JP4760906B2 - 液中物質検出方法及び液中物質検出センサ - Google Patents

Description

本発明は、表面波素子（ＳＡＷ素子）を用いた液中物質を検出する方法及び液中物質検出センサに関し、より詳細には、複数のセンシング用ＳＡＷ素子と、複数のリファレンス用ＳＡＷ素子とが備えられた液中物質検出センサを用いた液中物質検出方法及び該液中物質検出センサに関する。

従来、液体中の抗原、抗体またはタンパク質などを検出するために、表面波素子（ＳＡＷ素子）を用いた液中物質検出センサが用いられている。下記の特許文献１には、この種の液中物質検出センサの一例が示されている。

図６（ａ）及び（ｂ）は、特許文献１に記載の液中物質検出センサを説明するための平面図及びその要部を示す正面断面図である。

液中物質検出センサ１０１は、ベース基板１０２を有する。ベース基板１０２の上面１０２ａには、凹部１０２ｃ，１０２ｄが形成されている。凹部１０２ｃ，１０２ｄに、センシング用ＳＡＷ素子１０４及びリファレンス用ＳＡＷ素子１０５がそれぞれ設けられている。ベース基板１０２上において、一方端縁１０２ｂと隔てられて、ただし、上記凹部１０２ｃ，１０２ｄに臨む貫通孔１０３ｂ，１０３ｃを有する樹脂層１０３が積層されている。センシング用ＳＡＷ素子１０４は、圧電基板と、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極を覆うように形成された反応膜とを有する。反応膜は、試料としての液体中の検出対象物質と反応し、検出対象物質を結合し得る材料で形成されている。他方、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５は、圧電基板上にＩＤＴ電極を形成した構造を有し、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５では、反応膜は設けられていない。

使用に際しては、上記貫通孔１０３ｂ，１０３ｃが設けられている部分が少なくとも液中に浸漬され、センシング用ＳＡＷ素子１０４では、反応膜が検出対象物質と反応して検出対象物質を結合する。従って、センシング用ＳＡＷ素子１０４では、ＩＤＴ電極が設けられている部分に加わる質量が、上記検出対象物質の結合により大きくなる。これに対して、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５では、検出対象物質と反応する反応膜が設けられていないので、検出対象物質の結合による付加質量の増加は生じない。

そして、特許文献１に記載の液中物質検出センサ１０１では、センシング用ＳＡＷ素子１０４における質量付加における表面波の音速の変化が、電気信号の変化として検出される。この場合、センシング用ＳＡＷ素子からの出力と、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５からの出力との差を求めることにより、検出対象物質が高精度に検出し得るとされている。

また、同様の液中物質検出センサが下記の特許文献２にも開示されている。
ＷＯ２００６／０２７８９３Ａ１ ＷＯ２００６／０２７９４５Ａ１

特許文献１に記載のような液中物質検出センサ１０１では、反応膜と反応するタンパク質等の検出対象物質が存在しない場合には、センシング用ＳＡＷ素子及びリファレンス用ＳＡＷ素子は同じ挙動、すなわち同じ周波数特性を示すことが求められている。しかしながら、ＳＡＷ素子の中には、液体が付着した際の周波数変化量のばらつきが大きいものがあった。このようなＳＡＷ素子をセンシング用ＳＡＷ素子またはリファレンス用ＳＡＷ素子として用いた場合には、タンパク質等の検出程度が低下し、場合によっては、誤った検出結果を与えるおそれがあった。

すなわち、検出対象物質が存在しないのに存在すると判断されたり、検出対象物質が存在しているのに検出対象物質が存在しないとされることがあった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、センシング用ＳＡＷ素子及びリファレンス用ＳＡＷ素子を有する液中物質検出センサを用いた液中物質検出方法であって、液中の検出対象物質をより高精度にかつ確実に検出することを可能とする液中物質検出方法並びに液中物質検出センサを提供することにある。

本発明によれば、ＩＤＴと、該ＩＤＴを覆うように形成されており、かつ液体中の物質と反応する反応膜とを有するセンシング部が設けられているセンシング用ＳＡＷ素子と、該センシング用ＳＡＷ素子に接続されている第１の増幅用素子とを含むセンシング用発振回路と、ＩＤＴを有し、該ＩＤＴを覆う反応膜が形成されていないリファレンス用ＳＡＷ素子と、該リファレンス用ＳＡＷ素子に接続されている第２の増幅用素子とを含むリファレンス用発振回路と、前記センシング用発振回路及び前記リファレンス用発振回路の発振回路出力を記録する記録手段とを備える液中物質検出センサを用いた液中物質検出方法であって、前記センシング用発振回路がｍ個（ｍは２以上の整数）、前記リファレンス用発振回路がｎ個（ｎは２以上の整数）が備えられており、前記ｍ個のセンシング用発振回路の出力周波数ｆｓ１〜ｆｓｍ及び前記ｎ個のリファレンス用発振回路の出力周波数ｆｒ１〜ｆｒｎを記録する第１のステップと、前記ｍ個のセンシング用発振回路の出力周波数（ｆｓ１〜ｆｓｍ）及びｎ個のリファレンス用発振回路の出力周波数（ｆｒ１〜ｆｒｎ）の周波数ドリフト（ｐｐｍ／分）を計測する第２のステップと、前記第２のステップで計測された周波数ドリフトが所定の範囲内である場合に、前記センシング用発振回路及びリファレンス用発振回路が合格であり、周波数ドリフトが前記所定の範囲外である場合に不合格であると判断する第３のステップと、前記第３のステップで合格と判断されたセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路から所望とする特性に近い少なくとも１つのセンシング用発振回路及び少なくとも１つのリファレンス用発振回路をそれぞれ選択する第４のステップと、前記液中物質検出センサに、検出対象物質を含む液体を接触させて、第４のステップで選択されたセンシング用発振回路の出力周波数と、リファレンス用発振回路の出力周波数とを比較し、検出対象物質を検出する第５のステップとを備えることを特徴とする、液中物質検出方法が提供される。

本発明では、より好ましくは、前記第３のステップで不合格であると判断されたセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路は以降のステップにおいて用いられない。従って、以後のステップにおいて、不合格と判断されたセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路が用いられないので、以後のステップにかかる時間の短縮及び費用の節減を効果的に図ることができる。

より好ましくは、前記第３のステップにおいて、前記周波数ドリフトの所定の範囲が−１０ｐｐｍ／分より大きく、０ｐｐｍ／分未満の範囲とされる。この場合には、所定の範囲が具体的に上記特定の範囲に設定されているので、使用しないセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路をより一層容易に決定することができる。

本発明に係る液中物質検出方法では、より好ましくは、前記第３のステップにおいて、前記センシング用発振回路及びリファレンス用発振回路は、それぞれ、周波数ドリフトが小さい順から少なくとも１つのセンシング用発振回路及び少なくとも１つのリファレンス用発振回路が選択される。この場合には、合格と判断されて、測定に用いられるセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路をより速やかに決定することができる。

本発明に係る液中物質検出方法では、好ましくは、前記第５のステップにおいて、前記リファレンス用発振回路の出力周波数の平均値と、前記センシング用発振回路の出力周波数の平均値と、前記センシング用発振回路の出力変化とを用いて、検出対象物質が検出される。すなわち、リファレンス用発振回路の出力周波数の平均値と、センシング用発振回路の出力周波数の平均値とを用いて、これらの平均値と、検出対象物質によるセンシング用発振回路の出力変化とにより、検出対象物質が高精度にかつ確実に検出される。

本発明に係る液中物質検出方法では、より好ましくは、前記第３のステップ及び前記第４のステップにより、ｍ個のセンシング用発振回路及びｎ個のリファレンス用発振回路の中から、それぞれ、もっとも周波数ドリフトが小さいセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路がそれぞれ１つずつ選択される。この場合には、もっとも周波数ドリフトが小さいセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路をそれぞれ１つずつ用いるので、液中物質をより一層高精度に検出することができる。

本発明に係る液中物質検出方法では、好ましくは、前記第４のステップと前記第５のステップとの間において、選択されたセンシング用発振回路の出力周波数をセンシング周波数ｆｓとし、選択されたリファレンス用発振回路の出力周波数をリファレンス周波数ｆｒとしたときに、周波数差ｆｄ＝ｆｓ−ｆｒを演算する第６のステップと、前記周波数差ｆｄが所定の範囲内である場合に、センシング感度が良であり、周波数差ｆｄが該所定の範囲外である場合にセンシング感度が不良であると判断する第７のステップとがさらに備えられている。この場合には、第６のステップにおいて、周波数差ｆｄが演算され、第７のステップにおいて、周波数差ｆｄに基づいて、センシング感度の良・不良が判断されるので、より一層高精度に液中物質を検出することができる。

特に、前記第７のステップにおいて、前記周波数差ｆｄの前記所定の範囲が、−５（ｐｐｍ／分）＜ｆｄ＜５（ｐｐｍ／分）とされている場合には、センシング感度の良・不良をより一層高精度に判断することができる。

本発明に係る液中物質検出方法では、第１〜第３のステップにおいて、ｍ個のセンシング用発振回路の出力周波数（ｆｓ１〜ｆｓｍ）及びｎ個のリファレンス用発振回路の出力周波数（ｆｒ１〜ｆｒｎ）の内、周波数ドリフトが所定の範囲内とされている場合のセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路が合格と判断される。そして、第４のステップ及び第５のステップでは、合格と判断された、すなわち周波数ドリフトが少ないセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路の出力に基づいて、液中の検出対象物質が検出されるので、液中の検出対象物質を高感度でかつ確実に検出することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る液中物質検出センサを説明するためのブロック図である。 図２は、センシング用ＳＡＷ素子の構造を模式的に示す断面図である。 図３は、リファレンス用ＳＡＷ素子の構造を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る液中物質検出方法のフローチャートを示す図である。 図５は、本発明の一実施形態の液中物質検出方法及び従来例の液中物質検出方法における検出対象物質の濃度に対応する規格化周波数の時間による変化を示す図である。 図６（ａ），（ｂ）は、従来の液中物質検出センサの一例を示す模式的平面図及び要部を示す断面図である。

符号の説明

１…液中物質検出センサ
２ａ〜２ｍ…センシング用発振回路
３ａ〜３ｎ…リファレンス用発振回路
４ａ，４ｍ…センシング用ＳＡＷ素子
５ａ，５ｎ…第１の増幅用素子
６ａ，６ｍ…リファレンス用ＳＡＷ素子
７ａ，７ｎ…第２の増幅用素子
８…圧電基板
９…ＩＤＴ
１０…反応膜
１１…圧電基板
１２…ＩＤＴ
１３…発振回路装置
１４…制御装置
１５…周波数カウンタ
１６…記録手段

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施形態に係る液中物質検出センサの回路構成を示すブロック図である。液中物質検出センサ１は、ｍ個のセンシング用発振回路２ａ〜２ｍと、ｎ個のリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎとを有する。

センシング用発振回路２ａを代表して説明すると、センシング用発振回路２ａは、センシング用ＳＡＷ素子４ａと、センシング用ＳＡＷ素子４ａに接続されている第１の増幅用素子５ａとを有する。このセンシング用ＳＡＷ素子４ａと、第１の増幅用素子５ａとにより、図１に示されているように、１つの発振回路が構成されている。他のセンシング用ＳＡＷ素子２ｂ〜２ｍもまた、それぞれ、第１の増幅用素子に接続されて、発振回路を構成している。従って、本実施形態では、ｍ個のセンシング用発振回路２ａ〜２ｍが構成されている。

他方、リファレンス用発振回路３ａにおいては、リファレンス用ＳＡＷ素子６ａに、第２の増幅用素子７ａが接続されて、発振回路が構成されている。他のリファレンス用発振回路３ｂ〜３ｎも同様の構成を有する。従って、ｎ個のリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎが構成されている。

上記センシング用ＳＡＷ素子４ａ及びリファレンス用ＳＡＷ素子６ａは、例えば、圧電基板上にＩＤＴが形成されているＳＡＷ素子を用いて構成されている。図２に略図的に示すように、センシング用ＳＡＷ素子４ａでは、圧電基板８の上面にＩＤＴ９が形成されており、該ＩＤＴ９を覆うように反応膜１０が形成されている。他方、リファレンス用ＳＡＷ素子６ａでは、図３に略図的に示すように、圧電基板１１上にＩＤＴ１２が形成されている。リファレンス用ＳＡＷ素子６ａでは、反応膜１０は設けられていない。

上記センシング用ＳＡＷ素子４ａは、検出対象物質を含む液体に接触されると、反応膜１０が、検出対象物質と反応し、例えばタンパク質などの検出対象物質が反応膜１０に結合される。その結果、ＩＤＴ９に加わる質量が変化する。この質量変化により、発振回路２ａの出力周波数が変化し、この周波数変化に基づいて、検出対象物質の有無や濃度が測定される。

また、温度変化によるノイズなどを除去するために、リファレンス用ＳＡＷ素子６ａを用いたリファレンス用発振回路３ａも構成されている。すなわち、センシング用発振回路で得られた結果から、リファレンス用発振回路で得られた結果を差し引くことにより、バックグラウンドノイズや温度変化によるノイズを除去して、正確に検出対象物質の有無や濃度を測定することができる。

しかも、本実施形態の液中物質検出センサ１では、ｍ個（ｍは２以上の整数）のセンシング用発振回路２ａ〜２ｍと、ｎ個（ｎは２以上の整数）のリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎが設けられているので、後述の本実施形態の液中物質検出センサを用いた液中物質検出方法から明らかなように、高い感度でより高精度に液中の物質の有無や濃度を検出することができる。

上記ｍ個のセンシング用発振回路２ａ〜２ｍ及びｎ個のリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎを含む発振回路装置１３は、制御装置１４からの信号に基づいて、オン状態とされ、動作を開始するように、制御装置１４に接続されている。

他方、上記発振回路装置１３には、周波数カウンタ１５が接続されている。周波数カウンタ１５は、上記ｍ個のセンシング用発振回路２ａ〜２ｍ及びｎ個のリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎのいずれかに接続されるように切り換えられ、センシング用発振回路２ａ〜２ｎまたはリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎの出力周波数をカウントし、出力する。周波数カウンタ１５の後段には、記録手段１６が接続されており、記録手段１６が、周波数カウンタ１５から与えられる周波数信号を記録する。

制御装置１４は、上記周波数カウンタ１５を駆動し、周波数カウンタ１５をセンシング用発振回路２ａ〜２ｍに順に接続し、次にリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎに順に接続し、これらの出力周波数を記録手段１６に記録させるように、周波数カウンタ１５及び記録手段１６に接続されている。

また、制御装置１４は、上記記録手段１６に記録された、センシング用発振回路２ａ〜２ｍの出力周波数及びｎ個のリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎの出力周波数の周波数ドリフトが設定の範囲内であるか否かを判断し、その範囲内であり合格とされたセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路を選択し、選択されたセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路の出力に基づいて液中物質の有無や濃度を検出する。

本実施形態の液中物質検出センサ１を用いた液中物質検出方法の具体的な実形を、図４を参照しつつ説明する。

図４は、本実施形態の液中物質検出方法のフローチャートを示す図である。先ず、上記液中物質検出センサ１のセンシング用発振回路２ａ〜２ｍ及びリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎのセンシング用ＳＡＷ素子４ａ〜４ｍ及びリファレンス用ＳＡＷ素子６ａ〜６ｎを液体に接触させる。ステップＳ１においては、検出対象物質を含まない液体に接触させる。その状態で、制御装置１４により、発振回路装置１３を駆動し、計測を開始する（ステップＳ１）。ステップＳ１においては、上記周波数カウンタ１５をｍ個のセンシング用発振回路２ａ〜２ｍと順に接続し、次にリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎに順に接続し、これらの発振回路２ａ〜２ｍ，３ａ〜３ｎの出力信号を順に記録手段１６に記録する。

次に、ステップＳ２において、上記センシング用発振回路２ａ〜２ｍの出力周波数ｆｓ１〜ｆｓｍの周波数ドリフトＤｆｓ１〜Ｄｆｓｍ及びリファレンス用発振回路出力の出力周波数ｆｒ１〜ｆｒｎの周波数ドリフトＤｆｒ１〜Ｄｆｒｎを計測し、記録手段１６において記録する。

しかる後、ステップＳ３ａ〜Ｓ３ｍにおいて、それぞれ、センシング用発振回路２ａ〜２ｍの上記周波数ドリフトＤｆｓ１〜Ｄｆｓｍが、−１０ｐｐｍより大きく、０未満であるか否か、すなわち所定の範囲内であるか否かを判断する。ステップＳ３ａ〜Ｓ３ｍにおいて、各センシング用発振回路２ａ〜２ｍの上記出力周波数の周波数ドリフトＤｆｓ１〜Ｄｆｓｍが上記所定の範囲外である場合には、所定の範囲外であるセンシング用発振回路による計測を中止する。

従って、ステップＳ３ａ〜Ｓ３ｍにおいて、周波数ドリフトが上記所定の範囲内とされている、すなわち合格とされているセンシング用発振回路が選択され、選択されたセンシング用発振回路においてのみ計測が持続される。

次に、ステップＳ４ａ〜４ｎにおいて、上記と同様にして、ただし、リファレンス用発振回路３ａ〜３ｎにおいて、それぞれ、出力周波数の周波数ドリフトＤｆｒ１〜Ｄｆｒｎが、所定の範囲内にあるか否かを判別する。この所定の範囲内は、センシング用発振回路２ａ〜２ｍの周波数ドリフトを判別した場合の所定の範囲と同じである。すなわち、−１０ｐｐｍ／分より大きく、０ｐｐｍ／分未満である範囲が所定の範囲として本実施形態では選ばれている。

従って、ステップＳ４ａ〜ステップＳ４ｎにおいて、リファレンス用発振回路３ａ〜３ｎの内、周波数ドリフトが上記所定の範囲外である場合には、所定の範囲外であるリファレンス用発振回路による計測が中止される。他方、周波数ドリフトが所定の範囲内にあり、合格と判断されたリファレンス用発振回路による計測が持続される。

上記ステップ３ａ〜３ｍ及びステップ４ａ〜４ｎが、本発明における第３のステップに相当する。

次に、ステップＳ５において、合格と判断されたセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路から所望とする特性に近い少なくとも１つのセンシング用発振回路及び少なくとも１つのリファレンス用発振回路をそれぞれ選択する。ここで、所望とする特性とは、予め制御装置に記憶された目標とする特性である。すなわち、目標特性に近い少なくとも１つのセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路をステップＳ５において選択する。この場合、所望とする特性とは、予め制御装置１４に記憶させていた目標特性に限らず、合格と判断されたセンシング用発振回路及び合格と判断されたリファレンス用発振回路のそれぞれから、周波数ドリフトが同じ傾向にある少なくとも１つのセンシング用発振回路及び少なくとも１つのリファレンス用発振回路を選択してもよい。すなわち、所望とする特性とは、周波数ドリフトが近似した関係にあるセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路の周波数ドリフトの近似値としてもよい。上記ステップＳ５が、本発明における第４のステップに相当する。

次に、ステップＳ６において、検出対象物質を含む液体を、液中物質検出センサ１に接触させ、ステップＳ５で選択されたセンシング用発振回路の発振回路出力と、リファレンス用発振回路の発振回路出力とが制御装置１４で比較され、それによって検出対象物質が検出される。上記ステップＳ６が、本発明における第５のステップに相当する。

本実施形態でタンパク質としてＰｒｏｔｅｉｎＡを含むＰＢＳ（ＰＨＯＳＰＨＡＴＥ ＢＵＦＦＥＲＥＤ ＳＡＬＩＮＥ、リン酸緩衝生理食塩水溶液）を検体として用いた場合の検出結果を図５に実線で示す。なお、図５の横軸は時間を、縦軸は、タンパク質濃度に対応した周波数変化量である。より具体的には、センシング用発振回路の発振周波数と、リファレンス用発振回路の発振周波数ｆｒとの差をΔｆとすると、ｔ時間経過後の周波数変化量は、Δｆ（ｔ）／ｆｒ（ｔ）で表され、図５の縦軸の周波数変化量は、Δｆ（ｔ）／ｆｒ（ｔ）を意味する。また、図５では、破線で従来例の液中物質検出方法の結果を示す。この従来例では、１個のセンシング用発振回路と、１個のリファレンス用発振回路のみを用い、同じ検体を測定した結果である。

破線で示す従来例では、時間Ｔ１付近までは感度は低いものの周波数変化量がほぼ一定となっているが、時間Ｔ１以後、周波数変化量が時間とともに増大し、タンパク質濃度に応じた周波数変化量を一定とすることが困難であることがわかる。これに対して、上記実施形態では、時間Ｔ１から時間Ｔ２に近づくに従って、周波数変化量が飽和していき、タンパク質濃度に応じた周波数変化量が安定に測定され得ることがわかる。しかも、周波数変化量が飽和する内、周波数変化量が大きく、高感度で、タンパク質を検出し得ることがわかる。

これは、本実施形態では、上記のようにｍ個のセンシング用発振回路２ａ〜２ｍ及びｎ個のリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎから、上記の手順で合格と判断された、すなわち周波数ドリフトが少ない、比較的安定なセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路を選択し、計測を行っていることによる。

従って、本実施形態によれば、センシング用発振回路２ａ〜２ｍに用いられているｎ個のセンシング用ＳＡＷ素子４ａ〜４ｍ及びリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎに用いられているリファレンス用ＳＡＷ素子６ａ〜６ｍの特性がばらついていたとしても、正確にかつ高い感度で検出対象物質の有無や濃度を検出することが可能となる。

また、本実施形態では、上記のように、ステップＳ３ａ〜Ｓ３ｍ及びステップ４ａ〜４ｎにおいて、周波数ドリフトが上記所定の範囲外であると判断され不合格とされたセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路では、計測が中止されることになる。従って、上記ステップＳ３ａ〜Ｓ３ｍ及びステップＳ４ａ〜Ｓ４ｎの後、不合格と判断されたセンシング用発振回路やリファレンス用発振回路における計測が中止されるので、以後の工程における時間の短縮を図ることができる。すなわち、上記周波数カウンタ１５を切り換えて以後の測定等を行うのに必要な時間を短縮することが可能となる。

また、上記実施形態では、上記センシング用発振回路２ａ〜２ｍ及びリファレンス用発振回路３ａ〜３ｎの発振回路出力の周波数ドリフトが合格または不合格と判断するための上記所定の範囲として、−１０ｐｐｍ／分より大きく、０ｐｐｍ／分より小さい範囲を選択したが、この所定の範囲は、目的とする液中物質検出センサの感度及び精度に応じて、適宜変更することができる。

すなわち、この所定の範囲をより狭くすることにより、より高精度に、検出対象物質を検出することができ、望ましい。

制御装置１４においては、上記のようにして、合格と判断された少なくとも１個のセンシング用発振回路からの発振回路出力と、合格と判断された少なくとも１個のリファレンス用発振回路の発振回路出力とを用いて、検出対象物質の有無や濃度が測定される。この場合、合格と判断されたセンシング用発振回路が複数である場合には、複数のセンシング用発振回路出力の平均値を用いることが好ましく、リファレンス用発振回路出力についても、複数のリファレンス用発振回路が合格と判断された場合には、合格と判断された複数のリファレンス用発振回路出力の平均値を用いることが望ましい。複数のセンシング用発振回路出力の平均値や複数のリファレンス用発振回路出力の平均値を用いることにより、測定の精度をより一層高めることができる。

本発明の第４のステップ、すなわち上記実施形態のステップＳ５において、少なくとも１つのセンシング用発振回路及び少なくとも１つのリファレンス用発振回路を選択するに際し、選択の基準としての上記「所望とする特性」としては、好ましくは、上記周波数ドリフトがもっとも小さい特性が選択される。この場合には、もっとも周波数ドリフトが小さいセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路をそれぞれ１つずつ選択することにより、周波数ドリフトによる測定精度の低下をより確実に抑制することができる。

次に、少なくとも１つのセンシング用発振回路及び少なくとも１つのリファレンス用発振回路をステップＳ５で選択した後に、ステップＳ６において、選択されたセンシング用発振回路の出力周波数ｆｓと、選択されたリファレンス用発振回路の出力周波数ｆｒとの周波数差ｆｄ＝ｆｓ−ｆｒが制御装置１４により演算される。この場合、選択されたセンシング用発振回路が複数である場合には、センシング用発振回路の出力周波数ｆｓは、複数の選択されたセンシング用発振回路の出力周波数ｆｓの平均値とすればよい。同様に、選択されたリファレンス用発振回路が複数である場合に、選択された複数のリファレンス用発振回路の出力周波数の平均値をリファレンス用発振回路の出力周波数ｆｒとすればよい。

そして、ステップＳ６に続いて、ステップＳ７において、上記ステップＳ６で求められた周波数差ｆｄが所定の範囲内であるか否かが判断される。この所定の範囲としては、センシング用発振回路の出力周波数ｆｓと、リファレンス用発振回路の出力周波数ｆｒとの周波数差であって、目的とする測定感度に応じて適宜選ばれる。

本実施形態では、上記周波数差ｆｄは、−５（ｐｐｍ／分）／ｆｄ＜＋５（ｐｐｍ／分）の範囲内であるか否かがステップＳ７において判別される。そして、Ｓ７において、上記周波数差ｆｄが、上記所定の範囲内である場合には、センシング用感度は良であり、所定の範囲外である場合には、センシング感度が不良であると判断する。このようにして、センシング感度が良である場合に、ステップＳ８において、検出対象物質の検出が行われる。なお、周波数差ｆｄが上記所定の範囲外であり、センシング感度が不良と判断された場合には、ステップＳ１に戻り、再度測定が実施される。

本実施形態では、上記ステップＳ６及びＳ７により、上記周波数差ｆｄに基づいて、センシング感度の良否が判断されるので、センシング用発振回路とリファレンス用発振回路との周波数差が確実に小さくされ、より一層測定感度を高めることか可能となる。

もっとも、本発明においては、上記ステップＳ６及びＳ７は必ずしも必須ではない。すなわち、ステップＳ６及びＳ７を経由せずに、前述したステップＳ５から、次のステップＳ８により検出を開始してもよい。

また、上記ステップＳ７において、周波数差ｆｄが所定の範囲内であるか否かを判断するに際しての所定の範囲としては、周波数差ｆｄの絶対値が５ｐｐｍ／分より小さい範囲に限らず、目的とするセンシング感度に応じて適宜選択することができる。もっとも、周波数差ｆｄの絶対値を５ｐｐｍ／分より小さくすることにより、上記のように、測定感度を効果的に高めることかできる。

なお、本実施形態で用いられる液中物質検出センサの上記ＳＡＷ素子を構成する材料は特に限定されない。すなわち、圧電基板については、ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３または水晶などの圧電単結晶、あるいはＰＺＴなどの圧電セラミックスを挙げることができる。さらに、上記ＩＤＴについては、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕなどの適宜の金属もしくは合金により形成することができる。

上記反応膜については、検出対象物質と反応し得る適宜の材料が固定化あるいは含有されている反応膜が用いられる。また反応膜自身が、検出対象物質と反応し、検出対象物質を結合する物質から構成されていてもよい。

上記検出対象物質としては、抗原、抗体、または様々なタンパク質などの生化学物質の他、無機化合物などであってもよい。抗原もしくは抗体を測定する場合には、反応膜に、抗原もしくは抗体と結合する抗体もしくは抗原を固定化しておけばよい。

Claims (8)

1. ＩＤＴと、該ＩＤＴを覆うように形成されており、かつ液体中の物質と反応する反応膜とを有するセンシング部が設けられているセンシング用ＳＡＷ素子と、該センシング用ＳＡＷ素子に接続されている第１の増幅用素子とを含むセンシング用発振回路と、
   ＩＤＴを有し、該ＩＤＴを覆う反応膜が形成されていないリファレンス用ＳＡＷ素子と、該リファレンス用ＳＡＷ素子に接続されている第２の増幅用素子とを含むリファレンス用発振回路と、
   前記センシング用発振回路及び前記リファレンス用発振回路の発振回路出力を記録する記録手段とを備える液中物質検出センサを用いた液中物質検出方法であって、
   前記センシング用発振回路がｍ個（ｍは２以上の整数）、前記リファレンス用発振回路がｎ個（ｎは２以上の整数）が備えられており、
   前記ｍ個のセンシング用発振回路の出力周波数ｆｓ１〜ｆｓｍ及び前記ｎ個のリファレンス用発振回路の出力周波数ｆｒ１〜ｆｒｎを記録する第１のステップと、
   前記ｍ個のセンシング用発振回路の出力周波数（ｆｓ１〜ｆｓｍ）及びｎ個のリファレンス用発振回路の出力周波数（ｆｒ１〜ｆｒｎ）の周波数ドリフト（ｐｐｍ／分）を計測する第２のステップと、
   前記第２のステップで計測された周波数ドリフトが所定の範囲内である場合に、前記センシング用発振回路及びリファレンス用発振回路が合格であり、周波数ドリフトが前記所定の範囲外である場合に不合格であると判断する第３のステップと、
   前記第３のステップで合格と判断されたセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路から所望とする特性に近い少なくとも１つのセンシング用発振回路及び少なくとも１つのリファレンス用発振回路をそれぞれ選択する第４のステップと、
   前記液中物質検出センサに、検出対象物質を含む液体を接触させて、第４のステップで選択されたセンシング用発振回路の出力周波数と、リファレンス用発振回路の出力周波数とを比較し、検出対象物質を検出する第５のステップとを備えることを特徴とする、液中物質検出方法。
2. 前記第３のステップで不合格であると判断された後に、不合格と判断されたセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路を以降のステップにおいて用いないことを特徴とする、請求項１に記載の液中物質検出方法。
3. 前記第３のステップにおいて、前記周波数ドリフトの所定の範囲が−１０ｐｐｍ／分より大きく、０ｐｐｍ／分未満の範囲である、請求項１または２に記載の液中物質検出方法。
4. 前記第３のステップにおいて、前記センシング用発振回路及びリファレンス用発振回路は、それぞれ、周波数ドリフトの値が小さい順から少なくとも１つのセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路が選択される、請求項３に記載の液中物質検出方法。
5. 前記第５のステップにおいて、前記リファレンス用発振回路の出力周波数の平均値と、前記センシング用発振回路の出力周波数の平均値と、検出対象物質による前記センシング用発振回路の出力変化とを用いて、検出対象物質が検出される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液中物質検出方法。
6. 前記第３のステップ及び前記第４のステップにより、ｍ個のセンシング用発振回路及びｎ個のリファレンス用発振回路の中から、それぞれ、もっとも周波数ドリフトが小さいセンシング用発振回路及びリファレンス用発振回路をそれぞれ１つずつ選択する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液中物質検出方法。
7. 前記第４のステップと前記第５のステップとの間において、選択されたセンシング用発振回路の出力周波数をセンシング周波数ｆｓとし、選択されたリファレンス用発振回路の出力周波数をリファレンス周波数ｆｒとしたときに、周波数差ｆｄ＝ｆｓ−ｆｒを演算する第６のステップと、
   前記周波数差ｆｄが所定の範囲内である場合に、センシング感度が良であり、周波数差ｆｄが該所定の範囲外である場合にセンシング感度が不良であると判断する第７のステップとをさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液中物質検出方法。
8. 前記第７のステップにおいて、前記周波数差ｆｄの前記所定の範囲が、−５（ｐｐｍ／分）＜ｆｄ＜５（ｐｐｍ／分）である、請求項７に記載の液中物質検出方法。

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