JP2002281967A - 印加によりその捕捉機能が制御できる捕捉手段を具備する生化学分析装置およびその装置を用いた生化学分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多種類の物質、例えば、複数のＤＮＡおよび
ＲＮＡ等の核酸、並びに抗原および抗体等、を試料から
一度に検出することが可能であり、且つ検出した後に目
的とする物質のみを特異的に且つ容易に回収することが
可能な方法およびその方法を行うための装置を提供す
る。 【解決手段】 プローブを具備した粒子が捕捉手段によ
り、そこにおいて反応を行う反応部に維持される装置で
あって、前記捕捉手段の捕捉機能が印加によって制御さ
れることを特徴とする装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、標的物質、特に、
ＤＮＡおよびＲＮＡ等の核酸分子、並びに免疫関連物質
等を、試料から検出および／または回収する生化学分析
方法と、その方法を行うための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生化学分析分野において、ＤＮＡレベル
で生体を理解し、病気の診断や生命現象を解明しようと
する動きが活発化してきている。遺伝子の発現状況を調
べる有効な方法として、現在では、主にＤＮＡチップや
ＤＮＡマイクロアレイが用いられている。

【０００３】ＤＮＡチップは、例えば、フォーダーらに
より報告されている(Stephen.P.A.Fodor et. al.:Light
-Directed,Spatialy Addressable Parallel Chemical S
ynthesis.Science Vol.251,767-773(1991))。このＤＮ
Ａチップは、基板上に１０万種以上のプローブＤＮＡを
配列させたものである。該製造方法は、半導体工業で用
いられている光リソグラフィ技術を利用するものであ
り、基板上に区画された多数のセル上に、予め設計され
た配列のオリゴマーを１塩基ずつ合成していくことによ
り、多数のプローブを具備するＤＮＡチップを完成する
ものである。

【０００４】一方、ＤＮＡマイクロアレイは、基板上
に、予め準備したプローブＤＮＡをスポットし、これを
固定化して製造するものである。専用のスポット装置を
用いることで１万程度のプローブＤＮＡを基板上に固定
することが可能である。

【０００５】ＤＮＡ発現の解析をする場合、ＤＮＡチッ
プおよびＤＮＡマイクロアレイの何れの装置の場合も同
様に、試料中のＤＮＡを予め蛍光色素で修飾してから該
装置に供する。次に、該装置に具備されるプローブＤＮ
Ａと、被検ＤＮＡとのハイブリダイゼーションを行い、
特異的に結合した被検ＤＮＡの蛍光標識を検出すること
によって、試料中のＤＮＡを解析する。

【０００６】ＤＮＡチップは、極めて高密度にプローブ
ＤＮＡを配列できることが利点であるが、各プローブＤ
ＮＡを２０塩基程度の長さにしかできないことが欠点で
ある。更にまた、ＤＮＡチップの製作原理は、抗原抗体
反応等のＤＮＡ以外の他の生化学反応評価に用いる装
置、例えば、タンパク質アレイ（またはプロテインチッ
プとも称す）、抗体アレイおよび細胞アレイ等の製造に
は応用できるのものではない。

【０００７】一方、ＤＮＡマイクロアレイは、任意のＤ
ＮＡをプローブとすることができ、その作製原理は他の
生化学反応評価装置、例えば、タンパク質アレイ（また
はプロテインチップとも称す）、抗体アレイおよび細胞
アレイ等の製造にも応用可能である。しかし、高密度に
プローブを形成するためには、高価な専用スポット装置
が必要である。

【０００８】また更に、このような従来の装置を用いた
場合では、当該装置でのハイブリダイゼーションの後
に、検出した膨大な種類のＤＮＡから、所望するＤＮＡ
のみを特異的に回収することは非常に困難である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の状況に鑑み、本
発明の目的の１つは、多種類の物質、例えば、複数のＤ
ＮＡおよびＲＮＡ等の核酸、並びに抗原および抗体等、
を試料から一度に検出することが可能であり、且つ検出
した後に目的とする物質のみを特異的に且つ容易に回収
することが可能な方法およびその方法を行うための装置
を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明は以下の装置を提供する。即ち、プローブ
を具備した粒子を捕捉手段でその反応部に維持する装置
であって、前記捕捉手段の捕捉機能が印加によって制御
されることを特徴とする装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】１．装置 本発明の態様に従うと、プローブを具備した粒子を捕捉
手段でその反応部に維持する装置であって、前記捕捉手
段の捕捉機能が印加によって制御されることを特徴とす
る装置が提供される。

【００１２】このような本発明の態様に従うと、前記プ
ローブに結合することによって、試料に含まれる標的物
質を検出および回収することが可能である。

【００１３】ここで使用される「プローブ」の語は、検
出対象である標的物質に対して特異的且つ高親和性に結
合することが可能な物質を示す。

【００１４】例えば、標的物質が核酸である場合、当該
プローブは、標的核酸の配列に相補的な配列を有する核
酸であってよい。標的核酸および核酸プローブは、任意
の単純ヌクレオチド及び／又は修飾ヌクレオチドからな
るポリヌクレオチドであってよい。標的核酸は、使用者
が自由に選択することができる。標的核酸は、典型的に
は、ｃＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、及び合成ＤＮＡ等のＤＮ
Ａ、並びにｍＲＮＡ、全ＲＮＡ、ｈｎＲＮＡ、及び合成
ＲＮＡ等のＲＮＡである。

【００１５】また、標的物質が免疫関連物質である場
合、標的物質とプローブの組合せは、互いに特異的且つ
高親和性に結合し得る組合せであり得る。即ち、標的物
質に応じて種々の抗原（若しくは抗原決定基）または抗
体をプローブとして使用することが可能である。

【００１６】更に、標的物質とプローブの組合せは、糖
類とレクチン等であってもよく、この場合も、標的物質
に応じてプローブが選択される。

【００１７】本発明の態様に従うと、上述の装置は、少
なくともその一部に、前記プローブと標的物質との反応
が行えるような反応部を有するものであればよい。この
ような装置は、基本的に、例えば、ガラス、プラスチッ
ク、石英およびシリコン等から形成されてもよい。当該
装置は、凹凸により形成された溝状、凹部により構成さ
れる容器状および管状等であってよい。当該装置は、そ
の中へ試薬等の流体を添加できるような開口部を少なく
とも１つ有する。また、当該装置はその内部に流路とし
て反応部を有していてもよい。反応部が流路である場
合、導入口から容器内に流体が導入され、該装置の内部
の流路を経て、排出口から排出されるよう構成すること
によって、より扱い易く、閉鎖系で汚染に強い装置が提
供される。

【００１８】本発明の態様における捕捉手段とは、粒子
を捕捉するための手段であり、且つその機能が印加によ
ってオンまたはオフの状態に制御できる手段である。言
い換えれば、印加により捕捉機能が生じ、印加を止める
と捕捉機能が消失するような捕捉手段であればよい。例
えば、複数の電極を配置することにより誘電泳動効果を
得られる手段、および電磁石等を使用することが可能で
ある。例えば、本発明の態様において使用することが可
能な捕捉手段は、電極および電磁石等であってよい。

【００１９】電極を用いる場合、粒子をそこにおいて捕
捉しようと意図する捕捉部を取り囲む、または挟み込む
ように配置する。捕捉する際には、隣り合う電極に対し
て、互いに相反する極性を持たせるように印可すればよ
い。印加により生じる誘電泳動効果によって、目的とす
る粒子を捕捉することが可能である。更なる詳細は実施
例において説明する。

【００２０】電磁石を用いる場合、粒子をそこにおいて
捕捉しようと意図する捕捉部に磁場が生じるように電磁
石を形成する。

【００２１】捕捉手段は、捕捉部が当該装置の反応部内
に位置するように配置される。従って、捕捉手段自身が
必ずしも当該装置の反応部内に配置される必要はない。
即ち、電極を使用した場合には誘電誘導効果が、電磁石
を使用した場合には磁場が、装置の反応部内の目的とす
る位置に得られるように配置すればよい。即ち、捕捉手
段は装置の反応部内に配置しても、装置を構成するため
の壁に埋め込まれても、装置の外部に当該装置と一体化
して、また、一体化されずに使用時に装着できる別の部
品として提供されてもよい。

【００２２】また、選択された捕捉手段に応じて、使用
する粒子の性質が選択される。即ち、電極を使用する場
合には該粒子は絶縁体であり、電磁石を使用する場合に
は磁性体であればよい。

【００２３】本発明の態様に従うと、複数の捕捉手段を
有した装置が反応部に配置された装置が提供される。当
該装置は、複数種類のプローブを具備した粒子を、種類
別に反応部の所望する位置の捕捉手段に配置することが
できる。即ち、捕捉手段の印加を制御するだけで、使用
者は所望に応じた反応部の位置にプローブを配置するこ
とができる。

【００２４】図１を用いて、複数種類のプローブを具備
した粒子をセットした装置の製造方法を説明する。先
ず、粒子にプローブを固定化する。プローブの固定は、
プローブの種類および特性に応じて、それ自身公知の方
法を用いて行ってよい。

【００２５】第１から第ｎまでの種類のプローブを、夫
々、粒子に固相化した場合には、図１ａに示す通り、第
１のプローブ試薬から第ｎのプローブ試薬までが得られ
る（ここで、「ｎ」は整数）。ここで、「プローブ試
薬」とは、当該粒子の表面に必要なプローブを固定する
ことにより調製した試薬をいう。

【００２６】本発明の態様に従うと、図１ｂに示すよう
に、流路からなる反応部１に任意の個数の捕捉手段２が
行列をなすように配置されている。各行毎に異なるプロ
ーブ試薬を捕捉させる場合を以下に説明する。一番右の
行を第１の組とし、第１のプローブ試薬をセットする。
まず、第１の組に具備される捕捉手段２のみへの印加を
開始する。その状態で、導入口から第１のプローブ試薬
３を導入する。第１のプローブ試薬に含まれる粒子は、
捕捉機能が働いている最も右の行に含まれる捕捉手段に
捕捉される（図１ｂ）。

【００２７】次に、捕捉されなかった第１のプローブ試
薬を排除し、必要ならば該反応部を洗浄する（図１
ｃ）。

【００２８】続いて、第２のプローブ試薬の粒子をセッ
トする。第２の組に含まれる捕捉手段への印加を開始
し、反応部１に第２のプローブ試薬４を添加する（図１
ｄ）。

【００２９】次に、捕捉されなかった第２のプローブ試
薬を排除し、必要に応じて該反応部を洗浄する（図１
ｅ）。

【００３０】この操作を第ｎのプローブ試薬まで繰り返
す（図１ｆ）。こうすることにより、所望する種類およ
び数のプローブ試薬を該装置にセットすることが可能で
ある。

【００３１】また、夫々のプローブ試薬を回収する場合
は、所望する位置の捕捉手段の印加を中止すれば、捕捉
されている粒子のみが遊離できるので、これを回収すれ
ばよい。

【００３２】本発明のもう１つの側面に従うと、そこに
おいて反応を行うための反応部に、印加によりその捕捉
機能が制御される捕捉手段を具備する装置が提供され
る。

【００３３】２．生化学分析方法 本発明の態様に従うと、プローブを具備した粒子が捕捉
手段により、そこにおいて反応を行う反応部内に維持さ
れる装置であって、前記捕捉手段の捕捉機能が印加によ
って制御されることを特徴とする装置を用いた生化学分
析方法が提供される。

【００３４】このような生化学分析方法に供される「試
料」は、生物から採取した未処置の試料、例えば、ゲノ
ムＤＮＡ、ｍＲＮＡ若しくはプラスミドを含む生物試料
であってもよい。また、標的核酸を含む試料であっても
よく、その場合、前記未処置の試料に対して様々な操作
又は処理を行った試料であってもよい。このような操作
又は処理は、核酸抽出操作、増幅操作、制限酵素、リガ
ーゼ、ポリメラーゼ、ヌクレアーゼを含む酵素による処
理、及び遺伝子工学の領域において周知であるその他の
処理、並びにこれらの組み合わせであってもよい。ま
た、「試料」は、抗原および抗体等の免疫関連物質を含
有する何らかの生物試料であってもよい。例えば、血
液、リンパ液、血球および各種体細胞および組織等の生
物由来の試料であってもよい。

【００３５】本発明の態様に従うと、当該粒子を具備す
る上述の装置を用いて、以下のように生化学分析を行う
ことが可能である。例えば、本発明の態様に従うと、標
的物質の検出および／または回収を行うことが可能であ
る。

【００３６】標的物質の検出を行う場合、検出対象であ
る標的物質に特異的且つ高親和性で結合するプローブを
粒子に固定化し、これを捕捉手段によって捕捉して装置
を製造する。一方、試料に含まれる標的物質には、標識
物質により標識を行う。続いて、前記装置の反応部に該
試料を添加する。その後、適切な温度条件下において、
反応を行って、プローブと標的物質との結合を行う。次
に標識物質を指標として標的物質の検出を行う。

【００３７】検出された標的物質を回収する場合には、
上記で検出された標識物質が結合しているプローブを具
備する粒子を、捕捉手段の印加を中止することによって
遊離させ、これを回収すればよい。

【００３８】ここでは、試料を反応部に添加する前に標
識したが、標識の時期はこれに限るものではなく、反応
部における反応の後に行ってもよい。標識は、一般的に
使用される何れかの方法によって行えばよい。また、標
識物質の選択も、一般的に使用される何れかの標識物質
を使用すればよい。或いは、標的物質をプローブに結合
した後で、標的物質に対して特異的に結合する抗体等の
物質を、該標的物質に対して結合させることによって検
出してもよい。

【００３９】以下に、本発明の好ましい態様の例を示
す。

【００４０】

【実施例】例１ 本発明の第１の例を図２ＡおよびＢを用いて説明する
（図２）。本例の装置は、第１の基板２１と第２の基板
２４から形成される（図２Ｂ）。第１の基板には流路２
２が具備され、前記流路２２には複数の捕捉手段２３が
配置される。前記捕捉手段２３は、夫々、独立して制御
される。また、第２の基板２４は、実質的に当該装置の
蓋のような役割をする。前記基板２４には、流路２２に
繋がる導入口２５と排出口２６が形成されている。

【００４１】基板２１および基板２４は、ガラス、シリ
コン、プラスチック類およびポリマー類等の絶縁性物質
を用いて形成することが可能であり、また、流す流体に
浸食されない物質を用いることが好ましい。

【００４２】本例では、捕捉手段２３は電極を用いて形
成される。本例における捕捉手段２３とは、誘電誘導効
果により捕捉を行う手段である。具体的には、例えば、
ガンターらの文献に記載されるような電極を使用するこ
とが可能である(Gunter R.Fuhr and Christoph Reichl
e,Micro Total Analysis Systems,261-264,(2000))。

【００４３】本例における捕捉手段２３を形成する場合
の電極の配置例を図３に示す。４つの電極２７ａ〜２７
ｄを目的とする捕捉部２８の周りに配置する。ここで、
捕捉部８は粒子を捕捉する部位である。図には示されて
いないが、各捕捉手段２３に具備される電極２７ａから
２７ｄは、夫々に、配線が施されており、夫々に印加条
件が制御される。印加の制御は、一般的に使用される印
加を行う印加手段と、印加の制御を行う制御手段により
行われてもよい。

【００４４】ここで、「誘電泳動」とは、不平等電界下
である粒子に誘導される分極電荷と電界との相互作用に
より電気的に中性な粒子に力が働く現象のことをいう。
一般に電界中に媒質よりも分極しやすい中性粒子をおく
と、誘電分極により電気力線の上流側に−ｑ、下流側に
＋ｑの電荷が現れる。更に、図４を用いて説明する。基
板２９に形成された正電極３０ａおよび負電極３０ｂ
は、中間に存在する粒子３１に対して誘電効果を及ぼ
す。図４に示すように、１つの平面上に電極が存在する
場合には、粒子３１に働く電気力線は湾曲しており、そ
れによって−ｑと＋ｑの各電荷に働く力の向きが異な
る。その結果、合力が生じ、粒子は基板側へと引き寄せ
られる。また、電極に印加する電圧の極性を反転して
も、粒子に誘起される電荷の極性も反転するので、粒子
の作用する力の向きは変わらない。従って、誘電分極が
追随できる周波数範囲内では、交流電界下においても誘
電泳動が生ずる。

【００４５】各電極の材料には、金、白金およびチタニ
ウム等を使用してよく、半導体形成に用いられる通常の
フォトリソグラフィ法やリフトオフ法およびメッキ法
等、一般的に電極を形成するのに使用される他の方法を
使用して形成することができる。

【００４６】一方、本例において上記の装置と共に使用
される粒子は、誘電体となり得るものであれば何れの材
質で何れの形状を有していてもよい。ここでいう「誘電
体」とは、電界を加えると誘電分極を生ずる物質をい
い、一般的には絶縁体とも称される物質である。本例に
おいて好ましい粒子は、例えば、粒径が０．２５μｍか
ら１ｍｍ、一般的には１０μｍ以下の誘電体ビーズであ
る。その材質は、ガラス、ラテックス、ポリスチレン等
のプラスチック等でよい。

【００４７】粒子を捕捉する際には、隣り合う電極の極
性が異なるように、反転した高周波の交流電圧を加え
る。これによって誘電泳動効果が得られる。これによっ
て、前記４つの電極２７ａから２７ｄに囲まれたその中
央に、電界の極小部が形成され、捕捉部２８が形成され
る。ここで、印加される交流電圧周波数は、数百ｋＨｚ
から数十ＭＨｚであるが、一般的には１ＭＨｚ程度を用
いる。粒子を捕捉するための印加電圧は、電極間隔、捕
捉する粒子の大きさや誘電率、媒質溶液の導電率、流速
等に依存するが、一般的には、１０Ｖ以下の電圧を用い
てよい。しかし、これに限られるものではなく、前記条
件等に応じて変更してもよい。

【００４８】使用の際は、その表面に目的とする物質と
高親和性に結合できるプローブを固定した粒子を、該捕
捉部２８に捕捉した状態で目的の物質の検出を行う。次
に、上述した装置に対して粒子をセットし、プローブア
レイ領域を形成する方法について説明する。

【００４９】図５ａに示すように、まず、第１のプロー
ブ試薬、第２のプローブ試薬および第３のプローブを準
備する。例えば、分析の対象がＤＮＡである場合、粒子
の表面にアビジンを結合させ、このアビジンに対して、
ビオチンを具備した目的のＤＮＡの相補鎖を結合すれば
よい。また、直接に、当該粒子の表面にＤＮＡを結合さ
せてもよい。第１のプローブ試薬、第２のプローブ試薬
および第３のプローブ試薬は、異なるプローブを具備す
る粒子３１である。これらを用いることによって、非常
に多くの種類の目的物質について一度に分析することが
可能である。

【００５０】次に、上述した図２に示す装置の捕捉手段
２３に該プローブ試薬３１ａをセットする。図５ｂに示
すように、本例においては、捕捉手段２３は、３行３列
で配置され、各行は右から第１組、第２組および第３組
であり、各組は３つの捕捉手段２３を具備する。まず、
第１組に対して第１のプローブ試薬３１ａをセットす
る。その場合、第１組以外の捕捉手段３の印加は行わ
ず、第１組の捕捉手段２３ａの印加のみを行う。この状
態で、第１のプローブ試薬３１ａを表面に形成した粒子
を流路２２に導入する（図５ｂ）。その結果、第１組に
具備される捕捉手段２３ａにのみ、第１のプローブ試薬
３１ａが捕捉される。

【００５１】次に、図５ｃに示すように、第１組の捕捉
手段２２ａの印加を行ったまま、流路内に含まれる捕捉
されていない過剰な第１のプローブ３１ａを洗い流す。

【００５２】続いて、図５ｄに示すように、第１組の捕
捉手段２３ａの印加を行ったままで第２組の捕捉手段２
３ｂの印加を行う。その状態で第２のプローブ３１ｂを
該流路２２に導入し、第２組の捕捉手段２３ｂに第２の
プローブ３１ｂを捕捉させる。その後、第１組と第２組
の印加を行ったままで、該流路内の第２のプローブ３１
ｂを洗い流す。

【００５３】更に、同様の操作を行って、第３のプロー
ブ３１ｃを第３組の捕捉手段２３ｃに捕捉させ、洗浄す
る（図５ｆおよびｇ）。

【００５４】本例では、３種類のプローブ試薬を用いて
いるが、これに限定するものではなく、１以上の所望す
る種類のプローブ試薬を用いてよい。また、捕捉手段２
３の配列も３行３列に限るものではなく、所望する配列
で具備させることが可能である。また、各組に含まれる
捕捉手段２３の数を等しくする必要も、および組毎に纏
めて配置する必要は必ずしもなく、所望に応じて変更す
ることが可能である。

【００５５】また、プローブ試薬の種類が変更された場
合には、その数に応じて上述の操作の回数を増減するこ
とによって目的の装置が製造できる。

【００５６】上述の例では、１つの捕捉手段２３に対し
て、プローブ試薬３１である１粒子が捕捉される。しか
しながら、必要であれば１捕捉手段２３に対して複数の
粒子３１が捕捉されてもよい。

【００５７】更に、使用するプローブは、ＤＮＡプロー
ブに限るものではなく、その他の核酸分子プローブ、抗
原若しくは抗体、またはその他の免疫関連物質等を用い
てもよい。

【００５８】次に、このようなプローブアレイ領域を具
備する装置を用いての生化学的分析を行う方法を説明す
る。当該流路２２に試料を導入し、温度制御した状態
で、プローブと標的物質との結合反応を行う。

【００５９】例えば、標的物質として特定の配列を有す
るＤＮＡを検出する場合、その配列に相補的な配列のプ
ローブが該粒子に固定されている。まず、試料に含まれ
る被検ＤＮＡに対して蛍光標識を行う。この蛍光標識は
一般的に使用される何れの方法によっても行ってよい。

【００６０】標識化の後、標識化被検ＤＮＡを含む試薬
を流路２２に導入する。１５℃から２５℃程度の低温に
おいてハイブリダイゼーション反応を行う。反応処理
後、未反応の被検試薬を洗い流す。次に、標識物質の蛍
光を検出することによって、捕捉手段２３に捕捉された
プローブ試薬に結合した物質があるか否かを検出する。

【００６１】蛍光物質の検出は、一般的に蛍光を検出す
ることが可能な手段を用いることが可能であり、例え
ば、共焦点顕微鏡、光電子増倍管およびＣＣＤカメラ等
を用いて検出することが可能である。

【００６２】各プローブ試薬に具備されるプローブは既
知物質であるので、蛍光を検出することによって、試料
に含まれる物質を分析することが可能となる。

【００６３】このような分析を行った後、特定のプロー
ブ試薬に結合した被検物質を回収することが可能であ
る。即ち、目的とするプローブ試薬の捕捉された捕捉手
段２３の印加を中止すれば、該プローブ試薬のみが遊離
するので、これを回収すればよい。

【００６４】この例では、標識物質として蛍光物質を使
用した例を説明したが、これに限るものではなく、化学
発光物質、ラジオアイソトープおよび色素等、一般的に
標識物質として使用される何れの標識物質を使用しても
よい。

【００６５】また、本例では、プローブアレイ領域を形
成するための捕捉手段にプローブ試薬を捕捉した状態
で、試料との反応および検出を行った例を示したが、所
望の組の捕捉を解除してから反応および／または検出を
行ってもよい。

【００６６】本例では、流路に接する基板２１の表面に
電極を配置したが、このように流路２２に直接的に接し
ておらず、基板２１の内部に電極を配置してもよい。ま
た、電極の配置は、基板２４の表面または内部であって
もよい。また、電極の配置する位置は、流路２２の内部
の所望する部位に誘電泳動効果を生じ得る何れの位置で
もよい。

【００６７】また、上述した装置に加えて、捕捉手段の
近くに温度を制御する手段や、発光および／または受光
素子等のセンサ（即ち、反応の有無を検出するためのセ
ンサである）を配置してもよい。このような構成を取る
ことによって、装置を小型化することが可能である。

【００６８】また、上述した本例の装置では、導入口２
５と排出口２６を設けたが、これらを１つの開口部によ
って代用することも可能である。また、プローブ試薬と
試料の導入口を夫々に設けてもよい。

【００６９】また、本例では、同性質の粒子を用いて、
捕捉手段２３への印加の有無で捕捉の制御を行った例を
示したが、予めプローブ試薬の種類毎に粒子の性質を変
更し、且つ夫々の捕捉手段による誘電誘導効果にも該特
性に応じて差別化を行っておくことにより、複数のプロ
ーブ試薬を一度に捕捉手段にセットすることが可能であ
る。例えば、そのような粒子の特性は、大きさおよび誘
電率等である。捕捉手段２３の誘電誘導効果を変更する
ためには、該捕捉手段２３に具備される電極の周波数お
よび／または電圧を変更すればよい。

【００７０】また、当該装置を構成する基板２１と２４
の形状は、このような矩形に限るものではなく、管状で
あっても、円筒状であってもよい、また他の形状であっ
てもよい。また、基板は、一体化されていても、２以上
のパーツからなってもよい。

【００７１】例２ 第１の例の装置は、捕捉手段を形成する電極の数を増減
することも可能である。本例は、第１の例の装置の電極
を増加した例である。本例を図６ＡおよびＢ、並びに図
７に示す。

【００７２】この例の装置における捕捉手段４３は、流
路４２を挟んた上下の面に、電極４３ａと電極４３ｂを
向かい合って配置することにより形成される。このよう
に電極を配置した場合、粒子は夫々の１組の電極の中間
点に捕捉される。電極の配置以外には、本例は第１の例
の装置と同様であり、第１の例に準じて製造および変更
することが可能である。

【００７３】例３ 第３の例を図８ＡおよびＢを用いて説明する。第３の例
は、捕捉手段５３を電磁石を用いて構成することと、粒
子の少なくとも１部が磁性体を有すること以外は、例１
および２と同様に製造すること、および変更を施すこと
が可能である（図８ＡおよびＢ）。

【００７４】基板５０および／または５４に多数の捕捉
手段５３を配置するためには、捕捉手段５３を構成する
電磁石をある程度微小なものにする必要がある。微小な
電磁石の製造方法の例を図９ＡからＦに示す。ここで、
製造工程は、図９Ａ、９Ｂおよび９Ｃの順に進行する。
図９Ｂは図９Ａの断面図、図９Ｄは図９Ｃの断面図、図
９Ｆは図９Ｅの断面図である。

【００７５】まず、図９ＡおよびＢに示すように、基板
６０にコアとなるＦｅ−Ｎｅ合金等による支柱状パター
ン６１をメッキ法等を用いて形成する（図９Ａおよび
Ｂ）。続いて前記コア部６１を中心にして、銅および金
等によるコイル状パターン６２を同様にメッキ法等によ
り形成する（図９ＣおよびＤ）。次に、当該パターンを
覆うように酸化シリコン膜またはポリイミド等による絶
縁膜６３を形成する（図９ＣおよびＤ）。更に、前記絶
縁膜６３を通過してコイル状パターン６２の始点６４と
終点６５のコンタクトホール６６を形成する（図９Ｃお
よびＤ）。最後に、金、白金、銅またはアルミ等による
配線パターン６７を、前記コンタクトホール６６から基
板６０の周辺部へと伸びるように形成する（図９Ｅおよ
びＦ）。

【００７６】磁力は、ガラス、シリコン、プラスチック
類およびポリマー類を貫いて作用する。従って、本実施
の形態に示す装置は、捕捉手段を形成した基板と、流路
を形成した基板とを一体化した装置である必要は必ずし
もない。従って、捕捉手段を有する第１の基板と、流路
を形成した第２の基板を重ね合わせることにより構成し
てもよい。第１の基板は、使用後に第２の基板と分離さ
れ、再度使用され得る。このように流路を形成する基板
を交換すれば、流路の洗浄不備による試料の混合により
生じる問題や、コストパフォーマンスを改善することが
できる。

【００７７】例４ 第４の態様は、上述の例１から例３の何れかの構成に、
更に、流体噴出口を加えた装置である。第４の例を図１
０を用いて説明する。

【００７８】図１０に示す装置は、当該流体噴出口７７
を具備する以外は、上述の例１から例３に準じて製造す
ること、および変更を加えることが可能である。流体噴
出口７７は、そこから気体または液体等の流体を噴出す
るための開口部である。流体噴出口７７からの流体の噴
出によって、流路７２に含まれる液体を撹拌することが
可能である。流体噴出口７７は、捕捉手段７３の近傍に
配置される。図１０に示す通り、本例の装置は、流路７
２内の底面に、各捕捉手段７３の近傍に、各捕捉手段７
３毎に流体噴出口７７が配置されている。また、流体噴
出口７７は、各捕捉手段７３の導入口７５側に配置され
る。

【００７９】このような流体噴出口７７の設置により、
流路７２内の流体は首尾よく撹拌される。従って、プロ
ーブ試薬である粒子を、捕捉手段７３に捕捉する場合に
有用である。例えば、余分な粒子が、流路７２内に滞っ
ていたとしても、その滞留を改善することが可能であ
る。

【００８０】各流体噴出口７７は、流体送達手段により
送達される流体を流路７２に噴出する。流体送達手段
は、流体噴出口７７に流体を送達するための手段であ
り、図１０に示した態様では、流体の噴出量を制御する
ことが可能なバルブ７９を具備した送達路７８により流
体送達手段が形成される。

【００８１】しかしながら、流体送達手段は、流体噴出
口７７に流体を送達することが可能な手段であれば他の
どのような手段であってもよい。送達路７８は、合成樹
脂製の各種チューブであっても、金属製の管状構造物で
あっても、またはガラス管で構成されてもよい。前記バ
ルブ７９は、一般的に使用される流路の中を流れる流体
の流量を制御することが可能なバルブ手段であればよ
い。また、流体噴出口７７からの流体の噴出量および速
度は目的に応じて調節されてよい。当該調節は、それ自
体公知の流体噴出を制御する手段を使用することが可能
である。

【００８２】また、図１０では、流体噴出口７７は、流
路７２の底面に形成されているが、これに限るものでは
なく、流体噴出口７７は、基板７４に形成しても、基板
７１の壁部に形成してもよい。また、配置する流体噴出
口７７の数は、上述したように、１つの捕捉手段７３に
対して１つとする必要は必ずしもなく、所望に応じて配
置することが可能である。

【００８３】例５ 本例は、図１１に示すように、捕捉手段７３の周囲の４
箇所に流体噴出口７７を具備する装置である。

【００８４】本例の装置は、当該流体噴出口７７を具備
する以外は、上述の例１から例４に準じて製造および変
更することが可能である。流体噴出口７７は、そこから
気体または液体等の流体を噴出するための開口部であ
る。

【００８５】本例では、捕捉手段７３の近傍にこれを取
り囲むように流体噴出口７７が配置されている。１つの
捕捉手段７３に具備される４つの流体噴出口７７に具備
される送達路７８は、バルブ７９の手前で合流される。
従って、流体噴出口７７の噴出量および噴出速度は、捕
捉手段７３毎に調節することが可能である。

【００８６】このような構成の装置は、複数のプローブ
試薬をその種類毎に特定の捕捉手段７３に確実に捕捉す
るために有効である。本例は、例えば、次のように使用
することが可能である。

【００８７】図１と図１１を参照されたい。本例を用い
て図１に示す操作を行う場合について説明する。先ず、
工程ａで調製したプローブ試薬を、工程ｂにおいて第１
組の捕捉手段で捕捉する。工程ｃで該流路を洗浄する。
この後に、第１組の捕捉手段７３に具備される流体噴出
口７７から、流体を噴出させる。該噴出を維持したまま
の状態で、工程ｄの第２組の捕捉手段７３へのプローブ
試薬の捕捉を行う。工程ｅの洗浄を、該噴出を維持した
ままで行う。続いて、第２組の捕捉手段７３に具備され
る流体噴出口７７から、流体を噴出させる。以下の工程
を同様に繰り返して所望する組数の捕捉を行う。

【００８８】このように捕捉を行うことにより、既に粒
子を捕捉した捕捉手段７３に本来目的としないプローブ
試薬が更に捕捉されるのが防げる。即ち、噴出口７７か
ら噴出される流体の流れが、捕捉手段７３の周囲にバリ
アを提供する。それにより該バリアよりも内側へは、余
計な粒子は入り込まない。従ってこの場合、噴出口７７
は、バリア手段として機能すると言える。

【００８９】本例では、捕捉手段７３毎に流体噴出口７
７の制御を行える構成としたが、流体噴出口７７毎に制
御できるようにしても、該組毎に制御できるようにして
もよい。

【００９０】また、撹拌手段としての流体噴出口７７と
バリア手段としての流体噴出口７７を、１つの装置内に
同時に配置してもよく、その場合、１つの流体噴出口７
７で両方の役割を担っても、役割毎に別途配置してもよ
い。

【００９１】以上、本発明の態様について記載したが、
これらの例は例示の目的で開示するのであり、本発明を
何ら制限するものではない。また、本発明の構成は、本
発明の範囲を超えない限り、どのように変更してもよ
い。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明により、多
種類の物質、例えば、複数のＤＮＡおよびＲＮＡ等の核
酸、並びに抗原および抗体等、を試料から一度に検出す
ることが可能であり、且つ検出した後に目的とする物質
のみを特異的に且つ容易に回収することができる方法お
よびその方法を行うための装置が提供される。また、本
発明の装置は、従来の装置に比べて容易に製造すること
が可能である。また、使用者の設計に応じて自由に且つ
容易に装置を構成および変更することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の態様に従う生化学分析方法を示すスキ
ーム図。

【図２】本発明の態様に従う装置を示す図であって、Ａ
は平面図、Ｂは線Ｂ−Ｂに沿った断面図。

【図３】本発明の態様に従う電極を用いた捕捉手段を示
す図。

【図４】誘電誘導効果の模式図。

【図５】本発明の態様に従う生化学分析方法を示すスキ
ーム図。

【図６】本発明の態様に従う装置を示す図であって、Ａ
は平面図、Ｂは線Ｂ−Ｂに沿った断面図。

【図７】本発明の態様に従う電極を用いた捕捉手段を示
す図。

【図８】本発明の態様に従う装置を示す図であって、Ａ
は平面図、Ｂは線Ｂ−Ｂに沿った断面図。

【図９】本発明の態様に従う電磁石の製造方法の１例を
示す図であって、Ａ、ＣおよびＥは平面図、並びにＢ、
ＤおよびＦは、夫々線Ｂ−Ｂ、線Ｄ−Ｄおよび線Ｆ−Ｆ
に沿った断面図。

【図１０】本発明の態様に従う装置を示す図であって、
Ａは平面図、Ｂは線Ｂ−Ｂに沿った断面図。

【図１１】本発明の態様に従う装置を示す図であって、
Ａは平面図、Ｂは線Ｂ−Ｂに沿った断面図。

【符号の説明】

１．反応部 ２．捕捉手段 ３．第１のプローブ試
薬に含まれる粒子 ４．第２のプローブ試薬に含まれ
る粒子 ５．第ｎのプローブ試薬に含まれる粒子
２１．基板 ２２．流路 ２３．捕捉手段 ２
４．基板 ２５．導入口 ２６．排出口 ２７．
電極 ２８．捕捉部 ２９．基板 ３０．電極
３１．粒子 ４７．電極 ５３．捕捉手段 ７
７．流体噴出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/53 Ｇ０１Ｎ 33/553 33/553 33/566 33/566 37/00 １０２ 37/00 １０２ Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プローブを具備した粒子が捕捉手段によ
   り、そこにおいて反応を行う反応部に維持される装置で
   あって、前記捕捉手段の捕捉機能が印加によって制御さ
   れることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、前記捕
   捉手段が電極からなり、前記粒子が誘電体であり、且つ
   前記捕捉が誘電泳動効果により得られることを特徴とす
   る装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置であって、前記捕
   捉手段が電磁石からなり、前記粒子が磁性体であること
   を特徴とする装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３の何れか１項に記載の装
   置を製造する方法であって、 （１） 粒子にプローブを固定化することと、 （２） （１）で得られた粒子を前記反応部に添加する
   ことと、 （３） 前記反応部に具備される捕捉手段に印可して前
   記粒子を捕捉し、それにより前記反応部に粒子を維持す
   ることによって前記装置を製造することと、を具備する
   方法。
5. 【請求項５】 請求項１から３の何れか１項に記載の装
   置を製造する方法であって、 （１） 第１から第ｎまでの粒子に第１から第ｎのプロ
   ーブを、夫々種類毎に固定化することと（ここで、ｎは
   整数である）、 （２） （１）で得られた第１の粒子を前記反応部に添
   加することと、 （３） 前記反応部に具備される第１の捕捉手段に印加
   して前記第１の粒子を捕捉することと、 （４） 反応部内の余分な第１の粒子を取り除くこと
   と、 （５） （１）で得られた第２の粒子を前記反応部に添
   加することと、 （６） 前記反応部に具備される第２の捕捉手段に印加
   して前記第２の粒子を捕捉することと、 （７） 反応部内の余分な第２の粒子を取り除くこと
   と、 （８） （１）で得られた第ｎの粒子を前記反応部に添
   加することと、 （９） 前記反応部に具備される第ｎの捕捉手段に印加
   して前記第ｎの粒子を捕捉することによって前記装置を
   製造することと、を具備する方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の製造方法であって、前
   記各粒子を前記各捕捉手段に維持した後に、洗浄する工
   程が更に具備されることを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項１から３の何れか１項に記載の装
   置により標的物質を検出するための方法であって、前記
   プローブは標的物質に特異的に結合するプローブであ
   り、全ての捕捉手段への印加を維持したままで以下の操
   作を行うことを特徴とする方法； （１） 前記標的物質に標識物質で標識することと、 （２） 前記粒子に具備されるプローブと前記標的物質
   を結合させることと、 （３） 前記標識物質を検出することによって標的物質
   を検出することと、を具備する方法。
8. 【請求項８】 請求項１から３の何れか１項に記載の装
   置により標的物質を回収するための方法であって、前記
   プローブは標的物質に特異的に結合するプローブであ
   り、且つ以下の操作を行うことを特徴とする方法； （１） 前記標的物質に標識物質で標識することと、 （２） 前記粒子に具備されるプローブと前記標的物質
   を結合させることと、 （３） 前記標識物質を検出することによって標的物質
   を検出することと、 （４） 回収しようとする標的物質が捕捉されている捕
   捉手段のみの印加を中止して、標的物質を遊離すること
   と、 （５） 遊離した標的物質を回収することと、を具備す
   る方法。
9. 【請求項９】 そこにおいて反応を行うための反応部
   に、印加によりその捕捉機能が制御される捕捉手段を具
   備する装置。