WO2007141972A1

WO2007141972A1 - 液中物質検出方法及び液中物質検出センサ

Info

Publication number: WO2007141972A1
Application number: PCT/JP2007/059086
Authority: WO
Inventors: Kenjiro Okaguchi; Michio Kadota
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2007-12-13
Also published as: EP2026065A4; US20090061529A1; JP4760906B2; EP2026065A1; US7803632B2; JPWO2007141972A1

Abstract

　液中の物質を高精度にかつ高い感度で検出することを可能とする方法を提供する。　センシング用ＳＡＷ素子３ａ～３ｍを含むｍ個のセンシング用発振回路２ａ～２ｍと、リファレンス用ＳＡＷ素子６ａ～６ｎをそれぞれ含むｎ個のリファレンス用発振回路３ａ～３ｎの発振回路出力の出力周波数及び出力周波数の周波数ドリフトを記録し、周波数ドリフトが所定の範囲内にある少なくとも１個のセンシング用発振回路及び少なくとも１個のリファレンス用発振回路を合格として、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、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を比較して検出対象物質を検出する、液中物質検出方法。

Description

明細書

液中物質検出方法及び液中物質検出センサ

技術分野

[0001] 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、複数のリフアレンス用 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。

背景技術

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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 10 2aには、四部 102c, 102d力形成されている。四部 102c, 102dに、センシング用 S AW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を有する榭脂層 103が積層されている。センシング用 SA W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 SA W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。

[0005] 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、な、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、。

[0006] 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における質量付カ卩における表面波の音速の変化力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。

[0007] 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。

特許文献 1： WO2006/027893A1

特許文献 2： WO2006Z027945A1

発明の開示

[0008] 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。し力しながら、 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。

[0009] 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!/ヽるのに検出対象物質が存在しなヽとされることがあった。

[0010] 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。

[0011] 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 S AW素子と、該リファレンス用 SAW素子に接続されて!ヽる第 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 fsl〜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 frl〜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 (fsl〜fsm)及び n個のリファレンス用発振回路の出力周波数 (frl〜frn)の周波数ドリフト (ppmZ分)を計測する第 2のステップと、前記第 2のステツ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力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。

[0012] 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。

[0013] 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

— lOppmZ分より大きぐ OppmZ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。 [0014] 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力も少なくとも 1つのセンシング用発振回路及び少なくとも 1つのリフア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。

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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。 [0018] 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 (p pmZ分）く fdく 5 (ppmZ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。

[0019] 本発明に係る液中物質検出センサは、 IDTと、 IDTを覆うように形成されており、かつ液中の検出対象物質と反応する反応膜とが設けられたセンシング部を有するセンシング用 SAW素子と、センシング用 SAW素子に接続された第 1の増幅用素子とを含む複数のセンシング用発振回路と、反応膜が IDT上に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素子に接続された第 2の増幅用素子とを含む複数の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出力周波数を記録する記録手段と、前記記録手段において記録された前記複数のリファレンス用発振回路の出力周波数と、前記複数のセンシング用発振回路の出力周波数の周波数ドリフトが所定の範囲内にある力否かを判断し、所定の範囲内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力もの出力周波数に基づいて、液中の検出対象物質が検出される。従って、液中の検出対象物質を高精度にかつ確実に検出することが可能となる。

(発明の効果）

[0020] 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 (fsl〜fsm)及び n個のリファレンス用発振回路の出力周波数 (frl〜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のステツプ及び第 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。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]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]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]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]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]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ィ匕周波数の時間による変化を示す図である。

[図 6]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

[0022] 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, 5η· ··第 1の増幅用素子

6a, 6m…リファレンス用 SAW素子

7a, 7η· ··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

発明を実施するための最良の形態

[0023] 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。 [0024] 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。

[0025] 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 S AW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。

[0026] 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〜3 nが構成されている。

[0027] 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。

[0028] 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。

[0029] 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、ノ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。

[0030] し力も、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。

[0031] 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。

[0032] 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。周波数力ゥンタ 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、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。

[0033] 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!ヽる。

[0034] 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力否かを判断し、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!、て液中物質の有無や濃度を検出する。

[0035] 本実施形態の液中物質検出センサ 1を用ヽ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。 [0036] 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 Sl)。ステップ SI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。

[0037] 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 fs l〜fsmの周波数ドリフト Dfsl〜Dfsm及びリファレンス用発振回路出力の出力周波数 frl〜frnの周波数ドリフト Dfrl〜Dfrnを計測し、記録手段 16において記録する。

[0038] しかる後、ステップ S3a〜S3mにお!/、て、それぞれ、センシング用発振回路 2a〜2 mの上記周波数ドリフト Dfsl〜Dfsm力 lOppm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 Dfsl〜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。

[0039] 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。

[0040] 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 Dfrl〜Dfrn力所定の範囲内にある力否かを判別する。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、—1 OppmZ分より大きぐ OppmZ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。

[0041] 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。

[0042] 上記ステップ 3a〜3m及びステップ 4a〜4n力本発明における第 3のステップに相当する。

[0043] 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力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、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。

[0044] 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、リフア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、それによつ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。

[0045] 本実施形態でタンパク質として ProteinAを含む PBS (PHOSPHATE BUFFE RED 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 Δ ίとすると、 t時間経過後の周波数変化量は、 A f (t) Zfr(t)で表され、図 5の縦軸の周波数変化量は、 A f (t) Zfr(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。

[0046] 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ぐ高感度で、タンノク質を検出し得ることがわかる。

[0047] 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。

[0048] 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、るリファレンス用 SAW素子 6a〜6mの特性がばらつ!/ヽて、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。

[0049] 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。従つて、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。

[0050] 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、— lOppmZ分より大きぐ OppmZ分より小さい範囲を選択した力この所定の範囲は、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。

[0051] 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。

[0052] 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力の発振回路出力と、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ぐ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。

[0053] 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。

[0054] 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 S 5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。

[0055] 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。

[0056] 本実施形態では、上記周波数差 fdは、 5 (ppmZ分) Zfd< + 5 (ppmZ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。

[0057] 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。

[0058] もっとも、本発明にお、ては、上記ステップ S6及び S7は必ずしも必須ではな、。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 S 8により検出を開始してもよい。

[0059] 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力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 5ppmZ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 5ppmZ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。

[0060] 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、 LiNbOまた

3 3 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。 [0061] 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!ヽてもよ！/ヽ。

[0062] 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ィ匕しておけばよい。

Claims

請求の範囲

[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、るセンシング用 SAW素子と、該センシング用 S AW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つて、

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 fsl〜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 frl〜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 (fsl〜fsm)及び n個のリファレンス用発振回路の出力周波数 (frl〜fm)の周波数ドリフト (ppmZ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力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、て用いな、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、て、前記周波数ドリフトの所定の範囲が― lOppmZ分より大きぐ OppmZ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力少なくとも 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のいずれ力 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、て、前記周波数差 fdの前記所定の範囲が、 5 (ppmZ 分） <fd< 5 (ppmZ分)である、請求項 7に記載の液中物質検出方法。

[9] IDTと、 IDTを覆うように形成されており、かつ液中の検出対象物質と反応する反応膜とが設けられたセンシング部を有するセンシング用 SAW素子と、センシング用 S AW素子に接続された第 1の増幅用素子とを含む複数のセンシング用発振回路と、反応膜力 DT上に形成されて!、な、リファレンス用 SAW素子と、該リファレンス用 S AW素子に接続された第 2の増幅用素子とを含む複数の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出力周波数を記録する記録手段と、

前記記録手段において記録された前記複数のリファレンス用発振回路の出力周波数と、前記複数のセンシング用発振回路の出力周波数の周波数ドリフトが所定の範囲内にある力否かを判断し、所定の範囲内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からの出力周波数に基づいて、液中の検出対象物質を検出する制御装置とを備えることを特徴とする、液中物質検出センサ。