電気感知式抗体プローブ検出／測定センサ及び方法
【課題】試料中の抗原を電気感知するセンサとその方法を提供する。
【解決手段】センサ１００は、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極１１２，１１４を有し、抗体層は電極の少なくとも一方の表面に固定される。抗体は抗原に対し特異的結合反応性を有する。２電極間の導電特性を改善するため、導電性促進分子を抗体定着電極上に繋留することができる、及び／又は抗体定着電極間に分散させることができる。抗体は、緩衝溶液に混合され抗体定着電極と接触する試料中の抗原を捕捉する。それにより２電極間の導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【解決手段】センサ１００は、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極１１２，１１４を有し、抗体層は電極の少なくとも一方の表面に固定される。抗体は抗原に対し特異的結合反応性を有する。２電極間の導電特性を改善するため、導電性促進分子を抗体定着電極上に繋留することができる、及び／又は抗体定着電極間に分散させることができる。抗体は、緩衝溶液に混合され抗体定着電極と接触する試料中の抗原を捕捉する。それにより２電極間の導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してプローブとして抗体を使用する電気感知式検出及び測定に関する。詳細には、本発明は抗体プローブを備える電気感知式センサ及びそれに関わる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野や関連分野では、バイオチップを用いて試料中の標的物質の存在を検出することが知られている。標的の存在の検出には、精度やコスト等の要因からバイオチップセンサが使われている。技術的に可能でコスト面で許容可能である場合、単なる標的物質の存在の検出を超えた感知は、考え得るあらゆる用途においてより有益であることは明白である。例えば生物医学分野において標的物質の存在レベルが表示可能であれば、例えば１から１０の、あるいは１から１００以上の高分解能と精度で濃度が表示可能であれば、目的とするするそのような感知において大変有益である。
【０００３】
今日、最も一般的なバイオチップの１つが光感知方式のバイオチップである。その光感知方式のチップで感知反応の結果を読み取るには、高価で大きな精密計器が必要となる。かかる問題を回避するには、電気感知方式によるバイオチップが有用のようである。試料に暴露された後の電気感知式バイオチップの検査（あるいは感知）は電気的な検査（あるいは感知）となる。試料から得られる情報は抵抗値、伝導率値、電流値、あるいは他の有用な電気的パラメータである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、流体試料の殆どは本質的に非導電性であるため、電気感知技術の用途には今日まで限りがあった。図３Ａ及び図３Ｂは、抗体をプローブとして使用する一般的な抗原標的の感知において従来の電気感知が理想的ではないことを示す図である。例えば、図３Ａに示した先行技術によるセンサチップ３００では、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の薄膜からなる正電極３１２及び負電極３１４の表面に、免疫グロブリンＧ等の抗体分子３２２が固定されている。このシステムを実用的なものにするには、センサチップの電極間に位置し、一般に参照数字３０５で示される環境の中で、電流の変化を検出できなければならない。
【０００５】
しかし図３Ｂに示すように、試料が導入され、試料中の抗原分子３３２（その殆どは本質的に非導電性か導電性に乏しい）が電極表面に定着した抗体分子３２２に結合すると、センサシステムの電極間導電性はかなり乏しくなる。このため、従来の電気感知式バイオチップを適用できるのは、チップ上のプローブとして酵素あるいは触媒を使用する試験のみである。したがって、用途は限られている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、様々な標的物質の存在を感知する電気感知式抗体プローブチップとそれに関わる方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、様々な標的物質の存在レベルを感知測定する電気感知式抗体プローブチップとそれに関わる方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、高精度、大型で、そのため高価であるハードウェアを必要とせず、実装が容易で小型かつ低コストである、標的物質を検出及び測定する電気感知式抗体プローブチップとそれに関わる方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、環境管理や産業用等、生物医学を超えた用途で幅広い標的物質の試験に対応する電気感知式抗体プローブチップとそれに関わる方法を提供することである。
【００１０】
本発明は、センサチップシステム（チップと、それに反応する流体試料）で導電性を促進することにより、上記及びその他の目的を達成する。ある意味、本発明のセンサチップ及び方法の抗体プローブ分子は、文字通り「導電性のタイツを着用する」ことである。これによりシステムの導電性は、今日の計器で感知できるレベルまで「増幅」される。センサチップシステムの抵抗等、測定対象の電気パラメータが検出及び識別可能となり、したがって有意なパラメータとしてとらえることができる。
【００１１】
本発明は一実施形態において、試料中の抗原を電気感知するセンサを提供することにより、上記及びその他の目的を達成する。センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、電極の少なくとも一方の表面に固定され、抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備える。抗体は、緩衝溶液に混合され抗体定着電極と接触する試料中の抗原を捕捉し、それにより２電極間の導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【００１２】
本発明は別の実施形態において、試料中の抗原を電気感知するセンサを提供することにより、上記及びその他の目的を達成する。センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、電極の少なくとも一方の表面に固定され、抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層と、２電極間の導電特性を改善するため、抗体定着電極上に繋留される、及び／又は抗体定着電極間に分散される導電性促進分子と、を備える。抗体は、緩衝溶液に混合され抗体定着電極と接触する試料中の抗原を捕捉し、それにより２電極間の改善導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【００１３】
本発明は別の実施形態において、センサを使用し試料中の抗原を電気感知する方法を提供することにより、上記及びその他の目的を達成する。センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、電極の少なくとも一方の表面に固定され、抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備える。該方法は、試料が抗体定着電極と接触した後、電極間を電気的に測定することを含む。抗体は試料中の抗原を捕捉し、それにより２電極間の導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【００１４】
本発明は別の実施形態において、センサを使用し試料中の抗原を電気感知する方法を提供することにより、上記及びその他の目的を達成する。センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、電極の少なくとも一方の表面に固定され、抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備える。該方法は、２電極間の導電特性を改善するため、導電性促進分子を抗体定着電極上に繋留することと、及び／又は抗体定着電極間に分散させることと、試料が抗体定着電極と接触した後、電極間を電気的に測定することと、を含む。抗体は試料中の抗原を捕捉し、それにより２電極間の改善導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】基本電気感知システムの概略を示す図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、実施可能な２つのセンサチップ構成を示す図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、抗体プローブを使用する抗原試験において従来の電気感知がいかに適していないかを説明する図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃの各図は、本発明のセンサチップの一実施形態の準備とその試料の試験及び感知を示す図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃの各図は、本発明のセンサチップの別の実施形態の準備とその試料の試験及び感知を示す図である。
【図６】本発明の電気感知式チップ及び方法がいかに実用的であるかを概略的に示す図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、試験システムの導電性を促進する本発明のセンサチップの表面改質プロセスの２つの例を示す図である。
【図８】本発明のセンサを使用する様々な試料試験の結果を示す図である。
【図９】本発明のセンサを使用する様々な試料試験の結果を示す図である。
【図１０】本発明のセンサを使用する様々な試料試験の結果を示す図である。
【図１１】本発明のセンサチップの一実施形態の概略を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるセンサチップ処理装置の流路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、センサチップシステム（チップと、それに反応する流体試料）で導電性を促進することにより実用的且つ便利な電気感知を達成する。ある意味、本発明のセンサチップ及び方法の抗体プローブ分子は、文字通り「導電性のタイツを着用する」。これによりシステムの導電性は今日の計器で感知できるレベルまで「増幅」される。その結果、センサチップシステムの抵抗等、測定対象の電気パラメータが検出及び識別可能となり、したがって有意なパラメータとしてとらえることができる。
【００１７】
本発明によると、センサチップ上に固定され試験プローブとして使用される抗体は効率的に、非導体から半導体か導体に変化する。その結果、検査された流体試料（センサチップ上の抗体と反応した後）の電気インピーダンスが計器により検出可能となるばかりでなく、精密な値で識別できるようになる。このような測定値を感知結果の判断に役立てることができる。
【００１８】
実際、本システムの独創的な導電性促進のアイデアにより、システムの電気容量等、インピーダンス以外の電気的パラメータは全て測定可能となることは理解されよう。また、本書で用いる用語「導電性」は、電気抵抗の逆数という厳密な定義ではなく、より広義の電気伝導状態特性を意味する。つまり、「導電性促進」は「一般的な電気伝導状態の改善」を意味する。
【００１９】
このように、本発明のセンサ及び方法では、捕捉物質の存在によって生じる導電性の変化を検出し識別できる導電環境を確立することができる。試料システム全体の電気特性の検出範囲は本発明のセンサ及び方法により効率的に「増幅」されるため、電気インピーダンス、電流、電気容量等の電気特性の変化はＤＣ電圧あるいは特定の周波数のＡＣにより簡単に検出し、精密に計測できる。このような変化の量は、試料における標的物質の存在レベルの指標となる。
【００２０】
図１は基本電気感知システムの概略を示す図である。基板１１０上に組み込まれたセンサチップ１００では、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の薄膜からなる正電極１１２及び負電極１１４の表面に抗体プローブ１２０の層が固定される。電極１１２及び１１４は物理的土台となって特定の感知機能を担う抗体プローブを保持する。
【００２１】
本発明の独創的な電気感知手法を実現するシステムの一実施形態は、試験計器に組み込まれて感知空洞１０２を形成するセンサチップ１００に基づく。空洞の中では試料がチップに接触し、それにより流体試料内に浮遊する標的抗原分子１３４は抗体プローブ１２０に結合した捕捉抗原となる。
【００２２】
以下で詳述するように、図１のシステムにより、試料中の標的抗原濃度の精密な測定が可能になる。かかる測定は、図面に概略的に示すように、センサチップの電極間に電圧を印加する際、電流測定計器を使用することにより行う。
【００２３】
図２Ａ及び図２Ｂは本発明の好適な実施形態による実行可能な２つのセンサチップ構成を示す図である。図２Ａのセンサチップ２００Ａは典型的な平型チップの形態をとり、その基板２１０Ａ上にはセンサ電極２１２Ａ及び２１４Ａが並置されている。このような平型チップ構成はチップ読取装置に依存し、試料空洞を形成し、その箇所で感知が行われる。
【００２４】
対照的に、図２Ｂのセンサチップ２００Ｂは管状チップであり、２つのセンサ２１２Ｂ及び２１４Ｂは、管状「基板」２１０Ｂの内面の、通常互いに対向する位置に、取り付けられる。このような管状構成では、対応する読取装置の中に挿入されてセンサチップ２００Ｂの両端を密閉することにより、試料空洞２０２Ｂを容易に設けることができる。
【００２５】
図４Ａから図４Ｃは、それぞれ本発明のセンサチップの一実施形態の準備とその試料試験及び感知を示す図である。電極、抗体、抗原及び導電性促進分子の大きさが図面において縮尺通りに示していないことに注意されたい。大きさについては、むしろ本発明の概念を説明するため過度に誇張して示してある。
【００２６】
図４Ａはセンサチップの基本システムを示す図であり、その導電環境の導電性は導電性促進分子を用いた表面改質により増加する。好適な実施形態においては薄膜状の金を使用し、基板４１０上に構築されたセンサチップ４００の基本正電極４１２及び負電極４１４を形成する。Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の他の金属を使用することもできる。用途に応じて適当な合金（インジウムスズ酸化物、ＩＴＯ等）を使用することもできる。
【００２７】
図面に示すように、導電性分子は、参照番号４４２で示される電極表面への固定により電極に結合される。これらの分子が電極表面に固定された導電性促進分子となる。このことにより、チップを使用する際、導電性促進分子がセンサチップの表面特性を改質することで、基本センサシステムが増強された導電環境を提供し、その結果、センサシステムの導電性が促進される。試料試験にあたっては正及び負電極間の導電性が大幅に向上する（抗体プローブ分子追加後）。このシステムでは、電極間で参照番号４０５Ａにより一般に示される導電環境が大いに向上するため、センサチップ４００の電極４１２及び４１４間の電流は感知可能となる。
【００２８】
導電性促進材としての使用に適した物質はオリゴチオフェン−シラン、オリゴチオフェン−チオール、（１−フェニル）オリゴチオフェン、（２−フェニル）オリゴチオフェン、サイドアームオリゴチオフェン、オリゴフェニルオリゴチオフェン、ならびにそれらの派生物等を含むが、それらに限定されない。
【００２９】
図４Ｂでは標的プローブ用抗体４２２を導電性促進分子４４２層との接合によりセンサチップ４００へ加える。この抗体の固定により、この段階（標的抗原が存在しない）の導電環境４０５Ｂにおけるセンサチップの導電性は多少低下するが、それでもなお計器で容易に計測できる範囲内にある。
【００３０】
抗体４２２の存在により、図４Ｂのチップ４００は標的電気感知の用意ができる。チップには、感知用途に応じて特定の非導電性抗体分子が固定される。例えばＳ１００、アルファ−フェトプロテイン、トロポリンＩ等の抗原試験には免疫グロブリンＧ分子を抗体プローブとして使用できる。システム導電性はプローブの存在によって反映される程度まで減少した。この導電性の変化が試験測定の基準値となる。
【００３１】
チップへ固定されたプローブ抗体への暴露による標的抗原の電気感知を図４Ｃに示す。図４Ｂの標的電気感知用センサチップ４００を試料に暴露する。特定の標的と結合するプローブとして固定される抗体４２２により、抗原４３２、すなわち試料中に存在する標的は捕捉されるか、あるいは抗体と反応する。
【００３２】
捕捉抗原分子４３２の存在により、導電環境４０５Ｃ全体の導電性は（図４Ｂに比べて）更に変化し、このインピーダンス測定値（電極間の電流として測定）の差異がシステムにおける抗原の存在レベルの指標となる。
【００３３】
本発明による電気感知の場合、図４Ｃのセンサチップにより提供される流体検出及び測定環境の中に非導電性抗原標的を含む試料が導入されると、システムの導電性が減少する。このような減少は測定電流の減少に反映される。この減少は、チップによって捕捉される標的物質の存在レベルに比例する。ただし場合によっては、センサチップの抗体プローブへの試料中の標的抗原の結合は、システムでそれらが存在しない場合より導電性が減少することもある。
【００３４】
図５Ａから図５Ｃは本発明のセンサチップの別の実施形態の準備とその試料試験及び感知を示す図である。図５Ａから図５Ｃで説明する例は、電極を対向位置に配置するセンサチップの物理的構成を除き、図４Ａから図４Ｃと実質的に同じである。そのような電極の対向構成によって導電状態が図４Ａから図４Ｃの平型構成より改善し、電気感知を改善させると考えることができるが、その考えに限定されない。
【００３５】
図６は本発明の電気感知式チップ及び方法がいかに実用的であるかを模式的に示す図である。このグラフは、試料中の標的抗原濃度に対する試料の導電性の関係を示している。
【００３６】
図６で導電性を表す垂直の目盛りに沿った記号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｄ’、及びＤ”はそれぞれ、センサチップシステムの様々な製造段階における導電性である。
Ａ：基板
Ｂ：電極
Ｃ：導電性促進
Ｄ、Ｄ’、Ｄ”：抗体プローブ追加
【００３７】
従来の電気感知では、広範な試料濃度に対し狭い電流測定範囲（ＢＤ’又はＢＤ”、プローブの追加により全体的な導電性はそれぞれわずかに増減するかどうか）で試料の導電性を測定する。電流測定範囲があまりにも狭いため実用的ではなく、標的の存在を識別することさえ難しく、試料濃度曲率Ｅ’又はＥ”が許容できる測定分解能となる可能性は少ない。
【００３８】
対照的に、導電性促進分子の使用により、ある程度標的の検出範囲は増幅され（ＢＤ）、良好な分解能と精度で標的濃度を判定することができる。その理由は、図６の特性曲線Ｅに明示されているように、幅広い測定範囲における標的の検出及び測定と、流体環境における標的濃度と対応する測定電流との直線又は非直線関係とにより、計器測定値の判断は格段に容易になるためである。
【００３９】
図７Ａ及び図７Ｂは試験システムの導電性を促進する本発明のセンサチップの表面改質プロセスの２つの例を示す図である。図８から図１０は、本発明のセンサを用いた様々な試料試験の結果を示す図である。
【００４０】
図８は−０．２Ｖの測定電圧を使用する抗Ｓ１００モノクローナル抗体に対するＳ１００抗原試験の結合曲線を示す。抗原Ｓ１００を検出するため、抗Ｓ１００モノクローナル抗体（ｍＡｂ）プローブを備えるセンサチップが使われる。図８の結合曲線は、−０．２Ｖの試験電圧により得られ、１ミリリットル当たり０から２００マイクログラムの試料濃度と０から４０ナノアンペアの感知電流との関係が明確に認識できる。試験にはＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）が対照試料として使われる。
【００４１】
図９は、様々な抗原濃度に−０．５Ｖの測定電圧を使用する抗アルファフェトプロテインモノクローナル抗体に対するアルファフェトプロテイン試験の結合曲線を示す図である。抗原アルファフェトプロテインを検出するため、抗アルファフェトプロテインモノクローナル抗体（ｍＡｂ）プローブを備えるセンサチップが使われる。１ミリリットル当たりの濃度が０から１マイクログラムの濃度で−０．５Ｖの試験電圧により結合曲線を得る。この試験により、試料濃度と対応する感知電流との関係が明確に認識できる。試験にはＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）が対照試料として使われる。
【００４２】
図１０は−０．２Ｖの測定電圧を使用する試験におけるトロポリンに対する抗（トロポリンＩ）モノクローナル抗体の結合曲線を示す。抗原トロポリンを検出するため抗（トロポリンＩ）モノクローナル抗体（ｍＡｂ）プローブを備えるセンサチップが使われている。１ミリリットル当たりの濃度が０から２００マイクログラムの濃度で−０．２Ｖの試験電圧により結合曲線を得た。この試験により、試料濃度と対応する感知電流との関係が明確に認識できる。試験にはＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）が対照試料として使われる。
【００４３】
図１１は本発明のセンサチップの一実施形態の物理的な概略を示す図である。この平型チップ構成の実施において、平型電極の概略を有するセンサチップ１１００のガラス基板１１１０にはメッキされた電極１１１２、１１１４、及び１１１６と、プリント回路基板に見られるものに類似したエッジコネクタ１１６２、１１６４、及び１１６６とがある。この例において３つの電極は、２つの正機能電極１１１２及び負機能電極１１１４との間に中央基準電極１１１６を備える。いくつかのエッジコネクタは将来の機能のためにとっておく。センサ機能電極用の典型的な金属導体板はＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を含む。このほかに導電材の可撓性膜も使用することもできる。基準電極用の典型的な不活性金属板はＰｔ等を含む。チップをプロセッサへ接続するエッジコネクタには、ＰＣＢに見られるものを使用できる。それらのメッキの典型的な厚みは約２，０００オングストロームである。
【００４４】
図１２は本発明の一実施形態によるセンサチップ処理装置１２７０の流路構成の概略を示す図である。この処理装置の実装には２つの流路が使われる。センサチップ１２００はチップキャリア１２０８にて任意に保持されるが、それを所定の標的物質の試験に用いる場合、試料は注入器１２８４により点線で図示された装填路を通じてサンプルループ１２８２の中に装填される。次に、貯留槽１２８６から供給される緩衝液を使ってポンプ１２７７により試料を送り、センサチップの電極表面を通過させる。次に、試験液と緩衝液が廃液タンク１２８８へ排出され、後で廃棄される。
【００４５】
以上は特定の実施形態の全体の説明であって、様々な修正、代替的な構造及び同等物を用いることができる。例えば、本発明の重要な革新性のために説明、図示された好適な実施形態は、センサチップシステムにおけるいくつもの可能な導電性促進実装構成のうちの１つ、具体的には図４及び図５に示す電極に対する抗体結合手段としての導電性促進分子の使用を例示したものに過ぎない。しかし、システムにおいて、それとは別の導電性促進分子の使用方法も可能であることは当業者には容易に理解されよう。例えば、導電性促進分子による抗体の改質、センサチップ表面へ送られる、あるいは試料に使われる緩衝液への導電性促進分子の追加、ならびにそれらの方法の組み合わせを含む、少し異なる方法も同様に適用可能であり、そのことはその後の追加的な実験結果により実証済みである。したがって、以上の説明及び図示は本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。
【符号の説明】
【００４６】
１００ センサチップ
１０２ 感知空洞
１１０ 基板
１１２ 正電極
１１４ 負電極
１２０ 抗体プローブ
１３４ 標的抗原分子
２００Ａ センサチップ
２００Ｂ センサチップ
２０２Ｂ 試料空洞
２１０Ａ （平型）基板
２１０Ｂ 管状基板
２１２Ａ センサ電極
２１２Ｂ センサ
２１４Ａ センサ電極
２１４Ｂ センサ
３００ センサチップ
３１２ 正電極
３１４ 負電極
３２２ 抗体分子
３３２ 抗原分子
４００ センサチップ
４０５Ａ 導電環境
４０５Ｂ 導電環境
４０５Ｃ 導電環境
４１０ 基板
４１２ 正電極
４１４ 負電極
４２２ 抗体
４３２ 抗原
４４２ 導電性促進分子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してプローブとして抗体を使用する電気感知式検出及び測定に関する。詳細には、本発明は抗体プローブを備える電気感知式センサ及びそれに関わる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野や関連分野では、バイオチップを用いて試料中の標的物質の存在を検出することが知られている。標的の存在の検出には、精度やコスト等の要因からバイオチップセンサが使われている。技術的に可能でコスト面で許容可能である場合、単なる標的物質の存在の検出を超えた感知は、考え得るあらゆる用途においてより有益であることは明白である。例えば生物医学分野において標的物質の存在レベルが表示可能であれば、例えば１から１０の、あるいは１から１００以上の高分解能と精度で濃度が表示可能であれば、目的とするするそのような感知において大変有益である。
【０００３】
今日、最も一般的なバイオチップの１つが光感知方式のバイオチップである。その光感知方式のチップで感知反応の結果を読み取るには、高価で大きな精密計器が必要となる。かかる問題を回避するには、電気感知方式によるバイオチップが有用のようである。試料に暴露された後の電気感知式バイオチップの検査（あるいは感知）は電気的な検査（あるいは感知）となる。試料から得られる情報は抵抗値、伝導率値、電流値、あるいは他の有用な電気的パラメータである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、流体試料の殆どは本質的に非導電性であるため、電気感知技術の用途には今日まで限りがあった。図３Ａ及び図３Ｂは、抗体をプローブとして使用する一般的な抗原標的の感知において従来の電気感知が理想的ではないことを示す図である。例えば、図３Ａに示した先行技術によるセンサチップ３００では、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の薄膜からなる正電極３１２及び負電極３１４の表面に、免疫グロブリンＧ等の抗体分子３２２が固定されている。このシステムを実用的なものにするには、センサチップの電極間に位置し、一般に参照数字３０５で示される環境の中で、電流の変化を検出できなければならない。
【０００５】
しかし図３Ｂに示すように、試料が導入され、試料中の抗原分子３３２（その殆どは本質的に非導電性か導電性に乏しい）が電極表面に定着した抗体分子３２２に結合すると、センサシステムの電極間導電性はかなり乏しくなる。このため、従来の電気感知式バイオチップを適用できるのは、チップ上のプローブとして酵素あるいは触媒を使用する試験のみである。したがって、用途は限られている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、様々な標的物質の存在を感知する電気感知式抗体プローブチップとそれに関わる方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、様々な標的物質の存在レベルを感知測定する電気感知式抗体プローブチップとそれに関わる方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、高精度、大型で、そのため高価であるハードウェアを必要とせず、実装が容易で小型かつ低コストである、標的物質を検出及び測定する電気感知式抗体プローブチップとそれに関わる方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、環境管理や産業用等、生物医学を超えた用途で幅広い標的物質の試験に対応する電気感知式抗体プローブチップとそれに関わる方法を提供することである。
【００１０】
本発明は、センサチップシステム（チップと、それに反応する流体試料）で導電性を促進することにより、上記及びその他の目的を達成する。ある意味、本発明のセンサチップ及び方法の抗体プローブ分子は、文字通り「導電性のタイツを着用する」ことである。これによりシステムの導電性は、今日の計器で感知できるレベルまで「増幅」される。センサチップシステムの抵抗等、測定対象の電気パラメータが検出及び識別可能となり、したがって有意なパラメータとしてとらえることができる。
【００１１】
本発明は一実施形態において、試料中の抗原を電気感知するセンサを提供することにより、上記及びその他の目的を達成する。センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、電極の少なくとも一方の表面に固定され、抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備える。抗体は、緩衝溶液に混合され抗体定着電極と接触する試料中の抗原を捕捉し、それにより２電極間の導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【００１２】
本発明は別の実施形態において、試料中の抗原を電気感知するセンサを提供することにより、上記及びその他の目的を達成する。センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、電極の少なくとも一方の表面に固定され、抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層と、２電極間の導電特性を改善するため、抗体定着電極上に繋留される、及び／又は抗体定着電極間に分散される導電性促進分子と、を備える。抗体は、緩衝溶液に混合され抗体定着電極と接触する試料中の抗原を捕捉し、それにより２電極間の改善導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【００１３】
本発明は別の実施形態において、センサを使用し試料中の抗原を電気感知する方法を提供することにより、上記及びその他の目的を達成する。センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、電極の少なくとも一方の表面に固定され、抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備える。該方法は、試料が抗体定着電極と接触した後、電極間を電気的に測定することを含む。抗体は試料中の抗原を捕捉し、それにより２電極間の導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【００１４】
本発明は別の実施形態において、センサを使用し試料中の抗原を電気感知する方法を提供することにより、上記及びその他の目的を達成する。センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、電極の少なくとも一方の表面に固定され、抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備える。該方法は、２電極間の導電特性を改善するため、導電性促進分子を抗体定着電極上に繋留することと、及び／又は抗体定着電極間に分散させることと、試料が抗体定着電極と接触した後、電極間を電気的に測定することと、を含む。抗体は試料中の抗原を捕捉し、それにより２電極間の改善導電特性は変化し、変化を表す量は抗原の電気感知の指標となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】基本電気感知システムの概略を示す図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、実施可能な２つのセンサチップ構成を示す図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、抗体プローブを使用する抗原試験において従来の電気感知がいかに適していないかを説明する図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃの各図は、本発明のセンサチップの一実施形態の準備とその試料の試験及び感知を示す図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃの各図は、本発明のセンサチップの別の実施形態の準備とその試料の試験及び感知を示す図である。
【図６】本発明の電気感知式チップ及び方法がいかに実用的であるかを概略的に示す図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、試験システムの導電性を促進する本発明のセンサチップの表面改質プロセスの２つの例を示す図である。
【図８】本発明のセンサを使用する様々な試料試験の結果を示す図である。
【図９】本発明のセンサを使用する様々な試料試験の結果を示す図である。
【図１０】本発明のセンサを使用する様々な試料試験の結果を示す図である。
【図１１】本発明のセンサチップの一実施形態の概略を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるセンサチップ処理装置の流路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、センサチップシステム（チップと、それに反応する流体試料）で導電性を促進することにより実用的且つ便利な電気感知を達成する。ある意味、本発明のセンサチップ及び方法の抗体プローブ分子は、文字通り「導電性のタイツを着用する」。これによりシステムの導電性は今日の計器で感知できるレベルまで「増幅」される。その結果、センサチップシステムの抵抗等、測定対象の電気パラメータが検出及び識別可能となり、したがって有意なパラメータとしてとらえることができる。
【００１７】
本発明によると、センサチップ上に固定され試験プローブとして使用される抗体は効率的に、非導体から半導体か導体に変化する。その結果、検査された流体試料（センサチップ上の抗体と反応した後）の電気インピーダンスが計器により検出可能となるばかりでなく、精密な値で識別できるようになる。このような測定値を感知結果の判断に役立てることができる。
【００１８】
実際、本システムの独創的な導電性促進のアイデアにより、システムの電気容量等、インピーダンス以外の電気的パラメータは全て測定可能となることは理解されよう。また、本書で用いる用語「導電性」は、電気抵抗の逆数という厳密な定義ではなく、より広義の電気伝導状態特性を意味する。つまり、「導電性促進」は「一般的な電気伝導状態の改善」を意味する。
【００１９】
このように、本発明のセンサ及び方法では、捕捉物質の存在によって生じる導電性の変化を検出し識別できる導電環境を確立することができる。試料システム全体の電気特性の検出範囲は本発明のセンサ及び方法により効率的に「増幅」されるため、電気インピーダンス、電流、電気容量等の電気特性の変化はＤＣ電圧あるいは特定の周波数のＡＣにより簡単に検出し、精密に計測できる。このような変化の量は、試料における標的物質の存在レベルの指標となる。
【００２０】
図１は基本電気感知システムの概略を示す図である。基板１１０上に組み込まれたセンサチップ１００では、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の薄膜からなる正電極１１２及び負電極１１４の表面に抗体プローブ１２０の層が固定される。電極１１２及び１１４は物理的土台となって特定の感知機能を担う抗体プローブを保持する。
【００２１】
本発明の独創的な電気感知手法を実現するシステムの一実施形態は、試験計器に組み込まれて感知空洞１０２を形成するセンサチップ１００に基づく。空洞の中では試料がチップに接触し、それにより流体試料内に浮遊する標的抗原分子１３４は抗体プローブ１２０に結合した捕捉抗原となる。
【００２２】
以下で詳述するように、図１のシステムにより、試料中の標的抗原濃度の精密な測定が可能になる。かかる測定は、図面に概略的に示すように、センサチップの電極間に電圧を印加する際、電流測定計器を使用することにより行う。
【００２３】
図２Ａ及び図２Ｂは本発明の好適な実施形態による実行可能な２つのセンサチップ構成を示す図である。図２Ａのセンサチップ２００Ａは典型的な平型チップの形態をとり、その基板２１０Ａ上にはセンサ電極２１２Ａ及び２１４Ａが並置されている。このような平型チップ構成はチップ読取装置に依存し、試料空洞を形成し、その箇所で感知が行われる。
【００２４】
対照的に、図２Ｂのセンサチップ２００Ｂは管状チップであり、２つのセンサ２１２Ｂ及び２１４Ｂは、管状「基板」２１０Ｂの内面の、通常互いに対向する位置に、取り付けられる。このような管状構成では、対応する読取装置の中に挿入されてセンサチップ２００Ｂの両端を密閉することにより、試料空洞２０２Ｂを容易に設けることができる。
【００２５】
図４Ａから図４Ｃは、それぞれ本発明のセンサチップの一実施形態の準備とその試料試験及び感知を示す図である。電極、抗体、抗原及び導電性促進分子の大きさが図面において縮尺通りに示していないことに注意されたい。大きさについては、むしろ本発明の概念を説明するため過度に誇張して示してある。
【００２６】
図４Ａはセンサチップの基本システムを示す図であり、その導電環境の導電性は導電性促進分子を用いた表面改質により増加する。好適な実施形態においては薄膜状の金を使用し、基板４１０上に構築されたセンサチップ４００の基本正電極４１２及び負電極４１４を形成する。Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の他の金属を使用することもできる。用途に応じて適当な合金（インジウムスズ酸化物、ＩＴＯ等）を使用することもできる。
【００２７】
図面に示すように、導電性分子は、参照番号４４２で示される電極表面への固定により電極に結合される。これらの分子が電極表面に固定された導電性促進分子となる。このことにより、チップを使用する際、導電性促進分子がセンサチップの表面特性を改質することで、基本センサシステムが増強された導電環境を提供し、その結果、センサシステムの導電性が促進される。試料試験にあたっては正及び負電極間の導電性が大幅に向上する（抗体プローブ分子追加後）。このシステムでは、電極間で参照番号４０５Ａにより一般に示される導電環境が大いに向上するため、センサチップ４００の電極４１２及び４１４間の電流は感知可能となる。
【００２８】
導電性促進材としての使用に適した物質はオリゴチオフェン−シラン、オリゴチオフェン−チオール、（１−フェニル）オリゴチオフェン、（２−フェニル）オリゴチオフェン、サイドアームオリゴチオフェン、オリゴフェニルオリゴチオフェン、ならびにそれらの派生物等を含むが、それらに限定されない。
【００２９】
図４Ｂでは標的プローブ用抗体４２２を導電性促進分子４４２層との接合によりセンサチップ４００へ加える。この抗体の固定により、この段階（標的抗原が存在しない）の導電環境４０５Ｂにおけるセンサチップの導電性は多少低下するが、それでもなお計器で容易に計測できる範囲内にある。
【００３０】
抗体４２２の存在により、図４Ｂのチップ４００は標的電気感知の用意ができる。チップには、感知用途に応じて特定の非導電性抗体分子が固定される。例えばＳ１００、アルファ−フェトプロテイン、トロポリンＩ等の抗原試験には免疫グロブリンＧ分子を抗体プローブとして使用できる。システム導電性はプローブの存在によって反映される程度まで減少した。この導電性の変化が試験測定の基準値となる。
【００３１】
チップへ固定されたプローブ抗体への暴露による標的抗原の電気感知を図４Ｃに示す。図４Ｂの標的電気感知用センサチップ４００を試料に暴露する。特定の標的と結合するプローブとして固定される抗体４２２により、抗原４３２、すなわち試料中に存在する標的は捕捉されるか、あるいは抗体と反応する。
【００３２】
捕捉抗原分子４３２の存在により、導電環境４０５Ｃ全体の導電性は（図４Ｂに比べて）更に変化し、このインピーダンス測定値（電極間の電流として測定）の差異がシステムにおける抗原の存在レベルの指標となる。
【００３３】
本発明による電気感知の場合、図４Ｃのセンサチップにより提供される流体検出及び測定環境の中に非導電性抗原標的を含む試料が導入されると、システムの導電性が減少する。このような減少は測定電流の減少に反映される。この減少は、チップによって捕捉される標的物質の存在レベルに比例する。ただし場合によっては、センサチップの抗体プローブへの試料中の標的抗原の結合は、システムでそれらが存在しない場合より導電性が減少することもある。
【００３４】
図５Ａから図５Ｃは本発明のセンサチップの別の実施形態の準備とその試料試験及び感知を示す図である。図５Ａから図５Ｃで説明する例は、電極を対向位置に配置するセンサチップの物理的構成を除き、図４Ａから図４Ｃと実質的に同じである。そのような電極の対向構成によって導電状態が図４Ａから図４Ｃの平型構成より改善し、電気感知を改善させると考えることができるが、その考えに限定されない。
【００３５】
図６は本発明の電気感知式チップ及び方法がいかに実用的であるかを模式的に示す図である。このグラフは、試料中の標的抗原濃度に対する試料の導電性の関係を示している。
【００３６】
図６で導電性を表す垂直の目盛りに沿った記号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｄ’、及びＤ”はそれぞれ、センサチップシステムの様々な製造段階における導電性である。
Ａ：基板
Ｂ：電極
Ｃ：導電性促進
Ｄ、Ｄ’、Ｄ”：抗体プローブ追加
【００３７】
従来の電気感知では、広範な試料濃度に対し狭い電流測定範囲（ＢＤ’又はＢＤ”、プローブの追加により全体的な導電性はそれぞれわずかに増減するかどうか）で試料の導電性を測定する。電流測定範囲があまりにも狭いため実用的ではなく、標的の存在を識別することさえ難しく、試料濃度曲率Ｅ’又はＥ”が許容できる測定分解能となる可能性は少ない。
【００３８】
対照的に、導電性促進分子の使用により、ある程度標的の検出範囲は増幅され（ＢＤ）、良好な分解能と精度で標的濃度を判定することができる。その理由は、図６の特性曲線Ｅに明示されているように、幅広い測定範囲における標的の検出及び測定と、流体環境における標的濃度と対応する測定電流との直線又は非直線関係とにより、計器測定値の判断は格段に容易になるためである。
【００３９】
図７Ａ及び図７Ｂは試験システムの導電性を促進する本発明のセンサチップの表面改質プロセスの２つの例を示す図である。図８から図１０は、本発明のセンサを用いた様々な試料試験の結果を示す図である。
【００４０】
図８は−０．２Ｖの測定電圧を使用する抗Ｓ１００モノクローナル抗体に対するＳ１００抗原試験の結合曲線を示す。抗原Ｓ１００を検出するため、抗Ｓ１００モノクローナル抗体（ｍＡｂ）プローブを備えるセンサチップが使われる。図８の結合曲線は、−０．２Ｖの試験電圧により得られ、１ミリリットル当たり０から２００マイクログラムの試料濃度と０から４０ナノアンペアの感知電流との関係が明確に認識できる。試験にはＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）が対照試料として使われる。
【００４１】
図９は、様々な抗原濃度に−０．５Ｖの測定電圧を使用する抗アルファフェトプロテインモノクローナル抗体に対するアルファフェトプロテイン試験の結合曲線を示す図である。抗原アルファフェトプロテインを検出するため、抗アルファフェトプロテインモノクローナル抗体（ｍＡｂ）プローブを備えるセンサチップが使われる。１ミリリットル当たりの濃度が０から１マイクログラムの濃度で−０．５Ｖの試験電圧により結合曲線を得る。この試験により、試料濃度と対応する感知電流との関係が明確に認識できる。試験にはＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）が対照試料として使われる。
【００４２】
図１０は−０．２Ｖの測定電圧を使用する試験におけるトロポリンに対する抗（トロポリンＩ）モノクローナル抗体の結合曲線を示す。抗原トロポリンを検出するため抗（トロポリンＩ）モノクローナル抗体（ｍＡｂ）プローブを備えるセンサチップが使われている。１ミリリットル当たりの濃度が０から２００マイクログラムの濃度で−０．２Ｖの試験電圧により結合曲線を得た。この試験により、試料濃度と対応する感知電流との関係が明確に認識できる。試験にはＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）が対照試料として使われる。
【００４３】
図１１は本発明のセンサチップの一実施形態の物理的な概略を示す図である。この平型チップ構成の実施において、平型電極の概略を有するセンサチップ１１００のガラス基板１１１０にはメッキされた電極１１１２、１１１４、及び１１１６と、プリント回路基板に見られるものに類似したエッジコネクタ１１６２、１１６４、及び１１６６とがある。この例において３つの電極は、２つの正機能電極１１１２及び負機能電極１１１４との間に中央基準電極１１１６を備える。いくつかのエッジコネクタは将来の機能のためにとっておく。センサ機能電極用の典型的な金属導体板はＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を含む。このほかに導電材の可撓性膜も使用することもできる。基準電極用の典型的な不活性金属板はＰｔ等を含む。チップをプロセッサへ接続するエッジコネクタには、ＰＣＢに見られるものを使用できる。それらのメッキの典型的な厚みは約２，０００オングストロームである。
【００４４】
図１２は本発明の一実施形態によるセンサチップ処理装置１２７０の流路構成の概略を示す図である。この処理装置の実装には２つの流路が使われる。センサチップ１２００はチップキャリア１２０８にて任意に保持されるが、それを所定の標的物質の試験に用いる場合、試料は注入器１２８４により点線で図示された装填路を通じてサンプルループ１２８２の中に装填される。次に、貯留槽１２８６から供給される緩衝液を使ってポンプ１２７７により試料を送り、センサチップの電極表面を通過させる。次に、試験液と緩衝液が廃液タンク１２８８へ排出され、後で廃棄される。
【００４５】
以上は特定の実施形態の全体の説明であって、様々な修正、代替的な構造及び同等物を用いることができる。例えば、本発明の重要な革新性のために説明、図示された好適な実施形態は、センサチップシステムにおけるいくつもの可能な導電性促進実装構成のうちの１つ、具体的には図４及び図５に示す電極に対する抗体結合手段としての導電性促進分子の使用を例示したものに過ぎない。しかし、システムにおいて、それとは別の導電性促進分子の使用方法も可能であることは当業者には容易に理解されよう。例えば、導電性促進分子による抗体の改質、センサチップ表面へ送られる、あるいは試料に使われる緩衝液への導電性促進分子の追加、ならびにそれらの方法の組み合わせを含む、少し異なる方法も同様に適用可能であり、そのことはその後の追加的な実験結果により実証済みである。したがって、以上の説明及び図示は本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。
【符号の説明】
【００４６】
１００ センサチップ
１０２ 感知空洞
１１０ 基板
１１２ 正電極
１１４ 負電極
１２０ 抗体プローブ
１３４ 標的抗原分子
２００Ａ センサチップ
２００Ｂ センサチップ
２０２Ｂ 試料空洞
２１０Ａ （平型）基板
２１０Ｂ 管状基板
２１２Ａ センサ電極
２１２Ｂ センサ
２１４Ａ センサ電極
２１４Ｂ センサ
３００ センサチップ
３１２ 正電極
３１４ 負電極
３２２ 抗体分子
３３２ 抗原分子
４００ センサチップ
４０５Ａ 導電環境
４０５Ｂ 導電環境
４０５Ｃ 導電環境
４１０ 基板
４１２ 正電極
４１４ 負電極
４２２ 抗体
４３２ 抗原
４４２ 導電性促進分子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中の抗原を電気感知するセンサであって、
互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、
前記電極の少なくとも一方の表面に固定され、前記抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備えること、
を特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記抗体は、緩衝溶液に混合され前記抗体定着電極と接触する前記試料中の前記抗原を捕捉し、それにより前記２電極間の導電特性は変化し、前記変化を表す量が前記抗原の電気感知の指標を提供すること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記電気感知がＤＣ又はＡＣによる前記電極間の電流測定であること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記電気感知が前記電極間の容量測定であること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記電極がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＮｉからなる群より選択される材料から作られること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項６】
前記電極が前記センサの非導電性平型基板の表面上にあること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
前記電極が前記センサの非導電性管状基板上で互いに対向するよう配置されること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
試料中の抗原を電気感知するセンサであって、
互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、
前記電極の少なくとも一方の表面に固定され、前記抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層と、
前記２電極間の導電特性を改善するため、前記抗体定着電極上に繋留される、及び／又は前記抗体定着電極間に分散される、導電性促進分子とを備えること、
を特徴とするセンサ。
【請求項９】
前記抗体は、緩衝溶液に混合され前記抗体定着電極と接触する前記試料中の前記抗原を捕捉し、それにより前記２電極間の前記改善導電特性は変化し、前記変化を表す量が前記抗原の電気感知の指標を提供すること、を特徴とする請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
センサを使用し試料中の抗原を電気感知する方法であって、前記センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、前記電極の少なくとも一方の表面に固定され、前記抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備え、前記方法が、
前記試料が前記抗体定着電極と接触した後、前記電極間を電気的に測定することを含むこと、
を特徴とする方法。
【請求項１１】
前記抗体は前記試料中の前記抗原を捕捉し、それにより前記２電極間の導電特性は変化し、前記変化を表す量が前記抗原の電気感知の指標を提供すること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電気感知がＤＣ又はＡＣによる前記電極間の電流測定であること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記電気感知が前記電極間の容量測定であること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記電極がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＮｉからなる群より選択される材料から作られること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記電極が前記センサの非導電性平型基板の表面上にあること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記電極が前記センサの非導電性管状基板上で互いに対向するよう配置されること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
センサを使用し試料中の抗原を電気感知する方法であって、前記センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、前記電極の少なくとも一方の表面に固定され、前記抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備え、前記方法が、
前記２電極間の導電特性を改善するため、導電性促進分子を前記抗体定着電極上に繋留することと、及び／又は前記抗体定着電極間に分散させることと、
前記試料が前記抗体定着電極と接触した後、前記電極間を電気的に測定することとを含むこと、
を特徴とする方法。
【請求項１８】
前記抗体は前記試料中の前記抗原を捕捉し、それにより前記２電極間の前記改善導電特性は変化し、前記変化を表す量が前記抗原の電気感知の指標を提供すること、を特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１】
試料中の抗原を電気感知するセンサであって、
互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、
前記電極の少なくとも一方の表面に固定され、前記抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備えること、
を特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記抗体は、緩衝溶液に混合され前記抗体定着電極と接触する前記試料中の前記抗原を捕捉し、それにより前記２電極間の導電特性は変化し、前記変化を表す量が前記抗原の電気感知の指標を提供すること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記電気感知がＤＣ又はＡＣによる前記電極間の電流測定であること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記電気感知が前記電極間の容量測定であること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記電極がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＮｉからなる群より選択される材料から作られること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項６】
前記電極が前記センサの非導電性平型基板の表面上にあること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
前記電極が前記センサの非導電性管状基板上で互いに対向するよう配置されること、を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
試料中の抗原を電気感知するセンサであって、
互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、
前記電極の少なくとも一方の表面に固定され、前記抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層と、
前記２電極間の導電特性を改善するため、前記抗体定着電極上に繋留される、及び／又は前記抗体定着電極間に分散される、導電性促進分子とを備えること、
を特徴とするセンサ。
【請求項９】
前記抗体は、緩衝溶液に混合され前記抗体定着電極と接触する前記試料中の前記抗原を捕捉し、それにより前記２電極間の前記改善導電特性は変化し、前記変化を表す量が前記抗原の電気感知の指標を提供すること、を特徴とする請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
センサを使用し試料中の抗原を電気感知する方法であって、前記センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、前記電極の少なくとも一方の表面に固定され、前記抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備え、前記方法が、
前記試料が前記抗体定着電極と接触した後、前記電極間を電気的に測定することを含むこと、
を特徴とする方法。
【請求項１１】
前記抗体は前記試料中の前記抗原を捕捉し、それにより前記２電極間の導電特性は変化し、前記変化を表す量が前記抗原の電気感知の指標を提供すること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電気感知がＤＣ又はＡＣによる前記電極間の電流測定であること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記電気感知が前記電極間の容量測定であること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記電極がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＮｉからなる群より選択される材料から作られること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記電極が前記センサの非導電性平型基板の表面上にあること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記電極が前記センサの非導電性管状基板上で互いに対向するよう配置されること、を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
センサを使用し試料中の抗原を電気感知する方法であって、前記センサは、互いに電気的に遮断され且つ物理的に分離される２つの電極と、前記電極の少なくとも一方の表面に固定され、前記抗原に対し特異的結合反応性を有する抗体層とを備え、前記方法が、
前記２電極間の導電特性を改善するため、導電性促進分子を前記抗体定着電極上に繋留することと、及び／又は前記抗体定着電極間に分散させることと、
前記試料が前記抗体定着電極と接触した後、前記電極間を電気的に測定することとを含むこと、
を特徴とする方法。
【請求項１８】
前記抗体は前記試料中の前記抗原を捕捉し、それにより前記２電極間の前記改善導電特性は変化し、前記変化を表す量が前記抗原の電気感知の指標を提供すること、を特徴とする請求項１７に記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１６０１５１（Ｐ２０１０−１６０１５１Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−３２７（Ｐ２０１０−３２７）
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（５１０００５６３８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２７（Ｐ２０１０−３２７）
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（５１０００５６３８）
【Ｆターム（参考）】
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