JP4398953B2 - Nucleic acid detection sensor - Google Patents

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JP4398953B2
JP4398953B2 JP2006168594A JP2006168594A JP4398953B2 JP 4398953 B2 JP4398953 B2 JP 4398953B2 JP 2006168594 A JP2006168594 A JP 2006168594A JP 2006168594 A JP2006168594 A JP 2006168594A JP 4398953 B2 JP4398953 B2 JP 4398953B2
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Description

本発明は、被験液中のターゲット核酸鎖が特定の塩基配列を有するか否かを電気化学的
に検出する核酸検出用センサに関する。
The present invention relates to a nucleic acid detection sensor that electrochemically detects whether or not a target nucleic acid chain in a test solution has a specific base sequence.

近年、核酸検出用センサとして核酸鎖固定化アレイ(DNAアレイ)による遺伝子検査
技術が注目を集めている。(非特許文献1参照)
DNAアレイとは、101〜105種類の配列が異なるDNAを固定化した、数cm角の硝
子やシリコンのアレイを指す。アレイ上で蛍光色素や放射線同位元素(RI)等で標識し
た被験液遺伝子とを反応させるか、あるいは未標識の被験液遺伝子と標識オリゴヌクレオ
チドの混合物をサンドイッチハイブリダイゼーションで反応させる。被験液中にアレイ上
のDNAと相補的な配列が存在すると、アレイ上の特定部位で標識に由来する信号(蛍光強
度、RI強度)が得られる。固定化しておいたDNAの配列と位置があらかじめ分っていれ
ば、被験液遺伝子中に存在する塩基配列を簡単に調べることができる。DNAアレイは、
微量サンプルで塩基配列に関する多くの情報が得られることから、遺伝子検出技術に止ま
らずシーケンス技術としても大いに期待されている(非特許文献2参照)。
2. Description of the Related Art In recent years, gene testing techniques using nucleic acid chain fixed arrays (DNA arrays) have attracted attention as nucleic acid detection sensors. (See Non-Patent Document 1)
The DNA array refers to a glass or silicon array of several centimeters square on which 10 1 to 10 5 kinds of different DNAs are immobilized. A test liquid gene labeled with a fluorescent dye or a radioisotope (RI) is reacted on the array, or a mixture of an unlabeled test liquid gene and a labeled oligonucleotide is reacted by sandwich hybridization. When a sequence complementary to the DNA on the array is present in the test solution, a signal (fluorescence intensity, RI intensity) derived from the label is obtained at a specific site on the array. If the sequence and position of the immobilized DNA are known in advance, the base sequence present in the test solution gene can be easily examined. DNA array
Since a lot of information on the base sequence can be obtained with a small amount of sample, it is highly expected as a sequence technique as well as a gene detection technique (see Non-Patent Document 2).

アレイに結合した核酸を検出する手法として、蛍光検出法やRI強度検出法や電気化学
的検出法等がある。この中で、電気化学的手法はサンプル遺伝子の標識や複雑なシステム
が不要である。従って、システムの小型化が期待できる。これに加えて、電極を用いてい
るので電気的な反応制御も容易に行うことが可能であるという利点を有する。
Methods for detecting nucleic acids bound to the array include a fluorescence detection method, an RI intensity detection method, an electrochemical detection method, and the like. Among them, the electrochemical method does not require sample gene labeling or a complicated system. Therefore, a reduction in the size of the system can be expected. In addition, since an electrode is used, there is an advantage that electrical reaction control can be easily performed.

とりわけ、電気化学的手法を用いた核酸検出用センサの中でも、種類の異なるプロー
ブ核酸鎖が固定された電極がX−Yマトリックス状に複数配置されたDNAアレイを構成
するセンサは、多種類の核酸を僅かな時間で検出できる極めて有用な技術として期待され
ている。しかし、このセンサは、多数の核酸鎖固定化電極に等しく電圧を印加しなければ
ならない。従って、このセンサは、回路構成が複雑であり、応答速度や精度が十分でない
等の問題点を有している。
「Beattie et al. 1993, Fodor et al. 1991, Khrapko et al. 1989, Southern et al. 1994」 「Pease et al. 1994, Parinov et al. 1996」
In particular, among nucleic acid detection sensors using an electrochemical method, a sensor that constitutes a DNA array in which a plurality of electrodes to which different types of probe nucleic acid chains are immobilized is arranged in an XY matrix is a variety of nucleic acids. It is expected as a very useful technique that can detect a short time. However, this sensor must apply an equal voltage to a large number of nucleic acid chain fixed electrodes. Therefore, this sensor has problems such as a complicated circuit configuration and insufficient response speed and accuracy.
"Beattie et al. 1993, Fodor et al. 1991, Khrapko et al. 1989, Southern et al. 1994" "Pease et al. 1994, Parinov et al. 1996"

本発明は、多種類の核酸を高速、且つ高精度に検出することができる核酸検出用センサ
を提供することを目的とする。
An object of this invention is to provide the nucleic acid detection sensor which can detect many types of nucleic acid at high speed and with high precision.

本発明に係る核酸検出用センサは、
電源と、
プローブ核酸鎖が固定化された複数の核酸鎖固定化電極と、
前記核酸鎖固定化電極との間に電流を流すための対極と、
前記核酸鎖固定化電極毎に設けられた参照電極と、
前記参照電極に設けられ、入力側に前記参照電極が接続する第1の増幅器と、
前記参照電極に設けられ、前記第1の増幅器の出力に接続する参照抵抗と、
入力側に前記参照抵抗及び前記電源が接続し、出力側に前記対極が接続し、前記対極に所定の電圧の電力を出力する第2の増幅器と、
前記核酸鎖固定化電極毎に設けられ、入力側に前記核酸鎖固定化電極が接続し、出力側に前記電源が接続する第3の増幅器と
を備えることを特徴とする核酸検出用センサである。
The nucleic acid detection sensor according to the present invention comprises:
Power supply,
A plurality of nucleic acid chain-immobilized electrodes on which probe nucleic acid chains are immobilized;
A counter electrode for passing an electric current between the nucleic acid chain-immobilized electrode;
A reference electrode provided for each of the nucleic acid chain fixed electrodes;
A first amplifier provided for each reference electrode and connected to the input electrode on the input side;
A reference resistor provided for each reference electrode and connected to the output of the first amplifier;
A second amplifier for connecting the reference resistor and the power source to the input side, connecting the counter electrode to the output side, and outputting power of a predetermined voltage to the counter electrode;
A third amplifier provided for each of the nucleic acid chain fixed electrodes, wherein the nucleic acid chain fixed electrode is connected to the input side, and the power source is connected to the output side;
It is a nucleic acid detection sensor, characterized in that it comprises a.

各核酸鎖固定化電極に参照電極が配置されているので、測定感度が向上する。   Since the reference electrode is disposed on each nucleic acid chain fixed electrode, the measurement sensitivity is improved.

以上述べたごとく、本発明によれば、多種類の核酸を高速、且つ高精度に検出すること
ができる核酸検出用センサを提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a nucleic acid detection sensor capable of detecting many kinds of nucleic acids at high speed and with high accuracy.

本発明の実施の形態に係る核酸検出用センサは、下記の各構成を備えることがのぞまし
い。
(1) 核酸鎖固定化電極と対極とを対向して配置したこと。
(2) 参照電極を核酸鎖固定化電極毎に配置したこと。
(3) スイッチング素子により、信号の出力線を共有化したこと。
The nucleic acid detection sensor according to the embodiment of the present invention preferably includes the following components.
(1) The nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode are arranged to face each other.
(2) A reference electrode is arranged for each nucleic acid chain fixed electrode.
(3) The signal output line is shared by the switching element.

本明細書において、「核酸検出用セル」は、複数の核酸鎖固定化電極が配設された本発
明の核酸検出用センサにおいて、1対の核酸鎖固定化電極と対極を備える単位区画(単位
セル)を意味する。
In the present specification, the “nucleic acid detection cell” is a unit compartment (unit) comprising a pair of nucleic acid chain fixed electrodes and a counter electrode in the nucleic acid detection sensor of the present invention in which a plurality of nucleic acid chain fixed electrodes are arranged. Cell).

核酸鎖固定化電極には、被験液中のターゲット核酸鎖をハイブリダイズするようにプロ
ーブ核酸鎖が固定化されている。核酸鎖固定化電極は、本発明の核酸検出用センサにおい
て、作用電極として機能する。なお、「プローブ核酸鎖」とは、核酸鎖固定化電極に固定
化(結合化)された核酸鎖を指す。また、「ターゲット核酸鎖」は、前記プローブ核酸鎖
に対して相補的な塩基配列を有し、前記プローブ核酸鎖とハイブリダイゼーション反応す
る核酸鎖であって、被験液中に含まれる核酸鎖を意味する。
A probe nucleic acid chain is immobilized on the nucleic acid chain fixed electrode so as to hybridize the target nucleic acid chain in the test solution. The nucleic acid chain fixed electrode functions as a working electrode in the nucleic acid detection sensor of the present invention. The “probe nucleic acid chain” refers to a nucleic acid chain immobilized (coupled) to a nucleic acid chain-immobilized electrode. The “target nucleic acid chain” means a nucleic acid chain that has a base sequence complementary to the probe nucleic acid chain and that undergoes a hybridization reaction with the probe nucleic acid chain, and is included in the test solution. To do.

また、対極は、核酸鎖固定化電極との間に電流を流すための補助電極として機能する。   The counter electrode functions as an auxiliary electrode for flowing current between the nucleic acid chain fixed electrode.

さらに本発明の核酸検出用センサの核酸検出用セルの測定方式は、前記核酸鎖固定化電極と、前記対極とを使用し、前記核酸鎖固定化電極と、前記対極とのとの間に任意の電圧を印加し、両電極間に生じる電気化学的変化を検出する二電極方式の核酸鎖固定化電極又は対極にさらに参照電極をつなぐ三電極方式の電気化学的測定である。二電極方式では対極に電流が流れるため対極の電位を決めている電極/界面でのキャリアの濃度が変化し、基準となる電位自体が変化してしまうという欠点がある。一方、三電極方式においては、電流は核酸鎖固定化電極と対極間に流れ、核酸鎖固定化電極と参照電極の間、対極と参照電極との間はほとんど電流が流れず、また参照電極に対し所望の電位がかかるように核酸鎖固定化電極と対極との間に電圧が印加されるので、基準となる電位(参照電極の電位)が変動しない。 Furthermore, the measurement method of the nucleic acid detection cell of the nucleic acid detection sensor of the present invention uses the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode, and is arbitrarily arranged between the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode. This is a two-electrode type electrochemical measurement in which a reference electrode is further connected to a two-electrode type nucleic acid chain-immobilized electrode or a counter electrode to detect an electrochemical change occurring between both electrodes. In the two-electrode system, since a current flows through the counter electrode, the carrier concentration at the electrode / interface that determines the potential of the counter electrode changes, so that the reference potential itself changes. On the other hand, in the three-electrode system, the current flows between the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode, almost no current flows between the nucleic acid chain fixed electrode and the reference electrode, and between the counter electrode and the reference electrode. On the other hand, since a voltage is applied between the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode so that a desired potential is applied, the reference potential (reference electrode potential) does not vary.

本発明の核酸検出用センサによってターゲット核酸鎖又はプローブ核酸鎖についての知
見は次のように得られる。核酸鎖を含む被験液の存在下で、前記核酸検出用セル内の核酸
鎖固定化電極と対極との間に電圧を印加する。ターゲット核酸鎖とプローブ核酸鎖との間
にハイブリダイゼーションを生じさせた後に、電極間に生じる電気化学的な変化を検知す
る。ターゲット核酸鎖がプローブ核酸とハイブリダイズすれば、電極間に電気化学的な変
化が生じる。従って、当該変化を検知すれば、プローブ核酸鎖又はターゲット核酸鎖が、
特定の塩基配列を有するか否かを検出することができる。前述したハイブリダイズにより
電極間に生じる電気化学的変化は、被験液中に二本鎖認識体を添加し、その二本鎖認識体
の化学的変化に由来する電流変化であることがのぞましい。これにより測定を簡易且つ精
度良く行うことができる。
The knowledge about the target nucleic acid chain or the probe nucleic acid chain is obtained as follows by the nucleic acid detection sensor of the present invention. In the presence of a test solution containing a nucleic acid chain, a voltage is applied between the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode in the nucleic acid detection cell. After hybridization is generated between the target nucleic acid strand and the probe nucleic acid strand, an electrochemical change occurring between the electrodes is detected. When the target nucleic acid strand hybridizes with the probe nucleic acid, an electrochemical change occurs between the electrodes. Therefore, if the change is detected, the probe nucleic acid strand or the target nucleic acid strand is
Whether or not it has a specific base sequence can be detected. The electrochemical change generated between the electrodes by the hybridization described above is preferably a current change resulting from the chemical change of the double-stranded recognizer when a double-stranded recognizer is added to the test solution. Thereby, the measurement can be performed easily and accurately.

核酸鎖固定化電極に固定化させるプローブ核酸鎖として、既知の塩基配列を有する核酸
鎖を用いる。被験液中に前記プローブ核酸鎖とハイブリダイゼーション反応するターゲッ
ト核酸鎖が存在するか否かを検知してもよい。また、核酸鎖固定化電極に固定化させるプ
ローブ核酸鎖として未知の塩基配列を有する核酸鎖を用いる。そして、被検液中に既知の
塩基配列を有する核酸鎖を含有させて、被検液中に前記プローブ核酸鎖とハイブリダイゼ
ーション反応するターゲット核酸鎖が存在するか否かを検知する。このようにして、前記
未知の塩基配列を有するプローブ核酸鎖の配列に対する知見を得てもよい。
A nucleic acid chain having a known base sequence is used as a probe nucleic acid chain to be immobilized on the nucleic acid chain-immobilized electrode. It may be detected whether or not a target nucleic acid chain that undergoes a hybridization reaction with the probe nucleic acid chain is present in the test solution. In addition, a nucleic acid chain having an unknown base sequence is used as a probe nucleic acid chain to be immobilized on the nucleic acid chain-immobilized electrode. Then, a nucleic acid chain having a known base sequence is contained in the test solution, and it is detected whether or not a target nucleic acid chain that undergoes a hybridization reaction with the probe nucleic acid chain exists in the test solution. In this way, knowledge on the sequence of the probe nucleic acid chain having the unknown base sequence may be obtained.

典型的には、複数の核酸鎖固定化電極の各々には異なる種類のプローブ核酸鎖が固定化
されている。各セル毎に異なった検体を供給して一度に数検体の検査を行うために、同じ
種類のプローブ核酸鎖を固定化してもよい。
Typically, different types of probe nucleic acid strands are immobilized on each of the plurality of nucleic acid strand-immobilized electrodes. In order to supply different samples for each cell and test several samples at a time, the same type of probe nucleic acid chain may be immobilized.

各核酸検出用セルに、核酸鎖固定化電極が1個ずつ配設されているので、ターゲット核
酸鎖が何れの核酸検出用セルにハイブリダイズしたかを調べることによって、ターゲット
核酸鎖又はプローブ核酸鎖の配列についての知見が得られる。
Since each nucleic acid detection cell has one nucleic acid chain-immobilized electrode, the target nucleic acid chain or probe nucleic acid chain can be determined by examining which nucleic acid detection cell the target nucleic acid chain has hybridized to. The knowledge about the sequence of is obtained.

それ故、各核酸検出用セルは独立して動作するように、各セルの各核酸鎖固定化電極毎
に電気信号を印加するためのスイッチング回路、デコーダ回路、又はタイミング回路と、
各核酸鎖鎖固定化電極からの電気信号を出力する回路と、各核酸鎖固定化電極からの電気
信号を外部に出力する為のスイッチング回路を配置することが望ましい。
Therefore, a switching circuit, a decoder circuit, or a timing circuit for applying an electrical signal to each nucleic acid chain fixed electrode of each cell so that each nucleic acid detection cell operates independently;
It is desirable to arrange a circuit for outputting an electric signal from each nucleic acid chain fixed electrode and a switching circuit for outputting the electric signal from each nucleic acid chain fixed electrode to the outside.

各セルの各核酸鎖固定化電極毎に電気信号を印加するための前記スイッチング回路等の
回路には複数の走査線が接続されている。走査線には、核酸鎖固定化電極と信号線との間
に配置されたトランジスタ、好ましくは薄膜トランジスタなどのスイッチング素子を閉じ
るための信号が与えられる。なお、本明細書において「信号線」は、作用電極である核酸
鎖固定化電極からの電気的変化を示す信号を伝達する導線を意味する。前記走査線からの
信号によってスイッチング素子が閉じると核酸鎖固定化電極に電圧が印加されて電気化学
的な変化が生じる。該変化による、電圧(や電流)の変化が前記信号線によって伝送され
る。このような複数の電極の制御には、液晶の表示に用いられているマトリックス方式を
用いることが望ましい。更にはMOSFETを用いたアクティブマトリックス方式である
ことが望ましい。また、MOSイメージセンサー型の走査回路も用いることが可能である
A plurality of scanning lines are connected to a circuit such as the switching circuit for applying an electric signal to each nucleic acid chain fixed electrode of each cell. The scanning line is supplied with a signal for closing a switching element such as a transistor, preferably a thin film transistor, disposed between the nucleic acid chain fixed electrode and the signal line. In the present specification, the “signal line” means a conducting wire that transmits a signal indicating an electrical change from the nucleic acid chain fixed electrode that is a working electrode. When the switching element is closed by a signal from the scanning line, a voltage is applied to the nucleic acid chain fixed electrode to cause an electrochemical change. A change in voltage (or current) due to the change is transmitted through the signal line. In order to control such a plurality of electrodes, it is desirable to use a matrix system used for liquid crystal display. Further, an active matrix system using a MOSFET is desirable. A MOS image sensor type scanning circuit can also be used.

図01に、各核酸鎖固定化電極毎に電圧を印加するための回路を備えた典型的な核酸検
出用センサの構造を示す。図01は2電極方式の測定方式である場合を示す。図01の核
酸検出用センサにおいて、各核酸鎖固定化電極102に接続されたスイッチング素子10
3は、タイミング回路106から、走査線104を駆動するための走査線駆動回路107
に順次信号が与えられることにより開閉する。対極101はポテンシオスタット回路11
0を介して電源(図示せず)に接続されている。スイッチング素子103が順次開閉する
と、核酸鎖固定化電極102と対極101)に電圧が印加される。これにより、核酸鎖固
定化電極102にハイブリダイズした核酸(図示せず)を電気化学的に検出できる。電気
化学的な変化は、信号線105を介して信号検出回路109に伝達されて検出される。
FIG. 01 shows a structure of a typical nucleic acid detection sensor provided with a circuit for applying a voltage to each nucleic acid chain fixed electrode. FIG. 01 shows the case of a two-electrode measurement method. In the nucleic acid detection sensor of FIG. 01, the switching element 10 connected to each nucleic acid chain fixed electrode 102.
3 is a scanning line driving circuit 107 for driving the scanning line 104 from the timing circuit 106.
Are opened and closed by sequentially receiving signals. The counter electrode 101 is a potentiostat circuit 11.
It is connected to a power source (not shown) through 0. When the switching element 103 is sequentially opened and closed, a voltage is applied to the nucleic acid chain fixed electrode 102 and the counter electrode 101). Thereby, the nucleic acid (not shown) hybridized with the nucleic acid chain fixed electrode 102 can be detected electrochemically. The electrochemical change is transmitted to the signal detection circuit 109 via the signal line 105 and detected.

前記信号線は、図02に示されているように、スイッチング素子との接点以外は、絶縁
材料で被覆することが好ましい。図02は、図01の核酸検出用センサ中の核酸検出用セ
ル(点線の矩形)を、核酸鎖固定化電極と対極とを横切るように、走査線に平行に切断し
た場合の側面図である。図02では、絶縁基板201の上に、絶縁膜203で被覆された
信号線202と、核酸鎖固定化電極204と、対極205とが配設されており、信号線2
02は、被験液に浸漬されるので、信号線202とスイッチング素子との接点との交点以
外は絶縁膜203で被覆されている。
As shown in FIG. 02, the signal line is preferably covered with an insulating material except for the contact with the switching element. FIG. 02 is a side view when the nucleic acid detection cell (dotted rectangle) in the nucleic acid detection sensor of FIG. 01 is cut parallel to the scanning line so as to cross the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode. . In FIG. 02, a signal line 202 covered with an insulating film 203, a nucleic acid chain fixed electrode 204, and a counter electrode 205 are disposed on an insulating substrate 201.
Since 02 is immersed in the test liquid, the insulating film 203 is covered except for the intersection of the signal line 202 and the contact point of the switching element.

絶縁材料で被覆された信号線、スイッチング素子、及び電極の配置は、図02の配置に
限定されるものではなく、任意の配置でも良い。図03は、このような配置の一例であり
、絶縁基板301の上に配設された核酸鎖固定化電極302と対極(又は参照電極)30
3の下に、それぞれスイッチング素子304及び305が置かれている。スイッチング素
子304及び305は、それぞれ両側に存在する絶縁膜306及び307で被覆されてい
る。図03のように、スイッチング素子を各電極の下に置けば、核酸鎖固定化電極と対極
の上面に被験液308を添加しても信号線(図示せず)とスイッチング素子の接触部分が
被験液308に接触しないので、絶縁性に優れている。図04の配置でも、図03と同様
に各電極の下にスイッチング素子が置かれているので絶縁性に優れているが、スイッチン
グ素子が基板の裏面に露出する構造である点で、図03の配置とは異なる。
The arrangement of the signal lines, switching elements, and electrodes covered with the insulating material is not limited to the arrangement shown in FIG. FIG. 03 is an example of such an arrangement, and the nucleic acid chain fixed electrode 302 and the counter electrode (or reference electrode) 30 disposed on the insulating substrate 301.
3 are switching elements 304 and 305, respectively. The switching elements 304 and 305 are covered with insulating films 306 and 307 existing on both sides, respectively. If the switching element is placed under each electrode as shown in FIG. 03, the contact portion between the signal line (not shown) and the switching element is tested even when the test solution 308 is added to the upper surface of the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode. Since it does not come into contact with the liquid 308, it has excellent insulating properties. In the arrangement of FIG. 04, the switching element is placed under each electrode as in FIG. 03, so that the insulation is excellent. However, in the arrangement shown in FIG. 03, the switching element is exposed on the back surface of the substrate. It is different from the arrangement.

核酸検出用セルを構成する各電極は、絶縁基板上に形成されることが望ましい。絶縁基
板の材料として、例えば、ガラス、石英ガラス、シリコン、アルミナ、サファイア、フォ
ルステライト、炭化珪素、酸化珪素、窒化珪素、等の無機絶縁材料、又は、ポリエチレン
、エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和
ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、
ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、
ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリ
ア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロ
ニトリルブタジエンスチレン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリ
スルホン等の有機材料が使用可能であるが、これらに限定されない。
Each electrode constituting the nucleic acid detection cell is preferably formed on an insulating substrate. As a material of the insulating substrate, for example, an inorganic insulating material such as glass, quartz glass, silicon, alumina, sapphire, forsterite, silicon carbide, silicon oxide, silicon nitride, or polyethylene, ethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyethylene terephthalate , Unsaturated polyester, fluorine-containing resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate,
Polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, acrylic resin, polyacrylonitrile,
Organic materials such as polystyrene, acetal resin, polycarbonate, polyamide, phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, styrene / acrylonitrile copolymer, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, silicon resin, polyphenylene oxide, polysulfone can be used. Although there is, it is not limited to these.

各電極、及び回路等は絶縁材料を介して分離されていることが望ましい。本発明で用い
られる絶縁材料は特に限定されるものではないが、フォトポリマー、フォトレジスト材料
であることが好ましい。レジスト材料としては、光露光用フォトレジスト、遠紫外用フォ
トレジスト、X線用フォトレジスト、電子線用フォトレジストが用いられる。光露光用フ
ォトレジストには、主原料が環化ゴム、ポリけい皮酸、ノボラック樹脂があげられる。遠
紫外用フォトレジストには、環化ゴム、フェノール樹脂、ポリメチルイソプロペニルケト
ン(PMIPK),ポリメチルメタクリレート(PMMA)等が用いられる。また、X線
用レジストには、COP、メタルアクリレートほか、薄膜ハンドブック(オーム社)に記
載の物質を用いることができる、更に電子線用レジストには、PMMA等上記文献に記載
の物質を用いることが可能である。ここで用いるレジストは100Å以上1mm以下であ
ることが望ましい。フォトレジストで電極を被覆し、リソグラフィーを行うことで、面積
を一定にすることが可能になる。これにより、プローブ核酸鎖の固定化量がそれぞれの電
極間で均一になり、再現性に優れた測定を可能にする。従来、レジスト材料は最終的には
除去するのが一般的であるが、核酸鎖固定化電極においてはレジスト材料は除去すること
なく電極の一部として用いることも可能である。この場合は、用いるレジスト材料に耐水
性の高い物質を使用する必要がある。電極上部に形成する絶縁層にはフォトレジスト材料
以外でも用いることが可能である。例えば、Si、Ti、Al、Zn、Pb、Cd、W、
Mo、Cr、Ta、Ni等の酸化物、窒化物、炭化物、その他合金を用いることも可能で
ある。これらの材料をスパッタ、蒸着あるいはCVD等を用いて薄膜を形成した後、フォ
トリソグラフィーで電極露出部のパターニングを行い、面積を一定に制御する。
It is desirable that each electrode, circuit, etc. are separated via an insulating material. The insulating material used in the present invention is not particularly limited, but is preferably a photopolymer or a photoresist material. As the resist material, a light exposure photoresist, a far ultraviolet photoresist, an X-ray photoresist, and an electron beam photoresist are used. Photoresist for photoexposure includes cyclized rubber, polycinnamic acid, and novolac resin as main raw materials. For the deep ultraviolet photoresist, cyclized rubber, phenol resin, polymethylisopropenyl ketone (PMIPK), polymethyl methacrylate (PMMA), or the like is used. In addition, COP, metal acrylate, and other substances described in the Thin Film Handbook (Ohm Co.) can be used for the X-ray resist, and PMMA and other substances described in the above documents can be used for the electron beam resist. Is possible. The resist used here is desirably 100 mm or more and 1 mm or less. By covering the electrode with a photoresist and performing lithography, the area can be made constant. Thereby, the immobilized amount of the probe nucleic acid chain becomes uniform between the respective electrodes, and measurement with excellent reproducibility is possible. Conventionally, the resist material is generally finally removed. However, in the nucleic acid chain fixed electrode, the resist material can be used as a part of the electrode without being removed. In this case, it is necessary to use a substance having high water resistance for the resist material to be used. It is possible to use materials other than the photoresist material for the insulating layer formed on the electrode. For example, Si, Ti, Al, Zn, Pb, Cd, W,
It is also possible to use oxides such as Mo, Cr, Ta, and Ni, nitrides, carbides, and other alloys. After these materials are formed into a thin film by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like, the electrode exposed portion is patterned by photolithography, and the area is controlled to be constant.

前記絶縁基板上には、好ましくは101〜105の核酸鎖固定化電極が配置される。好ま
しい核酸鎖固定化電極の材料は金であるが、他の材料も使用可能であり、例えば、金の合
金、銀、プラチナ、水銀、ニッケル、パラジウム、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム、
タングステン等の金属単体及びそれらの合金、あるいはグラファイト、グラシーカーボン
等の炭素等、またはこれらの酸化物、化合物を用いる事ができる。これらの電極は、メッ
キ、印刷、スパッタ、蒸着などでも作製することができる。蒸着を行う場合は、抵抗加熱
法、高周波加熱法、電子ビーム加熱法により電極膜を形成することができる。また、スパ
ッタリングを行う場合は、直流2極スパッタリング、バイアススパッタリング、非対称交
流スパッタリング、ゲッタスパッタリング、高周波スパッタリングで電極膜を形成するこ
とが可能である。ここで、電極に金を使用する場合は、金の結晶構造の(111)面の配
向指数が重要である。配向指数はWillsonの方法により以下の式から求められる。
On the insulating substrate, preferably 10 1 to 10 5 nucleic acid chain fixed electrodes are arranged. The preferred nucleic acid chain-immobilized electrode material is gold, but other materials can be used, such as gold alloys, silver, platinum, mercury, nickel, palladium, silicon, germanium, gallium,
A simple metal such as tungsten or an alloy thereof, carbon such as graphite or glassy carbon, or an oxide or a compound thereof can be used. These electrodes can also be produced by plating, printing, sputtering, vapor deposition or the like. When vapor deposition is performed, the electrode film can be formed by a resistance heating method, a high frequency heating method, or an electron beam heating method. When sputtering is performed, the electrode film can be formed by direct current bipolar sputtering, bias sputtering, asymmetrical alternating current sputtering, getter sputtering, or high frequency sputtering. Here, when gold is used for the electrode, the orientation index of the (111) plane of the gold crystal structure is important. The orientation index is determined from the following equation by the Willson method.

配向指数(hkl)=IF(hkl)/IFR(hkl)
hkl;面指数
IF(hkl);(hkl)面の相対強度
IFR(hkl);ASTMカードに記載されている標準金としてのIF(hkl)
ここで核酸鎖検出用の核酸鎖固定化電極の場合は配向指数が1以上であることが求めら
れ、更に配向指数が2以上であることが望ましい。配向性を高めるために、蒸着あるいは
スパッタリング時に基板を加熱することも有効である。加熱温度は特に限定される物では
ないが、50℃〜500℃の範囲であることが望ましい。配向性を制御することで、核酸
鎖固定化量を均一に制御することが可能になる。また、ガラスなどの基板に金等の上記電
極材料を蒸着、あるいはスパッタリングする場合には、基板と金との間にチタン、あるい
はクロム、銅、ニッケル、これらの合金を接着層として単独であるいは組み合わせて介在
させることで、安定な電極層を形成することが可能になる。
Orientation index (hkl) = IF (hkl) / IFR (hkl)
hkl; face index IF (hkl); (hkl) relative strength of face IFR (hkl); IF as standard gold described on the ASTM card (hkl)
Here, in the case of a nucleic acid chain fixed electrode for detecting a nucleic acid chain, the orientation index is required to be 1 or more, and the orientation index is preferably 2 or more. In order to improve the orientation, it is also effective to heat the substrate during vapor deposition or sputtering. The heating temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 50 ° C to 500 ° C. By controlling the orientation, the amount of nucleic acid chain immobilized can be controlled uniformly. In addition, when the above electrode material such as gold is vapor-deposited or sputtered on a substrate such as glass, titanium, chromium, copper, nickel, or an alloy thereof is used alone or in combination as an adhesive layer between the substrate and gold. Therefore, a stable electrode layer can be formed.

核酸鎖固定化電極の形状は、特に限定されるものではなく、図05〜図07に示したよ
うな形状が好ましい。図06及び図07の形状を用いれば、核酸固定化電極と対極(ある
いは参照電極)との接触面積が大きいので有利である。図05〜図07は、核酸検出用セ
ル(図01の点線の矩形)を拡大した図であり、図01の場合と同じように、核酸鎖固定
化電極501、601、及び701は、それぞれスイッチング素子503、603、及び
703を介して信号線505、605、及び705に接続されている。対極(又は参照電
極)502、602、及び702は、核酸鎖固定化電極501、601、及び701の近
傍に配置されている。
The shape of the nucleic acid chain fixed electrode is not particularly limited, and the shape as shown in FIGS. Use of the shapes of FIGS. 06 and 07 is advantageous because the contact area between the nucleic acid-immobilized electrode and the counter electrode (or reference electrode) is large. FIGS. 05 to 07 are enlarged views of the nucleic acid detection cell (dotted rectangle in FIG. 01). As in FIG. 01, the nucleic acid chain fixed electrodes 501, 601 and 701 are respectively switched. The signal lines 505, 605, and 705 are connected to each other through the elements 503, 603, and 703. The counter electrodes (or reference electrodes) 502, 602, and 702 are disposed in the vicinity of the nucleic acid chain fixed electrodes 501, 601, and 701.

核酸鎖固定化電極へプローブ核酸鎖を固定化するには、電極表面の活性化を行うことが
望ましい。活性化は硫酸溶液中での電位掃引で行うことが可能である。
In order to immobilize the probe nucleic acid chain on the nucleic acid chain-immobilized electrode, it is desirable to activate the electrode surface. Activation can be performed by a potential sweep in a sulfuric acid solution.

また、活性化は、混酸、王水、等でも行うことができる。プローブ核酸鎖を構成する材料
は特に限定されるものではないが、DNA、RNA、PNA、その他核酸類似体を用いる
ことが可能である。
Activation can also be performed with mixed acid, aqua regia, and the like. The material constituting the probe nucleic acid chain is not particularly limited, but DNA, RNA, PNA, and other nucleic acid analogs can be used.

プローブ核酸鎖の固定化方法は特に限定されない。例えば、プローブ核酸鎖に導入した
チオール基と金との結合を利用すると簡単に固定化を行うことができる。その他、物理吸
着、化学吸着、疎水結合、抱埋、共有結合等で固定化が可能である。また、ビオチン−ア
ビジン結合やカルボジイミドなどの縮合剤を用いることもできる。これらの場合、あらか
じめ電極表面を官能基を有する分子で修飾しておくことで、固定化を容易にすることがで
きる。更に、電極表面への核酸および挿入剤等の非特異的な吸着を抑制するために、電極
表面をメルカプトエタノール等のメルカプタンや、ステアリルアミンなどの脂質で被覆す
ることが望ましい。
The method for immobilizing the probe nucleic acid chain is not particularly limited. For example, immobilization can be easily performed by utilizing a bond between a thiol group introduced into a probe nucleic acid chain and gold. In addition, immobilization is possible by physical adsorption, chemical adsorption, hydrophobic bond, embedding, covalent bond, and the like. Further, a condensing agent such as a biotin-avidin bond or carbodiimide can also be used. In these cases, immobilization can be facilitated by modifying the electrode surface with molecules having functional groups in advance. Furthermore, in order to suppress non-specific adsorption of nucleic acids and intercalating agents on the electrode surface, it is desirable to coat the electrode surface with a mercaptan such as mercaptoethanol or a lipid such as stearylamine.

以下、一例として、金からなる核酸鎖固定化電極にプローブ核酸鎖を固定化する方法を
述べる。電極は脱イオン水で洗浄後、活性化処理を行う。活性化には、0.1〜10mm
ol/Lの硫酸溶液を用いる。この溶液中で、−0.5〜2V(vs Ag/AgCl)
の範囲で、1v/s〜100000v/sの範囲で電位を走査させる。これにより、電極
表面はプローブ核酸鎖を固定化できる状態にまで活性化される。固定化に用いるプローブ
核酸鎖には5'あるいは3'末端をチオール基を導入する。チオール化したプローブ核酸鎖
は、固定化直前までDTT等の還元剤の溶液に溶解し、使用直前にゲル濾過あるいは酢酸
エチルによる抽出操作等でDTTを除去する。固定化は至って簡単であり、イオン強度0
.01〜5の範囲でpH5〜10の範囲内の緩衝液中にプローブ核酸鎖を1ng/mL〜
1mg/mLの範囲になるように溶解し、活性化した直後の電極を浸漬する。固定化反応
は、4〜100℃の範囲で10分から1晩程度行う。
Hereinafter, as an example, a method for immobilizing a probe nucleic acid chain to a nucleic acid chain immobilized electrode made of gold will be described. The electrode is washed with deionized water and then activated. 0.1-10mm for activation
Use an ol / L sulfuric acid solution. In this solution, -0.5 to 2 V (vs Ag / AgCl)
The potential is scanned in the range of 1 v / s to 100,000 v / s. Thereby, the electrode surface is activated to a state where the probe nucleic acid chain can be immobilized. A thiol group is introduced into the 5 ′ or 3 ′ end of the probe nucleic acid strand used for immobilization. The thiolated probe nucleic acid strand is dissolved in a solution of a reducing agent such as DTT until immediately before immobilization, and DTT is removed by gel filtration or extraction with ethyl acetate immediately before use. Immobilization is very simple and the ionic strength is 0
. Probe nucleic acid strands in a buffer solution in the range of 01 to 5 and pH 5 to 10
The electrode immediately after being dissolved and activated so as to be in the range of 1 mg / mL is immersed. The immobilization reaction is performed in the range of 4 to 100 ° C. for about 10 minutes to overnight.

プローブ核酸鎖を固定化した後の電極は、核酸分解酵素(ヌクレアーゼ)が存在しない
条件で保存し、できれば遮光して行うことが望ましい。しかし、短期的な場合はウェット
状態で保存することが可能である。保存液の組成はハイブリダイゼーション反応を行う液
の組成、Tris−EDTA緩衝液あるいは脱イオン水であることが望ましい。更に、保
存温度は4℃以下で、好ましくは−20℃であることが望ましい。また、プローブ核酸鎖
を固定化した核酸鎖固定化電極を長期に保存する場合は、ドライ状態で保存することが望
ましい。ドライにする方法は特に限定されないが、凍結乾燥、風乾等で行うことができる
。ドライの気相は特に限定されないが、アルゴン等の不活性ガス、窒素、乾燥空気、ある
いは真空状態であることが望ましい。
It is desirable to store the electrode after immobilizing the probe nucleic acid chain in a condition where no nucleolytic enzyme (nuclease) is present, and to be shielded from light if possible. However, in the short-term case, it can be stored in a wet state. The composition of the preservation solution is preferably the composition of the solution for performing the hybridization reaction, Tris-EDTA buffer or deionized water. Furthermore, the storage temperature is 4 ° C. or lower, preferably −20 ° C. Moreover, when storing the nucleic acid chain | strand fixed electrode which fix | immobilized the probe nucleic acid chain | strand for a long period of time, it is desirable to preserve | save in a dry state. Although the method to make it dry is not specifically limited, It can carry out by freeze-drying, air drying, etc. The dry gas phase is not particularly limited, but is desirably an inert gas such as argon, nitrogen, dry air, or a vacuum state.

電極には、それぞれに印やバーコードを付けておくと検査の操作性を上げることができ
る。
The operability of inspection can be improved by attaching a mark or barcode to each electrode.

電極上へのプローブ核酸鎖の固定化の際は、DNAスポッターやDNAアレイヤ−と呼
ばれる固定化装置を用いると比較的容易にプローブ核酸鎖の固定化を行うことができる。
この際、電極の表面を傷つけないために、インクジェット方式や静電方式のスポッターを
用いることが望ましい。また、電極表面で直接核酸鎖の合成を行うことも可能である。
When the probe nucleic acid chain is immobilized on the electrode, the probe nucleic acid chain can be immobilized relatively easily by using an immobilization device called a DNA spotter or DNA arrayer.
At this time, in order not to damage the surface of the electrode, it is preferable to use an ink jet type or electrostatic type spotter. It is also possible to synthesize nucleic acid chains directly on the electrode surface.

本発明の核酸検出用センサには、一以上の対極が配置される。単一の対極を配置する場
合、複数の核酸鎖固定化電極は、単一の対極を共通して使用することになる。
One or more counter electrodes are arranged in the nucleic acid detection sensor of the present invention. In the case where a single counter electrode is disposed, a plurality of nucleic acid chain-immobilized electrodes commonly use a single counter electrode.

核酸鎖固定化電極に所望の電圧を印加することができれば、核酸鎖固定化電極と対極と
の距離は特に限定されない。応答速度を早くするためには、例えば、1cm以内の距離に
配置することが好ましい。
The distance between the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode is not particularly limited as long as a desired voltage can be applied to the nucleic acid chain fixed electrode. In order to increase the response speed, for example, it is preferable to arrange at a distance within 1 cm.

全ての核酸鎖固定化電極に等しい電圧を印加するために、対極は全ての核酸鎖固定化電
極から等しい距離になるように配置することが好ましい。
In order to apply an equal voltage to all the nucleic acid chain fixed electrodes, it is preferable to arrange the counter electrode so as to be an equal distance from all the nucleic acid chain fixed electrodes.

対極に用いる材料も特に限定されず、核酸鎖固定化電極で用いられる材料を使用するこ
とが可能である。
The material used for the counter electrode is not particularly limited, and the material used for the nucleic acid chain fixed electrode can be used.

本発明の核酸検出用センサを三電極方式で測定する場合は、参照電極を配置する。銀/
塩化銀電極や水銀/塩化水銀電極などを参照電極として使用し得るが、他の任意の電極を
使用し得る。
When measuring the nucleic acid detection sensor of the present invention by the three-electrode method, a reference electrode is arranged. Silver/
A silver chloride electrode, a mercury / mercury chloride electrode, or the like can be used as a reference electrode, but any other electrode can be used.

参照電極は、核酸鎖固定化電極と同じ基板に配置するのが一般的であるが、これ以外の
部位に配置してもよい。
The reference electrode is generally disposed on the same substrate as the nucleic acid chain fixed electrode, but may be disposed at a site other than this.

対極又は参照電極の形状は、特に限定されないが、測定精度を高めるために、表面積を
大きくしつつ、且つ被験液の流れを阻害しない形状が好ましい。例えば、対極又は参照電
極と、核酸鎖固定化電極とが互いに噛み合ったくし型にすれば、このような条件に適合す
る。
The shape of the counter electrode or the reference electrode is not particularly limited, but a shape that increases the surface area and does not hinder the flow of the test solution is preferable in order to increase measurement accuracy. For example, such a condition is satisfied if the counter electrode or the reference electrode and the nucleic acid chain-immobilized electrode are in a comb shape.

本発明に係る核酸検出用センサは、核酸検出用システムを構成していることが望ましい
。当該システムは、複数の核酸検出用セルが形成された一つまたは複数の基板と、前記基
板を保持するための密閉容器で、少なくとも一つ以上の送液のための開口部を有し且つ液
体を貯留するための空間を有する容器と、外部機器へ接続するための端子を備えた構成を
基本としている。
The nucleic acid detection sensor according to the present invention preferably constitutes a nucleic acid detection system. The system includes one or a plurality of substrates on which a plurality of nucleic acid detection cells are formed, a sealed container for holding the substrates, and at least one opening for feeding a liquid, and a liquid. It is based on the structure provided with the container which has the space for storing A, and the terminal for connecting to an external apparatus.

該システム上には、電気信号を対極および核酸鎖固定化電極に印加する回路と、電気信
号をそれぞれの対極およびそれぞれの核酸鎖固定化電極に印加するためのスイッチング回
路と、各核酸鎖固定化電極からの電気信号を出力する回路と、各核酸鎖固定化電極からの
電気信号を外部に出力する為のスイッチング回路と、電源、ポテンショスタット、波形発
生装置を備えることが望ましい。また、前記システムにはマトリックス上に配置された特
定の位置のMOSFETスイッチング素子および核酸鎖固定化電極に電気信号を出力する
ためのデコーダ回路、スイッチング回路、タイミング回路、メモリー、A/Dコンバータ
ー、波形発生装置、電源、ポテンショスタット、電気信号検出回路、等の回路を一つのセ
ンサ上に集積することが望ましい。
On the system, there are a circuit for applying an electric signal to the counter electrode and the nucleic acid chain fixed electrode, a switching circuit for applying an electric signal to each counter electrode and each nucleic acid chain fixed electrode, and each nucleic acid chain fixed. It is desirable to include a circuit for outputting an electric signal from the electrode, a switching circuit for outputting the electric signal from each nucleic acid chain fixed electrode to the outside, a power source, a potentiostat, and a waveform generator. In addition, the system includes a MOSFET switching element at a specific position arranged on a matrix, a decoder circuit for outputting an electrical signal to the nucleic acid chain fixed electrode, a switching circuit, a timing circuit, a memory, an A / D converter, a waveform It is desirable to integrate circuits such as a generator, a power source, a potentiostat, and an electric signal detection circuit on one sensor.

核酸検出用システムには、核酸抽出機構、核酸精製機構、核酸増幅機構などを集積化す
ることが可能である。これらの機構を備えた核酸検出用システムを用いれば、核酸の抽出
、増幅、検出などの一連の操作を全て自動的に行うことができる。
In the nucleic acid detection system, a nucleic acid extraction mechanism, a nucleic acid purification mechanism, a nucleic acid amplification mechanism, and the like can be integrated. If a nucleic acid detection system provided with these mechanisms is used, a series of operations such as extraction, amplification, and detection of nucleic acids can be performed automatically.

図08A及び図08B、図08Cには、核酸検出用システムを構成し得る核酸検出用セ
ンサの一例が示されている。
FIG. 08A, FIG. 08B, and FIG. 08C show an example of a nucleic acid detection sensor that can constitute a nucleic acid detection system.

図08A及び図08B、図08Cの核酸検出用センサは、複数の走査線801と、走査
線801と直行するように配置された信号線802と、走査線801と信号線802の各
交点に配設された薄膜トランジスタ等のスイッチング素子803と、スイッチング素子8
03に接続された核酸鎖固定化電極804と、各走査線801を駆動するための走査線駆
動回路805と、各信号線802を駆動するための信号線駆動回路806が設置された第
1の基板807(図08A)と、各対極808が設置された第2の基板809(図08C
)とを備える。各対極808はポテンシオスタット(図示せず)に接続される。なお、図
08A及び図08Bでは、核酸鎖固定化電極は一つしか書かれていないが、実際には、隣
接する二本の走査線と隣接する二本の信号線とに囲まれた各矩形中にそれぞれ一つの核酸
鎖固定化電極804が設置される。
The nucleic acid detection sensors in FIGS. 08A, 08B, and 08C are arranged at a plurality of scanning lines 801, signal lines 802 arranged so as to be orthogonal to the scanning lines 801, and intersections of the scanning lines 801 and 802. A switching element 803 such as a thin film transistor, and a switching element 8
The first nucleic acid chain fixed electrode 804 connected to 03, a scanning line driving circuit 805 for driving each scanning line 801, and a signal line driving circuit 806 for driving each signal line 802 are installed. A substrate 807 (FIG. 08A) and a second substrate 809 (FIG. 08C) on which each counter electrode 808 is installed.
). Each counter electrode 808 is connected to a potentiostat (not shown). Note that in FIG. 08A and FIG. 08B, only one nucleic acid chain-immobilized electrode is written, but actually each rectangle surrounded by two adjacent scanning lines and two adjacent signal lines. One nucleic acid chain fixed electrode 804 is installed therein.

被験液中のターゲット核酸を検出するには、第1の基板807と第2の基板809の間
に介在するスペースに前記被験液を注入した後、走査線駆動回路805からスイッチング
素子803に駆動信号を与える。走査線駆動回路805から出力された駆動信号によりス
イッチング素子803がオンになり、核酸鎖固定化電極804と信号線802が電気的に
接続される。核酸鎖固定化電極804と信号線802が電気的に接続されると、核酸鎖固
定化電極804と対極808の間に電圧が印加される。これにより、例えば核酸鎖固定化
電極804にハイブリダイズしたターゲット核酸に挿入された挿入剤等の物質が酸化され
る。酸化によって発生した電流は、信号線802を通って、信号線802の一端に設けら
れたパッド810に達し、該パッド810に接続された電流検出用の外部機器によって検
出、定量される。図08A及び図08B、図08Cの核酸検出用センサは、核酸検知部8
11、走査線駆動回路805、信号線駆動回路806が一体となって第1の基板807上
に形成されており、信号検出部を備えた核酸検出用システムに装着して使用される。
In order to detect the target nucleic acid in the test solution, the test solution is injected into a space interposed between the first substrate 807 and the second substrate 809, and then a driving signal is sent from the scanning line driving circuit 805 to the switching element 803. give. The switching element 803 is turned on by the driving signal output from the scanning line driving circuit 805, and the nucleic acid chain fixed electrode 804 and the signal line 802 are electrically connected. When the nucleic acid chain fixed electrode 804 and the signal line 802 are electrically connected, a voltage is applied between the nucleic acid chain fixed electrode 804 and the counter electrode 808. Thereby, for example, a substance such as an insertion agent inserted into the target nucleic acid hybridized with the nucleic acid chain fixed electrode 804 is oxidized. The current generated by the oxidation reaches the pad 810 provided at one end of the signal line 802 through the signal line 802, and is detected and quantified by an external device for current detection connected to the pad 810. The nucleic acid detection sensors shown in FIGS. 08A, 08B, and 08C are the same as the nucleic acid detection unit 8.
11. A scanning line driving circuit 805 and a signal line driving circuit 806 are integrally formed on a first substrate 807, and are used by being mounted on a nucleic acid detection system including a signal detection unit.

また、図09A及び図09Bに示したような形状で、対極905は走査線901に電気的
に接続されており核酸鎖固定化電極の近傍に設置されていてもよい。図09A及び図09B
では、対極905は三本に分枝した各枝がくし型の形状を有しており、同じ形状を有する
核酸鎖固定化電極905とは互いにかみ合うように配置されている。
In addition, the counter electrode 905 may have a shape as shown in FIGS. 09A and 09B, and may be installed in the vicinity of the nucleic acid chain fixed electrode, being electrically connected to the scanning line 901. 09A and 09B
Then, the counter electrode 905 has a comb-shaped shape with each of the three branches, and is arranged so as to mesh with the nucleic acid chain fixed electrode 905 having the same shape.

なお、図8A及び図8B、図9A、図9Bには参照電極が設けられていない形態の核酸検出
用センサを示したが、参照電極を設けることものぞましい。参照電極は、図9A,Bに示す
ように核酸鎖固定化電極と互いにかみ合うくし型電極であってもよい。
Although FIG. 8A, FIG. 8B, FIG. 9A, and FIG. 9B show a nucleic acid detection sensor in which no reference electrode is provided, it is preferable to provide a reference electrode. As shown in FIGS. 9A and 9B, the reference electrode may be a comb electrode that meshes with the nucleic acid chain fixed electrode.

なお、参照電極が、核酸鎖固定化電極毎に設けられる実施の形態の回路例については、
後述する。
As for the circuit example of the embodiment in which the reference electrode is provided for each nucleic acid chain fixed electrode,
It will be described later.

図10には、本発明の核酸検出用センサが配置された核酸検出用システムの概略が示さ
れている。
FIG. 10 shows an outline of a nucleic acid detection system in which the nucleic acid detection sensor of the present invention is arranged.

図10に示す核酸検出用システム1007は、核酸検出用センサ1001、核酸検出用
センサ固定装置1002、電気信号測定装置1003、CPU1004、電源1005、
及び表示装置1006を備えている。
A nucleic acid detection system 1007 shown in FIG. 10 includes a nucleic acid detection sensor 1001, a nucleic acid detection sensor fixing device 1002, an electric signal measurement device 1003, a CPU 1004, a power source 1005,
And a display device 1006.

上記のシステムにおいて、核酸検出用センサは、通常、図11A及び図11Bのように
、接続端子1101によって、挿脱可能に基板1102上に設置され、容器1108に収
納される。基板1102は、図12のごとく、例えばその周囲に接続端子挿入部1201
を有している。図11A及び図11Bにおいて、被験液1103は、核酸検出用センサ1
104を浸漬せしめ得るように被験液排出口1106を閉鎖した状態で、底部に設けられ
た被験液注入口1105から注入される。被験液1103によって核酸検出用センサ11
04を浸漬した後には、被験液1103に含まれる核酸を核酸検出用センサ1104上の
核酸鎖固定化電極(図示せず)にハイブリダイズさせる。ハイブリダイズ中に核酸検出用
センサ1104を加温するときには、気化した被験液は空気穴1107を通して排出され
る。被検液中にターゲット核酸が含まれていれば、ターゲット核酸は、核酸検出用センサ
1104上の核酸鎖固定化電極(図示せず)にハイブリダイズする。従って、被験液11
03を被験液排出口1106から排出させた後にも核酸鎖固定化電極に結合し続ける。図
13A及び図13Bのように、被験液注入口1305及び被験液排出口1306は、基板
1302の垂直な位置に設けてもよい。
In the above system, the nucleic acid detection sensor is normally installed on the substrate 1102 so as to be detachable by the connection terminal 1101 and stored in the container 1108 as shown in FIGS. 11A and 11B. As shown in FIG. 12, the board 1102 has, for example, a connection terminal insertion portion 1201 around it.
have. 11A and 11B, the test solution 1103 is the nucleic acid detection sensor 1.
The test liquid discharge port 1106 is closed so that 104 can be immersed, and the liquid is injected from a test liquid injection port 1105 provided at the bottom. Nucleic acid detection sensor 11 using test liquid 1103
After dipping 04, the nucleic acid contained in the test solution 1103 is hybridized to a nucleic acid chain fixed electrode (not shown) on the nucleic acid detection sensor 1104. When the nucleic acid detection sensor 1104 is heated during hybridization, the vaporized test liquid is discharged through the air hole 1107. If the target nucleic acid is contained in the test solution, the target nucleic acid hybridizes to a nucleic acid chain fixed electrode (not shown) on the nucleic acid detection sensor 1104. Therefore, test solution 11
Even after 03 is discharged from the test liquid discharge port 1106, it continues to bind to the nucleic acid chain fixed electrode. As shown in FIGS. 13A and 13B, the test liquid inlet 1305 and the test liquid outlet 1306 may be provided at a vertical position of the substrate 1302.

以下、本発明の核酸検出用センサを用いて被験液中のターゲット核酸鎖又はプローブ核
酸鎖についての知見を得るための操作について詳述する。
Hereinafter, an operation for obtaining knowledge about a target nucleic acid chain or a probe nucleic acid chain in a test solution using the nucleic acid detection sensor of the present invention will be described in detail.

まず、核酸鎖固定化電極と対極との間に介在する空間中にターゲット核酸鎖を含む被験
液を注入する。
First, a test solution containing a target nucleic acid chain is injected into a space interposed between the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode.

検出するターゲット核酸鎖は、特に限定されず、ウイルス、細菌、真菌、寄生虫等の核
酸鎖や遺伝性疾患の原因遺伝子や各種疾病のマーカー遺伝子などで良い。例えば、肝炎ウ
イルス(A、B、C、D、E、F、G型)、HIV、インフルエンザウイルス、ヘルペス
群ウイルス、アデノウイルス、ヒトポリオーマウイルス、ヒトパピローマウイルス、ヒト
パルボウイルス、ムンプスウイル素、ヒトロタウイルス、エンテロウイルス、日本脳炎ウ
イルス、デングウイルス、風疹ウイルス、HTLV、等のウイルス感染症、黄色ブドウ球
菌、溶血性連鎖球菌、病原性大腸菌、腸炎ビブリオ菌、ヘリコバクターピロリ菌、カンピ
ロバクター、コレラ菌、赤痢菌、サルモネラ菌、エルシニア、淋菌、リステリア菌、レプ
トスピラ、レジオネラ菌、スピロヘータ、肺炎マイコプラズマ、リケッチア、クラミジア
、マラリア、赤痢アメーバ、病原真菌、等の細菌感染症、寄生虫、真菌の検出に用いるこ
とができる。また、遺伝性疾患、網膜芽細胞腫、ウイルムス腫瘍、家族性大腸ポリポーシ
ス、遺伝性非ポリポーシス大腸癌、神経腺維腫症、家族性乳ガン、色素性乾皮症、脳腫瘍
、口腔癌、食道癌、胃ガン、大腸癌、肝臓癌、膵臓癌、肺ガン、甲状腺腫瘍、乳腺腫瘍、
泌尿器腫瘍、男性器腫瘍、女性器腫瘍、皮膚腫瘍、骨・軟部腫瘍、白血病、リンパ腫、固
形腫瘍、等の腫瘍性疾患の検査にも用いることができる。また、医療以外にも、食品検査
、検疫、医薬品検査、法医学、農業、畜産、漁業、林業などで遺伝子検査が必要なものに
全て適応可能である。更に、制限酵素断片多系(RFLP)や1塩基多系(SNPs)、
マイクロサテライト配列等の検出も可能である。また、未知の塩基配列解析に用いること
も可能である。
The target nucleic acid chain to be detected is not particularly limited, and may be a nucleic acid chain such as a virus, a bacterium, a fungus, or a parasite, a gene causing a genetic disease, a marker gene for various diseases, or the like. For example, hepatitis virus (A, B, C, D, E, F, G type), HIV, influenza virus, herpes virus, adenovirus, human polyoma virus, human papilloma virus, human parvovirus, mumps virus, human Viral infections such as rotavirus, enterovirus, Japanese encephalitis virus, dengue virus, rubella virus, HTLV, Staphylococcus aureus, hemolytic streptococci, pathogenic E. coli, Vibrio parahaemolyticus, Helicobacter pylori, Campylobacter, Vibrio cholerae, Shigella , Salmonella, Yersinia, Neisseria gonorrhoeae, Listeria monocytogenes, Leptospira, Legionella, Spirochete, Mycoplasma pneumonia, Rickettsia, Chlamydia, Malaria, Shigella amoeba, pathogenic fungi, etc., can be used for detection of parasites and fungi. In addition, hereditary diseases, retinoblastoma, Wilms tumor, familial colon polyposis, hereditary non-polyposis colon cancer, neurofibromatosis, familial breast cancer, xeroderma pigmentosum, brain tumor, oral cancer, esophageal cancer, Stomach cancer, colon cancer, liver cancer, pancreatic cancer, lung cancer, thyroid tumor, breast tumor,
It can also be used for examination of neoplastic diseases such as urological tumors, male organ tumors, female organ tumors, skin tumors, bone / soft tissue tumors, leukemias, lymphomas, solid tumors and the like. In addition to medical treatment, it can be applied to all food testing, quarantine, pharmaceutical testing, forensic medicine, agriculture, livestock, fishery, forestry, etc. that require genetic testing. Furthermore, restriction enzyme fragment multiple systems (RFLP), single nucleotide multiple systems (SNPs),
Detection of microsatellite arrays and the like is also possible. It can also be used for analysis of unknown base sequences.

これらのターゲット核酸を含有する被験液も特に限定されず、例えば、血液、血清、白
血球、尿、便、精液、唾液、組織、培養細胞、喀痰等を用いることができる。これら被験
液からは、通常核酸成分の抽出を行う。抽出方法は特に限定される物ではなく、フェノー
ルー−クロロホルム法等の液−液抽出法や担体を用いる固液抽出法を用いることができる
。また、市販の核酸抽出方法QIAamp(QIAGEN社製)、スマイテスト(住友金
属社製)等を利用することも可能である。
The test fluid containing these target nucleic acids is not particularly limited, and for example, blood, serum, leukocytes, urine, stool, semen, saliva, tissue, cultured cells, sputum and the like can be used. From these test solutions, nucleic acid components are usually extracted. The extraction method is not particularly limited, and a liquid-liquid extraction method such as a phenol-chloroform method or a solid-liquid extraction method using a carrier can be used. Further, a commercially available nucleic acid extraction method QIAamp (manufactured by QIAGEN), Sumitest (manufactured by Sumitomo Metals), or the like can also be used.

被験液を前記空間に注入した後に、抽出した核酸成分と核酸鎖検出用電極とでハイブリ
ダイゼーション反応を行う。反応溶液は、イオン強度0.01〜5の範囲、pH5〜10
の範囲の緩衝液中で行う。この溶液中にはハイブリダイゼーション促進剤である硫酸デキ
ストランや、サケ精子DNA、牛胸腺DNA、EDTA、界面活性剤などを添加すること
が可能である。ここに抽出した核酸成分を添加し、90℃以上で熱変性させる。核酸鎖検
出用電極の挿入は、変性直後、あるいは0℃に急冷後に行うことができる。反応中は、撹
拌、あるいは振とうなどの操作で反応速度を高めることもできる。反応温度は10℃〜9
0℃の範囲で、また反応時間は1分以上1晩程度行う。ハイブリダイゼーション反応は電
気化学的に制御が可能であり、核酸鎖固定化電極にプラス電位を印加することで従来数時
間から数日必要であったものを数分に短縮することが可能である。一方、電極表面にマイ
ナス電位を印加すると、非特異的な結合は除去できる。
After injecting the test solution into the space, a hybridization reaction is performed between the extracted nucleic acid component and the nucleic acid chain detection electrode. The reaction solution has an ionic strength in the range of 0.01-5, pH 5-10.
In a range of buffers. In this solution, it is possible to add dextran sulfate as a hybridization accelerator, salmon sperm DNA, bovine thymus DNA, EDTA, a surfactant, and the like. The nucleic acid component extracted here is added and heat-denatured at 90 ° C. or higher. The insertion of the nucleic acid chain detection electrode can be performed immediately after denaturation or after rapid cooling to 0 ° C. During the reaction, the reaction rate can be increased by an operation such as stirring or shaking. The reaction temperature is 10 ° C to 9 ° C.
The reaction is performed in the range of 0 ° C. and the reaction time is about 1 minute to overnight. The hybridization reaction can be controlled electrochemically, and by applying a positive potential to the nucleic acid chain-immobilized electrode, it has been possible to shorten what was conventionally required from several hours to several days to several minutes. On the other hand, when a negative potential is applied to the electrode surface, nonspecific binding can be removed.

ハイブリダイゼーション反応が終了したら、核酸鎖固定化電極の洗浄を行う。   When the hybridization reaction is completed, the nucleic acid chain fixed electrode is washed.

洗浄には、イオン強度0.01〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の緩衝液を用いる。 For washing, a buffer solution having an ionic strength of 0.01 to 5 and a pH of 5 to 10 is used.

洗浄後、電極表面に形成された二本鎖部分(プローブ核酸鎖とターゲット核酸鎖とのハ
イブリッド)に選択的に結合する二本鎖認識体、すなわち挿入剤を作用させ、電気化学的
な測定を行う。ここで用いられる挿入剤は特に限定される物ではないが、例えば、ヘキス
ト33258、アクリジンオレンジ、キナクリン、ドウノマイシン、メタロインターカレ
ーター、ビスアクリジン等のビスインターカレーター、トリスインターカレーター、ポリ
インターカレーター等を用いることが可能である。メタロインターカレーターと呼ばれる
ルテニウム、コバルト、鉄などの金属錯体や、エチジウムブロマイド等の有機化合物、抗
体、酵素などの生体高分子を用いることも可能である。
After washing, a double-stranded recognizer that selectively binds to the double-stranded part formed on the electrode surface (hybrid of probe nucleic acid strand and target nucleic acid strand), that is, an intercalator is allowed to act, and electrochemical measurement is performed. Do. The intercalating agent used here is not particularly limited. For example, Hoechst 33258, acridine orange, quinacrine, dounomycin, metallointercalator, bisintercalator such as bisacridine, trisintercalator, polyintercalator and the like are used. It is possible. It is also possible to use metal complexes such as ruthenium, cobalt and iron called metallointercalators, organic compounds such as ethidium bromide, biopolymers such as antibodies and enzymes.

挿入剤の濃度は、その種類によって異なるが、一般的には1ng/mL〜1mg/mL
の範囲で使用する。この際、イオン強度0.001〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の
緩衝液を用いる。
The concentration of the intercalating agent varies depending on the type, but is generally 1 ng / mL to 1 mg / mL
Use within the range. At this time, a buffer solution having an ionic strength of 0.001 to 5 and a pH of 5 to 10 is used.

核酸鎖固定化電極を挿入剤と反応させた後に、洗浄し、電気化学的な測定を行う。電気化学的な測定は、3電極方式、すなわち参照電極、対極、作用電極、で行う。測定では、挿入剤が電気化学的に反応する電位以上の電位を印加し、挿入剤に由来する反応電流値を測定する。この際、電位は定速で掃引するか、あるいはパルスで印加するか、あるいは、一定電位を印加することができる。測定には、ポテンショスタット、デジタルマルチメーター、ファンクションジェネレーター等の装置を用いて電流、電圧を制御する。得られた電流値を基に、検量線から標的遺伝子の濃度を算出する。 After the nucleic acid chain fixed electrode is reacted with the intercalating agent, it is washed and subjected to electrochemical measurement. Electrochemical measurement is performed by a three-electrode system, that is, a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode. In the measurement, a potential higher than the potential at which the intercalating agent electrochemically reacts is applied, and the reaction current value derived from the intercalating agent is measured. At this time, the potential can be swept at a constant speed, applied in pulses, or a constant potential can be applied. For the measurement, current and voltage are controlled by using a potentiostat, a digital multimeter, a function generator or the like. Based on the obtained current value, the concentration of the target gene is calculated from the calibration curve.

電気化学的な信号は、酸化還元電流変化、酸化還元電位変化、電気容量変化、抵抗変化
、電気化学発光変化を指標にすることが可能である。これらの信号変化は挿入剤等の二本
鎖核酸に特異的に結合する物質の併用により効果が促進される。
The electrochemical signal can use a change in redox current, a change in redox potential, a change in capacitance, a change in resistance, and a change in electrochemiluminescence as an index. These signal changes are promoted by the combined use of substances that specifically bind to double-stranded nucleic acids such as intercalating agents.

本発明の第1の核酸検出用センサは、核酸鎖固定化電極と、対極との間に被験液が流れ
るように、核酸鎖固定化電極と対極とが対向配置されていることを特徴とする。
The first nucleic acid detection sensor of the present invention is characterized in that the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode are arranged to face each other so that the test solution flows between the nucleic acid chain fixed electrode and the counter electrode. .

従来のDNAアレイを構成する核酸検出用センサを、図14Cの及び図14Dに示す。
既知配列を有するプローブ核酸鎖1402が固定化された複数の核酸鎖固定化電極140
1と対極1404とが、同一の基板1403上に配設され、被験液1406は、上記基板
1403上を流れる。当該配置では、対極1404と各核酸鎖固定化電極1402の距離
が各核酸固定化電極1401毎に異なる。このような構成では、図中左端のように核酸鎖
固定化電極1401と対極1404との距離が遠くなる場合があり、応答速度が遅くなる
。また、対極1404と各核酸鎖固定化電極1401との距離が各核酸鎖固定化電極14
01毎に異なるため、十分な測定精度を達成することもできない。
A nucleic acid detection sensor constituting a conventional DNA array is shown in FIGS. 14C and 14D.
A plurality of nucleic acid chain-immobilized electrodes 140 on which probe nucleic acid chains 1402 having a known sequence are immobilized
1 and the counter electrode 1404 are disposed on the same substrate 1403, and the test liquid 1406 flows on the substrate 1403. In this arrangement, the distance between the counter electrode 1404 and each nucleic acid chain fixed electrode 1402 is different for each nucleic acid fixed electrode 1401. In such a configuration, the distance between the nucleic acid chain-immobilized electrode 1401 and the counter electrode 1404 may become far as shown at the left end in the figure, and the response speed becomes slow. Further, the distance between the counter electrode 1404 and each nucleic acid chain fixed electrode 1401 is equal to each nucleic acid chain fixed electrode 14.
Since it differs every 01, sufficient measurement accuracy cannot be achieved.

これに対して、図14A及び図14Bに示した本発明の第1の核酸検出用センサでは、
プローブ核酸鎖1402が固定化された核酸鎖固定化電極1401と対極1404は板状
電極であり、被験液1406を挟持し得るように対向して配置されている。当該配置によ
れば、第1の基板1403上の各核酸鎖固定化電極1401は全て、第2の基板1405
上の対極1404から等しい距離で、且つ対極1404の近傍に配置することができる。
このため、このような配置で電極が配設された核酸検出用センサを用いれば、各核酸鎖固
定化電極1401上のプローブ核酸鎖1402とハイブリダイズした被験液1406中の
検出すべきターゲット核酸鎖全てに等しい電圧を印加することが可能となる。従って、測
定精度と応答速度が向上する。また、第1の基板1303と第2の基板1305の間に被
験液1306が注入されるので、必要な被験液の量を減らすこともできる。なお、図14
Aは、第1の基板1403の上に参照電極1407が配置されていない核酸検出用センサ
を示している。図14Bは、第1の基板1403の上に参照電極1407が配置されてい
る核酸検出用センサを示している。
In contrast, in the first nucleic acid detection sensor of the present invention shown in FIGS. 14A and 14B,
The nucleic acid chain fixed electrode 1401 on which the probe nucleic acid chain 1402 is fixed and the counter electrode 1404 are plate-like electrodes and are arranged to face each other so that the test solution 1406 can be held between them. According to this arrangement, all the nucleic acid chain fixed electrodes 1401 on the first substrate 1403 are all on the second substrate 1405.
It can be arranged at an equal distance from the upper counter electrode 1404 and in the vicinity of the counter electrode 1404.
For this reason, if a nucleic acid detection sensor having electrodes arranged in such an arrangement is used, the target nucleic acid chain to be detected in the test solution 1406 hybridized with the probe nucleic acid chain 1402 on each nucleic acid chain fixed electrode 1401. It is possible to apply a voltage equal to all. Therefore, measurement accuracy and response speed are improved. In addition, since the test solution 1306 is injected between the first substrate 1303 and the second substrate 1305, the amount of necessary test solution can be reduced. Note that FIG.
A shows a nucleic acid detection sensor in which the reference electrode 1407 is not disposed on the first substrate 1403. FIG. 14B shows a nucleic acid detection sensor in which a reference electrode 1407 is arranged on a first substrate 1403.

本発明の第1の核酸検出用センサにおいて、核酸鎖固定化電極が絶縁基板上に形成され
ている場合、対極は、核酸鎖固定化電極とともに被験液の流路を挟むように、核酸鎖固定
化電極が配置された基板とは異なる基板に配置される。
In the first nucleic acid detection sensor of the present invention, when the nucleic acid chain fixed electrode is formed on the insulating substrate, the counter electrode is fixed with the nucleic acid chain so as to sandwich the flow path of the test solution together with the nucleic acid chain fixed electrode. It is arranged on a substrate different from the substrate on which the activating electrode is arranged.

対極と核酸鎖固定化電極とは異なる基板に配置すればよいが、全ての核酸鎖固定化電極
に等しい電極を印加するために対極はすべての核酸鎖固定化電極から等しい距離になるよ
うに配置することが好ましい。例えば、核酸鎖固定化電極が平面上に配置されているとき
には、対極は、前記平面と平行な平面上に配置すれば良い。核酸鎖固定化電極が球面上に
配置されているときには、対極は、前記球面と同心の球面上に配置すればよい。
The counter electrode and the nucleic acid chain fixed electrode may be arranged on different substrates, but the counter electrode is arranged at an equal distance from all the nucleic acid chain fixed electrodes in order to apply the same electrode to all the nucleic acid chain fixed electrodes. It is preferable to do. For example, when the nucleic acid chain fixed electrode is disposed on a plane, the counter electrode may be disposed on a plane parallel to the plane. When the nucleic acid chain fixed electrode is disposed on a spherical surface, the counter electrode may be disposed on a spherical surface concentric with the spherical surface.

本発明の第1の核酸検出用センサにおいては、核酸鎖固定化電極と、対極とが共に平坦
面を有し、その平坦面同士が相対するように配置されることが、省スペース化の点から望
ましい。
In the first nucleic acid detection sensor of the present invention, the nucleic acid chain-immobilized electrode and the counter electrode both have flat surfaces, and the flat surfaces are arranged so that the flat surfaces face each other. Is desirable.

本発明の第1の核酸検出用センサにおいては、複数の核酸検出用セルを備えており、各
セルには一以上の核酸鎖固定化電極が配置されている。対極は一つの核酸鎖固定化電極に
対して一つずつ設けてもよい。複数の核酸検出用セル間で共通、つまり、例えば、複数の
核酸鎖固定化電極に対して対極は一つであってもよい。
The first nucleic acid detection sensor of the present invention includes a plurality of nucleic acid detection cells, and each cell is provided with one or more nucleic acid chain fixed electrodes. One counter electrode may be provided for each nucleic acid chain fixed electrode. Common among a plurality of nucleic acid detection cells, that is, for example, one counter electrode may be provided for a plurality of nucleic acid chain fixed electrodes.

本発明の第1の核酸検出用センサに配置すべき対極の材料、核酸鎖固定化電極との距離
は上述のとおりである。
The distance from the counter electrode material and the nucleic acid chain fixed electrode to be arranged in the first nucleic acid detection sensor of the present invention is as described above.

本発明の第1の核酸検出用センサにさらに参照電極を配置する場合、核酸固定化電極と
同じ基板に配置するのが一般的である。参照電極は、これ以外の部位に配置してもよい。
When a reference electrode is further arranged on the first nucleic acid detection sensor of the present invention, it is generally arranged on the same substrate as the nucleic acid-immobilized electrode. You may arrange | position a reference electrode in parts other than this.

本発明の第2の核酸検出用センサは、参照電極を各セルに設けたことを特徴とする。   The second nucleic acid detection sensor of the present invention is characterized in that a reference electrode is provided in each cell.

本発明の第2の核酸検出用センサにおいて、対極は、複数の核酸鎖固定化電極に共通で
あってもよく、核酸検出用セル毎に配置してもよい。対極を複数配置する場合には、対極
は、前記信号線又は走査線の何れに接続しても良い。
In the second nucleic acid detection sensor of the present invention, the counter electrode may be common to the plurality of nucleic acid chain-immobilized electrodes, or may be disposed for each nucleic acid detection cell. When a plurality of counter electrodes are arranged, the counter electrodes may be connected to either the signal line or the scanning line.

核酸鎖固定化電極、対極、及び参照電極の材料、核酸の測定のための操作などは、上述
した本発明の核酸検出用センサの一般的な構成及び使用法に記載されているとおりである
。すなわち、プローブ核酸鎖とターゲット核酸鎖との間で形成されたハイブリッド核酸鎖
による電気化学反応を利用することにより、前記プローブ核酸鎖またはターゲット核酸鎖
が特定の塩基配列を有するか否かを検出する。
The materials of the nucleic acid chain fixed electrode, the counter electrode, and the reference electrode, the operation for measuring the nucleic acid, and the like are as described in the general configuration and usage of the nucleic acid detection sensor of the present invention described above. That is, by using an electrochemical reaction by a hybrid nucleic acid chain formed between a probe nucleic acid chain and a target nucleic acid chain, it is detected whether the probe nucleic acid chain or the target nucleic acid chain has a specific base sequence. .

このように、核酸鎖固定化電極毎に参照電極を備えれば、核酸鎖固定化電極と参照電極
間の未補償抵抗が減少して、測定精度が向上する。核酸鎖固定化電極毎に電位を制御する
ことができるように、核酸鎖固定化電極毎に参照電極を備えることが望ましい。
Thus, if a reference electrode is provided for each nucleic acid chain fixed electrode, the uncompensated resistance between the nucleic acid chain fixed electrode and the reference electrode is reduced, and the measurement accuracy is improved. It is desirable to provide a reference electrode for each nucleic acid chain fixed electrode so that the potential can be controlled for each nucleic acid chain fixed electrode.

本発明の第2の核酸検出用センサは、例えば、図15に示すような、コントロールアン
プ、ボルテッジフロアアンプ、カレントフロアアンプとして機能するオペアンプ1607
、オペアンプ1608、及びオペアンプ1609を備えた微小電流測定用ポテンショスタ
ット回路を使用している。簡単のために、図15のポテンショスタット回路には核酸鎖固
定化電極が一つしか図示されていないが、実際には、本発明の第2の核酸検出用センサに
は複数の核酸鎖固定化電極が配設されている。
The second nucleic acid detection sensor of the present invention includes, for example, an operational amplifier 1607 functioning as a control amplifier, a voltage floor amplifier, and a current floor amplifier as shown in FIG.
, An operational amplifier 1608 and a potentiostat circuit for measuring a minute current provided with an operational amplifier 1609 is used. For simplicity, the potentiostat circuit of FIG. 15 shows only one nucleic acid chain-immobilized electrode, but actually, the second nucleic acid detection sensor of the present invention has a plurality of nucleic acid chain-immobilized electrodes. Electrodes are disposed.

この回路は、それぞれコントロールアンプ、ボルテッジフロアアンプ、カレントフロア
アンプの機能を有する3つのオペアンプを備えている。これらの回路は、微小電流測定用
という点で従来の回路とは異なっている。それ故、本発明の核酸検出用センサに使用し得
るポテンショスタット回路は微小電流測定用であればよい。
This circuit includes three operational amplifiers each having the functions of a control amplifier, a voltage floor amplifier, and a current floor amplifier. These circuits differ from conventional circuits in that they are for measuring minute currents. Therefore, the potentiostat circuit that can be used in the nucleic acid detection sensor of the present invention may be used for measuring a minute current.

図15の回路中の各オペアンプの機能は以下のとおりである。   The function of each operational amplifier in the circuit of FIG. 15 is as follows.

オペアンプ1607は、反転増幅器の一部を成しており、対極1602にef(ここで
efとはコモンの電位を基準としたときの点fの電位を意味するものとする、以下同じ)
の(1+Zf/Rf)倍の電圧を加えることによって、efをea(すなわち、Vcc)
に対して一定に保つ(ここで、Zfは、対極1602から参照電極1603に至る電気化
学系のインピーダンスを表す)。オペアンプは、負帰還を有しているので、eaはeb(
コモンの電位)と等しい。図では、コモンは接地されているが、必ずしも接地しなくてよ
い。
The operational amplifier 1607 forms a part of an inverting amplifier, and the counter electrode 1602 has ef (here, ef means the potential at the point f when the common potential is used as a reference, and so on).
By applying a voltage (1 + Zf / Rf) times that of ef to ea (ie Vcc)
(Where Zf represents the impedance of the electrochemical system from the counter electrode 1602 to the reference electrode 1603). Since the operational amplifier has negative feedback, ea is eb (
Common potential). In the figure, the common is grounded, but it is not always necessary to ground.

オペアンプ1608は、入力電力をZin/Zout倍に増幅する機能を有している(
Zin及びZoutは、それぞれ入力インピーダンス及び出力インピーダンスである)。
ZinはZoutに比べて非常に高いので、出力電力は入力電力に比して著しく大きくな
る。オペアンプ1608の機能によって、参照電極1603の内部抵抗は無視できること
になる。
The operational amplifier 1608 has a function of amplifying the input power by Zin / Zout times (
Zin and Zout are input impedance and output impedance, respectively).
Since Zin is very high compared to Zout, the output power is significantly higher than the input power. Due to the function of the operational amplifier 1608, the internal resistance of the reference electrode 1603 can be ignored.

オペアンプ1609も負帰還を有しているので、egはehに等しく、それ故、スイッ
チング素子1604によって核酸鎖固定化電極1601が信号に接続されると、核酸鎖固
定化電極1601の電位はコモンの電位と等しくなる。従って、オペアンプ1609は、
作用電極である核酸鎖固定化電極1601の電位をコモンの電位に保つ役割を果たしてい
る。入力電圧をVとすると、点0と点a間の抵抗(図示せず)及び点aと点f間の抵抗の
比を1にすれば、オペアンプ1607の作用により、参照電極1603の電位は、−Vと
なる。回路中の抵抗の抵抗値、及び抵抗の使用の有無は、所望の増幅率等に応じて適宜選
択すればよい。核酸鎖固定化電極1601の電位はコモンの電位に等しいから、核酸鎖固
定化電極1601(作用電極)と参照電極1603との間には、正確に入力電圧と等しい
電圧が印加される。点gが仮想接地されているため、走査線1606に接続されたスイッ
チング素子1604によって核酸鎖固定化電極1601に電圧を印加することによって生
じる電流は、信号線1605上の点gから抵抗1610を経て点iに達する。抵抗161
0による電圧降下を測定することによって、電流の大きさを測定することができる。
Since the operational amplifier 1609 also has a negative feedback, eg is equal to eh. Therefore, when the nucleic acid chain fixed electrode 1601 is connected to a signal by the switching element 1604, the potential of the nucleic acid chain fixed electrode 1601 is the common potential. Equal to the potential. Therefore, the operational amplifier 1609 is
It plays the role of maintaining the potential of the nucleic acid chain fixed electrode 1601 as the working electrode at a common potential. Assuming that the input voltage is V, if the resistance ratio between the point 0 and the point a (not shown) and the ratio of the resistance between the point a and the point f are set to 1, the potential of the reference electrode 1603 is -V. What is necessary is just to select suitably the resistance value of the resistance in a circuit, and the presence or absence of use of a resistance according to a desired gain. Since the potential of the nucleic acid chain fixed electrode 1601 is equal to the common potential, a voltage exactly equal to the input voltage is applied between the nucleic acid chain fixed electrode 1601 (working electrode) and the reference electrode 1603. Since the point g is virtually grounded, a current generated by applying a voltage to the nucleic acid chain fixed electrode 1601 by the switching element 1604 connected to the scanning line 1606 passes through the resistor 1610 from the point g on the signal line 1605. Point i is reached. Resistance 161
By measuring the voltage drop due to zero, the magnitude of the current can be measured.

点gと点iの間に抵抗1610を置くと、抵抗の両端の電位差によって核酸鎖固定化電
極1601の電位に誤差が生じる。しかし、点gと点iの間に抵抗1610を置いても、
egはコモンの電位に保たれているため、核酸鎖固定化電極1601の電位に誤差は生じ
ない。従って、高精度の電気化学的測定が可能となる。
When the resistor 1610 is placed between the point g and the point i, an error occurs in the potential of the nucleic acid chain fixed electrode 1601 due to the potential difference between both ends of the resistor. However, even if the resistor 1610 is placed between the points g and i,
Since eg is kept at a common potential, no error occurs in the potential of the nucleic acid chain fixed electrode 1601. Therefore, highly accurate electrochemical measurement is possible.

図16の回路は、第2の核酸検出用センサに使用される他のポテンショスタット回路で
あり、図15の回路と同様に電圧を一定に保つ機能を有する。それ故、オペアンプ170
7、1708及び1709の機能は、図15の回路の対応するオペアンプと同じである。
The circuit of FIG. 16 is another potentiostat circuit used for the second nucleic acid detection sensor, and has a function of keeping the voltage constant as in the circuit of FIG. Therefore, operational amplifier 170
7, 1708 and 1709 have the same functions as the corresponding operational amplifiers in the circuit of FIG.

本実施形態の核酸検出用センサに回路は、図15と同様に、核酸鎖固定化電極毎に参照
電極が配置されているので、従来の回路に比べて、測定精度を有する。
In the nucleic acid detection sensor of the present embodiment, the reference electrode is arranged for each nucleic acid chain fixed electrode, as in FIG. 15, and therefore has a measurement accuracy compared to the conventional circuit.

図16においては、簡単のために、参照電極は一つしか描かれていないが、実際には、
各核酸鎖固定化電極毎に一以上配置されている。
In FIG. 16, for the sake of simplicity, only one reference electrode is drawn.
One or more nucleic acid chain fixed electrodes are arranged.

なお、図16の回路では、走査線に印加される電位で基準電位を兼ねているので、オペ
アンプ1708の非反転入力端子から出る配線は、複数の電極に対して共通で用いられて
おり、核酸検出用セル当たりの配線数には含まれない。
In the circuit of FIG. 16, since the potential applied to the scanning line also serves as the reference potential, the wiring that is output from the non-inverting input terminal of the operational amplifier 1708 is commonly used for a plurality of electrodes. It is not included in the number of wirings per detection cell.

以上のように、本実施形態の核酸検出用センサは、簡易な配線で、非常に高い測定感度
を達成することができる。
As described above, the nucleic acid detection sensor of the present embodiment can achieve very high measurement sensitivity with simple wiring.

図17の回路は第2の実施形態の核酸検出用センサに使用される更に他のポテンショス
タット回路であり、図17の回路は、図15及び図16の回路と同様に電圧を一定に保つ
機能を有する。それ故、ポテンショスタット1807、1808、及び1809の機能の
詳細は、図15又は図16で記載したとおりである。
The circuit of FIG. 17 is still another potentiostat circuit used in the nucleic acid detection sensor of the second embodiment, and the circuit of FIG. 17 has a function of keeping the voltage constant as in the circuits of FIGS. 15 and 16. Have Therefore, the details of the functions of the potentiostats 1807, 1808, and 1809 are as described in FIG. 15 or FIG.

図17の回路は、図16の回路とは異なり、参照電極1803は、走査線1806では
なく、信号線1804に接続されている。このため、図17の回路は、参照電極1803
が、走査線1806に接続されていない。従って、参照電極の基準電位は、走査線180
6の電位と兼ねておらず、印加する電位を自由に設定できる。このため、図17の回路で
は、図16の回路に比べて多種類の挿入剤を使用することがきる。
The circuit in FIG. 17 is different from the circuit in FIG. 16 in that the reference electrode 1803 is connected to the signal line 1804 instead of the scanning line 1806. For this reason, the circuit of FIG.
Is not connected to the scanning line 1806. Therefore, the reference potential of the reference electrode is equal to the scanning line 180.
The potential to be applied can be freely set. For this reason, in the circuit of FIG. 17, many kinds of intercalating agents can be used compared with the circuit of FIG.

図17では、参照電極1803はスイッチング素子1804に接続されているが、スイ
ッチング素子は省略してもよい。
In FIG. 17, the reference electrode 1803 is connected to the switching element 1804, but the switching element may be omitted.

また、図17では、核酸鎖固定化電極1801と参照電極1803がオペアンプ180
8の非反転入力端子に接続された導線を挟むように配置されている。両極が向かい合うよ
うに、参照電極1803を核酸鎖固定化電極1801と同じ側に配置してもよい。
In FIG. 17, the nucleic acid chain fixed electrode 1801 and the reference electrode 1803 are connected to the operational amplifier 180.
It arrange | positions so that the conducting wire connected to 8 non-inverting input terminals may be pinched | interposed. The reference electrode 1803 may be arranged on the same side as the nucleic acid chain fixed electrode 1801 so that both electrodes face each other.

以上のように、図17の回路は、高い測定感度を達成することができるとともに、多種
類の挿入剤を使用することができる。
As described above, the circuit of FIG. 17 can achieve high measurement sensitivity and can use many kinds of intercalating agents.

図18〜図21を参照しながら、本発明の第3の核酸検出用センサについて説明する。
本発明の第3の核酸検出用センサは、スイッチング素子により、信号線を共有化したこと
を特徴とする
図18は、通常使用される核酸検出用センサの上面図であり、図18においては、4×
3のX−Yマトリックス状に、プローブ核酸鎖(図示せず)が固定化された核酸鎖固定化
電極1901が配置されている。なお、実際の核酸検出用センサでは、対極は、核酸鎖固
定化電極1901が配置された平面の鉛直上方に位置しているが、図18では省略されて
いる。
The third nucleic acid detection sensor of the present invention will be described with reference to FIGS.
The third nucleic acid detection sensor of the present invention is characterized in that a signal line is shared by a switching element. FIG. 18 is a top view of a normally used nucleic acid detection sensor. 4x
A nucleic acid chain-immobilized electrode 1901 on which a probe nucleic acid chain (not shown) is immobilized is arranged in the shape of 3 XY matrix. In the actual nucleic acid detection sensor, the counter electrode is located vertically above the plane on which the nucleic acid chain fixed electrode 1901 is disposed, but is omitted in FIG.

各核酸鎖固定化電極1901は、対極とともに核酸検出用セルを形成している。   Each nucleic acid chain fixed electrode 1901 forms a nucleic acid detection cell together with a counter electrode.

各核酸鎖固定化電極1901は、トランジスタ等のスイッチング素子1902を介して
信号線1903と接続されており、信号線1903はさらに核酸鎖固定化電極1901か
らの電流を増幅するためのアンプ1904及びA/Dコンバーター1905に接続されて
いる。
Each nucleic acid chain fixed electrode 1901 is connected to a signal line 1903 via a switching element 1902 such as a transistor. The signal line 1903 further includes an amplifier 1904 and A for amplifying the current from the nucleic acid chain fixed electrode 1901. / D converter 1905 is connected.

スイッチング素子1902には、走査線1906を介してタイミングパルス発生器19
09からクロック信号が与えられるので、核酸鎖固定化電極1901は、図中矢印の方向
に左端から一列ずつ順次アクティブとなるように走査される。
A timing pulse generator 19 is connected to the switching element 1902 via a scanning line 1906.
Since the clock signal is given from 09, the nucleic acid chain fixed electrode 1901 is scanned so as to be sequentially activated one column at a time from the left end in the direction of the arrow in the figure.

図18のカウンタ1908及びXデコーダ1907は信号線のON−OFFを制御する
。核酸鎖固定化電極1901がアクティブとなると、核酸鎖固定化電極1901と対極(
図示せず)との間に電圧が印加され、核酸鎖固定化電極1901上にハイブリダイズした
ターゲット核酸に挿入された挿入剤が酸化される。酸化時に生じた電気的変化は、信号線
1903を介して前記アンプ1904で増幅された後に、A/Dコンバーター1905に
よりA/D変換される。
A counter 1908 and an X decoder 1907 in FIG. 18 control ON / OFF of signal lines. When the nucleic acid chain fixed electrode 1901 becomes active, the nucleic acid chain fixed electrode 1901 and the counter electrode (
A voltage is applied to the target nucleic acid hybridized on the nucleic acid chain fixed electrode 1901 to oxidize the intercalating agent inserted into the target nucleic acid. An electrical change generated during oxidation is amplified by the amplifier 1904 via the signal line 1903 and then A / D converted by the A / D converter 1905.

図19は、本発明の第3の核酸検出用センサの回路例を示す図である。図19の核酸検
出用センサは、行方向にスイッチング素子が配置され、図19中の上から下に走査される
点が、図18の核酸検出用センサと異なっている。
FIG. 19 is a diagram showing a circuit example of the third nucleic acid detection sensor of the present invention. The nucleic acid detection sensor of FIG. 19 is different from the nucleic acid detection sensor of FIG. 18 in that switching elements are arranged in the row direction and scanned from the top to the bottom in FIG.

図19において、核酸鎖固定化電極2001は、4×3のX−Yマトリックスに配置さ
れており、各核酸鎖固定化電極2001と対極(図示せず)とが核酸検出用セルを構成し
ている。
In FIG. 19, the nucleic acid chain fixed electrode 2001 is arranged in a 4 × 3 XY matrix, and each nucleic acid chain fixed electrode 2001 and a counter electrode (not shown) constitute a nucleic acid detection cell. Yes.

各核酸鎖固定化電極2001は、アンプ2002及び電極スイッチング素子2003を
介して信号線2004と接続されている。各信号線2004の一端には、信号線スイッチ
ング素子2005が接続されており、その後信号線2004は一つになり、A/Dコンバ
ーター2006に接続されている。
Each nucleic acid chain fixed electrode 2001 is connected to a signal line 2004 via an amplifier 2002 and an electrode switching element 2003. A signal line switching element 2005 is connected to one end of each signal line 2004, and then the signal line 2004 becomes one and is connected to the A / D converter 2006.

電極スイッチング素子2003には、Xデコーダ2007とカウンタ2008により構
成される列方向走査回路から、信号線2012を介して順次電気信号が与えられる。一方
、信号線スイッチング用素子2005には、Yデコーダ2009とカウンタ2010によ
り構成される行方向走査回路から、順次電気信号が与えられる。
The electrode switching element 2003 is sequentially supplied with an electrical signal via a signal line 2012 from a column direction scanning circuit constituted by an X decoder 2007 and a counter 2008. On the other hand, the signal line switching element 2005 is sequentially supplied with an electrical signal from a row direction scanning circuit constituted by a Y decoder 2009 and a counter 2010.

図20のように、タイミングパルス発生器2011から生成されるクロック信号を、そ
れぞれX方向クロック信号、Y方向クロック信号として列方向走査回路と行方向走査回路
に与えれば、一列一行目の電極(左上端の電極)から一列二行目の電極、さらに一列三行
目、二列一行目の電極に電圧が印加される。電圧の印加によって生じた電気的変化はシリ
アル信号として計測され、出力信号はAD変換器でA/D変換される。
As shown in FIG. 20, if the clock signals generated from the timing pulse generator 2011 are supplied to the column direction scanning circuit and the row direction scanning circuit as an X direction clock signal and a Y direction clock signal, respectively, A voltage is applied from the end electrode) to the electrode in the first row, the second row, and the electrode in the first row, the third row, and the second row, the first row. The electrical change caused by the application of voltage is measured as a serial signal, and the output signal is A / D converted by an AD converter.

図19の核酸検出用センサでは、順次行方向からの電気信号を検出するために、デコー
ダとカウンタにより構成される走査回路を用いた核酸検出用センサを示した。図21に示
すように図19のデコーダとカウンタは、シフトレジスタ回路2210に置き換えること
ができる。図21の核酸検出用センサの構成は、デコータとカウンタがシフトレジスタ回
路に置き換えられていることを除いて図19のものと同じである。このように、シフトレ
ジスタ回路を用いると、外部回路構成が簡単になる。
In the nucleic acid detection sensor of FIG. 19, a nucleic acid detection sensor using a scanning circuit composed of a decoder and a counter in order to sequentially detect an electric signal from the row direction is shown. As shown in FIG. 21, the decoder and counter of FIG. 19 can be replaced with a shift register circuit 2210. The configuration of the nucleic acid detection sensor of FIG. 21 is the same as that of FIG. 19 except that the decoder and counter are replaced with shift register circuits. Thus, the use of the shift register circuit simplifies the external circuit configuration.

図19及び図21に示した第3の核酸検出用センサは、図18に示した核酸検出用セン
サと比較して、測定を高速化し得るという効果も奏する。
The third nucleic acid detection sensor shown in FIGS. 19 and 21 also has an effect that the measurement can be speeded up as compared with the nucleic acid detection sensor shown in FIG.

なお、本発明に係る第1から第3の核酸検出用センサは、単独で使用することも可能で
あるし、適宜組合わせて使用することもできる。
The first to third nucleic acid detection sensors according to the present invention can be used alone or in appropriate combination.

複数の電極が配置された本発明の実施例の核酸検出用チップを示す模式図。The schematic diagram which shows the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention by which the some electrode is arrange | positioned. 本発明の実施例の核酸検出用チップにおける電極と信号線の配置を示した図。The figure which showed arrangement | positioning of the electrode and signal line in the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention. 本発明の実施例の核酸検出用チップにおける電極と信号線の他の配置を示した図。The figure which showed other arrangement | positioning of the electrode and signal wire | line in the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention. 本発明の実施例の核酸検出用チップにおける電極と信号線の他の配置を示した図。The figure which showed other arrangement | positioning of the electrode and signal wire | line in the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention. 複数の電極が配置された本発明の実施例の核酸検出用チップの単位区画の拡大図。The enlarged view of the unit division of the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention by which the several electrode is arrange | positioned. 複数の電極が配置された本発明の実施例の核酸検出用チップの単位区画の拡大図。The enlarged view of the unit division of the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention by which the several electrode is arrange | positioned. 複数の電極が配置された本発明の実施例の核酸検出用チップの単位区画の拡大図。The enlarged view of the unit division of the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention by which the several electrode is arrange | positioned. 図8A及び図08Bは、核酸検出用システムに装着可能な核酸検出用チップを示した図。FIG. 8A and FIG. 08B are views showing a nucleic acid detection chip that can be mounted on a nucleic acid detection system. 図09A及び図09B、図09Cは、核酸検出用システムに装着可能な核酸検出用チップを示した図。FIG. 09A, FIG. 09B, and FIG. 09C are diagrams showing a nucleic acid detection chip that can be attached to a nucleic acid detection system. 核酸検出用チップが配置された核酸検出用システムを示した図。The figure which showed the nucleic acid detection system by which the chip | tip for nucleic acid detection is arrange | positioned. 図11A及び図11Bは、容器に収納された本発明の実施例の核酸検出用チップを示す図。11A and 11B are diagrams showing a nucleic acid detection chip according to an embodiment of the present invention housed in a container. 本発明の実施例の核酸検出用チップを装着すべき基板を示す図。The figure which shows the board | substrate which should mount | wear with the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention. 図13A及び図13Bは、容器に収納された本発明の実施例の核酸検出用チップを示す図。13A and 13B are diagrams showing a nucleic acid detection chip according to an embodiment of the present invention housed in a container. 図14A〜図14Dは、電極が対向した位置に配置されている本発明の実施例の核酸検出用チップと電極が対向した位置に配置されていない従来の核酸検出用チップとを比較した図。14A to 14D are diagrams comparing the nucleic acid detection chip according to the example of the present invention in which electrodes are arranged at positions facing each other and a conventional nucleic acid detection chip in which electrodes are not arranged at positions facing each other. 本発明の第2の核酸検出用チップの実施例に適用される回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit applied to the Example of the 2nd chip | tip for nucleic acid detection of this invention. 本発明の第2の核酸検出用チップの実施例に適用される回路の他の一例を示す図。The figure which shows another example of the circuit applied to the Example of the 2nd chip | tip for nucleic acid detection of this invention. 本発明の第2の核酸検出用チップの実施例に適用される回路の他の一例を示す図。The figure which shows another example of the circuit applied to the Example of the 2nd chip | tip for nucleic acid detection of this invention. 電極が対向した位置に配置された本発明の実施例の核酸検出用チップの構成を示した図。The figure which showed the structure of the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention arrange | positioned in the position which the electrode opposed. 電極が対向した位置に配置された本発明の実施例の核酸検出用チップにおける配線を示した図。The figure which showed the wiring in the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention arrange | positioned in the position where the electrode opposed. 各単位区画に電圧を印加するための信号及び出力信号を示した図。The figure which showed the signal and output signal for applying a voltage to each unit division. 電極が対向した位置に配置された本発明の実施例の核酸検出用チップにおける配線を示した図。The figure which showed the wiring in the chip | tip for nucleic acid detection of the Example of this invention arrange | positioned in the position where the electrode opposed.

符号の説明Explanation of symbols

1401…核酸鎖固定化電極
1402…プローブ核酸鎖
1403…第1の基板
1404…対極
1405…第2の基板
1406…被験液
1407…参照電極
1401 ... Nucleic acid chain immobilized electrode 1402 ... Probe nucleic acid chain 1403 ... First substrate 1404 ... Counter electrode 1405 ... Second substrate 1406 ... Test solution 1407 ... Reference electrode

Claims (3)

電源と、
プローブ核酸鎖が固定化された複数の核酸鎖固定化電極と、
前記核酸鎖固定化電極との間に電流を流すための対極と、
前記核酸鎖固定化電極毎に設けられた参照電極と、
前記参照電極に設けられ、入力側に前記参照電極が接続する第1の増幅器と、
前記参照電極に設けられ、前記第1の増幅器の出力に接続する参照抵抗と、
入力側に前記参照抵抗及び前記電源が接続し、出力側に前記対極が接続し、前記対極に所定の電圧の電力を出力する第2の増幅器と、
前記核酸鎖固定化電極毎に設けられ、入力側に前記核酸鎖固定化電極が接続し、出力側に前記電源が接続する第3の増幅器と
を備えることを特徴とする核酸検出用センサ。
Power supply,
A plurality of nucleic acid chain-immobilized electrodes on which probe nucleic acid chains are immobilized;
A counter electrode for passing an electric current between the nucleic acid chain-immobilized electrode;
A reference electrode provided for each of the nucleic acid chain fixed electrodes;
A first amplifier provided for each reference electrode and connected to the input electrode on the input side;
A reference resistor provided for each reference electrode and connected to the output of the first amplifier;
A second amplifier for connecting the reference resistor and the power source to the input side, connecting the counter electrode to the output side, and outputting power of a predetermined voltage to the counter electrode;
A third amplifier provided for each of the nucleic acid chain fixed electrodes, wherein the nucleic acid chain fixed electrode is connected to the input side, and the power source is connected to the output side;
Nucleic acid detection sensor, characterized in that it comprises a.
前記核酸鎖固定化電極及び前記対極は、核酸鎖を含む被験液に晒され、前記プローブ核酸鎖と被検液中の核酸鎖のハイブリダイゼーションにより生じる前記核酸鎖固定化電極及び対極間の電流変化を検出することを特徴とする請求項1記載の核酸検出用センサ。 The nucleic acid chain-immobilized electrode and the counter electrode are exposed to a test solution containing a nucleic acid chain, and a current change between the nucleic acid chain-immobilized electrode and the counter electrode is caused by hybridization of the probe nucleic acid chain and a nucleic acid chain in a test solution. The nucleic acid detection sensor according to claim 1, wherein 前記ハイブリダイゼーション後に添加された二本鎖認識体に由来する前記核酸鎖固定化電極及び対極間の電流変化を検出することを特徴とする請求項記載の核酸検出用センサ。 3. The nucleic acid detection sensor according to claim 2 , wherein a change in current between the nucleic acid chain-immobilized electrode and the counter electrode derived from a double-stranded recognizer added after the hybridization is detected.
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