(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】
(24)【登録日】2023-07-04
(45)【発行日】2023-07-12
(54)【発明の名称】バイオセンサーユニット、アレイ化バイオセンサー及び計測方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/414 20060101AFI20230705BHJP
G01N 33/543 20060101ALI20230705BHJP
G01N 33/483 20060101ALI20230705BHJP
G01N 37/00 20060101ALI20230705BHJP
【ＦＩ】
G01N27/414 301R
G01N27/414 301N
G01N27/414 301V
G01N33/543 515A
G01N33/483 F
G01N37/00 102
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2021558434
(86)(22)【出願日】2020-11-18
(86)【国際出願番号】 JP2020043091
(87)【国際公開番号】W WO2021100790
(87)【国際公開日】2021-05-27
【審査請求日】2022-04-28
(31)【優先権主張番号】P 2019220708
(32)【優先日】2019-11-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】304024430
【氏名又は名称】国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
(74)【代理人】
【識別番号】110002332
【氏名又は名称】弁理士法人綾船国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高村 禅
(72)【発明者】
【氏名】下田 達也
(72)【発明者】
【氏名】フアン トゥエ チヨン
(72)【発明者】
【氏名】廣瀬 大亮
(72)【発明者】
【氏名】栗谷川 翔
(72)【発明者】
【氏名】山田 晃
【審査官】黒田 浩一
(56)【参考文献】
【文献】特表２００７－５０６０８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１２２０１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１０４１３０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１２－５０６５５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１３４８０４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２０２２５４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２１９５２０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】CHAROENKITAMORN, Kanokwan et al.，Electrochemical Immunoassay Using Open Circuit Potential Detection Labeled by Platinum Nanoparticles，sensors，2018年02月03日，Vol.18,No.2，444
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／００－２７／４９
Ｇ０１Ｎ ３３／４８－３３／９８
Ｃ１２Ｑ １／００－３／００
Ｃ１２Ｍ １／００－３／１０
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
Ｓｃｏｐｕｓ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アレイ化バイオセンサーを構成可能なバイオセンサーユニットであって、第１端子、第２端子、及び、前記第２端子に入力された第１信号に応じた第２信号を前記第１端子から出力させるか否かを制御する制御信号が入力される制御端子を有する半導体素子と；
前記第２端子の近傍に配置され、標識触媒を含む複合体を表面に固定化可能であり、前記表面の少なくとも一部が外部に露出される測定電極と；を備え、
前記第１信号は、前記測定電極から出力された信号と同一の信号、又は、前記測定電極から出力された信号の電位を反映した電位信号であって、前記測定電極に蓄積されている電荷量に応じた前記測定電極の開放回路電位を反映した信号から成り、
前記測定電極に固定された複合体の標識触媒と還元剤または酸化剤との化学反応により、前記測定電極に固定化された前記複合体の量に応じて、前記測定電極の開放回路電位が変化し、
前記第２端子と前記測定電極とが電気的に接続されている、
ことを特徴とするバイオセンサーユニット。
【請求項2】
前記測定電極の表面は、第１の材料により形成され、前記標識触媒は、前記第１の材料よりも高い触媒能力を有する第２の材料により形成された金属粒子である、
ことを特徴とする請求項１に記載のバイオセンサーユニット。
【請求項3】
前記第１の材料は金であり、前記標識触媒は白金ナノ粒子であり、
前記還元剤または酸化剤はヒドラジンである、
ことを特徴とする請求項２に記載のバイオセンサーユニット。
【請求項4】
前記半導体素子は半導体スイッチ素子であり、前記制御端子には、前記第１端子と前記第２端子との導通状態を制御する導通制御信号が、前記第２信号を前記第１端子から出力させるか否かを制御する制御信号として入力される、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のバイオセンサーユニット。
【請求項5】
前記半導体素子は電界効果トランジスタであり、前記第１端子はソース端子であり、
前記第２端子はドレイン端子であり、
前記制御端子はゲート端子である、
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のバイオセンサーユニット。
【請求項6】
第１方向及び第２方向を用いて定義される所定の格子の格子点の近傍ごとに配置された請求項１～５のいずれか一項に記載されたバイオセンサーユニットと；前記第１方向に沿って延び、その近傍に配置された複数のバイオセンサーユニットの制御端子に電気的に接続される第１配線を含み、前記バイオセンサーユニットごとの測定電極の開放回路電位を反映した電位情報の順次読み出しに際して利用される複数の配線と；
を備えることを特徴とするアレイ化バイオセンサー。
【請求項7】
第１平面に沿って、互いに電気的に接触しないように、第１方向へ延びる複数の第１配線と；前記第１平面と平行かつ離隔した第２平面に沿って、互いに電気的に接触せず、かつ、前記複数の第１配線と電気的に接触しないように、前記第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２配線と；
平面視した場合における前記複数の第１配線と前記複数の第２配線との交点のそれぞれの近傍位置に配置された請求項４又は５に記載のバイオセンサーユニットと；を備え、
前記制御端子は、その近傍に存在する第１配線と電気的に接続され、
前記第１端子は、その近傍に存在する第２配線と電気的に接続されている、
ことを特徴とするアレイ化バイオセンサー。
【請求項8】
前記バイオセンサーユニットごとの測定電極の少なくとも一部を外部に露出させる開口窓を形成する絶縁性の窓形成部材を更に備える、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のアレイ化バイオセンサー。
【請求項9】
前記測定電極の開放回路電位を反映した電圧を検出する際の基準電位となっている参照電極を更に備え、前記参照電極の表面の少なくとも一部が、外部に露出されている、
ことを特徴とする請求項６～８のいずれか一項に記載のアレイ化バイオセンサー。
【請求項10】
前記測定電極及び前記参照電極と協働して、溶液を収容する液収容空間を形成する絶縁性の枠部材を更に備える、ことを特徴とする請求項９に記載のアレイ化バイオセンサー。
【請求項11】
前記枠部材と協働して、前記液収容空間からの前記溶液の散逸を低減させる絶縁性の蓋部材を更に備える、ことを特徴とする請求項１０に記載のアレイ化バイオセンサー。
【請求項12】
請求項６～１１のいずれか一項に記載のアレイ化バイオセンサーを利用して行われる測定対象物に関する計測を行う計測方法であって、前記測定電極の露出表面に固定された前記複合体を形成する処理を行う複合体形成工程と；
前記測定電極の露出表面及び前記測定電極の開放回路電位を反映した電圧を検出する際の基準電位となっている参照電極の露出表面を前記還元剤又は前記酸化剤に対して暴露させる暴露工程と；
前記バイオセンサーユニットの測定電極ごとの開放回路電位が反映された電位情報を順次取得する電位情報取得工程と；
前記電位情報取得工程における取得結果に基づいて、前記測定電極ごとにおける前記複合体の固定化状態を解析する解析工程と；
を備えることを特徴とする計測方法。
【請求項13】
請求項７に記載のアレイ化バイオセンサーを利用して行われる測定対象物に関する計測を行う計測方法であって、前記測定電極の露出表面に固定された前記複合体を形成する処理を行う複合体形成工程と；
前記測定電極の露出表面及び前記測定電極の開放回路電位を反映した電圧を検出する際の基準電位となっている参照電極の露出表面を前記還元剤又は前記酸化剤に対して暴露させる暴露工程と；
前記複数の第１配線から選択された一の第１配線と、前記複数の第２配線から選択された一の第２配線との組合せを変化させつつ、前記組合せごとに特定されるバイオセンサーユニットの測定電極の開放回路電位が反映された前記特定されたバイオセンサーユニットの第２端子の電位値を、電位情報として取得する電位情報取得工程と；
前記電位情報取得工程における取得結果に基づいて、前記測定電極ごとにおける前記複合体の固定化状態を解析する解析工程と；
を備えることを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイオセンサーユニット、アレイ化バイオセンサー及び計測方法に関する。より詳細には、溶液中の生体物質の量を測定するアレイ化バイオセンサー、当該アレイ化バイオセンサーを構成する際に利用可能なバイオセンサーユニット、及び、当該アレイ化バイオセンサーを利用して行われる計測方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、バイオ計測の分野では、溶液中の生体分子の数を直接数える、ディジタルELISA（Digital Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay）の技術が発達している（例えば、非特許文献１参照。）。かかるディジタルELISAでは、微細化された高感度な抗原抗体反応検出器が、必要な測定分子数を十分上回る数（通常100～10万個程度）並列に配置される。そして、配列された当該抗原抗体反応検出器のそれぞれが１分子の有無を検出し、その検出結果を高速に読み出す。こうして読み出された検出結果に基づいて、分子が検出された測定点の数を数えることで、１分子レベルまでの超低濃度の測定を、検量線を用いずに絶対定量することが実現されている。
【0003】
また、高感度な抗原抗体反応を検出できる小型装置としては、アンペロメトリ型やボルタンメトリ型の電気化学センサーがあった（例えば、特許文献１参照）。
【0004】
ポテンシオメトリ型のセンサーを複数配置する計測法としては、CCD（Charge Coupled Device）型やCMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）型のイメージセンサの読み出し部を用いる計測法がある（例えば、特許文献２参照）。この計測法では、複数の測定電極の電位が順次読み出されるようになっている。
【0005】
抗原抗体反応を電位で検出する方法としては、非特許文献２のようにカーボン印刷電極上に固定化した１次抗体と、白金ナノ粒子で標識した２次抗体を用い、ヒドラジン添加時におけるカーボン印刷電極の電位、オープンサーキットポテンシャル（OCP：Open Circuit Potential）がシフトする現象を用いたものが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第５１８７７５９号
【文献】特開２０１８－１６５７２８号公報
【非特許文献】
【0007】
【文献】論文 Soo Hyeon Kim他,Lab Chip, 2012, 12, 4986－4991.
【文献】論文 Kanokwan Charoenkitamorn他,Sensors 2018, 18, 444.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記の非特許文献１に代表される、従来のディジタルELISAでは、１分子レベルの信号を読み出し可能とするために、酵素を用いた信号増幅を用いている。かかる信号増幅には、長時間を要する。また、従来のディジタルELISAでは、検出結果の読み出しに光学的な手法を用いるために、測定装置も大型で高価なものであった。
【0009】
また、安価、小型かつ高感度で抗原抗体反応を検出できる上記の特許文献１等のアンペロメトリ―型センサを複数配置する方法では、能動的に電圧を電極に印加し、溶液を通して流れる電流を測定している。このため、複数の電極を一つの溶液に露出すると、電極同士が干渉して正確に測定できない。
【0010】
一方、上記の特許文献２に記載されているポテンシオメトリ型のセンサーを複数配置する計測法では、対象物質はイオンである。このため、１分子を検出できる感度への発展性はなく、また、例えば、抗原抗体反応に応じた高感度な測定を行うことができない。
【0011】
また、上記の非特許文献２に記載の技術では、抗原抗体反応を電位で検出する方法であるが、カーボン印刷電極を測定電極に採用している。そして、複数の測定電極のそれぞれのOCPのシフト量を検出する。しかしながら、非特許文献２に記載の技術は、感度が高いとはいえず、１分子測定への発展性があるとはいえない。また、測定電極ごとのOCP測定に際しては、測定電極ごとに１本の信号取り出しの配線が必要になる。さらに、電極に用いるカーボンは微細化や、読み出し回路との集積化が困難である。
【0012】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、大量の検出点を有し、検出点ごとに測定対象とする生体分子の有無及びその量を高感度に測定でき、さらに、微細化が可能であり、かつ、検出点ごと検出結果を高速で読み出すことができるアレイ化バイオセンサー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】
【0013】
本発明のバイオセンサーユニットは、アレイ化バイオセンサーを構成可能なバイオセンサーユニットであって、第１端子、第２端子、及び、前記第２端子に入力された第１信号に応じた第２信号を前記第１端子から出力させるか否かを制御する制御信号が入力される制御端子を有する半導体素子と；前記第２端子の近傍に配置され、標識触媒を含む複合体を表面に固定化可能であり、前記表面の少なくとも一部が外部に露出される測定電極と；を備え、前記第１信号は、前記測定電極から出力された信号と同一の信号、又は、前記測定電極から出力された信号の電位を反映した電位信号であって、前記測定電極に蓄積されている電荷量に応じた前記測定電極の開放回路電位を反映した信号から成り、前記測定電極に固定された複合体の標識触媒と還元剤または酸化剤との化学反応により、前記測定電極に固定化された前記複合体の量に応じて、前記測定電極の開放回路電位が変化し、前記第２端子と前記測定電極とが電気的に接続されている、
ことを特徴とするバイオセンサーユニットである。
ことを特徴とするバイオセンサーユニットである。
【0014】
本発明のバイオセンサーユニットでは、前記測定電極の表面が、第１の材料により形成され、前記標識触媒を、前記第１の材料よりも高い触媒能力を有する第２の材料により形成された金属粒子とすることができる。ここで、前記第１の材料を金とし、前記標識触媒を白金ナノ粒子とし、前記還元剤または酸化剤をヒドラジンとすることができる。
【0017】
また、本発明のバイオセンサーユニットでは、前記半導体素子が半導体スイッチ素子であり、前記制御端子には、前記第１端子と前記第２端子との導通状態を制御する導通制御信号が、前記第２信号を前記第１端子から出力させるか否かを制御する制御信号として入力される、構成とすることができる。ここで、前記半導体素子が電界効果トランジスタであり、前記第１端子がソース端子であり、前記第２端子がドレイン端子であり、前記制御端子がゲート端子である、構成とすることができる。
【0018】
本発明のアレイ化バイオセンサーユニットは、第１方向及び第２方向を用いて定義される所定の格子の格子点の近傍ごとに配置された請求項１～７に記載されたバイオセンサーユニットと；前記第１方向に沿って延び、その近傍に配置された複数のバイオセンサーユニットの制御端子に電気的に接続される第１配線を含み、前記バイオセンサーユニットごとの測定電極の開放回路電位を反映した電位情報の順次読み出しに際して利用される複数の配線と；を備えることを特徴とするアレイ化バイオセンサーである。
【0019】
本発明のアレイ化バイオセンサーユニットでは、前記バイオセンサーが備える前記半導体素子が半導体スイッチ素子である場合には、第１平面に沿って、互いに電気的に接触しないように、第１方向へ延びる複数の第１配線と；前記第１平面と平行かつ離隔した第２平面に沿って、互いに電気的に接触せず、かつ、前記複数の第１配線と電気的に接触しないように、前記第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２配線と；平面視した場合における前記複数の第１配線と前記複数の第２配線との交点のそれぞれの近傍位置に配置された前記バイオセンサーユニットと；を備え、前記制御端子は、その近傍に存在する第１配線と電気的に接続され、前記第１端子は、その近傍に存在する第２配線と電気的に接続されている、構成とすることができる。
【0020】
また、本発明のアレイ化バイオセンサーユニットでは、前記バイオセンサーユニットごとの測定電極の少なくとも一部を外部に露出させる開口窓を形成する絶縁性の窓形成部材を更に備える、構成とすることができる。
【0021】
また、本発明のアレイ化バイオセンサーユニットでは、前記測定電極の開放回路電位を反映した電圧を検出する際の基準電位となっている参照電極を更に備え、前記参照電極の表面の少なくとも一部が、外部に露出されている、構成とすることができる。
【0022】
ここで、前記測定電極、前記窓形成部材及び前記参照電極と協働して、溶液を収容する液収容空間を形成する絶縁性の枠部材を更に備える、構成とすることができる。この場合には、前記枠部材と協働して、前記液収容空間からの前記溶液の散逸を低減させる絶縁性の蓋部材を更に備える、構成とすることができる。
【0023】
本発明の計測方法は、本発明のアレイ化バイオセンサーを利用して行われる測定対象物に関する計測を行う計測方法であって、前記測定電極の露出表面に固定された前記複合体を形成する処理を行う複合体形成処理工程と；前記測定電極の露出表面及び前記測定電極の開放回路電位を反映した電圧を検出する際の基準電位となっている参照電極の露出表面を前記還元剤又は前記酸化剤に対して暴露させる暴露工程と；前記バイオセンサーユニットの測定電極ごとの開放回路電位が反映された電位情報を順次取得する電位情報取得工程と；前記電位情報取得工程における取得結果に基づいて、前記測定電極ごとにおける前記複合体の固定化状態を解析する解析工程と；を備えることを特徴とする計測方法である。
【0024】
本発明の計測方法では、前記アレイ化バイオセンサーが備える前記バイオセンサーユニットにおける前記半導体素子が半導体スイッチ素子である場合に、前記測定電極の露出表面に固定された前記複合体を形成する処理を行う複合体形成処理工程と；前記測定電極の露出表面及び前記測定電極の開放回路電位を反映した電圧を検出する際の基準電位となっている参照電極の露出表面を前記還元剤又は前記酸化剤に対して暴露させる暴露工程と；前記複数の第１配線から選択された一の第１配線と、前記複数の第２配線から選択された一の第２配線との組合せを変化させつつ、前記組合せごとに特定されるバイオセンサーユニットの測定電極の開放回路電位が反映された前記特定されたバイオセンサーユニットの第２端子の電位値を、電位情報として取得する電位情報取得工程と；前記電位情報取得工程における取得結果に基づいて、前記測定電極ごとにおける前記複合体の固定化状態を解析する解析工程と；を備える計測方法とすることができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明のアレイ化バイオセンサーによれば、大量の検出点ごとに、測定対象とする生体分子の有無及びその量を高感度に検出でき、さらに、総検出点数の平方根程度の信号配線で全ての測定点の信号を読み出すことができるので、微細化が可能であり、かつ、検出点ごと検出結果を高速で読み出すことができるアレイ化バイオセンサーを実現することができる。また、本発明のバイオセンサーユニットによれば、本発明のアレイ化バイオセンサーを容易に構築することができる。また、本発明の計測方法によれば、本発明のアレイ化バイオセンサーによる検出結果に基づいて、迅速に、検出点ごと検出結果を高速で読み出し、読み出し結果に基づく検出点ごとの測定対象とする生体分子の有無及びその量を高感度で解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】第１実施形態のアレイ化バイオセンサーの概略的な外観構成を示す図である。
【0027】
【0028】
【図8】評価用デバイスの構成を説明するための図である。
【図9】サンドイッチ構造の複合体を測定電極に固定する手順を説明するための図である。
【図10】評価＃１における実施例１、比較例１及び比較例２の測定電極のＯＣＰの検出結果の時間変化を示す図である。
【図11】評価＃２で用いられる複合体の構造を説明するための図である。
【図13】評価＃２における実施例２及び比較例３の測定電極のＯＣＰの検出結果の時間変化を示す図である。
【図14】評価＃３で用いられる複合体の構造を説明するための図である。
【図16】評価＃３における実施例３及び比較例４の測定電極のＯＣＰの検出結果の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【0029】
１００Ａ，Ｂ … アレイ化バイオセンサー
１００Ｅ … 評価用デバイス
１１０Ａ，Ｂ … 回路要素形成体
１１１ … 基板
１１２ … 絶縁層
１２０ … 枠部材
１３０ … 蓋部材
１４０ … 液収容空間
１００Ｅ … 評価用デバイス
１１０Ａ，Ｂ … 回路要素形成体
１１１ … 基板
１１２ … 絶縁層
１２０ … 枠部材
１３０ … 蓋部材
１４０ … 液収容空間
【0030】
２１０j … ゲート配線（第１配線）
２２０k … ソース配線（第２配線）
２３０jk … バイオセンサーユニット
２３１jk … 第２の電界効果トランジスタ（半導体スイッチ素子、半導体素子）
２３２jk … 測定電極
２３２Ｗjk … 開口窓
２２０k … ソース配線（第２配線）
２３０jk … バイオセンサーユニット
２３１jk … 第２の電界効果トランジスタ（半導体スイッチ素子、半導体素子）
２３２jk … 測定電極
２３２Ｗjk … 開口窓
【0031】
２４０ … 参照電極
２４０Ｅ … 参照電極
２５０ … チャンネルストッパ部
２６０ … 窓形成部材（レジスト・パッシベーション層）
２８０jk … バイオセンサーユニット
２８１jk … 第１の電界効果トランジスタ
２８５jk … 定電流回路
２４０Ｅ … 参照電極
２５０ … チャンネルストッパ部
２６０ … 窓形成部材（レジスト・パッシベーション層）
２８０jk … バイオセンサーユニット
２８１jk … 第１の電界効果トランジスタ
２８５jk … 定電流回路
【0032】
３１０ … サンドイッチ構造の複合体
３１１ … 被認識分子
３１２ … 第１認識分子
３１３ … 第２認識分子
３１４ … 標識触媒
３１５ … ブロッキング剤（ＢＳＡ）
３１９ … 酸化剤又は還元剤
３１１ … 被認識分子
３１２ … 第１認識分子
３１３ … 第２認識分子
３１４ … 標識触媒
３１５ … ブロッキング剤（ＢＳＡ）
３１９ … 酸化剤又は還元剤
【0033】
３２０ … 複合体
３２１ … 被認識分子
３２２ … 認識分子
３２３ … 標識触媒
３２９ … 酸化剤又は還元剤
３２１ … 被認識分子
３２２ … 認識分子
３２３ … 標識触媒
３２９ … 酸化剤又は還元剤
【0034】
３３０ … 複合体
３３１ … 被認識分子
３３２ … 表面固定化可能分子
３３３ … 第１認識分子
３３４ … 第２認識分子
３３５ … 標識触媒担持分子
３３６ … 標識触媒
３３９ … 酸化剤又は還元剤
３３１ … 被認識分子
３３２ … 表面固定化可能分子
３３３ … 第１認識分子
３３４ … 第２認識分子
３３５ … 標識触媒担持分子
３３６ … 標識触媒
３３９ … 酸化剤又は還元剤
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0036】
【0037】
＜構成＞
図１には、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａの概略的な外観構成が示されている。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）により総合的に示されるように、アレイ化バイオセンサー１００Ａは、回路要素形成体１１０Ａと、枠部材１２０と、蓋部材１３０とを備えている。ここで、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の状態のアレイ化バイオセンサー１００Ａから、蓋部材１３０を取り外した状態におけるアレイ化バイオセンサー１００Ａの概略的な外観構成が示されている。
図１には、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａの概略的な外観構成が示されている。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）により総合的に示されるように、アレイ化バイオセンサー１００Ａは、回路要素形成体１１０Ａと、枠部材１２０と、蓋部材１３０とを備えている。ここで、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の状態のアレイ化バイオセンサー１００Ａから、蓋部材１３０を取り外した状態におけるアレイ化バイオセンサー１００Ａの概略的な外観構成が示されている。
【0038】
図１（Ａ）に示されるように、枠部材１２０は、回路要素形成体１１０Ａの上面（＋Ｚ方向側表面）上に配置されている。この枠部材１２０は、絶縁性材料により形成されている。
【0039】
また、蓋部材１３０は、枠部材１２０の上面上に配置されている。この蓋部材１３０は、絶縁性材料により形成されている。なお、第１実施形態では、蓋部材１３０には、蓋部材１３０の下方側（－Ｚ方向側）に形成されている液収容空間１４０（図１（Ｂ）参照）への溶液の注入、及び、液収容空間１４０からの溶液の排出のための孔が形成されている。
【0040】
ここで、枠部材１２０の材料及び蓋部材１３０は、液収容空間１４０に注入される溶液に対して耐食性が高い材料が選択される。
【0041】
なお、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａには、－Ｙ方向側から入力信号が入力され、＋Ｘ方向側から出力信号が出力されるようになっている。
【0042】
図２には、アレイ化バイオセンサー１００Ａにおけるバイオセンサー２３０jkの配置及び導体配線が、平面視で示されている。また、図３には、アレイ化バイオセンサー１００Ａの垂直断面図（図１におけるＡ－Ａ断面図）が示されている。
【0043】
図２及び図３を総合して示されるように、アレイ化バイオセンサー１００Ａでは、基板１１１の＋Ｚ方向側の略平面（第１平面）上に、互いに電気的に接触しないように互いにＸ軸方向に沿って離隔されて配置され、Ｙ軸方向に沿って延びるゲート配線２１０j（ｊ＝１，２，…，Ｍ）が形成されている。また、絶縁層１１２によりゲート配線２１０jと電気的に接触しない略平面（第２平面）上に、互いに電気的に接触しないように互いにＸ軸方向に沿って離隔されて配置され、Ｘ軸方向に沿って延びるソース配線２２０k（ｋ＝１，２，…，Ｎ）が形成されている。また、絶縁層１１２の＋Ｘ方向側端部の表面上には、参照電極２４０が形成されている。
【0044】
アレイ化バイオセンサー１００Ａでは、平面視におけるゲート配線２１０jとソース配線２２０kとの交点近傍にバイオセンサー２３０jkが形成されている。このバイオセンサー２３０jkは、ＣＭＯＳ型の電界効果トランジスタ２３１jk（以下、「ＦＥＴ２３１jk」とも記す）と、測定電極２３２jkとを備えている。
【0045】
ここで、ＦＥＴ２３１jkは、絶縁層１１２の+Ｚ方向側表面上に形成されている。また、ＦＥＴ２３１jkの周囲の絶縁層１１２の＋Ｚ方向側表面上には、ソース配線２２０kと絶縁層１１２との接触領域、測定電極２３２jkと絶縁層１１２との接触領域及び参照電極２４０の＋Ｚ方向側の表面領域を除いて、絶縁性材料からなるチャンネルストッパ部２５０が形成されている。
【0046】
また、測定電極２３２jkの＋Ｚ方向側の開口窓２３２Ｗjkの形成領域（すなわち、測定電極２３２jkの液収容空間１４０への露出領域）、及び、参照電極２４０の＋Ｚ方向側の表面領域を除いて、ソース配線２２０k、測定電極２３２jk及びチャンネルストッパ部２５０の＋Ｚ方向側表面上には、絶縁性材料からなるレジスト・パッシベーション層（窓形成部材）２６０が形成されている。この窓形成部材２６０が存在していることにより、液収容空間１４０に溶液が注入された場合に、測定電極２３２jkの露出表面及び参照電極２４０の＋Ｚ方向側表面が、当該溶液により暴露されるようになっている。
【0047】
図４には、回路要素形成体１１０Ａにおいて形成されている回路構成が示されている。この図４に示されるように、ＦＥＴ２３１jkのドレイン端子は、その近傍の測定電極２３２jkと電気的に接続されている。また、ＦＥＴ２３１jkのゲート端子は、その近傍のゲート配線２１０jと電気的に接続されている。また、ＦＥＴ２３１jkのソース端子は、その近傍のソース配線２２０kと電気的に接続されている。
【0048】
また、参照電極２４０には、参照電極２４０の電位を所定の基準電位値（例えば、接地レベル）とするための基準電位配線ＧＮＤが接続されている、この基準電位配線ＧＮＤを介して供給される基準電位値は、後述するゲート信号の信号レベルに対する基準電位値ともなっている。なお、上述のように入力信号には、基準電位配線ＧＮＤに供給される基準電位値の信号も含まれるが、図２では、基準電位配線ＧＮＤの図示を省略している。
【0049】
また、参照電極２４０には、配線ＶＲＥＦが接続されている。この配線ＶＲＥＦを介して参照電極２４０から供給される基準電位値の信号も、出力信号の１つとして、ソース配線２２０kを介した信号とともに、アレイ化バイオセンサー１００Ａから外部へ出力される。なお、図２では、配線ＶＲＥＦの図示を省略している。
【0050】
＜動作＞
次に、アレイ化バイオセンサー１００Ａの動作について、主に図４を参照して説明する。なお、アレイ化バイオセンサー１００Ａには、入力信号が入力されているものとする。
次に、アレイ化バイオセンサー１００Ａの動作について、主に図４を参照して説明する。なお、アレイ化バイオセンサー１００Ａには、入力信号が入力されているものとする。
【0051】
以下、当該入力信号のうち、基準電位配線ＧＮＤに供給される信号を「基準電位設定信号ＶＧ」と記すものとする。また、ゲート配線２１０jに供給されるゲート信号を「ゲート信号ＧＳj」と記すものとする。なお、ゲート信号ＧＳjの電位値は、ゲート配線２１０jに接続されたＦＥＴ２３１jk（ｋ＝１～Ｎ）をＯＮ状態とするＯＮ電位値と、ＦＥＴ２３１jk（ｋ＝１～Ｎ）をＯＦＦ状態とするＯＦＦ電位値とのいずれかとなるようになっている。
【0052】
また、アレイ化バイオセンサー１００Ａからの出力信号のうち、参照電極１４０から供給される基準電位信号を「基準電位信号ＶＲ」と記すものとする。また、ソース配線２２０kを介して供給されるソース信号を「ソース信号ＳＳk」と記すものとする。
【0053】
なお、当初においては、ゲート信号ＧＳjの全ての電位値は、ＯＦＦ電位値となっているものとする。この状態では、基準電位設定信号ＶＧの電位値と同電位となっている基準電位信号ＶＲのみが有意な電位値を有するようになっている。一方、測定電極２３２jkの全てがフローティング状態となっており、ソース信号ＳＳkの全ての電位値は、測定電極２３２jkのいずれの開放回路電位（以下、「ＯＣＰ」とも記す）を反映していない。
【0054】
次に、ゲート信号ＧＳj（ｊ＝１～Ｍ）から選択された１つのゲート信号ＧＳSの電位値がＯＮ電位値に設定されると、ゲート信号ＧＳsがゲート端子に入力しているＦＥＴ２３１s1～ＦＥＴ２３１sNの全てがＯＮ状態となり、ＦＥＴ２３１s1～ＦＥＴ２３１sNのそれぞれにおいてドレイン端子とソース端子とがほぼ同電位となる。すなわち、ＦＥＴ２３１sk（ｋ＝１～Ｎ）のソース端子の電位値が、ＦＥＴ２３１skのドレイン端子と電気的に接続されている測定電極２３２skのＯＣＰを正確に反映した有意な電位値となる。
【0055】
こうして有意な電位となったソース信号ＳＳ1～ＳＳNが、外部へ出力される。そして、ソース信号ＳＳ1～ＳＳNから選択されたソース信号ＳＳtの電位値と、基準電位信号ＶＲの電位値との電位差を検出することにより、測定電極２３２stのＯＣＰを正確に反映した電位情報が取得される。
【0056】
＜測定電極のＯＣＰについて＞
次いで、測定電極２３２jkのＯＣＰの変化について説明する。
次いで、測定電極２３２jkのＯＣＰの変化について説明する。
【0057】
測定電極２３２jkの表面には、図５に示されるように、標識触媒３１４を含む複合体３１を固定可能になっている。ここで、標識触媒３１４は、測定電極２３２jkの材料よりも触媒能力が高い材料から成る金属粒子となっている。例えば、測定電極２３２jkの材料としてＡｕを採用するとともに、標識触媒３１４として白金ナノ粒子を採用することができる。また、測定電極２３２jkの材料と標識触媒３１４の材料との組合せとしては、Ａｕと二酸化マンガンとの組合せ、ニッケルもしくはニッケル合金と白金との組合せ、ニッケルもしくはニッケル合金と金との組合せ、等を採用することができる。なお、測定電極２３２jkにこれらの材料を用いる場合は、表面がこれらの材料であれば良く、パターニングされたＡｕ等の電極の上に電解メッキするなどの方法で、微細電極を作成可能である。
【0058】
こうして測定電極２３２jkの表面に複合体３１０が固定された状態で、上述した液収容空間１４０に酸化剤又は還元剤３１９を含む溶液を注入すると、化学反応により、電子（ｅ-）を、測定電極２３２jkから奪う又は２０３測定電極２３２jkに供給する。この結果、主に測定電極２３２jkと当該溶液における電気二重層との間に形成されるキャパシタを構成している測定電極２３２jkに電荷が蓄積される。当該蓄積された電荷量と当該キャパシタの容量値Ｃに応じて、測定電極２３２jkのＯＣＰが変化する。
【0059】
上記のように、測定電極２３２jkのＯＣＰの値は、測定電極２３２jkに固定されている複合体３１０の量（数）によって応じて変化する。このため、測定電極２３２jkのＯＣＰを反映した電位情報を取得して解析することにより、測定電極２３２jkのそれぞれに固定されている複合体３１０の量を精度良く計測することができる。
【0060】
また、測定電極２３２jkの露出表面の面積が小さくなるほど、測定電極２３２jkの露出表面に固定可能な複合体３１０の量が減少し、測定電極２３２jkに蓄積可能な電荷量も減少する。また、測定電極２３２jkの露出表面の面積が小さくなるほど、上述した容量値Ｃも減少する。このため、蓄積された電荷量が同一であれば、測定電極２３２jkの露出表面の面積が小さくなるほど、測定電極２３２jkのＯＣＰが増加する。この結果、測定電極２３２jkの露出表面の面積が小さくなるほど、測定電極２３２jkの露出表面に固定された複合体９１０の量の計測精度が向上するので、測定電極２３２jkの露出表面の面積微細化により、究極的には１分子計測への発展が期待できる。
【0061】
なお、図５では、酸化剤又は還元剤３１９が還元剤として作用する例が示されている。測定電極２３２jkの材料としてＡｕを採用するとともに、標識触媒３１４として白金ナノ粒子を採用した場合には、酸化剤又は還元剤３１９としてヒドラジンを、非常に高感度な計測の観点から好適に採用することができる。
【0062】
なお、測定電極２３２jkの材料と標識触媒３１４の材料との組合せに応じて、ヒドラジン以外の酸化剤又は還元剤３１９を採用することができる。例えば、測定電極２３２jkの材料と標識触媒３１４の材料との組合せとして、Ａｕと二酸化マンガンとの組合せを採用した場合には、酸化剤又は還元剤３１９として過酸化水素水を採用することができる。
【0063】
また、図５では、被認識分子３１１と、被認識分子３１１と特異的に結合し、測定電極２３２jkの表面に固定化可能な第１認識分子３１２と、標識触媒３１４を担持し、被認識分子３１１と特異的に結合する第２認識分子３１３とから成る、いわゆるサンドイッチ型の複合体３１０が例示されている。こうしたサンドイッチ構造の複合体３１０は、第１認識分子３１２を測定電極２３２jkの露出表面への固定化処理を行い、固定化された第１認識分子３１２への被認識分子３１１の結合処理を行った後、標識触媒３２４を担持した第２認識分子３１３を、当該被認識分子３１１の結合処理を行うことにより形成できる。
【0064】
ここで、被認識分子３１１を測定対象物とすれば、測定電極２３２jkのＯＣＰを反映した電位情報を取得して解析することにより、測定電極２３２jkのそれぞれに固定されている測定対象物の量を精度良く計測することができる。
【0065】
以上説明したように、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａによれば、測定電極２３２jkのそれぞれのＯＣＰを精度良く反映した電位情報を取得することができるので、当該取得された電位情報を解析することにより、測定電極２３２jkのそれぞれの露出表面に固定化された複合体３１０の量（すなわち、検出対象物の量等を反映した情報）を高感度で計測することができる。
【0066】
なお、複合体３１０が検出対象物を含んでいる場合には、測定電極２３２jkのそれぞれのＯＣＰが直接的に反映している検出対象物の量を高感度で計測することができる。また、複合体３１０が検出対象物を含んでいない場合であっても、いわゆる競合法を適用することにより、複合体３１０とは異なる他複合体が含んでいる、検出対象物の量を間接的に高感度で計測することができる。
【0067】
また、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａによれば、検出点である測定電極２３２jkの総数の平方根程度の数の信号配線数（ゲート配線２１０j、ソース配線２２０k等の総数）により、測定電極２３２jkのそれぞれのＯＣＰに応じた電位情報を取得でき、かつ、検出点の選択のために半導体素子であるＦＥＴ２３１jkを採用しているので、微細化（高集積化）が可能である。
【0068】
また、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａによれば、検出点ごとのＯＣＰを反映した電位情報の読み出しのために、高速なスイッチ動作が可能なＦＥＴ２３１jkを採用しているので、当該電位情報の読み出しを高速に行うことができる。
【0069】
また、第１実施形態におけるバイオセンサーユニット２３０jkは、ＦＥＴ２３１jkと、当該ＦＥＴ２３１jkのドレイン端子と電気的に接続された測定電極２３２jkと、を備えているので、当該バイオセンサーユニット２３０jkを利用することにより、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａを容易に構成することができる。
【0070】
【0071】
＜構成＞
図６には、第２実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ｂの概略的な外観構成が示されている。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）により総合的に示されるように、アレイ化バイオセンサー１００Ｂは、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａと比べて、回路要素形成体１１０Ａに代えて回路要素形成体１１０Ｂを備える点のみが異なっている。
図６には、第２実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ｂの概略的な外観構成が示されている。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）により総合的に示されるように、アレイ化バイオセンサー１００Ｂは、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａと比べて、回路要素形成体１１０Ａに代えて回路要素形成体１１０Ｂを備える点のみが異なっている。
【0072】
図７には、回路要素形成体１１０Ｂにおいて形成されている回路構成が示されている。この図７に示されるように、第１実施形態におけるバイオセンサーユニット２３０jkに代えてバイオセンサーユニット２８０jkを備える点が、定電流回路２８５k及び定電圧配線ＶＤＤを更に備える点が異なっている。以下、これらの相違点に主に着目して説明する。
【0073】
バイオセンサーユニット２８０jkは、バイオセンサーユニット２３０jkと比べて、電界効果トランジスタ２８１jk（以下、「ＦＥＴ２８１jk」とも記す）を更に備えている。そして、ＦＥＴ２８１jkのドレイン端子は、定電圧配線ＶＤＤに電気的に接続されている。また、ＦＥＴ２８１jkのゲート端子は、測定電極２３２jkと電気的に接続されている。また、ＦＥＴ２８１jkのソース端子は、ＦＥＴ２３１jkのドレイン端子と電気的に接続されている。
【0074】
なお、ＦＥＴ２３１jkは、絶縁層１１２の＋Ｚ方向側表面上に形成される（図３参照）。
【0075】
上記のように構成されたバイオセンサーユニット２８０jkの測定電極２３２jkは、ＦＥＴ２３１jkがＯＮ状態にあるか否かにかかわらず、常時、ほぼ完全なフロート状態が維持される。すなわち、測定電極２３２jkについては、ＦＥＴ２３１jkがＯＮ状態であるか否かにかかわらず、他の回路要素との間に生じる寄生容量値が極小化されるともに、当該寄生容量値が変化しないようになっている。さらに、測定電極２３２jkのそれぞれの寄生容量値のばらつきが極小化されるようになっている。
【0076】
定電流回路２８５kの一方の端子は基準電位配線ＧＮＤに電気的に接続されている。また、定電流回路２８５kの他方の端子はソース配線２２０kに接続されている。
【0077】
定電流回路２８５jは、他方の端子に供給された電位値にかかわらず、当該他方の端子の電位値を変化されることなく、一定の電流を駆動する。こうした機能を有する定電圧回路については様々な構成が周知であるが、その性能、アレイ化バイオセンサー１１０Ｂとして実現すべき計測精度、及び、アレイ化バイオセンサー１１０Ｂの製造工程の簡易化の観点から、定電流回路２８５jの構成が選択される。
【0078】
定電圧配線ＶＤＤには、入力信号の１つとして定電圧設定信号ＶＤが、外部から入力される。定電圧設定信号ＶＤが外部から入力すると、ＦＥＴ２８１jkの全てのドレイン端子が所定の電位値に設定される。
【0079】
＜動作＞
次に、アレイ化バイオセンサー１００Ｂの動作について、主に図７を参照して説明する。なお、アレイ化バイオセンサー１００Ｂには、入力信号が入力されているものとする。
次に、アレイ化バイオセンサー１００Ｂの動作について、主に図７を参照して説明する。なお、アレイ化バイオセンサー１００Ｂには、入力信号が入力されているものとする。
【0080】
なお、当初においては、ゲート信号ＧＳjの全ての電位値は、ＯＦＦ電位値となっているものとする。この状態では、出力信号においては、基準電位設定信号ＶＧの電位値と同電位となっている基準電位信号ＶＲのみが有意な電位値を有するようになっている。一方、測定電極２３２jkの全てがフローティング状態となっており、ソース信号ＳＳkの全ての電位値は、測定電極２３２jkのいずれの開放回路電位（以下、「ＯＣＰ」とも記す）を反映していない。
【0081】
また、ＦＥＴ２８１jkのソース端子は、測定電極２３２jkの開放回路電位を反映した電位となっている。また、定電流回路２８５kが駆動すべき電流の経路（ＦＥＴ２８１jk、ＦＥＴ２８１jkを経由する経路）が設定されていない状態となっている。
【0082】
次に、ゲート信号ＧＳj（ｊ＝１～Ｍ）から選択された１つのゲート信号ＧＳSの電位値がＯＮ電位値に設定されると、ゲート信号ＧＳsがゲート端子に入力しているＦＥＴ２３１s1～ＦＥＴ２３１sNの全てがＯＮ状態となり、ＦＥＴ２３１s1～ＦＥＴ２３１sNのそれぞれにおいてドレイン端子とソース端子とがほぼ同電位となる。すなわち、ＦＥＴ２３１sk（ｋ＝１～Ｎ）のソース端子の電位値が、ＦＥＴ２３１skのドレイン端子と電気的に接続されている測定電極２３２skのＯＣＰを反映した有意な電位値となって、ソース配線２２０kに供給される。
【0083】
また、定電流回路２８５kが駆動すべき電流の経路が設定される。この結果、定電流回路２８５kが、ソース配線２２０kの電位値を変化させることなく、当該経路を介する一定の電流を駆動する。
【0084】
ここで、定電流回路２８５kが駆動する電流、すなわち、ＦＥＴ２８１jkのドレイン－ソース間を流れる電流が一定であることから、ＦＥＴ２８１jkのゲート－ソース間電圧が一定である状態が維持される。この結果、ソース配線２２０kに供給される電位値は、測定電極２３２ｓkのＯＣＰを正確に反映した電位値であることが維持される。
【0085】
こうして測定電極２３２S1～２３２SNのＯＣＰを正確に反映した電位となっているソース信号ＳＳ1～ＳＳNが、外部へ出力される。そして、ソース信号ＳＳ1～ＳＳNから選択されたソース信号ＳＳtの電位値と、基準電位信号ＶＲの電位値との電位差を検出することにより、測定電極２３２stのＯＣＰを正確に反映した電位情報が取得される。
【0086】
以上説明したように、第２実施形態のアレイ化バイオセンサー１１０Ｂによれば、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１１０Ａの場合と同様の効果を奏することができる。なお、第２実施形態のアレイ化バイオセンサー１１０Ｂによれば、測定電極２３２jkのそれぞれの寄生容量値のばらつきが極小化されるようになっているので、アレイ化バイオセンサー１１０Ａよりも精度の良い計測ができる。
【0087】
［実施形態の変形］
本発明は、上記の第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
本発明は、上記の第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【0088】
例えば、第１及び第２実施形態では、電位情報の順次取得のために半導体スイッチアレイ方式を採用した。これに対し、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサの場合と同様の構成により、電位情報の取得を順次行うようにしてもよい。
【0089】
また、第１及び第２実施形態では、いわゆるサンドイッチ構造の複合体を例示した。これに対し、標識触媒を担持した複合体であれば、当該サンドイッチ構造以外の構造となっている複合体を採用してもよい。
【0090】
また、第１及び第２実施形態では、窓形成部材を備えるようにした。これに対し、測定電極及び参照電極以外の導体が、液収容空間に露出しない構成とした場合には、窓形成部材を備えない構成とすることができる。あるいは、窓形成部材により測定電極及び参照電極以外の導体が、液収容空間に露出しない構成とした場合には、チャネルストッパー部２５０を備えない構成とすることができる。
【0091】
また、第１及び第２実施形態では、蓋部材を備えるようにした。これに対し、液収容空間からの溶液の散逸が殆どない操作のみで利用されるのであれば、蓋部材を備えない構成とすることができる。
【0092】
また、第１及び第２実施形態では、窓形成部材、枠部材及び蓋部材を備えるようにした。これに対し、アレイ化バイオセンサーの全体を、各種溶液内に挿入する運用をする場合には、測定電極及び参照電極以外の導体が、液収容空間に露出しない構成とすることにより、窓形成部材、枠部材及び蓋部材を備えない構成とすることができる。
【0093】
また、第２実施形態では、定電流回路を備えるようにした。これに対し、定電流回路に代えて抵抗素子を備えるようにしてもよい。また、第２実施形態では、これら定電流回路や抵抗素子を、バイオセンサーと同一の部材内に配置してあるが、ケーブルをはさんで測定機器側、すなわち、アレイ化バイオセンサーの外部に配置するようにしてもよい。
【0094】
また、第１及び第２実施形態では、基準電位配線と定電圧配線とを、別配線とした。これに対し、基準電位配線が、参照電極に接続されるともに、基準電位配線を出力信号用配線の１つとすることにより、定電圧配線を省略することができる。
【0095】
また、第１及び第２実施形態では、Ｍ個のゲート信号の全てを入力信号とした。これに対し、Ｍ個のゲート信号の１つを選択してＯＮ電位値とするゲート信号選択回路を、アレイ化バイオセンサーが備えるようにしてもよい。
【0096】
また、第１及び第２実施形態では、Ｎ個のソース信号の全てを出力信号とした。これに対し、Ｎ個のソース信号の１つを選択して出力するソース信号選択回路を、アレイ化バイオセンサーが備えるようにしてもよい。
【0097】
さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いかなる変形でも行うことができる。
【実施例】
【0098】
次に、本発明の実施例を説明する。
【0099】
＜実施形態のアレイ化バイオセンサー１００の製造の実施例＞
基板１１１には、酸化膜付きシリコン基板を用いた。
基板１１１には、酸化膜付きシリコン基板を用いた。
【0100】
基準電位配線ＧＮＤ及びゲート配線２１０jの形成に際しては、まず、リフトオフによるパターニングのために、フォトリソグラフィにより、レジストマスクを作成した。次に、基板１１１の＋Ｚ方向側表面に、スパッタによってＰｔを１００ｎｍ厚になるようにＰｔ金属膜を成膜し、基板１１１との密着のために、密着層としてＴｉを１０ｎｍ程度挿入した。レジスト剥離によりリフトオフを行って、基準電位配線パターン及びゲート電極パターンを作製した。
【0101】
絶縁層１１２の形成に際しては、まず、酢酸ランタン及びジルコニウム(IV) テトラブトキシドをプロピオン酸に溶解させることで溶液を作製した。各金属元素の比がＬａ：Ｚｒ＝1：1となるように秤量後、反応容器に入れ、１1０℃で１時間攪拌混合した。得られた液をスピンコートにより塗布し、ホットプレートにより、２５０℃及び３３０℃で仮焼成を行った。その後、焼成後の絶縁層１１２の厚さが２５０ｎｍとなるように塗膜を形成した。次に、焼成炉を用いて、１Ｌ／ｍｉｎの流量の酸素雰囲気内にて、５５０℃で焼成した。ゲート配線２１０jとの接触部分は、フォトリソグラフィ及び酸によるウエットエッチングにより作製した。
【0102】
ＦＥＴ２３１jkの形成に際しては、まず、硝酸亜鉛を２メトキシエタノールに溶解し、インジウムアセチルアセトナートをプロピオン酸に溶解し、反応容器に入れ、１1０℃で１時間攪拌混合した。その後、各金属元素の比がＩｎ：Ｚｎ＝1：1となるように秤量し、攪拌混合した溶液を作成した。得られた溶液を絶縁層１１２に滴下し、スピンコートにより、焼成後に２０ｎｍ厚になるように塗布し、ホットプレートにより、２５０℃の仮焼成を行った。引き続き、焼成炉を用いて、１Ｌ／ｍｉｎの流量の酸素雰囲気内にて、５５０℃で焼成した。ＦＥＴ２３１jkのパターニングに際しては、フォトリソグラフィ及びＡｒを用いるドライエッチングを行った。
【0103】
チャネルストッパー部２５０の形成には、ポリシラザン溶液を用いた。焼成後のチャネルストッパー部２５０の厚みが約１００ｎｍになるようにスピンコートを用いポリシラザンを成膜した。引き続き、ホットプレートを用いて５００℃で焼成した、チャネルストッパー部２５０のパターニングに際しては、フォトリソグラフィ及びＣＦ4を用いたドライエッチングを行った。
【0104】
配線ＶＲＥＦ、ソース配線２２０kの測定電極２３２jkの形成に際しては、まず、スパッタによってＡｕを１００ｎｍ厚になるようにＡｕ金属膜を成膜した。引き続き、パターニングのためにフォトリソグラフィによるリフトオフを行って、配線ＶＲＥＦ、ソース配線２２０k及び参照電極２３２jkのパターンを作製した。なお、測定電極２３２jkの大きさは、一辺が８０μｍの正方形状とした。
【0105】
窓形成部材２６０の形成に際しては、ネガ型レジストを用いフォトリソグラフィにより形成した。
【0106】
参照電極２４０の形成に際しては、基準電位配線の所定の位置にＡｇ／ＡｇＣｌペーストを塗布し、９０℃で１０分間乾燥することで作成した。
【0107】
枠部材１２０の形成に際しては、ポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane：ＰＤＭＳ）から成る出発部材を所定形状に筒状に成形した。引き続き、当該成形された部材の＋Ｚ方向側が開口となるように、絶縁性を有する接着剤等を使用してチャンネルスト部２５０及び絶縁層１１２の＋Ｚ方向側表面に密着固定した。
【0108】
蓋部材１３０の形成に際しては、ガラスからなる平板上状部材を蓋部材１３０として適切な形状に切断する。引き続き、当該適切な形状に切断された部材を、絶縁性を有する接着剤等を使用して枠部材１２０の＋Ｚ方向側表面に密着固定した。
【0109】
以上の工程を順次実行することにより、第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａを製造した。なお、その他の必要な配線（例えば、ゲート配線２１０jと、ＦＥＴ２３１ijとのヴィアホールを介した電気的接続のための配線等）が、適切な製造段階で、常法により行った。こうして製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ａにおける測定電極２３２jkの寄生容量の最大値は、酸化剤又は還元剤としてヒドラジンを含む溶液を液収容空間１４０に注入した場合に形成される電気二重層と測定電極２３２jkとで形成されたキャパシタの容量値より２桁以上小さくなっていた。
【0110】
なお、第２実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ｂは、上述した第１実施形態のアレイ化バイオセンサー１００Ａの製造中の適切な段階において、アレイ化バイオセンサー１００Ａから加わった回路要素（定電圧配線ＶＤＤ、ＦＥＴ２８１jk、定電流回路２８５k）を形成することにより製造した。例えば、定電圧配線ＶＤＤの形成は、アレイ化バイオセンサー１００Ａの製造における配線ＶＲＥＦ、ソース配線２２０kの測定電極２３２jkの形成段階でのパターニングの態様を変更することによって行った。
【0111】
＜製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ａを利用した計測の評価＞
製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ａを利用した計測の評価を行った。
製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ａを利用した計測の評価を行った。
【0112】
≪評価用デバイスの作成≫
かかる評価のために、上述のようにして製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ａから枠部材１２０及び蓋部材１３０の形成前に、図８に示されるように１つの測定電極２３２pqのみの周囲に実施例１における枠形成部材１２０と同様にＰＤＭＳから成る個別枠部材１２０pqが形成された評価用デバイス１００Ｅを作成した。こうして作成された評価用デバイス１００Ｅでは、測定電極２３２pqに対応する個別液収容空間１４０pqが形成される。
かかる評価のために、上述のようにして製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ａから枠部材１２０及び蓋部材１３０の形成前に、図８に示されるように１つの測定電極２３２pqのみの周囲に実施例１における枠形成部材１２０と同様にＰＤＭＳから成る個別枠部材１２０pqが形成された評価用デバイス１００Ｅを作成した。こうして作成された評価用デバイス１００Ｅでは、測定電極２３２pqに対応する個別液収容空間１４０pqが形成される。
【0113】
また、測定電極２３２pqのＯＣＰを検出する際に、個別液収容空間１４０pqに挿入される評価用参照電極２４０Ｅを予め用意した。この評価用参照電極２４０Ｅは、製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ａが備える参照電極２４０と同様のＡｇ／ＡｇＣｌ型とした。
こうして作成された評価用デバイス１００Ｅを用いて、以下の評価を行った。
こうして作成された評価用デバイス１００Ｅを用いて、以下の評価を行った。
【0114】
≪評価＃１≫
評価＃１に際しては、いわゆるサンドイッチ構造の複合体３１０（図５参照）を用いて行った。なお、複合体３１０の被認識分子３１１として、抗原であるヒト絨毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）を採用した。また、第１及び第２認識分子３１２，３１３として、ｈＣＧ用抗体を採用した。また、標識触媒３１４として、４０ｎｍ径のＰｔナノ粒子を採用した。また、酸化剤又は還元剤３１９として、ヒドラジンを採用した。
評価＃１に際しては、いわゆるサンドイッチ構造の複合体３１０（図５参照）を用いて行った。なお、複合体３１０の被認識分子３１１として、抗原であるヒト絨毛性ゴナドトロピン（ｈＣＧ）を採用した。また、第１及び第２認識分子３１２，３１３として、ｈＣＧ用抗体を採用した。また、標識触媒３１４として、４０ｎｍ径のＰｔナノ粒子を採用した。また、酸化剤又は還元剤３１９として、ヒドラジンを採用した。
【0115】
評価＃１では、以下の手順で、アレイ化バイオセンサー１００Ａを利用した計測の評価を行った。
手順１１：評価用検出を行う際に使用される溶液として、１５０ｍＭのＮａＣｌを含むリン酸緩衝生理食塩水（以下、「ＰＢＳ溶液」ということがある。ｐＨ 約７．４）に５０ｍＭのヒドラジンを溶かした溶液（以下、単に「アッセイバッファー」ということがある。）を用意した。
手順１２：被認識分子３１１を１０００ＩＵ／ｍＬの濃度でＰＢＳに溶解させた試料溶液＃１を用意した。
手順１３：第１認識分子３１２を含む第１検出溶液を用意した。
手順１４：標識触媒３１４を担持した第２認識分子３２２を含む第２検出溶液を用意した。
手順１５：洗浄液としてＰＢＳ溶液を用意した。以下、単に「洗浄液」というときは、ここで調製した洗浄液をいう。
手順１６：１％のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）１１５をブロッキング剤として含むブロッキング溶液を用意した。
手順１１：評価用検出を行う際に使用される溶液として、１５０ｍＭのＮａＣｌを含むリン酸緩衝生理食塩水（以下、「ＰＢＳ溶液」ということがある。ｐＨ 約７．４）に５０ｍＭのヒドラジンを溶かした溶液（以下、単に「アッセイバッファー」ということがある。）を用意した。
手順１２：被認識分子３１１を１０００ＩＵ／ｍＬの濃度でＰＢＳに溶解させた試料溶液＃１を用意した。
手順１３：第１認識分子３１２を含む第１検出溶液を用意した。
手順１４：標識触媒３１４を担持した第２認識分子３２２を含む第２検出溶液を用意した。
手順１５：洗浄液としてＰＢＳ溶液を用意した。以下、単に「洗浄液」というときは、ここで調製した洗浄液をいう。
手順１６：１％のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）１１５をブロッキング剤として含むブロッキング溶液を用意した。
【0116】
なお、手順１１～１６は、任意の順番で行うことができる。
【0117】
手順１７：測定電極２３２pqに何も固定化されていない初期状態で、手順１１で用意したアッセイバッファーを個別液収容空間１４０pqに注入した後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、比較例１の検出結果とした。
【0118】
手順１８：手順１７の終了後、液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、上記洗浄液で洗浄した。引き続き、手順１２で用意した試料溶液＃１を個別液収容空間１４０pqに注入した後、室温で３０分間静置した。
手順１９：手順１８の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、上記洗浄液で洗浄した。引き続き、手順１１で用意したアッセイバッファを個別液収容空間１４０pqに注入し、その後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、比較例２の検出結果とした。
手順１９：手順１８の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、上記洗浄液で洗浄した。引き続き、手順１１で用意したアッセイバッファを個別液収容空間１４０pqに注入し、その後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、比較例２の検出結果とした。
【0119】
一方、次の手順で、上述した複合体３１０と同様のサンドイッチ構造を有する評価用複合体３１０を測定電極２３２pqに固定化するための固定化処理を行った。
手順２１：測定電極２３２pqに何も固定化されていない初期状態で、手順１３で用意した溶液を個別液収容空間１４０pqに注入し、４℃で１２時間静置して、第１認識分子３１１の測定電極２３２pqへの固定化処理を行った（図９（Ａ）参照）。
手順２２：手順２１の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、手順１５で用意した上記洗浄液で洗浄した。引き続き、手順１６で用意したブロッキング溶液を個別液収容空間１４０pqに注入し、４℃で１２時間静置して、測定電極２３２pqへのＢＳＡの吸着処理を行った（図９（Ｂ）参照）。
手順２１：測定電極２３２pqに何も固定化されていない初期状態で、手順１３で用意した溶液を個別液収容空間１４０pqに注入し、４℃で１２時間静置して、第１認識分子３１１の測定電極２３２pqへの固定化処理を行った（図９（Ａ）参照）。
手順２２：手順２１の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、手順１５で用意した上記洗浄液で洗浄した。引き続き、手順１６で用意したブロッキング溶液を個別液収容空間１４０pqに注入し、４℃で１２時間静置して、測定電極２３２pqへのＢＳＡの吸着処理を行った（図９（Ｂ）参照）。
【0120】
手順２３：手順２２の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、手順１５で用意した洗浄液で洗浄した。引き続き、手順１２で用意した試料溶液＃１を個別液収容空間１４０pqに注入し、室温で３０分間静置し、測定電極２３２pqに固定化された第１認識分子３１２への被認識分子３１１の結合処理を行った（図９（Ｃ）参照）。
手順２４：手順２３の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、上記洗浄液で洗浄した。引き続き、手順１４で用意した第２検出溶液を個別液収容空間１４０pqに注入し、４℃で３０分～１時間静置して、測定電極２３２pqに間接的に固定化された被認識分子３１１への標識触媒３１４を担持した第２認識分子３１３の結合処理を行った（図９（Ｄ）参照）。
手順２４：手順２３の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、上記洗浄液で洗浄した。引き続き、手順１４で用意した第２検出溶液を個別液収容空間１４０pqに注入し、４℃で３０分～１時間静置して、測定電極２３２pqに間接的に固定化された被認識分子３１１への標識触媒３１４を担持した第２認識分子３１３の結合処理を行った（図９（Ｄ）参照）。
【0121】
以上の手順２１～２４を実行することにより、複合体３１０の測定電極２３２pqへの固定化処理が行われる。
【0122】
手順２５：手順２４の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、上記洗浄液で洗浄した。引き続き、上記アッセイバッファーを個別液収容空間１４０pqに注入し、その後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、実施例１の検出結果とした。
【0123】
実施例１、比較例１及び比較例２の検出結果が図１０に示されている。この図１０に示されるように、実施例１の場合には、１００秒程度経過には、測定電極２３２pqのＯＣＰ値は、－０．２５Ｖ程度が維持された。一方、比較例１及び比較例２の場合には、測定電極２３２pqのＯＣＰ値は、最小でも－０．１Ｖ程度であった。この結果から、測定電極２３２pqに固定された複合体３１０の有無、ひいては当該複合体３１０の量の計測に、測定電極２３２jkのＯＣＰを反映した電位情報の取得が有用であることが確認できた。
【0124】
なお、上述のように製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ｂの場合にも、アレイ化バイオセンサー１００Ａの場合と同様に行われる計測の評価＃１により、アレイ化バイオセンサー１００Ａの場合と同様の評価結果が得られた。
【0125】
≪評価＃２≫
評価＃２は、図１１に示される構造の複合体３２０を用いて行った。図１１に示されるように、複合体３２０は、被認識分子３２１と、被認識分子３２１と特異的に結合した認識分子３２２と、認識分子３２２に担持された標識触媒３２３とを備えている。なお、被認識分子３２１として、ｈＣＧを採用した。また、認識分子３２２として、ｈＣＧ用抗体を採用した。また、標識触媒３２３として、４０ｎｍ径のＰｔナノ粒子（以下、「ＰｔＮＰ」と略すことがある。）を採用した。また、酸化剤又は還元剤３２９として、ヒドラジンを採用した。
評価＃２は、図１１に示される構造の複合体３２０を用いて行った。図１１に示されるように、複合体３２０は、被認識分子３２１と、被認識分子３２１と特異的に結合した認識分子３２２と、認識分子３２２に担持された標識触媒３２３とを備えている。なお、被認識分子３２１として、ｈＣＧを採用した。また、認識分子３２２として、ｈＣＧ用抗体を採用した。また、標識触媒３２３として、４０ｎｍ径のＰｔナノ粒子（以下、「ＰｔＮＰ」と略すことがある。）を採用した。また、酸化剤又は還元剤３２９として、ヒドラジンを採用した。
【0126】
評価＃２では、以下の手順で、アレイ化バイオセンサー１００Ａを利用した計測の評価を行った。なお、以下の手順３１～３４は、任意の順番で実行することができる。
手順３１：評価用検出を行う際に使用される溶液として、上記手順１１と同様にして調製したアッセイバッファーを使用した。
手順３２：被認識分子３２１を１０００ＩＵ／ｍＬの濃度でＰＢＳ溶液に溶解させた試料溶液＃２を用意した。
手順３３：標識触媒３２９を担持した認識分子３２２を含む（以下、「標識溶液」ということがある。）を調製した。
手順３４：洗浄液としては、手順１５と同様にＰＢＳ溶液を使用した。
手順３１：評価用検出を行う際に使用される溶液として、上記手順１１と同様にして調製したアッセイバッファーを使用した。
手順３２：被認識分子３２１を１０００ＩＵ／ｍＬの濃度でＰＢＳ溶液に溶解させた試料溶液＃２を用意した。
手順３３：標識触媒３２９を担持した認識分子３２２を含む（以下、「標識溶液」ということがある。）を調製した。
手順３４：洗浄液としては、手順１５と同様にＰＢＳ溶液を使用した。
【0127】
手順３５：測定電極２３２pqに何も固定化されていない初期状態で、上記アッセイバッファーを個別液収容空間１４０pqに注入した後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、比較例３の検出結果とした。
【0128】
手順３６：手順３５の終了後、液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、上記洗浄液で洗浄した。引き続き、手順３２で用意した溶液を個別液収容空間１４０pqに注入した後、室温で２時間静置して、被認識分子３２１の測定電極２３２pqへの固定化処理を行った（図１２（Ａ）参照）。
【0129】
手順３７：手順３６の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、手順３５で用意した洗浄液で洗浄した。引き続き、手順３３で用意した標識溶液を個別液収容空間１４０pqに注入し、室温で３０分間静置して、測定電極２３２pqに間接的に固定化された被認識分子３１１への標識触媒３１４を担持した第２認識分子３１３の結合処理を行った（図１２（Ｂ）参照）。
【0130】
手順３８：手順３７の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、測定電極２３２pqの表面及び枠部材１２０の内面を、上記洗浄液で洗浄した。引き続き、手順３１で用意したアッセイバッファーを個別液収容空間１４０pqに注入した後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、実施例２の検出結果とした。
【0131】
実施例２及び比較例３の検出結果が図１３に示されている。この図１１に示されるように、実施例２の場合には、１００秒程度経過には、測定電極２３２pqのＯＣＰ値は、－０．２１Ｖ程度が維持される。一方、比較例３の場合には、最小でも－０．２０Ｖ程度であった。この結果から、測定電極２３２pqに固定された複合体３２０の有無、ひいては当該複合体３２０の量の計測に、測定電極２３２jkのＯＣＰを反映した電位情報の取得が有用であることが確認できた。
【0132】
上述のように製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ｂの場合にも、アレイ化バイオセンサー１００Ａの場合と同様に行われる計測の評価＃２により、アレイ化バイオセンサー１００Ａの場合と同様の評価結果が得られた。
【0133】
≪評価＃３≫
評価＃３では、図１４に示される構造の複合体３３０を用いて行った。図１４に示されるように、複合体３３０は、被認識分子３３１と、測定電極２３２pkの表面に固定化可能な固定化可能分子３３２と、被認識分子３３１と特異的に結合するとともに、固定化可能分子３３２に結合した第１認識分子３３３と、被認識分子３３１と特異的に結合した第２認識分子３３４と、標識触媒３３６を担持し、第２認識分子３３４と結合した、標識触媒担持分子３３５とを更に備える複合体を採用した。
評価＃３では、図１４に示される構造の複合体３３０を用いて行った。図１４に示されるように、複合体３３０は、被認識分子３３１と、測定電極２３２pkの表面に固定化可能な固定化可能分子３３２と、被認識分子３３１と特異的に結合するとともに、固定化可能分子３３２に結合した第１認識分子３３３と、被認識分子３３１と特異的に結合した第２認識分子３３４と、標識触媒３３６を担持し、第２認識分子３３４と結合した、標識触媒担持分子３３５とを更に備える複合体を採用した。
【0134】
なお、評価＃３では、被認識分子３３１としてストレプトアビジンを採用し、第１認識分子３３３及び第２認識分子３３４としてビオチンを採用した。また、固定化可能分子３３２及び標識触媒担持分子３３５としてＢＳＡを採用した。また、標識触媒３３６としてＰｔＮＰを採用するとともに、酸化剤又は還元剤３３９としてヒドラジンを採用した。
【0135】
評価＃３では、以下の手順で、アレイ化バイオセンサー１００Ａを利用した計測の評価を行った。なお、以下の手順４１～４５は、任意の順番で実行することができる。
【0136】
手順４１：測定液としては、上記アッセイバッファーを使用した。
手順４２：測定対象は、固定化可能分子３３２（ＢＳＡ）と第１認識分子３３３（ビオチン）とを結合させたもの（以下、「ＢＳＡ－ビオチン結合体」とも呼ぶ。）とした。ＢＳＡのビオチン化は、市販のキットを用いて行ってもよく、ビオチン化されたＢＳＡの市販品を購入して使用してもよい。そして、５ｍｇ／ｍＬの濃度でビオチン化ＢＳＡ（ＢＳＡ-ビオチン結合体）を含有するＰＢＳ溶液を測定対象液として調整した。
手順４３：被認識分子３３１（ストレプトアビジン）を５ｍｇ／ｍＬで含有するＰＢＳ溶液（「ストレプトアビジン溶液」ということがある。）を調整した。
手順４４：手順４３で用意される測定対象液と同様の溶液中のビオチン化ＢＳＡにＰｔＮＰを懸濁し、１０分間静置して物理吸着させ、遠心分離して未吸着のビオチン化ＢＳＡを除き、再度ＰＢＳ中に懸濁させて懸濁液（以下、「ＮＰ液」ということがある。）を調製した。
手順４５：洗浄液としては、上記ＰＢＳを使用した。
手順４２：測定対象は、固定化可能分子３３２（ＢＳＡ）と第１認識分子３３３（ビオチン）とを結合させたもの（以下、「ＢＳＡ－ビオチン結合体」とも呼ぶ。）とした。ＢＳＡのビオチン化は、市販のキットを用いて行ってもよく、ビオチン化されたＢＳＡの市販品を購入して使用してもよい。そして、５ｍｇ／ｍＬの濃度でビオチン化ＢＳＡ（ＢＳＡ-ビオチン結合体）を含有するＰＢＳ溶液を測定対象液として調整した。
手順４３：被認識分子３３１（ストレプトアビジン）を５ｍｇ／ｍＬで含有するＰＢＳ溶液（「ストレプトアビジン溶液」ということがある。）を調整した。
手順４４：手順４３で用意される測定対象液と同様の溶液中のビオチン化ＢＳＡにＰｔＮＰを懸濁し、１０分間静置して物理吸着させ、遠心分離して未吸着のビオチン化ＢＳＡを除き、再度ＰＢＳ中に懸濁させて懸濁液（以下、「ＮＰ液」ということがある。）を調製した。
手順４５：洗浄液としては、上記ＰＢＳを使用した。
【0137】
手順４６：測定電極２３２pqに何も固定化されていない初期状態で、ビオチン化ＢＳＡの測定電極２３２pqとへの固定化処理を行った（図１５（Ａ）参照）。
手順４７：手順４６の終了後、手順４３で用意されたストレプトアビジン溶液を個別液収容空間１４０pqに注入し、その後、１０分間静置し、測定電極２３２pqに固定化されたＢＳＡ－ビオチン結合体へのストレプトアビジンの結合処理を行った。
手順４８：手順４７の終了後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、比較例４の検出結果とした。
手順４７：手順４６の終了後、手順４３で用意されたストレプトアビジン溶液を個別液収容空間１４０pqに注入し、その後、１０分間静置し、測定電極２３２pqに固定化されたＢＳＡ－ビオチン結合体へのストレプトアビジンの結合処理を行った。
手順４８：手順４７の終了後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、比較例４の検出結果とした。
【0138】
手順４９：手順４８の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、手順４４で用意したＮＰ液を個別液収容空間１４０pq内へ注入した。その後、１０分間静置して、測定電極２３２pqに固定された複合体３３０の形成処理を行った（図１５（Ｃ）参照）。
手順５０：手順４９の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、上記洗浄液で３回洗浄した。引き続き、手順４１で用意したアッセイバッファーを個別液収容空間１４０pqに注入した後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、実施例３の検出結果とした。
手順５０：手順４９の終了後、個別液収容空間１４０pq内の溶液を個別液収容空間１４０pqから排出し、上記洗浄液で３回洗浄した。引き続き、手順４１で用意したアッセイバッファーを個別液収容空間１４０pqに注入した後、参照電極１４０Ｅが、測定電極２３２pqと上述した電気二重層の厚み以上離隔し、かつ、参照電極１４０Ｅの一部が当該溶液に浸るようにして、測定電極２３２pqのＯＣＰの参照電極１４０Ｅに対する電位差の時間変化を検出した。当該検出結果を、実施例３の検出結果とした。
【0139】
実施例３及び比較例４の検出結果が図１６に示されている。この図１６に示されるように、実施例３の場合には、１００秒程度経過には、測定電極２３２pqのＯＣＰ値は、－０．２２Ｖ程度が維持される。一方、比較例４の場合には、最小でも－０．２０Ｖ以上であった。この結果から、測定電極２３２pqに固定された複合体３３０の有無、ひいては当該複合体３３０の量の計測に、測定電極２３２jkのＯＣＰを反映した電位情報の取得が有用であることが確認できた。
【0140】
上述のように製造されたアレイ化バイオセンサー１００Ｂの場合にも、アレイ化バイオセンサー１００Ａの場合と同様に行われる計測の評価＃３により、アレイ化バイオセンサー１００Ａの場合と同様の評価結果が得られた。
【0141】
以上の評価＃１～＃３の結果から、アレイ化バイオセンサー１００Ａ，１００Ｂを利用した測定電極２３２pqに固定された様々な構造を有する複合体の有無、ひいては当該複合体の量の計測に、測定電極２３２jkのＯＣＰを反映した電位情報の取得が有用であることが確認できた。
【0142】
なお、実施形態のアレイ化バイオセンサー１００の製造の実施例で挙げた材料、寸法及び形成処理は例示であって、他の材料、寸法又は形成処理を適宜採用してもよいのは、勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0143】
本発明は、医学、診断学の分野において有用である。より具体的には、本発明のアレイ化バイオセンサーは、例えば、小型高感度な複数の生体分子測定、ディジタルELISA、医療計測、感染症や重篤な病気の超早期診断等に利用できる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】