[发明专利]包覆了由母材和粒状材料混合成的受体层的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，其通过在传感器主体的表面包覆由母材和粒状材料混合成的受体层，能够对检测对象物质进行高灵敏度且有选择性的检测。

背景技术

对随着检测对象分子(被检体分子)的吸附而产生的物理参数的变化进行检测的传感器，其类型多种多样，被利用在各个领域。为了更容易地检测物理参数的变化，通常，传感器在用被称作“受体层”的层包覆后，用于测定。由于能利用的受体材料根据以何种物理参数为对象而改变，因此，一直在进行针对各传感器的最佳受体层的开发。作为一个例子，有对随着被检体分子的吸附而在表面产生的应力进行检测的一类表面应力传感器。可对这种传感器的受体层提供自组装单分子膜、DNA/RNA、蛋白质、抗原/抗体、聚合物等多种物质。

想要提高此种传感器的灵敏度时，很多情况下，对受体层的物理以及化学特性进行最优化是很有效的。已报道的一个示例是，如非专利文献1和2中所记载的那样，受体物质的杨氏模量(Young's modulus)和膜厚对表面应力传感器有特别大的影响。这种倾向通过以下的数学式表示。

[数学式1]

上式是关于非专利文献1中所示的悬臂型表面应力传感器的公式。此处，Δz是悬臂的挠曲量、w_cは悬臂的宽度、l_c是悬臂的长度、t_c是悬臂的厚度、ν_c是悬臂的泊松比、E_c是悬臂的杨氏模量、w_f是受体层的宽、t_f是受体层的厚度、ν_f是受体层的泊松比、E_f是受体层的杨氏模量、ε_f是向受体层施加的应变。如果在该数学式的基础上计算灵敏度(此时，悬臂的挠曲量(Deflection))，可知其很大程度地依赖于受体层的杨氏模量。也就是说，为了实现高灵敏度，针对如杨氏模量那样的物理参数，需要设计具有其最佳值的受体层。基于上式，以受体层的膜厚为参数，对杨氏模量和挠曲量(灵敏度)之间的关系作图，示于图1。此处，将悬臂的尺寸设为长度500μm、宽度100μm、厚度1μm，将材料设为硅，进行计算。根据该图可知以下事项。

A.当膜厚固定时，从表面应力传感器灵敏度的观点而言，受体层的杨氏模量存在最佳值，小于或大于该最佳值，灵敏度都会下降，以及

B.如果改变受体层的厚度，则最佳杨氏模量会变化。具体而言，受体层越薄，最佳杨氏模量越向更大一侧移动，而且灵敏度也提高，而在杨氏模量较小的区域，反而存在受体层薄时则显现不出灵敏度的趋势。

另一方面，对于该种传感器而言，为了使被检体分子准确地吸附，特别是需要设计具有化学选择性的受体层。具体而言，需要根据被检体分子的化学的性质来设计受体层中所含的官能团，并在稳定的状态下将其固定化在受体层中。

如上所述，对于对被检体分子进行测定的一类传感器而言，为了使决定性的两个重要的因素、也即灵敏度和选择性最优化，一般需要将物理特性和化学特性同时最优化。然而，对此还没有确立易于实现的有效方法，强烈需要早日实现。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的课题是，提供一种方法，该方法通过采用由母材和与其物理/化学特性不同的粒状材料混合成的受体层，从而实现由粒状材料的化学组成而带来的对被检体分子的选择性，同时通过采用杨氏模量等物理特性不同的粒状材料，使母材/粒状材料复合体实现与母材不同的物理特性，从而实现高灵敏度。

解决问题的技术方案

本发明是一种传感器，其具备：复合体受体层和传感器主体，该复合体受体层包含母材和粒状材料，该传感器主体在表面上具有前述受体层，对被检体分子吸附于前述受体层时产生的物理参数的变化进行检测。

在此，前述物理参数可以是表面应力、应力、力、表面张力、压力、质量、弹性、杨氏模量、泊松比、共振频率、频率、体积、厚度、粘度、密度、磁力、磁荷、磁场、磁通量、磁通量密度、电阻、电量、介电常数、电功率、电场、电荷、电流、电压、电位、迁移率、静电能、电容、电感、电抗、电纳、导纳、阻抗、电导、等离子体激元、折射率、光度以及温度中的一种或两种以上。

另外，前述粒状材料和前述母材可以具有相互不同的物理参数值。

另外，前述粒状材料可以是纳米粒子。

另外，前述母材可以是高分子系材料。

另外，前述高分子系材料可以是聚合物。