CN104583767B - 试样的分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供不论电极间的距离如何都能够以高灵敏度对试样进行分析的分析方法。该分析方法使用：在第一电极对之间施加电压以形成朝向与试样的移动方向交叉的方向的电场的工序、在第一电极对之间配置含有在该电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液的工序、使试样移动的工序、以及测定流入第一电极对的电流的变化量的工序。

Description

试样的分析方法
技术领域
本发明涉及试样的分析方法。
背景技术
以往，开发了通过测定电流来分析各种试样、从而确定该试样的各种特性的方法。
例如，对DNA的核苷酸序列进行分析的技术不仅仅局限于学术研究的领域，在医疗、药物研发和犯罪搜查等领域中也得以应用，该技术的发展越来越得到关注。因此，一直以来都在进行通过测定电流来分析DNA的核苷酸序列的技术的开发。
例如，开发了如下技术：对单链DNA从由埋入环糊精中的蛋白质构成的纳米孔内通过的期间产生的离子电流的暂时性阻断进行探测，由此，使用一分子的DNA来进行测序(例如，参考非专利文献1、2)。
但是，上述技术存在下述诸多问题：(1)无法改变孔尺寸；(2)纳米孔由蛋白质形成，因此系统不稳定；等。因此，要求开发出与上述技术不同的技术。
在这样的情况下，提出了基于横向的电子传输(transverse electrontransport)的测序理论。该理论基于如下原理：在核苷酸从一对电极之间的纳米级的空间内通过时，对各核苷酸特有的横向的电导率进行检测。该电导率与各核苷酸的HOMO与LUMO之间的能隙的差异相关。
具体而言，在单链DNA从纳米孔内通过时，在设置于纳米孔的端部的具有纳米级的电极间距的电极对之间产生由构成单链DNA的各核苷酸介导的隧穿电流。并且，通过测定该隧穿电流的电流值，能够在不进行标记的情况下直接对构成单链DNA的各核苷酸进行鉴定(例如，参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2011/108540A1(2011年9月9日公开)
非专利文献
非专利文献1：J.Clarke,H.-C.Wu,L.Jayasinghe,A.Patel,S.Reid,H.Bayley,Nat.Nanotechnol.4,265(2009)
非专利文献2：D.Stoddart,A.J.Heron,E.Mikhailova,G.Maglia,H.Bayley,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 106,7702(2009)
发明内容
发明所要解决的问题
但是，如上所述的现有技术中，当电极间的距离增大时，能够检测的电流的值变得非常小，因此，存在无法以高灵敏度对试样进行分析的问题。
具体而言，当电极间的距离达到2nm以上时，在该电极间流动的隧穿电流的值变得非常小。因此，当电极间的距离达到2nm以上时，基于隧穿电流对各种试样进行分析的技术存在无法以高灵敏度对试样进行分析的问题。
即，基于隧穿电流对各种试样进行分析的技术存在分析能力随着电极间的距离(换言之为试样的大小)而大幅变动的问题。
本发明鉴于上述现有问题而完成，其目的在于提供不论电极间的距离如何都能够以高灵敏度对试样进行分析的新的分析方法。
用于解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明的试样的分析方法的特征在于，包括：
第一工序，在以夹着试样的移动路径的方式形成的第一电极对之间施加电压，以朝向与上述试样的移动方向交叉的方向形成电场；
第二工序，在夹于上述第一电极对之间的上述移动路径内配置含有在上述第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液，由此，使通过上述氧化还原反应产生的第一电流流入上述第一电极对；
第三工序，使上述试样沿着夹于上述第一电极对之间的上述移动路径移动；以及
第四工序，测定通过上述试样的移动产生的上述第一电流的变化量。
根据上述构成，在向第一电极对之间施加电压的状态下，在夹于第一电极对之间的移动路径内配置含有在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液。由此，电化学活性分子在第一电极对上发生氧化还原反应，由该氧化还原反应产生的第一电流流入第一电极对。即，在不存在试样的状态下，由氧化还原反应产生的第一电流持续流入第一电极对，该电流形成第一电流的基线。
而且，此时，在第一电极对上，电化学活性分子优先发生氧化还原反应，因此，能够抑制在第一电极对上产生气体。如果在第一电极对上产生气体，则会由于该气体而阻碍电化学活性分子的氧化还原反应，结果，上述的第一电流成为其值发生变动的不稳定电流。例如，第一电极对的表面越是被气体覆盖，则第一电流的值越小，当气体从第一电极对的表面游离时，第一电流的值立即增大。由于反复发生该现象，第一电流成为其值发生变动的不稳定电流。但是，通过上述构成可抑制气体产生，因此，能够使第一电流稳定化。
接着，使试样沿着夹于第一电极对之间的移动路径移动。换言之，向第一电极对之间的空间内导入试样。此时，夹于第一电极对之间的移动路径内存在的电化学活性分子的数量根据试样的大小(体积)、试样所具有的电荷的种类或试样所具有的电荷量而发生变化。移动路径内存在的电化学活性分子的数量有时减少，也有时增多。
如果夹于第一电极对之间的移动路径内存在的电化学活性分子的数量发生变化，则在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的数量也发生变化。即，第一电流的值发生变化。
上述第一电流的值的变化量与试样的各种特性(例如，体积、电荷的种类或电荷量)具有相关关系。因此，通过测定第一电流的变化量，当然能够检测试样的存在，还能够分析试样的各种特性(例如，体积、电荷的种类或电荷量)。
本发明的试样的分析方法中，优选包括第五工序，其中，基于标准试样的体积与第一电流的变化量的相关关系，由上述第一电流的变化量计算出上述试样的体积。
根据上述构成，预先使用体积已知的标准试样求出了标准试样的体积与第一电流的变化量的相关关系(例如，函数)。因此，如果要测定体积未知的试样的第一电流的变化量，则可以根据该测定值和上述相关关系(换言之，通过将体积未知的试样的第一电流的变化量代入上述函数中)来预测体积未知的试样的体积。
另外，相关关系不限于标准试样的体积与第一电流的变化量的直接相关关系，也可以求出使用与第一电流相应的物理量的变化量的相关关系。与第一电流相应的物理量例如可以设定为电流值、电导率、电阻值等。另外，还可以设定为这些值的对数、将这些值归一化而得到的值等。
本发明的试样的分析方法中，优选包括第六工序，其中，基于标准试样的电荷量与第一电流的变化量的相关关系，由上述第一电流的变化量计算出上述试样的电荷量。
根据上述构成，预先使用电荷量已知的标准试样求出了标准试样的电荷量与第一电流的变化量的相关关系(例如，函数)。因此，如果要测定电荷量未知的试样的第一电流的变化量，则可以根据该测定值和上述相关关系(换言之，通过将电荷量未知的试样的第一电流的变化量代入上述函数中)来预测电荷量未知的试样的电荷量。
另外，相关关系不限于标准试样的电荷量与第一电流的变化量的直接相关关系，也可以求出使用与第一电流相应的物理量的变化量的相关关系。与第一电流相应的物理量例如可以设定为电流值、电导率、电阻值等。另外，还可以设定为这些值的对数、将这些值归一化而得到的值等。
本发明的试样的分析方法中，优选：
上述第一工序还包括：在以夹着上述试样的移动路径的方式形成的第二电极对之间施加电压，以形成与上述试样的移动方向大致平行的电场，
上述第二工序还包括：在夹于上述第一电极对之间的上述移动路径内配置含有在上述第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液，由此，使在夹于上述第一电极对之间的上述移动路径内沿着上述移动方向移动的离子所产生的第二电流流入上述第二电极对，
上述第四工序还包括：测定通过上述试样的移动产生的上述第二电流的变化量。
根据上述构成，在向第二电极对之间施加电压的状态下，在夹于第一电极对之间的移动路径内配置含有在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液。由此，能够使由在夹于第一电极对之间的移动路径内沿着上述移动方向移动的离子产生的第二电流流入上述第二电极对。并且，该电流形成第二电流的基线。
接着，使试样沿着夹于第一电极对之间的移动路径移动。换言之，向第一电极对之间的空间内导入试样。此时，在夹于第一电极对之间的移动路径内沿着上述移动方向移动的离子的数量根据试样的大小(体积)而发生变化。具体而言，试样越大，则离子可以移动的空间越窄，移动的离子的数量越少，结果，第二电流的值减小。并且，通过测定第二电流的变化量，当然能够检测试样的存在，还能够分析试样的大小(体积)。
本发明的试样的分析方法中，优选具有第七工序，其中，基于标准试样的体积与第二电流的变化量的相关关系，由上述第二电流的变化量计算出上述试样的体积。
根据上述构成，预先使用体积已知的标准试样求出了标准试样的体积与第二电流的变化量的相关关系(例如，函数)。因此，如果要测定体积未知的试样的第二电流的变化量，则可以根据该测定值和上述相关关系(换言之，通过将体积未知的试样的第二电流的变化量代入上述函数中)来预测体积未知的试样的体积。
另外，相关关系不限于标准试样的体积与第二电流的变化量的直接相关关系，也可以求出使用与第一电流相应的物理量的变化量的相关关系。与第二电流相应的物理量例如可以设定为电流值、电导率、电阻值等。另外，还可以设定为这些值的对数、将这些值归一化而得到的值等。
本发明的试样的分析方法中，优选上述电化学活性分子为金属络合物、有机金属络合物或有机分子。
根据上述构成，能够以低成本实现本发明的分析方法。
本发明的试样的分析方法中，优选上述电化学活性分子为六氰合亚铁酸钾络合物、氯化六氨合钌络合物或羟基二茂铁。
根据上述构成，在溶于水溶液时形成具有电荷的金属络合物，因此，能够以更良好的精度得到与试样的体积相关的信息、与试样的电荷的种类相关的信息和与试样的电荷量相关的信息。
本发明的试样的分析方法中，优选上述电化学活性分子为施加-1V～1V的电压时发生氧化还原反应的电化学活性分子。
根据上述构成，能够使第一电流稳定化，并且能够实现高值的第一电流的基线。结果，能够使通过试样的移动产生的上述第一电流的变化量增大，因此，能够以更良好的灵敏度对试样进行分析。
本发明的试样的分析方法中，上述第一电极对的阳极与阴极之间的距离可以为2nm以上。
根据上述构成，即使在难以测定隧穿电流的电极间距下，也能够以良好的灵敏度对试样进行分析。
本发明的试样的分析方法中，优选上述第一电极对为金电极或铂电极，上述第二电极对为银-氯化银电极，含有在上述第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液中含有氯离子。
根据上述构成，能够在第一电极对上优先发生电化学活性分子的氧化还原反应。因此，根据上述构成，能够使由氧化还原反应产生的第一电流效率良好地流入第一电极对，并且，能够使由在夹于第一电极对之间的移动路径内沿着移动方向移动的离子(氯离子)产生的第二电流效率良好地流入第二电极对。
发明效果
本发明发挥不论电极间的距离如何都能够以高灵敏度对试样进行分析这样的效果。具体而言，在夹于第一电极对之间的试样的移动路径内配置含有在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液，使试样沿着移动路径移动。由此，能够测定与试样的各种特性具有相关关系的第一电流的变化量，因此，不论电极间的距离如何，都能够以高灵敏度对试样进行分析。
本发明发挥能够放大信号这样的效果。具体而言，本发明中，预先使由氧化还原反应产生的第一电流流入第一电极对，因此，根据电化学活性分子的种类、浓度，能够提高该第一电流(换言之，第一电流的基线)。并且，第一电流的变化量为本发明中所测定的信号，因此，通过将第一电流设定得较高，能够放大所测定的信号。
本发明发挥能够使信号稳定化这样的效果。具体而言，本发明中，预先使由氧化还原反应产生的第一电流流入第一电极对，因此，能够使流入第一电极对的第一电流(换言之，第一电流的基线)稳定化。并且，第一电流的变化量为本发明中所测定的信号，因此，通过使第一电流稳定化，能够使所测定的信号稳定化。
具体而言，在不使用电化学活性分子的情况下，电流随机地流入第一电极对，因此，无法使该第一电流稳定化。更具体而言，在不使用电化学活性分子的情况下，在第一电极对上产生气体，该气体阻碍在第一电极对上发生的反应(氧化还原反应)，因此，无法使第一电流稳定化。
本发明中，能够得到与试样的体积相关的信息、与试样的电荷的种类相关的信息和与试样的电荷量(例如，表面电荷量)相关的信息。
本发明中，通过选择电化学活性分子的种类，能够特异性地检测试样。
本发明中，不需要使用生物分子(例如，形成孔的蛋白质)作为构成分析装置的材料，因此，能够提高分析装置的机械强度和稳定性。并且，其结果是，即使在苛刻的条件下(例如，如果是蛋白质，则在使其变性的高温条件下、有机溶剂的存在下等)，也能够精度良好地对试样进行分析。
现有技术中，为了以高灵敏度检测在间隙电极之间流动的电流，需要使试样溶解于高盐浓度的溶液中或高pH的溶液中。因此，现有技术中，在试样为细胞或病毒的情况下，存在细胞或病毒凝集或死亡的危险性，在试样为蛋白质的情况下，存在蛋白质失活的危险性。另一方面，本发明中，不需要使用高盐浓度的溶液、高pH的溶液，因此，能够在生理条件下(例如，利用缓冲液将pH调节至6～8的水溶液)对细胞、病毒、蛋白质等生物学试样进行分析。
本发明中，不需要将试样固定到基板等上，能够在使试样移动的同时连续地进行分析，因此，能够飞跃性地提高分析能力(例如，分析速度等)。
本发明中，能够将电极间的距离设定为期望的距离，因此，小试样自不必说，也能够精度良好地对大试样进行分析。
附图说明
图1A是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图1B是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图2A是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图2B是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图3A是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图3B是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图4A是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图4B是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图5A是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图5B是表示本发明的分析方法的一个实施方式的图。
图6是表示实施例中的分析装置的制作工序的图。
图7A是实施例中的利用显微镜拍摄的固态纳米孔装置的照片。
图7B是实施例中的利用显微镜拍摄的固态纳米孔装置的照片。
图7C是实施例中的利用显微镜拍摄的固态纳米孔装置的照片。
图7D是实施例中的利用显微镜拍摄的固态纳米孔装置的照片。
图8A是表示实施例中的分析装置的构成的图。
图8B是表示实施例中的分析装置的构成的图。
图8C是表示实施例中的分析装置中设置的孔的特性的图。
图8D是表示实施例中的分析装置中设置的孔的特性的图。
图8E是表示实施例中的分析装置中设置的孔的特性的图。
图9A是表示实施例中的分析装置的构成的图。
图9B是表示流入第二电极对的电流的特性的图。
图9C是表示流入第二电极对的电流的特性的图。
图9D是表示流入第二电极对的电流的特性的图。
图10A是表示流入第二电极对的电流的特性的图。
图10B是表示流入第二电极对的电流的特性的图。
图10C是表示流入第二电极对的电流的特性的图。
图11A是表示实施例中的分析装置的构成的图。
图11B是表示流入第一电极对的电流的特性的图。
图11C是表示流入第一电极对的电流的特性的图。
图11D是表示流入第一电极对的电流的特性的图。
图11E是表示流入第一电极对的电流的特性的图。
图11F是表示流入第一电极对的电流的特性的图。
图12A是表示实施例中的、使用各种生物学试样时的、流入第一电极对的电流的变化的图。
图12B是表示实施例中的、使用各种生物学试样时的、流入第一电极对的电流的变化的图。
图12C是表示实施例中的、使用各种生物学试样时的、流入第一电极对的电流的变化的图。
图13A是表示实施例中的、使用各种生物学试样时的、流入第一电极对的电流的变化的图。
图13B是表示实施例中的、使用各种生物学试样时的、流入第一电极对的电流的变化的图。
图13C是表示实施例中的、使用各种生物学试样时的、流入第一电极对的电流的变化的图。
具体实施方式
以下对本发明的一个实施方式进行说明，但本发明不限于此。本发明可以在权利要求书所示的范围内进行各种变更，将不同的实施方式、实施例中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式、实施例也包括在本发明的技术范围内。
[1.本实施方式的原理]
首先，使用图1A～图5B，对本实施方式的原理进行说明。
如图1A所示，本实施方式中，在以夹着试样10的移动路径的方式形成的第一电极对(电极1a和电极1b)之间施加电压，以朝向与试样10的移动方向(图1中，用箭头表示)交叉的方向形成电场。
并且，本实施方式中，在夹于第一电极对(电极1a和电极1b)之间的移动路径内配置含有在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子5的溶液，由此，使由氧化还原反应产生的第一电流流入第一电极对。即，本实施方式中，通过在不存在试样的状态下的氧化还原反应产生的第一电流形成第一电流的基线(参考图1B)。另外，该第一电流的大小取决于电化学活性分子5的种类和浓度(换言之，电极1a与电极1b之间存在的电化学活性分子5的数量)。
在不使用电化学活性分子5的方式中，电流随机地流入第一电极对之间，无法形成如图1B所示的稳定的电流的基线。因此，在不使用电化学活性分子5的方式中，无法进行本实施方式这样的准确且高灵敏度的分析。
本实施方式中，接着，使试样10沿着夹于第一电极对(电极1a和电极1b)之间的移动路径移动。即，使试样10向第一电极对(电极1a和电极1b)之间移动。此时，流入第一电极对的第一电流的大小根据试样10的特性而发生变化。此外，如上所述，本实施方式中，人为地流动有高值的第一电流，因此，由试样10产生的第一电流的变化量也大。结果，本实施方式中，能够以高灵敏度对试样10进行分析。关于这一点，使用图2A～图5B更详细地进行说明。
图2A和图2B中示出了具有大体积的试样10移动时的第一电流的变化，图3A和图3B中示出了具有小体积的试样10移动时的第一电流的变化。
如图2A所示，具有大体积的试样10向第一电极对之间移动时，第一电极对之间存在的电化学活性分子5中的大多数从第一电极对之间的空间被排除。换言之，具有大体积的试样10向第一电极对之间移动时，第一电极对之间存在的电化学活性分子5的数量大幅变化，结果，发生氧化还原反应的电化学活性分子5的数量大幅变化。并且，如图2B所示，流入第一电极对的第一电流的值大幅变化。
另一方面，如图3A所示，具有小体积的试样10向第一电极对之间移动时，第一电极对之间存在的电化学活性分子5中的少数从第一电极对之间的空间被排除。换言之，具有小体积的试样10向第一电极对之间移动时，第一电极对之间存在的电化学活性分子5的数量小幅变化，结果，发生氧化还原反应的电化学活性分子5的数量小幅变化。并且，如图3B所示，流入第一电极对的第一电流的值小幅变化。另外，这样的小的电流变化正是因为预先使高值的第一电流流入第一电极对才能够进行检测。
如上所述，第一电流的变化量与试样10的体积具有相关关系。因此，通过测定第一电流的变化量，能够得到与试样10的体积相关的信息。
此外，图4A和图4B中示出了电化学活性分子5与试样10具有相同种类的电荷(正电荷或负电荷)时的第一电流的变化，图5A和图5B中示出了电化学活性分子5与试样10具有不同种类的电荷时的第一电流的变化。
如图4A所示，具有与电化学活性分子5相同种类的电荷的试样10向第一电极对之间移动时，第一电极对之间存在的电化学活性分子5中的大多数由于电排斥力而从第一电极对之间的空间被排除。换言之，具有与电化学活性分子5相同种类的电荷的试样10向第一电极对之间移动时，第一电极对之间存在的电化学活性分子5的数量大幅变化，结果，发生氧化还原反应的电化学活性分子5的数量大幅变化。并且，如图4B所示，流入第一电极对的第一电流的值大幅变化。另外，显示出以如下方式发生变化的倾向：电化学活性分子5所具有的电荷量越大，则第一电流的变化量也越大。
另一方面，如图5A所示，具有与电化学活性分子5不同种类的电荷的试样10向第一电极对之间移动时，第一电极对之间存在的电化学活性分子5中的少数从第一电极对之间的空间被排除，或者由于电吸引力而使电化学活性分子5向第一电极对之间的空间内聚集。换言之，具有与电化学活性分子5不同种类的电荷的试样10向第一电极对之间移动时，第一电极对之间存在的电化学活性分子5(换言之，能够发生氧化还原反应的电化学活性分子5)的数量小幅变化或者增加。结果，如图5B所示，流入第一电极对的第一电流的值小幅变化或者增加。另外，显示出以如下方式发生变化的倾向：电化学活性分子5所具有的电荷量越大，则第一电流也变得越大。
如上所述，第一电流的变化量与试样10的电荷的种类和电荷量具有相关关系。因此，通过测定第一电流的变化量，能够得到与试样10的电荷相关的信息。
此外，如图1A～图5B所示，在本实施方式中，可以在以夹着试样10的移动路径的方式形成的第二电极对(电极2a和电极2b)之间施加电压，以形成与试样10的移动方向(图1中，用箭头表示)大致平行的电场。
这种情况下，由在夹于第一电极对之间的移动路径内沿着试样10的移动方向移动的离子产生的第二电流流入第二电极对。并且，该第二电流的大小与试样10的体积具有相关关系。
例如，如图2A所示，具有大体积的试样10向第一电极对之间移动时，离子从电极2a向电极2b(或从电极2b向电极2a)的移动由于该试样10而受到大幅阻碍。结果，流入第二电极对的第二电流的值大幅变化(具体而言，大幅减少)。
另一方面，如图3A所示，具有小体积的试样10向第一电极对之间移动时，离子从电极2a向电极2b(或从电极2b向电极2a)的移动由于该试样10而受到小幅阻碍。结果，流入第二电极对的第二电流的值小幅变化(具体而言，小幅减少)。
如上所述，第二电流的变化量与试样10的体积具有相关关系。因此，通过测定第二电流的变化量，能够得到与试样10的体积相关的信息。
[2.试样的分析方法]
本实施方式的试样的分析方法包括第一工序至第四工序。另外，本实施方式的分析方法可以在上述第一工序至第四工序的基础上进一步包括第五工序至第七工序中的至少一个工序。以下，对各工序进行说明。
[2-1.第一工序]
第一工序为如下工序：在以夹着试样的移动路径的方式形成的第一电极对之间施加电压，以朝向与试样的移动方向交叉的方向形成电场。
即，本实施方式中，第一电极对的阳极与阴极之间的空间成为试样的移动路径。并且，在第一电极对的阳极与阴极之间形成的电场沿着与试样的移动方向交叉的方向形成。
上述电场只要朝向与试样的移动方向交叉的方向形成即可，交叉的角度没有特别限定。例如，上述电场与上述试样的移动方向可以以45度以上且90度以下的角度、60度以上且90度以下的角度、70度以上且90度以下的角度、80度以上且90度以下的角度或90度的角度交叉。当然，也可以以除此以外的角度交叉，没有特别限定。
作为上述第一电极对的具体构成，没有特别限定，可以适当使用公知的电极。例如，作为第一电极对，可以使用金电极、铂电极、银电极、铜电极或有机电导性聚合物电极(例如，聚吡咯)。
其中，优选使用金电极或铂电极作为第一电极对。如果是该构成，则能够在第一电极对上更稳定地发生电化学活性分子的氧化还原反应。另外，如果是该构成，则能够更可靠地抑制在第一电极对上产生气体。另外，关于这一点，在后述的[2-2.第二工序]中更详细地进行说明。
上述第一电极对的阳极与阴极之间的距离没有特别限定，可以根据试样的大小适当设定。即，上述第一电极对的阳极与阴极之间的距离只要为要进行分析的试样能够通过的距离即可。
例如，假定试样为球形，并将该球的直径设为Y[nm]。这种情况下，第一电极对的阳极与阴极之间的距离X只要比Y[nm]长即可(Y＜X)。
本实施方式中，使由在第一电极对的表面发生的电化学活性分子的氧化还原反应产生的电流流入第一电极对。并且，该电流的产生不受第一电极对的阳极与阴极之间的距离的影响，因此，第一电极对的阳极与阴极之间的距离的上限没有特别限定。
但是，第一电极对的阳极与阴极之间的空间的体积越接近于试样的体积(换言之，第一电极对的阳极与阴极之间的空间内的、试样的体积占有率越高)，则流入第一电极对的第一电流的变化量倾向于越大，结果，分析灵敏度显示出升高的倾向。因此，可以将第一电极对的阳极与阴极之间的距离X的上限值设定为100Y、50Y、20Y、10Y、8Y、6Y、4Y、2Y、1.5Y或1.2Y。
即，也可以将第一电极对的阳极与阴极之间的距离X设定为Y＜X＜100Y、Y＜X＜50Y、Y＜X＜20Y、Y＜X＜10Y、Y＜X＜8Y、Y＜X＜6Y、Y＜X＜4Y、Y＜X＜2Y、Y＜X＜1.5Y或Y＜X＜1.2Y。但是，本实施方式不限于此。
更具体而言，第一电极对的阳极与阴极之间的距离X可以为0.1nm以上，可以为0.5nm以上，可以为1nm以上，可以为2nm以上，也可以为10nm以上。另外，如上所述，距离X的上限值没有特别限定，例如，相对于上述的所有下限，也可以将上限设定为50nm以下、100nm以下、500nm以下、1μm以下、5μm以下、10μm以下、20μm以下、50μm以下、100μm以下、200μm以下、500μm以下或1mm以下。
在基于隧穿电流的分析中，电极对的阳极与阴极之间的距离达到2nm以上时，这些电极间流动的隧穿电流的值减小，难以基于隧穿电流进行分析。另一方面，本实施方式的分析方法是技术构思与基于隧穿电流的分析完全不同的分析，因此，即使第一电极对的阳极与阴极之间的距离达到2nm以上，也能够灵敏度良好地进行分析。
从另一观点考虑，第一电极对的阳极与阴极之间的空间的体积可以以使第一电极对的阳极与阴极之间的空间内的1个试样(例如，1分子的试样)的体积占有率为1％以上、10％以上、20％以上、30％以上、40％以上、50％以上、60％以上、70％以上、80％以上、90％以上或95％以上的方式进行设定。此时，体积占有率越高，则越能够灵敏度良好地进行分析。
作为施加到第一电极对之间的电压的值，没有特别限定，根据所使用的电化学活性分子的种类适当地设定为使该电化学活性分子发生氧化还原反应的程度即可。例如，可以设定为-10V以上且+10V以下、-5V以上且+5V以下或-1V以上且+1V以下，但不限于此。
作为本实施方式中使用的试样，没有特别限定。例如，可以列举核酸(DNA或RNA)、氨基酸、蛋白质、花粉、病毒、细胞、有机粒子或无机粒子作为试样，但不限于此。
本实施方式中，即使在生理条件下(例如，含有0.15M的NaCl的pH6.0～8.0的水溶液)，也能够高灵敏度地测定电流。因此，能够在生理条件下在不使各种生物体分子(例如，核酸、氨基酸、蛋白质、花粉、病毒、细胞等)失活的情况下对其进行分析。
另外，上述试样可以为具有电荷(例如，表面电荷)的试样。这种情况下，通过使用具有电荷的电化学活性分子，能够得到与试样的电荷的种类和试样的电荷量相关的信息。
以上说明的构成为第一工序的基本构成，但第一工序可以在上述的基本构成的基础上进一步包括：在以夹着试样的移动路径的方式形成的第二电极对之间施加电压，以形成与试样的移动方向大致平行的电场。即，第一工序中，可以以与由第一电极对形成的电场交叉的方式由第二电极对形成另一电场。
在第二电极对之间形成的电场的方向只要与试样的移动方向大致平行即可，不需要严格地平行。例如，在第二电极对之间形成的电场的方向与试样的移动方向可以存在0度以上且45度以下的偏移，可以存在0度以上且30度以下的偏移，可以存在0度以上且20度以下的偏移，可以存在0度以上且10度以下的偏移，可以存在0度以上且5度以下的偏移，可以存在0度以上且2度以下的偏移。另外，不限于上述的具体的偏移值。
作为上述第二电极对的具体构成，没有特别限定，可以适当使用公知的电极。例如，作为第二电极对，可以使用银-氯化银电极、金电极、铂电极、银电极、铜电极或有机电导性聚合物电极(例如，聚吡咯)。
其中，优选使用银-氯化银电极作为第二电极对。如果是该构成，则能够更稳定地使由在夹于第一电极对之间的移动路径内沿着试样的移动方向移动的离子(例如，氯离子)产生的第二电流效率良好地流入第二电极对。另外，关于这一点，在后述的[2-2.第二工序]中更详细地进行说明。
上述第二电极对的阳极与阴极之间的距离没有特别限定，可以适当设定。例如，上述第二电极对的阳极与阴极之间的距离优选为100μm以下。其理由在于，比100μm长时，溶液中的离子的扩散效果可能会对信号的灵敏度(利用第二电极对检测到的信号的灵敏度)产生影响。
[2-2.第二工序]
第二工序为如下工序：在夹于第一电极对之间的移动路径内配置含有在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液，由此，使由氧化还原反应产生的第一电流流入上述第一电极对。即，第二工序为形成流入第一电极对的第一电流的基线的工序。
另外，该第二工序可以在上述第一工序之前进行，也可以与上述第一工序同时进行，当然还可以在上述第一工序之后进行。
另外，上述溶液可以以不仅充满第一电极对之间的空间、而且充满第二电极对之间的空间的方式配置。
上述溶液中，只要不阻碍在第一电极对上发生的氧化还原反应，则也可以含有电化学活性分子以外的成分。
例如，可以向上述溶液中加入各种缓冲液来调节溶液的pH。作为上述缓冲液的种类，没有特别限定，例如优选使用Tris缓冲液、MES缓冲液、PIPES缓冲液、MOPS缓冲液或HEPES缓冲液等对生物体或生物分子的毒性低的缓冲液。另外，作为上述溶液的pH，没有特别限定，例如，可以为pH6.0～8.0。
如果是本实施方式，则能够在不依赖于溶液的pH的情况下使高值的第一电流流入第一电极对。即，能够在生理条件下对生理状态的试样进行分析。
另外，上述溶液中，在第二电极对为银-氯化银电极的情况下，为了使电流流动，可以含有氯离子(例如，KCl、NaCl、CaCl2等)。根据上述构成，能够使由氯离子的移动产生的第二电流流入第二电极对。上述氯离子的浓度没有特别限定，例如，可以为0.1mM～5M的范围，更优选为1mM～1M。该浓度是离子电流的放大效果大并且不对试样产生影响的程度的浓度，因此是优选的浓度。
上述电化学活性分子只要是能够在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子即可，其具体构成没有特别限定。上述电化学活性分子优选为不会通过氧化还原反应产生气体的电化学活性分子。
例如，上述电化学活性分子可以为金属络合物、有机金属络合物或有机分子。
作为上述金属络合物，可以列举例如：铁络合物(六氰合亚铁酸钾络合物、二茂铁(例如，羟基二茂铁)、卟啉铁络合物、氯化铁(III)/氯化亚铁(II)、菲咯啉铁络合物等)、钌络合物(氯化六氨合钌络合物、二茂钌等)、钴络合物(二茂钴、卟啉钴络合物等)和锰-镍-铜络合物。这些金属络合物中，可以说优选六氰合亚铁酸钾络合物。其理由在于，氧化还原电位低，产物和反应物均易溶于水且稳定。
作为上述有机分子，可以列举例如：苯醌、苯醌的衍生物、四氰基对苯醌二甲烷(TCNQ)、四甲基对苯二胺(TMPD)和四硫富瓦烯(TTF)。这些有机分子中，优选氧化还原电位低、水溶性高的物质，可以说优选TCNQ或苯醌的衍生物。
另外，上述电化学活性分子优选为施加-1V～1V的电压时发生氧化还原反应的电化学活性分子。
本实施方式中使用的电化学活性分子不限于上述电化学活性分子，可以使用公知的电化学活性分子。例如，文献X(理科年表·化学便览)、文献Y(A.Bard,ElectrochemicalMethods Fundamentals and Applications,Wiley)中公开了各种种类的电化学活性分子，可以将这些电化学活性分子用于本实施方式。另外，上述文献X和Y作为参考援引于本说明书中。
如上所述，本实施方式中，为了使电流流入后述的第二电极对，可以在夹于第一电极对之间的移动路径内配置的溶液中含有氯离子(例如，KCl、NaCl、CaCl2等)。这种情况下，通过在上述溶液中存在电化学活性分子，在第一电极对上发生电化学活性分子的氧化还原反应，结果，能够流动稳定的第一电流。关于这一点，以下进行说明。
如果溶液中不存在电化学活性分子，则在第一电极对的阳极和阴极上发生如下所述的反应，结果，产生气体(氧气、氯气、氢气等)。
·阳极：2Cl-→Cl2+2e- …反应1
·阳极：2H2O→O2+4H++4e- …反应2
·阴极：2H2O+2e-→H2+2OH- …反应3
上述气体附着到第一电极对的表面上，使流入第一电极对的电流的值不稳定。
另一方面，如果溶液中存在电化学活性分子(例如，六氰合亚铁酸钾络合物)，则在第一电极对的阳极和阴极上发生如下所述的反应，结果，不产生气体。另外，该电化学活性分子仅为一例，本实施方式不限于此。
·阳极：[Fe(CN)6]4-→[Fe(CN)6]3-+e- …反应4
·阴极：[Fe(CN)6]3-+e-→[Fe(CN)6]4- …反应5
此时，通过反应4和反应5产生的电子的流动形成流入第一电极对的第一电流。
另外，六氰合亚铁酸钾络合物等形成具有负电荷的离子，因此，基于该负电荷，也能够得到与试样的电荷的种类和电荷量相关的信息。
另外，如果溶液中存在电化学活性分子(例如，氯化六氨合钌络合物)，则在第一电极对的阳极和阴极上发生如下所述的反应，结果，不产生气体。另外，该电化学活性分子也仅为一例，本实施方式不限于此。
·阳极：[Ru(NH3)6]3+→[Ru(NH3)6]4++e- …反应6
·阴极：[Ru(NH3)6]4++e-→[Ru(NH3)6]3+ …反应7
此时，通过反应6和反应7产生的电子的流动形成流入第一电极对的第一电流。
另外，氯化六氨合钌络合物等形成具有正电荷的离子，因此，基于该正电荷，也能够得到与试样的电荷的种类和电荷量相关的信息。
以上说明的构成为第二工序的基本构成，但第二工序可以在上述的基本构成的基础上进一步包括：在夹于第一电极对之间的移动路径内配置含有在第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液，由此，使由在夹于第一电极对之间的移动路径内沿着试样的移动方向移动的离子产生的第二电流流入上述第二电极对。
如上所述，为了使电流流入第二电极对，含有电化学活性分子的溶液中可以含有氯离子(例如，KCl、NaCl、CaCl2等)。此时，例如，在使用银-氯化银电极作为第二电极对时，在第二电极对的阳极和阴极上发生例如如下所述的反应。即，
·阳极：Ag+Cl-→AgCl+e- …反应8
·阴极：AgCl+e-→Ag+Cl- …反应9
此时，通过反应8和反应9产生的离子(例如，氯离子)的流动形成流入第二电极对的第二电流。
[2-3.第三工序]
第三工序为使上述试样沿着夹于第一电极对之间的上述移动路径移动的工序。
上述工序中，随着试样的移动，夹于第一电极对之间的空间内存在的电化学活性分子的数量发生变化。例如，根据试样的特性，电化学活性分子的数量大幅减少、或者小幅减少、或者大幅增加、或者小幅增加。并且，由于该电化学活性分子的数量的变化，流入第一电极对和第二电极对的电流的值发生变化。
发生上述移动的驱动力没有特别限定。例如，可以利用自由扩散使试样移动，也可以利用第二电极对通过电的作用使试样移动。
上述试样沿着夹于第一电极对之间的移动路径移动的距离L(换言之，沿着试样的移动方向的第一电极对(阳极和阴极)的长度)没有特别限定，可以适当设定。
从更准确地预测试样的体积、电荷的种类和电荷量的观点出发，上述距离L可以说优选比试样的长度方向上的长度长，换言之，可以说优选为整个试样被完全收纳在第一电极对之间的空间内的长度。
例如，上述距离L可以为0.1nm以上，可以为0.5nm以上，可以为1nm以上，可以为2nm以上，可以为10nm以上。另外，距离L的上限值没有特别限定，例如，相对于上述的所有下限，也可以将上限设定为50nm以下、100nm以下、500nm以下、1μm以下、5μm以下、10μm以下、20μm以下、50μm以下、100μm以下、200μm以下、500μm以下或1mm以下。当然，本实施方式不限于此。
[2-4.第四工序]
第四工序为测定通过试样的移动产生的第一电流的变化量的工序。即，第四工序为如下工序：随着试样的移动，夹于第一电极对之间的空间内存在的电化学活性分子的数量发生变化，测定由此产生的第一电流的变化量。
该工序可以通过利用公知的电流计测定在第一电极对中流动的电流来实施。
以上说明的构成为第四工序的基本构成，但第四工序可以在上述的基本构成的基础上进一步包括：测定通过试样的移动产生的第二电流的变化量。
该工序可以通过利用公知的电流计测定在第二电极对中流动的电流来实施。
[2-5.第五工序]
本实施方式的试样的分析方法可以在上述的第一工序至第四工序的基础上进一步包括第五工序。
上述第五工序为如下工序：基于标准试样的体积与第一电流的变化量的相关关系，由体积未知的试样中的第一电流的变化量计算出该体积未知的试样的体积。
换言之，上述第五工序为如下工序：基于使用体积已知的标准试样根据上述第一工序至上述第四工序预先求出的、标准试样的体积与第一电流的变化量的相关关系，由体积未知的试样中的第一电流的变化量计算出该体积未知的试样的体积。
标准试样的体积与第一电流的变化量的相关关系可以通过根据上述的第一工序至第四工序对体积已知的各种标准试样进行分析来求出。
例如，通过第一工序至第四工序测得：体积(或者将试样的形状视为球时的直径的长度)为V1的试样1中的第一电流的变化量为A1，体积为V2的试样2中的第一电流的变化量为A2，体积为V3的试样3中的第一电流的变化量为A3，体积为V4的试样4中的第一电流的变化量为A4。
另外，该例为使用4种标准试样时的例子，但标准试样的数量没有特别限定。但是，为了以更良好的精度计算出未知试样的体积，可以说标准试样的数量越多越优选。
由上述的V1～V4和A1～A4，根据公知的方法，可以将体积V表示为第一电流的变化量A的函数。另外，关于该函数的种类(例如，一次函数、二次函数等)，选择与标准试样的实测值最近似的函数即可。
因此，如果根据上述第一工序至第四工序测定体积未知的试样中的第一电流的变化量，则可以通过将该测定值代入上述函数来计算出体积未知的试样的体积。
上述标准试样只要是体积已知的试样即可，具体构成没有特别限定。例如，作为该标准试样，可以使用聚苯乙烯微珠等。
[2-6.第六工序]
本实施方式的试样的分析方法可以在上述的第一工序至第四工序的基础上进一步包括第六工序。
上述第六工序为如下工序：基于标准试样的电荷量与第一电流的变化量的相关关系，由电荷量未知的试样中的第一电流的变化量计算出该电荷量未知的试样的电荷量。
换言之，上述第六工序为如下工序：基于使用电荷量已知的标准试样根据上述第一工序至上述第四工序预先求出的、标准试样的电荷量与第一电流的变化量的相关关系，由电荷量未知的试样中的第一电流的变化量计算出该电荷量未知的试样的电荷量。
标准试样的电荷量与第一电流的变化量的相关关系可以通过根据上述的第一工序至第四工序对电荷量已知的各种标准试样进行分析来求出。
例如，通过第一工序至第四工序测得：电荷量为C1的试样1中的第一电流的变化量为A1，电荷量为C2的试样2中的第一电流的变化量为A2，电荷量为C3的试样3中的第一电流的变化量为A3，电荷量为C4的试样4中的第一电流的变化量为A4。
另外，该例为使用4种标准试样时的例子，但标准试样的数量没有特别限定。但是，为了以更良好的精度计算出未知试样的电荷量，可以说标准试样的数量越多越优选。
由上述的C1～C4和A1～A4，根据公知的方法，可以将电荷量C表示为第一电流的变化量A的函数。另外，关于该函数的种类(例如，一次函数、二次函数等)，选择与标准试样的实测值最近似的函数即可。
因此，如果根据上述第一工序至第四工序测定电荷量未知的试样中的第一电流的变化量，则可以通过将该测定值代入上述函数来计算出电荷量未知的试样的电荷量，并且也可以得到与电荷的种类相关的信息。
上述标准试样只要是电荷量和电荷的种类已知的试样即可，具体构成没有特别限定。例如，作为该标准试样，可以使用化学修饰后的聚苯乙烯微珠或化学修饰后的金粒子等。
[2-7.第七工序]
本实施方式的试样的分析方法可以在上述的第一工序至第四工序的基础上进一步包括第七工序。
上述第七工序为如下工序：基于标准试样的体积与第二电流的变化量的相关关系，由体积未知的试样中的第二电流的变化量计算出该体积未知的试样的体积。
换言之，上述第七工序为如下工序：基于使用体积已知的标准试样根据上述第一工序至上述第四工序预先求出的、标准试样的体积与第二电流的变化量的相关关系，由体积未知的试样中的第二电流的变化量计算出该体积未知的试样的体积。
标准试样的体积与第二电流的变化量的相关关系可以通过根据上述的第一工序至第四工序对体积已知的各种标准试样进行分析来求出。
例如，通过第一工序至第四工序测得：体积(或者将试样的形状视为球时的直径的长度)为V1的试样1中的第二电流的变化量为A1，体积为V2的试样2中的第二电流的变化量为A2，体积为V3的试样3中的第二电流的变化量为A3，体积为V4的试样4中的第二电流的变化量为A4。
另外，该例为使用4种标准试样时的例子，但标准试样的数量没有特别限定。但是，为了以更良好的精度计算出未知试样的体积，可以说标准试样的数量越多越优选。
由上述的V1～V4和A1～A4，根据公知的方法，可以将体积V表示为第二电流的变化量A的函数。另外，关于该函数的种类(例如，一次函数、二次函数等)，选择与标准试样的实测值最近似的函数即可。
因此，如果根据上述第一工序至第四工序测定体积未知的试样中的第二电流的变化量，则可以通过将该测定值代入上述函数来计算出体积未知的试样的体积。
上述标准试样只要是体积已知的试样即可，具体构成没有特别限定。例如，作为该标准试样，可以使用聚苯乙烯微珠等。
实施例
＜1.各种测量方法的说明＞
＜1-1.PC电气测量＞
根据LabVIEW程序(NI Pxle系统)，进行各种测量和分析。具体的方法依照该程序附带的操作规程。
具体而言，以10kHz～1MHz进行I-V测量(电流-电压测量)和I-t测量(电流-时间测量)。I-V测量在确认到在一定时间内稳态电流推移至稳定的范围之后进行。
＜1-2.第二电极对的电流的测量＞
电流的测量使用1mM～100mM的缓冲溶液和1mM～100mM的电化学活性分子。
作为上述缓冲溶液，使用调节至pH6.5～8.0的磷酸缓冲溶液、0.5×TE或0.5×TBE等。该缓冲溶液可以说是与生理条件接近的缓冲溶液。
由第二电极对产生的信号为通过将孔(第一电极对之间的空间)的开口部的离子的电荷传输阻断而产生的信号，因此，形成电流值减小的信号(negative signal，负信号)。
＜1-3.第一电极对的电流的测量＞
电流的测量使用1mM～100mM的缓冲溶液和1mM～100mM的电化学活性分子。
作为上述缓冲溶液，使用调节至pH6.5～8.0的磷酸缓冲溶液、0.5×TE或0.5×TBE等。该缓冲溶液可以说是与生理条件接近的缓冲溶液。
为了能够稳定地测量电流，使用在低电位(-1V～1V)下发生氧化还原反应的电化学活性分子。例如，在使用10mM的铁氰化钾/亚铁氰化钾作为电化学活性分子的情况下，与不使用该电化学活性分子的情况相比，使流入第一电极对的电流的值大约升高103倍，并且使测量到的信号的强度升高。
关于由第一电极对产生的信号，例如在使用铁氰化钾/亚铁氰化钾(具有负电荷的电化学活性分子)来对带负电的试样(例如，粒子)进行分析的情况下，会阻碍电极附近的氧化还原反应，因此，形成电流值减小的信号(negative signal，负信号)。
另一方面，例如，在使用氯化六氨合钌(具有正电荷的电化学活性分子)来对相同大小的带负电的试样(例如，粒子)进行分析的情况下，信号增大。由此可知，能够得到反映试样的带电状态的信号。另外，作为背景的电流在添加了电化学活性分子的情况下是稳定的，但在未添加电化学活性分子的情况下变得不稳定。
＜2.分析装置的制作＞
制作了图1A中示出概略的分析装置。以下，对分析装置的制作方法进行说明。
＜2-1.固态纳米孔装置的制作＞
在本实施例中，制作以Si基板作为基底的、具有SiO2的膜结构的固态纳米孔装置，使用该装置作为分析装置的构成的一部分。
上述固态纳米孔装置主要通过电子束光刻和深反应性离子蚀刻(Reactive IonEtching)、或各种蚀刻(例如，使用KOH溶液的蚀刻)来制作。
具体而言，首先，如图6的(a)～(f)所示，在Si基板上形成内部埋入有Au电极对(对应于第一电极对)的SiO2膜。即，通过该工序，形成具有微小的电极间距(例如，纳米尺寸)的Au电极对。
接着，如图6的(g)～(i)所示，将Au电极对之间存在的SiO2膜除去，由此，在Au电极对之间形成孔(Au电极对之间的空间)。
然后，如图6的(j)～(n)所示，将上述孔的下方存在的Si基板除去，由此使上述孔贯通。
接着，通过光刻和Au溅射制作从上述固态纳米孔装置中包含的Au电极对引出的引导线。另外，该引导线上连接电流计或电压施加装置。
以上述方式制作具备具有各种横截面的直径(例如，0.05μm～200μm)和深度(例如，0.05μm～50μm)的孔的固态纳米孔装置。
＜2-2.微流路的制作＞
制作用于向形成在上述Au电极对之间的孔内导入试样的微流路。
首先，通过光刻制作由SU-8形成的微流路的模板，将该模板转印到PDMS(聚二甲基硅氧烷)上。由此，制作形成有微流路的PDMS基板。
将上述固态纳米孔装置与上述PDMS基板以使上述孔与微流路连接的方式使用丙烯酸树脂夹具进行压接。另外，该丙烯酸树脂夹具上形成有与注射泵连接的孔和用于与第一电极对或第二电极对形成电连接的的连接部。
＜2-3.第二电极对的制作＞
使用Ag-AgCl糊(BAS公司)，将第二电极对制作为Ag-AgCl电极。另外，具体的制作方法依照公知的方法。
＜3.孔的特性的确认-1＞
利用显微镜确认上述＜2.分析装置的制作＞一栏中制作的纳米尺寸的孔的特性。
图7A～图7D中示出了利用显微镜拍摄的固态纳米孔装置的照片。
图7A是利用光学显微镜拍摄固态纳米孔装置的整体而得到的照片。固态纳米孔装置的整体的形状大致为1cm×1cm的板状的形状。并且，在该固态纳米孔装置的中央部附近形成有孔。
图7C和图7D分别示出了利用光学显微镜得到的、孔的暗视野图像和亮视野图像。通过这些观察确认到，孔是贯通的。
图7B示出了利用扫描型显微镜对更小的孔进行观察而得到的图像。关于更小的孔，通过该观察确认到，孔是贯通的。
＜4.孔的特性的确认-2＞
通过使用电解质溶液(KCl溶液)的离子电流测量对上述＜2.分析装置的制作＞一栏中制作的纳米尺寸的孔的特性进行确认。
具体而言，图8A是表示分析装置的概略的图，图8B是分析装置的照片。并且，图8C～图8E中，根据＜1.各种测量方法的说明＞一栏中说明的方法测定了在第二电极对之间流动的电流。
图8C中示出了使施加到第二电极对之间的电压发生变化时的电流的值。另外，图8C示出了在60μm的尺寸的孔中导入浓度为“100mM”、“200mM”、“400mM”、“600mM”、“800mM”和“1M”的电解质溶液(KCl)而得到的测定结果。由图8C可知，孔显示出欧姆特性。
图8D中示出了孔的横截面的直径与电导率的关系。由图8D可知，电导率依赖于孔的横截面的直径。此时，将膜的厚度(L)相对于孔的厚度(d)足够小时(L<<d)的、孔的厚度与电导率的关系示于图8E中。如图8E所示，孔的厚度d大时，电导率与孔的直径的平方具有比例关系，孔的厚度d小时，电导率与孔的直径具有比例关系。由此可知，电导率依赖于孔的厚度。
即，由图8C～图8E可以确认，本实施例中制作的分析装置是能够作为分析装置适当地发挥作用的装置。
＜5.与流入第二电极对的电流的特性相关的分析-1＞
测定在上述＜2.分析装置的制作＞一栏中制作的纳米尺寸的孔(孔的横截面的直径：200μm、孔的深度：50μm)中导入各种大小的试样(具体而言，直径为2μm、4μm、6μm、10μm、40μm或80μm的聚苯乙烯微珠)时产生的、流入第二电极对的电流的变化。另外，该测定通过使用电解质溶液(KCl溶液)的离子电流测量来确认。
图9A是表示分析装置的概略的图。
图9B示出了使用直径为40μm或80μm的聚苯乙烯微珠时实际测定的电流，图9C示出了此时的峰电流的强度与峰数的关系。
图9D示出了使用直径为2μm、4μm、6μm或10μm的聚苯乙烯微珠时的、微珠的直径与电流的强度的关系。
如图9D所示可知，在试样的大小与流入第二电极对的电流之间具有相关关系。
这表明，如果使用未知的试样测定流入第二电极对的电流的变化，则可以由例如图9D所示的图计算出将该试样视为球状的微珠时的直径。并且，如果能够计算出直径，则也能够计算出试样的体积。
＜6.与流入第二电极对的电流的特性相关的分析-2＞
测定在上述＜2.分析装置的制作＞一栏中制作的纳米尺寸的孔(孔的横截面的直径：10μm、孔的深度：10μm)中导入聚苯乙烯微珠作为试样时产生的、流入第二电极对的电流的变化。另外，该测定中使用含有10mM的K4[Fe(CN6)]/K3[Fe(CN6)]的PBS。
图10A是表示使用直径为8μm的聚苯乙烯微珠作为试样时的、电流与时间的关系的图。
图10B是表示使用直径为4μm、6μm或8μm的聚苯乙烯微珠作为试样时的、信号强度与试样的直径的关系的图。
图10C是表示使用直径为6μm的聚苯乙烯微珠作为试样时的、电流强度与表面电荷的关系的图。
由图10A～图10C可知，信号强度与试样的直径具有相关关系，电流强度与试样的表面电荷具有相关关系。
＜7.与流入第一电极对的电流的特性相关的分析-1＞
对使用电化学活性分子(10mM的铁氰化钾/亚铁氰化钾)时流入第一电极对的电流(未导入试样时流动的基础电流)与不使用电化学活性分子时流入第一电极对的电流进行比较。
图11A是表示分析装置的概略的图。
图11B示出了不使用电化学活性分子时的电流-电压特性。
图11C示出了使用电化学活性分子时的电流-电压特性。另外，图11C中，用四方形包围的区域中示出的数据示出了不使用电化学活性分子时的电流-电压特性。
在能够进行稳定的电气测量的低电位(-1V～+1V)下，信号的灵敏度升高。例如，在使用10mM的铁氰化钾/亚铁氰化钾作为电化学活性分子时，使流入第一电极对的电流的值大约升高103倍，并且使测量到的信号的强度升高。
关于由第一电极对产生的信号，例如在使用铁氰化钾/亚铁氰化钾(带负电的电化学活性分子)来对带负电的粒子进行分析的情况下，会阻碍电极附近的氧化还原反应，因此，形成电流值减小的信号(negative signal，负信号)。
另一方面，例如，在使用氯化六氨合钌(具有正电荷的电化学活性分子)来对相同大小的带负电的粒子进行分析的情况下，信号增大。由此可知，能够得到反映粒子的带电状态的信号。
另外，作为背景的电流在添加了电化学活性分子的情况下是稳定的(参考图11D)，但在未添加电化学活性分子的情况下变得不稳定或者无法检测到(参考图11E和图11F)。
具体而言，图11D示出了在上述＜2.分析装置的制作＞一栏中制作的纳米尺寸的孔(孔的横截面的直径：10μm、孔的深度：10μm)中导入聚苯乙烯微珠(直径6μm)作为试样时产生的、流入第一电极对的电流的变化。另外，该测定中使用含有10mM的K4[Fe(CN6)]/K3[Fe(CN6)]的PBS。
另一方面，图11E和图11F示出了在上述＜2.分析装置的制作＞一栏中制作的纳米尺寸的孔(孔的横截面的直径：10μm、孔的深度：10μm)中未导入试样时产生的、流入第一电极对的电流的变化。另外，该测定中使用PBS。
＜8.与流入第一电极对的电流的特性相关的分析-2＞
测定在使用各种生物学试样(例如，花粉(杉树或日本扁柏的花粉)、血细胞(红细胞或白细胞)和病毒(腺病毒))时的、流入第一电极对的电流的变化。
具体而言，使用10mM的铁氰化钾/亚铁氰化钾作为电化学活性分子。另外，作为用于使试样分散的溶液，使用1×PBS。另外，孔的横截面的直径(换言之，第一电极对的电极间距)设定为与试样的大小相应的长度。具体而言，在使用花粉作为试样的情况下，将孔的横截面的直径设定为200μm，在使用血细胞作为试样的情况下，将孔的横截面的直径设定为50μm，在使用病毒作为试样的情况下，将孔的横截面的直径设定为200nm。
如图12A～图12C和图13A～图13C所示，流入第一电极对的电流的值随着试样的大小发生变化。
例如，在使用具有200nm的孔的装置时，在日本扁柏的花粉的情况下，在2.3μA(电流的值减少0.32％)下峰数最多，在杉树的花粉的情况下，在2.6μA(电流的值减少0.36％)下峰数最多。
例如，在使用具有50μm的孔的装置时，在红细胞的情况下，在0.15nA(电流的值减少0.15％)下峰数最多，在白细胞的情况下，在2.6nA(电流的值减少0.7％)下峰数最多。
例如，在使用具有200nm的孔的装置时，在腺病毒的情况下，在8nA(电流的值减少0.8％)下峰数最多。
产业上的可利用性
本发明能够在用于分析各种试样的各种装置中利用。例如，能够在以高速、高灵敏度和低成本实施病毒检查或过敏原检查的分析装置中利用。

Claims (11)

1.一种试样的分析方法，其特征在于，包括：
第一工序，在以夹着试样的移动路径的方式形成的第一电极对之间施加电压，以朝向与所述试样的移动方向交叉的方向形成电场；
第二工序，在夹于所述第一电极对之间的所述移动路径内配置含有在所述第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液，由此，使所述氧化还原反应所产生的第一电流流入所述第一电极对；
第三工序，使所述试样沿着夹于所述第一电极对之间的所述移动路径移动；以及
第四工序，测定通过所述试样的移动产生的所述第一电流的变化量。
2.如权利要求1所述的试样的分析方法，其特征在于，包括：
第五工序，基于标准试样的体积与第一电流的变化量或与第一电流相应的物理量的变化量的相关关系，由所测定的所述第一电流的变化量计算出所述试样的体积。
3.如权利要求1或2所述的试样的分析方法，其特征在于，包括：
第六工序，基于标准试样的电荷量与第一电流的变化量或与第一电流相应的物理量的变化量的相关关系，由所测定的所述第一电流的变化量计算出所述试样的电荷量。
4.如权利要求1或2所述的试样的分析方法，其特征在于，
所述第一工序还包括：在以夹着所述试样的移动路径的方式形成的第二电极对之间施加电压，以形成与所述试样的移动方向大致平行的电场，
所述第二工序还包括：在夹于所述第一电极对之间的所述移动路径内配置含有在所述第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液，由此，使在夹于所述第一电极对之间的所述移动路径内沿着所述移动方向移动的离子所产生的第二电流流入所述第二电极对，
所述第四工序还包括：测定通过所述试样的移动产生的所述第二电流的变化量。
5.如权利要求4所述的试样的分析方法，其特征在于，包括：
第七工序，基于标准试样的体积与第二电流的变化量或与第二电流相应的物理量的变化量的相关关系，由所测定的所述第二电流的变化量计算出所述试样的体积。
6.如权利要求1或2所述的试样的分析方法，其特征在于，所述电化学活性分子为金属络合物或有机分子。
7.如权利要求1或2所述的试样的分析方法，其特征在于，所述电化学活性分子为有机金属络合物。
8.如权利要求6所述的试样的分析方法，其特征在于，所述电化学活性分子为六氰合亚铁酸钾络合物、氯化六氨合钌络合物或羟基二茂铁。
9.如权利要求6所述的试样的分析方法，其特征在于，所述电化学活性分子为施加-1V～1V的电压时发生氧化还原反应的电化学活性分子。
10.如权利要求1或2所述的试样的分析方法，其特征在于，所述第一电极对的阳极与阴极之间的距离为2nm以上。
11.如权利要求4所述的试样的分析方法，其特征在于，
所述第一电极对为金电极或铂电极，
所述第二电极对为银-氯化银电极，
含有在所述第一电极对上发生氧化还原反应的电化学活性分子的溶液中含有氯离子。
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