WO2013147217A1 - センサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置 - Google Patents

センサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置 Download PDF

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WO2013147217A1
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aptamer
binding
base
sensor
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信介 山東
秀治 栗岡
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国立大学法人九州大学
京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor, a detection method, a detection system, and a detection device.
  • a detection method for detecting a change in the state of the substrate surface For example, there is a sensor that measures the properties or components of a specimen solution using surface acoustic waves. Further, for example, there is an SPR (Surface Plasmon Resonance) measuring device.
  • SPR Surface Plasmon Resonance
  • thrombin There is also a measurement method using a complex including an aptamer part that binds to thrombin and inhibits the enzyme activity of thrombin and a probe part that binds to the target molecule.
  • a complex including an aptamer part that binds to thrombin and inhibits the enzyme activity of thrombin and a probe part that binds to the target molecule.
  • thrombin does not bind to the aptamer portion, and thrombin shows activity.
  • the presence of the target molecule is detected by measuring the enzyme activity of thrombin.
  • sensors in which one or more specific nucleic acid ligands are attached to a substrate.
  • an enzyme or the like is applied to a measurement electrode, and the sensor itself sucks a sample solution by utilizing a capillary phenomenon.
  • the conventional detection method for detecting a change in the state of the substrate surface has a problem that small molecules with a small molecular weight are poor in detection sensitivity and cannot detect small molecules.
  • the disclosed technology has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a sensor, a detection method, a detection system, and a detection device that can detect a small molecule.
  • the disclosed sensor is, in one aspect, the sensor, in one aspect, having a binding portion with a second substance having a molecular weight larger than the molecular weight of the first substance.
  • the sensor has an aptamer that has a first binding site with the first substance and a second binding site with the second substance and binds to either the first substance or the second substance.
  • a substrate having a binding portion on the surface for detecting whether the first substance is contained in the specimen in contact with both the second substance and the second substance.
  • FIG. 1 is a perspective view of a sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the first cover member and the second cover member.
  • FIG. 3 is a perspective view of the sensor shown in FIG. 1 with the fourth base body removed.
  • 4A is a cross-sectional view taken along the line IVa-IVa 'of
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVb-IVb ′ of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of a detection element used in the sensor shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of the detection element shown in FIG. 5 with the first and second joining members removed.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modified example of the sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the first cover member and the second cover member.
  • FIG. 3 is a perspective
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another modified example of the sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an example of a sensor when a cover member is joined to a base.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an example of the sensor when one half of the cover member is removed.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view illustrating an example of a sensor when a cover member is bonded to a base.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view illustrating an example of a sensor when a cover member is bonded to a base.
  • FIG. 12 is a diagram for describing an example of an embodiment of the disclosed aptamer.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a change in the state of the substrate surface.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating another embodiment of the sensor.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the base sequence relationship between the ATP aptamer and the complementary strand DNA “A”.
  • FIG. 16 is a diagram showing a sensorgram obtained in the BIACORE-X system.
  • FIG. 17 is a diagram showing a sensorgram obtained in the BIACORE-X system.
  • FIG. 18 is a diagram showing sensorgrams obtained in Comparative Examples 1 to 5 in Table 1.
  • FIG. 19 is a diagram showing sensorgrams obtained in Examples 1 to 3 in Table 1 and Comparative Example 6 serving as a positive control.
  • FIG. 20 is a diagram showing ⁇ RU in Examples 1 to 9 in Table 1 and Comparative Examples 6 to 8 serving as positive controls.
  • FIG. 21 is a diagram for illustrating the third embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram for illustrating the fourth embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram for describing an example of an embodiment of the disclosed aptamer.
  • FIG. 24 is a diagram
  • the disclosed sensor, detection method, detection system, and detection apparatus detect a change in the state of the substrate surface caused by a substance having a higher molecular weight than the first substance.
  • the first substance can be detected.
  • even small molecules having a small molecular weight can be detected.
  • the first substance to be detected is also referred to as “target substance”.
  • target substance the first substance to be detected
  • the lower limit and the upper limit are included.
  • the lower limit indicates “300 or more”
  • the upper limit indicates “500 or less”.
  • the disclosed sensor can be used in a detection method for detecting a change in the state of the substrate surface.
  • the disclosed sensor includes a measurement cell used for measurement by an SPR (Surface Plasmon Resonance) apparatus, a SAW (Surface Acoustic Wave) sensor, a QCM (Quarts Crystal Microbalance, crystal oscillator microbalance method). ) A crystal sensor or the like.
  • the disclosed sensor is preferably a SAW sensor. By realizing the sensor as a SAW sensor, the sensor can be easily realized in a small size.
  • a sensor 100 as a SAW sensor includes a first cover member 1 in which a base body 10 is positioned on an upper surface and a first cover member 1 joined to the first cover member 1 in an example embodiment. 2 cover member 2.
  • the sensor 100 has an inlet 14 into which at least one of the first cover member 1 and the second cover member 2 flows, and the inlet is provided between the first cover member 1 and the second cover member 2.
  • a flow path 15 extending from 14 to at least the surface of the substrate 10 is provided.
  • the senor 100 includes, for example, a first cover member 1 in which the base body 10 is located on the upper surface, and a second cover member 2 joined to the first cover member 1, and includes a first cover. At least one of the member 1 and the second cover member 2 has an inlet 14 through which a sample flows and a groove 15 extending from the inlet 14 to at least the surface of the base 10.
  • the first cover member 1 has a concave portion that accommodates at least a part of the base body 10 on the upper surface
  • the second cover member 2 has a groove portion 15.
  • the sensor 100 as the SAW sensor is located on the surface of the base 10 in one example of the embodiment, and a first IDT (InterDigital Transducer) electrode that generates an elastic wave propagating toward the detection unit, which will be described later in detail.
  • the sensor 100 has a second IDT electrode that is located on the surface of the base body 10 and receives an elastic wave that has passed through the detection unit 13.
  • the sensor 100 includes a first bonding member that is bonded to the upper surface of the base body 10 and has a first vibration space sealed between the upper surface of the base body 10.
  • the sensor 100 includes a second bonding member that is bonded to the upper surface of the base body 10 and has a second vibration space that is sealed between the upper surface of the base body 10.
  • the first vibration space is located on the first IDT electrode
  • the second vibration space is located on the second IDT electrode.
  • the senor 100 as a SAW sensor will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
  • the same code shall be attached
  • the size of each member, the distance between members, and the like are schematically illustrated, and may differ from actual ones.
  • the sensor 100 may have either direction upward or downward, but for the sake of convenience, an orthogonal coordinate system xyz is defined below, and the positive side in the z direction is defined as the upper side and the lower side for convenience. The following terms shall be used.
  • the sensor 100 mainly includes a first cover member 1, a second cover member 2, and a detection element 3.
  • the first cover member 1 includes a first base 1a and a second base 1b stacked on the first base 1a.
  • the second cover member 2 includes a third base 2a stacked on the second base 1b and It has the 4th base 2b laminated on the 3rd base 2a.
  • the detection element 3 is a surface acoustic wave element, and mainly includes a base 10, a first IDT electrode 11, a second IDT electrode 12, and a detection unit 13.
  • the first cover member 1 and the second cover member 2 are attached to each other, and the detection element 3 is housed inside the attached first cover member 1 and second cover member 2.
  • the first cover member 1 has a recess 5 on the upper surface, and the detection element 3 is disposed in the recess 5.
  • the second cover member 2 has an inlet 14 that is an inlet of a sample solution at an end portion in the longitudinal direction (x direction), and from the inlet 14 toward a portion immediately above the detection element 3.
  • An extended groove 15 is provided.
  • the groove portion 15 is indicated by a broken line in order to indicate the position of the groove portion 15.
  • the sample solution is a solution to be detected as to whether the first substance 210 is contained.
  • FIG. 2 shows an exploded perspective view of the first cover member 1 and the second cover member 2.
  • the first cover member 1 includes the first base 1a and the second base 1b stacked on the first base 1a.
  • the first base 1a constituting the first cover member 1 has a flat plate shape, and its thickness is, for example, 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the planar shape of the first base 1a is generally rectangular, but one end in the longitudinal direction has an arc shape protruding outward.
  • the length of the first substrate 1a in the x direction is, for example, 1 cm to 5 cm, and the length in the y direction is, for example, 1 cm to 3 cm.
  • the second substrate 1b is bonded to the upper surface of the first substrate 1a.
  • the second base 1b has a flat frame shape in which a through hole 4 for forming a recess is provided in a flat plate, and the thickness thereof is, for example, 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the outer shape when viewed in plan is substantially the same as that of the first substrate 1a, and the length in the x direction and the length in the y direction are also substantially the same as those of the first substrate 1a.
  • the concave portion 5 is formed in the first cover member 1 by joining the second base 1b provided with the through hole 4 for forming the concave portion to the flat first base 1a. That is, the upper surface of the first base 1 a located inside the through hole 4 for forming recesses is the bottom surface of the recess 5, and the inner wall of the through hole 4 for forming recesses is the inner wall of the recess 5.
  • the terminal 6 and the wiring 7 routed from the terminal 6 to the through hole 4 for forming the recess are formed on the upper surface of the second base 1b.
  • the portion where the terminal 6 is formed is a portion that is actually inserted when the sensor 100 is inserted into an external measuring instrument (not shown), and is electrically connected to the external measuring instrument via the terminal 6.
  • the Rukoto Further, the terminal 6 and the detection element 3 are electrically connected through a wiring 7 or the like. Then, a signal from an external measuring instrument is input to the sensor 100 via the terminal 6, and a signal from the sensor 100 is output to the external measuring instrument via the terminal 6.
  • the second cover member 2 includes the third base 2a stacked on the second base 1b and the fourth base 2b stacked on the third base 2a.
  • a second cover member 2 is joined to the upper surface of the first cover member 1 composed of the first base 1a and the second base 1b.
  • the second cover member 2 has a third base 2a and a fourth base 2b.
  • the third substrate 2a is bonded to the upper surface of the second substrate 1b.
  • the third base 2a has a flat plate shape, and its thickness is, for example, 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the planar shape of the third base 2a is generally rectangular, but one end in the longitudinal direction has an arc shape protruding outward as in the first base 1a and the second base 1b.
  • the length of the third base 2a in the x direction is slightly shorter than the length of the second base 1b in the x direction so that the terminal 6 formed on the second base 1b is exposed. 4.8 cm.
  • the length in the y direction is, for example, 1 cm to 3 cm as in the first base 1a and the second base 1b.
  • a notch 8 is formed in the third base 2a.
  • the notch 8 is a portion in which the third base 2a is cut out from the apex at one end of the third base 2a in the arc shape toward the other end in the x direction.
  • the notch 8 is for forming the groove 15.
  • a first through hole 16 and a second through hole 17 that penetrate the third base body 2a in the thickness direction are formed on both sides of the notch 8 of the third base body 2a.
  • a portion between the first through hole 16 and the notch 8 of the third base 2a serves as a first partition 25 that partitions the groove 15 and the space formed by the first through hole 16 as will be described later. Further, a portion between the second through hole 17 and the notch 8 of the third base 2 a becomes a second partition part 26 that partitions the groove 15 and the space formed by the second through hole 17.
  • the fourth base 2b is bonded to the upper surface of the third base 2a.
  • the fourth base 2b has a flat plate shape and has a thickness of, for example, 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the outer shape when viewed in plan is substantially the same as that of the third substrate 2a, and the length in the x direction and the length in the y direction are also substantially the same as those of the third substrate 2a.
  • the fourth base 2b is joined to the third base 2a in which the notch 8 is formed, whereby the groove 15 is formed on the lower surface of the second cover member 2. That is, the lower surface of the fourth base 2 b located inside the notch 8 becomes the bottom surface of the groove 15, and the inner wall of the notch 8 becomes the inner wall of the groove 15.
  • the groove 15 extends from the inflow port 14 to at least a region directly above the detection unit 13, and the cross-sectional shape is, for example, a rectangular shape.
  • a third through hole 18 is formed in the fourth base 2b so as to penetrate the fourth base 2b in the thickness direction.
  • the third through hole 18 is located on the end portion of the notch 8 when the fourth base 2b is laminated on the third base 2a. Therefore, the end portion of the groove portion 15 is connected to the third through hole 18.
  • the third through hole 18 is for releasing the air in the groove 15 to the outside.
  • the first base 1a, the second base 1b, the third base 2a, and the fourth base 2b are made of, for example, paper, plastic, celluloid, ceramics, or the like. These substrates can all be formed of the same material. By forming all of these bases with the same material, the thermal expansion coefficients of the respective bases can be made substantially uniform, so that deformation caused by the difference in the thermal expansion coefficients of the respective bases is suppressed.
  • the detection unit 13 may be coated with a biomaterial, but some of the detection unit 13 is easily deteriorated by external light such as ultraviolet rays. In that case, an opaque material having a light shielding property may be used as the material of the first cover member 1 and the second cover member 2.
  • the second cover member 2 in which the groove 15 is formed may be formed of a material that is nearly transparent. In this case, the state of the sample solution flowing in the flow channel 15 can be visually confirmed.
  • FIG. 5 is a perspective view of the detection element 3
  • FIG. 6 is a plan view of the detection element 3 with the first bonding member 21 and the second bonding member 22 removed.
  • the detection element 3 includes a base 10, a detection unit 13, a first IDT electrode 11, a second IDT electrode 12, a first extraction electrode 19, and a second extraction electrode 20 disposed on the upper surface of the base 10.
  • the substrate 10 is made of, for example, a single crystal substrate having piezoelectricity such as lithium tantalate (LiTaO 3 ) single crystal, lithium niobate (LiNbO 3 ) single crystal, or quartz.
  • the planar shape and various dimensions of the substrate 10 may be set as appropriate.
  • the thickness of the substrate 10 is 0.3 mm to 1 mm.
  • the first IDT electrode 11 has a pair of comb electrodes as shown in FIG. Each comb electrode has two bus bars facing each other and a plurality of electrode fingers extending from each bus bar to the other bus bar side. The pair of comb electrodes are arranged so that a plurality of electrode fingers mesh with each other.
  • the second IDT electrode 12 is configured similarly to the first IDT electrode 11.
  • the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12 constitute a transversal IDT electrode.
  • the first IDT electrode 11 is for generating a predetermined surface acoustic wave (SAW), and the second IDT electrode 12 is for receiving the SAW generated by the first IDT electrode 11.
  • the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12 are arranged in the same straight line so that the second IDT electrode 12 can receive the SAW generated in the first IDT electrode 11.
  • the frequency characteristics can be designed using parameters such as the number of electrode fingers of the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12, the distance between adjacent electrode fingers, the width of intersection of the electrode fingers, and the like.
  • SAWs excited by the IDT electrodes there are various vibration modes.
  • the detection element 3 uses a vibration mode of a transverse wave called an SH wave.
  • an elastic member for suppressing SAW reflection may be provided outside the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12 in the SAW propagation direction (y direction).
  • the SAW frequency can be set, for example, within a range of several megahertz (MHz) to several gigahertz (GHz). In particular, if it is several hundred MHz to 2 GHz, it is practical, and downsizing of the detection element 3 and thus downsizing of the sensor 100 can be realized.
  • the first IDT electrode 11 is connected to the first extraction electrode 19.
  • the first extraction electrode 19 is extracted from the first IDT electrode 11 to the opposite side of the detection unit 13, and the end 19 e of the first extraction electrode 19 is electrically connected to the wiring 7 provided on the first cover member 1. Yes.
  • the second IDT electrode 12 is connected to the second extraction electrode 20.
  • the second extraction electrode 20 is extracted from the second IDT electrode 12 to the side opposite to the detection unit 13, and the end 20 e of the second extraction electrode 20 is electrically connected to the wiring 7.
  • the first IDT electrode 11, the second IDT electrode 12, the first extraction electrode 19 and the second extraction electrode 20 are made of, for example, aluminum, an alloy of aluminum and copper, or the like. These electrodes may have a multilayer structure. In the case of a multilayer structure, for example, the first layer is made of titanium or chromium, and the second layer is made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12 are covered with a protective film (not shown).
  • the protective film contributes to preventing oxidation of the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12.
  • the protective film is made of, for example, silicon oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, silicon nitride, or silicon.
  • the thickness of the protective film is, for example, about 1/10 (10 to 30 nm) of the thickness of the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12.
  • the protective film may be formed over the entire top surface of the substrate 10 so as to expose the end 19e of the first extraction electrode 19 and the end 20e of the second extraction electrode 20.
  • the detection unit 13 is provided between the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12.
  • the detection unit 13 includes, for example, a metal film and an aptamer made of a nucleic acid or a peptide immobilized on the surface of the metal film.
  • the metal film has, for example, a two-layer structure of chromium and gold formed on chromium.
  • the nucleic acid is, for example, DNA (Deoxyribo Nucleic Acid), RNA (Ribo Nucleic Acid), PNA (Peptide Nucleic Acid), or the like. Details of the detection unit 13 and the aptamer will be described later, and thus the description thereof will be omitted.
  • the sensor 100 is provided with two sets. Thereby, it becomes possible to perform two types of detection with one sensor by making the aptamer fixed to one detection part 13 different. Further, one of the two detection units 13 may be used as a reference by not fixing an aptamer fixed to the other.
  • the first IDT electrode 11 is covered with a first joining member 21 as shown in FIG.
  • the first joining member 21 is located on the upper surface of the base 10 and is hollow inside.
  • a hollow portion of the first bonding member 21 in a state where the first bonding member 21 is placed on the upper surface of the base body 10 is the first vibration space 23.
  • the first IDT electrode 11 is sealed in the first vibration space 23.
  • the first IDT electrode 11 is isolated from the outside air and the sample solution, and the first IDT electrode 11 can be protected.
  • the first vibration space 23 is secured, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the SAW excited in the first IDT electrode 11.
  • the second IDT electrode 12 is covered with a second bonding member 22 as shown in FIG.
  • the second joining member 22 is also located on the upper surface of the substrate 10 like the first joining member 21, and the inside is hollow as shown in FIG. 4A.
  • a hollow portion of the second bonding member 22 in a state where the second bonding member 22 is placed on the upper surface of the base body 10 is the second vibration space 24.
  • the second IDT electrode 12 is sealed in the second vibration space 24. Thereby, the second IDT electrode 12 is isolated from the outside air and the sample solution, and the second IDT electrode 12 can be protected.
  • the second vibration space 24 is secured, it is possible to suppress deterioration of the characteristics of the SAW received at the second IDT electrode 12.
  • the shape of the vibration space may be a rectangular parallelepiped shape, may be a dome shape when viewed in cross section, may be an ellipse shape when viewed in plan, and the shape and arrangement of the IDT electrode. In combination, any shape may be used.
  • the first bonding member 21 includes an annular frame fixed to the upper surface of the base 10 so as to surround the two first IDT electrodes 11 arranged along the x direction, and a frame so as to close the opening of the frame. And a lid fixed to the frame.
  • Such a structure can be formed, for example, by forming a resin film using a photosensitive resin material and patterning the resin film by a photolithography method or the like.
  • the second bonding member 22 can be formed in the same manner.
  • the two first IDT electrodes 11 are covered with one first bonding member 21, but the two first IDT electrodes 11 may be covered with separate first bonding members 21.
  • the two first IDT electrodes 11 may be covered with one first joining member 21 and a partition may be provided between the two first IDT electrodes 11.
  • the two second IDT electrodes 12 may be covered with separate second joining members 22, or a partition is formed between the two second IDT electrodes 12 using one second joining member 22. May be provided.
  • a mechanism for detecting a target material using the detection element 3 using SAW will be described.
  • a predetermined voltage is applied to the first IDT electrode 11 from an external measuring instrument via the wiring 7, the first extraction electrode 19, and the like.
  • the surface of the substrate 10 is excited in the formation region of the first IDT electrode 11, and SAW having a predetermined frequency is generated.
  • a part of the generated SAW propagates toward the detection unit 13, passes through the detection unit 13, and then reaches the second IDT electrode 12.
  • the detection unit 13 when the first substance is included in the sample solution, a change caused by the substance having a higher molecular weight than the first substance is caused on the substrate surface. Occur. As a result, characteristics such as the phase of the SAW passing under the detection unit 13 change. When the SAW whose characteristics have changed in this way reaches the second IDT electrode 12, a voltage corresponding to the SAW is generated in the second IDT electrode 12. This voltage is output to the outside through the second extraction electrode 20, the wiring 7, etc., and the properties and components of the sample solution can be examined by reading it with an external measuring instrument.
  • the sensor 100 uses a capillary phenomenon. Specifically, since the second cover member 2 is joined to the first cover member 1, the groove portion 15 formed on the lower surface of the second cover member 2 becomes an elongated tube. Taking into account the material of the first cover member 1 and the second cover member 2 and the like, by setting the width or diameter of the groove portion 15 to a predetermined value, a capillary phenomenon is caused in the elongated tube formed by the groove portion 15. it can.
  • the width (dimension in the y direction) of the groove 15 is, for example, 0.5 mm to 3 mm, and the depth (dimension in the z direction) is, for example, 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the groove part 15 has the extension part 15e which is a part extended beyond the detection part 13, and the 3rd through-hole 18 connected with the extension part 15e is formed in the 2nd cover member 2. As shown in FIG. When the sample solution enters the flow path 15, the air present in the flow path 15 is released to the outside from the third through hole 18.
  • the sample solution By forming a tube that generates such a capillary phenomenon in a cover member made up of the first cover member 1 and the second cover member 2, if the sample solution is brought into contact with the inflow port 14, the sample solution will form the groove portion 15. It is sucked into the cover member as a flow path. Therefore, according to the sensor 100, since the sample solution itself includes the sample solution suction mechanism, the sample solution can be sucked without using an instrument such as a pipette. Moreover, since the part with the inflow port 14 is roundish and the inflow port 14 is formed at the apex, the inflow port 14 is easily discriminated.
  • the channel 15 of the sample solution formed by the groove 15 has a depth of about 0.3 mm, while the detection element 3 has a thickness of about 0.3 mm.
  • the thickness of 3 is almost equal. Therefore, if the detection element 3 is placed on the flow channel 15 as it is, the flow channel 15 is blocked. Therefore, in the sensor 100, as shown in FIG. 4, a recess 5 is provided in the first cover member 1 on which the detection element 3 is mounted, and the detection element 3 is accommodated in the recess 5, thereby The flow path 15 is not blocked. That is, the flow path 15 formed by the groove 15 can be secured by setting the depth of the recess 5 to be approximately equal to the thickness of the detection element 3 and mounting the detection element 3 in the recess 5.
  • FIG. 3 is a perspective view of the second cover member 2 in a state where the fourth base 2b is removed. Since the sample solution channel 15 is secured, the sample solution that has flowed into the channel 15 by capillary action is shown. Can be smoothly guided to the detection unit 13.
  • the height of the upper surface of the substrate 10 from the bottom surface of the recess 5 is the same as or smaller than the depth of the recess 5. It is good to leave. For example, if the height of the upper surface of the base 10 from the bottom surface of the concave portion 5 is the same as the depth of the concave portion 5, when the inside of the groove portion 15 is viewed from the inlet 14, the bottom surface of the flow path 15 and the detection portion 13 are almost aligned. Can be the same height.
  • the thickness of the base 10 is made smaller than the depth of the recess 5, and the height from the bottom surface of the recess 5 of the first bonding member 21 and the second bonding member 22 is substantially the same as the depth of the recess 5. I have to.
  • the first partition portion 25 and the second partition portion 26 of the third base body 2a are made more than other portions.
  • the planar shape of the recess 5 is, for example, a shape similar to the planar shape of the substrate 10, and the recess 5 is slightly larger than the substrate 10. More specifically, the recess 5 has such a size that a gap of about 100 ⁇ m is formed between the side surface of the substrate 10 and the inner wall of the recess 5 when the substrate 10 is mounted in the recess 5.
  • the detection element 3 is fixed to the bottom surface of the recess 5 with a die bond material mainly composed of epoxy resin, polyimide resin, silicon resin, or the like.
  • the end 19e of the first extraction electrode 19 and the wiring 7 are electrically connected by a metal thin wire 27 made of, for example, Au.
  • the connection between the end 20e of the second extraction electrode 20 and the wiring 7 is the same.
  • the connection between the first extraction electrode 19 and the second extraction electrode 20 and the wiring 7 is not limited to the metal thin wire 27, and may be a conductive adhesive such as Ag paste, for example.
  • a gap is provided in the connection portion between the first extraction electrode 19 and the second extraction electrode 20 and the wiring 7. Therefore, when the 2nd cover member 2 is bonded together to the 1st cover member 1, damage to the metal fine wire 27 is suppressed.
  • This void can be easily formed by providing the first through hole 16 and the second through hole 17 in the third base 2a.
  • the presence of the first partition portion 25 between the first through hole 16 and the groove portion 15 prevents the sample solution flowing through the groove portion 15 from flowing into the gap formed by the first through hole 16. it can. Thereby, it is possible to suppress occurrence of a short circuit due to the sample solution between the plurality of first extraction electrodes 19.
  • the presence of the second partition portion 26 between the second through hole 17 and the groove portion 15 suppresses the sample solution flowing through the groove portion 15 from flowing into the gap formed by the second through hole 17. Can do. Thereby, it is possible to suppress occurrence of a short circuit due to the sample solution between the plurality of second extraction electrodes 20.
  • the first partition portion 25 is located on the first joining member 21, and the second partition portion 26 is located on the second joining member 22. Therefore, to be more precise, the sample solution flow path 15 is defined not only by the groove 15 but also by the side wall on the groove side of the first bonding member 21 and the side wall on the groove side of the second bonding member 22.
  • the first partition portion 25 is on the upper surface of the first bonding member 21, and the second partition portion 26 is Although it is better to contact the upper surface of the second joining member 22, in the sensor 100, between the lower surface of the first partition part 25 and the upper surface of the first joining member 21 and the lower surface of the second partition part 26.
  • a gap is provided between the second bonding member 22 and the upper surface. This gap is, for example, 10 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the sample solution usually has a certain degree of viscoelasticity, the sample solution becomes difficult to enter the gap by setting the gap to 10 ⁇ m to 60 ⁇ m, and the sample solution is formed by the first through hole 16 and the second through hole 17. It is also possible to suppress leakage into the gap.
  • the width of the first partition portion 25 is wider than the width of the first vibration space 23.
  • the side wall of the first partition portion 25 is positioned on the frame of the first joining member 21.
  • the first extraction electrode 19, the second extraction electrode 20, the thin metal wire 27, and the wiring 7 that are located in the gap formed by the first through hole 16 and the second through hole 17 are covered with an insulating member 28. . Thereby, corrosion of these electrodes and the like can be suppressed. Further, by providing the insulating member 28, the sample solution enters the gap between the first partition portion 25 and the first bonding member 21 or the gap between the second partition portion 26 and the second bonding member 22. Even in this case, the sample solution is blocked by the insulating member 28. Therefore, a short circuit between the extraction electrodes due to leakage of the sample solution can be suppressed.
  • the flow path 15 of the sample solution from the inlet 14 to the detection unit 13 can be secured, and a capillary phenomenon or the like can be obtained.
  • the sample solution sucked from the inlet can be made to flow to the detection unit 13. That is, it is possible to provide the sensor 100 having the suction mechanism itself while using the thick detection element 3.
  • the flow path 15 may have a groove provided on at least one surface of the first cover member 1 and the second cover member 2.
  • the flow path 15 may be provided by forming a groove provided on at least one surface of the first cover member 1 and the second cover member 2.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a modified example of the sensor 100.
  • This cross-sectional view corresponds to the cross section shown in FIG. 4A.
  • the position where the terminal 6 is formed is changed.
  • the terminal 6 is formed at the other end in the longitudinal direction of the second base 1b.
  • it is formed on the upper surface of the fourth base 2b.
  • the terminal 6 and the wiring 7 are electrically connected by a through conductor 29 that penetrates the second cover member 2.
  • the through conductor 29 is made of, for example, Ag paste or plating.
  • the terminal 6 can also be formed on the lower surface side of the first cover member 1. Therefore, the terminal 6 can be formed at an arbitrary position on the surface of the first cover member 1 and the second cover member 2, and the position thereof can be determined according to the measuring instrument to be used.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another modification of the sensor 100.
  • This cross-sectional view corresponds to the cross section shown in FIG. 4B.
  • an absorbing material 30 that absorbs the sample solution at a predetermined speed is provided at the end of the flow path 15 formed by the groove 15.
  • the absorbent material 30 is made of, for example, a porous material capable of absorbing a liquid such as a sponge.
  • the detection unit 13 is described as being made of a metal film and an aptamer immobilized on the surface of the metal film.
  • a substance detected by the detection unit 13 reacts with the metal film.
  • the detection unit 13 may be configured with only a metal film without using an aptamer.
  • a region between the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12 on the surface of the substrate 10 which is a piezoelectric substrate without using a metal film may be used as the detection unit 13.
  • the physical property such as the viscosity of the sample solution is detected by directly attaching the sample solution to the surface of the substrate 10. More specifically, the SAW phase change due to a change in the viscosity of the sample solution on the detection unit 13 is read.
  • the detection element 3 is composed of a surface acoustic wave element.
  • the detection element 3 in which an optical waveguide or the like is formed so that surface plasmon resonance occurs may be used.
  • a change in the refractive index of light in the detection unit is read.
  • the detection element 3 in which a vibrator is formed on a piezoelectric substrate such as quartz can be used. In this case, for example, a change in the oscillation frequency of the vibrator is read.
  • a plurality of types of devices may be mixed on the same substrate 10 as the detection element 3.
  • an enzyme electrode method enzyme electrode may be provided next to the SAW element.
  • measurement by an enzyme method is possible, and the number of items that can be examined at a time can be increased.
  • the first cover member 1 is formed by the first base body 1a and the second base body 1b
  • the second cover member 2 is formed by the third base body 2a and the fourth base body 2b.
  • the present invention is not limited thereto, and a cover member in which the bases are integrated, for example, the first cover member 1 in which the first base 1a and the second base 1b are integrated may be used.
  • the recess 5 may be provided for each detection element 3 or a long recess 5 that can accommodate all the detection elements 3 may be formed.
  • the groove 15 may be provided in either the first cover member 1 or the second cover member 2 or may be provided in both. That is, the flow path 15 may be formed by providing a groove in both the first cover member 1 and the second cover member 2, and the groove is provided in one of the first cover member 1 and the second cover member 2. Thus, the flow path 15 may be formed.
  • FIGS. 9 to 11 are diagrams showing a configuration in which the cover member 45 is directly joined to the base 10.
  • the case where the base body 10 is provided on the first cover member 1 and the first cover member 1 and the second cover member 2 are joined has been described as an example. is not.
  • the flow path 15 may be formed by bonding a cover member directly to the base 10. Details will be described below.
  • the flow path 15 is formed by providing a groove in the cover member 45 joined to the base body 10A.
  • the channel 15 may be formed by providing a groove on both the cover member 45 and the base 10A provided on the upper surface of the base 10A, and the base 10A may be provided with a groove.
  • the flow path 15 may be formed.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an example of a sensor when a cover member is joined to a base.
  • the sensor 100 ⁇ / b> A includes a base body 10 ⁇ / b> A and a cover member 45.
  • the cover member 45 includes an inlet 14A that is an inlet of the specimen solution and a third through hole 18A that is an air hole or an outlet of the specimen solution.
  • the inlet 14 ⁇ / b> A is provided on the upper surface of the cover member 45 is shown as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the inflow port 14 ⁇ / b> A may be provided on the side surface of the cover member 45, similarly to the sensor 100.
  • the cover member 45 has a pad 44. The pad 44 corresponds to the end 19 e of the first extraction electrode 19 and the end 20 e of the second extraction electrode 20 of the sensor 100.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an example of a sensor when one half of one side of the cover member is removed.
  • a perspective view of the sensor 100A when one half of the cover member 45 is removed is shown.
  • a space 40 serving as a sample flow path for the sample solution is formed inside the cover member 45.
  • the inflow port 14 ⁇ / b> A is connected to the space 40. That is, the sample solution that has entered from the inflow port 14 ⁇ / b> A flows into the space 40.
  • the space 40 in the sensor 100A corresponds to the flow path 15 in the sensor 100.
  • FIG. 11A and FIG. 11B are cross-sectional views showing an example of a sensor when a cover member is joined to a base.
  • 11A is a cross-sectional view taken along the line IVa-IVa in FIG. 9, and
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line IVb-IVb in FIG.
  • the first IDT electrode 11, the second IDT electrode 12, the short-circuit electrode 42a, the short-circuit electrode 42b, and the like are provided on the upper surface of the base 10A.
  • the first IDT electrode 11, the second IDT electrode 12, the short-circuit electrode 42 a, the short-circuit electrode 42 b, and the like are covered with a protective film 41.
  • the protective film 41 contributes to prevention of oxidation of each electrode and wiring.
  • the protective film 41 is made of, for example, silicon oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, silicon nitride, or silicon.
  • the protective film 41 is silicon dioxide (SiO2).
  • the protective film 41 is formed over the entire upper surface of the base body 10A so as to expose the pads 44. Since the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12 are covered with the protective film 41, the IDT electrode can be prevented from corroding.
  • the thickness of the protective film 41 is, for example, 100 nm to 10 ⁇ m.
  • the protective film 41 is not necessarily formed over the entire top surface of the base body 10A.
  • the protective film 41 covers only the vicinity of the center of the top surface of the base body 10A so that a region along the outer periphery of the top surface of the base body 10A including the pads 44 is exposed. You may form as follows.
  • FIG. 11A and FIG. 11B although the case where the protective film 41 was used was shown as an example, it is not limited to this, The protective film 41 may not be used.
  • the short-circuit electrode 42a and the short-circuit electrode 42b are for electrically short-circuiting the portion of the upper surface of the base 10A that becomes the SAW propagation path.
  • the SAW loss can be reduced depending on the type of SAW.
  • the short-circuit electrode 42 a and the short-circuit electrode 42 b are, for example, rectangular shapes extending along the SAW propagation path from the first IDT electrode 11 to the second IDT electrode 12.
  • the width of the short-circuit electrode 42a and the short-circuit electrode 42b in the direction orthogonal to the SAW propagation direction (x direction) is, for example, the same as the intersection width of the electrode fingers of the first IDT electrode 11.
  • the end on the first IDT electrode side in the direction parallel to the SAW propagation direction of the short-circuit electrode 42a and the short-circuit electrode 42b (y-direction) is half the SAW from the center of the electrode finger located at the end of the first IDT electrode 11. It is located at a location separated by the wavelength.
  • the end of the short-circuit electrode 42a and the short-circuit electrode 42b on the second IDT electrode 12 side in the y direction is located away from the center of the electrode finger located at the end of the second IDT electrode 12 by a half wavelength of SAW. To position.
  • the frequency characteristics using parameters such as the number of electrode fingers between the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12, the distance between adjacent electrode fingers, and the intersection width of the electrode fingers.
  • the SAW excited by the IDT electrode include a Rayleigh wave, a love wave, and a leaky wave.
  • An elastic member for suppressing SAW reflection may be provided in a region outside the first IDT electrode 11 in the SAW propagation direction.
  • the SAW frequency can be set, for example, within a range of several megahertz (MHz) to several gigahertz (GHz). In particular, if it is several hundred MHz to 2 GHz, it is practical, and it is possible to reduce the size of the substrate 10A and hence the sensor 100A.
  • the short-circuit electrode 42a and the short-circuit electrode 42b may be in an electrically floating state, or may be provided with a ground potential pad 44 and connected thereto to be a ground potential.
  • the short-circuit electrode 42a and the short-circuit electrode 42b are set to the ground potential, propagation of direct waves due to electromagnetic coupling between the first IDT electrode 11 and the second IDT electrode 12 can be suppressed.
  • the short-circuit electrode 42a and the short-circuit electrode 42b are made of, for example, aluminum or an alloy of aluminum and copper. These electrodes may have a multilayer structure. In the case of a multilayer structure, for example, the first layer is made of titanium or chromium, and the second layer is made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the plate-like body 43 has a recess for forming the first vibration space 23 and the second vibration space 24, and forms the first vibration space 23 and the second vibration space 24 by being joined to the base body 10A.
  • the plate-like body 43 is formed using, for example, a photosensitive resist.
  • the plate-like body 43 corresponds to the first joining member 21 or the second joining member 22 in the sensor 100.
  • a detection unit 13 is provided.
  • an arbitrary process may be performed on the detection unit 13.
  • a process for preventing a substance detected by the detection unit 13 from attaching to the metal film used as the reference may be performed.
  • a more detailed example will be described using the case where the detection unit 13 binds to a nucleic acid such as DNA.
  • the nucleic acid such as DNA is mistakenly used as a reference by charging the metal film of the detection unit 13 used as a reference negative by an arbitrary method. Can be prevented from adhering.
  • a metal film formed of a metal other than gold may be used as the metal film of the detection unit 13 used as a reference in consideration of the tendency that nucleic acids such as DNA adhere to gold.
  • the signal substance is a nucleic acid
  • a random sequence nucleic acid may be immobilized on the reference in the same manner as the detection side.
  • the surface condition of the reference and the detection side becomes the same, and the slight difference in viscosity that seems to be caused by different surfaces can be canceled, and only the coupling on the detection side is seen as the difference between the reference and the detection side It becomes possible.
  • the sensor according to the above-described embodiment and the sensors according to various modifications are effective for detecting small molecules, for example, in addition to conventional medical uses such as cancer markers, fatigue, anti-aging markers, etc. It can also be used for general purposes such as beauty and maintenance of youth.
  • a SAW chip as a high-sensitivity transducer as a disposable sensor
  • the signal substance (or the aptamer itself) dissociated from the aptamer in the capillary channel on the SAW chip is bound / dissociated from the substrate surface. It is possible to provide a light, thin and small sensor that is highly sensitive to small molecules and suitable for disposable use. As a result, a small and simple sensor can be realized.
  • the SAW propagation is caused to interact with the signal substance or the aptamer itself.
  • the amount of the target detection object can be directly detected as an enlarged mass change, and conversion for quantification is easy, and signal amplification with high accuracy is possible.
  • the signal substance or the aptamer itself has a larger mass than the small molecule to be detected, and the detection result can be amplified.
  • an SAW propagation path that is an action part with a biological substance and an IDT electrode that is a conversion part to an electric signal can be finely manufactured on one substrate.
  • the sensor itself can be made very small, can be mass-produced by a wafer process or the like, and a disposable sensor chip can be easily realized.
  • the SAW detection circuit is similar to the circuit configuration adopted in many wireless terminals and communication devices in tablet terminals, and the sensor detection circuit described above is used in electronic devices such as wireless terminals and tablet terminals. It is also possible to connect easily.
  • the disclosed sensor 100 has a substrate 10 in one form.
  • the disclosed sensor 100 is a binding portion 240 that is located on the surface of the substrate 10 and can bind to the second substance 220 having a molecular weight larger than the molecular weight of the first substance 210.
  • the second substance 220 and the first substance 210 and the specimen including the aptamer 230 that can bind to the second substance 220 have a binding part 240 that can detect whether the first substance 210 is included.
  • the second substance 220 is also referred to as “signal substance”.
  • the senor 100 includes a coupling portion 240 with the second substance 220 having a higher molecular weight than the first substance 210.
  • the sensor 100 includes a first binding site 231 with the first material 210 and a second binding site 232 with the second material 220 and one of the first material 210 and the second material 220.
  • the base 10 has a binding portion 240 on the surface for detecting whether the first substance 210 is contained in the specimen that has contacted both the aptamer 230 and the second substance 220.
  • the first substance 210 is an arbitrary substance.
  • the first substance 210 includes proteins, enzymes, cells, cell tissues, microorganisms, viruses, bacteria, toxins, nucleic acids, saccharides, lipids, metabolites, and low molecular (small molecule) organic compounds such as ATP (Adenosine TriPhosphate). It is.
  • the first substance 210 is an arbitrary substance that serves as a marker indicating the state of the body such as stress, fatigue, and various diseases, iPS (induced Pluripotent Stem cell), and the like.
  • the second substance 220 is an arbitrary substance having a higher molecular weight than the first substance 210.
  • the second substance 220 is, for example, an enzyme, protein, nucleic acid, or the like.
  • the second substance 220 is more preferably a nucleic acid. When a nucleic acid is used, the strength of the bond between the second binding site 232 and the second substance 220 can be easily controlled by changing the number of bases forming the complementary strand.
  • the second substance 220 is preferably a substance having a molecular weight larger than that of the first substance 210.
  • the molecular weight of the second substance 220 is 10,000 or more.
  • the molecular weight of the first substance 210 is, for example, 500 or less, and more preferably 200 to 500.
  • the molecular weight of the first substance 210 and the second substance 220 is not limited to this, and may be any value.
  • An aptamer is a substance that has a high affinity for a specific substance and can specifically bind to the specific substance.
  • a nucleic acid aptamer that is an aptamer 230 formed of nucleic acid will be described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and a peptide aptamer or any aptamer 230 may be used.
  • the nucleic acid which forms a nucleic acid aptamer may be variously modified.
  • An example of the base sequence of the aptamer 230 when ATP is the first substance 210 is shown in SEQ ID NO: 1.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an example of an embodiment of the disclosed aptamer.
  • the 1st substance 210 and the 2nd substance 220 were shown collectively for convenience of explanation.
  • the aptamer 230 bonded to the second substance 220 and the sample solution are mixed to bring the aptamer 230 and the second substance 220 into contact with the sample solution. I will explain.
  • the present invention is not limited to this.
  • the specimen solution that has come into contact with the aptamer 230 and the second substance 220 becomes the detection unit 13. You may make it contact.
  • the aptamer 230 previously bonded to the second substance 220 may be bonded to the side surface of the channel 15 so that the aptamer 230 itself does not deviate from the side surface of the channel 15.
  • the aptamer 230 and the second substance 220 are attached to or combined with the side surface closer to the inlet than the detection unit 13 in the flow path 15 of the sensor, so that the aptamer 230 is reached before reaching the detection unit 13.
  • the second substance 220 and the sample solution may be in reliable contact.
  • the aptamer 230 and the second substance 220 are attached to the groove 15, respectively, and the binding part 240 is obtained from the specimen after contacting the aptamer 230 and the second substance 220 attached to the groove 15.
  • the first substance 210 may be detected.
  • the aptamer 230 is fixed to the groove 15 and is bonded to the second substance 220, and the binding part 240 detects the first substance 210 from the specimen after contacting the aptamer 230.
  • the aptamer 230 bonded to the second substance 220 is chemically bonded to the surface material of the groove 15.
  • At least one of the aptamer 230 and the specimen may be located away from the binding portion 240. Further, at least one of the aptamer 230 and the specimen may be located in the groove 15. Further, at least one of the aptamer 230 and the specimen may be positioned in the detection unit.
  • the aptamer 230 and the second substance 220 are attached in advance to the flow path 15, they are in a dry form, and at least the second substance 220 is released from the flow path 15 by contact with the sample solution, and together with the sample solution It is important to attach in a detachable state so as to come into contact with the detection unit 13.
  • FIG. 12 shows a case where the first substance 210 is not included in the specimen solution
  • (2) in FIG. 12 shows a case where the first substance 210 is contained in the specimen solution.
  • the disclosed aptamer 230 has a first binding site 231 with the first substance 210 and a second binding site 232 with the second substance 220, and the first substance 210 and the second substance 220. And one of them.
  • the aptamer 230 includes a first binding site 231 that binds to the first substance 210 and a second binding site 232 that binds to the second substance 220.
  • the aptamer 230 is designed so that the second binding site 232 and the second substance 220 are bound when the first substance 210 is not present in the sample solution.
  • the aptamer 230 binds to the first binding site 231 and the first substance 210 when the first substance 210 is present in the sample solution,
  • the second substance 220 that has bound to the second binding site 232 is designed to be dissociated from the aptamer 230.
  • the aptamer 230 and the second substance 220 form a complex.
  • the aptamer 230 and the second substance 220 are dissociated, and the aptamer 230 is combined with the first substance 210 to form a complex.
  • the aptamer 230 is designed to bind to the first substance 210 in preference to the second substance 220.
  • the first binding site 231 binds to the first substance 210, while the second substance 220 bound to the second binding site 232 is removed from the aptamer 230. It supplements about the mechanism to dissociate.
  • the second substance 220 bound to the second binding site 232 is, for example, influenced by the three-dimensional structure of the aptamer 230 resulting from the binding between the first substance 210 and the first binding site 231, or bound to the first binding site 231.
  • the first substance 210 dissociates from the first binding site 231 due to the influence of steric hindrance by the first substance 210.
  • the mechanism by which the second substance 220 is dissociated from the aptamer 230 is not limited to this, and may be any mechanism.
  • the first binding site 231 binds to the first substance 210, while the second substance 220 bound to the second binding site 232 is removed from the aptamer 230. It supplements about the design method of the aptamer 230 which has the mechanism to dissociate.
  • a case where a single-stranded DNA having a molecular weight of about 15,000 is used as the second substance 220 will be described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and RNA may be used.
  • PNA may be used, and any substance may be used.
  • the base sequence of the first binding site 231 may be determined by the in vitro selection method or the SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential enrichment) method. More specifically, the aptamer 230 that specifically binds to the first substance 210 is obtained by the in vitro selection method or the SELEX method, and the base sequence of the obtained aptamer 230 is decoded to obtain the first binding site 231 or The base sequence of the second binding site 232 is determined.
  • the first substance 210 is a nucleic acid
  • a base sequence complementary to part or all of the nucleic acid to be the first substance 210 may be used without using the in vitro selection method or the SELEX method.
  • the base sequence of the second binding site 232 may be determined in the same manner as the first binding site 231.
  • the base sequence of the first binding site 231 is complementary to a part or all of the nucleic acid to be the second substance 220 without using the in vitro selection method or the SELEX method.
  • a basic base sequence may be used.
  • the second substance 220 is a substance having a molecular weight larger than that of the first substance 210, and preferably a substance having a molecular weight of 10,000 or more.
  • the base sequence complementary to a part of the second bond is coupled to the second bond because the binding strength is too strong to dissociate. It is preferable to use as the part 232.
  • the base sequence of the aptamer 230 is determined based on the base sequence of the first binding site 231 and the base sequence of the second binding site 232.
  • the base sequence of the aptamer 230 may be determined by connecting the base sequence of the first binding site 231 and the base sequence of the second binding site 232 to each other at the ends.
  • the present invention is not limited to this, and a base sequence in which the base sequence of the second binding site 232 is inserted into the base sequence of the first binding site 231 may be used.
  • a base sequence in which the base sequence of one binding site 231 is inserted may be used.
  • the second binding site 232 may be formed by a part of the base sequence of the first binding site 231.
  • the second substance 220 is a nucleic acid having a base sequence complementary to the second binding site 232 that is a part of the first binding site 231.
  • the second binding site 232 may be formed of a part of the base sequence on the 3rd end side or the 5th end side of the first binding site 231 and a base sequence unique to the second binding site 232.
  • the base sequence of the second substance 220 other than the portion complementary to the second binding site 232 may be any base sequence.
  • the base sequence other than the portion complementary to the second binding site 232 is preferably a base sequence that does not have a sequence complementary to part or all of the first binding site 231 and the second binding site 232.
  • a base sequence in which any one base continues to the end may be used.
  • the base number of the 2nd binding site 232 it supplements about the base number of the 2nd binding site 232.
  • the greater the number of bases in the second binding site 232 the stronger the strength of binding between the second binding site 232 and the second substance 220.
  • the greater the number of bases of the second binding site 232 the easier it is for the second binding site 232 and the second substance 220 to bind, and when the first substance 210 binds to the first binding site 231.
  • the second substance 220 is less likely to dissociate from the second binding site 232.
  • the smaller the number of bases in the second binding site 232 the weaker the binding strength between the second binding site 232 and the second substance 220 becomes.
  • the number of bases of the second binding site 232 has a suitable range, preferably “20” or less, and more preferably “9 to 11”.
  • the sample solution may be an arbitrary solution containing a liquid or solid to be detected.
  • the sample solution is prepared by adding the aptamer 230 and the second substance 220 to the sample solution in advance and mixing them. 230 and the second substance 220, or through the flow path 15 of the sensor 100, thereby contacting the aptamer 230 and the second substance 220 attached or fixed to the flow path 15.
  • the ratio of the aptamer 230 and the second substance 220 in contact with the sample solution is preferably such that the aptamer 230 is equal to or more than the second substance 220 in terms of molar ratio, and the aptamer 230 and the second substance 220 are equivalent in molar ratio. It is more preferable that
  • the substrate 10 has a coupling portion 240 with the second substance 220 for detecting whether or not the first substance 210 is contained in the sample solution on the surface.
  • the detection unit 13 may be the entire surface of the substrate surface or a part of the substrate surface.
  • the detection unit 13 includes, for example, a metal film and a coupling unit 240 fixed on the metal film.
  • the present invention is not limited to this, and the metal film may not be provided.
  • any metal may be used as a metal for forming the metal film.
  • Au (gold), Ti, Cu or the like may be used, and gold is preferable.
  • the coupling portion 240 on the substrate surface will be described.
  • An arbitrary substance that specifically binds to the second substance 220 is used for the bonding portion 240 on the surface of the substrate.
  • an aptamer, a protein, an antibody, or the like that specifically binds to the second substance 220 is used for the binding portion 240 on the substrate surface.
  • the bonding portion 240 on the substrate surface is determined in the same manner as the second bonding site 232, for example.
  • an aptamer, protein, or antibody is used as an arbitrary substance that specifically binds to the second substance 220.
  • a fixing method for fixing the coupling portion 240 to the substrate surface will be described.
  • any method may be used.
  • it may be immobilized by utilizing the strong affinity between streptavidin and biotin.
  • streptavidin is fixed to the detection unit 13 in advance.
  • a self-assembled film (SAM, Self-Assembled Monolayer) formed of alkylthiol or the like is formed on a substrate on which a detection unit 13 surface (Au or the like) is covered as much as possible when immobilized. Immobilize avidin.
  • biotin is fixed in advance to the end of the substance used as the bonding part 240 on the substrate surface, and a solution of the substance used as the bonding part 240 on the substrate surface is prepared. Thereafter, the bonding unit 240 is fixed to the detection unit 13 by bringing a solution containing a substance used as the bonding unit 240 on the substrate surface into contact with the detection unit 13. In addition, after that, the detection unit 13 may be washed with an arbitrary solvent for the purpose of removing a substance that is not fixed to the detection unit 13 but remains in the detection unit 13.
  • the solvent used for washing is, for example, NaOH. However, it is not limited to NaOH, and any solvent may be used.
  • the first substance 210, the aptamer 230, and the coupling portion 240 have a magnitude relationship related to free energy change.
  • the first free energy change calculated from the dissociation constant between the first substance 210 and the aptamer 230 has a magnitude relationship that is smaller than the second free energy change associated with the bond between the aptamer 230 and the second substance 220.
  • the third free energy change associated with the coupling between the second substance 220 and the coupling part 240 is greater than the second free energy variation.
  • the first free energy change calculated from the dissociation constant between the first substance 210 and the aptamer 230 is smaller than the second free energy change associated with the binding between the aptamer 230 and the second substance 220, and the second substance
  • the third free energy change associated with the coupling between 220 and the coupling part 240 is larger than the second free energy variation.
  • the above-mentioned free energy shows a free energy change of Gibbs and becomes a negative value. This is because free energy becomes negative when a spontaneous reaction occurs. The more negative the Gibbs free energy change, the easier it is to react. That is, for example, “the magnitude relationship in which the first free energy change is smaller than the second free energy change” means that both the first free energy change and the second free energy change are negative values, and the first free energy change. The absolute value of is greater than the absolute value of the second free energy change.
  • the case where the aptamer 230 and the binding part 240 have a base sequence complementary to a part of the base sequence of the second substance 220 will be described.
  • the coupling unit 240 will be described using a case where the binding unit 240 has a base sequence complementary to a part of the base sequence of the second substance 220.
  • the second free energy will be described using a case where the free energy changes due to the binding of complementary portions of the base sequence of the aptamer 230 and the base sequence of the second substance 220.
  • the third free energy will be described using a case where the free energy changes due to the binding of complementary parts of the base sequence of the second substance 220 and the base sequence of the binding part 240.
  • the base type and the number of base sequences that are complementary between the aptamer 230 and the second substance 220, and the base type and base number of the base sequence that are complementary between the binding unit 240 and the second substance 220 The number of bases is a value that satisfies the magnitude relationship among the first free energy change, the second free energy change, and the third free energy change.
  • the base sequence of the aptamer 230 has a portion complementary to the first portion of the base sequence of the second substance 220, and the base sequence of the binding portion 240 is complementary to the second portion of the base sequence of the second substance 220. Description will be made using the case of having a portion.
  • the second free energy change will be described using a case where the second energy 220 is a free energy change associated with the binding between the first portion of the base sequence of the second substance 220 and the complementary portion of the base sequence of the aptamer 230.
  • the third free energy change will be described using a case where the third free energy change is a free energy change associated with the binding between the second portion of the base sequence of the second substance 220 and the complementary portion of the base sequence of the binding portion 240.
  • the base type and base number of the base sequence that is complementary between the aptamer 230 and the second substance 220, and the base type and base number of the base sequence that is complementary between the binding unit 240 and the second substance 220 The number of bases is a value that satisfies the magnitude relationship among the first free energy change, the second free energy change, and the third free energy change.
  • the aptamer 230 may be previously bonded to or attached to the SAW propagation path or the flow path 15, and is dissolved in the sample solution before the sample solution is poured into the flow path 15 of the sensor 100. You can leave it.
  • at least one of the aptamer 230 and the specimen is located away from the binding unit 240 and the detection unit 13. Further, for example, at least one of the aptamer 230 and the specimen is located in the flow path 15. Further, for example, at least one of the aptamer 230 and the specimen is located in the binding unit 240 or the detection unit 13.
  • the disclosed detection method includes, in one embodiment, a first binding site 231 with the first substance 210 and a second binding site 232 with the second substance 220 having a higher molecular weight than the first substance 210.
  • the surface of the base 10 of the sensor having the binding portion 240 with the second substance 220 is formed by contacting the specimen that has contacted both the aptamer 230 that binds to one of the first substance 210 and the second substance 220 and the second substance 220.
  • a contact step of contacting with the substrate is
  • the aptamer 230, the second substance 220, and the sample may be mixed using any method.
  • it may be prepared by mixing the aptamer 230, the second substance 220, and the specimen, or by mixing the aptamer 230 in which the second substance 220 is previously bound to the second binding site 232 and the specimen. It may be produced and any method may be used.
  • the aptamer 230 in which the second substance 220 is bound to the second binding site 232 in advance is added and mixed in advance in the specimen solution.
  • the sample solution is mixed with the sample solution.
  • any method may be used as a method of previously binding the second substance 220 to the second binding site 232.
  • the case where the second substance 220 is a nucleic acid and the second binding site 232 is a nucleic acid complementary to the second binding site 232 will be described as an example.
  • the second substances 220 do not form double strands, and the second binding site 232 of the aptamer 230 also does not form double strands.
  • the substance 220 may be bonded to the second binding site 232 in advance.
  • the double-stranded DNA is surely made into a single strand by heat denaturation, and the primer is reliably annealed to the single-stranded DNA.
  • the second substance 220 may be bound to the second binding site 232 in advance by using temperature conditions in the PCR method. More specifically, the second substance 220 and the aptamer 230 are mixed, heated to a temperature at which double-stranded DNA becomes single-stranded by heat denaturation, and then cooled, whereby the second substance 220 is cooled. You may make it couple
  • any method may be used as a method of bringing the sample solution into contact with the substrate surface.
  • the sample solution may be brought into contact by being guided from the inlet 14 to the detector 13 via the groove 15.
  • the sensor is a measurement cell of an SPR device or a QCM quartz sensor
  • the sample solution is manually brought into contact with the surface of the biocell substrate or the sample solution is injected into the flow cell of the SPR device or QCM measurement device. You may contact them.
  • the disclosed detection method also includes a detection step of detecting the first substance 210 from the specimen by detecting a change in the state of the surface of the substrate 10 in contact with the specimen.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a change in the state of the substrate surface.
  • a sample solution for detection is prepared by mixing the aptamer 230 bound to the second substance 220 and the sample solution will be described.
  • (1) of FIG. 13 shows a case where the first substance 210 is not included in the specimen solution
  • (2) of FIG. 13 shows a case where the first substance 210 is contained in the specimen solution.
  • illustration of a metal layer or the like that becomes the detection unit 13 located on the upper surface of the base body 10 is omitted.
  • the aptamer 230 remains bonded to the second binding site 232 and the second substance 220, so The fixed coupling part 240 and the second substance 220 are not coupled.
  • FIG. 13 (2) when the first substance 210 is present in the sample solution, the first binding site 231 and the first substance 210 are combined, and the first binding site.
  • the second substance 220 bonded to 231 is dissociated from the aptamer 230. Then, the dissociated second substance 220 is bonded to the bonding portion 240 fixed to the substrate surface.
  • the state change of the substrate surface means a change in mass, a change in dielectric constant, a change in viscoelasticity, a change in propagation characteristics, a change in resonance frequency, and the like, due to the bonding between the coupling part 240 fixed to the substrate surface and the second substance 220 Etc.
  • the coupling portion 240 fixed to the substrate surface and the second substance 220 are coupled, the mass and dielectric constant of the substrate surface change, and the SPR angle caused by this change. Make a change.
  • the change in the state of the substrate surface is a change in mass or a change in dielectric constant due to the coupling between the bonding portion 240 and the second substance 220, and the change in the state of the substrate surface is detected by detecting the SPR angle change.
  • the SAW sensor when used, a propagation characteristic change due to a mass change or viscoelastic change on the substrate surface occurs.
  • the state change of the substrate surface is a change in mass or a change in viscoelasticity due to the coupling between the coupling portion 240 and the second substance 220, and the change in the state of the substrate surface is detected by detecting the change in propagation characteristics.
  • the QCM measuring apparatus when used, a resonance frequency change caused by a mass change of the substrate surface occurs.
  • the change in the state of the substrate surface is a change in mass caused by the coupling between the coupling portion 240 and the second substance 220, and the change in the state of the substrate surface is detected by detecting a change in the resonance frequency.
  • the change in the substrate surface is caused by the binding between the binding portion 240 fixed to the substrate surface and the second substance 220.
  • the binding portion 240 fixed to the substrate surface and the second substance 220 are bound to each other by the specimen.
  • the first substance 210 is included in the solution.
  • the second substance 220 has a molecular weight larger than that of the first substance 210.
  • the disclosed detection system includes a sensor including a binding portion 240 of a second substance 220 having a molecular weight higher than that of the first substance 210 and the substrate 10 having the binding portion 240 on the surface. .
  • the sensor used in the first embodiment of the detection system and the detection apparatus is the same as the sensor described above, and the description thereof is omitted.
  • the disclosed detection system also includes a detection device in one embodiment.
  • the detection apparatus has a first substance 210 on the surface of the base 10 of the sensor including the binding part 240 with the second substance 220 having a higher molecular weight than the first substance 210 and the base 10 having the binding part 240 on the surface.
  • the first binding site 231 and the second binding site 232 of the second material 220 and contact with the aptamer 230 and the second material 220 that bind to one of the first material 210 and the second material 220.
  • a detection control unit that detects whether the first substance 210 is included in the specimen by detecting a change in the state of the surface of the substrate 10 when the specimen comes into contact.
  • the detection device is a device that executes an arbitrary detection process using the sensor described above.
  • Examples of the detection device include an SPR device, a SAW sensor control device, and a QCM measurement device.
  • the detection device is preferably a SAW sensor control device.
  • the SPR device, the SAW sensor control device, and the QCM measurement device as the disclosed detection device may be any device as long as measurement can be performed using the above-described sensors. In addition, it may be used.
  • the detection apparatus may execute a conversion process for converting a detection result obtained due to a signal substance or the like into a detection result for the target substance. For example, when the molecular weight of the target substance and the molecular weight of the signal substance are known, when the result “signal substance is“ x ”grams (or mol)” is obtained, the target substance is “y” grams. (Or mol) ".
  • FIG. 14 is a diagram illustrating another embodiment of the sensor. That is, for example, as shown in (1) of FIG. 14, the aptamer 300 having a molecular weight larger than that of the first substance 210 is previously bonded to the bonding portion 310 on the substrate surface. As shown in (2) of FIG. 14, when the first substance 210 is contained in the sample solution, the first substance 210 binds to the aptamer 300, so that the aptamer 300 is dissociated from the binding portion 310 on the substrate surface. It is also possible to detect a change in the state of the substrate surface caused by the dissociation of the aptamer 300. Below, it demonstrates focusing on a different point from the detection part of the sensor of Embodiment 1, a detection method, a detection system, and a detection apparatus.
  • the base 10 is provided.
  • the sensor includes a coupling portion 310 that is located on the surface of the substrate 10 and is coupled to the aptamer 300 that can be coupled to the first substance 210.
  • the combining unit 310 can detect whether the first substance 210 is included.
  • the senor has a binding part 310 with an aptamer 300 having a binding site that binds to the first substance 210.
  • the sensor has a binding part 310 for detecting whether the specimen contains the first substance 210 on the surface, and the aptamer 300 that binds to one of the first substance 210 and the binding part 240 is provided.
  • a base 10 is provided that is coupled to the coupling portion 310.
  • the aptamer 300 has two binding sites similarly to the aptamer 230, one is bonded to the first substance 210, and the other is bonded to the bonding portion 310 on the substrate surface. That is, the aptamer 300 has a first binding site 231 that binds to the first substance 210 and a binding site 321 that binds to the binding portion 310.
  • the binding part 310 is formed of a nucleic acid, for example, a nucleic acid having a base sequence complementary to the binding part 310 is used as the binding site 321 of the aptamer 300 that binds to the binding part 310.
  • Embodiment 2 of the detection method the first substance 210 having the binding part 310, the base 10 having the binding part 310 on the surface, the binding part 310 and the binding part binding to the first substance 210. And a contact step of bringing the specimen into contact with the surface of the substrate 10 of the sensor including the aptamer 300 that binds to any one of the binding portions 310.
  • the aptamer 300 that has a binding site that binds to the first substance 210 and that binds to either the binding part 310 or the first substance 210 on the surface of the sensor substrate is the binding part.
  • Embodiment 2 of the detection method includes a detection step of detecting whether or not the first substance 210 is included in the specimen by detecting a change in the state of the surface of the substrate 10 that is in contact with the specimen in the contacting step.
  • the first substance has the coupling part 310, the base body 10 having the coupling part 310 on the surface, and the coupling part 310 coupled to the coupling part 310 and coupled to the first substance 210.
  • 210 and an aptamer 300 coupled to either one of the coupling unit 310.
  • the aptamer has the first binding site 231 that binds to the first substance 210 and binds to any one of the binding part 310 and the first substance 210 on the substrate surface of the sensor 100.
  • 300 has a sensor 100 coupled to coupling 310.
  • a detection device that detects whether the specimen contains the first substance 210 by detecting a change in the state of the surface of the base 10. Prepare.
  • the first substance has the coupling part 310, the base 10 having the coupling part 310 on the surface, and the coupling part 310 coupled to the coupling part 310 and coupled to the first substance 210.
  • the first substance 210 is detected on the specimen by detecting a change in the state of the surface of the base 10.
  • Has a detection control unit for detecting whether or not the image is included.
  • the aptamer 300 that has a binding site that binds to the first substance 210 and that binds to either the binding part 310 or the first substance 210 on the substrate surface of the sensor 100 is bound.
  • a detection control unit that detects whether the first substance 210 is included in the sample solution by detecting a change in the state of the substrate surface when the substrate surface of the sensor 100 coupled to the unit 310 comes into contact with the sample solution; .
  • FIG. 21 is a diagram for illustrating the third embodiment.
  • (1) of FIG. 21 shows a state in which a plurality of aptamers 300 are present.
  • (2) of FIG. 21 shows a state in which the sample solution containing the plurality of first substances 210 and the aptamer 300 are in contact with each other.
  • FIG. 21 (3) shows a state in which the aptamer 300 after contacting the sample solution in which the first substance 210 is present and the plurality of binding portions 310 located on the substrate 10 are in contact.
  • the binding unit 310 and the aptamer 300 are not bonded in advance, and after the sample solution and the aptamer 300 are brought into contact with each other, the sample solution and the binding unit 310 are brought into contact with each other.
  • the first substance 210 is included in the sample solution
  • the first substance 210 is bound to the aptamer 300.
  • the aptamer 300 that does not bind to the first substance 210 binds to the binding portion 310.
  • the case where there are four aptamers 300 is shown as an example.
  • the aptamer 300 and the first substance 210 are combined.
  • the case where three of the four aptamers 300 are bound to the first substance 210 is shown as an example.
  • the aptamer 300 that is not bonded to the first substance 210 is bonded to the bonding portion 310 and bonded to the first substance 210.
  • the aptamer 300 is not coupled to the coupling portion 310.
  • each of the four aptamers 300 shown in (1) of FIG. 21 binds to the binding portion 310, whereas in (2) and FIG. As shown in (3), when the first substance 210 is present in the sample solution, the aptamer 300 that binds to the binding part 310 is reduced by the amount of the aptamer 300 that binds to the first substance 210.
  • the number of aptamers 300 that are coupled to the coupling portion 310 is smaller than when the first substance 210 is not included in the specimen solution.
  • the more the first substance 210 is contained in the sample solution the smaller the number of aptamers 300 that are bound to the binding portion 310.
  • the sensor according to the third embodiment includes a coupling portion 310 between the base body 10 and an aptamer 300 provided on the base body 10 and having a binding site that binds to the first substance 210.
  • the state change of the surface of the substrate 10 in contact with the sample solution is detected. , It is detected whether the first substance 210 is contained in the sample solution. Specifically, when the first substance 210 is included in the sample solution, fewer aptamers 300 are bound to the binding unit 310 than when the first substance 210 is not included in the sample solution. Based on this, it is detected whether the first substance 210 is contained in the sample solution. Similarly, when the first substance 210 is included in the sample solution, the more the first substance 210 is included in the sample solution, the smaller the number of aptamers 300 that bind to the binding portion 310. Considering this, the amount of the first substance 210 contained in the sample solution is measured.
  • the bonding part 310 is fixed to the base body 10 with a density as high as possible so that the aptamer 300 is bonded to the bonding part 310 without being saturated when the first substance 210 is not bonded to the aptamer 300. This is to appropriately obtain a change in the state of the substrate surface in accordance with the concentration of the sample with respect to the concentration range of the sample to be measured.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating the fourth embodiment.
  • (1) of FIG. 22 shows a state in which the aptamer 430 and the second substance 420 are present in the sample solution, and the first substance 210 is not present.
  • (2) of FIG. 22 shows a state where the first substance 210 is present in addition to the aptamer 430 and the second substance 420 in the sample solution of (1) of FIG. That is, in the fourth embodiment, as shown in FIG.
  • the base 10 has a coupling portion 440 that complementarily binds to the aptamer 430.
  • the aptamer 430 has a first binding site 431 that binds to the second substance 420 and a second binding site 432 that binds to the binding portion 440.
  • the first substance 410 has a smaller molecular weight than the aptamer 430 and has a stronger binding ability to the second substance 420 than the aptamer 430
  • the second substance 420 is dissociated from the aptamer 430 and binds to the first substance 410.
  • the aptamer 430 from which the second substance 420 is dissociated is bonded to the bonding portion 440, whereby the surface state of the substrate 10 is changed.
  • the aptamer 430 when the first substance 210 is not present in the sample solution, the aptamer 430 binds the first binding site 431 and the second substance 420 of the aptamer 430. Designed to.
  • the aptamer 430 when the first substance 210 is present in the sample solution, the aptamer 430 has the first substance 420 bound to the aptamer 430 as the first substance. It is designed to bind to substance 410 and dissociate from aptamer 430. Thereafter, the second binding site 432 of the aptamer 430 from which the second substance 420 is dissociated binds to the binding portion 440 provided on the surface of the substrate 10.
  • the first substance 410 when the first substance 410 is included in the sample solution, it is detected that the binding unit 440 and the aptamer 430 are combined and the surface state of the substrate 10 is changed.
  • the first substance 410 contained in the sample solution is detected by detecting a change in the surface state of the substrate 10 caused by the binding between the binding portion 440 and the aptamer 430.
  • the first binding site 231 with the first substance 210 and the second binding site 232 with the second substance 220 are provided in different sites.
  • the present invention is not limited to this, and part or all of the first binding site 231 and the second binding site 232 may overlap. That is, in the aptamer 230, at least a part of the first binding site 231 and at least a part of the second binding site 232 may be the same site.
  • the aptamer 230 is preferentially bound to either the first substance 210 or the binding part 240.
  • FIG. 23 and FIG. 24 are diagrams for explaining an example of an embodiment of the disclosed aptamer.
  • part or all of the first binding site 231 and the second binding site 232 overlap, and both the first substance 210 and the second substance 220 bind to the same part. You may make it do.
  • the second substance 220 is bonded to one surface of the solid line portion, and the first substance 210 is bonded to the other surface of the solid line portion.
  • the first binding site and the second binding site exist in the solid line portion of FIG.
  • the first binding site 231 and the second binding site 232 partially overlap. That is, as shown in FIG.
  • the first binding site 231 is indicated by a broken line
  • the second binding site 232 is indicated by a solid line
  • the first binding site 231 and the second binding site 232 partially overlap.
  • the aptamer 230 shown in FIGS. 23 and 24 can exhibit the same function as the aptamer 230 shown in FIG.
  • the disclosed sensor, detection method, detection system, and detection device will be described in more detail with reference to an example in which ATP is used as the first substance and an SPR device is used as the measurement device.
  • the disclosed sensor, detection method, detection system, and detection apparatus are not limited to the following embodiments.
  • a sensor chip SA (GE Healthcare) was used as a sensor.
  • the sensor chip SA is a chip used for SPR measurement by the BIACORE-X system.
  • streptavidin is fixed in advance on the substrate via carboxymethyl dextran.
  • description will be made using an aptamer 230 in which ATP is the first substance 210.
  • the aptamer 230 using ATP as the first substance 210 is also referred to as “ATP aptamer”.
  • Examples 1 to 9 In Examples 1 to 9, ATP aptamer complementary strand DNA mixed solutions were prepared as described in detail below. In addition, a biotin DNA solution was prepared. Thereafter, immobilization of biotin DNA on the sensor chip SA and confirmation of immobilization were performed, and SPR measurement was performed.
  • ATP aptamer complementary DNA mixture Any of ATP aptamer consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and DNA “A” to “C” consisting of any of the base sequences set forth in SEQ ID NO: 3 to 5 in the sequence listing A mixed solution with one was prepared.
  • the ATP aptamer and DNA “A” to “C” were obtained by consignment synthesis (Gene Design).
  • DNAs “A” to “C” are also referred to as complementary strand DNAs “A” to “C”, respectively.
  • ATP aptamer and complementary strand DNA and Annealing were first mixed. Then, the mixture of ATP aptamer and complementary strand DNA [x] is heated at 95 ° C. for 1 minute, heated at 75 ° C. for 1 minute, and then allowed to stand at room temperature for 30 minutes, whereby ATP aptamer and complementary strand DNA and Annealing was done.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the base sequence relationship between the ATP aptamer and the complementary strand DNA “A”.
  • the base sequence of the ATP aptamer and the base sequence of the complementary strand DNA “B” were complementary from the 3 terminal side to the 12 base sequence.
  • the base sequence of the ATP aptamer and the base sequence of the complementary strand DNA “C” were complementary from the 3 terminal side to the 14 base sequence.
  • the binding strength with the ATP aptamer was varied between “A” to “C” of the complementary strand DNA. Specifically, the binding strength was increased in the order of complementary strand DNAs “C”, “B”, and “A”.
  • biotin DNA solution 200 ⁇ l of biotin DNA solution was prepared by mixing 1 ⁇ l of 10 mM biotin DNA and 199 ⁇ l of HBS-N buffer (BIACORE).
  • Biotin DNA consists of the base sequence described in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and biotin is added to the 5 terminal side of the base sequence. The final concentration of biotin DNA was 5 ⁇ M.
  • Biotin DNA was obtained by commissioned synthesis (Gene Design). SEQ ID NO: 5'-GGAGGAAGGT-3 '
  • biotin DNA solution 50 ⁇ l was injected into the flow cell of the BIACORE-X system in which the sensor chip SA was set, and then 30 ⁇ l of biotin DNA solution was further injected. Thereafter, for the purpose of washing away biotin DNA adsorbed nonspecifically on the sensor chip SA, the sensor chip SA was washed by appropriately injecting 10 mM NaOH into the flow cell.
  • FIG. 16 is a diagram showing a sensorgram obtained in the BIACORE-X system.
  • the horizontal axis indicates the time axis
  • the vertical axis indicates the mass change.
  • Resonance Unit (RU) which is a unit used in the BIACORE-X system is used.
  • 1 RU indicates that there was a 1 pg mass change per 1 mm 2 .
  • FIG. 16 for convenience of explanation, the timing when 50 ⁇ l of biotin DNA solution is implanted, the timing when 30 ⁇ l of biotin DNA solution is further implanted, and the timing when 50 mM NaOH is injected are shown.
  • the increased amount of RU between the biotin DNA injection and after the washing with 50 mM NaOH indicates the amount of biotin DNA immobilized.
  • ⁇ RU was about “1270”
  • the amount of biotin DNA immobilized was about 1270 pg / mm 2 .
  • [SPR measurement] SPR measurement was performed using a sensor chip SA on which biotin DNA was immobilized. Specifically, as shown in Examples 1 to 9 of Table 1, the ATP aptamer complementary strand DNA mixed solution prepared using the complementary strand DNA [x] and ATP are mixed, so that the concentration of ATP is reduced. A sample solution to be [y] was prepared. Then, 35 ⁇ l of the prepared specimen solution was injected into the flow cell of the BIACORE-X system. The following conditions were used for the measurement of the BIACORE-X system. The measurement results are shown in FIG. 19 and FIG. Running buffer: 50 mM Tris (Tris- (hydroxymethyl) aminomethane), 500 mM NaCl, 5 mM MgCl 2 Flow rate: 5 ⁇ l / min Temperature: 25 degrees
  • Comparative Examples 1 to 5 biotin ATP aptamer solutions were prepared as described in detail below. Thereafter, immobilization of biotin ATP aptamer on the sensor chip SA and confirmation of immobilization were performed, and SPR measurement was performed.
  • biotin ATP aptamer was immobilized on sensor chip SA instead of biotin DNA.
  • complementary strand DNA binds to biotin DNA immobilized on sensor chip SA
  • biotin immobilized on sensor chip SA biotin immobilized on sensor chip SA.
  • ATP will bind to the ATP aptamer.
  • the biotin ATP aptamer has the base sequence described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and biotin is added to the 5 terminal side of the base sequence. Biotin ATP aptamer was obtained by commissioned synthesis (Gene Design).
  • biotin ATP aptamer solution 200 ⁇ l of biotin ATP aptamer solution was prepared by mixing 1 ⁇ l of 10 mM biotin ATP aptamer and 199 ⁇ l of HBS-N buffer (BIACORE). In the prepared biotin ATP aptamer solution, the final concentration of biotin ATP aptamer was 5 ⁇ M.
  • biotin ATP aptamer solution 50 ⁇ l of biotin ATP aptamer solution was injected into the flow cell of the BIACORE-X system in which the sensor chip SA was set, and then 30 ⁇ l of biotin ATP aptamer solution was further injected. Thereafter, for the purpose of washing away the biotin ATP aptamer adsorbed to the sensor chip SA without covalent bond, the sensor chip SA was washed by appropriately injecting 50 mM NaOH into the flow cell.
  • FIG. 17 is a diagram showing a sensorgram obtained in the BIACORE-X system.
  • the horizontal axis indicates the time axis
  • the vertical axis indicates the mass change.
  • Resonance Unit (RU) which is a unit used in the BIACORE-X system is used.
  • 1 RU indicates that there was a 1 pg mass change per 1 mm 2 .
  • FIG. 17 for convenience of explanation, the timing at which 50 ⁇ l of biotin ATP aptamer solution was injected, the timing at which 30 ⁇ l of biotin ATP aptamer solution was further injected, and the timing at which 50 mM NaOH was injected were shown.
  • the increased amount of RU before injection of the biotin ATP aptamer solution and after washing with 50 mM NaOH indicates the amount of immobilized biotin ATP aptamer solution.
  • ⁇ RU was about “350”
  • the amount of biotin DNA immobilized was 350 pg / mm 2 .
  • Comparative Examples 6 to 8 In Comparative Examples 6 to 8, as described in detail below, unlike Examples 1 to 9, in the SPR measurement, a complementary strand DNA solution containing only 5 mM complementary strand DNA [x] was injected. Used as a sample solution.
  • FIG. 18 is a diagram showing sensorgrams obtained in Comparative Examples 1 to 5 in Table 1. In other words, the measurement result when the ATP solution is injected after the biotin ATP aptamer is immobilized on the sensor chip SA is shown. As shown in FIG. 18, the weight change due to the binding between the biotin ATP aptamer immobilized on the sensor chip SA and ATP was not measured.
  • FIG. 19 is a diagram showing sensorgrams obtained in Examples 1 to 3 in Table 1 and Comparative Example 6 serving as a positive control.
  • the measurement results when the complementary strand DNA “A” is used as the complementary strand DNA [x] are shown.
  • the biotin DNA immobilized on the sensor chip SA and the complementary strand DNA “A” are used, the binding to the complementary strand DNA dissociated by binding of ATP to the ATP aptamer. The resulting weight change was measured.
  • FIG. 20 is a diagram showing ⁇ RU in Examples 1 to 9 in Table 1 and Comparative Examples 6 to 8 serving as positive controls.
  • the measurement results when the complementary strand DNAs “A”, “B”, and “C” are used as the complementary strand DNA [x] are shown.
  • FIG. 20 with respect to the complementary strand DNA “A”, a change in weight was detected with the change in ATP concentration, while with respect to the complementary strand DNA “B” and “C”, a change in weight was detected. There wasn't.
  • FIGS. 18 to 20 it was possible to detect a small molecule having a relatively small molecular weight by detecting a change in the substrate surface due to the binding of complementary DNA instead of ATP. Further, as shown in FIG. 19 and FIG. 20, a proportional relationship was found between the amount of ATP serving as the target material and the detected change in the state of the substrate surface. As a result, as shown in FIG. 19 and FIG. 20, it was possible to measure the amount of the small molecule serving as the target substance.

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Abstract

　センサは、１つの態様において、第１物質２１０の分子量よりも分子量が大きい第２物質２２０との結合部２４０を有する。また、センサは、１つの態様において、第１物質２１０との第１結合部位２３１と第２物質２２０との第２結合部位２３２とを有するとともに第１物質２１０と第２物質２２０とのうちいずれか一方と結合するアプタマー２３０、及び第２物質２２０の両方と接触した検体に、第１物質２１０が含まれるかを検出するための結合部２４０を表面に有する基体１０を有する。

Description

センサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置
　本発明は、センサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置に関する。
　従来、基体表面の状態変化を検出する検出手法がある。例えば、弾性表面波を用いて、検体溶液の性質もしくは成分を測定するセンサがある。また、例えば、ＳＰＲ（Surface　Plasmon　Resonance、表面プラズモン共鳴）測定装置などがある。
　なお、トロンビンと結合してトロンビンの酵素活性を阻害するアプタマー部分と、標的分子と結合するプローブ部分とを含む複合体を用いた測定手法もある。複合体を用いた測定手法では、例えば、標的分子がプローブ部分と結合している場合には、トロンビンがアプタマー部分と結合せず、トロンビンが活性を示す。複合体を用いた測定手法では、トロンビンの酵素活性を測定することで、標的分子の存在を検出する。
　また、１以上の特異的核酸リガンドが基体に付着されたセンサがある。また、測定用電極に酵素などを塗布されたセンサにおいて、毛細管現象を利用することでセンサ自体が検体溶液の吸引を行うセンサもある。
特開平０５－２４０７６２号公報 特開２００６－１８４０１１号公報 特開２０１０－２３９４７７号公報 特開２００５－２４９４９１号公報 国際公開第２００５／０４９８２６号 特表２００２－５０８１９１号公報 特表２００９－５０５１０６号公報
　しかしながら、基体表面の状態変化を検出する従来の検出手法では、分子量の小さい小分子の検出感度が悪く、小分子を検出できないという問題がある。
　開示の技術は、上述に鑑みてなされたものであって、小分子が検出可能になるセンサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置を提供することを目的とする。
　開示のセンサは、１つの態様において、センサは、１つの態様において、第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質との結合部を有する。また、センサは、１つの態様において、第１物質との第１結合部位と第２物質との第２結合部位とを有するとともに第１物質と第２物質とのうちいずれか一方と結合するアプタマー、及び第２物質の両方と接触した検体に、第１物質が含まれるかを検出するための結合部を表面に有する基体を有する。
　開示の検出方法の１つの態様によれば、小分子が検出可能になるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施形態に係るセンサの斜視図である。 図２は、第１カバー部材及び第２カバー部材の分解斜視図である。 図３は、図１に示すセンサの第４基体を外した状態における斜視図である。 図４Ａは、図１のＩＶａ－ＩＶａ’における断面図である。 図４Ｂは、図１のＩＶｂ－ＩＶｂ’における断面図である。 図５は、図１に示すセンサに使用される検出素子の斜視図である。 図６は、図５に示す検出素子の第１接合部材及び第２接合部材を外した状態における平面図である。 図７は、本発明の実施形態に係るセンサの変形例を示す断面図である。 図８は、本発明の実施形態に係るセンサの別の変形例を示す断面図である。 図９は、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す斜視図である。 図１０は、カバー部材の片側半分を取り除いたときのセンサの一例を示す斜視図である。 図１１Ａは、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す断面図である。 図１１Ｂは、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す断面図である。 図１２は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。 図１３は、基体表面の状態変化について説明する図である。 図１４は、センサの他の実施形態について説明する図である。 図１５は、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡ「Ａ」との塩基配列の関係を説明する図である。 図１６は、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムにおいて得られたセンサグラムを示す図である。 図１７は、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムにおいて得られたセンサグラムを示す図である。 図１８は、表１における比較例１～５において得られたセンサグラムを示す図である。 図１９は、表１における実施例１～３、及び、ポジティブコントロールとなる比較例６において得られたセンサグラムを示す図である。 図２０は、表１における実施例１～９、及び、ポジティブコントロールとなる比較例６～８におけるΔＲＵを示す図である。 図２１は、実施形態３について示すための図である。 図２２は、実施形態４について示すための図である。 図２３は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。 図２４は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。
＜センサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置の実施形態１＞
　以下に、開示のセンサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ、詳細に説明する。以下に詳細に説明するように、開示のセンサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置は、第１物質と比較して分子量の大きい物質に起因した基体表面の状態変化を検出することで、第１物質を検出することができる。この結果、分子量の小さい小分子についても検出可能となる。
　なお、以下では、検出対象となる第１物質を「ターゲット物質」とも記載する。また、数値範囲を「～」を使用して示す場合、特に断りがない限り、下限と上限の数値をそれぞれ含むものとする。例えば、数値範囲「３００～５００」は、特段の断りがない限り、下限が「３００以上」を示し、上限が「５００以下」を示す。
［センサの構造］
　センサの検出部の詳細について説明する前に、検出部が搭載されるセンサについて説明する。開示のセンサは、基体表面の状態変化を検出する検出手法に用いることができる。例えば、開示のセンサは、ＳＰＲ（Surface　Plasmon　Resonance、表面プラズモン共鳴）装置による測定に用いられる測定セル、ＳＡＷ（Surface　Acoustic　Wave、表面弾性波）センサ、ＱＣＭ（Quarts　Crystal　Microbalance、水晶発振子マイクロバランス法）水晶センサなどである。開示のセンサは、好ましくは、ＳＡＷセンサである。ＳＡＷセンサとしてセンサを実現することで、センサを小型で簡単に実現可能となる。
　以下では、開示のセンサの構造の一例について、開示のセンサがＳＡＷセンサである場合を用いて詳細に説明する。以下に詳細に説明するように、ＳＡＷセンサとしてのセンサ１００は、実施形態の一例において、上面に基体１０が位置している第１カバー部材１と、第１カバー部材１に接合されている第２カバー部材２とを備える。また、センサ１００は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の少なくとも一方は検体が流入する流入口１４を有し、第１カバー部材１と第２カバー部材２との間に、流入口１４から少なくとも基体１０の表面上まで延びている流路１５を有する。
　センサ１００は、実施形態の一例において、例えば、上面に基体１０が位置している第１カバー部材１と、第１カバー部材１に接合されている第２カバー部材２とを備え、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の少なくとも一方は、検体が流入する流入口１４及び流入口１４から少なくとも基体１０の表面上まで延びている溝部１５を有する。例えば、第１カバー部材１が、上面に、基体１０の少なくとも一部を収容している凹部を有し、第２カバー部材２が、溝部１５を有する。
　また、ＳＡＷセンサとしてのセンサ１００は、実施形態の一例において、基体１０の表面に位置しており、詳細については後述する検出部に向かって伝搬する弾性波を発生させる第１ＩＤＴ（InterDigital　Transducer）電極を有する。また、センサ１００は、基体１０の表面に位置しており、検出部１３を通過した弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極を有する。また、センサ１００は、基体１０の上面に接合され、且つ基体１０の上面との間に密閉された第１振動空間を有している第１接合部材を有する。また、センサ１００は、基体１０の上面に接合され、且つ基体１０の上面との間に密閉された第２振動空間を有している第２接合部材を有する。ここで、第１振動空間は第１ＩＤＴ電極上に位置しており、且つ、第２振動空間は第２ＩＤＴ電極上に位置している。
　ＳＡＷセンサとしてのセンサ１００の構成の一例について、適宜図面を参照しつつ、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、センサ１００は、いずれの方向が上方又は下方とされても良いものであるが、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。
　センサ１００は、主に第１カバー部材１、第２カバー部材２及び検出素子３からなる。第１カバー部材１は、第１基体１ａ及び第１基体１ａ上に積層される第２基体１ｂを有し、第２カバー部材２は、第２基体１ｂ上に積層される第３基体２ａ及び第３基体２ａ上に積層される第４基体２ｂを有する。検出素子３は弾性表面波素子であり、主に基体１０、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、及び検出部１３からなる。
　第１カバー部材１と第２カバー部材２は互いに張り合わされており、張り合わされた第１カバー部材１と第２カバー部材２の内部に検出素子３が収容されている。図４の断面図に示すように、第１カバー部材１は上面に凹部５を有し、凹部５の中に検出素子３が配置されている。第２カバー部材２は、図１に示すように、長手方向（ｘ方向）の端部に検体溶液の入口である流入口１４を有するとともに、流入口１４から検出素子３の直上部分に向かって延びた溝部１５を有している。なお、図１では溝部１５の位置を示すために溝部１５を破線で示している。検体溶液は、第１物質２１０が含まれているかが検出される対象となる溶液である。
　図２に第１カバー部材１及び第２カバー部材２の分解斜視図を示す。
　まず、第１カバー部材１について説明する。
　第１カバー部材１は、上述のように、第１基体１ａ及び第１基体１ａ上に積層される第２基体１ｂを有する。
　第１カバー部材１を構成する第１基体１ａは平板状であり、その厚みは、例えば０．１ｍｍ～０．５ｍｍである。第１基体１ａの平面形状は概ね長方形状であるが、長手方向の一方端は外方に向かって突出した円弧状となっている。第１基体１ａのｘ方向の長さは、例えば、１ｃｍ～５ｃｍであり、ｙ方向の長さは、例えば１ｃｍ～３ｃｍである。
　第１基体１ａの上面には第２基体１ｂが張り合わされる。第２基体１ｂは、平板状の板に凹部形成用貫通孔４を設けた平板枠状とされており、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ～０．５ｍｍである。平面視した時の外形は、第１基体１ａとほぼ同じであり、ｘ方向の長さ及びｙ方向の長さも第１基体１ａとほぼ同じである。
　凹部形成用貫通孔４が設けられた第２基体１ｂを平板状の第１基体１ａと接合することによって、第１カバー部材１に凹部５が形成されることとなる。すなわち、凹部形成用貫通孔４の内側に位置する第１基体１ａの上面が凹部５の底面となり、凹部形成用貫通孔４の内壁が凹部５の内壁となる。
　また第２基体１ｂの上面には、端子６及び端子６から凹部形成用貫通孔４まで引き回された配線７が形成されている。端子６は、第２基体１ｂの上面のｘ方向における他方の端部に形成されている。端子６が形成されている部分は、センサ１００を外部の測定器（図示せず）に挿入した時に実際に挿入される部分であり、端子６を介して外部の測定器に電気的に接続されることとなる。また、端子６と検出素子３とは、配線７などを介して電気的に接続されている。そして、外部の測定器からの信号が端子６を介してセンサ１００に入力されるとともに、センサ１００からの信号が端子６を介して外部の測定器に出力されることとなる。
　次に、第２カバー部材２について説明する。
　第２カバー部材２は、上述のように、第２基体１ｂ上に積層される第３基体２ａ及び第３基体２ａ上に積層される第４基体２ｂを有する。
　第１基体１ａ及び第２基体１ｂからなる第１カバー部材１の上面には、第２カバー部材２が接合されている。第２カバー部材２は、第３基体２ａと第４基体２ｂを有する。
　第３基体２ａは、第２基体１ｂの上面に張り合わされている。第３基体２ａは平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ～０．５ｍｍである。第３基体２ａの平面形状は概ね長方形状であるが、第１基体１ａ及び第２基体１ｂと同様に長手方向の一方端は外方に向かって突出した円弧状となっている。第３基体２ａのｘ方向の長さは、第２基体１ｂに形成された端子６が露出するように第２基体１ｂのｘ方向の長さよりも若干短くされており、例えば、０．８ｍｍ～４．８ｃｍである。ｙ方向の長さは、例えば、第１基体１ａ及び第２基体１ｂと同様に１ｃｍ～３ｃｍである。
　第３基体２ａには切欠き８が形成されている。切欠き８は、第３基体２ａの円弧状になっている一方端の頂点部分からｘ方向の他方端に向かって第３基体２ａを切り欠いた部分である。かかる切欠き８は溝部１５を形成するためのものである。第３基体２ａの切欠き８の両隣には、第３基体２ａを厚み方向に貫通する第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７が形成されている。第３基体２ａを第２基体１ｂに積層した時に、第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７の内側には検出素子３と配線７との接続部分が位置するようになっている。第３基体２ａの第１貫通孔１６と切欠き８との間の部分は、後述するように溝部１５と第１貫通孔１６によって形成される空間とを仕切る第１仕切り部２５となる。また、第３基体２ａの第２貫通孔１７と切欠き８との間の部分は、溝部１５と第２貫通孔１７によって形成される空間とを仕切る第２仕切り部２６となる。
　第３基体２ａの上面には第４基体２ｂが張り合わされる。第４基体２ｂは、平板状であり、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ～０．５ｍｍである。平面視した時の外形は、第３基体２ａとほぼ同じであり、ｘ方向の長さ及びｙ方向の長さも第３基体２ａとほぼ同じである。この第４基体２ｂが切欠き８が形成された第３基体２ａと接合されることによって、第２カバー部材２の下面に溝部１５が形成されることとなる。すなわち、切欠き８の内側に位置する第４基体２ｂの下面が溝部１５の底面となり、切欠き８の内壁が溝部１５の内壁となる。溝部１５は、流入口１４から少なくとも検出部１３の直上領域まで延びており、断面形状は、例えば矩形状である。
　第４基体２ｂには、第４基体２ｂを厚み方向に貫く第３貫通孔１８が形成されている。第３貫通孔１８は、第４基体２ｂを第３基体２ａに積層した時に切欠き８の端部上に位置している。よって溝部１５の端部は第３貫通孔１８と繋がっている。この第３貫通孔１８は、溝部１５内の空気などを外部に放出するためのものである。
　第１基体１ａ、第２基体１ｂ、第３基体２ａ及び第４基体２ｂは、例えば、紙、プラスチック、セルロイド、セラミックスなどからなる。これらの基体は、すべて同じ材料によって形成することができる。これらの基体をすべて同じ材料で形成することによって各基体の熱膨張係数をほぼそろえることができるため、基体ごとの熱膨張係数の差に起因する変形が抑制される。また、検出部１３には、生体材料が塗布されることがあるがその中には紫外線など外部の光によって変質しやすいものもある。その場合は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の材料として遮光性を有する不透明なものを用いると良い。一方、検出部１３の外部の光による変質がほとんど起こらない場合は、溝部１５が形成されている第２カバー部材２を透明に近い材料によって形成しても良い。この場合は、流路１５内を流れる検体溶液の様子を視認することができる。
　次に、検出素子３について説明する。
　図５は検出素子３の斜視図、図６は第１接合部材２１及び第２接合部材２２を外した状態における検出素子３の平面図である。
　検出素子３は、基体１０と、基体１０の上面に配置された検出部１３、第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９及び第２引出し電極２０を有する。
　基体１０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体からなる。基体１０の平面形状及び各種寸法は適宜に設定されて良い。一例として、基体１０の厚みは、０．３ｍｍ～１ｍｍである。
　第１ＩＤＴ電極１１は、図６に示すように１対の櫛歯電極を有する。各櫛歯電極は、互いに対向する２本のバスバー及び各バスバーから他のバスバー側へ延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２ＩＤＴ電極１２も第１ＩＤＴ電極１１と同様に構成されている。第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２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１１は所定の弾性表面波（ＳＡＷ）を発生させるためのものであり、第２ＩＤＴ電極１２は、第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを受信するためのものである。第１ＩＤＴ電極１１で発生したＳＡＷを第２ＩＤＴ電極１２が受信できるように第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２とは同一直線状に配置されている。第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２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、種々の振動モードのものが存在するが、検出素子３においては、例えば、ＳＨ波とよばれる横波の振動モードを利用している。
　また、第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２のＳＡＷの伝搬方向（ｙ方向）における外側にＳＡＷの反射抑制のための弾性部材を設けても良い。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、かつ検出素子３の小型化ひいてはセンサ１００の小型化を実現することができる。
　第１ＩＤＴ電極１１は、第１引出し電極１９と接続されている。第１引出し電極１９は、第１ＩＤＴ電極１１から検出部１３とは反対側に引き出され、第１引出し電極１９の端部１９ｅは第１カバー部材１に設けた配線７と電気的に接続されている。また、第２ＩＤＴ電極１２は、第２引出し電極２０と接続されている。第２引出し電極２０は、第２ＩＤＴ電極１２から検出部１３とは反対側に引き出され、第２引出し電極２０の端部２０ｅは、配線７と電気的に接続されている。
　第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２、第１引出し電極１９及び第２引出し電極２０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、多層構造としても良い。多層構造とする場合は、例えば、１層目がチタン又はクロムからなり、２層目がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。
　第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２は、保護膜（図示せず）によって覆われている。保護膜は第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２の酸化防止などに寄与するものである。保護膜は、例えば、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、又はシリコンによって形成されている。保護膜の厚さは、例えば、第１ＩＤＴ電極１１及び第２ＩＤＴ電極１２の厚さの１／１０程度（１０～３０ｎｍ）である。保護膜は、第１引出し電極１９の端部１９ｅ及び第２引出し電極２０の端部２０ｅを露出するようにして基体１０の上面全体に亘って形成されて良い。
　検出部１３は、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間に設けられている。検出部１３は、例えば、金属膜と金属膜の表面に固定化された核酸やペプチドからなるアプタマーとからなる。金属膜は、例えば、クロム及びクロム上に成膜された金の２層構造となっている。なお、核酸とは、例えば、ＤＮＡ（Deoxyribo　Nucleic　Acid）やＲＮＡ（Ribo　Nucleic　Acid）、ＰＮＡ（Peptide　Nucleic　Acid）などである。検出部１３やアプタマーの詳細については、後述するため説明を省略する。
　ｙ方向に沿って配置された第１ＩＤＴ電極１１、第２ＩＤＴ電極１２及び検出部１３を１セットとすると、センサ１００にはそのセットが２つ設けられている。これにより、一方の検出部１３に固定されたアプタマーを異ならせることによって、１つのセンサで２種類の検出を行うことが可能となる。また、２つ設けられた検出部１３の内１つについて、他方に固定されたアプタマーを固定しないことで、リファレンスとして用いても良い。
　第１ＩＤＴ電極１１は、図５に示すように、第１接合部材２１によって覆われている。第１接合部材２１は、基体１０の上面に位置し、内部は中空となっている。第１接合部材２１が基体１０の上面に載置された状態における第１接合部材２１の中空部が第１振動空間２３である。第１ＩＤＴ電極１１は第１振動空間２３内に密閉されている。これにより第１ＩＤＴ電極１１が外気及び検体溶液と隔離され、第１ＩＤＴ電極１１を保護することができる。また、第１振動空間２３が確保されることによって第１ＩＤＴ電極１１において励振されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。
　同様に、第２ＩＤＴ電極１２は、図５に示すように、第２接合部材２２によって覆われている。第２接合部材２２も第１接合部材２１と同じく基体１０の上面に位置し、図４Ａに示すように内部は中空となっている。第２接合部材２２が基体１０の上面に載置された状態における第２接合部材２２の中空部が第２振動空間２４である。第２ＩＤＴ電極１２は第２振動空間２４内に密閉されている。これにより第２ＩＤＴ電極１２が外気及び検体溶液と隔離され、第２ＩＤＴ電極１２を保護することができる。また、第２振動空間２４が確保されることによって第２ＩＤＴ電極１２において受信されるＳＡＷの特性の劣化を抑えることができる。
　なお、振動空間の形状は、直方体状であっても良く、断面視したときにドーム状となっても良く、平面視したときに楕円状となっても良く、ＩＤＴ電極の形状や配置などに合わせて任意の形状として良い。
　第１接合部材２１は、ｘ方向に沿って配置された２つの第１ＩＤＴ電極１１を取り囲むようにして基体１０の上面に固定された環状の枠体と、枠体の開口を塞ぐように枠体に固定された蓋体とからなる。このような構造は、例えば、感光性の樹脂材料を使用して樹脂膜を形成し、この樹脂膜をフォトリソグラフィー法などによりパターニングすることによって形成することができる。第２接合部材２２も同様にして形成することができる。
　なお、センサ１００においては、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１接合部材２１で覆っているが、２つの第１ＩＤＴ電極１１を別個の第１接合部材２１により覆うようにしても良い。また、２つの第１ＩＤＴ電極１１を１つの第１接合部材２１で覆い、２つの第１ＩＤＴ電極１１の間に仕切りを設けるようにしても良い。第２ＩＤＴ電極１２についても同様に２つの第２ＩＤＴ電極１２を別個の第２接合部材２２で覆っても良いし、１つの第２接合部材２２を使用して２つの第２ＩＤＴ電極１２の間に仕切りを設けるようにしても良い。
　以上のようなセンサ１００において、ＳＡＷを利用した検出素子３を用いて、ターゲット物質を検出するメカニズムを説明する。
　ＳＡＷを利用した検出素子３において検体溶液の検出を行うには、まず、第１ＩＤＴ電極１１に、配線７や第１引出し電極１９などを介して外部の測定器から所定の電圧を印加する。そうすると、第１ＩＤＴ電極１１の形成領域において基体１０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はその一部が検出部１３に向かって伝搬し、検出部１３を通過した後、第２ＩＤＴ電極１２に到達する。ここで、検出部１３では、詳細については後述するように、検体溶液に第１物質が含まれている場合には、第１物質と比較して分子量の大きい物質に起因した変化が基体表面に起こる。この結果、検出部１３の下を通過するＳＡＷの位相などの特性が変化する。このように特性が変化したＳＡＷが第２ＩＤＴ電極１２に到達すると、それに応じた電圧が第２ＩＤＴ電極１２に生じる。この電圧が第２引出し電極２０、配線７などを介して外部に出力され、それを外部の測定器で読み取ることによって検体溶液の性質や成分を調べることができる。
　検体溶液を検出部１３に誘導させるためにセンサ１００では毛細管現象を利用する。具体的には、第２カバー部材２が第１カバー部材１と接合されることによって、第２カバー部材２の下面に形成された溝部１５の部分が細長い管となるため、検体溶液の種類、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の材質などを考慮して溝部１５の幅あるいは径などを所定の値に設定することによって溝部１５により形成される細長い管に毛細管現象を生じさせることができる。溝部１５の幅（ｙ方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ～３ｍｍであり、深さ（ｚ方向の寸法）は、例えば、０．１ｍｍ～０．５ｍｍである。なお、溝部１５は検出部１３を超えて延びた部分である延長部１５ｅを有し、第２カバー部材２には延長部１５ｅに繋がった第３貫通孔１８が形成されている。検体溶液が流路１５内に入ってくると流路１５内に存在していた空気は第３貫通孔１８から外部へ放出される。
　このような毛細管現象を生じる管を、第１カバー部材１及び第２カバー部材２からなるカバー部材に形成しておくことによって、流入口１４に検体溶液を接触させれば検体溶液が溝部１５を流路としてカバー部材の内部に吸い込まれていく。よってセンサ１００によれば、それ自体が検体溶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溶液の吸引を行うことができる。また、流入口１４がある部分は丸みを帯びており、その頂点に流入口１４を形成しているため、流入口１４を判別しやすくなっている。
　ところで、溝部１５によって形成される検体溶液の流路１５は、深さが０．３ｍｍ程度であるのに対し、検出素子３は厚みが０．３ｍｍ程度であり、流路１５の深さと検出素子３の厚さとがほぼ等しい。そのため、流路１５上に検出素子３をそのまま置くと流路１５が塞がれてしまう。そこで、センサ１００においては、図４に示すように、検出素子３が実装される第１カバー部材１に凹部５を設け、この凹部５の中に検出素子３を収容することによって、検体溶液の流路１５が塞がれないようにしている。すなわち、凹部５の深さを検出素子３の厚みと同程度にし、その凹部５の中に検出素子３を実装することによって、溝部１５によって形成される流路１５を確保することができる。
　図３は、第２カバー部材２の第４基体２ｂを外した状態における斜視図であるが、検体溶液の流路１５が確保されているため、毛細管現象によって流路１５内に流入した検体溶液を検出部１３までスムーズに誘導することができる。
　検体溶液の流路１５を十分に確保する観点から、図４に示すように、基体１０の上面の凹部５の底面からの高さは、凹部５の深さと同じか又はそれよりも小さくしておくと良い。例えば、基体１０の上面の凹部５の底面からの高さを凹部５の深さと同じにしておけば、流入口１４から溝部１５の内部をみた時に流路１５の底面と検出部１３とをほぼ同一高さとすることができる。センサ１００においては、基体１０の厚みを凹部５の深さよりも小さくし、第１接合部材２１及び第２接合部材２２の凹部５の底面からの高さが凹部５の深さとほぼ同じになるようにしている。第１接合部材２１及び第２接合部材２２の凹部５の底面からの高さを凹部５の深さより大きくすると、第３基体２ａの第１仕切り部２５及び第２仕切り部２６を他の部分より薄く加工する必要があるが、第１接合部材２１及び第２接合部材２２の凹部５の底面からの高さを凹部５の深さとほぼ同じにしておくことによって、そのような加工の必要がなくなり生産効率が良い。
　凹部５の平面形状は、例えば、基体１０の平面形状と相似の形状とされており、凹部５は基体１０よりも若干大きい。より具体的には、凹部５は基体１０を凹部５に実装した時に、基体１０の側面と凹部５の内壁との間に１００μｍ程度の隙間が形成されるような大きさである。
　検出素子３は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などを主成分とするダイボンド材によって凹部５の底面に固定されている。第１引出し電極１９の端部１９ｅと配線７とは、例えば、Ａｕなどからなる金属細線２７によって電気的に接続されている。第２引出し電極２０の端部２０ｅと配線７との接続も同様である。なお、第１引出し電極１９及び第２引出し電極２０と配線７との接続は、金属細線２７によるものに限らず、例えば、Ａｇペーストなどの導電性接着材によるものでも良い。
　第１引出し電極１９及び第２引出し電極２０と配線７との接続部分には空隙が設けられている。そのため、第２カバー部材２を第１カバー部材１に張り合わせた際に金属細線２７の破損が抑制される。この空隙は、第３基体２ａに第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７を設けておくことによって簡単に形成することができる。また、第１貫通孔１６と溝部１５との間に第１仕切り部２５が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第１貫通孔１６により形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第１引出し電極１９の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。同様に、第２貫通孔１７と溝部１５との間に第２仕切り部２６が存在することによって、溝部１５を流れる検体溶液が第２貫通孔１７によって形成された空隙に流れ込むのを抑制することができる。これにより、複数の第２引出し電極２０の間で検体溶液による短絡が発生するのを抑制することができる。
　第１仕切り部２５は第１接合部材２１上に位置し、第２仕切り部２６は第２接合部材２２上に位置している。よって、検体溶液の流路１５は、より厳密にいえば、溝部１５だけでなく第１接合部材２１の溝部側の側壁と第２接合部材２２の溝部側の側壁によっても規定される。
　第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７により形成される空隙への検体溶液の漏れを防止する観点からは、第１仕切り部２５は第１接合部材２１の上面に、第２仕切り部２６は第２接合部材２２の上面にそれぞれ接触させておいた方が良いが、センサ１００では、第１仕切り部２５の下面と第１接合部材２１の上面との間及び第２仕切り部２６の下面と第２接合部材２２の上面との間に隙間を有するようにしている。この隙間は、例えば、１０μｍ～６０μｍである。このような隙間を設けておくことによって、例えば、センサ１００を指でつまんだ際などにこの部分に圧力が掛かっても、隙間によって圧力を吸収し、第１接合部材２１及び第２接合部材２２に直接圧力が掛かるのを抑制することができる。その結果、第１振動空間２３及び第２振動空間２４が大きく歪むのを抑制することができる。また、検体溶液は通常ある程度の粘弾性を有するため、隙間を１０μｍ～６０μｍにしておくことによって検体溶液がこの隙間に入り込みにくくなり、検体溶液が第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７によって形成される空隙に漏れるのを抑制することもできる。
　第１仕切り部２５の幅は、第１振動空間２３の幅より広くされている。換言すれば、第１接合部材２１の枠体上に第１仕切り部２５の側壁が位置するようにされている。これにより、外部からの圧力によって第１仕切り部２５が第１接合部材２１に接触した場合でも、第１仕切り部２５が枠部により支えられるため、第１接合部材２１の変形を抑制することができる。同様の理由により、第２仕切り部２６の幅も、第１振動空間２５の幅よりも広くしておくと良い。
　第１貫通孔１６及び第２貫通孔１７によって形成される空隙内に位置する、第１引出し電極１９、第２引出し電極２０、金属細線２７及び配線７は、絶縁性部材２８によって覆われている。これによって、これらの電極などが腐食するのを抑制することができる。また、この絶縁性部材２８を設けておくことによって、検体溶液が第１仕切り部２５と第１接合部材２１との隙間、あるいは第２仕切り部２６と第２接合部材２２との隙間に入り込んだ場合でも、絶縁性部材２８によって検体溶液が堰き止められる。よって、検体溶液の漏れによる引き出し電極間の短絡などを抑制することができる。
　かくしてセンサ１００によれば、検出素子３を第１カバー部材１の凹部５に収容したことによって、流入口１４から検出部１３に至る検体溶液の流路１５を確保することができ、毛細管現象などによって流入口から吸引された検体溶液を検出部１３まで流すことができる。すなわち、厚みのある検出素子３を用いつつ、それ自体に吸引機構を備えたセンサ１００を提供することができる。また、例えば、流路１５は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の少なくとも一方の表面に設けられている溝部を有しても良い。言い換えると、流路１５は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の少なくとも一方の表面に設けられている溝部を形成することで、設けられても良い。
［変形例］
　以上のようなセンサ１００の構造は一例であり、これに限定されるものではなく、任意のセンサ１００を用いて良い。
　例えば、図７は、センサ１００の変形例を示す断面図である。この断面図は図４Ａに示す断面と対応している。この変形例は、端子６の形成位置を変えたものである。上述した実施形態では、端子６を第２基体１ｂの長手方向の他方端部に形成していたが、この変形例では第４基体２ｂの上面に形成している。端子６と配線７とは第２カバー部材２を貫通する貫通導体２９によって電気的に接続されている。貫通導体２９は、例えば、Ａｇペースト、めっきなどからなる。また端子６は、第１カバー部材１の下面側に形成することも可能である。よって、端子６は、第１カバー部材１及び第２カバー部材２の表面における任意の位置に形成可能であり、使用される測定器に合わせてその位置を決めることができる。
　また、例えば、図８は、センサ１００の別の変形例を示す断面図である。この断面図は図４Ｂに示す断面と対応している。この変形例では、溝部１５によって形成された流路１５の突き当たりに検体溶液を所定の速度で吸収する吸収材３０が設けられている。このような吸収材３０を設けておくことによって余分な検体溶液を吸収し、検出部１３上を流れる検体溶液の量を一定化して安定した測定を行うことができる。吸収材３０は、例えば、スポンジなど液体を吸収することができる多孔質上の材料からなる。
　また、上述した実施形態においては、検出部１３が金属膜と金属膜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、例えば、検出部１３により検出される物質が金属膜と反応する場合には、アプタマーを使用せず金属膜だけで検出部１３を構成しても良い。更に、金属膜を用いずに圧電基体である基体１０の表面における第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との間の領域を検出部１３としても良い。この場合は、基体１０の表面に検体溶液を直接付着させることにより、検体溶液の粘性などの物理的性質を検出する。より具体的には、検出部１３上の検体溶液の粘性などが変化することによるＳＡＷの位相変化を読み取ることとなる。
　また、例えば、上述した実施形態においては、検出素子３が弾性表面波素子からなるものについて説明したが、例えば、表面プラズモン共鳴が起こるように光導波路などを形成した検出素子３を用いても良い。この場合は、例えば、検出部における光の屈折率の変化などを読み取ることとなる。その他の例として、水晶などの圧電基体に振動子を形成した検出素子３を用いることもできる。この場合は、例えば、振動子の発振周波数の変化を読み取ることとなる。
　また、例えば、検出素子３として、同じ基体１０上に複数種類のデバイスを混在させても構わない。例えば、ＳＡＷ素子の隣に酵素電極法の酵素電極を設けても良い。この場合は、抗体やアプタマーを用いた免疫法に加えて酵素法での測定も可能となり、１度に検査できる項目を増やすことができる。
　また、例えば、上述した実施形態においては、第１カバー部材１が第１基体１ａ及び第２基体１ｂによって形成され、第２カバー部材２が第３基体２ａ及び第４基体２ｂによって形成されている例を示したが、これに限らず、基体同士が一体化されたカバー部材、例えば、第１基体１ａと第２基体１ｂとが一体化された第１カバー部材１を用いても良い。
　また、例えば、上述した実施形態においては、検出素子３が１個設けられている例について説明したが、検出素子３を複数個設けても良い。この場合、検出素子３ごとに凹部５を設けても良いし、すべての検出素子３を収容できるような長い凹部５を形成するようにしても良い。
　また、例えば、溝部１５は、第１カバー部材１と第２カバー部材２とのいずれに設けられても良く、両方に設けられても良い。すなわち、第１カバー部材１と第２カバー部材２との両方に溝を設けることによって流路１５を形成しても良く、第１カバー部材１と第２カバー部材２との片方に溝を設けることによって流路１５を形成しても良い。
　また、例えば、図９～図１１は、基体１０に直接カバー部材４５が接合される構成を示す図である。上述した実施形態においては、基体１０が第１カバー部材１上に設けられ、第１カバー部材１と第２カバー部材２とが接合される場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基体１０に直接カバー部材を接合することによって流路１５を形成するようにしても良い。以下、詳細に説明する。
　図９～図１１において、基体１０Ａに接合されたカバー部材４５に溝を設けることで流路１５を形成する場合について説明する。なお、このような構成に限らず、例えば、基体１０Ａの上面に設けられるカバー部材４５と基体１０Ａとの両方に溝を設けることで流路１５を形成しても良く、基体１０Ａに溝を設けることで流路１５を形成しても良い。
　図９は、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す斜視図である。図９に示す例では、センサ１００Ａは、基体１０Ａと、カバー部材４５とを有する。カバー部材４５は、検体溶液の流入口である流入口１４Ａと、空気孔もしくは検体溶液の流出口である第３貫通孔１８Ａとを有する。なお、図９に示す例では、流入口１４Ａがカバー部材４５の上面に設けられる場合を例に示したが、これに限定されるものではない。例えば、流入口１４Ａは、センサ１００と同様に、カバー部材４５の側面に設けられても良い。なお、図９に示す例では、カバー部材４５が、パッド４４を有する場合を示した。パッド４４は、センサ１００の第１引出し電極１９の端部１９ｅ及び第２引出し電極２０の端部２０ｅなどに相当する。
　図１０は、カバー部材の片側半分を取り除いたときのセンサの一例を示す斜視図である。図１０に示すように、カバー部材４５の片側半分を取り除いたときのセンサ１００Ａの斜視図を示す。同図に示すようにカバー部材４５の内部には検体溶液の検体用流路となる空間４０が形成される。流入口１４Ａはこの空間４０に繋がっている。すなわち、流入口１４Ａから入った検体溶液は空間４０に流れ込む。なお、センサ１００Ａにおける空間４０は、センサ１００における流路１５に相当する。
　図１１Ａと図１１Ｂとは、基体にカバー部材を接合する場合におけるセンサの一例を示す断面図である。図１１Ａは、図９のＩＶａ－ＩＶａ線における断面図であり、図１１Ｂは、図９のＩＶｂ－ＩＶｂ線における断面図である。
　図１１Ａと図１１Ｂとに示すように、基体１０Ａの上面には、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２と、短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂなどが設けられる。また、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２と、短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂなどは、保護膜４１によって覆われる。保護膜４１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４１は、例えば、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。例えば、保護膜４１は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）である。
　保護膜４１は、パッド４４を露出するようにして、基体１０Ａの上面全体にわたって形成される。第１ＩＤＴ電極１１および第２ＩＤＴ電極１２が保護膜４１によって被覆されることで、ＩＤＴ電極が腐食するのを抑制することができる。
　保護膜４１の厚さは、例えば１００ｎｍ～１０μｍである。なお、保護膜４１は必ずしも基体１０Ａ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４４を含む基体１０Ａの上面の外周に沿った領域が露出するように基体１０Ａの上面中央付近のみを被覆するように形成しても良い。また、図１１Ａや図１１Ｂに示す例では、保護膜４１を用いる場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、保護膜４１を用いなくても良い。
　短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂは、基体１０Ａ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。短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂを設けることで、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場合に、短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂによる損失抑制効果が高いと考えられる。
　短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂは、例えば、第１ＩＤＴ電極１１から第２ＩＤＴ電極１２へ向かうＳＡＷの伝搬路に沿って伸びた長方形状とされる。短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂ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１１の電極指の交差幅と同じである。また、短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂ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１１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４２ａや短絡電極４２ｂのｙ方向における第２ＩＤＴ電極１２側の端部は、第２ＩＤＴ電極１２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する。
　ここで、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２との電極指の本数、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可能である。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、リーキー波などがある。なお、第１ＩＤＴ電極１１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、かつ基体１０Ａの小型化ひいてはセンサ１００Ａの小型化を実現することが可能となる。
　短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂは、電気的に浮き状態としても良いし、グランド電位用のパッド４４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４２ａや短絡電極４２ｂをグランド電位とした場合には、第１ＩＤＴ電極１１と第２ＩＤＴ電極１２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。
　短絡電極４２ａや短絡電極４２ｂ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層目がチタン又はクロムからなり、２層目がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。
　板状体４３は、第１振動空間２３や第２振動空間２４を形成するための凹部を有し、基体１０Ａと接合されることで第１振動空間２３や第２振動空間２４を形成する。板状体４３は、例えば、感光性のレジストを用いて形成される。板状体４３は、センサ１００における第１接合部材２１や第２接合部材２２に相当する。図１１Ａや図１１Ｂに示す例では、第１振動空間２３又は第２振動空間２４を形成するための板状体４３の凹部の間には、板状体４３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４３を基体１０Ａに接合したときに、平面視で、第１ＩＤＴ電極１１から第２ＩＤＴ電極１２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、その露出部に検出部１３が設けられる。
　また、例えば、検出部１３に対して、任意の処理を行っても良い。例えば、２つの検出部１３のうち１つをリファレンスとして用いる場合には、リファレンスとして用いる金属膜に対して、検出部１３にて検出される物質が付着しないための処理を行っても良い。検出部１３がＤＮＡなどの核酸と結合する場合を用いてより詳細な一例をあげて説明する。この場合、ＤＮＡなどの核酸は、マイナスに帯電していることを踏まえ、リファレンスとして用いる検出部１３の金属膜を任意の手法でマイナスに帯電させておくことで、リファレンスに誤ってＤＮＡなどの核酸が付着することを防止可能となる。また、同様に、金にはＤＮＡなどの核酸が付着する傾向があることを踏まえ、リファレンスとして用いる検出部１３の金属膜として、金以外の金属で形成された金属膜を用いても良い。また、例えば、シグナル物質が核酸の場合、リファレンスにはランダム配列の核酸を検出側と同じように固定化するようにしても良い。この結果、リファレンスと検出側の表面状態は同じになり、表面が異なることで生じると思われるわずかな粘性の違いなどをキャンセルでき、検出側での結合のみをリファレンスと検出側との差分としてみることが可能となる。
　上述した実施形態に係るセンサや各種の変形例に係るセンサは、小分子の検出に有効であり、例えば、癌マーカ等の従来からの医療系の用途に加えて、疲労やアンチエージングマーカー等、美容や若さの維持といった一般用途でも利用可能である。ここで、高感度トランスデューサとしてのＳＡＷチップを使い捨てセンサとして埋込み、ＳＡＷチップ上の毛細管流路の中でアプタマーから解離したシグナル物質（又はアプタマーそのもの）が基体表面と結合／解離するようにすることで、小分子に対して高感度であり、かつ使い捨てに適した軽薄短小なセンサとすることが可能となる。この結果、小型簡易型センサを実現可能となる。
　例えば、ＳＡＷの伝搬路上に構造変化型アプタマーの質量変化検出部を設けることで、ＳＡＷの伝搬と、シグナル物質またはアプタマーそのものとの相互作用を起こさせる。この結果、例えば、標的検出物の量が拡大された質量変化として直接的に検出可能となり、定量化のための変換が容易であり精度良く信号増幅して検出可能となる。また、シグナル物質またはアプタマーそのものは検出すべき小分子と比べて質量が大きく、検出結果を増幅させることが可能となる。
　また、例えば、生体物質との作用部であるＳＡＷの伝搬路と電気信号への変換部であるＩＤＴ電極は、１つの基体上に微細に作製することができる。この結果、センサ自体を非常に小さくすることが可能となり、また、ウェハ工程等で大量生産することも可能であり、使い捨て型のセンサチップを簡単に実現可能となる。
　また、例えば、ＳＡＷの検出回路は、多くの無線端末やタブレット端末内の通信装置に採用されている回路構成と同様であり、上述のセンサの検出回路を無線端末やタブレット端末などの電子機器に簡単に接続することも可能である。
［センサの検出部の実施形態１］
　開示のセンサ１００は、１つの形態において、基体１０を有する。また、開示のセンサ１００は、１つの形態において、結合部２４０であって、基体１０の表面に位置しており、第１物質２１０の分子量よりも分子量が大きい第２物質２２０と結合可能であり、第２物質２２０ならびに第１物質２１０および第２物質２２０と結合可能なアプタマー２３０を含む検体に、第１物質２１０が含まれるかを検出可能な結合部２４０を有する。なお、第２物質２２０を「シグナル物質」とも称する。
　例えば、センサ１００は、第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０との結合部２４０を備える。また、例えば、センサ１００は、第１物質２１０との第１結合部位２３１と第２物質２２０との第２結合部位２３２とを有するとともに第１物質２１０と第２物質２２０とのうちいずれか一方と結合するアプタマー２３０、及び第２物質２２０の両方と接触した検体に、第１物質２１０が含まれるかを検出するための結合部２４０を表面に有する基体１０を備える。
　ここで、第１物質２１０は、任意の物質である。例えば、第１物質２１０は、タンパク質、酵素、細胞、細胞組織、微生物、ウィルス、細菌、毒素、核酸、糖類、脂質、代謝物、ＡＴＰ（Adenosine　TriPhosphate）などの低分子（小分子）有機化合物などである。また、例えば、第１物質２１０は、ストレスや疲労、各種疾患など身体の状態を示すマーカとなる任意の物質、iＰＳ（induced　Pluripotent　Stem　cell、人工多能性幹細胞）細胞などである。
　第２物質２２０は、第１物質２１０と比較して分子量の大きい任意の物質である。第２物質２２０は、例えば、酵素、タンパク質、核酸などである。第２物質２２０は、より好ましくは、核酸である。核酸を用いた場合、相補鎖を形成する塩基数を変更することで、第２結合部位２３２と第２物質２２０との間の結合の強さを簡単に制御することが可能となる。
　ここで、第１物質２１０の分子量と第２物質２２０の分子量とについて補足する。第２物質２２０としては、第１物質２１０よりも分子量が大きい物質が好ましい。例えば、第２物質２２０の分子量は、１万以上である。なお、第１物質２１０の分子量は、例えば、５００以下であり、より好ましくは、２００～５００である。ただし、これに限定されるものではなく、第１物質２１０や第２物質２２０の分子量は、任意の値であって良い。
　アプタマーとは、特定の物質に対する親和性が高く、特定の物質と特異的に結合し得る物質のことをいう。以下では、核酸で形成されたアプタマー２３０である核酸アプタマーを用いる場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、ペプチドアプタマーを用いても良く、任意のアプタマー２３０を用いて良い。また、核酸アプタマーを用いる場合、核酸アプタマーを形成する核酸には、種々の修飾が行われていても良い。なお、ＡＴＰが第１物質２１０となる場合のアプタマー２３０の塩基配列の一例を配列番号１に示した。
　図１２は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。図１２に示す例では、説明の便宜上、アプタマー２３０に加えて、第１物質２１０と、第２物質２２０とを併せて示した。また、図１２に示す例では、説明の便宜上、第２物質２２０と結合しているアプタマー２３０と検体溶液を混合することで、アプタマー２３０と第２物質２２０とを検体溶液に接触させる場合を用いて説明する。ただし、これに限定されるものではなく、センサの流路１５にアプタマー２３０や第２物質２２０を予め付着させておくことで、アプタマー２３０及び第２物質２２０と接触した検体溶液が検出部１３と接触するようにしても良い。その際には、予め第２物質２２０と結合したアプタマー２３０を流路１５の側面と結合させておき、アプタマー２３０自体は流路１５の側面から乖離しないようにしても良い。また、アプタマー２３０や第２物質２２０は、センサの流路１５のうち、検出部１３よりも流入口側の側面に付着させたり結合させたりすることで、検出部１３に到達する前にアプタマー２３０や第２物質２２０と検体溶液とが確実に接触するようにしても良い。
　すなわち、例えば、アプタマー２３０および第２物質２２０が、それぞれ、溝部１５に付着しており、結合部２４０は、溝部１５に付着しているアプタマー２３０と第２物質２２０とに接触した後の検体から第１物質２１０を検出しても良い。また、例えば、アプタマー２３０が、溝部１５に固定されており、且つ、第２物質２２０と結合しており、結合部２４０は、アプタマー２３０と接触した後の検体から第１物質２１０を検出するようにしても良い。ここで、例えば、第２物質２２０と結合しているアプタマー２３０は、溝部１５の表面物質と化学的に結合している。
　また、ここで、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方が、結合部２４０と離れて位置しているようにしても良い。また、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方が、溝部１５に位置しているようにしても良い。また、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方が、検出部に位置しているようにしても良い。
　なお、流路１５にアプタマー２３０や第２物質２２０を予め付着させる場合には、ドライ形態のものとし、検体溶液との接触により、少なくとも第２物質２２０は流路１５から遊離し、検体溶液とともに検出部１３に接触するように、遊離可能な状態で付着させておくことが重要である。
　図１２の（１）は、検体溶液に第１物質２１０が含まれない場合を示し、図１２の（２）は、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合を示す。
　図１２に示すように、開示のアプタマー２３０は、第１物質２１０との第１結合部位２３１と第２物質２２０との第２結合部位２３２とを有するとともに、第１物質２１０と第２物質２２０とのうちいずれか一方と結合する。
　図１２に示すように、アプタマー２３０は、第１物質２１０と結合する第１結合部位２３１と、第２物質２２０と結合する第２結合部位２３２とを有する。図１２の（１）に示すように、アプタマー２３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在しない場合には、第２結合部位２３２と第２物質２２０とが結合するように設計される。これに対して、図１２の（２）に示すように、アプタマー２３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、第１結合部位２３１と第１物質２１０と結合する一方、第２結合部位２３２と結合していた第２物質２２０がアプタマー２３０から解離するように設計される。すなわち、検体溶液に第１物質２１０が存在しない場合には、アプタマー２３０と第２物質２２０とが複合体を形成する。一方、検体溶液に第１物質２１０が存在する場合には、アプタマー２３０と第２物質２２０とが解離し、アプタマー２３０が第１物質２１０と結合して複合体を形成する。言い換えると、アプタマー２３０は、第２物質２２０よりも第１物質２１０と優先して結合するように設計される。
　ここで、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合に、第１結合部位２３１が第１物質２１０と結合する一方、第２結合部位２３２と結合していた第２物質２２０がアプタマー２３０から解離するメカニズムについて補足する。第２結合部位２３２と結合している第２物質２２０は、例えば、第１物質２１０と第１結合部位２３１との結合に起因したアプタマー２３０の立体構造に対する影響や、第１結合部位２３１と結合した第１物質２１０による立体障害の影響などによって、第１結合部位２３１から解離する。ただし、第２物質２２０がアプタマー２３０から解離するメカニズムは、これに限定されるものではなく、任意のメカニズムであって良い。
　ここで、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合に、第１結合部位２３１が第１物質２１０と結合する一方、第２結合部位２３２と結合していた第２物質２２０がアプタマー２３０から解離するメカニズムを有するアプタマー２３０の設計手法について補足する。以下では、説明の便宜上、第２物質２２０として、分子量が１万５千程度の１本鎖ＤＮＡを用いる場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、ＲＮＡを用いても良く、ＰＮＡを用いても良く、任意の物質を用いて良い。以下では、第１結合部位２３１の塩基配列の決定手法の一例、第２結合部位２３２の塩基配列の決定手法の一例、アプタマー２３０の塩基配列の決定手法の一例の順に説明する。
　第１結合部位２３１の塩基配列の決定手法の一例について説明する。例えば、第１結合部位２３１の塩基配列は、in　vitro　selection　法、又は、ＳＥＬＥＸ（Systematic　Evolution　of　Ligands　by　EXponential　enrichment）法などにより決定して良い。より詳細には、第１物質２１０と特異的に結合するアプタマー２３０をin　vitro　selection　法、又は、ＳＥＬＥＸ法により取得し、取得したアプタマー２３０の塩基配列を解読することで、第１結合部位２３１や第２結合部位２３２の塩基配列を決定する。ただし、これに限定されるものではない。例えば、第１物質２１０が核酸である場合には、in　vitro　selection　法やＳＥＬＥＸ法などを用いることなく、第１物質２１０となる核酸の一部又はすべてと相補的な塩基配列を用いれば良い。
　第２結合部位２３２の塩基配列の決定手法の一例について説明する。第２結合部位２３２の塩基配列は、第１結合部位２３１と同様に決定して良い。また、第２物質２２０として核酸を用いる場合、第１結合部位２３１の塩基配列には、in　vitro　selection　法やＳＥＬＥＸ法などを用いることなく、第２物質２２０となる核酸の一部又はすべてと相補的な塩基配列を用いれば良い。ここで、第２物質２２０は、第１物質２１０よりも分子量の大きな物質が用いられ、好ましくは、１万以上の分子量を有する物質となる。このため、第２物質２２０となる核酸のすべてと相補的な塩基配列を用いた場合、結合の強さが強すぎて解離しなくなることを踏まえ、一部と相補的な塩基配列を第２結合部位２３２として用いることが好ましい。
　アプタマー２３０の塩基配列の決定手法の一例について説明する。アプタマー２３０の塩基配列は、第１結合部位２３１の塩基配列と第２結合部位２３２の塩基配列とに基づいて決定する。例えば、アプタマー２３０の塩基配列は、第１結合部位２３１の塩基配列と第２結合部位２３２の塩基配列とを末端で相互に連結したものに決定しても良い。ただし、これに限定されるものではなく、第１結合部位２３１の塩基配列中に第２結合部位２３２の塩基配列が挿入された塩基配列にしても良く第２結合部位２３２の塩基配列中に第１結合部位２３１の塩基配列が挿入された塩基配列にしても良い。
　また、第２結合部位２３２は、第１結合部位２３１の塩基配列の一部で形成されても良い。この場合、第２物質２２０は、第１結合部位２３１の一部となる第２結合部位２３２と相補的な塩基配列を有する核酸となる。また、第２結合部位２３２は、第１結合部位２３１の３末端側、又は５末端側の塩基配列の一部と、第２結合部位２３２に独自の塩基配列とで形成されても良い。
　なお、第２物質２２０の塩基配列のうち、第２結合部位２３２と相補的となる部分以外の塩基配列は、任意の塩基配列であって良い。第２結合部位２３２と相補的となる部分以外の塩基配列は、好ましくは、第１結合部位２３１や第２結合部位２３２の一部又はすべてと相補的な配列を有さない塩基配列である。例えば、任意の１つの塩基が末端まで連続する塩基配列としても良い。
　ここで、第２結合部位２３２の塩基数について補足する。第２結合部位２３２の塩基数が多ければ多いほど、第２結合部位２３２と第２物質２２０との結合の強さが強くなる。この結果、第２結合部位２３２の塩基数が多ければ多いほど、第２結合部位２３２と第２物質２２０とが結合しやすくなり、また、第１物質２１０が第１結合部位２３１と結合した際に、第２結合部位２３２から第２物質２２０が解離しにくくなると考えられる。また、同様に、第２結合部位２３２の塩基数が少なければ少ないほど、第２結合部位２３２と第２物質２２０との結合の強さが弱くなる。この結果、第２結合部位２３２の塩基数が少なければ少ないほど、第２結合部位２３２と第２物質２２０とが結合しにくくなり、第１物質２１０が第１結合部位２３１と結合した際に、第２結合部位２３２から第２物質２２０が解離しやすくなると考えられる。このため、第２結合部位２３２の塩基数には、適した範囲があり、好ましくは、「２０」以下であり、より好ましくは、「９～１１」である。
　検体溶液は、検出対象となる液体又は固体を含む任意の溶液であっても良く、検体溶液は、予めアプタマー２３０と第２物質２２０とが検体溶液中に添加されて混合されることで、アプタマー２３０及び第２物質２２０と接触したり、センサ１００の流路１５を通ることで、流路１５に付着されたり固定されたりしたアプタマー２３０及び第２物質２２０と接触したりする。なお、検体溶液と接触するアプタマー２３０と第２物質２２０との比率は、モル比において、アプタマー２３０が第２物質２２０以上あることが好ましく、アプタマー２３０と第２物質２２０とがモル比で等量であることがより好ましい。
　また、基体１０は、検体溶液に第１物質２１０が含まれるかを検出するための第２物質２２０との結合部２４０を表面に有する。検出部１３は、基体表面の全面であっても良く、基体表面の一部であっても良い。検出部１３は、例えば、金属膜と、金属膜上に固定された結合部２４０とを有する。ただし、これに限定されるものではなく、金属膜を有しなくても良い。金属膜を有する場合、金属膜を形成する金属としては、任意の金属を用いて良い。例えば、Ａｕ（金）やＴｉ、Ｃｕなどを用いて良く、金が好ましい。
　ここで、基体表面の結合部２４０について説明する。基体表面の結合部２４０には、第２物質２２０と特異的に結合する任意の物質が用いられる。例えば、基体表面の結合部２４０には、第２物質２２０と特異的に結合するアプタマーやタンパク質、抗体などが用いられる。基体表面の結合部２４０は、例えば、第２結合部位２３２と同様に決定される。ただし、第２物質２２０と特異的に結合する任意の物として、アプタマーやタンパク質、抗体を用いる場合に限定されるものではない。例えば、基体表面を形成する材料そのものと第２物質２２０とが結合する場合には、別途アプタマーやタンパク質、抗体を用いなくても良い。
　基体表面に結合部２４０を固定する場合の固定手法について説明する。固定手法としては、任意の手法を用いて良い。例えば、ストレプトアビジンとビオチンの強い親和性を利用することで、固定しても良い。この場合、例えば、検出部１３に予めストレプトアビジンを固定しておく。より詳細には、固定化した時に、検出部１３表面（Auなど）を極力覆うように、アルキルチオールなどで形成した自己集積膜（ＳＡＭ、Self-Assembled　Monolayer）をあらかじめ形成した基体の上にストレプトアビジンを固定化する。また、基体表面の結合部２４０として用いる物質の端部にビオチンを予め固定しておき、基体表面の結合部２４０として用いる物質の溶液を作製しておく。その後、基体表面の結合部２４０として用いる物質を含む溶液を検出部１３と接触させることで、結合部２４０を検出部１３に固定する。なお、その後、検出部１３に固定されず、検出部１３に残留している物質を除去することを目的として、任意の溶媒を用いて検出部１３を洗浄しても良い。洗浄に用いる溶媒は、例えば、ＮａＯＨである。ただし、ＮａＯＨに限定されるものではなく、任意の溶媒を用いて良い。
　ここで、第１物質２１０と、アプタマー２３０と、結合部２４０との関係について補足する。第１物質２１０と、アプタマー２３０と、結合部２４０とは、自由エネルギー変化に関する大小関係を有する。具体的には、第１物質２１０とアプタマー２３０との解離定数から算出される第１自由エネルギー変化は、アプタマー２３０と第２物質２２０との結合に伴う第２自由エネルギー変化より小さくなる大小関係を有する。また、第２物質２２０と結合部２４０との結合に伴う第３自由エネルギー変化が第２自由エネルギー変化よりも大きくなる大小関係を有する。
　すなわち、第１物質２１０とアプタマー２３０との解離定数から算出される第１自由エネルギー変化が、アプタマー２３０と第２物質２２０との結合に伴う第２自由エネルギー変化よりも小さく、且つ、第２物質２２０と結合部２４０との結合に伴う第３自由エネルギー変化が第２自由エネルギー変化よりも大きい。
　なお、上述の自由エネルギーは、Gibbsの自由エネルギー変化を示し、マイナスの値となる。自発的反応が起こる時、自由エネルギーはマイナスの値となるからである。Gibbsの自由エネルギー変化がマイナスに大きいほど、より反応が進みやすいことを示す。すなわち、例えば、「第１自由エネルギー変化が第２自由エネルギー変化より小さくなる大小関係」とは、第１自由エネルギー変化と第２自由エネルギー変化とは共にマイナスの値であり、第１自由エネルギー変化の絶対値が、第２自由エネルギー変化の絶対値よりも大きい大小関係を示す。
　ここで、アプタマー２３０と結合部２４０とは、第２物質２２０の塩基配列の一部と相補的な塩基配列を有する場合を用いて説明する。また、結合部２４０は、第２物質２２０の塩基配列の一部と相補的な塩基配列を有する場合を用いて説明する。また、第２の自由エネルギーは、アプタマー２３０の塩基配列と第２物質２２０の塩基配列とのうち相補的な部分の結合に伴う自由エネルギー変化である場合を用いて説明する。また、第３の自由エネルギーは、第２物質２２０の塩基配列と結合部２４０の塩基配列とのうち相補的な部分の結合に伴う自由エネルギー変化である場合を用いて説明する。この場合、アプタマー２３０と第２物質２２０との間において相補的となる塩基配列の塩基種類および塩基数と、結合部２４０と第２物質２２０との間において相補的となる塩基配列の塩基種類および塩基数とは、第１自由エネルギー変化と第２自由エネルギー変化と第３自由エネルギー変化との間における大小関係を満たす値となる。
　すなわち、アプタマー２３０および結合部２４０はそれぞれ塩基配列を有する場合を用いて説明する。また、アプタマー２３０の塩基配列は第２物質２２０の塩基配列の第１部分と相補的な部分を有するとともに、結合部２４０の塩基配列は第２物質２２０の塩基配列の第２部分と相補的な部分を有する場合を用いて説明する。また、第２自由エネルギー変化は、第２物質２２０の塩基配列の第１部分とアプタマー２３０の塩基配列のうち相補的な部分との結合に伴う自由エネルギー変化である場合を用いて説明する。第３自由エネルギー変化は、第２物質２２０の塩基配列の第２部分と結合部２４０の塩基配列のうち相補的な部分との結合に伴う自由エネルギー変化である場合を用いて説明する。この場合、アプタマー２３０と第２物質２２０との間において相補的となる塩基配列の塩基種類及び塩基数と、結合部２４０と第２物質２２０との間において相補的となる塩基配列の塩基種類及び塩基数とは、第１自由エネルギー変化、第２自由エネルギー変化および第３自由エネルギー変化の間における大小関係を満たす値となる。
　なお、アプタマー２３０は、ＳＡＷの伝搬路上や流路１５に予め結合させておいたり付着させておいたりしても良く、センサ１００の流路１５に検体溶液が流し込まれる前に検体溶液に溶かし込んでおいても良い。例えば、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方は、結合部２４０や検出部１３と離れて位置している。また、例えば、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方は、流路１５に位置している。また、例えば、アプタマー２３０および検体のうち少なくとも一方は、結合部２４０や検出部１３に位置している。
　また、ＳＡＷの伝搬定数の変化は基体のごく表面の変化に限定される。この結果、標的と反応しなかった未反応物が基体の上方に残っていてもそれらを除去する等の処理は特に必要ない。毛細管流路に検体溶液を単に流し込む操作のみで標的との結合に関連したシグナル物質またはアプタマーそのものが基体表面に固定化された（結合部などの）受容体（として機能する部位）に結合／解離し、結合したり解離したりすることによる影響を選択的に検出可能である。
［検出方法の実施形態１］
　開示の検出手法は、１つの実施形態において、第１物質２１０との第１結合部位２３１と第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０との第２結合部位２３２とを有するとともに第１物質２１０及び第２物質２２０のうちいずれか一方と結合するアプタマー２３０、及び第２物質２２０の両方と接触した検体を、第２物質２２０との結合部２４０を有するセンサの基体１０の表面と接触させる接触工程を含む。
　なお、予め検体溶液にアプタマー２３０と第２物質２２０と検体とを添加して混合しておく場合には、任意の手法を用いて混合して良い。例えば、アプタマー２３０と第２物質２２０と検体とを混合することで作製しても良く、予め第２物質２２０を第２結合部位２３２と結合させておいたアプタマー２３０と検体とを混合することで作製しても良く、任意の手法を用いて良い。
　ただし、予め検体溶液にアプタマー２３０と第２物質２２０と検体とを添加して混合しておく場合には、好ましくは、第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させておいたアプタマー２３０と検体溶液とを混合することで作製するのが良い。第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させておいたアプタマー２３０を用いることで、第１物質２１０が存在しないにもかかわらず、第２物質２２０がアプタマー２３０と結合することなく、第２物質２２０が結合部２４０と結合することを低減でき、検出精度を向上可能となる。
　第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させる手法は、任意の手法を用いて良い。第２物質２２０が核酸であり、第２結合部位２３２が、第２結合部位２３２と相補的な核酸である場合を例に説明する。この場合、第２物質２２０同士は２本鎖を形成せず、アプタマー２３０の第２結合部位２３２もまた２本鎖を形成しないことを踏まえ、室温にて混合して攪拌することにより、第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させても良い。また、例えば、ＰＣＲ（Polymerase　Chain　Reaction）法における反応条件においては、熱変成により２本鎖ＤＮＡが確実に１本鎖になり、１本鎖のＤＮＡに対してプライマーを確実にアニーリングされる。このことを踏まえ、ＰＣＲ法における温度条件を用いることで、第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させても良い。より詳細には、第２物質２２０とアプタマー２３０とを混合した上で、熱変性により２本鎖のＤＮＡが１本鎖になる温度まで加熱し、その後冷却することで、第２物質２２０を第２結合部位２３２と予め結合させても良い。
　また、検体溶液と基体表面とを接触させる手法は、任意の手法を用いて良い。例えば、上述のＳＡＷセンサとしてのセンサ１００を用いる場合には、上述したように、検体溶液を流入口１４から溝部１５を介して検出部１３に導くことで、接触させて良い。また、センサがＳＰＲ装置やＱＣＭ水晶センサの測定セルである場合には、手動にて検体溶液をバイオセルの基体表面に接触させたり、ＳＰＲ装置やＱＣＭ測定装置のフローセルに検体溶液を注入することで接触させたりして良い。
　また、開示の検出手法は、また、検体が接触した基体１０の表面の状態変化を検出することで、検体から第１物質２１０を検出する検出工程を含む。図１３は、基体表面の状態変化について説明する図である。図１３に示す例では、説明の便宜上、第２物質２２０と結合しているアプタマー２３０と検体溶液とを混合することで、検出用の検体溶液を作製する場合を用いて説明する。図１３の（１）は、検体溶液に第１物質２１０が含まれない場合を示し、図１３の（２）は、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合を示す。また、図１３においては、基体１０の上面に位置する検出部１３となる金属層等の図示を省略している。
　図１３の（１）に示すように、アプタマー２３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在しない場合には、第２結合部位２３２と第２物質２２０とが結合したままとなり、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０とは結合しない。これに対して、図１３の（２）に示すように、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、第１結合部位２３１と第１物質２１０と結合するとともに、第１結合部位２３１と結合していた第２物質２２０がアプタマー２３０から解離する。そして、解離した第２物質２２０が基体表面に固定された結合部２４０と結合することになる。
　ここで、基体表面の状態変化とは、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０が結合することに起因した質量変化や誘電率変化、粘弾性変化、伝播特性変化、共振周波数変化などである。例えば、ＳＰＲ装置を用いて測定を行う場合には、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０が結合すると、基体表面の質量や誘電率が変化し、この変化に起因するＳＰＲ角度変化を発生する。この場合、基体表面の状態変化とは、結合部２４０と第２物質２２０との結合に起因する質量変化や誘電率変化となり、ＳＰＲ角度変化を検出することで基体表面の状態変化が検出される。また、ＳＡＷセンサを用いる場合には、基体表面の質量変化や粘弾性変化に起因する伝播特性変化が発生する。この場合、基体表面の状態変化とは、結合部２４０と第２物質２２０との結合に起因する質量変化や粘弾性変化であり、伝播特性変化を検出することで基体表面の状態変化が検出される。また、ＱＣＭ測定装置を用いる場合には、基体表面の質量変化に起因する共振周波数変化が発生する。この場合、基体表面の状態変化とは、結合部２４０と第２物質２２０との結合に起因する質量変化であり、共振周波数変化を検出することで基体表面の状態変化が検出される。
　基体表面の変化は、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０との結合に起因しており、基体表面に固定された結合部２４０と第２物質２２０が結合するのは、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合である。また、第２物質２２０は、第１物質２１０の分子量より分子量が大きい。この結果、第１物質２１０と基体表面との結合に起因した基体表面の変化を検出する手法と比較して、第２物質２２０と基体表面との結合に起因した基体表面の変化を検出する手法では、基体表面における質量変化や誘電率の変化、粘弾性変化が大きくなり、検出感度を向上可能となる。この結果、小分子を基体表面に固定することで検出する従来の手法では測定できなかった小分子を検出可能となる。
［検出システム、検出装置の実施形態１］
　開示の検出システムは、１つの実施形態において、第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０との結合部２４０と、表面に結合部２４０を有する基体１０と、を含むセンサを有する。
　ここで、検出システム、検出装置の実施形態１において用いられるセンサは、上述したセンサと同様であり、説明を省略する。
　次に、また、開示の検出システムは、１つの実施形態において、検出装置を有する。検出装置は、第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０との結合部２４０と、表面に結合部２４０を有する基体１０とを含むセンサの基体１０の表面に、第１物質２１０との第１結合部位２３１と第２物質２２０との第２結合部位２３２とを有するとともに第１物質２１０及び第２物質２２０のうちいずれか一方と結合するアプタマー２３０及び第２物質２２０と接触した検体が接触すると、基体１０の表面の状態変化を検出することで検体に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出制御部を備える。
　検出装置は、上述したセンサを用いた任意の検出処理を実行する装置である。検出装置は、例えば、ＳＰＲ装置、ＳＡＷセンサの制御装置、ＱＣＭ測定装置などである。検出装置は、好ましくは、ＳＡＷセンサの制御装置である。開示の検出装置としてのＳＰＲ装置、ＳＡＷセンサの制御装置、ＱＣＭ測定装置は、上述のセンサを用いて測定ができれば任意の装置を用いて良く、公知の装置をそのまま使用しても良く、適宜改造した上で用いても良い。
　また、センサにより検出されるのは、ターゲット物質ではなく、基体表面に結合したシグナル物質や、基体表面から解離したアプタマーとなる。このことを踏まえ、検出装置は、シグナル物質などに起因して得られた検出結果を、ターゲット物質についての検出結果に変換する変換処理を実行しても良い。例えば、ターゲット物質の分子量とシグナル物質の分子量とが既知の場合、「シグナル物質が「ｘ」グラム（あるいは、mol）ある」という結果が得られる場合に、かかる結果をターゲット物質が「ｙ」グラム（あるいは、mol）」あるという結果に変換しても良い。
＜センサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置の実施形態２＞
　上述した実施形態１では、第１物質２１０の代わりに、第１物質２１０と比較して分子量の大きい第２物質２２０に起因する基体表面の変化を検出する場合について説明した。ただし、開示のセンサは、これに限定されるものではない。
　図１４は、センサの他の実施形態について説明する図である。すなわち、例えば、図１４の（１）に示すように、第１物質２１０と比較して分子量の大きいアプタマー３００を基体表面の結合部３１０と予め結合させておく。そして、図１４の（２）に示すように、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合に、第１物質２１０がアプタマー３００と結合することで、アプタマー３００が基体表面の結合部３１０から解離させ、このアプタマー３００の解離に起因する基体表面の状態変化を検出しても良い。
　以下では、実施形態１のセンサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置とは異なる点に的を絞って説明する。
　センサの実施形態２では、基体１０を有する。また、センサは、基体１０の表面に位置しており、第１物質２１０と結合可能なアプタマー３００と結合している、結合部３１０と、を備える。ここで、結合部３１０は、第１物質２１０が含まれるかを検出可能である。
　例えば、センサは、第１物質２１０と結合する結合部位を有するアプタマー３００との結合部３１０を有する。また、例えば、センサは、検体に第１物質２１０が含まれるかを検出するための結合部３１０を表面に有し、第１物質２１０及び結合部２４０のうちいずれか一方と結合するアプタマー３００が結合部３１０に結合している基体１０を備える。
　すなわち、アプタマー３００は、アプタマー２３０と同様に、２つの結合部位を有し、１つは第１物質２１０と結合し、他方は基体表面の結合部３１０と結合する。すなわち、アプタマー３００は、第１物質２１０と結合する第１結合部位２３１と、結合部３１０と結合する結合部位３２１とを有する。結合部３１０が核酸で形成される場合、結合部３１０と結合するアプタマー３００の結合部位３２１は、例えば、結合部３１０と相補的な塩基配列を有する核酸が用いられる。
　また、検出方法の実施形態２では、結合部３１０と、表面に結合部３１０を有する基体１０と、結合部３１０に結合されるとともに第１物質２１０と結合する結合部位を有し第１物質２１０及び結合部３１０のうちいずれか一方と結合するアプタマー３００と、を含むセンサの基体１０の表面に、検体を接触させる接触工程を含む。言い換えると、検出方法の実施形態２では、第１物質２１０と結合する結合部位を有するとともにセンサの基体表面の結合部３１０と第１物質２１０とのうちいずれか一方と結合するアプタマー３００が結合部３１０に結合しているセンサ１００の基体表面と、検体溶液とを接触させる接触工程を含む。また、検出方法の実施形態２では、接触工程により検体が接触した基体１０の表面の状態変化を検出することで、検体に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出工程を含む。
　また、検出システムの実施形態２では、結合部３１０と、表面に結合部３１０を有する基体１０と、結合部３１０に結合されるとともに第１物質２１０と結合する結合部３１０を有し第１物質２１０及び結合部３１０のうちいずれか一方と結合するアプタマー３００と、を含むセンサを有する。言い換えると、検出システムの実施形態２では、第１物質２１０と結合する第１結合部位２３１を有するとともにセンサ１００の基体表面の結合部３１０と第１物質２１０とのうちいずれか一方と結合するアプタマー３００が結合部３１０に結合しているセンサ１００を有する。また、検出システムの実施形態２では、検体がセンサの基体１０の表面と接触すると、基体１０の表面の状態変化を検出することで検体に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出装置を備える。
　また、検出装置の実施形態２では、結合部３１０と、表面に結合部３１０を有する基体１０と、結合部３１０に結合されるとともに第１物質２１０と結合する結合部３１０を有し第１物質２１０及び結合部３１０のうちいずれか一方と結合するアプタマー３００と、を含むセンサの基体１０の表面に、検体が接触すると、基体１０の表面の状態変化を検出することで検体に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出制御部を有する。言い換えると、検出装置の実施形態２では、第１物質２１０と結合する結合部位を有するとともにセンサ１００の基体表面の結合部３１０と第１物質２１０とのうちいずれか一方と結合するアプタマー３００が結合部３１０に結合しているセンサ１００の基体表面と、検体溶液とが接触すると、基体表面の状態変化を検出することで検体溶液に第１物質２１０が含まれるかを検出する検出制御部を有する。
＜センサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置の実施形態３＞
　また、上述した実施形態２では、第１物質２１０と比較して分子量の大きいアプタマー３００を、基体表面の結合部３１０と予め結合させておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
　図２１は、実施形態３について示すための図である。
　図２１の（１）は、複数のアプタマー３００が存在している状態を示している。図２１の（２）は、複数の第１物質２１０が存在する検体溶液とアプタマー３００とが接触した状態を示している。図２１の（３）は、第１物質２１０が存在する検体溶液に接触した後のアプタマー３００と、基板１０に位置している複数の結合部３１０とが接触した状態を示している。
　すなわち、例えば、結合部３１０とアプタマー３００とは予め結合させておらず、検体溶液とアプタマー３００とを接触させた後に、検体溶液と結合部３１０とを接触させる。ここで、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合には、第１物質２１０がアプタマー３００と結合する。この結果、検体溶液に含まれるアプタマー３００のうち、第１物質２１０と結合しなかったアプタマー３００が、結合部３１０と結合する。
　図２１の（１）に示す例では、アプタマー３００が４つ存在する場合を例に示した。ここで、図２１の（２）に示すように、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、アプタマー３００と第１物質２１０とが結合する。例えば、図２１の（２）に示す例では、４つあるアプタマー３００のうち３つのアプタマー３００が、第１物質２１０と結合する場合を例に示した。そして、図２１の（３）に示すように、その後、基板１０の表面の結合部３１０では、第１物質２１０と結合していないアプタマー３００が結合部３１０と結合し、第１物質２１０と結合しているアプタマー３００は、結合部３１０と結合しない。すなわち、例えば検体溶液中に第１物質２１０が存在しない場合には、図２１の（１）に示す４つのアプタマー３００それぞれが結合部３１０と結合するのに対して、図２１の（２）及び（３）に示すように、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、第１物質２１０と結合したアプタマー３００の分、結合部３１０と結合するアプタマー３００が減少することになる。
　これによれば、検体溶液に第１物質２１０が含まれる場合には、検体溶液に第１物質２１０が含まれない場合と比較して、結合部３１０と結合するアプタマー３００の数が少なくなる。また、同様に、検体溶液に第１物質２１０が多く含まれれば含まれる程、結合部３１０と結合するアプタマー３００の数が少なくなる。以上のような実施形態３では、アプタマー３００と結合部３１０との結合に起因する基体１０の表面の状態変化を検出することができる。
　実施形態３について更に詳細に説明する。実施形態３に係るセンサは、基体１０と、基体１０に設けられて第１物質２１０と結合する結合部位を有するアプタマー３００との結合部３１０を有する。
　ここで、実施形態３では、表面に結合部３１０を有する基体１０に、アプタマー３００と接触した検体溶液を接触させた上で、検体溶液が接触した基体１０の表面の状態変化を検出することで、検体溶液に第１物質２１０が含まれるかを検出する。具体的には、検体溶液に第１物質２１０が含まれている場合には、検体溶液に第１物質２１０が含まれていない場合と比較して少ないアプタマー３００が結合部３１０と結合することを踏まえ、検体溶液に第１物質２１０が含まれるかを検出する。また、同様に、検体溶液に第１物質２１０が含まれている場合には、検体溶液に第１物質２１０が多く含まれれば含まれる程、結合部３１０と結合するアプタマー３００の数が少なくなることを踏まえ、検体溶液に含まれる第１物質２１０の量を測定する。
　ここで、アプタマー３００の量は、例えば、検体の濃度、すなわち第１物質２１０の分子数（アプタマー３００に結合する。）に対して、その測定する検体の濃度範囲における上限の分子数と同じかそれよりも多い量であることがより好ましい。また、結合部３１０は、第１物質２１０がアプタマー３００に結合しないときにアプタマー３００が結合部３１０に飽和することなく結合するだけのなるべく高い密度で基体１０に固定化されていることが好ましい。これは、測定すべき検体の濃度範囲に対して、検体の濃度に応じた基体表面の状態の変化が適切に得られるようにするためである。
　このように、実施形態３では、第１物質２１０の濃度が低いときでも、良好なＳＮでその濃度に対する信号を得ることが可能となる。
＜センサの検出部、検出方法、検出システム及び検出装置の実施形態４＞
　また、例えば、基体１０の結合部に対するアプタマーと第２物質との関係を変えても良い。
　図２２は、実施形態４について示す図である。
　図２２の（１）は、検体溶液中に、アプタマー４３０および第２物質４２０が存在し、第１物質２１０が存在していない状態を示している。図２２の（２）は、図２２の（１）の検体溶液中に、アプタマー４３０および第２物質４２０に加えて、第１物質２１０が存在している状態を示している。すなわち、実施形態４では、図２２に示すように、基体１０は、アプタマー４３０と相補的に結合する結合部４４０を有する。また、アプタマー４３０は、第２物質４２０と結合する第１結合部位４３１と、結合部４４０と結合する第２結合部位４３２とを有する。
　ここで、第１物質４１０は、アプタマー４３０よりも分子量が小さくて、かつ、アプタマー４３０よりも第２物質４２０とより強い結合能を有する場合について説明する。この場合、アプタマー４３０と第１物質４１０とを含む検体溶液が基体１０の表面と接触すると、第２物質４２０は、アプタマー４３０から解離し、第１物質４１０と結合する。そして、第２物質４２０が解離したアプタマー４３０は、結合部４４０と結合することによって、基体１０の表面状態が変化する。
　例えば、図２２の（１）に示すように、アプタマー４３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在しない場合には、アプタマー４３０の第１結合部位４３１と第２物質４２０とが結合するように設計される。これに対して、図２２の（２）に示すように、アプタマー４３０は、検体溶液中に第１物質２１０が存在する場合には、アプタマー４３０と結合していた第２物質４２０は、第１物質４１０と結合し、アプタマー４３０と解離するように設計される。その後、第２物質４２０が解離したアプタマー４３０の第２結合部位４３２は、基体１０の表面に設けられる結合部４４０と結合する。
　すなわち、実施形態４では、検体溶液に第１物質４１０が含まれる場合に、結合部４４０とアプタマー４３０とが結合して基体１０の表面の状態が変化することを検出することになる。言い換えると、結合部４４０とアプタマー４３０との結合に起因する基体１０の表面状態の変化を検出することで、検体溶液に含まれる第１物質４１０を検出する。
［アプタマーについて］
　上述した実施形態では、例えば、図１２に示すように、アプタマー２３０において、第１物質２１０との第１結合部位２３１と、第２物質２２０との第２結合部位２３２とが、異なる部位に設けられる場合を例に説明した。ただし、これに限定されるものではなく、第１結合部位２３１と第２結合部位２３２との一部又は全てが、重なっても良い。すなわち、アプタマー２３０において、第１結合部位２３１の少なくとも一部と第２結合部位２３２の少なくとも一部が、同一部位であっても良い。アプタマー２３０は、第１物質２１０及び結合部２４０のうちいずれか一方と優先的に結合する。
　図２３及び図２４は、開示のアプタマーの実施形態の一例について説明するための図である。図２３及び図２４に示すように、例えば、第１結合部位２３１と第２結合部位２３２との一部又は全てが重なっており、同一部位に第１物質２１０および第２物質２２０の双方が結合するようにしても良い。図２３の示す例では、アプタマー２３０のうち、実線の部分の一面に第２物質２２０が結合し、実線の部分の他の面に第１物質２１０が結合する。言い換えると、図２３の実線の部分に、第１結合部位と第２結合部位とが存在する。また、図２４に示す例では、第１結合部位２３１と第２結合部位２３２とが一部重複している。すなわち、図２４に示すように、第１結合部位２３１が破線で示され、第２結合部位２３２が実線で示され、第１結合部位２３１と第２結合部位２３２とが一部重複している。これにより、図２３及び図２４のアプタマー２３０においても、図１２のアプタマー２３０と同様の機能を発揮することができる。
　以下、開示のセンサ、検出方法、検出システム、及び、検出装置について、第１物質としてＡＴＰを用いて、測定装置としてＳＰＲ装置を用いる場合を例として、実施例をあげて更に詳細に説明する。ただし、開示のセンサ、検出方法、検出システム及び検出装置は、下記の実施例に限定されるものではない。
　以下では、センサとしてセンサチップＳＡ（ＧＥヘルスケア社）を用いた。センサチップＳＡは、ＢＩＡＣＯＲＥ－ＸシステムによるＳＰＲ測定に用いられるチップである。また、センサチップＳＡは、カルボキシルメチルデキストランを介してストレプトアビジンが基体上に予め固定されている。以下では、ＡＴＰを第１物質２１０とするアプタマー２３０を用いて説明する。以下では、ＡＴＰを第１物質２１０とするアプタマー２３０を「ＡＴＰアプタマー」とも称する。
［実施例１～９］
　実施例１～９では、以下に詳細に説明するように、ＡＴＰアプタマー相補鎖ＤＮＡ混合液を作製した。また、ビオチンＤＮＡ溶液を作製した。その後、センサチップＳＡ上へのビオチンＤＮＡの固定化、及び、固定化の確認を行い、ＳＰＲ測定を行った。
［ＡＴＰアプタマー相補鎖ＤＮＡ混合液の作製］
　配列表の配列番号１に記載された塩基配列からなるＡＴＰアプタマーと、配列表の配列番号３～５に記載された塩基配列のうちいずれかからなるＤＮＡ「Ａ」～「Ｃ」各々のうちいずれか１つとの混合液を作製した。なお、ＡＴＰアプタマー、及び、ＤＮＡ「Ａ」から「Ｃ」は、委託合成（ジーンデザイン社）により得た。なお、以下では、ＤＮＡ「Ａ」～「Ｃ」を、それぞれ、相補鎖ＤＮＡ「Ａ」～「Ｃ」とも記載する。

配列番号１：５’－ＡＣＣＴＧＧＧＧＧＡＧＴＡＴＴＧＣＧＧＡＧＧＡＡＧＧＴ－３’
配列番号３：５’－ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＡＣＣＴＴＣＣＴＣＣ－３’
配列番号４：５’－ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＡＣＣＴＴＣＣＴＣＣＧＣ－３’
配列番号５：５’－ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＡＣＣＴＴＣＣＴＣＣＧＣＡＡ－３’
　具体的には、まず、１０μＭのＡＴＰアプタマー８０μｌと、１０μＭの相補鎖ＤＮＡ４０μｌとを混合した。そして、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡ［ｘ］との混合液を９５度で１分間加熱し、７５度で１分間加熱し、その後、室温にて３０分間おくことで、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡとのアニーリングを行った。
　ここで、図１５に示すように、ＡＴＰアプタマーの塩基配列と相補鎖ＤＮＡ「Ａ」の塩基配列とは、３末端側から１０塩基配列までを相補的とした。図１５は、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡ「Ａ」との塩基配列の関係を説明する図である。また、同様に、ＡＴＰアプタマーの塩基配列と相補鎖ＤＮＡ「Ｂ」の塩基配列とは、３末端側から１２塩基配列までを相補的とした。また、ＡＴＰアプタマーの塩基配列と相補鎖ＤＮＡ「Ｃ」の塩基配列とは、３末端側から１４塩基配列までを相補的とした。このように、相補鎖ＤＮＡの「Ａ」～「Ｃ」間において、ＡＴＰアプタマーとの結合力を異ならせた。具体的には、相補鎖ＤＮＡ「Ｃ」「Ｂ」「Ａ」の順に結合力を強くした。
［ビオチンＤＮＡ溶液の調製］
　１０ｍＭのビオチンＤＮＡ１μｌと、ＨＢＳ－Ｎバッファー（ＢＩＡＣＯＲＥ）１９９μｌとを混合することで、ビオチンＤＮＡ溶液２００μｌを作製した。なお、ビオチンＤＮＡは、配列表の配列番号２に記載された塩基配列からなり、塩基配列の５末端側にビオチンが付加されている。ビオチンＤＮＡの終濃度は５μＭであった。ビオチンＤＮＡは、委託合成（ジーンデザイン社）により得た。

配列番号２：５’－ＧＧＡＧＧＡＡＧＧＴ－３’
［センサチップ上へのビオチンＤＮＡの固定化、及び、固定化の確認］
　ストレプトアビジンとビオチンの強い親和性を利用することで、センサチップＳＡにビオチンＤＮＡを固定化した。また、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘ（ＧＥヘルスケア社）を用いたＳＰＲ測定を行い、ビオチンＤＮＡの固定化の確認を行った。ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムの測定時には、以下の条件を用いた。

　ランニングバッファー：ＨＢＳ－Ｎバッファー（ＢＩＡＣＯＲＥ）
　流速：５μｌ／分
　温度：２５度
　具体的には、センサチップＳＡがセットされたＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムのフローセルに対してビオチンＤＮＡ溶液５０μｌを注入し、その後、ビオチンＤＮＡ溶液３０μｌを更に注入した。その後、センサチップＳＡに非特異的に吸着したビオチンＤＮＡを洗い流すことを目的として、１０ｍＭのＮａＯＨをフローセルに適宜注入することでセンサチップＳＡを洗浄した。
　図１６は、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムにおいて得られたセンサグラムを示す図である。センサグラムにおいて、横軸は時間軸を示し、縦軸は質量変化を示す。縦軸の単位は、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムにおいて用いられている単位であるResonance　Unit（ＲＵ）を用いた。１ＲＵは、１ｍｍ２当たり１ｐｇの質量変化があったことを示す。図１６では、説明の便宜上、ビオチンＤＮＡ溶液５０μｌを打ち込んだタイミングと、ビオチンＤＮＡ溶液３０μｌを更に打ち込んだタイミングと、５０ｍＭのＮａＯＨを注入したタイミングとを示した。
　センサグラムにおいて、ビオチンＤＮＡの注入前と５０ｍＭのＮａＯＨによる洗浄後との間のＲＵの増加量が、ビオチンＤＮＡの固定化量を示す。図１６に示す例では、ΔＲＵは約「１２７０」であり、ビオチンＤＮＡの固定化量は約１２７０ｐｇ／ｍｍ２であった。
［ＳＰＲ測定］
　ビオチンＤＮＡが固定化されたセンサチップＳＡを用いて、ＳＰＲ測定を行った。具体的には、表１の実施例１～９に示すように、相補鎖ＤＮＡ［ｘ］を用いて作製されたＡＴＰアプタマー相補鎖ＤＮＡ混合液とＡＴＰとを混合することで、ＡＴＰの濃度が［ｙ］となる検体溶液を作製した。そして、作製した検体溶液３５μｌを、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムのフローセルに注入した。なお、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムの測定時には、以下の条件を用いた。測定結果は、図１９及び図２０に示した。

　ランニングバッファー：５０ｍＭ　Ｔｒｉｓ（Tris-(hydroxymethyl)　aminomethane、トリスヒドロキシメチルアミノメタン）、５００ｍＭ　ＮａＣｌ、５ｍＭ　ＭｇＣｌ２
　流速：５μｌ／分
　温度：２５度
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
［比較例１～５］
　比較例１～５では、以下に詳細に説明するように、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液を作製した。その後、センサチップＳＡ上へのビオチンＡＴＰアプタマーの固定化、及び、固定化の確認を行い、ＳＰＲ測定を行った。
　すなわち、比較例１～５では、実施例１～９とは異なり、ビオチンＤＮＡではなくビオチンＡＴＰアプタマーをセンサチップＳＡ上に固定した。この結果、実施例１～９では、センサチップＳＡ上に固定化されたビオチンＤＮＡに相補鎖ＤＮＡが結合するのに対して、比較例１～５では、センサチップＳＡ上に固定化されたビオチンＡＴＰアプタマーにＡＴＰが結合することになる。なお、ビオチンＡＴＰアプタマーは、配列表の配列番号１に記載された塩基配列からなり、塩基配列の５末端側にビオチンが付加されている。ビオチンＡＴＰアプタマーは、委託合成（ジーンデザイン社）により得た。
［ビオチンＡＴＰアプタマー溶液の調製］
　１０ｍＭのビオチンＡＴＰアプタマー１μｌと、ＨＢＳ－Ｎバッファー（ＢＩＡＣＯＲＥ）１９９μｌとを混合することで、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液２００μｌを作製した。調製したビオチンＡＴＰアプタマー溶液において、ビオチンＡＴＰアプタマーの終濃度は５μＭであった。
［センサチップ上へのビオチンＡＴＰアプタマーの固定化、及び、固定化の確認］
　ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムにおいて、ストレプトアビジンとビオチンの強い親和性を利用することで、センサチップＳＡに対してビオチンＡＴＰアプタマーを固定化した。また、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘを用いたＳＰＲ測定を行い、測定結果として得られたセンサグラムに基づいてビオチンＡＴＰアプタマーの固定化確認を行った。なお、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムの測定時には、実施例１～９におけるビオチンＤＮＡの固定化確認の際と同様に、以下の条件を用いた。

　ランニングバッファー：ＨＢＳ－Ｎバッファー（ＢＩＡＣＯＲＥ）
　流速：５μｌ／分
　温度：２５度
　具体的には、センサチップＳＡがセットされたＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムのフローセルに対してビオチンＡＴＰアプタマー溶液５０μｌを注入し、その後、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液３０μｌを更に注入した。その後、センサチップＳＡに共有結合によらずに吸着したビオチンＡＴＰアプタマーを洗い流すことを目的として、５０ｍＭのＮａＯＨをフローセルに適宜注入することでセンサチップＳＡを洗浄した。
　図１７は、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムにおいて得られたセンサグラムを示す図である。センサグラムにおいて、横軸は時間軸を示し、縦軸は質量変化を示す。縦軸の単位は、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムにおいて用いられている単位であるResonance　Unit（ＲＵ）を用いた。１ＲＵは、１ｍｍ２当たり１ｐｇの質量変化があったことを示す。図１７では、説明の便宜上、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液５０μｌを打ち込んだタイミングと、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液３０μｌを更に打ち込んだタイミングと、５０ｍＭのＮａＯＨを注入したタイミングとを示した。
　センサグラムにおいて、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液の注入前と５０ｍＭのＮａＯＨによる洗浄後との間のＲＵの増加量が、ビオチンＡＴＰアプタマー溶液の固定化量を示す。図１７に示す例では、ΔＲＵは約「３５０」であり、ビオチンＤＮＡの固定化量は３５０ｐｇ／ｍｍ２であった。
［ＡＴＰ測定処理］
　表１の比較例１～５に示すように、ＡＴＰの濃度が［ｙ］となるＡＴＰ溶液を作製し、作製したＡＴＰ溶液３５μｌを、ビオチンＡＴＰアプタマーが固定化されたセンサチップＳＡがセットされたＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムのフローセルに注入した。なお、ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムの測定時には、実施例１～９におけるＡＴＰ測定処理と同様に、以下の条件を用いた。測定結果は、図１８に示した。

　ランニングバッファー：５０ｍＭ　Ｔｒｉｓ（Tris-(hydroxymethyl)　aminomethane、トリスヒドロキシメチルアミノメタン）、５００ｍＭ　ＮａＣｌ、５ｍＭ　ＭｇＣｌ２
　流速：５μｌ／分
　温度：２５度
［比較例６～８］
　比較例６～８では、以下に詳細に説明するように、実施例１～９とは異なり、ＳＰＲ測定において、５ｍＭの相補鎖ＤＮＡ［ｘ］のみを含む相補鎖ＤＮＡ溶液を注入した。検体溶液として用いた。
　すなわち、実施例１～９では、ＡＴＰアプタマーと相補鎖ＤＮＡとをアニーリングし、ＡＴＰとの混合液を作製した上で注入する一方、比較例６～８では、相補鎖ＤＮＡのみを注入した。比較例６～８は、実施例１～９のポジティブコントロールに相当する。
　具体的には、表１の比較例６～８に示すように、５ｍＭの相補鎖ＤＮＡ［ｘ］を含む相補鎖ＤＮＡ溶液を作製した。そして、ビオチンＤＮＡが固定化されたセンサチップＳＡがセットされたＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムのフローセルに対して、作製した相補鎖ＤＮＡ溶液３５μｌを注入した。ＢＩＡＣＯＲＥ－Ｘシステムにおいて用いた測定条件は、実施例１～９におけるＳＰＲ測定と同様に、以下の条件を用いた。測定結果は、図１９及び図２０に示した。

　ランニングバッファー：５０ｍＭ　Ｔｒｉｓ（Tris-(hydroxymethyl)　aminomethane、トリスヒドロキシメチルアミノメタン）、５００ｍＭ　ＮａＣｌ、５ｍＭ　ＭｇＣｌ２
　流速：５μｌ／分
　温度：２５度
［ＳＰＲ測定の測定結果］
　図１８は、表１における比較例１～５において得られたセンサグラムを示す図である。言い換えると、ビオチンＡＴＰアプタマーをセンサチップＳＡに固定化した上で、ＡＴＰ溶液を注入した場合における測定結果を示す。図１８に示されたように、センサチップＳＡに固定化されたビオチンＡＴＰアプタマーとＡＴＰとの結合に起因した重量変化は測定されなかった。
　図１９は、表１における実施例１～３、及び、ポジティブコントロールとなる比較例６において得られたセンサグラムを示す図である。言い換えると、相補鎖ＤＮＡ［ｘ］として相補鎖ＤＮＡ「Ａ」を用いた場合における測定結果を示す。図１９に示されたように、センサチップＳＡに固定化されたビオチンＤＮＡと、相補鎖ＤＮＡ「Ａ」を用いた場合、ＡＴＰがＡＴＰアプタマーに結合することで解離した相補鎖ＤＮＡとの結合に起因した重量変化が測定された。
　図２０は、表１における実施例１～９、及び、ポジティブコントロールとなる比較例６～８におけるΔＲＵを示す図である。言い換えると、相補鎖ＤＮＡ［ｘ］として、相補鎖ＤＮＡ「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」とを用いた場合における測定結果を示す。図２０に示されたように、相補鎖ＤＮＡ「Ａ」については、ＡＴＰの濃度変化に伴い、重量変化が検出された一方、相補鎖ＤＮＡ「Ｂ」「Ｃ」については、重量変化が検出されなかった。
　すなわち、図１８～図２０に示されるように、ＡＴＰではなく相補鎖ＤＮＡの結合に起因した基体表面の変化を検出することで、分子量が相対的に小さい小分子の検出が可能となった。また、図１９や図２０に示されるように、ターゲット物質となるＡＴＰの量と、検出された基体表面の状態変化の変化量との間には、比例関係が見いだされた。この結果、図１９や図２０に示されるように、ターゲット物質となる小分子の量を測定することも可能となった。
１　　第１カバー部材
２　　第２カバー部材
３　　検出素子
４　　凹部形成用貫通孔
５　　凹部
８　　切欠き
１０　　基体
１１　　第１ＩＤＴ電極
１２　　第２ＩＤＴ電極
１３　　検出部
１４　　流入口
１５　　溝部
１００　センサ
２１０　第１物質
２２０　第２物質
２３０　アプタマー
２３１　第１結合部位
２３２　第２結合部位
２４０　結合部
３００　アプタマー
３１０　結合部

Claims (26)

  1. 　第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質との結合部と、
    　前記第１物質との第１結合部位と前記第２物質との第２結合部位とを有するとともに前記第１物質と前記第２物質とのうちいずれか一方と結合するアプタマー、及び前記第２物質の両方と接触した検体に、前記第１物質が含まれるかを検出するための前記結合部を表面に有する基体と、を備えたセンサ。
  2. 　基体と、
    　結合部であって、
    　　前記基体の表面に位置しており、
    　　第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質と結合可能であり、
    　　前記第２物質ならびに前記第１物質および前記第２物質と結合可能なアプタマーを含む検体に、前記第１物質が含まれるかを検出可能な結合部と、を備えたセンサ。
  3. 　前記アプタマーは、前記第１物質と結合可能な第１結合部位と前記第２物質と結合可能な第２結合部位とを有する、請求項２に記載のセンサ。
  4. 　前記アプタマーにおいて、前記第１結合部位の少なくとも一部と前記第２結合部位の少なくとも一部は、同一部位である、請求項１および３に記載のセンサ。
  5. 　前記アプタマーは、前記第１物質及び前記結合部のうちいずれか一方と優先的に結合する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサ。
  6. 　前記第１物質と前記アプタマーとの解離定数から算出される第１自由エネルギー変化が、前記アプタマーと前記第２物質との結合に伴う第２自由エネルギー変化よりも小さく、且つ、前記第２物質と前記結合部との結合に伴う第３自由エネルギー変化が前記第２自由エネルギー変化よりも大きい、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサ。
  7. 　前記アプタマーおよび前記結合部はそれぞれ塩基配列を有し、
    　前記アプタマーの塩基配列は前記第２物質の塩基配列の第１部分と相補的な部分を有するとともに、前記結合部の塩基配列は前記第２物質の塩基配列の第２部分と相補的な部分を有し、
    　前記第２自由エネルギー変化は、前記第２物質の塩基配列の第１部分と前記アプタマーの塩基配列のうち相補的な部分との結合に伴う自由エネルギー変化であり、
    　前記第３自由エネルギー変化は、前記第２物質の塩基配列の第２部分と前記結合部の塩基配列のうち相補的な部分との結合に伴う自由エネルギー変化であり、
    　前記アプタマーと前記第２物質との間において相補的となる塩基配列の塩基種類及び塩基数と、前記結合部と前記第２物質との間において相補的となる塩基配列の塩基種類及び塩基数とは、前記第１自由エネルギー変化、前記第２自由エネルギー変化および前記第３自由エネルギー変化の間における大小関係を満たす値となる、請求項６に記載のセンサ。
  8. 　上面に前記基体が位置している第１カバー部材と、
    　前記第１カバー部材に接合されている第２カバー部材と、をさらに備え、
    　前記第１カバー部材及び前記第２カバー部材の少なくとも一方は前記検体が流入する流入口を有し、
    　前記第１カバー部材と前記第２カバー部材との間に、前記流入口から少なくとも前記基体の表面上まで延びている流路を有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のセンサ。
  9. 　前記流路は、前記第１カバー部材及び前記第２カバー部材の少なくとも一方の表面に設けられている溝部を有する、請求項８に記載のセンサ。
  10. 　前記第１カバー部材は、前記上面に、前記基体の少なくとも一部を収容している凹部を有し、
    　前記第２カバー部材は前記溝部を有する、請求項９に記載のセンサ。
  11. 　前記アプタマーおよび前記第２物質はそれぞれ、前記溝部に付着しており、
    　前記結合部は、前記溝部に付着している前記アプタマーと前記第２物質とに接触した後の前記検体から前記第１物質を検出する、請求項９または１０に記載のセンサ。
  12. 　前記アプタマーは、前記溝部に固定されており、且つ、前記第２物質と結合しており、
    　前記結合部は、前記アプタマーと接触した後の前記検体から前記第１物質を検出する、請求項９または１０に記載のセンサ。
  13. 　前記第２物質と結合している前記アプタマーは、前記溝部の表面物質と化学的に結合している、請求項１２に記載のセンサ。
  14. 　前記基体の表面に位置しており、該基体の表面のうち前記結合部が位置している検出部に向かって伝搬する弾性波を発生させる第１ＩＤＴ（InterDigital　Transducer）電極と、
    　前記基体の表面に位置しており、前記検出部を通過した前記弾性波を受信する第２ＩＤＴ電極と、をさらに備える、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のセンサ。
  15. 　前記基体の上面に接合され、且つ前記基体の前記上面との間に密閉された第１振動空間を有している第１接合部材と、
    　前記基体の上面に接合され、且つ前記基体の前記上面との間に密閉された第２振動空間を有している第２接合部材と、をさらに備え、
    　前記第１振動空間は前記第１ＩＤＴ電極上に位置しており、且つ、前記第２振動空間は前記第２ＩＤＴ電極上に位置している、請求項１４に記載のセンサ。
  16. 　前記アプタマーおよび前記検体のうち少なくとも一方は、前記結合部と離れて位置している、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のセンサ。
  17. 　前記アプタマーおよび前記検体のうち少なくとも一方は、前記流路に位置している、請求項１６に記載のセンサ。
  18. 　前記アプタマーおよび前記検体のうち少なくとも一方は、前記結合部に位置している、請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のセンサ。
  19. 　第１物質との第１結合部位と前記第１物質と比較して分子量の大きい第２物質との第２結合部位とを有するとともに前記第１物質及び前記第２物質のうちいずれか一方と結合するアプタマー、及び前記第２物質の両方と接触した検体を、前記第２物質との結合部を有するセンサの基体の表面と接触させる接触工程と、
    　前記検体が接触した前記基体の表面の状態変化を検出することで、前記検体から前記第１物質を検出する検出工程と、を備えた第１物質の検出方法。
  20. 　第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質との結合部と、表面に前記結合部を有する基体と、を含むセンサの前記基体の表面に、前記第１物質との第１結合部位と前記第２物質との第２結合部位とを有するとともに前記第１物質及び前記第２物質のうちいずれか一方と結合するアプタマー、及び前記第２物質の両方と接触した検体が接触すると、前記基体の表面の状態変化を検出することで前記検体に前記第１物質が含まれるかを検出する検出制御部を備えた検出装置。
  21. 　第１物質の分子量よりも分子量が大きい第２物質との結合部と、表面に該結合部を有する基体と、を含むセンサと、
    　前記第１物質との第１結合部位と前記第２物質との第２結合部位とを有するとともに前記第１物質及び前記第２物質のうちいずれか一方と結合するアプタマー、及び前記第２物質の両方と接触した検体が、前記センサの前記基体の表面と接触すると、該基体の表面の状態変化を検出することで前記検体に前記第１物質が含まれるかを検出する検出装置と、を備えた検出システム。
  22. 　第１物質と結合する結合部位を有するアプタマーとの結合部と、
    　検体に前記第１物質が含まれるかを検出するための前記結合部を表面に有し、前記第１物質及び前記結合部のうちいずれか一方と結合する前記アプタマーが前記結合部に結合している基体と、を備えたセンサ。
  23. 　基体と、
    　前記基体の表面に位置しており、第１物質と結合可能なアプタマーと結合している、結合部と、を備え、
    　前記結合部は、前記第１物質が含まれるかを検出可能である、センサ。
  24. 　結合部と、表面に該結合部を有する基体と、前記結合部に結合されるとともに第１物質と結合する結合部位を有し前記第１物質及び前記結合部のうちいずれか一方と結合するアプタマーと、を含むセンサの前記基体の表面に、検体を接触させる接触工程と、
    　前記検体が接触した前記基体の表面の状態変化を検出することで、前記検体に前記第１物質が含まれるかを検出する検出工程と、を備えた第１物質の検出方法。
  25. 　結合部と、表面に該結合部を有する基体と、前記結合部に結合されるとともに第１物質と結合する結合部位を有し前記第１物質及び前記結合部のうちいずれか一方と結合するアプタマーと、を含むセンサと、
    　検体が前記センサの前記基体の表面と接触すると、該基体の表面の状態変化を検出することで前記検体に前記第１物質が含まれるかを検出する検出装置と、を備えた検出システム。
  26. 　結合部と、表面に該結合部を有する基体と、前記結合部に結合されるとともに第１物質と結合する結合部位を有し前記第１物質及び前記結合部のうちいずれか一方と結合するアプタマーと、を含むセンサの前記基体の表面に、検体が接触すると、前記基体の表面の状態変化を検出することで前記検体に前記第１物質が含まれるかを検出する検出制御部を備えた検出装置。
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