JP2003344402A - Ｄｎａ−金属微粒子系の共振周波数解析方法および共振周波数解析システム - Google Patents
Ｄｎａ−金属微粒子系の共振周波数解析方法および共振周波数解析システムInfo
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- JP2003344402A JP2003344402A JP2002158126A JP2002158126A JP2003344402A JP 2003344402 A JP2003344402 A JP 2003344402A JP 2002158126 A JP2002158126 A JP 2002158126A JP 2002158126 A JP2002158126 A JP 2002158126A JP 2003344402 A JP2003344402 A JP 2003344402A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＤＮＡのハイブリダイゼーションを高感度
・高効率・高精度に解析が可能となるＤＮＡ−金属微粒
子系の共振周波数解析方法を提供する。 【解決手段】 レーザー光（２）をミラー（３）で反
射させた後ビームスプリッター（４）により２つに分岐
し、一方のレーザー光（２Ａ）を、ミラー（３Ａ）で極
僅かに角度を付けて反射させ他方のレーザー光（２Ｂ）
を、位相変調器（５）を通過させた後にミラー（３Ｂ）
で反射させて両レーザー光（２Ａ）および（２Ｂ）をビ
ームスプリッター（４）に戻し、再び合わせたレーザー
光（２Ｃ）をＤＮＡ−金属微粒子系が配置された試料セ
ル（６）に照射して試料内に干渉縞を発生させ、その干
渉縞を走査することにより光の放射圧を金属微粒子に周
期的に働かせて金属属粒子を強制振動させ、金属微粒子
の位置を観測用フォトダイオード（８）により観測し
て、ＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数を解析する。
・高効率・高精度に解析が可能となるＤＮＡ−金属微粒
子系の共振周波数解析方法を提供する。 【解決手段】 レーザー光（２）をミラー（３）で反
射させた後ビームスプリッター（４）により２つに分岐
し、一方のレーザー光（２Ａ）を、ミラー（３Ａ）で極
僅かに角度を付けて反射させ他方のレーザー光（２Ｂ）
を、位相変調器（５）を通過させた後にミラー（３Ｂ）
で反射させて両レーザー光（２Ａ）および（２Ｂ）をビ
ームスプリッター（４）に戻し、再び合わせたレーザー
光（２Ｃ）をＤＮＡ−金属微粒子系が配置された試料セ
ル（６）に照射して試料内に干渉縞を発生させ、その干
渉縞を走査することにより光の放射圧を金属微粒子に周
期的に働かせて金属属粒子を強制振動させ、金属微粒子
の位置を観測用フォトダイオード（８）により観測し
て、ＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数を解析する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、ＤＮＡ−
金属微粒子系の共振周波数解析方法および共振周波数解
析システムに関するものである。さらに詳しくはこの出
願の発明は、ＤＮＡのハイブリダイゼーションによる１
本鎖から２本鎖への変化を、そのバネ定数の変化として
検出し、さらに共振現象を利用することにより高感度・
高効率・高精度に解析し、かつ試料にダメージを与えず
何度でも繰り返し測定を行うことのできるＤＮＡ−金属
微粒子系の共振周波数解析方法およびそれに用いられる
共振周波数解析システムに関するものである。
金属微粒子系の共振周波数解析方法および共振周波数解
析システムに関するものである。さらに詳しくはこの出
願の発明は、ＤＮＡのハイブリダイゼーションによる１
本鎖から２本鎖への変化を、そのバネ定数の変化として
検出し、さらに共振現象を利用することにより高感度・
高効率・高精度に解析し、かつ試料にダメージを与えず
何度でも繰り返し測定を行うことのできるＤＮＡ−金属
微粒子系の共振周波数解析方法およびそれに用いられる
共振周波数解析システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、ＤＮＡの解析は、
医療やその他様々な分野への貢献が期待されており、特
にＤＮＡを１本鎖から２本鎖に変化させるハイブリダイ
ゼーションの解析はＤＮＡの解析に欠かせないものであ
り、多くの研究者が取り組む課題となっている。
医療やその他様々な分野への貢献が期待されており、特
にＤＮＡを１本鎖から２本鎖に変化させるハイブリダイ
ゼーションの解析はＤＮＡの解析に欠かせないものであ
り、多くの研究者が取り組む課題となっている。
【０００３】現在、ハイブリダイゼーションの検出・解
析には、蛍光プローブを用いたＤＮＡマイクロアレイが
よく用いられており、このＤＮＡマイクロアレイにおい
てはＤＮＡチップにＤＮＡを配列させて解析するのであ
るが、この方法でハイブリダイゼーションを検出するた
めには、ＤＮＡに蛍光分子を添加して励起光を照射しな
ければならず、その際に蛍光分子が壊れてしまうため繰
り返し測定を行うことは不可能であった。したがってＤ
ＮＡマイクロアレイにおいて精度を向上させるためには
測定前にＰＣＲによるＤＮＡ増幅処理が必要不可欠であ
った。
析には、蛍光プローブを用いたＤＮＡマイクロアレイが
よく用いられており、このＤＮＡマイクロアレイにおい
てはＤＮＡチップにＤＮＡを配列させて解析するのであ
るが、この方法でハイブリダイゼーションを検出するた
めには、ＤＮＡに蛍光分子を添加して励起光を照射しな
ければならず、その際に蛍光分子が壊れてしまうため繰
り返し測定を行うことは不可能であった。したがってＤ
ＮＡマイクロアレイにおいて精度を向上させるためには
測定前にＰＣＲによるＤＮＡ増幅処理が必要不可欠であ
った。
【０００４】そこで、この出願の発明は、以上のとおり
の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点
を解消し、ＤＮＡのハイブリダイゼーションによる１本
鎖から２本鎖への変化を、そのバネ定数の変化として検
出しさらに共振現象を利用することにより高感度・高効
率・高精度に解析し、かつ試料にダメージを与えず何度
でも繰り返し測定を行うことのできるＤＮＡ−金属微粒
子系の共振周波数解析方法および共振周波数解析システ
ムを提供することを課題としている。
の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点
を解消し、ＤＮＡのハイブリダイゼーションによる１本
鎖から２本鎖への変化を、そのバネ定数の変化として検
出しさらに共振現象を利用することにより高感度・高効
率・高精度に解析し、かつ試料にダメージを与えず何度
でも繰り返し測定を行うことのできるＤＮＡ−金属微粒
子系の共振周波数解析方法および共振周波数解析システ
ムを提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第１には、１本鎖の
ＤＮＡの一端が基板に結合され他端が金属微粒子に結合
されたＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数を解析する方
法であって、レーザー光をビームスプリッターに入射
し、ビームスプリッターによりレーザー光を２つに分岐
し、一方のレーザー光を、入射光と反射光の光路に極僅
かなずれが生じるようにミラーで反射させてビームスプ
リッターに戻し、他方のレーザー光を、位相変調器を通
過させて周波数シフトを与えた後にミラーで反射させて
ビームスプリッターに戻し、ビームスプリッターにより
再び２本のレーザー光を光路がほぼ一致するように合わ
せ、合わせたレーザー光をＤＮＡ−金属微粒子系が配置
された試料セルに照射して試料内に干渉縞を発生させ、
その干渉縞を走査することにより光の放射圧を金属微粒
子に周期的に働かせて金属属粒子を強制振動させ、さら
に金属微粒子の位置を観測用フォトダイオードにより観
測して、ＤＮＡ先端に結合させた金属微粒子の位置揺ら
ぎの大きさからＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数を解
析することを特徴とするＤＮＡ−金属微粒子系の共振周
波数解析方法を提供する。
の課題を解決するものとして、まず第１には、１本鎖の
ＤＮＡの一端が基板に結合され他端が金属微粒子に結合
されたＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数を解析する方
法であって、レーザー光をビームスプリッターに入射
し、ビームスプリッターによりレーザー光を２つに分岐
し、一方のレーザー光を、入射光と反射光の光路に極僅
かなずれが生じるようにミラーで反射させてビームスプ
リッターに戻し、他方のレーザー光を、位相変調器を通
過させて周波数シフトを与えた後にミラーで反射させて
ビームスプリッターに戻し、ビームスプリッターにより
再び２本のレーザー光を光路がほぼ一致するように合わ
せ、合わせたレーザー光をＤＮＡ−金属微粒子系が配置
された試料セルに照射して試料内に干渉縞を発生させ、
その干渉縞を走査することにより光の放射圧を金属微粒
子に周期的に働かせて金属属粒子を強制振動させ、さら
に金属微粒子の位置を観測用フォトダイオードにより観
測して、ＤＮＡ先端に結合させた金属微粒子の位置揺ら
ぎの大きさからＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数を解
析することを特徴とするＤＮＡ−金属微粒子系の共振周
波数解析方法を提供する。
【０００６】第２には、この出願の発明は、第１の発明
において、金属微粒子が金微粒子であることを特徴とす
るＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析方法を提供す
る。
において、金属微粒子が金微粒子であることを特徴とす
るＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析方法を提供す
る。
【０００７】第３には、この出願の発明は、第１または
２の発明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析方法
に用いられるシステムであって、１）ＤＮＡ−金属微粒
子系に放射圧を与えるレーザー光を発振するレーザー
と、２）レーザー光を反射させるためのミラーと、３）
干渉計を構成するためのビームスプリッターと、４）レ
ーザー光の周波数をシフトさせるための位相変調器と、
５）ＤＮＡ−金属微粒子系が配置された試料セルと、
６）ＤＮＡ−金属微粒子系の照明用レーザーと、７）Ｄ
ＮＡ−金属微粒子系の金属微粒子の位置を観測するため
の観測用フォトダイオードと、から構成されるＤＮＡ−
金属微粒子系の共振周波数解析システムを提供する。
２の発明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析方法
に用いられるシステムであって、１）ＤＮＡ−金属微粒
子系に放射圧を与えるレーザー光を発振するレーザー
と、２）レーザー光を反射させるためのミラーと、３）
干渉計を構成するためのビームスプリッターと、４）レ
ーザー光の周波数をシフトさせるための位相変調器と、
５）ＤＮＡ−金属微粒子系が配置された試料セルと、
６）ＤＮＡ−金属微粒子系の照明用レーザーと、７）Ｄ
ＮＡ−金属微粒子系の金属微粒子の位置を観測するため
の観測用フォトダイオードと、から構成されるＤＮＡ−
金属微粒子系の共振周波数解析システムを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】この出願の発明のＤＮＡ−金属微
粒子系の共振周波数解析方法は、１本鎖のＤＮＡの一端
が基板に結合され他端が金属微粒子に結合されたＤＮＡ
−金属微粒子系の共振周波数を解析する方法であって以
下の手順で行われる。
粒子系の共振周波数解析方法は、１本鎖のＤＮＡの一端
が基板に結合され他端が金属微粒子に結合されたＤＮＡ
−金属微粒子系の共振周波数を解析する方法であって以
下の手順で行われる。
【０００９】たとえば図１に示しているように、まずＹ
ＡＧレーザーなどのレーザー（１）から発振されたレー
ザー光（２）をミラー（３）で反射した後ビームスプリ
ッター（４）に入射し、ビームスプリッター（４）によ
り２つに分岐する。分岐された一方のレーザー光（２
Ａ）を入射光と反射光の光路に極僅かなずれが生じるよ
うにミラー（３Ａ）で反射させてビームスプリッター
（４）に戻し、もう一方のレーザー光（２Ｂ）を、位相
変調器（５）を通過させて周波数シフトを与えた後にミ
ラー（３Ｂ）で反射させてビームスプリッター（４）に
戻す。そして、ビームスプリッター（４）により再びそ
れらレーザー光を光路がほぼ一致するように合わせ、合
わせたレーザー光（２Ｃ）を、ＤＮＡ−金属微粒子系と
してたとえばＤＮＡ−金微粒子系が配置された試料セル
（６）に照射する。
ＡＧレーザーなどのレーザー（１）から発振されたレー
ザー光（２）をミラー（３）で反射した後ビームスプリ
ッター（４）に入射し、ビームスプリッター（４）によ
り２つに分岐する。分岐された一方のレーザー光（２
Ａ）を入射光と反射光の光路に極僅かなずれが生じるよ
うにミラー（３Ａ）で反射させてビームスプリッター
（４）に戻し、もう一方のレーザー光（２Ｂ）を、位相
変調器（５）を通過させて周波数シフトを与えた後にミ
ラー（３Ｂ）で反射させてビームスプリッター（４）に
戻す。そして、ビームスプリッター（４）により再びそ
れらレーザー光を光路がほぼ一致するように合わせ、合
わせたレーザー光（２Ｃ）を、ＤＮＡ−金属微粒子系と
してたとえばＤＮＡ−金微粒子系が配置された試料セル
（６）に照射する。
【００１０】試料セル（６）内で２つのレーザー光（２
Ａ）および（２Ｂ）は、光路がほぼ一致しているが僅か
に光路がずれており、干渉して空間的に変調した光強度
分布（干渉縞）となる。このようにして発生させた干渉
縞は位相変調器（５）で与えたシフト周波数で明暗が変
化するため、それにより発生する放射圧も時間的に変化
する。そして、さらに片方のレーザー光の周波数を僅か
にシフトさせることによりその干渉縞を時間的に走査
し、その走査によって光の放射圧を金微粒子に周期的に
働かせて金微粒子を強制振動させ、Ｈｅ−Ｎｅレーザー
などの照明用レーザー（７）で照射しながらその金微粒
子の位置を観測用フォトダイオード（８）によりナノメ
ートルの精度で観測し、ＤＮＡ先端に結合させた金微粒
子の位置揺らぎの大きさから共振周波数を解析する。こ
のとき、ＤＮＡ−金微粒子系のバネ振り子の周期に放射
圧変調の周期が一致した場合に、振幅が非常に大きくな
り金微粒子の位置揺らぎが大きくなる様子が観測され
る。
Ａ）および（２Ｂ）は、光路がほぼ一致しているが僅か
に光路がずれており、干渉して空間的に変調した光強度
分布（干渉縞）となる。このようにして発生させた干渉
縞は位相変調器（５）で与えたシフト周波数で明暗が変
化するため、それにより発生する放射圧も時間的に変化
する。そして、さらに片方のレーザー光の周波数を僅か
にシフトさせることによりその干渉縞を時間的に走査
し、その走査によって光の放射圧を金微粒子に周期的に
働かせて金微粒子を強制振動させ、Ｈｅ−Ｎｅレーザー
などの照明用レーザー（７）で照射しながらその金微粒
子の位置を観測用フォトダイオード（８）によりナノメ
ートルの精度で観測し、ＤＮＡ先端に結合させた金微粒
子の位置揺らぎの大きさから共振周波数を解析する。こ
のとき、ＤＮＡ−金微粒子系のバネ振り子の周期に放射
圧変調の周期が一致した場合に、振幅が非常に大きくな
り金微粒子の位置揺らぎが大きくなる様子が観測され
る。
【００１１】また、この出願の発明のＤＮＡ−金属微粒
子系の共振周波数解析方法を行うシステムとしては、た
とえば図１に示しているように、ＤＮＡ−金属微粒子系
に放射圧を与えるためのレーザー光を発振するＹＡＧレ
ーザーなどのレーザー（１）と、レーザー光を反射させ
るためのミラー（３）、（３Ａ）、（３Ｂ）と、干渉計
を構成するためのビームスプリッター（４）と、レーザ
ー光の周波数をシフトさせるための位相変調器（５）
と、ＤＮＡ−金属微粒子系が配置された試料セル（６）
と、Ｈｅ−ＮｅレーザーなどのＤＮＡ−金属微粒子系の
照明用レーザー（７）と、ＤＮＡ−金属微粒子系の金属
微粒子の位置を観測するための観測用フォトダイオード
（８）とから構成されるＤＮＡ−金属微粒子系の共振周
波数解析システム（９）を用いることができる。
子系の共振周波数解析方法を行うシステムとしては、た
とえば図１に示しているように、ＤＮＡ−金属微粒子系
に放射圧を与えるためのレーザー光を発振するＹＡＧレ
ーザーなどのレーザー（１）と、レーザー光を反射させ
るためのミラー（３）、（３Ａ）、（３Ｂ）と、干渉計
を構成するためのビームスプリッター（４）と、レーザ
ー光の周波数をシフトさせるための位相変調器（５）
と、ＤＮＡ−金属微粒子系が配置された試料セル（６）
と、Ｈｅ−ＮｅレーザーなどのＤＮＡ−金属微粒子系の
照明用レーザー（７）と、ＤＮＡ−金属微粒子系の金属
微粒子の位置を観測するための観測用フォトダイオード
（８）とから構成されるＤＮＡ−金属微粒子系の共振周
波数解析システム（９）を用いることができる。
【００１２】なおＤＮＡ−金属微粒子系に放射圧を与え
るためのレーザーと照明用のレーザーとしては、波長が
異なるものであれば上記のＹＡＧレーザーとＨｅ−Ｎｅ
レーザーの組み合わせの他どのようなレーザーの組み合
わせであっても良い。たとえば、半導体レーザー、アル
ゴンイオンレーザー、チタンサファイアレーザーなどの
任意の組み合わせが考えられる。またＤＮＡ−金属微粒
子系に放射圧を与えるレーザー光は上記のようにミラー
で反射させた後にビームスプリッターに入射させること
はもちろんのこと、直接ビームスプリッタ−に入射させ
ることも可能である。
るためのレーザーと照明用のレーザーとしては、波長が
異なるものであれば上記のＹＡＧレーザーとＨｅ−Ｎｅ
レーザーの組み合わせの他どのようなレーザーの組み合
わせであっても良い。たとえば、半導体レーザー、アル
ゴンイオンレーザー、チタンサファイアレーザーなどの
任意の組み合わせが考えられる。またＤＮＡ−金属微粒
子系に放射圧を与えるレーザー光は上記のようにミラー
で反射させた後にビームスプリッターに入射させること
はもちろんのこと、直接ビームスプリッタ−に入射させ
ることも可能である。
【００１３】また、ＤＮＡ−金属微粒子系に関しては、
金属微粒子として上記のように金微粒子が好適に用いら
れるが、鉄などの金以外の金属微粒子を用いることもも
ちろん可能である。
金属微粒子として上記のように金微粒子が好適に用いら
れるが、鉄などの金以外の金属微粒子を用いることもも
ちろん可能である。
【００１４】この出願の発明のＤＮＡ−金属微粒子系の
共振周波数解析方法により、ＤＮＡ−金属微粒子系の共
振周波数を解析することによって、ＤＮＡのハイブリダ
イゼーションによる１本鎖から２本鎖への変化をそのバ
ネ定数の変化として検出し、さらに共振現象を利用する
ことにより、ＤＮＡのハイブリダイゼーションを高感度
・高効率・高精度に解析することができる。
共振周波数解析方法により、ＤＮＡ−金属微粒子系の共
振周波数を解析することによって、ＤＮＡのハイブリダ
イゼーションによる１本鎖から２本鎖への変化をそのバ
ネ定数の変化として検出し、さらに共振現象を利用する
ことにより、ＤＮＡのハイブリダイゼーションを高感度
・高効率・高精度に解析することができる。
【００１５】またこの出願の発明のＤＮＡ−金属微粒子
系の共振周波数解析方法は蛍光プローブを使用しないた
め、試料に対してダメージを与えることは一切ない。し
たがって、照明用のレーザー光を十分な強度で照射する
ことが可能となり、また１つのＤＮＡに対して何度でも
繰り返し測定できることから、必要であれば、繰り返し
測定を行うことによってさらに精度を向上させることが
可能となり、精度向上のためにＤＮＡマイクロアレイの
ようにＰＣＲによるＤＮＡ増幅処理を行う必要もない。
系の共振周波数解析方法は蛍光プローブを使用しないた
め、試料に対してダメージを与えることは一切ない。し
たがって、照明用のレーザー光を十分な強度で照射する
ことが可能となり、また１つのＤＮＡに対して何度でも
繰り返し測定できることから、必要であれば、繰り返し
測定を行うことによってさらに精度を向上させることが
可能となり、精度向上のためにＤＮＡマイクロアレイの
ようにＰＣＲによるＤＮＡ増幅処理を行う必要もない。
【００１６】上記のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数
解析方法の原理は以下に示すようなものである。
解析方法の原理は以下に示すようなものである。
【００１７】まず、図２（ａ）に示しているように１本
鎖のプローブＤＮＡ（１０）の一端を基板（１１）に、
他端を金属微粒子（１２）に結合した系は、ＤＮＡを微
弱な「バネ」と考えることができるので、強制振動に対
して調和振動子的な振る舞いをすると考えられる。１本
鎖のプローブＤＮＡ（１０）に、検査の対象となるＤＮ
Ａが結合して２本鎖になると、２重らせん構造の形成に
伴い、ＤＮＡの全体としての長さおよび弾性が変化す
る。
鎖のプローブＤＮＡ（１０）の一端を基板（１１）に、
他端を金属微粒子（１２）に結合した系は、ＤＮＡを微
弱な「バネ」と考えることができるので、強制振動に対
して調和振動子的な振る舞いをすると考えられる。１本
鎖のプローブＤＮＡ（１０）に、検査の対象となるＤＮ
Ａが結合して２本鎖になると、２重らせん構造の形成に
伴い、ＤＮＡの全体としての長さおよび弾性が変化す
る。
【００１８】したがって、１本鎖のプローブＤＮＡ（１
０）に結合した金属微粒子（１２）の位置を測定し、そ
の揺らぎをフーリエ変換することによってパワースペク
トルを求め、さらに周波数応答を解析することによって
ＤＮＡの鎖長変化を検出することが可能となる。
０）に結合した金属微粒子（１２）の位置を測定し、そ
の揺らぎをフーリエ変換することによってパワースペク
トルを求め、さらに周波数応答を解析することによって
ＤＮＡの鎖長変化を検出することが可能となる。
【００１９】ここで、ＤＮＡ−金属微粒子のバネ定数
は、図２（ｂ）に示すレーザー光（１３）を顕微鏡下で
集光した場合に発生する放射圧による「光バネ」と同程
度の値を持つ。したがって、放射圧によってin situで
非破壊・非接触に強制振動を与えることができるのであ
る。
は、図２（ｂ）に示すレーザー光（１３）を顕微鏡下で
集光した場合に発生する放射圧による「光バネ」と同程
度の値を持つ。したがって、放射圧によってin situで
非破壊・非接触に強制振動を与えることができるのであ
る。
【００２０】上記のような原理に基づいて、この出願の
発明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析方法で
は、図３に示すように金属微粒子（１２）とＤＮＡ（１
０）により構成されるバネ振り子に、干渉縞を照射し、
干渉縞の明暗に応じて光の強度が変化するため、空間的
に変調する放射圧を働かせることができる。ここでさら
に片方のレーザー光の周波数を僅かにシフトさせること
により干渉縞を時間的に走査し、そしてレーザー光の周
波数シフトをスキャンし、ばね振り子の振幅を測定する
ことができる。その際、バネ振り子の共振周波数におい
て振幅が大きくなる様子が観測される。上記のように、
この出願の発明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解
析方法は共振現象を利用した測定法であるので、ＤＮＡ
のハイブリダイゼーションを高効率・高感度・高精度な
解析が可能となるのである。
発明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析方法で
は、図３に示すように金属微粒子（１２）とＤＮＡ（１
０）により構成されるバネ振り子に、干渉縞を照射し、
干渉縞の明暗に応じて光の強度が変化するため、空間的
に変調する放射圧を働かせることができる。ここでさら
に片方のレーザー光の周波数を僅かにシフトさせること
により干渉縞を時間的に走査し、そしてレーザー光の周
波数シフトをスキャンし、ばね振り子の振幅を測定する
ことができる。その際、バネ振り子の共振周波数におい
て振幅が大きくなる様子が観測される。上記のように、
この出願の発明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解
析方法は共振現象を利用した測定法であるので、ＤＮＡ
のハイブリダイゼーションを高効率・高感度・高精度な
解析が可能となるのである。
【００２１】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定される
ものではなく、細部については様々な態様が可能である
ことは言うまでもない。
し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定される
ものではなく、細部については様々な態様が可能である
ことは言うまでもない。
【００２２】
【実施例】＜実施例１＞図１に示す、ＤＮＡ−金属微粒
子系に放射圧を与えるためのレーザー光を発振するＹＡ
Ｇレーザー（１）と、レーザー光を反射させるためのミ
ラー（３）、（３Ａ）、（３Ｂ）と、干渉計を構成する
ビームスプリッター（４）と、レーザー光の周波数をシ
フトさせるための位相変調器（５）と、ＤＮＡ−金微粒
子系としてＤＮＡ−金微粒子系が配置された試料セル
（６）と、ＤＮＡ−金属微粒子系の照明用レーザーであ
るＨｅ−Ｎｅレーザー（７）と、ＤＮＡ−金属微粒子系
の金属微粒子の位置を観測するための観測用フォトダイ
オード（８）とから構成されるＤＮＡ−金属微粒子系の
共振周波数解析システム（９）を用いて、この出願の発
明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析方法により
ＤＮＡ−金微粒子系におけるＤＮＡのハイブリダイゼー
ションの検出・解析を試みた。
子系に放射圧を与えるためのレーザー光を発振するＹＡ
Ｇレーザー（１）と、レーザー光を反射させるためのミ
ラー（３）、（３Ａ）、（３Ｂ）と、干渉計を構成する
ビームスプリッター（４）と、レーザー光の周波数をシ
フトさせるための位相変調器（５）と、ＤＮＡ−金微粒
子系としてＤＮＡ−金微粒子系が配置された試料セル
（６）と、ＤＮＡ−金属微粒子系の照明用レーザーであ
るＨｅ−Ｎｅレーザー（７）と、ＤＮＡ−金属微粒子系
の金属微粒子の位置を観測するための観測用フォトダイ
オード（８）とから構成されるＤＮＡ−金属微粒子系の
共振周波数解析システム（９）を用いて、この出願の発
明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析方法により
ＤＮＡ−金微粒子系におけるＤＮＡのハイブリダイゼー
ションの検出・解析を試みた。
【００２３】その結果、ＤＮＡのハイブリダイゼーショ
ンによる１本鎖から２本鎖への変化をそのバネ定数の変
化として検出し、さらに共振現象を利用することによ
り、ＤＮＡのバイブリダイゼーションを高感度・高効率
・高精度に解析することができた。
ンによる１本鎖から２本鎖への変化をそのバネ定数の変
化として検出し、さらに共振現象を利用することによ
り、ＤＮＡのバイブリダイゼーションを高感度・高効率
・高精度に解析することができた。
【００２４】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、ＤＮＡのハイブリダイゼーションを高感
度・高効率・高精度に解析することが可能となるＤＮＡ
−金属微粒子系の共振周波数解析方法および共振周波数
解析システムが提供され、ＤＮＡ診断等に大きく貢献す
ることが期待できる。
発明によって、ＤＮＡのハイブリダイゼーションを高感
度・高効率・高精度に解析することが可能となるＤＮＡ
−金属微粒子系の共振周波数解析方法および共振周波数
解析システムが提供され、ＤＮＡ診断等に大きく貢献す
ることが期待できる。
【図１】この発明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数
解析方法を実施するための共振周波数解析システムの構
成を例示した概略図である。
解析方法を実施するための共振周波数解析システムの構
成を例示した概略図である。
【図２】この発明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数
解析方法の原理を例示した概念図である。
解析方法の原理を例示した概念図である。
【図３】この発明のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数
解析方法の原理を例示した他の概念図である。
解析方法の原理を例示した他の概念図である。
１ ＹＡＧレーザ
２ レーザー光
３、３Ａ、３Ｂ ミラー
４ ビームスプリッタ−
５ 位相変調器
６ 試料セル
７ 照明用レーザー
８ 観測用フォトダイオード
９ ＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析システム
１０ ＤＮＡ
１１ 基板
１２ 金属微粒子
１３ レーザー光
１４ 放射圧
─────────────────────────────────────────────────────
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 33/483 Ｇ０１Ｎ 33/483 Ｃ
33/566 33/566
(72)発明者 堀田 純一
北海道札幌市北区北22条西９丁目 ２番17
号
Ｆターム(参考） 2G045 AA35 DA13 FA12 FB02 GC11
JA07
2G047 AA04 AC13 BA04 BC04 BC20
CA04 DB02 EA05 EA10 EA12
EA19 GD00 GD01
2G059 AA01 AA05 BB12 CC16 EE09
EE11 GG01 GG03 GG06 JJ13
JJ18 JJ22 KK01 KK03
2G064 AB11 BC06 BC24 BC32 CC41
Claims (3)
- 【請求項１】 １本鎖のＤＮＡの一端が基板に結合され
他端が金属微粒子に結合されたＤＮＡ−金属微粒子系の
共振周波数を解析する方法であって、レーザー光をビー
ムスプリッターに入射し、ビームスプリッターによりレ
ーザー光を２つに分岐し、一方のレーザー光を、入射光
と反射光の光路に極僅かなずれが生じるようにミラーで
反射させてビームスプリッターに戻し、他方のレーザー
光を、位相変調器を通過させて周波数シフトを与えた後
にミラーで反射させてビームスプリッターに戻し、ビー
ムスプリッターにより再び２本のレーザー光を光路がほ
ぼ一致するように合わせ、合わせたレーザー光をＤＮＡ
−金属微粒子系が配置された試料セルに照射して試料内
に干渉縞を発生させ、その干渉縞を走査することにより
光の放射圧を金属微粒子に周期的に働かせて金属微粒子
を強制振動させ、さらに金属微粒子の位置を観測用フォ
トダイオードにより観測して、ＤＮＡ先端に結合させた
金属微粒子の位置揺らぎの大きさからＤＮＡ−金属微粒
子系の共振周波数を解析することを特徴とするＤＮＡ−
金属微粒子系の共振周波数解析方法。 - 【請求項２】 金属微粒子が金微粒子であることを特徴
とする請求項１に記載のＤＮＡ−金属微粒子系の共振周
波数解析方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のＤＮＡ−金属
微粒子系の共振周波数解析方法に用いられるシステムで
あって、 １）ＤＮＡ−金属微粒子系に放射圧を与えるレーザー光
を発振するレーザーと、 ２）レーザー光を反射させるためのミラーと、 ３）干渉計を構成するためのビームスプリッターと、 ４）レーザー光の周波数をシフトさせるための位相変調
器と、 ５）ＤＮＡ−金属微粒子系が配置された試料セルと、 ６）ＤＮＡ−金属微粒子系の照明用レーザーと、 ７）ＤＮＡ−金属微粒子系の金属微粒子の位置を観測す
るための観測用フォトダイオードと、 から構成されるＤＮＡ−金属微粒子系の共振周波数解析
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002158126A JP3598301B2 (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Ｄｎａ−金属微粒子系の共振周波数解析方法および共振周波数解析システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002158126A JP3598301B2 (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Ｄｎａ−金属微粒子系の共振周波数解析方法および共振周波数解析システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003344402A true JP2003344402A (ja) | 2003-12-03 |
| JP3598301B2 JP3598301B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=29773618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002158126A Expired - Fee Related JP3598301B2 (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Ｄｎａ−金属微粒子系の共振周波数解析方法および共振周波数解析システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3598301B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010125844A1 (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | 国立大学法人大阪大学 | 変位測定装置及び変位測定方法 |
-
2002
- 2002-05-30 JP JP2002158126A patent/JP3598301B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010125844A1 (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | 国立大学法人大阪大学 | 変位測定装置及び変位測定方法 |
| JP5172011B2 (ja) * | 2009-04-30 | 2013-03-27 | 国立大学法人大阪大学 | 変位測定装置及び変位測定方法 |
| US8804130B2 (en) | 2009-04-30 | 2014-08-12 | Osaka University | Displacement measuring device and displacement measuring method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3598301B2 (ja) | 2004-12-08 |
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