JP7324998B2 - センサ基板、センサ基板の製造方法および検出装置 - Google Patents
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Description
[検出装置の構成]
図1は、本実施の形態に係る検出装置100aの一例を示す概略構成図である。
図2は、本実施の形態に係るセンサ基板の一例であるセンサ基板10aの斜視図である。図3は、図2に示すセンサ基板10aの一部(ここでは、検出領域110aの内の一部)を模式的に示した断面図である。以後の各図において、図3と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
図4Aは、本実施の形態に係るセンサ基板10aの製造方法の一例を示すフローチャートである。以下、有機膜の一例として、SAMを用いる場合について説明する。
続いて、本実施の形態に係る検出装置100aを用いて被検出物質を検出する方法について図10Aから図11Bを用いて説明する。図10Aおよび図11Aは、本実施の形態における被検出物質222の検出方法の一例を模式的に説明する図である。また、図10Bおよび図11Bは、本実施の形態における被検出物質222の検出方法の別の例を模式的に説明する図である。
[検出装置の構成]
図12は、本実施の形態に係る検出装置100bの一例を示す概略構成図である。
続いて、本実施の形態に係る検出装置100bにより被検出物質を検出する方法について図13Aから図14Bを用いて説明する。図13Aおよび図14Aは、本実施の形態における被検出物質222の検出方法の一例を模式的に説明する図である。また、図13Bおよび図14Bは、本実施の形態における被検出物質222の検出方法の別の例を模式的に説明する図である。
以下の方法により、実施例1に係るセンサ基板を作製した。
[1-a]基材を準備する工程
基板として、厚さ188μmのポリオレフィン製の樹脂フィルムを用いた。この樹脂フィルムは、表面にナノインプリントにより形成された複数の微細凹凸構造(以下、ナノ構造)を有する。このナノ構造の表面に、金薄膜をスパッタリング法により形成した。金薄膜の厚さは、300~500nmであった。これにより、表面に金属ナノ構造を有する基板が得られた。
実施例1では、第1の特異的結合物質として、インフルエンザウイルスの核タンパク(NP:Nucleoprotein)を抗原とする第1のVHH抗体を用いた。また、第1の糖分子として、D(+)-グルコサミン塩酸塩(以下、グルコサミンと称する場合がある。)を用いた。
上記工程[1-b]で得られたセンサ基板の表面に、牛血清アルブミンを主成分として含むブロッキング剤をPBS溶液で5倍希釈した溶液(AD溶液)1mLを添加し反応させ、非特異的吸着を防止するブロッキング処理を行った。これにより、実施例1に係るセンサ基板が得られた。
上記工程[1-c]において、10%(w/v)のトレハロース二水和物をAD溶液に添加したこと以外は、実施例1と同様に行った。これにより、実施例2に係るセンサ基板が得られた。
上記工程[1-b]において、1%(w/v)のD(+)-グルコサミン塩酸塩を添加しないこと以外は、実施例1と同様に行った。これにより、比較例1に係るセンサ基板が得られた。
上記工程[1-b]において、1%(w/v)のD(+)-グルコサミン塩酸塩の代わりに、10(w/v)%のトレハロース二水和物(以下、トレハロースと称する場合がある。)を添加したこと以外は、実施例1と同様に行った。これにより、比較例2に係るセンサ基板が得られた。
上記工程[1-b]において、1%(w/v)のD(+)-グルコサミン塩酸塩を添加しないこと、および、上記工程[1-c]において、10%(w/v)のトレハロース二水和物をAD溶液に添加したこと以外は、実施例1と同様に行った。これにより、比較例3に係るセンサ基板が得られた。
上記工程[1]で得られたセンサ基板をそれぞれエアガンで乾燥させた。
上記工程[2]で乾燥させたセンサ基板、および、シリカゲルを密閉した容器に入れ、40℃で1週間保存した。
実施例1、比較例1および比較例2で得られたセンサ基板について、上記工程[2]で乾燥させた後に、以下の手順に従い、非特異的吸着ノイズを検出し、非特異的吸着の程度(すなわち、非特異的吸着の発生の程度)を評価した。結果を図15に示す。
NPを抗原とする第2のVHH抗体を、発光波長800nmの有機蛍光色素で標識化し、標識化抗体を準備した。続いて、0.5μg/mLの標識化抗体を含むPBS溶液0.5mLをセンサ基板の表面に添加し、60分間反応させた。これにより、標識化抗体をセンサ基板の表面に非特異的に吸着させた。次いで、このセンサ基板を、0.05重量%のTween(登録商標)20を含むPBS溶液1mLで3回洗浄し、遊離の標識化抗体を除去した。
上記工程[4-a]により標識化抗体を非特異的に吸着させたセンサ基板に、波長785nmのレーザ光を照射し、センサ基板の表面に非特異的に吸着した標識化抗体の有機蛍光色素を励起させた。そして、励起された有機蛍光色素が発する波長800nmの蛍光の強度(以下、蛍光強度)を測定した。
実施例1、実施例2、比較例1および比較例3で得られたセンサ基板について、上記工程[3]で乾燥させた後に、以下の手順に従い、サンドイッチAssayを行った。結果を図17に示す。
被検出物質として、第1のVHH抗体の抗原であるNPを用いた。1nMのNPを含むAD溶液(以下、試料溶液)を調製し、センサ基板の表面に試料溶液0.5mLを添加し、60分間反応させた。これにより、第1のVHH抗体とNPとを結合させた。その後、0.05重量%のTween(登録商標)20を含むPBS溶液1mLで3回洗浄し、遊離のNP、および、ブロッキング剤を除去した。これにより、NPが第1のVHH抗体に捕捉されたセンサ基板が得られた。
上記工程[5-a]によりNPが第1のVHH抗体に捕捉されたセンサ基板の表面に、工程[4-a]で上述した標識化抗体を含むPBS溶液0.5mLを添加し、60分間反応させた。これにより、第1の抗体に捕捉されたNPと標識化抗体とが結合し、NPを第1の抗体と標識化抗体とで挟んだサンドイッチ構造(第1の抗体/NP/標識化抗体)を有する複合体が形成された。次いで、このセンサ基板を0.05重量%のTween(登録商標)20を含むPBS溶液1mLで3回洗浄し、遊離の標識化抗体を除去した。
上記工程[5-b]により複合体が形成されたセンサ基板に、波長785nmのレーザ光を照射し、標識化抗体の有機蛍光色素を励起させた。そして、励起された有機蛍光色素が発する波長800nmの蛍光の強度(以下、蛍光強度)を測定した。以下に示す式(2)を用いて、標識化抗体の蛍光強度を算出した。式(2)において、シグナル強度は、測定した蛍光強度のスペクトルのピーク値であり、ベース強度は、蛍光強度のスペクトルのベースの値である。
実施例1~2および比較例1~3に記載の方法により、以下の4種類のセンサ基板を得た。
図15は、実施例1、比較例1および比較例2で得られたセンサ基板を、上記[2]の乾燥工程に供した後の、非特異的吸着ノイズの検出結果を示す図である。なお、図15に示す破線は、比較例1で得られたセンサ基板について、上記[2]の乾燥工程を実施しない場合の特異吸着ノイズの大きさを表している。
[検出システムの概要]
図18は、本開示における検出システム700の構成の一例を示す概略構成図である。検出システム700は、例えば、人が出入りする部屋に設置されている。図18に示すように、検出システム700は、捕集装置600と、検出装置100aと、コントローラ500と、を備える。以下に、捕集装置600およびコントローラ500の詳細について説明する。なお、検出装置100aについては、実施の形態1にて上述したため、ここでの説明を省略する。
捕集装置600は、空気中のウイルスを含み得る微粒子を捕集して捕集液に混合する。図16に示すように、捕集装置600は、吸引器602と、捕集液タンク604と、ポンプ606と、サイクロン608と、空気吸入口610と、洗浄液タンク612と、ポンプ614と、廃液タンク620と、液体流路622と、を備える。以下に、捕集装置600の各構成要素について説明する。
図18に示すように、コントローラ500は、検出システム700全体の動作を制御する。なお、実施の形態1に係る検出装置100aでは、コントローラ50aは、検出装置100aの各部の動作を制御していたが、本実施の形態では、コントローラ500は、検出システム700全体の動作を制御する点で異なる。具体的には、コントローラ500は、捕集装置600および検出装置100aを制御する。
12a、12b センサデバイス
14a、14b センサセル
20a 導入部
22 サンプル液体
30a 印加部(光源)
30b 印加部(第2導入部)
32 レンズ
34 ビームスプリッタ
36a 誘発因子(励起光)
36b 誘発因子(基質)
40a、40b 検出部
50a、50b コントローラ
100a、100b 検出装置
102a 基材
110a 検出領域
114 第1の特異的結合物質
116 第1の糖分子
118 第2の糖分子
141a 流路
142a 供給孔
143a 排出孔
144a 蓋部
222 被検出物質
224 第2の特異的結合物質
226a、226b 標識物質
362b 発色物質
500 コントローラ
600 捕集装置
602 吸引器
604 捕集液タンク
606 ポンプ
608 サイクロン
610 空気吸入口
612 洗浄液タンク
614 ポンプ
620 廃液タンク
622 液体流路
700 検出システム
1020 基板
1022 有機膜
Claims (8)
- 基材と、
被検出物質と特異的に結合する性質を有し、前記基材の表面に固定された第1の特異的結合物質と、
第1の糖分子と、
第2の糖分子と、
を含み、
前記第1の糖分子は、前記基材の表面に化学結合により固定され、
前記第2の糖分子は、少なくとも前記第1の特異的結合物質の表面に分子間力により固定されている、
センサ基板。 - 前記基材は、基板と、前記基板上に配置された有機膜と、を含み、
前記第1の特異的結合物質は、前記有機膜への結合を介して前記基材の表面に固定されており、
前記第1の糖分子は、前記有機膜に前記化学結合により固定されている、
請求項1に記載のセンサ基板。 - 前記有機膜は、自己組織化単分子膜である、
請求項2に記載のセンサ基板。 - 前記化学結合は、アミド結合である、
請求項1から請求項2に記載のセンサ基板。 - さらに、前記基材の表面の少なくとも一部を覆うブロッキング剤を含む、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のセンサ基板。 - 前記第2の糖分子は、前記第1の糖分子とは異なる化学構造を有する、
請求項1に記載のセンサ基板。 - 基材を準備する工程と、
被検出物質と特異的に結合する第1の特異的結合物質を前記基材の表面に固定し、かつ、第1の糖分子を化学結合により前記基材の表面に固定する工程と、
第2の糖分子を、少なくとも前記第1の特異的結合物質の表面に分子間力により固定する工程と、
を含む、
センサ基板の製造方法。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のセンサ基板と、
前記被検出物質と特異的に結合する性質を有し、標識物質で標識された第2の特異的結合物質と、前記被検出物質を含む試料とを、前記センサ基板に導入する導入部と、
前記第2の特異的結合物質および前記試料が導入された前記センサ基板に、前記標識物質から信号を誘発する誘発因子を印加する印加部と、
前記標識物質から発せられた前記信号に基づき、前記被検出物質を検出する検出部と、
を備える、
検出装置。
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