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化学センサ装置用の検出子およびその利用

国内特許コード P110003929
整理番号 N051P30
掲載日 2011年7月4日
出願番号 特願2006-532699
登録番号 特許第4670084号
出願日 平成17年8月30日(2005.8.30)
登録日 平成23年1月28日(2011.1.28)
国際出願番号 JP2005015715
国際公開番号 WO2006025358
国際出願日 平成17年8月30日(2005.8.30)
国際公開日 平成18年3月9日(2006.3.9)
優先権データ
  • 特願2004-253536 (2004.8.31) JP
発明者
  • 本津 茂樹
  • 楠 正暢
  • 西川 博昭
  • 橋本 典也
  • 山田 泉
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 学校法人近畿大学
発明の名称 化学センサ装置用の検出子およびその利用
発明の概要 本発明は、検出感度を向上させた化学センサ装置用の検出子およびその利用を提供する。媒質中に含まれる測定対象物質が、表面に吸着することによって、当該測定対象物質を検出する化学センサ装置用の検出子(10)であって、測定対象物質を検出するための表面(11a)に、ハイドロキシアパタイトまたはハイドロキシアパタイトにおける一部の元素が置換された元素置換アパタイトを含む吸着層(1)を備えている検出子(10)によれば、検出感度を著しく向上させることができ、微量の化学物質を高感度に検出することができる。
従来技術、競合技術の概要

近年、液体や気体などの媒質中に含まれる微小な化学物質を検出したり、媒質中に含まれる微粒子間の相互作用を高い感度で検出したりするための微量化学物質検出技術が開発されている。このような微量化学物質検出技術として、例えば、水晶振動子マイクロバランス法(QuartzCrystal Microbalance、以下「QCM法」と称する)や表面プラズモン共鳴法(Surface Plasmon Resonance、以下、「SPR法」と称する)が知られている。


QCM法は、水晶振動子を用いてマイクロバランス原理を応用した化学物質や生体物質を検出するための技術であり、水晶振動子の作用電極表面を試料ガスや試料溶液に晒したときの水晶振動子の発振周波数の変化から作用電極表面での試料成分の吸脱着を検知・定量するものである。


具体的には、水晶振動子100は図7に示すように、薄い水晶板101の表面と裏面とに金属電極102を蒸着したもので、この金属電極102上に化学物質や生体分子が付着した場合、付着物の重量と振動数変化が比例関係にある。すなわち、水晶振動子100の金属電極102の表面に試料成分が成膜したり、あるいは物質の吸着が起きたりすると金属電極102の表面に存在する物質の単位表面積当たりの重量に対応した周波数のシフトが起きることになる。この周波数シフト現象を指標に、媒質中に含まれる微小な化学物質や生体分子を検出することができる。


QCM法を用いた化学センサ装置は、水晶振動子は広い温度範囲において周波数が安定しているため、安定した検出感度が期待でき、条件が揃えば1~10ngの吸着物質の検出がリアルタイムで可能である(例えば、特許文献1参照)。


また、SPR法は、光学的な手法を利用して微量化学物質を検出する技術である。具体的には、金属薄膜に光を照射して反射光をモニターし、金属薄膜上に化学物質が付着することにより生じる、金属薄膜上の屈折率の変化を検出し、微量化学物質を検出する技術である。SPR法を用いた化学センサ装置は、バイオ分野、環境分野、工業分野へ応用されており、表面に固定化した生体分子の相互作用解析、抗原抗体反応モニター、糖度モニターなどに用いられている(例えば、特許文献2参照)。


【特許文献1】
特開2001-153777号公報(公開日:平成13年(2001)6月8日)

産業上の利用分野

本発明は、微量の化学物質や生体分子を検出するために用いられる化学センサ装置用検出子およびその利用に関するものであり、特に、ハイドロキシアパタイトおよびその誘導体を用いて、化学物質等の吸着効率を高めた化学センサ装置用検出子およびその利用に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】 媒質中に含まれる測定対象物質が検出表面に吸着することによって、当該測定対象物質を検出する化学センサ装置用の検出子であって、
上記検出子は、測定対象物質を検出するための上記検出表面に、ハイドロキシアパタイトにおける一部の元素が置換された元素置換アパタイトを含む吸着層を備えており、
上記化学センサ装置は、水晶振動子マイクロバランス法または表面プラズモン共鳴法を用いた化学センサ装置であることを特徴とする検出子。
【請求項2】 上記吸着層は、上記検出表面の全面に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の検出子。
【請求項3】 上記吸着層は、上記検出表面の複数箇所に分散して設けられていることを特徴とする請求項1に記載の検出子。
【請求項4】 上記吸着層は、導電性のある元素置換アパタイトを含んでおり、
上記吸着層が電極として機能するものであることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の検出子。
【請求項5】 上記導電性のある元素置換アパタイトが、ハイドロキシアパタイトにおける一部の元素がNaに置換された元素置換アパタイトであることを特徴とする請求項4に記載の検出子。
【請求項6】 上記吸着層は、生体親和性のある元素置換アパタイトを含んでいることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の検出子。
【請求項7】 上記生体親和性のある元素置換アパタイトが、ハイドロキシアパタイトにおける一部の元素がMgに置換された元素置換アパタイトであることを特徴とする請求項6に記載の検出子。
【請求項8】 上記吸着層の表面上に、非吸着層が設けられており、
上記非吸着層には、上記媒質中の測定対象物質と吸着層とを接触させるための開口部が設けられていることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の検出子。
【請求項9】 上記吸着層は、さらに、上記測定対象物質を選択的に吸着するための特異的結合物質を含むことを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の検出子。
【請求項10】 上記吸着層は、レーザーアブレーション法にて形成されるものであることを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の検出子。
【請求項11】 上記吸着層は、形成中もしくは形成後、熱処理または焼結処理により、上記元素置換アパタイトの結晶性が高められていることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の検出子。
【請求項12】 媒質中に含まれる測定対象物質が検出表面に吸着することによって、当該測定対象物質を検出する化学センサ装置用の検出子であって、
上記検出子は、測定対象物質を検出するための上記検出表面に、ハイドロキシアパタイトを含む吸着層を備え、
上記吸着層は、レーザーアブレーション法にて形成されるものであることを特徴とする検出子。
【請求項13】 上記吸着層は、形成中もしくは形成後、熱処理または焼結処理により、上記ハイドロキシアパタイトの結晶性が高められていることを特徴とする請求項12に記載の検出子。
【請求項14】 請求項1~13のいずれか1項に記載の検出子を備えることを特徴とする化学センサ装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 医療に向けた自己組織化等の分子配列制御による機能性材料・システムの創製 領域
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