JP2003294700A - 試料分離検出用チップ - Google Patents
試料分離検出用チップInfo
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- JP2003294700A JP2003294700A JP2002093234A JP2002093234A JP2003294700A JP 2003294700 A JP2003294700 A JP 2003294700A JP 2002093234 A JP2002093234 A JP 2002093234A JP 2002093234 A JP2002093234 A JP 2002093234A JP 2003294700 A JP2003294700 A JP 2003294700A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡便、安価、高速に試料の分離・検出を可能
にする試料分離検出用チップを提供すること。 【解決手段】 複数の溝部３と、試料導入部５が形成さ
れた基板１と、前記複数の溝部３を使用して試料を電気
泳動するための少なくとも１対の第１の電極２と、電気
泳動の下流に配置され、電気化学的に核酸の有無を検出
する第２の電極４と、を備えた。
にする試料分離検出用チップを提供すること。 【解決手段】 複数の溝部３と、試料導入部５が形成さ
れた基板１と、前記複数の溝部３を使用して試料を電気
泳動するための少なくとも１対の第１の電極２と、電気
泳動の下流に配置され、電気化学的に核酸の有無を検出
する第２の電極４と、を備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料の分離検出を
おこなうための試料分離検出用チップに関する。
おこなうための試料分離検出用チップに関する。
【０００２】
【従来の技術】試料の分離・検出の代表的な手段として
電気泳動を利用した方法が知られている。例えば、核酸
の電気泳動では、アガロースやアクリルアミドなどの高
分子ゲル中で分離した後に、光学的な手法で検出が行わ
れる。この手法で、最もよく用いられているのはエチジ
ウムブロマイドなどの蛍光性のインターカレーターを使
って核酸等を検出する方法であって、これにより、比較
的簡単に検出が可能である。しかしながら、この方法は
感度が低く、時間がかかるといった問題がある。また、
予め核酸を蛍光色素で標識する方法も良く用いられてい
るが、高感度で検出するために、高価で大型のレーザー
検出装置が必要になるなどの問題を有する。
電気泳動を利用した方法が知られている。例えば、核酸
の電気泳動では、アガロースやアクリルアミドなどの高
分子ゲル中で分離した後に、光学的な手法で検出が行わ
れる。この手法で、最もよく用いられているのはエチジ
ウムブロマイドなどの蛍光性のインターカレーターを使
って核酸等を検出する方法であって、これにより、比較
的簡単に検出が可能である。しかしながら、この方法は
感度が低く、時間がかかるといった問題がある。また、
予め核酸を蛍光色素で標識する方法も良く用いられてい
るが、高感度で検出するために、高価で大型のレーザー
検出装置が必要になるなどの問題を有する。
【０００３】上記のような検出方法以外に、電気化学的
な手法を用いた核酸検出技術が注目されている。Ｐａｌ
ｃｅｋらによって、核酸の塩基であるグアニンとアデニ
ンがグラファイト電極上で電気化学的に酸化される事が
報告されている（Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｂｉ
ｏｅｎｅｒｇ．１５，２７５，１９９６）。これによれ
ば、グアニンは約１Ｖ、アデニンは約１．２Ｖ付近で非
可逆的に酸化され、酸化の際における酸化電流が観察さ
れる。また、Ｗａｎｇらによって、この塩基からの電気
化学信号を基にしてＤＮＡの特異的な配列を検出するた
めのセンサーが報告されている（Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．
Ａｃｔａ ４０２，７，１９９９）。また、橋本らによ
って、電気化学的に活性なＤＮＡ結合物質を用いた遺伝
子検出技術が報告されている。ここでは、電極上に固定
化したＤＮＡプローブ上でハイブリダイゼーション反応
を行い、反応後電気化学的に活性なＤＮＡ結合物質を作
用させると、ＤＮＡ結合物質からの電気化学的な信号を
基に遺伝子が検出できることが報告されている（Ｓｕｐ
ｌａ．ｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．２，２６５，１９９３）。
な手法を用いた核酸検出技術が注目されている。Ｐａｌ
ｃｅｋらによって、核酸の塩基であるグアニンとアデニ
ンがグラファイト電極上で電気化学的に酸化される事が
報告されている（Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｂｉ
ｏｅｎｅｒｇ．１５，２７５，１９９６）。これによれ
ば、グアニンは約１Ｖ、アデニンは約１．２Ｖ付近で非
可逆的に酸化され、酸化の際における酸化電流が観察さ
れる。また、Ｗａｎｇらによって、この塩基からの電気
化学信号を基にしてＤＮＡの特異的な配列を検出するた
めのセンサーが報告されている（Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．
Ａｃｔａ ４０２，７，１９９９）。また、橋本らによ
って、電気化学的に活性なＤＮＡ結合物質を用いた遺伝
子検出技術が報告されている。ここでは、電極上に固定
化したＤＮＡプローブ上でハイブリダイゼーション反応
を行い、反応後電気化学的に活性なＤＮＡ結合物質を作
用させると、ＤＮＡ結合物質からの電気化学的な信号を
基に遺伝子が検出できることが報告されている（Ｓｕｐ
ｌａ．ｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．２，２６５，１９９３）。
【０００４】ところで、電気化学的な手法は、核酸の検
出に煩雑な標識が不要であることや、検出装置が安価な
電気回路で製造できるなどの特長がある。
出に煩雑な標識が不要であることや、検出装置が安価な
電気回路で製造できるなどの特長がある。
【０００５】そこで、その特長を活かして、キャピラリ
電気泳動と電気化学測定を組み合わせた分析方法（ＣＥ
−ＥＣＤ）による、生体関連物質の検出が報告されてい
る（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７０，２１６７、１９９
８）。また、サンプルが非常に微量でよいこと、分析時
間が短いことなどの理由から、最近では微細加工技術で
作製したチップ上でのＣＥ−ＥＣＤも注目を集めてい
る。
電気泳動と電気化学測定を組み合わせた分析方法（ＣＥ
−ＥＣＤ）による、生体関連物質の検出が報告されてい
る（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７０，２１６７、１９９
８）。また、サンプルが非常に微量でよいこと、分析時
間が短いことなどの理由から、最近では微細加工技術で
作製したチップ上でのＣＥ−ＥＣＤも注目を集めてい
る。
【０００６】しかしながら、電気化学的な手法により検
出は、試料の検出に電気化学測定器（ポテンショスタッ
ト）が必要なため、多サンプルの同時測定は難しいとい
った問題がある。
出は、試料の検出に電気化学測定器（ポテンショスタッ
ト）が必要なため、多サンプルの同時測定は難しいとい
った問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡便、安
価、高速に試料の分離・検出を可能にする試料分離検出
用チップを提供することを目的とする。
価、高速に試料の分離・検出を可能にする試料分離検出
用チップを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を講じた。本発明の第１
局面に係る試料分離検出用チップは、複数の溝部と、試
料導入部が形成された基板と、前記複数の溝部を使用し
て試料を電気泳動するための少なくとも１対の第１の電
極と、電気泳動の下流に配置され、電気化学的に前記試
料の有無を検出する第２の電極と、を具備することを特
徴とする。上記の試料分離検出用チップの好ましい実施
態様は以下のとおりである。なお、以下の各実施態様
は、単独で適用しても良いし、適宜組み合わせて適用し
ても良い。 （１） 前記基板上に形成され、前記第２の電極からの
信号を検出する検出回路を具備すること。 （２） 前記基板とは異なる他の基板を更に備え、前記
第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方が前記
他の基板上に形成されていること。
解決するために次のような手段を講じた。本発明の第１
局面に係る試料分離検出用チップは、複数の溝部と、試
料導入部が形成された基板と、前記複数の溝部を使用し
て試料を電気泳動するための少なくとも１対の第１の電
極と、電気泳動の下流に配置され、電気化学的に前記試
料の有無を検出する第２の電極と、を具備することを特
徴とする。上記の試料分離検出用チップの好ましい実施
態様は以下のとおりである。なお、以下の各実施態様
は、単独で適用しても良いし、適宜組み合わせて適用し
ても良い。 （１） 前記基板上に形成され、前記第２の電極からの
信号を検出する検出回路を具備すること。 （２） 前記基板とは異なる他の基板を更に備え、前記
第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方が前記
他の基板上に形成されていること。
【０００９】本発明の第２局面に係る試料分離検出用チ
ップは、試料を電気泳動するための溝部と、試料導入部
が形成された第１の基板と、前記溝部を使用して試料を
電気泳動するために第１の電極と、電気泳動の下流に配
置され、電気化学的に前記試料の有無を検出する第２の
電極とを備えた第２の基板と、を具備し、前記第１の基
板と前記第２の基板が1組以上積層されて試料分離検出
用チップが形成されることを特徴とする。ここにおい
て、前記第１の基板に、複数の溝部が形成されているこ
とが好ましい。上記の各局面における試料分離検出用チ
ップの好ましい実施態様は以下のとおりである。なお、
以下の各実施態様は、単独で適用しても良いし、適宜組
み合わせて適用しても良い。 （１） 前記第２の電極は、前記複数の溝部に対応して
形成されていること。 （２） １つの対極と１つの参照極の少なくとも一方の
電極を更に具備すること。 （３） 前記第１の電極が前記溝部の数に応じて形成さ
れていること。 （４） 前記試料が、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリ
ヌクレオチド、ペプチド、タンパク質等の生体関連物質
であること。 （５） 前記第２の電極が炭素電極及び金のいずれかで
あること。
ップは、試料を電気泳動するための溝部と、試料導入部
が形成された第１の基板と、前記溝部を使用して試料を
電気泳動するために第１の電極と、電気泳動の下流に配
置され、電気化学的に前記試料の有無を検出する第２の
電極とを備えた第２の基板と、を具備し、前記第１の基
板と前記第２の基板が1組以上積層されて試料分離検出
用チップが形成されることを特徴とする。ここにおい
て、前記第１の基板に、複数の溝部が形成されているこ
とが好ましい。上記の各局面における試料分離検出用チ
ップの好ましい実施態様は以下のとおりである。なお、
以下の各実施態様は、単独で適用しても良いし、適宜組
み合わせて適用しても良い。 （１） 前記第２の電極は、前記複数の溝部に対応して
形成されていること。 （２） １つの対極と１つの参照極の少なくとも一方の
電極を更に具備すること。 （３） 前記第１の電極が前記溝部の数に応じて形成さ
れていること。 （４） 前記試料が、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリ
ヌクレオチド、ペプチド、タンパク質等の生体関連物質
であること。 （５） 前記第２の電極が炭素電極及び金のいずれかで
あること。
【００１０】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。
態を説明する。
【００１１】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係る試料分離検出用チップの概略構成を示
す図である。図１において、図１（ａ）は、試料分離検
出用チップの全体的な構成を示している。図１（ｂ）は
上面図であり、図１（ｃ）は断面図である。
の実施形態に係る試料分離検出用チップの概略構成を示
す図である。図１において、図１（ａ）は、試料分離検
出用チップの全体的な構成を示している。図１（ｂ）は
上面図であり、図１（ｃ）は断面図である。
【００１２】図１において、チップは、２枚の基板１
（すなわち、第１の基板１ａと第２の基板１ｂ）とを積
層して構成されている。チップの両端部には、電気泳動
用電極２（２ａ、２ｂ、以下、便宜上「第１の電極」と
称することもある）が配置されている。また、基板１ａ
には電気泳動路となる複数の溝部３が形成されており、
溝部３の電極２ｂ側には、溝部３を挟むようにして、試
料検出用電極４（以下、「第２の電極」と称することも
ある）が配置されている。また、溝部３の電極３ａ側に
は、溝部３の数に応じた試料導入部５が形成されてい
る。
（すなわち、第１の基板１ａと第２の基板１ｂ）とを積
層して構成されている。チップの両端部には、電気泳動
用電極２（２ａ、２ｂ、以下、便宜上「第１の電極」と
称することもある）が配置されている。また、基板１ａ
には電気泳動路となる複数の溝部３が形成されており、
溝部３の電極２ｂ側には、溝部３を挟むようにして、試
料検出用電極４（以下、「第２の電極」と称することも
ある）が配置されている。また、溝部３の電極３ａ側に
は、溝部３の数に応じた試料導入部５が形成されてい
る。
【００１３】上記のような構成において、第１の実施形
態においては、複数の溝部３と第１及び第２の電極２、
４は、第２の基板１ｂ上に配置されており、図１（ｃ）
中下部から配線が取り出されて、電源２ｃ及び４ａに、
それぞれ接続されている。従って、第１の基板１ａに
は、試料導入部５のみが形成されている。
態においては、複数の溝部３と第１及び第２の電極２、
４は、第２の基板１ｂ上に配置されており、図１（ｃ）
中下部から配線が取り出されて、電源２ｃ及び４ａに、
それぞれ接続されている。従って、第１の基板１ａに
は、試料導入部５のみが形成されている。
【００１４】上記のように構成された試料分離検出用チ
ップにおいて、試料を試料導入部５から導入した後に、
第１の電極２ａ−２ｂ間に電圧を印加して、電気泳動を
開始する。そして、その電気泳動による結果を第２の電
極４で検出する。
ップにおいて、試料を試料導入部５から導入した後に、
第１の電極２ａ−２ｂ間に電圧を印加して、電気泳動を
開始する。そして、その電気泳動による結果を第２の電
極４で検出する。
【００１５】上記のように、第１の実施形態では、複数
の溝部３を形成して、電気泳動を行うようにしたので、
複数の試料の電気泳動を簡単に行うことができる。
の溝部３を形成して、電気泳動を行うようにしたので、
複数の試料の電気泳動を簡単に行うことができる。
【００１６】なお、第１の実施形態においては、第１の
電極２を１対としたが、これに限らず、複数対（例え
ば、溝部３と同じ数）の第１の電極２を配置しても良
い。これにより、電解の不均一性を避けることができる
ので、各溝部３における試料の比較を定量的に行うこと
ができる。また、第１の電極において、電極２ａと電極
２ｂとの数は、１対１に対応していることが好ましい
が、これに限らず、電極２ａの数を電極２ｂより多くし
ても良いし、その逆としても良い。このようにすると、
溝部３の数に応じた電極配置よりも、電解特性は多少悪
くなるが、製作が容易になり、構造も簡単になる。な
お、このような電極構成は、以下の実施形態において
も、同様に適用可能である。
電極２を１対としたが、これに限らず、複数対（例え
ば、溝部３と同じ数）の第１の電極２を配置しても良
い。これにより、電解の不均一性を避けることができる
ので、各溝部３における試料の比較を定量的に行うこと
ができる。また、第１の電極において、電極２ａと電極
２ｂとの数は、１対１に対応していることが好ましい
が、これに限らず、電極２ａの数を電極２ｂより多くし
ても良いし、その逆としても良い。このようにすると、
溝部３の数に応じた電極配置よりも、電解特性は多少悪
くなるが、製作が容易になり、構造も簡単になる。な
お、このような電極構成は、以下の実施形態において
も、同様に適用可能である。
【００１７】（第２の実施形態）図２は、本発明の第２
の実施形態に係る試料分離検出用チップの概略構成を示
す図である。図２において、図１と同じ部分には、同じ
符号を付し、詳細な説明は省略する。第２の実施形態に
おいても、第１の基板１ａと第２の基板１ｂとを積層し
て、試料分離検出用チップを構成している。図２（ａ）
は溝部３と第１の電極との配置関係を示し、図２（ｂ）
は図２（ｃ）の２ｂ−２ｂ矢視図であり、図２（ｃ）は
断面図である。
の実施形態に係る試料分離検出用チップの概略構成を示
す図である。図２において、図１と同じ部分には、同じ
符号を付し、詳細な説明は省略する。第２の実施形態に
おいても、第１の基板１ａと第２の基板１ｂとを積層し
て、試料分離検出用チップを構成している。図２（ａ）
は溝部３と第１の電極との配置関係を示し、図２（ｂ）
は図２（ｃ）の２ｂ−２ｂ矢視図であり、図２（ｃ）は
断面図である。
【００１８】第２の実施形態が第１の実施形態と異なる
点は、第２の電極４を第１の基板１ａ上にパターンニン
グして形成している点である。これにより、第１の電極
２への配線は、基板１の側方から取り出すようになって
いる。なお、図２（ｃ）では、第２の電極４への配線も
基板１の側方から取り出すようになっているが、第１の
実施形態と同様に下方から取り出すようにしても良い。
また、図２では、穴部６が図示されているが、穴部６は
内部の洗浄用等の用途に使用されるものであって、本発
明の特徴とは関係が無いので、詳細な説明は省略する。
点は、第２の電極４を第１の基板１ａ上にパターンニン
グして形成している点である。これにより、第１の電極
２への配線は、基板１の側方から取り出すようになって
いる。なお、図２（ｃ）では、第２の電極４への配線も
基板１の側方から取り出すようになっているが、第１の
実施形態と同様に下方から取り出すようにしても良い。
また、図２では、穴部６が図示されているが、穴部６は
内部の洗浄用等の用途に使用されるものであって、本発
明の特徴とは関係が無いので、詳細な説明は省略する。
【００１９】上記のような構成にすることにより、第２
の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果が得
られる。
の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果が得
られる。
【００２０】（第３の実施形態）図３は、本発明の第３
の実施形態に係る試料分離検出用チップの概略構成を示
す図である。図３において、図２と同じ部分には、同じ
符号を付し、詳細な説明は省略する。第２の実施形態に
おいても、第１の基板１ａと第２の基板１ｂとを積層し
て、試料分離検出用チップを構成している。図３（ａ）
は第２の基板１ｂにおける溝部３の配置を示し、図３
（ｂ）は第１の基板１ａにおける電極のパターンニング
の様子を示す図であり、図３（ｃ）は断面図である。
の実施形態に係る試料分離検出用チップの概略構成を示
す図である。図３において、図２と同じ部分には、同じ
符号を付し、詳細な説明は省略する。第２の実施形態に
おいても、第１の基板１ａと第２の基板１ｂとを積層し
て、試料分離検出用チップを構成している。図３（ａ）
は第２の基板１ｂにおける溝部３の配置を示し、図３
（ｂ）は第１の基板１ａにおける電極のパターンニング
の様子を示す図であり、図３（ｃ）は断面図である。
【００２１】第３の実施形態が第２の実施形態と異なる
点は、第１と第２の電極２、４の両者とも第１の基板１
ａにパターンニングして形成したことである。それ以外
は、第２の実施形態と同じである。従って、第３の実施
形態でも、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
点は、第１と第２の電極２、４の両者とも第１の基板１
ａにパターンニングして形成したことである。それ以外
は、第２の実施形態と同じである。従って、第３の実施
形態でも、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００２２】上記の各実施形態において、第１及び第２
の電極２、４を、基板に形成する場合には、メッキ、印
刷、スパッタ、蒸着などで作製することができる。ここ
で、蒸着を行う場合は、抵抗加熱法、高周波加熱法、電
子ビーム加熱法により電極膜を形成することができる。
また、スパッタリングを行う場合は、直流２極スパッタ
リング、バイアススパッタリング、非対称交流スパッタ
リング、ゲッタスパッタリング、高周波スパッタリング
で電極膜を形成することが可能である。更に、ポリピロ
ール、ポリアニリンなどの電解重合膜や導電性高分子も
用いることが可能である。
の電極２、４を、基板に形成する場合には、メッキ、印
刷、スパッタ、蒸着などで作製することができる。ここ
で、蒸着を行う場合は、抵抗加熱法、高周波加熱法、電
子ビーム加熱法により電極膜を形成することができる。
また、スパッタリングを行う場合は、直流２極スパッタ
リング、バイアススパッタリング、非対称交流スパッタ
リング、ゲッタスパッタリング、高周波スパッタリング
で電極膜を形成することが可能である。更に、ポリピロ
ール、ポリアニリンなどの電解重合膜や導電性高分子も
用いることが可能である。
【００２３】更に、上記の各実施形態では、第２の電極
４を用いた検出系は、作用極と対極からなる一般的な二
電極系を示したが、例えば、作用極、対極、及び参照極
からなる３電極であることが望ましい。ここで用いられ
る対極は特に限定されるものではなく、例えば、上記し
た電極材料を用いることが可能である。また、参照極も
特に限定されるものではなく、例えば、銀塩化銀電極、
飽和カロメロ電極等を用いることも可能である。
４を用いた検出系は、作用極と対極からなる一般的な二
電極系を示したが、例えば、作用極、対極、及び参照極
からなる３電極であることが望ましい。ここで用いられ
る対極は特に限定されるものではなく、例えば、上記し
た電極材料を用いることが可能である。また、参照極も
特に限定されるものではなく、例えば、銀塩化銀電極、
飽和カロメロ電極等を用いることも可能である。
【００２４】上記の各実施形態で使用される基板の材料
は特に限定されるものではない。例えば、ガラス、石英
ガラス、アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭
化珪素、酸化珪素、窒化珪素、等の無機絶縁材料を使用
できる。また、ポリエチレン、エチレン、ポリプロピレ
ン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、
不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアル
コール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリア
クリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリ
カーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹
脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロ
ニトリル共重合体、アクリロニトリルブタジエンスチレ
ン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリスルホン等の有機材料を用いることができる。
は特に限定されるものではない。例えば、ガラス、石英
ガラス、アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭
化珪素、酸化珪素、窒化珪素、等の無機絶縁材料を使用
できる。また、ポリエチレン、エチレン、ポリプロピレ
ン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、
不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアル
コール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリア
クリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリ
カーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹
脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロ
ニトリル共重合体、アクリロニトリルブタジエンスチレ
ン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリスルホン等の有機材料を用いることができる。
【００２５】また、上記の各実施形態において、電極の
形成などにおいて、絶縁材料（例えば、レジストとし
て）が使用されるが、絶縁材料についても特に限定され
るものではないが、フォトポリマー、フォトレジスト材
料であることが好ましい。レジスト材料としては、光露
光用フォトレジスト、遠紫外用フォトレジスト、Ｘ線用
フォトレジスト、電子線用フォトレジストが用いられ
る。光露光用フォトレジストには、主原料が環化ゴム、
ポリけい皮酸、ノボラック樹脂があげられる。遠紫外用
フォトレジストには、環化ゴム、フェノール樹脂、ポリ
メチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ），ポリメチ
ルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が用いられる。また、
Ｘ線用レジストには、ＣＯＰ、メタルアクリレートほ
か、薄膜ハンドブック（オーム社）に記載の物質を用い
ることができる、更に電子線用レジストには、ＰＭＭＡ
等上記文献に記載の物質を用いることが可能である。こ
こで用いるレジストは１００Å以上１ｍｍ以下であるこ
とが望ましい。フォトレジストで電極を被覆し、リソグ
ラフィーを行うことで、面積を一定にすることが可能に
なる。これにより、生体関連物質捕捉物質固定化量がそ
れぞれの電極間で均一になり、再現性に優れた測定を可
能にする。従来、レジスト材料は最終的には除去するの
が一般的であるが、本発明ではレジスト材料は除去する
ことなく電極の一部として用いることも可能である。こ
の場合は、用いるレジスト材料に耐水性の高い物質を使
用する必要がある。電極上部に形成する絶縁層にはフォ
トレジスト材料以外でも用いることが可能である。例え
ば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｉ等の酸化物、窒化物、炭化物、その他
合金を用いることも可能である。これらの材料をスパッ
タ、蒸着あるいはＣＶＤ等を用いて薄膜を形成した後、
フォトリソグラフィーで電極露出部のパターニングを行
い、面積を一定に制御する。
形成などにおいて、絶縁材料（例えば、レジストとし
て）が使用されるが、絶縁材料についても特に限定され
るものではないが、フォトポリマー、フォトレジスト材
料であることが好ましい。レジスト材料としては、光露
光用フォトレジスト、遠紫外用フォトレジスト、Ｘ線用
フォトレジスト、電子線用フォトレジストが用いられ
る。光露光用フォトレジストには、主原料が環化ゴム、
ポリけい皮酸、ノボラック樹脂があげられる。遠紫外用
フォトレジストには、環化ゴム、フェノール樹脂、ポリ
メチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ），ポリメチ
ルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が用いられる。また、
Ｘ線用レジストには、ＣＯＰ、メタルアクリレートほ
か、薄膜ハンドブック（オーム社）に記載の物質を用い
ることができる、更に電子線用レジストには、ＰＭＭＡ
等上記文献に記載の物質を用いることが可能である。こ
こで用いるレジストは１００Å以上１ｍｍ以下であるこ
とが望ましい。フォトレジストで電極を被覆し、リソグ
ラフィーを行うことで、面積を一定にすることが可能に
なる。これにより、生体関連物質捕捉物質固定化量がそ
れぞれの電極間で均一になり、再現性に優れた測定を可
能にする。従来、レジスト材料は最終的には除去するの
が一般的であるが、本発明ではレジスト材料は除去する
ことなく電極の一部として用いることも可能である。こ
の場合は、用いるレジスト材料に耐水性の高い物質を使
用する必要がある。電極上部に形成する絶縁層にはフォ
トレジスト材料以外でも用いることが可能である。例え
ば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｉ等の酸化物、窒化物、炭化物、その他
合金を用いることも可能である。これらの材料をスパッ
タ、蒸着あるいはＣＶＤ等を用いて薄膜を形成した後、
フォトリソグラフィーで電極露出部のパターニングを行
い、面積を一定に制御する。
【００２６】上記のように、第１の実施形態から第３の
実施形態においては、複数の試料の分離検出を同時に行
うことができる。上記のような構成に対して、複数の試
料を同時に検出するための回路例を図４に示す。図４
（ａ）は、回路の概略構成を示す図であって、図４
（ｂ）は図４（ａ）に示す回路を基板上に配置した例を
示す図である。
実施形態においては、複数の試料の分離検出を同時に行
うことができる。上記のような構成に対して、複数の試
料を同時に検出するための回路例を図４に示す。図４
（ａ）は、回路の概略構成を示す図であって、図４
（ｂ）は図４（ａ）に示す回路を基板上に配置した例を
示す図である。
【００２７】図４に示すように、検出回路は、パルス発
生器４１と、カウンタ４２と、デコーダ４３と、スイッ
チング素子４４と、増幅器４５と、Ａ／Ｄ変換器４６と
を備えている。このような構成において、パルス発生器
４１からタイミングパルス（サンプリングクロック）が
発生される。このパルスによって、サンプリング間隔が
決定される。なお、このサンプリング間隔は、可変であ
ることが好ましい。パルス発生器４１で生成されたタイ
ミングパルスはカウンタ４２に入力し、所定の計数毎に
例えば１パルス発生する。カウンタ４２からのパルス
は、デコーダ４３に入力して、入力パルスに応じて、ス
イッチング素子４４のうちいずれのスイッチング素子を
オンにするかを決定する。
生器４１と、カウンタ４２と、デコーダ４３と、スイッ
チング素子４４と、増幅器４５と、Ａ／Ｄ変換器４６と
を備えている。このような構成において、パルス発生器
４１からタイミングパルス（サンプリングクロック）が
発生される。このパルスによって、サンプリング間隔が
決定される。なお、このサンプリング間隔は、可変であ
ることが好ましい。パルス発生器４１で生成されたタイ
ミングパルスはカウンタ４２に入力し、所定の計数毎に
例えば１パルス発生する。カウンタ４２からのパルス
は、デコーダ４３に入力して、入力パルスに応じて、ス
イッチング素子４４のうちいずれのスイッチング素子を
オンにするかを決定する。
【００２８】そして、例えば、順次スイッチング素子が
オンになると、オン状態のスイッチング素子に接続され
た第２の電極４からの信号が増幅器４５に出力されて、
所定の増幅率で増幅される。そして、この増幅されたア
ナログデータは、Ａ／Ｄ変換器４６でデジタル信号に変
換されて図示しない処理回路に出力される。
オンになると、オン状態のスイッチング素子に接続され
た第２の電極４からの信号が増幅器４５に出力されて、
所定の増幅率で増幅される。そして、この増幅されたア
ナログデータは、Ａ／Ｄ変換器４６でデジタル信号に変
換されて図示しない処理回路に出力される。
【００２９】上記のようにして、順次スイッチング素子
がオンになることによって、第２の電極４からの信号を
順次取り出すことができる。なお、この検出回路は、図
４に示したような回路に限らず、複数の電極からの信号
を順次取り出すことができるのであればどのような回路
を適用しても良い。例えば、カウンタ４２とデコーダ４
３の代わりに、シフトレジスタを採用して、シフトレジ
スタからの出力により、スイッチング素子が順次オンに
なるような構成としても良い。
がオンになることによって、第２の電極４からの信号を
順次取り出すことができる。なお、この検出回路は、図
４に示したような回路に限らず、複数の電極からの信号
を順次取り出すことができるのであればどのような回路
を適用しても良い。例えば、カウンタ４２とデコーダ４
３の代わりに、シフトレジスタを採用して、シフトレジ
スタからの出力により、スイッチング素子が順次オンに
なるような構成としても良い。
【００３０】また、図４（ｂ）に示すように、上記のよ
うな検出回路の一部或いは、全てを基板上に配置するこ
とが好ましい。一般に、第２電極からの検出信号は、微
弱であるが、このようにすることによって、配線の影響
をなるべくする少なくすることができる。
うな検出回路の一部或いは、全てを基板上に配置するこ
とが好ましい。一般に、第２電極からの検出信号は、微
弱であるが、このようにすることによって、配線の影響
をなるべくする少なくすることができる。
【００３１】また、図４（ｂ）では、基板上に配置する
のは、スイッチング素子４４とパルス生成関係の回路
（４１から４３）のみとしたが、増幅器４５も基板上に
形成することが好ましい。これにより、微弱信号を増幅
してから外部へ出力できるので、雑音などの影響が減少
する。
のは、スイッチング素子４４とパルス生成関係の回路
（４１から４３）のみとしたが、増幅器４５も基板上に
形成することが好ましい。これにより、微弱信号を増幅
してから外部へ出力できるので、雑音などの影響が減少
する。
【００３２】第２の電極４として、試料が核酸の場合に
は、グラファイトが好ましいが、図５を参照して、この
理由を説明する。図５は、グラファイト電極上に吸着固
定化した牛胸腺ＤＮＡのサイクリックボルタモグラムで
ある。図５において、１Ｖ付近と１．２Ｖ付近に酸化ピ
ークが観察される。この酸化ピークのうち、前者はグア
ニン、後者はアデニンの酸化反応に由来する酸化ピーク
である。なお、図５中の反応式は、Ｐａｌｃｅｋらによ
って報告されている塩基の酸化反応を示しており、Ａは
グアニンの酸化反応、Ｂはアデニンの酸化反応を示す。
上記のように、第２の電極材料として、グラファイトを
使用することが好ましいがことから、ベーサルプレーン
パイロリティックグラファイト（ＢＰＰＧ）、グラシシ
−カーボン等の炭素電極であることが好ましいが、他の
電極を用いることも可能である。例えば、エッチングに
有利な金を用いても良いし、その他、金の合金、銀、プ
ラチナ、水銀、ニッケル、パラジウム、シリコン、ゲル
マニウム、ガリウム、タングステン等の金属単体及びそ
れらの合金、あるいはグラシーカーボン等の炭素等、Ｉ
ＴＯ等の透明電極、またはこれらの酸化物、化合物を用
いることができる。
は、グラファイトが好ましいが、図５を参照して、この
理由を説明する。図５は、グラファイト電極上に吸着固
定化した牛胸腺ＤＮＡのサイクリックボルタモグラムで
ある。図５において、１Ｖ付近と１．２Ｖ付近に酸化ピ
ークが観察される。この酸化ピークのうち、前者はグア
ニン、後者はアデニンの酸化反応に由来する酸化ピーク
である。なお、図５中の反応式は、Ｐａｌｃｅｋらによ
って報告されている塩基の酸化反応を示しており、Ａは
グアニンの酸化反応、Ｂはアデニンの酸化反応を示す。
上記のように、第２の電極材料として、グラファイトを
使用することが好ましいがことから、ベーサルプレーン
パイロリティックグラファイト（ＢＰＰＧ）、グラシシ
−カーボン等の炭素電極であることが好ましいが、他の
電極を用いることも可能である。例えば、エッチングに
有利な金を用いても良いし、その他、金の合金、銀、プ
ラチナ、水銀、ニッケル、パラジウム、シリコン、ゲル
マニウム、ガリウム、タングステン等の金属単体及びそ
れらの合金、あるいはグラシーカーボン等の炭素等、Ｉ
ＴＯ等の透明電極、またはこれらの酸化物、化合物を用
いることができる。
【００３３】また、電気化学的な信号の検出は、上記の
ように、第２の電極４に接続された検出回路で複数の電
極を順次（又は任意に）切り替えることが可能であるの
で、１台のポテンショスタットで複数電極からの信号を
同時に計測可能である。また、チップ（或いは基板）上
には、所定の電圧を第２の電極間に印加する電源回路
と、各第２の電極４それぞれ所定の電位を印加し、電気
信号を得るスイッチング回路と、第２の電極からの電気
信号を外部機器に出力する為の検出回路を備えることが
望ましい。なお、この検出回路には、電気信号を増幅す
るための増幅器が含まれていることが好ましい。また、
電源、ポテンショスタット、波形発生装置を備えること
が更に好ましい。また、チップにはマトリックス上に配
置された特定の位置のＭＯＳＦＥＴスイッチング素子お
よび第２の電極に電気信号を出力するためのデコーダ回
路、スイッチング回路、タイミング回路、パルス発生回
路、メモリー、Ａ／Ｄ変換器、波形発生装置、電源、ポ
テンショスタット、電気信号検出回路、等の回路を一つ
のチップ上に集積することが望ましい。
ように、第２の電極４に接続された検出回路で複数の電
極を順次（又は任意に）切り替えることが可能であるの
で、１台のポテンショスタットで複数電極からの信号を
同時に計測可能である。また、チップ（或いは基板）上
には、所定の電圧を第２の電極間に印加する電源回路
と、各第２の電極４それぞれ所定の電位を印加し、電気
信号を得るスイッチング回路と、第２の電極からの電気
信号を外部機器に出力する為の検出回路を備えることが
望ましい。なお、この検出回路には、電気信号を増幅す
るための増幅器が含まれていることが好ましい。また、
電源、ポテンショスタット、波形発生装置を備えること
が更に好ましい。また、チップにはマトリックス上に配
置された特定の位置のＭＯＳＦＥＴスイッチング素子お
よび第２の電極に電気信号を出力するためのデコーダ回
路、スイッチング回路、タイミング回路、パルス発生回
路、メモリー、Ａ／Ｄ変換器、波形発生装置、電源、ポ
テンショスタット、電気信号検出回路、等の回路を一つ
のチップ上に集積することが望ましい。
【００３４】また、上記の各実施の形態の場合におい
て、核酸検出用の第２の電極４は１つの溝部３当り１つ
以上配置することが望ましい。予め第２の電極に電位を
印加しておくと、電気泳動によって分離された核酸が電
極上を通過する際に電気化学的に酸化され酸化電流が流
れる。この電流を測定することで、核酸の有無を検出す
ることができる。核酸検出用の第２の電極を１つの溝部
３当り２つ以上設置する場合には、それぞれ異なる電位
を設定しておくことで、より精度の高い検出が可能にな
る。
て、核酸検出用の第２の電極４は１つの溝部３当り１つ
以上配置することが望ましい。予め第２の電極に電位を
印加しておくと、電気泳動によって分離された核酸が電
極上を通過する際に電気化学的に酸化され酸化電流が流
れる。この電流を測定することで、核酸の有無を検出す
ることができる。核酸検出用の第２の電極を１つの溝部
３当り２つ以上設置する場合には、それぞれ異なる電位
を設定しておくことで、より精度の高い検出が可能にな
る。
【００３５】上記のように、核酸抽出機構、核酸精製機
構、核酸増幅機構などを集積化して核酸検出用システム
を構成することが可能である。これらの機構を備えた核
酸検出用システムを用いれば、核酸の抽出、増幅、検出
などの一連の操作を全て自動的に行うことができる。
構、核酸増幅機構などを集積化して核酸検出用システム
を構成することが可能である。これらの機構を備えた核
酸検出用システムを用いれば、核酸の抽出、増幅、検出
などの一連の操作を全て自動的に行うことができる。
【００３６】図６は、電気化学手法による検出感度の一
例を示した図である。グアニン由来の信号を指標として
検出感度を評価した結果、ｆｍｏｌオーダーの検出が可
能であった。このように、第２の電極４をグラファイト
とすることで、核酸を効果的に検出できる。 ま
た、図７は、ダイデオキシ反応を模式的に示した図であ
る。鋳型ＤＮＡ１２と、プライマー１０と、ポリメラー
ゼ１３と、四種類のｄＮＴＰ１４と、ｄｄＡ１６とをチ
ューブ１５内で混合して一定時間放置し、Ａ反応を行っ
た。同様にＣ反応にはｄｄＣ、Ｇ反応にはｄｄＧ、Ｔ反
応にはｄｄＴをそれぞれ添加してダイデオキシ反応を行
った。これらのサンプルは別々のレーン（すなわち、図
１における溝部３）で電気泳動を行った。
例を示した図である。グアニン由来の信号を指標として
検出感度を評価した結果、ｆｍｏｌオーダーの検出が可
能であった。このように、第２の電極４をグラファイト
とすることで、核酸を効果的に検出できる。 ま
た、図７は、ダイデオキシ反応を模式的に示した図であ
る。鋳型ＤＮＡ１２と、プライマー１０と、ポリメラー
ゼ１３と、四種類のｄＮＴＰ１４と、ｄｄＡ１６とをチ
ューブ１５内で混合して一定時間放置し、Ａ反応を行っ
た。同様にＣ反応にはｄｄＣ、Ｇ反応にはｄｄＧ、Ｔ反
応にはｄｄＴをそれぞれ添加してダイデオキシ反応を行
った。これらのサンプルは別々のレーン（すなわち、図
１における溝部３）で電気泳動を行った。
【００３７】第１の実施形態から第３の実施形態に係る
試料分離検出用チップを用いて、電気化学的塩基配列を
決定する方法について説明する。ここでは、第１の実施
形態に係る試料分離検出用チップを用いたものとして説
明する。なお、検出回路は図４に示すものと等価回路で
あるものとする。なお、第２の電極４は、グラファイト
であるものとする。
試料分離検出用チップを用いて、電気化学的塩基配列を
決定する方法について説明する。ここでは、第１の実施
形態に係る試料分離検出用チップを用いたものとして説
明する。なお、検出回路は図４に示すものと等価回路で
あるものとする。なお、第２の電極４は、グラファイト
であるものとする。
【００３８】２枚のガラス板の間にアクリルアミドのゲ
ルを作製し、ダイデオキシ反応後のサンプルを溝部３に
ロードし、第１の電極２ａ−２ｂ間に電源２ｃから１０
０Ｖの電圧をかけて電気泳動する。第２の電極４間には
１．３Ｖの電位が電源４ａから印加されている。これに
より、第２の電極４上を核酸が通過する際に、核酸中の
グアニンが酸化されて電流が流れる。
ルを作製し、ダイデオキシ反応後のサンプルを溝部３に
ロードし、第１の電極２ａ−２ｂ間に電源２ｃから１０
０Ｖの電圧をかけて電気泳動する。第２の電極４間には
１．３Ｖの電位が電源４ａから印加されている。これに
より、第２の電極４上を核酸が通過する際に、核酸中の
グアニンが酸化されて電流が流れる。
【００３９】図８は、上記のようにして測定して得られ
た電気信号の一例を示した図である。この信号からは、
配列はＣＴＧＡＣＡＧＣＡと解読できる。
た電気信号の一例を示した図である。この信号からは、
配列はＣＴＧＡＣＡＧＣＡと解読できる。
【００４０】なお、核酸結合物質の電気信号を指標にし
ても、電気化学的に塩基配列を決定することができる。
例えば、図５に示すような系で電気泳動の緩衝液として
コバルトビピリジル錯体１００μｍｏｌ／Ｌを添加して
おき、第２の電極４間には０．８Ｖの電位を電源４ａか
ら印加する。電位印加中は錯体の酸化反応に伴う定常電
流が観察されるが、電極上を核酸９が通過する際に、錯
体に由来する酸化電流値が減少する。図９は、その際の
電流応答曲線の一例を示している。
ても、電気化学的に塩基配列を決定することができる。
例えば、図５に示すような系で電気泳動の緩衝液として
コバルトビピリジル錯体１００μｍｏｌ／Ｌを添加して
おき、第２の電極４間には０．８Ｖの電位を電源４ａか
ら印加する。電位印加中は錯体の酸化反応に伴う定常電
流が観察されるが、電極上を核酸９が通過する際に、錯
体に由来する酸化電流値が減少する。図９は、その際の
電流応答曲線の一例を示している。
【００４１】核酸を検出するための電気化学的な手法は
上記の方法に特に限定されるものではないが、クロノク
ーロメトリーが最も簡単に行うことができる。その他、
ＤＣテクニックとしては、リニアスイープボルタンメト
リー、サイクリックボルタンメトリー、パルスボルタン
メトリー、微分パルスボルタンメトリー、矩形波ボルタ
ンメトリー、ストリッピングボルタンメトリー、アンペ
ロメトリー、電流一定クロノポテンショメトリー等の手
法が、またＡＣテクニックとしては三角波ボルタンメト
リー、微分三角波ボルタンメトリー、デジタルＡＣボル
タンメトリー、デジタルフェーズ選択ボルタンメトリ
ー、デジタルセコンドハーモニックフェーズ選択ボルタ
ンメトリー等も用いることができる。
上記の方法に特に限定されるものではないが、クロノク
ーロメトリーが最も簡単に行うことができる。その他、
ＤＣテクニックとしては、リニアスイープボルタンメト
リー、サイクリックボルタンメトリー、パルスボルタン
メトリー、微分パルスボルタンメトリー、矩形波ボルタ
ンメトリー、ストリッピングボルタンメトリー、アンペ
ロメトリー、電流一定クロノポテンショメトリー等の手
法が、またＡＣテクニックとしては三角波ボルタンメト
リー、微分三角波ボルタンメトリー、デジタルＡＣボル
タンメトリー、デジタルフェーズ選択ボルタンメトリ
ー、デジタルセコンドハーモニックフェーズ選択ボルタ
ンメトリー等も用いることができる。
【００４２】また、上記のように電気化学的に核酸を検
出するためには、塩基の酸化還元反応を利用することが
可能である。例えば、前述したように核酸検出用の第２
の電極にＢＰＰＧ電極を用いると、塩基のグアニン、ア
デニンはそれぞれ約１Ｖ、１．２Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ
Ｃｌ）で酸化され、それに伴う酸化電流が流れる。この
酸化電流をクロノクーロメトリーなどの手法で検出する
ことで、核酸の有無を検出することが可能である。
出するためには、塩基の酸化還元反応を利用することが
可能である。例えば、前述したように核酸検出用の第２
の電極にＢＰＰＧ電極を用いると、塩基のグアニン、ア
デニンはそれぞれ約１Ｖ、１．２Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ
Ｃｌ）で酸化され、それに伴う酸化電流が流れる。この
酸化電流をクロノクーロメトリーなどの手法で検出する
ことで、核酸の有無を検出することが可能である。
【００４３】また、核酸の検出に電気化学的に活性な核
酸結合物質を用いることも可能である。本発明の実施形
態で用いられる電気化学的に活性な核酸結合性物質はビ
オローゲン、ヘキスト３３２５８、ヘキスト３３３４
２、ビスベンズイミダゾール、エチジュウム、エチジュ
ウムブロマイド、アクリジン、アミノアクリジン、アク
リジンオレンジ、プロフラビン、エリブチシン、アクチ
ノマイシンＤ、ドーノマイシンマイトマイシン等が、ま
た、トリス（フェナントロリン）亜鉛錯体、トリス（フ
ェナントロリン）ルテニュウム錯体、トリス（フェナン
トロリン）コバルト錯体、ジ（フェナントロリン）亜鉛
錯体、ジ（フェナントロリン）ルテニュウム錯体、ジ
（フェナントロリン）コバルト錯体、ビピリジンプラチ
ナ錯体、ターピリジンプラチナ錯体、フェナントロリン
プラチナ錯体、トリス（ビピリジル）亜鉛錯体、トリス
（ビピリジル）ルテニュウム錯体、トリス（ビピリジ
ル）コバルト錯体、ジ（ビピリジル）亜鉛錯体、ジ（ビ
ピリジル）ルテニュウム錯体、ジ（ビピリジル）コバル
ト錯体、フェロセンカルボン酸、フェロセンアルデヒド
等のフェロセン誘導体、フェリ／フェロシアン化カリウ
ム、ハイドロキノン等をあげることができる。これらの
物質は溶液中で核酸と相互作用するので、電気泳動の際
に核酸と共存させるだけで、電気化学的に核酸の有無を
検出できる。この場合は、核酸結合物質の電気化学反応
を指標にして核酸の有無を検出する。検出の為に予め核
酸を標識する必要がないので、高価な試薬が不要である
と共に、簡便な操作で塩基配列を決定することができ
る。
酸結合物質を用いることも可能である。本発明の実施形
態で用いられる電気化学的に活性な核酸結合性物質はビ
オローゲン、ヘキスト３３２５８、ヘキスト３３３４
２、ビスベンズイミダゾール、エチジュウム、エチジュ
ウムブロマイド、アクリジン、アミノアクリジン、アク
リジンオレンジ、プロフラビン、エリブチシン、アクチ
ノマイシンＤ、ドーノマイシンマイトマイシン等が、ま
た、トリス（フェナントロリン）亜鉛錯体、トリス（フ
ェナントロリン）ルテニュウム錯体、トリス（フェナン
トロリン）コバルト錯体、ジ（フェナントロリン）亜鉛
錯体、ジ（フェナントロリン）ルテニュウム錯体、ジ
（フェナントロリン）コバルト錯体、ビピリジンプラチ
ナ錯体、ターピリジンプラチナ錯体、フェナントロリン
プラチナ錯体、トリス（ビピリジル）亜鉛錯体、トリス
（ビピリジル）ルテニュウム錯体、トリス（ビピリジ
ル）コバルト錯体、ジ（ビピリジル）亜鉛錯体、ジ（ビ
ピリジル）ルテニュウム錯体、ジ（ビピリジル）コバル
ト錯体、フェロセンカルボン酸、フェロセンアルデヒド
等のフェロセン誘導体、フェリ／フェロシアン化カリウ
ム、ハイドロキノン等をあげることができる。これらの
物質は溶液中で核酸と相互作用するので、電気泳動の際
に核酸と共存させるだけで、電気化学的に核酸の有無を
検出できる。この場合は、核酸結合物質の電気化学反応
を指標にして核酸の有無を検出する。検出の為に予め核
酸を標識する必要がないので、高価な試薬が不要である
と共に、簡便な操作で塩基配列を決定することができ
る。
【００４４】また、電気化学的に活性な核酸結合物質を
用いる場合には、電気化学発光を指標にした検出も可能
である。この場合には、第２の電極に一定電位を印加し
ておき、核酸結合物質が電極と接触すると、発光が観察
される。この光を捉えることで、核酸の有無を検出する
ことができる。電気化学発光を生じる核酸結合物質とし
ては上述した核酸結合物質を用いることが可能である。
この場合は、電気化学発光を捉える発光検出装置を付加
する必要があるが、電気化学発光を測定する際は、トリ
プロピルアミンやジプロピルアミンなどのアミン類を共
に添加しておくと非常に感度良く検出が可能になる。
用いる場合には、電気化学発光を指標にした検出も可能
である。この場合には、第２の電極に一定電位を印加し
ておき、核酸結合物質が電極と接触すると、発光が観察
される。この光を捉えることで、核酸の有無を検出する
ことができる。電気化学発光を生じる核酸結合物質とし
ては上述した核酸結合物質を用いることが可能である。
この場合は、電気化学発光を捉える発光検出装置を付加
する必要があるが、電気化学発光を測定する際は、トリ
プロピルアミンやジプロピルアミンなどのアミン類を共
に添加しておくと非常に感度良く検出が可能になる。
【００４５】なお、上記の各実施形態において、第１の
電極２で電気泳動を行わせ、第２の電極４で試料（核
酸）を検出するようにしているが、常時電圧を印加した
状態では、第１の電極２に印加する電圧に比べて第２の
電極４に印加する電圧が、非常に小さい（数百から数キ
ロＶに対して数Ｖ）ので、検出値に雑音が混入する可能
性がある。これを避けるために、測定中は、第１の電極
２への電圧の印加を行わないように位相をずらすことが
好ましい。この場合の、タイミングを図１０に示す。図
１０では、その上段に電気泳動のパルス波形、下段に電
気化学的測定のパルス波形の例を示している。
電極２で電気泳動を行わせ、第２の電極４で試料（核
酸）を検出するようにしているが、常時電圧を印加した
状態では、第１の電極２に印加する電圧に比べて第２の
電極４に印加する電圧が、非常に小さい（数百から数キ
ロＶに対して数Ｖ）ので、検出値に雑音が混入する可能
性がある。これを避けるために、測定中は、第１の電極
２への電圧の印加を行わないように位相をずらすことが
好ましい。この場合の、タイミングを図１０に示す。図
１０では、その上段に電気泳動のパルス波形、下段に電
気化学的測定のパルス波形の例を示している。
【００４６】また、パルス状に電圧を印加するのではな
く、核酸を電気化学的に検出する際に、電気泳動で印加
している電位を、変化させることも有効である。例え
ば、通常の電気泳動の際には３００Ｖの電位を印加して
おき、電気化学的に測定を行う際に、電気化学的測定に
必要な電位以下、例えば１Ｖ以下にしても良い。このよ
うにすることで、電気泳動用に引火された電圧の影響を
測定時に受けることがほとんどなくなり、電気化学的な
核酸測定の際の精度を向上させることができる。
く、核酸を電気化学的に検出する際に、電気泳動で印加
している電位を、変化させることも有効である。例え
ば、通常の電気泳動の際には３００Ｖの電位を印加して
おき、電気化学的に測定を行う際に、電気化学的測定に
必要な電位以下、例えば１Ｖ以下にしても良い。このよ
うにすることで、電気泳動用に引火された電圧の影響を
測定時に受けることがほとんどなくなり、電気化学的な
核酸測定の際の精度を向上させることができる。
【００４７】本発明は、上記の発明の実施の形態に限定
されるものではない。例えば、電気泳動の条件は特に限
定されるものではないが、基板に微小流路をパターニン
グしたＤＮＡチップにすることで高速な分離検出が可能
になる。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々
変形して実施できるのは勿論である。
されるものではない。例えば、電気泳動の条件は特に限
定されるものではないが、基板に微小流路をパターニン
グしたＤＮＡチップにすることで高速な分離検出が可能
になる。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々
変形して実施できるのは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、煩雑な標識工程を省く
ことができると共に、高価な試薬も不要になる。また、
検出装置も安価な電気回路で作製できるので、従来より
も短時間で安く高感度に塩基配列を決定できるようにな
る。
ことができると共に、高価な試薬も不要になる。また、
検出装置も安価な電気回路で作製できるので、従来より
も短時間で安く高感度に塩基配列を決定できるようにな
る。
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る試料分離検出
用チップの概略構成を示す図。
用チップの概略構成を示す図。
【図２】 本発明の第２の実施形態に係る試料分離検出
用チップの概略構成を示す図。
用チップの概略構成を示す図。
【図３】 本発明の第３の実施形態に係る試料分離検出
用チップの概略構成を示す図。
用チップの概略構成を示す図。
【図４】 複数の試料を同時に検出するための回路例を
示す図。
示す図。
【図５】 グラファイト電極上に吸着固定化した牛胸腺
ＤＮＡのサイクリックボルタモグラム。
ＤＮＡのサイクリックボルタモグラム。
【図６】 電気化学手法による検出感度の一例を示した
図。
図。
【図７】 ダイデオキシ反応を模式的に示した図。
【図８】 本発明の実施形態を適用して測定して得られ
た電気信号の一例を示した図。
た電気信号の一例を示した図。
【図９】 電流応答曲線の一例。
【図１０】 電気泳動のパルス波形と、電気化学的測定
のパルス波形のタイミング例を示す図。
のパルス波形のタイミング例を示す図。
１…基板
１ｂ…第２の基板
１ａ…第１の基板
２、２ａ、２ｂ…電気泳動用電極（第１の電極）
２ｃ…電源
３…溝部
３ａ…電極
４…試料検出用電極（第２の電極）
４ａ…電源
５…試料導入部
６…穴部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ
Claims (10)
- 【請求項１】 複数の溝部と、試料導入部が形成された
基板と、 前記複数の溝部を使用して試料を電気泳動するための少
なくとも１対の第１の電極と、 電気泳動の下流に配置され、電気化学的に前記試料の有
無を検出する第２の電極と、を具備することを特徴とす
る試料分離検出用チップ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の試料分離検出用チップ
において、前記基板上に形成され、前記第２の電極から
の信号を検出する検出回路を具備することを特徴とする
試料分離検出用チップ。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の試料分離
検出用チップにおいて、前記基板とは異なる他の基板を
更に備え、 前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方が
前記他の基板上に形成されていることを特徴とする試料
分離検出用チップ。 - 【請求項４】 試料を電気泳動するための溝部と、試料
導入部が形成された第１の基板と、前記溝部を使用して
試料を電気泳動するために第１の電極と、 電気泳動の下流に配置され、電気化学的に前記試料の有
無を検出する第２の電極とを備えた第２の基板と、を具
備し、 前記第１の基板と前記第２の基板が1組以上積層されて
試料分離検出用チップが形成されることを特徴とする試
料分離検出用チップ。 - 【請求項５】 請求項４に記載の試料分離検出用チップ
において、前記第１の基板に、複数の溝部が形成されて
いることを特徴とする試料分離検出用チップ。 - 【請求項６】 請求項１から請求項３及び請求項５のい
ずれか１項に記載の試料分離検出用チップにおいて、前
記第２の電極は、前記複数の溝部に対応して形成されて
いることを特徴とする試料分離検出用チップ。 - 【請求項７】 請求項１から請求項６に記載の試料分離
検出用チップにおいて、１つの対極と１つの参照極の少
なくとも一方の電極を更に具備することを特徴とする試
料分離検出用チップ。 - 【請求項８】 請求項１から請求項７に記載の試料分離
検出用チップにおいて、前記第１の電極が前記溝部の数
に応じて形成されていることを特徴とする試料分離検出
用チップ。 - 【請求項９】 請求項１から請求項８に記載の試料分離
検出用チップにおいて、前記試料が、核酸、オリゴヌク
レオチド、ポリヌクレオチド、ペプチド、タンパク質等
の生体関連物質であることを特徴とする試料分離検出用
チップ。 - 【請求項１０】 請求項１から請求項９に記載の試料分
離検出用チップにおいて、前記第２の電極が炭素電極及
び金のいずれかであることを特徴とする試料分離検出用
チップ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002093234A JP3854183B2 (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 試料分離検出用チップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002093234A JP3854183B2 (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 試料分離検出用チップ |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006189704A Division JP2006292772A (ja) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | 試料分離検出用チップ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003294700A true JP2003294700A (ja) | 2003-10-15 |
| JP3854183B2 JP3854183B2 (ja) | 2006-12-06 |
Family
ID=29237805
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002093234A Expired - Fee Related JP3854183B2 (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 試料分離検出用チップ |
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| JP (1) | JP3854183B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005083413A1 (ja) * | 2004-03-01 | 2005-09-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | バイオセンサ、バイオセンサチップ、およびバイオセンサ装置 |
| WO2006003991A1 (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 遺伝子検出方法、及び挿入剤 |
| JP2006078475A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-03-23 | Nsk Ltd | 反応器及びその製造方法 |
| JP2007517185A (ja) * | 2003-06-13 | 2007-06-28 | アプレラ コーポレイション | 電気化学発光電極 |
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| CN100401048C (zh) * | 2005-05-19 | 2008-07-09 | 复旦大学 | 一种多通道微流控芯片及其制备方法 |
| JP2008157733A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Eiken Chem Co Ltd | 核酸増幅の有無の判定方法、標的核酸の検出方法及びそれらに用いられる装置 |
-
2002
- 2002-03-28 JP JP2002093234A patent/JP3854183B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4701176B2 (ja) * | 2004-07-06 | 2011-06-15 | パナソニック株式会社 | 遺伝子検出方法、及び挿入剤 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3854183B2 (ja) | 2006-12-06 |
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