JP2004538460A - 高分子生体ポリマーを固着するための装置を少なくとも１つ用いた、高分子生体ポリマーを検出するためのバイオセンサー、および、高分子生体ポリマーの検出方法 - Google Patents

Abstract

本発明の方法では、基板中に集積されているか、または、基板上に配置されている、高分子生体ポリマーを固着するための装置を少なくとも１つ使用する。この少なくとも１つの固着するための装置には、複数の捕捉分子が存在している。検出される高分子生体ポリマーを含むことのできる試料が、少なくとも１つの固着するための装置に接触する。この試料に含まれる高分子生体ポリマーを、捕捉分子に結合する。標識を用いて、化学発光信号を生成し、この信号を、集積回路として基板に形成された検出装置によって検出することにより、高分子生体ポリマーを検出する。

Description

【０００１】
本発明は、高分子生体ポリマー（makromolekularen Biopolymeren）を固着（固定化、Immobilisieren）するための装置（部材、Einheit）を少なくとも１つ用いた、高分子生体ポリマーを検出するためのバイオセンサー、および、高分子生体ポリマーの検出方法に関するものである。
【０００２】
文献[１]から[４]には、検出のために電極構造を用いる技術を基礎としたバイオセンサーによるＤＮＡ分子の検出方法が、開示されている。
【０００３】
図４ａおよび図４ｂは、文献［１］および［４］に記載されているセンサーを示している。センサー４００は、金を含んだ２つの電極４０１・４０２を備えており、これらの電極は、絶縁材料を含んだ絶縁層４０３に埋設されている。電極４０１・４０２には電極端子４０４・４０５が接続されており、これらの端子によって、電極４０１・４０２に印加電位が供給される。電極４０１・４０２は、プレーナ型電極として配置されている。各電極４０１・４０２の上には、ＤＮＡプローブ分子４０６が固着されている（図４ａ参照）。この固着は、いわゆる金−硫黄結合によって行われる。電極４０１・４０２の上には、テストされる検体４０７が配置されている。この検体は、ここでは例えば、異なるＤＮＡ分子を含んだ電解液であってもよい。
【０００４】
電解液４０７に、ＤＮＡプローブ分子４０６の配列に対して相補的な配列を有するＤＮＡ鎖４０８が含まれている場合、これらＤＮＡ鎖２０８は、ＤＮＡプローブ分子２０６とハイブリダイズ（混成、結合、hybridisieren）する（図４ｂ参照）。
【０００５】
ＤＮＡプローブ分子４０６とＤＮＡ鎖４０８とのハイブリダイズは、各ＤＮＡプローブ分子４０６の配列とそれに対応するＤＮＡ鎖４０８の配列とが相補的である場合にのみ起こる。そうでない場合には、ハイブリダイズしない。したがって、所定の配列のＤＮＡプローブ分子は、特定のＤＮＡ鎖、つまり相補的な配列を有するＤＮＡ鎖のみと結合（つまりハイブリダイズ）することができる。
【０００６】
ハイブリダイズすると、図４ｂから明らかなように、他の電気パラメータと共に電極間の容量も変化する。この容量の変化を、ＤＮＡ分子を検出するための計量として用いることができる。
【０００７】
さらに、高分子生体ポリマーを検出するための酸化還元再生利用工程（Reduktions- /Oxidations-Recycling-Verfahren）が、文献[１]、[２]、および、[３]に開示されている。この方法では、例えば検出される（検出対象の）たんぱく質には、酸化還元活性標識（redoxaktive Markierung）が設けられている。検出されるたんぱく質が捕捉分子に結合した後、この標識によって、これらの分子の酸化および還元サイクルが生じる。このサイクルによって、たんぱく質の検出（識別、Nachweis）に用いられる電気回路に電流が流れる。
【０００８】
しかし、ＤＮＡ分子のような高分子生体ポリマーの検出（識別）には、主に、蛍光色素を使用する光学的方法が用いられる。したがって、例えば文献[５]には、所定の配列を有するＤＮＡ鎖の存在下での電解液の検査方法が、開示されている。この方法では、所望の配列のＤＮＡ鎖を蛍光色素によって標識し、ＤＮＡ鎖の存在を、標識された分子の蛍光特性に基づいて決定する。このために、例えば可視的な波長領域または紫外線の波長領域において、光を電解液に照射し、検体（とくに検出対象の標識されたＤＮＡ鎖）から放出された光を検出する。蛍光方法（つまり、特に、検出対象の放射光線）に基づいて、所定の配列を有する識別されるＤＮＡ鎖が、検体に含まれているかいないかを決定する。
【０００９】
この方法には、非常にコストがかかる。なぜなら、ＤＮＡ鎖に設けられた（接している）標識分子（Markermolekuels）の蛍光方法に関する非常に正確な知識が必要であり、さらに、この方法を始める前に、ＤＮＡの標識反応を行う必要がある。さらに、放射される光線を検出するための検出手段を非常に正確に調整する必要がある。これにより、この光線を全体的に検出できるのである。
【００１０】
一般的に、蛍光色素に基づいて行う検出方法および同定方法の不都合な点は、蛍光放射線を外部分光器によって検出する点にある。この外部分光器は、高価であり、操作方法が複雑である。
【００１１】
本発明の目的は、高分子生体ポリマーを検出するための他の方法およびそのための装置を提示することにある。
【００１２】
この目的を、独立特許請求項に記載の特徴を有する、方法およびバイオセンサーによって達成する。
【００１３】
すなわち、高分子生体ポリマーを検出するための方法には、高分子生体ポリマーを固着するための装置が少なくとも１つ用いられる。なお、この装置は、基板の中に集積されているか、または、基板上に配置されている。
【００１４】
この方法では、上記高分子生体ポリマーを固着するための少なくとも１つの装置に、複数の捕捉分子が設けられている。これらの捕捉分子は、高分子生体ポリマーと結合することができるものである。次に、上記高分子生体ポリマーを固着するための少なくとも１つの装置と、１つの試料（Probe）を、接触させる。このとき、この試料は、検出される高分子生体ポリマーを含むことができる。そして、試料に含まれている高分子生体ポリマーを、捕捉分子に結合させる。次に、この方法では、標識を用いて化学発光信号（Chemilumineszenzsignals）の生成を誘導（促進）する。この化学発光信号を、基板に集積回路として形成されている検出装置によって検出する。これにより、高分子生体ポリマーを検出することができる。
【００１５】
以上のことを簡単に表現すると、この方法の利点は、化学発光標識または化学発光放射線を用いて「オンチップ」検出（“on-Chip“-Detektion）する点にある。また、「オンチップ」検出の利点は、第１に、高分子生体ポリマーを検出するための全ての化学発光信号を使用することができ、蛍光による識別方法とは違って、放射された放射線を励起放射線（Anregungsstrahlung）から分離する必要がないという点にある。第２に、信号検出、および、さらに続く他の信号処理を行うことによって、分光器のような外部検出装置を用いなくてもよい。このことによって、装置の構造を著しく簡略化または縮小することができる。第３に、「オンチップ」信号を検出（“on-Chip“-Signaldetektion）することによって、部分的に解像された測定（ortsaufgeloeste Messung）が可能となる。
【００１６】
ここに開示した、高分子生体ポリマーを検出するためのバイオセンサーは、高分子生体ポリマーを固着するための装置を少なくとも１つ備えている。この装置は、基板に集積されているか、または、検出装置のように、基板上に配置されている。このバイオセンサーには、高分子生体ポリマーを固着するための少なくとも１つの装置に、複数の捕捉分子が設けられている。ここでは、捕捉分子は、高分子生体ポリマーと結合でき、化学発光信号を生成できる標識を備えることができる。このバイオセンサーでは、さらに、基板中の集積回路である検出装置が、形成されている。さらに、この検出装置は、捕捉分子に結合した高分子生体ポリマーを標識によって発せられる信号によって検出するように、形成されている。
【００１７】
上記バイオセンサーにおいて、光学的化学発光信号を検出するための検出装置には、フォトダイオード、ＣＣＤカメラ、または、ＣＭＯＳカメラが、少なくとも１つ備えられている。
【００１８】
他の実施形態では、バイオセンサーは、高分子生体ポリマーを固着するための装置を、規則的な配置（アレイ、Array）で複数備えている。このセンサーには、少なくとも１つの固着するための装置またはこの装置の規則的な構造体が、フォトダイオード、ＣＭＯＳカメラ、または、ＣＣＤカメラの上に（つまり、この検出装置の上方に）形成されていることが好ましい。検出装置の規則的な構造体（例えば、フォトダイオードアレイ）を用いた場合、各検出装置（例えば各フォトダイオード）の上に、上記固着するための装置を１つまたは複数配置することができる。
【００１９】
上述の方法では、化学発光信号を生成するために標識を用いることができる。この標識としては、化学反応によって直接または間接的に光信号を放射する全ての標識を用いることができる。
【００２０】
自発的に（つまりここの意味では直接的に）化学発光放射線の生成を引き起こすことのできる標識の一例が、ホースラディッシュ・ペルオキシダーゼである。本酵素は、過酸化水素の存在下で、ルミノールのような環状ジアシルヒドラジドの酸化を触媒する酵素である。この化学反応では、励起状態にある反応生成物が生じる。この反応生成物は、その後光放射によって基底状態へと変化する。この光放射は、他の化学的な共反応物質（chemische Reaktionspartner）によって増幅することができる。ペルオキシダーゼ／ルミノールシステムの場合、例えば、４ヨードフェノール（4-Iodphenol）によって光放射を増幅できる。他の例は、photinus pyralisに由来するルシフェラーゼが挙げられる。このルシフェラーゼは、現在では、ＡＴＰおよび酸素の存在下で、光放射を伴う、ルシフェリンから酸化ルシフェリンへの変換反応を触媒するものである。その他の例は、アルカリフォスファターゼが挙げられる。この酵素は、適切な１,２−ジオキセタンを基質として用いるものである（例えば、文献[６]参照）。このような標識を、所望の場合は、２つの結合パートナーのうち、いずれか１つ（例えば、捕捉分子または検出される生体高分子）に直接結合させることができる。
【００２１】
さらにもう一方では、標識として、以下の化合物を用いることもできる。この化合物とは、自ら化学発光反応を起こすことのできない化合物であるが、例えば、ホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ（Meerrettich-Peroxidase）のような酵素に部分的に（seinerseits）結合された結合パートナーに対して特異的な結合親和性を有している化合物である。このような標識に適しているのが、例えばビオチンである。ビオチンは、ストレプトアビディンたんぱく質に対する高い結合親和性を有している。ストレプトアビディンを、例えば上述のホースラディッシュ・ペルオキシダーゼに結合する場合、この試薬は、一方では標識として例えば検出対象の生体高分子に埋設されたビオチンに結合し、他方では、化学発光反応を起こす。したがって、捕捉分子または検出される生体高分子の標識／標識化合物として、ここでは、ビオチン、アビディン、または、ジゴキシゲニンのような化合物も用いることができる。この間接的に作用する標識を使用する利点は、比喩を用いて説明すると、これらの標識が信号増幅カスケードの初期段階にある点にある。つまり、この方法の検出感度を上げることができるのである。
【００２２】
また本発明において、「検出」とは、（検査される）検体中の高分子生体ポリマーの質的および量的検出のことである。つまり、「検出」という概念は、同様に、検体中に高分子生体ポリマーが存在しないと判断することをも含んでいる。
【００２３】
また本発明において、「固着するための装置」とは、捕捉分子を固着できる（つまり、捕獲分子が物理的または化学的相互作用によって結合できる）表面を有する、構造体のことである。この相互作用とは、疎水性またはイオンを含んだ（静電的な）相互作用、および、共有結合を含んだものである。少なくとも１つの固着するための装置に使用することができる適切な表面材料として、例えば、金または銀のような金属、ポリエチレンまたはポリプロピレンのようなプラスチック、または、二酸化シリコンのような無機的な物質が、例えばガラスの形状のように、用いることができる。
【００２４】
捕捉分子の固着を引き起こす物理的相互作用の一例は、固着するための装置の表面における吸着である。このような固着は、例えば、固着するための手段が、マイクロタイター板の製造に用いられる（例えばポリプロピレンのような）プラスチック材料からなる場合に、生じてしまう。しかしながら、捕捉分子と、固着するための装置とは共有結合で固定化されることが好ましい。なぜなら、この場合、捕捉分子の向き（方向）を制御することができるからである。この共有結合を、全ての適切な結鎖化学（Verknuepfungschemie）（「リンカー化学（Linker-Chemie）」）を介して行うことができる。この方法の一形態では、電極またはフォトダイオードに、固着するための装置が少なくとも１つ配置されている。
【００２５】
ここで用いられるバイオセンサーの検出装置は、基板の中の集積回路として形成されている。つまり、固着するための装置は、同じ基板に配置されているか、または、この（共通の）基板の中に集積されているかである。したがって、少なくとも１つの固着するための装置は、例えば基板を支えるための装置（Aufnahmeeinheit）に配置されていてもよい。また、適切な基板として、例えば、半導体チップ、特にＣＭＯＳチップまたはシリコンウェハーが挙げられる。また、支持装置とは、例えば半導体チップのような基板を収容する（aufnimmt）、例えばハウジングであってもよいし、保持器であってもよい。さらに、上記検出装置は、固着するための装置に対して、任意の空間的方向に配置することができる。この固着するための装置は、該固着するための装置のごく近傍、またはその上／その上方において、標識によって生成される化学発光信号を検出することができるものである。また、基板には、通常、検出装置を回路として埋設できる全ての材料（特に全ての半導体材料）が適している。
【００２６】
この方法の一形態では、化学発光信号は、検出対象の高分子生体ポリマーに設けられた（接している）標識によって生成される。
【００２７】
この方法の他の実施形態では、化学発光信号は、捕捉分子に設けられた（接している）標識によって生成される。この実施形態の利点は、特に、検出対象の高分子生体ポリマーを、その識別用にあらかじめ標識する必要がないという点にある。このことによって、以下のような危険が回避される。つまり、試料の一部または場合によっては全ての試料が標識を付加する反応の際に失われる場合があったり、または、標識反応が完全に行われなかったりして、検出の効果が下がってしまう危険が回避される。
【００２８】
この形態では、検出対象の高分子生体ポリマーが結合していない捕捉分子は、化学発光信号を生成するための標識を励起（促進）する前に、除去される。
【００２９】
この方法を用いて、高分子生体ポリマーである、特に核酸、オリゴヌクレオチド、たんぱく質、または、核酸とたんぱく質との錯体を、検出できる。
【００３０】
この方法の好ましい実施形態では、少なくとも１つの固着するための装置は、検出装置の上に（例えば検出装置のすぐ上に）配置されている。
【００３１】
また、他の形態では、固着するための複数の装置が、規則的な配置で複数の検出装置の上に形成されている。
【００３２】
１つの検出装置または複数の検出装置にフォトダイオード、ＣＣＤカメラ、または、ＣＭＯＳカメラを使用する方法が好ましい。また、好ましい実施形態では、検出装置としてフォトダイオードが用いられる。
【００３３】
この方法の１つの実施形態では、生体高分子を検出するために、電気信号が用いられる。この電気信号は、化学発光信号を電気信号に変換する検出装置の第１段階で生じる。通常、この電気信号は、間接的に化学発光信号によっても発生する。
【００３４】
検出装置における、この電気信号は、フォトダイオードにおいては、光電流のような電流、または、光起電力（Photospannung）のような電圧であることが好ましい。例えば電気信号を集積することによる光学的な化学発光信号の検出は、数分間行われることが好ましい。
【００３５】
特に、数回または平行して測定する場合には、この方法では、電気信号を検出するための全ての検出装置をそれぞれ１つずつ駆動できることが好ましい。これにより、例えば、隣接するセンサー領域から発生する（入射する）散乱線（Streustrahlung）の結果生じる測定結果の悪化を防止することができる。
【００３６】
この場合、指摘しておきたいのは、ここで開示したバイオセンサーには、共焦点顕微鏡またはＸ−線フィルムのような反応領域外に配置された検出装置を使用しないので、簡単な構成とすることができる。それだけではなく、むしろ、上述の構成によって、全ての固着するための装置について、継続的な測定が可能となる。このことは、例えば、反応力学または反応速度論に関する工程を調査する場合に、特に重要であり有効である。
【００３７】
この方法の他の好ましい形態では、高分子生体ポリマーを固着するための装置として、ナノ粒子が用いられる。
【００３８】
本発明における「ナノ粒子」とは、いわゆるナノ成形方法によって獲得される分子のことである。このようなナノ粒子を適切な基板に形成（生成）するために用いられるナノ成形方法には、成形マスクとして、例えば、文献[７]および[８]に記載されているブロック共重合体マイクロエマルジョンを使用し、または、文献[９]に記載されたコロイド分子を使用することができる。文献[９]に記載されている方法は、原理的に、基板成形の分野で通常用いられるリソグラフィー方法と類似している。したがって、ここで強調したいのは、本発明におけるナノ粒子は、ここで例示的に言及した方法のうちの１つによって維持される分子に限定されるものではない。むしろ、そのようなナノ粒子は、直径がナノメートルの範囲、つまり２〜５０ｎｍの範囲、好ましくは５〜２０ｎｍの範囲、特に好ましくは５〜１０ｎｍの範囲にある全ての分子であればよい。
【００３９】
ナノ粒子である固着するための装置（以下で、ナノ粒子状の装置とも呼ぶ）とは、したがって、捕捉分子が固着可能な表面を有する上述のナノ粒子のことである。例えば、この表面は、表面に捕捉分子が物理的または化学的な相互作用によって結合することができるように、形成されている。この相互作用には、疎水性またはイオン性の（静電性の）相互作用、および、共有結合が含まれる。少なくとも１つの固着するためのナノ粒子状の装置に使用することができる適切な表面材料として、例えば、金または銀のような金属、シリコンのような半導体材料、ポリエチレンまたはポリプロピレンのようなプラスチック、または、二酸化シリコンを、例えばガラスの形状のように用いることができる。プラスチックおよび二酸化シリコンを含んだナノ粒子状の装置を、文献［９］に記載されたコロイドマスク方法を用いることによって実現できる。また、シリコンのような半導体材料を含んだナノ粒子状の装置を、例えば、ストランスキ−クラスタノフ（Stranski-Krastanov）方法によっても形成できる。シリコンを含んだこのようなナノ粒子を酸化することによって、さらに、二酸化シリコンを含んだナノ粒子状の装置を実現できる。
【００４０】
上述の製造方法に基づいて、例えばフォトダイオードまたはＣＣＤの適切な基板表面（保持領域）に配置された、固着するためのナノ粒子状の装置は、規則的な構造を採用している。この規則的な構造は、基板表面に、互いに数十ナノメートル（例えば約１０〜３０ｎｍ）の間隔をあけて配置されている。ナノ粒子のこのような構造体および相互の間隔は、ナノ粒子の大きさと同様に、ナノ粒子を形成するための各方法に応じて決定することが可能である。
【００４１】
固着するためのナノ粒子状の装置を使用する場合の利点は、このナノ粒子に、正確に規定された数の捕捉分子を固着することができる点にある。このことは、特に、この方法を用いて高分子生体ポリマーの量を検出する場合の利点でもある。固着するための装置としてナノ粒子を使用する場合の他の利点は、ナノ粒子の間隔をあけることによって（つまり捕捉分子を空間的に分離することによって）、捕捉分子に結合する高分子生体ポリマーに対する捕捉分子の空間的接近性が改善され、それによって相互作用が生じる確率は高まる。加えて、ナノ粒子として形成することによって、有効な表面の面積が拡大する。
【００４２】
高分子生体ポリマーとは、ここでは例えば（比較的鎖長の長い）ＤＮＡ分子、ＲＮＡ分子、ＰＮＡ分子、または、ｃＤＮＡ分子、のような核酸、または、鎖長が比較的短い、例えば１０〜５０塩基対（ｂｐ）（特に１０〜３０ｂｐ）であるオリゴヌクレオチドのことである。これらの核酸は、２本鎖であってもよいが、これらの核酸を検出するために、少なくとも１本鎖の領域を有しているか、または、例えば熱変性（鎖解離）（vorangehende thermische Denaturierung）（Strangtrennung）によって、１本鎖として存在するものであればよい。検出される核酸の配列は、少なくとも部分的に、または、完全に予想されていてもよい（つまり知られていてもよい）。また、他の高分子生体ポリマーは、たんぱく質またはペプチドである。これらは、通常、たんぱく質に存在している２０アミノ酸から形成されるが、たんぱく質に存在していないアミノ酸も含むことができるし、または、例えば糖基（Zuckerreste）（オリゴ糖）によって修飾されていてもよいし、または、翻訳後修飾を含んでいてもよい。さらに、複数の異なる高分子生体ポリマーを含んだ錯体（例えば核酸およびたんぱく質を含んだ錯体）も、検出可能である。
【００４３】
高分子生体ポリマーとしてたんぱく質またはペプチドを検出する場合、捕捉分子として、検出されるたんぱく質またはペプチドと特異的に結合できる配位子（リガンド）を用いることが好ましい。これらの捕捉分子／配位子は、固着するための装置と共有結合により連結されることが好ましい。
【００４４】
たんぱく質およびペプチドに好適な配位子として、低分子量の酵素アゴニストまたは酵素アンタゴニスト、薬剤、糖類、または、抗体、あるいは、たんぱく質またはペプチドに特異的に結合できる他の好適な分子が挙げられる。
【００４５】
所定のヌクレオチド配列のＤＮＡ分子（核酸またはオリゴヌクレオチド）を上述の方法によって検出する場合、これらの分子を、１本鎖の形状で検出することが好ましい。例えば、上述したように、検出する前に、これらの分子を熱変性によって一本鎖に移行させることが好ましい。この場合、捕捉分子として、一本鎖の領域に対して相補的な配列を有するＤＮＡプローブ分子を使用することが好ましい。また、上記ＤＮＡプローブ分子は、プローブ分子と検出対象の核酸とのハイブリダイズを妨げる分子間構造を形成しない程度の鎖長であれば、オリゴヌクレオチドまたはより鎖長が長いヌクレオチド配列を有することができる。もっとも、ＤＮＡ結合たんぱく質または作用物質（Agenzien）を捕捉分子として使用することもできる。
【００４６】
注目すべきは、この方法によって、単一の測定系列（Messreihe）中の一種類の生体ポリマーを検出できるだけでなく、さらに、複数の高分子生体ポリマーを、同時にまたは前後して検出できるということである。また、固着するための装置には、検出対象の特定の生体高分子に適した（特異的な）結合親和性を有する、複数種の捕捉分子を結合でき、および／または、各々の装置に１種類の捕捉分子のみが結合されている、複数の固着するための装置を使用することができる。これら複数の検出を実施する場合（Mehrfachbestimmung）、検出対象の全ての高分子生体ポリマーが、放出される化学発光信号の波長によって他の標識とは差別化できる標識を、使用することが好ましい。
【００４７】
第１方法工程では、少なくとも１つの固着するための装置に複数の捕捉分子を設ける。ここで、これらの捕捉分子は、この方法において、検出できる信号を生成できる標識を有している。
【００４８】
検査対象の試料（好ましくは電解液のような液状の溶媒）は、固着するための装置に接触させる。この接触は、高分子生体ポリマーが捕捉分子に結合できるように行われる。溶媒中に検出される複数の高分子生体ポリマーが存在している場合、高分子生体ポリマーがそれらに適した捕捉分子に同時にまたは前後して結合できるように、条件を適宜設定することができる。
【００４９】
時間を十分にとった後、つまり、高分子生体ポリマーが適切な１つの捕捉分子または適切な複数の捕捉分子に結合できた後、結合していない（nicht gebundene）捕捉分子を、それらが設けられている１つの固着するための装置上または複数の装置上から除去する。この工程は、捕捉分子が標識を備えている場合の実施形態には、必要である。しかし、検出対象の生体高分子が標識を有している場合にも、結合されていない捕捉分子を除去することができる。
【００５０】
高分子生体ポリマーとしてたんぱく質またはペプチドを検出する場合、好ましくは共有結合によって固着され、捕捉分子として用いられる配位子であって、たんぱく質等と結合していないものを、少なくとも１つの固着するための装置から除去する。この配位子の除去は、少なくとも１つの固着するための装置に材料を接触させることによって行われる。ここでは、この材料として、配位子と固着するための装置との間の化学結合を加水分解することができるものを用いることができる。
【００５１】
捕捉分子が低分子量の配位子である場合、結合されていなくても、これらを酵素によっても除去できる。
【００５２】
このために、これらの配位子は、酵素によって分解可能な結合形式によって、固着するための装置と共有結合（例えばエステル結合）されている。
【００５３】
例えば、カルボキシルエステル加水分解酵素（エステラーゼ）を使用することにより、たんぱく質等と結合していない配位子分子を除去することができる。この酵素は、固着するための装置と、ペプチドまたはたんぱく質と結合しなかった各配位子分子とのエステル結合を加水分解する。これに対して、固着するための装置と、ペプチドまたはたんぱく質と結合相互作用を行う分子とのエステル結合は、結合されたペプチドまたはたんぱく質の空間充填作用（Raumerfuellung）によって、酵素が立体的に（sterischen）接近し難くなるために、損傷なく残る。
【００５４】
捕捉分子がＤＮＡ鎖である場合には、結合されていない捕捉分子の除去は酵素（例えばヌクレアーゼ作用を有する酵素）によって行われる。このヌクレアーゼ作用を有する酵素として、選択的に１本鎖ＤＮＡを分解する酵素を用いることが好ましい。ここでは、分解される酵素の選択性を１本鎖ＤＮＡに適するように考慮する必要がある。ハイブリダイズしていないＤＮＡ１本鎖を分解するために選択される酵素がその選択性を有していない場合は、捕捉分子との２本鎖のハイブリダイズされた形状で存在している、検出対象のＤＮＡをも、同様に分解してしまう。
【００５５】
特に、結合していないＤＮＡ捕捉分子（以下では、プローブ分子とも呼ぶ）を各電極から除去するためには、ＤＮＡヌクレアーゼ（例えばマングビーンヌクレアーゼ、ヌクレアーゼＰ１、または、ヌクレアーゼＳ１）を使用することができる。同様に、５’→３’エキソヌクレアーゼ作用または３’→５’エキソヌクレアーゼ作用に基づいて、１本鎖ＤＮＡを分解することができるＤＮＡポリメラーゼを使用することができる。
【００５６】
結合していない捕捉分子を除去した後、高分子生体ポリマーを、標識を用いて検出装置によって検出する。このため、ここで用いられる生体高分子は、測定に用いられるフォトセル上に、例えば固着するための装置が直接配置されていることによって、測定を直接センサー上で局部的に行わなくてもよいように形成されている。さらに、センサーには、全ての検出装置を個々に駆動するためのスイッチング素子、および、適切な評価装置、および、信号処理装置が備えられている。この評価装置には、電気信号に適した積分器と並んで、例えばアナログ／デジタル変換器、および／または、電気信号を検出するための前置増幅器が備えられていてもよい。これらの全ての装置は、センサーに集積されていることが好ましい。
【００５７】
この利点は、測定装置の構成（構造）が簡略化されていることにある。このような測定装置の構成を、例えば、ＣＭＯＳカメラまたはＣＣＤを用いても実現できる。
【００５８】
この方法では、少なくとも１つの、高分子生体ポリマーを固着するための装置に捕捉分子を設ける前後に、基準測定として上記信号の測定を実施できる。検出用のための測定はその後行われる。この両方の場合において、両方の測定から得られた（電気）信号の検出値を、互いに比較する。測定値の信号の強さがお互いに、所定のしきい値よりも大きく異なっている場合には、高分子生体ポリマーが捕捉分子に結合しており、それによって、受信器で受信された信号の強さに変化が生じることになる。他方、検出値がしきい値よりも小さい場合、生体高分子は捕捉分子と結合していないと考えられる。つまり、生体高分子は、検査対象の試料中にも存在していないと考えられる。
【００５９】
本発明の実施例を図に示し、以下に詳述する。図１ａ〜図１ｃは、異なる工程の状態（Verfahrenszustaenden）におけるバイオセンサーを示す図である。この工程の状態に基づいて、本発明の一実施例にしたがってこの方法を詳述する。図２ａ〜図２ｃは、異なる工程の状態におけるバイオセンサーを示す図である。この工程の状態に基づいて、本発明の他の実施例にしたがってこの方法を詳述する。図３ａ〜図３ｆは、上述の方法の他の実施形態を実行できる、バイオセンサーを示す図である。図４ａおよび図４ｂは、電解液中に検出されるＤＮＡ鎖が存在するか（図２ａ）、または、それらが存在しないか（図２ｂ）を検出できる、２つのプレーナ型電極を示す略図である。
【００６０】
図１に、上述の方法の第１実施例を実行できるバイオセンサー１００の細部を示す。
【００６１】
また、図１ａに、第１フォトダイオード１０１および第２フォトダイオード１０２を有するバイオセンサー１００を示す。これらのダイオードは、半導体材料を含んだ層１０３の中に配置されている。
【００６２】
第１フォトダイオード１０１および第２フォトダイオード１０２は、第１電気端子１０４または第２電気端子１０５を介して評価装置（Auswerteeinheit）（図示せず）に接続されている。この評価装置をセンサー１００に集積してもよい。２つのフォトダイオード１０１・１０２には、さらに、酸化物層１０６、および、高分子生体ポリマーを固着するための第１装置１０７または高分子生体ポリマーを固着するための第２装置１０８が、備えられている。これらの固着するための装置１０７・１０８には、金が含まれている。
【００６３】
代わりに、固着するための装置１０７・１０８を、酸化シリコンから形成してもよいし、捕捉分子の固着に適した材料によって被覆してもよい。
【００６４】
この被覆材料として、例えば、
・３−グリシドキシプロピルメチルオキシシラン
（3-Glycidoxypropylmethyloxysilan）
・３−アセトキシプロピルトリメトキシシラン
（3-Acetoxypropyltrimethoxysilan）
・３−アミノプロピルトリエトキシシラン
（3-Aminopropyltriethoxysilan）
・４−（ヒドロキシブチルアミド）プロピルトリエトキシシラン
（4-（Hydroxybutyramido）propyltriethoxysilan）
・３−Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン
（3-N,N-bis（２-hydroxyethyl）aminopropyltriethoxysilan）
または、他の類似種の材料のような周知のアルコキシシラン誘導体を使用してもよい。他の類似種の材料とは、１つの端部によって、酸化シリコンの表面と結合（例えば共有結合）することができ、もう１つの端部によって、固着されるプローブ分子に、エポキシ残基（ラジカル、Epoxy-）、アセトキシ残基、アミン残基、または、ヒドロキシ残基のような化学的反応基（reaktive Gruppe）を、反応用に提供することができるものである。また、例えば、ポリ−Ｌ−リジンを使用してもよい。
【００６５】
固着される捕捉分子がこのような活性化された基と反応すると、この捕捉分子は、固着するための装置を被覆している表面に、この選択された材料を介して一種の共有リンカーによって（一種の共有リンカーであるこの選択された材料を介して）結合する。
【００６６】
固着するための装置１０７・１０８の上に、ＤＮＡプローブ分子１０９・１１０を捕捉分子として形成する。
【００６７】
このとき、第１フォトダイオード１０１の上に、装置１０７によって、所定の第１ＤＮＡ配列に対して相補的な配列を有するＤＮＡプローブ分子１０９が配置されている。これらのＤＮＡプローブ分子１０９には、化学発光信号を生成する第１標識（Markierung）１１１が１つずつ備えられている。
【００６８】
標識として、ビオチンを用いてもよい（文献[１０]を参照）。このビチオンを、ＤＮＡ捕捉分子１０９の５’末端および３’末端に接着することができる。
【００６９】
第２フォトダイオード１０２の上には、第２ＤＮＡプローブ分子１１０が配置されている。このプローブ分子の配列は、所定の第２ＤＮＡ配列に対して相補的である。ＤＮＡプローブ分子１１０は、それぞれ、第２標識１１２によって標識されている。標識１１２として、ここでは、例えばジゴキシゲニンを用いてもよい（文献[１１]を参照）。
【００７０】
上記プローブ分子の配列に対して相補的なＤＮＡ鎖の配列は、通常（つまり、プリン塩基としてアデニン（Ａ）およびグアニン（Ｇ）を、ピリミジン塩基としてチミン（Ｔ）またはウラシル（Ｕ）（上述の標識を用いた場合）あるいはシトシン（Ｃ）を用いる場合、それぞれ、ＡとＴとの間またはＣとＧとの間の水素結合（Wasserstoffbrueckenbindungen）を介した塩基対によって）、ハイブリダイズできる。
他の核酸分子が用いられる際には、他の塩基が好適に使用できる。例えば、ＲＮＡ分子の場合、他の塩基としてウリジン（Ｕ）を用いることができる。
【００７１】
さらに、図１ａに、電解液１１３を示す。この電解液は、フォトダイオード１０１・１０２およびＤＮＡプローブ分子１０８・１０９に接触している。
【００７２】
図１ｂには、電解液１１３に、所定の第１ヌクレオチド配列を有するＤＮＡ鎖１１４が含まれている場合のバイオセンサー１００を示す。なお、この第１ヌクレオチド配列は、第１ＤＮＡプローブ分子１０９の配列に対して相補的である。
【００７３】
この場合、第１ＤＮＡプローブ分子１０９に対して相補的なＤＮＡ鎖１１４は、第１フォトダイオード１０１の上に形成されている第１ＤＮＡプローブ分子１０９とハイブリダイズする。
【００７４】
ＤＮＡ鎖の配列はそれぞれ特異的な相補的配列のみとハイブリダイズするので、第１ＤＮＡプローブ分子に対して相補的なＤＮＡ鎖は、第２ＤＮＡプローブ分子１１０とハイブリダイズしない。
【００７５】
図１ｂから明らかなように、ハイブリダイズした結果、第１フォトダイオード１０１の上にはハイブリダイズされた分子が存在することになる（つまり、２本鎖ＤＮＡ分子が固着される）。第２フォトダイオード１０２の上には、第２ＤＮＡプローブ分子１１０のみが引き続き１本鎖分子として存在している。
【００７６】
他の工程では、（生化学的）方法を用いて、例えばＤＮＡヌクレアーゼを電解液１１３に添加することによって、第２フォトダイオード１０２の上の１本鎖のＤＮＡプローブ分子１１０を加水分解する。
【００７７】
このとき、１本鎖ＤＮＡに適した分解酵素の選択性を考慮する必要がある。ハイブリダイズしない１本鎖ＤＮＡを分解するために選択された酵素がこの選択性を有していない場合、２本鎖ＤＮＡとして存在している検出されるべき核酸を、同様に（望んでいないにも関わらず）分解してしまう。このことが、測定結果を悪化させることになる。
【００７８】
１本鎖ＤＮＡプローブ分子（つまり第２フォトダイオード１０２上の第２ＤＮＡプローブ分子１１０）を除去した後、検出されるＤＮＡ分子１１４およびそれに対して相補的な第１ＤＮＡプローブ分子１０９からなるハイブリダイズ物（Hybride）（図１ｃを参照）のみが存在している。
【００７９】
さらに、例えば、第２フォトダイオード１０２（つまり固着するための第２装置の）上の結合していない１本鎖ＤＮＡプローブ分子１１０を除去するために、以下の物質のうちの１つを添加することもできる。
・マングビーンヌクレアーゼ、
・ヌクレアーゼＰ１、または、
・ヌクレアーゼＳ１。
【００８０】
同様に、このために、５’→３’エキソヌクレアーゼ作用または３’→５’エキソヌクレアーゼ作用に基づいて、１本鎖ＤＮＡを除去することができるＤＮＡポリメラーゼを使用してもよい。
【００８１】
その後、標識１１１または１１２に適した化学的接合体（chemisches Nachweiskonjugat）１１５・１１６を、それらに適合している各基板１１７・１１８および場合によっては信号増幅器と共に付加する。これにより、化学発光信号を生成できる（図１ｃ：ここでは電解液１１３または識別反応に必要な反応媒体を、分かりやすくするために図示していない。）。ビオチン標識１１１を用いた場合、例えば、ストレプトアビディンとホースラディッシュ・ペルオキシダーゼとを含んだ接合体（Konjugat）１１５を用いることができ、基質としてルミノールを、信号増幅器の試薬として４ヨウ素フェノールを用いることができる。ジゴキシゲニン標識１１２の場合には、例えば、ＣＳＰＤ（登録商標）を有するいわゆる「アンチジゴキシゲニンアルカリフォスファターゼ接合体」を、化学発光基質として用いることができる（文献[１１]）。反応条件の互換性に応じて、検出反応は、並列してまたは前後して進行することができる。検出を並列して実行するために、例えば、板および壁によって別々の反応室として空間的に分離できるように、バイオセンサーを形成してもよい。
【００８２】
標識１１１のみ、第１ＤＮＡプローブ分子１０９に存在する標識に検出接合体を加えることによって、該標識が活性化し、化学発光信号の生成を促進する。なぜなら、結合されていない第２ＤＮＡプローブ分子１１０が、標識１１２とともにヌクレアーゼ処理によって第２フォトダイオード１０２から除去されたからである（図１ｃ参照）。矢印１１９によって表された放射された化学発光放射線は、第１フォトダイオード１０１によって検出される。これに対して、第２フォトダイオード１０２では化学発光放射線は検出されない。
【００８３】
このようにして、ＤＮＡ分子１１４の存在を確認する。上述のバイオセンサー１００を使用することによって、検出を局部的に行わなくてもよく、全ての測定構造が著しく簡略化される。なぜなら、蛍光放射線または化学発光放射線のような光信号を検出するための外部装置を必要としないからである。
【００８４】
図２ａに、バイオセンサー１００の構造と同じ構造を有する、バイオセンサー２００を示す。つまり、センサー２００は、半導体材料を含む層２０３の中に、第１フォトダイオード２０１および第２フォトダイオード２０２を備えている。
【００８５】
第１フォトダイオード２０１および第２フォトダイオード２０２は、第１電気端子２０４または第２電気端子２０５を介して、評価装置（図示せず）に接続されている。この評価装置を、センサー２００に集積してもよい。２つのフォトダイオード２０１・２０２には、さらに、酸化物層２０６と、高分子生体ポリマーを固着するための第１装置２０７と、高分子生体ポリマーを固着するための第２装置２０８とが備えられている。固着するための装置２０７・２０８には、例えば、金またはシリコンが含まれている。それら装置の上に、ＤＮＡプローブ分子２０９を、上述したように捕捉分子として形成する。
【００８６】
この実施例では、第１フォトダイオード２０１および第２フォトダイオードの上に、装置２０７または２０８を用いて、所定の（第１）ＤＮＡ配列に対して相補的な配列を有する第１ＤＮＡプローブ分子２０９が配置されている。
【００８７】
さらに、図２ａに、フォトダイオード２０１・２０２およびＤＮＡプローブ分子２０９に接触している電解液２１０を示す。
【００８８】
図２ｂに、所定の第１ヌクレオチド配列を有するＤＮＡ分子２１１が電解液２１０に含まれている場合のバイオセンサー２００を示す。なお、この第１ヌクレオチド配列は、第１ＤＮＡプローブ分子２０９の配列に対して相補的である。ＤＮＡ分子２１１は、標識２１２として、例えば、上述のジゴキシゲニン標識またはビオチン標識を備えている。
【００８９】
この場合、ＤＮＡプローブ分子２０９およびそれに対して相補的なＤＮＡ分子２１１からなるハイブリダイズが、フォトダイオード２０１・２０２の上に形成される（図２ｂ）。
【００９０】
さらに、洗浄工程が行われた後、標識２１２に適した識別接合体２１３並びに基板２１４、さらには信号増幅結合部を、上述したように付加することにより、化学発光信号を生成することができる。
【００９１】
ここでは、矢印２１５によって表された化学発光放射線の放射およびその検出が、フォトダイオード２０１・２０２によって生じる。このようにして、ＤＮＡ分子２１１の存在が確認される。
【００９２】
図３にバイオセンサー３００の細部を示す。なお、このバイオセンサーは、ナノ粒子の形状をした少なくとも１つの固着するための装置によって形成されており、上述の方法の他の実施例を実行できる。
【００９３】
バイオセンサー３００には、シリコンのような半導体材料を含んだ層３０３の中に配置された、第１フォトダイオード３０１および第２フォトダイオード３０２が備えられている。バイオセンサー３００には、さらに、酸化物層３０４と、その上に位置する第２層３０５が備えられている。第２層３０５は、ここでは、高分子生体ポリマーの固着に適さない金属を含んでいる。この層３０５に、例えばプラチナが含まれていてもよい。
【００９４】
この層３０５の上に、ナノ粒子の形状をした高分子生体ポリマーを固着するための装置を、以下の方法によって形成する。
【００９５】
一般式ＰＳ（ｘ）−ｂ−Ｐ２ＶＰ（ｙ）の０．５重量％のポリスチレン（ＰＳ）−ブロック−ポリ（２−ビニルピリジン）（Ｐ２ＶＰ）ブロック共重合体の溶液を、文献[７]および[８]に記載されているように、単分散の（ミセルとして分散された）金粒子を形成するためのピリジン装置ごとに、０．５等量ＨＡｕＣｌ_４・Ｈ_２Ｏに置き換える。式中のｘおよびｙは、単量体と反応開始剤（Initator）との比に応じて、基本単位の数を示している。
【００９６】
同種のミセルを形成した後、この溶液から、文献［７］および［８］に記載されているように、ヒドラジンを用いた還元によって、金を含んだナノ粒子の単一層を層３０５の上に蒸着する。次に、蒸着されたミセルの無機的成分（つまり、ブロック共重合体）を、酸素プラズマを用いたプラズマエッチングによって層３０５から除去する（［８］参照）。高分子生体ポリマーを固着するための装置に用いられる金粒子３０６は、このような加工中に、プラズマから損傷を受けずに残り、図３ｂの断面図および図３ｃの俯瞰図に示したように、層３０５の上に規則的な構造を形成する（［７］参照）。金ナノ粒子３０６間の距離は、通常数１０ｎｍ（例えば約２０〜３０ｎｍ）である。また、これらのナノ粒子の大きさは、約５〜１０ｎｍであることが好ましい。
【００９７】
上述のブロック重合体の他にも、当然ながら、ナノ粒子を形成するための他のブロック重合体を使用してもよい。
【００９８】
また、代わりに、初めにコロイド粒子を含むナノ成形用マスクを層３０５の上に形成し、次に、例えば真空蒸着を用いて金粒子を蒸着することによって、文献[９]に記載されているように、ナノ粒子の形状をした固着するための装置３０６をバイオセンサーの上に生成してもよい。
【００９９】
金を含んだナノ粒子３０６を形成した後、固着するための装置３０６とともにプラチナを含んだ層３０５がフォトダイオード３０１・３０２上の領域にのみ残るように、センサー３００を成形する（図３ｄの断面図および図３ｅの俯瞰図を参照）。この成形を、例えば、全ての適切な一般的な化学的エッチング方法を用いて行うことができる。
【０１００】
このように形成されたバイオセンサー３００を用いて、例えば、図１の実施例に記載した、高分子生体ポリマーの検出方法を実行することができる。図３ｆに、金−硫黄結合を用いて金ナノ粒子３０６に固着されるＤＮＡ捕捉分子３０７を示す。この捕捉分子に、所望の場合に、化学発光信号を生成する標識を備えてもよい。
【０１０１】
バイオセンサー３００を使用する利点は、ナノ粒子の形状をした固着するための装置３０５が、正確に規定された数の捕捉分子を固着することができるという点にある。したがって、バイオセンサー３００の使用は、高分子生体ポリマーの量を検出する場合に適している。
【０１０２】
この明細書には、以下の刊行物が引用されている。
[１] R. Hintsche他、『Ｓｉ技術によって製造された電極を用いるマイクロバイオセンサー、バイオセンサー学の未研究分野、基本原理（Microbiosensors Using Electrodes Made in Si-Technology, Frontiers in Biosensorics, Fundamental Aspects）』（編集：F. W. Scheller他、Dirk Hauser 出版、バーゼル、２６７−２８３ページ、１９９７年）
[２] R. Hintsche他、「微小電極アレイおよびバイオセンサー装置の使用（Microelectrode arrays and application to biosensing devices）」『バイオセンサー＆生体電子工学（Biosensors & Bioelectronics）』（９巻、６９７−７０５ページ、１９９４年）
[３] M. paeschke他、「シリコンによって形成された微小電極アレイを用いた、ボルタンメトリー的な多重チャネル測定（Voltammetric Multichannel Measurements Using Silicon Fabricated Microelectrode Arrays）」『電気分析（Electroanalysis）』（７巻、１号、１−８ページ、１９９６年）
[４] P. van Gerwen、「生化学センサー用のナノサイズの中間電極アレイ（Nanoscaled Interdigitated Electrode Arrays for Biochemical Sensors）」『ＩＥＥＥ』（固体センサーおよび作動装置に関する国際会議（International Conference on Solid-State Sensors and Actuators）、シカゴ、９０７−９１０ページ、１９９７年６月）
[５] N. L. Thompson、 B. C. Lagerholm、「全内面反射蛍光発光：細胞生物物理学の使用（Total Internal Reflection
Fluorescence : Applications in Cellular Biophysics）」『生物工学における近年の見解（Current Opinion in Biotechnology）』（８巻、５８−６４ページ、１９９７年）
[６] 「ロッシュ分子生化学物質（Roche Molecular Biochemicals）」『１９９９年生化学カタログ（1999 Biochemicals Catalog）』９９ページ
[７] J. P. Spatz他、「ブロック金共重合体マイクロエマルジョンによる金ナノ粒子の無機物化（Mineralization of Gold Nanoparticles in a Block Gold Copolymer Microemulsion）」『Chem. Eur. J. 』（２巻、１５５２−１５５５ページ、１９９６年）
[８] J. P. Spatz他、「膠質粒子ブロック共重合体膜からなる無機クラスタの順序づけられた蒸着（Ordered Deposition of Inorganic Cluster from Micellar Block Copolymer Films）」『Langmuir』（１６巻、４０７−４１５ページ、２０００年）
[９] F. Burmeister他、「ナノ構造に対する毛管力を用いて（Mit Kapillarkraeften zu Nanostrukturen）」『物理学雑誌（Physikalische Blaetter）』（３６巻、４９−５１ページ、２０００年）
[１０] 『IBA Product Guide 2001』８１ページ
[１１] 「ロッシュ分子生化学物質（Roche Molecular Biochemicals）」『１９９９年生化学カタログ（1999 Biochemicals Catalog）』８９ページ
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１Ａ】異なる方法状態にあるバイオセンサーを示す図である。この方法状態に基づいて、本発明の一実施例にしたがってこの方法を詳述する。
【図１Ｂ】異なる方法状態にあるバイオセンサーを示す図である。この方法状態に基づいて、本発明の一実施例にしたがってこの方法を詳述する。
【図１Ｃ】異なる方法状態にあるバイオセンサーを示す図である。この方法状態に基づいて、本発明の一実施例にしたがってこの方法を詳述する。
【図２Ａ】異なる方法状態にあるバイオセンサーを示す図である。この方法状態に基づいて、本発明の他の実施例にしたがってこの方法を詳述する。
【図２Ｂ】異なる方法状態にあるバイオセンサーを示す図である。この方法状態に基づいて、本発明の他の実施例にしたがってこの方法を詳述する。
【図２Ｃ】異なる方法状態にあるバイオセンサーを示す図である。この方法状態に基づいて、本発明の他の実施例にしたがってこの方法を詳述する。
【図３Ａ】上述の方法の他の実施形態を実行できる、バイオセンサーを示す図である。
【図３Ｂ】上述の方法の他の実施形態を実行できる、バイオセンサーを示す図である。
【図３Ｃ】上述の方法の他の実施形態を実行できる、バイオセンサーを示す図である。
【図３Ｄ】上述の方法の他の実施形態を実行できる、バイオセンサーを示す図である。
【図３Ｅ】上述の方法の他の実施形態を実行できる、バイオセンサーを示す図である。
【図３Ｆ】上述の方法の他の実施形態を実行できる、バイオセンサーを示す図である。
【図４Ａ】電解液中に検出されるＤＮＡ鎖が存在するか（図２ａ）、または、それらが存在しないか（図２ｂ）を識別できる、２つのプレーナ型電極を示す略図である。
【図４Ｂ】電解液中に検出されるＤＮＡ鎖が存在するか（図２ａ）、または、それらが存在しないか（図２ｂ）を識別できる、２つのプレーナ型電極を示す略図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１００ バイオセンサー
１０１ フォトダイオード
１０２ フォトダイオード
１０３ 半導体材料を含んだ層
１０４ 電気端子
１０５ 電気端子
１０６ 酸化物層
１０７ 固着するための装置
１０８ 固着するための装置
１０９ ＤＮＡプローブ分子
１１０ ＤＮＡプローブ分子
１１１ 化学発光信号を生成する標識
１１２ 化学発光信号を生成する標識
１１３ 電解液
１１４ ＤＮＡ鎖
１１５ 識別接合体
１１６ 識別接合体
１１７ 識別接合体用の基板
１１８ 識別接合体用の基板
１１９ 矢印
２００ バイオセンサー
２０１ フォトダイオード
２０２ フォトダイオード
２０３ 半導体材料を含んだ層
２０４ 電気端子
２０５ 電気端子
２０６ 酸化物層
２０７ 固着するための装置
２０８ 固着するための装置
２０９ ＤＮＡプローブ分子
２１０ 電解液
２１１ ＤＮＡ鎖
２１２ 化学発光信号を生成する標識
２１３ 識別接合体
２１４ 基板
２１５ 矢印
３００ バイオセンサー
３０１ フォトダイオード
３０２ フォトダイオード
３０３ 半導体材料を含んだ層
３０４ 酸化物層
３０５ 高分子生体ポリマーの固着に適さない材料からなる層
３０６ ナノ粒子の形状をした固着するための装置
３０７ ＤＮＡ捕捉分子
４００ バイオセンサー
４０１ 第１電極
４０２ 第２電極
４０３ 絶縁層
４０４ 電極端子
４０５ 電極端子
４０６ ＤＮＡプローブ分子
４０７ 検体
４０８ ＤＮＡ鎖

Claims (14)

1. 高分子生体ポリマーを固着するための装置を少なくとも１つ用いる高分子生体ポリマーの検出方法であって、
   上記装置は、基板の中に集積されているか、または、基板上に配置されており、
   上記高分子生体ポリマーを固着するための少なくとも１つの装置には、高分子生体ポリマーと結合できる捕捉分子が備えられており、
   上記高分子生体ポリマーを固着するための少なくとも１つの装置と、検出対象の高分子生体ポリマーを含む試料とを接触させ、
   上記試料に含まれる高分子生体ポリマーを捕捉分子に結合させ、
   標識を用いて化学発光信号の生成を誘導し、
   上記化学発光信号を、基板に集積回路として形成されている検出装置を用いて検出することによって、高分子生体ポリマーを検出する方法。
2. 上記化学発光信号を、検出対象の高分子生体ポリマーに設けられている標識によって生成する、請求項１に記載の方法。
3. 上記化学発光信号は、上記捕捉分子に設けられている標識によって生成される、請求項１に記載の方法。
4. 標識を用いて化学発光信号の生成を誘導する前に、検出対象の高分子生体ポリマーが結合していない捕捉分子を除去する、請求項３に記載の方法。
5. 上記検出対象の高分子生体ポリマーは、核酸、オリゴヌクレオチド、たんぱく質、または、核酸とたんぱく質との錯体である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 上記少なくとも１つの固着するための装置としてナノ粒子のアレイを使用する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 上記少なくとも１つの固着するための装置が検出装置の上に位置している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 複数の固着するための装置が複数の検出装置の上に規則的な配置で設けられている、請求項７に記載の方法。
9. 上記１つの検出装置または複数の検出装置として、フォトダイオード、ＣＣＤカメラ、または、ＣＭＯＳカメラを使用する、請求項７または８に記載の方法。
10. 上記信号を検出するための各検出装置をそれぞれ別々に駆動する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 高分子生体ポリマーを固着するための装置を少なくとも１つと、検出装置と、を用いて高分子生体ポリマーを検出するためのバイオセンサーであって、
    上記高分子生体ポリマーを固着するための装置は、基板中に集積されているか、または、基板上に配置されており、
    上記高分子生体ポリマーを固着するための、少なくとも１つの装置には、複数の捕捉分子が設けられており、これらの捕捉分子は高分子生体ポリマーと結合でき、また、これらの捕捉分子は化学発光信号を生成するのに使用可能な標識を有しており、
    上記検出装置は、基板中の集積回路として形成されており、
    上記検出装置は、捕捉分子と結合した高分子生体ポリマーを、標識によって生成される信号を用いて検出するように形成されている、バイオセンサー。
12. 上記検出装置が、フォトダイオード、ＣＣＤカメラ、または、ＣＭＯＳカメラを少なくとも１つ備えている、請求項１１に記載のバイオセンサー。
13. 上記高分子生体ポリマーを固着するための複数の装置を規則的な配置で備えている、請求項１１または１２に記載のバイオセンサー。
14. 上記固着するための装置が検出装置の上に配置されている、請求項１２または１３に記載のバイオセンサー。