特開2024-27660IP Force 特許公報全文掲載

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バイオセンサ、バイオセンサ用電極、及び、バイオセンサ用電極の製造方法

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】検出対象物質を従来よりも高感度で検出することができるバイオセンサ、バイオセンサ用電極、及び、バイオセンサ用電極の製造方法を提供する。
【解決手段】バイオセンサ１０では、試料２０ａ内に浸漬する電極をナノ多孔質構造からなるナノ多孔質電極１６とし、試料２０ａ内に含まれる検出対象物質がナノ多孔質電極１６に結合することにより生じるナノ多孔質電極１６の電荷密度の変化を検出する。バイオセンサ１０は、試料２０ａ内に浸漬させる電極をナノ多孔質電極１６とすることにより、試料２０ａ内に浸漬する電極表面において、試料２０ａ内に含まれる夾雑物の、ナノ多孔質電極１６に対する非特異吸着が抑制され、検出対象物質を従来よりも高感度で検出することができる。
【選択図】図１

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、検出対象物質との選択性を高めた構成を採用した場合であっても、夾雑物を多数含む試料を対象とした測定では、夾雑物由来の応答ノイズの影響が大きいという問題があった。そのため、バイオセンサでは、試料内に含まれる夾雑物から検出対象物質を選択的に認識して、検出対象物質を高感度で検出することが望まれている。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明に係るバイオセンサは、試料内に浸漬される電極を備え、前記試料内に含まれる検出対象物質が前記電極に結合することにより生じる前記電極の電荷密度の変化を検出するバイオセンサであって、前記電極は、ナノ多孔質構造を表面に有するナノ多孔質電極である。

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明によれば、試料内に浸漬させる電極をナノ多孔質電極とすることにより、当該試料内に含まれる夾雑物の、ナノ多孔質電極に対する非特異吸着が抑制され、検出対象物質を従来よりも高感度で検出することができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本バイオセンサの構成を示す概略図である。
【図2】 ２Ａは、ナノ多孔質電極の断面構成を示す断面図であり、２Ｂは、ナノ多孔質電極の表面のＦＥ－ＳＥＭ画像である。
【図3】 ３Ａは、ナノ多孔質電極の製造に用いる積層基板の断面構成を示す断面図であり、３Ｂは、積層基板の合金層を脱合金化処理して形成されたナノ多孔質電極の断面構成を示す断面図である。
【図4】 ４Ａは、Ａｕ‐Ａｇ合金電極の表面のＦＥ－ＳＥＭ画像であり、４Ｂは、ナノ多孔質電極の表面のＦＥ－ＳＥＭ画像である。
【図5】 ５Ａは、平面金電極における電流－電位曲線と電極浸漬前後のＨＳＡの測定結果とを示すグラフであり、５Ｂは、Ａｕ－Ａｇ合金電極における電流－電位曲線と電極浸漬前後のＨＳＡの測定結果とを示すグラフであり、５Ｃは、ナノ多孔質金電極における電流－電位曲線と電極浸漬前後のＨＳＡの測定結果とを示すグラフである。
【図6】 ６Ａは、インピーダンスの虚数成分及び実数成分からプロットしたナイキスト線図を示すグラフであり、６Ｂは、平面金電極とナノ多孔質金電極とに関する電荷移動抵抗値Ｒｃｔの測定結果を示すグラフである。
【図7】 ７Ａは、平面金電極の表面のＦＥ－ＳＥＭ画像であり、７Ｂは、７Ａの平面金電極をアルブミン含有Ｆｅ（III）溶液に浸漬させる時間を変えて測定した、平面金電極の電流－電位曲線を示すグラフである。
【図8】 ８Ａは、Ａｕ‐Ａｇ合金電極を硝酸水溶液に５分間浸漬させて作製したナノ多孔質金電極の表面のＦＥ－ＳＥＭ画像であり、８Ｂは、８Ａのナノ多孔質金電極をアルブミン含有Ｆｅ（III）溶液に浸漬させる時間を変えて測定した、ナノ多孔質金電極の電流－電位曲線を示すグラフである。
【図9】 ９Ａは、Ａｕ‐Ａｇ合金電極を硝酸水溶液に１５分間浸漬させて作製したナノ多孔質金電極の表面のＦＥ－ＳＥＭ画像であり、９Ｂは、９Ａのナノ多孔質金電極をアルブミン含有Ｆｅ（III）溶液に浸漬させる時間を変えて測定した電流－電位曲線を示すグラフである。
【図10】 １０Ａは、Ａｕ‐Ａｇ合金電極を硝酸水溶液に３０分間浸漬させて作製したナノ多孔質金電極の表面のＦＥ－ＳＥＭ画像であり、１０Ｂは、１０Ａのナノ多孔質金電極をアルブミン含有Ｆｅ（III）溶液に浸漬させる時間を変えて測定した電流－電位曲線を示すグラフである。
【図11】 １１Ａは、Ａｕ‐Ａｇ合金電極を硝酸水溶液に６０分間浸漬させて作製したナノ多孔質金電極の表面のＦＥ－ＳＥＭ画像であり、１１Ｂは、１１Ａのナノ多孔質金電極をアルブミン含有Ｆｅ（III）溶液に浸漬させる時間を変えて測定した電流－電位曲線を示すグラフである。
【図12】 Ａｕ‐Ａｇ合金電極の表面における接触角の測定結果と、５分間、１５分間、３０分間、６０分間、硝酸水溶液に浸漬させて作製した各ナノ多孔質金電極の表面における接触角の測定結果とを示すグラフである。
【図13】 １３Ａは、ＩｇＧ含有Ｆｅ（III）溶液に浸漬させた平面金電極に関して、ＣＶ測定によって得られた電流－電位曲線を示すグラフであり、１３Ｂは、ＩｇＧ含有Ｆｅ（III）溶液に浸漬させたナノ多孔質金電極に関して、ＣＶ測定によって得られた電流－電位曲線を示すグラフである。
【図14】 １４Ａは、ヘミン濃度を変えた溶液に浸漬させた平面金電極に関して電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフであり、１４Ｂは、ヘミン濃度を変えた溶液に浸漬させたナノ多孔質金電極に関して電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図15】 １５Ａは、ヘミンを含有させていない溶液に平面金電極を浸漬し、当該溶液のＨＳＡ濃度を変えたときの電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフであり、１５Ｂは、ヘミンを含有させた溶液に平面金電極を浸漬し、当該溶液のＨＳＡ濃度を変えたときの電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図16】 １６Ａは、ヘミンを含有させていない溶液にナノ多孔質金電極を浸漬し、当該溶液のＨＳＡ濃度を変えたときの電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフであり、１６Ｂは、ヘミンを含有させた溶液にナノ多孔質金電極を浸漬し、当該溶液のＨＳＡ濃度を変えたときの電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図17】 １７Ａは、ヘミンを含有させていない溶液に平面金電極を浸漬し、当該溶液のＩｇＧ濃度を変えたときの電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフであり、１７Ｂは、ヘミンを含有させた溶液に平面金電極を浸漬し、当該溶液のＩｇＧ濃度を変えたときの電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図18】 １８Ａは、ヘミンを含有させていない溶液にナノ多孔質金電極を浸漬し、当該溶液のＩｇＧ濃度を変えたときの電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフであり、１８Ｂは、ヘミンを含有させた溶液にナノ多孔質金電極を浸漬し、当該溶液のＩｇＧ濃度を変えたときの電位と電流との関係を調べた結果を示すグラフである。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

１０ バイオセンサ １４ ＦＥＴ（電界効果トランジスタ） １６ ナノ多孔質電極（バイオセンサ用電極） ２０ａ 試料

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