JP5809010B2 - 検出物質の検出装置、電極基板、作用電極、検査チップ、検出物質の検出方法および被検物質の検出方法 - Google Patents
検出物質の検出装置、電極基板、作用電極、検査チップ、検出物質の検出方法および被検物質の検出方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、検出物質の検出装置、電極基板、作用電極、検査チップ、検出物質の検出方法および被検物質の検出方法に関する。より詳しくは、被検物質の検出または定量などや、これらを利用する疾病の臨床検査、診断などに有用な、検出物質の検出装置、電極基板、作用電極、検査チップ、検出物質の検出方法および被検物質の検出方法に関する。
疾病の臨床検査や診断は、生体試料中に含まれる前記疾病に関連する遺伝子やタンパク質などを、遺伝子検出法や免疫学的検出法などの方法によって検出することにより行なわれている。かかる臨床検査や診断として、光化学的に活性な標識物質を光励起させることにより生じる電流を、遺伝子やタンパク質などの被検物質の検出に利用する方法（光電気化学的検出方法）が提案されている（例えば、特許文献１などを参照）。
特許文献１には、光化学的に活性な増感色素などの検出物質を用い、この検出物質の光励起により生じる電流に基づいて、被検物質を検出することが開示されている。この特許文献１に記載の方法では、まず、光化学的に活性な検出物質で被検物質を標識する。つぎに、標識被検物質に光を照射し、標識被検物質中に含まれる増感色素を光励起させる。そして、光励起により生じた電流を測定する。この電流の測定結果に基づいて、被検物質を高感度に検出することができる。しかしながら、さらに微量な被検物質を検出するために、検出感度の向上が望まれていた。
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、検出物質を高感度に検出することが可能な、検出物質の検出装置、電極基板、作用電極、検査チップおよび被検物質の検出方法を提供することを目的とする。
光電気化学的検出法における被検物質の検出感度を向上させる方法として、光源から照射される励起光の強度を増加させ、検出物質などに起因する光電流を相対的に増加させる方法が知られている。ところが、この方法では、検出物質などに起因しない光電流までも相対的に増加するため、Ｓ／Ｎ比が悪くなるおそれがある。
本発明者らは、作用電極本体を透過した励起光を作用電極本体上の検出物質に向けて反射させることによって、検出物質に起因しない光電流を増加させることなく、検出物質に起因する光電流を増加できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明者らは、作用電極本体を透過した励起光を作用電極本体上の検出物質に向けて反射させることによって、検出物質に起因しない光電流を増加させることなく、検出物質に起因する光電流を増加できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
〔１〕 光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するための検出装置であって、
前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、
対極と、
前記作用電極本体上の検出物質に、励起光を照射する光源と、
前記光源から照射され、かつ前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部と
を備えている検出物質の検出装置、
〔２〕 前記反射層が、白金、アルミニウム、金、銀および銅からなる群より選択された少なくとも一つからなる前記〔１〕に記載の装置、
〔３〕 前記作用電極本体が、導電層と電子受容層とからなる前記〔１〕または〔２〕に記載の装置、
〔４〕 前記光源が、前記作用電極本体上の検出物質からの電子を受容する電子受容面側に配置されており、
前記反射部が、前記電子受容面とは反対面側に設けられている前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の装置、
〔５〕 前記反射部が、前記作用電極本体から離れた位置に設けられている前記〔４〕に記載の装置、
〔６〕 前記反射部が、光透過性を有する絶縁層を介して前記作用電極本体と一体に形成されている前記〔４〕に記載の装置、
〔７〕 前記作用電極本体における前記電子受容面とは反対側の表面に、光透過性を有する絶縁層が形成されている前記〔６〕に記載の装置、
〔８〕 前記絶縁層が、作用電極本体の形態を保持するための基板本体である前記〔６〕または〔７〕に記載の装置、
〔９〕 前記反射部が、作用電極本体の形態を保持する基板本体上に形成されている前記〔４〕に記載の装置、
〔１０〕 前記光源が、前記作用電極本体上の検出物質からの電子を受容する電子受容面の反対側に配置されており、
前記反射部が、前記電子受容面側において、前記作用電極本体から離れた位置に設けられている前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の装置、
〔１１〕 前記作用電極本体における前記電子受容面とは反対側の表面に、光透過性を有する絶縁層が形成されている前記〔１０〕に記載の装置、
〔１２〕 光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するのに用いられる電極基板であって、
基板本体と、
前記基板本体上に形成され、前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、
前記基板本体上に形成され、かつ光源から照射されて前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部と
を備えている電極基板、
〔１３〕 前記基板本体上に、対極が形成されている前記〔１２〕に記載の電極基板、
〔１４〕 光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するのに用いられる作用電極であって、
前記基板本体上に形成され、前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、
前記基板本体上に形成され、かつ光源から照射されて前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部と
を備えている作用電極、
〔１５〕 光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するための検査チップであって、
基板本体と、前記基板本体上に形成され、前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、前記基板本体上に形成され、かつ光源から照射されて前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部とを備えた電極基板と、
対極と
を備えている検査チップ、
〔１６〕 光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出する検出物質の検出方法であって、
前記作用電極本体上に、検出物質を存在させる工程、
前記作用電極本体上の検出物質に、励起光を照射する工程、
前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射させる工程、および
前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む検出物質の検出方法、ならびに
〔１７〕 光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、被検物質を光電気化学的に検出する被検物質の検出方法であって、
被検物質と、この被検物質を捕捉する結合物質が標識物質で標識された標識結合物質とを接触させ、被検物質と標識結合物質との複合体を形成する工程、
前記作用電極本体上に、少なくとも標識物質を存在させる工程、
前記作用電極本体上の標識物質に、励起光を照射する工程、
前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の標識物質に向けて反射させる工程、および
前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む被検物質の検出方法
に関する。
〔１〕 光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するための検出装置であって、
前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、
対極と、
前記作用電極本体上の検出物質に、励起光を照射する光源と、
前記光源から照射され、かつ前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部と
を備えている検出物質の検出装置、
〔２〕 前記反射層が、白金、アルミニウム、金、銀および銅からなる群より選択された少なくとも一つからなる前記〔１〕に記載の装置、
〔３〕 前記作用電極本体が、導電層と電子受容層とからなる前記〔１〕または〔２〕に記載の装置、
〔４〕 前記光源が、前記作用電極本体上の検出物質からの電子を受容する電子受容面側に配置されており、
前記反射部が、前記電子受容面とは反対面側に設けられている前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の装置、
〔５〕 前記反射部が、前記作用電極本体から離れた位置に設けられている前記〔４〕に記載の装置、
〔６〕 前記反射部が、光透過性を有する絶縁層を介して前記作用電極本体と一体に形成されている前記〔４〕に記載の装置、
〔７〕 前記作用電極本体における前記電子受容面とは反対側の表面に、光透過性を有する絶縁層が形成されている前記〔６〕に記載の装置、
〔８〕 前記絶縁層が、作用電極本体の形態を保持するための基板本体である前記〔６〕または〔７〕に記載の装置、
〔９〕 前記反射部が、作用電極本体の形態を保持する基板本体上に形成されている前記〔４〕に記載の装置、
〔１０〕 前記光源が、前記作用電極本体上の検出物質からの電子を受容する電子受容面の反対側に配置されており、
前記反射部が、前記電子受容面側において、前記作用電極本体から離れた位置に設けられている前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の装置、
〔１１〕 前記作用電極本体における前記電子受容面とは反対側の表面に、光透過性を有する絶縁層が形成されている前記〔１０〕に記載の装置、
〔１２〕 光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するのに用いられる電極基板であって、
基板本体と、
前記基板本体上に形成され、前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、
前記基板本体上に形成され、かつ光源から照射されて前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部と
を備えている電極基板、
〔１３〕 前記基板本体上に、対極が形成されている前記〔１２〕に記載の電極基板、
〔１４〕 光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するのに用いられる作用電極であって、
前記基板本体上に形成され、前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、
前記基板本体上に形成され、かつ光源から照射されて前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部と
を備えている作用電極、
〔１５〕 光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するための検査チップであって、
基板本体と、前記基板本体上に形成され、前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、前記基板本体上に形成され、かつ光源から照射されて前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部とを備えた電極基板と、
対極と
を備えている検査チップ、
〔１６〕 光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出する検出物質の検出方法であって、
前記作用電極本体上に、検出物質を存在させる工程、
前記作用電極本体上の検出物質に、励起光を照射する工程、
前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射させる工程、および
前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む検出物質の検出方法、ならびに
〔１７〕 光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、被検物質を光電気化学的に検出する被検物質の検出方法であって、
被検物質と、この被検物質を捕捉する結合物質が標識物質で標識された標識結合物質とを接触させ、被検物質と標識結合物質との複合体を形成する工程、
前記作用電極本体上に、少なくとも標識物質を存在させる工程、
前記作用電極本体上の標識物質に、励起光を照射する工程、
前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の標識物質に向けて反射させる工程、および
前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む被検物質の検出方法
に関する。
本発明の検出物質の検出装置、電極基板、作用電極、検査チップおよび被検物質の検出方法によれば、検出物質や被検物質を高い感度で検出することができる。
［用語の定義］
本明細書において、「光励起により電子を生じる検出物質」は、作用電極上で光電気化学的に検出される対象となる物質であり、標識物質を含むものである。ここで、標識物質は、金属錯体、有機蛍光体、量子ドットおよび無機蛍光体からなる群より選択された少なくとも１つであればよい。前記標識物質の具体例としては、金属フタロシアニン、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体、９−フェニルキサンテン系色素、シアニン系色素、メタロシアニン色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、アクリジン系色素、オキサジン系色素、クマリン系色素、メロシアニン系色素、ロダシアニン系色素、ポリメチン系色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、ローダミン系色素、キサンテン系色素、クロロフィル系色素、エオシン系色素、マーキュロクロム系色素、インジゴ系色素、ＢＯＤＩＰＹ系色素、ＣＡＬＦｌｕｏｒ系色素、オレゴングリーン系色素、ロードル（Ｒｈｏｄｏｌ）グリーン、テキサスレッド、カスケードブルー、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡなど）、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、Ｌｎ2Ｏ3：Ｒｅ、Ｌｎ2Ｏ2Ｓ：Ｒｅ、ＺｎＯ、ＣａＷＯ4、ＭＯ・ｘＡｌ2Ｏ3：Ｅｕ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＬａＰＯ4：Ｃｅ、Ｔｂ、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ７、Ｃｙ７．５およびＣｙ９（いずれも、アマシャムバイオサイエンス社製）；Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ３５５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４０５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４３０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４８８、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５３２、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ５４６、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５５５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５６８、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５９４、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６３３、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６４７、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６６０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６８０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７００、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７５０およびＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７９０（いずれも、モレキュラープローブ社製）；ＤＹ−６１０、ＤＹ−６１５、ＤＹ−６３０、ＤＹ−６３１、ＤＹ−６３３、ＤＹ−６３５、ＤＹ−６３６、ＥＶＯｂｌｕｅ１０、ＥＶＯｂｌｕｅ３０、ＤＹ−６４７、ＤＹ−６５０、ＤＹ−６５１、ＤＹ―８００、ＤＹＱ−６６０およびＤＹＱ−６６１（いずれも、Ｄｙｏｍｉｃｓ社製）；Ａｔｔｏ４２５、Ａｔｔｏ４６５、Ａｔｔｏ４８８、Ａｔｔｏ４９５、Ａｔｔｏ５２０、Ａｔｔｏ５３２、Ａｔｔｏ５５０、Ａｔｔｏ５６５、Ａｔｔｏ５９０、Ａｔｔｏ５９４、Ａｔｔｏ６１０、Ａｔｔｏ６１１Ｘ、Ａｔｔｏ６２０、Ａｔｔｏ６３３、Ａｔｔｏ６３５、Ａｔｔｏ６３７、Ａｔｔｏ６４７、Ａｔｔｏ６５５、Ａｔｔｏ６８０、Ａｔｔｏ７００、Ａｔｔｏ７２５およびＡｔｔｏ７４０（いずれも、Ａｔｔｏ−ＴＥＣ ＧｍｂＨ社製）；ＶｉｖｏＴａｇＳ６８０、ＶｉｖｏＴａｇ６８０およびＶｉｖｏＴａｇＳ７５０（いずれも、ＶｉｓＥｎＭｅｄｉｃａｌ社製）などが挙げられる。なお、前記ＬｎはＬａ、Ｇｄ、ＬｕまたはＹを示し、Ｒｅはランタニド族元素を示し、Ｍはアルカリ土類金属元素を示し、ｘは０．５〜１．５の数を示す。標識物質の他の例については、例えば、特許第４０８６０９０号公報、特開平７−８３９２７号公報、特願２００８?１５４１７９号公報などを参照することができる。
本明細書において、「光励起により電子を生じる検出物質」は、作用電極上で光電気化学的に検出される対象となる物質であり、標識物質を含むものである。ここで、標識物質は、金属錯体、有機蛍光体、量子ドットおよび無機蛍光体からなる群より選択された少なくとも１つであればよい。前記標識物質の具体例としては、金属フタロシアニン、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体、９−フェニルキサンテン系色素、シアニン系色素、メタロシアニン色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、アクリジン系色素、オキサジン系色素、クマリン系色素、メロシアニン系色素、ロダシアニン系色素、ポリメチン系色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、ローダミン系色素、キサンテン系色素、クロロフィル系色素、エオシン系色素、マーキュロクロム系色素、インジゴ系色素、ＢＯＤＩＰＹ系色素、ＣＡＬＦｌｕｏｒ系色素、オレゴングリーン系色素、ロードル（Ｒｈｏｄｏｌ）グリーン、テキサスレッド、カスケードブルー、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡなど）、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、Ｌｎ2Ｏ3：Ｒｅ、Ｌｎ2Ｏ2Ｓ：Ｒｅ、ＺｎＯ、ＣａＷＯ4、ＭＯ・ｘＡｌ2Ｏ3：Ｅｕ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＬａＰＯ4：Ｃｅ、Ｔｂ、Ｃｙ３、Ｃｙ３．５、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ７、Ｃｙ７．５およびＣｙ９（いずれも、アマシャムバイオサイエンス社製）；Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ３５５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４０５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４３０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４８８、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５３２、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ５４６、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５５５、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５６８、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ５９４、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６３３、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６４７、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６６０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６８０、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７００、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７５０およびＡｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ７９０（いずれも、モレキュラープローブ社製）；ＤＹ−６１０、ＤＹ−６１５、ＤＹ−６３０、ＤＹ−６３１、ＤＹ−６３３、ＤＹ−６３５、ＤＹ−６３６、ＥＶＯｂｌｕｅ１０、ＥＶＯｂｌｕｅ３０、ＤＹ−６４７、ＤＹ−６５０、ＤＹ−６５１、ＤＹ―８００、ＤＹＱ−６６０およびＤＹＱ−６６１（いずれも、Ｄｙｏｍｉｃｓ社製）；Ａｔｔｏ４２５、Ａｔｔｏ４６５、Ａｔｔｏ４８８、Ａｔｔｏ４９５、Ａｔｔｏ５２０、Ａｔｔｏ５３２、Ａｔｔｏ５５０、Ａｔｔｏ５６５、Ａｔｔｏ５９０、Ａｔｔｏ５９４、Ａｔｔｏ６１０、Ａｔｔｏ６１１Ｘ、Ａｔｔｏ６２０、Ａｔｔｏ６３３、Ａｔｔｏ６３５、Ａｔｔｏ６３７、Ａｔｔｏ６４７、Ａｔｔｏ６５５、Ａｔｔｏ６８０、Ａｔｔｏ７００、Ａｔｔｏ７２５およびＡｔｔｏ７４０（いずれも、Ａｔｔｏ−ＴＥＣ ＧｍｂＨ社製）；ＶｉｖｏＴａｇＳ６８０、ＶｉｖｏＴａｇ６８０およびＶｉｖｏＴａｇＳ７５０（いずれも、ＶｉｓＥｎＭｅｄｉｃａｌ社製）などが挙げられる。なお、前記ＬｎはＬａ、Ｇｄ、ＬｕまたはＹを示し、Ｒｅはランタニド族元素を示し、Ｍはアルカリ土類金属元素を示し、ｘは０．５〜１．５の数を示す。標識物質の他の例については、例えば、特許第４０８６０９０号公報、特開平７−８３９２７号公報、特願２００８?１５４１７９号公報などを参照することができる。
本明細書においては、検出物質は、被検物質に直接的に標識物質が結合した複合体であってもよい。また、検出物質は、被検物質を固相上で捕捉した後、捕捉された被検物質の量に応じて存在させた物質に標識物質を結合させた複合体であってもよい。ここで、前記固相とは、例えば、二酸化ケイ素（ガラス）、金属などの無機素材、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド樹脂などのプラスチック類からなる基板またはこれらのうち少なくとも１つを含む基板；チューブ；繊維；メンブレン；ナノ構造体（例えば、メソポーラスシリカなどのシリカ系ナノ構造体、ポーラスアルミナなど）；ガラスビーズ、磁性ビーズ、金属粒子、プラスチックビーズなどの粒子またはこれらのうち少なくとも１つを含む粒子などをいう。
また、本明細書において、「誘引用修飾物質」とは、検出物質、標識物質などを作用電極の近傍に誘引させるための物質をいう。
また、本明細書において、「誘引用修飾物質」とは、検出物質、標識物質などを作用電極の近傍に誘引させるための物質をいう。
［検出装置の構成］
まず、本発明の検出物質の検出装置の一例を添付図面により説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る検出物質の検出装置を示す斜視説明図である。この検出装置１は、光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するのに用いる検出装置である。
検出装置１は、検査チップ２０が挿入されるチップ受入部１１と、検出結果を表示するディスプレイ１２とを備えている。
まず、本発明の検出物質の検出装置の一例を添付図面により説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る検出物質の検出装置を示す斜視説明図である。この検出装置１は、光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出するのに用いる検出装置である。
検出装置１は、検査チップ２０が挿入されるチップ受入部１１と、検出結果を表示するディスプレイ１２とを備えている。
図２は、図１に示される検出装置１の構成を示すブロック図である。検出装置１は、ディスプレイ１２と、光源１３と、電流計（電流測定部）１４と、電源（電位印加部）１５と、Ａ／Ｄ変換部１６と、制御部１７とを備えている。
光源１３は、検査チップ２０の作用電極上に存在させた検出物質に光を照射して当該検出物質を励起させる。かかる光源１３は、後述の検査チップ２０の作用電極の電子受容面側に配置されていてもよい。また、光源１３は、後述の検査チップ２０の作用電極の電子受容面の反対側に配置されていてもよい。光源１３は、励起光を発生する光源であればよい。かかる光源としては、例えば、蛍光灯、ブラックライト、殺菌ランプ、白熱電球、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀−キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤなど）、レーザー（炭酸ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザー）、太陽光などが挙げられる。前記光源のなかでは、蛍光灯、白熱電球、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤ、レーザーまたは太陽光が好ましい。前記光源のなかでは、レーザーがより好ましい。前記光源は、必要に応じて、分光器やバンドパスフィルタにより、特定波長領域の光のみが放出されるものであってもよい。
電流計１４は、励起された検出物質から放出される電子に起因して検査チップ１０内を流れる電流を測定する。
電源１５は、検査チップ２０に設けられた電極に対して所定の電位を印加する。
Ａ／Ｄ変換部１６は、電流計１４によって測定された光電流値をデジタル変換する。
制御部１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成され、ディスプレイ１２、光源１３、電流計１４および電源１５の動作を制御する。また、制御部１７は、Ａ／Ｄ変換部１６でデジタル変換された光電流値を、予め作成された光電流値と検出物質の量との関係を示す検量線に基づき、検出物質の量を概算する。
ディスプレイ１２は、制御部１７で概算された検出物質の量を表示する。
光源１３は、検査チップ２０の作用電極上に存在させた検出物質に光を照射して当該検出物質を励起させる。かかる光源１３は、後述の検査チップ２０の作用電極の電子受容面側に配置されていてもよい。また、光源１３は、後述の検査チップ２０の作用電極の電子受容面の反対側に配置されていてもよい。光源１３は、励起光を発生する光源であればよい。かかる光源としては、例えば、蛍光灯、ブラックライト、殺菌ランプ、白熱電球、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀−キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤなど）、レーザー（炭酸ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザー）、太陽光などが挙げられる。前記光源のなかでは、蛍光灯、白熱電球、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤ、レーザーまたは太陽光が好ましい。前記光源のなかでは、レーザーがより好ましい。前記光源は、必要に応じて、分光器やバンドパスフィルタにより、特定波長領域の光のみが放出されるものであってもよい。
電流計１４は、励起された検出物質から放出される電子に起因して検査チップ１０内を流れる電流を測定する。
電源１５は、検査チップ２０に設けられた電極に対して所定の電位を印加する。
Ａ／Ｄ変換部１６は、電流計１４によって測定された光電流値をデジタル変換する。
制御部１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成され、ディスプレイ１２、光源１３、電流計１４および電源１５の動作を制御する。また、制御部１７は、Ａ／Ｄ変換部１６でデジタル変換された光電流値を、予め作成された光電流値と検出物質の量との関係を示す検量線に基づき、検出物質の量を概算する。
ディスプレイ１２は、制御部１７で概算された検出物質の量を表示する。
なお、検出装置１においては、検査チップとして、反射部としての反射層を有しない検査チップが用いられている場合には、光源１３に対して、検査チップを介して向かいあう位置に反射部１８が設置されていてもよい（図３参照）。かかる反射部１８は、励起光を反射することができる材料から構成されている。かかる材料としては、特に限定されないが、例えば、白金、アルミニウム、金、銀、銅などの金属、合金または金属化合物などが挙げられる。
つぎに、本発明の一実施の形態に係る検査チップの構成を説明する。図４は、本発明の一実施の形態に係る検査チップ２０を示す斜視説明図である。また、図５は、図４に示される検査チップ２０のＡＡ線での断面説明図である。
検査チップ２０は、上基板３０と、上基板３０の下方に設けられた下基板４０と、上基板３０と下基板４０とに挟まれた間隔保持部材５０とを備えている。検査チップ２０では、上基板３０と下基板４０とは、一側部において重複して配置されている。そして、上基板３０と下基板４０とが重複する部分には、間隔保持部材５０が介在している。
上基板３０は、図６（Ａ）に示されるように、基板本体３０ａから構成されている。この基板本体３０ａには、検出物質を含む試料などを内部に注入するための試料注入口３０ｂが設けられている。この試料注入口３０ｂは、基板本体３０ａにおいて、間隔保持部材５０が介装される部分よりも内側に設けられている。
基板本体３０ａは、矩形状に形成されている。なお、かかる基板本体３０ａの形状は、特に限定されるものではなく、多角形形状、円盤状などであってもよい。基板の作製および取り扱いの簡便性の観点から、好ましくは矩形状である。基板本体３０ａを構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド樹脂などのプラスチック類、金属などの無機材料などが挙げられる。これらのなかでは、光の透過性、十分な耐熱性、耐久性、平滑性などを確保し、かつ材料に要するコストを低減させる観点から、好ましくはガラスである。基板本体３０ａの厚さは、十分な耐久性を確保する観点から、好ましくは０．０１〜１ｍｍ、より好ましくは０．１〜０．７ｍｍ、さらに好ましくは約０．５ｍｍである。また、基板本体３０ａの大きさは、特に限定されないが、多種類の検出物質や被検物質の検出（多項目）を前提とした場合には項目数によるが、通常、２０ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさである。
下基板４０は、図６（Ｂ）に示されるように、基板本体４０ａと、作用電極６１と、対極６６と、参照電極６９とを備えている。基板本体４０ａは、上基板３０の基板本体３０ａと略同寸法の矩形状に形成されている。この基板本体４０ａの表面には、作用電極６１と、この作用電極６１に接続されている電極リード７１と、対極６６と、この対極６６に接続された電極リード７２と、参照電極６９と、この参照電極６９に接続された電極リード７３とが形成されている。
基板本体４０ａを構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド樹脂などのプラスチック類、金属などの無機材料などが挙げられる。これらのなかでは、十分な光の透過性、耐熱性、耐久性、平滑性などを確保し、かつ材料に要するコストを低減させる観点から、好ましくはガラスである。
基板本体４０ａの厚さおよび大きさは、前記上基板３０の基板本体３０ａを構成する材料、基板本体３０ａの厚さおよび大きさと同様である。
作用電極６１は、ほぼ四角形状に形成されている。作用電極６１は、基板本体４０ａの一側部〔図６（Ｂ）の右側〕に配置されている。電極リード７１は、作用電極６１から基板本体４０ａの他側部〔図６（Ｂ）の左側〕に向けて延びている。また、対極６６は、基板本体４０ａ上において、作用電極６１よりも外側〔図６（Ｂ）において、作用電極６１の右側〕に配置されている。電極リード７２は、対極６６から、作用電極６１を迂回して、基板本体４０ａの他側部〔図６（Ｂ）の左側〕に向けて延びている。さらに、参照電極６９は、作用電極６１を挟んで、対極６６と対向する位置に配置されている。電極リード７３は、参照電極６９から基板本体４０ａの他側部〔図６（Ｂ）の左側〕に向けて延びている。そして、作用電極６１の電極リード７１と、対極６６の電極リード７２と参照電極６９の電極リード７３とは、基板本体４０ａの他側部において互いに並列するように配置されている。
作用電極６１は、図７（ａ）に示されるように、作用電極本体６２と、絶縁層６５と、反射層８０とから構成されている。作用電極６１においては、基板本体４０ａの表面に、順に、反射部としての反射層８０、絶縁層６５および作用電極本体６２が形成されている。
作用電極本体６２は、導電層６３と、この導電層６３の表面に形成された電子受容層６４とからなる。
導電層６３は、励起光を透過する導電性材料〔以下、「作用電極材料（Ａ）」ともいう〕からなる。前記作用電極材料（Ａ）としては、例えば、周期表１２族元素、１３族元素または１４族元素の原子を含み、かつ光透過性および導電性を示す材料などが挙げられる。前記材料としては、特に限定されないが、ホウ素をドーパントとして含む酸化亜鉛、アルミニウムをドーパントとして含む酸化亜鉛、ガリウムをドーパントとして含む酸化亜鉛、インジウムをドーパントとして含む酸化亜鉛などの酸化亜鉛系材料；酸化インジウム、スズをドーパントとして含む酸化インジウムなどの酸化インジウム系材料；酸化スズ、アンチモンをドーパントとして含む酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素をドーパントとして含む酸化スズ（ＦＴＯ）などの酸化スズ系材料；タンタルをドーパントとして含む酸化チタン、ニオブをドーパントとして含む酸化チタンなどの酸化チタン系材料などが挙げられる。前記導電層６３の厚さは、好ましくは１〜１０００ｎｍ、さらに好ましくは１０〜２００ｎｍである。
なお、前記導電層６３は、光透過性および導電性を有するのであれば、ガラス、プラスチックなどの光透過性の非導電性物質からなる非導電性基材の表面に導電性を有する材料からなる導電材層が設けられた複合基材であってもよい。前記導電材層の形状は、薄膜状およびスポット状のいずれであってもよい。この場合、作用電極６１の厚さは、好ましくは１〜１０００ｎｍ、さらに好ましくは１０〜２００ｎｍである。導電材層を構成する導電性を有する材料としては、例えば、スズをドーパントとして含む酸化インジウム、フッ素をドーパントとして含む酸化スズ、アンチモンをドーパントとして含む酸化スズ、ガリウムをドーパントとして含む酸化亜鉛、アルミニウムをドーパントとして含む酸化亜鉛などが挙げられる。これらのなかでは、好ましくはスズを含む酸化インジウムおよびフッ素を含む酸化スズである。
導電層６３は、例えば、当該導電層６３を構成する材料の種類に応じた膜形成方法により形成させることができる。膜形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、インプリント法、スクリーン印刷法、めっき処理法、ゾルゲル法、スピンコート法、浸漬法、気相蒸着法などが挙げられる。
電子受容層６４は、光透過性を有している。また、電子受容層６４は、電子を受容可能な物質（電子受容物質）を含んでいる。前記電子受容物質は、光励起された標識物質（後述）からの電子注入が可能なエネルギー準位をとり得る物質であればよい。ここで、「光励起された標識物質からの電子注入が可能なエネルギー準位」とは、例えば、電子受容性物質として半導体を用いる場合には、伝導帯（コンダクションバンド）を意味する。すなわち、前記電子受容物質は、標識物質（後述）の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位よりも低いエネルギー順位を有すればよい。前記電子受容物質としては、特に限定されないが、例えば、酸化インジウム、スズをドーパントとして含む酸化インジウムなどの酸化インジウム系材料；酸化スズ、アンチモンをドーパントとして含む酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素をドーパントとして含む酸化スズ（ＦＴＯ）などの酸化スズ系材料などが挙げられる。これらのうち、スズをドーパントとして含む酸化インジウムまたはフッ素をドーパントとして含む酸化スズは、電子受容物質としてのみならず導電性基材としても機能する性質を有する。そのため、これらの材料を使用することにより導電性基材を用いることなく電子受容層のみで作用電極として機能させることができる。なお、導電層６３が前記複合基材である場合、電子受容層６４は、前記導電材層上に形成される。電子受容層６４の厚さは、通常、０．１〜１００ｎｍ、好ましくは０．１〜１０ｎｍである。かかる電子受容層６４は、電子受容層６４を構成する材料の種類に応じて、導電層６３の形成に用いられる手法と同様の手法により形成させることができる。
絶縁層６５は、絶縁体材料から構成されている。前記絶縁体材料としては、透明性を有する絶縁体材料であれば特に限定されない。例えば、ガラス、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、フッ化物樹脂などの合成樹脂、プラスチック類などが挙げられる。かかる絶縁層６５は、絶縁体材料の種類に応じた手法により形成させることができる。前記手法としては、例えば、スパッタリング法、蒸着法、スクリーン印刷法、スピンコート法、インプリント法、スプレーコーティング法などが挙げられる。
反射層８０は、励起光を反射することができる材料から構成されている。かかる材料としては、特に限定されないが、例えば、白金、アルミニウム、金、銀、鉛、鈴、ニッケル、ロジウムなどの金属、合金、または金属化合物などが挙げられる。反射層８０は、作用電極本体６２と同じ形状および大きさを有していてもよい。また、反射層８０は、作用電極本体６２を透過した励起光を反射することができるのであればよい。したがって、反射層８０の大きさは、作用電極本体６２上の光照射位置の大きさと同じであるかそれ以上の大きさであってもよい。反射層８０は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、スクリーン印刷、メッキ処理法、インプリント法、スピンコート法などにより形成させることができる。反射層８０の表面は、作用電極本体６２を透過した励起光を効率よく反射させる観点から、平坦であることが望ましい。
なお、本発明においては、図７（ｂ）に示されるように、作用電極６１は、電子受容層６４と、絶縁層６５と、反射層８０とから構成されていてもよい。この場合、作用電極６１においては、基板本体４０ａの表面に、順に、反射層８０、絶縁層６５および電子受容層６４が形成されている。
上記実施形態における作用電極６１は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板本体４０ａの表面に反射層を備えているが、これに限らず、基板本体４０ａが反射層を兼ねることもできる。このとき、基板本体４０ａの材料として、例えば金属などの無機材料を用いることができる。
上記実施形態における作用電極６１は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板本体４０ａの表面に反射層を備えているが、これに限らず、基板本体４０ａが反射層を兼ねることもできる。このとき、基板本体４０ａの材料として、例えば金属などの無機材料を用いることができる。
作用電極６１には、シランカップリング剤などを用いた表面処理が施されていてもよい。かかる表面処理により、作用電極６１の表面を親水性または疎水性を有するように適宜調節することができる。前記シランカップリング剤としては、例えば、アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）などのカチオン性シランカップリング剤などが挙げられる。
また、作用電極６１の作用電極本体６２の電子受容面６２ａ上には捕捉物質が固定化されていてもよい。前記捕捉物質は、検出物質を捕捉することができる物質であればよい。捕捉物質としては、例えば、核酸、タンパク質、ペプチド、糖鎖、抗体、特異的な認識能を持つナノ構造体などが挙げられる。かかる捕捉物質は、検出物質の種類に応じて、適宜選択することができる。電子受容面６２ａ上における捕捉物質の量は、用途および目的に応じて適宜設定することが好ましい。電子受容面６２ａへの捕捉物質の固定は、作用電極本体６２に化学吸着する結合基などを介して行うことができる。前記結合基としては、例えば、チオール基、ヒドロキシル基、リン酸基、カルボキシル基、カルボニル基、アルデヒド基、スルホン酸基、アミノ基などが挙げられる。また、光硬化性樹脂を用いた方法や、物理吸着により、捕捉物質を固定することもできる。
対極６６は、導電性材料からなる金属層からなる。前記導電性材料としては、例えば、金、銀、銅、カーボン、白金、パラジウム、クロム、アルミニウム、ニッケルなどの金属またはこれらの少なくとも１つを含む合金、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、ＡＴＯ、ＦＴＯなどの金属酸化物、チタン、酸化チタン、窒化チタンなどのチタン化合物などが挙げられる。前記金属層の厚さは、好ましくは１〜１０００ｎｍ、より好ましくは１０〜２００ｎｍである。
参照電極６９は、導電性材料からなる金属層からなる。前記導電性材料としては、例えば、金、銀、銅、カーボン、白金、パラジウム、クロム、アルミニウム、ニッケルなどの金属またはこれらの少なくとも１つを含む合金、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、ＡＴＯ、ＦＴＯなどの金属酸化物、チタン、酸化チタン、窒化チタンなどのチタン化合物などが挙げられる。前記金属層の厚さは、好ましくは１〜１０００ｎｍ、より好ましくは１０〜２００ｎｍである。なお、本実施の形態では、参照電極６９を設けているが、本発明においては、参照電極６９を設けなくてもよい。対極６６に用いる電極の種類、膜厚にもよるが、電圧降下の影響が僅かな小さな電流（例えば、１μＡ以下）を測定する場合は、対極６６が参照電極６９を兼ねていてもよい。一方、大きな電流を測定する場合、電圧降下の影響を抑制し、作用電極６１に印加する電圧を安定化させる観点から、参照電極６９を設けることが好ましい。
間隔保持部材５０は、矩形の環状体形状に形成され、絶縁体であるシリコーンゴムからなっている。この間隔保持部材５０は、作用電極６１、対極６６および参照電極６９が互いに対向する領域を取り囲むように配置されている（図５および図６参照）。上基板３０と下基板４０との間には間隔保持部材５０の厚さに相当する間隔が形成されている。これにより、各電極６１，６６，６９の間には試料や電解液を収容するための空間２０ａが形成されている（図５参照）。間隔保持部材５０の厚さは、通常、０．２〜３００μｍである。本発明においては、間隔保持部材５０を構成する材料として、シリコーンゴムの代わりに、例えば、ポリエステルフィルム製両面テープなどを用いることもできる。
〔検出装置および検査チップの変形例〕
なお、本発明においては、反射部が、検出装置において、前記作用電極本体から離れた位置に設けられていてもよい。具体的には、例えば、図８に示されるように、反射部としての反射層８１が、基板本体４０ａにおける作用電極６１が形成された面とは反対面側に設けられていてもよい。この場合、図９（ａ）に示されるように、絶縁層としての基板本体４０ａの一方の面に反射層８１が形成され、かつ他方の面に、順に、導電層６３および電子受容層６４が形成されていてもよい。また、図９（ｂ）に示されるように、絶縁層としての基板本体４０ａの一方の面に反射層８１が形成され、かつ他方の面に電子受容層６４が形成されていてもよい。なお、図９（ａ）及び（ｂ）の構成では、基板本体４０ａとして、ガラス、プラスチック類など透明性を有する絶縁性材料を用いることができる。
なお、本発明においては、反射部が、検出装置において、前記作用電極本体から離れた位置に設けられていてもよい。具体的には、例えば、図８に示されるように、反射部としての反射層８１が、基板本体４０ａにおける作用電極６１が形成された面とは反対面側に設けられていてもよい。この場合、図９（ａ）に示されるように、絶縁層としての基板本体４０ａの一方の面に反射層８１が形成され、かつ他方の面に、順に、導電層６３および電子受容層６４が形成されていてもよい。また、図９（ｂ）に示されるように、絶縁層としての基板本体４０ａの一方の面に反射層８１が形成され、かつ他方の面に電子受容層６４が形成されていてもよい。なお、図９（ａ）及び（ｂ）の構成では、基板本体４０ａとして、ガラス、プラスチック類など透明性を有する絶縁性材料を用いることができる。
また、本発明においては、作用電極６１、対極６６および参照電極６９は、各電極が他の電極と接触しないように間隔保持部材５０の枠内に配置されていればよい。したがって、作用電極６１、対極６６および参照電極６９は、異なる基板本体上に形成されてもよい。すなわち、検査チップは、基板本体３１ａに試料注入口３１ｂおよび参照電極７３が形成された上基板３１〔図１０（Ａ）参照〕と、基板本体４１ａに作用電極６１および対極６６が形成された下基板４１〔図１０（Ｂ）参照〕とを有するものであってもよい。また、検査チップは、基板本体３２ａに試料注入口３２ｂ、対極６６および参照電極６９が形成された上基板３２〔図１１（Ａ）参照〕と、基板本体４２ａに作用電極６１が形成された下基板４２〔図１１（Ｂ）参照〕とを有するものであってもよい。
さらに、本発明においては、対極６６および参照電極６９は、基板本体上に形成された薄膜状の電極でなくてもよい。すなわち、検査チップは、基板本体３３ａに試料注入口３３ｂが形成された上基板３３〔図１２（Ａ）参照〕と、基板本体４３ａに作用電極６１が形成された下基板４３〔図１２（Ｂ）参照〕と、部材本体５１ａに対極６６および参照電極６９が設けられた間隔保持部材５１とを有するものであってもよい。この場合、対極６６および参照電極６９の少なくともいずれかが間隔保持部材の部材本体に設けられていればよい。そして、上基板および下基板のいずれかに、部材本体に設けた電極以外の電極が設けられていればよい。
また、本発明においては、絶縁層６５が基板本体としての機能を兼ね備えていてもよい。この場合、基板本体を省略することができる。
また、本発明においては、絶縁層６５が基板本体としての機能を兼ね備えていてもよい。この場合、基板本体を省略することができる。
［検出物質の検出方法］
本発明の検出物質の検出方法は、光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出する検出物質の検出方法であって、
（１−１） 前記作用電極本体上に、検出物質を存在させる工程、
（１−２） 前記作用電極本体上の検出物質に、励起光を照射する工程、
（１−３） 前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射させる工程、および
（１−４） 前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む方法である。方法１には、上述した検出装置および検査チップを用いることができるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
本発明の検出物質の検出方法は、光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、光励起により電子を生じる検出物質を光電気化学的に検出する検出物質の検出方法であって、
（１−１） 前記作用電極本体上に、検出物質を存在させる工程、
（１−２） 前記作用電極本体上の検出物質に、励起光を照射する工程、
（１−３） 前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射させる工程、および
（１−４） 前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む方法である。方法１には、上述した検出装置および検査チップを用いることができるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
方法１は、検出物質の検出に際して、作用電極本体を透過した励起光を作用電極本体上の検出物質に向けて反射させる点に１つの大きな特徴がある。
通常、作用電極本体を透過した励起光を反射させずに、励起光強度を大きくした場合、シグナルの増加とともに、ノイズの著しい増加を招く。そのため、検出感度が著しく低下する。
しかしながら、透過した励起光を反射させる方法１では、作用電極本体を透過した励起光を反射させない場合と比べて、予想外にもノイズの増加を抑制しつつ、シグナルを増加させることができる。したがって、方法１によれば、高い検出感度を確保することができる。
通常、作用電極本体を透過した励起光を反射させずに、励起光強度を大きくした場合、シグナルの増加とともに、ノイズの著しい増加を招く。そのため、検出感度が著しく低下する。
しかしながら、透過した励起光を反射させる方法１では、作用電極本体を透過した励起光を反射させない場合と比べて、予想外にもノイズの増加を抑制しつつ、シグナルを増加させることができる。したがって、方法１によれば、高い検出感度を確保することができる。
方法１は、前記工程（１−１）を行なう手法の種類により、下記方法１−１と、方法１−２とに大別することができる。方法１−１は、検出物質を捕捉する捕捉物質を用いる方法である（図１３および図１４参照）。また、方法１−２は、検出物質を作用電極本体に誘引させる方法である（図１９および図２０参照）。
そこで、まず、方法１−１について、図面を参照して、説明する。図１３は、本発明の一実施の形態に係る検出物質の検出方法（方法１−１）の処理手順を示すフローチャートである。また、図１４は、本発明の一実施の形態に係る検出物質の検出方法（方法１−１）の各工程の概略説明図である。ここでは、上述した検査チップ２０を用い、検出装置１により検出物質を検出する場合を例として挙げて説明する。
そこで、まず、方法１−１について、図面を参照して、説明する。図１３は、本発明の一実施の形態に係る検出物質の検出方法（方法１−１）の処理手順を示すフローチャートである。また、図１４は、本発明の一実施の形態に係る検出物質の検出方法（方法１−１）の各工程の概略説明図である。ここでは、上述した検査チップ２０を用い、検出装置１により検出物質を検出する場合を例として挙げて説明する。
方法１−１では、まず、ユーザーは、検査チップ２０の試料注入口３０ｂから検出物質を含む液体試料を注入する。これにより、捕捉物質２１０が固定された作用電極本体６２と、検出物質２０１とが接触する。そして、作用電極本体６２上の捕捉物質２１０に、検出物質２０１が捕捉される〔前記工程（１−１）に対応、図１３中、「検出物質捕捉工程（工程Ｓ１−１）」および図１４中、（Ａ）および（Ｂ）を参照〕。かかる工程により、作用電極本体６２上に、検出物質２０１を存在させることができる。
かかる工程Ｓ１−１では、検出物質の捕捉は、捕捉物質２１０と検出物質２０１とが結合する条件下で行なうことができる。前記条件は、検出物質２０１の種類などに応じて適宜選択することができる。例えば、検出物質２０１が核酸を含む場合、捕捉物質２１０による検出物質２０１の捕捉は、リン酸緩衝生理的食塩水などの溶液の存在下で行なうことができる。
ここで、捕捉物質２１０は、検出物質２０１の種類に応じて適宜選択される。例えば、検出物質２０１が核酸を含む場合、捕捉物質２１０は、かかる核酸にハイブリダイズする核酸プローブまたは前記核酸に対する抗体であればよい。また、検出物質２０１がタンパク質またはペプチドを含む場合、捕捉物質２１０は、かかるタンパク質またはペプチドに対する抗体、タンパク質に対するリガンド、ペプチドに対するレセプタータンパク質などであればよい。
なお、かかる工程Ｓ１−１では、検出物質２０１が結合した被検物質を捕捉物質２１０により捕捉しているが、これに限らず、捕捉物質２１０により被検物質を捕捉した後に、検出物質２０１で捕捉物質２１０と被検物質との複合体を修飾するようにしてもよい。
かかる工程Ｓ１−１では、ユーザーは、必要に応じて、作用電極６１を洗浄してもよい。これにより、検出物質２０１以外の物質（夾雑物質）を除去することができる。前記洗浄は、捕捉物質２１０および検出物質２０１の種類に応じた手法などにより行なうことができる。例えば、捕捉物質２１０および検出物質２０１がいずれも核酸を含む場合、洗浄液としては、ＳＳＣ（１×ＳＳＣの組成：０．１５Ｍ塩化ナトリウム、０．０１５Ｍクエン酸ナトリウム、ｐＨ７．０）と界面活性剤とを含む溶液などが挙げられる。この場合、かかる洗浄液は、ＳＳＣの濃度がより低く、かつ界面活性剤の濃度がより高いほど、夾雑物質を高い効率で除去することができる。
つぎに、ユーザーは、検出装置１のチップ受入部１１に、工程Ｓ１−１後の検査チップ２０をセットする。そして、ユーザーは、検出装置１の動作を開始させる。このとき、まず、検出装置１の光源１３によって、作用電極本体６２上の検出物質２０１に向けて励起光が照射される〔前記工程（１−２）に対応、図１３中、「励起光照射工程（工程Ｓ１−２）」および図１４（Ｃ）中の「励起光」参照〕。そして、作用電極６１の反射層８０によって、作用電極本体６２を透過した励起光が、作用電極本体６２上の検出物質２０１に向けて反射される〔前記工程（１−３）に対応、図１３中、「励起光反射工程（工程Ｓ１−３）」および図１４（Ｃ）中の「反射光」参照〕。その後、検出物質２０１の光励起により生じた光電流が、電流計１４で測定される〔前記工程（１−４）に対応、図１３中、電流測定工程（工程Ｓ１−４）参照〕。
かかる工程Ｓ１−２〜工程Ｓ１−４は、電解液の存在下に行なわれる。なお、本明細書では、工程Ｓ１−２〜工程Ｓ１−４の一連の工程を便宜上別個に説明している。しかし、実際には、これらの工程Ｓ１−２〜工程Ｓ１−４は、実質的に同時に行なわれる。
前記電解液として、酸化された状態の標識物質に電子を供給しうる塩からなる電解質と、非プロトン性極性溶媒、プロトン性極性溶媒または非プロトン性極性溶媒とプロトン性極性溶媒との混合物とを含む溶液を用いることができる。この電解液は、所望により、他の成分をさらに含んでいてもよい。前記電解質としては、例えば、ヨウ化物、臭化物、金属錯体、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、これらの混合物などが挙げられる。前記電解質の具体例としては、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウムなどの金属ヨウ化物；テトラアルキルアンモニウムヨージド、ピリジニウムヨージド、イミダゾリウムヨージドなどの４級アンモニウム化合物のヨウ素塩；臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウムなどの金属臭化物；テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイドなどの４級アンモニウム化合物の臭素塩；フェロシアン酸塩、フェリシニウムイオンなどの金属錯体；チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸カルシウムなどのチオ硫酸塩；亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸鉄、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸カルシウムなどの亜硫酸塩；およびこれらの混合物などが挙げられる。これらのなかでは、テトラプロピルアンモニウムヨージドが好ましい。
電解液の電解質濃度は、好ましくは０．００１〜１５Ｍである。
プロトン性極性溶媒として、水、水を主体に緩衝液成分を混合した極性溶媒などを用いることができる。非プロトン性極性溶媒としては、アセトニトリル（ＣＨ３ＣＮ）などのニトリル類；プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどのカーボネート類、１，３−ジメチルイミダゾリノン、３−メチルオキサゾリノン、ジアルキルイミダゾリウム塩などの複素環化合物；ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホランなどが挙げられる。非プロトン性極性溶媒のなかでは、アセトニトリルが好ましい。プロトン性極性溶媒および非プロトン性極性溶媒は、単独で、または両者を混合して用いることができる。プロトン性極性溶媒と非プロトン性極性溶媒との混合物は、水とアセトニトリルとの混合物が好ましい。
電解液の電解質濃度は、好ましくは０．００１〜１５Ｍである。
プロトン性極性溶媒として、水、水を主体に緩衝液成分を混合した極性溶媒などを用いることができる。非プロトン性極性溶媒としては、アセトニトリル（ＣＨ３ＣＮ）などのニトリル類；プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどのカーボネート類、１，３−ジメチルイミダゾリノン、３−メチルオキサゾリノン、ジアルキルイミダゾリウム塩などの複素環化合物；ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホランなどが挙げられる。非プロトン性極性溶媒のなかでは、アセトニトリルが好ましい。プロトン性極性溶媒および非プロトン性極性溶媒は、単独で、または両者を混合して用いることができる。プロトン性極性溶媒と非プロトン性極性溶媒との混合物は、水とアセトニトリルとの混合物が好ましい。
工程Ｓ１−２においては、励起光は、電子受容面６２ａ側の光源１３から、作用電極本体６２上の検出物質２０１に対して照射される。励起光の種類は、検出物質に含まれる標識物質の種類などに応じて、適宜選択することができる。励起光の照射量は、ノイズの発生を抑制することができる範囲で適宜設定することが好ましい。
また、工程Ｓ１−３においては、透過した励起光が反射層８０によって反射される。そして、反射光が作用電極本体６２上の検出物質２０１に照射される。これにより、検出物質２０１が光励起される。
そして、工程Ｓ１−４においては、上述した検出装置１の電流計１４により、光電流が測定される。工程Ｓ１−４では、光電流の測定値は、さらに種々の演算処理に供される。まず、Ａ／Ｄ変換部１６は、光電流の測定値（光電流値）をデジタル変換する。そして、デジタル変換された光電流値が制御部１７に入力される。つぎに、制御部１７は、予め作成された光電流値と検出物質の量との関係を示す検量線に基づき、デジタル変換された光電流値から検出物質の量を概算する。そして、制御部１７は、概算された検出物質の量をディスプレイ２に表示するための検出結果画面を作成する。その後、制御部８によって作成された検出結果画面がディスプレイ２上に送信される。そして、ディスプレイ２は、検出結果画面を表示する。その後、処理が終了する。
なお、本実施の形態で用いられる検出装置１では、光源１３が検査チップ２０の電子受容面６２ａ側に配置されている。また、本実施の形態で用いられる検査チップ２０では、反射層８０が絶縁層６５を介して作用電極本体６２と一体に形成されている。
しかしながら、本発明においては、反射部および光源の配置は、特に限定されるものではない。図１５〜図１８に、励起光照射工程および励起光反射工程における光源および反射部の配置の変形例の概略説明図を示す。
しかしながら、本発明においては、反射部および光源の配置は、特に限定されるものではない。図１５〜図１８に、励起光照射工程および励起光反射工程における光源および反射部の配置の変形例の概略説明図を示す。
図１５に示される変形例に用いられる検出装置では、光源１３は、電子受容面６２ａ側に配置されている。そして、かかる検出装置では、光源１３は、作用電極本体６２から離れた位置に設けられている。また、図１５に示される変形例に用いられる検査チップでは、反射部１８は、電子受容面６２ａとは反対面側に設けられている。そして、かかる反射部１８は、作用電極本体６２から離れた位置に設けられている。なお、かかる変形例においても、作用電極本体６２における電子受容面６２ａとは反対側の表面には、絶縁層６５が形成されていてもよい（図１６参照）。
図１７に示される変形例に用いられる検出装置では、光源１３は、電子受容面６２ａの反対側に配置されている。また、検査チップでは、反射部１８は、電子受容面６２ａ側において、作用電極本体６２とは離れた位置に設けられている。かかる変形例においても、作用電極本体６２における電子受容面６２ａとは反対側の表面には、絶縁層６５が形成されていてもよい（図１８参照）。
つぎに、方法１−２について、図面を参照して、説明する。図１９は、本発明の他の実施の形態に係る検出物質の検出方法（方法１−２）の処理手順を示すフローチャートである。また、図２０は、本発明の一実施の形態に係る検出物質の検出方法（方法１−２）の各工程の概略説明図である。
方法１−２では、まず、ユーザーは、前述した検査チップ２０の試料注入口３０ｂから検出物質を含む液体試料を注入する。これにより、捕捉物質が存在しない作用電極本体６２上に、検出物質２０１が誘引される〔前記工程（１−１）に対応、図１９中、「検出物質誘引工程（工程Ｓ２−１）」および図２０中、（Ａ）および（Ｂ）を参照〕。工程Ｓ２−１により、作用電極本体６２上に、検出物質２０１を存在させることができる。
かかる工程Ｓ２−１では、例えば、ユーザーは、前述した検査チップ２０の試料注入口３０ｂから、検出物質２０１と、前記検出物質を作用電極本体６２上に誘引するための誘引液とを注入する。これにより、検出物質２０１が、その捕捉物質が存在しない作用電極６１との間で電子輸送が可能な領域に誘引される。
ここで、「捕捉物質が存在しない作用電極６１との間で電子輸送が可能な領域」は、通常、作用電極６１から０〜１０ｎｍの範囲の領域である。また、本明細書において、「捕捉物質が存在しない」とは、「捕捉物質が実質的に存在しないこと」をいう。すなわち、「捕捉物質が存在しない」という概念には、作用電極上において目的物質の実質的な捕捉に寄与しない程度に僅かに捕捉物質が存在することをも含む概念である。
作用電極６１への検出物質２０１の誘引は、検出物質２０１、誘引液および作用電極６１との間の疎水性相互作用若しくは親水性相互作用、または、作用電極６１または対極６６に電圧を印加することによる電気泳動効果を利用することなどにより行なうことができる。
本誘引工程は、例えば、
１） 誘引液の疎水性・親水性を変更することにより、検出物質２０１と作用電極６１との間の疎水性相互作用若しくは親水性相互作用を大きくすること（誘引方法１）、
２） 修飾検出物質２０１の電荷に応じて、正または負の電圧を作用電極６１に印加することにより、電気泳動効果を大きくすること（誘引方法２）
などによって行なうことができる。前記の誘引方法１および誘引方法２は、それぞれ単独で行なってもよく、両者を組み合わせて行なってもよい。
１） 誘引液の疎水性・親水性を変更することにより、検出物質２０１と作用電極６１との間の疎水性相互作用若しくは親水性相互作用を大きくすること（誘引方法１）、
２） 修飾検出物質２０１の電荷に応じて、正または負の電圧を作用電極６１に印加することにより、電気泳動効果を大きくすること（誘引方法２）
などによって行なうことができる。前記の誘引方法１および誘引方法２は、それぞれ単独で行なってもよく、両者を組み合わせて行なってもよい。
誘引方法１では、例えば、検出物質２０１が核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡなど）を含む場合、誘引液は、検出物質２０１と作用電極６１との間の疎水性相互作用または親水性相互作用を大きくして、作用電極６１の近傍に検出物質を誘引しやすくする観点から、カオトロピックイオンを含有することが好ましい。
前記カオトロピックイオンとしては、例えば、ヨウ化物イオン、臭化物イオン、グアニジンイオン、チオシアン酸イオン、トリブロモ酢酸イオン、トリクロロ酢酸イオン、過塩素酸イオン、ジクロロ酢酸イオン、硝酸イオン、塩化物イオン、酢酸イオン、バリウムイオン、カルシウムイオン、リチウムイオン、セシウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオンなどが挙げられる。
誘引液がカオトロピックイオンを含有する場合、誘引液中におけるカオトロピックイオンの濃度は、用いられるカオトロピックイオンの種類により異なる。前記濃度は、通常１．０〜８．０ｍｏｌ／Ｌである。カオトロピックイオンがグアニジンイオンである場合、誘引液中におけるカオトロピックイオンの濃度は、通常、４．０〜７．５ｍｏｌ／Ｌである。また、チオシアン酸イオンである場合、誘引液中におけるカオトロピックイオンの濃度は、通常、３．０〜５．５ｍｏｌ／Ｌである。
なお、検出物質２０１が核酸を含む場合、慣用の核酸抽出・精製方法を利用して、検出物質２０１を、作用電極６１の近傍に誘引させることができる。
前記核酸抽出・精製方法としては、液相を用いる方法、核酸結合用担体を用いる方法などが挙げられる。液相を用いる方法としては、例えば、フェノール／クロロホルム抽出法（Ｂｉｏｃｈｉｍｉｃａ ｅｔ Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ ａｃｔａ、１９６３年発行、第７２巻、ｐｐ．６１９−６２９）、アルカリＳＤＳ法（Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、１９７９年発行、第７巻、ｐｐ．１５１３−１５２３）、塩酸グアニジンを含有する緩衝液にエタノールを加え核酸を沈降させる方法（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１６２、１９８７、４６３）などが挙げられる。核酸結合用担体を用いる方法としては、ガラス粒子とヨウ化ナトリウム溶液とを用いて核酸をガラス粒子に吸着させ、単離する方法（Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ、７６−２：６１５−６１９，１９７９）や、シリカ粒子とカオトロピックイオンを用いる方法〔例えば、Ｊ．Ｃｌｉｎｉｃａｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ、１９９０年発行、第２８巻、ｐｐ．４９５−５０３、特許第２６８０４６２号公報などを参照〕などが挙げられる。シリカ粒子とカオトロピックイオンを用いる方法では、まず、核酸が結合するシリカ粒子と試料中の核酸を遊離する能力を有するカオトロピックイオンを含む溶液とを試料と混合して核酸をシリカ粒子に結合させる。つぎに、夾雑物質を洗浄により除去する。その後、シリカ粒子に結合した核酸を回収する。前記方法によれば、簡便、かつ迅速に核酸を抽出することができる。しかも、かかる方法は、ＤＮＡの抽出だけではなく、より不安定であるＲＮＡの抽出にも好適であり、純度の高い核酸が得られるという点で非常に優れている。
そこで、検出物質２０１が、核酸を含む場合、前記核酸抽出・精製方法に用いられる溶媒を誘引液として用いることにより、検出物質２０１を作用電極６１の近傍に誘引させることができる。この場合、カオトロピックイオンとして、グアニジンイオン、ヨウ化物イオン、臭化物イオン、チオシアン酸イオンまたはこれらの任意の組み合わせを用い、作用電極として核酸を結合する電極（例えば、スズを含む酸化インジウムなど）を用いることが好ましい。
そこで、検出物質２０１が、核酸を含む場合、前記核酸抽出・精製方法に用いられる溶媒を誘引液として用いることにより、検出物質２０１を作用電極６１の近傍に誘引させることができる。この場合、カオトロピックイオンとして、グアニジンイオン、ヨウ化物イオン、臭化物イオン、チオシアン酸イオンまたはこれらの任意の組み合わせを用い、作用電極として核酸を結合する電極（例えば、スズを含む酸化インジウムなど）を用いることが好ましい。
また、検出物質２０１が、核酸を含む場合、誘引液は、必要に応じて、緩衝液を含有していてもよい。前記緩衝液は、核酸を安定に保持するために一般に用いられる緩衝液であればよい。前記緩衝液は、核酸を安定に保持する観点から、中性付近、すなわちｐＨ５．０〜９．０において緩衝能を有することが好ましい。前記緩衝液としては、例えば、トリス−塩酸塩、四ホウ酸ナトリウム−塩酸、リン酸二水素カリウム−四ホウ酸ナトリウム緩衝液などが挙げられる。緩衝液の濃度は、１〜５００ｍｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
一方、誘引方法２では、検出物質２０１の電荷に応じて、正または負の電圧を作用電極に印加する。例えば、検出物質２０１が、核酸を含む場合、当該検出物質２０１における核酸部分は負に荷電している。したがって、作用電極６１に正の電圧を印加することにより、検出物質２０１を作用電極６１の近傍に誘引させることができる。
つぎに、ユーザーは、検出装置１のチップ受入部１１に、工程Ｓ２−１後の検査チップ２０をセットする。そして、ユーザーは、検出装置１の動作を開始させる。このとき、まず、検出装置１の光源１３によって、作用電極本体６２上の検出物質２０１に励起光が照射される〔前記工程（１−２）に対応、図１９中、「励起光照射工程（工程Ｓ２−２）」および図２０（Ｃ）中の「励起光」参照〕。そして、作用電極６１の反射層８０によって、作用電極本体６２を透過した励起光が、作用電極本体６２上の検出物質２０１に向けて反射される〔前記工程（１−３）に対応、図１９中、「励起光反射工程（工程Ｓ２−３）」および図２０（Ｃ）中の「反射光」参照〕。その後、検出装置１の電流計１４によって、検出物質２０１の光励起により生じた光電流が測定される〔前記工程（１−４）に対応、図１９中、電流測定工程（工程Ｓ２−４）参照〕。
かかる工程Ｓ２−２〜工程Ｓ２−４は、電解液の存在下に行なわれる。したがって、前記工程Ｓ２−１において誘引液を用いた場合には、必要に応じて、当該誘引液を電解液に置換する。なお、誘引液が、酸化された状態の標識物質に電子を供給する性質を有し、検出物質の光電気化学的な検出が可能である場合、検出工程において、この誘引液をそのまま用いてもよい。
工程Ｓ２−２〜工程Ｓ２−４は、前記方法１−１の工程Ｓ１−２〜工程Ｓ１−４と同様に実施することができる。
なお、方法１−２では、検出物質を捕捉する捕捉物質が存在しない作用電極が用いられている。したがって、作用電極６１を簡便な処理で洗浄することができ、再利用することができる。作用電極６１の洗浄は、紫外線―オゾン洗浄（ＵＶ-Ｏ3洗浄）などにより行なうことができる。前記ＵＶ-Ｏ3洗浄では、紫外線による有機化合物の分解とＯ3の生成および分解の過程における強力な酸化作用により有機化合物が分解され、電極の表面から除去される。
また、検出物質が核酸を含む場合、適切な溶液中で、作用電極上にマイナスの電圧を印加することで、修飾検出物質２４０ａを作用電極６１から解離させることもできる。これは、核酸がマイナスに帯電しているからである。前記溶液としては、例えば、リン酸緩衝生理的食塩水（ＰＢＳ）、ＴＥＢ〔組成：１０ｍＭトリス塩酸緩衝液、１ｍＭ ＥＤＴＡ〕水などが挙げられる。
なお、方法１−２では、検出物質を捕捉する捕捉物質が存在しない作用電極が用いられている。したがって、作用電極６１を簡便な処理で洗浄することができ、再利用することができる。作用電極６１の洗浄は、紫外線―オゾン洗浄（ＵＶ-Ｏ3洗浄）などにより行なうことができる。前記ＵＶ-Ｏ3洗浄では、紫外線による有機化合物の分解とＯ3の生成および分解の過程における強力な酸化作用により有機化合物が分解され、電極の表面から除去される。
また、検出物質が核酸を含む場合、適切な溶液中で、作用電極上にマイナスの電圧を印加することで、修飾検出物質２４０ａを作用電極６１から解離させることもできる。これは、核酸がマイナスに帯電しているからである。前記溶液としては、例えば、リン酸緩衝生理的食塩水（ＰＢＳ）、ＴＥＢ〔組成：１０ｍＭトリス塩酸緩衝液、１ｍＭ ＥＤＴＡ〕水などが挙げられる。
なお、方法１−２では、工程Ｓ２−１において、検出物質２０１に誘引用修飾物質を付加して、得られた修飾検出物質を用いてもよい。前記誘引用修飾物質としては、例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡなどの核酸などが挙げられる。
［被検物質の検出方法］
つぎに、本発明の被検物質の検出方法を説明する。
本発明の被検物質の検出方法は、光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、被検物質を光電気化学的に検出する被検物質の検出方法であって、
（２−１） 被検物質と、この被検物質を捕捉する結合物質が標識物質で標識された標識結合物質とを接触させ、被検物質と標識結合物質との複合体を形成する工程、
（２−２） 前記作用電極本体上に、少なくとも標識物質を存在させる工程、
（２−３） 前記作用電極本体上の標識物質に、励起光を照射する工程、
（２−４） 前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の標識物質に向けて反射させる工程、および
（２−５） 前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む方法である。本発明の一実施の形態に係る被検物質の検出方法〔「方法２」という〕の処理手順を図２１に示す。方法２には、上述した検出装置、検査チップおよび検出セットを用いることができるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
つぎに、本発明の被検物質の検出方法を説明する。
本発明の被検物質の検出方法は、光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、被検物質を光電気化学的に検出する被検物質の検出方法であって、
（２−１） 被検物質と、この被検物質を捕捉する結合物質が標識物質で標識された標識結合物質とを接触させ、被検物質と標識結合物質との複合体を形成する工程、
（２−２） 前記作用電極本体上に、少なくとも標識物質を存在させる工程、
（２−３） 前記作用電極本体上の標識物質に、励起光を照射する工程、
（２−４） 前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の標識物質に向けて反射させる工程、および
（２−５） 前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む方法である。本発明の一実施の形態に係る被検物質の検出方法〔「方法２」という〕の処理手順を図２１に示す。方法２には、上述した検出装置、検査チップおよび検出セットを用いることができるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
方法２は、前記工程（２−２）を行なう手法の種類により、下記方法２−１と、方法２−２とに大別することができる。方法２−１は、検出物質を捕捉する捕捉物質を用いる方法である（図２１参照）。また、方法２−２は、検出物質を作用電極本体に誘引させる方法である（図２３参照）。
そこで、まず、方法２−１について、図面を参照して、説明する。図２１は、本発明の一実施の形態に係る被検物質の検出方法（方法２−１）の処理手順を示すフローチャートである。また、図２２は、本発明の一実施の形態に係る被検物質の検出方法（方法２１−１）の各工程の概略説明図である。
方法２−１は、前記方法１−１に対応する方法である。方法２−１は、以下の工程が含まれている点で、方法１−１と異なっている。
− 被検物質を、この被検物質を捕捉する固相で捕捉する工程〔図２１中、被検物質捕捉工程（工程Ｓ３−１）〕、
− 前記被検物質に、この被検物質を捕捉する結合物質が標識物質で標識された標識結合物質を付加する工程〔図２１中、標識結合物質付加工程（工程Ｓ３−２）〕、
− 被検物質を含む固相を単離する工程〔図２１中、単離工程（工程Ｓ３−３）〕、および
− 被検物質の量に応じて、固相から少なくとも標識物質を分離する工程〔図２１中、分離工程（工程Ｓ３−４）〕。ここでは、上述した検査チップ２０を用い、検出装置１により被検物質を検出する場合を例として挙げて説明する。
− 被検物質を、この被検物質を捕捉する固相で捕捉する工程〔図２１中、被検物質捕捉工程（工程Ｓ３−１）〕、
− 前記被検物質に、この被検物質を捕捉する結合物質が標識物質で標識された標識結合物質を付加する工程〔図２１中、標識結合物質付加工程（工程Ｓ３−２）〕、
− 被検物質を含む固相を単離する工程〔図２１中、単離工程（工程Ｓ３−３）〕、および
− 被検物質の量に応じて、固相から少なくとも標識物質を分離する工程〔図２１中、分離工程（工程Ｓ３−４）〕。ここでは、上述した検査チップ２０を用い、検出装置１により被検物質を検出する場合を例として挙げて説明する。
方法２−１では、まず、ユーザーは、被検物質Ｓと、被検物質Ｓを捕捉する固相２２０とを接触させる〔工程Ｓ３−１、図２２（Ａ）参照〕。これにより、被検物質Ｓを、固相２２０に捕捉させる〔図２２（Ｂ）参照〕。
固相２２０は、被検物質Ｓを捕捉する捕捉物質２２１が固定化された固相本体２２２からなる。捕捉物質２２１としては、前記方法１−１で用いられた捕捉物質２１０と同様の物質が挙げられる。なお、固相２２０に用いる捕捉物質２２１と、後述の捕捉工程（工程Ｓ３−５）で用いられる捕捉物質とは、互いに異なる種類の物質であるか、または被検物質における認識部位が互いに異なる物質である。
被検物質Ｓと、固相２２０との接触は、例えば、容器内で行なうことができる。被検物質Ｓと、固相２２０との接触は、被検物質Ｓと捕捉物質２２１とが結合する条件下でおこなうことができる。前記条件は、被検物質Ｓおよび捕捉物質２２１の種類などに応じて適宜選択することができる。
その後、ユーザーは、被検物質Ｓを捕捉した固相２３０に標識結合物質（検出物質２０１）を付加する〔工程Ｓ３−２〕。これにより、標識結合物質（検出物質２０１）と被検物質Ｓとの複合体を含む固相２３１が得られる〔図２２（Ｃ）参照〕。
固相２３０への標識結合物質（検出物質２０１）の付加は、被検物質Ｓと標識結合物質（検出物質２０１）とが結合する条件下で行なうことができる。前記条件は、被検物質Ｓおよび標識結合物質（検出物質２０１）の種類などに応じて適宜選択することができる。
固相２３０への標識結合物質（検出物質２０１）の付加は、被検物質Ｓと標識結合物質（検出物質２０１）とが結合する条件下で行なうことができる。前記条件は、被検物質Ｓおよび標識結合物質（検出物質２０１）の種類などに応じて適宜選択することができる。
つぎに、ユーザーは、標識結合物質（検出物質２０１）と被検物質Ｓとの複合体を含む固相２３１を単離する〔工程Ｓ３−３〕。
工程Ｓ３−３において、固相２３１の単離方法は、固相本体２２２の種類等に応じて適宜選択することができる。例えば、固相本体２２２が磁気ビーズである場合、磁石に固相２３１が引き寄せられる。この場合、磁石を用いることにより、固相２３１を簡単に単離することができる。また、固相本体２２２が基板である場合、基板上の溶液を新しい溶液に置換することにより、被検物質Ｓ以外の成分を除去することができる。この場合、溶液の置換により、固相２３１を簡単に単離することができる。
工程Ｓ３−３において、固相２３１の単離方法は、固相本体２２２の種類等に応じて適宜選択することができる。例えば、固相本体２２２が磁気ビーズである場合、磁石に固相２３１が引き寄せられる。この場合、磁石を用いることにより、固相２３１を簡単に単離することができる。また、固相本体２２２が基板である場合、基板上の溶液を新しい溶液に置換することにより、被検物質Ｓ以外の成分を除去することができる。この場合、溶液の置換により、固相２３１を簡単に単離することができる。
つぎに、ユーザーは、固相２３１から、被検物質の量に応じた標識結合物質（検出物質２０１）を分離する〔工程Ｓ３−４、図２２の（Ｄ）参照〕。
工程Ｓ３−４では、ユーザーは、前記工程Ｓ３−２で用いられた標識結合物質（検出物質２０１）の種類に応じた分離方法により被検物質の量に応じた標識結合物質（検出物質２０１）を分離する。例えば、被検物質Ｓが核酸であり、被検物質Ｓと相補的な配列を有する核酸を含む標識結合物質（検出物質）が用いられる場合、固相本体２２２上に形成された複合体を含む溶液を加熱することにより、被検物質の量に応じた標識結合物質（検出物質２０１）を簡単に固相２３１から分離することができる。また、標識結合物質（検出物質２０１）と被検物質Ｓとの複合体が切断可能な核酸を含む場合、制限酵素で前記切断可能な核酸中の認識配列を切断することにより、被検物質の量に応じた標識結合物質（検出物質２０１）またはその一部を得ることができる。
工程Ｓ３−４では、ユーザーは、前記工程Ｓ３−２で用いられた標識結合物質（検出物質２０１）の種類に応じた分離方法により被検物質の量に応じた標識結合物質（検出物質２０１）を分離する。例えば、被検物質Ｓが核酸であり、被検物質Ｓと相補的な配列を有する核酸を含む標識結合物質（検出物質）が用いられる場合、固相本体２２２上に形成された複合体を含む溶液を加熱することにより、被検物質の量に応じた標識結合物質（検出物質２０１）を簡単に固相２３１から分離することができる。また、標識結合物質（検出物質２０１）と被検物質Ｓとの複合体が切断可能な核酸を含む場合、制限酵素で前記切断可能な核酸中の認識配列を切断することにより、被検物質の量に応じた標識結合物質（検出物質２０１）またはその一部を得ることができる。
その後、ユーザーは、工程Ｓ３−４で分離された標識結合物質（検出物質２０１）を検査チップ２０の試料注入口３０ｂから注入する。そして、ユーザーは、検出装置１のチップ受入部１１に、検査チップ２０をセットする。そして、ユーザーは、検出装置１の動作を開始させる。捕捉工程（工程Ｓ３−５）、励起光照射工程（工程Ｓ３−６）、励起光反射工程（工程Ｓ３−７）および電流測定工程（工程Ｓ３−８）は、方法１−１における検出物質捕捉工程（工程Ｓ１−１）、励起光照射工程（工程Ｓ１−２）、励起光反射工程（工程Ｓ１−３）および電流測定工程（工程Ｓ１−４）と同様に実施することができる。なお、方法２−１では、単離工程の後に、標識結合物質付加工程を行なってもよい。また、工程Ｓ３−１〜工程Ｓ３−４を、全て、検査チップ２０内で行なってもよい。
一方、方法２−２は、前記方法１−２に対応する方法である。方法２−２は、以下の工程が含まれている点で、方法１−２と異なっている。
− 被検物質を、この被検物質を捕捉する固相で捕捉する工程〔図２３中、被検物質捕捉工程（工程Ｓ４−１）〕、
− 前記被検物質に、この被検物質を捕捉する結合物質が標識物質で標識された標識結合物質を付加する工程〔図２３中、標識結合物質付加工程（工程Ｓ４−２）〕、
− 被検物質を含む固相を単離する工程〔図２３中、単離工程（工程Ｓ４−３）〕、および
− 被検物質の量に応じて、固相から少なくとも標識物質を分離する工程〔図２３中、分離工程（工程Ｓ４−４）〕。これらの工程Ｓ４−１〜工程Ｓ４−４は、前記方法２−１における工程Ｓ３−１〜工程Ｓ３−４と同様に実施することができる。
− 被検物質を、この被検物質を捕捉する固相で捕捉する工程〔図２３中、被検物質捕捉工程（工程Ｓ４−１）〕、
− 前記被検物質に、この被検物質を捕捉する結合物質が標識物質で標識された標識結合物質を付加する工程〔図２３中、標識結合物質付加工程（工程Ｓ４−２）〕、
− 被検物質を含む固相を単離する工程〔図２３中、単離工程（工程Ｓ４−３）〕、および
− 被検物質の量に応じて、固相から少なくとも標識物質を分離する工程〔図２３中、分離工程（工程Ｓ４−４）〕。これらの工程Ｓ４−１〜工程Ｓ４−４は、前記方法２−１における工程Ｓ３−１〜工程Ｓ３−４と同様に実施することができる。
その後、誘引工程（工程Ｓ４−５）、励起光照射工程（工程Ｓ４−６）、励起光反射工程（工程Ｓ４−７）および電流測定工程（工程Ｓ４−８）を、方法１−２における検出物質誘引工程（工程Ｓ２−１）、励起光照射工程（工程Ｓ２−２）、励起光反射工程（工程Ｓ２−３）および電流測定工程（工程Ｓ２−４）と同様に実施する。なお、方法２−２においても、単離工程の後に、標識結合物質付加工程を行なってもよい。
さらに、本発明の被検物質の検出方法には、光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、光電気化学的に活性な被検物質を光電気化学的に検出する被検物質の検出方法であって、
（３−１） 前記作用電極本体上に、前記被検物質を存在させる工程、
（３−２） 前記作用電極本体上の前記被検物質に、励起光を照射する工程、
（３−３） 前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の前記被検物質に向けて反射させる工程、および
（３−４） 前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む被検物質の検出方法も含まれる〔方法３という〕。
（３−１） 前記作用電極本体上に、前記被検物質を存在させる工程、
（３−２） 前記作用電極本体上の前記被検物質に、励起光を照射する工程、
（３−３） 前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の前記被検物質に向けて反射させる工程、および
（３−４） 前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む被検物質の検出方法も含まれる〔方法３という〕。
方法３は、前記工程（３−１）を行なう手法の種類により、下記方法３−１と、方法３−２とに大別することができる。方法３−１は、被検物質を捕捉する捕捉物質を用いる方法である（図２４参照）。また、方法３−２は、被検物質を作用電極本体に誘引させる方法である（図２５参照）。
かかる方法３−１および方法３−２は、被検物質が、光電気化学的に活性な物質である場合に実施することができる。前記被検物質は、それ自体が光励起されることにより電流を生じる。そのため、方法３−１および方法３−２は、方法２−１および２−２のように、標識結合物質を被検物質に付加しなくてもよい。したがって、方法３−１および方法３−２は、それぞれ、方法１−１および方法１−２における検出物質の代わりに被検物質を用いることにより、同様に実施することができる。すなわち、方法３−１の工程Ｓ５−１〜工程Ｓ５−４は、方法１−１における検出物質の代わりに被検物質を用いることを除き、方法１−１の工程Ｓ１−１〜Ｓ１−４と同様の操作を行なうことにより実施することができる。また、方法３−２の工程Ｓ６−１〜工程Ｓ６−４は、方法１−２における検出物質の代わりに被検物質を用いることを除き、方法１−２の工程Ｓ２−１〜Ｓ２−４と同様の操作を行なうことにより実施することができる。
以下、実施例などにより、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（製造例１）
（１）電極および反射部の形成
スパッタリング法により、二酸化ケイ素（ガラス）からなる基板本体１４１ａの表面に、スズをドープした酸化インジウムからなる薄膜（厚さ約２００ｎｍ）からなる作用電極１６１を形成させた〔図２６（Ａ）参照〕。前記薄膜は、導電層と電子受容層とを兼ねている。なお、便宜上、作用電極１６１を第１の領域１６１ａと第２の領域１６１ｂに分けた。つぎに、スパッタリング法により、基板本体１４１ａにおける作用電極１６１と同一表面（以下、「電極面」という）上に、白金薄膜からなる対極１６６と、白金薄膜からなる参照電極１６９を形成させた〔図２６（Ａ）参照〕。その後、スパッタリング法により、前記基板本体１４１ａの電極面とは反対側の面に、白金薄膜からなる反射層１８１を形成させた〔図２６（Ｃ）参照〕。前記反射層１８１は、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂに対応する位置に、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂと同じ大きさになるように形成させた。作用電極１６１の第１の領域１６１ａでは、励起光が通過する〔図２６（Ｂ）参照〕。一方、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂでは、作用電極１６１を通過した励起光が反射層１８１によって、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂ上の検出物質に向けて反射される〔図２６（Ｃ）参照〕。
（１）電極および反射部の形成
スパッタリング法により、二酸化ケイ素（ガラス）からなる基板本体１４１ａの表面に、スズをドープした酸化インジウムからなる薄膜（厚さ約２００ｎｍ）からなる作用電極１６１を形成させた〔図２６（Ａ）参照〕。前記薄膜は、導電層と電子受容層とを兼ねている。なお、便宜上、作用電極１６１を第１の領域１６１ａと第２の領域１６１ｂに分けた。つぎに、スパッタリング法により、基板本体１４１ａにおける作用電極１６１と同一表面（以下、「電極面」という）上に、白金薄膜からなる対極１６６と、白金薄膜からなる参照電極１６９を形成させた〔図２６（Ａ）参照〕。その後、スパッタリング法により、前記基板本体１４１ａの電極面とは反対側の面に、白金薄膜からなる反射層１８１を形成させた〔図２６（Ｃ）参照〕。前記反射層１８１は、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂに対応する位置に、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂと同じ大きさになるように形成させた。作用電極１６１の第１の領域１６１ａでは、励起光が通過する〔図２６（Ｂ）参照〕。一方、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂでは、作用電極１６１を通過した励起光が反射層１８１によって、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂ上の検出物質に向けて反射される〔図２６（Ｃ）参照〕。
（２）シランカップリング剤のコーティング
前記（１）で得られた基板本体１４１ａを、シランカップリング剤溶液〔１体積％ＡＰＴＥＳ含有トルエン溶液)中に１時間浸漬させた。つぎに、基板本体１４１ａを取り出し、トルエン中で２回洗浄した。その後、基板を１１０℃で１０分間加熱し、ＡＰＴＥＳを基板本体１４１ａの表面に結合させた。基板本体１４１ａを、トルエン中に浸漬させ、５分間超音波洗浄を行なった。超音波洗浄は、３回行なった。その後、脱水エタノールで基板本体１４１ａを流し、未結合のＡＰＴＥＳを基板の表面に結合させた。残存するエタノールを、ブロアで除去した。
前記（１）で得られた基板本体１４１ａを、シランカップリング剤溶液〔１体積％ＡＰＴＥＳ含有トルエン溶液)中に１時間浸漬させた。つぎに、基板本体１４１ａを取り出し、トルエン中で２回洗浄した。その後、基板を１１０℃で１０分間加熱し、ＡＰＴＥＳを基板本体１４１ａの表面に結合させた。基板本体１４１ａを、トルエン中に浸漬させ、５分間超音波洗浄を行なった。超音波洗浄は、３回行なった。その後、脱水エタノールで基板本体１４１ａを流し、未結合のＡＰＴＥＳを基板の表面に結合させた。残存するエタノールを、ブロアで除去した。
（３）捕捉物質の固定
捕捉物質であるキャプチャーＤＮＡプローブを含む水溶液〔１００μＭ ＤＮＡ〕とＵＶクロスリンキング試薬〔ジーイー・ヘルスケア・ユーケー・リミテッド（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ ＵＫ Ｌｉｍｉｔｅｄ）社製、商品名：：Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ｒｅａｇｅｎｔ Ｄ〕とを１：９（体積比）の割合で混合し、１０μＭプローブ溶液を得た。得られたプローブ溶液６μＬを作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面上に滴下した。その後、作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂに対し、ＵＶ照射装置〔商品名：ＵＶクロスリンカー〕を用いて１６０ｍＪ／ｃｍ2の紫外線光を照射した。これにより、キャプチャーＤＮＡプローブを作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面上に固定した。つぎに、超純水で作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面を洗い流した。その後、作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面に残存する超純水をブロアで除去した。
捕捉物質であるキャプチャーＤＮＡプローブを含む水溶液〔１００μＭ ＤＮＡ〕とＵＶクロスリンキング試薬〔ジーイー・ヘルスケア・ユーケー・リミテッド（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ ＵＫ Ｌｉｍｉｔｅｄ）社製、商品名：：Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ｒｅａｇｅｎｔ Ｄ〕とを１：９（体積比）の割合で混合し、１０μＭプローブ溶液を得た。得られたプローブ溶液６μＬを作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面上に滴下した。その後、作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂに対し、ＵＶ照射装置〔商品名：ＵＶクロスリンカー〕を用いて１６０ｍＪ／ｃｍ2の紫外線光を照射した。これにより、キャプチャーＤＮＡプローブを作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面上に固定した。つぎに、超純水で作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面を洗い流した。その後、作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面に残存する超純水をブロアで除去した。
（４）未固定のＤＮＡプローブの除去
前記（３）の操作だけでは、作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面上に、固定されていないキャプチャーＤＮＡプローブが残存している可能性がある。そこで、固定されていないキャプチャーＤＮＡプローブを除去するために、以下の工程を実施した。
前記（３）の操作だけでは、作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの表面上に、固定されていないキャプチャーＤＮＡプローブが残存している可能性がある。そこで、固定されていないキャプチャーＤＮＡプローブを除去するために、以下の工程を実施した。
まず、基板本体１４１ａの周囲に、隔壁となるようにシリコーンゴム（厚さ０．１ｍｍ）を配置した。シリコーンゴムで形成された空間に、ハイブリダイゼーション用溶液６μＬを注入した。なお、前記ハイブリダイゼーション用溶液は、超純水とハイブリダイゼーションバッファー〔アフィメトリックス社製、商品名：２ｘ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｂｕｆｆｅｒ〕とを、１：１（体積比）の割合で混合した溶液である。つぎに、シリコーンゴム上にカバーガラスを被せ、溶液が蒸発しない状態とした。その後、基板本体１４１ａを４５℃で１時間静置した。つぎに、洗浄用バッファー〔アフィメトリックス社製、商品名：Ｗａｓｈ ｂｕｆｆｅｒ Ａ〕と超純水とを用いて、基板本体１４１ａを洗浄した。その後、基板本体１４１ａの表面に残存する超純水をブロアで除去した。
（製造例２）
アセトニトリル（ＡＮ）と、エチレンカーボネート（ＥＣ）とを、２：３〔ＡＮ：ＥＣ（体積比）〕となるように混合した。得られた混合液に、電解質塩としてテトラプロピルアンモニウムヨージドを、その濃度が０．６Ｍとなるように溶解させた。その後、得られた混合液に、電解質としてヨウ素を、その濃度が０．０６Ｍとなるように溶解させた。これにより、電解液を得た。
アセトニトリル（ＡＮ）と、エチレンカーボネート（ＥＣ）とを、２：３〔ＡＮ：ＥＣ（体積比）〕となるように混合した。得られた混合液に、電解質塩としてテトラプロピルアンモニウムヨージドを、その濃度が０．６Ｍとなるように溶解させた。その後、得られた混合液に、電解質としてヨウ素を、その濃度が０．０６Ｍとなるように溶解させた。これにより、電解液を得た。
（試験例１）
（１）検出物質の捕捉
製造例１で得られた電極基板１４１の作用電極１６１の周囲に、隔壁となるようにシリコーンゴム（厚さ０．２ｍｍ）を配置した。その後、この電極基板１４１に、ハイブリダイゼーション用チャンバーを装着した。シリコーンゴムを介して、チャンバーと電極基板１４１とで形成された空間に、ハイブリダイゼーション用溶液２０μＬを注入した。なお、前記ハイブリダイゼーション用溶液は、標識物質Ａｌｅｘａ Ｆｌｏｕｒ７５０で標識されたターゲットＤＮＡ（検出物質）を、その濃度が０ｎＭまたは１ｎＭとなるように、ハイブリダイゼーションバッファー〔アフィメトリックス社製、商品名：２ｘ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｂｕｆｆｅｒ〕に添加した溶液である。溶液が蒸発しないように、チャンバーの注入口を蓋で押さえた。ハイブリダイゼーションは、チャンバーを４５℃で１時間静置することにより行なった。つぎに、洗浄用バッファー〔アフィメトリックス社製、商品名：Ｗａｓｈ ｂｕｆｆｅｒ Ａ〕と超純水とを用いて、電極基板１４１を洗浄した。その後、電極基板１４１の表面に残存する超純水をブロアで除去した。
（１）検出物質の捕捉
製造例１で得られた電極基板１４１の作用電極１６１の周囲に、隔壁となるようにシリコーンゴム（厚さ０．２ｍｍ）を配置した。その後、この電極基板１４１に、ハイブリダイゼーション用チャンバーを装着した。シリコーンゴムを介して、チャンバーと電極基板１４１とで形成された空間に、ハイブリダイゼーション用溶液２０μＬを注入した。なお、前記ハイブリダイゼーション用溶液は、標識物質Ａｌｅｘａ Ｆｌｏｕｒ７５０で標識されたターゲットＤＮＡ（検出物質）を、その濃度が０ｎＭまたは１ｎＭとなるように、ハイブリダイゼーションバッファー〔アフィメトリックス社製、商品名：２ｘ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｂｕｆｆｅｒ〕に添加した溶液である。溶液が蒸発しないように、チャンバーの注入口を蓋で押さえた。ハイブリダイゼーションは、チャンバーを４５℃で１時間静置することにより行なった。つぎに、洗浄用バッファー〔アフィメトリックス社製、商品名：Ｗａｓｈ ｂｕｆｆｅｒ Ａ〕と超純水とを用いて、電極基板１４１を洗浄した。その後、電極基板１４１の表面に残存する超純水をブロアで除去した。
（２）光電流の測定
前記（１）を行なった後の電極基板１４１の作用電極１６１の周囲を間隔保持部材であるシリコーンゴム（厚さ０．２ｍｍ）で囲んだ。つぎに、前記シリコーンゴムによって形成された空間に、製造例２で得られた電解液１２．５μＬを注入した。これにより、作用電極、対極および参照電極を前記電解液に接触させた。
前記（１）を行なった後の電極基板１４１の作用電極１６１の周囲を間隔保持部材であるシリコーンゴム（厚さ０．２ｍｍ）で囲んだ。つぎに、前記シリコーンゴムによって形成された空間に、製造例２で得られた電解液１２．５μＬを注入した。これにより、作用電極、対極および参照電極を前記電解液に接触させた。
つぎに、電極基板１４１の上方から、前記空間を、カバーガラスで蓋をして密封した。これにより、電解液の漏れや蒸発を防ぐようにした。作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂに対し、参照電極を基準として０Ｖの電圧を印加した。これと同時に、作用電極１６１の第１および第２の領域１６１ａ，１６１ｂの所定の位置（図２６中、光照射位置１〜４）に対して、励起光〔波長約７８１ｎｍ、励起光強度約１３ｍＷのレーザー光〕を照射した。レーザー光を所定の周期（１Ｈｚ）で点滅（ｏｎ・ｏｆｆ）させ、作用電極１６１の第１の領域１６１ａまたは作用電極１６１の第２の領域１６１ｂと対極との間を流れる光電流を測定した。試験例１において、用いられた電極の種類（透過型および反射型）と光電流との関係を調べた結果を図２７に示す。なお、図２７において、「透過型」は、作用電極１６１の第１の領域１６１ａを示す。また、「反射型」は、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂを示す。
図２７に示された結果から、検出物質濃度が１ｎＭである場合、実験番号３および４（反射型）それぞれの光電流は、実験番号１および２（透過型）それぞれの光電流と比べて、著しく増加していることがわかる。また、検出物質濃度が０ｎＭである場合、実験番号３および４（反射型）それぞれの光電流は、実験番号１および２（透過型）それぞれの光電流と同程度であることがわかる。これらの結果から、作用電極を透過した光を作用電極上の検出物質に向けて反射させることにより、光電流を著しく増加させることができることがわかる。
（試験例２）
試験例１において、作用電極１６１の第１の領域１６１ａに対して、励起光強度５．６７ｍＷまたは１０．９１ｍＷの励起光（レーザー光）を照射したことおよび作用電極１６１の第２の領域１６１ｂに対して、励起光強度５．６７ｍＷの励起光（レーザー光）を照射したことを除き、試験例１と同様に操作を行ない、光電流を測定した。そして、Ｓ／Ｎ比を算出した。なお、Ｓ／Ｎ比は、下記式（Ｉ）に基づいて算出した。
試験例１において、作用電極１６１の第１の領域１６１ａに対して、励起光強度５．６７ｍＷまたは１０．９１ｍＷの励起光（レーザー光）を照射したことおよび作用電極１６１の第２の領域１６１ｂに対して、励起光強度５．６７ｍＷの励起光（レーザー光）を照射したことを除き、試験例１と同様に操作を行ない、光電流を測定した。そして、Ｓ／Ｎ比を算出した。なお、Ｓ／Ｎ比は、下記式（Ｉ）に基づいて算出した。
試験例２において、用いられた電極の種類および励起光強度と光電流との関係を調べた結果を図２８（Ａ）に示す。実験番号９は、作用電極１６１の第１の領域１６１ａ（透過型）に対して励起光強度５．６７ｍＷの励起光（レーザー光）を照射したときの光電流を測定した結果である。実験番号１０は、作用電極１６１の第１の領域１６１ａ（透過型）に対して励起光強度１０．９１ｍＷの励起光（レーザー光）を照射したときの光電流を測定した結果である。実験番号１１は、作用電極１６１の第２の領域１６１ｂ（反射型）に対して励起光強度５．６７ｍＷの励起光（レーザー光）を照射したときの光電流を測定した結果である。なお、図中、「ノイズ」は、検出物質濃度０ｎＭのときの光電流（すなわち、検出物質に起因しないノイズ）である。また、「シグナル」は、検出物質濃度１ｎＭのときの光電流（すなわち、検出物質に起因するシグナル）である。
図２８（Ａ）に示された結果から、実験番号１０における「シグナル」の場合の光電流は、実験番号９における「シグナル」の場合の光電流の約２倍に増加していることがわかる。また、図２８（Ａ）に示された結果から、実験番号１０における「ノイズ」の場合の光電流は、実験番号９における「ノイズ」の場合の光電流の約２倍に増加していることがわかる。これらの結果から、励起光強度を増加させた場合、検出物質に起因するシグナルとともに、検出物質に起因しないノイズまでもが増加することがわかる。
一方、図２８（Ａ）に示された結果から、実験番号１１における「シグナル」の場合の光電流は、実験番号９における「シグナル」の場合の光電流の約２．６倍に増加していることがわかる。また、図２８（Ａ）に示された結果から、実験番号１１における「ノイズ」の場合の光電流は、実験番号９における「ノイズ」の場合の光電流と同程度であることがわかる。これらの結果から、反射部を有する作用電極を用いた場合、検出物質に起因するシグナルを増加させることができるにもかかわらず、予想外にも、検出物質に起因しないノイズの発生を抑制することができることがわかる。
また、図２８（Ａ）に示された結果に基づき、Ｓ／Ｎ比を算出した。試験例２において、用いられた電極の種類および励起光強度とＳ／Ｎ比との関係を調べた結果を図２８（Ｂ）に示す。
図２８（Ｂ）に示された結果から、実験番号１１の場合のＳ／Ｎ比は、実験番号９の場合のＳ／Ｎ比よりも大きくなっていることがわかる。ところが、実験番号１０の場合のＳ／Ｎ比は、実験番号９の場合のＳ／Ｎ比よりも小さくなっていることがわかる。したがって、これらの結果から、反射部を有する作用電極を用いた場合、検出感度が向上することがわかる。
（製造例３）
製造例１（１）において、スパッタリング法により、白金薄膜からなる反射層１８１を形成させる代わりに、蒸着法により、金薄膜（膜厚５０．９nm）からなる反射層１８２を形成させたことを除き、製造例１（１）と同様の操作を行ない、電極および反射部を形成させた。その後、製造例１（２）〜（４）と同様の操作を行なうことにより、シランカップリング剤のコーティング、捕捉物質の固定、および未固定のＤＮＡプローブの除去を行ない、電極基板１４２を得た（図２６（Ａ）参照）。
製造例１（１）において、スパッタリング法により、白金薄膜からなる反射層１８１を形成させる代わりに、蒸着法により、金薄膜（膜厚５０．９nm）からなる反射層１８２を形成させたことを除き、製造例１（１）と同様の操作を行ない、電極および反射部を形成させた。その後、製造例１（２）〜（４）と同様の操作を行なうことにより、シランカップリング剤のコーティング、捕捉物質の固定、および未固定のＤＮＡプローブの除去を行ない、電極基板１４２を得た（図２６（Ａ）参照）。
（試験例３）
試験例１において、製造例１で得られた電極基板１４１の代わりに、製造例３で得られた電極基板１４２を用いたこと、およびハイブリダイゼーション用溶液として、標識物質Ａｌｅｘａ Ｆｌｏｕｒ７５０で標識されたターゲットＤＮＡ（検出物質）を、その濃度が０ｎＭまたは１０ｎＭとなるように、ハイブリダイゼーションバッファー〔アフィメトリックス社製、商品名：２ｘ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｂｕｆｆｅｒ〕に添加した溶液を用いたことを除き、試験例１（１）および（２）と同様の操作を行なうことにより、検出物質の捕捉および光電流の測定を行なった。試験例３において、用いられた電極の種類（透過型および反射型）と光電流との関係を調べた結果を図２９に示す。
試験例１において、製造例１で得られた電極基板１４１の代わりに、製造例３で得られた電極基板１４２を用いたこと、およびハイブリダイゼーション用溶液として、標識物質Ａｌｅｘａ Ｆｌｏｕｒ７５０で標識されたターゲットＤＮＡ（検出物質）を、その濃度が０ｎＭまたは１０ｎＭとなるように、ハイブリダイゼーションバッファー〔アフィメトリックス社製、商品名：２ｘ Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｂｕｆｆｅｒ〕に添加した溶液を用いたことを除き、試験例１（１）および（２）と同様の操作を行なうことにより、検出物質の捕捉および光電流の測定を行なった。試験例３において、用いられた電極の種類（透過型および反射型）と光電流との関係を調べた結果を図２９に示す。
図２９に示された結果から、検出物質濃度が１０ｎＭである場合、実験番号１４および１５（反射型）それぞれの光電流は、実験番号１２および１３（透過型）それぞれの光電流と比べて、著しく増加していることがわかる。検出物質濃度が０ｎＭである場合、実験番号１８および１９（反射型）それぞれの光電流は、実験番号１６および１７（透過型）それぞれの光電流と同程度であることがわかる。これらの結果から、電極を反射型として、作用電極を透過した光を作用電極上の検出物質に向けて反射させることにより、色素由来の光電流のみを増大させることができることがわかる。
（製造例４）
製造例１（１）において、スパッタリング法により、基板本体１４１ａの電極面とは反対側の面に白金薄膜からなる反射層１８１を形成させる代わりに、アルミホイルを、基板本体１４３ａの電極面とは反対側の面に接着させることによりアルミニウムからなる反射層１８３を形成したことを除き、製造例１（１）と同様の操作を行ない、電極および反射部を形成させた。つぎに、製造例１（２）〜（４）のシランカップリング剤のコーティング、捕捉物質の固定および未固定のＤＮＡプローブの除去を行なう代わりに、紫外線／オゾン洗浄装置〔サムコ（株）製、商品名：ＵＶ−１〕を用いて電極表面を紫外線およびオゾンで１０分間洗浄することにより、電極基板１４３を得た（図３０（Ａ）参照）。
製造例１（１）において、スパッタリング法により、基板本体１４１ａの電極面とは反対側の面に白金薄膜からなる反射層１８１を形成させる代わりに、アルミホイルを、基板本体１４３ａの電極面とは反対側の面に接着させることによりアルミニウムからなる反射層１８３を形成したことを除き、製造例１（１）と同様の操作を行ない、電極および反射部を形成させた。つぎに、製造例１（２）〜（４）のシランカップリング剤のコーティング、捕捉物質の固定および未固定のＤＮＡプローブの除去を行なう代わりに、紫外線／オゾン洗浄装置〔サムコ（株）製、商品名：ＵＶ−１〕を用いて電極表面を紫外線およびオゾンで１０分間洗浄することにより、電極基板１４３を得た（図３０（Ａ）参照）。
（試験例４）
製造例４で得られた電極基板１４３の作用電極１６１の周囲を間隔保持部材であるシリコーンゴム（厚さ：０．２ｍｍ）で囲んだ。つぎに、シリコーンゴムによって形成された空間に、溶液Ａ１２．５μＬを注入した。なお、前記溶液Ａは、製造例２で得られた電解液に、標識物質Ａｌｅｘａ Ｆｌｏｕｒ７５０で標識されたターゲットＤＮＡ（検出物質）を、その濃度が０ｎＭまたは１ｎＭとなるように添加することによって得られる溶液である。これにより、作用電極、対極および参照電極を前記電解液に接触させた。つぎに、電極基板１４３の上方から、前記空間を、カバーガラスで蓋をして密封した。これにより、光電流測定中の電解液の漏れや乾燥を防ぐようにした。
製造例４で得られた電極基板１４３の作用電極１６１の周囲を間隔保持部材であるシリコーンゴム（厚さ：０．２ｍｍ）で囲んだ。つぎに、シリコーンゴムによって形成された空間に、溶液Ａ１２．５μＬを注入した。なお、前記溶液Ａは、製造例２で得られた電解液に、標識物質Ａｌｅｘａ Ｆｌｏｕｒ７５０で標識されたターゲットＤＮＡ（検出物質）を、その濃度が０ｎＭまたは１ｎＭとなるように添加することによって得られる溶液である。これにより、作用電極、対極および参照電極を前記電解液に接触させた。つぎに、電極基板１４３の上方から、前記空間を、カバーガラスで蓋をして密封した。これにより、光電流測定中の電解液の漏れや乾燥を防ぐようにした。
その後、試験例１と同様の操作を行ない、光電流を測定した。試験例４において、用いられた電極の種類（透過型および反射型）と光電流との関係を調べた結果を図３１に示す。
図３１に示された結果から、検出物質濃度が１ｎＭである場合、実験番号２２および２３（反射型）それぞれの光電流は、実験番号２０および２１（透過型）それぞれの光電流と比べて、著しく増加していることがわかる。検出物質濃度が０ｎＭである場合、実験番号２６および２７（反射型）それぞれの光電流は、実験番号２４および２５（透過型）それぞれの光電流と同程度であることがわかる。これらの結果から、電極を反射型として、作用電極を透過した光を作用電極上の検出物質に向けて反射させることにより、色素由来の光電流のみを増大させることができることがわかる。
１ 検出装置
１３ 光源
１８ 反射部
２０ 検査チップ
４０ 電極基板（下基板）
４１ 電極基板（下基板）
４２ 電極基板（下基板）
４３ 電極基板（下基板）
４０ａ 基板本体
４１ａ 基板本体
４２ａ 基板本体
４３ａ 基板本体
５１ 間隔保持部材
５１ａ 部材本体
６１ 作用電極
６２ 作用電極本体
６３ 導電層
６４ 電子受容層
６５ 絶縁層
６６ 対極
６９ 参照電極
８０ 反射部（反射層）
８１ 反射部（反射層）
２０１ 検出物質
Ｓ 被検物質
１３ 光源
１８ 反射部
２０ 検査チップ
４０ 電極基板（下基板）
４１ 電極基板（下基板）
４２ 電極基板（下基板）
４３ 電極基板（下基板）
４０ａ 基板本体
４１ａ 基板本体
４２ａ 基板本体
４３ａ 基板本体
５１ 間隔保持部材
５１ａ 部材本体
６１ 作用電極
６２ 作用電極本体
６３ 導電層
６４ 電子受容層
６５ 絶縁層
６６ 対極
６９ 参照電極
８０ 反射部（反射層）
８１ 反射部（反射層）
２０１ 検出物質
Ｓ 被検物質
Claims (17)
- 光励起により電子を生じる検出物質を、作用電極本体と対極との間を流れる光電流を測定することにより光電気化学的に検出するための検出装置であって、
前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、
対極と、
前記作用電極本体上の検出物質に、励起光を照射する光源と、
前記光源から照射され、かつ前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部と
を備えている検出物質の検出装置。 - 前記反射部が、白金、アルミニウム、金、銀および銅からなる群より選択された少なくとも一つからなる請求項１に記載の装置。
- 前記作用電極本体が、導電層と電子受容層とからなる請求項１または２に記載の装置。
- 前記光源が、前記作用電極本体上の検出物質からの電子を受容する電子受容面側に配置されており、
前記反射部が、前記電子受容面とは反対面側に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の装置。 - 前記反射部が、前記作用電極本体から離れた位置に設けられている請求項４に記載の装置。
- 前記反射部が、光透過性を有する絶縁層を介して前記作用電極本体と一体に形成されている請求項４に記載の装置。
- 前記作用電極本体における前記電子受容面とは反対側の表面に、光透過性を有する絶縁層が形成されている請求項６に記載の装置。
- 前記絶縁層が、作用電極本体の形態を保持するための基板本体である請求項６または７に記載の装置。
- 前記反射部が、作用電極本体の形態を保持する基板本体上に形成されている請求項４に記載の装置。
- 前記光源が、前記作用電極本体上の検出物質からの電子を受容する電子受容面の反対側に配置されており、
前記反射部が、前記電子受容面側において、前記作用電極本体から離れた位置に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の装置。 - 前記作用電極本体における前記電子受容面とは反対側の表面に、光透過性を有する絶縁層が形成されている請求項１０に記載の装置。
- 光励起により電子を生じる検出物質を、作用電極本体と対極との間を流れる光電流を測定することにより光電気化学的に検出するのに用いられる電極基板であって、
基板本体と、
前記基板本体上に形成され、前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、
前記基板本体上に形成され、かつ光源から照射されて前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部と
を備えている電極基板。 - 前記基板本体上に、対極が形成されている請求項１２に記載の電極基板。
- 光励起により電子を生じる検出物質を、対極との間を流れる光電流を測定することにより光電気化学的に検出するのに用いられる作用電極であって、
前記基板本体上に形成され、前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、
前記基板本体上に形成され、かつ光源から照射されて前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部と
を備えている作用電極。 - 光励起により電子を生じる検出物質を、作用電極本体と対極との間を流れる光電流を測定することにより光電気化学的に検出するための検査チップであって、
基板本体と、前記基板本体上に形成され、前記検出物質から生じた電子を受容可能であり、かつ光透過性を有する作用電極本体と、前記基板本体上に形成され、かつ光源から照射されて前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射する反射部とを備えた電極基板と、
対極と
を備えている検査チップ。 - 光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、光励起により電子を生じる検出物質を、前記作用電極本体と前記対極との間を流れる光電流を測定することにより光電気化学的に検出する検出物質の検出方法であって、
前記作用電極本体上に、検出物質を存在させる工程、
前記作用電極本体上の検出物質に、励起光を照射する工程、
前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の検出物質に向けて反射させる工程、および
前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む検出物質の検出方法。 - 光透過性を有する作用電極本体と、対極とを用い、被検物質を、前記作用電極と前記対極との間を流れる光電流を測定することにより光電気化学的に検出する被検物質の検出方法であって、
被検物質と、この被検物質を捕捉する結合物質が標識物質で標識された標識結合物質とを接触させ、被検物質と標識結合物質との複合体を形成する工程、
前記作用電極本体上に、少なくとも標識物質を存在させる工程、
前記作用電極本体上の標識物質に、励起光を照射する工程、
前記作用電極本体を透過した励起光を前記作用電極本体上の標識物質に向けて反射させる工程、および
前記作用電極本体と対極との間に流れる電流を測定する工程
を含む被検物質の検出方法。
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