JP2017044674A - Electrode, sensor, fluid device, and manufacturing method of electrode - Google Patents

Electrode, sensor, fluid device, and manufacturing method of electrode Download PDF

Info

Publication number
JP2017044674A
JP2017044674A JP2015169848A JP2015169848A JP2017044674A JP 2017044674 A JP2017044674 A JP 2017044674A JP 2015169848 A JP2015169848 A JP 2015169848A JP 2015169848 A JP2015169848 A JP 2015169848A JP 2017044674 A JP2017044674 A JP 2017044674A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
biomolecule
sensor
nucleic acid
silver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015169848A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017044674A5 (en
Inventor
一木 隆範
Takanori Ichiki
隆範 一木
タンジルル ラハマン
Rahman Tanzirul
タンジルル ラハマン
耕磨 林
Koma Hayashi
耕磨 林
太郎 上野
Taro Ueno
太郎 上野
博文 塩野
Hirobumi Shiono
博文 塩野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
University of Tokyo NUC
Original Assignee
Nikon Corp
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp, University of Tokyo NUC filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2015169848A priority Critical patent/JP2017044674A/en
Publication of JP2017044674A publication Critical patent/JP2017044674A/en
Publication of JP2017044674A5 publication Critical patent/JP2017044674A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode capable of reducing fluctuation of electric potential.SOLUTION: An electrode comprises: a first member having silver as a main component; a second member which has silver chloride as a main component and is in contact with at least a part of the first member; and a self-organized monomolecular film formed on the surface of the second member. The electrode may contain alkane thiol derivative in which the self-organized monomolecular film is chemically adsorbed on the surface of the second member. Further, a sensor comprises: a reference electrode having the first member having silver as a main component, the second member which has silver chloride as a main component and is in contact with at least a part of the first member, and the self-organized monomolecular film formed on the surface of the second member; and a working electrode including a detection part which detects biomolecules contained in solution being an object to be measured.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電極、センサー、流体デバイスおよび電極の製造方法に関する。   The present invention relates to an electrode, a sensor, a fluidic device, and a method for manufacturing the electrode.

近年、半導体加工技術による化学センサー、バイオセンサーの微小化が進むにつれて、安定な電位を与えることのできる微小な電極の開発が求められるようになった(例えば、特許文献1および非特許文献1)。例えば、参照電極は、電位測定の基準となる電極であり、電気化学の基礎研究のみならず、バイオセンサーのような応用研究においても重要な構成要素である。電位測定により目的の生体分子の検出または濃度測定を行う場合は、参照電極を基準とする電位を指標として測定が行われる。このため、安定で信頼性の高い測定を行うためには、電位の安定した参照電極を用いることが必要となる。特許文献1に記載の参照電極によれば、全体が保護膜で覆われていると共に、薄膜骨組金属パターンにおけるその一部が電極端子部として露出して測定対象の溶液と接触する参照電極が記載されている。   In recent years, with the progress of miniaturization of chemical sensors and biosensors by semiconductor processing technology, development of minute electrodes capable of providing a stable potential has been required (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). . For example, the reference electrode is an electrode that serves as a standard for potential measurement, and is an important component not only in basic research of electrochemistry but also in applied research such as biosensors. When detecting the target biomolecule or measuring the concentration by measuring the potential, the measurement is performed using the potential based on the reference electrode as an index. For this reason, in order to perform a stable and highly reliable measurement, it is necessary to use a reference electrode with a stable potential. According to the reference electrode described in Patent Document 1, a reference electrode that is entirely covered with a protective film and that part of the thin film skeleton metal pattern is exposed as an electrode terminal portion and is in contact with the solution to be measured is described. Has been.

特開2001−4581号公報JP 2001-4581 A

Hiroaki Suzuki and Takumi Taura, Thin-Film Ag/AgCl Structure and Operational Modes to Realize Long-Term Storage, Journal of The Electrochemical Society, 148 E468-E474 (2001).Hiroaki Suzuki and Takumi Taura, Thin-Film Ag / AgCl Structure and Operational Modes to Realize Long-Term Storage, Journal of The Electrochemical Society, 148 E468-E474 (2001).

しかしながら、例えば、特許文献1に記載の参照電極においては、Clイオンの流出により内部電解液が希釈すること等によって、参照電極の電位変動が生じるという問題があった。   However, for example, the reference electrode described in Patent Document 1 has a problem that the potential of the reference electrode fluctuates due to dilution of the internal electrolyte due to the outflow of Cl ions.

本発明は、電位の変動を低減可能な電極を提供する。   The present invention provides an electrode capable of reducing potential fluctuations.

本発明の一実施態様は、下記(1)〜(4)を提供するものである。
(1)本発明の一実施態様における電極は、銀を主成分とするからなる第1の部材と、塩化銀を主成分とし前記第1の部材の少なくとも一部と接する第2の部材と、前記第2の部材の表面に形成された自己組織化単分子膜と、を備える。
(2)本発明の一実施態様におけるセンサーは、銀を主成分とする第1の部材と、塩化銀を主成分とし前記第1の部材の少なくとも一部と接する第2の部材と、前記第2の部材の表面に形成された自己組織化単分子膜と、を有する参照電極と、測定対象となる溶液中に含まれる対象物を検出する検出部を備える作用電極と、を備える。
(3)本発明の一実施態様における流体デバイスは、先に記載のセンサーを備える。
(4)本発明の一実施態様における電極の製造方法は、基板の一方の面側に、銀又は銀合金からなる層状の第1の部材を形成する工程と、前記第1の部材の表面に、塩化銀からなる層状の第2の部材を形成する工程と、前記第2の部材の表面に、自己組織化単分子膜を形成する工程と、を有する。
One embodiment of the present invention provides the following (1) to (4).
(1) The electrode in one embodiment of the present invention includes a first member composed mainly of silver, a second member mainly composed of silver chloride and in contact with at least a part of the first member, A self-assembled monolayer formed on the surface of the second member.
(2) A sensor according to an embodiment of the present invention includes a first member mainly composed of silver, a second member mainly composed of silver chloride and in contact with at least a part of the first member, and the first member A reference electrode having a self-assembled monolayer formed on the surface of the member, and a working electrode having a detection unit for detecting an object contained in a solution to be measured.
(3) A fluid device according to an embodiment of the present invention includes the sensor described above.
(4) The method of manufacturing an electrode in one embodiment of the present invention includes a step of forming a layered first member made of silver or a silver alloy on one surface side of a substrate, and a surface of the first member. And a step of forming a layered second member made of silver chloride, and a step of forming a self-assembled monolayer on the surface of the second member.

第1実施形態の電極の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the electrode of 1st Embodiment. 第1実施形態の電極におけるAgCl層とSAM膜との結合を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the coupling | bonding of the AgCl layer and SAM film | membrane in the electrode of 1st Embodiment. 第1実施形態の電極において、SAM膜を形成前のAgCl層の表面のXPS分析の結果を表すグラフである。6 is a graph showing the result of XPS analysis of the surface of an AgCl layer before forming a SAM film in the electrode of the first embodiment. 第1実施形態の電極において、SAM膜を形成後のAgCl層の表面のXPS分析の結果を表すグラフである。6 is a graph showing the result of XPS analysis of the surface of an AgCl layer after forming a SAM film in the electrode of the first embodiment. 第1実施形態の電極において、SAM膜を形成前のAgCl層の表面を撮像したSEM画像である。In the electrode of 1st Embodiment, it is the SEM image which imaged the surface of the AgCl layer before forming a SAM film. 第1実施形態の電極において、SAM膜を形成後のAgCl層の表面を撮像したSEM画像である。4 is an SEM image obtained by imaging the surface of the AgCl layer after forming the SAM film in the electrode of the first embodiment. 第2実施形態の核酸センサーの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the nucleic acid sensor of the second embodiment. 第2実施形態の作用電極に固定される捕捉プローブとして採用可能な第1の捕捉プローブの模式図である。It is a schematic diagram of the 1st capture probe employable as a capture probe fixed to the working electrode of 2nd Embodiment. 第2実施形態の作用電極に固定される捕捉プローブとして採用可能な第2の捕捉プローブの模式図である。It is a schematic diagram of the 2nd capture probe employable as a capture probe fixed to the working electrode of a 2nd embodiment. 第3実施形態の流体デバイスの分解図である。It is an exploded view of the fluid device of a 3rd embodiment. 第4実施形態の流体デバイスの模式図である。It is a schematic diagram of the fluid device of 4th Embodiment. 第5実施形態の生体分子センサーの感知部(作用電極)における分析系の反応模式図であり、銀の沈着反応を説明する図である。It is a reaction schematic diagram of the analysis system in the sensing part (working electrode) of the biomolecule sensor of 5th Embodiment, and is a figure explaining the deposition reaction of silver. 第5実施形態の生体分子センサーの感知部(作用電極)における分析系の反応模式図であり、電気化学測定時に起こる銀の再イオン化反応を説明する図である。It is a reaction schematic diagram of the analysis system in the sensing part (working electrode) of the biomolecule sensor of 5th Embodiment, and is a figure explaining the reionization reaction of silver which occurs at the time of electrochemical measurement. 第5実施形態の生体分子センサーの平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the biomolecule sensor of 5th Embodiment. 第5実施形態の生体分子センサーの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the biomolecule sensor of 5th Embodiment. 実施例および比較例の参照電極を市販の銀−塩化銀電極に接続した際の電位差の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the electrical potential difference at the time of connecting the reference electrode of an Example and a comparative example to the commercially available silver-silver chloride electrode. 実施例および比較例の参照電極を金電極に接続した際の電位差の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the electrical potential difference at the time of connecting the reference electrode of an Example and a comparative example to a gold electrode. 実施例の核酸センサーによる核酸の検出結果を示すグラフである。It is a graph which shows the detection result of the nucleic acid by the nucleic acid sensor of an Example. 実施例の銀不溶化反応を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the silver insolubilization reaction of an Example. 実施例の銀不溶化反応に伴う酵素量測定試験におけるピーク電位の刑事変化を示すグラフである。It is a graph which shows the criminal change of the peak electric potential in the enzyme amount measurement test accompanying the silver insolubilization reaction of an Example.

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る参照電極およびその適用例について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等とを異ならせる場合がある。   Hereinafter, a reference electrode according to an embodiment and an application example thereof will be described with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, the actual structure may be different from the scale or number of each structure.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の電極50の断面図である。
電極50は、ベース層51と、銀を主成分とするAg層(銀層、第1の部材)52と、塩化銀を主成分とするAgCl層(塩化銀層、第2の部材)53と、SAM膜(自己組織化単分子膜)54と、を有し、基板41の主面41a側からこの順に形成されている。
なお、本明細書において、銀を主成分とするAg層(第1の部材)および塩化銀を主成分とするAgCl層(第2の部材)には、一般的に知られるAg/AgCl電極としの機能を果たす程度に銀および塩化銀が、それぞれ含まれていればよい。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrode 50 according to the first embodiment.
The electrode 50 includes a base layer 51, an Ag layer (silver layer, first member) 52 containing silver as a main component, an AgCl layer (silver chloride layer, second member) 53 containing silver chloride as a main component, SAM film (self-assembled monomolecular film) 54, and is formed in this order from the main surface 41 a side of the substrate 41.
In this specification, a generally known Ag / AgCl electrode is used for the Ag layer (first member) mainly composed of silver and the AgCl layer (second member) mainly composed of silver chloride. Silver and silver chloride may be contained to such an extent that the above functions are fulfilled.

基板41は、ガラス等の絶縁性の無機材料からなる。電極50は、薄膜であればその形状は特に制限されず、上面視の形状は、円形、楕円形、矩形、三角形、多角形又は不定形でもよい。   The substrate 41 is made of an insulating inorganic material such as glass. The shape of the electrode 50 is not particularly limited as long as it is a thin film, and the shape of the top view may be circular, elliptical, rectangular, triangular, polygonal, or indefinite.

ベース層51は、基板41の主面41aにスパッタリング等の成膜法により形成されている。ベース層51は、導電性物質を含む層であれば、特に制限されず、例えば、金属や既述のカーボン材料等を含んで構成すればよい。ベース層51は、例えば金または金化合物から構成されてもよく、その場合には測定対象である生体分子水溶液による腐食が生じないという効果を有する。ベース層51を成膜するにあたって基板41の主面41aに基板41とベース層51との接合性を高めるためのCr層を予め設けてもよい。また、ベース層51は、省略してもよい。   The base layer 51 is formed on the main surface 41a of the substrate 41 by a film forming method such as sputtering. The base layer 51 is not particularly limited as long as it is a layer containing a conductive substance. For example, the base layer 51 may be configured to include a metal, the carbon material described above, or the like. The base layer 51 may be made of, for example, gold or a gold compound. In this case, the base layer 51 has an effect that corrosion due to the biomolecule aqueous solution to be measured does not occur. When the base layer 51 is formed, a Cr layer for improving the bonding property between the substrate 41 and the base layer 51 may be provided in advance on the main surface 41 a of the substrate 41. Further, the base layer 51 may be omitted.

Ag層52は、基板41の主面41a側であって、ベース層51の表面に形成されている。銀は、後述するSAM膜54との親和性が高い。このため、Ag層52の表面にAgCl層53を設け、さらにAgCl層53の表面にSAM膜54を形成することができる。Ag層52は、スパッタリングにより成膜できる。また、Ag層52は、銀ペーストをベース層51に塗布し定着させることで形成してもよい。   The Ag layer 52 is formed on the surface of the base layer 51 on the main surface 41 a side of the substrate 41. Silver has a high affinity with the SAM film 54 described later. Therefore, the AgCl layer 53 can be provided on the surface of the Ag layer 52, and the SAM film 54 can be formed on the surface of the AgCl layer 53. The Ag layer 52 can be formed by sputtering. Alternatively, the Ag layer 52 may be formed by applying and fixing a silver paste to the base layer 51.

AgCl層53は、Ag層52の表面の一部または全部を被覆するように形成されている。AgCl層53が、生体分子水溶液と接触していることで、水溶液との固液界面における電位を安定させた電極50を構成できる。これは、塩化銀が生体分子水溶液と接触すると、AgイオンとClイオンとにかい離して平衡状態となるためであると考えられる。AgCl層53は、Ag層52の表面を例えば塩化鉄(FeCl)等の試薬と反応させることにより形成することができる。
なお、AgCl層(第2の部材)53は、Ag層52と少なくとも一部と接するものであればよく、層状でなくてもよい。例えばこの場合、AgCl層53は、Ag層52の表面に別途用意した塩化銀からなる薄膜を接合することにより形成してもよい。
The AgCl layer 53 is formed so as to cover part or all of the surface of the Ag layer 52. Since the AgCl layer 53 is in contact with the aqueous biomolecule solution, the electrode 50 can be configured in which the potential at the solid-liquid interface with the aqueous solution is stabilized. This is considered to be because, when silver chloride comes into contact with the aqueous biomolecule solution, it is separated from Ag ions and Cl ions to reach an equilibrium state. The AgCl layer 53 can be formed by reacting the surface of the Ag layer 52 with a reagent such as iron chloride (FeCl 3 ).
The AgCl layer (second member) 53 may be any layer as long as it is in contact with at least a part of the Ag layer 52 and may not be layered. For example, in this case, the AgCl layer 53 may be formed by bonding a thin film made of silver chloride separately prepared on the surface of the Ag layer 52.

SAM膜(自己組織化単分子膜、SAM;Self-Assembled Membrane)54は、AgCl層53の表面に形成され、AgCl層53の表面を覆っている。SAM膜54は、AgCl層53の表面を均一に覆う被覆層(被覆膜)である。SAM膜は、AgCl層53が測定対象の溶液と接する表面全体を覆っていてもよい。また、SAM膜は、AgCl層53の表面の一部を覆っておいてもよい。電極50は、SAM膜54において測定対象の生体分子溶液と接する。   A SAM film (Self-Assembled Membrane) (SAM) 54 is formed on the surface of the AgCl layer 53 and covers the surface of the AgCl layer 53. The SAM film 54 is a coating layer (coating film) that uniformly covers the surface of the AgCl layer 53. The SAM film may cover the entire surface where the AgCl layer 53 is in contact with the solution to be measured. The SAM film may cover a part of the surface of the AgCl layer 53. The electrode 50 is in contact with the biomolecule solution to be measured in the SAM film 54.

SAM膜54は、AgCl層53の表面と有機化合物分子との相互作用を利用して、自己組織的に、高い秩序性を有する有機分子からなる単分子膜である。SAM膜54は、AgCl層53の表面と有機化合物分子との相互作用を利用して、自己組織的に、高い秩序性を有する有機分子からなる単分子膜である。SAM膜54は、AgCl層53の表面に化学吸着したSAM膜構成材料54aを含む。
なお、SAM膜54とAgCl層53の間の少なくとも一部に、異なる物質により形成される層(例えば緩衝層、バッファ層)が形成されていてもよい。また、異なる物質により形成される層はSAM膜の間に挟まれていてもよい。また、第1のSAM膜と第2のSAM膜とが形成されていてもよく、第1のSAM膜と第2のSAM膜との間に異なる物質により形成される層が存在してもよい。なお、第1のSAM膜と第2のSAM膜とは、異なる構成材料から構成されていてもよく、同じ構成材料から構成されていてもよい。
The SAM film 54 is a monomolecular film made of organic molecules having high order in a self-organizing manner by utilizing the interaction between the surface of the AgCl layer 53 and organic compound molecules. The SAM film 54 is a monomolecular film made of organic molecules having high order in a self-organizing manner by utilizing the interaction between the surface of the AgCl layer 53 and organic compound molecules. The SAM film 54 includes a SAM film constituent material 54 a chemically adsorbed on the surface of the AgCl layer 53.
Note that a layer formed of a different material (for example, a buffer layer or a buffer layer) may be formed at least partially between the SAM film 54 and the AgCl layer 53. In addition, layers formed of different substances may be sandwiched between SAM films. In addition, the first SAM film and the second SAM film may be formed, and a layer formed of a different substance may exist between the first SAM film and the second SAM film. . Note that the first SAM film and the second SAM film may be made of different constituent materials, or may be made of the same constituent material.

SAM膜構成材料54aとしては、アルカンチオール誘導体が例示される。しかしながら、SAM膜54の組成はこれに限られるものではなく、AgCl層53の表面を密に覆うものであれば、その組成は限定されない。本実施形態においては、SAM膜構成材料54aとして、アルカンチオール誘導体のうちメルカプトヘキサノールを用いる。
アルカンチオール誘導体としては、例えば下記一般式(11)〜(16)で表される化合物が挙げられる。
Examples of the SAM film constituent material 54a include alkanethiol derivatives. However, the composition of the SAM film 54 is not limited to this, and the composition is not limited as long as it covers the surface of the AgCl layer 53 closely. In the present embodiment, mercaptohexanol is used as the SAM film constituent material 54a among the alkanethiol derivatives.
Examples of the alkanethiol derivative include compounds represented by the following general formulas (11) to (16).

[前記一般式(11)〜(16)中、n及びmはそれぞれ独立して1〜100である。]
例えばn及びmは、それぞれ独立して1〜30であり、あるいは、それぞれ独立して1〜20である。また、例えば、本実施形態において、前記一般式(11)〜(16)で表される化合物中、前記一般式(14)で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(14)において、例えばnは、1〜15であり、あるいは、1〜10である。係る化合物としては、n=6のメルカプトヘキサノールが挙げられる。
[In said general formula (11)-(16), n and m are 1-100 each independently. ]
For example, n and m are each independently 1-30, or are each independently 1-20. For example, in this embodiment, the compound represented by the said General formula (14) is mentioned among the compounds represented by the said General formula (11)-(16).
In the general formula (14), for example, n is 1 to 15, or 1 to 10. Such compounds include n = 6 mercaptohexanol.

SAM膜54の膜厚は、SAM膜構成材料54aの種類に依存するが、例えば1nm以上10nm以下である。このような膜厚の膜をAgCl層53の表面形成することにより、AgCl層53の表面から生体分子溶液へのClイオンの溶出を適度に抑制できる。   The film thickness of the SAM film 54 depends on the type of the SAM film constituent material 54a, but is, for example, 1 nm or more and 10 nm or less. By forming a film having such a thickness on the surface of the AgCl layer 53, elution of Cl ions from the surface of the AgCl layer 53 into the biomolecule solution can be appropriately suppressed.

図2は、SAM膜構成材料54aとしてアルカンチオール誘導体を用いる場合の、AgCl層53との結合について説明する模式図である。アルカンチオール誘導体のチオール基に含まれる硫黄は銀、金などの貴金属との結合の親和性が高い。AgCl層53の表面には、塩化銀のClイオンが露出している。このような状況下で、アルカンチオール誘導体のチオール基の含硫黄化合物を作用させると、Clイオンが硫黄と置換して銀と硫黄とが結合する。このように、AgCl層53の表面には、硫黄が結合してアルカンチオール誘導体が固定化される。なお、Ag層52の表面が、AgCl層53から露出している部分では、アルカンチオール誘導体のチオール基の含硫黄化合物と銀とが作用して、硫黄が銀と直接結合する。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the bonding with the AgCl layer 53 when an alkanethiol derivative is used as the SAM film constituent material 54a. Sulfur contained in the thiol group of the alkanethiol derivative has high binding affinity with noble metals such as silver and gold. On the surface of the AgCl layer 53, silver chloride Cl ions are exposed. Under such circumstances, when a sulfur-containing compound of a thiol group of an alkanethiol derivative is allowed to act, Cl ions are replaced with sulfur, and silver and sulfur are bonded. Thus, sulfur binds to the surface of the AgCl layer 53 to immobilize the alkanethiol derivative. Note that in the portion where the surface of the Ag layer 52 is exposed from the AgCl layer 53, the sulfur-containing compound of the thiol group of the alkanethiol derivative and silver act to bond sulfur directly to silver.

SAM膜54は、SAM膜構成材料54aが溶解している溶液を、AgCl層53の表面に付与し、乾燥させることで形成できる。AgCl層53へのSAM膜構成材料溶液の付与方法としては、スピン塗布、エアナイフ塗布、バー塗布、ブレード塗布、スライド塗布、カーテン塗布等の塗布により溶液を付与する方法、さらには、滴下法、スプレー法、蒸着法、キャスト法、浸漬法等により付与する方法が挙げられる。SAM膜構成材料54aを溶解する溶媒としては、水、アルコール、または、これらの混合溶媒が用いられる。   The SAM film 54 can be formed by applying a solution in which the SAM film constituent material 54a is dissolved to the surface of the AgCl layer 53 and drying it. As a method of applying the SAM film constituent material solution to the AgCl layer 53, a method of applying the solution by spin coating, air knife coating, bar coating, blade coating, slide coating, curtain coating, or the like, a dropping method, spraying Examples thereof include a method of applying by a method, a vapor deposition method, a casting method, a dipping method and the like. As a solvent for dissolving the SAM film constituent material 54a, water, alcohol, or a mixed solvent thereof is used.

SAM膜54が、AgCl層53の表面に固定化されていることは、AgCl層53の表面について、XPS分析(X-ray Photoelectron Spectroscopy、X線光電子分光分析)を行うことで確認することができる。
図3および図4は、それぞれSAM膜54を形成前後のAgCl層53の表面のXPS分析の結果を表すグラフである。SAM膜54の形成前(図3)においては、検知されなかった硫黄電子に由来するピークが、SAM膜54の形成後(図4)には、検出されている。
The fact that the SAM film 54 is immobilized on the surface of the AgCl layer 53 can be confirmed by performing XPS analysis (X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy) on the surface of the AgCl layer 53. .
3 and 4 are graphs showing the results of XPS analysis of the surface of the AgCl layer 53 before and after forming the SAM film 54, respectively. Prior to the formation of the SAM film 54 (FIG. 3), a peak derived from the undetected sulfur electrons is detected after the formation of the SAM film 54 (FIG. 4).

SAM膜54は、電極50の表面における、生体分子水溶液とAgCl層53との間のClイオンの受け渡しを、SAM膜54が設けられていない場合と比較して抑制する。SAM膜54が設けられることで、AgCl層53からClイオンが溶出しにくくなる。このため、SAM膜54を設けた電極50は、対象の生体分子水溶液のClイオン濃度に影響を及ぼしにくく、より安定した測定を可能とする。加えて、電極にSAM膜54を設けることで、AgCl層53からClイオンが完全に溶出する迄の時間が長くなるために、電極50を長寿命化することができる。   The SAM film 54 suppresses the transfer of Cl ions between the biomolecule aqueous solution and the AgCl layer 53 on the surface of the electrode 50 as compared with the case where the SAM film 54 is not provided. The provision of the SAM film 54 makes it difficult for Cl ions to elute from the AgCl layer 53. For this reason, the electrode 50 provided with the SAM film 54 hardly affects the Cl ion concentration of the target biomolecule aqueous solution, and enables more stable measurement. In addition, by providing the electrode with the SAM film 54, it takes a long time until the Cl ions are completely eluted from the AgCl layer 53, so that the life of the electrode 50 can be extended.

図5および図6は、それぞれSAM膜54を形成前後のAgCl層53の表面を、SEM(Scanning Electron Microscope、走査型電子顕微鏡)により同条件で撮像した画像である。SAM膜54の形成前(図5)と形成後(図6)とを比較すると、形成後のSEM画像は、解像が悪くなっていることがわかる。これは、SEMの撮像により対象であるAgCl層53の表面が帯電しているために起こるチャージアップと呼ばれる現象である。このように、AgCl層53の表面に帯電が生じていることからも、SAM膜54を形成することで、AgCl層53の表面において、電荷の受け渡しが抑制されていることが確認できる。このことから、SAM膜54によって、AgCl層53は半絶縁状態になっているということができる。なお、ここで半絶縁状態とは、溶液との電気的なやり取り(より具体的にはClイオンの溶出)を抑制した状態を意味する。したがって、AgCl層53と溶液とが局所的に導通状態となっていても全体として電気的なやり取りが抑制されている状態は、半絶縁状態に含む。AgCl層53の表面において、結晶粒の隙間は、入り組んだ形状となっているため、SAM膜54が形成されにくい領域となると考えられる。SAM膜54は、このような局所的な領域において、AgCl層53と溶液とが電気的なやり取りを許容するためAgCl層53を半絶縁状態とすることができると考えられる。   FIG. 5 and FIG. 6 are images obtained by imaging the surface of the AgCl layer 53 before and after the formation of the SAM film 54 under the same conditions using an SEM (Scanning Electron Microscope). Comparing before formation (FIG. 5) and after formation (FIG. 6) of the SAM film 54, it can be seen that the resolution of the SEM image after formation is poor. This is a phenomenon called charge-up that occurs because the surface of the target AgCl layer 53 is charged by SEM imaging. As described above, since charging is generated on the surface of the AgCl layer 53, it can be confirmed that formation of the SAM film 54 suppresses charge transfer on the surface of the AgCl layer 53. From this, it can be said that the AgCl layer 53 is in a semi-insulating state by the SAM film 54. Here, the semi-insulating state means a state in which electrical exchange with the solution (more specifically, elution of Cl ions) is suppressed. Therefore, even if the AgCl layer 53 and the solution are locally in a conductive state, the state where electrical exchange is suppressed as a whole is included in the semi-insulated state. On the surface of the AgCl layer 53, the gap between the crystal grains has an intricate shape, which is considered to be a region where the SAM film 54 is difficult to be formed. In the SAM film 54, it is considered that the AgCl layer 53 can be in a semi-insulating state because the AgCl layer 53 and the solution allow electrical exchange in such a local region.

電極50は、一例として参照電極として使用することができる。電極50を参照電極として用いる場合には、SAM膜54によりAgCl層53と水溶液との間でClイオンの交換が抑制され、AgCl層53からのClイオンの溶出が生じにくくなる。一般的に、参照電極の固液界面の電位が不安定になる現象(電位ドリフトという)は、生体分子水溶液中のイオン濃度の増減により生じることが知られている。本実施形態の電極50は、AgCl層53からのClイオンの溶出が抑制されることで、生体分子水溶液中のイオン濃度が変化しにくく、電極50の電位ドリフトを抑制することができる。加えて、本実施形態の電極50は、生体分子水溶液のClイオン濃度の変化が少ないため、イオン濃度が安定するまで待機する必要がなく即座に測定を開始することができる。
また、本実施形態の電極50は、Clイオンの溶出が少ないために、AgCl層53からClイオンが完全に溶出するまでの時間が長く高寿命とすることができる。さらに、本実施形態の電極50によれば、AgCl層53からのClイオンの溶出は、AgCl層53の表面全体から起こるために、局所的なClイオンの消費が生じにくい。したがって、本実施形態の電極50は、さらなる高寿命化を図ることができる。
加えて、SAM膜54により、電極50への非特異吸着も抑制されるため、さらに電位の安定性に寄与できる。本実施形態によれば、安定した電位測定を可能とする参照電極を提供できる。
The electrode 50 can be used as a reference electrode as an example. When the electrode 50 is used as a reference electrode, the exchange of Cl ions between the AgCl layer 53 and the aqueous solution is suppressed by the SAM film 54, and Cl ions are less likely to be eluted from the AgCl layer 53. In general, it is known that a phenomenon in which the potential at the solid-liquid interface of the reference electrode becomes unstable (referred to as potential drift) is caused by an increase or decrease in ion concentration in the aqueous biomolecule solution. In the electrode 50 of the present embodiment, the elution of Cl ions from the AgCl layer 53 is suppressed, so that the ion concentration in the aqueous biomolecule solution hardly changes and the potential drift of the electrode 50 can be suppressed. In addition, since the electrode 50 of the present embodiment has little change in the Cl ion concentration of the aqueous biomolecule solution, it is not necessary to wait until the ion concentration becomes stable, and measurement can be started immediately.
Moreover, since the electrode 50 of this embodiment has little elution of Cl ions, it takes a long time until the Cl ions are completely eluted from the AgCl layer 53 and can have a long life. Furthermore, according to the electrode 50 of the present embodiment, since the elution of Cl ions from the AgCl layer 53 occurs from the entire surface of the AgCl layer 53, local consumption of Cl ions hardly occurs. Therefore, the electrode 50 of the present embodiment can further increase the life.
In addition, non-specific adsorption to the electrode 50 is suppressed by the SAM film 54, which can further contribute to potential stability. According to the present embodiment, it is possible to provide a reference electrode that enables stable potential measurement.

また、電極50は、作用電極として使用してもよい。電極50を参照電極として用いる場合には、SAM膜54によって電極50の表面の非特異吸着を抑制することで計測電位を安定させることができる。   The electrode 50 may be used as a working electrode. When the electrode 50 is used as a reference electrode, the measurement potential can be stabilized by suppressing nonspecific adsorption on the surface of the electrode 50 by the SAM film 54.

本実施形態の電極50は、電気化学的なセンサーとして応用することができる。特に、電極50は、以降の実施形態において説明するように、生体分子を検出するバイオセンサーとして応用できる。電極50をバイオセンサーとして応用した場合に、検出対象となる生体分子としては、核酸、DNA、RNA、タンパク質、ペプチド、細胞外小胞体、抗体、抗原が例示できる。   The electrode 50 of this embodiment can be applied as an electrochemical sensor. In particular, the electrode 50 can be applied as a biosensor for detecting a biomolecule as described in the following embodiments. When the electrode 50 is applied as a biosensor, examples of biomolecules to be detected include nucleic acids, DNA, RNA, proteins, peptides, extracellular vesicles, antibodies, and antigens.

<第2実施形態>
図7は、第2実施形態の核酸センサー40の断面模式図である。例えば、核酸センサー40は、基板(電極基板)41と、基板41の主面41a上に形成された参照電極50と、一対の作用電極60と、を備える。また、核酸センサー40は、参照電極50と作用電極60とに電気的に接続された図示略の電位測定部を備える。電位測定部は、参照電極50と作用電極60との電位差を測定する。核酸センサー40は、参照電極50および作用電極60を測定対象となる溶液(生体分子水溶液)に接触させることで、生体分子水溶液中に含まれる目的の核酸(例、マイクロRNA(以下、miRNAという))を検出する装置である。
本実施形態の参照電極50は、第1実施形態の電極50と同一態様を有する。そのほか、第1実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the nucleic acid sensor 40 of the second embodiment. For example, the nucleic acid sensor 40 includes a substrate (electrode substrate) 41, a reference electrode 50 formed on the main surface 41 a of the substrate 41, and a pair of working electrodes 60. The nucleic acid sensor 40 includes a potential measurement unit (not shown) that is electrically connected to the reference electrode 50 and the working electrode 60. The potential measuring unit measures a potential difference between the reference electrode 50 and the working electrode 60. The nucleic acid sensor 40 brings the reference electrode 50 and the working electrode 60 into contact with a solution (biomolecule aqueous solution) to be measured, whereby a target nucleic acid (eg, microRNA (hereinafter referred to as miRNA)) contained in the biomolecule aqueous solution. ).
The reference electrode 50 of this embodiment has the same mode as the electrode 50 of the first embodiment. In addition, the same reference numerals are given to components having the same aspects as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

(作用電極)
作用電極60は、ベース層(作用電極側ベース層)61と、ベース層61の表面に形成されたSAM膜(作用電極側SAM膜)62および捕捉プローブ70と、を有する。
(Working electrode)
The working electrode 60 includes a base layer (working electrode side base layer) 61, a SAM film (working electrode side SAM film) 62 and a capture probe 70 formed on the surface of the base layer 61.

ベース層61は、基板41の主面41aにスパッタリング等の成膜法により形成されている。なお、作用電極60のベース層61は、参照電極50のベース層51と同材料から構成してもよい。これにより、ベース層51、61を同時に形成することが可能となり、製造コストの削減が可能となる。   The base layer 61 is formed on the main surface 41a of the substrate 41 by a film forming method such as sputtering. Note that the base layer 61 of the working electrode 60 may be made of the same material as the base layer 51 of the reference electrode 50. As a result, the base layers 51 and 61 can be formed at the same time, and the manufacturing cost can be reduced.

SAM膜62は、ベース層61の表面を覆い、ベース層61の表面に非特異吸着が起こることを抑制する。作用電極60のSAM膜62は、参照電極50のSAM膜54と同組成であり、ともに同組成のSAM膜構成材料54aからなる。これにより、作用電極60のSAM膜62を参照電極50のSAM膜54と同時に形成することが可能となり製造コストの圧縮を図ることができる。本実施形態において、作用電極60のSAM膜62は、ベース層61の表面に化学吸着したアルカンチオール誘導体(例えば、メルカプトヘキサノール)からなる。なお、アルカンチオール誘導体のチオール基に含まれる硫黄は、金と作用して安定的に結合する。   The SAM film 62 covers the surface of the base layer 61 and suppresses nonspecific adsorption from occurring on the surface of the base layer 61. The SAM film 62 of the working electrode 60 has the same composition as the SAM film 54 of the reference electrode 50, and both are made of the SAM film constituent material 54a having the same composition. As a result, the SAM film 62 of the working electrode 60 can be formed simultaneously with the SAM film 54 of the reference electrode 50, and the manufacturing cost can be reduced. In the present embodiment, the SAM film 62 of the working electrode 60 is made of an alkanethiol derivative (for example, mercaptohexanol) chemisorbed on the surface of the base layer 61. Note that the sulfur contained in the thiol group of the alkanethiol derivative acts stably with gold and binds stably.

捕捉プローブ70は、検出対象の生体分子(核酸、miRA)と反応し得る捕捉部75を構成する。作用電極60は、表面に捕捉部を有する。
捕捉プローブ70は、検出対象の核酸とハイブリダイズし得る配列を有する。なお、本明細書における「ハイブリダイズし得る」とは、用いられる捕捉プローブ70の一部がストリンジェントな条件下で標的核酸(標的miRNA)にハイブリダイズし、標的核酸(標的miRNA)以外の核酸分子にはハイブリダイズしない又はハイブリダイズしにくいことを意味する。「ストリンジェントな条件」とは、例えば、Molecular Cloning−A LABORATORY MANUAL 2nd EDITION(Sambrookら、Cold Spring Harbor Laboratory Press)に記載の条件が挙げられる。
The capture probe 70 constitutes a capture unit 75 that can react with a biomolecule (nucleic acid, miRA) to be detected. The working electrode 60 has a capturing part on the surface.
The capture probe 70 has a sequence capable of hybridizing with the nucleic acid to be detected. In the present specification, “capable of hybridizing” means that a part of the capture probe 70 used hybridizes to a target nucleic acid (target miRNA) under stringent conditions, and a nucleic acid other than the target nucleic acid (target miRNA). It means that the molecule does not hybridize or is difficult to hybridize. “Stringent conditions” include, for example, conditions described in Molecular Cloning-A LABORATORY MANUAL 2nd EDITION (Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press).

次に、図8、図9を基に、捕捉プローブ70として採用可能な2種類の捕捉プローブ(第1の捕捉プローブ70Aおよび第2の捕捉プローブ70B)を例示して説明する。なお、捕捉プローブ70は、検出対象の核酸(miRNA)とハイブリダイズし得る配列を有するものであれば、ここで説明するものに限定されることはない。   Next, two types of capture probes (first capture probe 70A and second capture probe 70B) that can be employed as the capture probe 70 will be described with reference to FIGS. The capture probe 70 is not limited to the one described here as long as it has a sequence capable of hybridizing with the nucleic acid (miRNA) to be detected.

図8は、第1の捕捉プローブ70Aの模式図である。第1の捕捉プローブ70Aは、第1の部分71とステム部73とスペーサ74とを有する。第1の部分71は、miRNAとハイブリダイズし得る配列からなる。ステム部73は、ループ構造73bとループ構造73bと繋がる二本鎖73aとを有する。   FIG. 8 is a schematic diagram of the first capture probe 70A. The first capture probe 70 </ b> A includes a first portion 71, a stem portion 73, and a spacer 74. The first portion 71 is composed of a sequence capable of hybridizing with miRNA. The stem portion 73 has a loop structure 73b and a double strand 73a connected to the loop structure 73b.

ステム部73の長さ(例、塩基数)は特に限定されないが、2本鎖73aを安定的に形成可能な長さを考慮し、目安として、8〜15塩基程度とすればよい。ステム部73は、全体が2本鎖73aの塩基対を形成している必要はないが、ステム部73は第1の部分71と隣接しており、第1の部分71にはmiRNAをハイブリダイズし得るので、ステム部73のうち少なくとも第1の部分71と隣接する塩基は、塩基対を形成していることが好ましい。   The length (eg, the number of bases) of the stem portion 73 is not particularly limited, but may be about 8 to 15 bases as a guide in consideration of the length capable of stably forming the double strand 73a. The stem portion 73 does not need to form the base pair of the double strand 73a as a whole, but the stem portion 73 is adjacent to the first portion 71, and miRNA is hybridized to the first portion 71. Therefore, it is preferable that at least the base adjacent to the first portion 71 in the stem portion 73 forms a base pair.

図9は、第2の捕捉プローブ70Bの模式図である。第2の捕捉プローブ70Bは、第1の捕捉プローブ70Aと比較して、ステム部73を有していない点が異なる。   FIG. 9 is a schematic diagram of the second capture probe 70B. The second capture probe 70B is different from the first capture probe 70A in that it does not have the stem portion 73.

捕捉プローブ70(第1の捕捉プローブ70Aおよび第2の捕捉プローブ70B)は、ベース層61に固定された状態でmiRNAをハイブリダイゼーションするために分子的な自由度を確保するために、末端にスペーサ74を有する。スペーサ74の長さは、特に限定されないが、例えば、3塩基〜50塩基であり、あるいは5塩基〜25塩基である。ただし、スペーサ74に用いられる塩基は、同程度の長さと柔らかさを持ったPEG等のリンカーで代替可能である。係る場合には、スペーサ74に用いられる塩基数は0塩基でもよい。また、捕捉プローブ70を、SAM膜62を構成するSAM膜構成材料の先端に構成することで、SAM膜構成材料をスペーサ74として用いてもよい。   The capture probes 70 (the first capture probe 70A and the second capture probe 70B) are spacers at the ends in order to ensure molecular freedom for hybridizing the miRNA while being fixed to the base layer 61. 74. The length of the spacer 74 is not particularly limited, but is, for example, 3 bases to 50 bases, or 5 bases to 25 bases. However, the base used for the spacer 74 can be replaced with a linker such as PEG having the same length and softness. In such a case, the number of bases used for the spacer 74 may be 0 bases. Further, the SAM film constituent material may be used as the spacer 74 by configuring the capture probe 70 at the tip of the SAM film constituent material constituting the SAM film 62.

捕捉プローブ70は、DNAでもRNAでもよく、DNAやRNAと同様の機能を有するものであれば、天然、非天然に限られず、PNA(ペプチド核酸)、LNA(Locked Nucleic Acid)、BNA(Bridged Nucleic Acid)等の人工核酸を含むものであってもよい。DNAやRNAと比較して、標的miRNAとの親和性が高く、DNA分解酵素やRNA分解酵素に認識されにくく、T4DNAリガーゼ等のDNAリガーゼの基質になり得る観点から、捕捉プローブ70は、LNA又はBNAを含むことが好ましい。   The capture probe 70 may be DNA or RNA, and is not limited to natural and non-natural, as long as it has a function similar to DNA or RNA, but is not limited to PNA (peptide nucleic acid), LNA (Locked Nucleic Acid), BNA (Bridged Nucleic). Acid) or other artificial nucleic acid may be included. Compared to DNA and RNA, the capture probe 70 has a high affinity with the target miRNA, is not easily recognized by a DNA degrading enzyme or an RNA degrading enzyme, and can be a substrate for a DNA ligase such as T4 DNA ligase. Preferably it contains BNA.

核酸センサー40は、参照電極50および作用電極60と電気的に接続される電位差測定部(図示略)を有する。電位差測定部は、参照電極50と作用電極60との電位差を測定することで、作用電極60において捕捉プローブ70が目的とするマイクロRNA(miRNA)を捕捉することにより生じる電極(固体)と溶液(液体)との固/液界面(固液界面とも称する)の電位の変化(表面電荷密度の変化)を検知する。これにより、生体分子水溶液中に目的のmiRNAを含むか否かを容易に判定することができる。核酸センサー40は、捕捉プローブ70と目的の核酸とのハイブリダイズに伴う電位変化を測定することにより目的の核酸を検出する。   The nucleic acid sensor 40 has a potential difference measurement unit (not shown) that is electrically connected to the reference electrode 50 and the working electrode 60. The potential difference measurement unit measures the potential difference between the reference electrode 50 and the working electrode 60, thereby causing the working probe 60 to capture the target microRNA (miRNA) and the solution ( Changes in potential (changes in surface charge density) at the solid / liquid interface (also referred to as solid-liquid interface) with the liquid are detected. Thereby, it can be easily determined whether or not the target miRNA is contained in the aqueous biomolecule solution. The nucleic acid sensor 40 detects the target nucleic acid by measuring a potential change associated with the hybridization between the capture probe 70 and the target nucleic acid.

本実施形態の参照電極50によれば、AgCl層53の表面がSAM膜54により覆われている。これにより、AgCl層53と生体分子水溶液との間でClイオンの交換が抑制され、AgCl層53からのClイオンの溶出が生じにくくなる。一般的に、参照電極の固液界面の電位が不安定になる現象(電位ドリフトという)は、生体分子水溶液中のイオン濃度が増減することで生じることが知られている。AgCl層53からのClイオンの溶出が抑制されることで、生体分子水溶液中のイオン濃度が変化しにくく、参照電極50の電位ドリフトを低減することができる。加えて、生体分子水溶液のClイオン濃度の変化が少ないため、イオン濃度が安定するまで待機する必要がなく即座に測定を開始することができる。   According to the reference electrode 50 of the present embodiment, the surface of the AgCl layer 53 is covered with the SAM film 54. Thereby, the exchange of Cl ions between the AgCl layer 53 and the aqueous biomolecule solution is suppressed, and the elution of Cl ions from the AgCl layer 53 hardly occurs. In general, it is known that a phenomenon in which the potential at the solid-liquid interface of the reference electrode becomes unstable (referred to as potential drift) occurs when the ion concentration in the aqueous biomolecule solution increases or decreases. By suppressing the elution of Cl ions from the AgCl layer 53, the ion concentration in the aqueous biomolecule solution hardly changes, and the potential drift of the reference electrode 50 can be reduced. In addition, since there is little change in the Cl ion concentration of the aqueous biomolecule solution, it is not necessary to wait until the ion concentration is stabilized, and measurement can be started immediately.

また、本実施形態の参照電極50は、Clイオンの溶出が少ないために、AgCl層53からClイオンが完全に溶出するまでの時間が長く高寿命とすることができる。さらに、本実施形態の参照電極50によれば、AgCl層53からのClイオンの溶出は、AgCl層53の表面全体から起こるために、局所的なClイオンの消費が生じにくい。したがって、本実施形態の参照電極50は、さらなる高寿命化を図ることができる。   In addition, since the reference electrode 50 of this embodiment has little elution of Cl ions, it takes a long time until the Cl ions are completely eluted from the AgCl layer 53 and can have a long life. Furthermore, according to the reference electrode 50 of this embodiment, since the elution of Cl ions from the AgCl layer 53 occurs from the entire surface of the AgCl layer 53, local consumption of Cl ions hardly occurs. Therefore, the reference electrode 50 of the present embodiment can further increase the life.

本実施形態の核酸センサー40は、例えば、がん細胞を被験者が有するか否かの判定に用いることができる。がん細胞等の異常細胞は、細胞膜の内部に特有のタンパク質やmiRNA等の核酸を発現している。人体の体液(血液、尿、唾液等)に分泌されるエクソソームには、分泌元の細胞由来のmiRNAなどを発現しているため、体液中のエクソソームの膜内部に存在する生体分子を分析することで、生体内の異常を調べることができる。したがって、がん細胞由来エクソソーム中の所定のmiRNAの発現量と、被検体由来のエクソソーム中のmiRNAの発現量とを比較することでがん細胞の有無を評価できる。なお、miRNAはエクソソーム中に存在するものには限定されない。例えば血液・尿・唾液などの体液中に存在するmiRNAを直接検出してもよい。また、miRNAの発現量を比較することによってその他の疾患の検出や診断を行うことも可能である。   The nucleic acid sensor 40 of this embodiment can be used, for example, for determining whether or not a subject has cancer cells. Abnormal cells such as cancer cells express specific proteins and nucleic acids such as miRNA inside the cell membrane. Because exosomes secreted into body fluids (blood, urine, saliva, etc.) express miRNA derived from the secretory cell, analyze biomolecules that exist inside the membrane of exosomes in body fluids Thus, it is possible to investigate abnormalities in the living body. Therefore, the presence or absence of cancer cells can be evaluated by comparing the expression level of a predetermined miRNA in a cancer cell-derived exosome with the expression level of miRNA in a exosome derived from a subject. In addition, miRNA is not limited to what exists in an exosome. For example, miRNAs present in body fluids such as blood, urine, and saliva may be directly detected. It is also possible to detect and diagnose other diseases by comparing the expression levels of miRNA.

本実施形態においては、参照電極50は、基板41上に形成されている。また、第1の部材としてのAg層52は基板41の表面に、ベース層51を介して形成された層である。同様に第2の部材としてのAgCl層53は、ベース層51の表面に形成された層である。しかしながら、第1の部材52および第2の部材53は、これらの形態に限定されない。第1の部材52および第2の部材53は、互いに電気的に接続された棒状や板状等の独立した部材であってもよい。また、棒状の第1の部材52の表面に層状の第2の部材が形成されていてもよい。第1の部材52と第2の部材53とは、互いに電気的に接続され、第2の部材53の表面にSAM膜54を形成するために露出する表面を有していれば、どのような形態にも限定さない。   In the present embodiment, the reference electrode 50 is formed on the substrate 41. The Ag layer 52 as the first member is a layer formed on the surface of the substrate 41 via the base layer 51. Similarly, the AgCl layer 53 as the second member is a layer formed on the surface of the base layer 51. However, the first member 52 and the second member 53 are not limited to these forms. The first member 52 and the second member 53 may be independent members such as rods and plates that are electrically connected to each other. In addition, a layered second member may be formed on the surface of the rod-shaped first member 52. As long as the first member 52 and the second member 53 are electrically connected to each other and have a surface that is exposed to form the SAM film 54 on the surface of the second member 53, any type of member can be used. The form is not limited.

<第3実施形態>
次に第3実施形態の流体デバイス21について説明する。本実施形態の流体デバイス21は、サンプル中のエクソソームが内包する生体分子(例えばmiRNA)を検出するデバイスである。
図10は、流体デバイス21の分解図である。流体デバイス21は、後述するように第2実施形態の核酸センサー40を含む。また、第2実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, the fluid device 21 of the third embodiment will be described. The fluidic device 21 of this embodiment is a device that detects a biomolecule (eg, miRNA) contained in an exosome in a sample.
FIG. 10 is an exploded view of the fluidic device 21. As will be described later, the fluidic device 21 includes the nucleic acid sensor 40 of the second embodiment. Moreover, about the component of the same aspect as 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

流体デバイス21は、流路基材30と、電極基板41と、絶縁フィルム24と、回路基板25と、を備える。また、これら流路基材30、電極基板41、絶縁フィルム24および回路基板25は、この順で上下方向に積層されている。   The fluid device 21 includes a flow path base material 30, an electrode substrate 41, an insulating film 24, and a circuit substrate 25. Further, the flow path base material 30, the electrode substrate 41, the insulating film 24, and the circuit board 25 are laminated in this order in the vertical direction.

(流路基材)
流路基材30は、PDMS(Poly Dimethyl Siloxane、ポリジメチルキロキサン)からなる板材であり、上面30aと下面30bとを有する。また、流路基材30には、上面30aから下面30bに貫通する一対の導入用貫通孔32と1つの排出用貫通孔31とを有する。流路基材30の下面30bには、それぞれの導入用貫通孔32から延びて排出用貫通孔31に繋がる凹溝状の流路33が設けられている。
(Channel substrate)
The channel substrate 30 is a plate material made of PDMS (Poly Dimethyl Siloxane) and has an upper surface 30a and a lower surface 30b. The flow path base 30 has a pair of introduction through holes 32 and one discharge through hole 31 that penetrate from the upper surface 30a to the lower surface 30b. On the lower surface 30 b of the flow path base material 30, a groove-shaped flow path 33 extending from each introduction through hole 32 and connected to the discharge through hole 31 is provided.

流路基材30の下面30bは、電極基板41の主面41aに覆われる。一対の導入用貫通孔32には、それぞれ検出対象となる生体分子(例えばmiRNA)を含む生体分子溶液を流路33に供給する導入チューブが接続可能である。また、排出用貫通孔31には導入チューブから流路33を通過した生体分子溶液を排出する排出チューブが接続可能である。導入チューブから供給された生体分子溶液は、導入用貫通孔32から流路33を流れて排出用貫通孔31に達する。排出チューブから排出された生体分子溶液は、外部に接続されたポンプを介して再度導入チューブから流路33に供給される。このように、生体分子溶液は、流路33を循環する。   The lower surface 30 b of the flow path base material 30 is covered with the main surface 41 a of the electrode substrate 41. An introduction tube that supplies a biomolecule solution containing a biomolecule to be detected (for example, miRNA) to the flow path 33 can be connected to the pair of introduction through holes 32. In addition, a discharge tube that discharges the biomolecule solution that has passed through the flow path 33 from the introduction tube can be connected to the discharge through hole 31. The biomolecule solution supplied from the introduction tube flows through the flow path 33 from the introduction through hole 32 and reaches the discharge through hole 31. The biomolecule solution discharged from the discharge tube is supplied again from the introduction tube to the flow path 33 through a pump connected to the outside. Thus, the biomolecule solution circulates through the flow path 33.

流路基材30の製造方法をついて説明する。
まず、平板状のガラス基板を用意し、当該ガラス基板に、微小な流路構造を形成するためのモールド型を形成する。ガラス基板としては、電極基板41を用いてもよい。ガラス基板上に厚膜フォトレジストをコーティングしベーキングを施す。次いで、流路に対応するパターンを形成したフォトマスクを使用し露光した後、再度10分ベーキングを施す。次いで、厚膜フォトレジスト用現像液中で現像し、乾燥した。以上の工程を経て、流路構造形成用のモールド型を作製する。
次に、上述のモールド型を使用して流路基材30を作製する。まず、モールド型を形成したガラス基板上にPDMS前駆体と硬化剤の混合液を均一に塗布し、気泡を除去した後に硬化させる。次いで、硬化したPDMSをガラス基板から離形することで流路33が設けられたPDMSの基材を成型することができる。さらに、導入用貫通孔32および排出用貫通孔31を機械的に加工することで、流路基材を作製することができる。
A method for manufacturing the flow path base material 30 will be described.
First, a flat glass substrate is prepared, and a mold for forming a minute flow path structure is formed on the glass substrate. An electrode substrate 41 may be used as the glass substrate. A thick film photoresist is coated on a glass substrate and baked. Next, after exposure using a photomask having a pattern corresponding to the flow path, baking is performed again for 10 minutes. Subsequently, it developed in the developing solution for thick film photoresists, and dried. Through the above steps, a mold for forming the flow channel structure is produced.
Next, the flow path base material 30 is produced using the mold described above. First, a liquid mixture of a PDMS precursor and a curing agent is uniformly applied on a glass substrate on which a mold is formed, and after the bubbles are removed, it is cured. Subsequently, the base material of PDMS provided with the flow path 33 can be molded by releasing the cured PDMS from the glass substrate. Furthermore, the flow path base material can be manufactured by mechanically processing the introduction through hole 32 and the discharge through hole 31.

(電極基板)
電極基板41の主面41aには、参照電極50と一対の作用電極60とが設けられている。電極基板41と参照電極50と、一対の作用電極60は、第2実施形態と同様の構成を有し、これらが核酸センサー40を構成する。参照電極50は、ベース層51と、銀を主成分とするAg層52と、塩化銀を主成分とするAgCl層53と、SAM膜(自己組織化単分子膜)54と、を有する。また、作用電極60は、ベース層(作用電極側ベース層)61と、ベース層61の表面に形成されたSAM膜(作用電極側SAM膜)62および捕捉プローブ70と、を有する。
(Electrode substrate)
On the main surface 41a of the electrode substrate 41, a reference electrode 50 and a pair of working electrodes 60 are provided. The electrode substrate 41, the reference electrode 50, and the pair of working electrodes 60 have the same configuration as that of the second embodiment, and these constitute the nucleic acid sensor 40. The reference electrode 50 includes a base layer 51, an Ag layer 52 mainly composed of silver, an AgCl layer 53 mainly composed of silver chloride, and a SAM film (self-assembled monomolecular film) 54. The working electrode 60 includes a base layer (working electrode side base layer) 61, a SAM film (working electrode side SAM film) 62 formed on the surface of the base layer 61, and a capture probe 70.

電極基板41は、流路基材30に重ねあわされる。これにより参照電極50の少なくとも一部は、流路基材30の排出用貫通孔31と重なる。また、一対の作用電極60の少なくとも一部は、それぞれ異なる流路33中に配置される。   The electrode substrate 41 is overlaid on the flow path base material 30. Thereby, at least a part of the reference electrode 50 overlaps with the discharge through hole 31 of the flow path base material 30. Further, at least a part of the pair of working electrodes 60 is disposed in different flow paths 33.

(絶縁フィルム)
絶縁フィルム24は、例えばポリイミドからなる。絶縁フィルム24は、回路基板25に設けられた制御回路25aにおける不意の短絡を防ぐ。
(Insulating film)
The insulating film 24 is made of polyimide, for example. The insulating film 24 prevents an unexpected short circuit in the control circuit 25 a provided on the circuit board 25.

(回路基板)
回路基板25は、電極基板41の電極(作用電極60および参照電極50)を制御する制御回路25aを有する。制御回路25aは、一対の作用電極60および参照電極50と電気的に接続されている。本実施形態において、制御回路25aと電極(作用電極60および参照電極50)との接続は、図示略の導線によってなされている。その他に、電極基板41および絶縁フィルム24にスルーホールを設けて制御回路25aと各電極とを接続してもよい。
(Circuit board)
The circuit board 25 includes a control circuit 25a that controls the electrodes (the working electrode 60 and the reference electrode 50) of the electrode substrate 41. The control circuit 25 a is electrically connected to the pair of working electrode 60 and reference electrode 50. In the present embodiment, the control circuit 25a and the electrodes (working electrode 60 and reference electrode 50) are connected by a lead wire (not shown). In addition, a through hole may be provided in the electrode substrate 41 and the insulating film 24 to connect the control circuit 25a and each electrode.

(作用効果)
本実施形態の流体デバイス21は、電極基板41の作用電極60における捕捉プローブ70とmiRNAとのハイブリダイズに伴う電位変化を回路基板25において測定することにより核酸(例えばmiRNA)を検出することができる。
本実施形態によれば、図示略のポンプによって測定対象の生体分子溶液を循環させることでより高精度な核酸の検出が可能となる。
なお、本実施形態において、検出対象は、miRNAであるものとしたが、他の生体分子(例えば、DNA,RNAなどの核酸)であっても、同様の構成で検出が可能である。
(Function and effect)
The fluidic device 21 of the present embodiment can detect a nucleic acid (for example, miRNA) by measuring a potential change accompanying the hybridization of the capture probe 70 and miRNA on the working electrode 60 of the electrode substrate 41 on the circuit board 25. .
According to this embodiment, nucleic acid can be detected with higher accuracy by circulating a biomolecule solution to be measured by a pump (not shown).
In the present embodiment, the detection target is miRNA. However, even other biomolecules (for example, nucleic acids such as DNA and RNA) can be detected with the same configuration.

<第4実施形態>
次に第4実施形態の流体デバイス1について説明する。本実施形態の流体デバイス1は、サンプル中のエクソソームが内包する生体分子(例えばmiRNA)を検出するデバイスである。
図11は、流体デバイス1の模式図である。流体デバイスは、例えば、マイクロ流体デバイス(マイクロTAS)、ミリ流体デバイス(ミリTAS)などである。なお、流体デバイス1は、後述するように生体分子検出部4に第2実施形態の核酸センサー40を含む。
<Fourth embodiment>
Next, the fluidic device 1 of 4th Embodiment is demonstrated. The fluidic device 1 of the present embodiment is a device that detects a biomolecule (eg, miRNA) contained in an exosome in a sample.
FIG. 11 is a schematic diagram of the fluidic device 1. The fluidic device is, for example, a microfluidic device (microTAS), a millifluidic device (milliTAS), or the like. The fluidic device 1 includes the nucleic acid sensor 40 of the second embodiment in the biomolecule detection unit 4 as described later.

流体デバイス1は、疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物で修飾された層を有するエクソソーム精製部2と、生体分子精製部(対象物精製部)3と、生体分子検出部4と、エクソソーム精製部2と生体分子精製部3を繋ぐ第1の流路5と、生体分子精製部3と生体分子検出部4を繋ぐ第2の流路6と、を備えている。
本実施形態において、第1の流路5は、生体分子を含むエクソソームの破砕液をエクソソーム精製部2から生体分子精製部3に送液する流路であり、第2の流路6は、精製された生体分子を含む溶液を生体分子検出部4に送液する流路である。
また、たとえば、本実施形態の流体デバイス1は、サンプルを導入し、エクソソームを破砕し、生体分子を精製し、生体分子を検出するデバイスである。
さらに、流体デバイス1は、第1の廃液槽7と、第2の廃液槽8と、第3の廃液槽9と、第1の廃液槽7とエクソソーム精製部2を繋ぐ第3の流路10と、第2の廃液槽8と生体分子精製部3を繋ぐ第4の流路11と、第3の廃液槽9と生体分子検出部4を繋ぐ第5の流路12と、を備える。
The fluidic device 1 includes an exosome purification unit 2 having a layer modified with a compound having a hydrophobic chain and a hydrophilic chain, a biomolecule purification unit (target purification unit) 3, a biomolecule detection unit 4, and an exosome purification. A first flow path 5 connecting the section 2 and the biomolecule purification section 3, and a second flow path 6 connecting the biomolecule purification section 3 and the biomolecule detection section 4.
In the present embodiment, the first flow path 5 is a flow path for sending an exosome crushing liquid containing biomolecules from the exosome purification section 2 to the biomolecule purification section 3, and the second flow path 6 is a purification path. This is a flow path for feeding the solution containing the biomolecules to the biomolecule detection unit 4.
Further, for example, the fluid device 1 of the present embodiment is a device that introduces a sample, crushes exosomes, purifies a biomolecule, and detects the biomolecule.
Furthermore, the fluid device 1 includes a first waste liquid tank 7, a second waste liquid tank 8, a third waste liquid tank 9, and a third flow path 10 that connects the first waste liquid tank 7 and the exosome purification unit 2. And a fourth flow path 11 that connects the second waste liquid tank 8 and the biomolecule purification unit 3, and a fifth flow path 12 that connects the third waste liquid tank 9 and the biomolecule detection unit 4.

(エクソソーム精製部)
エクソソーム精製部2は、エクソソームの固定と、エクソソームの破砕を行うものであり、インレットと、疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物で修飾された層を有するエクソソーム固定部2dを備える。エクソソーム精製部2は、導入する試薬別にインレットを備えることが好ましい。即ち、エクソソーム精製部2は、サンプル導入用インレット2bと破砕液導入用インレット2cを備えることが好ましく、更に洗浄液導入用インレット2aを備えることがより好ましい。
(Exosome Purification Department)
The exosome purification unit 2 performs exosome immobilization and exosome crushing, and includes an exosome immobilization unit 2d having an inlet and a layer modified with a compound having a hydrophobic chain and a hydrophilic chain. The exosome purification unit 2 preferably includes an inlet for each reagent to be introduced. That is, the exosome purification unit 2 preferably includes a sample introduction inlet 2b and a crushing liquid introduction inlet 2c, and more preferably includes a washing liquid introduction inlet 2a.

エクソソーム固定部2dにおける疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物とは、脂質二重膜に結合するための疎水性鎖と、この脂質鎖を溶解するための親水性鎖を有する化合物である。係る化合物を用いることにより、エクソソーム固定部2d上に脂質二重膜を有するエクソソームを固定することができる。
なお、本明細書において、「エクソソーム固定部2d上にエクソソームを固定する」とは、エクソソーム固定部にエクソソームを吸着させることも意味する。サンプル中からのエクソソームの単離が可能である。
The compound having a hydrophobic chain and a hydrophilic chain in the exosome fixing part 2d is a compound having a hydrophobic chain for binding to the lipid bilayer and a hydrophilic chain for dissolving the lipid chain. By using such a compound, an exosome having a lipid bilayer can be fixed on the exosome fixing part 2d.
In the present specification, “immobilizing an exosome on the exosome fixing part 2d” also means adsorbing the exosome to the exosome fixing part. Isolation of exosomes from the sample is possible.

疎水性鎖としては、単鎖であっても複鎖であってもよく、例えば、置換基を有していてもよい飽和又は不飽和の炭化水素基が挙げられる。
飽和又は不飽和の炭化水素基としては、炭素原子数6〜24の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基が好ましく、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基(オクタデシル基)、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ミリストレイル基、パルミトレイル基、オレイル基、リノイル基、リノレイル基、リシノレイル基、イソステアリル基等が挙げられる。中でも、ミリストレイル基、パルミトレイル基、オレイル基、リノイル基、リノレイル基が好ましく、オレイル基がより好ましい。
The hydrophobic chain may be single chain or double chain, and examples thereof include a saturated or unsaturated hydrocarbon group which may have a substituent.
As the saturated or unsaturated hydrocarbon group, a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 6 to 24 carbon atoms is preferable, and a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, Dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group (octadecyl group), nonadecyl group, icosyl group, heicosyl group, docosyl group, tricosyl group, tetracosyl group, myristolyl group, palmitoleyl group Oleyl group, linoleyl group, linoleyl group, ricinoleyl group, isostearyl group and the like. Among these, a myristol group, a palmitoleyl group, an oleyl group, a linoleyl group, and a linoleyl group are preferable, and an oleyl group is more preferable.

親水性鎖としては、タンパク質、オリゴペプチド、ポリペプチド、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール(PEG)、デキストラン等が挙げられ、PEGが好ましい。係る親水性鎖は、基板との結合のために化学修飾されていることが好ましく、活性エステル基を有することがより好ましく、N−ヒドロキシスクシンイミド基を有することが特に好ましい。   Examples of the hydrophilic chain include protein, oligopeptide, polypeptide, polyacrylamide, polyethylene glycol (PEG), dextran, and the like, and PEG is preferable. Such hydrophilic chains are preferably chemically modified for bonding to the substrate, more preferably have an active ester group, and particularly preferably an N-hydroxysuccinimide group.

即ち、疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物としては、脂質−PEG誘導体が好ましい。脂質−PEG誘導体は、BAM(Biocompatible anchor for membrane)と呼ばれる。BAMとしては、例えば下記式(1)で表される化合物が挙げられる。   That is, as a compound having a hydrophobic chain and a hydrophilic chain, a lipid-PEG derivative is preferable. The lipid-PEG derivative is called BAM (Biocompatible anchor for membrane). Examples of BAM include a compound represented by the following formula (1).

[式中、nは1以上の整数である。]
エクソソーム固定部2dの層として用いられる基板としては、ガラス基板、シリコン基板、ポリマー基板、金属基板等が挙げられる。基板は、疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物の親水性鎖と結合する物質を介して結合していてもよく、係る物質としては、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、水酸基、アルデヒド基を有する物質が挙げられ、3−アミノプロピルトリエトキシシランが好ましい。
[Wherein n is an integer of 1 or more. ]
Examples of the substrate used as the layer of the exosome fixing part 2d include a glass substrate, a silicon substrate, a polymer substrate, and a metal substrate. The substrate may be bonded via a substance that binds to a hydrophilic chain of a compound having a hydrophobic chain and a hydrophilic chain. Examples of such a substance include an amino group, a carboxyl group, a thiol group, a hydroxyl group, and an aldehyde group. And 3-aminopropyltriethoxysilane is preferable.

本実施形態の流体デバイス1における液体の駆動は、図示略の外部吸引ポンプによってなされ、液体の流れはバルブの開閉によって制御される。バルブは一例として空圧式バルブであり、バルブの開閉は、流体デバイス1に連結した外部空圧装置によって駆動・制御される。   The liquid in the fluid device 1 of this embodiment is driven by an external suction pump (not shown), and the flow of the liquid is controlled by opening and closing a valve. The valve is, for example, a pneumatic valve, and opening / closing of the valve is driven and controlled by an external pneumatic device connected to the fluid device 1.

エクソソームの分析において、まず上述したエクソソーム精製部において、サンプル導入用インレット2bにサンプルを注入し、流路2iのバルブ2fを開き、吸引によりサンプルをエクソソーム固定部2dに導入する。
分析に用いられるサンプル量としては、一例として数μLから数mLであり、例えば1mL程度である。
In the analysis of exosomes, first, in the exosome purification section described above, a sample is injected into the sample introduction inlet 2b, the valve 2f of the flow path 2i is opened, and the sample is introduced into the exosome fixing section 2d by suction.
The sample amount used for the analysis is, for example, from several μL to several mL, for example, about 1 mL.

サンプルとしては、検出対象の細胞をとりまく環境から得られるものであって、該細胞が分泌したエクソソームを含有するものであれば特に限定されず、血液、尿、母乳、気管支肺胞洗浄液、羊水、悪性滲出液、唾液等が挙げられる。中でも、エクソソームを検出しやすい血液又は尿が好ましい。更に、血液においては、エクソソームの検出のしやすさから、血漿が好ましい。
また、係るサンプルには、培養細胞が分泌したエクソソームを含有する細胞培養液も含まれる。
The sample is obtained from the environment surrounding the cell to be detected and is not particularly limited as long as it contains the exosome secreted by the cell. Blood, urine, breast milk, bronchoalveolar lavage fluid, amniotic fluid, Examples include malignant exudates and saliva. Among these, blood or urine that can easily detect exosomes is preferable. Furthermore, in blood, plasma is preferable because of easy detection of exosomes.
Such a sample also includes a cell culture medium containing exosomes secreted by cultured cells.

検出対象の細胞としては、エクソソームを産生することが知られているがん細胞、肥満細胞、樹状細胞、網赤血球、上皮細胞、B細胞、神経細胞等が挙げられる。
サンプルは、超遠心分離、限外ろ過、連続フロー電気泳動、サイズフィルターを用いたろ過、ゲルろ過クロマトグラフィー等により調製されたものであってもよいが、本実施形態においては、エクソソーム固定部2dにおける疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物とエクソソームとの親和性が非常に高いため、調製を加えていないサンプルそのものであってもよい。
Examples of cells to be detected include cancer cells, mast cells, dendritic cells, reticulocytes, epithelial cells, B cells, and nerve cells that are known to produce exosomes.
The sample may be prepared by ultracentrifugation, ultrafiltration, continuous flow electrophoresis, filtration using a size filter, gel filtration chromatography, or the like, but in this embodiment, the exosome fixing part 2d. Since the affinity between a compound having a hydrophobic chain and a hydrophilic chain in exosome and exosome is very high, the sample itself may not be prepared.

エクソソーム固定部2dにエクソソームを特異的に結合させる観点から、エクソソーム固定部2dに非特異的吸着抑制部を設けることが好ましい。一例として基板を、疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物で修飾した後、疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物が修飾されていない箇所を、PEG等の親水性基を有する化合物で処理することが挙げられる。   From the viewpoint of specifically binding the exosome to the exosome fixing part 2d, it is preferable to provide a nonspecific adsorption suppressing part in the exosome fixing part 2d. As an example, after the substrate is modified with a compound having a hydrophobic chain and a hydrophilic chain, a portion where the compound having the hydrophobic chain and the hydrophilic chain is not modified is treated with a compound having a hydrophilic group such as PEG. Can be mentioned.

エクソソーム固定部2dに導入されたサンプル中のエクソソームは、上述した疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物によって捕捉される。疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物とエクソソームとの親和性が非常に高いため、サンプルをエクソソーム固定部2dに静置する必要はなく、連続的にエクソソーム固定部2d上をサンプルが通過すると同時にサンプル中のエクソソームがエクソソーム固定部2d上に捕捉される。
一例として、エクソソーム捕捉時の吸引圧力は、1kPa〜30kPaであり、捕捉に要する時間は15秒程度である。エクソソーム固定部2dを通過した溶液は、バルブ10aを介して第3の流路10を通り第1の廃液槽7へ送られる。
The exosome in the sample introduced into the exosome fixing part 2d is captured by the compound having the hydrophobic chain and the hydrophilic chain described above. Since the affinity between the exosome and the compound having a hydrophobic chain and a hydrophilic chain is very high, it is not necessary to leave the sample in the exosome fixing part 2d, and at the same time as the sample continuously passes over the exosome fixing part 2d. The exosome in the sample is captured on the exosome fixing part 2d.
As an example, the suction pressure during exosome capture is 1 kPa to 30 kPa, and the time required for capture is about 15 seconds. The solution that has passed through the exosome fixing part 2d is sent to the first waste liquid tank 7 through the third flow path 10 via the valve 10a.

本実施形態の流体デバイス1において、エクソソーム固定部2dの天井高を低く設計しておくことが好ましい。これにより、疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物と、エクソソームとの接触の機会を増し、エクソソームの捕捉効率を高めることができる。   In the fluid device 1 of the present embodiment, it is preferable to design the ceiling height of the exosome fixing part 2d low. Thereby, the opportunity of contact with the compound which has a hydrophobic chain | strand and a hydrophilic chain | strand and exosome can be increased, and the capture efficiency of exosome can be improved.

血液中には、エクソソーム以外にもマイクロベシクルやアポトーシス小体等の細胞外小胞が含まれており、これら細胞外小胞もエクソソーム固定部2dに固定される可能性がある。エクソソーム固定部2dからこれらの細胞外小胞を除去する観点から、エクソソーム固定部2d上のエクソソームを洗浄することが好ましい。
一例として、流路2h上のバルブ2eを開き、洗浄液導入用インレット2aに洗浄液を注入し、エクソソーム固定部2dに導入する。
本実施形態においては疎水性鎖と親水性鎖を有する化合物で修飾された層とエクソソームとの結合が強力であるため、流速を速く調整でき、短時間での洗浄が可能である。一例として、PBS洗浄液500μLを吸引圧力1kPa〜30kPaで15秒程度送液することにより洗浄される。エクソソーム固定部2dを通過した廃液は、バルブ10aを介して第3の流路10を通り第1の廃液槽7へ送られる。
In addition to exosomes, extracellular vesicles such as microvesicles and apoptotic bodies are contained in blood, and these extracellular vesicles may be fixed to the exosome fixing part 2d. From the viewpoint of removing these extracellular vesicles from the exosome fixing part 2d, it is preferable to wash the exosomes on the exosome fixing part 2d.
As an example, the valve 2e on the flow path 2h is opened, the cleaning liquid is injected into the cleaning liquid introduction inlet 2a, and is introduced into the exosome fixing part 2d.
In this embodiment, since the bond between the layer modified with the compound having a hydrophobic chain and a hydrophilic chain and the exosome is strong, the flow rate can be adjusted quickly, and washing in a short time is possible. As an example, the cleaning is performed by feeding 500 μL of PBS cleaning solution at a suction pressure of 1 kPa to 30 kPa for about 15 seconds. The waste liquid that has passed through the exosome fixing part 2d is sent to the first waste liquid tank 7 through the third flow path 10 via the valve 10a.

次いで、エクソソーム固定部2dに固定されたエクソソームを破砕する。流路2j上のバルブ2gを開き、破砕液導入用インレット2cに破砕液を注入し、吸引により破砕液をエクソソーム固定部2dへ導入する。破砕液としては、例えば細胞溶解に用いられる従来公知のものが挙げられる。
破砕液がエクソソーム固定部2dを通ることにより、エクソソーム固定部2d上に捕捉されたエクソソームが破砕され、エクソソームに内包される生体分子(核酸特にmiRNA)が放出される。
一例として、エクソソーム破砕時の吸引圧力は、1kPa〜30kPaであり、破砕に要する時間は30秒程度である。エクソソーム固定部2dを通過した廃液は、バルブ10aを介して第3の流路10を通り第1の廃液槽7へ送られる。エクソソームから放出された生体分子は、バルブ5aを介して第1の流路5を通り生体分子精製部(対象物精製部)3へ送られる。
Subsequently, the exosome fixed to the exosome fixing part 2d is crushed. The valve 2g on the flow path 2j is opened, the crushing liquid is injected into the inlet 2c for crushing liquid introduction, and the crushing liquid is introduced into the exosome fixing part 2d by suction. Examples of the crushing liquid include conventionally known ones used for cell lysis.
When the disrupted liquid passes through the exosome fixing part 2d, the exosome captured on the exosome fixing part 2d is crushed, and biomolecules (nucleic acid, particularly miRNA) encapsulated in the exosome are released.
As an example, the suction pressure at the time of exosome crushing is 1 kPa to 30 kPa, and the time required for crushing is about 30 seconds. The waste liquid that has passed through the exosome fixing part 2d is sent to the first waste liquid tank 7 through the third flow path 10 via the valve 10a. The biomolecule released from the exosome is sent to the biomolecule purification unit (object purification unit) 3 through the first flow path 5 via the valve 5a.

(生体分子精製部(対象物精製部))
生体分子精製部は、試料中の生体分子を抽出する。生体分子精製部3は、生体分子回収液導入用インレット3bと、生体分子固定部3cとを備えることが好ましく、更に生体分子洗浄液導入用インレット3aを備えることがより好ましい。
生体分子固定部3cは、生体分子(核酸)を固定可能なものであれば特に限定されないが、一例として核酸を固定するシリカメンブレンが挙げられる。
エクソソームは、分泌元の細胞に由来する核酸を保持している。核酸としては、miRNAが挙げられる。近年、短鎖の非コードRNAであるmiRNAが、生体内の遺伝子発現の制御をしていることが報告され、miRNAの異常発現とがんを初めとした様々な疾患との関係が明らかになりつつある。
生体分子固定部3cをエクソソーム破砕液が通過することにより、生体分子固定部3c上に生体分子(核酸)が捕捉される。
一例として、エクソソーム破砕液送液時の吸引圧力は、50kPa〜70kPaであり、送液に要する時間は1分程度である。生体分子固定部3cを通過した廃液は、バルブ11aを介して第4の流路11を通り第2の廃液槽8へ送られる。
(Biomolecule Purification Department (Object Purification Department))
The biomolecule purification unit extracts biomolecules in the sample. The biomolecule purification unit 3 preferably includes a biomolecule recovery liquid introduction inlet 3b and a biomolecule fixing unit 3c, and more preferably includes a biomolecule cleaning liquid introduction inlet 3a.
The biomolecule immobilization part 3c is not particularly limited as long as it can immobilize a biomolecule (nucleic acid), but a silica membrane that immobilizes a nucleic acid is an example.
The exosome holds a nucleic acid derived from a secretory cell. Examples of the nucleic acid include miRNA. In recent years, it has been reported that miRNA, a short non-coding RNA, regulates gene expression in vivo, and the relationship between abnormal expression of miRNA and various diseases such as cancer has been clarified. It's getting on.
When the exosome crushing liquid passes through the biomolecule fixing part 3c, the biomolecule (nucleic acid) is captured on the biomolecule fixing part 3c.
As an example, the suction pressure at the time of exosome disruption liquid feeding is 50 kPa-70 kPa, and the time required for liquid feeding is about 1 minute. The waste liquid that has passed through the biomolecule fixing part 3c is sent to the second waste liquid tank 8 through the fourth channel 11 via the valve 11a.

生体分子固定部3cに生体分子を固定した後、生体分子固定部3cを洗浄し、目的とする生体分子以外の夾雑物を取り除くことが好ましい。流路3e上のバルブ3dを開き、生体分子洗浄液導入用インレット3aに洗浄液を注入し、吸引により洗浄液を生体分子固定部3cへ導入する。洗浄液としては、例えば70%〜80%程度のエタノールが挙げられる。
一例として、洗浄時の洗浄液使用量は1mL程度であり、吸引圧力は、50kPa〜70kPaであり、洗浄液の送液に要する時間は1分程度である。生体分子固定部3cを通過した廃液は、バルブ11aを介して第4の流路11を通り第2の廃液槽8へ送られる。
After immobilizing the biomolecule to the biomolecule immobilization part 3c, it is preferable to wash the biomolecule immobilization part 3c and remove impurities other than the target biomolecule. The valve 3d on the flow path 3e is opened, the cleaning liquid is injected into the biomolecule cleaning liquid introduction inlet 3a, and the cleaning liquid is introduced into the biomolecule fixing part 3c by suction. Examples of the cleaning liquid include about 70% to 80% ethanol.
As an example, the amount of cleaning liquid used at the time of cleaning is about 1 mL, the suction pressure is 50 kPa to 70 kPa, and the time required for feeding the cleaning liquid is about 1 minute. The waste liquid that has passed through the biomolecule fixing part 3c is sent to the second waste liquid tank 8 through the fourth channel 11 via the valve 11a.

生体分子固定部3cを洗浄した後、生体分子固定部3cを乾燥させることが好ましい。これは、生体分子検出部への生体分子洗浄液の持ち込みを防止するためである。生体分子固定部3cは、生体分子洗浄液導入用インレット3aから空気を吸引して生体分子固定部3cを通過させることにより乾燥させる。一例として、生体分子固定部3c乾燥時の吸引圧力は、50kPa〜70kPaであり、乾燥に要する時間は2分程度である。   It is preferable to dry the biomolecule fixing part 3c after washing the biomolecule fixing part 3c. This is to prevent the biomolecule cleaning liquid from being brought into the biomolecule detection unit. The biomolecule fixing part 3c is dried by sucking air from the biomolecule cleaning liquid introducing inlet 3a and passing it through the biomolecule fixing part 3c. As an example, the suction pressure when drying the biomolecule fixing part 3c is 50 kPa to 70 kPa, and the time required for drying is about 2 minutes.

次いで、生体分子固定部3cに固定された生体分子を溶出させる。生体分子の回収率を向上させるために、生体分子回収液を生体分子固定部3cに導入した後、一定時間保持させることが好ましい。流路3gのバルブ3fを開け、生体分子回収液導入用インレット3bに生体分子回収液を注入し、生体分子回収液を生体分子固定部3cに導入する。一例として、生体分子回収液は、RNase−free waterであり、該回収液の使用量は30μLであり、吸引圧力50kPa〜70kPaで回収液を吸引し、回収液が生体分子固定部3cに到達した時点で吸引を停止させ、3分程度保持する。   Next, the biomolecule fixed to the biomolecule fixing part 3c is eluted. In order to improve the recovery rate of biomolecules, it is preferable to hold the biomolecule recovery liquid for a certain period of time after introducing the biomolecule recovery liquid into the biomolecule fixing part 3c. The valve 3f of the flow path 3g is opened, the biomolecule recovery liquid is injected into the biomolecule recovery liquid introduction inlet 3b, and the biomolecule recovery liquid is introduced into the biomolecule fixing part 3c. As an example, the biomolecule recovery liquid is RNase-free water, the usage amount of the recovery liquid is 30 μL, the recovery liquid is aspirated at a suction pressure of 50 kPa to 70 kPa, and the recovery liquid reaches the biomolecule fixing part 3c. Suction is stopped at the time and held for about 3 minutes.

次いで、生体分子固定部3cから生体分子を回収する。一例として、吸引圧力50kPa〜70kPaで回収液を30秒かけて回収する。回収された生体分子は第2の流路6を通り、生体分子検出部4へ送られる。一例として、生体分子検出部4への生体分子の吸引圧力は、6kPa以下であり、30秒程度かけて送液する。   Next, the biomolecule is recovered from the biomolecule fixing part 3c. As an example, the recovered liquid is recovered over 30 seconds at a suction pressure of 50 kPa to 70 kPa. The recovered biomolecule passes through the second flow path 6 and is sent to the biomolecule detection unit 4. As an example, the suction pressure of the biomolecule to the biomolecule detection unit 4 is 6 kPa or less, and the liquid is fed over about 30 seconds.

(生体分子検出部)
生体分子検出部4は、環状の循環流路4fを有する循環型混合部4cと、循環流路4fの経路中に設けられた核酸センサー40と、を有する。
(Biomolecule detection part)
The biomolecule detection unit 4 includes a circulation type mixing unit 4c having an annular circulation channel 4f and a nucleic acid sensor 40 provided in the path of the circulation channel 4f.

核酸センサー40としては、第2実施形態において図7を基に説明したように、基板41と基板41上に設けられた参照電極50と作用電極60とを有している。参照電極50は、ベース層51と、銀を主成分とするAg層52と、塩化銀を主成分とするAgCl層53と、SAM膜(自己組織化単分子膜)54と、を有する。また、作用電極60は、ベース層(作用電極側ベース層)61と、ベース層61の表面に形成されたSAM膜(作用電極側SAM膜)62および捕捉プローブ70と、を有する。生体分子検出部4は、作用電極60に固定された捕捉プローブ70と標的の核酸(例えばmiRNA)とのハイブリダイズに伴う電位変化を測定することにより核酸を検出する。   As described in the second embodiment with reference to FIG. 7, the nucleic acid sensor 40 includes a substrate 41, a reference electrode 50 provided on the substrate 41, and a working electrode 60. The reference electrode 50 includes a base layer 51, an Ag layer 52 mainly composed of silver, an AgCl layer 53 mainly composed of silver chloride, and a SAM film (self-assembled monomolecular film) 54. The working electrode 60 includes a base layer (working electrode side base layer) 61, a SAM film (working electrode side SAM film) 62 formed on the surface of the base layer 61, and a capture probe 70. The biomolecule detection unit 4 detects a nucleic acid by measuring a potential change accompanying hybridization between a capture probe 70 fixed to the working electrode 60 and a target nucleic acid (for example, miRNA).

循環型混合部4cは、流路中に図示略のポンプバルブが設けられた循環流路4fを有する。循環流路4fには、生体分子精製部3から延びる第2の流路6と、第3の廃液槽9へ延びる第5の流路12と、が接続されている。また、循環流路4fには、バルブ4eを介して洗浄液導入用インレット4bが接続されている。   The circulation type mixing unit 4c has a circulation channel 4f provided with a pump valve (not shown) in the channel. A second flow path 6 extending from the biomolecule purification unit 3 and a fifth flow path 12 extending to the third waste liquid tank 9 are connected to the circulation flow path 4f. In addition, a cleaning liquid inlet 4b is connected to the circulation channel 4f via a valve 4e.

生体分子が生体分子検出部4へ送られると、ポンプバルブ(図示略)が作動して循環流路4fにおいて生体分子水溶液が循環され混合する。一例としてポンプバルブ(図示略)の開閉を10分間程度継続させる。液を循環させることにより短時間で効率よく、核酸センサー40において、捕捉プローブ70(図1参照)と標的の核酸とがハイブリダイズする。   When the biomolecule is sent to the biomolecule detection unit 4, a pump valve (not shown) is operated to circulate and mix the biomolecule aqueous solution in the circulation channel 4f. As an example, opening and closing of a pump valve (not shown) is continued for about 10 minutes. By circulating the liquid, the capture probe 70 (see FIG. 1) and the target nucleic acid hybridize in the nucleic acid sensor 40 efficiently in a short time.

次いで、バルブ4eを開け、洗浄液導入用インレット4bに洗浄液を注入し、核酸センサー40に導入する。これにより、核酸センサー40の作用電極60に付着した非特異的吸着物を取り除くことができる。核酸センサー40を洗浄した廃液は、バルブ12aを介して第5の流路12を通り、第3の廃液槽9へ送られる。   Next, the valve 4 e is opened, the cleaning liquid is injected into the cleaning liquid introduction inlet 4 b and introduced into the nucleic acid sensor 40. Thereby, the nonspecific adsorbate adhering to the working electrode 60 of the nucleic acid sensor 40 can be removed. The waste liquid that has washed the nucleic acid sensor 40 passes through the fifth flow path 12 via the valve 12 a and is sent to the third waste liquid tank 9.

次いで、核酸センサー40において、参照電極50に対する作用電極60の電位を測定することで、核酸を検出する。   Next, the nucleic acid is detected by measuring the potential of the working electrode 60 with respect to the reference electrode 50 in the nucleic acid sensor 40.

本実施形態の流体デバイスによれば、エクソソームから核酸を抽出して検出する作用を同一のデバイス中で迅速に行うことが可能となる。   According to the fluidic device of the present embodiment, the action of extracting and detecting nucleic acids from exosomes can be quickly performed in the same device.

<第5実施形態>
次に第5実施形態の生体分子センサー140について説明する。本実施形態の生体分子センサー140は、生体分子と選択的相互作用を示す特異的物質とを反応させ、測定対象となる溶液中に含まれる生体分子の存在量に相関させて不溶化反応を実施することによって可溶性物質を不溶性物質に変換して作用電極に沈着させ、沈着させた不溶性物質を電気的に分析する装置である。
<Fifth Embodiment>
Next, the biomolecule sensor 140 of 5th Embodiment is demonstrated. The biomolecule sensor 140 of this embodiment reacts a biomolecule with a specific substance exhibiting a selective interaction, and performs an insolubilization reaction in correlation with the abundance of the biomolecule contained in the solution to be measured. Thus, the soluble substance is converted into an insoluble substance and deposited on the working electrode, and the deposited insoluble substance is electrically analyzed.

図12、図13は、本実施形態の生体分子センサー140における分析系の反応模式図である。また、図14は、生体分子センサー140の平面模式図であり、図15は、生体分子センサー140の断面模式図である。   12 and 13 are reaction schematic diagrams of the analysis system in the biomolecule sensor 140 of the present embodiment. FIG. 14 is a schematic plan view of the biomolecule sensor 140, and FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the biomolecule sensor 140.

(生体分子の検出方法)
図12、図13に示す分析系では、抗原103を分析対象物質の生体分子とし、選択的相互作用として磁性微粒子105上で抗原抗体反応(サンドイッチ法)による免疫複合体形成反応を利用し、試薬の1つとして、前記抗原に特異的に反応する抗体を酵素[例えば、アルカリホスファターゼ(ALP)]で標識したALP標識抗体104を使用する。
また、この分析系では、標識酵素による酵素反応として、以下に示す反応式1を利用し、不溶化反応として、反応式2を利用する。なお、図12、図13において、pAPPはp−アミノフェニルホスフェート、pAPはp−アミノフェノールを、pQIはp−キノンイミンを、それぞれ、意味し、pAPPはALPの基質である。また、反応式1における「(ALP)」は、ALPが反応式1の触媒として関与することを示す。
更に、電気的分析法として、作用電極(作用極)160、対電極(対極)170、および参照電極(参照極)150を備えた電極部を用いる。
(Biomolecule detection method)
In the analysis systems shown in FIG. 12 and FIG. 13, the antigen 103 is used as a biomolecule of a substance to be analyzed, and an immune complex formation reaction based on an antigen-antibody reaction (sandwich method) is used on the magnetic fine particle 105 as a selective interaction. As one of them, an ALP-labeled antibody 104 obtained by labeling an antibody that specifically reacts with the antigen with an enzyme [for example, alkaline phosphatase (ALP)] is used.
In this analysis system, the following reaction formula 1 is used as the enzyme reaction by the labeling enzyme, and the reaction formula 2 is used as the insolubilization reaction. 12 and 13, pAPP means p-aminophenyl phosphate, pAP means p-aminophenol, pQI means p-quinoneimine, and pAPP is an ALP substrate. Further, “(ALP)” in Reaction Scheme 1 indicates that ALP is involved as a catalyst in Reaction Scheme 1.
Furthermore, as an electrical analysis method, an electrode portion including a working electrode (working electrode) 160, a counter electrode (counter electrode) 170, and a reference electrode (reference electrode) 150 is used.

図12、図13に示す分析系では、磁性微粒子105上に分析対象の生体分子(抗原)に対する抗体102が予め固定化されている。電極部を構成する作用電極160は、感知部として機能する。まず、分析対象の生体分子(抗原103)が含まれる被検試料と固定化微粒子とALP標識抗体104とを反応部で反応させると、固定化抗体微粒子/抗原/ALP標識抗体の複合体が形成される。前記複合体の形成量は、披検試料中の生体分子の存在量に相関する。前記複合体が形成された後、適当な洗浄液でB/F分離を行い、感知部へ移動させ、感知部背面にある磁石(図示略)により磁性微粒子を感知部上に集める。また、予め感知部に抗体もしくは抗体が結合した微粒子を固定しておき、感知部上で抗体/抗原/ALP標識抗体複合体の形成を行った後、適当な洗浄液でB/F分離を行うことも可能である。感知部上に抗体/抗原/ALP標識抗体複合体が固定された磁性微粒子を集めた後、あるいは、感知部に移動させながら感知部に磁石により集めると同時に、標識酵素ALPの基質であるp−アミノフェニルホスフェート(pAPP)を、前記感知部の上流から分析系に供給すると、p−アミノフェノール(pAP)に変換され(反応式1)、このとき、銀イオン(Ag、水溶性)を共存させておくと、銀(Ag、水不溶性)が析出し(反応式2)、感知部上に沈殿する(図12参照)。感知部(作用電極)上に沈着した銀は、作用電極に付与された電位に応じて感知部上で再酸化する。銀の再酸化に伴い、作用電極と対電極の間には、電流が流れる(反応式3、図13参照)。したがって、この電流を測定することにより再酸化された銀の量を測定でき、さら沈着した銀の量をも測定することができる。 In the analysis systems shown in FIGS. 12 and 13, an antibody 102 against a biomolecule (antigen) to be analyzed is immobilized on a magnetic microparticle 105 in advance. The working electrode 160 constituting the electrode unit functions as a sensing unit. First, when a test sample containing a biomolecule to be analyzed (antigen 103), immobilized microparticles, and ALP-labeled antibody 104 are reacted in a reaction part, a complex of immobilized antibody microparticles / antigen / ALP-labeled antibody is formed. Is done. The amount of complex formation correlates with the amount of biomolecules present in the test sample. After the complex is formed, B / F separation is performed with an appropriate cleaning solution, the B / F is separated and moved to the sensing unit, and magnetic particles are collected on the sensing unit by a magnet (not shown) on the back of the sensing unit. In addition, the antibody or antigen-bound microparticles may be immobilized in advance on the sensing part, and after the formation of the antibody / antigen / ALP labeled antibody complex on the sensing part, B / F separation may be performed with an appropriate washing solution. Is also possible. After collecting the magnetic fine particles on which the antibody / antigen / ALP labeled antibody complex is immobilized on the sensing part, or at the same time as collecting the magnetic fine particles on the sensing part while moving to the sensing part, p- which is a substrate of the labeling enzyme ALP When aminophenyl phosphate (pAPP) is supplied to the analysis system from the upstream of the sensing unit, it is converted to p-aminophenol (pAP) (Reaction Formula 1). At this time, silver ions (Ag + , water-soluble) coexist. If it is allowed to stand, silver (Ag, water-insoluble) precipitates (Reaction Formula 2) and precipitates on the sensing part (see FIG. 12). The silver deposited on the sensing part (working electrode) is re-oxidized on the sensing part according to the potential applied to the working electrode. Along with reoxidation of silver, a current flows between the working electrode and the counter electrode (see Reaction Formula 3, FIG. 13). Therefore, by measuring this current, the amount of reoxidized silver can be measured, and the amount of silver deposited can also be measured.

(生体分子センサー)
次に本実施形態の生体分子センサー140について説明する。なお、第2実施形態において説明した核酸センサー40と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
(Biomolecular sensor)
Next, the biomolecule sensor 140 of this embodiment will be described. In addition, about the component of the same aspect as the nucleic acid sensor 40 demonstrated in 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図14および図15に示すように、生体分子センサー140は、基材(電極基板)141と、基材141と、基材141の主面141a上に形成された参照電極150と、作用電極160と、対電極170と、を有する。参照電極150、作用電極160および対電極170は、それぞれ同方向に筋状に延びる。作用電極160および対電極170は、平面視で参照電極を挟んで配置されている。また、作用電極160は、感知部としての面積を確保する為に、長さ方向の端部に円形に広がる面積確保部160aを有する。   As shown in FIGS. 14 and 15, the biomolecule sensor 140 includes a base material (electrode substrate) 141, a base material 141, a reference electrode 150 formed on the main surface 141 a of the base material 141, and a working electrode 160. And a counter electrode 170. The reference electrode 150, the working electrode 160, and the counter electrode 170 each extend in a streak shape in the same direction. The working electrode 160 and the counter electrode 170 are disposed across the reference electrode in plan view. Further, the working electrode 160 has an area securing portion 160a that extends in a circular shape at the end in the length direction in order to secure an area as a sensing portion.

生体分子センサー140は、感知部表面に沈殿した不溶性物質を、電気化学的に分析する。生体分子センサー140は、感知部表面(作用電極160の表面)での電荷の変化を電流の変化として捉える。生体分子センサー140は、銀(Ag)が沈着した作用電極160に、参照電極150を基準とした電圧を印加し、作用電極160に沈着させた銀をイオン(Agイオン)に再酸化する。これにより作用電極160における電気化学的変化を電流の変化として、銀の沈着を検出する。   The biomolecule sensor 140 electrochemically analyzes the insoluble substance precipitated on the surface of the sensing unit. The biomolecule sensor 140 captures a change in charge on the surface of the sensing unit (the surface of the working electrode 160) as a change in current. The biomolecule sensor 140 applies a voltage based on the reference electrode 150 to the working electrode 160 on which silver (Ag) is deposited, and reoxidizes the silver deposited on the working electrode 160 into ions (Ag ions). Thus, silver deposition is detected using the electrochemical change at the working electrode 160 as a current change.

(参照電極)
参照電極150は、基材141の主面141a側から順に、ベース層151と、銀を主成分とするAg層52と、塩化銀を主成分とするAgCl層53と、SAM膜(自己組織化単分子膜)54と、を有する。本実施形態においてベース層151は、導電性カーボンペーストを印刷形成されたカーボン電極である。また、Ag層52、AgCl層53およびSAM膜54は、第2実施形態と同様の構成を有する。
(Reference electrode)
The reference electrode 150 includes a base layer 151, an Ag layer 52 containing silver as a main component, an AgCl layer 53 containing silver chloride as a main component, and a SAM film (self-organized) in this order from the main surface 141 a side of the substrate 141. Monomolecular film) 54. In this embodiment, the base layer 151 is a carbon electrode formed by printing a conductive carbon paste. The Ag layer 52, the AgCl layer 53, and the SAM film 54 have the same configuration as that of the second embodiment.

(作用電極、対電極)
作用電極160および対電極170は、参照電極150のベース層151と同様のカーボン電極であり、ベース層151と同時に印刷成形されている。
(Working electrode, counter electrode)
The working electrode 160 and the counter electrode 170 are carbon electrodes similar to the base layer 151 of the reference electrode 150, and are printed and formed simultaneously with the base layer 151.

本実施形態の生体分子センサー140は、AgCl層53の表面にSAM膜54が形成された参照電極150を有する。これにより、AgCl層53と水溶液との間でClイオンの交換が、抑制され、AgCl層53からのClイオンの溶出が生じにくくなり、参照電極150の電位ドリフトを低減することができる。安定した電位で作用電極160と対電極170との間の電流値を測定することが可能となる。生体分子センサーは、参照電極を基準として作用電極160に所定の電圧を印加したときの作用電極160と対電極170との間に流れる電流値を測定することで、銀の沈着を検出すると共に沈着量を測定する。このため、参照電極の電位のドリフトを低減することで、測定値のばらつきを減らすことができ、測定対象となる生体分子の正確な検出が可能となる。   The biomolecule sensor 140 of this embodiment has a reference electrode 150 in which a SAM film 54 is formed on the surface of an AgCl layer 53. Thereby, the exchange of Cl ions between the AgCl layer 53 and the aqueous solution is suppressed, the elution of Cl ions from the AgCl layer 53 does not easily occur, and the potential drift of the reference electrode 150 can be reduced. It becomes possible to measure the current value between the working electrode 160 and the counter electrode 170 at a stable potential. The biomolecule sensor detects silver deposition and deposits by measuring a current value flowing between the working electrode 160 and the counter electrode 170 when a predetermined voltage is applied to the working electrode 160 with reference to the reference electrode. Measure the amount. For this reason, by reducing the drift of the potential of the reference electrode, it is possible to reduce the variation in the measured value, and it is possible to accurately detect the biomolecule to be measured.

本実施形態の生体分子センサー140は、第4実施形態の流体デバイス1(図11)と組み合わせてもよい。その場合には、流体デバイス1の核酸センサー40に代えて生体分子センサー140を設ける。さらにその場合には、エクソソームを破砕する必要がないためエクソソーム精製部2を省略する。   The biomolecule sensor 140 of this embodiment may be combined with the fluidic device 1 (FIG. 11) of the fourth embodiment. In that case, a biomolecule sensor 140 is provided in place of the nucleic acid sensor 40 of the fluid device 1. Furthermore, in that case, since it is not necessary to disrupt the exosome, the exosome purification unit 2 is omitted.

以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。   Although various embodiments of the present invention have been described above, each configuration in each embodiment and combinations thereof are examples, and addition, omission, replacement, and configuration of configurations are within the scope without departing from the spirit of the present invention. Other changes are possible. Further, the present invention is not limited by the embodiment.

次に、実施例により本発明を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Next, an example explains the present invention. In addition, this invention is not limited to a following example.

[参照電極の作製]
実施例に係る参照電極50の作製手順について、図1を参照しながら説明する。なお、ここでは作用電極60の作製手順については、説明を省略する。
まず、基板41を、HSOとHとの混合溶液(混合比1:1、温度200℃)により15分の洗浄を行う。
次いで、幅0.9mmの開口を有するマスクを用いて、基板41にDCスパッタを行う。これにより、ガラスからなる基板41の主面41aに、Cr層(30nm以下、図1において不図示)と、金からなるベース層51(150nm以下)と、Ag層52(3μm以下)を順次形成する。
次いで、1mol/LのFeClの水溶液に1分間浸漬させることにより、Ag層52の表面にAgCl層53(0.1nm以下)を形成した。
次いで、1mmol/Lのメルカプトヘキサノールの水溶液に、室温で24時間浸漬させることで、AgCl層53の表面に、メルカプトヘキサノールをSAM膜構成材料54aとするSAM膜54を形成した。
以上の工程を経て、実施例の参照電極50を作製した。
また、上述の工程において、SAM膜54を形成する工程を省略した比較例の参照電極を別途用意した。
[Production of reference electrode]
A procedure for manufacturing the reference electrode 50 according to the embodiment will be described with reference to FIG. In addition, description about the preparation procedure of the working electrode 60 is abbreviate | omitted here.
First, the substrate 41 is cleaned for 15 minutes with a mixed solution of H 2 SO 4 and H 2 O 2 (mixing ratio 1: 1, temperature 200 ° C.).
Next, DC sputtering is performed on the substrate 41 using a mask having an opening with a width of 0.9 mm. Thereby, a Cr layer (30 nm or less, not shown in FIG. 1), a gold base layer 51 (150 nm or less), and an Ag layer 52 (3 μm or less) are sequentially formed on the main surface 41a of the substrate 41 made of glass. To do.
Next, an AgCl layer 53 (0.1 nm or less) was formed on the surface of the Ag layer 52 by immersing in an aqueous solution of 1 mol / L FeCl 3 for 1 minute.
Next, the SAM film 54 containing mercaptohexanol as the SAM film constituent material 54a was formed on the surface of the AgCl layer 53 by being immersed in an aqueous solution of 1 mmol / L mercaptohexanol at room temperature for 24 hours.
The reference electrode 50 of the example was manufactured through the above steps.
In addition, a reference electrode of a comparative example in which the step of forming the SAM film 54 is omitted in the above-described steps was separately prepared.

[参照電極の特性評価]
次に、実施例と比較例の参照電極の評価を行った。
図16は、測定用緩衝液に浸漬させた実施例および比較例の参照電極と市販の銀−塩化銀電極とをそれぞれ接続した際の電位差の時間的変化の測定結果を示すグラフである。銀−塩化銀電極は、実施例および比較例の参照電極と比較して大型であるものの電位の安定性に優れ、実施例と比較例の参照電極の安定性を測定するための基準として用いることができる。
図16に示すように、比較例の参照電極に対して、実施例の参照電極は、経時的な電位変化が小さかった。比較例の参照電極が-1.4mV/hrの電位変化が生じたのに対して、実施例の参照電極は、±0.2mV/hr以内の電位変化に留まっていた。
[Characteristic evaluation of reference electrode]
Next, the reference electrodes of Examples and Comparative Examples were evaluated.
FIG. 16 is a graph showing measurement results of changes in potential difference with time when reference electrodes of Examples and Comparative Examples immersed in a measurement buffer and a commercially available silver-silver chloride electrode are connected to each other. The silver-silver chloride electrode is large in comparison with the reference electrodes of the examples and comparative examples, but has excellent potential stability, and should be used as a standard for measuring the stability of the reference electrodes of the examples and comparative examples. Can do.
As shown in FIG. 16, the change in potential with time of the reference electrode of the example was smaller than that of the reference electrode of the comparative example. The reference electrode of the comparative example had a potential change of −1.4 mV / hr, whereas the reference electrode of the example remained at a potential change within ± 0.2 mV / hr.

図17は、測定用緩衝液に浸漬させた実施例および比較例の参照電極と金からなる作用電極とをそれぞれ接続した際の電位差の時間的変化の測定結果を示すグラフである。
図17に示すように、比較例の参照電極に対して、実施例の参照電極は、経時的な電位変化が小さかった。比較例の参照電極においては、AgCl層からClイオンが溶出して測定用緩衝液中のClイオン濃度が変化したことで、大幅な電位の変動があったと考えられる。これに対して、実施例の参照電極においては、SAM膜によりAgCl層からのClイオンの溶出が抑制されているために、測定用緩衝液のClイオン濃度の変動がなく、電位が安定したものと考えられる。
FIG. 17 is a graph showing measurement results of temporal changes in potential difference when the reference electrodes of Examples and Comparative Examples immersed in a measurement buffer and the working electrode made of gold are connected to each other.
As shown in FIG. 17, the potential change with time of the reference electrode of the example was smaller than that of the reference electrode of the comparative example. In the reference electrode of the comparative example, Cl ions were eluted from the AgCl layer and the Cl ion concentration in the measurement buffer solution was changed, so that it was considered that there was a significant potential fluctuation. On the other hand, in the reference electrode of the example, since the elution of Cl ions from the AgCl layer is suppressed by the SAM film, there is no fluctuation in the Cl ion concentration of the measurement buffer solution, and the potential is stable. it is conceivable that.

図16および図17に示す結果から、AgCl膜の表面にSAM膜を有する実施例の参照電力は、SAM膜を有さない比較例の参照電極に対して、電位の安定性に優れていることが確認された。   From the results shown in FIGS. 16 and 17, the reference power of the example having the SAM film on the surface of the AgCl film is superior in potential stability to the reference electrode of the comparative example having no SAM film. Was confirmed.

[核酸検出試験(核酸センサーへの応用)]
上述した工程を経て作製した参照電極を用いて、図10に示す流体デバイス21を構成し、流体デバイス21内の核酸センサー40により、様々な濃度における核酸(miRNA)の検出試験を行った。
[Nucleic acid detection test (application to nucleic acid sensor)]
The fluidic device 21 shown in FIG. 10 was configured using the reference electrode produced through the above-described steps, and nucleic acid (miRNA) detection tests at various concentrations were performed by the nucleic acid sensor 40 in the fluidic device 21.

本試験においては、miR16を標的(ターゲット)とする。作用電極60にmiRNAとの相同性が100%の捕捉プローブ70を形成した。また、ネガティブコントロールとして試験を行うmiR21と捕捉プローブ70との相同性は、32%であった。様々な濃度のmiR21(ターゲット)およびmiR21(ネガティブコントロール)に対して、参照電極50に対する作用電極の電位シフトを測定した。測定結果を図18に示す。なお、図18の横軸の単位[M]は、[mol/L]を表す。   In this test, miR16 is the target. A capture probe 70 having 100% homology with miRNA was formed on the working electrode 60. Further, the homology between miR21 to be tested as a negative control and the capture probe 70 was 32%. The potential shift of the working electrode relative to the reference electrode 50 was measured for various concentrations of miR21 (target) and miR21 (negative control). The measurement results are shown in FIG. The unit [M] on the horizontal axis in FIG. 18 represents [mol / L].

測定結果から、ターゲットであるmiR16の濃度に依存して電位シフトが生ずることを確認した。また、非ターゲットのmiR21に対する電位シフトが十分に小さいことが合わせて確認された。なお、miR16に対する電位シフトの感度は、20fMと好感度であった。   From the measurement results, it was confirmed that a potential shift occurred depending on the concentration of the target miR16. It was also confirmed that the potential shift with respect to the non-target miR21 was sufficiently small. In addition, the sensitivity of the potential shift with respect to miR16 was 20 fM.

[銀不溶化反応を伴う酵素量測定試験(免疫測定装置への応用)]
銀イオン存在下で起こる化学反応を伴う応用例として、銀不溶化反応を伴う酵素量測定試験を行った。
まず、以下の手順により、図14および図15に示す生体分子センサー140を作製した。まず、市販のカーボン電極チップ(有限会社バイオデバイステクノロジーの丸型カーボン電極)を用意した。チップ(基材141)上のカーボン電極のうち2つをそれぞれ作用電極160および対電極170とした。メルカプトヘキサノール(以下MCHと呼ぶ)を参照電極150のAgCl層53の表面に修飾してSAM膜54を形成した。以上の工程を経て、生体分子センサー140を作製した。この生体分子センサーを、参照電極にMCHコートを施した「MCHコート有」の生体分子センサーと呼ぶ。
また、比較用の生体分子センサーとして、参照電極にMCHの修飾を行わない(SAM膜54を形成しない)以外は、同様の手順で作製した生体分子センサーを用意した。比較用の生体分子センサーを「MCHコート無」の生体分子センサーと呼ぶ。
[Enzyme level measurement test with silver insolubilization reaction (application to immunoassay)]
As an application example involving a chemical reaction that occurs in the presence of silver ions, an enzyme amount measurement test involving a silver insolubilization reaction was performed.
First, the biomolecule sensor 140 shown in FIGS. 14 and 15 was produced by the following procedure. First, a commercially available carbon electrode chip (a round carbon electrode manufactured by Biodevice Technology Co., Ltd.) was prepared. Two of the carbon electrodes on the chip (base material 141) were used as a working electrode 160 and a counter electrode 170, respectively. Mercaptohexanol (hereinafter referred to as MCH) was modified on the surface of the AgCl layer 53 of the reference electrode 150 to form a SAM film 54. The biomolecule sensor 140 was produced through the above steps. This biomolecule sensor is referred to as a “MCH-coated” biomolecule sensor in which a reference electrode is MCH coated.
In addition, as a biomolecule sensor for comparison, a biomolecule sensor produced by the same procedure was prepared except that the reference electrode was not modified with MCH (the SAM film 54 was not formed). The biomolecule sensor for comparison is referred to as a “MCH-coated” biomolecule sensor.

次に、上述の「MCHコート有」および「MCHコート無」の生体分子センサーにおいて、以下の試験を行った。
まず、図19に示すように、ALP(アルカリホスファターゼ;和光純薬工業株式会社)を化学的に固定した磁性微粒子を、2mm×2mm×4mmのネオジム磁石により作用電極上に捕捉し、pAPP(アブカム)およびAgNO(和光純薬工業株式会社)を含む水溶液(AgNO;0.125mmol/L、pAPP;2mmol/L、MgSO;2mmol/L、トリス(2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール);12.5mmol/L)中で3分間放置した。これにより、反応式1および反応式2(実施形態参照)で示す銀沈着反応を行った。その後、1mol/LのKNO溶液にて電極を洗浄し、再び1mol/LのKNO溶液を加え電気化学アナライザals1232B(ALS社)を用いて、微分パルスボルタンメトリー(DPV)測定を行い、反応式3(実施形態参照)で表される銀再イオン化反応を行い、その際の電流値変化を測定した。さらに、銀イオンを含む緩衝溶液(AgNO;2mmol/L、MgSO;2mmol/L、トリス;12.5mmol/L)に1時間接触させ、その前後で、再び、上述したように作用極上で銀の沈着および再イオン化を行い、DPV測定におけるピーク電位を求めた。
Next, the following tests were performed on the above-described “MCH-coated” and “MCH-coated” biomolecule sensors.
First, as shown in FIG. 19, magnetic fine particles in which ALP (alkaline phosphatase; Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is chemically immobilized are captured on a working electrode by a 2 mm × 2 mm × 4 mm neodymium magnet, and pAPP (abcam) ) And AgNO 3 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (AgNO 3 ; 0.125 mmol / L, pAPP; 2 mmol / L, MgSO 4 ; 2 mmol / L, tris (2-amino-2-hydroxymethyl-1) , 3-propanediol); 12.5 mmol / L) for 3 minutes. Thereby, the silver deposition reaction shown by Reaction Formula 1 and Reaction Formula 2 (see the embodiment) was performed. Thereafter, the electrode is cleaned with KNO 3 solution 1 mol / L, again using a 1 mol / L of KNO 3 was added electrochemical analyzer als1232B (ALS Co.), the differential pulse voltammetry (DPV) measurement, Scheme A silver reionization reaction represented by 3 (see the embodiment) was performed, and the change in current value was measured. Furthermore, it was brought into contact with a buffer solution containing silver ions (AgNO 3 ; 2 mmol / L, MgSO 4 ; 2 mmol / L, Tris; 12.5 mmol / L) for 1 hour, and before and after that, on the working electrode again as described above. Silver deposition and reionization were carried out to determine the peak potential in the DPV measurement.

図20に示すように、「MCHコート無」の生体分子センサーにおいては、銀イオンを含む緩衝溶液に、参照電極を60分接触した場合、ピーク電位は約9%負側にシフトした。一方、「MCHコート有」の生体分子センサーにおいては、ピーク電位のシフト量が3%に抑制されていたことから、SAM膜形成により、銀イオンを含む緩衝液との接触中に起こる参照電極の電位シフトを抑制できることが確認された。   As shown in FIG. 20, in the biomolecule sensor “without MCH coating”, when the reference electrode was brought into contact with a buffer solution containing silver ions for 60 minutes, the peak potential was shifted to the negative side by about 9%. On the other hand, in the biomolecule sensor with “MCH coating”, since the shift amount of the peak potential is suppressed to 3%, the SAM film formation causes the reference electrode to occur during contact with the buffer containing silver ions. It was confirmed that the potential shift can be suppressed.

1、21…流体デバイス、2…エクソソーム精製部、3…生体分子精製部(対象物精製部)、4…生体分子検出部、5、6、10、11、12、33…流路、7、8、9…第3の廃液槽、24…絶縁フィルム、25…回路基板、25a…制御回路、30…流路基材、40…(核酸)センサー、41、141…基板(電極基板)、50、150…参照電極(参照極)、51、61、151…ベース層、52…Ag層(第1の部材)、53…AgCl層(第2の部材)、54、62…SAM膜(自己組織化単分子膜)、54a…SAM膜構成材料、60、160…作用電極(作用極)、70、70A、70B…捕捉プローブ、75…捕捉部、102…抗体、103…抗原、104…ALP標識抗体、105…磁性微粒子、140…(生体分子)センサー、170…対電極(対極) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21 ... Fluid device, 2 ... Exosome refinement | purification part, 3 ... Biomolecule refinement | purification part (object purification part), 4 ... Biomolecule detection part 5, 6, 10, 11, 12, 33 ... Flow path, 7, 8, 9 ... 3rd waste liquid tank, 24 ... Insulating film, 25 ... Circuit board, 25a ... Control circuit, 30 ... Channel base material, 40 ... (Nucleic acid) sensor, 41, 141 ... Substrate (electrode board), 50 Reference electrode (reference electrode), 51, 61, 151 ... Base layer, 52 ... Ag layer (first member), 53 ... AgCl layer (second member), 54, 62 ... SAM film (self-organized) SAM membrane constituent material, 60, 160 ... Working electrode (working electrode), 70, 70A, 70B ... Capture probe, 75 ... Capture part, 102 ... Antibody, 103 ... Antigen, 104 ... ALP label Antibody, 105 ... magnetic fine particle, 140 ... (biomolecule) Sir, 170 ... counter electrode (counter electrode)

Claims (18)

銀を主成分とするからなる第1の部材と、
塩化銀を主成分とし前記第1の部材の少なくとも一部と接する第2の部材と、
前記第2の部材の表面に形成された自己組織化単分子膜と、を備えた電極。
A first member comprising silver as a main component;
A second member mainly composed of silver chloride and in contact with at least a part of the first member;
An electrode comprising: a self-assembled monolayer formed on the surface of the second member.
前記自己組織化単分子膜は、前記第2の部材の表面に化学吸着したアルカンチオール誘導体を含む、請求項1に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the self-assembled monolayer includes an alkanethiol derivative chemically adsorbed on a surface of the second member. 前記第2の部材は前記第1の部材の表面に形成された層である、請求項1または2に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the second member is a layer formed on a surface of the first member. 前記電極は基板上に形成されており、前記第1の部材は前記基板の表面に形成された層である請求項1〜3の何れか一項に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the electrode is formed on a substrate, and the first member is a layer formed on a surface of the substrate. 銀を主成分とする第1の部材と、塩化銀を主成分とし前記第1の部材の少なくとも一部と接する第2の部材と、前記第2の部材の表面に形成された自己組織化単分子膜と、を有する参照電極と、
測定対象となる溶液中に含まれる対象物を検出する検出部を備える作用電極と、を備えるセンサー。
A first member mainly composed of silver, a second member mainly composed of silver chloride and in contact with at least a part of the first member, and a self-organized unit formed on the surface of the second member. A reference electrode having a molecular film;
A sensor comprising: a working electrode having a detection unit that detects an object contained in a solution to be measured.
前記対象物は生体分子であり、
前記作用電極は、表面に前記生体分子と反応し得る捕捉部を有し、前記捕捉部における前記生体分子の反応に伴う電位変化を測定することにより前記生体分子を検出する、請求項5に記載のセンサー。
The object is a biomolecule;
The said working electrode has the capture part which can react with the said biomolecule on the surface, and detects the said biomolecule by measuring the electrical potential change accompanying reaction of the said biomolecule in the said capture part. Sensor.
前記生体分子は核酸であり、
前記捕捉部は検出対象の前記核酸とハイブリダイズし得る配列を有する捕捉プローブを有し、前記捕捉プローブと前記核酸とのハイブリダイズに伴う電位変化を測定することにより前記核酸を検出する、請求項6のセンサー。
The biomolecule is a nucleic acid;
The capture unit has a capture probe having a sequence capable of hybridizing with the nucleic acid to be detected, and detects the nucleic acid by measuring a potential change caused by hybridization between the capture probe and the nucleic acid. 6 sensors.
前記捕捉プローブが、検出対象の前記核酸とハイブリダイズし得る配列からなる第1の部分と、二本鎖を形成するステム部と、を有する、請求項7に記載のセンサー。   The sensor according to claim 7, wherein the capture probe has a first part composed of a sequence capable of hybridizing with the nucleic acid to be detected, and a stem part forming a double strand. 前記作用電極の表面には、前記参照電極と同組成の自己組織化単分子膜が形成されている、請求項5〜8の何れか一項に記載のセンサー。   The sensor according to any one of claims 5 to 8, wherein a self-assembled monolayer having the same composition as the reference electrode is formed on the surface of the working electrode. 検出対象である前記核酸が、miRNAである、請求項7又は8に記載のセンサー。   The sensor according to claim 7 or 8, wherein the nucleic acid to be detected is miRNA. 前記対象物は生体分子であり、
前記生体分子と、前記生体分子と選択的相互作用を示す特異的物質とを反応させ、測定対象となる溶液中に含まれる前記生体分子の存在量に相関させて可溶性物質を反応させ不溶性物質に変換して前記作用電極に沈着させ、沈着させた前記不溶性物質を電気的に検出する請求項5に記載のセンサー。
The object is a biomolecule;
The biomolecule and a specific substance having a selective interaction with the biomolecule are reacted, and a soluble substance is reacted to correlate with the abundance of the biomolecule contained in the solution to be measured to form an insoluble substance. The sensor according to claim 5, wherein the sensor is converted and deposited on the working electrode, and the deposited insoluble substance is electrically detected.
対電極を備え、前記作用電極と前記対電極との間に電位を印加した際の電流値を計測することにより前記不溶性物質の沈着量を測定する請求項11に記載のセンサー。   The sensor according to claim 11, further comprising a counter electrode, and measuring a deposition amount of the insoluble substance by measuring a current value when a potential is applied between the working electrode and the counter electrode. 前記可溶性物質は金属イオンである、請求項11又は請求項12に記載のセンサー。   The sensor according to claim 11 or 12, wherein the soluble substance is a metal ion. 請求項5〜13の何れか一項に記載のセンサーを備える流体デバイス。   A fluid device comprising the sensor according to claim 5. 試料中の前記対象物を抽出する対象物精製部を備える、請求項14に記載の流体デバイス。   The fluid device according to claim 14, further comprising an object purification unit that extracts the object in the sample. 前記対象物を含む液を循環させる循環流路を備え、
前記センサーが、前記循環流路に設けられる請求項14又は15に記載の流体デバイス。
A circulation channel for circulating the liquid containing the object,
The fluid device according to claim 14 or 15, wherein the sensor is provided in the circulation channel.
請求項1〜4の何れか一項に記載の電極が形成された電極基板と、
測定対象となる液が流れる流路が形成され、前記流路中に前記電極が配置されるように前記電極基板に積層された流路基材と、
前記電極基板の前記電極を制御する制御回路を有する回路基板と、を備える、流体デバイス。
An electrode substrate on which the electrode according to any one of claims 1 to 4 is formed;
A flow path base material laminated on the electrode substrate so that a flow path through which a liquid to be measured flows is formed, and the electrode is disposed in the flow path;
And a circuit board having a control circuit for controlling the electrodes of the electrode board.
基板の一方の面側に、銀を主成分とする層状の第1の部材を形成する工程と、
前記第1の部材の表面に、塩化銀を主成分とする層状の第2の部材を形成する工程と、
前記第2の部材の表面に、自己組織化単分子膜を形成する工程と、を有する、電極の製造方法。
Forming a layered first member mainly composed of silver on one surface side of the substrate;
Forming a layered second member mainly composed of silver chloride on the surface of the first member;
Forming a self-assembled monolayer on the surface of the second member.
JP2015169848A 2015-08-28 2015-08-28 Electrode, sensor, fluid device, and manufacturing method of electrode Pending JP2017044674A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015169848A JP2017044674A (en) 2015-08-28 2015-08-28 Electrode, sensor, fluid device, and manufacturing method of electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015169848A JP2017044674A (en) 2015-08-28 2015-08-28 Electrode, sensor, fluid device, and manufacturing method of electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017044674A true JP2017044674A (en) 2017-03-02
JP2017044674A5 JP2017044674A5 (en) 2018-08-02

Family

ID=58211998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015169848A Pending JP2017044674A (en) 2015-08-28 2015-08-28 Electrode, sensor, fluid device, and manufacturing method of electrode

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017044674A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190049400A1 (en) * 2015-08-14 2019-02-14 Razzberry, Inc. Electrodes, and methods of use in detecting explosives and other volatile materials
WO2019039179A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 国立大学法人広島大学 Method for isolating exosome and exosome isolation kit
JP2020034288A (en) * 2018-08-27 2020-03-05 株式会社東芝 Analysis device, analysis element, and analysis method
WO2020085165A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-30 テルモ株式会社 Target substance separation method and quantification method
CN113000079A (en) * 2020-06-02 2021-06-22 山东大学 Electrochemical micro-fluidic sensing chip for heavy metal ion detection and preparation method thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001004581A (en) * 1999-06-24 2001-01-12 Sentan Kagaku Gijutsu Incubation Center:Kk Very small reference electrode
US20050170347A1 (en) * 2001-12-19 2005-08-04 Yuji Miyahara Potentiometric dna microarray, process for producing the same and method of analyzing nucleic acid
JP2006058020A (en) * 2004-08-17 2006-03-02 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Surface potential measuring type sensor device
JP2010532475A (en) * 2007-07-02 2010-10-07 ジーンフルイディクス・インコーポレーテッド Chip analysis with improved efficiency
WO2012144631A1 (en) * 2011-04-20 2012-10-26 国立大学法人東京医科歯科大学 Electrode chip for detecting biological molecule, and method for detecting biological molecule
JP2013142664A (en) * 2012-01-12 2013-07-22 Mitsubishi Chemical Medience Corp Electrical analysis method
WO2015045666A1 (en) * 2013-09-25 2015-04-02 国立大学法人東京大学 Fluid device, exosome analysis method, biomolecule analysis method, and biomolecule detection method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001004581A (en) * 1999-06-24 2001-01-12 Sentan Kagaku Gijutsu Incubation Center:Kk Very small reference electrode
US20050170347A1 (en) * 2001-12-19 2005-08-04 Yuji Miyahara Potentiometric dna microarray, process for producing the same and method of analyzing nucleic acid
JP2006058020A (en) * 2004-08-17 2006-03-02 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Surface potential measuring type sensor device
JP2010532475A (en) * 2007-07-02 2010-10-07 ジーンフルイディクス・インコーポレーテッド Chip analysis with improved efficiency
WO2012144631A1 (en) * 2011-04-20 2012-10-26 国立大学法人東京医科歯科大学 Electrode chip for detecting biological molecule, and method for detecting biological molecule
JP2013142664A (en) * 2012-01-12 2013-07-22 Mitsubishi Chemical Medience Corp Electrical analysis method
WO2015045666A1 (en) * 2013-09-25 2015-04-02 国立大学法人東京大学 Fluid device, exosome analysis method, biomolecule analysis method, and biomolecule detection method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190049400A1 (en) * 2015-08-14 2019-02-14 Razzberry, Inc. Electrodes, and methods of use in detecting explosives and other volatile materials
WO2019039179A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 国立大学法人広島大学 Method for isolating exosome and exosome isolation kit
JPWO2019039179A1 (en) * 2017-08-22 2020-06-18 国立大学法人広島大学 Exosome isolation method and exosome isolation kit
JP2020034288A (en) * 2018-08-27 2020-03-05 株式会社東芝 Analysis device, analysis element, and analysis method
WO2020085165A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-30 テルモ株式会社 Target substance separation method and quantification method
JP7428657B2 (en) 2018-10-26 2024-02-06 テルモ株式会社 Target substance separation and quantification methods
CN113000079A (en) * 2020-06-02 2021-06-22 山东大学 Electrochemical micro-fluidic sensing chip for heavy metal ion detection and preparation method thereof
CN113000079B (en) * 2020-06-02 2023-09-22 山东大学 Electrochemical microfluidic sensing chip for heavy metal ion detection and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sanghavi et al. Ultrafast immunoassays by coupling dielectrophoretic biomarker enrichment in nanoslit channel with electrochemical detection on graphene
Sun et al. Sensitive electrochemical aptamer cytosensor for highly specific detection of cancer cells based on the hybrid nanoelectrocatalysts and enzyme for signal amplification
JP2017044674A (en) Electrode, sensor, fluid device, and manufacturing method of electrode
Shi et al. Temporal sensing platform based on bipolar electrode for the ultrasensitive detection of cancer cells
Zhu et al. Aptamer-functionalized nanoporous gold film for high-performance direct electrochemical detection of bisphenol A in human serum
Zhang et al. An integrated chip for rapid, sensitive, and multiplexed detection of cardiac biomarkers from fingerprick blood
US10145846B2 (en) Digital protein sensing chip and methods for detection of low concentrations of molecules
CN101978260B (en) Electric analysis method
Duan et al. Label-free multiplexed electrical detection of cancer markers on a microchip featuring an integrated fluidic diode nanopore array
US20200103370A1 (en) Label Free Analyte Detection by Electronic Desalting and Field Effect Transistors
JP2008542762A5 (en)
Liu et al. Construction of carbon nanotube based nanoarchitectures for selective impedimetric detection of cancer cells in whole blood
WO2012097081A2 (en) Protein detection method
Han et al. Single molecular catalysis of a redox enzyme on nanoelectrodes
US20160327510A1 (en) Methods and systems for the electrochemical detection of analytes
Kim et al. Ultrarapid and ultrasensitive electrical detection of proteins in a three-dimensional biosensor with high capture efficiency
Kiba et al. Electrochemical detection of redox species flowing in a nitrocellulose membrane and application to quantitative immunochromatography
Koklu et al. Rapid and sensitive detection of nanomolecules by an AC electrothermal flow facilitated impedance immunosensor
Burinaru et al. Electrochemical impedance spectroscopy based microfluidic biosensor for the detection of circulating tumor cells
Samanman et al. Characterization and application of self-assembled layer by layer gold nanoparticles for highly sensitive label-free capacitive immunosensing
US20090166222A1 (en) Electrical nanotraps for spectroscopically characterizing biomolecules within
JP5571705B2 (en) Electrical analysis method
Wu et al. Nanocapillary electrophoretic electrochemical chip: towards analysis of biochemicals released by single cells
CN104865299A (en) Preparation method and application of nanometer gold palladium/3aminopropyl triethoxy silanization manganic oxide PSA (prostate-specific antigen) sensor
US20220274111A1 (en) Electrokinetic microelectrode devices and methods for biomarker analysis

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151015

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180619

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180619

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20180619

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181026

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20181026

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190329

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190416

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190612

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190809

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200107

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200304

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200804