JP2010038813A - Sensor chip used for specific detection of substance to be inspected using photoelectric current, and measurement device using the same - Google Patents

Sensor chip used for specific detection of substance to be inspected using photoelectric current, and measurement device using the same Download PDF

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Makoto Totsugi
允 戸次
Hitoshi Ohara
仁 大原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor chip capable of using an electrolyte-containing sheet as a substitute for electrolyte and thereby considerably simplifying structure and detection procedures thereof, and a measurement device in the specific detection of a substance to be inspected using a photocurrent generated by the photo-excitation of sensitizing dye. <P>SOLUTION: The sensor chip used for the specific detection of the substance to be inspected using the photocurrent generated by the photo-excitation of the sensitizing dye includes a working electrode, at least one of a hollow and a projection for holding the working electrode at a predetermined position, and an opening for passing a positioning member to fix the working electrode at a predetermined position in the measurement device. The specific detection of the substance to be inspected is performed by mounting the electrolyte-containing sheet on the working electrode or keeping the electrolyte-containing sheet clamped between the working electrode and a sensor chip case. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、増感色素の光励起により生じる光電流を用いて、核酸、外因性内分泌攪乱物質、抗原等の特異的結合性を有する被検物質を特異的に検出する方法に用いられ、電解液の代わりに電解質含有シートが使用可能な、センサチップおよび測定装置に関する。   The present invention is used in a method for specifically detecting a test substance having specific binding properties, such as a nucleic acid, an exogenous endocrine disrupting substance, and an antigen, using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye. The present invention relates to a sensor chip and a measuring apparatus in which an electrolyte-containing sheet can be used instead of the above.

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

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

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

ところで、遺伝子の検出、遺伝子型の決定は、主にDNAチップ及び蛍光検出装置により行われている。一般的なDNAチップとは判明している遺伝子と相補的な塩基配列の核酸プローブを数センチメートル角のガラスチップやシリコンチップに固定化されたものである。   Incidentally, gene detection and genotype determination are mainly performed by a DNA chip and a fluorescence detection apparatus. A general DNA chip is a nucleic acid probe having a base sequence complementary to a known gene is immobilized on a glass chip or silicon chip of several centimeters square.

一般的に用いられる蛍光検出装置の構成を図1に示す。レーザなどの光源5からの励起光9は、ビームスプリッター4で反射されて、対物レンズ6に入る。励起光9は、対物レンズ6で集光されて、DNAチップ8の核酸プローブの固定部7に当たる。ハイブリダイゼーション反応でハイブリダイゼーションした場合、遺伝子に基づいた核酸プローブと蛍光色素を標識した核酸鎖が二本鎖を形成し、溶液を洗い流した後も、蛍光物質がDNAチップ8上に残ることになり、励起光9により蛍光標識が球状放射の蛍光10を発生する。ハイブリダイゼーションしていない場合は、蛍光しない。蛍光10と励起光9には、数十ナノメートル程度の波長の差がある。蛍光の一部11と励起光9の反射光が対物レンズ6に戻り、ビームスプリッター4に入射する。励起光9の反射光は、ほとんどがビームスプリッター4で反射されて、光源側に向かい、蛍光の一部11は、ビームスプリッター4を透過して、受光器1側に向かう。ビームスプリッター4を透過した蛍光の一部11は、波長を限定するフィルター3で励起光9の反射光は除去される。蛍光の一部11は、受光器レンズ2を通って、蛍光強度を測定する受光器1に入射する。ハイブリダイゼーション反応でハイブリダイゼーションしていない場合は、蛍光しないために、受光器1に光は入射しない。   A configuration of a commonly used fluorescence detection apparatus is shown in FIG. Excitation light 9 from a light source 5 such as a laser is reflected by the beam splitter 4 and enters the objective lens 6. The excitation light 9 is collected by the objective lens 6 and strikes the nucleic acid probe fixing part 7 of the DNA chip 8. When hybridization is performed by a hybridization reaction, a nucleic acid probe based on a gene and a nucleic acid chain labeled with a fluorescent dye form a double strand, and the fluorescent substance remains on the DNA chip 8 even after the solution is washed away. The fluorescent label generates fluorescent light 10 with spherical emission by the excitation light 9. If it is not hybridized, it does not fluoresce. The fluorescence 10 and the excitation light 9 have a wavelength difference of about several tens of nanometers. Part of the fluorescence 11 and the reflected light of the excitation light 9 return to the objective lens 6 and enter the beam splitter 4. Most of the reflected light of the excitation light 9 is reflected by the beam splitter 4 and travels toward the light source side, and part of the fluorescence 11 passes through the beam splitter 4 and travels toward the light receiver 1 side. Part of the fluorescence 11 transmitted through the beam splitter 4 is removed from the reflected light of the excitation light 9 by the filter 3 that limits the wavelength. A part 11 of the fluorescence passes through the light receiver lens 2 and enters the light receiver 1 for measuring the fluorescence intensity. When no hybridization is performed by the hybridization reaction, light does not enter the light receiver 1 because it does not fluoresce.

また、検出すべき目的遺伝子に対して相補的な塩基配列を有する一本鎖の核酸プローブを電極表面に固定化し、一本鎖に変性された遺伝子を含む検体と反応させた後、遺伝子とハイブリダイズした前記核酸プローブに二本鎖認識体を結合しこれを電気化学測定によって検出することによって前記目的遺伝子の存在を確認する遺伝子検出装置が知られている(例えば、特許文献5参照)。ここで、電気化学測定は、作用電極および対電極を電解液に浸し、リニアスイープボルタンメトリーによる酸化電流を測定することにより行われている。   In addition, a single-stranded nucleic acid probe having a base sequence complementary to the target gene to be detected is immobilized on the electrode surface, reacted with a sample containing a gene denatured into a single strand, and then hybridized with the gene. There is known a gene detection apparatus that confirms the presence of the target gene by binding a double-stranded recognizer to the soy nucleic acid probe and detecting it by electrochemical measurement (see, for example, Patent Document 5). Here, the electrochemical measurement is performed by immersing the working electrode and the counter electrode in an electrolytic solution, and measuring an oxidation current by linear sweep voltammetry.

特開平7−107999号公報JP-A-7-107999 特開平11−315095号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-315095 特開2006−119111号公報JP 2006-119111 A 特公平5−84860号公報Japanese Patent Publication No. 5-84860 特開2000−83647号公報JP 2000-83647 A 中村他「光電変換による新しいDNA二本鎖検出法」(日本化学会講演予稿集Vol.81ST NO.2(2002)第947頁Nakamura et al. "New DNA double-strand detection method by photoelectric conversion" (Proceedings of the Chemical Society of Japan Vol. 81ST NO. 2 (2002), p. 947)

本発明者らは、今般、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出において電解液の代わりに電解質含有シートを使用することができ、それによりセンサユニットおよび測定装置の構造および検出手順を大幅に簡素化できるとの知見を得た。そして、この電解質含有シート、ならびにそれを用いたセンサチップおよび測定装置を使用することにより、光電流を高い感度および精度で検出できるとの知見も得た。   The present inventors can now use an electrolyte-containing sheet in place of an electrolyte in the specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye, whereby a sensor unit and a measuring device can be used. It was found that the structure and detection procedure of can be greatly simplified. And the knowledge that a photocurrent can be detected with high sensitivity and accuracy by using this electrolyte-containing sheet, and a sensor chip and a measuring device using the same was also obtained.

したがって、本発明は、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出において電解液の代わりに電解質含有シートを使用することができ、それにより構造および検出手順を大幅に簡素化できるセンサチップおよび測定装置を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention can use the electrolyte-containing sheet instead of the electrolyte in the specific detection of the test substance using the photocurrent generated by photoexcitation of the sensitizing dye, thereby greatly increasing the structure and the detection procedure. An object of the present invention is to provide a sensor chip and a measuring apparatus that can be simplified.

すなわち、本発明によるセンサチップは、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられる測定装置に着脱可能に装着されるセンサチップであって、
前記センサチップは、
作用電極と、
センサチップケースと、を備えてなり、
前記センサチップケースは、
前記作用電極が所定の位置に保持されるための窪み部および突起部の少なくともいずれか一方と、前記作用電極が前記測定装置の所定の位置に固定されるための位置決め部材を通すための開口部と
を備えてなり、
被検物質の特異的検出が、電解質含有シートを前記作用電極上に載置するか、または電解質含有シートを前記作用電極と前記センサチップケースとの間に挟持させて行われるものである。
That is, the sensor chip according to the present invention is a sensor chip that is detachably attached to a measuring device used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
The sensor chip is
A working electrode;
A sensor chip case, and
The sensor chip case is
At least one of a recess and a protrusion for holding the working electrode at a predetermined position, and an opening for passing a positioning member for fixing the working electrode at a predetermined position of the measuring device And
The specific detection of the test substance is performed by placing the electrolyte-containing sheet on the working electrode or sandwiching the electrolyte-containing sheet between the working electrode and the sensor chip case.

また、本発明による装置は、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられる測定装置であって、
上記センサチップと、
前記作用電極上に載置して、または前記作用電極と前記センサチップケースとの間に挟持させて設けられる、電解質含有シートと、
前記電解質含有シートの前記作用電極と反対側に設けられる対電極と、
前記作用電極に光を照射する光源と、
前記光源をXY方向に移動させるXY移動機構と、
前記作用電極と前記対電極との間を流れる電流を測定する電流計と、
前記光源、前記XY移動機構、および電流計を制御し、前記電流計からの電流信号を受信し、該電気信号に基づいて被検物質の存在、型、および濃度の少なくとも一種を決定する制御演算手段と
を備えたものである。
The apparatus according to the present invention is a measuring apparatus used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
The sensor chip;
An electrolyte-containing sheet that is placed on the working electrode or sandwiched between the working electrode and the sensor chip case; and
A counter electrode provided on the side opposite to the working electrode of the electrolyte-containing sheet;
A light source for irradiating the working electrode with light;
An XY movement mechanism for moving the light source in the XY direction;
An ammeter for measuring a current flowing between the working electrode and the counter electrode;
Control calculation for controlling the light source, the XY moving mechanism, and the ammeter, receiving a current signal from the ammeter, and determining at least one of the presence, type, and concentration of the test substance based on the electrical signal Means.

センサチップ
本発明によるセンサチップは、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられるセンサチップである。このセンサチップは、作用電極と、センサチップケースとを備えてなる。センサチップケースは、作用電極が所定の位置に保持されるための窪み部および突起部の少なくともいずれかを有する。また、センサチップケースには測定装置に設けられた、作用電極を測定装置の所定の位置に固定するための位置決め部材をセンサチップ取り付けの際に通す開口部を有する。測定装置に設けられた位置決め部材により作用電極を位置決めすることにより、センサチップケースの寸法誤差によらず、正確に作用電極を位置決めすることができる。そのため、センサチップケースに設けられた、作用電極が所定の位置に保持されるための窪み部または突起部は、作用電極を測定装置の所定の位置に固定するために、多少の遊びを有するように設けられる。本発明のセンサユニットにおいて最も高い精度を求められる位置決めは、作用電極が測定装置の所定の位置に固定されることであるため、センサチップケースを測定装置の所定の位置に載置させるための位置決めは仮の位置決めとなる。なお、前記位置決め部材にはピン形状あるいは少なくとも前記作用電極が当接する部位に平面を有する突起状の壁面となっている支持部材と、作用電極が支持部材に適度な圧力で押し付けられて固定され、所定の位置に配置される付勢部材とを備えている。支持部材の材質としては、樹脂、金属、セラミック、ガラスなど十分な強度と加工性を有するものを使用することができる。付勢部材は板状、コイル状のバネ、ゴムやポリマーなどの材質からなる弾力性突起形状を挙げることができる。そして、このセンサチップにあっては、電解質含有シートを作用電極上に載置するか、または電解質含有シートを作用電極とセンサチップケースとの間に挟持させるだけという極めて簡便な手法で被検物質の特異的検出に使用可能な状態となる。
Sensor Chip The sensor chip according to the present invention is a sensor chip used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye. This sensor chip includes a working electrode and a sensor chip case. The sensor chip case has at least one of a depression and a protrusion for holding the working electrode in a predetermined position. The sensor chip case has an opening through which a positioning member provided in the measuring device for fixing the working electrode at a predetermined position of the measuring device is passed when the sensor chip is attached. By positioning the working electrode by the positioning member provided in the measuring device, the working electrode can be accurately positioned regardless of the dimensional error of the sensor chip case. For this reason, the recess or protrusion provided in the sensor chip case for holding the working electrode in a predetermined position has some play in order to fix the working electrode in a predetermined position of the measuring device. Provided. Positioning that requires the highest accuracy in the sensor unit of the present invention is that the working electrode is fixed at a predetermined position of the measuring apparatus, and therefore positioning for placing the sensor chip case at the predetermined position of the measuring apparatus. Is provisional positioning. The positioning member has a pin shape or a support member that is a projection-shaped wall surface having a flat surface at least in contact with the working electrode, and the working electrode is pressed and fixed to the supporting member with an appropriate pressure. And an urging member disposed at a predetermined position. As the material of the support member, a material having sufficient strength and workability such as resin, metal, ceramic, glass and the like can be used. Examples of the urging member include elastic protrusions made of a material such as a plate-like or coil-like spring, rubber or polymer. And in this sensor chip, the test substance is placed by an extremely simple method of simply placing the electrolyte-containing sheet on the working electrode or sandwiching the electrolyte-containing sheet between the working electrode and the sensor chip case. It becomes a state that can be used for specific detection of.

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

上述の通り、本発明のセンサチップは、作用電極とセンサチップケースとを備えていれば十分であり、予め電解質含有シートを備えていなくてよい。本発明のセンサチップは、使用時に電解質含有シートと組み合わせられれば十分であるからである。この態様のセンサチップの一例を、図2に示す。図2に示されるセンサチップは、板状の作用電極21と、この作用電極21とほぼ同じ寸法に形成された窪み部22aを有するセンサチップケース22とを備えてなる。したがって、作用電極を窪み部に載置するだけで、作用電極が窪み部の縁に規制されて作用電極が保持される。ただし、センサチップケース22に設けられた窪み部22aは、作用電極を装置のセンサチップ受け部の所定の位置に固定するために多少の遊びを有する。このような機構によって、作用電極はセンサチップ受け部に対して仮に位置決めされる。また、図2に示されるセンサチップケース22には、装置に設けられた位置決め部材を通すための開口部を備えている。開口部としては、支持部材用開口部34、付勢部材用開口部35、が挙げられる。さらに、図2に示されるセンサチップにおいては、センサチップケース22を測定装置の所定の位置に載置させるための補助部材に適合する開口部36と対電極を電流計に接続するための電気的接点を通すための開口部22fを備えている。   As described above, it is sufficient that the sensor chip of the present invention includes the working electrode and the sensor chip case, and the electrolyte-containing sheet may not be provided in advance. This is because it is sufficient that the sensor chip of the present invention is combined with an electrolyte-containing sheet at the time of use. An example of the sensor chip of this aspect is shown in FIG. The sensor chip shown in FIG. 2 includes a plate-like working electrode 21 and a sensor chip case 22 having a recess 22a formed to have substantially the same dimensions as the working electrode 21. Therefore, only by placing the working electrode in the depression, the working electrode is regulated by the edge of the depression and the working electrode is held. However, the recess 22a provided in the sensor chip case 22 has some play to fix the working electrode at a predetermined position of the sensor chip receiving portion of the apparatus. By such a mechanism, the working electrode is temporarily positioned with respect to the sensor chip receiving portion. Further, the sensor chip case 22 shown in FIG. 2 is provided with an opening for passing a positioning member provided in the apparatus. Examples of the opening include a support member opening 34 and a biasing member opening 35. Further, in the sensor chip shown in FIG. 2, an electrical connection for connecting the opening 36 and the counter electrode, which are adapted to an auxiliary member for placing the sensor chip case 22 at a predetermined position of the measuring device, to the ammeter. An opening 22f for passing the contact is provided.

本発明の好ましい態様によれば、作用電極上に、または作用電極とセンサチップケースとの間に、電解質含有シートがさらに設けられてもよい。すなわち、本発明のセンサチップは、使用時に電解質含有シートと組み合わせられれば十分であるが、予めセンサチップの構成部材として電解質含有シートを備えていてもよい。この態様のセンサチップの一例を、図3に示す。図3に示されるセンサチップは、板状の作用電極21と、窪み部22aを有するセンサチップケース22、支持部材用開口部34、付勢部材用開口部35、センサチップケース22を測定装置の所定の位置に載置させるための補助部材に適合する開口部36とを備えてなる点は図2の構成と同じであるが、電解質含有シート23が作用電極21上にさらに設けられる。ここで、図3に示されるように、センサチップケース22には、電解質含有シート23が所定の位置に載置されるための第二の窪み部22bをさらに設けられてよい。この第二の窪み部22bには高い位置決め性は必ずしも要求されないかもしれないが、電解質含有シートとほぼ同じ寸法に形成されてよいのは言うまでもない。したがって、作用電極および電解質含有シートを窪み部および第二の窪み部にそれぞれ載置するだけで、作用電極および電解質含有シートが窪み部および第二の窪み部の各縁に規制されて作用電極および電解質含有シートの仮の位置決めが容易に行える。ただし、センサチップケース22に設けられた第二の窪み部22bは、作用電極をセンサチップ受け部の所定の位置に載置するために多少の遊びを有する。もっとも、作用電極および電解質含有シートが同じ寸法の場合には、窪み部が、作用電極および前記電解質含有シートの両方を載置可能に構成されてよい。   According to a preferred aspect of the present invention, an electrolyte-containing sheet may be further provided on the working electrode or between the working electrode and the sensor chip case. That is, it is sufficient that the sensor chip of the present invention is combined with an electrolyte-containing sheet at the time of use, but an electrolyte-containing sheet may be provided in advance as a constituent member of the sensor chip. An example of the sensor chip of this aspect is shown in FIG. The sensor chip shown in FIG. 3 includes a plate-shaped working electrode 21, a sensor chip case 22 having a recess 22a, a support member opening 34, a biasing member opening 35, and a sensor chip case 22 of the measuring device. Although it is the same as the structure of FIG. 2 in that an opening 36 adapted to an auxiliary member for mounting at a predetermined position is provided, an electrolyte-containing sheet 23 is further provided on the working electrode 21. Here, as shown in FIG. 3, the sensor chip case 22 may be further provided with a second recess 22 b for placing the electrolyte-containing sheet 23 at a predetermined position. The second recess 22b may not necessarily be required to have high positioning properties, but it is needless to say that the second recess 22b may be formed with substantially the same dimensions as the electrolyte-containing sheet. Therefore, only by placing the working electrode and the electrolyte-containing sheet in the recess and the second recess, respectively, the working electrode and the electrolyte-containing sheet are regulated by the respective edges of the recess and the second recess. Temporary positioning of the electrolyte-containing sheet can be easily performed. However, the second recess 22b provided in the sensor chip case 22 has some play in order to place the working electrode at a predetermined position of the sensor chip receiver. However, when the working electrode and the electrolyte-containing sheet have the same dimensions, the recess may be configured so that both the working electrode and the electrolyte-containing sheet can be placed thereon.

本発明の好ましい態様によれば、電解質含有シートの作用電極と反対側に、対電極がさらに設けられてもよい。すなわち、本発明のセンサチップは、使用時に対電極と組み合わせられれば十分であるが、予めセンサチップの構成部材として対電極を有していてもよい。この態様のセンサチップの一例を、図4に示す。図4に示されるセンサチップは、板状の作用電極21と、窪み部22aを有するセンサチップケース22、支持部材用開口部34、付勢部材用開口部35、センサチップケース22を測定装置の所定の位置に載置させるための補助部材に適合する開口部36、電解質含有シート23を備えてなる点は図3の構成と同じであるが、対電極25が電解質含有シート23上にさらに設けられる。ここで、図4に示されるように、センサチップケース22には、対電極25が所定の位置に載置されるための第三の窪み部22cをさらに設けられてよい。この第三の窪み部22cには高い位置決め性は必ずしも要求されないかもしれないが、対電極とほぼ同じ寸法に形成されてよいのは言うまでもない。ただし、センサチップケース22に設けられた第三の窪み部22cは、作用電極をセンサチップ受け部の所定の位置に載置するために多少の遊びを有する。   According to a preferred aspect of the present invention, a counter electrode may be further provided on the opposite side of the electrolyte-containing sheet from the working electrode. That is, it is sufficient that the sensor chip of the present invention is combined with the counter electrode at the time of use, but it may have a counter electrode as a constituent member of the sensor chip in advance. An example of the sensor chip of this aspect is shown in FIG. The sensor chip shown in FIG. 4 includes a plate-shaped working electrode 21, a sensor chip case 22 having a recess 22a, a support member opening 34, a biasing member opening 35, and a sensor chip case 22 of the measuring device. 3 is the same as the configuration of FIG. 3 in that the opening 36 conforms to the auxiliary member to be placed at a predetermined position and the electrolyte-containing sheet 23, but the counter electrode 25 is further provided on the electrolyte-containing sheet 23. It is done. Here, as shown in FIG. 4, the sensor chip case 22 may further be provided with a third recess 22 c for placing the counter electrode 25 at a predetermined position. The third recess 22c may not necessarily be required to have high positioning properties, but it is needless to say that the third recess 22c may be formed to have substantially the same dimensions as the counter electrode. However, the third recess 22c provided in the sensor chip case 22 has some play in order to place the working electrode at a predetermined position of the sensor chip receiver.

本発明の好ましい態様によれば、センサチップケースが、作用電極の表面に光励起のための光を通すための第二の開口部または透光部をさらに備えてなり、センサチップケースの、少なくとも開口部及び透光部以外の部分が遮光性を有するのが好ましい。図2、図3、図4においては開口部22eがこれに該当する。   According to a preferred aspect of the present invention, the sensor chip case further includes a second opening or a light transmitting portion for allowing light for light excitation to pass through the surface of the working electrode, and at least the opening of the sensor chip case. It is preferable that parts other than the part and the light transmitting part have a light shielding property. The opening 22e corresponds to this in FIGS.

本発明の好ましい態様によれば、測定装置が、少なくとも開口部および透光部以外の光が当たる部分に遮光部を有するのが好ましい。
この態様によれば、作用電極に局所的に光を照射することができるので、一枚の作用電極上の複数のスポットに被検物質を付着させておくことで、複数の被検物質を個別に高い精度で測定することができる。すなわち、本発明のより好ましい態様によれば、作用電極が複数の検出スポットを有しており、測定装置の、複数の検出スポットに対応する各位置に開口部または透光部が形成されてなるのが好ましい。
According to a preferred aspect of the present invention, it is preferable that the measuring device has a light shielding portion at least in a portion that is exposed to light other than the opening and the light transmitting portion.
According to this aspect, since the working electrode can be locally irradiated with light, a plurality of test substances can be individually attached by attaching the test substances to a plurality of spots on one working electrode. Can be measured with high accuracy. That is, according to a more preferred aspect of the present invention, the working electrode has a plurality of detection spots, and an opening or a light transmitting portion is formed at each position corresponding to the plurality of detection spots of the measuring apparatus. Is preferred.

このような遮光機構は、図5の測定装置のセンサチップ受け部33にも採用されている。なお、図6は図5のセンサチップ受け部33の拡大図を示す。図5、図6に示されるように、測定装置に設けられた複数の検出スポットに対応する各位置の開口部60が形成されており、この規則的に配列された開口部を介して、同じく同様のパターンで作用電極上に形成された複数の検出スポットの一つに選択的かつ個別的に光を照射することができる。すなわち、測定装置の少なくとも開口部が配列された区域は遮光性の部材で構成されているので、光を一つの開口部のみを通過する光径で照射することにより、その他の開口部には光が入らず、所望の一つの開口部のみを介して、作用電極上の一つの検出スポットのみに個別的に光を照射することができる。すなわち、光を照射すべきでない検出スポットにまで光が漏洩する事態を有効に防止でき、検出スポット毎の被検物質の検出精度を向上できる。   Such a light shielding mechanism is also employed in the sensor chip receiving portion 33 of the measuring apparatus of FIG. 6 shows an enlarged view of the sensor chip receiving portion 33 of FIG. As shown in FIG. 5 and FIG. 6, openings 60 at respective positions corresponding to a plurality of detection spots provided in the measurement apparatus are formed, and the openings are arranged through the regularly arranged openings. One of a plurality of detection spots formed on the working electrode in the same pattern can be selectively and individually irradiated with light. That is, at least the area where the openings are arranged in the measuring apparatus is composed of a light-shielding member, so that light is irradiated to the other openings by irradiating light with a light diameter passing through only one opening. Thus, only one detection spot on the working electrode can be individually irradiated with light through only one desired opening. That is, it is possible to effectively prevent light from leaking to a detection spot that should not be irradiated with light, and to improve the detection accuracy of the test substance for each detection spot.

なお、図5、図6に示すセンサチップ受け部33は、作用電極の位置決めに用いられる支持部材131、付勢部材132、センサチップを所定の位置に載置させるための補助部材133、作用電極を電流計に接続するための電気的接点27a、対電極25及び弾力性のあるシート状の部材28、対電極25を電流計に接続するための電気的接点27bを備えている。なお、支持部材131はピン形状あるいは少なくとも前記作用電極が当接する部位に平面を有する突起形状、さらにはセンサチップ受け部に設けられた窪み部の壁面を用いることができる。支持部材131、補助部材133の材質としては、樹脂、金属、セラミック、ガラスなど十分な強度と加工性を有するものを使用することができ、また、付勢部材40の材質としては板状、コイル状のバネ、ゴムやポリマーなどの材質からなる弾力性突起形状を挙げることができる。   5 and 6 includes a support member 131 used for positioning the working electrode, a biasing member 132, an auxiliary member 133 for placing the sensor chip in a predetermined position, and a working electrode. Are provided with an electrical contact 27a for connecting to the ammeter, a counter electrode 25 and a resilient sheet-like member 28, and an electrical contact 27b for connecting the counter electrode 25 to the ammeter. The support member 131 may be a pin shape or a protrusion shape having a flat surface at least at a position where the working electrode contacts, or a wall surface of a recess provided in the sensor chip receiving portion. As the material of the support member 131 and the auxiliary member 133, those having sufficient strength and workability such as resin, metal, ceramic, glass and the like can be used, and as the material of the urging member 40, a plate shape, a coil An elastic protrusion shape made of a material such as a spring, rubber or polymer.

本発明の更に別の好ましい態様によれば、センサチップケースが、作用電極が載置される領域の少なくとも一部に第三の開口部を有してなり、被検物質の特異的検出が、第三の開口部を介して対電極を電解質含有シートに接触させることにより行われるのが好ましい。すなわち、この態様にあっては、作用電極を載置し、かつ光を通すための第一の開口部と、対電極を通す第三の開口部とを有するものである。この態様においては、第三の開口部が対電極を電流計に接続するための電気的接点を通すための開口部を兼ねてもかまわない。また、この態様においても測定装置が複数の検出スポットに対応する各位置に開口部または透光部が形成されてなる。この態様のセンサチップの例が、図7、測定装置のセンサユニットの例が図8、に示される。図7に示されるセンサチップは、板状の作用電極61と、この作用電極61がほぼ同じ寸法に形成された窪み部62aを有するセンサチップケース62と、測定装置に設置された、作用電極61の位置決めに用いられる支持部材141用開口部63、付勢部材142用開口部64、センサチップケース62を測定装置の所定の位置に載置させるための補助部材143に適合する開口部65を備えてなる点は図2の構成と同じであるが、作用電極が載置される領域の少なくとも一部に、測定時に対電極が下方から通過可能な開口部66が形成されてなる。したがって、この開口部66の寸法は対電極が通過可能なサイズとされる。図9に示されるセンサチップは、板状の作用電極71と、窪み部72aおよび第二の窪み部72bを有するセンサチップケース72と、電解質含有シート70と、測定装置に設置された、作用電極71の位置決めに用いられる支持部材用開口部73、付勢部材用開口部74、センサチップケース72を測定装置の所定の位置に載置させるための補助部材に適合する開口部75とを備えてなる点は図3の構成と同じであるが、図7と同様に測定時に対電極が下方から通過可能な第三の開口部76が形成されてなる。これらの態様においても、測定装置に複数の検出スポットに対応する各位置に開口部または透光部144が形成されてなる。   According to still another preferred aspect of the present invention, the sensor chip case has a third opening in at least a part of the region where the working electrode is placed, and the specific detection of the test substance is performed, It is preferable that the counter electrode is brought into contact with the electrolyte-containing sheet through the third opening. That is, in this embodiment, the working electrode is placed and the first opening for allowing light to pass through and the third opening for allowing the counter electrode to pass through are provided. In this aspect, the third opening may also serve as an opening for passing an electrical contact for connecting the counter electrode to the ammeter. Also in this aspect, the measuring device is formed with openings or light transmitting portions at positions corresponding to a plurality of detection spots. An example of the sensor chip of this aspect is shown in FIG. 7, and an example of the sensor unit of the measuring apparatus is shown in FIG. The sensor chip shown in FIG. 7 includes a plate-like working electrode 61, a sensor chip case 62 having a recess 62a in which the working electrode 61 is formed to have substantially the same dimensions, and a working electrode 61 installed in a measuring device. The support member 141 opening 63, the biasing member 142 opening 64, and the opening 65 suitable for the auxiliary member 143 for placing the sensor chip case 62 at a predetermined position of the measuring device are provided. 2 is the same as the configuration of FIG. 2, but an opening 66 through which the counter electrode can pass from below is formed in at least a part of the region where the working electrode is placed. Therefore, the dimension of the opening 66 is a size through which the counter electrode can pass. The sensor chip shown in FIG. 9 includes a plate-like working electrode 71, a sensor chip case 72 having a dent 72a and a second dent 72b, an electrolyte-containing sheet 70, and a working electrode installed in a measuring device. A support member opening 73 used for positioning 71, a biasing member opening 74, and an opening 75 adapted to an auxiliary member for placing the sensor chip case 72 at a predetermined position of the measuring device. 3 is the same as the configuration of FIG. 3, but a third opening 76 through which the counter electrode can pass from below is formed during measurement, as in FIG. Also in these aspects, the measurement apparatus is formed with openings or light transmitting portions 144 at positions corresponding to a plurality of detection spots.

本発明の別の好ましい態様によれば、窪み部、第二の窪み部、および/または第三の窪み部を、突起部、第二の突起部、および/または第三の突起部で代替する構成としてもよい。これらの突起部においても上述の窪み部と同様に、作用電極、電解質含有シート、対電極の端部を規制することができるため、これらの部材の正確な位置決めが可能である。これらの突起部の形状および配置は、これらの部材が載置されるだけで正確に位置決めされうる形状および配置であれば特に限定されず、例えばリブ状(線状)あるいはイボ状(点状)に設けられてよい。また、位置決めされるべき部材が載置される領域の輪郭の全てにわたって突起部が形成されてもよいし、その少なくとも一部のみに形成されてもよい。特に、作用電極が測定装置に位置決めされる際、作用電極が固定される領域の一端に付勢部材を設け、付勢部材と対向する他端および/またはその近傍に突起部を設けてもよい。この場合、突起部に沿って載置された作用電極は、少なくともその一辺が付勢部材によって突起部に向かって押圧または付勢され、それにより正確に位置決めされることができる。例えば、作用電極が方形(上面視した場合)である場合には、突起部は、付勢部材と対向する辺の両端を囲む形状(例えば2つのL字状の頂角形状)、この対向する辺に沿った直線形状、あるいはそれらの組み合わせ(例えば2つのL字状の頂角形状を直線で連結した形状)に形成されてもよい。また、線状形状の変わりに、複数の点状に突起部を形成してもよい。   According to another preferred embodiment of the present invention, the depression, the second depression, and / or the third depression is replaced with a protrusion, a second protrusion, and / or a third protrusion. It is good also as a structure. Also in these protrusions, the working electrode, the electrolyte-containing sheet, and the end portions of the counter electrode can be regulated in the same manner as the above-described depression, so that these members can be accurately positioned. The shape and arrangement of these protrusions are not particularly limited as long as these members can be accurately positioned only by being placed, and for example, rib-like (linear) or warped (dot-like) May be provided. Further, the protrusions may be formed over the entire outline of the region on which the member to be positioned is placed, or may be formed only on at least a part thereof. In particular, when the working electrode is positioned on the measuring device, a biasing member may be provided at one end of a region where the working electrode is fixed, and a protrusion may be provided at the other end facing the biasing member and / or in the vicinity thereof. . In this case, at least one side of the working electrode placed along the protruding portion is pressed or biased toward the protruding portion by the biasing member, and can thereby be accurately positioned. For example, when the working electrode has a square shape (when viewed from above), the protruding portion has a shape (for example, two L-shaped apex shapes) surrounding both ends of the side facing the biasing member. It may be formed in a linear shape along the side or a combination thereof (for example, a shape in which two L-shaped apex shapes are connected by a straight line). Moreover, you may form a projection part in several dot shape instead of a linear shape.

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

本発明による測定装置は、本発明のセンサチップを用いて増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出を行う装置である。本発明の測定装置の一例が図10に示される。図10に示されるように、本発明の測定装置80は、センサチップ81、光源82、XY移動機構83、電流計84、および制御演算手段85を備えている。前述の通り、電解質含有シート81bおよび対電極81cは予めセンサチップの構成部材とされてもよいし、あるいは測定装置の構成部材とされてもよい。いずれにせよ、測定の際に、電解質含有シート81bが、作用電極81a上に載置して、または作用電極81aとセンサチップケース(図示せず)との間に挟持させて設けられ、また、対電極81cが、電解質含有シート81bの作用電極と反対側に設けられていればよい。そして、光源82は、作用電極81aの表面に光を照射可能な位置に配置されればよく、センサチップの下方および上方のいずれに配置されてもよい。光源82にはXY移動機構83が接続され、光源82が所望の被検スポットに向かってXY方向に移動可能に構成される。そして、作用電極および対電極には電流計84が接続され、その間を流れる電流が測定可能に構成される。そして、制御演算手段85にあっては、制御部85aが光源82、XY移動機構83および電流計84を制御し、なおかつ電流計85からの電流信号を受信し、演算部85bが電気信号に基づいて被検物質の存在、型、および濃度の少なくとも一種を決定するように構成される。また、測定装置80は、制御演算手段85で得られた結果を表示する表示装置86をさらに備えてもなるのが好ましい。さらに、測定装置80が、測定のための条件入力が行われる入力装置87をさらに備えてなるのが好ましい。   The measuring apparatus according to the present invention is an apparatus for performing specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye using the sensor chip of the present invention. An example of the measuring apparatus of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the measuring device 80 of the present invention includes a sensor chip 81, a light source 82, an XY moving mechanism 83, an ammeter 84, and a control calculation means 85. As described above, the electrolyte-containing sheet 81b and the counter electrode 81c may be used as constituent members of the sensor chip in advance, or may be used as constituent members of the measuring device. In any case, in the measurement, the electrolyte-containing sheet 81b is provided on the working electrode 81a or sandwiched between the working electrode 81a and a sensor chip case (not shown). The counter electrode 81c should just be provided in the opposite side to the working electrode of the electrolyte containing sheet 81b. And the light source 82 should just be arrange | positioned in the position which can irradiate light to the surface of the working electrode 81a, and may be arrange | positioned in any of the downward direction and upper direction of a sensor chip. An XY moving mechanism 83 is connected to the light source 82, and the light source 82 is configured to be movable in the XY direction toward a desired test spot. An ammeter 84 is connected to the working electrode and the counter electrode, and a current flowing between them is configured to be measurable. In the control calculation means 85, the control unit 85a controls the light source 82, the XY movement mechanism 83, and the ammeter 84, receives a current signal from the ammeter 85, and the calculation unit 85b is based on the electric signal. And at least one of the presence, type, and concentration of the test substance. The measuring device 80 preferably further includes a display device 86 for displaying the result obtained by the control calculation means 85. Furthermore, it is preferable that the measuring device 80 further includes an input device 87 for inputting conditions for measurement.

本発明の好ましい態様によれば、測定装置のセンサチップ受け部には、センサチップが着脱自在に装着される凹状のまたは平面状のセンサチップ受け部が設けられるのが好ましい。この態様にあっては、センサチップ受け部がセンサチップケースに取り付けた作用電極を所定の位置に固定するための位置決め機構を備えるのが好ましく、それにより作用電極を測定装置に容易かつ正確に装填することができる。そのため、センサチップケースには作用電極を測定装置の所定の位置に固定するための位置決め部材である支持部材と、付勢部材をセンサチップ取り付けの際に通す開口部を有する。測定装置に設けられた支持部材と付勢部材にて作用電極を位置決めすることにより、センサチップケースの寸法誤差によらず、正確に作用電極を位置決めすることができる。このような位置決め機構の例としては、センサチップ設置後、センサチップ受け部に形成された支持部材であるピンまたは孔に向かって作用電極を付勢部材により押圧または付勢し、それにより作用電極が正確に位置決めされる機構が挙げられる。   According to a preferred aspect of the present invention, the sensor chip receiving part of the measuring device is preferably provided with a concave or flat sensor chip receiving part to which the sensor chip is detachably mounted. In this aspect, it is preferable that the sensor chip receiving portion includes a positioning mechanism for fixing the working electrode attached to the sensor chip case at a predetermined position, whereby the working electrode is easily and accurately loaded into the measuring device. can do. Therefore, the sensor chip case has a support member that is a positioning member for fixing the working electrode at a predetermined position of the measuring device, and an opening through which the urging member is passed when the sensor chip is attached. By positioning the working electrode with the support member and the biasing member provided in the measuring device, the working electrode can be accurately positioned regardless of the dimensional error of the sensor chip case. As an example of such a positioning mechanism, after the sensor chip is installed, the working electrode is pressed or urged by the urging member toward the pin or hole which is a support member formed in the sensor chip receiving portion, and thereby the working electrode There is a mechanism for accurately positioning.

本発明の好ましい態様によれば、センサチップ受け部が、センサチップを所定の位置に載置させるための補助部材を有し、それによりセンサチップのセンサチップ受け部への着脱を容易に行えるようにされてなるのが好ましい。すなわち、センサチップ受け部に設けられた補助部材はセンサチップケースに設けられた補助部材に適合する開口部に当接される。ただし、上述したように、本発明のセンサユニットにおいて最も高い精度を求められる位置決めは、作用電極が測定装置の所定の位置に載置されることであるため、センサチップの測定装置への載置は仮の位置決めとなる。センサチップを測定装置に載置した後の作用電極の位置決めが最も高い精度を必要とする。そのため、補助部材を用いなくても本発明のセンサユニットを形成することも可能であるが、補助部材を有する方が操作性が向上することは言うまでもない。補助部材の材質としては、樹脂、金属、セラミック、ガラスなど十分な強度と加工性を有するものを使用することができる。補助部材の形態としては、ピン形状あるいは少なくとも前記センサチップが当接する部位に平面を有する突起形状、またセンサチップ受け部に設けられた窪み部の壁面、さらには前記センサチップケースに設けられた開口部に適合可能なピン形状あるいは少なくとも開口部が当接する突起形状を用いることができる。   According to a preferred aspect of the present invention, the sensor chip receiving part has an auxiliary member for placing the sensor chip at a predetermined position, so that the sensor chip can be easily attached to and detached from the sensor chip receiving part. It is preferable to be made. That is, the auxiliary member provided in the sensor chip receiving portion is brought into contact with an opening that matches the auxiliary member provided in the sensor chip case. However, as described above, the positioning for which the highest accuracy is required in the sensor unit of the present invention is that the working electrode is placed at a predetermined position of the measuring device, so that the sensor chip is placed on the measuring device. Is provisional positioning. Positioning the working electrode after placing the sensor chip on the measuring device requires the highest accuracy. Therefore, it is possible to form the sensor unit of the present invention without using an auxiliary member, but it goes without saying that the operability is improved by having the auxiliary member. As the material of the auxiliary member, a material having sufficient strength and workability such as resin, metal, ceramic, glass and the like can be used. As a form of the auxiliary member, a pin shape or a protrusion shape having a flat surface at least at a portion where the sensor chip abuts, a wall surface of a hollow portion provided in the sensor chip receiving portion, and an opening provided in the sensor chip case It is possible to use a pin shape that can be fitted to the portion or a protrusion shape that at least the opening abuts.

本発明の好ましい態様によれば、測定装置が、センサチップ受け部に対して開閉可能に設けられる蓋部と、蓋部の作用電極と接触可能な位置に設けられる凸状の押さえ部材とを有し、光源が押さえ部材の上方に設けられるのが好ましい。この態様においては、押さえ部材が、光源からの光を遮断する遮光性の部材で構成されており、なおかつ作用電極の表面に光励起のための光を通すための開口部または透光部を備えてなることにより、作用電極の特定箇所のみへの光照射が可能とされるのが好ましい。本発明のより好ましい態様によれば、作用電極が複数の検出スポットを有しており、複数の検出スポットに対応する各位置に前記開口部または透光部が形成されてなることができる。   According to a preferred aspect of the present invention, the measuring device has a lid portion that can be opened and closed with respect to the sensor chip receiving portion, and a convex pressing member that is provided at a position where the measuring device can contact the working electrode of the lid portion. However, it is preferable that the light source is provided above the pressing member. In this aspect, the pressing member is composed of a light-shielding member that blocks light from the light source, and further includes an opening or a light-transmitting portion for allowing light for light excitation to pass through the surface of the working electrode. Thus, it is preferable that light can be irradiated only on a specific portion of the working electrode. According to a more preferred aspect of the present invention, the working electrode has a plurality of detection spots, and the opening or the translucent portion can be formed at each position corresponding to the plurality of detection spots.

本発明の好ましい態様によれば、センサチップ本体が、作用電極が載置される領域の少なくとも一部に開口部を有してなり、測定装置が開口部に挿入可能な凸部を有し、凸部上に対電極が設けられており、センサチップが装置に装着されると、凸部が開口部に挿入されることにより対電極が電解質含有シートに接触するように構成されるのが好ましい。   According to a preferred aspect of the present invention, the sensor chip body has an opening in at least a part of the region where the working electrode is placed, and the measuring device has a convex portion that can be inserted into the opening. It is preferable that the counter electrode is provided on the convex portion, and that the counter electrode is in contact with the electrolyte-containing sheet by inserting the convex portion into the opening when the sensor chip is attached to the apparatus. .

下部光源型測定装置
光源がセンサチップの下方に配置され、なおかつ図3に示される本発明のセンサチップ30が使用可能な、本発明による測定装置の一例が図11〜13に示される。図11は測定装置90の外観を示す斜視図であり、同図に示されるように、装置筐体91の上面部にはセンサチップ30を出し入れするためのセンサチップ挿入口93が設けられる。センサチップ挿入口93は、センサチップ30を保持したオペレーターの手が入る程度の大きさを有する。センサチップ挿入口93には本体蓋94が開閉可能に取り付けられている。本体蓋94は、光源98からの照射光の外部への漏洩および外部光の装置内への侵入を防ぐように構成される。装置筐体91の上面部には表示装置96および入力装置97がさらに設けられる。表示装置96は、検出される光電流値を数値もしくはリアルタイム表示の経時変化グラフとして表示することができ、また、適切なデータポイントから読み取った光非照射時および光照射時の電流値の差に基づいて得られた遺伝子の検定結果あるいは遺伝子型の決定結果を表示することができる。入力装置97は、動作条件入力のためのキー、ボタンなどの入力操作が行えるように構成される。図12は測定装置90の内部斜視図であり、同図に示されるように、光源98は、センサチップ30の作用電極上の各検出スポットに光を照射できるように構成され、XY移動機構99によって移動可能に構成される。電流計100は、センサチップ30の作用電極と装置90の対電極との間に流れる電流を測定できるように構成される。光源98、XY移動機構99および電流計100の制御ならびに電流信号の受信は、制御演算部において、インターフェースボード101を介してコンピューター102によって行われる。また、コンピューター102は、制御や各種の演算などの処理を行うとともにデータや処理結果を記憶し、その結果を表示装置96に表示する。図13は測定装置90の要部を示す斜視図であり、同図に示されるように、センサチップ挿入口93には、センサチップ30が着脱自在に装着される凹状の部位であるセンサチップ受け部103が設けられ、対電極92が本体蓋94の凸部104に取り付けられる。すなわち、センサチップ受け部103および対電極92は装置筐体91に設けられる。
An example of a measuring device according to the present invention in which the light source of the lower light source type measuring device is arranged below the sensor chip and the sensor chip 30 of the present invention shown in FIG. 3 can be used is shown in FIGS. FIG. 11 is a perspective view showing the external appearance of the measuring device 90. As shown in FIG. 11, a sensor chip insertion port 93 for inserting and removing the sensor chip 30 is provided on the upper surface of the apparatus housing 91. As shown in FIG. The sensor chip insertion port 93 has a size that allows an operator's hand holding the sensor chip 30 to enter. A body lid 94 is attached to the sensor chip insertion opening 93 so as to be openable and closable. The main body lid 94 is configured to prevent leakage of light irradiated from the light source 98 to the outside and intrusion of external light into the apparatus. A display device 96 and an input device 97 are further provided on the upper surface of the device housing 91. The display device 96 can display the detected photocurrent value as a numerical value or a time-dependent change graph of real-time display, and also displays the difference between the current value at the time of non-light irradiation and light irradiation read from an appropriate data point. The result of the gene test or genotype determination obtained based on this can be displayed. The input device 97 is configured to perform input operations such as keys and buttons for inputting operating conditions. FIG. 12 is an internal perspective view of the measuring apparatus 90. As shown in FIG. 12, the light source 98 is configured to irradiate each detection spot on the working electrode of the sensor chip 30 and the XY moving mechanism 99. Configured to be movable. The ammeter 100 is configured to measure the current flowing between the working electrode of the sensor chip 30 and the counter electrode of the device 90. Control of the light source 98, the XY moving mechanism 99 and the ammeter 100 and reception of the current signal are performed by the computer 102 via the interface board 101 in the control calculation unit. In addition, the computer 102 performs processing such as control and various calculations, stores data and processing results, and displays the results on the display device 96. FIG. 13 is a perspective view showing the main part of the measuring device 90. As shown in FIG. 13, the sensor chip receiving port 93 is a sensor chip holder which is a concave part where the sensor chip 30 is detachably mounted. A portion 103 is provided, and the counter electrode 92 is attached to the convex portion 104 of the main body lid 94. That is, the sensor chip receiving portion 103 and the counter electrode 92 are provided in the device housing 91.

図13に示されるように、測定装置90に用いられるセンサチップは、図3に示されるセンサチップ30であり、その構成は既に説明した通りである。センサチップ30の組み立て方法は次の通りである。まず、センサチップケース22の窪み部22aに沿って作用電極21を載置する。その後、電解質含有シート23をセンサチップケース22の第二の窪み部22bに沿って載置し、センサチップ30を組み立てる。なお、電解質含有シート33は作用電極21上の全ての検出スポットに接触するように配置される。光照射口22eは、光源98から照射された光が、センサチップ受け部103の底部に設けられた複数の検出スポットに対応する各位置の開口部105を通過して、作用電極21の裏側に光が照射されるように設けられる。なお、開口部105は作用電極21に設けられた検出スポットごとに設けられており、検出スポットの個数、配置、形状が変更された場合はそれに対応した形状に加工された光照射口を有する構成とする。そのため、センサチップ受け部の複数の検出スポットに対応する開口部を有する部材は取り外し可能な構成としておくことが好ましい。また、図14および図15に示されるように、実際の光電流検出においては、作用電極の検出スポット21aに光を照射して検出スポットの光電流120を得た後に、光源待機位置21bに光源を停止させ、光源待機位置21bの光電流121を得る。この光源待機位置21bの光電流121がバックグラウンド光電流となる。ただし、センサチップ受け部の複数の検出スポットに対応する開口部を有する部材には検出スポットに対応した個数、配置、形状に加工された開口部105が設けられているため、実際に作用電極上の光源待機位置21bに光は照射さず、非常に小さいバックグラウンド光電流となる。なお、光源待機位置21bに対応するセンサチップ受け部の複数の検出スポットに対応する開口部を有する部材上の各光照射口の間の部分103aは、隣接する検出スポットに光が漏れないように、光源98より照射される光の径よりも大きくなるように調整される。   As shown in FIG. 13, the sensor chip used in the measuring apparatus 90 is the sensor chip 30 shown in FIG. 3, and the configuration thereof is as already described. The assembly method of the sensor chip 30 is as follows. First, the working electrode 21 is placed along the recess 22 a of the sensor chip case 22. Thereafter, the electrolyte-containing sheet 23 is placed along the second recess 22 b of the sensor chip case 22 to assemble the sensor chip 30. The electrolyte-containing sheet 33 is disposed so as to contact all the detection spots on the working electrode 21. The light irradiation port 22 e passes through the openings 105 at each position corresponding to a plurality of detection spots provided on the bottom of the sensor chip receiving portion 103, and the light emitted from the light source 98 passes through the back side of the working electrode 21. It is provided so that light may be irradiated. The opening 105 is provided for each detection spot provided in the working electrode 21, and when the number, arrangement, and shape of the detection spots are changed, the light irradiation port processed into a corresponding shape is provided. And For this reason, it is preferable that a member having openings corresponding to a plurality of detection spots of the sensor chip receiving portion be configured to be removable. As shown in FIGS. 14 and 15, in actual photocurrent detection, light is irradiated to the detection spot 21a of the working electrode to obtain the photocurrent 120 of the detection spot, and then the light source is placed at the light source standby position 21b. And the photocurrent 121 at the light source standby position 21b is obtained. The photocurrent 121 at the light source standby position 21b becomes the background photocurrent. However, since the member having openings corresponding to the plurality of detection spots of the sensor chip receiving portion is provided with the openings 105 processed in the number, arrangement, and shape corresponding to the detection spots, the sensor electrode receiving portion is actually mounted on the working electrode. The light source standby position 21b is not irradiated with light, resulting in a very small background photocurrent. The portion 103a between the light irradiation ports on the member having openings corresponding to the plurality of detection spots of the sensor chip receiving portion corresponding to the light source standby position 21b does not leak light to the adjacent detection spots. The diameter of the light emitted from the light source 98 is adjusted to be larger.

図13、図14に示されるように、センサチップ30をセンサチップ受け部103に装着する際には、センサチップケース22の下面に設けられた補助部材用開口部22dを補助部材107に合わせて設置し、作用電極21を支持部材108に当接し、付勢部材109により固定する。なお、本体蓋94には作用電極用コンタクトプローブ110が設けられ、本体蓋94が閉じられると、本体蓋94の凸部に取り付けられた対電極92が、電解質含有シート23および対電極用コンタクトプローブ111と接触する。   As shown in FIGS. 13 and 14, when attaching the sensor chip 30 to the sensor chip receiving portion 103, the auxiliary member opening 22 d provided on the lower surface of the sensor chip case 22 is aligned with the auxiliary member 107. The working electrode 21 is in contact with the support member 108 and fixed by the biasing member 109. The main body lid 94 is provided with a working electrode contact probe 110. When the main body lid 94 is closed, the counter electrode 92 attached to the convex portion of the main body lid 94 is replaced with the electrolyte-containing sheet 23 and the counter electrode contact probe. 111 is contacted.

上部光源型測定装置
光源がセンサチップの上方に配置され、なおかつ図7に示される本発明のセンサチップ112が使用可能な、本発明による測定装置の一例が、図16〜19に示される。図16は測定装置140の外観を示す斜視図で、同図に示されるように、装置筐体141の側面部にはセンサチップ112を出し入れするためのセンサチップ挿入口143が設けられる。センサチップ挿入口143は、開閉ボタン144と連動しており、開閉ボタン144が押されると図示しない駆動手段によってセンサチップ挿入口143が出し入れされる。センサチップ挿入口143が装置筐体141内に収納されている際は、光源145からの照射光の外部への漏洩および外部光の装置内への侵入を防ぐように構成される。装置筐体141の側面部には表示装置146および入力装置147がさらに設けられる。表示装置146は、検出される光電流値を数値もしくはリアルタイム表示の経時変化グラフとして表示することができ、また、適切なデータポイントより読み取った光非照射時と光照射時の電流値の差に基づいて得られた遺伝子の検定結果あるいは遺伝子型の決定結果を表示することができる。入力装置147は、動作条件入力のためのキー、ボタンなどの入力操作が行えるように構成される。図17は測定装置140の内部斜視図であり、同図に示されるように、光源145は、センサチップ112の作用電極上の各検出スポットに光を照射できるように構成され、XY移動機構148によって移動可能に構成される。電流計149は、センサチップ112の作用電極と装置140の対電極との間に流れる電流を測定できるように構成される。光源145、XY移動機構148および電流計149の制御ならびに電流信号の受信は、制御演算部において、インターフェースボード150を介してコンピューター151によって行われる。また、このコンピューター151は、制御や各種の演算などの処理を行うとともにデータや処理結果を記憶し、その結果を表示装置146に表示する。図18は、測定装置140の要部を示す斜視図であり、同図に示されるように、センサチップ挿入口143には、センサチップ112が着脱自在に装着される凹状の部位であるセンサチップ受け部152が設けられ、対電極159がセンサチップ受け部152の底部に形成された凸部に取り付けられる。図18に示されるように、本体蓋154には光源145から照射された光が作用電極113の裏側に照射されるように設けられた光通過口161が設けられている。すなわち、センサチップ受け部152、対電極159、本体蓋154、および光通過口161は装置筐体141に設けられる。
FIGS. 16 to 19 show examples of the measuring device according to the present invention in which the upper light source type measuring device light source is disposed above the sensor chip and the sensor chip 112 of the present invention shown in FIG. 7 can be used. FIG. 16 is a perspective view showing the external appearance of the measuring device 140. As shown in FIG. 16, a sensor chip insertion port 143 for inserting and removing the sensor chip 112 is provided on the side surface of the device housing 141. The sensor chip insertion port 143 is interlocked with the opening / closing button 144, and when the opening / closing button 144 is pressed, the sensor chip insertion port 143 is put in and out by driving means (not shown). When the sensor chip insertion port 143 is accommodated in the apparatus housing 141, the sensor chip insertion port 143 is configured to prevent leakage of light emitted from the light source 145 to the outside and entry of external light into the apparatus. A display device 146 and an input device 147 are further provided on the side surface of the device housing 141. The display device 146 can display the detected photocurrent value as a numerical value or a time-dependent change graph of real-time display, and also displays the difference between the current value at the time of non-light irradiation and the time of light irradiation read from an appropriate data point. The result of the gene test or genotype determination obtained based on this can be displayed. The input device 147 is configured to perform input operations such as keys and buttons for inputting operating conditions. FIG. 17 is an internal perspective view of the measuring apparatus 140. As shown in FIG. 17, the light source 145 is configured to irradiate each detection spot on the working electrode of the sensor chip 112, and the XY moving mechanism 148. Configured to be movable. The ammeter 149 is configured to measure the current flowing between the working electrode of the sensor chip 112 and the counter electrode of the device 140. The control of the light source 145, the XY moving mechanism 148 and the ammeter 149 and the reception of the current signal are performed by the computer 151 via the interface board 150 in the control calculation unit. Further, the computer 151 performs processing such as control and various calculations, stores data and processing results, and displays the results on the display device 146. FIG. 18 is a perspective view showing a main part of the measuring apparatus 140. As shown in FIG. 18, the sensor chip is a concave part in which the sensor chip 112 is detachably attached to the sensor chip insertion port 143. A receiving portion 152 is provided, and the counter electrode 159 is attached to a convex portion formed at the bottom of the sensor chip receiving portion 152. As shown in FIG. 18, the main body lid 154 is provided with a light passage port 161 provided so that light emitted from the light source 145 is emitted to the back side of the working electrode 113. That is, the sensor chip receiving portion 152, the counter electrode 159, the main body lid 154, and the light passage port 161 are provided in the device housing 141.

図18および図19に示されるように、測定装置140に用いられるセンサチップは、図7に示されるセンサチップ112であり、その構成は既に説明した通りである。センサチップ112の組み立て方法は次の通りである。まず、センサチップケース114の第二の窪み部114bに沿って電解質含有シート115を載置する。なお、センサチップ112の底部には、装置筐体141のセンサチップ受け部152に設けられた対電極159が電解質含有シート115と接触するように第三の開口部が形成されている。その後、作用電極113をセンサチップケース114の窪み部114aに沿って載置し、センサチップ112を組み立てる。なお、電解質含有シート115は作用電極113上の全ての検出スポットに接触するように配置される。本体蓋154には、対電極159、電解質含有シート115および作用電極113を押さえ込むための押さえ部材162が設けられる。押さえ部材162には、光源145から照射された光が本体蓋154の光通過口161を通過し、作用電極113の裏側に光が照射されるように光照射口160が設けられる。なお、光照射口160は作用電極113に設けられた検出スポットごとに設けられており、検出スポットの個数、配置、形状が変更された場合はそれに対応した形状に加工された光照射口を有する押さえ部材に交換する。また、図19および20に示されるように、実際の光電流検出においては、作用電極113上の検出スポット113aに光を照射して検出スポットの光電流164を得た後に、光源待機位置113bに光を照射し、光源待機位置113bの光電流166を得る。この光源待機位置113bの光電流166がバックグラウンド光電流となる。ただし、押さえ部材162には検出スポットに対応した個数、配置、形状に加工された光照射口160を設けているため、実際に作用電極上の光源待機位置113bに光は照射されず、非常に小さいバックグラウンド光電流となる。なお、光源待機位置113bに対応する押さえ部材上の各光照射口の間の部分167は、隣接する検出スポットに光が漏れないように、光源145より照射される光の径よりも大きくなるように調整される。   As shown in FIGS. 18 and 19, the sensor chip used in the measuring apparatus 140 is the sensor chip 112 shown in FIG. 7, and the configuration thereof is as already described. The method for assembling the sensor chip 112 is as follows. First, the electrolyte-containing sheet 115 is placed along the second recess 114b of the sensor chip case 114. A third opening is formed at the bottom of the sensor chip 112 so that the counter electrode 159 provided on the sensor chip receiving portion 152 of the device housing 141 comes into contact with the electrolyte-containing sheet 115. Thereafter, the working electrode 113 is placed along the recess 114 a of the sensor chip case 114 to assemble the sensor chip 112. The electrolyte-containing sheet 115 is disposed so as to contact all detection spots on the working electrode 113. The main body lid 154 is provided with a pressing member 162 for pressing the counter electrode 159, the electrolyte-containing sheet 115, and the working electrode 113. The pressing member 162 is provided with a light irradiation port 160 so that light emitted from the light source 145 passes through the light passage port 161 of the main body lid 154 and light is irradiated to the back side of the working electrode 113. The light irradiation port 160 is provided for each detection spot provided on the working electrode 113. When the number, arrangement, and shape of the detection spots are changed, the light irradiation port 160 has a light irradiation port processed into a corresponding shape. Replace the holding member. Further, as shown in FIGS. 19 and 20, in actual photocurrent detection, the detection spot 113a on the working electrode 113 is irradiated with light to obtain the detection spot photocurrent 164, and then the light source standby position 113b. Light is irradiated to obtain a photocurrent 166 at the light source standby position 113b. The photocurrent 166 at the light source standby position 113b becomes the background photocurrent. However, since the pressing member 162 is provided with the light irradiation ports 160 processed into the number, arrangement, and shape corresponding to the detection spots, the light source standby position 113b on the working electrode is not actually irradiated with light. A small background photocurrent. The portion 167 between the light irradiation ports on the pressing member corresponding to the light source standby position 113b is larger than the diameter of the light emitted from the light source 145 so that light does not leak to the adjacent detection spot. Adjusted to

図21には図18の拡大図が示される。図18、図19、図21に示されるように、センサチップ112をセンサチップ受け部152に装着する際には、センサチップケース114の下面に設けられた補助部材用開口部114cを補助部材169に合わせて設置し、作用電極113を支持部材116に当接し、付勢部材117により固定する。付勢部材117は支持部材116方向に復元力がかかる例えばV字状に加工した金属、樹脂、ゴムなどの弾性体やばね等が用いられており、センサチップが取り付けられた際には弾性体やばね等の復元力がかかることにより作用電極が確実に固定される。なお、センサチップ取り付けの際には、支持部材とは逆の方向に、付勢部材の復元力に逆らって力を加えることで容易に作用電極の固定状態を解除できる。センサチップ112を取り付けると、センサチップ受け部152の凸部に設けられた対電極159と電解質含有シート115が接触し、電解質含有シート115には作用電極113が接触する。本体蓋154が閉じられると、押さえ部材162が作用電極113を押さえ込むとともに、押さえ部材162に設けられた光照射口160の各々が作用電極113の各検出スポットに対応するような適切な配置が形成される。作用電極113の電流計149への接続は作用電極用コンタクトプローブ118により行い、対電極159と電流計149の接続は対電極用コンタクトプローブ119により行う。なお、センサチップケース114には、作用電極用コンタクトプローブ118が作用電極113に接触できるように作用電極コンタクトプローブ用開口部175と対電極159が電解質シート115に接触できるように対電極用開口部114dが設けられている。   FIG. 21 shows an enlarged view of FIG. As shown in FIGS. 18, 19, and 21, when the sensor chip 112 is attached to the sensor chip receiving portion 152, the auxiliary member opening 114 c provided on the lower surface of the sensor chip case 114 is used as the auxiliary member 169. The working electrode 113 is brought into contact with the support member 116 and fixed by the urging member 117. The urging member 117 is made of an elastic body such as a metal, resin, rubber, or the like, which has a restoring force in the direction of the support member 116, such as a metal, resin, rubber, etc., and is elastic when the sensor chip is attached. The working electrode is securely fixed by applying a restoring force such as a spring. When the sensor chip is attached, the fixed state of the working electrode can be easily released by applying a force against the restoring force of the biasing member in the direction opposite to the support member. When the sensor chip 112 is attached, the counter electrode 159 provided on the convex portion of the sensor chip receiving portion 152 comes into contact with the electrolyte-containing sheet 115, and the working electrode 113 comes into contact with the electrolyte-containing sheet 115. When the main body lid 154 is closed, the pressing member 162 presses the working electrode 113, and an appropriate arrangement is formed such that each of the light irradiation ports 160 provided in the pressing member 162 corresponds to each detection spot of the working electrode 113. Is done. The working electrode 113 is connected to the ammeter 149 by the working electrode contact probe 118, and the counter electrode 159 and the ammeter 149 are connected by the counter electrode contact probe 119. The sensor chip case 114 has a counter electrode opening portion so that the working electrode contact probe opening portion 175 and the counter electrode 159 can contact the electrolyte sheet 115 so that the working electrode contact probe 118 can contact the working electrode 113. 114d is provided.

電解質含有シート
本発明に用いる電解質含有シートは、増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出において電解質媒体として用いられるシート状の電解質含有体である。そして、この電解質含有シートは、含水性基材と、含水性基材中に含有される電解質とを含んでなる。
Electrolyte-containing sheet The electrolyte-containing sheet used in the present invention is a sheet-like electrolyte-containing body used as an electrolyte medium in specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye. And this electrolyte containing sheet | seat contains a water-containing base material and the electrolyte contained in a water-containing base material.

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

(1)ゲルシート
本発明の好ましい態様によれば、含水性基材が、天然ゲルおよび合成ゲルから選択される少なくとも一種を含んでなるゲルマトリクスであって、該ゲルマトリクス中に前記電解質が分散されてなるのが好ましい。すなわち、この態様にあっては、電解質含有シートはゲルシートとして構成される。そして、電解質媒体としてゲルシートを使用した場合、電解液を用いた場合と比べて、同じ被検物質濃度のサンプルについてより高い検出電流が得られるとともに、より広い被検物質濃度範囲において検出電流の濃度依存性が得られる。すなわち、ゲルシートの使用により、光電流の検出感度および精度を大幅に向上させることができる。
(1) Gel sheet According to a preferred embodiment of the present invention, the hydrous substrate is a gel matrix comprising at least one selected from natural gels and synthetic gels, and the electrolyte is dispersed in the gel matrix. It is preferable that That is, in this aspect, the electrolyte-containing sheet is configured as a gel sheet. When a gel sheet is used as the electrolyte medium, a higher detection current can be obtained for a sample having the same analyte concentration than when an electrolyte is used, and the concentration of the detection current in a wider analyte concentration range. Dependency is obtained. That is, the use of the gel sheet can greatly improve the photocurrent detection sensitivity and accuracy.

本発明の好ましい態様によれば、ゲルシートは、100g/cm以上のゲル強度を有するのが好ましく、より好ましくは120g/cm以上であり、さらに好ましくは150g/cm以上である。このようなゲル強度であると、ゲルシートを単独で取り扱いやすくなるので、作用電極と対電極の間に容易に挟み込んだり、取り外したりでき、その結果、センサユニット構造および検出手順を大幅に簡素化できる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the gel sheet preferably has a gel strength of 100 g / cm 2 or more, more preferably 120 g / cm 2 or more, and further preferably 150 g / cm 2 or more. With such a gel strength, the gel sheet can be easily handled by itself, so that it can be easily sandwiched or removed between the working electrode and the counter electrode, and as a result, the sensor unit structure and detection procedure can be greatly simplified. .

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

本発明の好ましい態様によれば、ゲルシートは0.1〜10mmの厚さを有するのが好ましく、より好ましくは0.5〜3mm、さらに好ましくは1〜3mmの厚さを有する。このような厚さであるとゲルシートを単独で取り扱うのに適した強度が得られやすいので、作用電極と対電極の間に容易に挟み込んだり、取り外したりでき、あるいは持ち運んだりすることができ、その結果、センサユニット構造および検出手順を大幅に簡素化できる。また、光電流測定に悪影響を与えることもない。   According to a preferred embodiment of the present invention, the gel sheet preferably has a thickness of 0.1 to 10 mm, more preferably 0.5 to 3 mm, and still more preferably 1 to 3 mm. With such a thickness, it is easy to obtain a strength suitable for handling the gel sheet alone, so it can be easily sandwiched, removed or carried between the working electrode and the counter electrode. As a result, the sensor unit structure and detection procedure can be greatly simplified. Moreover, it does not adversely affect the photocurrent measurement.

本発明においてゲルマトリクスは、天然ゲルおよび合成ゲルから選択される少なくとも一種を含んでなり、適度な強度と電極への密着性を示すゲルであれば限定されない。これらのゲルは、一般的なゲルと同様、ゲル化剤が水等の溶媒と共にゲル化することにより形成されることができる。ゲルマトリクス中におけるゲル化剤の濃度は、光電流測定に大きな影響を与えることはないため、単独取り扱いを可能とする強度確保の観点からゲル化剤の種類に応じて適宜決定されてよい。   In the present invention, the gel matrix is not limited as long as it contains at least one selected from natural gels and synthetic gels and exhibits a suitable strength and adhesion to electrodes. These gels can be formed by gelation of a gelling agent together with a solvent such as water, in the same manner as general gels. The concentration of the gelling agent in the gel matrix does not have a great influence on the photocurrent measurement, and therefore may be appropriately determined according to the type of the gelling agent from the viewpoint of securing strength that enables single handling.

本発明の好ましい態様によれば、ゲルマトリクスが、多糖類および蛋白質を主成分とする天然ゲルを含んでなるのが好ましい。このような天然ゲルの好ましい例としては、アガロース、アルギン酸、カラギーナン、ローストビーンガム、ジェランガム、ゼラチン、およびそれらの混合物のゲルが挙げられ、より好ましくはアガロースのゲルである。好ましいアガロースの添加量は0.5〜25重量%である。   According to a preferred embodiment of the present invention, the gel matrix preferably comprises a natural gel mainly composed of polysaccharides and proteins. Preferred examples of such natural gels include gels of agarose, alginic acid, carrageenan, roast bean gum, gellan gum, gelatin, and mixtures thereof, more preferably agarose gel. A preferable addition amount of agarose is 0.5 to 25% by weight.

本発明の別の好ましい態様によれば、ゲルマトリクスが、合成ゲルを含んでなるのが好ましい。好ましい合成ゲルの例としては、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、PVA添加ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、N−アルキル変性(メタ)アクリルアミド誘導体、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−(イソ)プロピルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−ヒドロキシプロピルアクリルアミド、N−ヒドロキシブチルアクリルアミド、(メタ)アクリル酸、t−ブチル(メタ)アクリルアミドスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、グリセリン(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、テトラアリロキシエタン、およびそれらの混合物のゲルが挙げられ、より好ましくはポリアクリルアミドのゲルである。   According to another preferred embodiment of the present invention, the gel matrix preferably comprises a synthetic gel. Examples of preferred synthetic gels include polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, sodium polyacrylate, polyacrylamide with PVA, polyethylene oxide, N-alkyl-modified (meth) acrylamide derivatives, N, N-dimethylacrylamide, N, N-diethylacrylamide. , Acryloylmorpholine, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide, N- (iso) propylacrylamide, N-butylacrylamide, N-hydroxymethylacrylamide, N-hydroxyethylacrylamide, N-hydroxypropylacrylamide, N-hydroxybutylacrylamide , (Meth) acrylic acid, t-butyl (meth) acrylamide sulfonic acid, sulfopropyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, Taconic acid, (poly) alkylene glycol (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, glycerin (meth) acrylate, methylene bis (meth) ) Acrylamide, ethylenebis (meth) acrylamide, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, glycerin di (meth) acrylate, glycerin tri (meth) acrylate, tetraallyloxyethane , And mixtures thereof, more preferably polyacrylamide gels.

本発明の好ましい態様によれば、本発明のゲルシートは、(1)電解質およびゲル化剤を水に加えて加熱溶解してゲルを作製した後、所望のシート形状に加工する方法、あるいは(2)ゲル化剤のみでゲルを形成して所望のシート形状に加工した後、電解質溶液中に浸漬させてゲル中に電解質を分散させる方法により、製造されることができる。特に、ゲル化剤は使用する電解質との組合せによっては、混合、加熱、あるいは冷却によってゲル化しない場合があり、そのような場合であっても上記(2)の方法によれば、ゲルシートを作製することができる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the gel sheet of the present invention comprises: (1) a method of adding an electrolyte and a gelling agent to water and dissolving by heating to prepare a gel; ) After forming a gel only with a gelling agent and processing it into a desired sheet shape, it can be produced by a method of immersing it in an electrolyte solution and dispersing the electrolyte in the gel. In particular, depending on the combination with the electrolyte used, the gelling agent may not be gelled by mixing, heating, or cooling. Even in such a case, the gel sheet is produced according to the method (2) above. can do.

(2)吸水性シート
本発明の別の好ましい態様によれば、含水性基材が、吸水性基材であるのが好ましい。すなわち、この態様にあっては、電解質含有シートは吸水性シートとして構成される。そして、電解質媒体として吸水性シートを使用した場合、電解液を使用した場合と同等の検出感度および検出精度が得られる。すなわち、吸水性シートの使用により、光電流を精度よく検出することができる。
(2) Water-absorbent sheet According to another preferred embodiment of the present invention, the water-containing substrate is preferably a water-absorbent substrate. That is, in this aspect, the electrolyte-containing sheet is configured as a water absorbent sheet. And when a water absorbing sheet is used as an electrolyte medium, detection sensitivity and detection accuracy equivalent to the case where an electrolytic solution is used can be obtained. That is, the photocurrent can be accurately detected by using the water absorbent sheet.

本発明の好ましい態様によれば、吸水性シートは、20%以上の含水率を有するのが好ましく、より好ましくは30%以上であり、さらに好ましくは40%以上である。このような含水率であると、光電流を検出した際に高い光電流を検出することができ、検出感度が向上する。含水率は(1mm 辺りの含水量)/(吸水性基材の密度)より求める。なお、ここで言う含水率は光電流を検出する際の吸水性シートの含水率であって、後述するように、保管時に上記含水率を満たしていなくてもよい。 According to a preferred embodiment of the present invention, the water absorbent sheet preferably has a moisture content of 20% or more, more preferably 30% or more, and further preferably 40% or more. When the moisture content is such, a high photocurrent can be detected when the photocurrent is detected, and the detection sensitivity is improved. The water content is determined from (water content around 1 mm 3 ) / (density of water-absorbing substrate). The moisture content referred to here is the moisture content of the water-absorbent sheet when detecting the photocurrent, and it does not have to satisfy the above moisture content during storage, as will be described later.

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

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

本発明において吸水性基材は、綿、麻、ウール、絹、セルロースなどの天然繊維;ろ紙、製紙などに用いられるパルプ繊維;レーヨンなどの再生繊維;ろ紙などに用いられるガラス繊維;フェルト、スポンジなどに用いられる合成繊維から選択される少なくとも一種の繊維を含んでなるのが好ましく、適度な強度、含水量、電極への密着性を示す吸水性基材であれば限定されない。なお、本発明の吸水性基材に用いる繊維の加工方法は特定の加工方法に限定されない。   In the present invention, the water-absorbing base material is natural fibers such as cotton, hemp, wool, silk, and cellulose; pulp fibers used in filter paper and papermaking; regenerated fibers such as rayon; glass fibers used in filter paper; felts and sponges It is preferable to contain at least one kind of fiber selected from synthetic fibers used for the above, and it is not limited as long as it is a water-absorbing substrate exhibiting an appropriate strength, water content, and adhesion to an electrode. In addition, the processing method of the fiber used for the water absorbing base material of the present invention is not limited to a specific processing method.

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

本発明の好ましい態様によれば、本発明の電解質含有吸収性シートは、(1)所望のシート形状に加工し、水ベースの電解液に浸漬した後、使用する、あるいは(2)所望のシート形状に加工し、電解液に浸漬し、乾燥させた後、使用直前に水を滴下して使用することもできる。   According to a preferred aspect of the present invention, the electrolyte-containing absorbent sheet of the present invention is used after (1) being processed into a desired sheet shape and immersed in a water-based electrolyte, or (2) a desired sheet. After being processed into a shape, immersed in an electrolytic solution and dried, water can be dropped before use.

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

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

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

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

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

本発明のより好ましい態様によれば、被検物質を一本鎖の核酸とし、プローブ物質を核酸に対して相補性を有する一本鎖の核酸とするのが好ましい。プローブ物質は核酸に対して15bp以上の相補性部分を有するのがより好ましい。この態様における被検物質の作用電極への特異的結合の工程を図22(a)および(b)に示す。これらの図に示されるように、被検物質としての一本鎖の核酸221は、作用電極223上に担持されたプローブ物質としての相補性を有する一本鎖の核酸224とハイブリダイズされて、二本鎖の核酸227を形成する。   According to a more preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the test substance is a single-stranded nucleic acid and the probe substance is a single-stranded nucleic acid having complementarity to the nucleic acid. More preferably, the probe substance has a complementary portion of 15 bp or more to the nucleic acid. The specific binding process of the test substance to the working electrode in this embodiment is shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b). As shown in these figures, a single-stranded nucleic acid 221 as a test substance is hybridized with a single-stranded nucleic acid 224 having complementarity as a probe substance carried on the working electrode 223, and A double-stranded nucleic acid 227 is formed.

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

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

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

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

本発明にあっては、被検物質とプローブ物質が間接的に特異的に結合するものであってもよい。すなわち、本発明の別の好ましい態様によれば、特異的な結合性を有する物質を被検物質とし、この被検物質と特異的に結合する物質を媒介物質として共存させ、この媒介物質と特異的に結合可能な物質をプローブ物質として作用電極に担持させるのが好ましい。これにより、プローブ物質に特異的に結合できない物質であっても、媒介物質を介して作用電極上に間接的に特異的に結合させて検出することができる。この態様における、被検物質、媒介物質、およびプローブ物質の組合せの好ましい例としては、リガンド、このリガンドを受容可能な受容体蛋白質分子、およびこの受容体蛋白質分子と特異的に結合可能な二本鎖の核酸の組合せが挙げられる。リガンドの好ましい例としては、外因性内分泌攪乱物質(環境ホルモン)が挙げられる。外因性内分泌撹乱物質とは、受容体蛋白質分子を介してDNAに結合し、その遺伝子発現に影響して毒性を生じる物質であるが、本発明の方法によれば、被検物質によりもたらされる受容体等のタンパク質のDNAに対する結合性を簡便にモニタリングすることができる。この態様における被検物質の作用電極への特異的結合の工程を図23に示す。図23に示されるように、被検物質としてのリガンド230は、まず、媒介物質である受容体蛋白質分子231に特異的に結合する。そして、リガンドが結合された受容体蛋白質分子233が、プローブ物質としての二本鎖の核酸234に特異的に結合する。   In the present invention, the test substance and the probe substance may indirectly bind specifically. That is, according to another preferred embodiment of the present invention, a substance having specific binding properties is used as a test substance, a substance that specifically binds to the test substance is used as a mediator, and It is preferable to carry a substance capable of binding to the working electrode as a probe substance. Thereby, even a substance that cannot specifically bind to the probe substance can be detected by specifically binding indirectly to the working electrode via the mediator substance. In this embodiment, preferred examples of the combination of the test substance, the mediator, and the probe substance include a ligand, a receptor protein molecule that can accept the ligand, and two molecules that can specifically bind to the receptor protein molecule. A combination of nucleic acids in a strand is mentioned. Preferable examples of the ligand include exogenous endocrine disrupting substances (environmental hormones). An exogenous endocrine disrupting substance is a substance that binds to DNA via a receptor protein molecule and produces toxicity by affecting its gene expression. According to the method of the present invention, the receptor produced by a test substance is used. It is possible to easily monitor the binding of a protein such as a body to DNA. The specific binding process of the test substance to the working electrode in this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 23, a ligand 230 as a test substance first specifically binds to a receptor protein molecule 231 that is a mediator. Then, the receptor protein molecule 233 to which the ligand is bound specifically binds to a double-stranded nucleic acid 234 as a probe substance.

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

(2)増感色素
本発明にあっては、被検物質の存在を光電流で検出するために、増感色素の共存下、プローブ物質に被検物質を直接または間接的に特異的に結合させて、該結合により増感色素を作用電極に固定させる。そのために、本発明にあっては、図22(a)および図23に示されるように被検物質221あるいは媒介物質231に予め増感色素222,232で標識しておくことができる。また、図22(b)に示されるように被検物質およびプローブ物質の結合体227(例えばハイブリダイゼーション後の二本鎖核酸)にインターカレーション可能な増感色素228を用いる場合には、試料液に増感色素を添加することにより、プローブ物質に増感色素を固定させることができる。
(2) Sensitizing dye In the present invention, in order to detect the presence of a test substance by photocurrent, the test substance is directly or indirectly specifically bound to the probe substance in the presence of the sensitizing dye. Then, the sensitizing dye is fixed to the working electrode by the binding. Therefore, in the present invention, the test substance 221 or the mediating substance 231 can be previously labeled with sensitizing dyes 222 and 232 as shown in FIGS. In addition, when using a sensitizing dye 228 that can be intercalated with a conjugate 227 (for example, a double-stranded nucleic acid after hybridization) of a test substance and a probe substance as shown in FIG. By adding a sensitizing dye to the solution, the sensitizing dye can be fixed to the probe substance.

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

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

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

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

本発明の好ましい態様によれば、作用電極が増感色素が光励起に応じて放出する電子を受容可能な電子受容物質を含んでなる電子受容層を有し、この電子受容層の表面にプローブ物質が備えられてなるのが好ましい。また、本発明のより好ましい態様によれば、作用電極が導電性基材をさらに含んでなり、この導電性基材上に電子受容層が形成されてなるのが好ましい。この態様の電極は図22および23に示される。図22および23に示される作用電極223は、導電性基材225と、この導電性基材上に形成され、電子受容物質を含んで成る電子受容層226とを備えてなる。そして、電子受容層226の表面にプローブ物質が担持される。   According to a preferred embodiment of the present invention, the working electrode has an electron accepting layer containing an electron accepting material capable of accepting electrons emitted by the sensitizing dye in response to photoexcitation, and a probe material is provided on the surface of the electron accepting layer. Is preferably provided. According to a more preferred aspect of the present invention, it is preferable that the working electrode further comprises a conductive substrate, and an electron accepting layer is formed on the conductive substrate. An electrode of this embodiment is shown in FIGS. 22 and 23 includes a conductive substrate 225 and an electron-accepting layer 226 formed on the conductive substrate and containing an electron-accepting material. A probe substance is carried on the surface of the electron accepting layer 226.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

本発明の好ましい態様によれば、導電性基材が実質的に透明、具体的には、光の透過率が10%以上であるのが好ましく、より好ましくは50%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。また、本発明の好ましい態様によれば、導電材層の厚みは、0.02〜10μm程度であるのが好ましい。さらに、本発明の好ましい態様によれば、導電性基材の表面抵抗が100Ω/cm以下であり、さらに好ましくは40Ω/cm2以下であるのが好ましい。導電性基材の表面抵抗の下限は特に限定されないが、通常0.1Ω/cm程度であろう。 According to a preferred embodiment of the present invention, the conductive substrate is substantially transparent, specifically, the light transmittance is preferably 10% or more, more preferably 50% or more, and still more preferably. 70% or more. Moreover, according to the preferable aspect of this invention, it is preferable that the thickness of a electrically-conductive material layer is about 0.02-10 micrometers. Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, the surface resistance of the conductive substrate is at 100 [Omega / cm 2 or less, still more preferably not more than 40 [Omega / cm @ 2. The lower limit of the surface resistance of the conductive substrate is not particularly limited, but will usually be about 0.1 Ω / cm 2 .

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

電子受容物質の分散液またはコロイド溶液の塗布方法の好ましい例としては、アプリケーション系としてローラ法、ディップ法、メータリング系としてエアーナイフ法、ブレード法等、またアプリケーションとメータリングを同一部分でできるものとして、特公昭58−4589号公報に開示されているワイヤーバー法、米国特許2681294号、同2761419号、同2761791号等に記載のスライドホッパ法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、スプレー法が挙げられる。   Preferred examples of the application method of the electron acceptor dispersion or colloidal solution include the roller method as the application system, the dip method, the air knife method as the metering system, the blade method, etc., and the application and metering in the same part. The wire bar method disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-4589, the slide hopper method, the extrusion method, the curtain method, the spin method, and the spray method described in US Pat. Nos. 2,681,294, 2,761,419, 2,761791, etc. Is mentioned.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(5)電極ユニット
本発明の好ましい態様によれば、作用電極および対電極が同一平面上にパターニングされてなる電極ユニットを使用してもよい。好ましい電極ユニットは、絶縁基板と、絶縁基板上に局所的に設けられる、増感色素が光励起に応じて放出する電子を受容可能な電子受容物質を含んでなる電子受容層を備えた作用電極と、絶縁基板の作用電極と同一面上に、作用電極と離間して設けられる対電極とを備えてなる。そのような電極ユニットの一例が図24に示される。図24に示される電極ユニット271は、絶縁基板272と、作用電極273と、対電極274とを備えてなる。絶縁基板272は、作用電極272と対電極273とを短絡させないように絶縁性を有する基板である。作用電極273は、絶縁基板272上に局所的に設けられ、増感色素が光励起に応じて放出する電子を受容可能な電子受容物質を含んでなる電子受容層を備えてなる。対電極274は、絶縁基板272の作用電極273と同一面上に、作用電極273と離間して設けられる。そして、作用電極272および対電極274の各々から延出するようにリード線272’,274’がそれぞれ設けられる。
(5) Electrode unit According to the preferable aspect of this invention, you may use the electrode unit by which a working electrode and a counter electrode are patterned on the same plane. A preferred electrode unit includes an insulating substrate, and a working electrode that is provided locally on the insulating substrate and includes an electron-accepting layer that includes an electron-accepting material that can accept electrons emitted by a sensitizing dye in response to photoexcitation. And a counter electrode provided on the same plane as the working electrode of the insulating substrate and spaced apart from the working electrode. An example of such an electrode unit is shown in FIG. The electrode unit 271 shown in FIG. 24 includes an insulating substrate 272, a working electrode 273, and a counter electrode 274. The insulating substrate 272 is a substrate having insulating properties so that the working electrode 272 and the counter electrode 273 are not short-circuited. The working electrode 273 is provided locally on the insulating substrate 272 and includes an electron accepting layer containing an electron accepting material capable of accepting electrons emitted by the sensitizing dye in response to photoexcitation. The counter electrode 274 is provided on the same surface as the working electrode 273 of the insulating substrate 272 and spaced from the working electrode 273. Lead wires 272 ′ and 274 ′ are provided so as to extend from the working electrode 272 and the counter electrode 274, respectively.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

本発明のより好ましい態様によれば、被検物質および第二の被検物質が抗原であり、プローブ物質が抗体であるのが好ましい。この態様における被検物質および第二の被検物質のプローブ物質への固定化工程を図25に示す。図25に示されるように、増感色素で標識された抗原241と、色素標識されていない抗原242とが競合して抗体243に特異的に結合する。したがって、色素標識されていない抗原242が増加するにつれ、抗体に特異的に結合する色素標識された抗原243が減少するため、第二の被検物質濃度の増加につれて、検出電流値が減少する検量線を得ることができる。   According to a more preferred embodiment of the present invention, the test substance and the second test substance are preferably antigens, and the probe substance is preferably an antibody. FIG. 25 shows the step of immobilizing the test substance and the second test substance on the probe substance in this embodiment. As shown in FIG. 25, the antigen 241 labeled with the sensitizing dye and the antigen 242 not labeled with the dye compete with each other and specifically bind to the antibody 243. Therefore, since the amount of the dye-labeled antigen 243 that specifically binds to the antibody decreases as the amount of the antigen 242 that is not dye-labeled increases, the detection current value decreases as the second analyte concentration increases. You can get a line.

例A1:ゲルシートを用いた光電流測定
(1)色素標識DNA固定化作用電極の作製
作用電極用のガラス基材として、フッ素をドープした酸化スズ(F−SnO:FTO)コートガラス(エイアイ特殊硝子社製、U膜、シート抵抗:12Ω/□、形状:50mm×26mm)を用意した。このガラス基材をアセトン中で15分間、続いて超純水中で15分間超音波洗浄を施して、汚れおよび残存有機物の除去を行った。このガラス基材を5Mの水酸化ナトリウム水溶液中で15分間振盪させた。その後、水酸化ナトリウムの除去のために超純水中での5分間の振盪を水を入れ替えて3回行った。ガラス基材を取り出して空気を吹き付けて残水を飛散させた後、ガラス基材を無水メタノールに浸漬させて脱水した。
Example A1: Photocurrent measurement using gel sheet (1) Preparation of dye-labeled DNA-immobilized working electrode Fluorine-doped tin oxide (F-SnO 2 : FTO) coated glass (AI Special) as a glass substrate for the working electrode (Manufactured by Glass Co., Ltd., U film, sheet resistance: 12Ω / □, shape: 50 mm × 26 mm) was prepared. This glass substrate was subjected to ultrasonic cleaning in acetone for 15 minutes and then in ultrapure water for 15 minutes to remove dirt and residual organic matter. The glass substrate was shaken in 5M aqueous sodium hydroxide solution for 15 minutes. Then, in order to remove sodium hydroxide, shaking for 5 minutes in ultrapure water was performed three times with the water changed. After the glass substrate was taken out and air was blown to scatter the remaining water, the glass substrate was immersed in anhydrous methanol for dehydration.

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

(2)ゲルシートの作製
0.1M、0.2M、および0.5Mのテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)を含む水溶液を調製した。この水溶液に最終濃度1%のアガロース(電気泳動用アガローススタンダードLow−mr、BIO−Rad社)を加え、121℃で20分間オートクレーブにて加熱して、アガロースを溶解させた。アガロースが溶解した状態の液を、厚さ1.0mmのパッキンを挟んだ2枚のガラス板の間に流し込み、室温下で放冷および固化させて、ゲルシートを得た。得られたゲルシートをカッターで適当な大きさに裁断して、光電流測定用のサイズに加工した。
(2) Preparation of gel sheet An aqueous solution containing 0.1 M, 0.2 M, and 0.5 M tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) was prepared. Agarose (Agarose Standard Low-mr for electrophoresis, BIO-Rad) having a final concentration of 1% was added to this aqueous solution and heated in an autoclave at 121 ° C. for 20 minutes to dissolve the agarose. The liquid in which agarose was dissolved was poured between two glass plates sandwiching a 1.0 mm-thick packing and allowed to cool and solidify at room temperature to obtain a gel sheet. The obtained gel sheet was cut into an appropriate size with a cutter and processed into a photocurrent measurement size.

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

(ii)電解液を用いた測定(比較)
比較のため、ゲルシートの代わりに電解液を用いて、上記(i)と同様の測定を行った。具体的には、上記(1)で得られた色素標識DNA固定化作用電極と、ガラス板上に白金が蒸着されてなる対電極とを用意した。両電極間に厚さ1mmのガスケットを挟み、その空隙に上記(1)で調整した0.2M NPrI溶液を充填した。この時、作用電極のssDNAが固定化された面と対電極の白金蒸着面とが対向するように配置した。両電極を電気化学アナライザーに接続した状態で、作用電極にレーザー光源(出力60mW、照射領域の直径1mm、波長530nmの緑色レーザー)を照射し、その時に観察される
電流値を記録した。
(Ii) Measurement using electrolytic solution (comparison)
For comparison, the same measurement as in the above (i) was performed using an electrolytic solution instead of the gel sheet. Specifically, the dye-labeled DNA immobilization working electrode obtained in the above (1) and a counter electrode formed by depositing platinum on a glass plate were prepared. A gasket having a thickness of 1 mm was sandwiched between both electrodes, and the gap was filled with the 0.2M NPrI 4 solution prepared in the above (1). At this time, the working electrode was placed so that the surface on which the ssDNA was immobilized was opposed to the platinum deposition surface of the counter electrode. With both electrodes connected to the electrochemical analyzer, the working electrode was irradiated with a laser light source (output 60 mW, diameter of irradiated region 1 mm, wavelength 530 nm green laser), and the current value observed at that time was recorded.

結果を図26に示す。図26に示されるように、ゲルシートを使用した場合にあっては、0.1〜0.5Mの電解質濃度の全域にわたって、電解液を使用した場合よりも格段に高い光電流が検出された。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 26, when the gel sheet was used, a much higher photocurrent was detected over the entire electrolyte concentration range of 0.1 to 0.5M than when the electrolyte was used.

例A2:ゲル濃度の影響
(1)色素標識DNA固定化作用電極の作製
固定化するssDNA濃度を10nMと100nMの2濃度としたこと以外は、例A1と同様にして、色素標識DNA固定化作用電極を作製した。
(2)ゲルシートの作製
アガロース濃度を0.5%、4%、8%、および10%と変化させたこと以外は、例A1と同様にしてゲルシートを作製した。
(3)光電流測定
上記(1)で作製した吸着固定化濃度の異なる各作用電極と、上記(2)で作製したアガロース濃度の異なる各ゲルシートを用いて、例A1と同様にして光電流を測定した。
Example A2: Influence of gel concentration (1) Preparation of dye-labeled DNA immobilization working electrode Dye-labeled DNA immobilization action in the same manner as in Example A1, except that the ssDNA concentration to be immobilized was changed to two concentrations of 10 nM and 100 nM. An electrode was produced.
(2) Preparation of gel sheet A gel sheet was prepared in the same manner as in Example A1, except that the agarose concentration was changed to 0.5%, 4%, 8%, and 10%.
(3) Photocurrent measurement Using each working electrode with different adsorption and immobilization concentration prepared in (1) above and each gel sheet with different agarose concentration prepared in (2) above, photocurrent was measured in the same manner as in Example A1. It was measured.

結果を図27に示す。図27に示されるように、0.5%〜10%のアガロース濃度の全域にわたって、アガロース濃度の光電流値への影響はほとんど認められなかった。したがって、十分な強度を得る観点からゲルを比較的多く使用しても、光電流検出への悪影響は無いことが推察される。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 27, almost no influence of the agarose concentration on the photocurrent value was observed over the entire region of the agarose concentration of 0.5% to 10%. Therefore, it is presumed that there is no adverse effect on photocurrent detection even if a relatively large amount of gel is used from the viewpoint of obtaining sufficient strength.

例A3:ゲルシートの厚さの影響
(1)色素標識DNA固定化作用電極の作製
固定化するssDNA濃度を10nMと100nMの2濃度としたこと以外は例A1(1)と同様にして、色素標識DNA固定化作用電極を作製した。
(2)ゲルシートの作製
アガロース濃度を1%に固定し、ゲルシートの厚さを1mm、2mm、および3mmとしたこと以外は、例A1と同様にしてゲルシートを作製した。
(3)光電流測定
上記(1)で作製した吸着固定化濃度の異なる各作用電極と、上記(2)で作製した厚さの異なる各ゲルシートを用いて、例A1と同様にして光電流を測定した。
Example A3: Effect of gel sheet thickness (1) Preparation of dye-labeled DNA-immobilized working electrode Dye-labeled in the same manner as in Example A1 (1) except that the ssDNA concentration to be immobilized was changed to two concentrations of 10 nM and 100 nM. A DNA-immobilized working electrode was prepared.
(2) Production of gel sheet A gel sheet was produced in the same manner as in Example A1, except that the agarose concentration was fixed at 1% and the thickness of the gel sheet was 1 mm, 2 mm, and 3 mm.
(3) Photocurrent measurement Using each working electrode with different adsorption and immobilization concentration prepared in (1) above and each gel sheet with different thickness produced in (2) above, photocurrent was measured in the same manner as in Example A1. It was measured.

結果を図28に示す。図28に示されるように、1mm〜3mmのゲルシート厚さの全域にわたって、光電流値への影響はほとんど認められなかった。したがって、十分な強度を得る観点からゲルシート厚さを大きくしても、光電流値検出への悪影響は無いことが推察される。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 28, almost no influence on the photocurrent value was observed over the entire range of the gel sheet thickness of 1 mm to 3 mm. Therefore, it is presumed that there is no adverse effect on photocurrent value detection even if the gel sheet thickness is increased from the viewpoint of obtaining sufficient strength.

例A4:ゲルシートの作製方法の検討
電解質およびゲル化剤(アガロース)を水に加えて加熱溶解してゲルを作製した場合(以下、混合調製という)と、ゲル化剤のみでゲルを形成した後に電解質溶液中に浸漬させてゲル中に電解質を分散させた場合(以下、浸漬調製という)とにおける、光電流測定への影響を検討した。具体的には、混合調製にあっては、例A1と同様にして厚さ1mmのゲルシートを作製し、適当な大きさに裁断した。一方、浸漬調製にあっては、電解質を使用しないこと以外は例1と同様して厚さ1mmのゲルシートを作製し、適当な大きさに裁断した後に、0.2MのNPrI溶液中にゲルシートを一晩、室温で浸漬させた。続いてこのゲルシートを溶液から取り出した後、付着した残余還元剤溶液を純水で洗い流した後、水気を切った。各ゲルシートを、作用電極と対電極間に挟み込み、例A1(3)と同様にして光電流測定を行った。また、ローダミン標識ssDNA濃度が0nM、および10nMの各溶液を用いて作製した作用電極も作製して上記同様に光電流測定を行った。
Example A4: Examination of gel sheet preparation method When an electrolyte and a gelling agent (agarose) are added to water and dissolved by heating to prepare a gel (hereinafter referred to as mixed preparation), and after the gel is formed with only the gelling agent The influence on the photocurrent measurement when the electrolyte was dispersed in the gel by immersing it in the electrolyte solution (hereinafter referred to as immersion preparation) was examined. Specifically, in mixing preparation, a gel sheet having a thickness of 1 mm was prepared in the same manner as in Example A1, and cut into an appropriate size. On the other hand, in the case of immersion preparation, a gel sheet having a thickness of 1 mm was prepared in the same manner as in Example 1 except that no electrolyte was used, and the gel sheet was cut into an appropriate size and then placed in a 0.2M NPr 4 I solution. The gel sheet was immersed overnight at room temperature. Subsequently, the gel sheet was taken out of the solution, and the residual reducing agent solution adhering thereto was washed away with pure water, and then drained. Each gel sheet was sandwiched between the working electrode and the counter electrode, and photocurrent measurement was performed in the same manner as in Example A1 (3). In addition, working electrodes prepared using solutions with rhodamine-labeled ssDNA concentrations of 0 nM and 10 nM were also prepared, and photocurrent measurement was performed in the same manner as described above.

結果を図29に示す。図29に示されるように、浸漬調製により作製したゲルシートも、混合調製により作製したゲルシートと同程度の光電流が検出される、すなわち同様の性能が得られることが分かる。したがって、電解質とゲル化剤との組合せが混合調製に適さない場合(例えばポリアクリルアミドゲルとNPrIの組合せなどのように加熱溶解させて固化させることが困難な場合)であっても、ゲル化させた後に含浸させる浸漬調製によればゲルシートを容易に作製することができる。 The results are shown in FIG. As shown in FIG. 29, it can be seen that the gel sheet prepared by the immersion preparation can detect the same level of photocurrent as the gel sheet prepared by the mixing preparation, that is, the same performance can be obtained. Therefore, even when the combination of the electrolyte and the gelling agent is not suitable for mixing preparation (for example, when it is difficult to solidify by heating such as a combination of polyacrylamide gel and NPr 4 I), the gel According to the dip preparation for impregnation after the formation, the gel sheet can be easily produced.

例A5:ゲルシートのゲル強度の検討
(1)電解質を含まないゲルシートの作製
電解質を使用せず、かつアガロースの最終濃度を0.1%、0.5%、0.8%、1%、2%、4%、8%、15%としたこと以外は、例A1と同様にしてゲルシートを作製した。
(2)ゲルシートの強度測定
得られたゲルシートのゲル強度(g/cm)を「レオメーターCR200D」(サン科学社製)のMODE−2により測定した。図30にこの「レオメーターCR200D」の概略図を示す。図30に示されるように、この測定装置は、テーブル281と、棒状アダプター282とを備えている。使用した棒状アダプター282は、アクリル樹脂製の、サン科学社製アダプターNO.25−15mmであり、ゲルシートと接触する面の直径が15mmである。図31に示されるように、この測定においては、テーブル281上に形状が30mm×30mm、厚さ1mmのゲルシートを設置し、棒状アダプター282を100mm/minの速度で0.8mmの深さに進入させてゲルを圧縮し、その際にかかる最大荷重を測定した(荷重はHOLDに設定)。その際、ゲルシートから棒状アダプターがはみ出さないようにゲルシートを設置した。この測定を、ゲルシートを交換して3回ずつ行い、その平均を表面積あたりの荷重に換算したものをゲル強度(g/cm)とした
Example A5: Examination of gel strength of gel sheet (1) Preparation of gel sheet containing no electrolyte No electrolyte is used and the final concentration of agarose is 0.1%, 0.5%, 0.8%, 1%, 2 %, 4%, 8%, and 15%, and a gel sheet was prepared in the same manner as in Example A1.
(2) Strength measurement of gel sheet The gel strength (g / cm 2 ) of the obtained gel sheet was measured by MODE-2 of “Rheometer CR200D” (manufactured by Sun Kagaku Co., Ltd.). FIG. 30 shows a schematic view of the “rheometer CR200D”. As shown in FIG. 30, this measuring apparatus includes a table 281 and a rod-shaped adapter 282. The rod-shaped adapter 282 used was an adapter NO. The diameter of the surface that contacts the gel sheet is 15 mm. As shown in FIG. 31, in this measurement, a gel sheet having a shape of 30 mm × 30 mm and a thickness of 1 mm is placed on a table 281 and the rod-shaped adapter 282 enters a depth of 0.8 mm at a speed of 100 mm / min. The gel was compressed and the maximum load applied at that time was measured (the load was set to HOLD). At that time, the gel sheet was installed so that the rod-shaped adapter did not protrude from the gel sheet. This measurement was performed three times by exchanging the gel sheet, and the average was converted to the load per surface area to obtain the gel strength (g / cm 2 ).

結果を図32に示す。図32に示されるように、アガロース添加量が多いほど、ゲル強度が増大することがわかる。また、アガロース濃度が0.1%の時はゲル化しなかったが、アガロース濃度が0.5%の場合には単独で取り扱うことが可能なゲルシートが得られ、その際のゲル強度は169.9g/cmであった。以上のことから、単独で取り扱うことが可能なゲルシートを形成するには、ゲル強度が少なくとも100g/cm以上であることが望ましい。 The results are shown in FIG. As shown in FIG. 32, it can be seen that the gel strength increases as the added amount of agarose increases. In addition, gelation did not occur when the agarose concentration was 0.1%, but when the agarose concentration was 0.5%, a gel sheet that could be handled independently was obtained, and the gel strength at that time was 169.9 g. / Cm 2 . From the above, in order to form a gel sheet that can be handled alone, it is desirable that the gel strength is at least 100 g / cm 2 or more.

例A6:ポリアクリルアミドを用いたゲルシート
7.5%ポリアクリルアミドゲル(厚さ1mm)を適当な大きさに裁断し、0.2M NPrI溶液に室温で一晩浸漬して、還元剤を含浸させた。純水で残余の還元剤溶液を洗い流し、水気を切った後に、例A1と同様にして光電流を測定した。また、参考のため、同じ厚さのゲルシートを1重量%アガロースを用いて作製し、同様に0.2M NPrI溶液に室温で一晩浸漬して、還元剤を含浸させて使用し、例A1と同様にして光電流の測定を行った。色素標識DNA固定化作用電極の作製は例A1と同様にして行い、ローダミン標識ssDNA濃度が0nM、および10nMの各溶液を用いて作製した作用電極も作製して上記同様に光電流測定を行った。
Example A6: Gel sheet using polyacrylamide A 7.5% polyacrylamide gel (thickness 1 mm) was cut into an appropriate size and immersed in a 0.2M NPr 4 I solution at room temperature overnight to impregnate with a reducing agent. I let you. After the remaining reducing agent solution was washed away with pure water and drained, the photocurrent was measured in the same manner as in Example A1. For reference, a gel sheet of the same thickness was prepared using 1% by weight agarose, and similarly immersed in a 0.2M NPr 4 I solution overnight at room temperature and impregnated with a reducing agent. Photocurrent was measured in the same manner as A1. A dye-labeled DNA-immobilized working electrode was prepared in the same manner as in Example A1, and working electrodes prepared using solutions with rhodamine-labeled ssDNA concentrations of 0 nM and 10 nM were also prepared, and photocurrent measurement was performed as described above. .

結果を図33に示す。図33に示されるように、アクリルアミドを用いたゲルシートにあっては、アガロースを用いたゲルシートと同程度の光電流が測定された。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 33, in the gel sheet using acrylamide, a photocurrent comparable to that of the gel sheet using agarose was measured.

例A7:各種電解質の検討
各種電解質を用いて光電流測定を行った。具体的には、ゲル化剤として1重量%アガロースを用い、各還元剤の濃度を0.2Mに固定して、ゲルシートを作製した。電解質としては、NaI、KI、CaI、LiI、NHI、テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)、チオ硫酸ナトリウム(Na)および亜硫酸ナトリウム(NaSO)を用いた。アガロースと電解質を水に加え、例A1と同様にオートクレーブにして加熱溶解させたものを、室温で放冷して固化させて、適当な大きさに裁断してゲルシートを作製した。光電流の測定は例A1と同様にして行った。色素標識DNA固定化作用電極の作製は例A1と同様にして行い、ローダミン標識ssDNA濃度が0nM、および10nMの各溶液を用いて作製した作用電極も作製して上記同様に光電流測定を行った。
Example A7: Examination of various electrolytes Photocurrent measurement was performed using various electrolytes. Specifically, 1% by weight agarose was used as a gelling agent, and the concentration of each reducing agent was fixed at 0.2 M to prepare a gel sheet. As the electrolyte, use NaI, KI, CaI 2, LiI , NH 4 I, tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3) and sodium sulfite (Na 2 SO 3) It was. Agarose and an electrolyte were added to water, and the mixture obtained by heating and dissolving in an autoclave in the same manner as in Example A1 was allowed to cool at room temperature, solidified, and cut into an appropriate size to prepare a gel sheet. The photocurrent was measured in the same manner as in Example A1. A dye-labeled DNA-immobilized working electrode was prepared in the same manner as in Example A1, and working electrodes prepared using solutions with rhodamine-labeled ssDNA concentrations of 0 nM and 10 nM were also prepared, and photocurrent measurement was performed as described above. .

結果を図34に示す。検討したいずれの還元剤でも、ssDNA固定化量に依存して光電柱の増加が認められ、使用可能であることが明らかになった。   The results are shown in FIG. In any of the reducing agents studied, an increase in the number of photopillars was observed depending on the amount of ssDNA immobilized, and it was revealed that they can be used.

例A8:一塩基多型(SNPs)検出
本例では、p53遺伝子の一塩基多型の検出にゲルシートを応用した。作用電極側に完全一致プローブ、一塩基変異鎖プローブ、および完全不一致プローブを固定化した。それぞれの塩基配列は下記の通りとした。
完全一致(PM)プローブ: 5’−NH2−AGGATGGGCCTCAGGTTCATGCCGC−3’(配列番号1)
一塩基変異鎖(SNP)プローブ: 5’−NH2−AGGATGGGCCTCCGGTTCATGCCGC−3’(配列番号2)
完全不一致(MM)プローブ: 5’−NH2−GCGGCATGAACCGGAGGCCCATCCT−3’(配列番号3)
Example A8: Single nucleotide polymorphism (SNPs) detection In this example, a gel sheet was applied to detect a single nucleotide polymorphism of the p53 gene. A perfect match probe, a single nucleotide variant probe, and a perfect mismatch probe were immobilized on the working electrode side. Each base sequence was as follows.
Perfect match (PM) probe: 5'-NH2-AGGATGGGCCTCCAGGTTCATGCCCGC-3 '(SEQ ID NO: 1)
Single nucleotide variant (SNP) probe: 5'-NH2-AGGATGGGCCCTCCGGTTCATGCCCGC-3 '(SEQ ID NO: 2)
Complete mismatch (MM) probe: 5'-NH2-GCGGCATGAACCGGAGGCCCCATCT-3 '(SEQ ID NO: 3)

これらのプローブとハイブリダイゼーションさせるターゲットDNAの塩基配列は下記の通りとした。
ターゲットDNA: 5’−ローダミン−GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT−3’(配列番号4)
The base sequence of the target DNA to be hybridized with these probes was as follows.
Target DNA: 5'-Rhodamine-GCGGCATGAACCTGAGGCCCCATCT-3 '(SEQ ID NO: 4)

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

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

その後、ターゲットDNAを含む5×SSC、0.5%SDS溶液を、プローブを固定した電極にのせてカバーガラスで密閉した状態で37℃で10時間保温した。その後、電極をラックに立て、63℃の0.2×SSC、0.2%SDS溶液5Lを入れた水槽中に1分間浸漬させた後、水で2回すすぎ電極を乾燥させた。   Thereafter, 5 × SSC, 0.5% SDS solution containing the target DNA was placed on the electrode on which the probe was fixed and sealed with a cover glass, and kept at 37 ° C. for 10 hours. Thereafter, the electrode was placed on a rack, immersed in a water bath containing 5 L of 0.2 × SSC, 0.2% SDS solution at 63 ° C. for 1 minute, and then rinsed twice with water.

こうして得られた作用電極を測定セルに組み込み、測定セル上に光源自動移動用XYステージを取り付けた。セル部分の構成はゲルシートを用いる場合は作用電極と白金対電極とを対向させ、両電極間に接触による短絡を防止しゲルシートを挟み込んだ。電解液を用いる場合は作用電極と白金対電極とを対向させ、両電極間に接触による短絡を防止し、電解液を充填するための空間を作り出すことを目的として、膜厚が500μmのシリコンシートを挿入した。シリコンシートには全スポットが入る十分大きい穴が空いており、ここに送液された電解液が溜まり、作用電極上に固定化されたDNAが接触する構造になっている。作用電極、対電極共に、電気的に接しているスプリングプローブを介して高感度な電流計に接続した。   The working electrode thus obtained was incorporated into a measurement cell, and an XY stage for automatic light source movement was mounted on the measurement cell. In the case of using a gel sheet, the cell portion was configured such that the working electrode and the platinum counter electrode were opposed to each other to prevent a short circuit due to contact between both electrodes and sandwich the gel sheet. When using an electrolyte, a silicon sheet with a film thickness of 500 μm is used for the purpose of creating a space for filling the electrolyte by preventing the short circuit due to contact between the working electrode and the platinum counter electrode. Inserted. The silicon sheet has a sufficiently large hole for all the spots to enter, and the electrolyte solution sent here accumulates, so that the DNA immobilized on the working electrode comes into contact. Both the working electrode and the counter electrode were connected to a highly sensitive ammeter via a spring probe in electrical contact.

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

ターゲットDNA濃度が1μMの場合の結果を図35に、ターゲットDNA濃度が100nMの場合の結果を図36に示す。図35および36に示されるように、ターゲット濃度が1μMの場合には電解液およびゲルシートのいずれの形態であっても一塩基多型(SNPs)を光電流値の差として検出することができたが、100nMの場合にはSNPsを光電流値の差として検出できたのはゲルシートの形態だけであった。   FIG. 35 shows the result when the target DNA concentration is 1 μM, and FIG. 36 shows the result when the target DNA concentration is 100 nM. As shown in FIGS. 35 and 36, when the target concentration was 1 μM, single nucleotide polymorphisms (SNPs) could be detected as a difference in photocurrent values regardless of whether the electrolyte solution or the gel sheet was used. However, in the case of 100 nM, it was only the form of the gel sheet that could detect SNPs as a difference in photocurrent value.

例B1:電解質含有吸水性シートを用いた光電流測定
(1)色素標識DNA固定化作用電極の作製
作用電極用のガラス基材として、フッ素をドープした酸化スズ(F-SnO2:FTO)コートガラス(エイアイ特殊硝子社製、U膜、シート抵抗:12Ω/□、形状:50mm×26mm)を用意した。このガラス基材をアセトン中で15分間、続いて超純水中で15分間超音波洗浄を施して、汚れおよび残存有機物の除去を行った。このガラス基材を5Mの水酸化ナトリウム水溶液中で15分間振盪させた。その後、水酸化ナトリウムの除去のために超純水中での5分間の振盪を水を入れ替えて3回行った。ガラス基材を取り出して空気を吹き付けて残水を飛散させた後、ガラス基材を無水メタノールに浸漬させて脱水した。
Example B1: Photocurrent measurement using electrolyte-containing water-absorbent sheet (1) Preparation of dye-labeled DNA-immobilized working electrode Fluorine-doped tin oxide (F-SnO2: FTO) coated glass as a glass substrate for the working electrode (Manufactured by AI Special Glass Co., Ltd., U film, sheet resistance: 12Ω / □, shape: 50 mm × 26 mm) was prepared. This glass substrate was subjected to ultrasonic cleaning in acetone for 15 minutes and then in ultrapure water for 15 minutes to remove dirt and residual organic matter. The glass substrate was shaken in 5M aqueous sodium hydroxide solution for 15 minutes. Then, for removal of sodium hydroxide, shaking for 5 minutes in ultrapure water was performed 3 times with the water changed. After the glass substrate was taken out and air was blown to scatter the remaining water, the glass substrate was immersed in anhydrous methanol for dehydration.

95%メタノール5%超純水を溶媒として、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を2vol%となるように加え、室温下で5分間の攪拌を行って、カップリング処理用の溶液を調製した。このカップリング処理用溶液に上記ガラス基材を浸漬させ、ゆっくりと15分間振盪させた。次いで、ガラス基材を取り出し、メタノール中で10回ほど振盪させて余剰なカップリング処理用溶液を除く操作を、メタノールを3回換えて行った。その後、ガラス基材を110℃で30分間保持してカップリング剤をガラス基材に結合させた。ガラス基材を室温下で冷却した後、直径3mmの大きさの開口部が9スポット形成された粘着性シール(厚さ:0.5mm)を載置して密着させた。続いて、100 nMに濃度調整した5’末端ローダミン標識ssDNA(25mer)と、100 nMに濃度調整した非標識ssDNA(24mer)を95℃で10分間保持した後、直ちに氷上に移して10分間保持してDNAを変性させた。この変性DNAを先に用意したガラス上のシールの9開口部にそれぞれ5μlずつ充填し、95℃で10分保持して溶媒を蒸発させた。その後、UVクロスリンカー(UVP社CL-1000型)で120mJの紫外光を照射して、標識ssDNAをガラス基材に固定化した。シールをガラス基材から剥がし、ガラス基材を0.2%SDS溶液中で15分間×3回振盪させ、超純水を3回入れ替えて濯いだ。このガラス基材を沸騰水に2分間浸漬させて取り出した後、空気を吹き付けて残水を飛散させた。続いて、ガラス基材を4℃の無水エタノールに1分間浸漬させて脱水し、空気を吹き付けて残留エタノールを飛散させた。こうして、色素標識DNA固定化作用電極を得た。ここで使用したプローブDNAの塩基配列は下記の通りである。
5’末端ローダミン標識ssDNA(プローブ1):5'-Rho-GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT-3'(配列番号5)
非標識ssDNA(プローブ2):5'-TTGAGCAAGTTCAGCCTGGTTAAG-3'(配列番号6)
Using 95% methanol and 5% ultrapure water as a solvent, add 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) to 2vol% and stir at room temperature for 5 minutes to prepare a solution for coupling treatment did. The glass substrate was immersed in this coupling treatment solution and slowly shaken for 15 minutes. Subsequently, the glass substrate was taken out and shaken in methanol about 10 times to remove excess coupling solution, and the methanol was changed 3 times. Thereafter, the glass substrate was held at 110 ° C. for 30 minutes to bond the coupling agent to the glass substrate. After the glass substrate was cooled at room temperature, an adhesive seal (thickness: 0.5 mm) having 9 spots of openings with a diameter of 3 mm was placed and brought into close contact therewith. Subsequently, 5′-end rhodamine-labeled ssDNA (25mer) adjusted to 100 nM and unlabeled ssDNA (24mer) adjusted to 100 nM were held at 95 ° C. for 10 minutes, then immediately transferred to ice and held for 10 minutes. Then, the DNA was denatured. The denatured DNA was filled in 5 μl each in 9 openings of the seal on the glass prepared previously, and kept at 95 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent. Then, 120 mJ ultraviolet light was irradiated with a UV crosslinker (UVP CL-1000 type) to immobilize the labeled ssDNA on the glass substrate. The seal was peeled off from the glass substrate, and the glass substrate was shaken in a 0.2% SDS solution for 15 minutes × 3 times and rinsed with three changes of ultrapure water. The glass substrate was immersed in boiling water for 2 minutes and taken out, and then air was blown to scatter the remaining water. Subsequently, the glass substrate was immersed in absolute ethanol at 4 ° C. for 1 minute for dehydration, and air was blown to disperse residual ethanol. Thus, a dye-labeled DNA-immobilized working electrode was obtained. The base sequence of the probe DNA used here is as follows.
5 'terminal rhodamine labeled ssDNA (probe 1): 5'-Rho-GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT-3' (SEQ ID NO: 5)
Unlabeled ssDNA (probe 2): 5′-TTGAGCAAGTTCAGCCTGGTTAAG-3 ′ (SEQ ID NO: 6)

(2)電解質含有吸収性シートの作製
0.2M、0.4M、および0.6Mのテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)を含む水溶液を調製した。この水溶液に26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(CB-13A;アトー株式会社)を浸漬させて、軽く水切りをし、電解質含有吸収性シートを得た。
(2) Preparation of electrolyte-containing absorbent sheet An aqueous solution containing 0.2 M, 0.4 M, and 0.6 M tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) was prepared. A 0.9 mm thick blotting filter paper (CB-13A; Ato Co., Ltd.) cut to 26 mm × 20 mm was immersed in this aqueous solution, and lightly drained to obtain an electrolyte-containing absorbent sheet.

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

結果を図37に示す。図37に示されるように、テトラプロピルアンモニウムヨージドの濃度に依存して光電流の増加が認められたが、いずれの濃度のテトラプロピルアンモニウムヨージドおいても測定に使用可能であることが明らかになった。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 37, an increase in photocurrent was observed depending on the concentration of tetrapropylammonium iodide, but it is clear that any concentration of tetrapropylammonium iodide can be used for measurement. Became.

例B2:各種電解質の検討
各種電解質を用いて光電流測定を行った。具体的には、吸水性基材としてろ紙を用い、各還元剤の濃度を0.2Mに固定して、電解質含有吸収性シートを作製した。電解質としては、NaI、KI、CaI、LiI、NHI、テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)、チオ硫酸ナトリウム(Na)および亜硫酸ナトリウム(NaSO)を用いた。これらの各種電解質と水を含む電解液を作製し、26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(CB-13A;アトー株式会社)を浸漬させて、軽く水切りをし、電解質含有吸収性シートを得た。光電流の測定は例B1と同様にして行った。色素標識DNA固定化作用電極の作製は例B1と同様にして行い、ローダミン標識ssDNA濃度が10nM、およびローダミン非標識ssDNA濃度100nMの各溶液を用いて作製した作用電極も作製して上記同様に光電流測定を行った。
Example B2: Examination of various electrolytes Photocurrent measurement was performed using various electrolytes. Specifically, filter paper was used as the water-absorbing substrate, and the concentration of each reducing agent was fixed to 0.2 M, to prepare an electrolyte-containing absorbent sheet. As the electrolyte, use NaI, KI, CaI 2, LiI , NH 4 I, tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3) and sodium sulfite (Na 2 SO 3) It was. Prepare electrolytes containing these various electrolytes and water, immerse 0.9mm thick blotting filter paper (CB-13A; Ato Co., Ltd.) cut into 26mm x 20mm, drain lightly, and absorb electrolyte Sex sheet was obtained. The photocurrent was measured in the same manner as in Example B1. The dye-labeled DNA-immobilized working electrode was prepared in the same manner as in Example B1. Working electrodes prepared using solutions with a rhodamine-labeled ssDNA concentration of 10 nM and a rhodamine-unlabeled ssDNA concentration of 100 nM were also prepared, and light was applied as described above. Current measurement was performed.

結果を図38に示す。図38に示されるように、検討したいずれの電解質でも、ssDNA固定化量に依存して光電流の増加が認められ、測定に使用可能であることが明らかになった。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 38, any of the studied electrolytes showed an increase in photocurrent depending on the amount of immobilized ssDNA, and it was revealed that it can be used for measurement.

例B3:電解質含有吸収性シートの厚さの影響
(1)色素標識DNA固定化作用電極の作製
固定化するssDNA濃度を100nMと1μMの2濃度としたこと以外は例B1(1)と同様にして、色素標識DNA固定化作用電極を作製した。
(2)電解質含有吸収性シートの作製
0.2Mの濃度のテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPr4I)と水により電解液を作製し、厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(CB-13A;アトー株式会社)を1枚、2枚重ね、3枚重ねし、それぞれ電解液に浸漬させて電解質含有吸収性シートを作製した。
(3)光電流測定
上記(1)で作製した固定化濃度の異なるスポットを有する作用電極と、上記(2)で作製した厚さの異なる各電解質含有吸収性シートを用いて、例B1と同様にして光電流を測定した。
Example B3: Effect of thickness of electrolyte-containing absorbent sheet (1) Preparation of dye-labeled DNA immobilization working electrode The same as Example B1 (1) except that the concentration of ssDNA to be immobilized was changed to two concentrations of 100 nM and 1 μM. Thus, a dye-labeled DNA-immobilized working electrode was prepared.
(2) Preparation of electrolyte-containing absorbent sheet
Prepare an electrolyte solution with tetrapropylammonium iodide (NPr4I) at a concentration of 0.2 M and water, and stack one, two, and three sheets of 0.9 mm thick blotting filter paper (CB-13A; Ato Co., Ltd.) And each was immersed in electrolyte solution and the electrolyte containing absorptive sheet was produced.
(3) Photocurrent measurement Similar to Example B1, using the working electrode having spots with different immobilization concentrations prepared in (1) above and the electrolyte-containing absorbent sheets having different thicknesses prepared in (2) above. The photocurrent was measured.

結果を図39に示す。図39に示されるように、0.9mm〜2.7mmの電解質含有吸収性シート厚さの全域にわたって、光電流値への影響はほとんど認められなかった。したがって、十分な強度を得る観点から電解質含有吸収性シート厚さを厚くしても、光電流値検出への悪影響は無いことが推察される。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 39, almost no influence on the photocurrent value was observed over the entire thickness of the electrolyte-containing absorbent sheet of 0.9 mm to 2.7 mm. Therefore, it is presumed that there is no adverse effect on the detection of the photocurrent value even if the electrolyte-containing absorbent sheet thickness is increased from the viewpoint of obtaining sufficient strength.

例B4:各吸収性基材の検討
吸水性基材として、厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(CB-13A;アトー株式会社)、フェルト(厚さ:1mm、密度:0.00049g/mm3)、ボール紙(厚さ:0.5mm、密度:0.00071g/mm3)、ガラス繊維ろ紙(GF/D;Whatman:厚さ:0.68mm)、パルプ繊維及び合成繊維を含むコート紙(厚さ:0.14mm、密度:0.00111g/mm3)、弗素樹脂を主に含んでなるメンブレンフィルター(JCWP09025;MILLIPORE:厚さ:0.1mm)を用いた以外は例B1と同様にして光電流の測定を行った。色素標識DNA固定化作用電極の作製は例B1と同様にして行い、ローダミン標識ssDNA濃度が100nM、および1μMの各溶液と、非標識ssDNA濃度が100nMを用いて作製した作用電極も作製して例B1同様に光電流測定を行った。電解液は0.2Mのテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)を含む水溶液を用いた。
Example B4: Examination of each absorbent substrate As a water-absorbent substrate, 0.9 mm thick blotting filter paper (CB-13A; Ato Co., Ltd.), felt (thickness: 1 mm, density: 0.00049 g / mm 3 ), Cardboard (thickness: 0.5 mm, density: 0.00071 g / mm 3 ), glass fiber filter paper (GF / D; Whatman: thickness: 0.68 mm), coated paper containing pulp fibers and synthetic fibers (thickness: 0.14 mm) , Density: 0.00111 g / mm 3 ), and photocurrent was measured in the same manner as in Example B1, except that a membrane filter mainly containing a fluorine resin (JCWP09025; MILLIPORE: thickness: 0.1 mm) was used. The dye-labeled DNA-immobilized working electrode was prepared in the same manner as in Example B1, and a working electrode prepared using each solution with rhodamine-labeled ssDNA concentrations of 100 nM and 1 μM and an unlabeled ssDNA concentration of 100 nM was also prepared. Photocurrent was measured in the same manner as B1. As the electrolytic solution, an aqueous solution containing 0.2 M tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) was used.

結果を図40に示す。図40に示されるように、すべての電解質含有吸水性シートにおいて、ssDNA固定化量に依存して光電流の増加が認められ、使用可能であることが明らかになった。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 40, in all the electrolyte-containing water-absorbent sheets, an increase in photocurrent was recognized depending on the amount of immobilized ssDNA, and it was revealed that the electrolyte can be used.

例B5:電解質含有吸収性シートの含水率の検討
(1)含水率の測定
まず、26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(CB-13A;アトー株式会社)に0.4Mのテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)を含む水溶液を500μl滴下し、ろ紙を完全に電解液に浸した。こうして、電解液が含浸されたろ紙を6枚作製した。次に、各含浸されたろ紙を0時間、0.25時間、0.5時間、1時間、1.25時間、1.5時間、それぞれ50℃で乾燥させた。乾燥後のろ紙の重量を測定し、テトラプロピルアンモニウムヨージドの重量を除いた後、1mm3 辺りの含水量を計算した。その後、(1mm3 辺りの含水量)/(ろ紙密度)の割合を計算し電解質含有吸収性シートの含水率とした。なおブロッティング用ろ紙の密度は0.00049g/mm3である。
(2)光電流測定
(1)で作製した各含水率の電解質含有吸収性シートにより例B1と同様にして光電流を検出した。
Example B5: Examination of Moisture Content of Electrolyte-Containing Absorbent Sheet (1) Measurement of Moisture Content First, 0.4M was added to a filter paper for blotting (CB-13A; Ato Co., Ltd.) with a thickness of 0.9mm cut into 26mm x 20mm. 500 μl of an aqueous solution containing tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) was dropped, and the filter paper was completely immersed in the electrolytic solution. In this way, six filter papers impregnated with the electrolyte were prepared. Next, each impregnated filter paper was dried at 50 ° C. for 0 hour, 0.25 hour, 0.5 hour, 1 hour, 1.25 hour, and 1.5 hour, respectively. The weight of the filter paper after drying was measured, and after removing the weight of tetrapropylammonium iodide, the water content around 1 mm 3 was calculated. Thereafter, the ratio of (water content around 1 mm 3 ) / (filter paper density) was calculated and used as the water content of the electrolyte-containing absorbent sheet. The density of the blotting filter paper is 0.00049 g / mm 3 .
(2) Photocurrent measurement The photocurrent was detected in the same manner as in Example B1 using the electrolyte-containing absorbent sheet having each moisture content prepared in (1).

結果を図41に示す。図41に示されるように、電解質含有吸収性シートの含水率が高いほど、光電流が高いことがわかる。また、含水率が2.2%の時は光電流を検出できなかったが、含水率が25.3%の時には光電流が検出できた。以上のことから、光電流が検出可能な電解質含有吸収性シートは、含水率が少なくとも20%以上であることが望ましい。   The results are shown in FIG. As FIG. 41 shows, it turns out that a photocurrent is so high that the moisture content of an electrolyte containing absorptive sheet is high. Photocurrent could not be detected when the water content was 2.2%, but photocurrent could be detected when the water content was 25.3%. From the above, it is desirable that the electrolyte-containing absorbent sheet capable of detecting photocurrent has a water content of at least 20%.

例B6:各種電解質を用いた一塩基多型(SNPs)検出
本例では、p53遺伝子の一塩基多型の検出に電解質含有吸収性シートを応用した。作用電極側に完全一致プローブ、一塩基変異鎖プローブ、および完全不一致プローブを固定化した。それぞれの塩基配列は下記の通りとした。
完全一致(PM)プローブ: 5'-AGGATGGGCCTCAGGTTCATGCCGC-3'(配列番号1)一塩基変異鎖(SNP)プローブ: 5'-AGGATGGGCCTCCGGTTCATGCCGC-3'(配列番号2)
完全不一致(MM)プローブ: 5'-GCGGCATGAACCGGAGGCCCATCCT-3'(配列番号3)
Example B6: Single nucleotide polymorphism (SNPs) detection using various electrolytes In this example, an electrolyte-containing absorbent sheet was applied to detect a single nucleotide polymorphism of the p53 gene. A perfect match probe, a single nucleotide variant probe, and a perfect mismatch probe were immobilized on the working electrode side. Each base sequence was as follows.
Perfect match (PM) probe: 5'-AGGATGGGCCTCAGGTTCATGCCGC-3 '(SEQ ID NO: 1) Single nucleotide variant (SNP) probe: 5'-AGGATGGGCCTCCGGTTCATGCCGC-3' (SEQ ID NO: 2)
Complete mismatch (MM) probe: 5'-GCGGCATGAACCGGAGGCCCATCCT-3 '(SEQ ID NO: 3)

これらのプローブとハイブリダイゼーションさせるターゲットDNAの塩基配列は下記の通りとした。
ターゲットDNA: 5'-ローダミン-GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT-3'(配列番号4)
The base sequence of the target DNA to be hybridized with these probes was as follows.
Target DNA: 5'-Rhodamine-GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT-3 '(SEQ ID NO: 4)

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

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

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

こうして得られた作用電極と電解質含有吸収性シートを測定セルに組み込み、測定セル上に光源自動移動用XYステージを取り付けた。セル部分の構成は作用電極と白金対電極とを対向させ、両電極間に接触による短絡を防止し、作用電極、対電極共に、電気的に接しているスプリングプローブを介して高感度な電流計に接続した。電解質含有吸収性シートは吸水性基材としてろ紙を用い、各還元剤の濃度を0.4Mに固定して、電解質含有吸収性シートを作製した。電解質としてはテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)、チオ硫酸ナトリウム(Na2S2O3)および亜硫酸ナトリウム(NaSO)を用いた。作製方法は各種電解質と水を含む電解液を作製し、26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのブロッティング用ろ紙(例B1と同様)を浸漬させて、軽く水切りをし、電解質含有吸収性シートを得た。 The working electrode and the electrolyte-containing absorbent sheet thus obtained were assembled in a measurement cell, and an XY stage for automatic light source movement was attached on the measurement cell. The structure of the cell part is a highly sensitive ammeter through a spring probe in which the working electrode and the platinum counter electrode are opposed to each other to prevent a short circuit due to contact between both electrodes and the working electrode and the counter electrode are in electrical contact with each other. Connected to. The electrolyte containing absorptive sheet used the filter paper as a water absorptive base material, and fixed the density | concentration of each reducing agent to 0.4M, and produced the electrolyte containing absorptive sheet. Tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) were used as the electrolyte. The manufacturing method is to prepare electrolytes containing various electrolytes and water, soak a 0.9mm thick blotting filter paper (same as in Example B1) cut into 26mm x 20mm, drain lightly, and electrolyte-containing absorbent sheet Got.

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

結果を図42に示す。結果よりいずれの電解質を用いた場合であっても一塩基多型(SNPs)を光電流値の差として検出することができた。   The results are shown in FIG. From the results, it was possible to detect single nucleotide polymorphisms (SNPs) as a difference in photocurrent values regardless of which electrolyte was used.

例B7:乾燥させた電解質含有吸収性シートを用いた一塩基多型(SNPs)検出
電解質含有吸収性シートを作製後、50℃で2時間乾燥させて、作用電極、乾燥させた電解質含有吸収性シートを測定セルに組み込んだ後に300μlの水を光電流検出直前に電解質含有吸収性シートに滴下したこと以外は例B6と同様にして、光電流を検出した(乾燥型)。比較として、例B6と同様に光電流検出直前に吸水性基材を電解液に浸漬させて作製した電解質含有吸収性シートを用いた(浸漬型)。
Example B7: Single nucleotide polymorphism (SNPs) detection using dried electrolyte-containing absorbent sheet After preparing an electrolyte-containing absorbent sheet, it was dried at 50 ° C. for 2 hours to obtain a working electrode and dried electrolyte-containing absorbent. Photocurrent was detected in the same manner as in Example B6 except that 300 μl of water was dropped onto the electrolyte-containing absorbent sheet immediately before photocurrent detection after the sheet was incorporated into the measurement cell (dry type). For comparison, an electrolyte-containing absorbent sheet prepared by immersing a water-absorbing substrate in an electrolyte just before photocurrent detection was used in the same manner as in Example B6 (immersion type).

結果を図43に示す。結果より乾燥させた電解質含有吸収性シートを用いた場合であっても一塩基多型(SNPs)を光電流値の差として検出することができた。   The results are shown in FIG. Even when the electrolyte-containing absorbent sheet dried from the results was used, single nucleotide polymorphisms (SNPs) could be detected as a difference in photocurrent values.

例B8:水系電解液と電解質含有吸収性シートの比較
0.4Mのテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)と水を含む電解液と、例B6と同様に光電流検出直前に吸水性基材を上記電解液に浸漬させて作製した電解質含有吸収性シートにおいてそれぞれSNPs検出を行い、水系電解液を用いた場合と電解質含有吸収性シートを用いた場合の検出精度を比較した。電解質含有吸収性シートのSNPs検出は例B6と同様に行った。水系電解液を用いたSNPs検出は電極基板の作製方法は例B6と同様にして行い、測定はフローセル型の測定用セルを用いた。図47および図48に第一の態様によるフローセル型測定用セルの断面図および分解図をそれぞれ示す。
Example B8: Comparison between aqueous electrolyte and electrolyte-containing absorbent sheet Electrolyte containing 0.4 M tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) and water, and a water-absorbing substrate just before photocurrent detection as in Example B6 SNPs were detected in each of the electrolyte-containing absorbent sheets prepared by immersing the membrane in the electrolyte solution, and the detection accuracy was compared between the case where the aqueous electrolyte solution was used and the case where the electrolyte-containing absorbent sheet was used. SNPs detection of the electrolyte-containing absorbent sheet was performed in the same manner as in Example B6. Detection of SNPs using an aqueous electrolyte was performed in the same manner as in Example B6 for preparing the electrode substrate, and a flow cell type measurement cell was used for measurement. 47 and 48 show a sectional view and an exploded view of the flow cell type measurement cell according to the first embodiment, respectively.

図44および図45に示すフローセル型の測定用セルは基板357上に対電極353が設けられ、この基板357には電解液または洗浄液の供給孔362および排出孔363が形成され、対電極353上には電解液を収容する空間354を有する絶縁スペーサ364が配置され、この絶縁スペーサ364上に作用電極352が設けられ、この作用電極352の空間354に臨む面に複数の電子受容層355が離間して形成されている。そして、対電極353と干渉しないように前記基板357を貫通して作用電極用接点358が設けられている。この作用電極用接点358により光電流の取り出しを行っている。また、前記作用電極352の上には押さえ部材359が設けられ、この押さえ部材359には前記複数の電子受容層355のそれぞれに対応した位置に貫通孔360が形成されている。この貫通孔360を介して、光源356からの光が作用電極352に照射される。そして、作用電極352および対電極353間には電流計361が接続され、光照射により系内を流れる光電流が電流計により測定される。   The flow cell type measurement cell shown in FIGS. 44 and 45 is provided with a counter electrode 353 on a substrate 357, and an electrolyte solution or cleaning solution supply hole 362 and a discharge hole 363 are formed on the substrate 357, and on the counter electrode 353. Is provided with an insulating spacer 364 having a space 354 for containing an electrolytic solution, a working electrode 352 is provided on the insulating spacer 364, and a plurality of electron-accepting layers 355 are spaced apart from the surface of the working electrode 352 facing the space 354. Is formed. A working electrode contact 358 is provided through the substrate 357 so as not to interfere with the counter electrode 353. The photocurrent is taken out by this working electrode contact 358. A pressing member 359 is provided on the working electrode 352, and through holes 360 are formed in the pressing member 359 at positions corresponding to the plurality of electron accepting layers 355. The working electrode 352 is irradiated with light from the light source 356 through the through-hole 360. An ammeter 361 is connected between the working electrode 352 and the counter electrode 353, and the photocurrent flowing through the system by light irradiation is measured by the ammeter.

結果を図46に示す。結果より電解質含有吸収性シートを用いた場合であっても水系電解液を用いた場合と同様に、精度よく一塩基多型(SNPs)を光電流値の差として検出することができた。   The results are shown in FIG. From the results, even when the electrolyte-containing absorbent sheet was used, single nucleotide polymorphisms (SNPs) could be detected as a difference in photocurrent values with high accuracy as in the case of using the aqueous electrolyte solution.

例C1:図18の装置を使用した一塩基多型(SNPs)検出
本例では、p53遺伝子の一塩基多型の検出を行った。作用電極側に完全一致プローブ、一塩基変異鎖プローブ、および完全不一致プローブを固定化した。それぞれの塩基配列は下記の通りとした。
完全一致(PM)プローブ: 5'-AGGATGGGCCTCAGGTTCATGCCGC-3'(配列番号1)
一塩基変異鎖(SNP)プローブ: 5'-AGGATGGGCCTCCGGTTCATGCCGC-3'(配列番号2)
完全不一致(MM)プローブ: 5'-GCGGCATGAACCGGAGGCCCATCCT-3'(配列番号3)
Example C1: Single nucleotide polymorphism (SNPs) detection using the apparatus of FIG. 18 In this example, single nucleotide polymorphism of the p53 gene was detected. A perfect match probe, a single nucleotide variant probe, and a perfect mismatch probe were immobilized on the working electrode side. Each base sequence was as follows.
Exact match (PM) probe: 5'-AGGATGGGCCTCAGGTTCATGCCGC-3 '(SEQ ID NO: 1)
Single nucleotide variant (SNP) probe: 5'-AGGATGGGCCTCCGGTTCATGCCGC-3 '(SEQ ID NO: 2)
Complete mismatch (MM) probe: 5'-GCGGCATGAACCGGAGGCCCATCCT-3 '(SEQ ID NO: 3)

これらのプローブとハイブリダイゼーションさせるターゲットDNAの塩基配列は下記の通りとした。
ターゲットDNA: 5'-ローダミン-GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT-3'(配列番号4)
The base sequence of the target DNA to be hybridized with these probes was as follows.
Target DNA: 5'-Rhodamine-GCGGCATGAACCTGAGGCCCATCCT-3 '(SEQ ID NO: 4)

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

95%メタノール5%超純水を溶媒として、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を2vol%となるように加え、室温下で5分間の攪拌を行って、カップリング処理用の溶液を調製した。このカップリング処理用溶液に上記ガラス基材を浸漬させ、ゆっくりと15分間振盪させた。次いで、ガラス基材を取り出し、メタノール中で10回ほど振盪させて余剰なカップリング処理用溶液を除く操作を、メタノールを3回換えて行った。その後、ガラス基材を110℃で30分間保持してカップリング剤をガラス基材に結合させた。ガラス基材を室温下で冷却した後、直径3mmの大きさの開口部が9スポット形成された粘着性シール(厚さ:0.5mm)を載置して密着させた。続いて、1μMに調製した完全一致鎖、一塩基変異鎖、完全不一致鎖のプローブDNA(25mer)を95℃で10分間保持した後、直ちに氷上に移して10分間保持してDNAを変性させた。この変性DNAを先に用意したガラス上のシールの9開口部に5μlずつ充填し、95℃で10分保持して溶媒を蒸発させた。その後、UVクロスリンカー(UVP社CL-1000型)で120mJの紫外光を照射して、プローブDNAをガラス基材に固定化した(各プローブにつき、3スポットずつ固定化)。シールをガラス基材から剥がし、ガラス基材を0.2%SDS溶液中で15分間×3回振盪させ、超純水を3回入れ替えて濯いだ。このガラス基材を沸騰水に2分間浸漬させて取り出した後、空気を吹き付けて残水を飛散させた。続いて、ガラス基材を4℃の無水エタノールに1分間浸漬させて脱水し、空気を吹き付けて残留エタノールを飛散させた。こうして、プローブDNA固定化作用電極を得た。その後、濃度を100nMに調製したターゲットDNAを含む5×SSC、0.5%SDS溶液を、プローブを固定した電極にのせてカバーガラスで密閉した状態で37℃で10時間保温した。その後、2×SSC(室温)中でカバーガラスを剥がし、電極をラックに立て、40℃に設定した2×SSC/0.2%SDS溶液中に30分間振とうさせた後、水ですすぎ電極を乾燥させた。   Using 95% methanol and 5% ultrapure water as a solvent, add 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) to 2vol% and stir at room temperature for 5 minutes to prepare a solution for coupling treatment did. The glass substrate was immersed in this coupling treatment solution and slowly shaken for 15 minutes. Subsequently, the glass substrate was taken out and shaken in methanol about 10 times to remove excess coupling solution, and the methanol was changed 3 times. Thereafter, the glass substrate was held at 110 ° C. for 30 minutes to bond the coupling agent to the glass substrate. After the glass substrate was cooled at room temperature, an adhesive seal (thickness: 0.5 mm) having 9 spots of openings with a diameter of 3 mm was placed and brought into close contact therewith. Subsequently, the probe DNA (25 mer) having a perfectly matched strand, a single nucleotide variant, and a completely mismatched strand prepared to 1 μM was held at 95 ° C. for 10 minutes, then immediately transferred to ice and held for 10 minutes to denature the DNA. . 5 μl of this denatured DNA was filled into 9 openings of the previously prepared seal on the glass and kept at 95 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent. Thereafter, UV light of 120 mJ was irradiated with a UV crosslinker (UVP CL-1000 type) to immobilize the probe DNA on the glass substrate (three spots were immobilized for each probe). The seal was peeled off from the glass substrate, and the glass substrate was shaken in a 0.2% SDS solution for 15 minutes × 3 times and rinsed with three changes of ultrapure water. The glass substrate was immersed in boiling water for 2 minutes and taken out, and then air was blown to scatter the remaining water. Subsequently, the glass substrate was immersed in absolute ethanol at 4 ° C. for 1 minute for dehydration, and air was blown to disperse residual ethanol. In this way, a probe DNA fixed working electrode was obtained. Thereafter, a 5 × SSC, 0.5% SDS solution containing the target DNA adjusted to a concentration of 100 nM was placed on the electrode on which the probe was fixed and sealed with a cover glass for 10 hours at 37 ° C. After that, the cover glass is peeled off in 2 × SSC (room temperature), the electrode is placed on a rack, shaken in a 2 × SSC / 0.2% SDS solution set at 40 ° C. for 30 minutes, and then rinsed with water to dry the electrode. I let you.

こうして得られた作用電極71を図20に示したセンサチップケース72に組み込み、センサチップ70を得た。図18および20に示す本体装置の対電極159上に電解質含有シート73を載置し、さらにその上に作用電極71の導電面、すなわちプローブDNAを固定した面が電解質含有シート73と接触するように載置した。電解質含有シートに用いる吸水性シートとしてろ紙を用いた。電解質としてはテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)を用い(濃度は0.4M)、これを水に溶解して電解液を作製し、26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのろ紙を浸漬させて、軽く水切りをし、電解質含有シートを得た。 The working electrode 71 thus obtained was assembled in the sensor chip case 72 shown in FIG. An electrolyte-containing sheet 73 is placed on the counter electrode 159 of the main body device shown in FIGS. 18 and 20, and the conductive surface of the working electrode 71, that is, the surface on which the probe DNA is fixed is in contact with the electrolyte-containing sheet 73. Placed on. Filter paper was used as a water-absorbent sheet used for the electrolyte-containing sheet. Tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) is used as the electrolyte (concentration is 0.4M). This is dissolved in water to prepare an electrolyte, and a filter paper with a thickness of 0.9mm cut into 26mm x 20mm is immersed. And drained lightly to obtain an electrolyte-containing sheet.

センサチップ上部より、XYステージに取り付けた光源を作用電極上のプローブDNA固定化スポットに順次照射した。各スポット照射時に観察される光電流を記録した。また、各スポットに対応するセンサチップの各開口部の間で一時的に停止し、作用電極に光が照射されない時間を設定する。この時観察される電流値をベース電流値とする。各スポット由来の光電流値とその直前または直後のベース電流値との差分を観察値とした。   From the upper part of the sensor chip, a light source attached to the XY stage was sequentially irradiated to the probe DNA fixed spot on the working electrode. The photocurrent observed at each spot irradiation was recorded. Moreover, it stops temporarily between each opening part of the sensor chip corresponding to each spot, and sets the time when light is not irradiated to a working electrode. The current value observed at this time is defined as a base current value. The difference between the photocurrent value derived from each spot and the base current value immediately before or after that was taken as the observed value.

結果を図47および48に示す。図47は、各スポットに照射した際に得られる光電流値の経時変化を示す。図48は、各スポット由来電流とベース電流の差分を、各プローブDNAについてまとめたものであり、平均および標準偏差(エラーバーは±1SD)を示している。図48から明らかなように、一塩基の違い(PMとSNPsで観察される電流値の差)を統計学的に有意に分別することができる。   The results are shown in FIGS. FIG. 47 shows the change over time in the photocurrent value obtained when each spot is irradiated. FIG. 48 summarizes the differences between each spot-derived current and the base current for each probe DNA, and shows the average and standard deviation (error bars are ± 1 SD). As is clear from FIG. 48, the difference between single bases (difference in current value observed between PM and SNPs) can be statistically significant.

例C2:図18の装置を使用した蛋白質(ストレプトアビジン)検出
本例は、ストレプトアビジンの検出例である。作用電極側にビオチン標識合成オリゴDNA(25塩基)を固定化した。また、対照として非標識合成オリゴDNA(25塩基)も固定化した。これらのオリゴDNAに濃度を変えてローダミン標識ストレプトアビジンを接触させ、ビオチン‐ストレプトアビジンの特異結合により、ローダミン標識ストレプトアビジンを捕捉して、ローダミン由来の光電流を検出した。
Example C2: Detection of protein (streptavidin) using the apparatus of FIG. 18 This example is a detection example of streptavidin. Biotin-labeled synthetic oligo DNA (25 bases) was immobilized on the working electrode side. As a control, unlabeled synthetic oligo DNA (25 bases) was also immobilized. Rhodamine-labeled streptavidin was brought into contact with these oligo DNAs at different concentrations, and rhodamine-labeled streptavidin was captured by specific binding of biotin-streptavidin to detect rhodamine-derived photocurrent.

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

95%メタノール5%超純水を溶媒として、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を2vol%となるように加え、室温下で5分間の攪拌を行って、カップリング処理用の溶液を調製した。このカップリング処理用溶液に上記ガラス基材を浸漬させ、ゆっくりと15分間振盪させた。次いで、ガラス基材を取り出し、メタノール中で10回ほど振盪させて余剰なカップリング処理用溶液を除く操作を、メタノールを3回換えて行った。その後、ガラス基材を110℃で30分間保持してカップリング剤をガラス基材に結合させた。ガラス基材を室温下で冷却した後、直径3mmの大きさの開口部が6スポット形成された粘着性シール(厚さ:0.5mm)を載置して密着させた。続いて、1μMに調整したビオチン標識合成オリゴDNA(25塩基)または非標識合成オリゴDNA(25塩基)を95℃で10分間保持した後、直ちに氷上に移して10分間保持してオリゴDNAを変性させた。この変性オリゴDNAを先に用意したガラス上のシールの6開口部に5μlずつ充填し(各オリゴDNAにつき3スポットずつ固定化)、95℃で10分保持して溶媒を蒸発させた。その後、UVクロスリンカー(UVP社CL-1000型)で120mJの紫外光を照射して、オリゴDNAをガラス基材に固定化した。ガラス基材を150mM NaClおよび0.05% Tween20を含む10mM HEPES緩衝液(pH7.4)を用いて十分に洗浄した。
このようにして、ビオチン標識合成オリゴDNAと非標識合成オリゴDNAをそれぞれ3スポットずつ固定化した作用電極を5枚作成した。その後、ローダミン標識ストレプトアビジン溶液5μlを作用電極に貼付したシールの開口部に5μlずつ分注し、カバーグラスで密封した後、37℃、1時間放置した。150mM NaClおよび0.05% Tween20を含む10mM HEPES緩衝液(pH7.4)を用いて十分に洗浄した。この時、ローダミン標識ストレプトアビジン濃度を1、10、100、1000,10000ng/mlと変化させ、それぞれの濃度について1枚ずつ作用電極を使用した。
Using 95% methanol and 5% ultrapure water as a solvent, add 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) to 2vol% and stir at room temperature for 5 minutes to prepare a solution for coupling treatment did. The glass substrate was immersed in this coupling treatment solution and slowly shaken for 15 minutes. Subsequently, the glass substrate was taken out and shaken in methanol about 10 times to remove excess coupling solution, and the methanol was changed 3 times. Thereafter, the glass substrate was held at 110 ° C. for 30 minutes to bond the coupling agent to the glass substrate. After the glass substrate was cooled at room temperature, an adhesive seal (thickness: 0.5 mm) having 6 spots of openings with a diameter of 3 mm was placed and brought into close contact therewith. Subsequently, biotin-labeled synthetic oligo DNA (25 bases) or non-labeled synthetic oligo DNA (25 bases) adjusted to 1 μM is held at 95 ° C. for 10 minutes, then immediately transferred to ice and held for 10 minutes to denature the oligo DNA. I let you. 5 μl of this denatured oligo DNA was filled into 6 openings of the previously prepared glass seal (fixed 3 spots for each oligo DNA) and kept at 95 ° C. for 10 minutes to evaporate the solvent. Then, 120 mJ of ultraviolet light was irradiated with a UV crosslinker (UVP CL-1000 type) to immobilize the oligo DNA on the glass substrate. The glass substrate was thoroughly washed with 10 mM HEPES buffer (pH 7.4) containing 150 mM NaCl and 0.05% Tween20.
In this way, five working electrodes were prepared in which three spots each of biotin-labeled synthetic oligo DNA and unlabeled synthetic oligo DNA were immobilized. Thereafter, 5 μl of a rhodamine-labeled streptavidin solution was dispensed in an amount of 5 μl into the opening of the seal affixed to the working electrode, sealed with a cover glass, and left at 37 ° C. for 1 hour. Thorough washing was performed using 10 mM HEPES buffer (pH 7.4) containing 150 mM NaCl and 0.05% Tween20. At this time, the concentration of rhodamine-labeled streptavidin was changed to 1, 10, 100, 1000, 10000 ng / ml, and one working electrode was used for each concentration.

こうして得られた作用電極を図18に示したセンサチップケースに組み込み、センサチップを得た。図16および図18に示す本体装置の対電極上に電解質含有シートを載置し、さらにその上に作用電極の導電面、すなわちプローブDNAを固定した面が電解質含有シートと接触するように載置した。電解質含有シートに用いる吸水性シートとしてろ紙を用いた。電解質としてはテトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)を用い(濃度は0.4M)、これを水に溶解して電解液を作製し、26mm×20mmに切った厚さ0.9mmのろ紙を浸漬させて、軽く水切りをし、電解質含有シートを得た。 The working electrode thus obtained was assembled in the sensor chip case shown in FIG. 18 to obtain a sensor chip. An electrolyte-containing sheet is placed on the counter electrode of the main body device shown in FIGS. 16 and 18, and the conductive surface of the working electrode, that is, the surface on which the probe DNA is fixed is placed on the counter-electrode in contact with the electrolyte-containing sheet. did. Filter paper was used as a water-absorbent sheet used for the electrolyte-containing sheet. Tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) is used as the electrolyte (concentration is 0.4M). This is dissolved in water to prepare an electrolyte, and a filter paper with a thickness of 0.9mm cut into 26mm x 20mm is immersed. And drained lightly to obtain an electrolyte-containing sheet.

センサチップ上部より、XYステージに取り付けた光源を作用電極上のオリゴDNA固定化スポットに順次照射した。各スポット照射時に観察される光電流を記録した。また、各スポットに対応するセンサチップの各開口部の間で一時的に停止し、作用電極に光が照射されない時間を設定する。この時観察される電流値をベース電流値とする。各スポット由来の光電流値とその直前または直後のベース電流値との差分を観察値とした。   From the upper part of the sensor chip, a light source attached to the XY stage was sequentially irradiated to the oligo DNA-immobilized spot on the working electrode. The photocurrent observed at each spot irradiation was recorded. Moreover, it stops temporarily between each opening part of the sensor chip corresponding to each spot, and sets the time when light is not irradiated to a working electrode. The current value observed at this time is defined as a base current value. The difference between the photocurrent value derived from each spot and the base current value immediately before or after that was taken as the observed value.

結果を図49に示す。各スポット由来電流とベース電流の差分を、ローダミン標識ストレプトアビジンの濃度ごとにまとめたものであり、平均および標準偏差(エラーバーは±1SD)を示している。ローダミン標識ストレプトアビジンと特異的に結合しない非標識オリゴDNAを固定化したスポットでは、ほとんど光電流が観察されていないのに対し、ビオチン標識オリゴDNAを固定化したスポットからは、濃度依存的に増加する光電流が観察された。   The results are shown in FIG. The difference between the current from each spot and the base current is summarized for each concentration of rhodamine-labeled streptavidin, and shows the average and standard deviation (error bars are ± 1 SD). In spots where unlabeled oligo DNA that does not specifically bind to rhodamine-labeled streptavidin is immobilized, almost no photocurrent is observed, whereas in spots where biotin-labeled oligo DNA is immobilized, it increases in a concentration-dependent manner. A photocurrent was observed.

一般的に用いられる蛍光検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fluorescence detection apparatus generally used. 本発明によるセンサチップの一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of the sensor chip by this invention. 本発明によるセンサチップの他の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another example of the sensor chip by this invention. 本発明によるセンサチップの他の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another example of the sensor chip by this invention. 本発明による装置のセンサチップ受け部とその近傍の構成の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of the structure of the sensor chip receiving part of the apparatus by this invention, and its vicinity. 図5で示す装置のセンサチップ受け部とその近傍の構成の一例の拡大図である。It is an enlarged view of an example of a structure of the sensor chip receiving part of the apparatus shown in FIG. 5 and its vicinity. 本発明によるセンサチップの他の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another example of the sensor chip by this invention. 本発明による装置のセンサチップ受け部とその近傍の構成の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of the structure of the sensor chip receiving part of the apparatus by this invention, and its vicinity. 本発明によるセンサチップの他の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another example of the sensor chip by this invention. 本発明による測定装置の基本構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of the measuring apparatus by this invention. 本発明による下部光源型の測定装置の一例を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing an example of a lower light source type measuring apparatus according to the present invention. 図11に示される装置の内部構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the apparatus shown by FIG. 図11に示される装置のセンサチップ受け部およびその近傍ならびに装着されるセンサチップの斜視図である。It is a perspective view of the sensor chip receiving part of the apparatus shown by FIG. 11, its vicinity, and the sensor chip with which it is mounted | worn. 図13に示されるセンサチップ受け部およびその近傍の拡大図である。It is an enlarged view of the sensor chip receiving part shown in FIG. 13 and its vicinity. 図11に示される装置において検出されうる光電流の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the photocurrent which can be detected in the apparatus shown by FIG. 本発明による上部光源型の測定装置の一例を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing an example of an upper light source type measuring apparatus according to the present invention. 図16に示される装置の内部構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the apparatus shown by FIG. 図16に示される装置のセンサチップ受け部およびその近傍の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the sensor chip receiving part of the apparatus shown by FIG. 16, and its vicinity. 図16に示される装置の本体蓋および押さえ部材ならびにセンサチップを説明する図である。It is a figure explaining the main body lid | cover of the apparatus shown by FIG. 16, a pressing member, and a sensor chip. 図16に示される装置において検出されうる光電流の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the photocurrent which can be detected in the apparatus shown by FIG. 図16に示される装置のセンサチップ受け部およびその近傍の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the sensor chip receiving part of the apparatus shown by FIG. 16, and its vicinity. 被検物質が一本鎖の核酸であり、プローブ物質が前記核酸に対して相補性を有する一本鎖の核酸である場合における、被検物質のプローブ物質への固定化工程を示す図であり、(a)は被検物質が予め増感色素で標識されてなる場合を、(b)は二本鎖の核酸にインターカレーション可能な増感色素を添加した場合をそれぞれ示す。FIG. 4 is a diagram showing a process of immobilizing a test substance on a probe substance when the test substance is a single-stranded nucleic acid and the probe substance is a single-stranded nucleic acid complementary to the nucleic acid. (A) shows the case where the test substance is previously labeled with a sensitizing dye, and (b) shows the case where a sensitizing dye capable of intercalation is added to a double-stranded nucleic acid. 被検物質がリガンドであり、媒介物質が受容体蛋白質分子であり、プローブ物質が二本鎖の核酸である場合における、被検物質のプローブ物質への固定化工程を示す図である。It is a figure which shows the immobilization process to the probe substance of a test substance in case a test substance is a ligand, a mediator is a receptor protein molecule, and a probe substance is a double-stranded nucleic acid. 電極ユニットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an electrode unit. 互いに競合する特異的結合性を有する被検物質および第二の被検物質が抗原であり、プローブ物質が抗体である場合の、被検物質のプローブ物質への固定化工程を示す図である。It is a figure which shows the fixation process to the probe substance of a test substance in case the test substance and the 2nd test substance which have the specific binding property which mutually compete are antigens, and a probe substance is an antibody. 例A1において得られた、ゲルシート(1%アガロースゲル)を使用した場合と、電解液(水溶液)を使用した場合とにおける、各テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)濃度において測定された光電流値を示す図である。The photocurrent measured at each tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) concentration when using the gel sheet (1% agarose gel) obtained in Example A1 and when using the electrolytic solution (aqueous solution). It is a figure which shows a value. 例A2において得られた、10nMおよび100nMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、ゲル濃度(アガロース濃度)と光電流値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a gel concentration (agarose concentration) and a photocurrent value in each rhodamine labeled ssDNA density | concentration of 10 nM and 100 nM which were obtained in Example A2. 例A3において得られた、10nMおよび100nMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、ゲルシートの厚さと光電流値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thickness of a gel sheet, and a photocurrent value in each rhodamine labeled ssDNA density | concentration of 10 nM and 100 nM which were obtained in Example A3. 例A4において得られた、0nM、10nM、および100nMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、ゲルシートを混合調整により作製した場合と、浸漬調整により作製した場合との光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value when the gel sheet is prepared by mixing adjustment and when it is prepared by immersion adjustment at the rhodamine labeled ssDNA concentrations of 0 nM, 10 nM, and 100 nM obtained in Example A4. 例A5において使用した「レオメーターCR200D」(サン科学社製)の概略図である。It is the schematic of "Rheometer CR200D" (made by Sun Scientific) used in Example A5. 例A5において行ったゲル強度の測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method of the gel strength performed in Example A5. 例A5において得られた、ゲル濃度(アガロース濃度)とゲル強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the gel concentration (agarose concentration) and gel strength which were obtained in Example A5. 例A6において得られた、0nM、10nM、および100nMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、1重量%アガロース含有ゲルシートを用いた場合と、7.5重量%アクリルアミド含有ゲルシートを用いた場合との光電流値を示す図である。Photocurrent values obtained in Example A6 when using a gel sheet containing 1% by weight agarose and using a gel sheet containing 7.5% by weight acrylamide at each rhodamine-labeled ssDNA concentration of 0 nM, 10 nM, and 100 nM FIG. 例A7において得られた、0nM、10nM、および100nMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、各種電解質を用いた場合の光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value at the time of using each electrolyte in each rhodamine labeled ssDNA density | concentration of 0 nM, 10 nM, and 100 nM obtained in Example A7. 例A8において得られた、完全一致(PM)プローブ、一塩基変異鎖(SNP)プローブ、および完全不一致(MM)プローブを用いた場合における、ターゲットDNA濃度が1μMの光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value whose target DNA density | concentration is 1 micromol in the case of using the perfect match (PM) probe, the single nucleotide variation | mutation chain | strand (SNP) probe, and the perfect mismatch (MM) probe obtained in Example A8. . 例A8において得られた、完全一致(PM)プローブ、一塩基変異鎖(SNP)プローブ、および完全不一致(MM)プローブを用いた場合における、ターゲットDNA濃度が100nMの光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value whose target DNA density | concentration is 100 nM at the time of using the perfect match (PM) probe obtained in Example A8, a single nucleotide variation | mutation chain | strand (SNP) probe, and a perfect mismatch (MM) probe. . 例B1において得られた、電解質含有吸収性シート(ろ紙)を用いた際の、100nMのssDNA及び100nMのローダミン標識ssDNAにおける、各テトラプロピルアンモニウムヨージド(NPrI)濃度において測定された光電流値を示す図である。Photocurrent measured at each tetrapropylammonium iodide (NPr 4 I) concentration in 100 nM ssDNA and 100 nM rhodamine-labeled ssDNA using the electrolyte-containing absorbent sheet (filter paper) obtained in Example B1 It is a figure which shows a value. 例B2において得られた、0nM、10nM、および100nMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、各種電解質を用いた場合の光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value at the time of using each electrolyte in each rhodamine labeled ssDNA density | concentration of 0 nM, 10 nM, and 100 nM obtained in Example B2. 例B3において得られた、100nMおよび1μMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、電解質含有吸収性シートの厚さと光電流値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thickness of an electrolyte containing absorptive sheet, and a photocurrent value in each rhodamine labeled ssDNA density | concentration of 100 nM and 1 micromol which were obtained in Example B3. 例B4において得られた、100nMのssDNA、100nM、および1μMの各ローダミン標識ssDNA濃度における、各電解質含有吸収性シートを用いた場合の光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value at the time of using each electrolyte containing absorptive sheet in each rhodamine labeled ssDNA density | concentration of 100 nM ssDNA obtained in Example B4, 100 nM, and 1 micromol. 例B5において得られた、電解質含有吸収性シートの含水率と光電流値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the moisture content of an electrolyte containing absorptive sheet | seat obtained in Example B5, and a photocurrent value. 例B6において得られた、完全一致(PM)プローブ、一塩基変異鎖(SNP)プローブ、および完全不一致(MM)プローブを用いた場合における、各電解質の光電流値を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent value of each electrolyte at the time of using the perfect coincidence (PM) probe, the single nucleotide variation | mutation chain | strand (SNP) probe, and the perfect mismatch (MM) probe obtained in Example B6. 例B7において得られた、一塩基変異鎖(SNP)プローブ、および完全不一致(MM)プローブを用いた場合における、吸水性基材を測定直前に電解液に浸漬させて作製した場合と、吸水性シートを電解液に浸漬後乾燥させて使用直前に水を滴下した場合との光電流を示す図である。In the case of using the single-base mutant chain (SNP) probe and the complete mismatch (MM) probe obtained in Example B7, a case in which the water-absorbing substrate was immersed in an electrolyte immediately before measurement, It is a figure which shows a photocurrent with the case where a sheet | seat is immersed in electrolyte solution, is dried, and water is dripped just before use. フローセル型測定用セルの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the cell for a flow cell type | mold measurement. 図44に示した同測定用セルの分解斜視図である。FIG. 45 is an exploded perspective view of the measurement cell shown in FIG. 44. 例B8において得られた、一塩基変異鎖(SNP)プローブ、および完全不一致(MM)プローブを用いた場合における、水系電解液を用いた場合と、電解質含有吸収性シートを用いた場合との光電流を示す図である。The light obtained in Example B8 when using an aqueous electrolyte and when using an electrolyte-containing absorbent sheet when using a single nucleotide variant (SNP) probe and a complete mismatch (MM) probe It is a figure which shows an electric current. 例C1において得られた、各スポットに照射した際に得られる光電流値の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the photocurrent value obtained when irradiating each spot obtained in Example C1. 例C1において得られた、各スポット由来電流とベース電流の差分を、各プローブDNAについて整理した図であり、平均および標準偏差(エラーバーは±1SD)を示している。It is the figure which arranged the difference of each spot origin current obtained in Example C1, and base current about each probe DNA, and shows a mean and standard deviation (error bar is ± 1SD). 例C2において得られた、各スポット由来電流とベース電流の差分を、ローダミン標識ストレプトアビジンの濃度ごとに整理した図であり、平均および標準偏差(エラーバーは±1SD)を示している。It is the figure which arranged the difference of each spot origin current obtained in Example C2, and base current for every density | concentration of rhodamine labeled streptavidin, and has shown the average and the standard deviation (error bar is +/- 1SD).

Claims (19)

増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられる測定装置に着脱可能に装着されるセンサチップであって、
前記センサチップは、
作用電極と、
センサチップケースと、を備えてなり、
前記センサチップケースは、
前記作用電極が所定の位置に保持されるための窪み部および突起部の少なくともいずれか一方と、前記作用電極が前記測定装置の所定の位置に固定されるための位置決め部材を通すための開口部と、
を備えてなり、
前記被検物質の特異的検出が、電解質含有シートを前記作用電極上に載置するか、または電解質含有シートを前記作用電極と前記センサチップケースとの間に挟持させて行われる、センサチップ。
A sensor chip that is detachably attached to a measuring device used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
The sensor chip is
A working electrode;
A sensor chip case, and
The sensor chip case is
At least one of a recess and a protrusion for holding the working electrode at a predetermined position, and an opening for passing a positioning member for fixing the working electrode at a predetermined position of the measuring device When,
With
A sensor chip in which the specific detection of the test substance is performed by placing an electrolyte-containing sheet on the working electrode or sandwiching the electrolyte-containing sheet between the working electrode and the sensor chip case.
前記作用電極上に、または前記作用電極と前記センサチップケースとの間に、電解質含有シートをさらに備えた、請求項1に記載のセンサチップ。   The sensor chip according to claim 1, further comprising an electrolyte-containing sheet on the working electrode or between the working electrode and the sensor chip case. 前記センサチップケースが、前記電解質含有シートが所定の位置に載置されるための第二の窪み部および第二の突起部の少なくともいずれかをさらに有してなる、請求項2に記載のセンサチップ。   The sensor according to claim 2, wherein the sensor chip case further includes at least one of a second depression and a second protrusion for placing the electrolyte-containing sheet at a predetermined position. Chip. 前記電解質含有シートの前記作用電極と反対側に、対電極をさらに備えてなる、請求項2〜4のいずれか一項に記載のセンサチップ。   The sensor chip according to any one of claims 2 to 4, further comprising a counter electrode on a side opposite to the working electrode of the electrolyte-containing sheet. 前記センサチップケースが、前記対電極が所定の位置に載置されるための第三の窪み部および第三の突起部の少なくともいずれかをさらに有してなる、請求項4に記載のセンサチップ。   5. The sensor chip according to claim 4, wherein the sensor chip case further includes at least one of a third recess and a third protrusion for mounting the counter electrode at a predetermined position. . 前記センサチップケースが、前記作用電極の表面に光励起のための光を通すための第二の開口部または透光部をさらに備えてなり、前記センサチップケースの、少なくとも前記第二の開口部および透光部以外の前記光が当たる部分が遮光性を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンサチップ。   The sensor chip case further includes a second opening or a light transmitting portion for allowing light for light excitation to pass through the surface of the working electrode, and at least the second opening of the sensor chip case and The sensor chip according to any one of claims 1 to 5, wherein a portion other than the light transmitting portion that is exposed to the light has a light shielding property. 前記センサチップケースが、前記作用電極が保持される領域の少なくとも一部に第三の開口部を有してなり、前記被検物質の特異的検出が、該第三の開口部を介して対電極を前記電解質含有シートに接触させることにより行われる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンサチップ。   The sensor chip case has a third opening in at least a part of a region where the working electrode is held, and specific detection of the test substance is performed through the third opening. The sensor chip according to claim 1, which is performed by bringing an electrode into contact with the electrolyte-containing sheet. 前記光電流を用いた被検物質の特異的検出が、
被検物質が直接または間接的に特異的に結合したプローブ物質を表面に備え、かつ該結合により増感色素が固定されてなる作用電極と、対電極とを前記電解質含有シートに接触させ、
前記作用電極に光を照射して前記増感色素を光励起させ、該光励起された増感色素から前記作用電極への電子移動に起因して前記作用電極と前記対電極との間に流れる光電流を検出すること
を含んでなるステップにより行われる、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセンサチップ。
Specific detection of a test substance using the photocurrent,
A probe electrode to which a test substance is directly or indirectly specifically bound is provided on the surface, and a working electrode having a sensitizing dye fixed by the binding and a counter electrode are brought into contact with the electrolyte-containing sheet;
Light is applied to the working electrode to excite the sensitizing dye, and a photocurrent flows between the working electrode and the counter electrode due to electron transfer from the photoexcited sensitizing dye to the working electrode. The sensor chip according to any one of claims 1 to 7, wherein the sensor chip is performed by a step that includes detecting.
増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられる測定装置であって、
請求項1に記載されるセンサチップと、
前記作用電極上に載置して、または前記作用電極と前記センサチップケースとの間に挟持させて設けられる、電解質含有シートと、
前記電解質含有シートの前記作用電極と反対側に設けられる対電極と、
前記作用電極に光を照射する光源と、
前記光源をXY方向に移動させるXY移動機構と、
前記作用電極と前記対電極との間を流れる電流を測定する電流計と、
前記光源、前記XY移動機構、および電流計を制御し、前記電流計からの電流信号を受信し、該電気信号に基づいて被検物質の存在、型、および濃度の少なくとも一種を決定する制御演算手段と
を備えた装置。
A measuring device used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
A sensor chip according to claim 1;
An electrolyte-containing sheet that is placed on the working electrode or sandwiched between the working electrode and the sensor chip case; and
A counter electrode provided on the side opposite to the working electrode of the electrolyte-containing sheet;
A light source for irradiating the working electrode with light;
An XY movement mechanism for moving the light source in the XY direction;
An ammeter for measuring a current flowing between the working electrode and the counter electrode;
Control calculation for controlling the light source, the XY moving mechanism, and the ammeter, receiving a current signal from the ammeter, and determining at least one of the presence, type, and concentration of the test substance based on the electrical signal And a device comprising means.
増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられる測定装置であって、
請求項2に記載されるセンサチップと、
前記電解質含有シートの前記作用電極と反対側に設けられる対電極と、
前記作用電極に光を照射する光源と、
前記光源をXY方向に移動させるXY移動機構と、
前記作用電極と前記対電極との間を流れる電流を測定する電流計と、
前記光源、前記XY移動機構、および電流計を制御し、前記電流計からの電流信号を受信し、該電気信号に基づいて被検物質の存在、型、および濃度の少なくとも一種を決定する制御演算手段と
を備えた装置。
A measuring device used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
A sensor chip according to claim 2;
A counter electrode provided on the side opposite to the working electrode of the electrolyte-containing sheet;
A light source for irradiating the working electrode with light;
An XY movement mechanism for moving the light source in the XY direction;
An ammeter for measuring a current flowing between the working electrode and the counter electrode;
Control calculation for controlling the light source, the XY moving mechanism, and the ammeter, receiving a current signal from the ammeter, and determining at least one of the presence, type, and concentration of the test substance based on the electrical signal And a device comprising means.
増感色素の光励起により生じる光電流を用いた被検物質の特異的検出に用いられる測定装置であって、
請求項4に記載されるセンサチップと、
前記作用電極に光を照射する光源と、
前記光源をXY方向に移動させるXY移動機構と、
前記作用電極と前記対電極との間を流れる電流を測定する電流計と、
前記光源、前記XY移動機構、および電流計を制御し、前記電流計からの電流信号を受信し、該電気信号に基づいて被検物質の存在、型、および濃度の少なくとも一種を決定する制御演算手段と
を備えた装置。
A measuring device used for specific detection of a test substance using a photocurrent generated by photoexcitation of a sensitizing dye,
A sensor chip according to claim 4;
A light source for irradiating the working electrode with light;
An XY movement mechanism for moving the light source in the XY direction;
An ammeter for measuring a current flowing between the working electrode and the counter electrode;
Control calculation for controlling the light source, the XY moving mechanism, and the ammeter, receiving a current signal from the ammeter, and determining at least one of the presence, type, and concentration of the test substance based on the electrical signal And a device comprising means.
前記測定装置が、前記制御演算手段で得られた結果を表示する表示装置をさらに備えてなる、請求項9〜11のいずれか一項に記載の装置。   The device according to any one of claims 9 to 11, wherein the measuring device further includes a display device for displaying a result obtained by the control calculation means. 前記測定装置が、測定のための条件の入力が行われる入力装置をさらに備えてなる、請求項9〜11のいずれか一項に記載の装置。   The device according to any one of claims 9 to 11, wherein the measuring device further includes an input device for inputting conditions for measurement. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のセンサチップが着脱自在に装着されるセンサチップ受け部をさらに備えてなる、請求項9〜13のいずれか一項に記載の装置。   The apparatus as described in any one of Claims 9-13 further provided with the sensor chip receiving part in which the sensor chip as described in any one of Claims 1-8 is detachably mounted | worn. 前記センサチップ受け部が、前記作用電極を所定の位置に固定するための位置決め部材と、センサチップケースを測定装置の所定の位置に載置させるための補助部材を備えてなる、請求項14に記載の装置。   The sensor chip receiving portion includes a positioning member for fixing the working electrode at a predetermined position, and an auxiliary member for mounting the sensor chip case at a predetermined position of the measuring device. The device described. 前記作用電極が複数の検出スポットを有しており、前記センサチップ受け部が、前記複数の検出スポットに対応する各位置に前記開口部または透光部が形成されてなる、請求項14または15に記載の装置。   16. The working electrode has a plurality of detection spots, and the sensor chip receiving portion is formed with the opening or light transmitting portion at each position corresponding to the plurality of detection spots. The device described in 1. 前記装置が、前記センサチップ受け部に対して開閉可能に設けられる蓋部と、該蓋部の前記作用電極と接触可能な位置に設けられる凸状の押さえ部材とを有し、前記光源が前記押さえ部材の上方に設けられており、
前記押さえ部材が、前記光源からの光を遮断する遮光性の部材で構成されており、かつ前記作用電極の表面に光励起のための光を通すための開口部または透光部を備えてなる、請求項14〜16のいずれか一項に記載の装置。
The device includes a lid portion that is openable and closable with respect to the sensor chip receiving portion, and a convex pressing member that is provided at a position in contact with the working electrode of the lid portion. Provided above the holding member,
The pressing member is made of a light-shielding member that blocks light from the light source, and includes an opening or a light-transmitting portion for allowing light for light excitation to pass through the surface of the working electrode. The device according to any one of claims 14 to 16.
前記作用電極が複数の検出スポットを有しており、複数の検出スポットに対応する各位置に前記開口部または透光部が形成されてなる、請求項17に記載の装置。   The apparatus according to claim 17, wherein the working electrode has a plurality of detection spots, and the openings or light-transmitting portions are formed at positions corresponding to the plurality of detection spots. 前記センサチップケースが、前記作用電極が載置される領域の少なくとも一部に開口部を有してなり、前記センサチップ受け部が前記開口部に挿入可能な凸部を有し、該凸部上に前記対電極が設けられており、前記センサチップが前記センサチップ受け部に装着されると、前記凸部が該開口部に挿入されることにより前記対電極が前記電解質含有シートに接触する、請求項14〜18のいずれか一項に記載の装置。   The sensor chip case has an opening in at least a part of a region where the working electrode is placed, and the sensor chip receiving part has a protrusion that can be inserted into the opening. The counter electrode is provided on the sensor chip. When the sensor chip is mounted on the sensor chip receiving portion, the counter electrode comes into contact with the electrolyte-containing sheet by inserting the convex portion into the opening. The device according to any one of claims 14 to 18.
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