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(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】2024-08-19
(45)【発行日】2024-08-27
(54)【発明の名称】検出装置および検出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 33/543 20060101AFI20240820BHJP
G01N 21/64 20060101ALI20240820BHJP
G01N 24/10 20060101ALI20240820BHJP
【ＦＩ】
G01N33/543 525C
G01N33/543 541A
G01N33/543 595
G01N21/64 Z
G01N24/10 510S
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021074310
(22)【出願日】2021-04-26
(65)【公開番号】P2022168681
(43)【公開日】2022-11-08
【審査請求日】2023-10-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岸田 裕司
【審査官】北条 弥作子
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０２０／００４８０８４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／００６２９５７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０２０－５２９５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０１７７０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１９１１３９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】Dawid Nidzworski，A rapid-response ultrasensitive biosensor for influenza virus detection using antibody modified boron-doped diamond，Scientific Reports，2017年11月16日，7: 15707，pp.1-10，DOI:10.1038/s41598-017-15806-7
【文献】D. R. Glenn，Single cell magnetic imaging using a quantum diamond microscope，Nat Methods.，2015年08月，12(8)，pp.736-738，doi:10.1038/nmeth.3449
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３３／４８～３３／９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面の一部を覆い、表面に一次抗体が固定化された薄膜とを有する検出基板と、
前記検出基板と、二次抗体が固定化された磁気ビーズとを有する検出ユニットと、
ダイヤモンド結晶と、
導波体と、
光ピックアップと、
を備え、
前記ダイヤモンド結晶は、ある一面にＮＶセンタを形成し、
前記導波体は、前記ダイヤモンド結晶の表面のうち、前記ＮＶセンタが形成される表面と反対側の面に位置し、
前記光ピックアップは、前記検出ユニットが備える前記検出基板へ前記ダイヤモンド結晶を透過した光を照射する光源と、前記検出基板の蛍光を検出する検出器を備え、
前記誘電体基板の薄膜が位置する表面で、前記一次抗体と結合した検体に対して結合する、二次抗体が固定化された磁気ビーズを、ＮＶセンタを形成するダイヤモンド結晶を対向させて検出し、
前記二次抗体が固定化された磁気ビーズは、前記誘電体基板の前記薄膜が位置する表面の一端に位置し、検体液の滴下によって移動する、
検出装置。
【請求項2】
前記薄膜は、前記誘電体基板の前記表面上に複数配置される請求項１に記載の検出装置。
【請求項3】
誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面の一部を覆い、表面に一次抗体が固定化された薄膜とを有する検出基板と、
前記検出基板と、二次抗体が固定化された磁気ビーズとを有する検出ユニットと、
ダイヤモンド結晶と、
導波体と、
光ピックアップと、
を備える検出装置による検出方法であって、
前記ダイヤモンド結晶は、ある一面にＮＶセンタを形成し、
前記導波体は、前記ダイヤモンド結晶の表面のうち、前記ＮＶセンタが形成される表面と反対側の面に位置し、
前記光ピックアップは、前記検出ユニットが備える前記検出基板へ前記ダイヤモンド結晶を透過した光を照射する光源と、前記検出基板の蛍光を検出する検出器を備え、
前記誘電体基板の薄膜が位置する表面で、前記一次抗体と結合した検体に対して結合する、二次抗体が固定化された磁気ビーズを、ＮＶセンタを形成するダイヤモンド結晶を対向させて検出し、
前記二次抗体が固定化された磁気ビーズは、前記誘電体基板の前記薄膜が位置する表面の一端に位置し、検体液の滴下によって移動する、
検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、検出装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、検体と二次抗体とを含む水溶液を一次抗体が固定化された基板へ滴下し、一次抗体と二次抗体とにサンドイッチされた検体を、二次抗体と結合した色素や蛍光物質によって検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－２３０２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の技術では、検体の量が不十分である場合、色素の変化を確認することが難しく、正しく検出されないおそれがある。このように、検出精度には改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
１つの態様に係る検出基板は、誘電体基板と、前記誘電体基板の表面の一部を覆い、マイクロ波を照射する導波体と、前記誘電体基板の前記導波体が位置する表面側に位置し、前記導波体と接触する面と反対側の表面にＮＶセンタが形成されるダイヤモンド結晶と、前記ダイヤモンド結晶の前記ＮＶセンタが形成される表面を覆い、前記表面に一次抗体が固定化された薄膜とを備え、前記ダイヤモンド結晶の前記ＮＶセンタが形成される表面で、前記一次抗体を結合した検体に対して結合する、二次抗体が固定化された磁気ビーズを検出する。
【0006】
１つの態様に係る検出ユニットは、上記の検出基板と、第２誘電体基板と、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズとを有する検出ユニットであって、前記第２誘電体基板は、前記検出基板が嵌るように位置する凹部を有し、前記第２誘電体基板の上面は、前記検出基板の上面と平坦になるように接続され、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズは、前記第２誘電体基板の上面に配置され、検体液の滴下によって移動する。
【0007】
１つの態様に係る検出装置は、上記の検出ユニットと、光ピックアップとを有する検出装置であって、前記光ピックアップは、前記検出ユニットが備える前記検出基板へ光を照射する光源と、前記検出基板の蛍光を検出する検出器とを備える。
【0008】
１つの態様に係る検出基板は、誘電体基板と、前記誘電体基板の表面の一部を覆い、表面に一次抗体が固定化された薄膜とを備え、前記誘電体基板の薄膜が位置する表面で、前記一次抗体と結合した検体に対して結合する、二次抗体が固定化された磁気ビーズを、ＮＶセンタを形成するダイヤモンド結晶を対向させて検出する。
【0009】
１つの態様に係る検出ユニットは、上記の検出基板と、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズとを有する検出ユニットであって、前記二次抗体が固定化された磁気ビーズは、前記誘電体基板の前記薄膜が位置する表面の一端に位置し、検体液の滴下によって移動する。
【0010】
１つの態様に係る検出装置は、上記の検出ユニットと、前記ダイヤモンド結晶と、導波体と、光ピックアップとを有する検出装置であって、前記ダイヤモンド結晶は、ある一面にＮＶセンタを形成し、前記導波体は、前記ダイヤモンド結晶の表面のうち、前記ＮＶセンタが形成される表面と反対側の面に位置し、前記光ピックアップは、前記検出ユニットが備える前記検出基板へ光を照射する光源と、前記検出基板の蛍光を検出する検出器を備える。
【発明の効果】
【0011】
本開示の１つの態様に係る検出装置および検出方法によれば、検体の量によらず、高精度に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に第１実施形態に係る検出装置および検出方法について説明する。検出装置および検出方法は、検体を検出するためのものである。
【0014】
［第１実施形態］
（検出基板）
図１は、第１実施形態に係る検出基板１０の断面図である。図１に示すように、検出基板１０は、検体である検体液Ｘに含まれる抗原Ｙの一次抗体１７が配置された基板である。検出基板１０は、テストラインを構成する。検出基板１０は、誘電体基板１１と、アンテナ導体１２と、導波体１３と、ダイヤモンド結晶１４と、薄膜１６とを備える。
（検出基板）
図１は、第１実施形態に係る検出基板１０の断面図である。図１に示すように、検出基板１０は、検体である検体液Ｘに含まれる抗原Ｙの一次抗体１７が配置された基板である。検出基板１０は、テストラインを構成する。検出基板１０は、誘電体基板１１と、アンテナ導体１２と、導波体１３と、ダイヤモンド結晶１４と、薄膜１６とを備える。
【0015】
誘電体基板１１は、表面１１ａにアンテナ導体１２と導波体１３とが形成される。誘電体基板１１は、例えばＳｉＯ２、ガラス材料、セラミックス材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料で形成される。誘電体基板１１は、板状に形成される。
【0016】
アンテナ導体１２は、ダイヤモンド結晶１４のＮＶセンタ１５に照射するマイクロ波を伝送する。アンテナ導体１２は、誘電体基板１１の表面１１ａと、ダイヤモンド結晶１４の面１４ｂとの間に介在する。アンテナ導体１２は、誘電体基板１１の表面１１ａの法線方向視（以下、「平面視」という。）において、例えばリング状である。
【0017】
導波体１３は、高周波線路導体である。導波体１３は、誘電体基板１１の表面１１ａの一部を覆い、ダイヤモンド結晶１４のＮＶセンタ１５にマイクロ波を照射する。導波体１３は、誘電体基板１１の表面１１ａとダイヤモンド結晶１４の面１４ｂとの間に介在する。導波体１３は、アンテナ導体１２によって伝送されるマイクロ波が伝送される。導波体１３は、例えばＳｉＯ２、ガラス材料、セラミックス材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料で形成される。
【0018】
ダイヤモンド結晶１４は、いわゆるダイヤモンドセンサである。ダイヤモンド結晶１４は、誘電体基板１１の導波体１３が位置する表面１１ａ側に位置する。ダイヤモンド結晶１４は、導波体１３と接触する面１４ｂと反対側の表面１４ａ側にＮＶセンタ１５が形成される。表面１４ａには、一次抗体１７が固定化される。
【0019】
ダイヤモンド結晶１４は、１辺の長さｄ１１が例えば２００μｍである。ダイヤモンド結晶１４は、厚さｄ１２が例えば１００μｍである。
【0020】
ＮＶセンタ１５は、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａ側に単一で配置されていても、複数を配列してもよい。本実施形態では、図１等においては、ＮＶセンタ１５が複数を配列される状態を図示している。
【0021】
ＮＶセンタ１５は、ダイヤモンド結晶１４において、本来は炭素が存在するべきところが窒素で置換され、隣接する位置に空孔がある複合欠陥である。ＮＶセンタ１５は、縮退する共有電子対の一部が欠損する。ＮＶセンタ１５は、ゼロ磁場においてｍ＝０とｍ＝±１の２つの準位の軌道角運動量を持った電子を有する。ｍ＝±１の電子は磁気モーメントを持つため外部磁場の影響を受け、ｍ＝±１の縮退も解け、さらに２つのエネルギー準位を有する。これらに起因する電子スピン共鳴を光波およびマイクロ波を用いて検知することにより外部磁場の強度を検出可能である。
【0022】
ＮＶセンタ１５の電子は、５３２ｎｍの波長の光で励起され、緩和の過程で６３８ｎｍの波長の蛍光を放出する。この蛍光過程は電子スピン共鳴周波数においては起こりにくい。そのため、この性質を用いることにより、ｍ＝±１の電子の状態を観測することができる。ダイヤモンド結晶１４のＮＶセンタ１５では、ゼロ磁場における電子スピン共鳴周波数が約２．８７ＧＨｚと知られている。この共鳴点の周波数（共鳴周波数）のマイクロ波が照射されたときに６３８ｎｍの波長の蛍光が消光する。また、外部磁場の大きさ等に応じたｍ＝±１の電子の状態の変化により、マイクロ波の共鳴周波数が変化する。そして、この変化を蛍光強度の周波数変化により捉えることで、磁場を検出可能である。
【0023】
薄膜１６は、ダイヤモンド結晶１４のＮＶセンタ１５が形成される表面１４ａを覆う。薄膜１６は、周縁部の少なくとも一部がダイヤモンド結晶１４の表面１４ａに隣接する。薄膜１６は、例えば矩形状、円形状及び多角形状など様々な形状にすることが可能である。薄膜１６は、例えばＡｕ、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、酢酸ビニルとビニルアミンコポリマー、セルロースとその誘導体、多糖類、コラーゲン、ポリアミノ酸等の親水性ポリマーで形成される。
【0024】
図２は、第１実施形態に係る検出基板１０における薄膜１６の配置の一例を説明する概略図である。図２は、検出基板１０を平面視した図である。図２に示すように、薄膜１６は、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａ上に１つ以上が配置される。薄膜１６は、表面１４ａ上に周期的に配置されていてもよい。本実施形態では、薄膜１６は、表面１４ａ上に格子状に配置される。検出基板１０の各辺の方向において、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａと薄膜１６とが交互に露出している。本実施形態では、表面１４ａ上に１０×１０個の薄膜１６が配置される。薄膜１６は、１辺の長さｄ２１が例えば１μｍである。検出基板１０の各辺の方向において隣接する薄膜１６の間隔は、例えば１μｍである。
【0025】
一次抗体１７は、抗原Ｙの一次抗体である。一次抗体１７は、１つの薄膜１６上に１個以上１０００個以下が配置される。一次抗体１７は、薄膜１６上の全面を覆ってもよい。一次抗体１７は、後述する磁気ビーズ２３及び二次抗体２２とは離れて配置される。
【0026】
このように形成された検出基板１０は、ダイヤモンド結晶１４のＮＶセンタ１５が形成される表面１４ａにおいて、一次抗体１７を結合した検体（図３に示す、検体液Ｘ中の抗原Ｙ）に対して結合する、二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３を検出する。
【0027】
（検出ユニット）
図３は、第１実施形態に係る検出ユニット２０の断面図である。検出ユニット２０は、後述する検出装置４０のプレパラートとして機能する。検出ユニット２０は、検出基板１０と、第２誘電体基板２１と、二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３とを有する。第２誘電体基板２１は、検出基板１０が嵌るように位置する凹部２４を有する。第２誘電体基板２１の上面である表面２１ａは、検出基板１０の上面と平坦になるように接続される。
図３は、第１実施形態に係る検出ユニット２０の断面図である。検出ユニット２０は、後述する検出装置４０のプレパラートとして機能する。検出ユニット２０は、検出基板１０と、第２誘電体基板２１と、二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３とを有する。第２誘電体基板２１は、検出基板１０が嵌るように位置する凹部２４を有する。第２誘電体基板２１の上面である表面２１ａは、検出基板１０の上面と平坦になるように接続される。
【0028】
第２誘電体基板２１は、検出基板１０を支持する支持基板である。第２誘電体基板２１は、検出基板１０にマイクロ波信号を伝送する導波体と導波体に接続されるアンテナ導体とが含まれる。第２誘電体基板２１は、板状に形成される。第２誘電体基板２１の表面２１ａの中央部に検出基板１０が配置される。第２誘電体基板２１は、例えばＳｉＯ２、ガラス材料、セラミックス材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料で形成される。第２誘電体基板２１は、板状に形成される。第２誘電体基板２１は、誘電体基板１１と一体に形成されていてもよい。
【0029】
第２誘電体基板２１の表面２１ａの一端側には、二次抗体２２が位置する。二次抗体２２は、抗原Ｙの二次抗体である。二次抗体２２は、第２誘電体基板２１の表面２１ａ上に配置された磁気ビーズ２３に固定される。
【0030】
磁気ビーズ２３は、第２誘電体基板２１の表面２１ａの一端に配置される。磁気ビーズ２３は、検体液Ｘの滴下によって他端方向に移動する、二次抗体２２が固定化される。１つの磁気ビーズ２３の表面には、二次抗体２２が１個以上固定化される。磁気ビーズ２３は、粒径が例えば３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。磁気ビーズ２３は、表面が親水性ポリマーによりコーティングされたＦｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４などの酸化鉄である。
【0031】
凹部２４は、第２誘電体基板２１の表面２１ａに凹状に形成される。凹部２４には、検出基板１０が嵌る。凹部２４は、第２誘電体基板２１の表面２１ａの中間部に配置される。凹部２４は、二次抗体２２及び磁気ビーズ２３が配置された位置から離れている。
【0032】
吸収パッド２５は、第２誘電体基板２１の表面２１ａの他端に配置される。吸収パッド２５は、第２誘電体基板２１の表面２１ａ上を流れ着いた、検体液Ｘ及び磁気ビーズ２３に固定化された二次抗体２２を吸収する。吸収パッド２５は、検出基板１０の一次抗体１７と結合しなかった、検体液Ｘ及び磁気ビーズ２３に固定化された二次抗体２２を吸収する。吸収パッド２５は、凹部２４から離れて配置される。
【0033】
第２誘電体基板２１の表面２１ａにおいて、凹部２４を挟んで、磁気ビーズ２３に固定化された二次抗体２２と、吸収パッド２５とが配置される。二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３は、第２誘電体基板２１の表面２１ａに配置され、検体液Ｘの滴下によって移動する。
【0034】
（検出装置）
検出装置４０は、検体液Ｘに含まれる抗原Ｙを検出する。図３に示すように、検出装置４０は、検出ユニット２０と、光ピックアップ３０とを有する。
検出装置４０は、検体液Ｘに含まれる抗原Ｙを検出する。図３に示すように、検出装置４０は、検出ユニット２０と、光ピックアップ３０とを有する。
【0035】
光ピックアップ３０は、検出基板１０に向かい合って配置される。光ピックアップ３０は、ダイヤモンド結晶１４のＮＶセンタ１５に光を入出力する。光ピックアップ３０は、検出基板１０の磁気を検出する。本実施形態では、光ピックアップ３０は、検出基板１０上を走査しながら検出する。光ピックアップ３０は、光源である発光素子３１と、検出器である受光素子３２とを有する。光ピックアップ３０は、図示しない制御回路によって制御される。制御回路は、発光素子３１における発光を制御する。制御回路は、受光素子３２における受光を制御する。制御回路は、受光素子３２が受光した赤色蛍光の信号を処理する。制御回路は、結果として磁場の強度を出力する。
【0036】
発光素子３１は、検出ユニット２０が備える検出基板１０へ光を照射する。発光素子３１は、レーザダイオードである。発光素子３１は、制御回路の制御に基づいて、例えば波長５２７ｎｍのレーザ光を発光する。発光素子３１は、緑色の励起光を発光する。発光素子３１は、ダイヤモンド結晶１４を照射する励起光を発光する。
【0037】
受光素子３２は、検出基板１０の蛍光を検出する。受光素子３２は、フォトダイオードである。受光素子３２は、制御回路の制御に基づいて、ダイヤモンド結晶１４のＮＶセンタ１５の蛍光を受光する。受光素子３２は、蛍光を受光する。受光素子３２は、励起光により発する蛍光を、ダイヤモンド結晶１４から受光する。
【0038】
（検出方法）
図４ないし図６を参照して、検出ユニット２０を使用した、ウィルス等の抗原Ｙの検出方法について説明する。図４は、第１実施形態に係る検出装置４０を使用した検出工程を説明する図である。図５は、第１実施形態に係る検出装置４０を使用した検出工程を説明する図である。図６は、第１実施形態に係る検出装置４０を使用した検出工程を説明する図である。まず、図４に示すように、第２誘電体基板２１上の磁気ビーズ２３及び二次抗体２２に、ウィルス等の抗原Ｙの検体液Ｘを滴下する。
図４ないし図６を参照して、検出ユニット２０を使用した、ウィルス等の抗原Ｙの検出方法について説明する。図４は、第１実施形態に係る検出装置４０を使用した検出工程を説明する図である。図５は、第１実施形態に係る検出装置４０を使用した検出工程を説明する図である。図６は、第１実施形態に係る検出装置４０を使用した検出工程を説明する図である。まず、図４に示すように、第２誘電体基板２１上の磁気ビーズ２３及び二次抗体２２に、ウィルス等の抗原Ｙの検体液Ｘを滴下する。
【0039】
図５に示すように、検体液Ｘは、抗原Ｙの一部が二次抗体２２と結合する。滴下された検体液Ｘは、抗原Ｙの一部が二次抗体２２と結合した状態で、第２誘電体基板２１上で拡散する。これにより、検出基板１０の複数の薄膜１６上に磁気ビーズ２３が付着する。検体液Ｘは、検出基板１０を経由して、吸収パッド２５側へと流れる。
【0040】
図６に示すように、二次抗体２２と結合した抗原Ｙは、一次抗体１７とサンドイッチ状に結合して、結合部Ｑが形成される。結合部Ｑは、抗原Ｙが一次抗体１７と二次抗体２２とによって挟まれる。結合部Ｑは、第２誘電体基板２１に近い順に、一次抗体１７、抗原Ｙ、二次抗体２２、磁気ビーズ２３の順番で配置される。結合部Ｑは、第２誘電体基板２１から最も離れた位置に磁気ビーズ２３が位置する。結合部Ｑでは、検体液Ｘにおける抗原Ｙの濃度に応じた数の磁気ビーズ２３が結合する。
【0041】
抗原Ｙと結合しなかった磁気ビーズ２３は、第２誘電体基板２１において、薄膜１６上に留まらず、検体液Ｘを滴下した位置とは反対側の端部に位置する吸収パッド２５へ向かって移動する。
【0042】
一次抗体１７が固定されていた位置に、検出用プローブである光ピックアップ３０を近接または当接させる。それ以前に、磁気ビーズ２３に磁場が印加される。磁気ビーズ２３は、磁気を帯びている。磁気ビーズ２３の磁界が、ＮＶセンタ１５に作用する。より詳しくは、磁気ビーズ２３の磁界は、薄膜１６に隣接して配置された、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａが露出した部分のＮＶセンタ１５に作用する。光ピックアップ３０は、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａが露出した部分のＮＶセンタ１５の電子スピン共鳴信号を蛍光で受光する。これにより、光ピックアップ３０は、被測定物である結合部Ｑの磁気ビーズ２３の磁荷を検出する。光ピックアップ３０によって、磁気ビーズ２３の数に応じて濃度が検出される。制御装置は、光ピックアップ３０の検出結果である信号から、磁場の強度を算出し結果として出力する。
【0043】
（効果）
以上により、本実施形態では、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａ上に配置された薄膜１６には、一次抗体１７が配置される。本実施形態では、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａで、一次抗体１７を結合した検体に対して結合する、二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３を検出する。本実施形態によれば、ＮＶセンタ１５を用いることにより、微弱な磁界を検出できる。このように、本実施形態は、検体の量が少なくても高精度に検出できる。
以上により、本実施形態では、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａ上に配置された薄膜１６には、一次抗体１７が配置される。本実施形態では、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａで、一次抗体１７を結合した検体に対して結合する、二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３を検出する。本実施形態によれば、ＮＶセンタ１５を用いることにより、微弱な磁界を検出できる。このように、本実施形態は、検体の量が少なくても高精度に検出できる。
【0044】
本実施形態では、ダイヤモンド結晶１４が検出基板１０に一体化される。本実施形態は、検出装置４０の構成を簡素化できる。
【0045】
本実施形態では、検出基板１０は、第２誘電体基板２１の凹部２４に嵌っている。本実施形態では、第２誘電体基板２１上に磁気ビーズ２３及び二次抗体２２が固定化される。本実施形態によれば、ダイヤモンド結晶１４を用いる領域を低減できる。
【0046】
本実施形態は、光ピックアップ３０によって、検出基板１０へ光を照射し、検出基板１０の蛍光を検出する。本実施形態は、検体の量が少なくても高精度に検出できる。
【0047】
本実施形態では、薄膜１６は、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａ上に複数配置される。本実施形態では、薄膜１６は、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａ上に例えば周期的に配置される。本実施形態によれば、検体の量が少ない場合でも、いずれかの薄膜１６上で、抗原Ｙが一次抗体１７と二次抗体２２とにサンドイッチ状に結合する可能性を高めることができる。これにより、本実施形態は、検体の量が少なくても高精度に検出できる。また、本実施形態では、複数の薄膜１６において結合部Ｑに付着する抗原Ｙの量の検出結果を平均化することにより、再現性よく安定して定量できる。本実施形態は、結合部Ｑに付着した検体液Ｘに含まれる抗原Ｙの数を容易かつ正確に定量できる。
【0048】
本実施形態では、薄膜１６は、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａ上に格子状に配置される。本実施形態は、薄膜１６に隣接して、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａが露出している。言い換えると、本実施形態は、結合部Ｑに隣接して、ダイヤモンド結晶１４の表面１４ａが露出している。本実施形態は、結合部ＱとＮＶセンタ１５との距離を小さくできる。本実施形態は、ＮＶセンタ１５へ、結合部Ｑに含まれる磁気ビーズ２３の磁界を効率的に作用させることができる。本実施形態は、露出しているダイヤモンド結晶１４の表面１４ａから、ＮＶセンタ１５へ光を入出力できる。本実施形態では、結合部ＱがＮＶセンタ１５に隣接しているので、１つの磁気ビーズ２３による磁界のような微弱な磁界でも検出できる。本実施形態によれば、高精度に検出できる。
【0049】
［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係る検出装置４０の断面図である。図７は、誘電体基板１１の中間部を図示する。本実施形態では、第２誘電体基板２１を有していない点と、ダイヤモンド結晶１４の配置とが、第一実施形態と異なる。
図７は、第２実施形態に係る検出装置４０の断面図である。図７は、誘電体基板１１の中間部を図示する。本実施形態では、第２誘電体基板２１を有していない点と、ダイヤモンド結晶１４の配置とが、第一実施形態と異なる。
【0050】
（検出基板）
検出基板１０は、誘電体基板１１と、薄膜１６とを備える。検出基板１０には、ダイヤモンド結晶１４を含まない。
検出基板１０は、誘電体基板１１と、薄膜１６とを備える。検出基板１０には、ダイヤモンド結晶１４を含まない。
【0051】
誘電体基板１１は、下側誘電体基板１１Ａと上側誘電体基板１１Ｂとを備える。本実施形態では、誘電体基板１１は、第一実施形態の誘電体基板１１及び第２誘電体基板２１として機能する。より詳しくは、誘電体基板１１の中間部に薄膜１６が配置され、一端に二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３が配置され、他端に吸収パッド２５が配置される。
【0052】
下側誘電体基板１１Ａは、第一実施形態の誘電体基板１１と同様に構成される。
【0053】
上側誘電体基板１１Ｂは、アンテナ導体１２を挟んで下側誘電体基板１１Ａと対向する。上側誘電体基板１１Ｂは、第一実施形態のダイヤモンド結晶１４に替えて配置される。上側誘電体基板１１Ｂは、例えばＳｉＯ２、ガラス材料、セラミックス材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料で形成される。上側誘電体基板１１Ｂは、板状に形成される。
【0054】
アンテナ導体１２は、下側誘電体基板１１Ａと上側誘電体基板１１Ｂとの間に位置する。
【0055】
導波体１３は、下側誘電体基板１１Ａと上側誘電体基板１１Ｂとの間に位置する。
【0056】
薄膜１６は、上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａの中間部の一部を覆っている。薄膜１６は、表面１１Ｂａに一次抗体１７が固定化される。薄膜１６は、上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａ上に１つ以上が配置される。薄膜１６は、上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａ上に周期的に配置される。
【0057】
（検出ユニット）
検出ユニット２０は、検出基板１０と、二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３とを有する。
検出ユニット２０は、検出基板１０と、二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３とを有する。
【0058】
上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａの一端側には、二次抗体２２が位置する。二次抗体２２は、上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａ上に配置された磁気ビーズ２３に固定される。
【0059】
磁気ビーズ２３は、上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａの一端に配置される。
【0060】
吸収パッド２５は、上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａの他端に配置される。吸収パッド２５は、上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａ上を流れ着いた、検体液Ｘ及び磁気ビーズ２３に固定化された二次抗体２２を吸収する。
【0061】
（検出装置）
検出装置４０は、検出ユニット２０と、ダイヤモンド結晶１４と、光ピックアップ３０とを有する。
検出装置４０は、検出ユニット２０と、ダイヤモンド結晶１４と、光ピックアップ３０とを有する。
【0062】
ダイヤモンド結晶１４は、薄膜１６と対向する。ダイヤモンド結晶１４は、薄膜１６に近接または密着させる。本実施形態では、ダイヤモンド結晶１４と薄膜１６との間に、結合部Ｑが形成される。ダイヤモンド結晶１４は、薄膜１６と対向する面１４ｂ側にＮＶセンタ１５が配置される。
【0063】
光ピックアップ３０は、ダイヤモンド結晶１４のＮＶセンタ１５の真上から光を入力する。光ピックアップ３０は、検出ユニット２０が備える検出基板１０へ光を照射する光源である発光素子３１と、検出基板１０の蛍光を検出する検出器である受光素子３３とを備える。
【0064】
（検出方法）
上記のように構成された検出ユニット２０が備える検出基板１０の上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａ上の磁気ビーズ２３及び二次抗体２２に、ウィルス等の抗原Ｙの検体液Ｘを滴下する。そして、上側誘電体基板１１Ｂの薄膜１６が位置する表面１１Ｂａで、一次抗体１７と結合した検体に対して結合する、二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３を、ＮＶセンタ１５を形成するダイヤモンド結晶１４を対向させて検出する。
上記のように構成された検出ユニット２０が備える検出基板１０の上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａ上の磁気ビーズ２３及び二次抗体２２に、ウィルス等の抗原Ｙの検体液Ｘを滴下する。そして、上側誘電体基板１１Ｂの薄膜１６が位置する表面１１Ｂａで、一次抗体１７と結合した検体に対して結合する、二次抗体２２が固定化された磁気ビーズ２３を、ＮＶセンタ１５を形成するダイヤモンド結晶１４を対向させて検出する。
【0065】
（効果）
以上により、本実施形態は、ダイヤモンド結晶１４は、薄膜１６に近接または密着する。これにより、本実施形態は、結合部Ｑの磁気ビーズ２３は、第一実施圭太に比べてＮＶセンタ１５のより近くに位置する。本実施形態は、強度の弱い磁界も検出しやすくできる。本実施形態によれば、より高精度な検出ができる。
以上により、本実施形態は、ダイヤモンド結晶１４は、薄膜１６に近接または密着する。これにより、本実施形態は、結合部Ｑの磁気ビーズ２３は、第一実施圭太に比べてＮＶセンタ１５のより近くに位置する。本実施形態は、強度の弱い磁界も検出しやすくできる。本実施形態によれば、より高精度な検出ができる。
【0066】
本実施形態では、検体液Ｘは、検出基板１０の上側誘電体基板１１Ｂの表面１１Ｂａ上に滴下される。本実施形態では、ダイヤモンド結晶１４には検体液Ｘが付着しない。本実施形態によれば、磁界検出においてダイヤモンド結晶１４を再度使用できる。
【0067】
［変形例］
図８は、第２実施形態の変形例に係る検出装置４０の変形例の断面図である。検出装置４０は、基本的な構成は第二実施形態と同様である。本実施形態は、誘電体基板１１の構成と、アンテナ導体１２がダイヤモンド結晶１４に配置される点とで、第二実施形態と異なる。
図８は、第２実施形態の変形例に係る検出装置４０の変形例の断面図である。検出装置４０は、基本的な構成は第二実施形態と同様である。本実施形態は、誘電体基板１１の構成と、アンテナ導体１２がダイヤモンド結晶１４に配置される点とで、第二実施形態と異なる。
【0068】
誘電体基板１１は、１枚の板状である。
【0069】
アンテナ導体１２は、ダイヤモンド結晶１４の表面のうち、ＮＶセンタ１５が形成される表面１４ｂと反対側の表面１４ａに位置する。本実施形態では、アンテナ導体１２は、リング状に形成される。
【0070】
導波体１３は、ダイヤモンド結晶１４の表面のうち、ＮＶセンタ１５が形成される表面１４ｂと反対側の表面１４ａに位置する。
【0071】
以上により、変形例では、第一実施形態と同様に、ダイヤモンド結晶１４のＮＶセンタ１５の近くに位置する導波体１３から、ＮＶセンタ１５にマイクロ波を照射できる。変形例によれば、検出基板１０および検出ユニット２０を簡素化できる。
【0072】
本出願の開示する実施形態は、発明の要旨及び範囲を逸脱しない範囲で変更できる。さらに、本出願の開示する実施形態及びその変形例は、適宜組み合わせることができる。
【0073】
添付の請求項に係る技術を完全かつ明瞭に開示するために特徴的な実施形態に関し記載してきた。しかし、添付の請求項は、上記実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。
【符号の説明】
【0074】
１０ 検出基板
１１ 誘電体基板
１１ａ 表面
１２ アンテナ導体
１３ 導波体
１４ ダイヤモンド結晶
１４ａ 表面
１４ｂ 面
１５ ＮＶセンタ
１６ 薄膜
１７ 一次抗体
２０ 検出ユニット
２１ 第２誘電体基板
２１ａ 表面
２２ 二次抗体
２３ 磁気ビーズ
２４ 凹部
２５ 吸収パッド
３０ 光ピックアップ
３１ 発光素子
３２ 受光素子
４０ 検出装置
Ｘ 検体液
Ｙ 抗原
１１ 誘電体基板
１１ａ 表面
１２ アンテナ導体
１３ 導波体
１４ ダイヤモンド結晶
１４ａ 表面
１４ｂ 面
１５ ＮＶセンタ
１６ 薄膜
１７ 一次抗体
２０ 検出ユニット
２１ 第２誘電体基板
２１ａ 表面
２２ 二次抗体
２３ 磁気ビーズ
２４ 凹部
２５ 吸収パッド
３０ 光ピックアップ
３１ 発光素子
３２ 受光素子
４０ 検出装置
Ｘ 検体液
Ｙ 抗原
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】