特許 6114280 糖化蛋白質測定センサおよびこれを含む携帯用糖化蛋白質測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6114280

(24)【登録日】2017年3月24日

(45)【発行日】2017年4月12日

(54)【発明の名称】糖化蛋白質測定センサおよびこれを含む携帯用糖化蛋白質測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/414 20060101AFI20170403BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20170403BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/414 301K

   G01N27/416 338

【請求項の数】14

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-530599(P2014-530599)

(86)(22)【出願日】2012年9月17日

(65)【公表番号】特表2014-526697(P2014-526697A)

(43)【公表日】2014年10月6日

(86)【国際出願番号】KR2012007417

(87)【国際公開番号】WO2013039362

(87)【国際公開日】20130321

【審査請求日】2015年9月9日

(31)【優先権主張番号】10-2011-0093115

(32)【優先日】2011年9月15日

(33)【優先権主張国】KR

(31)【優先権主張番号】10-2012-0102479

(32)【優先日】2012年9月14日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】514066826

【氏名又は名称】エヌディーディー，インコーポレイティド

(73)【特許権者】

【識別番号】514066837

【氏名又は名称】アイエム ヘルスケア カンパニー，リミティド

(73)【特許権者】

【識別番号】514066848

【氏名又は名称】ファズビアン テクノロジー インスティテュート インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100077517

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100087871

【弁理士】

【氏名又は名称】福本 積

(74)【代理人】

【識別番号】100087413

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 哲次

(74)【代理人】

【識別番号】100117019

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100150810

【弁理士】

【氏名又は名称】武居 良太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100164563

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 貴英

(72)【発明者】

【氏名】アン セヨン

(72)【発明者】

【氏名】ステイングリムール ステファンソン

【審査官】 黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１１−０００２２９３（ＫＲ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−０９４５５７１（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特開２００７−２５５９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−１１１２４９８（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１３−０２４８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０７４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１２３３９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１２９９２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／２６−２７／４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の基材上に形成される感知膜と、感知膜の両末端上に一定の間隔をおいて対向して形成される正（＋）電極および負（−）電極とを含む、第１および第２単位センサを備えるが、
第１単位センサの第１感知膜上には、第１標的物質と結合する芳香族ボロン酸を有効成分として含むリガンド組成物が配置され、第２単位センサの第２感知膜上には、第１および第２標的物質と結合するレセプターが配置され、
第１および第２感知膜の材質は同一であり、炭素ナノチューブまたはグラフェンのうちのいずれか１つを含み、
第１標的物質は糖化ヒト血清アルブミン（ｇＨＳＡ）であり、第２標的物質はヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）であり、
第１単位センサの第１感知膜の少なくとも一部の領域に唾液（ｓａｌｉｖａ）が接触すると、第１感知膜が芳香族ボロン酸を有効成分として含むリガンド組成物を介在して唾液内のｇＨＳＡに連結され、誘発される第１感知膜に流れる電流の変化を測定し、
第２単位センサの第２感知膜の少なくとも一部の領域に唾液（ｓａｌｉｖａ）が接触すると、第２感知膜がレセプターを介在して唾液内のｇＨＳＡおよびＨＳＡに連結され、誘発される第２感知膜に流れる電流の変化を測定することを特徴とする、糖化蛋白質測定センサ。

【請求項2】

基材の材質は、シリコン、ガラス、プラスチックまたはポリマーのうちのいずれか１つを含み、基材の表面は疎水性を有することを特徴とする、請求項１に記載の糖化蛋白質測定センサ。

【請求項3】

正（＋）および負（−）電極の材質は、金を含むことを特徴とする、請求項１に記載の糖化蛋白質測定センサ。

【請求項4】

第１単位センサの負（−）電極および第２単位センサの負（−）電極は同一であり、グラウンドに連結されることを特徴とする、請求項１に記載の糖化蛋白質測定センサ。

【請求項5】

芳香族ボロン酸は、フェニル（ｐｈｅｎｙｌ）ボロン酸、ナフタレン（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）ボロン酸、フェナントレン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅ）ボロン酸、またはピレン（ｐｙｒｅｎｅ）ボロン酸のうちのいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の糖化蛋白質測定センサ。

【請求項6】

レセプターは、酵素基質、リガンド、アミノ酸、ペプチド、蛋白質、核酸、脂質および炭水化物からなる群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載の糖化蛋白質測定センサ。

【請求項7】

正（＋）電極はソース電極、負（−）電極はドレイン電極の時、他の負（−）電極であるゲート電極をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の糖化蛋白質測定センサ。

【請求項8】

請求項１に記載の糖化蛋白質測定センサと、
糖化蛋白質測定センサをカバーし、外観を形成するセンサボディと、
糖化蛋白質測定センサの端部に形成された端子部とを含むことを特徴とする、携帯用糖化蛋白質測定装置。

【請求項9】

センサボディには、唾液を保持する溝が形成されることを特徴とする、請求項８に記載の携帯用糖化蛋白質測定装置。

【請求項10】

センサボディには、唾液を通過させる複数のホールが形成されることを特徴とする、請求項９に記載の携帯用糖化蛋白質測定装置。

【請求項11】

センサボディと脱着し、端子部から伝達される信号を分析するリーダ部をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の携帯用糖化蛋白質測定装置。

【請求項12】

リーダ部は、糖化蛋白質の測定数値を表示する表示部を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の携帯用糖化蛋白質測定装置。

【請求項13】

糖化蛋白質測定センサをカバーするセンサカバー部材をさらに含み、センサカバー部材の材質は、プラスチックを含み、標的物質を通過させる微細孔が形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の携帯用糖化蛋白質測定装置。

【請求項14】

請求項１に記載の糖化蛋白質測定センサを用いて測定することを特徴とする、糖化蛋白質測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、糖化蛋白質測定センサおよびこれを含む携帯用糖化蛋白質測定装置に関するものである。より詳細には、採血することなく、唾液（ｓａｌｉｖａ）を測定センサに接触させるだけで簡単に糖化蛋白質の数値を測定することができる糖化蛋白質測定センサおよびこれを含む携帯用糖化蛋白質測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ナノスケールの小さいサイズを有する物質は、独特の電気的、光学的、機械的特性のため、最近、非常に重要な物質として浮上している。これまで行われてきたナノ構造物に関する研究は、量子サイズ効果のような新たな現象により将来の新たな光素子としての応用の可能性を示している。特に、ナノ構造物の場合、単一電子トランジスタ素子だけでなく、各種化学センサおよびバイオセンサなどにも使用可能で、より多くの関心が集中している。

【0003】

ナノ構造物を含むバイオセンサを用いた標的物質の検出は、ナノ構造物の表面に固定されたレセプターが検出しようとする標的物質（化学因子、バイオ分子、疾病標識因子）をナノ構造物の表面に吸着させ、このように吸着した標的物質がナノ構造物の伝導性変化を発生させる方式で実現される。

【0004】

このようなナノ構造物の伝導性変化を利用して、身体内部の標的物質、例えば、糖尿病患者の血漿蛋白質を検出するのに使用することもできる。

【0005】

糖尿病は、膵臓から分泌されるインスリンの分泌量が不足したり、正常な機能が行われないなどの代謝疾患の一種であるが、糖尿病患者は、血液内の糖を管理するために食事療法、運動療法、薬物療法などを行う。したがって、前記療法を行うために毎日糖数値を定期的に測定することは糖尿病患者にとっては必須である。

【0006】

従来、糖数値を診断する方法としては、患者の指を刺して採取した少量の血液サンプルを化学処理されたセンサに流入させ、血中糖数値を測定する方法がある。この方法は、韓国公開特許公報第２０１０−００８６０３９号などに開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このような従来の糖数値測定方法は、頻繁な採血を伴うことから、患者に痛みを感じさせ、細菌感染などの問題を誘発する問題がある。また、血液サンプルを化学処理されたセンサに流入させる過程で所定の時間を要することにより、血中糖数値の測定において誤差を発生させる問題がある。これにより、採血することなく、より正確に糖尿病患者の糖数値をリアルタイムで測定可能な方法を開発することが要求され続けている。

【0008】

そこで、本発明は、上記の従来技術の諸問題を解決するためになされたものであって、採血の過程なく、唾液を測定センサに接触させるだけで簡単に糖化蛋白質の数値を測定することができる糖化蛋白質測定センサおよびこれを含む携帯用糖化蛋白質測定装置を提供することを目的とする。

【0009】

また、本発明は、糖化蛋白質の数値をリアルタイムで容易に測定することができる糖化蛋白質測定センサおよびこれを含む携帯用糖化蛋白質測定装置を提供することを目的とする。

【0010】

さらに、本発明は、測定精度が向上し、製造過程が簡単な糖化蛋白質測定センサおよびこれを含む携帯用糖化蛋白質測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態にかかる糖化蛋白質測定センサは、芳香族ボロン酸を有効成分として含むリガンド組成物を含むことを特徴とする。

【0012】

また、上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態にかかる糖化蛋白質測定センサは、所定の基材上に形成される感知膜と、感知膜の両末端上に一定の間隔をおいて対向して形成される正（＋）電極および負（−）電極とを含む、第１および第２単位センサを備えるが、第１単位センサの第１感知膜上には、第１標的物質と結合する芳香族ボロン酸を有効成分として含むリガンド組成物が配置され、第２単位センサの第２感知膜上には、第１または第２標的物質と結合するレセプターが配置され、第１標的物質は糖化蛋白質であり、第２標的物質は蛋白質であることを特徴とする。

【0013】

第１単位センサの第１感知膜の少なくとも一部の領域に唾液（ｓａｌｉｖａ）が接触すると、第１感知膜が芳香族ボロン酸を有効成分として含むリガンド組成物を介在して唾液内の糖化蛋白質に連結され、誘発される第１感知膜に流れる電流の変化を測定し、第２単位センサの第２感知膜の少なくとも一部の領域に唾液（ｓａｌｉｖａ）が接触すると、第２感知膜がレセプターを介在して唾液内の糖化蛋白質または蛋白質に連結され、誘発される第２感知膜に流れる電流の変化を測定することができる。

【0014】

基材の材質は、シリコン、ガラス、プラスチックまたはポリマーのうちのいずれか１つを含み、基材の表面は疎水性を有することができる。

【0015】

第１および第２感知膜の材質は同一であり、炭素ナノチューブまたはグラフェンのうちのいずれか１つを含むことができる。

【0016】

正（＋）および負（−）電極の材質は、金を含むことができる。

【0017】

第１単位センサの負（−）電極および第２単位センサの負（−）電極は同一であり、グラウンドに連結されるとよい。

【0018】

芳香族ボロン酸は、フェニル（ｐｈｅｎｙｌ）ボロン酸、ナフタレン（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）ボロン酸、フェナントレン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅ）ボロン酸、またはピレン（ｐｙｒｅｎｅ）ボロン酸のうちのいずれか１つを含むことができる。

【0019】

レセプターは、チオール基を含むことができる。

【0020】

糖化蛋白質は、糖化ヒト血清アルブミン（ｇＨＳＡ）、糖化ＩｇＧ、糖化ＩｇＭのうちのいずれか１つを含むことができる。

【0021】

蛋白質は、ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）、ＩｇＧ、ＩｇＭのうちのいずれか１つを含むことができる。

【0022】

正（＋）電極はソース電極、負（−）電極はドレイン電極の時、他の負（−）電極であるゲート電極をさらに含むことができる。

【0023】

また、上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態にかかる携帯用糖化蛋白質測定装置は、前記糖化蛋白質測定センサと、糖化蛋白質測定センサをカバーし、外観を形成するセンサボディと、蛋白質測定センサの端部に形成された端子部とを含むことができる。

【0024】

さらに、上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態にかかる携帯用糖化蛋白質測定方法は、前記糖化蛋白質測定センサを用いて測定することができる。

【発明の効果】

【0025】

このように構成された本発明によれば、採血の過程なく、唾液を測定装置に接触させるだけで簡単に糖化蛋白質の数値を測定することができる効果がある。

【0026】

また、本発明は、糖化蛋白質の数値をリアルタイムで容易に測定することができる効果がある。

【0027】

さらに、本発明は、糖化蛋白質の数値を最小限の誤差で正確に測定することができ、簡単に製造することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態にかかる糖化蛋白質測定単位センサの構成を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかる糖化蛋白質測定センサの構成を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかるリガンド組成物の構造を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態にかかるリガンド組成物と糖化蛋白質との結合を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態にかかる芳香族ボロン酸と糖化ヒト血清アルブミン（ｇＨＳＡ）との結合される状態を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態にかかる携帯用糖化蛋白質測定装置を示す図である。

【図7】本発明の一実施形態にかかる携帯用糖化蛋白質測定装置をリーダ部に連結した構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

後述する本発明に関する詳細な説明は、本発明が実施できる特定の実施形態を例として示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造および特性は一実施形態に関連し、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲で他の実施形態で実現可能である。また、各々の開示された実施形態における個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲で変更可能であることが理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は限定的な意味として受け入れようとするものではなく、本発明の範囲は、適切に説明された場合、それら請求項が主張するのと均等なすべての範囲と共に添付した請求項によってのみ限定される。図面において、類似の参照符号は、様々な側面にわたって同一または類似の機能を指し示し、長さおよび面積、厚さなどとその形態は、便宜のために誇張されて表現されることもある。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の好ましい実施形態に関して、添付した図面を参照して詳細に説明する。

【0030】

糖化蛋白質測定センサの構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる単位センサ１０の構成を示す図である。

【0031】

図１を参照すれば、単位センサ１０は、基材１００と、酸化物層２００と、感知膜３００と、第１電極４００および第２電極５００とを含むことができる。

【0032】

基材１００は、糖化蛋白質測定基材として機能し、一般的なシリコンウエハの一部を使用することができるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、場合によっては、ガラス、プラスチック、ポリマー材質の基材を使用することができる。一方、図１には、基材１００が単位センサ１０に限定された大きさを有するものとして示されているが、図２のように、基材１００［携帯用糖化蛋白質測定基材］上の一部に、単位センサ１０の構成要素である酸化物層２００、感知膜３００、正（＋）電極４００、負（−）電極５００などが含まれるとよい。すなわち、携帯用糖化蛋白質測定基材１００上に少なくとも２つ以上の単位センサ１０が形成できる。

【0033】

酸化物層２００は、基材１００上に形成され、シリカ（ＳｉＯ₂）を含むことができる。酸化物層２００は、ゲート絶縁膜の役割を果たすことができる。酸化物層２００は、熱酸化法、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）などを用いて形成することができるが、これに限定されず、公知の薄膜形成方法を制限なく用いることができる。

【0034】

感知膜３００は、酸化物層２００上に形成され、半導体としての役割、すなわち、その表面に、標的物質７００である糖化蛋白質７００’または蛋白質７００’’が吸着すると、一対の正（＋）電極４００および負（−）電極５００の間に流れる電流の量を変化させる役割を果たすことができる。

【0035】

特に、本発明の感知膜３００を構成する物質として、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）またはグラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）のうちのいずれか１つが使用できる。感知膜３００として使用される炭素ナノチューブは、単一壁、二重壁、多重壁などの形態を有することができ、場合によっては、ロープ形態を有していてもよい。グラフェンは、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）の単一層形態を有し、原子１個の厚さからなる薄い炭素膜である。電気的、熱的伝導性に優れ、高い強度を有しており、炭素ナノチューブと化学的性質が類似する。

【0036】

炭素ナノチューブは、一般的に、強い疎水性（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ）を示す。したがって、酸化物層２００上に、炭素ナノチューブで構成された感知膜３００を容易に形成するために、酸化物層２００の上部面を疎水性に改質することができる。

【0037】

正（＋）電極４００および負（−）電極５００は、感知膜３００の両末端に一定の間隔をおいて互いに対向して配置されるとよい。正（＋）電極４００および負（−）電極５００の材質は、金（Ａｕ）であることが好ましい。一方、後述のように、正（＋）電極４００は個別電極、負（−）電極は共通電極として機能することができる。

【0038】

図２は、本発明の一実施形態にかかる糖化蛋白質測定センサの構成を示す図である。

【0039】

図２を参照すれば、本発明の糖化蛋白質測定センサは、少なくとも２つ以上の単位センサ１０を含むことができるが、以下では、糖化蛋白質測定センサが第１単位センサ１０’および第２単位センサ１０’’で２つの単位センサ１０を含むことを想定して説明する。第１単位センサ１０’および第２単位センサ１０’’は、基材１００、酸化物層２００、感知膜３００、正（＋）電極４００および負（−）電極５００においては構成要素が実質的に同一である。

【0040】

第１単位センサ１０’には、第１感知膜３００上にリガンド組成物６００’が配置される。本発明において、「配置」は、コーティング、吸着、蒸着などの方式により、所定の物質を感知膜３００の上部に均等に位置させるものと理解されるとよい。リガンド組成物６００’は、第１標的物質７００の糖化蛋白質７００’と結合し、糖化蛋白質７００’を感知膜３００上に付着させる役割を果たすことができる。このようなリガンド組成物６００’は、芳香族ボロン酸（ａｒｏｍａｔｉｃ ｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）を有効成分として含むことができ、具体的には、フェニル（ｐｈｅｎｙｌ）ボロン酸、ナフタレン（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）ボロン酸、フェナントレン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅ）ボロン酸、またはピレン（ｐｙｒｅｎｅ）ボロン酸のうちのいずれか１つを含む物質であり得る。図３の（ａ）はフェニルボロン酸、（ｂ）はナフタレン−１ボロン酸、（ｃ）は９−フェナントレンボロン酸、（ｄ）はピレン−１ボロン酸の化学式を示す。
糖化蛋白質７００’は、糖化ヒト血清アルブミン（ｇｌｙｃａｔｅｄ ｈｕｍａｎ ｓｅｒｕｍ ａｌｂｕｍｉｎ、ｇＨＳＡ）、糖化ＩｇＧ、糖化ＩｇＭのうちのいずれか１つであり得る。

【0041】

第２単位センサ１０’’には、第２感知膜３００上にレセプター６００’’が配置される。レセプター６００’’は、第１または第２標的物質７００である糖化蛋白質７００’または蛋白質７００’’と結合し、糖化蛋白質７００’または蛋白質７００’’を感知膜３００上に付着させる役割を果たすことができる。このようなレセプター６００’’は、酵素基質、リガンド、アミノ酸、ペプチド、蛋白質、核酸、脂質および炭水化物からなる群より選択される物質であり得、好ましくは、チロキシン（ｔｈｙｒｏｘｉｎｅ）であり得る。

【0042】

蛋白質７００’’は、ヒト血清アルブミン（ｈｕｍａｎ ｓｅｒｕｍ ａｌｂｕｍｉｎ、ＨＳＡ）、ＩｇＧ、ＩｇＭのうちのいずれか１つであり得る。

【0043】

このような単位センサ１０は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳ−ＦＥＴ）と類似の構造を有し、感知膜３００がチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）、正（＋）電極４００がソース（ｓｏｕｒｃｅ）電極、負（−）電極５００がドレイン（ｄｒａｉｎ）電極の役割を果たすことができる。一方、携帯用糖化蛋白質測定基材１００に、他の負（−）電極であるゲート電極８００を形成することができる。特に、感知膜３００を構成する物質として、半導体特性を有する炭素ナノチューブが用いられると、単位センサ１０は、炭素ナノチューブ電界効果トランジスタ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＣＮＴ−ＦＥＴ）として機能することができる。

【0044】

唾液内に存在する糖化蛋白質７００’は、第１単位センサ１０’のリガンド組成物６００’と結合し、第１感知膜３００上に付着することにより、第１単位センサ１０’に流れる電流値を変化させることができる。すなわち、第１感知膜３００がリガンド組成物６００’を介在して糖化蛋白質７００’に連結され、第１感知膜３００に電流の変化が誘発可能である。また、唾液内に存在する糖化蛋白質７００’または蛋白質７００’’は、第２単位センサ１０’’のレセプター６００’’と結合し、第２感知膜３００上に付着することにより、第２単位センサ１０’’に流れる電流値を変化させることができる。すなわち、第２感知膜３００がレセプター６００’’を介在して糖化蛋白質７００’または蛋白質７００’’に連結され、第２感知膜３００に電流の変化が誘発可能である。したがって、一定の検出溶液［すなわち、唾液（ｓａｌｉｖａ）］内に糖化蛋白質７００’または蛋白質７００’’が含まれた量に応じて、第１単位センサ１０’または第２単位センサ１０’’の内部に流れる電流の量が変化できる。

【0045】

一方、図２の糖化蛋白質測定センサには、単位センサ１０を２つ配置するものとして示しているが、これに限定されず、本発明の実施目的に応じて単位センサ１０の個数を増加させることができる。一例として、単位センサ１０を４つ配置すれば、第１単位センサ１０’および第２単位センサ１０’’をそれぞれ１つずつさらに追加してもよい。

【0046】

正（＋）電極４００は、単位センサ１０が少なくとも２つ以上配置される糖化蛋白質測定センサにおいて、個別電極４００としてソース電極の役割を果たすことができる。また、正（＋）電極４００は、図２に示された電極の大きさ、形態などに限定されるものではなく、正（＋）電極４００がソース電極の役割を果たす範囲内で多様に変形可能である。

【0047】

また、さらに図２を参照すれば、負（−）電極５００は、単位センサ１０が少なくとも２つ以上配置される糖化蛋白質測定センサにおいて、共通電極５００、一例として、第１単位センサ１０’および第２単位センサ１０’’が共有する同一の電極として機能することができる。共通電極５００は、複数の単位センサ１０に連結され、電圧印加手段（図示せず）からグラウンド電圧が印加されてドレイン電極の役割を果たすことができる。

【0048】

一方、電圧印加手段は、正（＋）電極４００と接触してプラス電圧を印加することができる。また、電圧印加手段は、負（−）電極５００と接触してグラウンド電圧を印加することができ、このように前記電圧印加手段から各電極に電圧が印加された時に、正（＋）電極４００および負（−）電極５００に連結された端子部９２０（図６参照）を経て、各単位センサにおける電流の変化を測定することができる。

【0049】

特に、第１単位センサ１０’に流れる電流の変化量と、第２単位センサ１０’’に流れる電流の変化量とを測定することにより、第１単位センサ１０’で検出した糖化蛋白質の数値と、第２単位センサ１０’’で検出した蛋白質の総数値（糖化蛋白質および蛋白質の数値）とを比較することができる。すなわち、ｇＨＳＡ／ｔｏｔａｌ ＨＳＡ（ｇＨＳＡ＋ＨＳＡ）の値、つまり、糖尿病患者の唾液内に存在する総蛋白質中においてどの程度が糖化蛋白質に変化したかを測定することにより、被検診者が糖尿病患者に該当するかを判定することができる。例えば、前記値が１４％以上と測定されると、総蛋白質中の１４％が糖化されたものであって、被検診者は糖尿病患者と判定することができる。

【0050】

実施形態
以下の実施形態では、本発明の糖化蛋白質測定センサ（ＣＮＴ−ＦＥＴ）を製造した後、糖化蛋白質と炭素ナノチューブとが結合して誘発される電流の変化を確認した。

【0051】

本発明の糖化蛋白質測定センサの製造のために使用した材料は次の通りである。
直径０．７ｎｍ〜１．４ｎｍおよび長さ２０ｎｍ〜８０ｎｍを有する単一壁ＣＮＴを用いた。糖化蛋白質測定センサは、標準フォトリソグラフィおよびリフトオフ工程を用いて製造した。芳香族ボロン酸としては、ピレンボロン酸、９−フェナントレンボロン酸、ナフタレン−１ボロン酸、フェニルボロン酸を使用した。このほか、ソルビトール、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、エタノール、ｇＨＳＡ（アルブミン１モルあたり１−５モルのｆｒｕｃｔｏｓａｍｉｎｅを含む）およびＭＯＰＳを用意した。

【0052】

本発明の糖化蛋白質測定センサの製造過程およびｇＨＳＡの測定は次の通りである。

【0053】

芳香族ボロン酸はＤＭＦで溶解した。芳香族ボロン酸の最適なコーティング濃度は、ＤＭＦで連続的な希釈を行った後、ＣＮＴ−ＦＥＴに適用して決定した。蒸発を防ぐために、密閉容器で４ｍｌの芳香族ボロン酸の溶解したＤＭＦ混合液を、常温で３０分間、ＣＮＴ−ＦＥＴに培養した。培養後、ＣＮＴ−ＦＥＴをエタノールで洗浄後、常温で１時間空気中で乾燥した。ＣＮＴ−ＦＥＴの基準インピーダンス値は、４ｍｌの０．１Ｍ ＭＯＰＳ ｐＨ７．５、５ｍＭ ＭｇＣｌ₂（結合バッファー）をＣＮＴ−ＦＥＴに約３０秒間添加し、その後、同一のバッファーにある４μｌのｇＨＳＡをＣＮＴ−ＦＥＴに添加した後、インピーダンス値の変化を追加的に２分間さらに測定した後に得た。ｇＨＳＡ測定に対するインピーダンス値を、当該バッファー基準値にノーマル化した。ＣＮＴ−ＦＥＴに結合する標的物質の電気的特性を、ＣＮＴ−ＦＥＴのソースおよびドレイン電極に電気的接触させる低電流測定システムを用いて測定した。１００ｍＶのソース／ドレインバイアスを電気信号を測定する間に維持し、パルス幅は１秒であった。

【0054】

図４は、本発明の一実施形態にかかるリガンド組成物と糖化蛋白質との結合を示す図である。

【0055】

図４を参照すれば、第１単位センサ１０’の第１感知膜３００上に配置されたリガンド組成物６００’と糖化蛋白質７００’との結合を確認することができる。

【0056】

糖化過程の初期産物であるＮ−リンクされたフルクトサミン−蛋白質付加体（ｆｒｕｃｔｏｓａｍｉｎｅ−ｐｒｏｔｅｉｎ ａｄｄｕｃｔ）は、ボロン酸と共有エステル結合を形成可能な１，２−シスジオール（１，２−ｃｉｓ ｄｉｏｌ）を有する。ボロン酸は平面型であるので、単に平面型シスジオールと結合を形成することができる。固定化された（ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ）アミノ−フェニルボロン酸は、この立体特異的結合（ｓｔｅｒｅｏ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｂｏｎｄ）の形成により、第１センサ１０の標的物質７００である糖化蛋白質７００’に対する親和性リガンド組成物６００’として使用できる。

【0057】

図５は、本発明の一実施形態にかかる芳香族ボロン酸と糖化ヒト血清アルブミン（ｇＨＳＡ）との結合される状態を示す図である。

【0058】

図５を参照すれば、標的物質を含む検出溶液が適用される時（図５の矢印表示）、ピレン−１ボロン酸のコーティングされたＣＮＴ−ＦＥＴ（太い実線）は、コーティングされていないＣＮＴ−ＦＥＴ（点線）と比較してインピーダンスの変化が大きく生じることが分かる。これから、ｇＨＳＡが芳香族ボロン酸の配置されたＣＮＴ−ＦＥＴに付着し、ＣＮＴ−ＦＥＴの内部に流れる電流の量が変化可能であることを確認することができる。

【0059】

携帯用糖化蛋白質測定装置の構成
図６は、本発明の一実施形態にかかる携帯用糖化蛋白質測定装置を示す図である。図６の（ａ）は携帯用糖化蛋白質測定装置の平面図、（ｂ）は側面図を示す。

【0060】

図６を参照すれば、本発明の一実施形態にかかる携帯用糖化蛋白質測定装置は、センサボディ９００と、端子部９２０とを含む。

【0061】

センサボディ９００は、携帯用糖化蛋白質測定基材１００または糖化蛋白質測定センサをカバーし、外部の検出溶液、衝撃から携帯用糖化蛋白質測定装置を保護することができ、携帯用糖化蛋白質測定装置の外観を構成することができる。センサボディ９００の材質は、プラスチックであることが好ましいが、糖化蛋白質測定センサをカバーし、外観を構成できる範囲内であれば他の材質を使用しても構わない。

【0062】

センサボディ９００は、唾液を通過させることができる複数のホール９１０が形成できる。複数のホール９１０を通して唾液が通過して、センサボディ９００の内部に存在する糖化蛋白質測定センサに接触することができる。

【0063】

センサボディ９００には、唾液を保持可能な溝９３０が形成されていることが好ましい。溝９３０を具備することにより、使用者は、溝９３０に唾を吐いたり、すでに体内から分離された唾を容易に移して糖化蛋白質の数値を測定することができる。

【0064】

一方、携帯用糖化蛋白質測定装置は、単位センサ１０をカバーするセンサカバー部材（図示せず）をさらに含むことができる。センサカバー部材の材質は、プラスチックを含むことができる。センサカバー部材には複数の微細孔が形成されていて、検出溶液に存在する標的物質７００、例えば、唾液内に存在する糖化蛋白質７００’および蛋白質７００’’だけが微細孔を通過して、リガンド組成物６００’およびレセプター６００’’と結合可能になる。

【0065】

端子部９２０は、糖化蛋白質測定センサ１０に連結されて形成され、センサボディ９００の外部に突出することができる。端子部９２０の配線９２１、９２２、９２３、９２４は、それぞれ第１単位センサ１０’に連結される正（＋）電極４００、第２単位センサ１０’に連結される正（＋）電極４００、負（−）電極５００、ゲート電極８００に連結される。もちろん、単位センサ１０の増加に応じて配線の個数も変化可能である。

【0066】

図７は、本発明の一実施形態にかかる携帯用糖化蛋白質測定装置をリーダ部に連結した構成を示す図である。

【0067】

図７を参照すれば、本発明の携帯用糖化蛋白質測定装置は、リーダ部１０００をさらに含むことができる。リーダ部１０００は、センサボディ９００と脱着可能であり、端子部９２０が挿入可能な端子部ホール（図示せず）が形成されている。リーダ部１０００に端子部９２０が挿入され、リーダ部１０００の制御部（図示せず）に糖化蛋白質および蛋白質の数値に関する電流信号を伝達することにより、リーダ部１０００で糖化蛋白質および蛋白質の数値を分析してｇＨＳＡ／ｔｏｔａｌ ＨＳＡ（ｇＨＳＡ＋ＨＳＡ）の値を計算することができる。ｇＨＳＡ／ｔｏｔａｌ ＨＳＡ（ｇＨＳＡ＋ＨＳＡ）の値は、リーダ部１０００に備えられた表示部１０１０を通して表示されてもよい。

【0068】

一方、リーダ部１０００に限定されず、端子部９２０にコンピュータ、スマートフォンなどの他の端末を連結し、電流の信号を分析して糖化蛋白質の数値を測定することができる。本発明の携帯用糖化蛋白質測定装置は、綿棒や体温計のような大きさに安価に製作され、使い捨てで簡単に糖化蛋白質の数値を測定することができる。

【0069】

本発明は、採血の過程を経る必要なく、糖化蛋白質と結合するリガンド組成物を含む糖化蛋白質測定センサに単に唾液を接触させるだけで糖化蛋白質の数値をリアルタイムで容易に測定することができるという利点がある。また、本発明は、相対的にＣＮＴと標的物質の糖化蛋白質との間の距離が短く、測定精度が向上するだけでなく、製造過程が簡単であるという利点がある。

【0070】

本発明は、上述のように好ましい実施形態を挙げて図示および説明したが、上記の実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲内で当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変形および変更が可能である。そのような変形例および変更例は、本発明と添付した特許請求の範囲の範囲内に属する。

【符号の説明】

【0071】

１０ 単位センサ
１０’ 第１単位センサ
１０’’ 第２単位センサ
１００ 基材、携帯用糖化蛋白質測定基材
２００ 酸化物層
３００ 感知膜
４００、４００’、４００’’ 正（＋）電極、ソース電極
５００、５００’、５００’’ 負（−）電極、ドレイン電極
６００’ リガンド組成物
６００’’ レセプター
７００ 標的物質
７００’ 糖化蛋白質
７００’’ 蛋白質
８００ ゲート電極
９００ センサボディ
９１０ 複数のホール
９２０ 端子部
９３０ 溝
１０００ リーダ部
１０１０ 表示部

【図1】

【図2】

【図3(a)】

【図3(b)】

【図3(c)】

【図3(d)】

【図4】

【図5】

【図6(a)】

【図6(b)】

【図7(a)】

【図7(b)】