JP3833952B2 - Ｄｎａチップおよびｄｎａ検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡチップおよびＤＮＡ検出装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のＤＮＡチップとしては、スライドガラスの表面にポリＬリシン膜を形成した構造のものが知られている。このようなＤＮＡチップによりターゲット溶液のＤＮＡを検出するには、次のような手順によりなされる。すなわち、前記スライドガラスのポリＬリシン膜に一本鎖ＤＮＡを例えば複数本固定する。つづいて、このポリＬリシン膜にターゲット溶液を接触モイスチャーチャンバア内に入れ、６５℃で１０〜２０分間インキュベートさせてハイブリダイズする。ハイブリダイズ後に、色素マーカの付いたインターカレータを作用させ、スキャナーにかけて光学的にて前記ＤＮＡチップからの蛍光を読み取ることによりターゲット溶液のＤＮＡを検出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＤＮＡチップはハイブリダイズに要する時間が長いという問題があった。
【０００４】
本発明は、例えば血液のような検体のハイブリダイズ時間の短縮化を図ることが可能なＤＮＡチップを提供しようとするものである。
【０００５】
本発明は、例えば血液のような複数の検体中のＤＮＡを高感度で同時並列的に同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることが可能なＤＮＡ検出装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＤＮＡチップは、基板と、
前記基板表面に形成された第１光導波路層と、
前記第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、
前記グレーティングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する第２光導波路層と、
前記第２光導波路層上に形成されたポリＬリシン膜と、
一端が前記ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための電極薄膜と
を具備したことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る別のＤＮＡチップは、基板と、
前記基板表面に形成された第１光導波路層と、
前記第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、
前記グレーティングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する第２光導波路層と、
前記第２光導波路層上に形成されたポリＬリシン膜と、
一端が前記ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための電極薄膜と、
前記グレーティングの間に位置する前記ポリＬリシン膜を少なくとも囲繞するためのウエルと
を具備したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係るＤＮＡ検出装置は、基板と、前記基板表面に形成された複数の第１光導波路層と、前記各第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、前記グレーティングの間に位置する前記各第１光導波路層上にそれぞれ形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する複数の第２光導波路層と、前記各第２光導波路層上にそれぞれ形成された複数のポリＬリシン膜と、一端が前記各ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための複数の電極薄膜とを備えたＤＮＡチップ；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の一端にレーザ光を入射するためのレーザ素子；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の他端から出射される光を受光する受光素子；および
前記ＤＮＡチップとレーザ素子の間に配置されるポリゴンミラー；
を具備したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る別のＤＮＡ検出装置は、基板と、前記基板表面に形成された複数の第１光導波路層と、前記各第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、前記グレーティングの間に位置する前記各第１光導波路層上にそれぞれ形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する複数の第２光導波路層と、前記各第２光導波路層上にそれぞれ形成された複数のポリＬリシン膜と、一端が前記各ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための複数の電極薄膜と、前記グレーティングの間に位置する前記各ポリＬリシン膜を少なくとも囲繞するための複数のウエルとを備えたＤＮＡチップ；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の一端にレーザ光を入射するためのレーザ素子；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の他端から出射される光を受光する受光素子；および
前記ＤＮＡチップとレーザ素子の間に配置されるポリゴンミラー；
を具備したことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＤＮＡチップおよびＤＮＡ検出装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、この第１実施形態に用いられるＤＮＡチップを示す平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図１のIII−III線に沿う断面図である。
【００１２】
例えばガラスからなる基板１は、表面にこの基板１より高屈折率の複数、例えば４つの第１光導波路層２が互いに平行に形成されている。これらの第１光導波路２は、例えば３８０〜４００℃の硝酸カリウム溶融塩のようなイオン交換溶液に浸漬してカリウム、ナトリウム等の高屈折率元素をイオン交換することにより形成される。グレーティング３は、前記第１光導波路層２と同等もしくは高い屈折率を有し、前記各第１光導波路層２の両端部表面にそれぞれ形成されている。これらのグレーティング３は、例えばフォトレジスト、酸化チタン、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、ＧａＡｓにより作られる。
【００１３】
図２に示すように長さ方向の端部が傾斜した形状の第２光導波路層４は、前記第１光導波路層２より高い屈折率を有し、前記２つのグレーティング３の間に位置する前記各第１光導波路層２上にそれぞれ形成されている。これらの第２光導波路層４は、例えばＩＴＯまたは酸化錫などの透明な導電性材料から作られている。ポリＬリシン膜５は、前記第２光導波路４の平坦な表面にそれぞれ形成されている。
【００１４】
保護膜６は、前記各第１光導波路層２を含む前記基板１上に前記グレーティング３を含む周辺および前記ポリＬリシン膜５が露出するように形成されている。この保護膜６は、例えばフッ素樹脂から作られている。
【００１５】
複数、例えば４つの電極薄膜７は、前記第１光導波路層２間に位置する前記保護膜６上に前記第１光導波路層２と平行して形成され、かつ中央付近に前記ポリＬリシン膜５上に延びる延出部８を有する。これらの電極薄膜７は、例えばＡｕ，Ｐｔ，Ｔｉ等の金属から作られている。
【００１６】
例えばＡｕ，Ｐｔ，Ｔｉ等の金属からなる別の電極薄膜（参照電極）９およびＡｇ／ＡｇＣｌ薄膜からなる標準電極１０は、前記基板１周辺に位置する前記保護膜６上に形成されている。すなわち、前記電極薄膜７、前記参照電極９および前記標準電極１０により電気化学的な３極管構造を構成している。
【００１７】
面状ヒータ１１は、前記各第１光導波路層２に対応する前記基板１裏面に形成されている。この面状ヒータ１１の温度をモニタするための薄膜温度センサ１２は、前記基板１裏面に前記面状ヒータ１１と隣接して形成されている。
【００１８】
次に、前述したＤＮＡチップ１３を備えるＤＮＡ検出装置を図４を参照して説明する。
【００１９】
このＤＮＡ検出装置は、前記ＤＮＡチップ１３における複数の第１光導波路層２の一端が露出する一方の端面側（右端面側）に配置されたレーザ光を放出するためのレーザ素子（例えば波長６５０ｎｍの半導体レーザ）２１を備えている。このレーザ素子２１のレーザ光放出側には、コリメートレンズ２２、偏光板２３およびポリゴンミラー２４が順次配置されている。このポリゴンミラー２４に代えてガルバノミラーを用いてもよい。前記ポリゴンミラー２４のレーザ光放出側には、第１シリンダレンズ２５が前記ＤＮＡチップ１３の右端面と平行になるように配置されている。第２シリンダレンズ２６は、前記ＤＮＡチップ１３における複数の第１光導波路層２の他端が露出する他方の端面側（左端面側）に配置されている。第２シリンダレンズ２６のレーザ光放出側には、第２偏光板２７および受光素子２８が順次配置されている。
【００２０】
なお、前記ＤＮＡ検出装置において前記ＤＮＡチップ１３は着脱可能でその配置位置には収納部（図示せず）が設けられている。
【００２１】
次に、前述したＤＮＡチップおよびＤＮＡ検出装置の作用を説明する。
【００２２】
ＤＮＡチップ１３の各ポリＬリシン膜５に一本鎖ＤＮＡをそれぞれ固定化する。この場合、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡは同じでも、異なってもよい。また、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡは１つに限らず、複数でもよい。
【００２３】
例えばＤＮＡチップ１３の各ポリＬリシン膜５と同様に配列された複数のウエルを有するプレート（図示せず）に検体である例えば血液のようなターゲット溶液をそれぞれ収容し、前記ＤＮＡチップ１３を逆さにしてその一本鎖ＤＮＡが固定化された各ポリＬリシン膜５を前記ウエル内のターゲット溶液に接触させる。このとき、基板１裏面の面状ヒータ１１に電圧を供給して発熱させ、基板１の温度を例えば６５℃に加熱してインキュベートする。同時に、基準電極１０に例えば０．２〜０．３Ｖの電圧を印加することによって、複数、例えば４つの電極薄膜７と参照電極９との間に電流が流れるため、前記各電極薄膜７の延出部８と導電性材料からなる第２光導電層２との間に電荷が発生する。このため、各ウエルのターゲット溶液中の電荷をもつＤＮＡは前記第２光導電層２に向けて、つまりこの第２光導電層２上に位置するポリＬリシン膜５に向けて引き寄せて濃縮される。その結果、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡとターゲット溶液中のＤＮＡとのハイブリダイズが短時間でなされる。
【００２４】
ハイブリダイズ後のＤＮＡチップ１３を図４に示すＤＮＡ検出装置に組み込み、ポリＬリシン膜５のハイブリダイズされたＤＮＡに対して色素マーカの付いたインターカレータを作用させて発色させる。
【００２５】
このような状態で、図４に示すようにレーザ素子２１から例えば波長６５０ｎｍのレーザ光をコリメートレンズ２２、偏光板２３を通して回転駆動するポリゴンミラー２４に放射させる。このとき、レーザ光はコリメートレンズ２２でコリメートされ、偏光板２３でＴＥ，ＴＭモードの光強度が同じになるように調節され、回転駆動するポリゴンミラー２４で反射されて前記ＤＮＡチップ１３の４つの第１光導波路層２に向けて振り分けられる。振り分けられたレーザ光は、図５に示すように前記ＤＮＡチップ１３の第１光導波路層２が位置する基板１裏面側に入射され、基板１を通してグレーティング３と第１光導波路層２の界面で屈折されてその第１光導波路層２を伝播される。第１光導波路層２を伝播されるレーザ光は、第１光導波路層２より高屈折率の第２光導波路層４との界面で２つのモード（ＴＭモード、ＴＥモード）に分割され、それら第１、第２の光導波路層２，４を伝播する。このとき、前記ポリＬリシン膜５でハイブリダイズ、発色されることによる変化（例えば吸光度変化）によりこのポリＬリシン膜５直下の第２光導波路層４を伝播する光の強度が変化する。このように第１、第２の光導波路層２，４を伝播した光は、第２光導波路層４の反対側の端部においてそれら光導波路層２，４の界面で再び結合、干渉するため、前記第２光導波路層４を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、前記ポリＬリシン膜５における１本鎖ＤＮＡとターゲット溶液中のＤＮＡとのハイブリダイズ、色素マーキングによる発色に基づく第２光導波路層４を伝播する光の極微な変化も第２シリンダレンズ２６および第２偏光板２７を通して受光素子２８で検出することが可能になる。また、このような検出操作は前記ＤＮＡチップ１３の複数（４つ）の第１光導波路層２において同時、並列的になされ、ＤＮＡが同定される。
【００２６】
したがって、図１〜図３に示す構造の第１実施形態のＤＮＡチップによれば、ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡに対する検体であるターゲット溶液中のＤＮＡのハイブリダイズ時間を著しく短縮化することができる。
【００２７】
また、基板１裏面に面状ヒータ１１および薄膜温度センサ１２を設け、この薄膜温度センサ１２で面状ヒータ１１の温度をモニタしながら基板１への加熱温度を制御することによって、従来のようにモイスチャーチャンバを用いることなくハイブリダイズを行うことができる。
【００２８】
さらに、複数のチップユニットを有する図１〜図３に示すＤＮＡチップを図４に示すように組み込んだＤＮＡ検出装置によれば複数の検体のＤＮＡを高感度で同時並列的に同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることができる。
【００２９】
なお、前述した第１実施形態では第２光導波路層４およびポリＬリシン膜５が積層された第１光導波路層２を１チップユニットとし、このチップユニットを基板１に複数配列したが、１つのチップユニットのみを基板に配置してＤＮＡチップを構成してもよい。
【００３０】
前述した第１実施形態では、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡと検体であるターゲット溶液との接触操作をＤＮＡチップ１３の各ポリＬリシン膜５と同様に配列された複数のウエルを有するプレートを用いて行ったが、例えば検体であるターゲット溶液を含浸させたろ紙を一本鎖ＤＮＡが固定化された各ポリＬリシン膜５に直接接触させてもよい。
【００３１】
（第２実施形態）
図６は、この第２実施形態に用いられるＤＮＡチップを示す平面図、図７は図６のVII−VII線に沿う断面図、図８は図１のVIII−VIII線に沿う断面図である。なお、図１〜図３と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００３２】
このＤＮＡチップ１３は、互いに平行する３つの隔壁１４が一体的に取り付けられた枠体１５を延出部８を有する電極薄膜７が形成された保護膜６上に接着剤を介して取り付け、底部にポリＬリシン膜５が露出した例えば４つのウエル１６を形成した構造をなす。
【００３３】
次に、前述したＤＮＡチップ１３を備えるＤＮＡ検出装置を図９を参照して説明する。
【００３４】
このＤＮＡ検出装置は、前記ＤＮＡチップ１３における複数の第１光導波路層２の一端が露出する一方の端面側（右端面側）に配置されたレーザ光を放出するためのレーザ素子（例えば波長６５０ｎｍの半導体レーザ）２１を備えている。このレーザ素子２１のレーザ光放出側には、コリメートレンズ２２、偏光板２３およびポリゴンミラー２４が順次配置されている。このポリゴンミラー２４に代えてガルバノミラーを用いてもよい。前記ポリゴンミラー２４のレーザ光放出側には、第１シリンダレンズ２５が前記ＤＮＡチップ１３の右端面と平行になるように配置されている。第２シリンダレンズ２６は、前記ＤＮＡチップ１３における複数の第１光導波路層２の他端が露出する他方の端面側（左端面側）に配置されている。第２シリンダレンズ２６のレーザ光放出側には、第２偏光板２７および受光素子２８が順次配置されている。
【００３５】
なお、前記ＤＮＡ検出装置において前記ＤＮＡチップ１３は着脱可能でその配置位置には収納部（図示せず）が設けられている。
【００３６】
次に、前述したＤＮＡチップおよびＤＮＡ検出装置の作用を説明する。
【００３７】
ＤＮＡチップ１３のウエル１６底部の各ポリＬリシン膜５に一本鎖ＤＮＡをそれぞれ固定化する。この場合、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡは同じでも、異なってもよい。また、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡは１つに限らず、複数でもよい。
【００３８】
ＤＮＡチップ１３の各ウエル１６内に図１０に示すように検体である例えば血液のようなターゲット溶液１７をそれぞれ収容し、基板１裏面の面状ヒータ１１に電圧を供給して発熱させ、基板１の温度を例えば６５℃に加熱してインキュベートする。同時に、基準電極１０に例えば０．２〜０．３Ｖの電圧を印加することによって、複数、例えば４つの電極薄膜７と参照電極９との間に電流が流れるため、前記各電極薄膜７の延出部８と導電性材料からなる第２光導電層２との間に電荷が発生する。このため、各ウエル１６のターゲット溶液１７中の電荷をもつＤＮＡは前記第２光導電層２に向けて、つまりこの第２光導電層２上に位置するポリＬリシン膜５に向けて引き寄せて濃縮される。このため、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡとターゲット溶液中のＤＮＡとのハイブリダイズが短時間でなされる。
【００３９】
ハイブリダイズ後のＤＮＡチップ１３を図９に示すＤＮＡ検出装置に組み込み、ポリＬリシン膜５のハイブリダイズされたＤＮＡに対して色素マーカの付いたインターカレータを作用させて発色させる。
【００４０】
このような状態で、前述した第１実施形態と同様にレーザ素子２１から例えば波長６５０ｎｍのレーザ光を放射し、コリメートレンズ２２でコリメートし、偏光板２３でＴＥ，ＴＭモードの光強度が同じになるように調節し、回転駆動するポリゴンミラー２４で反射して前記ＤＮＡチップ１３の４つの第１光導波路層２に向けて振り分ける。振り分けられたレーザ光を、図１０に示すように前記ＤＮＡチップ１３の第１光導波路層２が位置する基板１裏面側に入射し、第１光導波路層２を伝播させ、第１光導波路層２より高屈折率の第２光導波路層４との界面で２つのモード（ＴＭモード、ＴＥモード）に分割し、それら第１、第２の光導波路層２，４を伝播させる。このとき、前記ポリＬリシン膜５でハイブリダイズ、発色されることによる変化（例えば吸光度変化）によりこのポリＬリシン膜５直下の第２光導波路層４を伝播する光の強度が変化する。このように第１、第２の光導波路層２，４を伝播した光は、第２光導波路層４の反対側の端部においてそれら光導波路層２，４の界面で再び結合、干渉するため、前記第２光導波路層４を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、前記ポリＬリシン膜５における１本鎖ＤＮＡとターゲット溶液中のＤＮＡとのハイブリダイズ、色素マーキングによる発色に基づく第２光導波路層４を伝播する光の極微な変化も第２シリンダレンズ２６および第２偏光板２７を通して受光素子２８で検出することが可能になる。また、このような検出操作は前記ＤＮＡチップ１３の複数（４つ）の第１光導波路層２および第２光導波路層４において同時、並列的になされ、ＤＮＡが同定される。
【００４１】
したがって、図６〜図８に示す構造の第２実施形態のＤＮＡチップによれば、ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡに対する検体であるターゲット溶液中のＤＮＡのハイブリダイズ時間を著しく短縮化することができる。このため、このＤＮＡチップを組み込んだＤＮＡ検出装置はＤＮＡを高感度で同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることができる。
【００４２】
また、基板１裏面に面状ヒータ１１および薄膜温度センサ１２を設け、この薄膜温度センサ１２で面状ヒータ１１の温度をモニタしながら基板１への加熱温度を制御することによって、従来のようにモイスチャーチャンバを用いることなくハイブリダイズを行うことができる。
【００４３】
さらに、複数のチップユニットを有する図６〜図８に示すＤＮＡチップ１３を図９に示すように組み込んだＤＮＡ検出装置によれば複数の検体のＤＮＡを高感度で同時並列的に同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることができる。
【００４４】
さらに、ＤＮＡチップ１３はターゲット溶液１７をそれぞれ収容できる複数のウエル１６を有し、かつ基板１裏面に面状ヒータ１１が設けられているため、このＤＮＡチップ１３を図９に示すようにＤＮＡ検出装置に組み込んだ状態でハイブリダイズを行うことができるため、ハイブリダイズの途中での情報を検出することができる。
【００４５】
なお、前述した第２実施形態ではウエル１６下にポリＬリシン膜５および第２光導波路層４が積層された第１光導波路層２を１チップユニットとし、このチップユニットを基板１に複数配列したが、１つのチップユニットのみを基板に配置してＤＮＡチップを構成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、例えば血液のような検体のハイブリダイズ時間の短縮化を図ることが可能なＤＮＡチップを提供することができる。
【００４７】
また、本発明によれば例えば血液のような複数の検体中のＤＮＡを高感度で同時並列的に同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることが可能なＤＮＡ検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に用いられるＤＮＡチップを示す平面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図。
【図４】本発明の第１実施形態に用いられるＤＮＡ検出装置を示す平面図。
【図５】本発明の第１実施形態におけるＤＮＡ検出装置の作用を説明するための断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に用いられるＤＮＡチップを示す平面図。
【図７】図６のVII−VII線に沿う断面図。
【図８】図６のVIII−VIII線に沿う断面図。
【図９】本発明の第２実施形態に用いられるＤＮＡ検出装置を示す平面図。
【図１０】本発明の第２実施形態におけるＤＮＡ検出装置の作用を説明するための断面図。
【符号の説明】
１…基板、
２…第１光導波路層、
３…グレーティング、
４…第２光導波路層、
５…ポリＬリシン膜、
６…保護膜、
７…電極薄膜、
１１…面状ヒータ、
１３…ＤＮＡチップ、
１４…隔壁、
１５…枠体、
１６…ウエル、
１７…ターゲット溶液（検体）、
２１…レーザ素子、
２４…ポリゴンミラー、
２８…受光素子。
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡチップおよびＤＮＡ検出装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のＤＮＡチップとしては、スライドガラスの表面にポリＬリシン膜を形成した構造のものが知られている。このようなＤＮＡチップによりターゲット溶液のＤＮＡを検出するには、次のような手順によりなされる。すなわち、前記スライドガラスのポリＬリシン膜に一本鎖ＤＮＡを例えば複数本固定する。つづいて、このポリＬリシン膜にターゲット溶液を接触モイスチャーチャンバア内に入れ、６５℃で１０〜２０分間インキュベートさせてハイブリダイズする。ハイブリダイズ後に、色素マーカの付いたインターカレータを作用させ、スキャナーにかけて光学的にて前記ＤＮＡチップからの蛍光を読み取ることによりターゲット溶液のＤＮＡを検出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＤＮＡチップはハイブリダイズに要する時間が長いという問題があった。
【０００４】
本発明は、例えば血液のような検体のハイブリダイズ時間の短縮化を図ることが可能なＤＮＡチップを提供しようとするものである。
【０００５】
本発明は、例えば血液のような複数の検体中のＤＮＡを高感度で同時並列的に同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることが可能なＤＮＡ検出装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＤＮＡチップは、基板と、
前記基板表面に形成された第１光導波路層と、
前記第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、
前記グレーティングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する第２光導波路層と、
前記第２光導波路層上に形成されたポリＬリシン膜と、
一端が前記ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための電極薄膜と
を具備したことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る別のＤＮＡチップは、基板と、
前記基板表面に形成された第１光導波路層と、
前記第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、
前記グレーティングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する第２光導波路層と、
前記第２光導波路層上に形成されたポリＬリシン膜と、
一端が前記ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための電極薄膜と、
前記グレーティングの間に位置する前記ポリＬリシン膜を少なくとも囲繞するためのウエルと
を具備したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係るＤＮＡ検出装置は、基板と、前記基板表面に形成された複数の第１光導波路層と、前記各第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、前記グレーティングの間に位置する前記各第１光導波路層上にそれぞれ形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する複数の第２光導波路層と、前記各第２光導波路層上にそれぞれ形成された複数のポリＬリシン膜と、一端が前記各ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための複数の電極薄膜とを備えたＤＮＡチップ；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の一端にレーザ光を入射するためのレーザ素子；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の他端から出射される光を受光する受光素子；および
前記ＤＮＡチップとレーザ素子の間に配置されるポリゴンミラー；
を具備したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る別のＤＮＡ検出装置は、基板と、前記基板表面に形成された複数の第１光導波路層と、前記各第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、前記グレーティングの間に位置する前記各第１光導波路層上にそれぞれ形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する複数の第２光導波路層と、前記各第２光導波路層上にそれぞれ形成された複数のポリＬリシン膜と、一端が前記各ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための複数の電極薄膜と、前記グレーティングの間に位置する前記各ポリＬリシン膜を少なくとも囲繞するための複数のウエルとを備えたＤＮＡチップ；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の一端にレーザ光を入射するためのレーザ素子；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の他端から出射される光を受光する受光素子；および
前記ＤＮＡチップとレーザ素子の間に配置されるポリゴンミラー；
を具備したことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＤＮＡチップおよびＤＮＡ検出装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、この第１実施形態に用いられるＤＮＡチップを示す平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図１のIII−III線に沿う断面図である。
【００１２】
例えばガラスからなる基板１は、表面にこの基板１より高屈折率の複数、例えば４つの第１光導波路層２が互いに平行に形成されている。これらの第１光導波路２は、例えば３８０〜４００℃の硝酸カリウム溶融塩のようなイオン交換溶液に浸漬してカリウム、ナトリウム等の高屈折率元素をイオン交換することにより形成される。グレーティング３は、前記第１光導波路層２と同等もしくは高い屈折率を有し、前記各第１光導波路層２の両端部表面にそれぞれ形成されている。これらのグレーティング３は、例えばフォトレジスト、酸化チタン、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、ＧａＡｓにより作られる。
【００１３】
図２に示すように長さ方向の端部が傾斜した形状の第２光導波路層４は、前記第１光導波路層２より高い屈折率を有し、前記２つのグレーティング３の間に位置する前記各第１光導波路層２上にそれぞれ形成されている。これらの第２光導波路層４は、例えばＩＴＯまたは酸化錫などの透明な導電性材料から作られている。ポリＬリシン膜５は、前記第２光導波路４の平坦な表面にそれぞれ形成されている。
【００１４】
保護膜６は、前記各第１光導波路層２を含む前記基板１上に前記グレーティング３を含む周辺および前記ポリＬリシン膜５が露出するように形成されている。この保護膜６は、例えばフッ素樹脂から作られている。
【００１５】
複数、例えば４つの電極薄膜７は、前記第１光導波路層２間に位置する前記保護膜６上に前記第１光導波路層２と平行して形成され、かつ中央付近に前記ポリＬリシン膜５上に延びる延出部８を有する。これらの電極薄膜７は、例えばＡｕ，Ｐｔ，Ｔｉ等の金属から作られている。
【００１６】
例えばＡｕ，Ｐｔ，Ｔｉ等の金属からなる別の電極薄膜（参照電極）９およびＡｇ／ＡｇＣｌ薄膜からなる標準電極１０は、前記基板１周辺に位置する前記保護膜６上に形成されている。すなわち、前記電極薄膜７、前記参照電極９および前記標準電極１０により電気化学的な３極管構造を構成している。
【００１７】
面状ヒータ１１は、前記各第１光導波路層２に対応する前記基板１裏面に形成されている。この面状ヒータ１１の温度をモニタするための薄膜温度センサ１２は、前記基板１裏面に前記面状ヒータ１１と隣接して形成されている。
【００１８】
次に、前述したＤＮＡチップ１３を備えるＤＮＡ検出装置を図４を参照して説明する。
【００１９】
このＤＮＡ検出装置は、前記ＤＮＡチップ１３における複数の第１光導波路層２の一端が露出する一方の端面側（右端面側）に配置されたレーザ光を放出するためのレーザ素子（例えば波長６５０ｎｍの半導体レーザ）２１を備えている。このレーザ素子２１のレーザ光放出側には、コリメートレンズ２２、偏光板２３およびポリゴンミラー２４が順次配置されている。このポリゴンミラー２４に代えてガルバノミラーを用いてもよい。前記ポリゴンミラー２４のレーザ光放出側には、第１シリンダレンズ２５が前記ＤＮＡチップ１３の右端面と平行になるように配置されている。第２シリンダレンズ２６は、前記ＤＮＡチップ１３における複数の第１光導波路層２の他端が露出する他方の端面側（左端面側）に配置されている。第２シリンダレンズ２６のレーザ光放出側には、第２偏光板２７および受光素子２８が順次配置されている。
【００２０】
なお、前記ＤＮＡ検出装置において前記ＤＮＡチップ１３は着脱可能でその配置位置には収納部（図示せず）が設けられている。
【００２１】
次に、前述したＤＮＡチップおよびＤＮＡ検出装置の作用を説明する。
【００２２】
ＤＮＡチップ１３の各ポリＬリシン膜５に一本鎖ＤＮＡをそれぞれ固定化する。この場合、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡは同じでも、異なってもよい。また、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡは１つに限らず、複数でもよい。
【００２３】
例えばＤＮＡチップ１３の各ポリＬリシン膜５と同様に配列された複数のウエルを有するプレート（図示せず）に検体である例えば血液のようなターゲット溶液をそれぞれ収容し、前記ＤＮＡチップ１３を逆さにしてその一本鎖ＤＮＡが固定化された各ポリＬリシン膜５を前記ウエル内のターゲット溶液に接触させる。このとき、基板１裏面の面状ヒータ１１に電圧を供給して発熱させ、基板１の温度を例えば６５℃に加熱してインキュベートする。同時に、基準電極１０に例えば０．２〜０．３Ｖの電圧を印加することによって、複数、例えば４つの電極薄膜７と参照電極９との間に電流が流れるため、前記各電極薄膜７の延出部８と導電性材料からなる第２光導電層２との間に電荷が発生する。このため、各ウエルのターゲット溶液中の電荷をもつＤＮＡは前記第２光導電層２に向けて、つまりこの第２光導電層２上に位置するポリＬリシン膜５に向けて引き寄せて濃縮される。その結果、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡとターゲット溶液中のＤＮＡとのハイブリダイズが短時間でなされる。
【００２４】
ハイブリダイズ後のＤＮＡチップ１３を図４に示すＤＮＡ検出装置に組み込み、ポリＬリシン膜５のハイブリダイズされたＤＮＡに対して色素マーカの付いたインターカレータを作用させて発色させる。
【００２５】
このような状態で、図４に示すようにレーザ素子２１から例えば波長６５０ｎｍのレーザ光をコリメートレンズ２２、偏光板２３を通して回転駆動するポリゴンミラー２４に放射させる。このとき、レーザ光はコリメートレンズ２２でコリメートされ、偏光板２３でＴＥ，ＴＭモードの光強度が同じになるように調節され、回転駆動するポリゴンミラー２４で反射されて前記ＤＮＡチップ１３の４つの第１光導波路層２に向けて振り分けられる。振り分けられたレーザ光は、図５に示すように前記ＤＮＡチップ１３の第１光導波路層２が位置する基板１裏面側に入射され、基板１を通してグレーティング３と第１光導波路層２の界面で屈折されてその第１光導波路層２を伝播される。第１光導波路層２を伝播されるレーザ光は、第１光導波路層２より高屈折率の第２光導波路層４との界面で２つのモード（ＴＭモード、ＴＥモード）に分割され、それら第１、第２の光導波路層２，４を伝播する。このとき、前記ポリＬリシン膜５でハイブリダイズ、発色されることによる変化（例えば吸光度変化）によりこのポリＬリシン膜５直下の第２光導波路層４を伝播する光の強度が変化する。このように第１、第２の光導波路層２，４を伝播した光は、第２光導波路層４の反対側の端部においてそれら光導波路層２，４の界面で再び結合、干渉するため、前記第２光導波路層４を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、前記ポリＬリシン膜５における１本鎖ＤＮＡとターゲット溶液中のＤＮＡとのハイブリダイズ、色素マーキングによる発色に基づく第２光導波路層４を伝播する光の極微な変化も第２シリンダレンズ２６および第２偏光板２７を通して受光素子２８で検出することが可能になる。また、このような検出操作は前記ＤＮＡチップ１３の複数（４つ）の第１光導波路層２において同時、並列的になされ、ＤＮＡが同定される。
【００２６】
したがって、図１〜図３に示す構造の第１実施形態のＤＮＡチップによれば、ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡに対する検体であるターゲット溶液中のＤＮＡのハイブリダイズ時間を著しく短縮化することができる。
【００２７】
また、基板１裏面に面状ヒータ１１および薄膜温度センサ１２を設け、この薄膜温度センサ１２で面状ヒータ１１の温度をモニタしながら基板１への加熱温度を制御することによって、従来のようにモイスチャーチャンバを用いることなくハイブリダイズを行うことができる。
【００２８】
さらに、複数のチップユニットを有する図１〜図３に示すＤＮＡチップを図４に示すように組み込んだＤＮＡ検出装置によれば複数の検体のＤＮＡを高感度で同時並列的に同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることができる。
【００２９】
なお、前述した第１実施形態では第２光導波路層４およびポリＬリシン膜５が積層された第１光導波路層２を１チップユニットとし、このチップユニットを基板１に複数配列したが、１つのチップユニットのみを基板に配置してＤＮＡチップを構成してもよい。
【００３０】
前述した第１実施形態では、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡと検体であるターゲット溶液との接触操作をＤＮＡチップ１３の各ポリＬリシン膜５と同様に配列された複数のウエルを有するプレートを用いて行ったが、例えば検体であるターゲット溶液を含浸させたろ紙を一本鎖ＤＮＡが固定化された各ポリＬリシン膜５に直接接触させてもよい。
【００３１】
（第２実施形態）
図６は、この第２実施形態に用いられるＤＮＡチップを示す平面図、図７は図６のVII−VII線に沿う断面図、図８は図１のVIII−VIII線に沿う断面図である。なお、図１〜図３と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００３２】
このＤＮＡチップ１３は、互いに平行する３つの隔壁１４が一体的に取り付けられた枠体１５を延出部８を有する電極薄膜７が形成された保護膜６上に接着剤を介して取り付け、底部にポリＬリシン膜５が露出した例えば４つのウエル１６を形成した構造をなす。
【００３３】
次に、前述したＤＮＡチップ１３を備えるＤＮＡ検出装置を図９を参照して説明する。
【００３４】
このＤＮＡ検出装置は、前記ＤＮＡチップ１３における複数の第１光導波路層２の一端が露出する一方の端面側（右端面側）に配置されたレーザ光を放出するためのレーザ素子（例えば波長６５０ｎｍの半導体レーザ）２１を備えている。このレーザ素子２１のレーザ光放出側には、コリメートレンズ２２、偏光板２３およびポリゴンミラー２４が順次配置されている。このポリゴンミラー２４に代えてガルバノミラーを用いてもよい。前記ポリゴンミラー２４のレーザ光放出側には、第１シリンダレンズ２５が前記ＤＮＡチップ１３の右端面と平行になるように配置されている。第２シリンダレンズ２６は、前記ＤＮＡチップ１３における複数の第１光導波路層２の他端が露出する他方の端面側（左端面側）に配置されている。第２シリンダレンズ２６のレーザ光放出側には、第２偏光板２７および受光素子２８が順次配置されている。
【００３５】
なお、前記ＤＮＡ検出装置において前記ＤＮＡチップ１３は着脱可能でその配置位置には収納部（図示せず）が設けられている。
【００３６】
次に、前述したＤＮＡチップおよびＤＮＡ検出装置の作用を説明する。
【００３７】
ＤＮＡチップ１３のウエル１６底部の各ポリＬリシン膜５に一本鎖ＤＮＡをそれぞれ固定化する。この場合、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡは同じでも、異なってもよい。また、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡは１つに限らず、複数でもよい。
【００３８】
ＤＮＡチップ１３の各ウエル１６内に図１０に示すように検体である例えば血液のようなターゲット溶液１７をそれぞれ収容し、基板１裏面の面状ヒータ１１に電圧を供給して発熱させ、基板１の温度を例えば６５℃に加熱してインキュベートする。同時に、基準電極１０に例えば０．２〜０．３Ｖの電圧を印加することによって、複数、例えば４つの電極薄膜７と参照電極９との間に電流が流れるため、前記各電極薄膜７の延出部８と導電性材料からなる第２光導電層２との間に電荷が発生する。このため、各ウエル１６のターゲット溶液１７中の電荷をもつＤＮＡは前記第２光導電層２に向けて、つまりこの第２光導電層２上に位置するポリＬリシン膜５に向けて引き寄せて濃縮される。このため、各ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡとターゲット溶液中のＤＮＡとのハイブリダイズが短時間でなされる。
【００３９】
ハイブリダイズ後のＤＮＡチップ１３を図９に示すＤＮＡ検出装置に組み込み、ポリＬリシン膜５のハイブリダイズされたＤＮＡに対して色素マーカの付いたインターカレータを作用させて発色させる。
【００４０】
このような状態で、前述した第１実施形態と同様にレーザ素子２１から例えば波長６５０ｎｍのレーザ光を放射し、コリメートレンズ２２でコリメートし、偏光板２３でＴＥ，ＴＭモードの光強度が同じになるように調節し、回転駆動するポリゴンミラー２４で反射して前記ＤＮＡチップ１３の４つの第１光導波路層２に向けて振り分ける。振り分けられたレーザ光を、図１０に示すように前記ＤＮＡチップ１３の第１光導波路層２が位置する基板１裏面側に入射し、第１光導波路層２を伝播させ、第１光導波路層２より高屈折率の第２光導波路層４との界面で２つのモード（ＴＭモード、ＴＥモード）に分割し、それら第１、第２の光導波路層２，４を伝播させる。このとき、前記ポリＬリシン膜５でハイブリダイズ、発色されることによる変化（例えば吸光度変化）によりこのポリＬリシン膜５直下の第２光導波路層４を伝播する光の強度が変化する。このように第１、第２の光導波路層２，４を伝播した光は、第２光導波路層４の反対側の端部においてそれら光導波路層２，４の界面で再び結合、干渉するため、前記第２光導波路層４を伝播する光の強度変化を増幅できる。その結果、前記ポリＬリシン膜５における１本鎖ＤＮＡとターゲット溶液中のＤＮＡとのハイブリダイズ、色素マーキングによる発色に基づく第２光導波路層４を伝播する光の極微な変化も第２シリンダレンズ２６および第２偏光板２７を通して受光素子２８で検出することが可能になる。また、このような検出操作は前記ＤＮＡチップ１３の複数（４つ）の第１光導波路層２および第２光導波路層４において同時、並列的になされ、ＤＮＡが同定される。
【００４１】
したがって、図６〜図８に示す構造の第２実施形態のＤＮＡチップによれば、ポリＬリシン膜５に固定化される一本鎖ＤＮＡに対する検体であるターゲット溶液中のＤＮＡのハイブリダイズ時間を著しく短縮化することができる。このため、このＤＮＡチップを組み込んだＤＮＡ検出装置はＤＮＡを高感度で同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることができる。
【００４２】
また、基板１裏面に面状ヒータ１１および薄膜温度センサ１２を設け、この薄膜温度センサ１２で面状ヒータ１１の温度をモニタしながら基板１への加熱温度を制御することによって、従来のようにモイスチャーチャンバを用いることなくハイブリダイズを行うことができる。
【００４３】
さらに、複数のチップユニットを有する図６〜図８に示すＤＮＡチップ１３を図９に示すように組み込んだＤＮＡ検出装置によれば複数の検体のＤＮＡを高感度で同時並列的に同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることができる。
【００４４】
さらに、ＤＮＡチップ１３はターゲット溶液１７をそれぞれ収容できる複数のウエル１６を有し、かつ基板１裏面に面状ヒータ１１が設けられているため、このＤＮＡチップ１３を図９に示すようにＤＮＡ検出装置に組み込んだ状態でハイブリダイズを行うことができるため、ハイブリダイズの途中での情報を検出することができる。
【００４５】
なお、前述した第２実施形態ではウエル１６下にポリＬリシン膜５および第２光導波路層４が積層された第１光導波路層２を１チップユニットとし、このチップユニットを基板１に複数配列したが、１つのチップユニットのみを基板に配置してＤＮＡチップを構成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、例えば血液のような検体のハイブリダイズ時間の短縮化を図ることが可能なＤＮＡチップを提供することができる。
【００４７】
また、本発明によれば例えば血液のような複数の検体中のＤＮＡを高感度で同時並列的に同定化できると共に検出時間の短縮化を図ることが可能なＤＮＡ検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に用いられるＤＮＡチップを示す平面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図。
【図４】本発明の第１実施形態に用いられるＤＮＡ検出装置を示す平面図。
【図５】本発明の第１実施形態におけるＤＮＡ検出装置の作用を説明するための断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に用いられるＤＮＡチップを示す平面図。
【図７】図６のVII−VII線に沿う断面図。
【図８】図６のVIII−VIII線に沿う断面図。
【図９】本発明の第２実施形態に用いられるＤＮＡ検出装置を示す平面図。
【図１０】本発明の第２実施形態におけるＤＮＡ検出装置の作用を説明するための断面図。
【符号の説明】
１…基板、
２…第１光導波路層、
３…グレーティング、
４…第２光導波路層、
５…ポリＬリシン膜、
６…保護膜、
７…電極薄膜、
１１…面状ヒータ、
１３…ＤＮＡチップ、
１４…隔壁、
１５…枠体、
１６…ウエル、
１７…ターゲット溶液（検体）、
２１…レーザ素子、
２４…ポリゴンミラー、
２８…受光素子。
Claims (8)
- 基板と、
前記基板表面に形成された第１光導波路層と、
前記第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、
前記グレーティングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する第２光導波路層と、
前記第２光導波路層上に形成されたポリＬリシン膜と、
一端が前記ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための電極薄膜と
を具備したことを特徴とするＤＮＡチップ。 - 前記第１光導波路層、第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成された前記グレーティング、前記第２光導波路層、ポリＬリシン膜および前記電極薄膜を１チップユニットとし、このチップユニットを前記基板表面に前記第１光導波路層が互いに平行になるように形成したことを特徴とする請求項１記載のＤＮＡチップ。
- 基板と、
前記基板表面に形成された第１光導波路層と、
前記第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、
前記グレーティングの間に位置する前記第１光導波路層上に形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する第２光導波路層と、
前記第２光導波路層上に形成されたポリＬリシン膜と、
一端が前記ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための電極薄膜と、
前記グレーティングの間に位置する前記ポリＬリシン膜を少なくとも囲繞するためのウエルと
を具備したことを特徴とするＤＮＡチップ。 - 前記第１光導波路層、第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成された前記グレーティング、前記第２光導波路層、ポリＬリシン膜、前記電極薄膜および前記ウエルを１チップユニットとし、このチップユニットを前記基板表面に前記第１光導波路層が互いに平行になるように形成したことを特徴とする請求項３記載のＤＮＡチップ。
- 前記ウエルは、前記基板上に合成樹脂製枠体を取り付けることにより形成されることを特徴とする請求項３または４記載のＤＮＡチップ。
- 前記基板の裏面にヒータをさらに配置したことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載のＤＮＡチップ。
- 基板と、前記基板表面に形成された複数の第１光導波路層と、前記各第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、前記グレーティングの間に位置する前記各第１光導波路層上にそれぞれ形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する複数の第２光導波路層と、前記各第２光導波路層上にそれぞれ形成された複数のポリＬリシン膜と、一端が前記各ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための複数の電極薄膜とを備えたＤＮＡチップ；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の一端にレーザ光を入射するためのレーザ素子；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の他端から出射される光を受光する受光素子；および
前記ＤＮＡチップとレーザ素子の間に配置されるポリゴンミラー；
を具備したことを特徴とするＤＮＡ検出装置。 - 基板と、前記基板表面に形成された複数の第１光導波路層と、前記各第１光導波路層の両端部表面にそれぞれ形成されたグレーティングと、前記グレーティングの間に位置する前記各第１光導波路層上にそれぞれ形成され、この第１光導波路層より高屈折率で透明な導電材料からなり、前記第１光導波路層内を伝播する光のうち所定のモードの光のみが一方の端部から入射して全反射して伝播し、他方の端部から出射して再度前記第１光導波路層内に伝播する前記光と合成する複数の第２光導波路層と、前記各第２光導波路層上にそれぞれ形成された複数のポリＬリシン膜と、一端が前記各ポリＬリシン膜上に延出され、前記第２光導波路層との間で電荷を発生させるための複数の電極薄膜と、前記グレーティングの間に位置する前記各ポリＬリシン膜を少なくとも囲繞するための複数のウエルとを備えたＤＮＡチップ；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の一端にレーザ光を入射するためのレーザ素子；
前記ＤＮＡチップの各第１光導波路層の他端から出射される光を受光する受光素子；および
前記ＤＮＡチップとレーザ素子の間に配置されるポリゴンミラー；
を具備したことを特徴とするＤＮＡ検出装置。
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| JP2003262634A (ja) | 2003-09-19 |
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