センサ及びセンサチップ
【課題】取り扱い易いセンサ及び当該センサを備えるセンサチップを提供する。
【解決手段】センサ１０において、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、酵素と色素とを保持するゲル体１３と、を備える。センサは、検出対象物質の検出をセンサの色変化によって判定可能であるとともに、脆性が低く壊れ難いゲル体により形成されているため、取り扱い易い。ユーザは、センサ１０を試料（気体試料や液体試料）と接触させ、目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）そのセンサ１０の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定できる。
【解決手段】センサ１０において、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、酵素と色素とを保持するゲル体１３と、を備える。センサは、検出対象物質の検出をセンサの色変化によって判定可能であるとともに、脆性が低く壊れ難いゲル体により形成されているため、取り扱い易い。ユーザは、センサ１０を試料（気体試料や液体試料）と接触させ、目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）そのセンサ１０の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ及び当該センサを備えるセンサチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特定の物質を検出するためのセンサとして、当該検出に伴い色変化を生じるセンサが知られている。
【０００３】
具体的には、例えば、検出対象物質と検出試薬との反応生成物質による発色を光により検出することにより、大気中に含まれる微量の物質を検出可能なガス検出装置であって、
透明な素材で出来た基材とその基材表面に設けた多孔質薄膜とその多孔質薄膜中の細孔内に保持されるガス検出試薬とから構成され検出対象ガスとガス検出試薬との反応により光学特性が変化する光導波路として機能する検出素子、検出素子の一方の端部から入射し検出素子内を伝播される光のための光源、検出素子の他方の端部から放出される光を受ける光検出器、光検出器からの信号を処理する信号処理装置、信号処理装置の出力を表示する表示装置からなるガス検出装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【０００４】
また、例えば、メソポーラス構造を有する金属酸化物からなる糖センサであって、当該金属酸化物と糖類の反応生成物に基づく可視光領域における光吸収を指標として糖類の濃度を測定することができる糖センサ（例えば、特許文献２参照）も知られている。
【０００５】
また、例えば、水溶液試料に含まれる被検物質を検出する化学センサ材であって、規則的細孔構造を持つシリカと色素分子とを複合化して色素をシリカ細孔内に担持させた化学センサ材（例えば、特許文献３参照）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０７３３７公報
【特許文献２】特開２００７−２０５８２１公報
【特許文献３】特開２００８−２２４４６１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載のセンサ（ガス検出装置）は、発色を光により検出するものであるため、光源、信号処理装置、表示装置が必須であり、取り扱い難いという問題がある。
また、特許文献２記載のセンサ（糖センサ）や特許文献３記載のセンサ（化学センサ材）は、色変化を目視により判定可能であるが、メソポーラス構造を有する金属酸化物や規則的細孔構造を持つシリカは脆く、取り扱い難いという問題がある。
また、これらのセンサは、十分な感度を得るために前処理や後処理が必要であるなど取り扱いが面倒である。
【０００８】
本発明の課題は、取り扱い易いセンサ及び当該センサを備えるセンサチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、
前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、
前記反応物質と前記色素とを保持するゲル体と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、前記反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する色素固定化用担体を備え、
前記色素は、前記色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を備える反応物質複合体と、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体と、
前記反応物質複合体と前記色素複合体とを保持するゲル体と、
を備えるとともに、略球状に形成されており、
前記反応物質は、生体物質であり、
前記ゲル体は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に必要な水分子を含有しており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であり、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、
センサチップにおいて、
所定の基板と、
前記基板上に配置された請求項１〜４の何れか一項に記載のセンサと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、センサは、検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、検出対象物質と反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、反応物質と色素とを保持するゲル体と、を備えて構成されている。
すなわち、センサは、検出対象物質の検出をセンサの色変化によって判定可能であるとともに、脆性が低く壊れ難いゲル体により形成されているため、取り扱い易い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のセンサの一例を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態のセンサチップの一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本実施形態のセンサチップの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本実施形態のセンサチップの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本実施形態のセンサチップの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】実施例３での結果（検量線）を示す図である。
【図７】実施例４での結果（検量線）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の範囲は、図示例に限定されない。
【００１７】
＜センサ＞
本実施形態のセンサ１０は、検出対象物質の検出に伴い色変化を生じるセンサである。
したがって、ユーザは、例えば、センサ１０を試料（気体試料や液体試料）と接触させ、目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）そのセンサ１０の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定できるようになっている。
【００１８】
具体的には、センサ１０は、例えば、図１に示すように、略球状に形成されており、複数の反応物質複合体１１と、複数の色素複合体１２と、反応物質複合体１１…と色素複合体１２…とを保持するゲル体１３と、を備えて構成される。
ここで、センサ１０のサイズは、センサ１０の色変化を視認可能なサイズであれば任意であるが、センサ１０を試料中に投入しやすい等の観点から、指やピンセットなどで摘むことができるサイズが好ましい。
【００１９】
反応物質複合体１１は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、を備えて構成され、粉状又は粒状を成している。
【００２０】
反応物質固定化用担体は、複数の細孔を有する多孔体であり、その細孔のサイズは、固定された酵素の立体構造の変化を防止可能な程度に設定されている。
具体的には、反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、例えば、固定される酵素（酵素分子又は活性部位を含む酵素の断片）のサイズの０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される酵素のサイズの０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される酵素のサイズとほぼ同一であることが最も好ましい。すなわち、反応物質固定化用担体が有する細孔の直径（中心細孔直径）は、固定される酵素の直径の０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される酵素の直径の０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される酵素の直径とほぼ同一であることが最も好ましい。
なお、具体的な中心細孔直径の値は、酵素の直径との関係で決定されるので一律には規定できないが、例えば、酵素がホルムアルデヒド脱水素酵素である場合、ホルムアルデヒド脱水素酵素の直径は約８ｎｍであるため、４ｎｍ〜１６ｎｍ程度が好ましい。
ここで、酵素が多量体を形成する場合には、固定される酵素のサイズ（直径）は、多量体のサイズ（直径）とすることができる。ここで、多量体とは、２以上の酵素（タンパク質）が、直接に、或いは、水などの低分子を介して結合してなる化合物をいい、結合には、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合が含まれる。しかし、これらの結合の種類は、特に制限されない。
【００２１】
色素複合体１２は、複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備えて構成され、粉状又は粒状を成している。
【００２２】
色素固定化用担体は、複数の細孔を有する多孔体であり、その細孔のサイズは、固定された色素に対する酸化剤等の影響を抑制可能な程度に設定されている。
具体的には、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、例えば、固定される色素（色素分子）のサイズの０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される色素のサイズの０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される色素のサイズとほぼ同一であることが最も好ましい。すなわち、色素固定化用担体が有する細孔の直径（中心細孔直径）は、固定される色素の直径の０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される色素の直径の０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される色素の直径とほぼ同一であることが最も好ましい。
なお、具体的な中心細孔直径の値は、色素の直径との関係で決定されるので一律には規定できないが、例えば、色素がＩＮＴ（2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H- tetrazolium chloride）である場合、ＩＮＴの直径は約１．４ｎｍであるため、０．７ｎｍ〜２．８ｎｍ程度が好ましい。
【００２３】
反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体としては、例えば、粉状又は粒状のシリカ系メソ多孔体を好ましく用いることができる。
シリカ系メソ多孔体は、例えば、ケイ酸やアルミナなどの各種金属酸化物、ケイ酸と他種の金属との複合酸化物等によって構成することができる。
例えば、ケイ酸により構成されるシリカ系メソ多孔体の作製においては、例えば、カネマイトのような層状シリケート、アルコキシシラン、シリカゲル、水ガラス、ケイ酸ソーダ等を好ましく用いることができる。
【００２４】
具体的には、シリカ系メソ多孔体は、例えば、無機材料を界面活性剤と混合反応させて、界面活性剤のミセルの周りに無機の骨格が形成された界面活性剤／無機複合体を形成させた後、例えば、４００℃〜６００℃で焼成したり有機溶剤で抽出したりする等して界面活性剤を除去することにより作製される。これにより、シリカ系メソ多孔体は、無機骨格中に、界面活性剤のミセルと同じ形状のメソポア細孔を有するものとなる。
【００２５】
シリカ系メソ多孔体の作製において、ケイ酸等のケイ素含有化合物を出発材料とする場合には、例えば、カネマイトのような層状シリケートを形成して、この層間にミセルを挿入し、そして、ミセルが存在しない層間をシリケート分子でつなぎ、その後、ミセルを除去することによって細孔を形成することができる。
また、シリカ系メソ多孔体の作製において、水ガラス等のケイ素含有物質を出発材料とする場合には、例えば、ミセルの周囲にシリケート分子を集合させて重合させることによりシリカを形成し、その後、ミセルを除去することによって細孔を形成することができる。この場合、通常、ミセルの形状は柱状となり、その結果、シリカ系メソ多孔体に、柱状の細孔が形成されることになる。
【００２６】
シリカ系メソ多孔体は、作製段階で、界面活性剤のアルキル鎖の長さを変えてミセルの径を変化させることによって、細孔の内径を制御することができる。また、界面活性剤と併せて、トリメチルベンゼン、トリプロピルベンゼン等の比較的疎水性の分子を添加することによって、ミセルを膨潤させ、さらに大きな内径の細孔を形成することもできる。
【００２７】
シリカ系メソ多孔体の細孔のサイズ（細孔の径）は、固定する酵素や色素のサイズ（酵素や色素の径）に応じて決定される。
すなわち、反応物質固定化用担体の場合、反応物質固定化用担体（シリカ系メソ多孔体）の細孔のサイズ（細孔の径）は、固定する酵素のサイズ（酵素の径）に応じて決定される。したがって、例えば、ミセルのサイズ（ミセルの径）が、酵素のサイズの０．５〜２．０倍となる界面活性剤を用いてシリカ系メソ多孔体を作製することによって、細孔のサイズが、固定する酵素のサイズの０．５〜２．０倍となるシリカ系メソ多孔体を得ることができる。
また、色素固定化用担体の場合、色素固定化用担体（シリカ系メソ多孔体）の細孔のサイズは、固定化する色素のサイズ（色素の径）に応じて決定される。したがって、例えば、ミセルのサイズが、色素のサイズの０．５〜２．０倍となる界面活性剤を用いてシリカ系メソ多孔体を作製することによって、細孔のサイズが、固定する色素のサイズの０．５〜２．０倍となるシリカ系メソ多孔体を得ることができる。
なお、シリカ系メソ多孔体における細孔の貫通方向は、任意であり、ランダムであっても良いし、一次元シリカナノチャンネルの集合体のように方向性が制御されたものであっても良い。
【００２８】
シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔のサイズが均一であり、かつ、大きな空隙率を持つという特徴を有する、ＫＳＷ、ＦＳＭ、ＳＢＡ、ＭＣＭ、ＨＯＭ等の公知の種類を採用することができる。
さらに、シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔のサイズが均一であり、かつ、細孔（チャンネル）の方向が一方向に向いているという特徴を有する、ＣＴＡＢ−Ｍ、Ｐ１２３−Ｍ、Ｆ１２７-Ｍ等の公知の種類を採用することができる。具体的には、ＣＴＡＢ−Ｍ、Ｐ１２３−Ｍ、Ｆ１２７-Ｍ等は、例えば、円筒形のアルミナ細孔内に界面活性剤を鋳型として作製され、アルミナ細孔の方向と同一のチャンネル方向を有するメソポーラスシリカナノチャンネル集合体（一次元シリカナノチャンネルの集合体）が充填された膜状のシリカ系メソ多孔体である。これらを乳鉢で細砕したものや、リン酸溶液等でアルミナ基板を溶解・除去して取り出したシリカチューブなどを利用することができる。
【００２９】
なお、反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体は、シリカ系メソ多孔体に限ることはなく、複数の細孔を有する多孔体であれば任意であり、例えば、親水性テフロン（登録商標）膜、ナイロン膜やその他の材質（例えば、セルロース混合エステル、ポリビニリデンジフロライド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタートなど）からなる親水性膜、多孔質アルミナ等の多孔体、ナイロンメッシュ等のメッシュ体などであっても良い。また、反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体は、多孔体に限ることはなく、多孔体と同等の機能を有するもの（比表面積が大きく、かつ、細孔（流路）を持つもの）であれば任意であり、例えば、カーボンナノチューブ等の繊維状集合体などであっても良い。
【００３０】
酵素は、検出対象物質と選択的に反応する酵素であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜選択可能である。
具体的には、酵素は、例えば、酸化還元酵素、加水分解酵素、転移酵素、異性化酵素等の酵素（酵素タンパク質）であるが、これらに限定されるものではない。
また、酵素は、例えば、生来の酵素分子であっても良いし、活性部位を含む酵素の断片であっても良い。当該酵素分子又は当該活性部位を含む酵素の断片は、例えば、動植物や微生物から抽出したものであっても良いし、所望によりそれを切断したものであっても良いし、遺伝子工学的に又は化学的に合成したものであっても良い。
【００３１】
反応物質固定化用担体に固定する酵素（すなわち、反応物質複合体１１を構成する酵素）は、１種類の酵素であっても良いし、２種類以上の酵素であっても良い。
また、反応物質固定化用担体に固定する酵素が２種類以上である場合、酵素は、例えば、同種の検出対象物質（基質）に作用する２種類以上の酵素であっても良いし、異種の検出対象物質に作用する２種類以上の酵素であっても良いし、同種及び／又は異種の検出対象物質に作用する２種類以上の酵素であっても良い。
また、反応物質固定化用担体に固定する酵素が２種類以上である場合、その２種類以上の酵素は、反応物質固定化用担体が有する別々の細孔の内部に固定されていても良いし、同一の細孔の内部に固定されていても良い。
【００３２】
酵素を反応物質固定化用担体に固定する方法としては、例えば、反応物質固定化用担体に酵素を含む溶液を滴下するディップ法、酵素を含む溶液に反応物質固定化用担体を漬侵する漬侵法、電場などの外場を利用して酵素を反応物質固定化用担体に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これにより、高次構造と活性を保持したまま、酵素を反応物質固定化用担体に固定化することができる。
さらに、必要に応じて、公知の酵素固定化法（例えば、導電性高分子、グルタルアルデヒド、光架橋性樹脂等を用いる固定化法等）と併用することもできる。
【００３３】
ここで、特に酵素として補酵素依存型酵素を用いる場合、ゲル体１３は、反応物質複合体１１…及び色素複合体１２…に加えて、補酵素を保持していることが好ましい。これにより、酵素反応を効率よく行わせることができる。
【００３４】
補酵素は、酵素（補酵素依存型酵素）の種類に応じて、適宜選択することができる。具体的には、補酵素としては、例えば、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ＋）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰ＋）、補酵素Ｉ、補酵素ＩＩ、フラビンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）、リポ酸、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）、チアミンピロリン酸（ＴＰＰ）、ピリドキサルリン酸（ＰＡＬＰ）、テトラヒドロ葉酸（ＴＨＦ,Coenzyme F）、ＵＤＰグルコース（ＵＤＰＧ）、補酵素Ａ、補酵素Ｑ、ビオチン、補酵素Ｂ12(コバラミン)、Ｓ−アデノシルメチオニン等の１種又は２種以上の組み合わせが挙げられる。
【００３５】
また、特に補酵素としてＮＡＤ＋やＮＡＤＰ＋などを用いる場合、ゲル体１３は、さらに還元型補酵素（ＮＡＤＨやＮＡＤＰＨなど）を酸化型補酵素（ＮＡＤ＋やＮＡＤＰ＋など）に戻すための補酵素酸化酵素（例えば、ジアホラーゼ）を保持していることが好ましい。
なお、補酵素や補酵素酸化酵素は、所定の担体に担持された状態（すなわち、所定の担体が有する細孔の内部に固定化された状態）で、ゲル体１３に保持されていても良い。ここで、所定の担体とは、反応物質固定化用担体や色素固定化用担体であっても良いし、その他の担体であっても良い。
【００３６】
具体的に、センサ１０による検出原理について説明する。
酵素としてホルムアルデヒド脱水素酵素（ＦＤＨ）、色素としてＩＮＴを用いて、ホルムアルデヒド（検出対象物質）を検出するセンサ１０を構成する場合、ＦＤＨは補酵素依存型酵素であるため、ゲル体１３に補酵素（ＮＡＤ＋）を保持させるとともに、補酵素酸化酵素（ジアホラーゼ）が担持された担体を保持させておくことが好ましい。
この場合、（１）ＨＣＨＯ＋ＮＡＤ＋＋３Ｈ２Ｏ―（ＦＤＨ）→ＨＣＯＯ−＋ＮＡＤＨ＋２Ｈ３Ｏ＋、（２）Ｈ＋＋ＮＡＤＨ＋ＩＮＴ（薄黄色）―（ジアホラーゼ）→ＮＡＤ＋＋ＩＮＴＨ２（暗赤色）という２段階の反応が起こる。具体的には、反応の第１段階で、ホルムアルデヒドがＦＤＨの触媒によりギ酸に変化し、同時に、ＮＡＤ＋がＮＡＤＨ／Ｈ＋になる。次いで、反応の第２段階で、ジアホラーゼによりＮＡＤＨ／Ｈ＋からＨ／Ｈ＋が黄色テトラゾリウム塩ＩＮＴ（2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride）に移動して、赤色ホルマザンとなる。
なお、２酵素系を利用せず、ジアホラーゼの代わりに電子伝達体を使用して、酵素反応を高速化することも可能である。
【００３７】
色素は、検出対象物質と酵素との反応に基づいて、視認可能な色変化を生じる色素（蛍光色素も含む）であれば任意であり、検出対象物質の種類、反応物質複合体１１を構成する酵素の種類によって適宜選択可能である。
ここで、「色の変化」とは、発色（着色）、脱色、色相の変化、明度の変化、彩度の変化、蛍光強度の変化等、或いは、これらの組み合わせであり、目視にて判定可能な変化であることが好ましい。
具体的には、色素としては、例えば、ＩＮＴ、ＭＴＴ（3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5- diphenyl-2H-tetrazolium bromide）、ＮＴＢ（3,3'-[3,3'-Dimethoxy-(1,1'-biphenyl)- 4,4'-diyl]-bis[2-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride]）、ＸＴＴ（2,3- bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide）、ＷＳＴ−１（2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium,monosodium salt）、ＷＳＴ−３（2-(4-Iodophenyl)-3-(2,4-dinitrophenyl)-5-(2,4- disulfophenyl)-2H-tetrazolium,monosodium salt）、ＷＳＴ−８（2-(2-methoxy-4- nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt）等のアゾ色素が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、水溶性のものであっても、水不溶性のものであっても良く、感度、安定性、検出方式の簡便さ等を考慮して、適宜、適切な色素を選択することができる。
【００３８】
色素固定化用担体に固定する色素（すなわち、色素複合体１２を構成する色素）は、１種類の色素であっても良いし、２種類以上の色素であっても良い。
また、色素固定化用担体に固定する色素が２種類以上である場合、色素は、例えば、同種の反応（検出対象物質と酵素との反応）に基づいて色変化を生じる２種類以上の色素であっても良いし、異種の反応に基づいて色変化を生じる２種類以上の色素であっても良いし、同種及び／又は異種の反応に基づいて色変化を生じる２種類以上の酵素であっても良い。
また、色素固定化用担体に固定する色素が２種類以上である場合、その２種類以上の色素は、色素固定化用担体が有する別々の細孔の内部に固定されていても良いし、同一の細孔の内部に固定されていても良い。
【００３９】
色素を色素固定化用担体に固定する方法としては、例えば、色素固定化用担体に色素を含む溶液を滴下するディップ法、色素を含む溶液に色素固定化用担体を漬侵する漬侵法、電場などの外場を利用して色素を色素固定化用担体に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００４０】
ゲル体１３は、複数の反応物質複合体１１と複数の色素複合体１２とをまとめて一体的に保持する役割を有している。これにより、反応物質複合体１１や色素複合体１２が飛び散ったり壊れたりしてしまうことがなく、また、指やピンセットなどで摘みやすい形状に形成できるため、センサ１０が取り扱い易くなっている。
【００４１】
具体的には、センサ１０と接触する試料中の検出対象物質は、ゲル体１３内を移動して、反応物質複合体１１に到達し、この反応物質複合体１１を構成する酵素と反応する。そして、当該反応により生じた生成物は、ゲル体１３内を移動して、色素複合体１２に到達し、この色素複合体１２を構成する色素と反応する。これにより、色素は色変化を生じることとなる。
したがって、ゲル体１３は、検出対象物質や生成物が透過可能であり、かつ検出対象物質と酵素との反応に必要な水分子を含有するヒドロゲルであれば任意であり、具体的には、例えば、コラーゲン、フィブリン、アルブミン、カゼイン、セルロースファイバー、セルローストリアセタール、寒天、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、カラギーナン、アガロース等の天然高分子、ポリアクリルアミド、ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリビニルクロリド、γ−メチルポリグルタミン酸、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリウレタン、光硬化樹脂（ポリビニルアルコール誘導体、ポリエチレングリコール誘導体、ポリプロピレングリコール誘導体、ポリブタジエン誘導体等）等の合成高分子、或いはこれらの複合体等のゲル体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
＜センサの製造方法＞
センサ１０の製造方法は、以下の［１］〜［４］の工程を含む。
【００４３】
［１］反応物質複合体作製工程
反応物質複合体作製工程は、酵素と、反応物質固定化用担体と、により反応物質複合体１１…を作製する工程である。
具体的には、例えば、酵素を電解液（緩衝液）に溶解させて酵素溶液を作製する。次いで、この酵素溶液と、反応物質固定化用担体と、を接触させて、反応物質固定化用担体の細孔の内部に酵素を吸着固定することによって、反応物質複合体１１…を作製する。
【００４４】
［２］色素複合体作製工程
色素複合体作製工程は、色素と、色素固定化用担体と、により色素複合体１２…を作製する工程である。
具体的には、例えば、色素を電解液（緩衝液）に溶解させて色素溶液を作製する。次いで、この色素溶液と、色素固定化用担体と、を接触させて、色素固定化用担体の細孔の内部に色素を吸着固定することによって、色素複合体１２…を作製する。
【００４５】
［３］複合体含有ゾル作製工程
複合体含有ゾル作製工程は、反応物質複合体１１…と、色素複合体１２…と、を含有する複合体含有ゾルを作製する工程である。
具体的には、例えば、ゲル化剤を電解液（緩衝液）に溶解させて当該電解液をゾル化する。次いで、このゾル化した電解液中に、作製した反応物質複合体１１…や色素複合体１２…などを分散させることによって、複合体含有ゾルを作製する。
【００４６】
［４］センサ作製工程
センサ作製工程は、複合体含有ゾルからセンサ１０を作製する工程である。
具体的には、例えば、作製した複合体含有ゾルを、マイクロピペット等を用いて所定の水溶液中に滴下し、略球状に形成することによって、ゲル状のセンサ１０を作製する。
【００４７】
そして、例えば、作製したセンサ１０を指やピンセットなどで摘んで試料中に投入したり、作製したセンサ１０に気体試料を吹き付けたり、作製したセンサ１０に液体試料を滴下したりして、センサ１０を試料と接触させ、目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）そのセンサ１０の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定する。
なお、上記センサ１０の製造方法は、一例であって、これに限定されるものではない。
【００４８】
＜センサチップ＞
本実施形態のセンサチップ１００は、センサ１０を備えるセンサチップである。
ここで、図２〜図５においては、センサ１０のみ、断面図ではなく側面図となっている。
【００４９】
具体的には、センサチップ１００は、例えば、図２に示すように、略円板形状の基板２０と、基板２０上に配置されたセンサ１０と、を備えて構成される。
基板２０の上面略中央には上方に向かって突出する収容部２０ａが設けられている。収容部２０ａは、逆円錐形の凹部を有し、この凹部内にセンサ１０が収容されている。
【００５０】
また、センサチップ１００は、例えば、図３に示すように、略円板形状の基板３０と、基板３０上に配置されたセンサ１０と、を備えて構成されても良い。
基板３０の上面略中央には略円柱形の凹陥部３０ａが設けられており、この凹陥部３０ａ内にセンサ１０が収容されている。また、基板３０には、センサ１０よりも小さな径を有する貫通孔３０ｂが、凹陥部３０ａの底面から基板３０の下面に亘って設けられている。これにより、例えば、センサ１０の上側から気体試料を吹き付けた際、当該気体試料が貫通孔３０ｂから排気されるようになっている。
【００５１】
また、センサチップ１００は、例えば、図４に示すように、略円板形状の基板４０と、基板４０上に配置されたセンサ１０と、センサ１０を覆う透過膜４１と、透過膜４１を固定するための固定部４２と、を備えて構成されても良い。
基板４０の上面略中央には略半球形の凹陥部４０ａが設けられており、この凹陥部４０ａ内にセンサ１０が収容されている。
透過膜４１は、センサ１０の乾燥を抑制するために備えられている。透過膜４１は、少なくとも検出対象物質が透過する透過膜であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜選択可能である。
固定部４２は、センサ１０よりも大きな径の開口を有する略円環形状の上面部と、当該上面部の縁部から全周に亘り下方に向かって突出する周面部と、を備えている。固定部４２の周面部の内径は基板４０の径と略同一又はそれ以上に設定されており、センサ１０及び透過膜４１が上面に載置された基板４０に、上側から固定部４２を被せると、固定部４２の上面部と基板４０とで透過膜４１を挟むことができるようになっている。
【００５２】
また、センサチップ１００は、例えば、図５に示すように、略円板形状の基板５０と、基板５０上に配置されたセンサ１０と、センサ１０を覆う透過膜４１と、透過膜４１を固定するための固定部５２と、を備えて構成されても良い。
基板５０の上面略中央には上方に向かって突出する略円環形状の収容部５０ａが設けられており、この収容部５０ａが有する開口内にセンサ１０が収容されている。また、基板５０の上面には、透過膜４１を位置決めするための位置決め部５０ｂが設けられている。位置決め部５０ｂは、略円環形状の上面部と、当該上面部の縁部から全周に亘り下方に向かって突出して基板５０の上面の縁部に連結された周面部と、を備えており、位置決め部５０ｂの上面部と基板５０との間に透過膜４１の端部が挿入できるようになっている。
固定部５２は、収容部５０ａの外径よりも大きな径の開口を有する略円環形状の上面部と、当該上面部の下面から下方に向かって突出する略円環形状の突出部と、を備えている。固定部５２の突出部は、固定部５２の上面部が有する開口よりも大きな内径を有し、かつ、位置決め部５０ｂの上面部が有する開口よりも小さな外径を有しており、センサ１０及び透過膜４１が上面に載置された基板５０に、上側から固定部５２を被せると、固定部５２の突出部と基板５０とで透過膜４１を挟み込み、透過膜４１を押さえつけることができるようになっている。
【００５３】
そして、例えば、センサチップ１００を試料中に置いたり、センサチップ１００の中央部（センサ１０、或いは、透過膜４１におけるセンサ１０を覆う部分）に気体試料を吹き付けたり、センサチップ１００の中央部に液体試料を滴下したりして、センサ１０を試料（或いは、試料中の物質のうちの透過膜４１を透過可能な物質）と接触させ、目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）そのセンサ１０の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定する。
【００５４】
なお、上記センサチップ１００の構成は、一例であって、これらに限定されるものではない。
具体的には、例えば、センサチップ１００は、センサ１０を１個備えるものに限ることはなく、複数個備えるものであっても良い。
また、例えば、センサチップ１００の基板２０，３０，４０，５０は、略円板形状のものに限ることはなく、略平板矩形状のもの等であっても良い。
【００５５】
＜実施例＞
以下に、具体的な実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５６】
＜実施例１＞
実施例１では、色素複合体１２を評価した。
【００５７】
具体的には、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、色素複合体１２を作製した。
比較のために、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、一晩攪拌し、それを、色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、比較用の複合体を作製した。
【００５８】
そして、作製した色素複合体１２と、作製した比較用の複合体と、の色を目視にて観察した。
その結果、色素複合体１２の色は淡黄色、比較用の複合体の色は赤色であることが分かった。すなわち、比較用の複合体においては、色素固定化用担体にＩＮＴを担持させる前（すなわち、一晩攪拌している間）に、有機色素であるＩＮＴが酸化してしまって赤色に変色したのに対し、色素複合体１２においては、ＦＳＭ（色素固定化用担体）にＩＮＴを担持させた状態で一晩攪拌したため、ＩＮＴの酸化が抑えられ、変色（自然発色）しないことが分かった。
以上の結果から、色素（特に有機色素）は溶液に含まれる酸化剤等の影響によって当該溶液中で酸化されて徐々に変色するが、色素を色素固定化用担体に担持させると（すなわち、色素固定化用担体が有する細孔内に色素を固定化すると）、色素の変色を抑制でき、溶液中での色素の安定性が向上することが分かった。これは、色素が、色素固定化用担体の細孔の内部に、酸化剤等の影響を受け難い程度にしっかりと固定されているためであると考えられる。また、本実施例で使用した色素固定化用担体は還元剤であるＦＳＭであるため、より一層、色素の酸化を抑えることができたと考えられる。
【００５９】
＜実施例２＞
実施例２では、色素固定化用担体の細孔のサイズを評価した。
【００６０】
具体的には、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、細孔径が１．５ｎｍの色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、色素複合体１２を作製した。
比較のために、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、細孔径が４．０ｎｍの色素固定化用担体（ＦＳＭ４．０（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、比較用の複合体を作製した。
【００６１】
そして、作製した色素複合体１２と、作製した比較用の複合体と、をｐＨ７．４のリン酸緩衝液中で２か月間保存（保存温度：室温）し、色変化を目視にて観察した。
その結果、２か月後の色素複合体１２の色は淡黄色、比較用の複合体の色は赤色であることが分かった。すなわち、比較用の複合体においては、ＦＳＭにＩＮＴを担持させても、保存している間にＩＮＴが酸化してしまって赤色に変色したのに対し、色素複合体１２においては、ＦＳＭ（色素固定化用担体）の細孔のサイズがＩＮＴのサイズ（直径：約１．４ｎｍ）の０．５〜２．０倍の範囲内にあり、ＩＮＴを、酸化剤等の影響を受け難い程度にＦＳＭの細孔の内部にしっかりと固定することができるため、ＩＮＴの酸化が抑えられ、変色（自然発色）しないことが分かった。
【００６２】
また、作製した色素複合体１２と、作製した比較用の複合体と、をｐＨ７．４のリン酸緩衝液中で６０分間保存（保存温度：５０℃）し、色変化を目視にて観察した。
その結果、時間が経過するにつれて、色素複合体１２も比較用の複合体も徐々に変色していったが、変色の度合いは、比較用の複合体の方が大きかった。
【００６３】
以上の結果から、細孔のサイズが色素のサイズの０．５〜２．０倍の範囲内にある色素固定化用担体に色素を担持させると、色素の変色を抑制でき、溶液中での色素の安定性が向上することが分かった。
【００６４】
＜実施例３＞
実施例３では、検出対象物質（ホルムアルデヒド）を含有するガスを用いて、センサ１０を評価した。
【００６５】
（センサの作製）
まず、センサ１０を作製した。
具体的には、検出対象物質と選択的に反応する酵素（ホルムアルデヒド脱水素酵素（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（３ｃｃ）に溶解させ、それを、細孔径が８．０ｎｍの反応物質固定化用担体（ＦＳＭ８．０（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、反応物質複合体１１を取り出した。
次いで、取り出した反応物質複合体１１にｐＨ７．４のリン酸緩衝液を加えて１ｃｃとした。以下、これを「反応物質複合体含有液」という。
【００６６】
また、補酵素酸化酵素（ジアホラーゼ（１０ｍｇ）をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（３ｃｃ）に溶解させ、それを、所定の担体（ＦＳＭ８．０（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、補酵素酸化酵素複合体を取り出した。
次いで、取り出した補酵素酸化酵素複合体にｐＨ７．４のリン酸緩衝液を加えて１ｃｃとした。以下、これを「補酵素酸化酵素複合体含有液」という。
【００６７】
また、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、色素複合体１２を取り出した。
【００６８】
次に、反応物質複合体含有液（１ｃｃ）に、補酵素酸化酵素複合体含有液（１ｃｃ）を加え、補酵素酸化酵素複合体含有液が入っていた容器をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（１ｃｃ）で洗浄し、その洗浄液も加えた。さらに、色素複合体１２を加え、当該色素複合体１２が入っていた容器をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（１ｃｃ）で洗浄し、その洗浄液も加えて、全複合体含有液（４ｃｃ）を作製した。
【００６９】
また、ゲル化剤（アルギン酸ナトリウム（７５ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）中に添加して、４５℃で一晩攪拌し、アルギン酸ゲルを作製した。
次いで、アルギン酸ゲル（５ｃｃ）に、補酵素（ＮＡＤ＋（５０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（１ｃｃ）に溶解したものを添加して、１５分間攪拌した。
【００７０】
次に、補酵素を添加したアルギン酸ゲル（６ｃｃ）に、全複合体含有液（４ｃｃ）を加え、当該全複合体含有液が入っていた容器をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（１ｃｃ）で洗浄し、その洗浄液も加えて、５分間攪拌して各複合体を分散させることにより、複合体含有ゾル（１１ｃｃ）を作製した。
【００７１】
次に、塩化カルシウム（１ｇ）を蒸留水（１００ｃｃ）に溶解させて作製した塩化カルシウム溶液中に、マイクロピペットを使用して、複合体含有ゾルを滴下し、略球状に形成されたゲル状のセンサ１０を作製した。
【００７２】
（センサの評価１）
次に、作製したセンサ１０を目視にて評価した。
具体的には、作製したセンサ１０を、ホルムアルデヒド濃度が６０ｐｐｂのホルムアルデヒドガスと接触させて、センサ１０の色変化を目視にて観察した。
その結果、センサ１０は、淡黄色から赤色へと色変化を呈し、ホルムアルデヒドガスと５分程度接触させただけで、十分な色変化を確認できることが分かった。
以上の結果から、センサ１０は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
【００７３】
（センサの評価２）
次に、作製したセンサ１０を、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、作製したセンサ３０を、ホルムアルデヒド濃度が１ｐｐｂのホルムアルデヒドガスと５分間接触させ、分光光度計を用いて波長５００ｎｍでの反射による吸光度を測定することにより、センサ３０の色変化を観察した。また、ホルムアルデヒド濃度が６ｐｐｂ、６０ｐｐｂ、１００ｐｐｂ、２００ｐｐｂ、３００ｐｐｂ、４００ｐｐｂ、６００ｐｐｂ、８００ｐｐｂ及び１２００ｐｐｂのホルムアルデヒドガスそれぞれを使用して同様の測定を行った。そして、これらの測定結果に基づいて、ホルムアルデヒド濃度と吸光度（＝Ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）、Ｉ０：入射光の強度，Ｉ：反射光の強度）との関係を示す検量線を作成した。その結果を図６に示す。
【００７４】
比較のために、センサ１０とは形状のみが異なるセンサについても、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、上記と同様の方法で作製した複合体含有ゾルをシート状に形成し、比較用のセンサを作成した。そして、センサ１０と同様の方法で、ホルムアルデヒド濃度と吸光度との関係を示す検量線を作成した。その結果を図６に示す。
【００７５】
図６に示すように、略球状に形成されたセンサ１０（実施例）においては、１ｐｐｂ〜８００ｐｐｂの濃度範囲で高い線形性を有する検量線が得られることが分かった。
一方、シート状に形成された比較用のセンサ（比較例）においては、１ｐｐｂ〜６００ｐｐｂの濃度範囲で線形性を有する検量線は得られたが、略球状に形成されたセンサ１０（実施例）よりも感度が低く、色判別もしにくい（傾きが小さいため）ことが分かった。
以上の結果から、三次元形状のセンサ１０は、二次元形状の比較用のセンサよりも、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。これは、センサ１０が、ガスを、平面拡散ではなく、球面拡散で集めることができるためであると考えられる。
【００７６】
＜実施例４＞
実施例２では、検出対象物質（ホルムアルデヒド）を含有する溶液を用いて、センサ１０を評価した。
【００７７】
（センサの作製）
実施例３と同様の方法で、略球状のセンサ１０を作製した。
【００７８】
（センサの評価１）
次に、作製したセンサ１０を目視にて評価した。
具体的には、作製したセンサ１０を、ホルムアルデヒド濃度が２０ｐｐｂのホルムアルデヒド溶液（２ｃｃ）と接触させて、センサ１０の色変化を目視にて観察した。
その結果、センサ１０は、淡黄色から赤色へと色変化を呈し、ホルムアルデヒド溶液と２分程度接触させただけで、十分な色変化を確認できることが分かった。
以上の結果から、センサ１０は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
【００７９】
（センサの評価２）
次に、作製したセンサ１０を、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、作製したセンサ１０を、ホルムアルデヒド濃度が１ｐｐｂのホルムアルデヒド溶液（２ｃｃ）と５分間接触させて、センサ１０の色変化を、分光光度計を用いて測定した。また、ホルムアルデヒド濃度が５ｐｐｂ、１０ｐｐｂ、２０ｐｐｂ、４０ｐｐｂ、６０ｐｐｂ、８０ｐｐｂ、１００ｐｐｂ、５００ｐｐｂ及び１０００ｐｐｂのホルムアルデヒド溶液（２ｃｃ）それぞれを使用して同様の測定を行った。そして、これらの測定結果に基づいて、ホルムアルデヒド濃度と吸光度との関係を示す検量線を作成した。その結果を図７に示す。
【００８０】
図７に示すように、センサ１０においては、１ｐｐｂ〜５００ｐｐｂの濃度範囲で高い線形性を有する検量線が得られることが分かった。
以上の結果から、センサ１０は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
【００８１】
以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、センサ１０は、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、酵素と色素とを保持するゲル体１３と、を備えている。
すなわち、センサ１０は、検出対象物質の検出をセンサ１０の色変化によって判定可能であるとともに、従来のセンサ（メソポーラス構造を有する金属酸化物からなるセンサや、色素をシリカ細孔内に担持させたセンサ）よりも脆性が低く壊れ難いゲル体１３により形成されているため、取り扱い易い。したがって、センサ１０は、一般家庭等でも気軽に使うことができ、好適である。
【００８２】
また、以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、センサ１０は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、酵素は、反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体１３に保持されている。すなわち、ゲル体１３は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、を備える反応物質複合体１１を保持している。そして、反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、酵素のサイズの０．５〜２．０倍に設定されている。
また、以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、センサ１０は、複数の細孔を有する色素固定化用担体を備え、色素は、色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体１３に保持されている。すなわち、ゲル体１３は、複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体１２を保持している。そして、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、色素のサイズの０．５〜２．０倍に設定されている。
【００８３】
すなわち、反応物質固定化用担体の細孔の内部に、酵素をしっかりと固定することができるため、酵素の立体構造の変化を防止することができる。また、色素固定化用担体の細孔の内部に、色素をしっかりと固定することができるため、固定された色素は酸化剤等の影響を受け難い。したがって、優れた安定性を有し、かつ、長寿命のセンサ１０を提供することができる。
さらに、酵素や色素は溶液中での経時変化が大きく、すぐに劣化してしまうため、溶液中で安定的に保存することは困難である。そのため、酵素や色素を使用した従来のセンサにおいては、例えば、乾燥状態のまま冷蔵庫等で保存して、使用時に高純度蒸留水等を滴下する必要があり、使い勝手が悪いという問題があった。これに対し、本発明のセンサ１０においては、酵素は反応物質固定化用担体の細孔の内部に固定化されるとともに、色素は色素固定化用担体の細孔の内部に固定化されているため、ゲル体１３（水を含むヒドロゲル）に保持された状態でも安定的に保存することができる。したがって、センサ１０は、使用時に高純度蒸留水等を滴下する必要がなく、そのまま使用できるため、使い勝手が良い。
【００８４】
また、以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、センサ１０は、略球状に形成されている。
したがって、センサ１０は、検出対象物質を、平面拡散ではなく、球面拡散で集めることができるため、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できる。
【００８５】
また、以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、ゲル体１３は、水分子を含有している。
すなわち、ゲル体１３は水を含むヒドロゲルであるため、ゲル体１３内で、検出対象物質と酵素との反応や、当該反応により生じる生成物と色素との反応などが効率よく行われることとなる。また、ゲル体１３は、水を含むヒドロゲルであり、高い粘弾性を有するため、センサ１０が取り扱い易いものとなる。
【００８６】
また、以上説明した本発明のセンサチップ１００によれば、基板２０，３０，４０，５０と、基板２０，３０，４０，５０上に配置（固定）されたセンサ１０と、を備えている。
センサ１０は、単独でも（すなわち、センサチップ１００を構成しなくても）、検出対象物質を検出することはできるが、例えば、センサ１０に気体試料を吹き付けて当該気体試料を検査する場合、センサ１０に液体試料を滴下して当該液体試料を検査する場合、センサ１０の色変化を分光光度計等の装置を用いて観察する場合等は、センサ１０は略球状に形成されているため、センサ１０を基板２０，３０，４０，５０上に固定したセンサチップ１００を使用する方が使い勝手が良い。
【００８７】
なお、本発明は、上記した実施の形態のものに限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００８８】
センサ１０の形状は、略球状に限ることはなく任意であるが、三次元形状であることが好ましい。
【００８９】
検出対象物質と選択的に反応する酵素と、補酵素酸化酵素と、を別々の担体に固定化するようにしたが、これに限ることはなく、同一の担体に固定化しても良い。この場合、当該担体としては、酵素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第１細孔）と、補酵素酸化酵素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第２細孔）と、の双方を有する担体が好ましい。
また、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、当該反応に基づいて色変化を生じる色素と、を別々の担体に固定化するようにしたが、これに限ることはなく、同一の担体に固定化するようにしても良い。この場合、当該担体としては、酵素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第１細孔）と、色素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第３細孔）と、の両方を有する担体が好ましい。
【００９０】
酵素を、反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体１３に保持するようにしたが、これに限ることはなく、例えば、酵素は、反応物質固定化用担体に担持されずに、ゲル体１３に直接保持されていても良い。
また、色素を、色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体１３に保持するようにしたが、これに限ることはなく、例えば、色素は、色素固定化用担体に担持されずに、ゲル体１３に直接保持されていても良い。
すなわち、酵素及び色素の両方が、ゲル体１３に直接保持されていても良いし、酵素及び色素の何れか一方が、ゲル体１３に直接保持されて、何れか他方が、担体が有する細孔の内部に固定化された状態でゲル体１３に保持されていても良い。
【００９１】
実施例では、反応物質複合体１１を構成する酵素としてホルムアルデヒド脱水素酵素を用いたが、酵素はホルムアルデヒド脱水素酵素に限ることはなく、検出対象物質（グルコース、アルコール、コレステロール、乳酸、尿酸、農薬、ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）等）に応じて適宜任意に変更可能である。
【００９２】
反応物質複合体１１を構成する反応物質は、酵素に限ることはなく、検出対象物質と選択的に反応する物質であれば任意であり、検出対象物質に応じて適宜任意に変更可能である。具体的には、反応物質としては、例えば、生体由来の分子識別素子（タンパク質等の生体物質（生体触媒）など）、パラジウムや白金などの金属触媒、酸化ルテニウムや酸化マンガン、酸化鉄、酸化チタンなどの酸化触媒、その他の有機触媒又は無機触媒、各種ポリマー、ポリマーコンプレックス、ポリイオンコンプレックス等が挙げられる。
なお、反応物質複合体１１を構成する反応物質の種類は、１種類であっても良いし、複数種類であっても良い。
【００９３】
作製したゲル状のセンサ１０を、所定の油溶液（大豆油、サラダ油、パラフィンオイル、シリコンオイル等）中に浸漬したり、界面活性剤に浸した後に所定の油溶液中に浸漬したり、或いは、作製した複合体含有ゾルを、マイクロピペット等を用いて所定の油溶液中に滴下することによりゲル状のセンサ１０を形成したりする等して、センサ１０の表面（ゲル体１３の表面）を油脂膜で覆うようにしても良い。これにより、ゲル体１３内部の水分の蒸発を防ぐことができる。
ここで、ホルムアルデヒド等の検出対象物質は油脂膜を透過することができる。したがって、高い検出性能を維持したまま、ゲル体１３内部の水分の蒸発を防ぐことができるため、安定性をより一層向上させることができ、かつ、更なる長寿命化を図ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１０ センサ
１１ 反応物質複合体
１２ 色素複合体
１３ ゲル体
２０，３０，４０，５０ 基板
１００ センサチップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ及び当該センサを備えるセンサチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特定の物質を検出するためのセンサとして、当該検出に伴い色変化を生じるセンサが知られている。
【０００３】
具体的には、例えば、検出対象物質と検出試薬との反応生成物質による発色を光により検出することにより、大気中に含まれる微量の物質を検出可能なガス検出装置であって、
透明な素材で出来た基材とその基材表面に設けた多孔質薄膜とその多孔質薄膜中の細孔内に保持されるガス検出試薬とから構成され検出対象ガスとガス検出試薬との反応により光学特性が変化する光導波路として機能する検出素子、検出素子の一方の端部から入射し検出素子内を伝播される光のための光源、検出素子の他方の端部から放出される光を受ける光検出器、光検出器からの信号を処理する信号処理装置、信号処理装置の出力を表示する表示装置からなるガス検出装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【０００４】
また、例えば、メソポーラス構造を有する金属酸化物からなる糖センサであって、当該金属酸化物と糖類の反応生成物に基づく可視光領域における光吸収を指標として糖類の濃度を測定することができる糖センサ（例えば、特許文献２参照）も知られている。
【０００５】
また、例えば、水溶液試料に含まれる被検物質を検出する化学センサ材であって、規則的細孔構造を持つシリカと色素分子とを複合化して色素をシリカ細孔内に担持させた化学センサ材（例えば、特許文献３参照）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０７３３７公報
【特許文献２】特開２００７−２０５８２１公報
【特許文献３】特開２００８−２２４４６１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載のセンサ（ガス検出装置）は、発色を光により検出するものであるため、光源、信号処理装置、表示装置が必須であり、取り扱い難いという問題がある。
また、特許文献２記載のセンサ（糖センサ）や特許文献３記載のセンサ（化学センサ材）は、色変化を目視により判定可能であるが、メソポーラス構造を有する金属酸化物や規則的細孔構造を持つシリカは脆く、取り扱い難いという問題がある。
また、これらのセンサは、十分な感度を得るために前処理や後処理が必要であるなど取り扱いが面倒である。
【０００８】
本発明の課題は、取り扱い易いセンサ及び当該センサを備えるセンサチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、
前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、
前記反応物質と前記色素とを保持するゲル体と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、前記反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する色素固定化用担体を備え、
前記色素は、前記色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を備える反応物質複合体と、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体と、
前記反応物質複合体と前記色素複合体とを保持するゲル体と、
を備えるとともに、略球状に形成されており、
前記反応物質は、生体物質であり、
前記ゲル体は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に必要な水分子を含有しており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であり、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、
センサチップにおいて、
所定の基板と、
前記基板上に配置された請求項１〜４の何れか一項に記載のセンサと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、センサは、検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、検出対象物質と反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、反応物質と色素とを保持するゲル体と、を備えて構成されている。
すなわち、センサは、検出対象物質の検出をセンサの色変化によって判定可能であるとともに、脆性が低く壊れ難いゲル体により形成されているため、取り扱い易い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のセンサの一例を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態のセンサチップの一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本実施形態のセンサチップの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本実施形態のセンサチップの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本実施形態のセンサチップの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】実施例３での結果（検量線）を示す図である。
【図７】実施例４での結果（検量線）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の範囲は、図示例に限定されない。
【００１７】
＜センサ＞
本実施形態のセンサ１０は、検出対象物質の検出に伴い色変化を生じるセンサである。
したがって、ユーザは、例えば、センサ１０を試料（気体試料や液体試料）と接触させ、目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）そのセンサ１０の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定できるようになっている。
【００１８】
具体的には、センサ１０は、例えば、図１に示すように、略球状に形成されており、複数の反応物質複合体１１と、複数の色素複合体１２と、反応物質複合体１１…と色素複合体１２…とを保持するゲル体１３と、を備えて構成される。
ここで、センサ１０のサイズは、センサ１０の色変化を視認可能なサイズであれば任意であるが、センサ１０を試料中に投入しやすい等の観点から、指やピンセットなどで摘むことができるサイズが好ましい。
【００１９】
反応物質複合体１１は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、を備えて構成され、粉状又は粒状を成している。
【００２０】
反応物質固定化用担体は、複数の細孔を有する多孔体であり、その細孔のサイズは、固定された酵素の立体構造の変化を防止可能な程度に設定されている。
具体的には、反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、例えば、固定される酵素（酵素分子又は活性部位を含む酵素の断片）のサイズの０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される酵素のサイズの０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される酵素のサイズとほぼ同一であることが最も好ましい。すなわち、反応物質固定化用担体が有する細孔の直径（中心細孔直径）は、固定される酵素の直径の０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される酵素の直径の０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される酵素の直径とほぼ同一であることが最も好ましい。
なお、具体的な中心細孔直径の値は、酵素の直径との関係で決定されるので一律には規定できないが、例えば、酵素がホルムアルデヒド脱水素酵素である場合、ホルムアルデヒド脱水素酵素の直径は約８ｎｍであるため、４ｎｍ〜１６ｎｍ程度が好ましい。
ここで、酵素が多量体を形成する場合には、固定される酵素のサイズ（直径）は、多量体のサイズ（直径）とすることができる。ここで、多量体とは、２以上の酵素（タンパク質）が、直接に、或いは、水などの低分子を介して結合してなる化合物をいい、結合には、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合が含まれる。しかし、これらの結合の種類は、特に制限されない。
【００２１】
色素複合体１２は、複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備えて構成され、粉状又は粒状を成している。
【００２２】
色素固定化用担体は、複数の細孔を有する多孔体であり、その細孔のサイズは、固定された色素に対する酸化剤等の影響を抑制可能な程度に設定されている。
具体的には、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、例えば、固定される色素（色素分子）のサイズの０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される色素のサイズの０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される色素のサイズとほぼ同一であることが最も好ましい。すなわち、色素固定化用担体が有する細孔の直径（中心細孔直径）は、固定される色素の直径の０．５〜２．０倍程度であることが好ましく、固定される色素の直径の０．７〜１．４倍程度であることがより好ましく、固定される色素の直径とほぼ同一であることが最も好ましい。
なお、具体的な中心細孔直径の値は、色素の直径との関係で決定されるので一律には規定できないが、例えば、色素がＩＮＴ（2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H- tetrazolium chloride）である場合、ＩＮＴの直径は約１．４ｎｍであるため、０．７ｎｍ〜２．８ｎｍ程度が好ましい。
【００２３】
反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体としては、例えば、粉状又は粒状のシリカ系メソ多孔体を好ましく用いることができる。
シリカ系メソ多孔体は、例えば、ケイ酸やアルミナなどの各種金属酸化物、ケイ酸と他種の金属との複合酸化物等によって構成することができる。
例えば、ケイ酸により構成されるシリカ系メソ多孔体の作製においては、例えば、カネマイトのような層状シリケート、アルコキシシラン、シリカゲル、水ガラス、ケイ酸ソーダ等を好ましく用いることができる。
【００２４】
具体的には、シリカ系メソ多孔体は、例えば、無機材料を界面活性剤と混合反応させて、界面活性剤のミセルの周りに無機の骨格が形成された界面活性剤／無機複合体を形成させた後、例えば、４００℃〜６００℃で焼成したり有機溶剤で抽出したりする等して界面活性剤を除去することにより作製される。これにより、シリカ系メソ多孔体は、無機骨格中に、界面活性剤のミセルと同じ形状のメソポア細孔を有するものとなる。
【００２５】
シリカ系メソ多孔体の作製において、ケイ酸等のケイ素含有化合物を出発材料とする場合には、例えば、カネマイトのような層状シリケートを形成して、この層間にミセルを挿入し、そして、ミセルが存在しない層間をシリケート分子でつなぎ、その後、ミセルを除去することによって細孔を形成することができる。
また、シリカ系メソ多孔体の作製において、水ガラス等のケイ素含有物質を出発材料とする場合には、例えば、ミセルの周囲にシリケート分子を集合させて重合させることによりシリカを形成し、その後、ミセルを除去することによって細孔を形成することができる。この場合、通常、ミセルの形状は柱状となり、その結果、シリカ系メソ多孔体に、柱状の細孔が形成されることになる。
【００２６】
シリカ系メソ多孔体は、作製段階で、界面活性剤のアルキル鎖の長さを変えてミセルの径を変化させることによって、細孔の内径を制御することができる。また、界面活性剤と併せて、トリメチルベンゼン、トリプロピルベンゼン等の比較的疎水性の分子を添加することによって、ミセルを膨潤させ、さらに大きな内径の細孔を形成することもできる。
【００２７】
シリカ系メソ多孔体の細孔のサイズ（細孔の径）は、固定する酵素や色素のサイズ（酵素や色素の径）に応じて決定される。
すなわち、反応物質固定化用担体の場合、反応物質固定化用担体（シリカ系メソ多孔体）の細孔のサイズ（細孔の径）は、固定する酵素のサイズ（酵素の径）に応じて決定される。したがって、例えば、ミセルのサイズ（ミセルの径）が、酵素のサイズの０．５〜２．０倍となる界面活性剤を用いてシリカ系メソ多孔体を作製することによって、細孔のサイズが、固定する酵素のサイズの０．５〜２．０倍となるシリカ系メソ多孔体を得ることができる。
また、色素固定化用担体の場合、色素固定化用担体（シリカ系メソ多孔体）の細孔のサイズは、固定化する色素のサイズ（色素の径）に応じて決定される。したがって、例えば、ミセルのサイズが、色素のサイズの０．５〜２．０倍となる界面活性剤を用いてシリカ系メソ多孔体を作製することによって、細孔のサイズが、固定する色素のサイズの０．５〜２．０倍となるシリカ系メソ多孔体を得ることができる。
なお、シリカ系メソ多孔体における細孔の貫通方向は、任意であり、ランダムであっても良いし、一次元シリカナノチャンネルの集合体のように方向性が制御されたものであっても良い。
【００２８】
シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔のサイズが均一であり、かつ、大きな空隙率を持つという特徴を有する、ＫＳＷ、ＦＳＭ、ＳＢＡ、ＭＣＭ、ＨＯＭ等の公知の種類を採用することができる。
さらに、シリカ系メソ多孔体の種類としては、細孔のサイズが均一であり、かつ、細孔（チャンネル）の方向が一方向に向いているという特徴を有する、ＣＴＡＢ−Ｍ、Ｐ１２３−Ｍ、Ｆ１２７-Ｍ等の公知の種類を採用することができる。具体的には、ＣＴＡＢ−Ｍ、Ｐ１２３−Ｍ、Ｆ１２７-Ｍ等は、例えば、円筒形のアルミナ細孔内に界面活性剤を鋳型として作製され、アルミナ細孔の方向と同一のチャンネル方向を有するメソポーラスシリカナノチャンネル集合体（一次元シリカナノチャンネルの集合体）が充填された膜状のシリカ系メソ多孔体である。これらを乳鉢で細砕したものや、リン酸溶液等でアルミナ基板を溶解・除去して取り出したシリカチューブなどを利用することができる。
【００２９】
なお、反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体は、シリカ系メソ多孔体に限ることはなく、複数の細孔を有する多孔体であれば任意であり、例えば、親水性テフロン（登録商標）膜、ナイロン膜やその他の材質（例えば、セルロース混合エステル、ポリビニリデンジフロライド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタートなど）からなる親水性膜、多孔質アルミナ等の多孔体、ナイロンメッシュ等のメッシュ体などであっても良い。また、反応物質固定化用担体及び色素固定化用担体は、多孔体に限ることはなく、多孔体と同等の機能を有するもの（比表面積が大きく、かつ、細孔（流路）を持つもの）であれば任意であり、例えば、カーボンナノチューブ等の繊維状集合体などであっても良い。
【００３０】
酵素は、検出対象物質と選択的に反応する酵素であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜選択可能である。
具体的には、酵素は、例えば、酸化還元酵素、加水分解酵素、転移酵素、異性化酵素等の酵素（酵素タンパク質）であるが、これらに限定されるものではない。
また、酵素は、例えば、生来の酵素分子であっても良いし、活性部位を含む酵素の断片であっても良い。当該酵素分子又は当該活性部位を含む酵素の断片は、例えば、動植物や微生物から抽出したものであっても良いし、所望によりそれを切断したものであっても良いし、遺伝子工学的に又は化学的に合成したものであっても良い。
【００３１】
反応物質固定化用担体に固定する酵素（すなわち、反応物質複合体１１を構成する酵素）は、１種類の酵素であっても良いし、２種類以上の酵素であっても良い。
また、反応物質固定化用担体に固定する酵素が２種類以上である場合、酵素は、例えば、同種の検出対象物質（基質）に作用する２種類以上の酵素であっても良いし、異種の検出対象物質に作用する２種類以上の酵素であっても良いし、同種及び／又は異種の検出対象物質に作用する２種類以上の酵素であっても良い。
また、反応物質固定化用担体に固定する酵素が２種類以上である場合、その２種類以上の酵素は、反応物質固定化用担体が有する別々の細孔の内部に固定されていても良いし、同一の細孔の内部に固定されていても良い。
【００３２】
酵素を反応物質固定化用担体に固定する方法としては、例えば、反応物質固定化用担体に酵素を含む溶液を滴下するディップ法、酵素を含む溶液に反応物質固定化用担体を漬侵する漬侵法、電場などの外場を利用して酵素を反応物質固定化用担体に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これにより、高次構造と活性を保持したまま、酵素を反応物質固定化用担体に固定化することができる。
さらに、必要に応じて、公知の酵素固定化法（例えば、導電性高分子、グルタルアルデヒド、光架橋性樹脂等を用いる固定化法等）と併用することもできる。
【００３３】
ここで、特に酵素として補酵素依存型酵素を用いる場合、ゲル体１３は、反応物質複合体１１…及び色素複合体１２…に加えて、補酵素を保持していることが好ましい。これにより、酵素反応を効率よく行わせることができる。
【００３４】
補酵素は、酵素（補酵素依存型酵素）の種類に応じて、適宜選択することができる。具体的には、補酵素としては、例えば、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ＋）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰ＋）、補酵素Ｉ、補酵素ＩＩ、フラビンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）、リポ酸、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）、チアミンピロリン酸（ＴＰＰ）、ピリドキサルリン酸（ＰＡＬＰ）、テトラヒドロ葉酸（ＴＨＦ,Coenzyme F）、ＵＤＰグルコース（ＵＤＰＧ）、補酵素Ａ、補酵素Ｑ、ビオチン、補酵素Ｂ12(コバラミン)、Ｓ−アデノシルメチオニン等の１種又は２種以上の組み合わせが挙げられる。
【００３５】
また、特に補酵素としてＮＡＤ＋やＮＡＤＰ＋などを用いる場合、ゲル体１３は、さらに還元型補酵素（ＮＡＤＨやＮＡＤＰＨなど）を酸化型補酵素（ＮＡＤ＋やＮＡＤＰ＋など）に戻すための補酵素酸化酵素（例えば、ジアホラーゼ）を保持していることが好ましい。
なお、補酵素や補酵素酸化酵素は、所定の担体に担持された状態（すなわち、所定の担体が有する細孔の内部に固定化された状態）で、ゲル体１３に保持されていても良い。ここで、所定の担体とは、反応物質固定化用担体や色素固定化用担体であっても良いし、その他の担体であっても良い。
【００３６】
具体的に、センサ１０による検出原理について説明する。
酵素としてホルムアルデヒド脱水素酵素（ＦＤＨ）、色素としてＩＮＴを用いて、ホルムアルデヒド（検出対象物質）を検出するセンサ１０を構成する場合、ＦＤＨは補酵素依存型酵素であるため、ゲル体１３に補酵素（ＮＡＤ＋）を保持させるとともに、補酵素酸化酵素（ジアホラーゼ）が担持された担体を保持させておくことが好ましい。
この場合、（１）ＨＣＨＯ＋ＮＡＤ＋＋３Ｈ２Ｏ―（ＦＤＨ）→ＨＣＯＯ−＋ＮＡＤＨ＋２Ｈ３Ｏ＋、（２）Ｈ＋＋ＮＡＤＨ＋ＩＮＴ（薄黄色）―（ジアホラーゼ）→ＮＡＤ＋＋ＩＮＴＨ２（暗赤色）という２段階の反応が起こる。具体的には、反応の第１段階で、ホルムアルデヒドがＦＤＨの触媒によりギ酸に変化し、同時に、ＮＡＤ＋がＮＡＤＨ／Ｈ＋になる。次いで、反応の第２段階で、ジアホラーゼによりＮＡＤＨ／Ｈ＋からＨ／Ｈ＋が黄色テトラゾリウム塩ＩＮＴ（2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride）に移動して、赤色ホルマザンとなる。
なお、２酵素系を利用せず、ジアホラーゼの代わりに電子伝達体を使用して、酵素反応を高速化することも可能である。
【００３７】
色素は、検出対象物質と酵素との反応に基づいて、視認可能な色変化を生じる色素（蛍光色素も含む）であれば任意であり、検出対象物質の種類、反応物質複合体１１を構成する酵素の種類によって適宜選択可能である。
ここで、「色の変化」とは、発色（着色）、脱色、色相の変化、明度の変化、彩度の変化、蛍光強度の変化等、或いは、これらの組み合わせであり、目視にて判定可能な変化であることが好ましい。
具体的には、色素としては、例えば、ＩＮＴ、ＭＴＴ（3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5- diphenyl-2H-tetrazolium bromide）、ＮＴＢ（3,3'-[3,3'-Dimethoxy-(1,1'-biphenyl)- 4,4'-diyl]-bis[2-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride]）、ＸＴＴ（2,3- bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide）、ＷＳＴ−１（2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium,monosodium salt）、ＷＳＴ−３（2-(4-Iodophenyl)-3-(2,4-dinitrophenyl)-5-(2,4- disulfophenyl)-2H-tetrazolium,monosodium salt）、ＷＳＴ−８（2-(2-methoxy-4- nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt）等のアゾ色素が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、水溶性のものであっても、水不溶性のものであっても良く、感度、安定性、検出方式の簡便さ等を考慮して、適宜、適切な色素を選択することができる。
【００３８】
色素固定化用担体に固定する色素（すなわち、色素複合体１２を構成する色素）は、１種類の色素であっても良いし、２種類以上の色素であっても良い。
また、色素固定化用担体に固定する色素が２種類以上である場合、色素は、例えば、同種の反応（検出対象物質と酵素との反応）に基づいて色変化を生じる２種類以上の色素であっても良いし、異種の反応に基づいて色変化を生じる２種類以上の色素であっても良いし、同種及び／又は異種の反応に基づいて色変化を生じる２種類以上の酵素であっても良い。
また、色素固定化用担体に固定する色素が２種類以上である場合、その２種類以上の色素は、色素固定化用担体が有する別々の細孔の内部に固定されていても良いし、同一の細孔の内部に固定されていても良い。
【００３９】
色素を色素固定化用担体に固定する方法としては、例えば、色素固定化用担体に色素を含む溶液を滴下するディップ法、色素を含む溶液に色素固定化用担体を漬侵する漬侵法、電場などの外場を利用して色素を色素固定化用担体に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００４０】
ゲル体１３は、複数の反応物質複合体１１と複数の色素複合体１２とをまとめて一体的に保持する役割を有している。これにより、反応物質複合体１１や色素複合体１２が飛び散ったり壊れたりしてしまうことがなく、また、指やピンセットなどで摘みやすい形状に形成できるため、センサ１０が取り扱い易くなっている。
【００４１】
具体的には、センサ１０と接触する試料中の検出対象物質は、ゲル体１３内を移動して、反応物質複合体１１に到達し、この反応物質複合体１１を構成する酵素と反応する。そして、当該反応により生じた生成物は、ゲル体１３内を移動して、色素複合体１２に到達し、この色素複合体１２を構成する色素と反応する。これにより、色素は色変化を生じることとなる。
したがって、ゲル体１３は、検出対象物質や生成物が透過可能であり、かつ検出対象物質と酵素との反応に必要な水分子を含有するヒドロゲルであれば任意であり、具体的には、例えば、コラーゲン、フィブリン、アルブミン、カゼイン、セルロースファイバー、セルローストリアセタール、寒天、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、カラギーナン、アガロース等の天然高分子、ポリアクリルアミド、ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリビニルクロリド、γ−メチルポリグルタミン酸、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリウレタン、光硬化樹脂（ポリビニルアルコール誘導体、ポリエチレングリコール誘導体、ポリプロピレングリコール誘導体、ポリブタジエン誘導体等）等の合成高分子、或いはこれらの複合体等のゲル体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
＜センサの製造方法＞
センサ１０の製造方法は、以下の［１］〜［４］の工程を含む。
【００４３】
［１］反応物質複合体作製工程
反応物質複合体作製工程は、酵素と、反応物質固定化用担体と、により反応物質複合体１１…を作製する工程である。
具体的には、例えば、酵素を電解液（緩衝液）に溶解させて酵素溶液を作製する。次いで、この酵素溶液と、反応物質固定化用担体と、を接触させて、反応物質固定化用担体の細孔の内部に酵素を吸着固定することによって、反応物質複合体１１…を作製する。
【００４４】
［２］色素複合体作製工程
色素複合体作製工程は、色素と、色素固定化用担体と、により色素複合体１２…を作製する工程である。
具体的には、例えば、色素を電解液（緩衝液）に溶解させて色素溶液を作製する。次いで、この色素溶液と、色素固定化用担体と、を接触させて、色素固定化用担体の細孔の内部に色素を吸着固定することによって、色素複合体１２…を作製する。
【００４５】
［３］複合体含有ゾル作製工程
複合体含有ゾル作製工程は、反応物質複合体１１…と、色素複合体１２…と、を含有する複合体含有ゾルを作製する工程である。
具体的には、例えば、ゲル化剤を電解液（緩衝液）に溶解させて当該電解液をゾル化する。次いで、このゾル化した電解液中に、作製した反応物質複合体１１…や色素複合体１２…などを分散させることによって、複合体含有ゾルを作製する。
【００４６】
［４］センサ作製工程
センサ作製工程は、複合体含有ゾルからセンサ１０を作製する工程である。
具体的には、例えば、作製した複合体含有ゾルを、マイクロピペット等を用いて所定の水溶液中に滴下し、略球状に形成することによって、ゲル状のセンサ１０を作製する。
【００４７】
そして、例えば、作製したセンサ１０を指やピンセットなどで摘んで試料中に投入したり、作製したセンサ１０に気体試料を吹き付けたり、作製したセンサ１０に液体試料を滴下したりして、センサ１０を試料と接触させ、目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）そのセンサ１０の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定する。
なお、上記センサ１０の製造方法は、一例であって、これに限定されるものではない。
【００４８】
＜センサチップ＞
本実施形態のセンサチップ１００は、センサ１０を備えるセンサチップである。
ここで、図２〜図５においては、センサ１０のみ、断面図ではなく側面図となっている。
【００４９】
具体的には、センサチップ１００は、例えば、図２に示すように、略円板形状の基板２０と、基板２０上に配置されたセンサ１０と、を備えて構成される。
基板２０の上面略中央には上方に向かって突出する収容部２０ａが設けられている。収容部２０ａは、逆円錐形の凹部を有し、この凹部内にセンサ１０が収容されている。
【００５０】
また、センサチップ１００は、例えば、図３に示すように、略円板形状の基板３０と、基板３０上に配置されたセンサ１０と、を備えて構成されても良い。
基板３０の上面略中央には略円柱形の凹陥部３０ａが設けられており、この凹陥部３０ａ内にセンサ１０が収容されている。また、基板３０には、センサ１０よりも小さな径を有する貫通孔３０ｂが、凹陥部３０ａの底面から基板３０の下面に亘って設けられている。これにより、例えば、センサ１０の上側から気体試料を吹き付けた際、当該気体試料が貫通孔３０ｂから排気されるようになっている。
【００５１】
また、センサチップ１００は、例えば、図４に示すように、略円板形状の基板４０と、基板４０上に配置されたセンサ１０と、センサ１０を覆う透過膜４１と、透過膜４１を固定するための固定部４２と、を備えて構成されても良い。
基板４０の上面略中央には略半球形の凹陥部４０ａが設けられており、この凹陥部４０ａ内にセンサ１０が収容されている。
透過膜４１は、センサ１０の乾燥を抑制するために備えられている。透過膜４１は、少なくとも検出対象物質が透過する透過膜であれば任意であり、検出対象物質の種類によって適宜選択可能である。
固定部４２は、センサ１０よりも大きな径の開口を有する略円環形状の上面部と、当該上面部の縁部から全周に亘り下方に向かって突出する周面部と、を備えている。固定部４２の周面部の内径は基板４０の径と略同一又はそれ以上に設定されており、センサ１０及び透過膜４１が上面に載置された基板４０に、上側から固定部４２を被せると、固定部４２の上面部と基板４０とで透過膜４１を挟むことができるようになっている。
【００５２】
また、センサチップ１００は、例えば、図５に示すように、略円板形状の基板５０と、基板５０上に配置されたセンサ１０と、センサ１０を覆う透過膜４１と、透過膜４１を固定するための固定部５２と、を備えて構成されても良い。
基板５０の上面略中央には上方に向かって突出する略円環形状の収容部５０ａが設けられており、この収容部５０ａが有する開口内にセンサ１０が収容されている。また、基板５０の上面には、透過膜４１を位置決めするための位置決め部５０ｂが設けられている。位置決め部５０ｂは、略円環形状の上面部と、当該上面部の縁部から全周に亘り下方に向かって突出して基板５０の上面の縁部に連結された周面部と、を備えており、位置決め部５０ｂの上面部と基板５０との間に透過膜４１の端部が挿入できるようになっている。
固定部５２は、収容部５０ａの外径よりも大きな径の開口を有する略円環形状の上面部と、当該上面部の下面から下方に向かって突出する略円環形状の突出部と、を備えている。固定部５２の突出部は、固定部５２の上面部が有する開口よりも大きな内径を有し、かつ、位置決め部５０ｂの上面部が有する開口よりも小さな外径を有しており、センサ１０及び透過膜４１が上面に載置された基板５０に、上側から固定部５２を被せると、固定部５２の突出部と基板５０とで透過膜４１を挟み込み、透過膜４１を押さえつけることができるようになっている。
【００５３】
そして、例えば、センサチップ１００を試料中に置いたり、センサチップ１００の中央部（センサ１０、或いは、透過膜４１におけるセンサ１０を覆う部分）に気体試料を吹き付けたり、センサチップ１００の中央部に液体試料を滴下したりして、センサ１０を試料（或いは、試料中の物質のうちの透過膜４１を透過可能な物質）と接触させ、目視により（或いは、分光光度計等の装置を用いて）そのセンサ１０の色変化を観察することによって、検出対象物質が試料中に含有されているか否か判定する。
【００５４】
なお、上記センサチップ１００の構成は、一例であって、これらに限定されるものではない。
具体的には、例えば、センサチップ１００は、センサ１０を１個備えるものに限ることはなく、複数個備えるものであっても良い。
また、例えば、センサチップ１００の基板２０，３０，４０，５０は、略円板形状のものに限ることはなく、略平板矩形状のもの等であっても良い。
【００５５】
＜実施例＞
以下に、具体的な実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５６】
＜実施例１＞
実施例１では、色素複合体１２を評価した。
【００５７】
具体的には、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、色素複合体１２を作製した。
比較のために、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、一晩攪拌し、それを、色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、比較用の複合体を作製した。
【００５８】
そして、作製した色素複合体１２と、作製した比較用の複合体と、の色を目視にて観察した。
その結果、色素複合体１２の色は淡黄色、比較用の複合体の色は赤色であることが分かった。すなわち、比較用の複合体においては、色素固定化用担体にＩＮＴを担持させる前（すなわち、一晩攪拌している間）に、有機色素であるＩＮＴが酸化してしまって赤色に変色したのに対し、色素複合体１２においては、ＦＳＭ（色素固定化用担体）にＩＮＴを担持させた状態で一晩攪拌したため、ＩＮＴの酸化が抑えられ、変色（自然発色）しないことが分かった。
以上の結果から、色素（特に有機色素）は溶液に含まれる酸化剤等の影響によって当該溶液中で酸化されて徐々に変色するが、色素を色素固定化用担体に担持させると（すなわち、色素固定化用担体が有する細孔内に色素を固定化すると）、色素の変色を抑制でき、溶液中での色素の安定性が向上することが分かった。これは、色素が、色素固定化用担体の細孔の内部に、酸化剤等の影響を受け難い程度にしっかりと固定されているためであると考えられる。また、本実施例で使用した色素固定化用担体は還元剤であるＦＳＭであるため、より一層、色素の酸化を抑えることができたと考えられる。
【００５９】
＜実施例２＞
実施例２では、色素固定化用担体の細孔のサイズを評価した。
【００６０】
具体的には、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、細孔径が１．５ｎｍの色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、色素複合体１２を作製した。
比較のために、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、細孔径が４．０ｎｍの色素固定化用担体（ＦＳＭ４．０（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加し、一晩攪拌して、比較用の複合体を作製した。
【００６１】
そして、作製した色素複合体１２と、作製した比較用の複合体と、をｐＨ７．４のリン酸緩衝液中で２か月間保存（保存温度：室温）し、色変化を目視にて観察した。
その結果、２か月後の色素複合体１２の色は淡黄色、比較用の複合体の色は赤色であることが分かった。すなわち、比較用の複合体においては、ＦＳＭにＩＮＴを担持させても、保存している間にＩＮＴが酸化してしまって赤色に変色したのに対し、色素複合体１２においては、ＦＳＭ（色素固定化用担体）の細孔のサイズがＩＮＴのサイズ（直径：約１．４ｎｍ）の０．５〜２．０倍の範囲内にあり、ＩＮＴを、酸化剤等の影響を受け難い程度にＦＳＭの細孔の内部にしっかりと固定することができるため、ＩＮＴの酸化が抑えられ、変色（自然発色）しないことが分かった。
【００６２】
また、作製した色素複合体１２と、作製した比較用の複合体と、をｐＨ７．４のリン酸緩衝液中で６０分間保存（保存温度：５０℃）し、色変化を目視にて観察した。
その結果、時間が経過するにつれて、色素複合体１２も比較用の複合体も徐々に変色していったが、変色の度合いは、比較用の複合体の方が大きかった。
【００６３】
以上の結果から、細孔のサイズが色素のサイズの０．５〜２．０倍の範囲内にある色素固定化用担体に色素を担持させると、色素の変色を抑制でき、溶液中での色素の安定性が向上することが分かった。
【００６４】
＜実施例３＞
実施例３では、検出対象物質（ホルムアルデヒド）を含有するガスを用いて、センサ１０を評価した。
【００６５】
（センサの作製）
まず、センサ１０を作製した。
具体的には、検出対象物質と選択的に反応する酵素（ホルムアルデヒド脱水素酵素（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（３ｃｃ）に溶解させ、それを、細孔径が８．０ｎｍの反応物質固定化用担体（ＦＳＭ８．０（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、反応物質複合体１１を取り出した。
次いで、取り出した反応物質複合体１１にｐＨ７．４のリン酸緩衝液を加えて１ｃｃとした。以下、これを「反応物質複合体含有液」という。
【００６６】
また、補酵素酸化酵素（ジアホラーゼ（１０ｍｇ）をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（３ｃｃ）に溶解させ、それを、所定の担体（ＦＳＭ８．０（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、補酵素酸化酵素複合体を取り出した。
次いで、取り出した補酵素酸化酵素複合体にｐＨ７．４のリン酸緩衝液を加えて１ｃｃとした。以下、これを「補酵素酸化酵素複合体含有液」という。
【００６７】
また、色素（ＩＮＴ（２０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）に溶解させ、それを、色素固定化用担体（ＦＳＭ１．５（１００ｍｇ））が入ったファルコンチューブに添加して、一晩攪拌した。
次いで、遠心分離を行い、上澄み液を捨てて、色素複合体１２を取り出した。
【００６８】
次に、反応物質複合体含有液（１ｃｃ）に、補酵素酸化酵素複合体含有液（１ｃｃ）を加え、補酵素酸化酵素複合体含有液が入っていた容器をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（１ｃｃ）で洗浄し、その洗浄液も加えた。さらに、色素複合体１２を加え、当該色素複合体１２が入っていた容器をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（１ｃｃ）で洗浄し、その洗浄液も加えて、全複合体含有液（４ｃｃ）を作製した。
【００６９】
また、ゲル化剤（アルギン酸ナトリウム（７５ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（５ｃｃ）中に添加して、４５℃で一晩攪拌し、アルギン酸ゲルを作製した。
次いで、アルギン酸ゲル（５ｃｃ）に、補酵素（ＮＡＤ＋（５０ｍｇ））をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（１ｃｃ）に溶解したものを添加して、１５分間攪拌した。
【００７０】
次に、補酵素を添加したアルギン酸ゲル（６ｃｃ）に、全複合体含有液（４ｃｃ）を加え、当該全複合体含有液が入っていた容器をｐＨ７．４のリン酸緩衝液（１ｃｃ）で洗浄し、その洗浄液も加えて、５分間攪拌して各複合体を分散させることにより、複合体含有ゾル（１１ｃｃ）を作製した。
【００７１】
次に、塩化カルシウム（１ｇ）を蒸留水（１００ｃｃ）に溶解させて作製した塩化カルシウム溶液中に、マイクロピペットを使用して、複合体含有ゾルを滴下し、略球状に形成されたゲル状のセンサ１０を作製した。
【００７２】
（センサの評価１）
次に、作製したセンサ１０を目視にて評価した。
具体的には、作製したセンサ１０を、ホルムアルデヒド濃度が６０ｐｐｂのホルムアルデヒドガスと接触させて、センサ１０の色変化を目視にて観察した。
その結果、センサ１０は、淡黄色から赤色へと色変化を呈し、ホルムアルデヒドガスと５分程度接触させただけで、十分な色変化を確認できることが分かった。
以上の結果から、センサ１０は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
【００７３】
（センサの評価２）
次に、作製したセンサ１０を、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、作製したセンサ３０を、ホルムアルデヒド濃度が１ｐｐｂのホルムアルデヒドガスと５分間接触させ、分光光度計を用いて波長５００ｎｍでの反射による吸光度を測定することにより、センサ３０の色変化を観察した。また、ホルムアルデヒド濃度が６ｐｐｂ、６０ｐｐｂ、１００ｐｐｂ、２００ｐｐｂ、３００ｐｐｂ、４００ｐｐｂ、６００ｐｐｂ、８００ｐｐｂ及び１２００ｐｐｂのホルムアルデヒドガスそれぞれを使用して同様の測定を行った。そして、これらの測定結果に基づいて、ホルムアルデヒド濃度と吸光度（＝Ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）、Ｉ０：入射光の強度，Ｉ：反射光の強度）との関係を示す検量線を作成した。その結果を図６に示す。
【００７４】
比較のために、センサ１０とは形状のみが異なるセンサについても、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、上記と同様の方法で作製した複合体含有ゾルをシート状に形成し、比較用のセンサを作成した。そして、センサ１０と同様の方法で、ホルムアルデヒド濃度と吸光度との関係を示す検量線を作成した。その結果を図６に示す。
【００７５】
図６に示すように、略球状に形成されたセンサ１０（実施例）においては、１ｐｐｂ〜８００ｐｐｂの濃度範囲で高い線形性を有する検量線が得られることが分かった。
一方、シート状に形成された比較用のセンサ（比較例）においては、１ｐｐｂ〜６００ｐｐｂの濃度範囲で線形性を有する検量線は得られたが、略球状に形成されたセンサ１０（実施例）よりも感度が低く、色判別もしにくい（傾きが小さいため）ことが分かった。
以上の結果から、三次元形状のセンサ１０は、二次元形状の比較用のセンサよりも、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。これは、センサ１０が、ガスを、平面拡散ではなく、球面拡散で集めることができるためであると考えられる。
【００７６】
＜実施例４＞
実施例２では、検出対象物質（ホルムアルデヒド）を含有する溶液を用いて、センサ１０を評価した。
【００７７】
（センサの作製）
実施例３と同様の方法で、略球状のセンサ１０を作製した。
【００７８】
（センサの評価１）
次に、作製したセンサ１０を目視にて評価した。
具体的には、作製したセンサ１０を、ホルムアルデヒド濃度が２０ｐｐｂのホルムアルデヒド溶液（２ｃｃ）と接触させて、センサ１０の色変化を目視にて観察した。
その結果、センサ１０は、淡黄色から赤色へと色変化を呈し、ホルムアルデヒド溶液と２分程度接触させただけで、十分な色変化を確認できることが分かった。
以上の結果から、センサ１０は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
【００７９】
（センサの評価２）
次に、作製したセンサ１０を、分光光度計を用いて評価した。
具体的には、作製したセンサ１０を、ホルムアルデヒド濃度が１ｐｐｂのホルムアルデヒド溶液（２ｃｃ）と５分間接触させて、センサ１０の色変化を、分光光度計を用いて測定した。また、ホルムアルデヒド濃度が５ｐｐｂ、１０ｐｐｂ、２０ｐｐｂ、４０ｐｐｂ、６０ｐｐｂ、８０ｐｐｂ、１００ｐｐｂ、５００ｐｐｂ及び１０００ｐｐｂのホルムアルデヒド溶液（２ｃｃ）それぞれを使用して同様の測定を行った。そして、これらの測定結果に基づいて、ホルムアルデヒド濃度と吸光度との関係を示す検量線を作成した。その結果を図７に示す。
【００８０】
図７に示すように、センサ１０においては、１ｐｐｂ〜５００ｐｐｂの濃度範囲で高い線形性を有する検量線が得られることが分かった。
以上の結果から、センサ１０は、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できることが分かった。
【００８１】
以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、センサ１０は、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、酵素と色素とを保持するゲル体１３と、を備えている。
すなわち、センサ１０は、検出対象物質の検出をセンサ１０の色変化によって判定可能であるとともに、従来のセンサ（メソポーラス構造を有する金属酸化物からなるセンサや、色素をシリカ細孔内に担持させたセンサ）よりも脆性が低く壊れ難いゲル体１３により形成されているため、取り扱い易い。したがって、センサ１０は、一般家庭等でも気軽に使うことができ、好適である。
【００８２】
また、以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、センサ１０は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、酵素は、反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体１３に保持されている。すなわち、ゲル体１３は、複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、を備える反応物質複合体１１を保持している。そして、反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、酵素のサイズの０．５〜２．０倍に設定されている。
また、以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、センサ１０は、複数の細孔を有する色素固定化用担体を備え、色素は、色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体１３に保持されている。すなわち、ゲル体１３は、複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、検出対象物質と酵素との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体１２を保持している。そして、色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、色素のサイズの０．５〜２．０倍に設定されている。
【００８３】
すなわち、反応物質固定化用担体の細孔の内部に、酵素をしっかりと固定することができるため、酵素の立体構造の変化を防止することができる。また、色素固定化用担体の細孔の内部に、色素をしっかりと固定することができるため、固定された色素は酸化剤等の影響を受け難い。したがって、優れた安定性を有し、かつ、長寿命のセンサ１０を提供することができる。
さらに、酵素や色素は溶液中での経時変化が大きく、すぐに劣化してしまうため、溶液中で安定的に保存することは困難である。そのため、酵素や色素を使用した従来のセンサにおいては、例えば、乾燥状態のまま冷蔵庫等で保存して、使用時に高純度蒸留水等を滴下する必要があり、使い勝手が悪いという問題があった。これに対し、本発明のセンサ１０においては、酵素は反応物質固定化用担体の細孔の内部に固定化されるとともに、色素は色素固定化用担体の細孔の内部に固定化されているため、ゲル体１３（水を含むヒドロゲル）に保持された状態でも安定的に保存することができる。したがって、センサ１０は、使用時に高純度蒸留水等を滴下する必要がなく、そのまま使用できるため、使い勝手が良い。
【００８４】
また、以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、センサ１０は、略球状に形成されている。
したがって、センサ１０は、検出対象物質を、平面拡散ではなく、球面拡散で集めることができるため、迅速かつ高感度に検出対象物質を検出できる。
【００８５】
また、以上説明した本発明のセンサ１０及びセンサチップ１００によれば、ゲル体１３は、水分子を含有している。
すなわち、ゲル体１３は水を含むヒドロゲルであるため、ゲル体１３内で、検出対象物質と酵素との反応や、当該反応により生じる生成物と色素との反応などが効率よく行われることとなる。また、ゲル体１３は、水を含むヒドロゲルであり、高い粘弾性を有するため、センサ１０が取り扱い易いものとなる。
【００８６】
また、以上説明した本発明のセンサチップ１００によれば、基板２０，３０，４０，５０と、基板２０，３０，４０，５０上に配置（固定）されたセンサ１０と、を備えている。
センサ１０は、単独でも（すなわち、センサチップ１００を構成しなくても）、検出対象物質を検出することはできるが、例えば、センサ１０に気体試料を吹き付けて当該気体試料を検査する場合、センサ１０に液体試料を滴下して当該液体試料を検査する場合、センサ１０の色変化を分光光度計等の装置を用いて観察する場合等は、センサ１０は略球状に形成されているため、センサ１０を基板２０，３０，４０，５０上に固定したセンサチップ１００を使用する方が使い勝手が良い。
【００８７】
なお、本発明は、上記した実施の形態のものに限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００８８】
センサ１０の形状は、略球状に限ることはなく任意であるが、三次元形状であることが好ましい。
【００８９】
検出対象物質と選択的に反応する酵素と、補酵素酸化酵素と、を別々の担体に固定化するようにしたが、これに限ることはなく、同一の担体に固定化しても良い。この場合、当該担体としては、酵素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第１細孔）と、補酵素酸化酵素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第２細孔）と、の双方を有する担体が好ましい。
また、検出対象物質と選択的に反応する酵素と、当該反応に基づいて色変化を生じる色素と、を別々の担体に固定化するようにしたが、これに限ることはなく、同一の担体に固定化するようにしても良い。この場合、当該担体としては、酵素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第１細孔）と、色素のサイズの０．５〜２．０倍のサイズを有する細孔（第３細孔）と、の両方を有する担体が好ましい。
【００９０】
酵素を、反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体１３に保持するようにしたが、これに限ることはなく、例えば、酵素は、反応物質固定化用担体に担持されずに、ゲル体１３に直接保持されていても良い。
また、色素を、色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、ゲル体１３に保持するようにしたが、これに限ることはなく、例えば、色素は、色素固定化用担体に担持されずに、ゲル体１３に直接保持されていても良い。
すなわち、酵素及び色素の両方が、ゲル体１３に直接保持されていても良いし、酵素及び色素の何れか一方が、ゲル体１３に直接保持されて、何れか他方が、担体が有する細孔の内部に固定化された状態でゲル体１３に保持されていても良い。
【００９１】
実施例では、反応物質複合体１１を構成する酵素としてホルムアルデヒド脱水素酵素を用いたが、酵素はホルムアルデヒド脱水素酵素に限ることはなく、検出対象物質（グルコース、アルコール、コレステロール、乳酸、尿酸、農薬、ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）等）に応じて適宜任意に変更可能である。
【００９２】
反応物質複合体１１を構成する反応物質は、酵素に限ることはなく、検出対象物質と選択的に反応する物質であれば任意であり、検出対象物質に応じて適宜任意に変更可能である。具体的には、反応物質としては、例えば、生体由来の分子識別素子（タンパク質等の生体物質（生体触媒）など）、パラジウムや白金などの金属触媒、酸化ルテニウムや酸化マンガン、酸化鉄、酸化チタンなどの酸化触媒、その他の有機触媒又は無機触媒、各種ポリマー、ポリマーコンプレックス、ポリイオンコンプレックス等が挙げられる。
なお、反応物質複合体１１を構成する反応物質の種類は、１種類であっても良いし、複数種類であっても良い。
【００９３】
作製したゲル状のセンサ１０を、所定の油溶液（大豆油、サラダ油、パラフィンオイル、シリコンオイル等）中に浸漬したり、界面活性剤に浸した後に所定の油溶液中に浸漬したり、或いは、作製した複合体含有ゾルを、マイクロピペット等を用いて所定の油溶液中に滴下することによりゲル状のセンサ１０を形成したりする等して、センサ１０の表面（ゲル体１３の表面）を油脂膜で覆うようにしても良い。これにより、ゲル体１３内部の水分の蒸発を防ぐことができる。
ここで、ホルムアルデヒド等の検出対象物質は油脂膜を透過することができる。したがって、高い検出性能を維持したまま、ゲル体１３内部の水分の蒸発を防ぐことができるため、安定性をより一層向上させることができ、かつ、更なる長寿命化を図ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１０ センサ
１１ 反応物質複合体
１２ 色素複合体
１３ ゲル体
２０，３０，４０，５０ 基板
１００ センサチップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、
前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、
前記反応物質と前記色素とを保持するゲル体と、
を備えることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、前記反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とするセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する色素固定化用担体を備え、
前記色素は、前記色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とするセンサ。
【請求項４】
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を備える反応物質複合体と、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体と、
前記反応物質複合体と前記色素複合体とを保持するゲル体と、
を備えるとともに、略球状に形成されており、
前記反応物質は、生体物質であり、
前記ゲル体は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に必要な水分子を含有しており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であり、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とするセンサ。
【請求項５】
所定の基板と、
前記基板上に配置された請求項１〜４の何れか一項に記載のセンサと、
を備えることを特徴とするセンサチップ。
【請求項１】
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、
前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、
前記反応物質と前記色素とを保持するゲル体と、
を備えることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体を備え、
前記反応物質は、生体物質であり、前記反応物質固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とするセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセンサにおいて、
複数の細孔を有する色素固定化用担体を備え、
前記色素は、前記色素固定化用担体が有する細孔の内部に固定化された状態で、前記ゲル体に保持されており、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とするセンサ。
【請求項４】
検出対象物質を検出するセンサにおいて、
複数の細孔を有する反応物質固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と選択的に反応する反応物質と、を備える反応物質複合体と、
複数の細孔を有する色素固定化用担体と、当該細孔の内部に固定化され、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に基づいて色変化を生じる色素と、を備える色素複合体と、
前記反応物質複合体と前記色素複合体とを保持するゲル体と、
を備えるとともに、略球状に形成されており、
前記反応物質は、生体物質であり、
前記ゲル体は、前記検出対象物質と前記反応物質との反応に必要な水分子を含有しており、
前記反応物質固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記反応物質のサイズの０．５〜２．０倍であり、
前記色素固定化用担体が有する細孔のサイズは、前記色素のサイズの０．５〜２．０倍であることを特徴とするセンサ。
【請求項５】
所定の基板と、
前記基板上に配置された請求項１〜４の何れか一項に記載のセンサと、
を備えることを特徴とするセンサチップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２７１２１６（Ｐ２０１０−２７１２１６Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２３８７８（Ｐ２００９−１２３８７８）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５０５３０３０５９）株式会社船井電機新応用技術研究所 (108)
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５０５３０３０５９）株式会社船井電機新応用技術研究所 (108)
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
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