に記載の検体センサ。
  12. 前記リファレンス信号出力部は、圧電性を有するリファレンス素子基板と、前記リファレンス素子基板上に配置された前記リファレンス測定部と、前記リファレンス測定部に向かって第２弾性波を発生させるリファレンス第１ＩＤＴ電極と、前記リファレンス測定部を通過した前記第２弾性波を受けるリファレンス第２ＩＤＴ電極とを有する、請求項１〜１１のいずれかに記載の検体センサ。
  13. 前記リファレンス信号は、前記リファレンス測定部を通過した前記第２弾性波を前記リファレンス第２ＩＤＴ電極で受けて得られた交流信号である、請求項１２に記載の検体センサ。
  14. 前記検出素子基板と前記リファレンス素子基板とが一体に形成されており、
    前記検体検出部、前記検出第１ＩＤＴ電極および前記検出第２ＩＤＴ電極が配置された検出素子領域と、前記リファレンス測定部、前記リファレンス第１ＩＤＴ電極および前記リファレンス第２ＩＤＴ電極が配置されたリファレンス素子領域との間に、基準電位線をさらに備える、請求項１２または１３に記載の検体センサ。
  15. 前記検出第１ＩＤＴ電極、前記検出第２ＩＤＴ電極、前記リファレンス第１ＩＤＴ電極および前記リファレンス第２ＩＤＴ電極は、それぞれ一対の櫛歯状電極からなり、前記一対の櫛歯状電極の一方がそれぞれ前記基準電位線に接続されている、請求項１２〜１４のいずれかに記載の検体センサ。
  16. 前記検出用流路の延伸方向は、前記第１弾性波および前記第２弾性波の伝播方向と平行である、請求項１２〜１５のいずれかに記載の検体センサ。
  17. 前記検出信号出力部および前記リファレンス信号出力部と前記計測部との間に位置し、
    前記計測信号をヘテロダイン方式で得る前の前記検出信号または前記リファレンス信号を通過させるπ／２遅延線をさらに備える、請求項１〜１６のいずれかに記載の検体センサ。
  18. 前記検出信号出力部および前記リファレンス信号出力部と前記計測部との間にそれぞれ配置され、前記検出信号および前記リファレンス信号をそれぞれ増幅するローノイズアンプをさらに備える、請求項１〜１７のいずれかに記載の検体センサ。
  19. 標的を備えた検体を、前記標的の吸着または前記標的との反応に応じて変化する、検出信号出力部の検体検出部に供給する検体供給工程と、
    前記検体検出部の変化に応じた検出信号と前記検出信号に対する基準信号であるリファレンス信号とからヘテロダイン方式によって得た計測信号から、２つの位相変化候補値を求めるとともに、前記検体検出部の変化および前記計測信号の時間的変化に基づいて前記２つの位相変化候補値のうちいずれかを位相変化値として出力する、計測工程と、を備える検体センシング方法。
  20. 前記計測信号の時間的変化は、間隔を空けて少なくとも２回測定することによって得る、請求項１９に記載の検体センサ。
  21. 前記計測信号の時間的変化は、連続的に測定することによって得る、請求項１９または２０に記載の検体センサ。
  22. 前記位相変化値に基づいて前記検体の検出量を算出する算出工程と、をさらに備える、請求項１９〜２１のいずれかに記載の検体センシング方法。
  23. 前記計測工程は、
    前記検体検出部の質量が増加するとともに、前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記計測信号を得た場合、または、前記検体検出部の質量が減少するとともに、前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記計測信号を得た場合には、前記計測信号の時間的変化が減少であれば前記２つの位相変化候補値のうち値が大きい方を、増加であれば前記２つの位相変化候補値のうち値が小さい方を位相変化値として出力し、あるいは、
    前記検体検出部の質量が増加するとともに、前記検出信号から前記リファレンス信号を差し引いて前記計測信号を得た場合、または、前記検体検出部の質量が減少するとともに、前記リファレンス信号から前記検出信号を差し引いて前記計測信号を得た場合には、前記計測信号の時間的変化が減少であれば前記２つの位相変化候補値のうち値が小さい方を、増加であれば前記２つの位相変化候補値のうち値が大きい方を位相変化値として出力する、請求項１９〜２２のいずれかに記載の検体センシング方法。
  24. 前記２つの位相変化候補値は、一方が正で他方が負である、請求項１９〜２３のいずれかに記載の検体センシング方法。
  25. 前記計測工程は、前記検出信号および前記リファレンス信号のそれぞれを増幅する工程と、増幅した前記検出信号および前記リファレンス信号に基づいてヘテロダイン方式によって前記計測信号を得る工程とを有する、請求項１９〜２４のいずれかに記載の検体センシング方法。
  26. 前記リファレンス信号出力部は、前記標的を吸着しないまたは前記標的と反応しないリファレンス測定部を有する、請求項１９〜２５のいずれかに記載の検体センシング方法。
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