JP4349002B2 - Sample substance supply and recovery method using apparatus for supplying or recovering sample substance - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電性の試料物質を、直流電界の作用を利用して、基板等に形成された反応領域に対して供給したり、該反応領域から試料物質を回収したりするための装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
試料物質を微小な反応領域に対して滴下して供給する技術がある。具体的には、所定の反応領域に対して、DNAプローブ等の試料物質を含む微小滴を所定の反応領域(「スポット領域」ともいう。)に正確に滴下する方法がある。この方法の代表例として、インクジェットプリンティング法やマイクロメカニカルスポッティング法等が知られている。
【0003】
「インクジェットプリンティング法」は、インクジェットプリンターで用いられるノズルを応用する方法であって、電気を用いてインクジェットプリンターのようにプリンターヘッドから基板に検出用試料物質を噴射して、固定する方法である。この方法には、圧電式インクジェット法、バブルジェット法、超音波ジェット法がある。圧電式インクジェット法は、圧電体にパルスを印加することによって生じる変位の圧力によって液滴を飛ばす方法である。バブルジェット法は、熱方式であって、ノズル中のヒーターを熱して発生させた気泡の圧力によって液滴を飛ばす方式である。超音波ジェット法は、超音波ビームを液体の自由面に当てて、局所的に高い圧力を与えることによってその箇所から微小滴を放出させる方式である。
【0004】
「マイクロメカニカルスポッティング法」は、マイクロスポッティングペン、キャピラリー(細管)、あるいはピンセットを装着させたプリントヘッドを用いて、検出用試料物質を含む微小滴を基板上の検出表面部位にスポットしていく方法である。
【0005】
このような試料物質のスポッティング技術は、ガラス基板やシリコン基板上に多種・多数のDNAオリゴ鎖やcDNA(complementary DNA)等が微細配列されて集積されている、いわゆるDNAチップ又はDNAマイクロアレイ(以下、「DNAチップ」と総称。)と呼ばれるバイオアッセイ用の集積基板を作製又は製造する際の重要技術となっている。
【0006】
「DNAチップ」は、例えば、ガラス基板やシリコン基板上に供給されて固定化されたDNAプローブ等に対して、標的DNAを含む試料溶液を供給してハイブリダイゼーション行い、これに続いてハイブリダイゼーションを示さなかったDNAやミスハイブリしたDNA等を洗い流す作業(以下「洗浄作業」と称する。)を行った後に、所定の検出器で蛍光測定等を行うことによって、分子間の相互作用の解析や遺伝子の変異解析、SNPs(一塩基多型)分析、遺伝子発現頻度解析等に広く用いられている。
【0007】
その他、特許文献1には、高密度マイクロアレイを、試料溶液をエレクトロスプレイすることによって作成する技術が開示されている。特許文献2には、同一スポットに対して試料溶液を、上記インクジェットプリンティング法により複数回供給する技術が開示されている。特許文献3には、プローブを含む液体を上記インクジェットプリンティング法により固相表面に付着させる技術が開示されている。特許文献4には、ハイブリダイゼーション後に、緩衝液で洗浄して検出実験を行う技術が開示されている。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−281252号公報。
【特許文献2】
特開2001−186880号公報。
【特許文献3】
特開平11−187900号公報。
【特許文献4】
特開2003−300号公報。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の試料物質(含む溶液)のスポッティング技術においては、基板上に試料物質を滴下する作業(試料物質を供給する作業)や滴下された試料物質を所定表面部位に固定化する作業等を行う際に、試料物質が乾燥雰囲気に晒されるため、その分子構造(例えば、高次構造などの立体構造)に悪影響を及ぼす可能性があるという問題があった。
【0010】
また、相互作用(例えば、ハイブリダイゼーション)を実施した後に行われる上記洗浄作業においては、偽陽性や偽陰性の検出エラーを極力発生させないようにするために、的確な洗浄溶液の選定並びに洗浄溶液の条件設定に関して、実験作業者は充分に配慮しなければならなかった。
【0011】
さらに、前記洗浄作業によって、反応領域に存在している固定化不十分状態あるいは未固定状態の検出用試料物質(例えば、DNAプローブ)が、洗浄目的である試料物質と一緒に洗い流されてしまうので、貴重な実験材料(検出用試料物質)にロスが生じ、DNAチップ等の製造コストを押し上げてしまうという問題があった。
【0012】
そこで、本発明は、主に、(1)試料物質を乾燥させることがない、(2)洗浄液を用いる洗浄作業を行う必要がない、(3)検出用試料物質のロスを大幅に減少できる、以上(1)〜(3)の利点を有する、試料物質の供給又は回収のための装置及び方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明では、第一に、以下の「試料物質供給回収装置」を提供する。この装置は、陰電荷又は陽電荷に荷電する性質を有する試料物質を、直流電界の駆動力によって所定反応領域へ供給したり、あるいはこの反応領域中に遊離状態や弱い結合力で存在している試料物質を、前記駆動力によって回収したりできるように工夫された装置である。具体的には、本発明に係る装置は、荷電性の試料物質を含む溶液を貯留する「溶液槽」と、前記溶液槽に連通された「電導性ゲル収容槽」と、前記溶液及び前記電導性ゲルに直流電界を形成するための「第一電極」と、を少なくとも備えている。この構成において、前記溶液槽に貯留された溶液と電導性ゲルの界面は接している。
【0014】
この装置構成においては、例えば、溶液槽の上部等に配置された前記第一電極と外部の反応領域に付設された第二電極に印加することによって、前記溶液槽の溶液から電導性ゲルを通過して反応領域へ至る「直流電界」(例えば、約10V/cm)を形成することができる。この「直流電界」は、荷電した試料物質を電界方向に沿って駆動させる役割を果たす。すなわち、陰電荷を帯びた試料物質を陽極側へ、陽電荷を帯びた試料物質を陰極側へ移動させる作用を発揮する。
【0015】
例えば、陰電荷を帯びた試料物質を反応領域に供給する場合は、前記第一電極を陰極、反応領域に付設された第二電極を陽極として直流電界を形成し、陰電荷を帯びた試料物質を溶液槽に回収する場合は、第一電極を陽極、第二電極を陰極として直流電界を形成すればよい。同様に、陽電荷を帯びた試料物質を反応領域に供給する場合は、前記第一電極を陽極、反応領域に付設された第二電極を陰極として直流電界を形成し、この陽電荷を帯びた試料物質を溶液槽に回収する場合は、第一電極を陰極、第二電極を陽極として直流電界を形成すればよい。
【0016】
この直流電界による荷電性試料物質の駆動作用によって、前記溶液槽内の試料物質を、電動性ゲルを移動通過させて反応領域へ供給したり、この反応領域内に存在する試料物質を、前記電動性ゲルを通過移動させて前記溶液槽に回収したりすることが、自在に行うことができる。なお、前記溶液槽に回収される試料物質は、例えば、反応領域の所定表面部位に未固定状態又は固定化不十分状態の試料物質である。
【0017】
この荷電性の試料物質の供給又は回収に係わる作業は、前記電導性ゲルを反応領域(に貯留されている溶液界面)に密着させた状態で行うことになるので、作業工程中に試料物質を乾燥雰囲気に晒してしまうことがない。このため、前記作業の過程において、試料物質の分子構造(例えば、高次構造などの立体構造)に悪影響を与えてしまうことがないという利点がある。即ち、試料物質を、所定のパートナー分子との間で相互作用できる分子構造状態を保持したままの状態で、外部の反応領域に供給したり、あるいは該反応領域から回収したりすることができる。
【0018】
また、本発明に係る装置では、上記した「直流電界」に加え、前記反応領域に貯留された溶液に「高周波電界」を形成する手段を備えるように工夫することもできる。
【0019】
例えば、1MV/m程度の高周波電界を印加すると、ヌクレオチド分子(リン酸イオン等を備えるヌクレオチド鎖の陰電荷とイオン化した水素原子の陽電荷で構成される多数の分極ベクトルからなるヌクレオチド分子)に誘電分極が生じ、その結果、ヌクレオチド分子が電界と平行に直線状に引き伸ばすことができる。
【0020】
より詳しくは、ハイブリダイゼーションを検出するための検出用試料物質として機能するDNAプローブ等のヌクレオチド分子を反応領域に供給し、この反応領域の所定表面部位(検出表面)に前記ヌクレオチド分子の一端(末端)を固定化した状態では、このヌクレオチド分子は、ランダムコイル状等に丸まったり、重層したりしている。このような立体構造状態では、塩基同士が重層するので、反応時に立体障害が発生する。ヌクレオチド分子を高周波電界の作用で直線状に引き伸ばすと、塩基同士が重層することが無くなるため、反応時の立体障害が少なくなって、ハイブリダイゼーション反応が短時間で円滑に進むようになるので、検出の効率や精度を向上させることができる。
【0021】
ここで、上記「高周波電界」を形成するための具体的手段としては、反応領域(の例えば、底面)に付設された第二電極と前記第一電極以外の「第三電極」との間で形成することもできるし、前記反応領域を挟むように対設してなる「対向電極」によって形成することもできる。
【0022】
第一電極と第二電極は、試料物質を供給又は回収するための「直流電界」を形成する役割を果たし、第一電極と第三電極、あるいは前記対向電極は、試料物質を伸長するための「高周波電界」を形成する役割を果たす。なお、第一電極と第二電極を用いて、直流電界と高周波電界の両方を形成できるように工夫してもよい。
【0023】
ここで、高周波電界形成に用いられる前記第三電極として、反応領域に付設された第二電極と対向する位置に移動可能であって、かつ該位置から退去可能に構成された可動電極を採用することができる。この「可動電極」は、試料物質の供給作業時又は回収作業時には、他の所定位置に待機しており、これらの作業が完了したら、(反応領域に付設された)第二電極と対向する位置(例えば、反応領域の上方位置)に移動して高周波電界を形成し、この電界形成作業(伸長作業)が完了したら再び前記待機位置に戻るという動作を、コンピュータ制御等によって実行可能な可動性の電極である。
【0024】
また、この第三電極として、上記した電導性ゲル収容槽の下面(あるいは底面)位置に設けられ、前記試料物質が通過可能な形状とされた電極を採用することもできる。例えば、試料物質が通過可能なサイズの微細孔が均等かつ多数形成された電極板である。これらの微細孔は、第一電極と第二電極との間で形成された直流電界の作用によって移動してくる試料物質を反応領域方向あるいは溶液槽方向に通過させるという役割を果たす。
【0025】
本発明に係る装置は、DNAプローブ等の検出用ヌクレオチド分子(ヌクレオチド鎖)を基板上の反応領域に供給する装置として、あるいは該反応領域の所定表面部位に固定化された検出用ヌクレオチド分子を伸長する装置として好適である。
【0026】
以上のように、本発明に係る装置は、溶液槽内の溶液に含まれている荷電性の試料物質を反応領域へ効率良くかつ迅速に供給するための装置として好適である。また、反応領域(の所定表面部位)に固定化されないで遊離状態にある検出用試料物質や固体化が不充分な状態(固定化結合が弱い状態)にある検出用試料物質を強制的に回収する装置としても好適である。あるいは、固定化された検出用試料物質と相互作用を示さなかった物質や誤相互作用(例えば、ミスハイブリダイゼーション)した試料物質を強制的に回収する装置としても好適である。
【0027】
本装置では、直流電界の強度を調整することによって、試料物質の供給速度、回収速度、供給量、回収量、回収物質の種類等を調節することが可能である。例えば、試料物質の回収作業では、直流電界の強度を低下させることによって、固定化されないで遊離状態にある検出用試料物質のみを回収したり(固体化が不充分な状態にある検出用試料物質を回収しないようにしたり)、固定化された検出用試料物質と相互作用を示さなかった遊離物質のみを回収したり(誤相互作用した試料物質を回収しないようにしたり)することができる。
【0028】
本発明では、第二に、以下の「試料物質供給方法」を提供する。具体的には、溶液中に含まれている荷電性の試料物質を、直流電界の作用により電導性ゲルを移動通過させ、所定の反応領域に供給する試料物質供給方法を提供する。
【0029】
この方法は、ヌクレオチド分子等の荷電性の試料物質を一時溶液中に収容しておいて、直流電界の形成によって、この試料物質を前記溶液中から電導性ゲルへ移動させ、続いてこの電導性ゲルを通過させて、所定の反応領域に供給する。即ち、本方法は、荷電性の試料物質は、溶液→電導性ゲル→反応領域の経路で移動させる方法である。
【0030】
また、この方法は、前記反応領域に臨むように形成された表面(検出表面)に対して、前記試料物質を固定化する手順を含む方法とすることができる。即ち、試料物質の供給手順と固定化手順の両方を備えた方法とすることができる。
【0031】
また、前記固定化手順の際には直流電界オフにすることによって、前記表面に対する試料物質の固体化反応を、物質のブラウン運動に専ら委ねて行うようにする。これにより、固定化反応を電界の影響がない状態で円滑に進行させることができる。
【0032】
さらに、本方法を、高周波電界の作用によって固定化されたヌクレオチド分子を伸長させる手順を含む方法に発展させ、固定化されたヌクレオチド分子をハイブリダイゼーションし易い直鎖状構造に整えることができるようにする。
【0033】
本方法は、反応領域中に既に固定化された前記試料物質と相互作用を示す他の荷電性の試料物質を、直流電界の作用によって前記電導性ゲルを移動させて反応領域に供給する方法に発展させることができる。即ち、相互作用を行う少なくとも二種類の試料物質を、直流電界の作用によって所定の反応領域に順次供給する方法を提供できる。また、この相互作用を行う際に直流電界オフにすることにより、該相互作用をブラウン運動に専ら委ねて行うように工夫することによって、電界の影響が状態で相互作用を円滑に進行させることができる。
【0034】
本発明では、第三に、以下の「試料物質回収方法」を提供する。
【0035】
まず、反応領域中の溶液に存在する荷電性の試料物質を、直流電界の作用によって電導性ゲル内を移動させて、所定の溶液槽に回収する試料物質回収方法を提供する。
【0036】
本方法によって反応領域中から回収される試料物質は、前記反応領域の所定表面部位(検出表面)に固定化された検出用試料物質との間で相互作用を示さなかった物質、あるいは反応領域の所定表面部位に未固定状態又は固定化不十分状態にある試料物質を挙げることができる。
【0037】
次に、本発明では、溶液中に含まれている荷電性の検出用試料物質を、(1)直流電界の作用によって電導性ゲルを移動させて所定の反応領域に供給する手順と、(2)前記反応領域に臨む所定表面部位に対して、前記検出用試料物質を固定化する手順と、(3)前記表面部位に未固定状態又は固定化不十分状態の前記検出用試料物質を直流電界の作用によって電導性ゲル内を移動通過させて溶液槽に回収する手順と、(4)溶液中に含まれている荷電性の標的試料物質を、直流電界の作用によって電導性ゲルを移動させて所定の反応領域に供給する手順と、(5)固定化された前記検出用試料物質と標的試料物質との間の相互作用を行う手順と、(6)固定化された前記検出用試料物質との間で相互作用を示さなかった標的試料物質又は/及び誤相互作用した標的試料物質を、直流電界の作用によって電導性ゲル内を移動通過させて溶液槽に回収する手順と、を含む試料物質供給回収方法を提供する。
【0038】
この方法は、検出用試料物質供給→検出用試料物質固定化→未固定状態等の検出用試料物質回収→標的試料物質供給→相互作用→相互作用を示さなかった標的試料物質等の回収、という一連の相互作用検出手順をすべて含む包括的な方法である。
【0039】
この方法では、固定化された検出用試料物質がヌクレオチド分子である場合において、高周波電界の作用によって該ヌクレオチド分子を伸長させる手順を含むように工夫し、前記固定化及び/又は前記相互作用を行う場合には、直流電界オフにするように工夫した方法も提供できる。
【0040】
ここで、本願における主な技術用語の定義付けを行う。
【0041】
「反応領域」は、液相中においてハイブリダイゼーションその他の物質間の相互作用の場を提供できる試料溶液貯留領域である。例えば、基板上に形成された微小な凹構造又はウエル構造部位を挙げることができる。「表面」あるいは「表面部位」は、物質間の相互作用を検出するために、検出用の試料物質を固定化するために必要な表面処理が施された検出用の表面である。
【0042】
「相互作用」は、物質間の化学的結合あるいは解離を広く意味する。例えば、一本鎖ヌクレオチド分子間の相互反応、即ちハイブリダイゼーションに加え、二本鎖ヌクレオチド分子とペプチド(又はタンパク質)の相互反応、酵素応答反応その他の分子間相互反応、抗原抗体反応、タンパク質間等の高分子間の相互作用、低分子と高分子との間の相互作用、低分子間の相互作用を広く含み、狭く解釈されない。
【0043】
「検出用試料物質」は、反応領域の表面部位に直接的に又は間接的に固定化される物質であり、「標的試料物質」は、前記検出用試料物質と特異的な相互作用を示す物質であって、場合によっては、蛍光物質等により標識される。
【0044】
「ヌクレオチド分子」とは、プリンまたはピリミジン塩基と糖がグリコシド結合したヌクレオシドのリン酸エステルの重合体を意味し、DNAプローブを含むオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、プリンヌクレオチドとピリミジンヌクレオチオドが重合したDNA(全長あるいはその断片)、逆転写により得られるcDNA(cDNAプローブ)、RNA、ポリアミドヌクレオチド誘導体(PNA)等を広く含む。
【0045】
「ハイブリダイゼーション」は、相補的な塩基配列構造を備えるヌクレオチド鎖間の相補鎖(二重鎖)形成反応を意味する。
【0046】
「立体障害(steric hindrance)」は、分子内の反応中心等の近傍に嵩高い置換基の存在や反応分子の姿勢や立体構造(高次構造)によって、反応相手の分子の接近が困難になることによって、所望の反応(本願では、ハイブリダイゼーション)が起こりにくくなる現象を意味する。
【0047】
「対向電極」は、電圧印加可能な一対の電極を意味する。
【0048】
「電導性ゲル」は、アガロースゲルなどの電導性のゲルを意味する。
【0049】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に狭く限定されない。
【0050】
まず、図1に示された符号1は、本発明に係る試料物質供給回収装置の好適な実施形態をしめしている。この試料物質供給回収装置1(以下「装置1」と略称する。)は、下方側に配置された基板2の所定領域に対して荷電性の試料物質Sを供給する装置、又は前記基板2から所定の前記試料物質Sを回収する装置として機能するものである。
【0051】
本装置1は、前記試料物質Sを含む溶液Lを貯留する容器状の溶液槽11と、電導性ゲルGを収容する電導性ゲル収容槽12と、前記溶解槽11の上部に取り付けられた第一電極E1とから構成されている。
【0052】
電導性ゲル収容槽12は、溶液槽11に連設されており、溶液槽11に収容された溶液Lと電導性ゲルGの界面は接した状態となっている。電導性ゲルGは、溶液槽1中の溶液Lが下側に漏れていかないように封止する役割も果たしている。
【0053】
前記溶液槽11の溶液L中に含まれる荷電性の試料物質Sは、溶液L中で陰電荷又は陽電荷を帯びる物質であれば広く利用でき、例えば、ヌクレオチド分子、ペプチド、タンパク質等を挙げることができる。なお、溶液Lとしては、DNA等のヌクレオチド分子を緩衝液等で溶解したものを用いることができる。
【0054】
電導性ゲル収容槽12に収容された電導性ゲルGは、溶液Lの溶媒(緩衝液等)は通過できないが、直流電界の作用によって荷電性の試料物質Sを移動通過させることができる性質を有するゲルであればどのようなものでも適宜採用可能である。
【0055】
装置1の下側の基板2は、石英ガラスや合成樹脂等で形成されたものであり、例えば、DNAチップ、プロテインチップその他のセンサーチップを構成する基板である。基板2の上面には、微少容積のウエル形状等からなる凹部構造部位であって、緩衝液等の溶液を貯留可能な反応領域(スポット領域)21が設けられている。
【0056】
この反応領域21に対して、装置1の溶液槽11から試料物質Sが、所定の手順によって供給等される(後述)。本装置1は、反応領域21に密着させた状態で試料物質Sを供給又は回収する構成であるので、試料物質Sを乾燥雰囲気に晒すことなく、基板2上にスポッティングすることができる。
【0057】
反応領域21のいずれかの箇所には、試料物質S(例えば、DNAプローブ等の検出用試料物質D)を固定化できるように表面処理が施されている表面部位あるいは金属薄膜表面部位3(以下「検出表面3」という。)が設けられている。
【0058】
この検出表面3は、反応領域21の底面や側壁面等に適宜設けられており、装置1から供給されてきた試料物質Sの一部と化学結合し、該試料物質Sを固定する部位として機能する表面である。例えば、試料物質SがDNAプローブ等の検出用ヌクレオチド分子である場合、ヌクレオチド分子の一端(末端)が検出表面3に固定される。本発明において、検出表面3の構成自体狭く限定されない。
【0059】
この検出表面3の裏面側部位には、図1中に符号E2で示された第二電極が付設されている。この第二電極E2は、装置1が反応領域21の上方に位置されたときに、装置1の上記第一電極E1と一対の対向電極を形成できる関係にあって、スイッチ4のオン/オフ操作によって電源Vを介して電圧印加可能とされている。
【0060】
この構成により、電極E1−E2は、溶液L、電導性ゲルG、反応領域21(中の溶液)を通過する直流電界(後述)を形成する役割を果たす。なお、第一電極E1と第二電極E2は、陰極、陽極の切り替えが自在に行うことができる構成とされている。
【0061】
具体的に説明すると、試料物質Sが陰電荷を帯びている場合、第一電極E1を陰極、第二電極E2を陽極として直流電界を形成すると、該試料物質Sは陽極である第二電極E2側に向かって移動する。第一電極E1を陽極、第二電極E2を陰極として直流電界を形成すると、該試料物質Sは陽極である第一電極E2側に向かって移動する。
【0062】
一方、試料物質Sが陽電荷を帯びている場合、第一電極E1を陰極、第二電極E2を陽極として直流電界を形成すると、該試料物質Sは陰極である第一電極E1側に向かって移動する。第一電極E1を陽極、第二電極E2を陰極として直流電界を形成すると、該試料物質Sは陰極である第二電極E2側に向かって移動する。
【0063】
以下、添付した図2、図3に基づいて、試料物質Sのひとつである検出用試料物質Dを、基板2の反応領域21の検出表面3に供給して、固定化する手順を説明する。なお、以下の説明では、試料物質Sが、DNAプローブのように陰電荷を帯びた検出用試料物質Dである場合を代表例として説明するが、これに狭く限定する趣旨ではない。
【0064】
まず、図2(A)は、装置1が基板2上方に離れて位置している様子を示している。この状態では、まだ電極E1−E2に電圧が印加されていない状態であるので、検出用試料物質Dは、溶液槽11の溶液L中に依然留まっている。
【0065】
続いて、図2(B)では、装置1が基板2の反応領域21に着いて、第一電極E1−第二電極E2間に電圧が印加されている(この場合、第一電極E1が陰極、第二電極E2が陽極)。これにより溶液L→電導性ゲルG→反応領域21を通過する直流電界X1が形成される。この直流電界X1の作用によって検出用試料物質Dが溶液槽11から電動性ゲル収容槽12を移動通過し、反応領域21へ供給されている。なお、図2(B)中のD1は、検出表面3に固定化された検出用試料物質を示している。
【0066】
次に、図2(C)は、反応領域21に存在する未固定状態あるいは不完全状態で固定化されている検出用試料物質(符号D2で示す。)が装置1の溶液槽11へ回収されている様子を示す図である。この手順段階では、第一電極E1が陽極、第二電極E2が陰極に切り替えられており、直流電界X1とは逆向きの直流電界X2が形成されている。
【0067】
図2(B)に示す手順を経て、反応領域21に検出用試料物質Dが供給されると、この検出用試料物質Dの特定部位が検出表面Dに化学結合して固定化される。固定化は、リンカー分子やスペーサ分子を介して行われる場合もある。
【0068】
この固定化の際、立体障害等に起因して、固定化されなかったものや未完全に固定化された検出用試料物質D2が反応領域21中に混在してしまう。そこで、反応領域21中に確実に固定化された検出用試料物質D1のみを残すことができる適度な電圧強度を選択して、直流電界X1とは逆向きの直流電界X2を形成し、検出用試料物質D2を、電導性ゲル収容槽12を移動通過させて、上方の溶液槽11へ回収する(図2(C)参照)。これにより、反応領域21中には、固定化された検出用試料物質D1のみを存在させることができる。
【0069】
図3は、図2(A)〜(C)の手順を電界形成手順の形式で模式的に示した図である。まず、第一電極E1を陰極、第二電極E2を陽極として直流電界X1を形成して検出用試料物質Dを反応領域21に供給する。続いて、一旦電界オフにして検出用試料物質Dの固定化反応を進行させ、所定時間後に、第一電極E1を陽極、第二電極E2を陰極に切り替え、前記直流電界X1とは逆向きの直流電界X2を形成する。
【0070】
ここで、固定化反応の際に直流電界をオフにすると、検出表面3と検出用試料物質Dとの間の化学結合(固定化反応)を、専ら検出用試料物質Dの自然なブラウン運動に委ねた状態で進行させることができるので好適である。
【0071】
以上の装置構成あるいは手順に基づいて、反応領域21中に検出用試料物質Dが固定化された状態の基板2を形成することができる。これは、DNAプローブ等の検出用ヌクレオチド分子が固定化されたDNAチップや検出用のタンパク質が固定化されたプロテインチップその他のセンサーチップの作製又は製造に広く利用できる。
【0072】
次に、図4、図5に基づいて、反応領域21中の検出表面3に検出用試料物質D1が固定化されている状態の基板2に対して、試料物質Sである標的試料物質Tを供給等する手順を説明する。
【0073】
まず、図4(A)は、装置1が基板2上方に離れて位置決めされた様子を示している。この状態では、まだ電極E1−E2に電圧が印加されていない状態であるので、標的試料物質Tは、溶液槽11の溶液L中に依然留まっている。
【0074】
続いて、図4(B)では、装置1が基板2の反応領域21に密封状態で着いて、第一電極E1−第二電極E2間に電圧が印加されている(この場合、第一電極E1が陰極、第二電極E2が陽極)。これにより、溶液L→電導性ゲルG→反応領域21を通過する直流電界X1が形成される。この直流電界X1の作用によって陰電荷を帯びた標的試料物質Tが溶液槽11から電動性ゲル収容槽12を移動通過して反応領域21へ供給される。
【0075】
次に、図4(C)は、反応領域21に固定化されている検出用試料物質D1と相互作用(ここでは、ハイブリダイゼーション)を示さなかった標的試料物質等(符号T2)を装置1の溶液槽11へ回収する様子を示す図である。この手順段階では、第一電極E1が陽極、第二電極E2が陰極に切り替えられ、直流電界X1とは逆向きの直流電界X2が形成されている。
【0076】
図4(B)に示す手順を経て、反応領域21に標的試料物質Tが供給されてくると、この標的試料物質Tの特定部位(特定塩基配列部分)は、検出表面3に固定化されている検出用試料物質D1と相互作用(ここでは、ハイブリダイゼーション)を示す。
【0077】
このとき、検出用試料物質D1や標的試料物質Tはランダムコイル状に丸まったりしているので、立体障害等が発生する。これにより、反応領域21中には、検出用試料物質D1と相互作用して結合した(二重鎖を形成した)標的試料物質T1に加えて、相互作用せずに反応領域12に遊離している標的試料物質や検出用試料物質D1と誤相互作用(ここでは、ミスハイブリダイゼーション)した状態の標的試料物質(以下これらをまとめて「標的試料物質T2」で示す。)が存在する。
【0078】
これらの標的試料物質T2を反応領域21に放置しておくと、相互作用の有無を検出する作業段階で、擬陽性や偽陰性を示してしまう原因となるので、検出作業段階前に、反応領域21中から標的試料物質T2を除いておくことが望ましい。
【0079】
そこで、反応領域21中において、検出用試料物質D1と相互作用を示した標的試料物質T1のみを残すことができる適度な電圧強度を選択して、上記直流電界X1とは逆向きの直流電界X2を形成し、相互作用を示さなかったり、誤相互作用を示したりした標的試料物質T2を、電導性ゲル収容槽12を移動通過させて、上方の溶液槽1に回収する(図4(C)参照)。これにより、反応領域21中には、相互作用を示した標的試料物質T1(とD1)のみを存在させることができる。
【0080】
図5は、図2(A)〜(C)から図4(A)〜(C)に至る一連の方法手順を、電界形成手順の形式に従って模式的に示した図である。
【0081】
まず、第一電極E1を陰極、第二電極E2を陽極として直流電界X1を形成して陰電荷を帯びた検出用試料物質Dを反応領域21に供給し(図2(B)参照)、続いて、一旦電界オフにして検出用試料物質Dの検出表面3への固定化反応を進行させ、所定時間後に、第一電極E1を陽極、第二電極E2を陰極に切り替え、前記直流電界X1とは逆向きの直流電界X2を形成し、未固定状態あるいは固定化不充分の検出用試料物質D2を溶液槽11に回収する(図2(C)参照)。この回収された検出用試料物質D2は再利用できる。
【0082】
次に、標的試料物質Tが収容された装置1を基板2移動させ(図4(A)参照)、続いて、第一電極E1を陰極、第二電極E2を陽極として直流電界X1を形成して陰電荷を帯びた標的試料物質Tを反応領域21に供給する(図4(B)参照)。
【0083】
続いて、一旦電界オフにして、固定化された検出用試料物質D1と標的試料物質Tの相互作用を物質間のブラウン運動に委ねて効率よく進行させ、所定時間後に、第一電極E1を陽極、第二電極E2を陰極に切り替えて前記直流電界X1とは逆向きの直流電界X2を形成する。
【0084】
この直流電界X2によって、検出用試料物質D1と相互作用せずに反応領域12に遊離していたり、あるいは検出用試料物質D1と誤相互作用していたりする標的試料物質T2を、電導性ゲルGを移動通過させて、溶液槽11に回収する(図4(C)参照)。
【0085】
以上の装置構成あるいは手順を利用すれば、基板2の反応領域21中に検出用試料物質Dを供給し、この検出用試料物質Dの固定化反応を効率よく進行させ、その後、検出精度に悪影響を与える未固定状態等にある検出用試料物質D2を反応領域21から回収し、続いて、該反応領域21に標的試料物質Tを供給し、該標的試料物質Tを(検出表面3に)固定化された検出用試料物質D1との間の相互作用(例えば、ハイブリダイゼーション)を進行させ、その後、検出精度に悪影響を与える誤相互作用等した標的試料物質T2を反応領域21から回収するという一連の方法(アッセイ)を円滑に実施することができる。
【0086】
以下、直流電界に加えて、「高周波電界」を形成する手段又は手順を用いるように、更に改良工夫された装置構成あるいは手順に係る発明について、図6〜図10に基づいて説明する。
【0087】
これらの改良発明は、1MV/m程度の高周波電界を印加すると、ヌクレオチド分子(リン酸イオン等を備えるヌクレオチド鎖の陰電荷とイオン化した水素原子の陽電荷で構成される多数の分極ベクトルからなるヌクレオチド分子)に誘電分極が発生し、その結果、ヌクレオチド分子が電界と平行に直線状に引き伸ばされる現象又は原理を利用するものである。
【0088】
高周波電界を形成する具体的な手段あるいは方法としては、可動電極(第三電極)と第二電極を用いる方法(図6)、ゲル収容槽2の下面に配置された第三電極と第二電極を用いる方法(図7)、基板Bの反応領域4に貯留する溶液を挟んで対設されている対向電極を設置する方法(図9)等がある。この高周波電界を形成する手段又は手順を備える装置又は方法は、検出用試料物質DがDNAプローブ等のヌクレオチド分子の時に、特に有効である。
【0089】
まず、図6中の符号E31は、上記した第一電極E1や第二電極E2以外の第三の電極であって、高周波電界形成のために用意された「可動電極」を示している。図2(A)〜(C)及び図3に示された方法やその他の方法に従って、反応領域21に検出用試料物質D1(DNAプローブ等)が固定化された基板2(DNAチップ等)を準備し、これを用いる。
【0090】
可動電極E31は、その動作がすべてコンピュータ制御等されており、所定のコンピュータプログラムに従って、所定の位置決め動作を行うように定められている。具体的には、まず、待機位置から基板2上に移動してくる動作が実行され、続いて、反応領域21を閉塞するように着く動作を行う(図6(A)参照)。
【0091】
続いて、この可動電極E31と第二電極E2との間に電圧を印加し、反応領域12中の溶液(緩衝液等)に1MV/m程度の高周波電界Yを形成する。これにより、反応領域21中に固定化された検出用試料物質D1(DNAプローブ等のヌクレオチド分子等)を、高周波電界Yの作用によって、直線状に引き伸ばすことができる(伸長作業、図6(B)の符号D3参照)。
【0092】
続いて、この伸長作業が終了したら、可動電極E31を反応領域12上方から移動させて(図6(C))、かわりに上記装置1を当該反応領域12上方まで移動させる(図6(D)参照)。
【0093】
次に、第一電極E1と第二電極E2との間に電圧を印加して、第二電極E2に向かう直流電界X1を形成する。この直流電界X1によって、装置1の溶液槽1に収容された溶液L中の標的試料物質Tを反応領域21に供給する(図6(E)参照)。
【0094】
続いて、所定時間電界オフの状態として、相互作用を効率良く進行させた後に、第一電極E1と第二電極E2との間に電圧を印加して第一電極E1に向かう直流電界X2を形成する。この直流電界X2によって、反応領域21中の標的試料物質T2を装置1の溶液槽1の溶液L中へ回収する(図6(F)参照)。この回収作業が完了したら、装置1を基板2から引き上げる(図6(G)参照)。
【0095】
図6に示された上記手順を行うことによって、伸長状態とされた検出用試料物質D3と標的物質Tとの間の相互作用を、立体障害の影響が少ない条件下で行うことができる。
【0096】
次に、図7及び図8では、符号Yで示された「高周波電界」を形成するために、電導性ゲル収容槽12の下面(あるいは底面)位置に第三電極E32を設けた実施形態を示している。
【0097】
この実施形態では、装置1に第三電極E32が一体化されているため、装置1に加えてさらに上記可動電極E31を移動させる必要がないという作業上の利点がある。また、第三電極E32は、収容槽12からゲルGを脱落し難くするという機能も発揮するので、この点でも好適である。
【0098】
この第三電極E32は、図7に示すように、電導性ゲル収容槽12の下面(あるいは底面)位置に嵌着等されて配置された電極板であって、電極板を貫通する多数の微小孔4が規則正しく配列された形態を備えている。この微少孔4は、少なくとも試料物質S(T,D)を円滑に通過させることができる程度の口径又はサイズに設定する。
【0099】
以下、図8を参照して、第三電極E32が一体化されている装置1を用いた方法を説明する。まず、図8(A)では、検出用試料物質D1の固定化が既に完了した基板2上に、第三電極E32が一体化された装置1を移動させ手順を表している。そして、この装置1を反応領域21に着けて、第二電極E2と第三電極E32との間に電圧を印加し、反応領域21中に高周波電界Yを形成する(図8(B)参照)。この高周波電界Yの作用によって、検出表面3に伸長状態で固定化された検出用試料物質D3が多数配列されることになる。
【0100】
次に、図8(C)に示す手順では、第一電極E1と第二電極E2との間に電圧を印加し、溶液槽11から電導性ゲル収容槽12を経て反応領域12に至る直流電界X1を形成する。この直流電界X1の作用によって基板2の反応領域21へ標的試料物質Tを供給する。
【0101】
図8(D)に示す手順では、固定化された検出試料物質D3と標的試料物質Tとの特異的な相互作用によって両者が結合している中で、相互作用を示さなかったり、誤相互作用したりした標的試料物質T2を、直流電界X1と反対方向の反応領域12から電導性ゲル収容槽12を経て溶液槽11に至る直流電界X2によって、装置1の溶液槽1に回収する。
【0102】
次に、図9に基づいて、高周波電界Yを形成する別の実施形態を説明する。この実施形態では、基板2の反応領域21の側壁面のいずれかに検出表面3を形成しておき、かつ反応領域21を挟むように対向電極E4、E5を配設しておく。
【0103】
装置1から供給される検出用試料物質Dは、側壁の前記検出表面3に固定化される(図9(A)のD1参照)。この固定化された検出用試料物質D1を対向電極E4、E5に電圧を印加することによって形成される高周波電界Yによって、横方向に伸長する((図9(B)参照)。
【0104】
次に、装置1を反応領域12に密着させて、第一電極E1と第二電極E2とに電圧を印加し、溶液槽11から電導性ゲル収容槽12を経て反応領域12に至る直流電界X1を形成する。この直流電界X1の作用によって基板2の反応領域21へ標的試料物質Tを供給する(図9(C)参照)。
【0105】
続いて、図9では特に示さないが、直流電界X1をオフにして、相互作用を進行させ、続いて、相互作用を示さなかったり、誤相互作用を示したりした標的試料物質T2を直流電界X2により回収し、検出作業に入る。
【0106】
図10は、高周波電界Yを用いた試料物質S(T,D)の供給回収方法を電界形成手順に従って説明する図である。
【0107】
まず、第一電極E1と第二電極E2との間で形成した直流電界X1によって、検出用試料物質Dを溶液槽1から電導性ゲルGを介して反応領域21に供給する。次に、この直流電界X1をオフにして固定化反応を進行させる。
【0108】
そして、前記直流電界X1と反対向きの直流電界X2を第一電極E1と第二電極E2との間で形成することによって、固定化されなかったり、固定化不十分であったりする検出用試料物質D2を、反応領域21から電導性ゲルGを介して溶液槽11に回収する。
【0109】
続いて、高周波電界Yを上記第三電極であるE31(可動電極)又はE32と第二電極E2との間で形成したり、上記対向電極E4−E5の間で形成したりすることによって、検出表面3に固定化された検出用試料物質D1を伸長する。
【0110】
そして、再び直流電界X1によって標的試料物質Tを溶液槽1から電導性ゲルGを介して反応領域21に供給する。次に、前記直流電界X1をオフにして、伸長状態の検出用試料物質D3と標的試料物質Tの相互作用を進行させる。
【0111】
続いて、直流電界X1と反対向きの直流電界X2を第一電極E1と第二電極E2との間で形成することにより、相互作用しなかったり、誤相互作用(ミスハイブリ)を示したりした標的試料物質T2を反応領域21から電導性ゲルGを介して溶液槽11に回収する。
【0112】
図11は、基板2の一例を示している。なお、この基板2は、ガラス基板、シリコン基板等の上に、多種・多数の検出用試料物質Dを集積することができるものであればどのようなものでもよい。図11では、円板上の基板を用いているが、基板の形状、構成等は、これに限定されない。
【0113】
図11では、基板2の表面に、多数の反応領域21が配設されている。基板2上の反応領域21に装置1を着けて、試料物質S(検出用試料物質D又は標的試料物質T)を供給したり、回収したりする。装置1は、一つの反応領域(例えばR1)のみを狙って試料物質Sを供給したり、回収したりできるものでもよいし、複数の反応領域(例えば、R2又はR3)や基板2上のすべての反応領域21に同時に試料物質Sを供給したり、回収したりできるものでもよい。
【0114】
検出用試料物質Dは、一般に、多種類のものを基板2上に集積させる場合が多い。そのような場合には、一つの反応領域21に対応した装置1を用意し、各反応領域21に、それぞれ別の検出用試料物質Dを供給して、検出用の基板2(手例えば、DNAチップ)を作製する。
【0115】
一方、標的試料物質Tは、一般に、一種のものを、複数の反応領域に供給する場合が多い。そのような場合には、所定範囲の複数の反応領域21に同時に標的試料物質Tを供給できる装置1を用いる。
【0116】
以上のように、本発明に係る装置1は、一つの反応領域21に対応するもの、一列分の反応領域21(R2)対応するもの、複数列の反応領域21(R3)に対応するもの、基板2上のすべての反応領域21に対応するものなどを目的に応じて、使い分けることができる。
【0117】
多数の(又は全ての)反応領域21に対応した装置1の場合、溶液槽1に入れる試料物質D、Tを適宜変えることによって、効率的に手順を行うことができる。検出用試料物質Dは、それぞれの溶液槽1に別々の物質を入れておいてから、その後の手順を行えば、供給、固定化、回収等の一連の工程を、同時に行うことができる。
【0118】
標的試料物質Tの場合、全ての(装置1の)溶液槽1に同種の物質を入れてから、その後の工程を行うことにより、一回の作業で、相互作用の検出等を行うことができる。その他、例えば、数列ごとに、違う物質を入れて、いくつかの実験、検定等を一回の作業で行うこともできる。なお、一連の工程、特に、装置1と基板2の移動及び組み合わせや、電界の形成手順等は、コンピュータ制御等によって実行可能である。
【0119】
【発明の効果】
本発明には、以下のような効果がある。
【0120】
本発明に係る「試料物質供給回収方法」を用いることにより、試料物質を乾燥雰囲気に晒さすことなく、試料物質を基板上にスポッティングすることができる。
【0121】
この方法は、検出用試料物質を基板上にスポッティングできるだけでなく、検出用試料物質を固定した基板に標的試料物質を供給し、検出用試料物質と標的試料物質が相互作用(例えば、ハイブリダイゼーション)を示すかどうかを検出する実験に役立てることができる。
【0122】
また、本発明に係る方法を用いて、相互作用を示すかどうかを検出する実験を行う場合は、従来のような洗浄液を用いた洗浄工程を必要としないから、実験作業者は、的確な洗浄溶液の選定や洗浄溶液の条件設定に関して配慮する必要がなく、簡易かつ効果的な相互作用実験を実施することができる。また、洗浄作業による試料物質のロスを防ぎ、効率的かつ経済的な実験が可能となる。
【0123】
本発明に係る方法では、直流電界に加えて、高周波電界を用いることができるため、特に、DNAプローブ等のヌクレオチド分子を検出用試料物質として用いる場合においてこれを伸長させることができるので、標的試料物質との相互作用(ハイブリダイゼーション等)の効率を向上させることができる。
【0124】
本発明では、試料物質を基板上(の反応領域)に供給する方法、基板上(の検出表面)に固定化等されなかった試料物質を回収する方法、検出用試料物質と標的試料物質の相互作用を確実に検出できる方法を提供できる。
【0125】
その他、本発明は、DNAプローブ等のヌクレオチド分子で特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る試料物質供給回収装置(1)の好適な実施形態を示す図。
【図2】同装置(1)を用いて検出用試料物質(D)を供給、固定化、回収する一連の方法を示した図。
【図3】同方法を電界形成手順に従って説明する図。
【図4】同装置(1)を用いて標的試料物質(T)を供給、固定化、回収する一連の方法を示した図。
【図5】同方法を電界形成手順に従って説明する図。
【図6】第三電極として可動電極(E31)を用いた場合の一連の方法を示した図。
【図7】電導性ゲル収容槽(12)の下面に配置される第三電極(E32)の構成を示す図。
【図8】同第三電極(E32)が設けられた装置(1)を利用する一連の方法を示した図。
【図9】反応領域(21)に対向電極(E3,E4)を設けた場合の一連の方法を示した図。
【図10】高周波電界(Y)を形成する手順を含む一連の方法を電界形成手順に従って説明する図。
【図11】装置1から試料物質(S)が供給等される基板2の領域例を示す図。
【符号の説明】
1 試料物質供給回収装置(装置)
2 基板
3 検出表面(試料物質が固定化される表面部位)
11 溶液槽
12 電導性ゲル収容槽
21 反応領域
D 検出用試料物質
D1 固定化された検出用試料物質
D2 未固定あるいは固定化不充分の検出用試料物質
D3 伸長された検出用試料物質
E1 第一電極
E2 第二電極
E31,E32 第三電極
E4,E5 対向電極
G 電導性ゲル
L 溶液
S 試料物質
T 標的試料物質
T1 相互作用した標的試料物質
T2 相互作用しなかったり、誤相互作用を示したりした標的試料物質
X1 供給用の直流電界
X2 回収用の直流電界
Y 高周波電界[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for supplying a charged sample material to a reaction region formed on a substrate or the like using the action of a direct current electric field, and for recovering the sample material from the reaction region, and Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
There is a technique in which a sample substance is dropped and supplied to a minute reaction region. Specifically, there is a method in which a minute droplet containing a sample substance such as a DNA probe is accurately dropped onto a predetermined reaction region (also referred to as a “spot region”). As typical examples of this method, an inkjet printing method, a micromechanical spotting method, and the like are known.
[0003]
The “ink-jet printing method” is a method of applying nozzles used in an ink-jet printer, and is a method in which a sample material for detection is ejected from a printer head onto a substrate using electricity and fixed as in an ink-jet printer. This method includes a piezoelectric ink jet method, a bubble jet method, and an ultrasonic jet method. The piezoelectric ink jet method is a method in which a droplet is ejected by a displacement pressure generated by applying a pulse to a piezoelectric body. The bubble jet method is a thermal method in which droplets are ejected by the pressure of bubbles generated by heating a heater in a nozzle. The ultrasonic jet method is a method in which an ultrasonic beam is applied to a free surface of a liquid and a minute drop is emitted from the portion by applying a high pressure locally.
[0004]
The “micro mechanical spotting method” is a method of spotting microdrops containing a sample material for detection on a detection surface portion on a substrate by using a print head equipped with a micro spotting pen, a capillary (capillary tube), or tweezers. It is.
[0005]
Such a spotting technique for a sample substance is a so-called DNA chip or DNA microarray (hereinafter referred to as “DNA chip” or “DNA microarray”) in which a large number of DNA oligo chains and cDNA (complementary DNA) are finely arranged and integrated on a glass substrate or silicon substrate. This is an important technique for producing or manufacturing an integrated substrate for bioassay called “DNA chip”.
[0006]
For example, a “DNA chip” performs hybridization by supplying a sample solution containing a target DNA to a DNA probe or the like supplied and immobilized on a glass substrate or a silicon substrate, followed by hybridization. After performing the work of washing away DNA not shown or mishybridized DNA (hereinafter referred to as “washing work”), the fluorescence measurement is performed with a predetermined detector, thereby analyzing the interaction between molecules and the gene. It is widely used for mutation analysis, SNPs (single nucleotide polymorphism) analysis, gene expression frequency analysis, and the like.
[0007]
In addition,
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-281252 A.
[Patent Document 2]
JP 2001-186880 A.
[Patent Document 3]
JP-A-11-187900.
[Patent Document 4]
JP-A-2003-300.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional spotting technique of sample material (including solution), the work of dropping the sample material on the substrate (work of supplying the sample material), the work of fixing the dropped sample material on a predetermined surface portion, etc. When performing, since the sample substance is exposed to a dry atmosphere, there is a problem that the molecular structure (for example, a three-dimensional structure such as a higher order structure) may be adversely affected.
[0010]
Further, in the above washing operation performed after the interaction (for example, hybridization) is performed, in order to prevent false positive and false negative detection errors as much as possible, the selection of an accurate washing solution and the washing solution The experimental workers had to give due consideration to the setting of conditions.
[0011]
Furthermore, because of the washing operation, the incompletely immobilized or non-immobilized detection sample substance (for example, DNA probe) existing in the reaction region is washed away together with the sample substance for the purpose of washing. However, there is a problem in that valuable experimental materials (detection sample substances) are lost, which increases the manufacturing cost of DNA chips and the like.
[0012]
Therefore, the present invention mainly (1) does not dry the sample material, (2) it is not necessary to perform a cleaning operation using the cleaning liquid, (3) can greatly reduce the loss of the sample material for detection, It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for supplying or recovering a sample substance having the advantages (1) to (3).
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, first, the following “sample substance supply and recovery device” is provided. In this apparatus, a sample substance having a property of being charged negatively or positively is supplied to a predetermined reaction region by a driving force of a DC electric field, or is present in the reaction region in a free state or a weak binding force. It is an apparatus devised so that the sample substance can be collected by the driving force. Specifically, the apparatus according to the present invention includes a “solution tank” that stores a solution containing a charged sample substance, a “conducting gel storage tank” that communicates with the solution tank, the solution, and the conductive material. And a “first electrode” for forming a direct current electric field in the gel. In this configuration, the interface between the solution stored in the solution tank and the conductive gel is in contact.
[0014]
In this apparatus configuration, for example, the conductive gel is passed from the solution in the solution tank by applying to the first electrode arranged in the upper part of the solution tank and the second electrode attached to the external reaction region. Thus, a “DC electric field” (for example, about 10 V / cm) reaching the reaction region can be formed. This “DC electric field” serves to drive a charged sample substance along the direction of the electric field. That is, the negatively charged sample material is moved to the anode side, and the positively charged sample material is moved to the cathode side.
[0015]
For example, when supplying a negatively charged sample substance to the reaction region, a negative electric charge is formed by forming a DC electric field using the first electrode as a cathode and the second electrode attached to the reaction region as an anode. Is collected in the solution tank, a DC electric field may be formed by using the first electrode as an anode and the second electrode as a cathode. Similarly, when a positively charged sample substance is supplied to the reaction region, a DC electric field is formed using the first electrode as an anode and the second electrode attached to the reaction region as a cathode, and this positive charge is charged. When the sample substance is collected in the solution tank, a DC electric field may be formed using the first electrode as a cathode and the second electrode as an anode.
[0016]
Due to the driving action of the charged sample material by the direct current electric field, the sample material in the solution tank is supplied to the reaction region by moving through the electric gel, or the sample material existing in the reaction region is supplied to the electric motor. It is possible to freely move the gel and collect it in the solution tank. The sample material collected in the solution tank is, for example, a sample material in an unfixed or insufficiently fixed state at a predetermined surface portion of the reaction region.
[0017]
Since the work related to the supply or recovery of the charged sample substance is performed in a state where the conductive gel is in close contact with the reaction region (the solution interface stored in the reaction area), the sample substance is removed during the work process. There is no exposure to a dry atmosphere. For this reason, there is an advantage that the molecular structure of the sample substance (for example, a three-dimensional structure such as a higher order structure) is not adversely affected in the course of the work. That is, the sample substance can be supplied to the external reaction region or recovered from the reaction region while maintaining the molecular structure state capable of interacting with a predetermined partner molecule.
[0018]
In addition to the above-described “DC electric field”, the apparatus according to the present invention can be devised to include means for forming a “high-frequency electric field” in the solution stored in the reaction region.
[0019]
For example, when a high-frequency electric field of about 1 MV / m is applied, a dielectric is applied to nucleotide molecules (nucleotide molecules composed of a number of polarization vectors composed of negative charges of nucleotide chains including phosphate ions and positive charges of ionized hydrogen atoms). Polarization occurs, so that the nucleotide molecules can be stretched linearly parallel to the electric field.
[0020]
More specifically, a nucleotide molecule such as a DNA probe that functions as a sample material for detection for detecting hybridization is supplied to the reaction region, and one end (terminal) of the nucleotide molecule is provided on a predetermined surface portion (detection surface) of the reaction region. ) Is immobilized, this nucleotide molecule is rounded or stacked in a random coil shape or the like. In such a three-dimensional structure state, bases overlap each other, resulting in steric hindrance during the reaction. When a nucleotide molecule is stretched in a straight line by the action of a high-frequency electric field, bases do not overlap each other, so there is less steric hindrance during the reaction, and the hybridization reaction proceeds smoothly in a short time. Efficiency and accuracy can be improved.
[0021]
Here, as a specific means for forming the “high-frequency electric field”, between the second electrode attached to the reaction region (for example, the bottom surface thereof) and the “third electrode” other than the first electrode, It can also be formed, or can be formed by “counter electrodes” that are arranged so as to sandwich the reaction region.
[0022]
The first electrode and the second electrode serve to form a “DC electric field” for supplying or recovering the sample material, and the first electrode and the third electrode, or the counter electrode, for extending the sample material. Plays the role of creating a “high frequency electric field”. In addition, you may devise so that both a direct current electric field and a high frequency electric field can be formed using a 1st electrode and a 2nd electrode.
[0023]
Here, as the third electrode used for the formation of the high-frequency electric field, a movable electrode configured to be movable to a position facing the second electrode attached to the reaction region and to be able to leave the position is adopted. be able to. This “movable electrode” stands by at another predetermined position at the time of supplying or recovering the sample substance, and when these operations are completed, the position facing the second electrode (attached to the reaction region) (For example, a position above the reaction region) to form a high-frequency electric field, and when this electric field forming work (extension work) is completed, the operation of returning to the standby position again can be performed by computer control or the like. Electrode.
[0024]
In addition, as the third electrode, an electrode provided at the position of the lower surface (or the bottom surface) of the above-described conductive gel container and having a shape through which the sample substance can pass can also be employed. For example, it is an electrode plate in which a large number of fine holes of a size through which a sample substance can pass are formed uniformly. These micropores play a role of allowing a sample substance that is moved by the action of a DC electric field formed between the first electrode and the second electrode to pass in the reaction region direction or the solution tank direction.
[0025]
The apparatus according to the present invention is an apparatus for supplying a detection nucleotide molecule (nucleotide chain) such as a DNA probe to a reaction region on a substrate, or extends a detection nucleotide molecule immobilized on a predetermined surface portion of the reaction region. It is suitable as a device to perform.
[0026]
As described above, the apparatus according to the present invention is suitable as an apparatus for efficiently and rapidly supplying the charged sample substance contained in the solution in the solution tank to the reaction region. In addition, the sample material for detection that is not immobilized in the reaction area (predetermined surface part) or the sample material for detection that is in a state of insufficient solidification (a state where the immobilized binding is weak) is forcibly recovered. It is also suitable as a device to perform. Alternatively, it is also suitable as a device for forcibly recovering a substance that has not interacted with the immobilized sample substance for detection or a sample substance that has been misinteracted (for example, mishybridization).
[0027]
In this apparatus, it is possible to adjust the supply rate, recovery rate, supply rate, recovery rate, type of recovery material, etc. of the sample substance by adjusting the strength of the DC electric field. For example, in the sample material recovery operation, by reducing the strength of the DC electric field, only the detection sample material that is not immobilized and recovered is recovered (the detection sample material that is not sufficiently solidified). It is possible to collect only the free substance that did not interact with the immobilized detection sample substance (to prevent collection of erroneously interacted sample substance).
[0028]
Secondly, the present invention provides the following “sample substance supply method”. Specifically, there is provided a sample substance supply method for supplying a charged sample substance contained in a solution to a predetermined reaction region by moving and passing through a conductive gel by the action of a direct current electric field.
[0029]
In this method, a charged sample material such as a nucleotide molecule is accommodated in a temporary solution, and the sample material is moved from the solution to a conductive gel by the formation of a direct current electric field. The gel is passed through and supplied to the predetermined reaction area. That is, this method is a method in which a charged sample substance is moved along a route of solution → conductive gel → reaction region.
[0030]
Further, this method can include a procedure for immobilizing the sample substance on a surface (detection surface) formed so as to face the reaction region. That is, a method including both a sample substance supply procedure and an immobilization procedure can be adopted.
[0031]
In addition, the DC electric field is turned off during the immobilization procedure, so that the solidification reaction of the sample substance on the surface is performed exclusively by the Brownian motion of the substance. Thereby, an immobilization reaction can be smoothly advanced in a state without the influence of an electric field.
[0032]
Furthermore, the present method can be developed into a method including a procedure for extending a nucleotide molecule immobilized by the action of a high-frequency electric field, so that the immobilized nucleotide molecule can be arranged into a linear structure that is easy to hybridize. To do.
[0033]
This method is a method in which another charged sample substance that interacts with the sample substance already immobilized in the reaction region is supplied to the reaction region by moving the conductive gel by the action of a direct current electric field. It can be developed. That is, it is possible to provide a method of sequentially supplying at least two kinds of sample substances that interact with each other to a predetermined reaction region by the action of a DC electric field. In addition, by turning off the DC electric field when performing this interaction, it is possible to make the interaction proceed smoothly under the influence of the electric field by devising the interaction to be performed exclusively by the Brownian motion. it can.
[0034]
Thirdly, the present invention provides the following “sample substance recovery method”.
[0035]
First, there is provided a sample material recovery method for recovering a charged sample material present in a solution in a reaction region in a predetermined solution tank by moving the inside of a conductive gel by the action of a direct current electric field.
[0036]
The sample substance recovered from the reaction region by this method is a substance that has not interacted with the detection sample substance immobilized on the predetermined surface portion (detection surface) of the reaction region, or the reaction region. The sample substance which is in the non-fixed state or the immobilization state in a predetermined surface part can be mentioned.
[0037]
Next, in the present invention, (1) a procedure for supplying the charged detection sample material contained in the solution to a predetermined reaction region by moving the conductive gel by the action of a direct current electric field; ) A procedure for immobilizing the detection sample substance on a predetermined surface part facing the reaction region; and (3) a DC electric field for the detection sample substance in an unfixed or insufficiently immobilized state on the surface part. (4) The charged target sample substance contained in the solution is moved by the action of the direct current electric field to move the conductive gel through the conductive gel. A procedure for supplying to a predetermined reaction region; (5) a procedure for performing an interaction between the immobilized sample material for detection and a target sample material; and (6) an immobilized sample material for detection. Target sample material that did not show any interaction between Beauty erroneous interactions with target sample substance, provides a procedure for recovering the solution vessel is moved passed through the conductive gel by the action of the DC electric field, the sample material supply recovery method comprising.
[0038]
This method consists of supplying the sample material for detection → immobilizing the sample material for detection → collecting the sample material for detection in an unfixed state, etc. → supplying the target sample material → interaction → collecting the target sample material that did not show any interaction. It is a comprehensive method that includes a whole series of interaction detection procedures.
[0039]
In this method, in the case where the immobilized sample material for detection is a nucleotide molecule, it is devised to include a procedure for extending the nucleotide molecule by the action of a high-frequency electric field, and the immobilization and / or the interaction is performed. In some cases, a method devised to turn off the DC electric field can be provided.
[0040]
Here, main technical terms in the present application are defined.
[0041]
The “reaction area” is a sample solution storage area that can provide a field of interaction between hybridization and other substances in the liquid phase. For example, a minute concave structure or well structure portion formed on the substrate can be mentioned. The “surface” or “surface part” is a detection surface that has been subjected to a surface treatment necessary for immobilizing a sample material for detection in order to detect an interaction between the materials.
[0042]
“Interaction” broadly means a chemical bond or dissociation between substances. For example, in addition to the interaction between single-stranded nucleotide molecules, that is, hybridization, interaction between double-stranded nucleotide molecule and peptide (or protein), enzyme response reaction, other intermolecular interactions, antigen-antibody reaction, protein-to-protein, etc. It includes a wide range of interactions between macromolecules, interactions between small molecules and macromolecules, and interactions between small molecules and is not interpreted narrowly.
[0043]
The “detection sample substance” is a substance that is directly or indirectly immobilized on the surface region of the reaction region, and the “target sample substance” is a substance that exhibits a specific interaction with the detection sample substance. In some cases, it is labeled with a fluorescent substance or the like.
[0044]
“Nucleotide molecule” means a polymer of a phosphate ester of a nucleoside in which a purine or pyrimidine base and a sugar are glycosidically bonded, and includes an oligonucleotide, a polynucleotide containing a DNA probe, a DNA in which a purine nucleotide and a pyrimidine nucleotide are polymerized ( Full length or a fragment thereof), cDNA obtained by reverse transcription (cDNA probe), RNA, polyamide nucleotide derivative (PNA) and the like are widely included.
[0045]
“Hybridization” means a complementary strand (duplex) formation reaction between nucleotide strands having a complementary base sequence structure.
[0046]
“Steric hindrance” makes it difficult to access the reaction partner molecule due to the presence of bulky substituents near the reaction center in the molecule, the posture of the reaction molecule, and the three-dimensional structure (higher order structure). This means a phenomenon in which a desired reaction (hybridization in the present application) hardly occurs.
[0047]
“Counter electrodes” means a pair of electrodes to which a voltage can be applied.
[0048]
“Conductive gel” means a conductive gel such as agarose gel.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
[0050]
First,
[0051]
The
[0052]
The conductive
[0053]
The charged sample substance S contained in the solution L of the
[0054]
The conductive gel G stored in the conductive
[0055]
The
[0056]
The sample material S is supplied to the
[0057]
The surface region or the metal thin film surface region 3 (hereinafter, referred to as surface treatment) that can immobilize the sample material S (for example, the sample material D for detection such as a DNA probe) can be fixed to any part of the
[0058]
The
[0059]
The back surface side portion of the
[0060]
With this configuration, the electrode E 1 -E 2 Serves to form a direct current electric field (described later) passing through the solution L, the conductive gel G, and the reaction region 21 (the solution therein). The first electrode E 1 And second electrode E 2 In this configuration, the cathode and the anode can be freely switched.
[0061]
More specifically, when the sample material S is negatively charged, the first electrode E 1 The cathode, second electrode E 2 When the DC electric field is formed with the anode as the anode, the sample material S is the second electrode E as the anode. 2 Move towards the side. First electrode E 1 Anode, second electrode E 2 When a direct current electric field is formed using as a cathode, the sample material S is the first electrode E which is an anode. 2 Move towards the side.
[0062]
On the other hand, when the sample material S is positively charged, the first electrode E 1 The cathode, second electrode E 2 When the direct current electric field is formed with the anode as the anode, the sample material S is the first electrode E as the cathode. 1 Move towards the side. First electrode E 1 Anode, second electrode E 2 When the direct current electric field is formed using as a cathode, the sample material S is a second electrode E which is a cathode. 2 Move towards the side.
[0063]
Hereinafter, a procedure for supplying and immobilizing the detection sample material D, which is one of the sample materials S, to the
[0064]
First, FIG. 2A shows a state in which the
[0065]
Subsequently, in FIG. 2B, the
[0066]
Next, FIG. 2C shows a sample material for detection (reference symbol D) immobilized in an unfixed state or an incomplete state existing in the
[0067]
When the detection sample substance D is supplied to the
[0068]
At the time of this immobilization, due to steric hindrance or the like, the sample material D for detection which has not been immobilized or has been imperfectly immobilized 2 Are mixed in the
[0069]
FIG. 3 is a diagram schematically showing the procedure of FIGS. 2A to 2C in the form of an electric field forming procedure. First, the first electrode E 1 The cathode, second electrode E 2 DC electric field X 1 To supply the detection sample substance D to the
[0070]
Here, when the DC electric field is turned off during the immobilization reaction, the chemical bond (immobilization reaction) between the
[0071]
Based on the above apparatus configuration or procedure, the
[0072]
Next, based on FIGS. 4 and 5, the sample material D for detection is applied to the
[0073]
First, FIG. 4A shows a state in which the
[0074]
Subsequently, in FIG. 4 (B), the
[0075]
Next, FIG. 4C shows a detection sample substance D immobilized on the
[0076]
When the target sample substance T is supplied to the
[0077]
At this time, the sample material D for detection 1 Since the target sample substance T is rounded in a random coil shape, steric hindrance or the like occurs. As a result, the sample material D for detection is present in the
[0078]
These target sample substances T 2 Is left in the
[0079]
Therefore, in the
[0080]
FIG. 5 is a diagram schematically showing a series of method procedures from FIGS. 2A to 2C to FIGS. 4A to 4C in accordance with the format of the electric field forming procedure.
[0081]
First, the first electrode E 1 The cathode, second electrode E 2 DC electric field X 1 And the negatively charged detection sample substance D is supplied to the reaction region 21 (see FIG. 2B), and then the electric field is turned off to fix the detection sample substance D to the
[0082]
Next, the
[0083]
Subsequently, the electric field is turned off and the detection sample substance D is immobilized. 1 The target electrode material T interacts efficiently with the Brownian motion between the materials, and after a predetermined time, the first electrode E 1 Anode, second electrode E 2 To the cathode and the DC electric field X 1 DC electric field X opposite to 2 Form.
[0084]
This DC electric field X 2 By means of the sample material D for detection 1 Is not released in the
[0085]
If the above apparatus configuration or procedure is used, the sample material D for detection is supplied into the
[0086]
Hereinafter, an invention related to an apparatus configuration or a procedure that is further improved so as to use means or a procedure for forming a “high-frequency electric field” in addition to a DC electric field will be described with reference to FIGS. 6 to 10.
[0087]
In these improved inventions, when a high frequency electric field of about 1 MV / m is applied, nucleotide molecules (nucleotides comprising a large number of polarization vectors composed of negative charges of nucleotide chains including phosphate ions and positive charges of ionized hydrogen atoms) This utilizes the phenomenon or principle in which a dielectric polarization occurs in the molecule, and as a result, the nucleotide molecule is stretched linearly in parallel with the electric field.
[0088]
As a specific means or method for forming a high-frequency electric field, a method using a movable electrode (third electrode) and a second electrode (FIG. 6), a third electrode and a second electrode disposed on the lower surface of the
[0089]
First, the symbol E in FIG. 31 Is the first electrode E described above. 1 And
[0090]
Movable electrode E 31 All the operations are controlled by a computer or the like, and are determined to perform a predetermined positioning operation in accordance with a predetermined computer program. Specifically, first, an operation of moving from the standby position onto the
[0091]
Subsequently, this movable electrode E 31 And second electrode E 2 A high frequency electric field Y of about 1 MV / m is formed in the solution (buffer solution or the like) in the
[0092]
Subsequently, when this extension work is completed, the movable electrode E 31 Is moved from above the reaction region 12 (FIG. 6C), and instead, the
[0093]
Next, the first electrode E 1 And second electrode E 2 To the second electrode E 2 DC electric field X toward 1 Form. This DC electric field X 1 Thus, the target sample substance T in the solution L accommodated in the
[0094]
Subsequently, after the electric field is turned off for a predetermined time and the interaction is efficiently advanced, the first electrode E 1 And second electrode E 2 A voltage is applied between the first electrode E 1 DC electric field X toward 2 Form. This DC electric field X 2 By the target sample substance T in the
[0095]
By performing the above-described procedure shown in FIG. 3 And target substance T can be interacted under conditions that are less affected by steric hindrance.
[0096]
Next, in FIG. 7 and FIG. 8, the third electrode E is formed at the lower surface (or bottom surface) position of the
[0097]
In this embodiment, the
[0098]
This third electrode E 32 7 is an electrode plate that is fitted and arranged at the lower surface (or bottom surface) position of the
[0099]
Hereinafter, with reference to FIG. 32 A method using the
[0100]
Next, in the procedure shown in FIG. 1 And second electrode E 2 A direct current electric field X extending from the
[0101]
In the procedure shown in FIG. 8D, the immobilized detection sample substance D 3 The target sample material T that does not show any interaction or has misinteracted while the two are bound by a specific interaction between the target sample material T and the target sample material T. 2 DC electric field X 1 DC electric field X extending from the
[0102]
Next, another embodiment for forming the high-frequency electric field Y will be described with reference to FIG. In this embodiment, the
[0103]
The detection sample substance D supplied from the
[0104]
Next, the
[0105]
Subsequently, although not particularly shown in FIG. 1 , The target sample material T that has not been interacted with or has been misinteracted is allowed to proceed. 2 DC electric field X 2 To collect and begin detection.
[0106]
FIG. 10 is a diagram for explaining a method for supplying and recovering the sample substance S (T, D) using the high-frequency electric field Y according to the electric field forming procedure.
[0107]
First, the first electrode E 1 And second electrode E 2 DC electric field X formed between 1 Thus, the detection sample substance D is supplied from the
[0108]
And the DC electric field X 1 DC electric field X in the opposite direction 2 The first electrode E 1 And second electrode E 2 Sample material D for detection that is not immobilized or is not sufficiently immobilized 2 Is recovered in the
[0109]
Subsequently, the high frequency electric field Y is changed to E which is the third electrode. 31 (Movable electrode) or E 32 And second electrode E 2 Or the counter electrode E 4 -E 5 Sample material D for detection immobilized on the
[0110]
And again the DC electric field X 1 Thus, the target sample substance T is supplied from the
[0111]
Subsequently, DC electric field X 1 DC electric field X in the opposite direction 2 The first electrode E 1 And second electrode E 2 The target sample substance T that has not interacted with or has shown an erroneous interaction (mishybrid). 2 From the
[0112]
FIG. 11 shows an example of the
[0113]
In FIG. 11, a large number of
[0114]
In general, many kinds of detection sample materials D are often accumulated on the
[0115]
On the other hand, in general, the target sample substance T is often supplied to a plurality of reaction regions. In such a case, the
[0116]
As described above, the
[0117]
In the case of the
[0118]
In the case of the target sample substance T, the same kind of substance is put in all the solution tanks 1 (of the apparatus 1), and then the subsequent steps are performed so that the interaction can be detected in one operation. . In addition, for example, several experiments, tests, etc. can be performed in a single operation by inserting different substances for each sequence. A series of steps, in particular, movement and combination of the
[0119]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
[0120]
According to the present invention, Sample substance supply and recovery method The sample material can be spotted on the substrate without exposing the sample material to a dry atmosphere.
[0121]
this Method In addition to spotting the detection sample substance on the substrate, the target sample substance is supplied to the substrate on which the detection sample substance is fixed, and the detection sample substance and the target sample substance exhibit an interaction (for example, hybridization). It can be useful for experiments to detect whether or not.
[0122]
In addition, when performing an experiment for detecting whether or not an interaction is exhibited using the method according to the present invention, since a cleaning step using a conventional cleaning liquid is not required, an experimental worker must perform an accurate cleaning. There is no need to consider the selection of the solution and the condition setting of the cleaning solution, and a simple and effective interaction experiment can be performed. Also, loss of sample material due to the cleaning operation can be prevented, and an efficient and economical experiment can be performed.
[0123]
In the method according to the present invention, a high-frequency electric field can be used in addition to a direct-current electric field. Therefore, in particular, when a nucleotide molecule such as a DNA probe is used as a sample material for detection, this can be extended. The efficiency of interaction (hybridization etc.) with a substance can be improved.
[0124]
In the present invention, a method of supplying a sample material onto a substrate (reaction area), a method of recovering a sample material not immobilized on the substrate (detection surface thereof), a mutual relationship between a sample material for detection and a target sample material. It is possible to provide a method capable of reliably detecting the action.
[0125]
In addition, the present invention is particularly effective for nucleotide molecules such as DNA probes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a preferred embodiment of a sample substance supply / recovery device (1) according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a series of methods for supplying, immobilizing and recovering a sample material for detection (D) using the apparatus (1).
FIG. 3 is a view for explaining the method according to an electric field forming procedure;
FIG. 4 is a diagram showing a series of methods for supplying, immobilizing and recovering a target sample substance (T) using the apparatus (1).
FIG. 5 is a diagram illustrating the method according to an electric field forming procedure.
FIG. 6 shows a movable electrode (E 31 The figure which showed a series of methods at the time of using.
FIG. 7 shows a third electrode (E) disposed on the lower surface of the conductive gel container (12). 32 FIG.
FIG. 8 shows the third electrode (E 32 The figure which showed a series of methods using the apparatus (1) provided with).
FIG. 9 shows a counter electrode (E 3 , E 4 The figure which showed a series of methods at the time of providing.
FIG. 10 is a diagram illustrating a series of methods including a procedure for forming a high-frequency electric field (Y) according to an electric field formation procedure.
11 is a view showing an example of a region of a
[Explanation of symbols]
1 Sample substance supply and recovery device (device)
2 Substrate
3 Detection surface (surface part where sample substance is immobilized)
11 Solution tank
12 Conductive gel container
21 Reaction area
D Sample material for detection
D 1 Immobilized sample material for detection
D 2 Unfixed or improperly immobilized sample material for detection
D 3 Extended sample material for detection
E 1 First electrode
E 2 Second electrode
E 31 , E 32 Third electrode
E 4 , E 5 Counter electrode
G conductive gel
L solution
S Sample material
T Target sample material
T 1 Interacted target sample material
T 2 Target sample material that did not interact or showed misinteraction
X 1 DC electric field for supply
X 2 DC electric field for recovery
Y high frequency electric field
Claims (3)
前記第一電極と外部の反応領域に付設された第二電極に電圧を印加して前記直流電界を形成することによって、
(1)前記溶液槽内の検出用ヌクレオチド分子を、電動性ゲルを移動通過させて前記反応領域へ供給する手順と、
(2)前記反応領域に臨む所定表面部位に対して、前記検出用ヌクレオチド分子を固定化する手順と、
(3)前記表面部位に未固定状態又は固定化不十分状態の前記検出用ヌクレオチド分子を、電導性ゲル内を移動通過させて前記溶液槽に回収する手順と、
(4)前記溶液槽内の標的ヌクレオチド分子を、電導性ゲルを移動させて所定の反応領域に供給する手順と、
(5)固定化された前記検出用ヌクレオチド分子と前記標的ヌクレオチド分子との間の相互作用を行う手順と、
(6)固定化された前記検出用ヌクレオチド分子との間で相互作用を示さなかった標的ヌクレオチド分子又は/及び誤相互作用した標的ヌクレオチド分子を、電導性ゲル内を移動通過させて溶液槽に回収する手順と、
さらに、前記反応領域を挟んで対設されている対向電極により高周波電界を形成することによって、(7)固定化された前記検出用ヌクレオチド分子を伸長させる手順と、を含み、
前記手順(3)と前記手順(4)との間に、前記(7)の手順を行う試料物質供給回収方法。 Using a solution tank for storing a solution containing the nucleotide molecules, and conductive gel containing tank communicating with the said solution chamber, a first electrode for forming a DC electric field, at least comprising Ru sample material supply and recovery apparatus,
By applying a voltage to the first electrode and a second electrode attached to an external reaction region to form the DC electric field,
(1) A procedure for supplying the nucleotide molecules for detection in the solution tank to the reaction region by moving and passing through an electric gel ;
(2) a procedure for immobilizing the detection nucleotide molecule to a predetermined surface portion facing the reaction region;
(3) A procedure for recovering the detection nucleotide molecule in an unimmobilized state or immobilization insufficient state on the surface site by moving the conductive nucleotide molecule through the conductive gel and collecting it in the solution tank;
(4) A procedure for supplying the target nucleotide molecule in the solution tank to a predetermined reaction region by moving the conductive gel;
(5) a procedure for performing an interaction between the immobilized detection nucleotide molecule and the target nucleotide molecule;
(6) A target nucleotide molecule that has not interacted with the immobilized detection nucleotide molecule or / and a target nucleotide molecule that has misinteracted are moved through the conductive gel and collected in a solution tank. And the steps to
And (7) a step of extending the immobilized detection nucleotide molecule by forming a high-frequency electric field with a counter electrode provided across the reaction region,
A sample substance supply and recovery method in which the procedure of (7) is performed between the procedure (3) and the procedure (4) .
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