JP2008241409A - Apparatus and method for analyzing biopolymer, gene expression analysis method, and antigen detection method - Google Patents

Apparatus and method for analyzing biopolymer, gene expression analysis method, and antigen detection method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biopolymer detection apparatus, having satisfactory sensitivity, a biopolymer analysis method, a gene expression analysis method, and an antigen detection method. <P>SOLUTION: The biopolymer detection apparatus 70 is provided with an imaging device 10 having a photoelectric conversion element 20, provided in such a way as to orient its light-receiving plane upward; a partition wall 40 fixed to the side of the light-receiving plane of the imaging device 10 to form a well 42, to which a solution is injected inside; a molecular filter 50 for partitioning the inside of the well 42 into an upper part and a lower part; and a probe 61, fixed to a part upper than the molecular filter 50 inside the well 42, to combine with a specific biopolymer 62 in the solution injected in the well 61. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体高分子分析装置、生体高分子の分析方法、遺伝子の発現解析方法、及び抗原の検出方法に関する。   The present invention relates to a biopolymer analyzer, a biopolymer analysis method, a gene expression analysis method, and an antigen detection method.

様々な生物種の遺伝子の発現解析を行うためにDNAチップや抗体チップ等の生体高分子分析チップやその読取装置が開発されている。生体高分子分析チップは、プローブとなる既知の塩基配列のcDNAや抗体をスライドガラス等の固体担体上にマトリックス状に整列固定させたものである(例えば特許文献1参照)。例えば、DNAチップ及びその読取装置を用いた遺伝子の発現解析は次のようにして行う。   In order to analyze the expression of genes of various biological species, biopolymer analysis chips such as DNA chips and antibody chips and readers thereof have been developed. A biopolymer analysis chip is obtained by aligning and fixing cDNA and antibodies having a known base sequence serving as a probe on a solid support such as a slide glass in a matrix (for example, see Patent Document 1). For example, gene expression analysis using a DNA chip and its reader is performed as follows.

まず、既知の塩基配列を有した複数種類のcDNA(以下、プローブDNAという)をスライドガラス等の固体担体に整列固定させたDNAチップを準備する。次に、検体からmRNAを抽出し、逆転写酵素を用いてcDNAを合成し、標識物質で標識したものを用意する(以下、標識DNAという)。ここで、標識物質には蛍光物質や化学発光基質、あるいは化学発光基質を発光させる酵素等を用いることができる。
次に、標識DNAをDNAチップ上に添加すると、標識DNAが相補的なプローブDNAとハイブリダイズすることによりDNAチップ上に固定される。
First, a DNA chip is prepared in which a plurality of types of cDNAs having known base sequences (hereinafter referred to as probe DNA) are aligned and fixed on a solid support such as a slide glass. Next, mRNA is extracted from the specimen, cDNA is synthesized using reverse transcriptase, and prepared by labeling with a labeling substance (hereinafter referred to as labeled DNA). Here, as the labeling substance, a fluorescent substance, a chemiluminescent substrate, an enzyme that emits light from the chemiluminescent substrate, or the like can be used.
Next, when the labeled DNA is added onto the DNA chip, the labeled DNA is immobilized on the DNA chip by hybridizing with the complementary probe DNA.

次いで、DNAチップを読取装置にセッティングし、読取装置にて分析する。読取装置は、DNAチップに対して二次元的に移動する集光レンズ及びフォトマルチプライヤーによってDNAチップを走査する標識物質により発した光を集光レンズで集光させ、光強度をフォトマルチプライヤーで計測することで、DNAチップの面内の光強度分布を計測し、これにより、DNAチップ上の光強度分布が二次元の画像として出力される。出力された画像内で光強度が大きい部分には、プローブDNAの塩基配列と相補的な塩基配列を有した標識DNAが含まれていることを表している。従って、二次元画像中のどの部分の蛍光強度が大きいかによって検体で発現しているmRNAを同定することができる。
特開2000−131237号公報
Next, the DNA chip is set in a reader and analyzed by the reader. The reader condenses the light emitted by the labeling substance that scans the DNA chip with a condensing lens and a photomultiplier that moves two-dimensionally with respect to the DNA chip, and condenses the light intensity with the photomultiplier. By measuring the light intensity distribution in the surface of the DNA chip, the light intensity distribution on the DNA chip is output as a two-dimensional image. In the output image, the portion having a high light intensity indicates that a labeled DNA having a base sequence complementary to the base sequence of the probe DNA is included. Therefore, mRNA expressed in the specimen can be identified based on which part of the two-dimensional image has high fluorescence intensity.
JP 2000-1312237 A

ところで、複数の光電変換素子を二次元アレイ状に配列してなる固体撮像デバイスの受光面にDNAや抗体等のプローブ分子をスポットした生体高分子分析チップが開発されている。このような生体高分子分析チップでは、スポットに付着した標識DNA等の生体高分子を標識する標識物質により発生する光を各光電変換素子により計測する。固体撮像デバイスの受光面にスポットが点在しており、受光面に付着された生体高分子と光電変換素子との間の距離が近いために標識物質から発した光の減衰を抑えることができるために、僅かな光量でも計測が可能であるという利点がある。   By the way, a biopolymer analysis chip has been developed in which probe molecules such as DNA and antibodies are spotted on a light receiving surface of a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a two-dimensional array. In such a biopolymer analysis chip, light generated by a labeling substance that labels a biopolymer such as labeled DNA attached to a spot is measured by each photoelectric conversion element. Spots are scattered on the light receiving surface of the solid-state imaging device, and attenuation of light emitted from the labeling substance can be suppressed because the distance between the biopolymer attached to the light receiving surface and the photoelectric conversion element is short Therefore, there is an advantage that measurement is possible even with a small amount of light.

上記のような生体高分子分析チップにおいて、標識物質として化学発光基質を発光させるための酵素を用いた場合には、化学発光基質を含む溶液をスポットに滴下し、酵素による化学反応に基づいて発生する励起された蛍光体が基底状態に戻るときに発する光を計測する。   In the biopolymer analysis chip as described above, when an enzyme for emitting a chemiluminescent substrate is used as a labeling substance, a solution containing the chemiluminescent substrate is dropped on the spot and generated based on a chemical reaction by the enzyme. The light emitted when the excited phosphor returns to the ground state is measured.

しかし、化学発光基質がウェル内で拡散すると、化学発光基質が酵素により反応し発生する蛍光体の量が減少する。その結果、蛍光体より放射される蛍光が減り、S/N比が低下するという問題がある。   However, when the chemiluminescent substrate diffuses in the well, the amount of the phosphor generated by the reaction of the chemiluminescent substrate with the enzyme decreases. As a result, there is a problem that the fluorescence emitted from the phosphor is reduced and the S / N ratio is lowered.

本発明は、上記の問題を解決し、より感度の良好な生体高分子分析装置、生体高分子の分析方法、遺伝子の発現解析方法、及び抗原の検出方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above problems and provide a biopolymer analyzer, a biopolymer analysis method, a gene expression analysis method, and an antigen detection method with better sensitivity.

以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、受光面を上方向に向けて設けられた光電変換素子を有する撮像装置と、前記撮像装置の受光面側に固定され、内部に溶液が注入されるウェルと、前記ウェル内を上下に仕切る分子フィルターと、前記ウェル内の前記分子フィルターよりも上部に固定され、前記ウェル内に注入される溶液内の特定の生体高分子と結合するプローブと、を備えることを特徴とする生体高分子分析装置である。   In order to solve the above-described problems, the invention according to claim 1 is directed to an imaging device having a photoelectric conversion element provided with a light receiving surface facing upward, and fixed to the light receiving surface side of the imaging device. A well into which a solution is injected, a molecular filter that partitions the well up and down, a specific biopolymer in the solution that is fixed above the molecular filter in the well and is injected into the well, and And a probe that binds to the biopolymer analyzer.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の生体高分子分析装置であって、酵素に基づく化学反応によって生じる蛍光物質を電気的に引き寄せるため、前記各光電変換素子の受光面側に電極がそれぞれ設けられていることを特徴とする。   Invention of Claim 2 is the biopolymer analyzer of Claim 1, Comprising: In order to attract the fluorescent substance produced by the chemical reaction based on an enzyme electrically, on the light-receiving surface side of each said photoelectric conversion element Each of the electrodes is provided.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の生体高分子分析装置であって、前記ウェルを囲繞するように配置された複数の電磁石をさらに備えることを特徴とする。   The invention described in claim 3 is the biopolymer analyzer according to claim 1 or 2, further comprising a plurality of electromagnets arranged so as to surround the well.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体高分子分析装置であって、前記プローブは既知の塩基配列を有する一本鎖DNAであることを特徴とする。   Invention of Claim 4 is the biopolymer analyzer as described in any one of Claims 1-3, Comprising: The said probe is single stranded DNA which has a known base sequence, It is characterized by the above-mentioned. To do.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体高分子分析装置であって、前記プローブは特定の抗原と結合する抗体であることを特徴とする。   The invention described in claim 5 is the biopolymer analyzer according to any one of claims 1 to 3, wherein the probe is an antibody that binds to a specific antigen.

請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の生体高分子分析装置を用いた生体高分子の分析方法であって、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識した生体高分子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、次に、前記プローブに溶液内の前記生体高分子の一部を結合させ、その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、その後、前記ウェルを振盪する過程を経て、生成した励起状態の蛍光物質より放出される光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする。   The invention according to claim 6 is a method for analyzing a biopolymer using the biopolymer analyzer according to claim 1, wherein an excited fluorescent substance capable of transmitting the chemiluminescent substrate through the molecular filter is provided. A solution containing a biopolymer labeled with an enzyme that functions as a catalyst for the generated chemical reaction is injected into the well, and then a part of the biopolymer in the solution is bound to the probe, and then the A solution containing an immobilizing substance having a chemiluminescent substrate immobilized thereon and impermeable to the molecular filter is injected into the well, and then the well is shaken, and then released from the generated excited fluorescent substance. The light is detected by the photoelectric conversion element.

請求項7に記載の発明は、請求項2に記載の生体高分子分析装置を用いた生体高分子の分析方法であって、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識した生体高分子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、次に、前記プローブに溶液内の前記生体高分子の一部を結合させ、その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、その後、前記ウェルを振盪する過程と、前記電極に前記蛍光物質を引き寄せるように電圧を印加する過程とを経て、生成した励起状態の蛍光物質より放出される光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is a method for analyzing a biopolymer using the biopolymer analyzer according to claim 2, wherein an excited fluorescent substance capable of passing through the molecular filter from a chemiluminescent substrate is provided. A solution containing a biopolymer labeled with an enzyme that functions as a catalyst for the generated chemical reaction is injected into the well, and then a part of the biopolymer in the solution is bound to the probe, and then the A process including injecting into the well a solution containing a fixed body on which the chemiluminescent substrate is immobilized and impermeable to the molecular filter, and then shaking the well, and applying a voltage to attract the fluorescent material to the electrode. Through the process of applying, the photoelectric conversion element detects light emitted from the generated excited fluorescent material.

請求項8に記載の発明は、請求項3に記載の生体高分子分析装置を用いた生体高分子の分析方法であって、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識した生体高分子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、次に、前記プローブに溶液内の前記生体高分子の一部を結合させ、その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な磁性粒子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、その後、前記複数の電磁石に適宜電圧を印加して磁界を交互に発生させる過程を経て、生成した励起状態の蛍光物質より放出される光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is a method for analyzing a biopolymer using the biopolymer analyzer according to claim 3, wherein an excited fluorescent substance capable of passing through the molecular filter from a chemiluminescent substrate is provided. A solution containing a biopolymer labeled with an enzyme that functions as a catalyst for the generated chemical reaction is injected into the well, and then a part of the biopolymer in the solution is bound to the probe, and then the Through a process of injecting a solution containing magnetic particles having a chemiluminescent substrate fixed and impermeable to the molecular filter into the well, and then applying an appropriate voltage to the plurality of electromagnets to alternately generate a magnetic field. The light emitted from the excited fluorescent material thus generated is detected by the photoelectric conversion element.

請求項9に記載の発明は、請求項1に記載の生体高分子分析装置を用いた遺伝子の発現解析方法であって、既知の塩基配列を有する一本鎖DNAを前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、次に、任意の細胞内から抽出されたRNAを鋳型として作成され、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された酵素標識DNAを含む溶液を前記ウェル内に注入し、次に、前記プローブに溶液内の酵素標識DNAの一部をハイブリダイズさせ、その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、その後、前記ウェルを振盪する過程を経て、生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする。   The invention according to claim 9 is a gene expression analysis method using the biopolymer analyzer according to claim 1, wherein a single-stranded DNA having a known base sequence is used as the probe and the bottom of the well Next, an RNA extracted from any cell is used as a template, and is labeled with an enzyme that functions as a catalyst for a chemical reaction that generates a fluorescent substance in an excited state that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate. A solution containing the enzyme-labeled DNA is injected into the well, and then a part of the enzyme-labeled DNA in the solution is hybridized to the probe, and then the chemiluminescent substrate is fixed, and the molecular filter Injecting a solution containing a fixed body that cannot pass through the well into the well, and then shaking the well, the fluorescence emitted from the generated fluorescent material in the excited state is emitted. And detecting the serial photoelectric conversion element.

請求項10に記載の発明は、請求項2に記載の生体高分子分析装置を用いた遺伝子の発現解析方法であって、既知の塩基配列を有する一本鎖DNAを前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、次に、任意の細胞内から抽出されたRNAを鋳型として作成され、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された酵素標識DNAを含む溶液を前記ウェル内に注入し、次に、前記プローブに溶液内の酵素標識DNAの一部をハイブリダイズさせ、その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、その後、前記ウェルを振盪する過程と、前記電極に前記蛍光物質を引き寄せるように電圧を印加する過程とを経て、生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする。   A tenth aspect of the present invention is a gene expression analysis method using the biopolymer analyzer according to the second aspect, wherein a single-stranded DNA having a known base sequence is used as the probe as a bottom of the well. Next, an RNA extracted from any cell is used as a template, and is labeled with an enzyme that functions as a catalyst for a chemical reaction that generates a fluorescent substance in an excited state that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate. A solution containing the enzyme-labeled DNA is injected into the well, and then a part of the enzyme-labeled DNA in the solution is hybridized to the probe, and then the chemiluminescent substrate is fixed, and the molecular filter Injecting a solution containing a fixed body that cannot pass through the well into the well and then shaking the well, and applying a voltage to attract the fluorescent material to the electrode. Through the process of the fluorescence emitted from the fluorescent substance of the generated excited state and detects by the photoelectric conversion element.

請求項11に記載の発明は、請求項3に記載の生体高分子分析装置を用いた遺伝子の発現解析方法であって、既知の塩基配列を有する一本鎖DNAを前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、次に、任意の細胞内から抽出されたRNAを鋳型として作成され、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された酵素標識DNAを含む溶液を前記ウェル内に注入し、次に、前記プローブに溶液内の酵素標識DNAの一部をハイブリダイズさせ、その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な磁性粒子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、その後、前記複数の電磁石に適宜電圧を印加して磁界を交互に発生させる過程を経て、生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする。   The invention according to claim 11 is a gene expression analysis method using the biopolymer analyzer according to claim 3, wherein a single-stranded DNA having a known base sequence is used as the probe as the bottom of the well. Next, an RNA extracted from any cell is used as a template, and is labeled with an enzyme that functions as a catalyst for a chemical reaction that generates a fluorescent substance in an excited state that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate. A solution containing the enzyme-labeled DNA is injected into the well, and then a part of the enzyme-labeled DNA in the solution is hybridized to the probe, and then the chemiluminescent substrate is fixed, and the molecular filter A solution containing magnetic particles that cannot pass through is injected into the well, and then a voltage is applied to the plurality of electromagnets to generate a magnetic field alternately. The fluorescence emitted from the fluorescent substance excited state and detects by the photoelectric conversion element.

請求項12に記載の発明は、請求項1に記載の生体高分子分析装置を用いた抗原の検出方法であって、特定の抗原と結合する抗体を前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、次に、任意の抗原を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに溶液内の特定の抗原とを結合させ、次いで、前記プローブに結合しなかった抗原を除去するとともに、前記プローブと同一の抗原の異なる抗原決定基と結合し、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された第二の抗体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに結合した特定の抗原に第二の抗体を結合させ、その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、その後、前記ウェルを振盪する過程を経て、生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする。   The invention according to claim 12 is an antigen detection method using the biopolymer analyzer according to claim 1, wherein an antibody that binds to a specific antigen is provided as the probe at the bottom of the well, and Injecting a solution containing an arbitrary antigen into the well, allowing the probe to bind to a specific antigen in the solution, then removing the antigen that did not bind to the probe, and the same as the probe. A solution comprising a second antibody labeled with an enzyme that binds to different antigenic determinants of the antigen and functions as a catalyst for a chemical reaction that generates a fluorescent substance in an excited state capable of passing through the molecular filter from a chemiluminescent substrate; It is injected into a well, and a second antibody is bound to a specific antigen bound to the probe. Thereafter, the chemiluminescent substrate is immobilized, and a fixed body that cannot pass through the molecular filter is contained. The solution was injected into the well, then, through a process of shaking the wells, the fluorescence emitted from the fluorescent substance of the generated excited state and detects by the photoelectric conversion element.

請求項13に記載の発明は、請求項2に記載の生体高分子分析装置を用いた抗原の検出方法であって、特定の抗原と結合する抗体を前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、次に、任意の抗原を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに溶液内の特定の抗原とを結合させ、次いで、前記プローブに結合しなかった抗原を除去するとともに、前記プローブと同一の抗原の異なる抗原決定基と結合し、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された第二の抗体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに結合した特定の抗原に第二の抗体を結合させ、その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、その後、前記ウェルを振盪する過程と、前記電極に前記蛍光物質を引き寄せるように電圧を印加する過程とを経て、生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする。   The invention according to claim 13 is an antigen detection method using the biopolymer analyzer according to claim 2, wherein an antibody that binds to a specific antigen is provided as the probe at the bottom of the well, and Injecting a solution containing an arbitrary antigen into the well, allowing the probe to bind to a specific antigen in the solution, then removing the antigen that did not bind to the probe, and the same as the probe. A solution comprising a second antibody labeled with an enzyme that binds to different antigenic determinants of the antigen and functions as a catalyst for a chemical reaction that generates a fluorescent substance in an excited state capable of passing through the molecular filter from a chemiluminescent substrate; It is injected into a well, and a second antibody is bound to a specific antigen bound to the probe. Thereafter, the chemiluminescent substrate is immobilized, and a fixed body that cannot pass through the molecular filter is contained. Fluorescence emitted from the excited fluorescent material generated through a process of injecting the solution into the well and then shaking the well and applying a voltage to attract the fluorescent material to the electrode Is detected by the photoelectric conversion element.

請求項14に記載の発明は、請求項3に記載の生体高分子分析装置を用いた抗原の検出方法であって、特定の抗原と結合する抗体を前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、次に、任意の抗原を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに溶液内の特定の抗原とを結合させ、次いで、前記プローブに結合しなかった抗原を除去するとともに、前記プローブと同一の抗原の異なる抗原決定基と結合し、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された第二の抗体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに結合した特定の抗原に第二の抗体を結合させ、その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な磁性粒子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、その後、前記複数の電磁石に適宜電圧を印加して磁界を交互に発生させる過程を経て、生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする。   The invention according to claim 14 is an antigen detection method using the biopolymer analyzer according to claim 3, wherein an antibody that binds to a specific antigen is provided as the probe at the bottom of the well, and Injecting a solution containing an arbitrary antigen into the well, allowing the probe to bind to a specific antigen in the solution, then removing the antigen that did not bind to the probe, and the same as the probe. A solution comprising a second antibody labeled with an enzyme that binds to different antigenic determinants of the antigen and functions as a catalyst for a chemical reaction that generates a fluorescent substance in an excited state capable of passing through the molecular filter from a chemiluminescent substrate; A second antibody is bound to a specific antigen bound to the probe, injected into a well, and then the chemiluminescent substrate is immobilized and magnetic particles that cannot pass through the molecular filter The solution is injected into the well, and then the photoelectric conversion element emits the fluorescence emitted from the excited fluorescent material generated through the process of alternately applying a voltage to the plurality of electromagnets to alternately generate a magnetic field. It is detected by.

本発明によれば、より感度の良好な生体高分子分析装置、生体高分子の分析方法、遺伝子の発現解析方法、及び抗原の検出方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a biopolymer analyzer with better sensitivity, a biopolymer analysis method, a gene expression analysis method, and an antigen detection method.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

[第1実施形態]
〔1〕生体高分子分析チップの全体構成
図1は、本発明の第1の実施形態に係る生体高分子分析チップ1の概略平面図であり、図2は、図1のII−II矢視断面図である。図3は図1のIII部拡大図であり、図4は図3のIV−IV矢視断面図である。この生体高分子分析チップ1は、DNAを検出するDNAチップである。
この生体高分子分析チップ1は、図1、図2に示すように、撮像装置2は、固体撮像デバイス10と、隔壁40と、分子フィルター50と、スポット60とを備える。
[First Embodiment]
[1] Overall Configuration of Biopolymer Analysis Chip FIG. 1 is a schematic plan view of a biopolymer analysis chip 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view taken along arrows II-II in FIG. It is sectional drawing. 3 is an enlarged view of a portion III in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along arrows IV-IV in FIG. This biopolymer analysis chip 1 is a DNA chip for detecting DNA.
As shown in FIGS. 1 and 2, the biopolymer analysis chip 1 includes an imaging apparatus 2 that includes a solid-state imaging device 10, a partition 40, a molecular filter 50, and a spot 60.

〔2〕固体撮像デバイス
ここで、図1〜図4を用いて固体撮像デバイス10について説明する。図2に示すように、固体撮像デバイス10は、透明基板11と、ボトムゲート絶縁膜13と、トップゲート絶縁膜21と、保護絶縁膜23と、保護絶縁膜25とを積層してなる。これらの層間に、複数のボトムゲートライン12a、ソースライン18a、ドレインライン19a、トップゲートライン22a、電極ライン24a及び、フォトセンサ20を形成するボトムゲート電極12、半導体膜14、チャネル保護膜15、不純物半導体膜16,17、ソース電極18、ドレイン電極19、トップゲート電極22、電極24が設けられている。
[2] Solid-State Imaging Device Here, the solid-state imaging device 10 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device 10 is formed by laminating a transparent substrate 11, a bottom gate insulating film 13, a top gate insulating film 21, a protective insulating film 23, and a protective insulating film 25. Between these layers, a plurality of bottom gate lines 12a, source lines 18a, drain lines 19a, top gate lines 22a, electrode lines 24a, a bottom gate electrode 12 forming a photosensor 20, a semiconductor film 14, a channel protective film 15, Impurity semiconductor films 16 and 17, source electrode 18, drain electrode 19, top gate electrode 22, and electrode 24 are provided.

透明基板11は、後述する蛍光体が発する蛍光を透過する性質(以下、光透過性という。)を有するとともに絶縁性を有し、石英ガラス等といったガラス基板又はポリカーボネート、PMMA等といったプラスチック基板である。   The transparent substrate 11 is a glass substrate such as quartz glass or a plastic substrate such as polycarbonate or PMMA, and has a property of transmitting fluorescence (hereinafter referred to as light transmittance) emitted from a phosphor described later. .

この固体撮像デバイス10においては、光電変換素子としてダブルゲート型磁界効果トランジスタ(以下、フォトセンサという。)20が利用され、複数のフォトセンサ20,20,…が透明基板11上において二次元アレイ状に特にマトリクス状に配列され、これらフォトセンサ20,20,…が窒化シリコン(SiN)等の保護絶縁膜23によってまとめて被覆されている。
なお、図1では8行×8列の64個のフォトセンサ20,20,…を備えるマトリクス状の二次元アレイを示すが、その数は任意であり、さらに多くの行及び列を有していてもよい。
In this solid-state imaging device 10, a double gate type magnetic field effect transistor (hereinafter referred to as a photosensor) 20 is used as a photoelectric conversion element, and a plurality of photosensors 20, 20,. The photosensors 20, 20,... Are collectively covered with a protective insulating film 23 such as silicon nitride (SiN).
1 shows a matrix-like two-dimensional array including 64 photosensors 20, 20,..., 8 rows × 8 columns, the number is arbitrary, and there are more rows and columns. May be.

図3、図4に示すように、フォトセンサ20,20,…は何れも、受光部である半導体膜14と、半導体膜14上に形成されたチャネル保護膜15と、ボトムゲート絶縁膜13を挟んで半導体膜14の下に形成されたボトムゲート電極12と、トップゲート絶縁膜21を挟んで半導体膜14の上に形成されたトップゲート電極22と、半導体膜14の一部に重なるよう形成された不純物半導体膜16と、半導体膜14の別の部分に重なるよう形成された不純物半導体膜17と、不純物半導体膜16に重なったソース電極18と、不純物半導体膜17に重なったドレイン電極19と、を備え、半導体膜14において受光した光量に従ったレベルの電気信号を出力するものである。   As shown in FIGS. 3 and 4, each of the photosensors 20, 20,... Includes a semiconductor film 14 that is a light receiving portion, a channel protective film 15 formed on the semiconductor film 14, and a bottom gate insulating film 13. A bottom gate electrode 12 formed under the semiconductor film 14 with a sandwich, a top gate electrode 22 formed on the semiconductor film 14 with a top gate insulating film 21 in between, and a part of the semiconductor film 14 are formed. An impurity semiconductor film 16, an impurity semiconductor film 17 formed so as to overlap another part of the semiconductor film 14, a source electrode 18 overlapped with the impurity semiconductor film 16, and a drain electrode 19 overlapped with the impurity semiconductor film 17. , And outputs an electrical signal at a level according to the amount of light received by the semiconductor film 14.

ボトムゲート電極12は、フォトセンサ20ごとに透明基板11上に形成されている。また、透明基板11上には横方向に延在する複数本のボトムゲートライン12a,12aが形成されており、横方向に配列された同一の行のフォトセンサ20,20,…のそれぞれのボトムゲート電極12が共通のボトムゲートライン12aと一体となって形成されている。ボトムゲート電極12及びボトムゲートライン12aは、導電性及び遮光性を有し、例えばクロム、クロム合金、アルミ若しくはアルミ合金又はこれらの合金からなる。   The bottom gate electrode 12 is formed on the transparent substrate 11 for each photosensor 20. Further, a plurality of bottom gate lines 12a, 12a extending in the horizontal direction are formed on the transparent substrate 11, and the bottoms of the photosensors 20, 20,... In the same row arranged in the horizontal direction are formed. The gate electrode 12 is formed integrally with a common bottom gate line 12a. The bottom gate electrode 12 and the bottom gate line 12a have conductivity and light shielding properties, and are made of, for example, chromium, a chromium alloy, aluminum, an aluminum alloy, or an alloy thereof.

フォトセンサ20,20,…のボトムゲート電極12及びボトムゲートライン12a,12a,…はボトムゲート絶縁膜13によってまとめて被覆されている。すなわち、ボトムゲート絶縁膜13は全てのフォトセンサ20,20,…に共通して形成された膜である。ボトムゲート絶縁膜13は、絶縁性及び光透過性を有し、例えば窒化シリコン(SiN)又は酸化シリコン(SiO2)からなる。 The bottom gate electrode 12 and the bottom gate lines 12a, 12a,... Of the photosensors 20, 20,. That is, the bottom gate insulating film 13 is a film formed in common to all the photosensors 20, 20,. The bottom gate insulating film 13 has insulating properties and light transmittance, and is made of, for example, silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO 2 ).

ボトムゲート絶縁膜13上には、複数の半導体膜14がマトリクス状に配列するよう形成されている。半導体膜14は、フォトセンサ20ごとに独立して形成されており、それぞれのフォトセンサ20においてボトムゲート電極12に対して対向配置され、ボトムゲート電極12との間にボトムゲート絶縁膜13を挟んでいる。半導体膜14は、平面視して略矩形状を呈しており、受光した蛍光の光量に応じた量の電子−正孔対を生成するアモルファスシリコン又はポリシリコンで形成された層である。   A plurality of semiconductor films 14 are formed on the bottom gate insulating film 13 so as to be arranged in a matrix. The semiconductor film 14 is formed independently for each photosensor 20, is disposed to face the bottom gate electrode 12 in each photosensor 20, and sandwiches the bottom gate insulating film 13 between the bottom gate electrode 12. It is out. The semiconductor film 14 has a substantially rectangular shape in plan view, and is a layer formed of amorphous silicon or polysilicon that generates electron-hole pairs in an amount corresponding to the amount of received fluorescence.

半導体膜14上には、チャネル保護膜15が形成されている。チャネル保護膜15は、フォトセンサ20ごとに独立してパターニングされており、それぞれのフォトセンサ20において半導体膜14の中央部上に形成されている。チャネル保護膜15は、絶縁性及び光透過性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。チャネル保護膜15は、パターニングに用いられるエッチャントから半導体膜14の界面を保護するものである。半導体膜14に光が入射すると、入射した光量に従った量の電子−正孔対がチャネル保護膜15と半導体膜14との界面付近を中心に発生するようになっている。この場合、半導体膜14側にはキャリアとして正孔が発生し、チャネル保護膜15側には電子が発生する。   A channel protective film 15 is formed on the semiconductor film 14. The channel protective film 15 is patterned independently for each photosensor 20, and is formed on the central portion of the semiconductor film 14 in each photosensor 20. The channel protective film 15 has insulating properties and light transmittance, and is made of, for example, silicon nitride or silicon oxide. The channel protective film 15 protects the interface of the semiconductor film 14 from an etchant used for patterning. When light enters the semiconductor film 14, an amount of electron-hole pairs according to the amount of incident light is generated around the interface between the channel protective film 15 and the semiconductor film 14. In this case, holes are generated as carriers on the semiconductor film 14 side, and electrons are generated on the channel protective film 15 side.

半導体膜14の一端部上には、不純物半導体膜16が一部、チャネル保護膜15に重なるようにして形成されており、半導体膜14の他端部上には、不純物半導体膜17が一部、チャネル保護膜15に重なるようにして形成されている。不純物半導体膜16,17は、フォトセンサ20ごとに独立してパターニングされている。不純物半導体膜16,17は、n型の不純物イオンを含むアモルファスシリコン(n+シリコン)からなる。 An impurity semiconductor film 16 is partially formed on one end portion of the semiconductor film 14 so as to overlap the channel protective film 15, and an impurity semiconductor film 17 is partially formed on the other end portion of the semiconductor film 14. The channel protective film 15 is formed so as to overlap. The impurity semiconductor films 16 and 17 are patterned independently for each photosensor 20. The impurity semiconductor films 16 and 17 are made of amorphous silicon (n + silicon) containing n-type impurity ions.

不純物半導体膜16上には、ソース電極18が形成され、不純物半導体膜17上には、ドレイン電極19が形成されている。ソース電極18及びドレイン電極19はフォトセンサ20ごとに形成されている。縦方向に延在する複数本のソースライン18a,18a及びドレインライン19a,19aがボトムゲート絶縁膜13上に形成されている。縦方向に配列された同一の列のフォトセンサ20,20,…のソース電極18は共通のソースライン18aと一体に形成されており、縦方向に配列された同一の列のフォトセンサ20,20,…のドレイン電極19は共通のドレインライン19aと一体に形成されている。ソース電極18、ドレイン電極19、ソースライン18a及びドレインライン19aは、導電性及び遮光性を有しており、例えばクロム、クロム合金、アルミ若しくはアルミ合金又はこれらの合金からなる。   A source electrode 18 is formed on the impurity semiconductor film 16, and a drain electrode 19 is formed on the impurity semiconductor film 17. The source electrode 18 and the drain electrode 19 are formed for each photosensor 20. A plurality of source lines 18 a and 18 a and drain lines 19 a and 19 a extending in the vertical direction are formed on the bottom gate insulating film 13. The source electrodes 18 of the photosensors 20, 20,... In the same row arranged in the vertical direction are formed integrally with the common source line 18a, and the photosensors 20, 20 in the same row arranged in the vertical direction. ,... Are formed integrally with a common drain line 19a. The source electrode 18, the drain electrode 19, the source line 18a, and the drain line 19a have conductivity and light shielding properties, and are made of, for example, chromium, a chromium alloy, aluminum, an aluminum alloy, or an alloy thereof.

フォトセンサ20,20,…のソース電極18及びドレイン電極19並びにソースライン18a,18a及びドレインライン19a,19aは、トップゲート絶縁膜21によってまとめて被覆されている。トップゲート絶縁膜21は全てのフォトセンサ20,20,…に共通して形成された膜である。トップゲート絶縁膜21は、絶縁性及び光透過性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。   The source electrode 18 and the drain electrode 19 of the photosensors 20, 20,... And the source lines 18a, 18a and the drain lines 19a, 19a are collectively covered with a top gate insulating film 21. The top gate insulating film 21 is a film formed in common to all the photosensors 20, 20,. The top gate insulating film 21 has insulating properties and light transmissive properties, and is made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.

トップゲート絶縁膜21上には、複数のトップゲート電極22がフォトセンサ20ごとに形成されている。トップゲート電極22は、それぞれのフォトセンサ20において半導体膜14に対して対向配置され、半導体膜14との間にトップゲート絶縁膜21及びチャネル保護膜15を挟んでいる。また、トップゲート絶縁膜21上には横方向に延在する複数本のトップゲートライン22a,22aが形成されており、横方向に配列された同一の行のフォトセンサ20,20のトップゲート電極22が共通のトップゲートライン22aと一体に形成されている。トップゲート電極22及びトップゲートライン22aは、導電性及び光透過性を有し、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物(例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム)で形成されている。   A plurality of top gate electrodes 22 are formed for each photosensor 20 on the top gate insulating film 21. The top gate electrode 22 is disposed to face the semiconductor film 14 in each photosensor 20, and the top gate insulating film 21 and the channel protective film 15 are sandwiched between the top gate electrode 22 and the semiconductor film 14. A plurality of top gate lines 22a and 22a extending in the horizontal direction are formed on the top gate insulating film 21, and the top gate electrodes of the photosensors 20 and 20 in the same row arranged in the horizontal direction are formed. 22 is formed integrally with a common top gate line 22a. The top gate electrode 22 and the top gate line 22a are conductive and light transmissive, for example, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, or a mixture containing at least one of them (for example, tin-doped indium oxide ( ITO) and zinc-doped indium oxide).

フォトセンサ20,20,…のトップゲート電極22及びトップゲートライン22a,22aは保護絶縁膜23によってまとめて被覆され、保護絶縁膜23は全てのフォトセンサ20,20,…に共通して形成された膜である。保護絶縁膜23は、絶縁性及び光透過性を有し、窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。   The top gate electrode 22 and the top gate lines 22a, 22a of the photosensors 20, 20,... Are collectively covered with a protective insulating film 23, and the protective insulating film 23 is formed in common to all the photosensors 20, 20,. Film. The protective insulating film 23 has insulating properties and light transmittance, and is made of silicon nitride or silicon oxide.

保護絶縁膜23の上面には、フォトセンサ20,20,…の半導体膜14の上方に電極24が設けられている。また、保護絶縁膜23の上面には、フォトセンサ20,20,…の側方に、縦方向に延在する複数本の電極ライン24a,24a,…が形成されており、縦方向に配列された同一の列の電極24,24が共通の電極ライン24aと一体となって形成されている。電極24及び電極ライン24aは導電性を有し、さらに、後述する蛍光体92の蛍光に対して高い透過性を示す透明電極が好ましく、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物(例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム)で形成されている。   On the upper surface of the protective insulating film 23, an electrode 24 is provided above the semiconductor film 14 of the photosensors 20, 20,. Further, on the upper surface of the protective insulating film 23, a plurality of electrode lines 24a, 24a,... Extending in the vertical direction are formed on the sides of the photosensors 20, 20,. The electrodes 24 and 24 in the same column are formed integrally with a common electrode line 24a. The electrode 24 and the electrode line 24a are conductive, and a transparent electrode exhibiting high transparency with respect to the fluorescence of the phosphor 92 described later is preferable. For example, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, or any of these It is formed of a mixture containing at least one (for example, tin-doped indium oxide (ITO), zinc-doped indium oxide).

電極24及び電極ライン24aは保護絶縁膜25によってまとめて被覆される。保護絶縁膜25は、絶縁性及び光透過性を有し、窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。   The electrode 24 and the electrode line 24 a are collectively covered with a protective insulating film 25. The protective insulating film 25 has insulating properties and light transmittance, and is made of silicon nitride or silicon oxide.

以上のように構成された固体撮像デバイス10は、保護絶縁膜25の表面を受光面としており、フォトセンサ20の半導体膜14において受光した光量を電気信号に変換するように設けられている。   The solid-state imaging device 10 configured as described above has the surface of the protective insulating film 25 as a light receiving surface, and is provided so as to convert the amount of light received by the semiconductor film 14 of the photosensor 20 into an electrical signal.

〔3〕隔壁
隔壁40は保護絶縁膜25上に密着され、固体撮像デバイス10の受光面にウェル42を形成する。隔壁40は不透明であり、フォトセンサ20に隣接するウェル42から光が入ることを防いでいる。
[3] Partition Wall The partition wall 40 is in close contact with the protective insulating film 25 and forms a well 42 on the light receiving surface of the solid-state imaging device 10. The partition wall 40 is opaque and prevents light from entering from the well 42 adjacent to the photosensor 20.

なお、図1では2行×2列のウェル42が固体撮像デバイス10の受光面に形成されているが、その数は任意である。また、図1では1つのウェル42に4行×4列のフォトセンサ20が配置されているが、1つのウェルに少なくとも1つのフォトセンサ20が配置されていればよく、その数は任意である。   In FIG. 1, 2 rows × 2 columns of wells 42 are formed on the light receiving surface of the solid-state imaging device 10, but the number thereof is arbitrary. In FIG. 1, 4 rows × 4 columns of photosensors 20 are arranged in one well 42, but it is sufficient that at least one photosensor 20 is arranged in one well, and the number thereof is arbitrary. .

〔4〕分子フィルター
分子フィルター50は、図2に示すように、固体撮像デバイス10の上部に配置され、外周部で隔壁40に固定されている。分子フィルター50は例えば接着剤で接着することにより、隔壁40へ固定することができる。分子フィルター50により、ウェル42内の空間が上下に仕切られている。
[4] Molecular Filter As shown in FIG. 2, the molecular filter 50 is disposed on the solid-state imaging device 10 and is fixed to the partition wall 40 at the outer peripheral portion. The molecular filter 50 can be fixed to the partition wall 40 by, for example, bonding with an adhesive. The space in the well 42 is partitioned vertically by the molecular filter 50.

分子フィルター50は後述する蛍光体(分子量約185)を透過させるとともに、それよりも大きい分子量の分子を透過させないものである。分子フィルター50としては、例えば分画分子量が30kDaの限外ろ過膜を用いることができ、具体的には、例えばナノセップ(PALL社製)等を用いることができる。   The molecular filter 50 transmits a phosphor (molecular weight of about 185), which will be described later, and does not transmit molecules having a molecular weight larger than that. As the molecular filter 50, for example, an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 30 kDa can be used. Specifically, for example, Nanosep (manufactured by PALL) or the like can be used.

〔5〕スポット
図1、図2に示すように、分子フィルター50の上面にはスポット60が形成されている。各スポット60は、プローブとなる既知の塩基配列のcDNA(プローブDNA61)や抗体等の溶液をウェル42内に滴下し、乾燥して形成される。以下ではプローブとして既知の塩基配列のcDNAを用いた場合について説明する。
[5] Spot As shown in FIGS. 1 and 2, a spot 60 is formed on the upper surface of the molecular filter 50. Each spot 60 is formed by dropping a solution of cDNA (probe DNA 61) having a known base sequence serving as a probe or an antibody into the well 42 and drying it. Hereinafter, a case where cDNA having a known base sequence is used as a probe will be described.

スポット60は各ウェル42内にそれぞれ1つずつ形成されている。1つのスポット60では同じ塩基配列の一本鎖のプローブDNA61が多数集まった群集が分子フィルター50の上面に固定化され、スポット60ごとにプローブDNA61は異なる塩基配列となっている。プローブDNA61としては、既知のmRNAの塩基配列、またはその一部と同一の、あるいは相補的な塩基配列のDNAが用いられる。具体的には、例えば、後述する酵素標識DNAで用いるのと同じ細胞検体から作成したcDNAライブラリを用いることができる。   One spot 60 is formed in each well 42. In one spot 60, a crowd of a large number of single-stranded probe DNAs 61 having the same base sequence is immobilized on the upper surface of the molecular filter 50, and the probe DNA 61 has a different base sequence for each spot 60. As the probe DNA 61, a DNA having a nucleotide sequence identical to or complementary to a known mRNA nucleotide sequence or a part thereof is used. Specifically, for example, a cDNA library prepared from the same cell specimen as used for enzyme-labeled DNA described later can be used.

〔6〕分析装置
生体高分子分析チップ1を分析装置70にセッティングして生体高分子分析チップ1を用いるので、分析装置70について図5を用いて説明する。図5は分析装置70の構成を示すブロック図である。
[6] Analyzing apparatus Since the biopolymer analyzing chip 1 is used by setting the biopolymer analyzing chip 1 in the analyzing apparatus 70, the analyzing apparatus 70 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the analyzer 70.

分析装置70は、生体高分子分析チップ1と、分析台71(図9参照)と、生体高分子分析チップ1に接続され、固体撮像デバイス10を駆動する電極ドライバ73、トップゲートドライバ74、ボトムゲートドライバ75、ドレインドライバ76と、分析装置70全体を制御する制御装置80と、記憶装置82と、制御装置80から出力された信号により出力(表示又はプリント)を行う出力装置77と、振盪器78と、注入装置79とを備える。   The analysis apparatus 70 includes a biopolymer analysis chip 1, an analysis table 71 (see FIG. 9), an electrode driver 73 that is connected to the biopolymer analysis chip 1 and drives the solid-state imaging device 10, a top gate driver 74, a bottom A gate driver 75, a drain driver 76, a control device 80 for controlling the entire analysis device 70, a storage device 82, an output device 77 for outputting (displaying or printing) according to a signal output from the control device 80, and a shaker 78 and an injection device 79.

分析台71には、生体高分子分析チップ1がセッティングされる。生体高分子分析チップ1が分析台71にセッティングされた場合には、固体撮像デバイス10の電極ライン24aが電極ドライバ73の端子に接続されるようになっている。同様に、トップゲートライン22a,22a,…がトップゲートドライバ74の端子に、ボトムゲートライン12a,12a,…がボトムゲートドライバ75の端子に、ドレインライン19a,19a,…がドレインドライバ76の端子に、それぞれ接続されるようになっている。また、生体高分子分析チップ1が分析台71にセッティングされた場合、固体撮像デバイス10のソースライン18a,18a,…が一定電圧源に接続され、この例ではソースライン18a,18a,…が接地されるようになっている。
なお、図5では2行×2列の4個のフォトセンサ20,20,…のみが記載されているが、その数は任意であり、さらに多くの行及び列を有していてもよい。
The biopolymer analysis chip 1 is set on the analysis table 71. When the biopolymer analysis chip 1 is set on the analysis table 71, the electrode line 24 a of the solid-state imaging device 10 is connected to the terminal of the electrode driver 73. Similarly, the top gate lines 22a, 22a,... Are terminals of the top gate driver 74, the bottom gate lines 12a, 12a,... Are terminals of the bottom gate driver 75, and the drain lines 19a, 19a,. Are connected to each other. When the biopolymer analysis chip 1 is set on the analysis table 71, the source lines 18a, 18a,... Of the solid-state imaging device 10 are connected to a constant voltage source, and in this example, the source lines 18a, 18a,. It has come to be.
In FIG. 5, only four photosensors 20, 20,..., 2 rows × 2 columns are illustrated, but the number thereof is arbitrary, and more rows and columns may be provided.

電極ドライバ73、トップゲートドライバ74、ボトムゲートドライバ75及びドレインドライバ76は、協同して固体撮像デバイス10を駆動するものである。   The electrode driver 73, the top gate driver 74, the bottom gate driver 75, and the drain driver 76 cooperate to drive the solid-state imaging device 10.

制御装置80は、電極ドライバ73、トップゲートドライバ74、ボトムゲートドライバ75及びドレインドライバ76に制御信号を出力することによって、電極ドライバ73、トップゲートドライバ74、ボトムゲートドライバ75及びドレインドライバ76に固体撮像デバイス10の駆動動作を行わせる機能を有する。また、制御装置80は入力した二次元の画像データに従った画像を出力装置77に出力させる機能を有する。出力装置77は、例えばプロッタ、プリンタ又はディスプレイである。   The control device 80 outputs control signals to the electrode driver 73, the top gate driver 74, the bottom gate driver 75, and the drain driver 76, thereby solidifying the electrode driver 73, the top gate driver 74, the bottom gate driver 75, and the drain driver 76. It has a function to drive the imaging device 10. The control device 80 has a function of causing the output device 77 to output an image according to the input two-dimensional image data. The output device 77 is, for example, a plotter, a printer, or a display.

また、制御装置80は振盪器78を制御し、分析台71を振盪させることによりウェル42内の溶液を攪拌する。
また、制御装置80は注入装置79を駆動し、分析装置70にセットされた生体高分子分析チップ1の各ウェル42に、後述する化学発光基質91を固定した固定体90を含む溶液を滴下する。
Further, the control device 80 controls the shaker 78 to stir the solution in the well 42 by shaking the analysis table 71.
In addition, the control device 80 drives the injection device 79 and drops a solution containing a fixed body 90 on which a chemiluminescent substrate 91 described later is fixed to each well 42 of the biopolymer analysis chip 1 set in the analysis device 70. .

また、制御装置80はドレインドライバ76から入力した電気信号をA/D変換することで、固体撮像デバイス10の受光面に沿った光強度分布を二次元の画像データとして記憶装置82に取得する機能を有する。   In addition, the control device 80 performs A / D conversion on the electrical signal input from the drain driver 76, thereby acquiring the light intensity distribution along the light receiving surface of the solid-state imaging device 10 in the storage device 82 as two-dimensional image data. Have

記憶装置82には、ドレインドライバ76から制御装置80に入力され、A/D変換された固体撮像デバイス10の受光面に沿った光強度分布が二次元の画像データとして記憶される。   In the storage device 82, the light intensity distribution along the light receiving surface of the solid-state imaging device 10 input from the drain driver 76 to the control device 80 and subjected to A / D conversion is stored as two-dimensional image data.

〔7〕酵素標識DNA
上記生体高分子分析チップ1で分析する試料としては、DNAを用いることができる。試料となるDNAとしては、任意の細胞検体内で発現しているmRNAを抽出し、逆転写酵素を用いて得られたcDNAを用いることができる。cDNAは例えばアルカリホスファターゼやペルオキシダーゼ等、後述する化学発光基質の反応の触媒として機能する酵素で標識する。
[7] Enzyme labeled DNA
As a sample to be analyzed by the biopolymer analysis chip 1, DNA can be used. As the sample DNA, cDNA obtained by extracting mRNA expressed in an arbitrary cell specimen and using reverse transcriptase can be used. The cDNA is labeled with an enzyme that functions as a catalyst for the reaction of a chemiluminescent substrate described later, such as alkaline phosphatase and peroxidase.

cDNAを酵素で標識するには、例えば、酵素で標識されたオリゴdTプライマや、標識されたdNTPミックスを用いてRT−PCR反応を実施すればよい。以下では、この標識されたcDNAを酵素標識DNAという。   In order to label the cDNA with an enzyme, for example, an RT-PCR reaction may be carried out using an oligo dT primer labeled with the enzyme or a labeled dNTP mix. Hereinafter, this labeled cDNA is referred to as enzyme-labeled DNA.

〔8〕化学発光基質
酵素標識DNAを検出するのに用いる化学発光基質について説明する。化学発光基質としては、酵素標識DNAの標識に用いられた酵素を触媒として利用した化学反応により励起状態の蛍光物質を生成するものを用いることができる。
具体的には、例えばアルカリホスファターゼの基質となるジオキセタン系の誘導体や、ペルオキシダーゼの基質となるルミノール系の化合物を用いることができる。
[8] Chemiluminescent substrate The chemiluminescent substrate used for detecting the enzyme-labeled DNA will be described. As the chemiluminescent substrate, one that generates a fluorescent substance in an excited state by a chemical reaction using an enzyme used for labeling enzyme-labeled DNA as a catalyst can be used.
Specifically, for example, a dioxetane derivative serving as a substrate for alkaline phosphatase or a luminol compound serving as a substrate for peroxidase can be used.

ジオキセタン系の誘導体として、化学式1に示すアダマンチルジオキセタン塩素化誘導体(C18H19Cl2O7PNa2)を例に挙げて説明する。アダマンチルジオキセタン塩素化誘導体はリン酸基を有し、アルカリホスファターゼの基質となる。

Figure 2008241409
As an example of the dioxetane derivative, an adamantyl dioxetane chlorinated derivative (C 18 H 19 Cl 2 O 7 PNa 2 ) represented by Chemical Formula 1 will be described as an example. The adamantyl dioxetane chlorinated derivative has a phosphate group and is a substrate for alkaline phosphatase.
Figure 2008241409

アルカリホスファターゼはアダマンチルジオキセタン塩素化誘導体のリン酸基を加水分解し、化学式2に示す不安定な中間体を形成する。

Figure 2008241409
Alkaline phosphatase hydrolyzes the phosphate group of an adamantyl dioxetane chlorinated derivative to form an unstable intermediate shown in Formula 2.
Figure 2008241409

中間体は自然開裂し、化学式3に示すアダマンタノンと蛍光体とに分解される。この蛍光体は励起状態であり、蛍光体が基底状態に遷移するときのエネルギーが光として放出される。

Figure 2008241409
The intermediate is spontaneously cleaved and decomposed into adamantanone and phosphor shown in Chemical Formula 3. This phosphor is in an excited state, and energy when the phosphor transitions to the ground state is emitted as light.
Figure 2008241409

なお、アルカリホスファターゼの基質となる化学発光基質はリン酸基を有しており、水溶液中で負に帯電している。また、化学発光基質の加水分解により生成する蛍光体も、水溶液中で負に帯電している。このため、化学発光基質及び蛍光体は、水溶液中で正電荷側へ移動する。   In addition, the chemiluminescent substrate used as the substrate of alkaline phosphatase has a phosphate group and is negatively charged in an aqueous solution. In addition, the phosphor produced by hydrolysis of the chemiluminescent substrate is also negatively charged in the aqueous solution. For this reason, the chemiluminescent substrate and the phosphor move to the positive charge side in the aqueous solution.

本実施の形態では、図6に示すように、固定体90の表面に化学発光基質91を固定させたものを用いる。化学発光基質91は固定体90の表面の吸着力により、固定体90の表面に固定される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a substrate in which a chemiluminescent substrate 91 is fixed on the surface of a fixed body 90 is used. The chemiluminescent substrate 91 is fixed to the surface of the fixed body 90 by the adsorption force of the surface of the fixed body 90.

固定体90としては、酵素反応を阻害しないことが好ましく、分子フィルター50を透過しない分子量、例えば約60kDa程度のタンパク質等を用いることが好ましい。このようなタンパク質としては、例えば、牛血清アルブミン(約66kDa)、ストレプトアビジン(約60kDa)、ニュートラアビジン(約60kDa)、アビジン(約67kDa)等を用いることができる。   As the fixed body 90, it is preferable not to inhibit the enzyme reaction, and it is preferable to use a protein having a molecular weight that does not pass through the molecular filter 50, for example, a protein of about 60 kDa. Examples of such proteins include bovine serum albumin (about 66 kDa), streptavidin (about 60 kDa), neutravidin (about 60 kDa), avidin (about 67 kDa), and the like.

〔9〕ハイブリダイゼーション
以下、酵素標識DNA62をプローブDNA61とハイブリダイゼーションさせる方法について図7、図8を用いて説明する。
まず、作業者が、酵素標識DNA62を含有した溶液(以下、酵素標識DNA溶液という)を各ウェル42内に注入する。酵素標識DNA溶液を注入する前に各ウェル42内に酵素標識DNA62が泳動するためのバッファー溶液が入れられていてもよく、酵素標識DNA溶液自体が泳動用のバッファー溶液を兼ねていてもよい。なお、酵素標識DNA溶液を各ウェル42内のスポット60,60,…に順次又は同時に滴下してもよい。このとき、酵素標識DNA62が一本鎖となるように酵素標識DNA溶液は加熱されている。
[9] Hybridization A method for hybridizing the enzyme-labeled DNA 62 with the probe DNA 61 will be described below with reference to FIGS.
First, an operator injects a solution containing the enzyme-labeled DNA 62 (hereinafter referred to as an enzyme-labeled DNA solution) into each well 42. Before injecting the enzyme-labeled DNA solution, a buffer solution for migrating the enzyme-labeled DNA 62 may be placed in each well 42, or the enzyme-labeled DNA solution itself may also serve as a buffer solution for electrophoresis. Note that the enzyme-labeled DNA solution may be dropped sequentially or simultaneously on the spots 60, 60,. At this time, the enzyme-labeled DNA solution is heated so that the enzyme-labeled DNA 62 becomes a single strand.

次いで、プローブDNA61と酵素標識DNA62とがハイブリダイゼーションを引き起こすように、生体高分子分析チップ1の各ウェル42を所定の温度に冷却する。すると、図8に示すように、各ウェル42内に注入された酵素標識DNA溶液内の酵素標識DNA62のうち、当該ウェル内のスポット60のプローブDNA61と相補的なものは、プローブDNA61とハイブリダイズする。一方、プローブDNA61と相補的ではないものは、そのスポット60には結合しない。
その後、ウェル42内の酵素標識DNA溶液を洗浄用バッファー溶液で洗い流し、酵素標識DNAのうちプローブDNA61とハイブリダイズしなかったものをウェル42内から除去する。
Next, each well 42 of the biopolymer analysis chip 1 is cooled to a predetermined temperature so that the probe DNA 61 and the enzyme-labeled DNA 62 cause hybridization. Then, as shown in FIG. 8, among the enzyme-labeled DNA 62 in the enzyme-labeled DNA solution injected into each well 42, those complementary to the probe DNA 61 of the spot 60 in the well hybridize with the probe DNA 61. To do. On the other hand, those that are not complementary to the probe DNA 61 do not bind to the spot 60.
Thereafter, the enzyme-labeled DNA solution in the well 42 is washed away with a washing buffer solution, and the enzyme-labeled DNA that has not hybridized with the probe DNA 61 is removed from the well 42.

上記処理を行った生体高分子分析チップ1を分析装置70にセッティングし、トップゲートドライバ74、ボトムゲートドライバ75及びドレインドライバ76を制御装置80に接続し、制御装置80を起動する。   The biopolymer analysis chip 1 subjected to the above processing is set in the analysis device 70, the top gate driver 74, the bottom gate driver 75, and the drain driver 76 are connected to the control device 80, and the control device 80 is activated.

〔10〕サンプルの検出
酵素標識DNA62の検出方法について図9を用いて説明する。
スポット60のプローブDNA61に酵素標識DNA62がハイブリダイズしたウェル42に化学発光基質91を固定した固定体90を含む溶液を注入すると、酵素標識DNA62を標識する酵素63により化学発光基質91が加水分解され、不安定な中間体を経て励起状態の蛍光体92が生成される(図9)。
[10] Detection of Sample A method for detecting the enzyme-labeled DNA 62 will be described with reference to FIG.
When a solution containing a fixed body 90 in which the chemiluminescent substrate 91 is immobilized is injected into the well 42 in which the enzyme labeled DNA 62 is hybridized to the probe DNA 61 of the spot 60, the chemiluminescent substrate 91 is hydrolyzed by the enzyme 63 that labels the enzyme labeled DNA 62. Then, an excited phosphor 92 is generated through an unstable intermediate (FIG. 9).

本実施の形態では、以下に説明するように、化学発光基質91を固定した振盪器78を用いてウェル42内の攪拌動作を行う。以下、制御装置80によるウェル42内の攪拌動作について説明する。   In the present embodiment, as will be described below, the stirring operation in the well 42 is performed using a shaker 78 to which the chemiluminescent substrate 91 is fixed. Hereinafter, the stirring operation in the well 42 by the control device 80 will be described.

まず、制御装置80は、注入装置79を駆動し、分析装置70にセットされた生体高分子分析チップ1の各ウェル42に、化学発光基質91を固定した固定体90を含む溶液を注入する。   First, the control device 80 drives the injection device 79 to inject a solution containing the fixed body 90 on which the chemiluminescent substrate 91 is fixed into each well 42 of the biopolymer analysis chip 1 set in the analysis device 70.

化学発光基質91を固定した固定体90を含む溶液を、全てのウェル42に注入したら、制御装置80は電極ドライバ73を駆動して電極ライン24aに正電圧を印加し、電極24を正に帯電させる。
次に、制御装置80は、振盪器78を制御して分析台71を振盪させる。
When the solution containing the fixed body 90 on which the chemiluminescent substrate 91 is fixed is injected into all the wells 42, the control device 80 drives the electrode driver 73 to apply a positive voltage to the electrode line 24 a and charges the electrode 24 positively. Let
Next, the control device 80 controls the shaker 78 to shake the analysis table 71.

分析台71を振盪させることで、化学発光基質91を固定した固定体90がウェル42内で移動し、酵素63により化学発光基質91が加水分解される機会が増大し、蛍光体92がより多く生成される。   By shaking the analysis table 71, the fixed body 90 on which the chemiluminescent substrate 91 is fixed moves in the well 42, and the chance that the chemiluminescent substrate 91 is hydrolyzed by the enzyme 63 is increased, so that more phosphors 92 are present. Generated.

生成した蛍光体92は水溶液中で負に帯電しているため、分子フィルター50を透過して正に帯電した電極24に向かって移動する。   Since the produced phosphor 92 is negatively charged in the aqueous solution, the phosphor 92 passes through the molecular filter 50 and moves toward the positively charged electrode 24.

分子フィルター50を透過した蛍光体は、正に帯電した電極24に引き寄せられ、フォトセンサ20の上部に集中する。その後、励起状態の蛍光体92が基底状態に遷移するときに蛍光(主に可視光波長域)が放出され、フォトセンサ20に蛍光が入射して電子−正孔対が発生する。ここで、蛍光体92がフォトセンサ20の上部に集中しているため、より多くの蛍光が対応するフォトセンサ20に入射して電子−正孔対を発生させることができる。   The phosphor that has passed through the molecular filter 50 is attracted to the positively charged electrode 24 and concentrated on the upper part of the photosensor 20. Thereafter, fluorescence (mainly in the visible light wavelength region) is emitted when the excited phosphor 92 transitions to the ground state, and fluorescence enters the photosensor 20 to generate electron-hole pairs. Here, since the phosphor 92 is concentrated on the upper part of the photosensor 20, more fluorescence can be incident on the corresponding photosensor 20 to generate electron-hole pairs.

なお、化学発光基質91が負に帯電している場合でも、化学発光基質91が固定体90の表面に固定されており、固定体90の分子量が分子フィルター50の分画分子量よりも大きいため、分子フィルター50を透過することがない。よって、化学発光基質91が電極24の近傍に引き寄せられることがなく、化学発光基質91の酵素63による加水分解が妨げられることがない。   Even when the chemiluminescent substrate 91 is negatively charged, the chemiluminescent substrate 91 is fixed on the surface of the fixed body 90, and the molecular weight of the fixed body 90 is larger than the fractional molecular weight of the molecular filter 50. It does not pass through the molecular filter 50. Therefore, the chemiluminescent substrate 91 is not attracted to the vicinity of the electrode 24, and the hydrolysis of the chemiluminescent substrate 91 by the enzyme 63 is not hindered.

攪拌動作の終了後、制御装置80は各フォトセンサ20,20,…のそれぞれ出力をA/D変換することで、固体撮像デバイス10の受光面に沿った光強度分布を二次元の画像データとして記憶装置82に記憶する。   After the stirring operation is completed, the control device 80 performs A / D conversion on the output of each photosensor 20, 20,..., So that the light intensity distribution along the light receiving surface of the solid-state imaging device 10 is converted into two-dimensional image data. Store in the storage device 82.

作業者は、記憶装置82に記憶された各フォトセンサ20,20,…のそれぞれの光量データを出力装置77により出力することで得られた画像データより、各スポット60,60,…におけるハイブリダイゼーションの有無を確認することができる。ハイブリダイゼーションが起きていれば、そのスポット60のプローブDNA61と相補的な塩基配列のmRNAが細胞検体内で発現していることがわかる。   The worker uses the light intensity data of each photosensor 20, 20,... Stored in the storage device 82 by the output device 77 to output the hybridization at each spot 60, 60,. Can be confirmed. If hybridization has occurred, it can be seen that mRNA having a base sequence complementary to the probe DNA 61 in the spot 60 is expressed in the cell sample.

<変形例1>
なお、図10に示すように、プローブDNA61を隔壁40の側面に固定してもよい。隔壁40にプローブDNA61を固定することで、蛍光体92が透過する分子フィルター50の有効面積を大きくすることができる。
<Modification 1>
As shown in FIG. 10, the probe DNA 61 may be fixed to the side surface of the partition wall 40. By fixing the probe DNA 61 to the partition wall 40, the effective area of the molecular filter 50 through which the phosphor 92 is transmitted can be increased.

<変形例2>
上記実施形態においては、生体高分子分析チップ1で分析する試料として、検体内で発現しているmRNAから逆転写酵素により合成されたDNAを用いたが、検体内で発現している特定のタンパク質または糖鎖等を抗原と結合する抗体(以下、プローブ抗体という)をプローブとして用いてもよい。
<Modification 2>
In the above embodiment, DNA synthesized by reverse transcriptase from mRNA expressed in a sample is used as a sample to be analyzed by the biopolymer analysis chip 1, but a specific protein expressed in the sample is used. Alternatively, an antibody that binds a sugar chain or the like to an antigen (hereinafter referred to as a probe antibody) may be used as a probe.

具体的には、図11に示すように、生体高分子分析チップ1の各ウェル42にプローブ抗体64を含む溶液を滴下し、乾燥してスポット60を形成する。なお、各ウェル42に滴下されるプローブ抗体64はそれぞれ異なる抗原決定基を認識し、同じスポット60を形成するプローブ抗体64は同一の抗原決定基を認識する。このようなプローブ抗体64として、モノクローナル抗体を用いることができる。   Specifically, as shown in FIG. 11, a solution containing the probe antibody 64 is dropped into each well 42 of the biopolymer analysis chip 1 and dried to form a spot 60. The probe antibody 64 dropped into each well 42 recognizes different antigenic determinants, and the probe antibody 64 forming the same spot 60 recognizes the same antigenic determinant. As such a probe antibody 64, a monoclonal antibody can be used.

次に、サンプルとなる抗原65を含む溶液(以下、サンプル溶液という)を各ウェル42内に注入する。
プローブ抗体64にサンプル溶液中の抗原65が結合するのに充分な時間が経過した後、ウェル42内のサンプル溶液をバッファー溶液で洗い流し、サンプル溶液中の抗原65のうちプローブ抗体64と結合しなかったものをウェル42内から除去する。
Next, a solution containing the antigen 65 serving as a sample (hereinafter referred to as a sample solution) is injected into each well 42.
After a sufficient time has passed for the antigen 65 in the sample solution to bind to the probe antibody 64, the sample solution in the well 42 is washed away with the buffer solution, and the probe antibody 64 out of the antigen 65 in the sample solution does not bind. Are removed from the well 42.

次に、各ウェル42に、プローブ抗体64が認識するのと同じ抗原65の異なる抗原決定基を認識する抗体を酵素67で標識したもの(以下、酵素標識抗体66という)の溶液(以下、酵素標識抗体溶液という)を注入する。   Next, in each well 42, a solution (hereinafter referred to as enzyme-labeled antibody 66) of a solution in which an antibody that recognizes a different antigenic determinant of the same antigen 65 as that recognized by the probe antibody 64 is labeled with an enzyme 67 (hereinafter referred to as enzyme-labeled antibody 66) A labeled antibody solution).

プローブ抗体64に結合した抗原65と酵素標識抗体66とが結合するのに充分な時間が経過した後、ウェル42内の酵素標識抗体溶液をバッファー溶液で洗い流し、酵素標識抗体溶液中の抗原65のうちプローブ抗体64と結合しなかったものをウェル42内から除去する。   After a sufficient time has passed for the antigen 65 bound to the probe antibody 64 and the enzyme-labeled antibody 66 to bind, the enzyme-labeled antibody solution in the well 42 is washed away with a buffer solution, and the antigen 65 in the enzyme-labeled antibody solution is removed. Of these, those not bound to the probe antibody 64 are removed from the well 42.

なお、予め抗原65に酵素標識抗体66を結合させたものをウェル42内に注入し、酵素標識抗体66が結合した抗原65をプローブ抗体64に結合させてもよい。
以後、〔10〕サンプルの検出と同様にして、各ウェル42に化学発光基質を含む溶液を注入し、分析装置70による光量データの計測動作を行う。
Alternatively, the antigen 65 previously bound with the enzyme-labeled antibody 66 may be injected into the well 42, and the antigen 65 bound with the enzyme-labeled antibody 66 may be bound to the probe antibody 64.
Thereafter, in the same manner as in [10] sample detection, a solution containing a chemiluminescent substrate is injected into each well 42, and light quantity data is measured by the analyzer 70.

プローブ抗体64に抗原65が結合し、抗原65に酵素標識抗体66が結合したウェル42では、酵素67により化学発光基質91が加水分解され、中間体を経て励起状態の蛍光体92が生成される。蛍光体92から放出される蛍光は、フォトセンサ20により検出される。   In the well 42 in which the antigen 65 is bound to the probe antibody 64 and the enzyme-labeled antibody 66 is bound to the antigen 65, the chemiluminescent substrate 91 is hydrolyzed by the enzyme 67, and an excited phosphor 92 is generated through the intermediate. . The fluorescence emitted from the phosphor 92 is detected by the photosensor 20.

作業者は、記憶装置82に記憶された各フォトセンサ20,20,…のそれぞれの光量データを出力装置77により出力することで得られた画像データより、各スポット60,60,…における抗原65の有無を確認することができる。このため、ウェル42内の抗体の種類により、検体内でどのような抗原が発現しているかを直接確認することができる。
<変形例3>
なお、図12に示すように、プローブ抗体64を隔壁40の側面に固定してもよい。隔壁40にプローブ抗体64を固定することで、蛍光体92が透過する分子フィルター50の有効面積を大きくすることができる。
The operator uses the antigen 65 at each spot 60, 60,... From the image data obtained by outputting the light quantity data of each photosensor 20, 20,. Can be confirmed. Therefore, it is possible to directly confirm what kind of antigen is expressed in the specimen according to the type of antibody in the well 42.
<Modification 3>
As shown in FIG. 12, the probe antibody 64 may be fixed to the side surface of the partition wall 40. By fixing the probe antibody 64 to the partition wall 40, the effective area of the molecular filter 50 through which the phosphor 92 is transmitted can be increased.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、〔2〕固体撮像デバイス、〔3〕隔壁、〔4〕分子フィルター、〔5〕スポット、〔7〕酵素標識DNA、〔9〕ハイブリダイゼーション、については、第1の実施形態と同様であるので、同符号を付して説明を割愛する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that [2] solid-state imaging device, [3] partition, [4] molecular filter, [5] spot, [7] enzyme-labeled DNA, and [9] hybridization are the same as in the first embodiment. Therefore, the same reference numerals are given and the explanation is omitted.

〔6−2〕分析装置
図13は本発明の第2の実施形態に係る分析装置170の構成を示すブロック図である。なお、第1実施形態における分析装置70と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
本実施形態に係る分析装置170は、電磁石178R,178Lをさらに備える。電磁石178R,178Lは制御装置180により制御され、後述するようにウェル142内の磁場を変動させる。
[6-2] Analyzing Device FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the analyzing device 170 according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the structure similar to the analyzer 70 in 1st Embodiment, the same sign is attached | subjected to the last 2 digits, and description is omitted.
The analyzer 170 according to the present embodiment further includes electromagnets 178R and 178L. The electromagnets 178R and 178L are controlled by the control device 180 and change the magnetic field in the well 142 as will be described later.

制御装置180は、制御装置80と同様の機能を有するとともに、記憶装置182に記憶された攪拌回数Mc、攪拌回数のカウント数M、1サイクル当たりの通電時間Te及び通電時間のカウント数T等のデータを読み出し、後述するように電磁石178R,178Lを駆動する電圧を出力する。また、制御装置180は、一定時間毎にカウント数Tを1ずつ減らす減算タイマー機能を有する。   The control device 180 has the same function as that of the control device 80, and includes the number of stirrings Mc, the number of stirring times M, the energization time Te per cycle, and the energization time count number T stored in the storage device 182. Data is read, and a voltage for driving the electromagnets 178R and 178L is output as will be described later. In addition, the control device 180 has a subtraction timer function that decreases the count number T by 1 at regular time intervals.

記憶装置182には、記憶装置82と同様に二次元の画像データが記憶されるとともに、記憶装置182に記憶された攪拌回数Mc、攪拌回数のカウント数M、通電時間Te及び通電時間のカウント数T等のデータが記憶される。   The storage device 182 stores two-dimensional image data in the same manner as the storage device 82, and also stores the number of stirrings Mc, the number of stirring times M, the energization time Te, and the number of energization times stored in the storage device 182. Data such as T is stored.

〔8−2〕化学発光基質
本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の化学発光基質を用いることができるが、本実施の形態においては、固定体90の代わりに磁性粒子190の表面に化学発光基質を固定させたものを用いる。化学発光基質91は磁性粒子190の表面の吸着力により、磁性粒子190の表面に固定される。磁性粒子190は、固定体90と同程度、あるいはそれ以上の大きさである。
[8-2] Chemiluminescent substrate Also in this embodiment, the same chemiluminescent substrate as in the first embodiment can be used. However, in this embodiment, the magnetic particles 190 are used instead of the fixed body 90. A surface in which a chemiluminescent substrate is immobilized is used. The chemiluminescent substrate 91 is fixed to the surface of the magnetic particle 190 by the adsorption force on the surface of the magnetic particle 190. The magnetic particles 190 are approximately the same size as or larger than the fixed body 90.

磁性粒子190の材料としては、例えばニッケル粒子や鉄粒子、Fe3O4、γ-Fe2O3、Co-γ-Fe2O3、(NiCuZn)O・(CuZn)O・Fe2O3、(MnZn)O・Fe2O3、(NiZn)O・Fe2O3、SrO・6Fe2O3、BaO・6Fe2O3等の各種磁性体を用いることができ、これと高分子材料(例えばナイロン、ポリアクリルアミド、ポリスチレン等)とを組み合わせて粒子状に形成してもよい。   Examples of the material of the magnetic particles 190 include nickel particles, iron particles, Fe3O4, γ-Fe2O3, Co-γ-Fe2O3, (NiCuZn) O. (CuZn) O.Fe2O3, (MnZn) O.Fe2O3, and (NiZn) O. Various magnetic materials such as Fe2O3, SrO.6Fe2O3, BaO.6Fe2O3 can be used, and these may be combined with a polymer material (for example, nylon, polyacrylamide, polystyrene, etc.) to form particles.

磁性粒子190に化学発光基質91を固定させる方法は任意であり、例えば磁性粒子190の表面をSiO2でコーティングすることで、SiO2の吸着力により化学発光基質91を磁性粒子190の表面に固定することができる。 The method of fixing the chemiluminescent substrate 91 to the magnetic particles 190 is arbitrary. For example, by coating the surface of the magnetic particles 190 with SiO 2 , the chemiluminescent substrate 91 is fixed to the surfaces of the magnetic particles 190 by the adsorption force of SiO 2. can do.

〔10−2〕サンプルの検出
次に、本実施の形態に係る分析装置170を用いた酵素標識DNAの検出方法について図14〜図16を用いて説明する。図14は本実施の形態に係る分析装置170を用いた酵素標識DNAの検出方法を示す説明図であり、図15は制御装置180によるウェル42内の攪拌動作を示すフローチャートであり、図16は制御装置180による電極ライン24a及び電磁石178R,178Lに印加する電圧を示すタイミングチャートである。
[10-2] Detection of Sample Next, a method for detecting enzyme-labeled DNA using the analyzer 170 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a method for detecting enzyme-labeled DNA using the analyzer 170 according to the present embodiment, FIG. 15 is a flowchart showing the stirring operation in the well 42 by the controller 180, and FIG. 6 is a timing chart showing voltages applied to an electrode line 24a and electromagnets 178R and 178L by a control device 180.

まず、制御装置180は、注入装置179を駆動し、分析装置170にセットされた生体高分子分析チップ1の各ウェル42に、化学発光基質91を固定した磁性粒子190を含む溶液を注入する。   First, the control device 180 drives the injection device 179 to inject a solution containing the magnetic particles 190 on which the chemiluminescent substrate 91 is fixed into each well 42 of the biopolymer analysis chip 1 set in the analysis device 170.

化学発光基質91を固定した磁性粒子190を含む溶液を、全てのウェル42に注入したら(ステップS1→Yes)、制御装置180は電極ドライバ173を駆動して電極ライン24aに正電圧を印加し、電極24を正に帯電させる(ステップS2)。   When the solution containing the magnetic particles 190 on which the chemiluminescent substrate 91 is fixed is injected into all the wells 42 (step S1 → Yes), the controller 180 drives the electrode driver 173 to apply a positive voltage to the electrode line 24a, The electrode 24 is positively charged (step S2).

次に、制御装置180は、記憶装置182に記憶される攪拌回数のカウント数Mをあらかじめ設定された攪拌回数Mcにセットする(ステップS3)。   Next, the control device 180 sets the count number M of the number of stirrings stored in the storage device 182 to a preset number of stirrings Mc (step S3).

次に、制御装置180は、記憶装置182に記憶される通電時間のカウント数Tをあらかじめ設定された1サイクル当たりの通電時間Teにセットする(ステップS4)。
次に、制御装置180は、右側の電磁石178Rに通電を開始する(ステップS5)。その後、制御装置180は、記憶装置182に記憶されたカウント数Tを一定時間毎に1減じた値に書き換える(ステップS6)。これをT=0となるまで繰り返す(ステップS7→No)。
T=0となったら(ステップS7→Yes)、制御装置180は、右側の電磁石178Rへの通電を停止する(ステップS8)。
Next, the control device 180 sets the energization time count T stored in the storage device 182 to a preset energization time Te per cycle (step S4).
Next, the control device 180 starts energizing the right electromagnet 178R (step S5). After that, the control device 180 rewrites the count number T stored in the storage device 182 to a value obtained by subtracting 1 for every predetermined time (step S6). This is repeated until T = 0 (step S7 → No).
When T = 0 (step S7 → Yes), the controller 180 stops energization of the right electromagnet 178R (step S8).

次に、制御装置180は、記憶装置182に記憶される通電時間のカウント数Tを再びTeにセットする(ステップS9)。
次に、制御装置180は、左側の電磁石178Lに通電を開始する(ステップS10)。その後、制御装置180は、記憶装置182に記憶されたカウント数Tを一定時間毎に1減じた値に書き換える(ステップS11)。これをT=0となるまで繰り返す(ステップS12→No)。
T=0となったら(ステップS12→Yes)、制御装置180は、左側の電磁石178Lへの通電を停止する(ステップS13)。
Next, the control device 180 sets the energization time count T stored in the storage device 182 to Te again (step S9).
Next, the control device 180 starts energizing the left electromagnet 178L (step S10). After that, the control device 180 rewrites the count number T stored in the storage device 182 to a value obtained by subtracting 1 every fixed time (step S11). This is repeated until T = 0 (step S12 → No).
When T = 0 (step S12 → Yes), the controller 180 stops energization of the left electromagnet 178L (step S13).

左右両方の電磁石178R,178Lへの通電が終了したら、カウント数Mを1減じた後(ステップS14)、M=0となるまで(ステップS15→No)ステップS4〜S14の動作を繰り返す。
M=0となったら(ステップS15→Yes)、制御装置180は電極ドライバ173を駆動して電極ライン24aに正電圧を印加するのを停止し(ステップS16)、攪拌動作を終了する。
When energization of both the left and right electromagnets 178R, 178L is completed, the count number M is decremented by 1 (step S14), and then the operations of steps S4 to S14 are repeated until M = 0 (step S15 → No).
When M = 0 (step S15 → Yes), the control device 180 drives the electrode driver 173 to stop applying a positive voltage to the electrode line 24a (step S16), and ends the stirring operation.

ステップS5〜S8までの間、右側の電磁石178Rのみに通電が行われているので、化学発光基質91を固定した磁性粒子190は、電磁石178Rの磁力により右側へ移動する。一方、ステップS10〜S13までの間、左側の電磁石178Lのみに通電が行われているので、化学発光基質91を固定した磁性粒子190は、電磁石178Lの磁力により左側へ移動する。このため、ステップS4〜S15を繰り返し、電磁石178R,178Lに適宜電圧を印加して磁界を交互に発生させることで、化学発光基質91を固定した磁性粒子190がウェル42内で左右に繰り返し移動し、酵素63により化学発光基質91が加水分解される機会が増大し、蛍光体92がより多く生成される。   Since only the right electromagnet 178R is energized during steps S5 to S8, the magnetic particles 190 to which the chemiluminescent substrate 91 is fixed move to the right by the magnetic force of the electromagnet 178R. On the other hand, since only the left electromagnet 178L is energized during steps S10 to S13, the magnetic particles 190 to which the chemiluminescent substrate 91 is fixed move to the left by the magnetic force of the electromagnet 178L. For this reason, the magnetic particles 190 having the chemiluminescent substrate 91 fixed are repeatedly moved left and right within the well 42 by repeating steps S4 to S15 and applying a suitable voltage to the electromagnets 178R and 178L to alternately generate a magnetic field. The chance that the chemiluminescent substrate 91 is hydrolyzed by the enzyme 63 increases, and more phosphors 92 are generated.

生成した蛍光体92は水溶液中で負に帯電しているため、分子フィルター50を透過して正に帯電した電極24に向かって移動する。   Since the produced phosphor 92 is negatively charged in the aqueous solution, the phosphor 92 passes through the molecular filter 50 and moves toward the positively charged electrode 24.

分子フィルター50を透過した蛍光体は、正に帯電した電極24に引き寄せられ、フォトセンサ20の上部に集中する。その後、励起状態の蛍光体92が基底状態に遷移するときに蛍光(主に可視光波長域)が放出され、フォトセンサ20に蛍光が入射して電子−正孔対が発生する。ここで、蛍光体92がフォトセンサ20の上部に集中しているため、より多くの蛍光が対応するフォトセンサ20に入射して電子−正孔対を発生させることができる。   The phosphor that has passed through the molecular filter 50 is attracted to the positively charged electrode 24 and concentrated on the upper part of the photosensor 20. Thereafter, fluorescence (mainly in the visible light wavelength region) is emitted when the excited phosphor 92 transitions to the ground state, and fluorescence enters the photosensor 20 to generate electron-hole pairs. Here, since the phosphor 92 is concentrated on the upper part of the photosensor 20, more fluorescence can be incident on the corresponding photosensor 20 to generate electron-hole pairs.

なお、化学発光基質91が負に帯電している場合でも、化学発光基質91が磁性粒子190の表面に固定されており、磁性粒子190の分子量が分子フィルター50の分画分子量よりも大きいため、分子フィルター50を透過することがない。よって、化学発光基質91が電極24の近傍に引き寄せられることがなく、化学発光基質91の酵素63による加水分解が妨げられることがない。   Even when the chemiluminescent substrate 91 is negatively charged, the chemiluminescent substrate 91 is fixed on the surface of the magnetic particle 190, and the molecular weight of the magnetic particle 190 is larger than the fractional molecular weight of the molecular filter 50. It does not pass through the molecular filter 50. Therefore, the chemiluminescent substrate 91 is not attracted to the vicinity of the electrode 24, and the hydrolysis of the chemiluminescent substrate 91 by the enzyme 63 is not hindered.

攪拌動作の終了後、制御装置180は各フォトセンサ20,20,…のそれぞれ出力をA/D変換することで、固体撮像デバイス10の受光面に沿った光強度分布を二次元の画像データとして記憶装置182に記憶する。   After the stirring operation is completed, the control device 180 performs A / D conversion on the output of each photosensor 20, 20,..., So that the light intensity distribution along the light receiving surface of the solid-state imaging device 10 is converted into two-dimensional image data. Store in the storage device 182.

作業者は、記憶装置182に記憶された各フォトセンサ20,20,…のそれぞれの光量データを出力装置177により出力することで得られた画像データより、各スポット60,60,…におけるハイブリダイゼーションの有無を確認することができる。ハイブリダイゼーションが起きていれば、そのスポット60のプローブDNA61と相補的な塩基配列のmRNAが細胞検体内で発現していることがわかる。   The operator uses the light intensity data of each of the photosensors 20, 20,... Stored in the storage device 182 by the output device 177 to obtain the hybridization at each spot 60, 60,. Can be confirmed. If hybridization has occurred, it can be seen that mRNA having a base sequence complementary to the probe DNA 61 in the spot 60 is expressed in the cell sample.

<変形例4>
なお、変形例1と同様、図17に示すように、プローブDNA61を隔壁40の側面に固定してもよい。隔壁40にプローブDNA61を固定することで、蛍光体92が透過する分子フィルター50の有効面積を大きくすることができる。
<Modification 4>
As in the first modification, the probe DNA 61 may be fixed to the side surface of the partition wall 40 as shown in FIG. By fixing the probe DNA 61 to the partition wall 40, the effective area of the molecular filter 50 through which the phosphor 92 is transmitted can be increased.

<変形例5>
また、変形例2と同様、図18に示すように、プローブ抗体64を用いてスポット60を形成した生体高分子分析チップ1を用いて抗原65の検出を行ってもよい。
<Modification 5>
Further, as in Modification 2, as shown in FIG. 18, the antigen 65 may be detected using the biopolymer analysis chip 1 in which the spots 60 are formed using the probe antibodies 64.

<変形例6>
また、変形例3と同様、図19に示すように、プローブ抗体64を隔壁40の側面に固定してもよい。隔壁40にプローブ抗体64を固定することで、蛍光体92が透過する分子フィルター50の有効面積を大きくすることができる。
<Modification 6>
Similarly to the third modification, the probe antibody 64 may be fixed to the side surface of the partition wall 40 as shown in FIG. By fixing the probe antibody 64 to the partition wall 40, the effective area of the molecular filter 50 through which the phosphor 92 is transmitted can be increased.

[第3実施形態]
図20は本実施形態の変形例に係る分析装置270の構成を示すブロック図である。なお、第2実施形態における分析装置170と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
本変形例においては、固体撮像デバイス210の左右に電磁石278R,278Lが設けられているほか、前側に電磁石278Fが、後側に電磁石278Bが設けられている。
[Third Embodiment]
FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration of an analyzer 270 according to a modification of the present embodiment. In addition, about the structure similar to the analyzer 170 in 2nd Embodiment, the same sign is attached | subjected to the last 2 digits, and description is omitted.
In this modification, electromagnets 278R and 278L are provided on the left and right of the solid-state imaging device 210, an electromagnet 278F is provided on the front side, and an electromagnet 278B is provided on the rear side.

第2実施形態においては、電磁石178R,178Lに交互に通電することによって固定体90を左右に移動させていたが、本変形例においては、電磁石278R,278L,278F,278Bのそれぞれに電圧を印加することで、磁性粒子190を前後左右に移動させることができる。
なお、電磁石278R,278L,278F,278Bに1つずつ順番に電圧を印加してもよいし、2つずつ交互に電圧を印加してもよい。
In the second embodiment, the stationary body 90 is moved left and right by alternately energizing the electromagnets 178R and 178L. However, in this modification, a voltage is applied to each of the electromagnets 278R, 278L, 278F, and 278B. By doing so, the magnetic particle 190 can be moved back and forth and right and left.
In addition, a voltage may be applied to the electromagnets 278R, 278L, 278F, and 278B one by one in order, or two voltages may be alternately applied.

本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
例えば、上記実施の形態では、プローブとして既知の塩基配列の一本鎖DNAや抗体を用いたが、その他の既知の生体高分子や低分子等を用いてもよい。例えば、抗原となるペプチドやタンパク、糖鎖、低分子リガンド、既知の細胞等を用いてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, a single-stranded DNA or antibody having a known base sequence is used as a probe, but other known biopolymers or low molecules may be used. For example, a peptide or protein serving as an antigen, a sugar chain, a low molecular ligand, a known cell, or the like may be used.

本発明の実施形態に係る生体高分子分析チップ1の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a biopolymer analysis chip 1 according to an embodiment of the present invention. 図1のII−II矢視断面図である。It is II-II arrow sectional drawing of FIG. は図1のIII部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of part III in FIG. 1. 図3のIV−IV矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3. 分析装置70の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of an analysis device 70. FIG. 固定体90の表面に化学発光基質91を固定させたものを示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a structure in which a chemiluminescent substrate 91 is fixed on the surface of a fixed body 90. 酵素標識DNA62をプローブDNA61とハイブリダイゼーションさせる方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of hybridizing the enzyme label | marker DNA62 with the probe DNA61. 酵素標識DNA62をプローブDNA61とハイブリダイゼーションさせる方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of hybridizing the enzyme label | marker DNA62 with the probe DNA61. 酵素標識DNA62の検出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection method of enzyme labeled DNA62. 酵素標識DNA62の検出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection method of enzyme labeled DNA62. 抗原65の検出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection method of the antigen 65. FIG. 抗原65の検出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection method of the antigen 65. FIG. 本発明の第2の実施形態に係る分析装置170の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the analyzer 170 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本実施の形態に係る分析装置170を用いた酵素標識DNAの検出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection method of enzyme labeled DNA using the analyzer 170 which concerns on this Embodiment. 制御装置180によるウェル42内の攪拌動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an agitation operation in the well 42 by the control device 180. 制御装置180による電極ライン24a及び電磁石178R,178Lに印加する電圧を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing voltages applied to an electrode line 24a and electromagnets 178R and 178L by a control device 180. 酵素標識DNA62の検出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection method of enzyme labeled DNA62. 抗原65の検出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection method of the antigen 65. FIG. 抗原65の検出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection method of the antigen 65. FIG. 分析装置270の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of an analyzer 270. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 固体撮像デバイス(撮像装置)
20 フォトセンサ(光電変換素子)
40 隔壁
42 ウェル
50 分子フィルター
60 スポット
61 プローブDNA(プローブ)
62 酵素標識DNA
63,67 酵素
64 プローブ抗体(プローブ)
65 抗原
66 酵素標識抗体
70,170,270 分析装置(生体高分子分析装置)
178R,178L,278R,278L,278F,278B 電磁石
90 固定体
91 化学発光基質
92 蛍光体
190 磁性粒子
10 Solid-state imaging device (imaging device)
20 Photosensor (photoelectric conversion element)
40 partition wall 42 well 50 molecular filter 60 spot 61 probe DNA (probe)
62 Enzyme labeled DNA
63,67 Enzyme 64 Probe antibody (probe)
65 antigen 66 enzyme-labeled antibody 70, 170, 270 analyzer (biopolymer analyzer)
178R, 178L, 278R, 278L, 278F, 278B Electromagnet 90 Fixed body 91 Chemiluminescent substrate 92 Phosphor 190 Magnetic particle

Claims (14)

受光面を上方向に向けて設けられた光電変換素子を有する撮像装置と、
前記撮像装置の受光面側に固定され、内部に溶液が注入されるウェルと、
前記ウェル内を上下に仕切る分子フィルターと、
前記ウェル内の前記分子フィルターよりも上部に固定されるプローブと、を備えることを特徴とする生体高分子分析装置。
An imaging device having a photoelectric conversion element provided with a light receiving surface facing upward;
A well that is fixed to the light receiving surface side of the imaging device and into which a solution is injected;
A molecular filter that divides the inside of the well vertically,
And a probe fixed above the molecular filter in the well.
酵素に基づく化学反応によって生じる蛍光物質を電気的に引き寄せるため、前記各光電変換素子の受光面側に電極がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の生体高分子分析装置。   The biopolymer analyzer according to claim 1, wherein an electrode is provided on each light receiving surface side of each photoelectric conversion element to electrically attract a fluorescent substance generated by a chemical reaction based on an enzyme. 前記ウェルを囲繞するように配置された複数の電磁石をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の生体高分子分析装置。   The biopolymer analyzer according to claim 1, further comprising a plurality of electromagnets arranged so as to surround the well. 前記プローブは既知の塩基配列を有する一本鎖DNAであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体高分子分析装置。   The biopolymer analyzer according to any one of claims 1 to 3, wherein the probe is a single-stranded DNA having a known base sequence. 前記プローブは特定の抗原と結合する抗体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体高分子分析装置。   The biopolymer analyzer according to any one of claims 1 to 3, wherein the probe is an antibody that binds to a specific antigen. 請求項1に記載の生体高分子分析装置を用いた生体高分子の分析方法であって、
化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識した生体高分子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
生成した励起状態の蛍光物質より放出される光の有無を前記光電変換素子により検出することを特徴とする生体高分子の分析方法。
A biopolymer analysis method using the biopolymer analyzer according to claim 1,
Injecting into the well a solution containing a biopolymer labeled with an enzyme that functions as a catalyst for a chemical reaction that generates an excited fluorescent substance that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate,
Thereafter, a solution containing a fixed body on which the chemiluminescent substrate is fixed and impermeable to the molecular filter is injected into the well,
A biopolymer analysis method, wherein the presence or absence of light emitted from a generated fluorescent substance in an excited state is detected by the photoelectric conversion element.
請求項2に記載の生体高分子分析装置を用いた生体高分子の分析方法であって、
化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識した生体高分子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
前記電極に前記蛍光物質を引き寄せるように電圧を印加する過程とを経て、
生成した励起状態の蛍光物質より放出される光の有無を前記光電変換素子により検出することを特徴とする生体高分子の分析方法。
A biopolymer analysis method using the biopolymer analyzer according to claim 2,
Injecting into the well a solution containing a biopolymer labeled with an enzyme that functions as a catalyst for a chemical reaction that generates an excited fluorescent substance that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate,
Thereafter, a solution containing a fixed body on which the chemiluminescent substrate is fixed and impermeable to the molecular filter is injected into the well,
Through a process of applying a voltage to attract the fluorescent material to the electrode,
A biopolymer analysis method, wherein the presence or absence of light emitted from a generated fluorescent substance in an excited state is detected by the photoelectric conversion element.
請求項3に記載の生体高分子分析装置を用いた生体高分子の分析方法であって、
化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識した生体高分子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な磁性粒子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記複数の電磁石に適宜電圧を印加して磁界を交互に発生させる過程を経て、
生成した励起状態の蛍光物質より放出される光の有無を前記光電変換素子により検出することを特徴とする生体高分子の分析方法。
A biopolymer analysis method using the biopolymer analyzer according to claim 3,
Injecting into the well a solution containing a biopolymer labeled with an enzyme that functions as a catalyst for a chemical reaction that generates an excited fluorescent substance that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate,
Then, a solution containing magnetic particles to which the chemiluminescent substrate is fixed and impermeable to the molecular filter is injected into the well,
Thereafter, through a process of generating a magnetic field alternately by appropriately applying a voltage to the plurality of electromagnets,
A biopolymer analysis method, wherein the presence or absence of light emitted from a generated fluorescent substance in an excited state is detected by the photoelectric conversion element.
請求項1に記載の生体高分子分析装置を用いた遺伝子の発現解析方法であって、
既知の塩基配列を有する一本鎖DNAを前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、
次に、任意の細胞内から抽出されたRNAを鋳型として作成され、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された酵素標識DNAを含む溶液を前記ウェル内に注入し、
次に、前記プローブに溶液内の酵素標識DNAの一部をハイブリダイズさせ、
その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記ウェルを振盪する過程を経て、
生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする遺伝子の発現解析方法。
A gene expression analysis method using the biopolymer analyzer according to claim 1,
A single-stranded DNA having a known base sequence is provided at the bottom of the well as the probe,
Next, an enzyme labeled with an enzyme that is prepared using RNA extracted from any cell as a template and functions as a catalyst for a chemical reaction that generates an excited fluorescent substance that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate. Injecting a solution containing labeled DNA into the well,
Next, a part of the enzyme-labeled DNA in the solution is hybridized to the probe,
Thereafter, a solution containing a fixed body on which the chemiluminescent substrate is fixed and impermeable to the molecular filter is injected into the well,
Then, through the process of shaking the well,
A gene expression analysis method, characterized in that fluorescence emitted from the generated excited fluorescent substance is detected by the photoelectric conversion element.
請求項2に記載の生体高分子分析装置を用いた遺伝子の発現解析方法であって、
既知の塩基配列を有する一本鎖DNAを前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、
次に、任意の細胞内から抽出されたRNAを鋳型として作成され、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された酵素標識DNAを含む溶液を前記ウェル内に注入し、
次に、前記プローブに溶液内の酵素標識DNAの一部をハイブリダイズさせ、
その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記ウェルを振盪する過程と、前記電極に前記蛍光物質を引き寄せるように電圧を印加する過程とを経て、
生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする遺伝子の発現解析方法。
A gene expression analysis method using the biopolymer analyzer according to claim 2,
A single-stranded DNA having a known base sequence is provided at the bottom of the well as the probe,
Next, an enzyme labeled with an enzyme that is prepared using RNA extracted from any cell as a template and functions as a catalyst for a chemical reaction that generates an excited fluorescent substance that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate. Injecting a solution containing labeled DNA into the well,
Next, a part of the enzyme-labeled DNA in the solution is hybridized to the probe,
Thereafter, a solution containing a fixed body on which the chemiluminescent substrate is fixed and impermeable to the molecular filter is injected into the well,
Thereafter, a process of shaking the well and a process of applying a voltage to attract the fluorescent material to the electrode,
A gene expression analysis method, characterized in that fluorescence emitted from the generated excited fluorescent substance is detected by the photoelectric conversion element.
請求項3に記載の生体高分子分析装置を用いた遺伝子の発現解析方法であって、
既知の塩基配列を有する一本鎖DNAを前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、
次に、任意の細胞内から抽出されたRNAを鋳型として作成され、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された酵素標識DNAを含む溶液を前記ウェル内に注入し、
次に、前記プローブに溶液内の酵素標識DNAの一部をハイブリダイズさせ、
その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な磁性粒子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記複数の電磁石に適宜電圧を印加して磁界を交互に発生させる過程を経て、
生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする遺伝子の発現解析方法。
A gene expression analysis method using the biopolymer analyzer according to claim 3,
A single-stranded DNA having a known base sequence is provided at the bottom of the well as the probe,
Next, an enzyme labeled with an enzyme that is prepared using RNA extracted from any cell as a template and functions as a catalyst for a chemical reaction that generates an excited fluorescent substance that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate. Injecting a solution containing labeled DNA into the well,
Next, a part of the enzyme-labeled DNA in the solution is hybridized to the probe,
Then, a solution containing magnetic particles to which the chemiluminescent substrate is fixed and impermeable to the molecular filter is injected into the well,
Thereafter, through a process of generating a magnetic field alternately by appropriately applying a voltage to the plurality of electromagnets,
A gene expression analysis method, characterized in that fluorescence emitted from the generated excited fluorescent substance is detected by the photoelectric conversion element.
請求項1に記載の生体高分子分析装置を用いた抗原の検出方法であって、
特定の抗原と結合する抗体を前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、
次に、任意の抗原を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに溶液内の特定の抗原とを結合させ、
次いで、前記プローブに結合しなかった抗原を除去するとともに、前記プローブと同一の抗原の異なる抗原決定基と結合し、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された第二の抗体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに結合した特定の抗原に第二の抗体を結合させ、
その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記ウェルを振盪する過程を経て、
生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする抗原の検出方法。
An antigen detection method using the biopolymer analyzer according to claim 1,
An antibody that binds to a specific antigen is provided at the bottom of the well as the probe,
Next, a solution containing an arbitrary antigen is injected into the well, and the probe is allowed to bind to a specific antigen in the solution.
Next, the chemical that removes the antigen that did not bind to the probe and binds to a different antigenic determinant of the same antigen as the probe to generate an excited fluorescent substance that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate. A solution containing a second antibody labeled with an enzyme that functions as a catalyst for the reaction is injected into the well, and the second antibody is bound to a specific antigen bound to the probe,
Thereafter, a solution containing a fixed body on which the chemiluminescent substrate is fixed and impermeable to the molecular filter is injected into the well,
Then, through the process of shaking the well,
A method for detecting an antigen, comprising detecting fluorescence emitted from a generated fluorescent substance in an excited state by the photoelectric conversion element.
請求項2に記載の生体高分子分析装置を用いた抗原の検出方法であって、
特定の抗原と結合する抗体を前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、
次に、任意の抗原を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに溶液内の特定の抗原とを結合させ、
次いで、前記プローブに結合しなかった抗原を除去するとともに、前記プローブと同一の抗原の異なる抗原決定基と結合し、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された第二の抗体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに結合した特定の抗原に第二の抗体を結合させ、
その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な固定体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記ウェルを振盪する過程と、前記電極に前記蛍光物質を引き寄せるように電圧を印加する過程とを経て、
生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする抗原の検出方法。
An antigen detection method using the biopolymer analyzer according to claim 2,
An antibody that binds to a specific antigen is provided at the bottom of the well as the probe,
Next, a solution containing an arbitrary antigen is injected into the well, and the probe is allowed to bind to a specific antigen in the solution.
Next, the chemical that removes the antigen that did not bind to the probe and binds to a different antigenic determinant of the same antigen as the probe to generate an excited fluorescent substance that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate. A solution containing a second antibody labeled with an enzyme that functions as a catalyst for the reaction is injected into the well, and the second antibody is bound to a specific antigen bound to the probe,
Thereafter, a solution containing a fixed body on which the chemiluminescent substrate is fixed and impermeable to the molecular filter is injected into the well,
Thereafter, a process of shaking the well and a process of applying a voltage to attract the fluorescent material to the electrode,
A method for detecting an antigen, comprising detecting fluorescence emitted from a generated fluorescent substance in an excited state by the photoelectric conversion element.
請求項3に記載の生体高分子分析装置を用いた抗原の検出方法であって、
特定の抗原と結合する抗体を前記プローブとして前記ウェルの底部に設け、
次に、任意の抗原を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに溶液内の特定の抗原とを結合させ、
次いで、前記プローブに結合しなかった抗原を除去するとともに、前記プローブと同一の抗原の異なる抗原決定基と結合し、化学発光基質から前記分子フィルターを透過可能な励起状態の蛍光物質を生成する化学反応の触媒として機能する酵素で標識された第二の抗体を含む溶液を前記ウェル内に注入し、前記プローブに結合した特定の抗原に第二の抗体を結合させ、
その後、前記化学発光基質が固定され、かつ前記分子フィルターを透過不能な磁性粒子を含む溶液を前記ウェル内に注入し、
その後、前記複数の電磁石に適宜電圧を印加して磁界を交互に発生させる過程を経て、
生成した励起状態の蛍光物質より放出される蛍光を前記光電変換素子により検出することを特徴とする抗原の検出方法。
An antigen detection method using the biopolymer analyzer according to claim 3,
An antibody that binds to a specific antigen is provided at the bottom of the well as the probe,
Next, a solution containing an arbitrary antigen is injected into the well, and the probe is allowed to bind to a specific antigen in the solution.
Next, the chemical that removes the antigen that did not bind to the probe and binds to a different antigenic determinant of the same antigen as the probe to generate an excited fluorescent substance that can pass through the molecular filter from a chemiluminescent substrate. A solution containing a second antibody labeled with an enzyme that functions as a catalyst for the reaction is injected into the well, and the second antibody is bound to a specific antigen bound to the probe,
Then, a solution containing magnetic particles to which the chemiluminescent substrate is fixed and impermeable to the molecular filter is injected into the well,
Thereafter, through a process of generating a magnetic field alternately by appropriately applying a voltage to the plurality of electromagnets,
A method for detecting an antigen, comprising detecting fluorescence emitted from a generated fluorescent substance in an excited state by the photoelectric conversion element.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015525875A (en) * 2012-07-06 2015-09-07 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh Method for generating a pH / ion concentration gradient in the vicinity of an electrode surface to regulate biomolecular interactions
US9766197B2 (en) 2014-02-13 2017-09-19 Robert Bosch Gmbh Methods for generating pH/ionic concentration gradient near electrode surfaces for modulating biomolecular interactions, and bubble detection using electrodes
US9874538B2 (en) 2012-07-06 2018-01-23 Robert Bosch Gmbh Methods for generating pH/ionic concentration gradient near electrode surfaces for modulating biomolecular interactions
US9910008B2 (en) 2012-07-06 2018-03-06 Robert Bosch Gmbh Methods for generating pH/ionic concentration gradient near electrode surfaces for modulating biomolecular interactions
US10011549B2 (en) 2015-07-06 2018-07-03 Robert Bosch Gmbh Electrochemically active agents for pH modulation in biological buffers
US10379080B2 (en) 2015-07-06 2019-08-13 Robert Bosch Gmbh Electronic control of the pH of a solution close to an electrode surfaces
US11867660B2 (en) 2015-07-06 2024-01-09 Robert Bosch Gmbh Electronic control of the pH of a solution close to an electrode surface

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0580052A (en) * 1991-09-20 1993-03-30 Nippon Paint Co Ltd Apparatus and method for measuring substance in vivo
JP2000060554A (en) * 1998-08-27 2000-02-29 Hitachi Ltd Polynucleotide probe chip and polynucleotide detection
JP2006004991A (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Casio Comput Co Ltd Imaging device and biopolymer analysis chip
JP2006068699A (en) * 2004-09-06 2006-03-16 New Industry Research Organization Filter, microreactor and manufacturing method for the same, structure constituted of juxtaposed microreactors, and analyzer
JP2006226887A (en) * 2005-02-18 2006-08-31 Casio Comput Co Ltd Biopolymer analysis chip, analysis support device, and biopolymer analyzing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0580052A (en) * 1991-09-20 1993-03-30 Nippon Paint Co Ltd Apparatus and method for measuring substance in vivo
JP2000060554A (en) * 1998-08-27 2000-02-29 Hitachi Ltd Polynucleotide probe chip and polynucleotide detection
JP2006004991A (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Casio Comput Co Ltd Imaging device and biopolymer analysis chip
JP2006068699A (en) * 2004-09-06 2006-03-16 New Industry Research Organization Filter, microreactor and manufacturing method for the same, structure constituted of juxtaposed microreactors, and analyzer
JP2006226887A (en) * 2005-02-18 2006-08-31 Casio Comput Co Ltd Biopolymer analysis chip, analysis support device, and biopolymer analyzing method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015525875A (en) * 2012-07-06 2015-09-07 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh Method for generating a pH / ion concentration gradient in the vicinity of an electrode surface to regulate biomolecular interactions
US9874538B2 (en) 2012-07-06 2018-01-23 Robert Bosch Gmbh Methods for generating pH/ionic concentration gradient near electrode surfaces for modulating biomolecular interactions
US9910008B2 (en) 2012-07-06 2018-03-06 Robert Bosch Gmbh Methods for generating pH/ionic concentration gradient near electrode surfaces for modulating biomolecular interactions
US9766197B2 (en) 2014-02-13 2017-09-19 Robert Bosch Gmbh Methods for generating pH/ionic concentration gradient near electrode surfaces for modulating biomolecular interactions, and bubble detection using electrodes
US10011549B2 (en) 2015-07-06 2018-07-03 Robert Bosch Gmbh Electrochemically active agents for pH modulation in biological buffers
US10041905B2 (en) 2015-07-06 2018-08-07 Robert Bosch Gmbh Electrochemically active agents for pH modulation in biological buffers
US10379080B2 (en) 2015-07-06 2019-08-13 Robert Bosch Gmbh Electronic control of the pH of a solution close to an electrode surfaces
US10942146B2 (en) 2015-07-06 2021-03-09 Robert Bosch Gmbh Electrochemically active agents for pH modulation in biological buffers
US11561198B2 (en) 2015-07-06 2023-01-24 Robert Bosch Gmbh Electronic control of the pH of a solution close to an electrode surface
US11867660B2 (en) 2015-07-06 2024-01-09 Robert Bosch Gmbh Electronic control of the pH of a solution close to an electrode surface

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