JP2008157916A - Water-bearing sheet used in specific detection of substance to be inspected using photocurrent, detection method using the sheet, sensor unit and measuring instrument - Google Patents

Water-bearing sheet used in specific detection of substance to be inspected using photocurrent, detection method using the sheet, sensor unit and measuring instrument Download PDF

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Makoto Totsugi
允 戸次
Hitoshi Ohara
仁 大原
Shuji Sonezaki
修司 曾根▲崎▼
Yoshimasa Yamana
良正 山名
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolyte medium which significantly simplifies apparatus structure and detection procedure in the specific detection of a substance to be inspected, using the photocurrent produced by the optical excitation of a sensitizing dye and has detection sensitivity equal to that when an electrolytic liquid is used. <P>SOLUTION: A water-bearing sheet used as the electrolyte medium in a specific detection of the substance to be inspected by using the photocurrent produced by the optical excitation of the sensitizing dye is disclosed. This water-bearing sheet contains a water-bearing base material and the electrolyte contained in the water-bearing base material. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

発明の分野
本発明は、光電流を用いて、核酸、外因性内分泌攪乱物質、抗原等の特異的結合性を有する被検物質を特異的に検出する際に電解質媒体として電解液の代わりに使用可能な吸水性シート、それを用いた検出方法、センサユニット、および測定装置に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention is used in place of an electrolytic solution as an electrolyte medium when specifically detecting a test substance having specific binding properties such as a nucleic acid, an exogenous endocrine disrupting substance, and an antigen using a photocurrent. The present invention relates to a possible water absorbent sheet, a detection method using the same, a sensor unit, and a measuring apparatus.

生体試料中のDNAを解析する遺伝子診断法が、各種病気の新たな予防および診断法として、有望視されている。このようなDNA解析を簡便かつ正確に行う技術として、被検体DNAを、これと相補的な塩基配列を有し、かつ蛍光物質を標識されたDNAプローブとハイブリダイズさせ、その際の蛍光シグナルを検出する、DNAの分析方法が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。この方法にあっては、ハイブリダイゼーションによる二本鎖DNAの形成を色素の蛍光により検出する。   Gene diagnosis methods for analyzing DNA in biological samples are promising as new prevention and diagnosis methods for various diseases. As a technique for performing such DNA analysis simply and accurately, a sample DNA is hybridized with a DNA probe having a complementary base sequence and a fluorescent substance and labeled with a fluorescent signal. Methods for analyzing DNA to be detected are known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In this method, the formation of double-stranded DNA by hybridization is detected by fluorescence of the dye.

また、増感色素の光励起により生じる光電流を用いて被検物質(DNA、蛋白などの生体分子)を特異的に検出する方法も提案されている(例えば、特許文献3および非特許文献1参照)。このような検出方法は電解液を満たしたセンサユニットを用いて行われている。   In addition, a method for specifically detecting a test substance (biomolecule such as DNA or protein) using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye has also been proposed (see, for example, Patent Document 3 and Non-Patent Document 1). ). Such a detection method is performed using a sensor unit filled with an electrolytic solution.

一方、酵素の増減を電気信号に変換する酸素電極を用いたマイクロバイオセンサにおいては、電解液含有体としてアガロースのようなゲルを用いることが知られている(例えば、特許文献4参照)。   On the other hand, in a micro biosensor using an oxygen electrode that converts an increase / decrease of an enzyme into an electrical signal, it is known to use a gel such as agarose as an electrolyte solution-containing body (for example, see Patent Document 4).

特開平7−107999号公報JP-A-7-107999 特開平11−315095号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-315095 特開2006−119111号公報JP 2006-119111 A 特公平5−84860号公報Japanese Patent Publication No. 5-84860 中村他「光電変換による新しいDNA二本鎖検出法」(日本化学会講演予稿集Vol.81ST nO.2(2002)第947頁Nakamura et al. "New DNA double strand detection method by photoelectric conversion" (Proceedings of the Chemical Society of Japan Vol.81ST nO.2 (2002), p. 947)

上述したように光電流を用いて被検物質(DNA、蛋白などの生体分子)を特異的に検出する際、これまでは電解液を満たしたセンサユニットを用いて行われていた。しかしこの場合センサユニットの液漏れ、センサユニット内への送液に時間がかかる、構成が複雑である送液機構を検出装置に保持させる必要がある、送液機構を保持することにより検出装置が大型となるなどの問題があった。 As described above, when a test substance (biomolecules such as DNA and protein) is specifically detected using a photocurrent, it has so far been performed using a sensor unit filled with an electrolytic solution. However, in this case, the sensor unit leaks liquid, it takes time to feed liquid into the sensor unit, and it is necessary to hold the liquid feeding mechanism having a complicated structure in the detection device. There was a problem of becoming large.

本発明は、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出において、装置構造および検出手順を大幅に簡素化するとともに、光電流を精度よく検出することができる電解質媒体及びその検出方法を提供することを目的としている。   In the specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye, the present invention greatly simplifies the device structure and detection procedure, and can also detect the photocurrent with high accuracy. And it aims at providing the detection method.

本発明者らは、今般、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出において電解質媒体として電解液の代わりに吸水性シートを使用することができ、それにより装置構造および検出手順を大幅に簡素化できるとの知見を得た。また、吸水性シートを使用した場合、電解液を使用した場合と同等の検出感度及び検出精度が得られるとの知見も得た。   The present inventors can now use a water-absorbent sheet instead of an electrolyte as an electrolyte medium in the specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye, whereby the device structure And we have found that the detection procedure can be greatly simplified. Moreover, the knowledge that the detection sensitivity and detection accuracy equivalent to the case where an electrolyte solution was used was obtained when a water absorbing sheet was used was also obtained.

すなわち、本発明による吸水性シートは、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出において電解質媒体として用いられる吸水性シートであって、
吸水性基材と、
該吸水性基材中に含有される電解質と
を含んでなるものである。
That is, the water absorbent sheet according to the present invention is a water absorbent sheet used as an electrolyte medium in specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
A water absorbent substrate,
And an electrolyte contained in the water-absorbing substrate.

また、本発明による、光電流を用いた被検物質の特異的検出方法は、
被検物質が直接または間接的に特異的に結合したプローブ物質を表面に備え、かつ該結合により増感色素が固定されてなる作用電極と、対電極とを上記吸水性シートに接触させ、前記作用電極に光を照射して前記増感色素を光励起させ、該光励起された増感色素から前記作用電極への電子移動に起因して前記作用電極と前記対電極との間に流れる光電流を検出すること
を含んでなるものである。
Further, the specific detection method of a test substance using photocurrent according to the present invention is as follows:
A working electrode comprising a probe substance to which a test substance is directly or indirectly specifically bound, and a sensitizing dye fixed by the binding, and a counter electrode are brought into contact with the water absorbent sheet, Light is applied to the working electrode to photoexcite the sensitizing dye, and a photocurrent flowing between the working electrode and the counter electrode due to electron transfer from the photoexcited sensitizing dye to the working electrode is generated. Detecting.

さらに、本発明の第一の態様による、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられるセンサユニットは、
作用電極と、
前記電極と対向して設けられる対電極と、
前記作用電極および前記対電極の間に挟持される、上記吸水性シートと
を備えてなり、前記作用電極および前記対電極の各電極表面が前記吸水性シートと接触してなるものである。
Furthermore, according to the first aspect of the present invention, a sensor unit used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
A working electrode;
A counter electrode provided opposite to the electrode;
The water-absorbing sheet is sandwiched between the working electrode and the counter electrode, and each electrode surface of the working electrode and the counter electrode is in contact with the water-absorbing sheet.

また、本発明の第二の態様による、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられるセンサユニットは、
作用電極および対電極がパターニングされてなる電極ユニットと、
前記電極ユニットと対向して設けられる対向部材と、
前記作用電極および前記対電極の間に挟持される、上記吸水性シートと
を備えてなり、前記作用電極および前記対電極の各電極表面が前記吸水性シートと接触してなるものである。
Further, according to the second aspect of the present invention, a sensor unit used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
An electrode unit in which a working electrode and a counter electrode are patterned;
A facing member provided facing the electrode unit;
The water-absorbing sheet is sandwiched between the working electrode and the counter electrode, and each electrode surface of the working electrode and the counter electrode is in contact with the water-absorbing sheet.

さらに、本発明による、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられる測定装置は、
上記センサユニットと、
前記作用電極に光を照射するための光源と、
前記作用電極と前記対電極との間を流れる電流を測定する電流計と
を備えたものである。
Furthermore, the measuring apparatus used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye according to the present invention,
The sensor unit;
A light source for irradiating the working electrode with light;
And an ammeter for measuring a current flowing between the working electrode and the counter electrode.

本発明によれば、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出において、装置構造および検出手順を大幅に簡素化することができる。   According to the present invention, the apparatus structure and detection procedure can be greatly simplified in specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye.

吸水性シート
本発明による吸水性シートは、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出において電解質媒体として用いられるシート状の吸水性基材である。そして、この吸水性シートは、吸水性基材と、吸水性基材中に含有される電解質とを含んでなる。電解質は吸水性基材中を自由に移動して増感色素、作用電極、および対電極との間で電子の授受に関与できる。したがって、吸水性シートを作用電極および対電極の間に挟持させ、各電極表面を吸水性シートと接触させておくことで、作用電極と対電極との間で、増感色素の光励起により生じる光電流が流れることができる。この吸水性シートは、電解質媒体という点では従来使用されている電解液と同じであるが、単独で取り扱うことが可能なシート状物であるため、作用電極と対極の間に容易に挟み込んだり、取り外したり、あるいは持ち運んだりすることができ、その結果、装置構造および検出手順を大幅に簡素化できる。これは、作用電極と対電極との間に電解液を充填して行われる従来法において、電解液を送液する機構(例えばポンプ、バルブ、およびそれらの制御機構)、液漏れ防止機構(例えばパッキン)、および電解液の廃液処理といった複雑な機構ないし工程が必要とされ、そのためコストの増大および装置の大型化を招いていたという実情に照らせば、極めて大きな利点であると言える。また、吸水性シートの使用により電解液を送液するための時間が不要となるため、作用電極と対電極との間に吸水性シートを挟むだけで、即座に測定に付することができるため、測定時間も短縮される。
Water-absorbing sheet The water-absorbing sheet according to the present invention is a sheet-like water-absorbing substrate used as an electrolyte medium in specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye. And this water absorbing sheet comprises a water absorbing substrate and an electrolyte contained in the water absorbing substrate. The electrolyte can freely move in the water-absorbing substrate and participate in the transfer of electrons between the sensitizing dye, the working electrode, and the counter electrode. Therefore, light generated by photoexcitation of the sensitizing dye between the working electrode and the counter electrode can be obtained by sandwiching the water absorbing sheet between the working electrode and the counter electrode and keeping the surface of each electrode in contact with the water absorbing sheet. A current can flow. This water-absorbing sheet is the same as the electrolytic solution conventionally used in terms of the electrolyte medium, but because it is a sheet-like material that can be handled alone, it can be easily sandwiched between the working electrode and the counter electrode, It can be removed or carried, so that the device structure and detection procedure can be greatly simplified. This is a conventional method in which an electrolytic solution is filled between a working electrode and a counter electrode, and a mechanism for feeding the electrolytic solution (for example, a pump, a valve, and a control mechanism thereof), a liquid leakage prevention mechanism (for example, In light of the fact that complicated mechanisms or processes such as packing) and waste solution treatment of the electrolyte are required, this has led to an increase in cost and an increase in the size of the apparatus. In addition, the use of a water-absorbing sheet eliminates the need for time to send the electrolyte solution, so that the measurement can be immediately performed by simply sandwiching the water-absorbing sheet between the working electrode and the counter electrode. Measurement time is also shortened.

本発明の好ましい態様によれば、吸水性シートは、20質量%以上300質量%以下の溶媒含有率を有するのが好ましく、より好ましくは30質量%以上200質量%であり、さらに好ましくは40質量%以上200質量%以下である。このような溶媒含有率であると、光電流を検出した際に高い光電流を検出することができ、検出感度が向上する。溶媒含有率は(1mm 辺りの溶媒含有量〔g〕)/(吸水性基材の密度〔g/mm〕)より求める。なお、ここで言う溶媒含有率は光電流を検出する際の吸水性シートの溶媒含有率であって、後述するように、保管時に上記溶媒含有率を満たしていなくてもよい。 According to a preferred embodiment of the present invention, the water absorbent sheet preferably has a solvent content of 20% by mass or more and 300% by mass or less, more preferably 30% by mass or more and 200% by mass, and further preferably 40% by mass. % To 200% by mass. When the solvent content is such, a high photocurrent can be detected when the photocurrent is detected, and the detection sensitivity is improved. The solvent content is determined from (solvent content per 1 mm 3 [g]) / (density of water-absorbing substrate [g / mm 3 ]). In addition, the solvent content rate said here is a solvent content rate of the water absorbing sheet at the time of detecting a photocurrent, Comprising: As mentioned later, the said solvent content rate does not need to be satisfy | filled at the time of storage.

本発明の吸水性シートの形態としては、作用電極および対電極との良好な密着性が確保されるように各電極との接触部分が平滑平面とされているのが好ましい。したがって、作用電極と対極との間に挟み込んで使用する場合には、密着性に影響しないように均一な厚みを有する形態とするのが好ましい。一方、作用電極および対電極が同一平面状にパターニングされてなる電極ユニットを使用する場合には、少なくとも電極ユニットと接触する片側面のみが平滑平面とされていればよく、厚さや厚さの均一性は特段問題とならない。   As a form of the water-absorbent sheet of the present invention, it is preferable that the contact portion with each electrode is a smooth plane so as to ensure good adhesion with the working electrode and the counter electrode. Therefore, when sandwiching and using between a working electrode and a counter electrode, it is preferable to set it as the form which has uniform thickness so that adhesiveness may not be affected. On the other hand, when using an electrode unit in which the working electrode and the counter electrode are patterned on the same plane, it is sufficient that at least one side contacting the electrode unit is a smooth plane, and the thickness and thickness are uniform. Sex is not a particular problem.

本発明の好ましい態様によれば、吸水性シートは0.01〜10mmの厚さを有するのが好ましく、より好ましくは0.1〜3mmの厚さを有する。このような厚さであると吸水性シートを単独で取り扱うのに適した強度が得られやすいので、作用電極と対極の間に容易に挟み込んだり、取り外したりでき、あるいは持ち運んだりすることができ、その結果、センサユニット構造および検出手順を大幅に簡素化できる。また、光電流測定に悪影響を与えることもない。   According to a preferred embodiment of the present invention, the water absorbent sheet preferably has a thickness of 0.01 to 10 mm, more preferably 0.1 to 3 mm. With such a thickness, it is easy to obtain strength suitable for handling the water-absorbent sheet alone, so it can be easily sandwiched between the working electrode and the counter electrode, removed, or carried. As a result, the sensor unit structure and detection procedure can be greatly simplified. Moreover, it does not adversely affect the photocurrent measurement.

本発明において吸水性基材は、綿、麻、ウール、絹、セルロースなど天然繊維、ろ紙、製紙などに用いられるパルプ繊維、レーヨンなどの再生繊維、ろ紙などに用いられるガラス繊維、フェルト、スポンジなどに用いられる合成繊維、から選択される少なくとも一種の繊維を含んでなるのが好ましく、適度な強度、含水量、電極への密着性を示す吸水性基材であれば限定されない。なお、本発明の吸水性基材に用いる繊維の加工方法は特定の加工方法に限定されない。本発明においては、測定前の操作において電極に吸水性基材を接触させる工程を有する。吸水性基材にはこのような取り扱い時に破損しにくい性質を備えていることが求められる。したがって、繊維を含んでなる吸水性基材は適度な強度を有するため、好適に利用できる。   In the present invention, the water-absorbing substrate includes natural fibers such as cotton, hemp, wool, silk and cellulose, pulp fibers used for filter paper and papermaking, regenerated fibers such as rayon, glass fibers used for filter paper, felt, sponge and the like. It is preferable to contain at least one kind of fiber selected from the synthetic fibers used in the present invention, and there is no limitation as long as it is a water-absorbing base material that exhibits moderate strength, moisture content, and adhesion to the electrode. In addition, the processing method of the fiber used for the water absorbing base material of the present invention is not limited to a specific processing method. In this invention, it has the process of making a water absorbing base material contact the electrode in operation before a measurement. The water-absorbing substrate is required to have such a property that it is not easily damaged during handling. Therefore, since the water-absorbing substrate comprising fibers has an appropriate strength, it can be suitably used.

本発明の好ましい態様によれば、吸水性基材の好ましい例としては、ろ紙、メンブレンフィルター、ガラスフィルター、ろ布などが挙げられ、より好ましくはろ紙、メンブレンフィルターである。   According to a preferred embodiment of the present invention, preferred examples of the water-absorbing substrate include filter paper, membrane filter, glass filter, filter cloth and the like, and more preferably filter paper and membrane filter.

本発明において電解質は、繊維マトリクス中を自由に移動して増感色素、作用電極、および対電極との間で電子の授受に関与できるものであれば限定されず、幅広い種類の電解質が使用可能である。好ましい電解質は、光照射により励起された色素に電子を供与するための還元剤(電子供与剤)として機能できる物質であり、そのような物質の例としては、ヨウ化ナトリウム(NaI)、ヨウ化カリウム(KI)、ヨウ化カルシウム(CaI)、ヨウ化リチウム(LiI)、ヨウ化アンモニウム(NHI)、テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)、チオ硫酸ナトリウム(Na)、亜硫酸ナトリウム(NaSO)、ヒドロキノン、K[Fe(CN)]・3HO、フェロセン−1,1’−ジカルボン酸、フェロセンカルボン酸、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)、トリエチルアミン、チオシアネートアンモニウム、ヒドラジン(N)、アセトアルデヒド(CHCHO)、N,N,N’,N’−テトラメチル−p−フェニレンジアミン二塩酸塩(TMPD)、L−アスコルビン酸、亜テルル酸ナトリウム(NaTeO)、塩化鉄(II)四水和物(FeCl・4HO)、EDTA、システイン、トリエタノールアミン、トリプロピルアミン、ヨウ素を含むヨウ化リチウム(I/LiI)、トリス(2-クロロエチル)リン酸塩(TCEP)、ジチオスレイトール(DTT)、2−メルカプトエタノール、2−メルカプトエタノールアミン、二酸化チオ尿素、(COOH)、HCHO、およびこれらの組合せが挙げられ、より好ましくは、NaI、KI、CaI、LiI、NHI、テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)、チオ硫酸ナトリウム(Na)、および亜硫酸ナトリウム(NaSO)、およびこれらの混合物であり、さらに好ましくは、テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)である。 In the present invention, the electrolyte is not limited as long as it can freely move in the fiber matrix and participate in the exchange of electrons between the sensitizing dye, the working electrode, and the counter electrode, and a wide variety of electrolytes can be used. It is. A preferable electrolyte is a substance that can function as a reducing agent (electron donor) for donating an electron to a dye excited by light irradiation. Examples of such a substance include sodium iodide (NaI), iodide Potassium (KI), calcium iodide (CaI 2 ), lithium iodide (LiI), ammonium iodide (NH 4 I), tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3) ), sodium sulfite (Na 2 SO 3), hydroquinone, K 4 [Fe (CN) 6] · 3H 2 O, ferrocene-1,1'-dicarboxylic acid, ferrocene carboxylic acid, hydrogen sodium borohydride (NaBH 4), Triethylamine, ammonium thiocyanate, hydrazine (N 2 H 4 ), acetaldehyde (CH 3 CHO ), N, N, N ′, N′-tetramethyl-p-phenylenediamine dihydrochloride (TMPD), L-ascorbic acid, sodium tellurite (Na 2 TeO 3 ), iron (II) chloride tetrahydrate Product (FeCl 2 .4H 2 O), EDTA, cysteine, triethanolamine, tripropylamine, iodine-containing lithium iodide (I / LiI), tris (2-chloroethyl) phosphate (TCEP), dithiothreitol (DTT), 2-mercaptoethanol, 2-mercaptoethanol amine, thiourea dioxide, (COOH) 2, HCHO, and include those combinations, more preferably, NaI, KI, CaI 2, LiI, NH 4 I , tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3) , and nitrous Sodium acid (Na 2 SO 3), and a mixture thereof, more preferably tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I).

本発明の好ましい態様によれば、本発明の吸水性シートは、(1)所望のシート形状に加工し、電解液に浸漬した後、使用する、あるいは(2)所望のシート形状に加工し、電解液に浸漬し、乾燥させた後、使用直前に溶媒を添加して使用することもできる。   According to a preferred aspect of the present invention, the water-absorbent sheet of the present invention is (1) processed into a desired sheet shape and immersed in an electrolytic solution before use, or (2) processed into a desired sheet shape, After immersing in an electrolytic solution and drying, a solvent may be added and used immediately before use.

本発明に用いる溶媒は、非プロトン性溶媒、プロトン性溶媒、またはそれらの混合物である。すなわち、水を主体に緩衝液成分を混合した極性溶媒系のものや、非プロトン性の極性溶媒を用いることができる。非プロトン性の極性溶媒としては、アセトニトリルなどのニトリル類、炭酸プロピレンや炭酸エチレンなどのカーボネート類、1,3−ジメチルイミダゾリノンや3−メチルオキサゾリノン、ジアルキルイミダゾリウム塩などの複素環化合物やジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホランなどを用いることができる。電解質媒体に含まれる溶媒は、複数の種類を混合して用いることができ、実使用上、検出対象に応じて溶媒組成を適宜変更可能である。例えば、特に、電解質を、酸化された状態の増感色素に電子を供給しうる塩からなるもの、具体的にはIを含まないヨウ化化合物からなるものとし、上記の非プロトン性極性溶媒を使うことで、微弱な電流値の差を精度よく検出することができ、SNPの判定に有効である。また、タンパク質の測定には、緩衝液を主体とすることで、蛋白質の結合の保持と陰イオンの還元能力の低下を抑制し、精度よい検出が可能となる。 The solvent used in the present invention is an aprotic solvent, a protic solvent, or a mixture thereof. That is, a polar solvent system mainly containing water and a buffer solution component or an aprotic polar solvent can be used. Examples of aprotic polar solvents include nitriles such as acetonitrile, carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, heterocyclic compounds such as 1,3-dimethylimidazolinone, 3-methyloxazolinone, and dialkylimidazolium salts. Dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane and the like can be used. A plurality of types of solvents contained in the electrolyte medium can be mixed and used, and in actual use, the solvent composition can be appropriately changed according to the detection target. For example, in particular, the electrolyte is made of a salt that can supply electrons to an oxidized sensitizing dye, specifically, an iodide compound that does not contain I 2 , and the above aprotic polar solvent By using, it is possible to accurately detect a weak difference in current value, which is effective in determining the SNP. In protein measurement, the use of a buffer as a main component suppresses retention of protein binding and reduction in anion reduction ability, and enables accurate detection.

センサユニットおよび測定装置
本発明の吸水性シートを用いることにより、構造が大幅に簡素化された安価でかつ小型のセンサユニットないし測定装置を構築することができる。これは、吸水性シートの使用により、作用電極と対電極との間に電解液を充填して行われる従来法において必要とされていた、電解液を送液する機構(例えばポンプ、バルブ、およびそれらの制御機構)、液漏れ防止機構(例えばパッキン)、および電解液の廃液処理といった複雑な機構ないし工程が不要となるためである。
Sensor unit and measuring device By using the water-absorbent sheet of the present invention, an inexpensive and small-sized sensor unit or measuring device having a greatly simplified structure can be constructed. This is due to the use of a water-absorbing sheet, and a mechanism for feeding an electrolyte solution (for example, a pump, a valve, and the like) required in a conventional method performed by filling an electrolyte solution between a working electrode and a counter electrode. This is because complicated mechanisms or processes such as those control mechanisms, a liquid leakage prevention mechanism (for example, packing), and a waste liquid treatment of the electrolytic solution are unnecessary.

本発明の第一の態様によるセンサユニットは、作用電極と、電極と対向して設けられる対電極と、作用電極および対電極の間に挟持される吸水性シートとを備えてなり、作用電極および対電極の各電極表面が吸水性シートと接触してなるものである。すなわち、作用電極の表側(被検物質が固定化されている側)と対電極の導電面(白金など)が対向し、吸水性シートと接触する配置になっている。図1に第一の態様によるセンサユニットの断面図よび分解図を示す。図1に示されるセンサユニット10にあっては、作用電極11が対電極12の上方に位置し、作用電極11および対電極12の間に吸水性シート13が挟持される。また、センサユニット10は、対電極12を支持する支持基材14を備える。センサユニット10の最上部には、支持基材14に向かって、作用電極11、吸水性シート13、および対電極12を互いに密着させるように下方に押さえる押さえ部材15が設けられる。本発明のセンサユニットにあっては、各部品が積み上げられる順序は図示例に限定されず、図1に示される順序と逆の順序で上下逆さとなるように積み上げられてもよく、この場合には、作用電極を支持する支持基材と、支持基材に向けて、対電極、吸水性シート、および作用電極を互いに密着させるように押さえる押さえ部材とがさらに設けられる構成とすればよい。
また、図示例では各部材が水平に配置されているが、各部材を立てた状態で配置してもよい。押さえ部材15には、光励起のための光を通すための開口部または透光部をさらに備えてなるのが好ましい。
The sensor unit according to the first aspect of the present invention includes a working electrode, a counter electrode provided to face the electrode, a working electrode and a water absorbent sheet sandwiched between the counter electrode, and the working electrode and Each electrode surface of the counter electrode is in contact with the water absorbent sheet. That is, the front side of the working electrode (the side on which the test substance is immobilized) and the conductive surface (platinum or the like) of the counter electrode face each other and are in contact with the water absorbent sheet. FIG. 1 shows a sectional view and an exploded view of the sensor unit according to the first embodiment. In the sensor unit 10 shown in FIG. 1, the working electrode 11 is positioned above the counter electrode 12, and the water absorbent sheet 13 is sandwiched between the working electrode 11 and the counter electrode 12. The sensor unit 10 includes a support base material 14 that supports the counter electrode 12. On the uppermost part of the sensor unit 10, a pressing member 15 is provided that presses down the working electrode 11, the water absorbent sheet 13, and the counter electrode 12 toward each other toward the support base material 14. In the sensor unit of the present invention, the order in which the components are stacked is not limited to the illustrated example, and may be stacked so as to be upside down in the reverse order shown in FIG. May be configured to further include a supporting substrate that supports the working electrode and a pressing member that presses the counter electrode, the water-absorbing sheet, and the working electrode toward each other toward the supporting substrate.
Moreover, although each member is arrange | positioned horizontally in the example of illustration, you may arrange | position in the state which stood up each member. It is preferable that the pressing member 15 further includes an opening or a light transmitting portion for allowing light for light excitation to pass through.

本発明の第二の態様によるセンサユニットは、作用電極および対電極が同一平面上にパターニングされてなる電極ユニットと、作用電極および対電極の各電極表面に接触して設けられる吸水性シートとを備えてなる。図2〜4に第二の態様によるセンサユニットの断面図および分解図を示す。図2に示されるセンサユニット20にあっては、電極ユニット21と対向して対向部材22が設けられ、電極ユニット21および対向部材22の間に吸水性シート23が挟持される。すなわち、対向部材22上に置かれた吸水性シート23上に、被検物質を固定化した側が下になるように電極ユニット21が配置される。また、センサユニット20には、対向部材22に向けて、電極ユニット21および吸水性シート23を互いに密着させるように押さえる押さえ部材24が設けられる。一方、図3に示されるセンサユニット30にあっては、電極ユニット31には電極ユニットを支持する支持基材34がさらに設けられ、対向部材32が、支持基材34に向けて、吸水性シート33および電極ユニット31を互いに密着させるように押さえる押さえ部材として機能する。すなわち、支持基材34上に、被検物質を固定化した側が上になるように電極ユニット31が置かれ、電極ユニット31上に吸水性シート33が配置される。本発明のセンサユニットにあっては、各部品が積み上げられる順序は図示例に限定されず、図2および3に示される順序と逆の順序で上下逆さとなるように積み上げられてもよい。また、図示例では各部材が水平に配置されているが、各部材を立てた状態で配置してもよい。押さえ部材24,32は、光励起のための光を通すための1つ以上の開口部または透光部をさらに備えてなるのが好ましい。なお、図3に示されるセンサユニット30では照射光が吸水性シートを通過することになるので、着色性を有する電解質等を使用する場合には光強度の減衰が問題とならないように、光源や電解質濃度を適宜調整するのが好ましい。一方、図4に示されるセンサユニット40にあっては、電極ユニット41には電極ユニットを支持する支持基材44が設けられるとともに、支持基材44に向けて、電極ユニット41を密着させるように押さえる押さえ部材42が設けられる。この押さえ部材42は、電極ユニット41の端部ないしその近傍のみを覆い、電極ユニット41上に十分な開放部分を確保するように構成されるのが好ましく、これにより吸水性シート43の電極ユニット41上への載置がし易くなる。また、押さえ部材42の電極ユニット41に接触する部分をコンタクトプローブ47で構成するのが好ましい。こうして押さえ部材42により保持される電極ユニット41上の、好ましくは押さえ部材42で覆われない開放部分に、吸水性シート43が載置される。   A sensor unit according to a second aspect of the present invention includes an electrode unit in which a working electrode and a counter electrode are patterned on the same plane, and a water absorbent sheet provided in contact with each electrode surface of the working electrode and the counter electrode. Prepare. 2 to 4 show a sectional view and an exploded view of the sensor unit according to the second embodiment. In the sensor unit 20 shown in FIG. 2, a facing member 22 is provided to face the electrode unit 21, and a water absorbent sheet 23 is sandwiched between the electrode unit 21 and the facing member 22. That is, the electrode unit 21 is disposed on the water absorbent sheet 23 placed on the facing member 22 so that the side on which the test substance is immobilized is on the bottom. The sensor unit 20 is provided with a pressing member 24 that presses the electrode unit 21 and the water absorbent sheet 23 toward each other toward the facing member 22. On the other hand, in the sensor unit 30 shown in FIG. 3, the electrode unit 31 is further provided with a support base material 34 that supports the electrode unit, and the opposing member 32 faces the support base material 34 so that the water-absorbent sheet is provided. 33 and the electrode unit 31 function as a pressing member that holds the electrode unit 31 in close contact with each other. That is, the electrode unit 31 is placed on the support base 34 so that the side on which the test substance is immobilized is on the upper side, and the water absorbent sheet 33 is placed on the electrode unit 31. In the sensor unit of the present invention, the order in which the components are stacked is not limited to the illustrated example, and may be stacked upside down in the order opposite to the order shown in FIGS. Moreover, although each member is arrange | positioned horizontally in the example of illustration, you may arrange | position in the state which stood up each member. It is preferable that the pressing members 24 and 32 further include one or more openings or light-transmitting portions for allowing light for light excitation to pass through. In the sensor unit 30 shown in FIG. 3, the irradiation light passes through the water-absorbent sheet. Therefore, when using an electrolyte having coloring properties, a light source or It is preferable to adjust the electrolyte concentration as appropriate. On the other hand, in the sensor unit 40 shown in FIG. 4, the electrode unit 41 is provided with a support base 44 that supports the electrode unit, and the electrode unit 41 is brought into close contact with the support base 44. A pressing member 42 for pressing is provided. The pressing member 42 is preferably configured to cover only the end portion of the electrode unit 41 or the vicinity thereof and secure a sufficient open portion on the electrode unit 41, whereby the electrode unit 41 of the water absorbent sheet 43 is configured. It becomes easy to place it on top. Further, it is preferable that the portion of the pressing member 42 that comes into contact with the electrode unit 41 is constituted by the contact probe 47. In this way, the water absorbent sheet 43 is placed on the electrode unit 41 held by the pressing member 42, preferably in an open portion that is not covered by the pressing member 42.

第一の態様および第二の態様のいずれにおいても、センサユニット10,20,30,40には、作用電極に光を照射するための光源16,26,36、46と、作用電極と対電極との間を流れる電流を測定する電流計(図示せず)とがさらに設けられ、測定装置として構築されることができる。電流計はnAレベルの検出可能なものが好ましい。このような構成において、光源からの光は作用電極の表面に照射される。なお、図1および4に示されるセンサユニット10,40において、光源16,46からの光は作用電極11ないし電極ユニット41の裏側より照射され、透明な作用電極11ないし電極ユニット41を透過して作用電極11ないし電極ユニット41の表面に到達する。一方、図2および3に示されるセンサユニット20,30にあっては、光源26,36からの光は押さえ部材24,32の開口部を通過して電極ユニット21,31の表面に到達する。こうして作用電極に到達した光による増感色素の光励起により発生する光電流値は電流計で検出されることができる。作用電極および対極を電流計に接続する手段は限定されるものではなく、例えば、リード線を直接接続する、あるいは図示例のようにコンタクトプローブ17,27,37,47を介して接続することなどの手段を採用することができる。特に、測定毎に着脱する作用電極については、コンタクトプローブを用いることで作用電極の着脱が容易になるという利点がある。   In both the first and second embodiments, the sensor units 10, 20, 30, and 40 include light sources 16, 26, 36, and 46 for irradiating the working electrode with light, a working electrode, and a counter electrode. And an ammeter (not shown) for measuring a current flowing between them can be provided, and can be constructed as a measuring device. The ammeter is preferably capable of detecting nA level. In such a configuration, the light from the light source is applied to the surface of the working electrode. In the sensor units 10 and 40 shown in FIGS. 1 and 4, the light from the light sources 16 and 46 is irradiated from the back side of the working electrode 11 to the electrode unit 41 and passes through the transparent working electrode 11 to the electrode unit 41. It reaches the surface of the working electrode 11 or the electrode unit 41. On the other hand, in the sensor units 20 and 30 shown in FIGS. 2 and 3, the light from the light sources 26 and 36 passes through the openings of the pressing members 24 and 32 and reaches the surfaces of the electrode units 21 and 31. Thus, the photocurrent value generated by the photoexcitation of the sensitizing dye by the light reaching the working electrode can be detected by an ammeter. The means for connecting the working electrode and the counter electrode to the ammeter is not limited. For example, the lead wire is directly connected, or is connected via the contact probes 17, 27, 37, and 47 as in the illustrated example. The following means can be adopted. In particular, the working electrode that is attached and detached for each measurement has an advantage that the working electrode can be easily attached and detached by using a contact probe.

本発明の好ましい態様によれば、光源が、増感色素の種類に応じて異なる波長の光を照射可能な光源であることができる。あるいは、本発明の別の好ましい態様によれば、光源があらかじめ複数個設けられてなり、かつ、測定装置が、該複数個の光源を切り換えて照射する機構をさらに備えてなることができる。   According to the preferable aspect of this invention, a light source can be a light source which can irradiate the light of a different wavelength according to the kind of sensitizing dye. Alternatively, according to another preferred aspect of the present invention, a plurality of light sources are provided in advance, and the measuring apparatus can further include a mechanism for switching and irradiating the plurality of light sources.

本発明の好ましい態様によれば、光源および/またはセンサユニットにはXY移動機構(図示せず)が取り付けられ、光源およびセンサユニットをXY方向に相対的に移動させて、光源が作用電極上をXY方向に走査移動しながら照射できるように構成されるのが好ましい。これにより、作用電極上の被検物質固定化スポットを個別に照射することができる。特に、本発明のセンサユニットでは電解液の送液が不要なため構造が簡素化されたため、センサユニット自体のXY移動も容易に行うことができる。   According to a preferred aspect of the present invention, an XY moving mechanism (not shown) is attached to the light source and / or sensor unit, and the light source moves over the working electrode by relatively moving the light source and sensor unit in the XY direction. It is preferable that irradiation can be performed while scanning in the XY directions. Thereby, the test substance fixed spot on a working electrode can be irradiated individually. In particular, since the sensor unit of the present invention does not require the feeding of the electrolytic solution, the structure is simplified, and therefore the XY movement of the sensor unit itself can be easily performed.

本発明の好ましい態様によれば、XY移動機構はコンピュータや装置に組み込まれるソフトウェアによって、移動速度、移動経路などを指定できるように構成されるのが好ましい。この場合、光照射に伴い発生する電流値が電流計で測定され、その結果がコンピュータや装置内のメモリに送られて、順次データ保存できるようにされるのが好ましい。このようにしてメモリ内に保存された光電流値は、数値もしくはリアルタイム表示の経時変化グラフとしてディスプレイに表示させることができる。得られたデータより、光非照射時と光照射時の電流値を適切なデータポイントより読み取り、その差を用いて、試料中の物質濃度定量やSNPsの有無を検定することができる。また、これらのデータの読み取りから定量もしくはSNPsの判定(有意差検定)までをもソフトウェア上で自動処理させることもできる。   According to a preferred aspect of the present invention, the XY movement mechanism is preferably configured so that the movement speed, the movement route, and the like can be designated by software incorporated in a computer or apparatus. In this case, it is preferable that the current value generated by the light irradiation is measured by an ammeter, and the result is sent to a computer or a memory in the apparatus so that data can be sequentially stored. The photocurrent value stored in the memory in this manner can be displayed on the display as a numerical value or a time-dependent graph of real time display. From the obtained data, the current value at the time of non-irradiation and at the time of light irradiation can be read from appropriate data points, and the difference between them can be used to determine the substance concentration in the sample and the presence or absence of SNPs. Also, from reading of these data to determination or determination of SNPs (significant difference test) can be automatically processed on software.

光電流を用いた被検物質の特異的検出
前述の通り、本発明のセンサユニットは増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられるものである。この増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出方法について、以下に具体的に説明する。
Specific detection of test substance using photocurrent As described above, the sensor unit of the present invention is used for specific detection of a test substance using photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye. A specific detection method for a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of the sensitizing dye will be specifically described below.

この方法にあっては、まず、被検物質を含む試料液と、作用電極と、対電極とを用意する。本発明に用いる作用電極は、被検物質と直接または間接的に特異的に結合可能なプローブ物質を表面に備えた電極である。すなわち、プローブ物質は、被検物質と直接、特異的に結合する物質のみならず、被検物質を受容体蛋白質分子等の媒介物質に特異的に結合させて得られる結合体と特異的に結合可能な物質であってよい。次いで、増感色素の共存下、試料液を作用電極に接触させて、プローブ物質に被検物質を直接または間接的に特異的に結合させ、この結合により増感色素を作用電極に固定させる。増感色素は、光励起に応じて作用電極に電子を放出可能な物質であり、被検物質あるいは媒介物質に予め標識させておくか、あるいは被検物質およびプローブ物質の結合体にインターカレーション可能な増感色素を用いる場合には試料液に単に添加すればよい。   In this method, first, a sample solution containing a test substance, a working electrode, and a counter electrode are prepared. The working electrode used in the present invention is an electrode provided on the surface with a probe substance capable of specifically binding directly or indirectly to a test substance. That is, the probe substance specifically binds not only to a substance that directly binds specifically to the test substance, but also to a conjugate obtained by specifically binding the test substance to a mediator such as a receptor protein molecule. It may be a possible substance. Next, in the presence of the sensitizing dye, the sample solution is brought into contact with the working electrode to specifically bind the test substance directly or indirectly to the probe substance, and the sensitizing dye is fixed to the working electrode by this binding. Sensitizing dyes are substances that can emit electrons to the working electrode in response to photoexcitation, and can be pre-labeled to the test substance or mediator, or intercalated to the conjugate of the test substance and the probe substance. When a sensitizing dye is used, it may be simply added to the sample solution.

そして、作用電極と対電極とをセンサユニット内において電解質媒体に接触させた後、作用電極に光を照射して増感色素を光励起させると、光励起された増感色素から電子受容物質へ電子移動が起こる。この電子移動に起因して作用電極と対電極との間に流れる光電流を検出することにより、被検物質を高い感度および精度で検出することができる。また、この検出電流は試料液中の被検試料濃度との高い相関関係を有しているので、測定された電流量または電気量に基づき被検試料の定量測定を行うことができる。   Then, after bringing the working electrode and counter electrode into contact with the electrolyte medium in the sensor unit, when the sensitizing dye is photoexcited by irradiating the working electrode with light, electron transfer from the photoexcited sensitizing dye to the electron acceptor is performed. Happens. By detecting the photocurrent flowing between the working electrode and the counter electrode due to this electron movement, the test substance can be detected with high sensitivity and accuracy. Further, since the detected current has a high correlation with the test sample concentration in the sample solution, the test sample can be quantitatively measured based on the measured current amount or electric quantity.

(1)被検物質およびプローブ物質
本発明における被検物質としては、特異的な結合性を有する物質であれば限定されず、種々の物質であってよい。このような被検物質であれば、被検物質と直接または間接的に特異的に結合可能なプローブ物質を作用電極表面に担持させておくことにより、被検物質をプローブ物質に直接または間接的に特異的に結合させて検出することが可能となる。
(1) Test substance and probe substance The test substance in the present invention is not limited as long as it has a specific binding property, and may be various substances. In such a test substance, the test substance is directly or indirectly attached to the probe substance by supporting on the surface of the working electrode a probe substance that can specifically or directly bind to the test substance. It becomes possible to detect it by specifically binding to.

すなわち、本発明にあっては、被検物質およびプローブ物質として互いに特異的に結合可能なものを選択することができる。すなわち、本発明の好ましい態様によれば、特異的な結合性を有する物質を被検物質とし、被検物質と特異的に結合する物質をプローブ物質として作用電極に担持させるのが好ましい。これにより、作用電極上に被検物質を直接、特異的に結合させて検出することができる。この態様における、被検物質およびプローブ物質の組合せの好ましい例としては、一本鎖の核酸および核酸に対して相補性を有する一本鎖の核酸の組合せ、ならびに抗原および抗体の組合せが挙げられる。   That is, in the present invention, substances that can specifically bind to each other can be selected as the test substance and the probe substance. That is, according to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that a substance having specific binding properties be a test substance and a substance that specifically binds to the test substance be carried on the working electrode as a probe substance. As a result, the test substance can be directly bound and detected on the working electrode. Preferable examples of the combination of the test substance and the probe substance in this embodiment include a single-stranded nucleic acid and a combination of single-stranded nucleic acids having complementarity to the nucleic acid, and a combination of antigen and antibody.

本発明のより好ましい態様によれば、被検物質を一本鎖の核酸とし、プローブ物質を核酸に対して相補性を有する一本鎖の核酸とするのが好ましい。プローブ物質は核酸に対して15bp以上の相補性部分を有するのがより好ましい。この態様における被検物質の作用電極への特異的結合の工程を図5(a)および(b)に示す。これらの図に示されるように、被検物質としての一本鎖の核酸121は、作用電極123上に担持されたプローブ物質としての相補性を有する一本鎖の核酸124とハイブリダイズされて、二本鎖の核酸127を形成する。   According to a more preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the test substance is a single-stranded nucleic acid and the probe substance is a single-stranded nucleic acid having complementarity to the nucleic acid. More preferably, the probe substance has a complementary portion of 15 bp or more to the nucleic acid. The specific binding process of the test substance to the working electrode in this embodiment is shown in FIGS. As shown in these figures, a single-stranded nucleic acid 121 as a test substance is hybridized with a single-stranded nucleic acid 124 having complementarity as a probe substance carried on the working electrode 123, and A double-stranded nucleic acid 127 is formed.

被検物質としての一本鎖の核酸を含む試料液は、末梢静脈血のような血液、白血球、血清、尿、糞便、精液、唾液、培養細胞、各種臓器細胞のような組織細胞等の、核酸を含有する各種検体試料から、公知の方法により核酸を抽出して作製することができる。このとき、検体試料中の細胞の破壊は、例えば、振とう、超音波等の物理的作用を外部から加えて担体を振動させることにより行なうことができる。また、核酸抽出溶液を用いて、細胞から核酸を遊離させることもできる。核酸溶出溶液の例としては、SDS、Triton-X、Tween-20のような界面活性剤、サポニン、EDTA、プロテア−ゼ等を含む溶液が挙げられる。これらの溶液を用いて核酸を溶出する場合、37℃以上の温度でインキュベ−トすることにより反応を促進することができる。   Sample liquids containing single-stranded nucleic acids as test substances are blood such as peripheral venous blood, white blood cells, serum, urine, feces, semen, saliva, cultured cells, tissue cells such as various organ cells, etc. Nucleic acids can be extracted from various specimen samples containing nucleic acids by a known method. At this time, destruction of the cells in the specimen sample can be performed, for example, by applying a physical action such as shaking or ultrasonic waves from the outside and vibrating the carrier. In addition, nucleic acid can be released from cells using a nucleic acid extraction solution. Examples of the nucleic acid elution solution include a solution containing a surfactant such as SDS, Triton-X, Tween-20, saponin, EDTA, protease and the like. When nucleic acids are eluted using these solutions, the reaction can be accelerated by incubating at a temperature of 37 ° C. or higher.

本発明のより好ましい態様によれば、被検物質とする遺伝子の含有量が微量である場合には、公知の方法により遺伝子を増幅した後検出を行なうのが好ましい。遺伝子を増幅する方法としては、ポリメラ−ゼチェインリアクション(PCR)等の酵素を用いる方法が代表的であろう。ここで、遺伝子増幅法に用いられる酵素の例としては、DNAポリメラ−ゼ、Taqポリメラ−ゼのようなDNA依存型DNAポリメラ−ゼ、RNAポリメラ−ゼIのようなDNA依存型RNAポリメラ−ゼ、Qβレプリカ−ゼのようなRNA依存型RNAポリメラ−ゼが挙げられ、好ましくは温度を調節するだけで連続して増幅を繰り返すことができる点で、Taqポリメラ−ゼを用いるPCR法である。   According to a more preferred embodiment of the present invention, when the content of a gene as a test substance is very small, detection is preferably performed after the gene is amplified by a known method. A typical method for amplifying a gene would be a method using an enzyme such as polymerase chain reaction (PCR). Examples of enzymes used in the gene amplification method include DNA polymerases, DNA-dependent DNA polymerases such as Taq polymerase, and DNA-dependent RNA polymerases such as RNA polymerase I. And RNA-dependent RNA polymerases such as Qβ replicase, and the PCR method using Taq polymerase is preferred in that amplification can be repeated continuously only by adjusting the temperature.

本発明の好ましい態様によれば、上記増幅時に特異的に核酸を増感色素で標識することが出来る。一般的には、DNAにアミノアリル修飾dUTPを取り込ませることにより行うことができる。この分子は未修飾の dUTP と同じ効率で取り込まれる。次のカップリング段階において、N−ヒドロキシサクシンイミド(N-hydroxysuccinimide)により活性化された蛍光色素が修飾 dUTP と特異的に反応し、均一に増感色素で標識された被検物質が得られる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid can be specifically labeled with a sensitizing dye during the amplification. Generally, it can be carried out by incorporating aminoallyl-modified dUTP into DNA. This molecule is incorporated with the same efficiency as unmodified dUTP. In the next coupling step, a fluorescent dye activated by N-hydroxysuccinimide reacts specifically with the modified dUTP, and a test substance uniformly labeled with a sensitizing dye is obtained.

本発明の好ましい態様によれば、上記のようにして得られた核酸の粗抽出液あるいは精製した核酸溶液をまず90〜98℃、好ましくは95℃以上の温度で熱変性を施し、一本鎖核酸を調製することができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid crude extract solution or purified nucleic acid solution obtained as described above is first subjected to heat denaturation at a temperature of 90 to 98 ° C., preferably 95 ° C. or higher, to obtain a single strand. Nucleic acids can be prepared.

本発明にあっては、被検物質とプローブ物質が間接的に特異的に結合するものであってもよい。すなわち、本発明の別の好ましい態様によれば、特異的な結合性を有する物質を被検物質とし、この被検物質と特異的に結合する物質を媒介物質として共存させ、この媒介物質と特異的に結合可能な物質をプローブ物質として作用電極に担持させるのが好ましい。これにより、プローブ物質に特異的に結合できない物質であっても、媒介物質を介して作用電極上に間接的に特異的に結合させて検出することができる。この態様における、被検物質、媒介物質、およびプローブ物質の組合せの好ましい例としては、リガンド、このリガンドを受容可能な受容体蛋白質分子、およびこの受容体蛋白質分子と特異的に結合可能な二本鎖の核酸の組合せが挙げられる。リガンドの好ましい例としては、外因性内分泌攪乱物質(環境ホルモン)が挙げられる。外因性内分泌撹乱物質とは、受容体蛋白質分子を介してDNAに結合し、その遺伝子発現に影響して毒性を生じる物質であるが、本発明の方法によれば、被検物質によりもたらされる受容体等のタンパク質のDNAに対する結合性を簡便にモニタリングすることができる。この態様における被検物質の作用電極への特異的結合の工程を図6に示す。図6に示されるように、被検物質としてのリガンド130は、まず、媒介物質である受容体蛋白質分子131に特異的に結合する。そして、リガンドが結合された受容体蛋白質分子133が、プローブ物質としての二本鎖の核酸134に特異的に結合する。   In the present invention, the test substance and the probe substance may indirectly bind specifically. That is, according to another preferred embodiment of the present invention, a substance having specific binding properties is used as a test substance, a substance that specifically binds to the test substance is used as a mediator, and It is preferable to carry a substance capable of binding to the working electrode as a probe substance. Thereby, even a substance that cannot specifically bind to the probe substance can be detected by specifically binding indirectly to the working electrode via the mediator substance. In this embodiment, preferred examples of the combination of the test substance, the mediator, and the probe substance include a ligand, a receptor protein molecule that can accept the ligand, and two molecules that can specifically bind to the receptor protein molecule. A combination of nucleic acids in a strand is mentioned. Preferable examples of the ligand include exogenous endocrine disrupting substances (environmental hormones). An exogenous endocrine disrupting substance is a substance that binds to DNA via a receptor protein molecule and produces toxicity by affecting its gene expression. According to the method of the present invention, the receptor produced by a test substance is used. It is possible to easily monitor the binding of a protein such as a body to DNA. The specific binding step of the test substance to the working electrode in this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 6, a ligand 130 as a test substance first specifically binds to a receptor protein molecule 131 that is a mediator. The receptor protein molecule 133 to which the ligand is bound specifically binds to the double-stranded nucleic acid 134 as the probe substance.

本発明の好ましい態様によれば、被検物質は二種以上であることができる。本発明の方法によれば、複数の増感色素を用いて、各増感色素毎に異なる励起波長の光を照射することにより、複数種類の被検物質を個別に検出することが可能である。   According to a preferred embodiment of the present invention, the test substance can be two or more kinds. According to the method of the present invention, by using a plurality of sensitizing dyes and irradiating light having different excitation wavelengths for each sensitizing dye, it is possible to individually detect a plurality of types of test substances. .

(2)増感色素
本発明にあっては、被検物質の存在を光電流で検出するために、増感色素の共存下、プローブ物質に被検物質を直接または間接的に特異的に結合させて、該結合により増感色素を作用電極に固定させる。そのために、本発明にあっては、図5(a)および図6に示されるように被検物質121あるいは媒介物質131に予め増感色素122,132で標識しておくことができる。また、図5(b)に示されるように被検物質およびプローブ物質の結合体127(例えばハイブリダイゼーション後の二本鎖核酸)にインターカレーション可能な増感色素128を用いる場合には、試料液に増感色素を添加することにより、プローブ物質に増感色素を固定させることができる。
(2) Sensitizing dye In the present invention, in order to detect the presence of a test substance with a photocurrent, the test substance is directly or indirectly specifically bound to the probe substance in the presence of the sensitizing dye. Then, the sensitizing dye is fixed to the working electrode by the binding. Therefore, in the present invention, the test substance 121 or the mediator 131 can be labeled with the sensitizing dyes 122 and 132 in advance as shown in FIGS. In addition, when using a sensitizing dye 128 that can be intercalated with a conjugate 127 of a test substance and a probe substance (for example, a double-stranded nucleic acid after hybridization) as shown in FIG. By adding a sensitizing dye to the solution, the sensitizing dye can be fixed to the probe substance.

本発明に用いる増感色素は、光励起に応じて作用電極に電子を放出可能な物質であり、光源の照射による光励起状態への遷移が可能であり、かつ励起状態から作用電極に電子注入できる電子状態を採りうるものであればよい。したがって、用いる増感色素は、作用電極、特に電子受容層との間において上記電子状態をとることができるものであればよいことから、多種の増感色素が使用可能であり、高価な色素を使用する必要がない。   The sensitizing dye used in the present invention is a substance that can emit electrons to the working electrode in response to photoexcitation, can be changed to the photoexcited state by irradiation with a light source, and can be injected into the working electrode from the excited state. Anything that can take a state may be used. Therefore, any sensitizing dye can be used as long as it can take the above-described electronic state with the working electrode, particularly the electron accepting layer. Therefore, various sensitizing dyes can be used, and expensive dyes can be used. There is no need to use it.

増感色素の具体例としては、金属錯体や有機色素が挙げられる。金属錯体の好ましい例としては、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニン等の金属フタロシアニン;クロロフィルまたはその誘導体;ヘミン、特開平1−220380 号公報や特表平5−504023 号公報に記載のルテニウム、オスミウム、鉄及び亜鉛の錯体(例えばシス−ジシアネート−ビス(2、2 ’−ビピリジル−4、4 ’−ジカルボキシレート)ルテニウム(II))があげられる。有機色素の好ましい例としては、メタルフリーフタロシアニン、9−フェニルキサンテン系色素、シアニン系色素、メタロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、アクリジン系色素、オキサジン系色素、クマリン系色素、メロシアニン系色素、ロダシアニン系色素、ポリメチン系色素、インジゴ系色素等が挙げられる。   Specific examples of the sensitizing dye include metal complexes and organic dyes. Preferred examples of metal complexes include metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and titanyl phthalocyanine; chlorophyll or derivatives thereof; hemin, ruthenium, osmium, iron described in JP-A-1-220380 and JP-A-5-504023, and Zinc complexes such as cis-dicyanate-bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylate) ruthenium (II)) are mentioned. Preferred examples of the organic dye include metal-free phthalocyanine, 9-phenylxanthene dye, cyanine dye, methocyanine dye, xanthene dye, triphenylmethane dye, acridine dye, oxazine dye, coumarin dye, Examples include merocyanine dyes, rhodacyanine dyes, polymethine dyes, and indigo dyes.

二本鎖核酸にインターカレーション可能な増感色素の好ましい例としては、アクリジンオレンジ、エチジウムブロマイドが挙げられる。このような増感色素を用いる場合、核酸のハイブリダイゼーション後に試料液に添加するだけで増感色素で標識された二本鎖核酸が形成されるので、予め一本鎖の核酸を標識する必要が無い。   Preferable examples of the sensitizing dye capable of intercalating with a double-stranded nucleic acid include acridine orange and ethidium bromide. When such a sensitizing dye is used, a double-stranded nucleic acid labeled with a sensitizing dye is formed simply by adding to the sample solution after hybridization of the nucleic acid. Therefore, it is necessary to label the single-stranded nucleic acid in advance. No.

(3)作用電極およびその製造
本発明に用いる作用電極は、上記プローブ物質を表面に備えた電極であり、プローブ物質を介して固定された増感色素が光励起に応じて放出する電子を受容可能な電極である。したがって、作用電極の構成および材料は、使用される増感色素との間で上記電子移動が生じるものであれば限定されず、種々の構成および材料であってよい。
(3) Working electrode and production thereof The working electrode used in the present invention is an electrode having the probe substance on its surface, and can accept electrons emitted by a sensitizing dye immobilized via the probe substance in response to photoexcitation. Electrode. Accordingly, the configuration and material of the working electrode are not limited as long as the above-described electron transfer occurs with the sensitizing dye to be used, and may be various configurations and materials.

本発明の好ましい態様によれば、作用電極が増感色素が光励起に応じて放出する電子を受容可能な電子受容物質を含んでなる電子受容層を有し、この電子受容層の表面にプローブ物質が備えられてなるのが好ましい。また、本発明のより好ましい態様によれば、作用電極が導電性基材をさらに含んでなり、この導電性基材上に電子受容層が形成されてなるのが好ましい。この態様の電極は図5および6に示される。図5および6に示される作用電極123は、導電性基材125と、この導電性基材上に形成され、電子受容物質を含んで成る電子受容層126とを備えてなる。そして、電子受容層126の表面にプローブ物質が担持される。   According to a preferred embodiment of the present invention, the working electrode has an electron accepting layer containing an electron accepting material capable of accepting electrons emitted by the sensitizing dye in response to photoexcitation, and a probe material is provided on the surface of the electron accepting layer. Is preferably provided. According to a more preferred aspect of the present invention, it is preferable that the working electrode further comprises a conductive substrate, and an electron accepting layer is formed on the conductive substrate. An electrode of this embodiment is shown in FIGS. The working electrode 123 shown in FIGS. 5 and 6 includes a conductive substrate 125 and an electron-accepting layer 126 formed on the conductive substrate and containing an electron-accepting material. A probe substance is carried on the surface of the electron accepting layer 126.

本発明における電子受容層は、プローブ物質を介して固定された増感色素が光励起に応じて放出する電子を受容可能な電子受容物質を含んでなる。すなわち、電子受容物質は、光励起された標識色素からの電子注入が可能なエネルギー準位を取り得る物質であることができる。ここで、光励起された標識色素からの電子注入が可能なエネルギー準位(A)とは、例えば、電子受容性材料として半導体を用いる場合には、伝導帯(コンダクションバンド:CB)を意味し、電子受容性材料として金属を用いる場合には、フェルミ準位を意味し、電子受容性材料として有機物もしくはC60等の分子状無機物を用いる場合には、最低非占有分子軌道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital:LUMO)を意味する。すなわち、本発明に用いる電子受容物質は、このAの準位が、増感色素のLUMOのエネルギー準位よりも卑な準位、換言すれば、増感色素のLUMOのエネルギー準位よりも低いエネルギー準位を有するものであればよい。   The electron-accepting layer in the present invention comprises an electron-accepting material that can accept electrons emitted by a sensitizing dye immobilized via a probe material in response to photoexcitation. That is, the electron-accepting substance can be a substance that can take an energy level in which electrons can be injected from the photoexcited labeling dye. Here, the energy level (A) capable of injecting electrons from the photoexcited labeling dye means, for example, a conduction band (conduction band: CB) when a semiconductor is used as the electron-accepting material. When a metal is used as the electron-accepting material, it means the Fermi level. When an organic material or a molecular inorganic material such as C60 is used as the electron-accepting material, the lowest unoccupied molecular orbital (Lowest Unoccupied Molecular Orbital: LUMO). That is, in the electron acceptor used in the present invention, the level of A is lower than the LUMO energy level of the sensitizing dye, in other words, lower than the LUMO energy level of the sensitizing dye. Any material having an energy level may be used.

電子受容物質の好ましい例としては、シリコン、ゲルマニウムなどの単体半導体;チタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル等の酸化物半導体;チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等のペロブスカイト型半導体;カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマスの硫化物半導体;カドミウム、鉛のセレン化物半導体;カドミウムのテルル化物半導体;亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム等のリン化物半導体;ガリウムヒ素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物の化合物半導体;金、白金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム、ニッケル等の金属;ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール等の有機物ポリマー;C60、C70等の分子状無機物が挙げられ、より好ましくは、シリコン、TiO2、SnO2、Fe2O3、WO3、ZnO、Nb2O5、チタン酸ストロンチウム、酸化インジウム、CdS、ZnS、PbS、Bi2S3、CdSe、CdTe、GaP、InP、GaAs、CuInS2、CuInSe、C60であり、さらに好ましくは、TiO2、ZnO、SnO2、Fe2O3、WO3、Nb2O5、チタン酸ストロンチウム、CdS、PbS、CdSe、InP、GaAs、CuInS2、CuInSe2であり、最も好ましくはTiO2である。なお、上記の列挙した半導体は、真性半導体および不純物半導体のいずれであってもよい。 Preferred examples of the electron accepting material include simple semiconductors such as silicon and germanium; oxides such as titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, and tantalum. Semiconductors: Perovskite type semiconductors such as strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate; sulfide semiconductors of cadmium, zinc, lead, silver, antimony, bismuth; cadmium, lead selenide semiconductors Cadmium telluride semiconductors; phosphide semiconductors such as zinc, gallium, indium and cadmium; gallium arsenide, copper-indium selenide, copper-indium-sulfide compound semiconductors; gold, platinum, silver, copper, aluminum Rhodium, indium, a metal such as nickel, polythiophene, polyaniline, polyacetylene, organic polymer polypyrrole; is C60, C70, etc. molecular inorganic, and more preferably include silicon, TiO 2, SnO 2, Fe 2 O 3, WO 3 , ZnO, Nb 2 O 5 , strontium titanate, indium oxide, CdS, ZnS, PbS, Bi 2 S 3 , CdSe, CdTe, GaP, InP, GaAs, CuInS 2 , CuInSe, C60, more preferably , TiO 2, ZnO, SnO 2 , Fe 2 O 3, WO 3, Nb 2 O 5, strontium titanate, CdS, PbS, CdSe, InP , GaAs, a CuInS 2, CuInSe 2, and most preferably in TiO 2 is there. Note that the semiconductors listed above may be either intrinsic semiconductors or impurity semiconductors.

本発明の好ましい態様によれば、電子受容物質は半導体であるのが好ましく、より好ましくは酸化物半導体であり、さらに好ましくは金属酸化物半導体であり、最も好ましくはn型金属酸化物半導体である。この態様によれば、半導体のバンドギャップの利用により、色素から効率良く電子を取り出すことができる。また、多孔体あるいは表面の凹凸形状といった構造を有する半導体の使用により、表面積の大きい作用電極を作製することができ、プローブ固定化量を増加させることができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the electron acceptor is preferably a semiconductor, more preferably an oxide semiconductor, still more preferably a metal oxide semiconductor, and most preferably an n-type metal oxide semiconductor. . According to this aspect, electrons can be efficiently extracted from the dye by utilizing the band gap of the semiconductor. In addition, by using a semiconductor having a structure such as a porous body or an uneven surface shape, a working electrode having a large surface area can be produced, and the amount of immobilized probes can be increased.

本発明の好ましい態様によれば、半導体の伝導帯の電位は、増感色素のLUMOの電位よりも低いことが好ましく、より好ましくは、増感色素のLUMO>半導体の伝導帯>電解質の酸化還元電位>増感色素のHOMOの関係を満たす電位である。このような関係にあることで、効率良く電子を取出すことが可能となる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the potential of the conduction band of the semiconductor is preferably lower than the LUMO potential of the sensitizing dye, more preferably the LUMO of the sensitizing dye> the conduction band of the semiconductor> the redox of the electrolyte. Potential> potential satisfying the relationship of sensitizing dye HOMO. By having such a relationship, it becomes possible to efficiently extract electrons.

本発明の好ましい態様によれば、電子受容層が半導体からなる場合、層表面をカチオン化処理しても良い。カチオン化により、プローブ物質(DNA,タンパク質など)を高い効率で電子受容層に吸着させることが可能となる。カチオン化は、例えばアミノシランなどのシランカップリング剤、カチオンポリマー、4級アンモニウム化合物、などを電子受容層表面に作用させることにより行うことができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, when the electron accepting layer is made of a semiconductor, the layer surface may be cationized. By cationization, it becomes possible to adsorb the probe substance (DNA, protein, etc.) to the electron accepting layer with high efficiency. The cationization can be performed by, for example, allowing a silane coupling agent such as aminosilane, a cationic polymer, a quaternary ammonium compound, or the like to act on the surface of the electron accepting layer.

また、本発明の別の好ましい態様によれば、電子受容物質として、インジウム-スズ複合酸化物(ITO)またはフッ素がドープされた酸化スズ(FTO)を用いることができる。ITOおよびFTOは電子受容層のみならず導電性基材としても機能する性質を有するため、これらの材料を使用することにより導電性基材を用いることなく電子受容層のみで作用電極として機能させることができる。   According to another preferred embodiment of the present invention, indium-tin composite oxide (ITO) or fluorine-doped tin oxide (FTO) can be used as the electron accepting material. Since ITO and FTO have the property of functioning not only as an electron-accepting layer but also as a conductive substrate, by using these materials, only the electron-accepting layer can function as a working electrode without using a conductive substrate. Can do.

電子受容物質として半導体または金属を用いる場合、その半導体または金属は単結晶および多結晶のいずれであってもよいが、多結晶体が好ましく、さらに緻密なものよりも多孔性を有するものが好ましい。これにより、比表面積が大きくなり、被検物質および増感色素を多く吸着させて、より高い感度および精度で被検物質を検出することができる。したがって、本発明の好ましい態様によれば、電子受容層が多孔性を有しており、各孔の径が3〜1000nmであるのが好ましく、より好ましくは、10〜100nmである。   When a semiconductor or metal is used as the electron-accepting substance, the semiconductor or metal may be single crystal or polycrystalline, but a polycrystalline body is preferable, and a porous material is more preferable than a dense material. As a result, the specific surface area is increased, and a large amount of the test substance and sensitizing dye can be adsorbed to detect the test substance with higher sensitivity and accuracy. Therefore, according to the preferable aspect of this invention, it is preferable that the electron-accepting layer has porosity, and the diameter of each hole is 3-1000 nm, More preferably, it is 10-100 nm.

本発明の好ましい態様によれば、電子受容層を導電性基材上に形成した状態での表面積は、投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、さらに100倍以上であることが好ましい。この表面積の上限には特に限定されないが、通常1000倍程度であろう。電子受容層を構成する電子受容物質の微粒子の粒径は、投影面積を円に換算したときの直径を用いた平均粒径で一次粒子として5〜200nmであることが好ましく、より好ましくは8〜100nmであり、さらに好ましくは20〜60nmである。また、分散物中の電子受容性物質の微粒子(二次粒子)の平均粒径としては0.01〜100μmであることが好ましい。また、入射光を散乱させて光捕獲率を向上させる目的で、粒子サイズの大きな、例えば300nm程度の電子受容物質の微粒子を併用して、電子受容層を形成してもよい。   According to a preferred aspect of the present invention, the surface area in a state where the electron-accepting layer is formed on the conductive substrate is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more with respect to the projected area. . The upper limit of the surface area is not particularly limited, but will usually be about 1000 times. The particle diameter of the fine particles of the electron accepting material constituting the electron accepting layer is preferably 5 to 200 nm as a primary particle in terms of an average particle diameter using a diameter when the projected area is converted into a circle, and more preferably 8 to It is 100 nm, More preferably, it is 20-60 nm. The average particle diameter of the electron-accepting substance fine particles (secondary particles) in the dispersion is preferably 0.01 to 100 μm. In addition, for the purpose of improving the light capture rate by scattering incident light, an electron accepting layer may be formed by using fine particles of an electron accepting material having a large particle size, for example, about 300 nm.

本発明の好ましい態様によれば、作用電極が導電性基材をさらに含んでなり、電子受容層が導電性基材上に形成されてなるのが好ましい。本発明に使用可能な導電性基板としては、チタン等の金属のように支持体そのものに導電性があるもののみならず、ガラスもしくはプラスチックの支持体の表面に導電材層を有するものであってよい。この導電材層を有する導電性基板を使用する場合、電子受容層はその導電層上に形成される。導電材層を構成する導電材の例としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等の金属;炭素、炭化物、窒化物等の導電性セラミックス;およびインジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素をドープしたもの、酸化スズにアンチモンをドープしたもの、酸化亜鉛にガリウムをドープしたもの、または酸化亜鉛にアルミニウムをドープしたもの等の導電性の金属酸化物が挙げられ、より好ましくは、インジウム-スズ複合酸化物(ITO)、酸化スズにフッ素をドープした金属酸化物(FTO)である。ただし、前述した通り、電子受容層自体が導電性基材としても機能する場合にあっては導電性基材は省略可能である。また、本発明において、導電性基材は、導電性を確保できる材料であれば限定されず、それ自体では支持体としての強度を有しない薄膜状またはスポット状の導電材層も包含するものとする。   According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferred that the working electrode further comprises a conductive substrate, and the electron accepting layer is formed on the conductive substrate. The conductive substrate that can be used in the present invention is not only a substrate having conductivity, such as a metal such as titanium, but also a substrate having a conductive material layer on the surface of a glass or plastic support. Good. When a conductive substrate having this conductive material layer is used, the electron accepting layer is formed on the conductive layer. Examples of the conductive material constituting the conductive material layer include metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, and indium; conductive ceramics such as carbon, carbide, and nitride; and indium-tin composite oxides, Examples include conductive metal oxides such as tin oxide doped with fluorine, tin oxide doped with antimony, zinc oxide doped with gallium, or zinc oxide doped with aluminum. Are indium-tin composite oxide (ITO) and metal oxide (FTO) in which tin oxide is doped with fluorine. However, as described above, when the electron-accepting layer itself also functions as a conductive substrate, the conductive substrate can be omitted. Further, in the present invention, the conductive substrate is not limited as long as it is a material that can ensure conductivity, and includes a thin film-like or spot-like conductive material layer that does not have strength as a support by itself. To do.

本発明の好ましい態様によれば、導電性基材が実質的に透明、具体的には、光の透過率が10%以上であるのが好ましく、より好ましくは50%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。また、本発明の好ましい態様によれば、導電材層の厚みは、0.02〜10μm程度であるのが好ましい。さらに、本発明の好ましい態様によれば、導電性基材の表面抵抗が100Ω/cm以下であり、さらに好ましくは40Ω/cm以下であるのが好ましい。導電性基材の表面抵抗の下限は特に限定されないが、通常0.1Ω/cm程度であろう。 According to a preferred embodiment of the present invention, the conductive substrate is substantially transparent, specifically, the light transmittance is preferably 10% or more, more preferably 50% or more, and still more preferably. 70% or more. Moreover, according to the preferable aspect of this invention, it is preferable that the thickness of a electrically-conductive material layer is about 0.02-10 micrometers. Furthermore, according to the preferable aspect of this invention, it is preferable that the surface resistance of an electroconductive base material is 100 ohms / cm < 2 > or less, More preferably, it is 40 ohms / cm < 2 > or less. The lower limit of the surface resistance of the conductive substrate is not particularly limited, but will usually be about 0.1 Ω / cm 2 .

導電性基材上への電子受容層の好ましい形成方法の例としては、電子受容物質の分散液またはコロイド溶液を導電性支持体上に塗布する方法、半導体微粒子の前駆体を導電性支持体上に塗布し空気中の水分によって加水分解して微粒子膜を得る方法(ゾル−ゲル法)、スパッタリング法、CVD法、PVD法、蒸着法などが挙げられる。電子受容物質としての半導体微粒子の分散液を作成する方法としては、前述のゾル−ゲル法の他、乳鉢ですり潰す方法、ミルを使って粉砕しながら分散する方法、あるいは半導体を合成する際に溶媒中で微粒子として析出させそのまま使用する方法等が挙げられる。このときの分散媒としては水または各種の有機溶媒(例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル、酢酸エチル等)が挙げられる。分散の際、必要に応じてポリマー、界面活性剤、酸、もしくはキレート剤などを分散助剤として使用してもよい。   Examples of a preferable method for forming an electron-accepting layer on a conductive substrate include a method of coating a dispersion or colloidal solution of an electron-accepting material on a conductive support, and a precursor of semiconductor fine particles on the conductive support. And a method of obtaining a fine particle film by being hydrolyzed with moisture in the air (sol-gel method), a sputtering method, a CVD method, a PVD method, and a vapor deposition method. As a method for preparing a dispersion of semiconductor fine particles as an electron acceptor, in addition to the sol-gel method described above, a method of grinding with a mortar, a method of dispersing while grinding using a mill, or a semiconductor synthesis Examples thereof include a method in which it is precipitated as fine particles in a solvent and used as it is. Examples of the dispersion medium include water or various organic solvents (for example, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate, etc.). At the time of dispersion, a polymer, a surfactant, an acid, a chelating agent, or the like may be used as a dispersion aid as necessary.

電子受容物質の分散液またはコロイド溶液の塗布方法の好ましい例としては、アプリケーション系としてローラ法、ディップ法、メータリング系としてエアーナイフ法、ブレード法等、またアプリケーションとメータリングを同一部分でできるものとして、特公昭58−4589号公報に開示されているワイヤーバー法、米国特許2681294号、同2761419号、同2761791号等に記載のスライドホッパ法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、スプレー法が挙げられる。   Preferred examples of the application method of the electron acceptor dispersion or colloidal solution include the roller method as the application system, the dip method, the air knife method as the metering system, the blade method, etc., and the application and metering in the same part. The wire bar method disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-4589, the slide hopper method, the extrusion method, the curtain method, the spin method, and the spray method described in US Pat. Nos. 2,681,294, 2761419, 2761791, etc. Is mentioned.

本発明の好ましい態様によれば、電子受容層が半導体微粒子からなる場合、電子受容層の膜厚が0.1〜200μmであるのが好ましく、より好ましくは0.1〜100μmであり、さらに好ましくは1〜30μm、最も好ましくは2〜25μmである。これにより、単位投影面積当たりのプローブ物質および固定される増感色素量を増加して光電流量を多くするとともに、電荷再結合による生成した電子の損失をも低減することができる。また、導電性基材1m2当たりの半導体微粒子の塗布量は0.5〜400gであるのが好ましく、より好ましくは5〜100gである。 According to a preferred aspect of the present invention, when the electron accepting layer is composed of semiconductor fine particles, the thickness of the electron accepting layer is preferably 0.1 to 200 μm, more preferably 0.1 to 100 μm, and still more preferably. Is 1-30 μm, most preferably 2-25 μm. As a result, the probe substance per unit projected area and the amount of sensitizing dye to be fixed can be increased to increase the photoelectric flow rate, and the loss of generated electrons due to charge recombination can also be reduced. The coating amount of the semiconductor fine particles per 1 m 2 of the conductive base material is preferably 0.5 to 400 g, more preferably 5 to 100 g.

本発明の好ましい態様によれば、電子受容物質がインジウム-スズ複合酸化物(ITO)または酸化スズにフッ素をドープした金属酸化物(FTO)を含んでなる場合、電子受容層の膜厚が1nm以上であるのが好ましく、より好ましくは10nm〜1μmである。   According to a preferred embodiment of the present invention, when the electron-accepting material comprises indium-tin composite oxide (ITO) or metal oxide (FTO) doped with fluorine in tin oxide, the thickness of the electron-accepting layer is 1 nm. It is preferable that it is above, More preferably, it is 10 nm-1 micrometer.

本発明の好ましい態様によれば、半導体微粒子を導電性基材上に塗布した後に加熱処理を施すのが好ましい。これにより、粒子同士を電気的に接触させ、また、塗膜強度の向上や支持体との密着性を向上させることができる。好ましい加熱処理温度は、40〜700℃であり、より好ましくは100〜600℃である。また、好ましい加熱処理時間は10分〜10時間程度である。   According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to apply heat treatment after coating the semiconductor fine particles on the conductive substrate. Thereby, particle | grains can be made to contact electrically and the improvement of coating-film intensity | strength and adhesiveness with a support body can be improved. A preferable heat treatment temperature is 40 to 700 ° C, more preferably 100 to 600 ° C. Moreover, preferable heat processing time is about 10 minutes-10 hours.

また、本発明の別の好ましい態様によれば、ポリマーフィルムなど融点や軟化点の低い導電性基材を用いる場合にあっては、熱による劣化を防止するため、高温処理を用いない方法により膜形成を行うのが好ましく、そのような膜形成方法の例として、プレス、低温加熱、電子線照射、マイクロ波照射、電気泳動、スパッタリング、CVD、PVD、蒸着等の方法が挙げられる。   According to another preferred embodiment of the present invention, when a conductive base material having a low melting point or softening point such as a polymer film is used, the film is formed by a method that does not use high-temperature treatment in order to prevent deterioration due to heat. Preferably, the film is formed, and examples of such a film forming method include a method such as pressing, low-temperature heating, electron beam irradiation, microwave irradiation, electrophoresis, sputtering, CVD, PVD, and vapor deposition.

こうして得られた作用電極の電子受容層の表面にはプローブ物質が担持される。作用電極へのプローブ物質の担持は公知の方法に従い行うことができる。本発明の好ましい態様によれば、プローブ物質として一本鎖の核酸を用いる場合には、作用電極表面に酸化層を形成させておき、この酸化層を介して核酸プロ−ブと作用電極とを結合させることにより行うことができる。このとき、核酸プローブの作用電極への固定化は、核酸の末端に官能基を導入することにより行うことができる。これにより、官能基が導入された核酸プロ−ブはそのまま固定化反応により担体上に固定化されることができる。核酸末端への官能基の導入は、酵素反応もしくはDNA合成機を用いて行なうことができる。酵素反応において用いられる酵素としては、例えば、タ−ミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラ−ゼ、ポリAポリメラ−ゼ、ポリヌクレオチドカイネ−ス、DNAポリメラ−ゼ、ポリヌクレオチドアデニルトランスフェラ−ゼ、RNAリガ−ゼを挙げることができる。また、ポリメラ−ゼチェインリアクション(PCR法)、ニックトランスレ−ション、ランダムプライマ−法により官能基を導入することもできる。官能基は、核酸のどの部分に導入されてもよく、3'末端、5'末端もしくはランダムな位置に導入することができる。   A probe substance is supported on the surface of the electron accepting layer of the working electrode thus obtained. Loading of the probe substance on the working electrode can be performed according to a known method. According to a preferred embodiment of the present invention, when a single-stranded nucleic acid is used as a probe substance, an oxidized layer is formed on the surface of the working electrode, and the nucleic acid probe and the working electrode are connected via the oxidized layer. This can be done by bonding. At this time, the nucleic acid probe can be immobilized on the working electrode by introducing a functional group at the end of the nucleic acid. As a result, the nucleic acid probe into which the functional group has been introduced can be immobilized on the carrier as it is by an immobilization reaction. Introduction of a functional group at the end of a nucleic acid can be performed using an enzymatic reaction or a DNA synthesizer. Examples of the enzyme used in the enzymatic reaction include terminal deoxynucleotidyl transferase, poly A polymerase, polynucleotide kinase, DNA polymerase, polynucleotide adenyl transferase, RNA ligase. Can be mentioned. Moreover, a functional group can also be introduce | transduced by a polymerase chain reaction (PCR method), a nick translation, and a random primer method. The functional group may be introduced at any part of the nucleic acid, and can be introduced at the 3 ′ end, 5 ′ end or at a random position.

本発明の好ましい態様によれば、核酸プローブの作用電極への固定化のため官能基として、アミン、カルボン酸、スルホン酸、チオール、水酸基、リン酸等が好適に使用できる。また、本発明の好ましい態様によれば、拡散プローブを作用電極に強固に固定化するためには、作用電極と拡散プローブの間を架橋する材料を使用することも可能である。そのような架橋材料の好ましい例としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤や、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性ポリマーが挙げられる。   According to a preferred embodiment of the present invention, amine, carboxylic acid, sulfonic acid, thiol, hydroxyl group, phosphoric acid and the like can be suitably used as the functional group for immobilizing the nucleic acid probe to the working electrode. Moreover, according to the preferable aspect of this invention, in order to fix | immobilize a diffusion probe firmly to a working electrode, it is also possible to use the material which bridge | crosslinks between a working electrode and a diffusion probe. Preferable examples of such a crosslinking material include silane coupling agents, titanate coupling agents, and conductive polymers such as polythiophene, polyacetylene, polypyrrole, and polyaniline.

本発明の好ましい態様によれば、核酸プロ−ブの固定化を物理吸着という、より簡単な操作で効率よく行うことも可能である。電極表面への核酸プロ−ブの物理吸着は、例えば、以下のように行なうことができる。まず、電極表面を、超音波洗浄器を用いて蒸留水およびアルコ−ルで洗浄する。その後、電極を核酸プロ−ブを含有する緩衝液に挿入して核酸プロ−ブを担体表面に吸着させる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid probe can be immobilized efficiently by a simple operation called physical adsorption. The physical adsorption of the nucleic acid probe to the electrode surface can be performed, for example, as follows. First, the electrode surface is cleaned with distilled water and alcohol using an ultrasonic cleaner. Thereafter, the electrode is inserted into a buffer containing the nucleic acid probe to adsorb the nucleic acid probe onto the surface of the carrier.

また、核酸プローブの吸着後、ブロッキング剤を添加することにより、非特異的な吸着を抑制することができる。使用可能なブロッキング剤としては、核酸プローブが吸着していない電子受容層表面のサイトを埋めることができ、かつ電子受容物質に対して化学吸着あるいは物理吸着等により吸着可能な物質であれば限定されないが、好ましくは化学結合を介して吸着可能な官能基を有する物質である。例えば、酸化チタンを電子受容層として用いる場合における好ましいブロッキング剤の例としては、カルボン酸基、リン酸基、スルホン酸基、水酸基、アミノ基、ピリジル基、アミド等の酸化チタンに吸着可能な官能基を有する物質が挙げられる。   Moreover, nonspecific adsorption | suction can be suppressed by adding a blocking agent after adsorption | suction of a nucleic acid probe. The blocking agent that can be used is not limited as long as it can fill a site on the surface of the electron accepting layer on which the nucleic acid probe is not adsorbed and can adsorb the electron accepting material by chemical adsorption or physical adsorption. However, it is preferably a substance having a functional group that can be adsorbed via a chemical bond. For example, preferable examples of the blocking agent in the case of using titanium oxide as an electron-accepting layer include functional groups that can be adsorbed to titanium oxide such as carboxylic acid group, phosphoric acid group, sulfonic acid group, hydroxyl group, amino group, pyridyl group, and amide. Examples thereof include substances having a group.

本発明の好ましい態様によれば、作用電極上にプローブ物質が互いに分離された複数の領域毎に区分されて担持されてなり、光源による光照射が各領域に対して個別に行われるのが好ましい。これにより、複数の試料を一枚の作用電極上で測定することができるので、DNAチップの集積化等が可能となる。本発明のより好ましい態様によれば、作用電極上にプローブ物質が担持された、互いに分離された複数の領域がパターニングされており、光源から照射される光でスキャニングしながら、各領域の試料について被検物質の検出または定量を一度の操作で連続的に行うことが好ましい。   According to a preferred aspect of the present invention, it is preferable that the probe substance is divided and supported on each of the plurality of regions separated from each other on the working electrode, and the light irradiation by the light source is performed individually on each region. . Thereby, since a plurality of samples can be measured on one working electrode, integration of DNA chips and the like are possible. According to a more preferable aspect of the present invention, a plurality of regions separated from each other, on which a probe substance is supported on the working electrode, is patterned, and a sample in each region is scanned while scanning with light emitted from a light source. It is preferable that the detection or quantification of the test substance is continuously performed in one operation.

本発明のより好ましい態様によれば、作用電極上の互いに分離された複数の領域の各領域に複数種類のプローブ物質を担持させることができる。これにより、領域の個数に、各領域毎のプローブ物質の種類数を乗じた数の、多数のサンプルの測定を同時に行うことができる。   According to a more preferred aspect of the present invention, a plurality of types of probe substances can be carried on each of a plurality of regions separated from each other on the working electrode. As a result, a large number of samples can be simultaneously measured by multiplying the number of regions by the number of types of probe substances for each region.

本発明のより好ましい態様によれば、作用電極上の互いに分離された複数の領域の各領域毎に異なるプローブ物質を担持させることができる。これにより、区分された領域の数に相当する種類数のプローブ物質を担持させることができるので、多種類の被検物質の測定を同時に行うことができる。この態様は、各領域毎に異なる被検物質の分析が可能なため、一塩基多型の解析(SNPs)の多項目解析に好ましく利用することができる。   According to a more preferable aspect of the present invention, a different probe substance can be carried in each of a plurality of regions separated from each other on the working electrode. As a result, the number of types of probe substances corresponding to the number of the divided areas can be carried, so that multiple types of analytes can be measured simultaneously. This aspect can be preferably used for multi-item analysis of single nucleotide polymorphism analysis (SNPs) because different test substances can be analyzed for each region.

(4)対電極
本発明に用いる対電極は、電解液に接触させた場合に作用電極との間に電流が流れることができるものであれば特に限定されず、金属もしくは導電性の酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、セラミックス等が使用可能である。また、対電極としての金属薄膜を5μm以下、好ましくは3nm〜3μmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成して作成することもできる。対電極に使用可能な材料の好ましい例としては、白金、金、パラジウム、ニッケル、カーボン、ポリチオフェン等の導電性ポリマー、酸化物、炭化物、窒化物等の導電性セラミックス等が挙げられ、より好ましくは、白金、カーボンであり、最も好ましくは白金である。これらの材料は電子受容層の形成方法と同様の方法により薄膜形成が可能である。
(4) Counter electrode The counter electrode used in the present invention is not particularly limited as long as a current can flow between it and the working electrode when it is brought into contact with an electrolytic solution, and a metal or a conductive oxide is used. Vapor deposited glass, plastic, ceramics, etc. can be used. Moreover, the metal thin film as a counter electrode can be formed by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 5 μm or less, preferably 3 nm to 3 μm. Preferable examples of materials that can be used for the counter electrode include conductive polymers such as platinum, gold, palladium, nickel, carbon, and polythiophene, and conductive ceramics such as oxide, carbide, and nitride, and more preferably. Platinum and carbon, and most preferably platinum. These materials can be formed into a thin film by the same method as the electron accepting layer.

(5)電極ユニット
本発明の好ましい態様によれば、作用電極および対電極が同一平面上にパターニングされてなる電極ユニットを使用してもよい。好ましい電極ユニットは、絶縁基板と、絶縁基板上に局所的に設けられる、増感色素が光励起に応じて放出する電子を受容可能な電子受容物質を含んでなる電子受容層を備えた作用電極と、絶縁基板の作用電極と同一面上に、作用電極と離間して設けられる対電極とを備えてなる。そのような電極ユニットの一例が図7に示される。図7に示される電極ユニット71は、絶縁基板72と、作用電極73と、対電極74とを備えてなる。絶縁基板72は、作用電極72と対電極73とを短絡させないように絶縁性を有する基板である。作用電極73は、絶縁基板72上に局所的に設けられ、増感色素が光励起に応じて放出する電子を受容可能な電子受容物質を含んでなる電子受容層を備えてなる。対電極74は、絶縁基板72の作用電極73と同一面上に、作用電極73と離間して設けられる。そして、作用電極73および対電極74の各々から延出するようにリード線74’がそれぞれ設けられる。
(5) Electrode unit According to the preferable aspect of this invention, you may use the electrode unit by which a working electrode and a counter electrode are patterned on the same plane. A preferred electrode unit includes an insulating substrate, and a working electrode that is provided locally on the insulating substrate and includes an electron-accepting layer that includes an electron-accepting material that can accept electrons emitted by a sensitizing dye in response to photoexcitation. And a counter electrode provided on the same plane as the working electrode of the insulating substrate and spaced apart from the working electrode. An example of such an electrode unit is shown in FIG. The electrode unit 71 shown in FIG. 7 includes an insulating substrate 72, a working electrode 73, and a counter electrode 74. The insulating substrate 72 is a substrate having an insulating property so as not to short-circuit the working electrode 72 and the counter electrode 73. The working electrode 73 is provided locally on the insulating substrate 72 and includes an electron accepting layer containing an electron accepting material capable of accepting electrons emitted by the sensitizing dye in response to photoexcitation. The counter electrode 74 is provided on the same surface as the working electrode 73 of the insulating substrate 72 and is separated from the working electrode 73. Lead wires 74 ′ are provided so as to extend from each of the working electrode 73 and the counter electrode 74.

このように、電極ユニットは、同一平面上に作用電極と対電極とを備えた一体型の電極部材であり、これを用いることにより、センサユニットの設計および材料選択の自由度が格段に広がり、センサユニットの生産性、性能、使い易さを大幅に改善できる。すなわち、本発明による電極ユニットは一体型の電極部材であり二枚の電極を対向させる必要が無いため、光源を電極ユニットの表面に対向させる構成を容易に採ることができる。その結果、作用電極を透明な材料に限らずセラミックスやプラスチック等の不透明な材料で構成することが可能となるので、電極材料の選択の自由度も広がる。また、光源からの作用電極表面の直接照射により、電極裏面から照射した際に起こる透明電極材料の透過度に起因する光の損失を無くすこともできるので、より精度の高い測定も期待できる。さらには、本発明による電極ユニットは一体型の電極部材であるため、作用電極、対電極、およびリード線を一工程の導通パターニングで形成することが可能となるため、電極の生産性が向上する。また、電極ユニットに対向させる材料は導電性を有する必要がないため、透明プラスチック、ガラスなどの汎用される材料を用いる事ができ、セルの生産性も向上する。   Thus, the electrode unit is an integrated electrode member having a working electrode and a counter electrode on the same plane, and by using this, the degree of freedom of sensor unit design and material selection is greatly expanded. The productivity, performance and ease of use of the sensor unit can be greatly improved. That is, since the electrode unit according to the present invention is an integral electrode member and does not require two electrodes to face each other, a configuration in which the light source faces the surface of the electrode unit can be easily adopted. As a result, the working electrode is not limited to a transparent material, and can be made of an opaque material such as ceramics or plastic, so that the degree of freedom in selecting an electrode material is expanded. In addition, the direct irradiation of the working electrode surface from the light source can eliminate the loss of light caused by the transparency of the transparent electrode material that occurs when irradiating from the back surface of the electrode, so that more accurate measurement can be expected. Furthermore, since the electrode unit according to the present invention is an integrated electrode member, the working electrode, the counter electrode, and the lead wire can be formed by one-step conductive patterning, which improves the productivity of the electrode. . In addition, since the material facing the electrode unit does not need to have conductivity, a commonly used material such as transparent plastic or glass can be used, and the productivity of the cell is improved.

(6)測定方法
本発明のセンサユニットを用いた測定方法にあっては、先ず、増感色素の共存下、試料液を作用電極に接触させて、プローブ物質に被検物質を直接または間接的に特異的に結合させ、この結合により増感色素を前記作用電極に固定させる。
(6) Measuring method In the measuring method using the sensor unit of the present invention, first, in the presence of a sensitizing dye, the sample solution is brought into contact with the working electrode, and the test substance is directly or indirectly applied to the probe substance. The sensitizing dye is fixed to the working electrode by this binding.

本発明の好ましい態様によれば、増感色素で予め標識された一本鎖の核酸を被検物質とする場合、プローブ物質である一本鎖核酸との間でハイブリダイゼーション反応を行なうことができる。ハイブリダイゼーション反応の好ましい温度は37〜72℃の範囲であるが、その最適温度は使用するプロ−ブの塩基配列や長さ等により異なる。   According to a preferred embodiment of the present invention, when a single-stranded nucleic acid previously labeled with a sensitizing dye is used as a test substance, a hybridization reaction can be performed with a single-stranded nucleic acid that is a probe substance. . The preferred temperature for the hybridization reaction is in the range of 37-72 ° C., but the optimum temperature varies depending on the base sequence and length of the probe used.

本発明の別の好ましい態様によれば、被検物質およびプローブ物質の結合体(例えばハイブリダイゼーション後の二本鎖核酸)にインターカレーション可能な増感色素を用いる場合には、試料液に増感色素を添加することにより結合体を特異的に増感色素で標識することができる。   According to another preferred embodiment of the present invention, when a sensitizing dye that can be intercalated is used for a conjugate of a test substance and a probe substance (for example, a double-stranded nucleic acid after hybridization), it is added to the sample solution. By adding a sensitizing dye, the conjugate can be specifically labeled with a sensitizing dye.

こうして被検物質が増感色素と共に固定された作用電極を、対電極と共に電解質を含有する吸収性シートに接触させ、作用電極に光を照射して増感色素を光励起させ、光励起された増感色素から作用電極への電子移動に起因して作用電極と対電極との間に流れる光電流を検出する。その際のセンサユニットとして、本発明の吸水性シートを用いたセンサユニットを使用する。   In this way, the working electrode on which the test substance is fixed together with the sensitizing dye is brought into contact with an absorbent sheet containing an electrolyte together with the counter electrode, and the sensitizing dye is photoexcited by irradiating the working electrode with light. A photocurrent flowing between the working electrode and the counter electrode due to electron transfer from the dye to the working electrode is detected. As a sensor unit at that time, a sensor unit using the water-absorbent sheet of the present invention is used.

本発明の好ましい態様によれば、互いに異なる光波長で励起可能な二種以上の増感色素を用いて複数種類の被検物質を個別に検出する場合、光源から波長選択手段を介して特定波長の光を照射することにより、複数の色素を個別に励起することが可能である。波長選択手段の例としては、分光器、色ガラスフィルター、干渉フィルター、バンドパスフィルター等が挙げられる。また、増感色素の種類に応じて異なる波長の光を照射可能な複数の光源を用いてもよく、この場合の好ましい光源の例としては、特定波長の光が照射されるレーザー光やLEDを用いてもよい。また、作用極に光を効率よく照射するため、石英、ガラス、液体ライトガイドを用いて導光してもよい。   According to a preferred aspect of the present invention, when two or more kinds of test substances are individually detected using two or more sensitizing dyes that can be excited at different light wavelengths, a specific wavelength is detected from the light source via the wavelength selection means. It is possible to excite a plurality of dyes individually by irradiating the light. Examples of wavelength selection means include a spectroscope, a colored glass filter, an interference filter, a bandpass filter, and the like. In addition, a plurality of light sources capable of irradiating light of different wavelengths depending on the type of sensitizing dye may be used. Examples of preferable light sources in this case include laser light and LED irradiated with light of a specific wavelength. It may be used. Further, in order to efficiently irradiate the working electrode with light, light may be guided using quartz, glass, or a liquid light guide.

光照射により系内を流れる光電流は電流計により測定される。これにより、被検物質を検出することができる。その際の電流値は作用電極上にトラップされた増感色素の量を反映する。例えば、被検物質が核酸の場合、相補性のある核酸間で形成された二本鎖の量が、電流値となり反映される。したがって、得られた電流値から被検物質を定量することができる。したがって、本発明の好ましい態様によれば、電流計が、得られた電流量または電気量から試料液中の被検物質濃度を算出する手段をさらに備えてなるのが好ましい。   The photocurrent flowing through the system by light irradiation is measured by an ammeter. Thereby, the test substance can be detected. The current value at that time reflects the amount of sensitizing dye trapped on the working electrode. For example, when the test substance is a nucleic acid, the amount of double strands formed between complementary nucleic acids is reflected as the current value. Therefore, the test substance can be quantified from the obtained current value. Therefore, according to a preferred aspect of the present invention, it is preferable that the ammeter further comprises means for calculating the concentration of the test substance in the sample solution from the obtained amount of current or electricity.

本発明の好ましい態様によれば、光電流を検出する工程が、電流値を測定し、得られた電流値または電気量から試料液中の被検物質濃度を算出することができる。この被検物質濃度の算出は、予め作成された被検物質濃度と電流値または電気量との検量線と、得られた電流値または電気量とを対比することにより行うことができる。本発明の方法にあっては、電流値は作用電極上にトラップされた増感色素の量が反映されるので、被検物質濃度に対応した正確な電流値が得られるため、定量測定に適する。   According to a preferred aspect of the present invention, the step of detecting the photocurrent can measure the current value, and calculate the concentration of the test substance in the sample liquid from the obtained current value or electric quantity. The calculation of the test substance concentration can be performed by comparing a calibration curve between the test substance concentration and the current value or the electric quantity prepared in advance with the obtained current value or the electric quantity. In the method of the present invention, since the current value reflects the amount of the sensitizing dye trapped on the working electrode, an accurate current value corresponding to the test substance concentration can be obtained, which is suitable for quantitative measurement. .

本発明の別の好ましい態様によれば、予め増感色素で標識された被検物質を競合物質として用いて、増感色素で標識されていない、プローブ物質に特異的に結合可能な第二の被検物質を定量することができる。第二の被検物質はプローブ物質に標識済被検物質よりも特異的に結合しやすい性質を有するのが好ましい。これら二種類の被検物質を競合させてプローブ物質に特異的に結合させると、検出される電流値と第二の被検物質の濃度との間に相関関係が得られる。つまり、色素標識されていない第二の被検物質の数が増加するにつれ、プローブ物質に特異的に結合する競合物質の数が減少するため、第二の被検物質濃度の増加につれて、検出電流値が減少する検量線を得ることができる。したがって、増感色素で標識されていない第二の被検物質の検出および定量が可能となる。   According to another preferred embodiment of the present invention, a test substance previously labeled with a sensitizing dye is used as a competitor, and a second substance capable of specifically binding to a probe substance that is not labeled with a sensitizing dye. The test substance can be quantified. It is preferable that the second test substance has a property of easily binding to the probe substance more specifically than the labeled test substance. When these two kinds of test substances are made to compete and specifically bind to the probe substance, a correlation is obtained between the detected current value and the concentration of the second test substance. That is, as the number of second analytes that are not dye-labeled increases, the number of competitors that specifically bind to the probe substance decreases, so that the detection current increases as the second analyte concentration increases. A calibration curve with decreasing values can be obtained. Therefore, it is possible to detect and quantify the second test substance that is not labeled with a sensitizing dye.

本発明のより好ましい態様によれば、被検物質および第二の被検物質が抗原であり、プローブ物質が抗体であるのが好ましい。この態様における被検物質および第二の被検物質のプローブ物質への固定化工程を図8に示す。図8に示されるように、増感色素で標識された抗原141と、色素標識されていない抗原142とが競合して抗体143に特異的に結合する。したがって、色素標識されていない抗原142が増加するにつれ、抗体に特異的に結合する色素標識された抗原143が減少するため、第二の被検物質濃度の増加につれて、検出電流値が減少する検量線を得ることができる。   According to a more preferred embodiment of the present invention, the test substance and the second test substance are preferably antigens, and the probe substance is preferably an antibody. FIG. 8 shows the step of immobilizing the test substance and the second test substance on the probe substance in this embodiment. As shown in FIG. 8, the antigen 141 labeled with the sensitizing dye and the antigen 142 not labeled with the dye compete with each other and specifically bind to the antibody 143. Therefore, as the amount of the antigen 142 that is not dye-labeled increases, the amount of the dye-labeled antigen 143 that specifically binds to the antibody decreases. Therefore, the detection current value decreases as the second analyte concentration increases. You can get a line.

例1:吸水性シートを用いた光電流測定
(1)色素標識DNA固定化作用電極の作製
作用電極用のガラス基材として、フッ素をドープした酸化スズ(F-SnO2:FTO)コートガラス(エイアイ特殊硝子社製、U膜、シート抵抗:12Ω/□、形状:50mm×26mm)を用意した。このガラス基材をアセトン中で15分間、続いて超純水中で15分間超音波洗浄を施して、汚れおよび残存有機物の除去を行った。このガラス基材を5Mの水酸化ナトリウム水溶液中で15分間振盪させた。その後、水酸化ナトリウムの除去のために超純水中での5分間の振盪を水を入れ替えて3回行った。ガラス基材を取り出して空気を吹き付けて残水を飛散させた後、ガラス基材を無水メタノールに浸漬させて脱水した。
Example 1: Photocurrent measurement using a water-absorbent sheet (1) Preparation of dye-labeled DNA-immobilized working electrode Fluorine-doped tin oxide (F-SnO 2 : FTO) coated glass (as a glass substrate for the working electrode) A special glass company, U film, sheet resistance: 12Ω / □, shape: 50 mm × 26 mm) was prepared. This glass substrate was subjected to ultrasonic cleaning in acetone for 15 minutes and then in ultrapure water for 15 minutes to remove dirt and residual organic matter. The glass substrate was shaken in 5M aqueous sodium hydroxide solution for 15 minutes. Then, for removal of sodium hydroxide, shaking for 5 minutes in ultrapure water was performed 3 times with the water changed. After the glass substrate was taken out and air was blown to scatter the remaining water, the glass substrate was immersed in anhydrous methanol for dehydration.

95wt%メタノール5wt%超純水を溶媒として、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を2vol%となるように加え、室温下で5分間の攪拌を行って、カップリング処理用の溶液を調製した。このカップリング処理用溶液に上記ガラス基材を浸漬させ、ゆっくりと15分間振盪させた。次いで、ガラス基材を取り出し、メタノール中で10回ほど振盪させて余剰なカップリング処理用溶液を除く操作を、メタノールを3回換えて行った。その後、ガラス基材を110℃で30分間保持してカップリング剤をガラス基材に結合させた。ガラス基材を室温下で冷却した後、直径3mmの大きさの開口部が9スポット形成された粘着性シール(厚さ:0.5mm)を載置して密着させた。続いて、100 nMに濃度調整した5’末端ローダミン標識ssDNA(25mer)と、100 nMに濃度調整した非標識ssDNA(24mer)を95℃で10分間保持した後、直ちに氷上に移して10分間保持してDNAを変性させた。この変性DNAを先に用意したガラス上のシールの9開口部にそれぞれ5μlずつ充填し、95℃で10分保持して溶媒を蒸発させた。その後、UVクロスリンカー(UVP社CL-1000型)で120mJの紫外光を照射して、標識ssDNAをガラス基材に固定化した。シールをガラス基材から剥がし、ガラス基材を0.2%SDS溶液中で15分間×3回振盪させ、超純水を3回入れ替えて濯いだ。このガラス基材を沸騰水に2分間浸漬させて取り出した後、空気を吹き付けて残水を飛散させた。続いて、ガラス基材を4℃の無水エタノールに1分間浸漬させて脱水し、空気を吹き付けて残留エタノールを飛散させた。こうして、色素標識DNA固定化作用電極を得た。ここで使用したプローブDNAの塩基配列は下記の通りである。
5’末端ローダミン標識ssDNA(プローブ1):5'-Rho-GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT-3'
非標識ssDNA(プローブ2):5'-TTGAGCAAGTTCAGCCTGGTTAAG-3'
Using 95 wt% methanol 5 wt% ultrapure water as a solvent, add 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) to 2 vol% and stir at room temperature for 5 minutes to prepare a solution for coupling treatment did. The glass substrate was immersed in this coupling treatment solution and slowly shaken for 15 minutes. Subsequently, the glass substrate was taken out and shaken in methanol about 10 times to remove excess coupling solution, and the methanol was changed 3 times. Thereafter, the glass substrate was held at 110 ° C. for 30 minutes to bond the coupling agent to the glass substrate. After the glass substrate was cooled at room temperature, an adhesive seal (thickness: 0.5 mm) having 9 spots of openings with a diameter of 3 mm was placed and brought into close contact therewith. Subsequently, 5′-end rhodamine-labeled ssDNA (25mer) adjusted to 100 nM and unlabeled ssDNA (24mer) adjusted to 100 nM were held at 95 ° C. for 10 minutes, then immediately transferred to ice and held for 10 minutes. Then, the DNA was denatured. The denatured DNA was filled in 5 μl each in 9 openings of the seal on the glass prepared previously, and kept at 95 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent. Then, 120 mJ ultraviolet light was irradiated with a UV crosslinker (UVP CL-1000 type) to immobilize the labeled ssDNA on the glass substrate. The seal was peeled off from the glass substrate, and the glass substrate was shaken in a 0.2% SDS solution for 15 minutes × 3 times and rinsed with three changes of ultrapure water. The glass substrate was immersed in boiling water for 2 minutes and taken out, and then air was blown to scatter the remaining water. Subsequently, the glass substrate was immersed in absolute ethanol at 4 ° C. for 1 minute for dehydration, and air was blown to disperse residual ethanol. Thus, a dye-labeled DNA-immobilized working electrode was obtained. The base sequence of the probe DNA used here is as follows.
5 'terminal rhodamine labeled ssDNA (probe 1): 5'-Rho-GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT-3'
Unlabeled ssDNA (probe 2): 5'-TTGAGCAAGTTCAGCCTGGTTAAG-3 '

(2)吸水性シートの作製
0.2M、0.4M、および0.6Mのテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPr4I)を含む水溶液を調製した。この水溶液に26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(CB-13A;アトー株式会社)を浸漬させて、軽く水切りをし、吸水性シートを得た。
(2) Production of water-absorbing sheet An aqueous solution containing 0.2M, 0.4M, and 0.6M tetrapropylammonium iodide (NPr4I) was prepared. A 0.9 mm-thick blotting filter paper (CB-13A; Ato Co., Ltd.) cut to 26 mm × 20 mm was immersed in this aqueous solution, and lightly drained to obtain a water-absorbent sheet.

(3)吸水性シートを用いた光電流測定
上記(1)で作製した色素標識DNA固定化作用電極と、ガラス板上に白金が蒸着されてなる対電極とを用意した。両電極間に上記(2)で作製した吸水性シートを挟み、密着させた。この時、作用電極のssDNAが固定化された面と対電極の白金蒸着面とが対向するように配置した。両電極を電気化学アナライザーに接続した状態で、作用電極にレーザー光源(出力60mW、照射領域の直径1mm、波長530nmの緑色レーザー)を照射し、その時に観察される電流値を記録した。
(3) Photocurrent measurement using a water-absorbing sheet The dye-labeled DNA-immobilized working electrode prepared in (1) above and a counter electrode obtained by depositing platinum on a glass plate were prepared. The water-absorbent sheet produced in (2) above was sandwiched between both electrodes and brought into close contact. At this time, the working electrode was placed so that the surface on which the ssDNA was immobilized was opposed to the platinum deposition surface of the counter electrode. With both electrodes connected to the electrochemical analyzer, the working electrode was irradiated with a laser light source (output 60 mW, diameter of irradiated region 1 mm, wavelength 530 nm green laser), and the current value observed at that time was recorded.

結果を図9に示す。図9に示されるように、テトラプロピルアンモニウムヨージドの濃度に依存して光電流の増加が認められたが、いずれの濃度のテトラプロピルアンモニウムヨージドおいても使用可能であることが明らかになった。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 9, an increase in photocurrent was observed depending on the concentration of tetrapropylammonium iodide, but it was revealed that any concentration of tetrapropylammonium iodide can be used. It was.

例2:各種電解質の検討
各種電解質を用いて光電流測定を行った。具体的には、吸水性シートとしてろ紙を用い、各還元剤の濃度を0.2Mに固定して、吸水性シートを作製した。電解質としては、NaI、KI、CaI、LiI、NHI、テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)、チオ硫酸ナトリウム(Na)および亜硫酸ナトリウム(NaSO)を用いた。作製方法は各種電解質と水を含む電解液を作製し、26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(例1と同様)を浸漬させて、軽く水切りをし、吸水性シートを得た。光電流の測定は例1と同様にして行った。色素標識DNA固定化作用電極の作製は例1と同様にして行い、ローダミン標識ssDNA濃度が10nM、およびローダミン非標識ssDNA濃度100nMの各溶液を用いて作製した作用電極も作製して上記同様に光電流測定を行った。
Example 2: Examination of various electrolytes Photocurrent measurement was performed using various electrolytes. Specifically, filter paper was used as the water-absorbing sheet, and the concentration of each reducing agent was fixed at 0.2 M to produce a water-absorbing sheet. As the electrolyte, use NaI, KI, CaI 2, LiI , NH 4 I, tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3) and sodium sulfite (Na 2 SO 3) It was. The preparation method is to prepare electrolytes containing various electrolytes and water, soak a 0.9mm thick blotting filter paper (same as in Example 1) cut into 26mm x 20mm, and drain lightly to obtain a water-absorbent sheet It was. The photocurrent was measured in the same manner as in Example 1. The dye-labeled DNA-immobilized working electrode was prepared in the same manner as in Example 1, and working electrodes prepared using solutions each having a rhodamine-labeled ssDNA concentration of 10 nM and a rhodamine-unlabeled ssDNA concentration of 100 nM were also prepared. Current measurement was performed.

結果を図10に示す。検討したいずれの還元剤でも、ssDNA固定化量に依存して光電流の増加が認められ、使用可能であることが明らかになった。   The results are shown in FIG. In any of the reducing agents studied, an increase in photocurrent was observed depending on the amount of immobilized ssDNA, and it was revealed that it can be used.

例3:吸水性シートの厚さの影響
(1)色素標識DNA固定化作用電極の作製
固定化するssDNA濃度を100nMと1μMの2濃度としたこと以外は例1(1)と同様にして、色素標識DNA固定化作用電極を作製した。
(2)吸水性シートの作製
0.2Mの濃度のテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)と水により電解液を作製し、厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(例1と同様)を1枚、2枚重ね、3枚重ねし、それぞれ電解液に浸漬させて吸水性シートを作製した。
(3)光電流測定
上記(1)で作製した固定化濃度の異なるスポットを有する作用電極と、上記(2)で作製した厚さの異なる各吸水性シートを用いて、例1と同様にして光電流を測定した。
Example 3: Influence of the thickness of the water-absorbent sheet (1) Preparation of dye-labeled DNA immobilization working electrode Except that the ssDNA concentration to be immobilized was 2 concentrations of 100 nM and 1 μM, the same as in Example 1 (1), A dye-labeled DNA-immobilized working electrode was prepared.
(2) Production of water absorbent sheet
Prepare an electrolyte solution with tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) and water at a concentration of 0.2M, and stack one, two, and three sheets of 0.9mm-thick blotting filter paper (as in Example 1). Each was immersed in an electrolyte solution to prepare a water absorbent sheet.
(3) Photocurrent measurement In the same manner as in Example 1, using the working electrode having spots with different immobilization concentrations prepared in (1) above and the water-absorbing sheets having different thicknesses prepared in (2) above, The photocurrent was measured.

結果を図11に示す。図11に示されるように、0.9mm〜2.7mmの吸水性シート厚さの全域にわたって、光電流値への影響はほとんど認められなかった。したがって、十分な強度を得る観点から吸水性シート厚さを厚くしても、光電流値検出への悪影響は無いことが推察される。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 11, almost no influence on the photocurrent value was observed over the entire thickness of the water absorbent sheet of 0.9 mm to 2.7 mm. Therefore, from the viewpoint of obtaining sufficient strength, it is presumed that there is no adverse effect on photocurrent value detection even if the water absorbent sheet thickness is increased.

例4:各吸水性シートの検討
吸水性シートとして、厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(例1同様)、フェルト(厚さ:1mm、密度:0.00049g/mm3)、ボール紙(厚さ:0.5mm、密度:0.00071g/mm3)、ガラス繊維ろ紙(GF/D;Whatman:厚さ:0.68mm)、パルプ繊維及び合成繊維を含むコート紙(厚さ:0.14mm、密度:0.00111g/mm3)、弗素樹脂を主に含んでなるメンブレンフィルター(JCWP09025;MILLIPORE:厚さ:0.1mm)を用いた以外は例1と同様にして光電流の測定を行った。色素標識DNA固定化作用電極の作製は例1と同様にして行い、ローダミン標識ssDNA濃度が100nM、および1μMの各溶液と、非標識ssDNA濃度が100nMを用いて作製した作用電極も作製して例1同様に光電流測定を行った。なお、吸水性シートを作製する際の電解液は0.2Mのテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)を含む水溶液を用いて、その他は例1と同様にして行った。。
Example 4: Examination of each water-absorbing sheet As a water-absorbing sheet, 0.9 mm thick blotting filter paper (similar to Example 1), felt (thickness: 1 mm, density: 0.00049 g / mm 3 ), cardboard (thickness: 0.5 mm, density: 0.00071 g / mm 3 ), glass fiber filter paper (GF / D; Whatman: thickness: 0.68 mm), coated paper containing pulp fiber and synthetic fiber (thickness: 0.14 mm, density: 0.00111 g / mm 3 ), and the photocurrent was measured in the same manner as in Example 1 except that a membrane filter (JCWP09025; MILLIPORE: thickness: 0.1 mm) mainly containing a fluorine resin was used. A dye-labeled DNA-immobilized working electrode was prepared in the same manner as in Example 1, and a working electrode prepared using solutions with rhodamine-labeled ssDNA concentrations of 100 nM and 1 μM and an unlabeled ssDNA concentration of 100 nM was also prepared. The photocurrent was measured in the same manner as in Example 1. The electrolytic solution used to produce the water-absorbing sheet was an aqueous solution containing 0.2 M tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), and the other procedures were performed in the same manner as in Example 1. .

結果を図12に示す。図12に示されるように、すべての吸水性シートにおいて、ssDNA固定化量に依存して光電流の増加が認められ、使用可能であることが明らかになった。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 12, in all the water-absorbent sheets, an increase in photocurrent was recognized depending on the amount of immobilized ssDNA, and it was revealed that the sheets can be used.

例5:吸水性シートの含水率の検討
(1)含水率の測定
まず、26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(例1と同様)に0.4Mのテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPr4I)を含む水溶液を500μl滴下し、ろ紙を完全に電解液に浸した(6枚作製)。次に0時間、0.25時間、0.5時間、1時間、1.25時間、1.5時間、それぞれ50℃で乾燥させ電解液を含むろ紙の重量を測定し、テトラプロピルアンモニウムヨージドの重量を除いた後、1mm3 辺りの含水量を計算した。その後、(1mm3 辺りの含水量)/(ろ紙密度)の割合を計算し吸水性シートの含水率とした。なおブロッティング用ろ紙の密度は0.00049g/mm3である。
(2)光電流測定
(1)で作製した各含水率の吸水性シートにより例1と同様にして光電流を検出した。
Example 5: Examination of water content of water-absorbing sheet (1) Measurement of water content First, 0.4M tetrapropylammonium iodide was used on a blotting filter paper (similar to Example 1) with a thickness of 0.9mm cut into 26mm x 20mm. 500 μl of an aqueous solution containing (NPr4I) was dropped, and the filter paper was completely immersed in the electrolytic solution (production of 6 sheets). Next, it was dried at 50 ° C. for 0 hour, 0.25 hour, 0.5 hour, 1 hour, 1.25 hour, 1.5 hour, respectively, and the weight of the filter paper containing the electrolyte was measured. Tetrapropylammonium iodide The water content around 1 mm 3 was calculated. Thereafter, the ratio of (water content around 1 mm 3 ) / (filter paper density) was calculated and used as the water content of the water-absorbent sheet. The density of the blotting filter paper is 0.00049 g / mm 3 .
(2) Photocurrent measurement Photocurrent was detected in the same manner as in Example 1 using the water-absorbent sheet having each moisture content prepared in (1).

結果を図13に示す。図13に示されるように、吸水性シートの含水率が高いほど、光電流が高いことがわかる。また、含水率が2.2%の時は光電流を検出できなかったが、含水率が25.3%の時には光電流が検出できた。以上のことから、光電流が検出可能な吸水性シートは、含水率が少なくとも20%以上であることが望ましい。   The results are shown in FIG. As FIG. 13 shows, it turns out that a photocurrent is so high that the moisture content of a water absorbing sheet is high. Photocurrent could not be detected when the water content was 2.2%, but photocurrent could be detected when the water content was 25.3%. From the above, it is desirable that the water absorbent sheet capable of detecting photocurrent has a water content of at least 20%.

一塩基多型(SNPs)検出
(1)例6:各種電解質を用いてのSNPs検出
本例では、p53遺伝子の一塩基多型の検出に吸水性シートを応用した。作用電極側に完全一致プローブ、一塩基変異鎖プローブ、および完全不一致プローブを固定化した。それぞれの塩基配列は下記の通りとした。
完全一致(PM)プローブ: 5'-AGGATGGGCCTCAGGTTCATGCCGC-3'
一塩基変異鎖(SNP)プローブ: 5'-AGGATGGGCCTCCGGTTCATGCCGC-3'
完全不一致(MM)プローブ: 5'-GCGGCATGAACCGGAGGCCCATCCT-3'
Single nucleotide polymorphism (SNPs) detection (1) Example 6: SNPs detection using various electrolytes In this example, a water-absorbent sheet was applied to detect single nucleotide polymorphisms of the p53 gene. A perfect match probe, a single nucleotide variant probe, and a perfect mismatch probe were immobilized on the working electrode side. Each base sequence was as follows.
Exact match (PM) probe: 5'-AGGATGGGCCTC A GGTTCATGCCGC-3 '
Single nucleotide variant (SNP) probe: 5'-AGGATGGGCCTC C GGTTCATGCCGC-3 '
Complete mismatch (MM) probe: 5'-GCGGCATGAACCGGAGGCCCATCCT-3 '

これらのプローブとハイブリダイゼーションさせるターゲットDNAの塩基配列は下記の通りとした。
ターゲットDNA: 5'-ローダミン-GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT-3'
The base sequence of the target DNA to be hybridized with these probes was as follows.
Target DNA: 5'-Rhodamine-GCGGCATGAACC T GAGGCCCATCCT-3 '

作用電極用のガラス基材として、フッ素をドープした酸化スズ(F-SnO2:FTO)コートガラス(エイアイ特殊硝子社製、U膜、シート抵抗:12Ω/□、形状:50mm×26mm)を用意した。このガラス基材をアセトン中で15分間、続いて超純水中で15分間超音波洗浄を施して、汚れおよび残存有機物の除去を行った。このガラス基材を5Mの水酸化ナトリウム水溶液中で15分間振盪させた。その後、水酸化ナトリウムの除去のために超純水中での5分間の振盪を水を入れ替えて3回行った。ガラス基材を取り出して空気を吹き付けて残水を飛散させた後、ガラス基材を無水メタノールに浸漬させて脱水した。 Fluorine-doped tin oxide (F-SnO 2 : FTO) coated glass (manufactured by AI Special Glass Co., Ltd., U film, sheet resistance: 12Ω / □, shape: 50 mm × 26 mm) is prepared as a glass substrate for the working electrode did. This glass substrate was subjected to ultrasonic cleaning in acetone for 15 minutes and then in ultrapure water for 15 minutes to remove dirt and residual organic matter. The glass substrate was shaken in 5M aqueous sodium hydroxide solution for 15 minutes. Then, for removal of sodium hydroxide, shaking for 5 minutes in ultrapure water was performed 3 times with the water changed. After the glass substrate was taken out and air was blown to scatter the remaining water, the glass substrate was immersed in anhydrous methanol for dehydration.

95wt%メタノール5wt%超純水を溶媒として、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を2vol%となるように加え、室温下で5分間の攪拌を行って、カップリング処理用の溶液を調製した。このカップリング処理用溶液に上記ガラス基材を浸漬させ、ゆっくりと15分間振盪させた。次いで、ガラス基材を取り出し、メタノール中で10回ほど振盪させて余剰なカップリング処理用溶液を除く操作を、メタノールを3回換えて行った。その後、ガラス基材を110℃で30分間保持してカップリング剤をガラス基材に結合させた。ガラス基材を室温下で冷却した後、直径3mmの大きさの開口部が9スポット形成された粘着性シール(厚さ:0.5mm)を載置して密着させた。続いて、1μMに調製した完全一致鎖、一塩基変異鎖、完全不一致鎖のプローブDNA(25mer)を95℃で10分間保持した後、直ちに氷上に移して10分間保持してDNAを変性させた。この変性DNAを先に用意したガラス上のシールの9開口部に5μlずつ充填し、95℃で10分保持して溶媒を蒸発させた。その後、UVクロスリンカー(UVP社CL-1000型)で120mJの紫外光を照射して、プローブDNAをガラス基材に固定化した(各プローブにつき、3スポットずつ固定化)。シールをガラス基材から剥がし、ガラス基材を0.2wt%SDS溶液中で15分間×3回振盪させ、超純水を3回入れ替えて濯いだ。このガラス基材を沸騰水に2分間浸漬させて取り出した後、空気を吹き付けて残水を飛散させた。続いて、ガラス基材を4℃の無水エタノールに1分間浸漬させて脱水し、空気を吹き付けて残留エタノールを飛散させた。こうして、プローブDNA固定化作用電極を得た。   Using 95 wt% methanol 5 wt% ultrapure water as a solvent, add 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) to 2 vol% and stir at room temperature for 5 minutes to prepare a solution for coupling treatment did. The glass substrate was immersed in this coupling treatment solution and slowly shaken for 15 minutes. Subsequently, the glass substrate was taken out and shaken in methanol about 10 times to remove excess coupling solution, and the methanol was changed 3 times. Thereafter, the glass substrate was held at 110 ° C. for 30 minutes to bond the coupling agent to the glass substrate. After the glass substrate was cooled at room temperature, an adhesive seal (thickness: 0.5 mm) having 9 spots of openings with a diameter of 3 mm was placed and brought into close contact therewith. Subsequently, the probe DNA (25 mer) having a perfectly matched strand, a single nucleotide variant, and a completely mismatched strand prepared to 1 μM was held at 95 ° C. for 10 minutes, then immediately transferred to ice and held for 10 minutes to denature the DNA. . 5 μl of this denatured DNA was filled into 9 openings of the previously prepared seal on the glass and kept at 95 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent. Thereafter, UV light of 120 mJ was irradiated with a UV crosslinker (UVP CL-1000 type) to immobilize the probe DNA on the glass substrate (three spots were immobilized for each probe). The seal was peeled off from the glass substrate, and the glass substrate was shaken in a 0.2 wt% SDS solution for 15 minutes × 3 times and rinsed with three changes of ultrapure water. The glass substrate was immersed in boiling water for 2 minutes and taken out, and then air was blown to scatter the remaining water. Subsequently, the glass substrate was immersed in absolute ethanol at 4 ° C. for 1 minute for dehydration, and air was blown to disperse residual ethanol. In this way, a probe DNA fixed working electrode was obtained.

その後、濃度を100nMに調製したターゲットDNAを含む5×SSC、0.5wt%SDS溶液を、プローブを固定した電極にのせてカバーガラスで密閉した状態で37℃で10時間保温した。その後、2×SSC(室温)中でカバーガラスを剥がし、電極をラックに立て、40℃に設定した2×SSC/0.2%SDS溶液中に30分間振とうさせた後、水ですすぎ電極を乾燥させた。   Thereafter, a 5 × SSC, 0.5 wt% SDS solution containing the target DNA adjusted to a concentration of 100 nM was placed on the electrode on which the probe was fixed and sealed with a cover glass, and kept at 37 ° C. for 10 hours. After that, the cover glass is peeled off in 2 × SSC (room temperature), the electrode is placed on a rack, shaken in a 2 × SSC / 0.2% SDS solution set at 40 ° C. for 30 minutes, and then rinsed with water to dry the electrode. I let you.

こうして得られた作用電極と例1と同様にして作製した吸水性シートを測定セルに組み込み、測定セル上に光源自動移動用XYステージを取り付けた。セル部分の構成は作用電極と白金対電極とを対向させ、両電極間に接触による短絡を防止し、作用電極、対電極共に、電気的に接しているスプリングプローブを介して高感度な電流計に接続した。吸水性シートは吸水性シートとしてろ紙を用い、各還元剤の濃度を0.4Mに固定して、吸水性シートを作製した。電解質としてはテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)、チオ硫酸ナトリウム(Na)および亜硫酸ナトリウム(NaSO)を用いた。作製方法は各種電解質と水を含む電解液を作製し、26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(例1と同様)を浸漬させて、軽く水切りをし、吸水性シートを得た。 The working electrode thus obtained and a water-absorbent sheet produced in the same manner as in Example 1 were incorporated into a measurement cell, and an XY stage for automatic light source movement was attached on the measurement cell. The structure of the cell part is a highly sensitive ammeter through a spring probe in which the working electrode and the platinum counter electrode are opposed to each other to prevent a short circuit due to contact between both electrodes and the working electrode and the counter electrode are in electrical contact with each other. Connected to. As the water absorbent sheet, a filter paper was used as the water absorbent sheet, and the concentration of each reducing agent was fixed at 0.4 M to prepare a water absorbent sheet. Tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) were used as the electrolyte. The preparation method is to prepare electrolytes containing various electrolytes and water, soak a 0.9mm thick blotting filter paper (same as in Example 1) cut into 26mm x 20mm, and drain lightly to obtain a water-absorbent sheet It was.

続いて自動移動用XYステージに固定した光源により作用電極裏面の上方から光を照射し、作用電極と白金対電極の間に流れる電流を経時的に測定した。作用電極の上方にはFTO基板上のスポットと同形状の遮光部材を設けて、隣接するスポットへの光照射を防止すると同時に、光の無照射スポットを設けた。測定はスポットを順次走査し、同時にスポットでの電流出力をパソコンに接続された高感度電流計を介してパソコンに記憶した。   Subsequently, light was irradiated from above the back surface of the working electrode by a light source fixed on the XY stage for automatic movement, and the current flowing between the working electrode and the platinum counter electrode was measured over time. A light-shielding member having the same shape as the spot on the FTO substrate was provided above the working electrode to prevent light irradiation to the adjacent spot, and at the same time, a light non-irradiation spot was provided. In the measurement, the spots were sequentially scanned, and at the same time, the current output at the spots was stored in the personal computer through a high sensitivity ammeter connected to the personal computer.

結果を図14に示す。結果よりいずれの電解質を用いた場合であっても一塩基多型(SNPs)を光電流値の差として検出することができた。   The results are shown in FIG. From the results, it was possible to detect single nucleotide polymorphisms (SNPs) as a difference in photocurrent values regardless of which electrolyte was used.

(2)例7:乾燥させた吸水性シートを用いてのSNPs検出。
吸水性シートを作製後、50℃で2時間乾燥させて、作用電極、乾燥させた吸水性シートを測定セルに組み込んだ後に300μLの水を光電流検出直前に吸水性シートに滴下したこと以外は例6と同様にして、光電流を検出した(乾燥型)。比較として、例6と同様に光電流検出直前に吸水性シートを電解液に浸漬させて作製した吸水性シートを用いた(浸漬型)。
(2) Example 7: Detection of SNPs using a dried water absorbent sheet.
After preparing the water-absorbent sheet, it was dried at 50 ° C. for 2 hours, and after incorporating the dried water-absorbent sheet into the measuring cell, 300 μL of water was dropped on the water-absorbent sheet immediately before photocurrent detection. Photocurrent was detected in the same manner as in Example 6 (dry type). As a comparison, a water-absorbent sheet prepared by immersing a water-absorbent sheet in an electrolyte just before photocurrent detection was used as in Example 6 (immersion type).

結果を図15に示す。結果より乾燥させた吸水性シートを用いた場合であっても一塩基多型(SNPs)を光電流値の差として検出することができた。   The results are shown in FIG. Even if it was a case where the water-absorbent sheet dried from the result was used, single nucleotide polymorphism (SNPs) was able to be detected as a difference of a photocurrent value.

(3)例8:水系電解液と吸水性シートの比較。
0.4Mのテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)と水を含む電解液と、例6と同様に光電流検出直前に吸水性シートを電解液に浸漬させて作製した吸水性シートにおいてそれぞれSNPs検出を行い、水系電解液を用いた場合と吸水性シートを用いた場合の検出精度を比較した。吸水性シートのSNPs検出は例6と同様に行った。水系電解液を用いたSNPs検出は電極基板の作製方法は例6と同様にして行い、測定はフローセル型の測定用セルを用いた。図16、図17に第一の態様によるフローセル型測定用セルの断面図および分解図を示す。
(3) Example 8: Comparison between aqueous electrolyte and water absorbent sheet.
SNPs in an electrolyte containing 0.4 M tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) and water, and a water absorbent sheet prepared by immersing a water absorbent sheet in the electrolyte just before photocurrent detection as in Example 6 Detection was performed, and the detection accuracy was compared when using an aqueous electrolyte and when using a water absorbent sheet. SNPs detection of the water-absorbent sheet was performed in the same manner as in Example 6. Detection of SNPs using an aqueous electrolyte was performed in the same manner as in Example 6 in the method for producing the electrode substrate, and a flow cell type measurement cell was used for measurement. 16 and 17 are a cross-sectional view and an exploded view of the flow cell type measurement cell according to the first embodiment.

図16、図17に示すフローセル型の測定用セルは基板57上に対電極53が設けられ、この基板57には電解液または洗浄液の供給孔62および排出孔63が形成され、対電極53上には電解液を収容する空間54を有する絶縁スペーサ64が配置され、この絶縁スペーサ64上に作用電極52が設けられ、この作用電極52の空間54に臨む面に複数の電子受容層55が離間して形成されている。   The flow cell type measurement cell shown in FIGS. 16 and 17 is provided with a counter electrode 53 on a substrate 57, and an electrolyte solution or cleaning solution supply hole 62 and a discharge hole 63 are formed on the substrate 57. Is provided with an insulating spacer 64 having a space 54 for accommodating an electrolytic solution, a working electrode 52 is provided on the insulating spacer 64, and a plurality of electron-accepting layers 55 are spaced apart from the surface of the working electrode 52 facing the space 54. Is formed.

そして、対電極53と干渉しないように前記基板57を貫通して作用電極用接点58が設けられている。この作用電極用接点58により光電流の取り出しを行っている。   A working electrode contact 58 is provided through the substrate 57 so as not to interfere with the counter electrode 53. The photocurrent is taken out by this working electrode contact 58.

また、前記作用電極52の上には押さえ部材59が設けられ、この押さえ部材59には前記複数の電子受容層55のそれぞれに対応した位置に貫通孔60が形成されている。この貫通孔60を介して、光源56からの光が作用電極52に照射される。そして、作用電極52および対電極53間には電流計61が接続され、光照射により系内を流れる光電流が電流計により測定される。   A pressing member 59 is provided on the working electrode 52, and through holes 60 are formed in the pressing member 59 at positions corresponding to the plurality of electron accepting layers 55. The working electrode 52 is irradiated with light from the light source 56 through the through hole 60. An ammeter 61 is connected between the working electrode 52 and the counter electrode 53, and the photocurrent flowing through the system by light irradiation is measured by the ammeter.

結果を図18に示す。結果より吸水性シートを用いた場合であっても水系電解液を用いた場合と同様に、精度よく一塩基多型(SNPs)を光電流値の差として検出することができた。   The results are shown in FIG. From the results, even when a water-absorbent sheet was used, single nucleotide polymorphisms (SNPs) could be accurately detected as a difference in photocurrent values as in the case of using an aqueous electrolyte.

(4)例9:吸水性シートに含有する溶媒の比較。
例1と同様に光電流検出直前に吸水性シートを各電解液に浸漬させて作製した吸水性シートにおいてそれぞれSNPs検出を行い、検出精度を比較した。各電解液の組成は電解質濃度は0.4Mと同様であるが、100%水、10%アセトニトリル+90%水、25%アセトニトリル+75%水、50%アセトニトリル+50%水、100%アセトニトリルをそれぞれ溶媒として用いた。なお、溶媒の濃度は質量%である。
(4) Example 9: Comparison of solvents contained in the water absorbent sheet.
In the same manner as in Example 1, SNPs were detected in each of the water-absorbent sheets prepared by immersing the water-absorbent sheet in each electrolyte immediately before photocurrent detection, and the detection accuracy was compared. The composition of each electrolyte is the same as the electrolyte concentration of 0.4M, but 100% water, 10% acetonitrile + 90% water, 25% acetonitrile + 75% water, 50% acetonitrile + 50% water, and 100% acetonitrile are used as solvents. Using. In addition, the density | concentration of a solvent is the mass%.

結果を図19に示す。結果より水、アセトニトリル、水とアセトニトリルの混合溶液いずれの溶媒を用いた場合であっても、精度よく一塩基多型(SNPs)を光電流値の差として検出することができた。
The results are shown in FIG. From the results, it was possible to accurately detect single nucleotide polymorphisms (SNPs) as a difference in photocurrent values even when any solvent of water, acetonitrile, or a mixed solution of water and acetonitrile was used.

本発明の第一の態様によるセンサユニットおよび測定装置の組み立て前後の一例を示す図であり、(a)は組み立て後の断面図を、(b)は組み立て前の分解図を示す。It is a figure which shows an example before and behind the assembly of the sensor unit and measurement apparatus by the 1st aspect of this invention, (a) is sectional drawing after an assembly, (b) shows the exploded view before an assembly. 本発明の第二の態様によるセンサユニットおよび測定装置の組み立て前後の一例を示す図であり、(a)は組み立て後の断面図を、(b)は組み立て前の分解図を示す。It is a figure which shows an example before and behind the assembly of the sensor unit and measurement apparatus by the 2nd aspect of this invention, (a) is sectional drawing after an assembly, (b) shows the exploded view before an assembly. 本発明の第二の態様によるセンサユニットおよび測定装置の組み立て前後の他の一例を示す図であり、(a)は組み立て後の断面図を、(b)は組み立て前の分解図を示す。It is a figure which shows another example before and behind the assembly of the sensor unit and measurement apparatus by the 2nd aspect of this invention, (a) is sectional drawing after an assembly, (b) shows the exploded view before an assembly. 本発明の第二の態様によるセンサユニットおよび測定装置の組み立て前後のさらに別の一例を示す図であり、(a)は組み立て後の断面図を、(b)は組み立て前の分解図を示す。It is a figure which shows another example before and behind the assembly of the sensor unit and measurement apparatus by the 2nd aspect of this invention, (a) is sectional drawing after an assembly, (b) shows the exploded view before an assembly. 被検物質が一本鎖の核酸であり、プローブ物質が前記核酸に対して相補性を有する一本鎖の核酸である場合における、被検物質のプローブ物質への固定化工程を示す図であり、(a)は被検物質が予め増感色素で標識されてなる場合を、(b)は二本鎖の核酸にインターカレーション可能な増感色素を添加した場合をそれぞれ示す。FIG. 4 is a diagram showing a process of immobilizing a test substance on a probe substance when the test substance is a single-stranded nucleic acid and the probe substance is a single-stranded nucleic acid complementary to the nucleic acid. (A) shows the case where the test substance is previously labeled with a sensitizing dye, and (b) shows the case where a sensitizing dye capable of intercalation is added to a double-stranded nucleic acid. 被検物質がリガンドであり、媒介物質が受容体蛋白質分子であり、プローブ物質が二本鎖の核酸である場合における、被検物質のプローブ物質への固定化工程を示す図である。It is a figure which shows the immobilization process to the probe substance of a test substance in case a test substance is a ligand, a mediator is a receptor protein molecule, and a probe substance is a double-stranded nucleic acid. 電極ユニットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an electrode unit. 互いに競合する特異的結合性を有する被検物質および第二の被検物質が抗原であり、プローブ物質が抗体である場合の、被検物質のプローブ物質への固定化工程を示す図である。It is a figure which shows the fixation process to the probe substance of a test substance in case the test substance and the 2nd test substance which have the specific binding property which mutually compete are antigens, and a probe substance is an antibody. 例1において得られた、吸水性シート(ろ紙)を用いた際の、100nMのssDNA及び100nMのローダミン標識ssDNAにおける、各テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPr4I)濃度において測定された光電流値を示す図である。The figure which shows the photocurrent value measured in each tetrapropylammonium iodide (NPr4I) density | concentration in 100 nM ssDNA and 100 nM rhodamine labeled ssDNA when using the water absorbing sheet (filter paper) obtained in Example 1. It is. 例2において得られた、0nM、10nM、および100nMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、各種電解質を用いた場合の光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value at the time of using various electrolytes in each rhodamine labeled ssDNA density | concentration of 0 nM, 10 nM, and 100 nM obtained in Example 2. 例3において得られた、100nMおよび1μMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、吸水性シートの厚さと光電流値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thickness of a water absorbing sheet, and a photocurrent value in each rhodamine labeled ssDNA density | concentration of 100 nM and 1 micromol which were obtained in Example 3. 例4において得られた、100nMのssDNA、100nM、および1μMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、各吸水性シートを用いた場合の光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value at the time of using each water absorbing sheet in each rhodamine labeled ssDNA density | concentration of 100 nM ssDNA obtained in Example 4, 100 nM, and 1 micromol. 例5において得られた、吸水性シートの含水率と光電流値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the water content of the water absorbing sheet and the photocurrent value obtained in Example 5. 例6において得られた、完全一致(PM)プローブ、一塩基変異鎖(SNP)プローブ、および完全不一致(MM)プローブを用いた場合における、各電解質の光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value of each electrolyte at the time of using the perfect coincidence (PM) probe obtained in Example 6, a single nucleotide variation | mutation chain | strand (SNP) probe, and a perfect mismatch (MM) probe. 例7において得られた、完全一致(PM)プローブ、一塩基変異鎖(SNP)プローブ、および完全不一致(MM)プローブを用いた場合における、吸水性シートを測定直前に電解液に浸漬させて作製した場合と、吸水性シートを電解液に浸漬後乾燥させて使用直前に水を滴下した場合との光電流を示す図である。Prepared by immersing the water-absorbent sheet in the electrolyte just before measurement in the case of using the perfect match (PM) probe, single nucleotide variant (SNP) probe, and perfect mismatch (MM) probe obtained in Example 7 It is a figure which shows a photocurrent with the case where it dries after water immersion sheet | seat is immersed in electrolyte solution and water is dripped just before use. フローセル型測定用セルの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the cell for a flow cell type | mold measurement. 図16に示した同測定用セルの分解斜視図である。FIG. 17 is an exploded perspective view of the measurement cell shown in FIG. 16. 例8において得られた、完全一致(PM)プローブ、一塩基変異鎖(SNP)プローブ、および完全不一致(MM)プローブを用いた場合における、水系電解液を用いた場合と、吸水性シートを用いた場合との光電流を示す図である。In the case of using the aqueous electrolyte solution in the case of using the perfect match (PM) probe, single nucleotide variant (SNP) probe, and perfect mismatch (MM) probe obtained in Example 8, and using the water absorbent sheet It is a figure which shows a photocurrent with the case where it met. 例9において得られた、完全一致(PM)プローブ、一塩基変異鎖(SNP)プローブ、および完全不一致(MM)プローブを用いた場合における、吸水性シートに各溶媒を用いた場合の光電流を示す図である。The photocurrent in the case of using each solvent for the water-absorbent sheet in the case of using the perfect match (PM) probe, single nucleotide variant (SNP) probe, and perfect mismatch (MM) probe obtained in Example 9 FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…センサユニット
11…作用電極
12…対電極
13…吸水性シート
14…支持基材
15…押さえ部材
16…光源
17…コンタクトプローブ
20…センサユニット
21…電極ユニット
22…対向部材
23…吸水性シート
24…押さえ部材
26…光源
27…コンタクトプローブ
30…センサユニット
31…電極ユニット
32…対向部材
33…吸水性シート
34…支持基材
36…光源
37…コンタクトプローブ
40…センサユニット
41…電極ユニット
42…押さえ部材
43…吸水性シート
44…支持基材
46…光源
47…コンタクトプローブ
121…被検物質としての一本鎖の核酸
122…増感色素
123…作用電極
124…プローブ物質としての相補性を有する一本鎖の核酸
125…導電性基材
126…電子受容層
127…被検物質およびプローブ物質の結合体
128…インターカレーション可能な増感色素
130…被検物質としてのリガンド
131…受容体蛋白質分子
132…増感色素
133…リガンドが結合された受容体蛋白質分子
134…プローブ物質としての二本鎖の核酸
71…電極ユニット
72…絶縁基板
73…作用電極
74…対電極
74’…リード線
141…増感色素で標識された抗原
142…色素標識されていない抗原
143…抗体に特異的に結合する色素標識された抗原
52…作用電極
53…対電極
54…電解液を収容する空間
55…電子受容層
56…光源
57…基板
58…作用電極用接点
59…押さえ部材
60…貫通孔
61…電流計
62…供給孔
63…排出孔
64…絶縁スペーサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sensor unit 11 ... Working electrode 12 ... Counter electrode 13 ... Water absorbing sheet 14 ... Support base material 15 ... Holding member 16 ... Light source 17 ... Contact probe 20 ... Sensor unit 21 ... Electrode unit 22 ... Opposing member 23 ... Water absorbing sheet DESCRIPTION OF SYMBOLS 24 ... Holding member 26 ... Light source 27 ... Contact probe 30 ... Sensor unit 31 ... Electrode unit 32 ... Opposing member 33 ... Water absorbing sheet 34 ... Support base material 36 ... Light source 37 ... Contact probe 40 ... Sensor unit 41 ... Electrode unit 42 ... Holding member 43 ... Water-absorbing sheet 44 ... Support substrate 46 ... Light source 47 ... Contact probe 121 ... Single-stranded nucleic acid 122 as test substance 122 ... Sensitizing dye 123 ... Working electrode 124 ... Complementary as a probe substance Single-stranded nucleic acid 125 ... conductive substrate 126 ... electron accepting layer 127 ... Conjugate of test substance and probe substance 128 ... Sensitizing dye capable of intercalation 130 ... Ligand as test substance 131 ... Receptor protein molecule 132 ... Sensitizing dye 133 ... Receptor protein to which ligand is bound Molecule 134 ... Double-stranded nucleic acid as probe substance 71 ... Electrode unit 72 ... Insulating substrate 73 ... Working electrode 74 ... Counter electrode 74 '... Lead wire 141 ... Antigen labeled with sensitizing dye 142 ... Not labeled with dye Antigen 143 ... Dye-labeled antigen that specifically binds to antibody 52 ... Working electrode 53 ... Counter electrode 54 ... Space containing electrolyte 55 ... Electron accepting layer 56 ... Light source 57 ... Substrate 58 ... Working electrode contact 59 ... Holding member 60 ... through hole 61 ... ammeter 62 ... supply hole 63 ... discharge hole 64 ... insulating spacer

Claims (27)

増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出において電解質媒体として用いられる吸水性シートであって、
吸水性基材と、
該吸水性基材中に含有される電解質とを含んでなる、吸水性シート。
A water absorbent sheet used as an electrolyte medium in specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
A water absorbent substrate,
A water-absorbent sheet comprising an electrolyte contained in the water-absorbent substrate.
20質量%以上300質量%以下の溶媒含有率を有する、請求項1に記載の吸水性シート。   The water-absorbent sheet according to claim 1, having a solvent content of 20% by mass or more and 300% by mass or less. 前記溶媒が、非プロトン性溶媒、プロトン性溶媒、またはそれらの混合物である、請求項2に記載の吸水性シート。   The water absorbing sheet according to claim 2, wherein the solvent is an aprotic solvent, a protic solvent, or a mixture thereof. 前記非プロトン性溶媒が、アセトニトリル(CHCN)である、請求項2または3に記載の吸水性シート。 The water absorbent sheet according to claim 2 or 3, wherein the aprotic solvent is acetonitrile (CH 3 CN). 前記プロトン性溶媒が、水である、請求項2または3に記載の吸水性シート。   The water absorbent sheet according to claim 2 or 3, wherein the protic solvent is water. 0.01〜10mmの厚さを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の吸水性シート。   The water-absorbent sheet according to any one of claims 1 to 5, having a thickness of 0.01 to 10 mm. 0.1〜3mmの厚さを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の吸水性シート。   The water absorbent sheet according to any one of claims 1 to 5, having a thickness of 0.1 to 3 mm. 前記吸水性基材が、天然繊維、パルプ繊維、再生繊維、ガラス繊維、及び合成繊維からなる群から選択される少なくとも一種の繊維を含んでなる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の吸水性シート。   The said water-absorbing base material comprises at least one fiber selected from the group consisting of natural fiber, pulp fiber, regenerated fiber, glass fiber, and synthetic fiber, according to any one of claims 1 to 7. Water absorbent sheet. 前記吸水性基材が、ろ紙、メンブレンフィルター、ガラスフィルター、ろ布である、請求項8に記載の吸水性シート。   The water absorbent sheet according to claim 8, wherein the water absorbent substrate is a filter paper, a membrane filter, a glass filter, or a filter cloth. 前記電解質が、ヨウ化ナトリウム(NaI)、ヨウ化カリウム(KI)、ヨウ化カルシウム(CaI)、ヨウ化リチウム(LiI)、ヨウ化アンモニウム(NHI)、テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)、チオ硫酸ナトリウム(Na)、亜硫酸ナトリウム(NaSO)、ヒドロキノン、K[Fe(CN)]・3HO、フェロセン−1,1’−ジカルボン酸、フェロセンカルボン酸、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)、トリエチルアミン、チオシアネートアンモニウム、ヒドラジン(N)、アセトアルデヒド(CHCHO)、N,N,N’,N’−テトラメチル−p−フェニレンジアミン二塩酸塩(TMPD)、L−アスコルビン酸、亜テルル酸ナトリウム(NaTeO)、塩化鉄(II)四水和物(FeCl・4HO)、EDTA、システイン、トリエタノールアミン、トリプロピルアミン、ヨウ素を含むヨウ化リチウム(I/LiI)、トリス(2-クロロエチル)リン酸塩(TCEP)、ジチオスレイトール(DTT)、2−メルカプトエタノール、2−メルカプトエタノールアミン、二酸化チオ尿素、(COOH)、およびHCHOからなる群から選択される少なくとも一種である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の吸水性シート。 The electrolyte is sodium iodide (NaI), potassium iodide (KI), calcium iodide (CaI 2 ), lithium iodide (LiI), ammonium iodide (NH 4 I), tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ), sodium sulfite (Na 2 SO 3 ), hydroquinone, K 4 [Fe (CN) 6 ] · 3H 2 O, ferrocene-1,1′-dicarboxylic acid, Ferrocene carboxylic acid, sodium borohydride (NaBH 4 ), triethylamine, ammonium thiocyanate, hydrazine (N 2 H 4 ), acetaldehyde (CH 3 CHO), N, N, N ′, N′-tetramethyl-p-phenylenediamine Dihydrochloride (TMPD), L-ascorbic acid, sodium tellurite (Na 2 TeO 3 ), iron (II) chloride tetrahydrate (FeCl 2 .4H 2 O), EDTA, cysteine, triethanolamine, tripropylamine, iodine-containing lithium iodide (I / LiI), tris (2- Chloroethyl) phosphate (TCEP), dithiothreitol (DTT), 2-mercaptoethanol, 2-mercaptoethanolamine, thiourea dioxide, (COOH) 2 , and HCHO, and at least one selected from the group consisting of The water absorbent sheet according to any one of claims 1 to 9. 前記電解質が、NaI、KI、CaI、LiI、NHI、テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)、チオ硫酸ナトリウム(Na)、および亜硫酸ナトリウム(NaSO)からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の吸水性シート。
The electrolyte, NaI, KI, CaI 2, LiI, NH 4 I, tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3) , and sodium sulfite (Na 2 SO 3) The water-absorbent sheet according to any one of claims 1 to 9, which is at least one selected from the group consisting of:
前記光電流を用いた被検物質の特異的検出が、
被検物質が直接または間接的に特異的に結合したプローブ物質を表面に備え、かつ該結合により増感色素が固定されてなる作用電極と、対電極とを前記吸水性シートに接触させ、
前記作用電極に光を照射して前記増感色素を光励起させ、該光励起された増感色素から前記作用電極への電子移動に起因して前記作用電極と前記対電極との間に流れる光電流を検出すること
を含んでなるステップにより行われる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の吸水性シート。
Specific detection of a test substance using the photocurrent,
A probe electrode to which a test substance is directly or indirectly specifically bound is provided on the surface, and a working electrode in which a sensitizing dye is fixed by the binding and a counter electrode are brought into contact with the water absorbent sheet;
Light is applied to the working electrode to excite the sensitizing dye, and a photocurrent flows between the working electrode and the counter electrode due to electron transfer from the photoexcited sensitizing dye to the working electrode. The water-absorbent sheet according to any one of claims 1 to 11, wherein the water-absorbent sheet is performed by a step including detecting the water content.
光電流を用いた被検物質の特異的検出方法であって、
被検物質が直接または間接的に特異的に結合したプローブ物質を表面に備え、かつ該結合により増感色素が固定されてなる作用電極と、対電極とを請求項1〜11のいずれか一項に記載の吸水性シートに接触させ、
前記作用電極に光を照射して前記増感色素を光励起させ、該光励起された増感色素から前記作用電極への電子移動に起因して前記作用電極と前記対電極との間に流れる光電流を検出すること
を含んでなる、方法。
A specific detection method for a test substance using photocurrent,
A working electrode comprising a probe substance to which a test substance is specifically bound directly or indirectly on the surface and having a sensitizing dye fixed by the binding, and a counter electrode. Contact the water absorbent sheet according to the paragraph,
Light is applied to the working electrode to excite the sensitizing dye, and a photocurrent flows between the working electrode and the counter electrode due to electron transfer from the photoexcited sensitizing dye to the working electrode. Detecting the method.
増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられるセンサユニットであって、
作用電極と、
前記電極と対向して設けられる対電極と、
前記作用電極および前記対電極の間に挟持される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の吸水性シートと
を備えてなり、前記作用電極および前記対電極の各電極表面が前記吸水性シートと接触してなる、センサユニット。
A sensor unit used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
A working electrode;
A counter electrode provided opposite to the electrode;
A water-absorbent sheet according to any one of claims 1 to 11, which is sandwiched between the working electrode and the counter electrode, and each electrode surface of the working electrode and the counter electrode is the water-absorbing sheet. Sensor unit in contact with the adhesive sheet.
前記対電極を支持する支持基材と、
前記支持基材に向けて、前記作用電極、前記吸水性シート、および前記対電極を互いに密着させるように押さえる押さえ部材と
をさらに備えてなる、請求項14に記載のセンサユニット。
A support substrate for supporting the counter electrode;
The sensor unit according to claim 14, further comprising a pressing member that presses the working electrode, the water-absorbing sheet, and the counter electrode so as to closely contact each other toward the support base material.
前記作用電極を支持する支持基材と、
前記支持基材に向けて、前記対電極、前記吸水性シート、および前記作用電極を互いに密着させるように押さえる押さえ部材と
をさらに備えてなる、請求項14に記載のセンサユニット。
A support substrate for supporting the working electrode;
The sensor unit according to claim 14, further comprising a pressing member that presses the counter electrode, the water absorbent sheet, and the working electrode toward each other toward the supporting base material.
前記押さえ部材が、光励起のための光を通すための開口部または透光部をさらに備えてなる、請求項15または16に記載のセンサユニット。   The sensor unit according to claim 15 or 16, wherein the pressing member further includes an opening or a light-transmitting part for allowing light for light excitation to pass through. 増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられるセンサユニットであって、
作用電極および対電極が同一平面上にパターニングされてなる電極ユニットと、
前記作用電極および前記対電極の各電極表面に接触して設けられる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の吸水性シートを備えてなる、センサユニット。
A sensor unit used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
An electrode unit in which the working electrode and the counter electrode are patterned on the same plane;
A sensor unit comprising the water absorbent sheet according to any one of claims 1 to 11, which is provided in contact with each electrode surface of the working electrode and the counter electrode.
前記電極ユニットと対向して設けられる対向部材をさらに備えてなり、
前記電極ユニットと前記対向部材との間に前記吸水性シートが挟持される、請求項18に記載のセンサユニット。
Further comprising a facing member provided facing the electrode unit;
The sensor unit according to claim 18, wherein the water absorbent sheet is sandwiched between the electrode unit and the facing member.
前記対向部材に向けて、前記電極ユニットおよび前記吸水性シートを互いに密着させるように押さえる押さえ部材をさらに備えてなる、請求項19に記載のセンサユニット。   The sensor unit according to claim 19, further comprising a pressing member that presses the electrode unit and the water-absorbent sheet toward each other toward the facing member. 前記電極ユニットを支持する支持基材をさらに備えてなり、かつ、
前記対向部材が、前記支持基材に向けて、前記吸水性シートおよび前記電極ユニットを互いに密着させるように押さえる押さえ部材として機能する、請求項18に記載のセンサユニット。
Further comprising a support substrate for supporting the electrode unit, and
The sensor unit according to claim 18, wherein the facing member functions as a pressing member that presses the water-absorbing sheet and the electrode unit toward each other toward the supporting base material.
前記押さえ部材が、光励起のための光を通すための1つ以上の開口部または透光部をさらに備えてなる、請求項18〜21のいずれか一項に記載のセンサユニット。   The sensor unit according to any one of claims 18 to 21, wherein the pressing member further includes one or more openings or light-transmitting portions for allowing light for light excitation to pass therethrough. 前記電極ユニットを支持する支持基材と、
前記支持基材に向けて、前記電極ユニットを密着させるように押さえる押さえ部材とをさらに備えてなり、
前記吸水性シートが前記電極ユニット上に載置されてなる、請求項18に記載のセンサユニット。
A support substrate for supporting the electrode unit;
A pressing member that holds the electrode unit in close contact with the supporting base material,
The sensor unit according to claim 18, wherein the water absorbent sheet is placed on the electrode unit.
増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられる測定装置であって、
請求項14〜23のいずれか一項に記載されるセンサユニットと、
前記作用電極に光を照射するための光源と、
前記作用電極と前記対電極との間を流れる電流を測定する電流計と
を備えた、測定装置。
A measuring device used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
A sensor unit according to any one of claims 14 to 23;
A light source for irradiating the working electrode with light;
A measuring apparatus comprising: an ammeter that measures a current flowing between the working electrode and the counter electrode.
前記光源が、増感色素の種類に応じて異なる波長の光を照射可能な光源である、請求項24に記載の測定装置。   The measurement device according to claim 24, wherein the light source is a light source capable of irradiating light having different wavelengths depending on the type of the sensitizing dye. 前記光源があらかじめ複数個設けられてなり、かつ、前記測定装置が、該複数個の光源を切り換えて照射する機構をさらに備えてなる、請求項24または25に記載の測定装置。   26. The measuring apparatus according to claim 24, wherein a plurality of the light sources are provided in advance, and the measuring apparatus further includes a mechanism for switching and irradiating the plurality of light sources. 光源および/またはセンサユニットが、光源およびセンサユニットをXY方向に相対的に移動させるためのXY移動機構をさらに備えてなる、請求項24〜26のいずれか一項に記載の測定装置。   27. The measuring apparatus according to any one of claims 24 to 26, wherein the light source and / or the sensor unit further includes an XY moving mechanism for relatively moving the light source and the sensor unit in the XY direction.
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