JP6671665B2 - 蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法 - Google Patents

蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、流体中の微小な生体試料又は非生体試料等の検査対象からの蛍光現象を観察することによって、検査対象を特定する蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法に関するものである。
一般に多く用いられている蛍光検査手法は、励起光を検査対象に照射しながら、放出される蛍光を検知するものである。詳細には、励起光の波長と蛍光の波長とが異なることを利用して、光学的なフィルタにより両者を分離して、蛍光のみを検知するものである。
従来、蛍光検査によって多数の細胞の個々の種別を一括して検査する手法は、例えば非特許文献１に開示されている。
非特許文献１では、マイクロ流体路に流れている細胞を誘電泳動によりマイクロウェルにトラップして、蛍光顕微鏡により蛍光の有無及び蛍光の種類を検査することを提案している。この手法では、検査のために、大型で高価な蛍光顕微鏡を使う必要がある。
一方、例えば特許文献１においては、流体中の微粒子からの蛍光を検知する検査装置が提案されている。
特許文献１に開示された検査装置１００は、図１８に示すように、フォトダイオード１０１を用いた画素１０２の上に色フィルタ１０３を設けると共に、さらにその上に誘電泳動用の電極１０４を設けている。検査装置１００では、誘電泳動により微粒子からなる検査対象１１０を画素１０２上にトラップした後、励起光１０５を照射し、励起光１０５と蛍光１０６とを色フィルタ１０３により分離して、画素１０２にて検出する。これにより、蛍光顕微鏡を用いる必要がなくなる。
米国特許第８９９２７５４号明細書（２０１５年０３月３１日）
Kobayashi M, Kim SH, Nakamura H, Kaneda S, Fujii T " Cancer Cell Analyses at the Single Cell-Level Using Electroactive Microwell Array Device." PLoS ONE 10(11): e0139980. doi:10.1371/ journal.pone.0139980 November 11 2015
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された蛍光検査システムとしての検査装置１００では、励起光１０５と蛍光１０６とを色フィルタ１０３により分離している。このため、組み込んだ色フィルタ１０３が蛍光１０６を透過し、かつ、励起光１０５を遮断する必要がある。言い換えると、組み込んだ色フィルタ１０３に適した蛍光物質しか検査に使えないということになり、蛍光の種類の適用範囲が限定されるという問題点を有している。
尚、非特許文献１においても、励起光と蛍光とを光学的なフィルタにより分離して、蛍光のみを検知しており、同様の問題を有している。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、励起光と蛍光とを光学的なフィルタにより分離することなく検査対象から放出された蛍光のみを測定し、蛍光の種類の適用範囲が低減されるのを防止し得る蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法を提供することにある。
本発明の一態様における蛍光検査システムは、上記の課題を解決するために、検査対象に励起光を照射する励起用光源と、フォトダイオードにより光を検知する光子検知部を備えたシリコン集積回路と、上記フォトダイオード上に上記検査対象を誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する電極対と、引き寄せた上記検査対象に上記励起用光源にて励起光を照射させ、上記検査対象から放出される蛍光を上記励起光の消光後に、上記光子検知部にて検知させる制御部とを備えていることを特徴としている。
本発明の一態様における誘電泳動デバイスは、上記の課題を解決するために、流路を流れる検査対象に励起光を照射する励起用光源と、フォトダイオードにより光を検知する光子検知部を備えたシリコン集積回路と、上記フォトダイオード上に上記検査対象を誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する誘電泳動用電極対を備えた誘電泳動デバイスにおいて、上記誘電泳動用電極対は、第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極とで構成されており、上記第１誘電泳動用電極と、上記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の、前記流路を流れる捕獲物質によって覆われるように形成されていることを特徴としている。
本発明の一態様における分子検査方法は、上記の課題を解決するために、捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体とを混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させ、そのマイクロビーズを含む溶液を上記態様に記載の蛍光検査システムの流路に流す第１工程と、上記蛍光検査システムにおける誘電泳動によりマイクロビーズを各電極の上側に捕捉する第２工程と、上記流路に蛍光基質を流す第３工程と、上記蛍光基質が酵素標識と反応して生成された蛍光物質を、上記蛍光検査システムにより検出する第４工程とを含むことを特徴としている。
本発明の一態様によれば、励起光と蛍光とを光学的なフィルタにより分離することなく検査対象から放出された蛍光のみを測定し、蛍光の種類の適用範囲が低減されるのを防止し得る蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法を提供するという効果を奏する。
本発明の実施形態１における蛍光検査システムの構成を示すものであって、シリコン集積回路上のマイクロ流体路を流れる検査対象が、誘電泳動により誘電泳動用電極の間に捕捉された状態を示す断面図である。 上記蛍光検査システムの一例の構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態２における蛍光検査システムの構成を示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 上記蛍光検査システムを用いて検査対象を測定したときに、検査対象である細胞がマイクロウェルに収まっている状態を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態３の蛍光検査システムを示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態３の蛍光検査システムの変形例を示すものであって、蛍光検査システムの変形例の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記蛍光検査システムの変形例の構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態４の蛍光検査システムを示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 蛍光検査システムにおける測定動作を示すものであって、電極対に検査対象である細胞が捕捉された状態を示す断面図である。 本発明の実施形態５における蛍光検査システムの構成を示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態６における蛍光検査システムの構成を示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態７における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）は誘電泳動デバイスの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態８における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）は誘電泳動デバイスの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態９における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す断面図であり、（ｂ）は誘電泳動デバイスの誘電泳動用電極対の構成を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）は、上記誘電泳動デバイスの変形例を示すものであって、誘電泳動用電極対の構成を示す平面図である。 上記誘電泳動デバイスの他の変形例を示すものであって、誘電泳動用電極対の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態１０における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態１１における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す断面図であり、（ｂ）は誘電泳動デバイスの誘電泳動用電極対の構成を示す平面図である。 従来の流体中の微粒子からの蛍光を検知する検査装置の構成を示す断面図である。 従来の他の誘電泳動デバイスの構成を示す断面図である。 上記誘電泳動デバイスによる細胞の捕獲状態を示す平面図である。 上記誘電泳動デバイスのＩＴＯ電極対の構成を示す断面図である。
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１及び図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
本実施の形態の蛍光検査システムは、例えば、細胞構成成分の染色や遺伝子発現及び動的成分の局在移動の観察等の幅広い分野に適用可能である。流体中の微小な生体又は非生体試料からの蛍光現象を観察することによって、対象を特定する蛍光検査システムに関するものであり、生物学・医学における研究、臨床検査等に用いられる。検査対象としては、固体のみならず液体であってもよい。
（蛍光検査システムの構成）
本実施の形態の蛍光検査システムの構成について、図２に基づいて説明する。図２は、本実施の形態の蛍光検査システムの一例の構成を示す断面図である。
本実施の形態の蛍光検査システム１は、図２に示すように、フォトダイオード１２により光を検知する光子検知部１３を備えたシリコン集積回路１０と、フォトダイオード１２上に後述する検査対象Ｍを誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する誘電泳動用電極対１６と、励起用光源２３と、励起用光源２３の発光動作と光子検知部１３の検知動作とを同期的に制御する制御部２４とを備えている。
上記シリコン集積回路１０は、シリコン回路基板１１の上側に電極埋設層１５が積層されてなっている。
シリコン回路基板１１には、フォトダイオード１２、及びフォトダイオード１２を用いて光を検知する光子検知部１３からなる回路が形成されている。フォトダイオード１２としては、例えば、シングル・フォトン・アバランシェ・ダイオード（ＳＰＡＤ）を用いることができる。
上記電極埋設層１５には、誘電泳動用の電場を発生するための誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂからなる誘電泳動用電極対１６が埋設されていると共に、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂに電圧を導くために誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂにそれぞれ接続された下層配線１７が埋設されている。下層配線１７は、電極埋設層１５において、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂよりも下側に配されている。
そして、電極埋設層１５は、誘電泳動用電極対１６の存在が分かるように透明の樹脂層にてなっている。
上記誘電泳動用電極対１６は、下層配線１７を介して誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂに電圧が印加されることにより誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に電界ＥＦが発生する。そして、この電界ＥＦ内を検査対象Ｍが通過することによって検査対象Ｍが誘電泳動により捕捉されるようになっている。
次に、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５の上方には透明板２１が設けられており、その結果、電極埋設層１５と透明板２１との間には流路としてのマイクロ流体路２２が形成されている。このマイクロ流体路２２には、検査対象Ｍが流されるようになっている。
上記励起用光源２３は、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に向けて透明板２１を介して励起光Ｌ１を照射させる。励起用光源２３は、例えば、半導体発光素子（ＬＥＤ）や有機ＥＬ、半導体レーザ等の種々の光源を使用することができる。複数の光源を用いることも可能である。
本実施の形態では、励起用光源２３により検査対象Ｍに励起光Ｌ１を照射して検査対象Ｍから蛍光を放出させる。このため、励起用光源２３は、例えば紫外光、近紫外光又は可視光が使用されている。すなわち、蛍光は、紫外光、近紫外光又は可視光を吸収した検査対象Ｍの分子・イオンが励起され、次いで、その分子・イオンが中間励起状態に遷移し、そこから励起光よりも長波長の光を放出して基底状態に戻る現象である。したがって、励起用光源２３により検査対象Ｍに照射される励起光Ｌ１の波長は、検査対象Ｍから放出される蛍光の波長よりも低波長であることが要求される。
制御部２４は、励起用光源２３の点滅と光子検知部１３の駆動とを制御する。
ところで、従来のこの種の蛍光検査システムでは、励起光の波長と蛍光の波長とが異なることを利用して、光学的なフィルタにより両者を分離して、蛍光のみを検知していた。このため、組み込んだフィルタに適した蛍光物質しか検査に使えないということになり、蛍光の種類の適用範囲が限定されるという問題点を有していた。
ここで、励起状態から基底状態に戻るまでの平均時間を蛍光寿命と呼ぶ。換言すれば、蛍光寿命は、蛍光強度が１／ｅに低下するのに要する時間である。このため、その時間を超えると蛍光が無くなるわけではない。実用的にはともかく、理論的には、励起光消光後に蛍光を検知することはいつでも可能である。実用的観点からは、励起光消光後、できるだけ早い時期に検知した方が蛍光が強いので検出し易くなる。目安としては、蛍光寿命の数倍の期間以内で検知することが望ましい。
この結果、蛍光寿命を利用すると、励起光Ｌ１と蛍光Ｌ２とを波長により分離する光学フィルタを使わず、励起光Ｌ１の消光後に、放出される蛍光Ｌ２を観測することが可能になる。
そこで、本実施の形態の制御部２４は、誘電泳動により引き寄せた検査対象Ｍに対して励起用光源２３に励起光Ｌ１を照射するように制御する。そして、その後、一定期間してから励起用光源２３の点灯を停止させる。次いで、蛍光寿命期間中に光子検知部１３を駆動させて、検査対象Ｍから放出される蛍光Ｌ２を測定させる。
詳細には、制御部２４は励起用光源２３がパルス的に励起光Ｌ１を照射するように制御する。この励起光Ｌ１のパルスは、消灯期間が蛍光Ｌ２の蛍光寿命期間内となるように予め設定されている。この結果、検査対象Ｍから蛍光のみが放出されるので、光学フィルタを使わず、光子検知部１３は励起光消光後の蛍光Ｌ２を検知するものとなる。
（蛍光検査システムの測定動作）
上記構成の蛍光検査システム１を用いて検査対象Ｍを測定する場合の具体的動作について、図１に基づいて説明する。図１は、シリコン集積回路１０上のマイクロ流体路２２を流れる検査対象Ｍが、誘電泳動により誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に捕捉された状態を示す断面図である。尚、ここでは、検査対象Ｍが、例えば、蛍光マーカーＦＭが付着した細胞であるとして説明する。
図１に示すように、電極埋設層１５とその上方に設けられた透明板２１との間のマイクロ流体路２２に検査対象Ｍである例えば細胞を供給する。この状態で、誘電泳動用電極対１６の誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂに下層配線１７を介して電圧を印加すると、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に電界ＥＦが発生する。これによって、検査対象Ｍである細胞が誘電泳動により誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に引き寄せられる。このとき、制御部２４は、励起用光源２３を点灯させ、一定期間後に消灯させ、好ましくはその時から蛍光寿命期間内で光子検知部１３を駆動するように制御する。具体的には、励起用光源２３は誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に向けて励起光Ｌ１をパルス的にオンオフして照射する。そして、励起用光源２３のオン期間において検査対象Ｍである細胞の蛍光マーカーＦＭは該励起用光源２３からの励起光Ｌ１を吸収する。これにより、細胞の蛍光マーカーＦＭは蛍光Ｌ２を放出する。このとき、励起光Ｌ１も照射されている。そこで、本実施の形態では、励起用光源２３は、パルス的に励起光Ｌ１を照射しているので、励起光Ｌ１が消光するときがある。これにより、励起光Ｌ１が消光しているときに光子検知部１３が駆動され、光子検知部１３には蛍光Ｌ２のみが受光され、この蛍光Ｌ２のみを検出することができる。
このように、本実施の形態の蛍光検査システム１では、流路としてのマイクロ流体路２２を流れる検査対象Ｍに励起光Ｌ１を照射する励起用光源２３と、フォトダイオード１２により光を検知する光子検知部１３を備えたシリコン集積回路１０と、フォトダイオード１２上に検査対象Ｍを誘電泳動により引き寄せるために電界ＥＦを発生する誘電泳動用電極対１６と、引き寄せた検査対象Ｍに励起用光源２３にて励起光Ｌ１を照射させ、検査対象Ｍから放出される蛍光Ｌ２を励起光Ｌ１の消光後に、光子検知部１３にて検知させる制御部２４とを備えている。
この結果、励起光Ｌ１の消光後では、励起光Ｌ１は入射されず、蛍光Ｌ２のみが光子検知部１３にて検知される。
したがって、励起光Ｌ１と蛍光Ｌ２とを光学的なフィルタにより分離することなく検査対象Ｍから放出された蛍光Ｌ２のみを測定し、これによって、蛍光Ｌ２の種類の適用範囲が低減されるのを防止し得る蛍光検査システム１を提供することができる。
すなわち、励起光Ｌ１や蛍光Ｌ２の波長を限定せずに、多種多様な蛍光物質を使うことが可能となる。
また、本実施の形態の蛍光検査システム１では、誘電泳動用電極対１６は、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂで構成されており、第１誘電泳動用電極１６ａと、誘電泳動用電極１６ａと誘電泳動用電極１６ｂとの間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の検査対象Ｍによって覆われるように形成されていることが好ましい。
これにより、誘電泳動用電極対１６には１個の検査対象Ｍしか捕獲されない。また、これにより、複数の検査対象Ｍの滞留により、マイクロ流体路を流れる他の検査対象Ｍの流れが阻害されるということもない。
したがって、複数の検査対象Ｍが捕獲されるのを防止すると共に、検査対象Ｍの誘電泳動用電極対１６近傍での流れが阻害されるのを防止し得る蛍光検査システム１を提供することができる。
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図３及び図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態の蛍光検査システム２は、前記実施の形態１の蛍光検査システム１の構成に加えて、複数の第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂ並びにそれら第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂに対応する第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２をそれぞれ備えていると共に、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５の上側には、捕捉層４０が設けられており、捕捉層４０における第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の各間には、貫通孔としてのマイクロウェル４１が設けられている点が異なっている。
本実施の形態の蛍光検査システム２の構成について、図３及び図４に基づいて説明する。図３の（ａ）は、本実施の形態の蛍光検査システム２の構成を示す平面図である。図３の（ｂ）は、上記蛍光検査システム２の構成を示す断面図である。図４は、上記蛍光検査システム２を用いて検査対象Ｍを測定したときに、検査対象Ｍである細胞がマイクロウェル４１に収まっている状態を示す断面図である。尚、図３の（ａ）（ｂ）及び図４においては、透明板２１、励起用光源２３及び制御部２４を省略している。
本実施の形態の蛍光検査システム２は、図３の（ａ）（ｂ）に示すように、前記前記実施の形態１の蛍光検査システム１の構成に加えて、複数の第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂ並びにそれら第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂに対応する第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２をそれぞれ備えている。
また、シリコン集積回路１０のシリコン回路基板１１における第１光子検知部１３ａと第２光子検知部１３ｂとの間には、誘電泳動用制御回路１４が組み込まれている。この誘電泳動用制御回路１４は、各第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂの上に位置する第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２が生成する電界ＥＦを個別に制御するようになっている。これにより、複数の検査対象Ｍを同時に検査することが可能となる。
また、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５の上側には、捕捉層４０が設けられており、捕捉層４０における第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の各間には、貫通孔としてのマイクロウェル４１が設けられている。
上記捕捉層４０は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなっており、光を遮断すると共に、自家蛍光が少ないものを用いている。これにより、外光等の迷光がフォトダイオード１２に入射するのを防止すると共に、捕捉層４０から検査対象Ｍから放射される以外の蛍光がフォトダイオード１２に入射するのを防止することができる。
上記マイクロウェル４１は、水平断面が円形であると共に、縦断面は図３の（ｂ）に示すように、捕捉層４０において上側面が下側面よりも拡大された逆円錐台の形状となっている。そして、逆円錐台からなるマイクロウェル４１の直径は、略球体の検査対象Ｍの直径に合わせた形状となっている。また、マイクロウェル４１の深さは、前記マイクロ流体路２２を流れる一個の検査対象Ｍが嵌挿され、一時的にマイクロウェル４１に止まれるようになる深さであればよい。例えば、検査対象Ｍの高さＨに対して、Ｈ／４〜Ｈ／２程度の深さである。
この結果、本実施の形態の蛍光検査システム２を用いて、検査対象Ｍである球体の細胞を測定した場合、図４に示すように、第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂの各フォトダイオード１２の上における捕捉層４０のマイクロウェル４１の中に一つずつ容易に捕捉することができる。
このように、本実施の形態では、マイクロウェル４１のようなウェル構造の直径を検査対象Ｍの大きさに合わせて選択することによって、個々のフォトダイオード１２上に捕捉される検査対象Ｍが単一になる可能性を高くすることができる。
このように、本実施の形態の蛍光検査システム２では、第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の上側には、検査対象Ｍを捕捉する捕捉層４０が形成されている。また、捕捉層４０におけるフォトダイオード１２の平面位置には、一個の検査対象Ｍを嵌挿させ、かつ蛍光Ｌ２を通過させる貫通孔としてのマイクロウェル４１が形成されている。
これにより、一個の検査対象Ｍが捕捉層４０におけるフォトダイオード１２の平面位置に形成されたマイクロウェル４１に嵌り込んで捉えられ、その一個の検査対象Ｍから放出された蛍光Ｌ２のみをマイクロウェル４１に通過させてフォトダイオード１２で測定することができる。したがって、一個の検査対象Ｍを容易に捉えると共に、捉えた一個の検査対象Ｍをマイクロウェル４１の位置に保持させるので、確実に捉えた一個の検査対象Ｍのみから放出された蛍光Ｌ２を測定することができる。
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図５及び図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１・２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１・２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態２における蛍光検査システム２では、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５の上側には、層状に敷いた捕捉層４０が設けられていた。これに対して、本実施の形態における蛍光検査システム３では、捕捉層４０は複数の点状凸部又は線状凸部が並置して形成されている点が異なっている。
本実施の形態の蛍光検査システム３の構成について、図５の（ａ）（ｂ）及び図６の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図５の（ａ）は、本実施の形態の蛍光検査システム３の構成を示す平面図である。図５の（ｂ）は、上記蛍光検査システム３の構成を示す断面図である。図６の（ａ）は、本実施の形態の蛍光検査システム３の変形例の構成を示す平面図である。図６の（ｂ）は、上記蛍光検査システム３の変形例の構成を示す断面図である。尚、図５の（ａ）（ｂ）及び図６の（ａ）（ｂ）においては、透明板２１、励起用光源２３及び制御部２４を省略している。
本実施の形態の蛍光検査システム３は、図５の（ａ）（ｂ）に示すように、電極埋設層１５の上面に捕捉層４０が設けられているが、本実施の形態では、捕捉層４０は、複数の点状凸部としての柱状捕捉層４２が並置して形成されたものからなっている。本実施の形態では、各柱状捕捉層４２は、図５の（ｂ）に示すように、縦断面形状が円錐台となっている。この結果、柱状捕捉層４２を平面視すると、図５の（ａ）に示すように、複数の点状に見える。
すなわち、検査対象Ｍによっては、捕捉層４０の材質によって接着し易い性質を持つことがある。このため、前記実施の形態２のように、捕捉層４０を電極埋設層１５の上側に層状に敷き詰めると、流動する検査対象Ｍが捕捉層４０に接着されて他の検査対象Ｍの流動の障害となる。
そこで、本実施の形態の蛍光検査システム３では、複数の柱状捕捉層４２を並べて配置することにより、検査対象Ｍが柱状捕捉層４２の上面の面積を少なくして検査対象Ｍが捕捉層４０の上面に接触するのを抑制している。
この場合、マイクロウェル４３は、図５の（ｂ）に示すように、検査対象Ｍのサイズに合わせて、捕捉層４０の縦断面において上側面が下側面よりも拡大された形状の凹部として形成されている。また、マイクロウェル４３の深さ及び柱状捕捉層４２の高さは、実施の形態２と同様に、前記マイクロ流体路２２を流れる一個の検査対象Ｍが嵌挿され、かつ一時的にマイクロウェル４３に止まれるようになる深さ及び高さであればよい。マイクロウェル４３以外に存在する空間である柱状捕捉層４２間は、検査対象Ｍが止まらない程度の間隔を有していればサイズは問わない。
この結果、本実施の形態の蛍光検査システム３を用いて、検査対象Ｍである球体の細胞を測定した場合、検査対象Ｍが柱状捕捉層４２の上面に接触する接地面が少なくなる。このため、検査対象Ｍが柱状捕捉層４２の上面に接着し難くなる。したがって、本実施の形態の蛍光検査システム３では、第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂの各フォトダイオード１２の上方におけるマイクロウェル４３の中に検査対象Ｍを一つずつ容易に捕捉することができる。
これにより、一個の検査対象Ｍが、捕捉層４０におけるフォトダイオード１２の平面位置に形成されたマイクロウェル４３に確実に嵌り込んで捉えられる。このため、その一個の検査対象Ｍから放出された蛍光Ｌ２のみをマイクロウェル４３に通過させてフォトダイオード１２で測定することができる。
したがって、一個の検査対象Ｍを容易に捉えると共に、捉えた一個の検査対象Ｍをマイクロウェル４３の位置に保持させるので、確実に捉えた一個の検査対象Ｍのみから放出された蛍光Ｌ２を測定することができる。
尚、上述においては、図５に示すように、複数の点状凸部としての柱状捕捉層４２を例にして説明した。
しかし、捕捉層４０は、必ずしも複数の点状凸部としての柱状捕捉層４２に限らない。例えば、図６の（ａ）（ｂ）に示すように、捕捉層４０を複数の線状凸部からなる線状凸部捕捉層４４とすることも可能である。これによっても、検査対象Ｍが線状凸部捕捉層４４の上面の面積が少なくなるため、同様の効果が得られる。
この場合、図６の（ａ）に示すように、線状凸部捕捉層４４の線の長さは、短くても長くてもよい。また、本実施の形態では、図６の（ａ）に示すように、線状凸部捕捉層４４が検査対象Ｍの流動方向に対して直交する方向に延びて設けられている。しかし、本発明の一態様においては、必ずしもこれに限らず、線状凸部捕捉層４４が検査対象Ｍの流動方向に対して平行な方向に延びて設けられていてもよい。
このように、本実施の形態の蛍光検査システム３は、捕捉層４０は、複数の点状凸部としての柱状捕捉層４２又は線状凸部としての線状凸部捕捉層４４が並置して形成されている。これにより、捕捉層４０の検査対象Ｍへの接触面が少なくなるので、検査対象Ｍが捕捉層４０に接着し難くなる。この結果、流路を流れる検査対象Ｍが捕捉層４０に接着されて検査対象Ｍの泳動が阻害されるということが抑制される。
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７及び図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１・２・３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１・２・３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態１・２・３の蛍光検査システム１・２・３では、誘電泳動用電極対１６・第１誘電泳動用電極対３１・第２誘電泳動用電極対３２は、それぞれ同じ形状の誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂ、誘電泳動用電極３１ａ・３１ｂ及び誘電泳動用電極３２ａ・３２ｂからなっていた。これに対して、本実施の形態の蛍光検査システム４では、図７の（ａ）（ｂ）に示すように、誘電泳動用電極対５６のうちの一方の誘電泳動用電極が平面からなる遮光用電極５６ａからなり、他方の誘電泳動用電極５６ｂが遮光用電極５６ａの孔部に形成された電極となっている点が異なっている。
まず、前記実施の形態１・２・３の蛍光検査システム１・２・３では、誘電泳動用電極対１６・第１誘電泳動用電極対３１・第２誘電泳動用電極対３２は、電極埋設層１５の平面の一部の領域に形成されたそれぞれ同じ形状の誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂ、誘電泳動用電極３１ａ・３１ｂ及び誘電泳動用電極３２ａ・３２ｂからなっている。このため、光子検知部１３の上側は、開放状態となっており、フォトダイオード１２に外光による迷光が入射される。この外光による迷光は、検査対象Ｍからの蛍光Ｌ２以外の光であり、光子検知部１３での検出精度に悪影響を与える。
そこで、本実施の形態の蛍光検査システム４では、上述した、検査対象Ｍから放出される蛍光以外の迷光が入射することを防止するために、以下の構成を有している。
（蛍光検査システムの構成）
本実施の形態の蛍光検査システム４の構成について、図７の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図７の（ａ）は、本実施の形態の蛍光検査システム４の構成を示す平面図である。図７の（ｂ）は、上記蛍光検査システム４の構成を示す断面図である。尚、図７の（ａ）（ｂ）においては、透明板２１、励起用光源２３及び制御部２４を省略している。
本実施の形態の蛍光検査システム４は、図７の（ａ）（ｂ）に示すように、誘電泳動用電極対５６のうちの一方の誘電泳動用電極が平面からなる遮光用電極５６ａからなっている。この遮光用電極５６ａは、電極埋設層１５の略全面を覆っており、フォトダイオード１２の上側の位置に円形の貫通孔からなる電極孔部５１が形成されている。
そして、本実施の形態の蛍光検査システム４では、電極孔部５１の中心に位置するように誘電泳動用電極対５６のうちの他方の誘電泳動用電極５６ｂが設けられている。
上記誘電泳動用電極５６ｂには下層配線１７が接続されており、この下層配線１７の他端は図示しない電源に接続されている。一方、上記遮光用電極５６ａには、図示しない配線を介して上記図示しない電源に接続されている。
すなわち、フォトダイオード１２の上側を遮光する方法は、種々考えられるが、本実施の形態の蛍光検査システム４では、フォトダイオード１２の上側における蛍光入射用の電極孔部５１を除いて、遮光用電極５６ａにて遮光している。このように、本実施の形態では、遮光のために誘電泳動用電極対５６の一方の誘電泳動用電極を遮光用電極５６ａとして利用している。これによって、誘電泳動用電極対５６の構造とその配線が単純化され、集積する光子検知部１３のピッチの微細化が可能になる。
（蛍光検査システムの測定動作）
上記構成の蛍光検査システム４における測定動作について、図８に基づいて説明する。図８は、蛍光検査システム４における測定動作を示すものであって、誘電泳動用電極対５６に検査対象Ｍである細胞が捕捉された状態を示す断面図である。尚、図８においては、透明板２１、励起用光源２３及び制御部２４を省略している。
上記構成の蛍光検査システム４では、図８に示すように、遮光用電極５６ａ及び誘電泳動用電極５６ｂに図示しない電源から電圧を印加すると、遮光用電極５６ａと誘電泳動用電極５６ｂとの間に、電界ＥＦが発生する。これにより、検査対象Ｍである細胞が電極孔部５１に捕捉された状態となる。
このとき、前記制御部２４は、前記励起用光源２３及び光子検知部１３を駆動するように制御する。その結果、励起用光源２３は前記励起光Ｌ１をパルス的に遮光用電極５６ａと誘電泳動用電極５６ｂとの間に短時間照射するので、検査対象Ｍである細胞の前記蛍光マーカーＦＭは該励起用光源２３からの励起光Ｌ１を吸収する。これにより、細胞の前記蛍光マーカーＦＭは蛍光Ｌ２を放出する。このとき、励起用光源２３は、パルス的に励起光Ｌ１を照射しているので、励起光Ｌ１が消光するときがある。これにより、光子検知部１３は蛍光Ｌ２を受光し、この蛍光Ｌ２を検出する。ここで、本実施の形態の蛍光検査システム４では、遮光用電極５６ａにて光子検知部１３の上面を覆っている。
この結果、電極孔部５１からは外光等の迷光が入射する可能性が抑制され、蛍光Ｌ２のみがフォトダイオード１２に入射される。
したがって、外光等の迷光が入射するのを抑制し、精度の高い検査結果を得ることができる。
このように、本実施の形態の蛍光検査システム４では、誘電泳動用電極対５６における電極の一つである遮光用電極５６ａは、フォトダイオード１２の中心部上以外を遮光する位置に配されている。
これにより、フォトダイオード１２の上側では、誘電泳動用電極対５６における電極の一つである遮光用電極５６ａが、フォトダイオード１２の中心部上以外を遮光するために利用される。この結果、部品点数の増加を回避して、フォトダイオード１２の中心部上以外から、外光や検査対象Ｍ以外からの蛍光Ｌ２による迷光がフォトダイオード１２に入射されるのを防止することができる。
したがって、精度の高い検査結果を得ることができ、信頼性の高い蛍光検査システム４を提供することができる。
〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
本実施の形態の蛍光検査システム５は、前記実施の形態１〜４の蛍光検査システム１〜４の構成に加えて、高電界印加用電極対６１が設けられている点が異なっている。
本実施の形態の蛍光検査システム５の構成について、図９に基づいて説明する。図９は、本実施の形態における蛍光検査システム５の構成を示す断面図である。
本実施の形態における蛍光検査システム５は、図９に示すように、前記実施の形態２の蛍光検査システム２の構成に加えて、電極埋設層１５には、高電界印加用電極対６１・６１が各フォトダイオード１２上に設けられている。高電界印加用電極対６１・６１によって印加される高電界は、例えば０．１〜１０ｋＶ／ｍｍのパルス電圧である。
この蛍光検査システム５では、誘電泳動によりマイクロウェル４１に捕捉した細胞の細胞膜を破壊し、細胞内部の遺伝子に蛍光標識を付加して蛍光検知することができる。その結果、細胞のより詳細な解析が可能になる。
尚、本実施の形態では、前記実施の形態２の蛍光検査システム２に高電界印加用電極対６１・６１が付加された構成について説明している。しかし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、例えば、前記実施の形態１の蛍光検査システム１、前記実施の形態３の蛍光検査システム３又は前記実施の形態４の蛍光検査システム４に高電界印加用電極対６１・６１を付加することも可能である。
〔実施の形態６〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
本実施の形態の蛍光検査手法においては、実施の形態２に示した蛍光検査システム２を用いて、特定タンパク質の検出を、従来のＥＬＩＳＡ法と比較して、より高感度、高精度に実施することを目的とする。
本実施の形態の蛍光検査手法について、図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施の形態の蛍光検査手法を説明するための蛍光検査システムの断面図である。
本実施の形態の蛍光検査手法は、図１０に示すように、実施の形態２に示した蛍光検査システム２を用いる。
具体的には、捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体を混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させる。検出抗体は、例えばアルカリホスファターゼ（ＡＰ）、西洋わさびペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）、βガラクトシダーゼ等の酵素標識で予め標識されている。
この溶液をマイクロ流体路２２に流し、誘電泳動によりマイクロビーズを各第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の上側に捕捉する。次に、マイクロ流体路２２に図示しない蛍光基質を流すと、酵素標識と反応して図示しない蛍光物質が生成される。その結果、ターゲット分子を捕捉しているマイクロビーズからは蛍光が検知され、蛍光検知されたフォトダイオード１２の数から、ターゲット分子の数が推定される。
蛍光物質の生成がマイクロウェル４１の限られた領域で行われるため、蛍光がフォトダイオード１２の上に集中して発生し、数少ないターゲット分子でも検出が可能になる。
従来、このような検出手法は、蛍光顕微鏡を用いて行われていたが、本実施形態によれば、蛍光顕微鏡やその撮像画像を画像処理する必要がない。
このように、本実施の形態における分子検査方法は、本実施の形態の蛍光検査システム２を用いた分子検査方法であって、捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体とを混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させ、そのマイクロビーズを含む溶液を蛍光検査システム２のマイクロ流体路２２に流す第１工程と、蛍光検査システム２における誘電泳動によりマイクロビーズを第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の上側に形成されたる捕捉層４０のマイクロウェル４１にて捕捉する第２工程と、マイクロ流体路２２に蛍光基質を流す第３工程と、蛍光基質が酵素標識と反応して生成された蛍光物質を、蛍光検査システム２により検出する第４工程とを含む。
これにより、蛍光物質の生成が貫通孔としてのマイクロウェル４１の限られた領域で行われるため、蛍光がフォトダイオード１２の上に集中して発生し、数少ないターゲット分子でも検出が可能になる。その結果、簡便な分子検査方法を実現することができる。
〔実施の形態７〕
本発明のさらに他の実施形態について図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
（誘電泳動デバイスの構成）
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａの構成について、図１１の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１１の（ａ）は、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａの構成を示す平面図である。図１１の（ｂ）は、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａの構成を示す断面図である。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａは、図１１の（ａ）（ｂ）に示すように、シリコン基板１１ａの上側に電極埋設層１５が積層されたシリコン集積回路１０と、シリコン基板１１ａの上方に設けられた透明板２１とからなっている。そして、電極埋設層１５と透明板２１との間は、捕獲物質としての誘電泳動対象物Ｍａを流通させるマイクロ流路２２ａが形成されている。誘電泳動対象物Ｍａは、例えば、細胞等である。
上記シリコン集積回路１０におけるシリコン基板１１ａは、シリコン（Ｓｉ）製の基板からなっている。
また、上記シリコン集積回路１０における上記電極埋設層１５には、誘電泳動用の電場を発生するための第１誘電泳動用電極７１ａと第２誘電泳動用電極７１ｂからなる誘電泳動用電極対７１が埋設されていると共に、第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂに電圧を導くために該第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂにそれぞれ接続された下位配線層１７ａが埋設されている。下位配線層１７ａは、本実施の形態では、電極埋設層１５において、第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂよりも下側に配されている。
そして、電極埋設層１５は、誘電泳動用電極対７１の存在が分かるように例えば透明の樹脂層にてなっている。
上記誘電泳動用電極対７１は、下位配線層１７ａを介して第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂに電圧が印加されることにより第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂの間に電界ＥＦが発生し、この電界ＥＦ内を誘電泳動対象物Ｍａが通過することによって該誘電泳動対象物Ｍａが誘電泳動により捕獲されるようになっている。
上記第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂは、本実施の形態では、互いに同じ大きさとなっている。
ところで、従来、この種の誘電泳動デバイスでは、マイクロ流路２２ａを流れる複数の誘電泳動対象物Ｍａが誘電泳動用電極対７１に捕獲されるので、例えば、誘電泳動用電極対７１が何らかの検査対象である場合に、単体の誘電泳動対象物Ｍａの測定が阻害されるという問題があった。また、誘電泳動用電極対７１に捕獲された複数の誘電泳動対象物Ｍａによって、マイクロ流路２２ａを流れる他の誘電泳動対象物Ｍａの流れが阻害されるという問題があった。
そこで、例えば非特許文献１に開示された誘電泳動デバイス２００では、図１９に示すように、ＩＴＯ電極対２０１の上に、ウェル２１１を有するウェルアレイ２１０を設け、一つ一つの細胞Ｃが分離された状態で捕獲される構造を作っている。
しかしながら、このようなウェルアレイ２１０の形成は、細胞Ｃの誘電泳動用電極対であるＩＴＯ電極対２０１近傍での流れを阻害し、細胞Ｃが捕獲される効率を悪くしている。
ここで、ＩＴＯ電極対２０１の空隙２０１ａを細胞Ｃのサイズ以下にして、電界の強い場所を局所的にした場合でも、図２０に示すように、空隙２０１ａの周囲のＩＴＯ電極対２０１上に複数の細胞Ｃが捕獲される。
この理由は、図２１に示すように、空隙２０１ａの周囲に細胞Ｃが捕獲されるのは、電界の強い場所が空隙２０１ａ以外にも周囲に延びたＩＴＯ電極対２０１に沿ってできるためである。
そこで、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａでは、誘電泳動用電極対７１は、第１誘電泳動用電極７１ａと第２誘電泳動用電極７１ｂとで構成されており、第１誘電泳動用電極７１ａと、第１誘電泳動用電極７１ａと第２誘電泳動用電極７１ｂとの間の空隙Ｇとを少なくとも含めた領域が、１個の誘電泳動対象物Ｍａによって覆われるように形成されている。
この結果、誘電泳動用電極対７１には１個の誘電泳動対象物Ｍａしか捕獲されない。また、これにより、複数の誘電泳動対象物Ｍａの滞留により、マイクロ流路２２ａを流れる他の誘電泳動対象物Ｍａの流れが阻害されるということもない。
したがって、複数の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されるのを防止すると共に、誘電泳動対象物Ｍａの誘電泳動用電極対７１の近傍での流れが阻害されるのを防止し得る誘電泳動デバイス６Ａを提供することができる。
〔実施の形態８〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態７と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態７の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態７の誘電泳動デバイス６Ａの誘電泳動用電極対７１における第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂは、形状が同じであった。これに対して、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂは、誘電泳動用電極対７２における第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂの大きさ、形状が異なっていると共に、印加される電圧も異なっている。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂの構成について、図１２の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１２の（ａ）は、本実施の形態における誘電泳動デバイス６Ｂを示すものであって、誘電泳動デバイス６Ｂの構成を示す平面図である。図１２の（ｂ）は誘電泳動デバイス６Ｂの構成を示す断面図である。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂは、図１２の（ａ）（ｂ）に示すように、電極埋設層１５には、第１誘電泳動用電極７２ａと第２誘電泳動用電極７２ｂとからなる誘電泳動用電極対７２が設けられている。上記第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂには、下位配線層１７ａ・１７ａがそれぞれ接続されている。誘電泳動用電極対７２は多層配線層の最上位層で形成され、その誘電泳動用電極対７２に電圧を与えるための配線は、下位配線層１７ａを用いて形成されている。
本実施の形態では、第１誘電泳動用電極７２ａの下位配線層１７ａには、変動電位である交流電圧が印加される一方、第２誘電泳動用電極７２ｂの下位配線層１７ａには、固定電位である直流電圧が印加される。
ここで、本実施の形態の誘電泳動用電極対７２は、第１誘電泳動用電極７２ａと第２誘電泳動用電極７２ｂは大きさ、及び形状が互いに異なっている。具体的には、第１誘電泳動用電極７２ａは、例えば小さい正方形の形状を有している。一方、第２誘電泳動用電極７２ｂは、例えば大きい長方形の形状を有している。
すなわち、本実施の形態では、図１２の（ａ）（ｂ）に示すように、右側の小さい方の第１誘電泳動用電極７２ａはＡＣ電圧で駆動し、左側の大きい方の第２誘電泳動用電極７２ｂはＤＣ電圧で駆動されている。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂでは、誘電泳動により例えば細胞等の誘電泳動対象物Ｍａは、電界の強い部分に引き寄せられる。このため、本実施の形態の図１２の（ａ）（ｂ）に示す誘電泳動用電極対７２の場合、空隙Ｇに対面する第１誘電泳動用電極７２ａ又は第２誘電泳動用電極７２ｂの各端面で電界が最大になる。また、各第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂの電極周囲に沿っても、電界が若干強い領域が形成される。特に、交流電圧で駆動されている右側の第１誘電泳動用電極７２ａの端面及び電極周囲は電界が強くなる。
そこで、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂの誘電泳動用電極対７２は、図１２の（ａ）（ｂ）の右に示す第１誘電泳動用電極７２ａと空隙Ｇとが、誘電泳動する誘電泳動対象物Ｍａで覆われるような配置とする。
これによって、誘電泳動用電極対７２にて、１つの誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されると、電界の強い部分が誘電泳動対象物Ｍａによって覆われるため、それ以上の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されることがない。
このように、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂは、第１誘電泳動用電極７２ａと空隙Ｇと、第２誘電泳動用電極７２ｂの一部とが１個の誘電泳動対象物Ｍａによって覆われるように形成されていると共に、第１誘電泳動用電極７２ａには変動電位が印加される。
これにより、１個の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されると、電界の強い部分である第１誘電泳動用電極７２ａが誘電泳動対象物Ｍａで覆われるため、それ以上の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されることを防止することができる。
〔実施の形態９〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１３〜図１５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態７及び実施の形態８と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態７及び実施の形態８の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態７の誘電泳動デバイス６Ａの誘電泳動用電極対７１における第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂ、並びに前記実施の形態８の誘電泳動デバイス６Ｂの誘電泳動用電極対７２における第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂは、第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂ、並びに第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂが空隙Ｇを介して直線上に互いに対向して設けられていた。
これに対して、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｃは、中心に設けられた第１誘電泳動用電極７３ａの周りに空隙Ｇを介して第２誘電泳動用電極７３ｂが設けられている点が異なっている。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｃの構成について、図１３の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１３の（ａ）は、本実施の形態における誘電泳動デバイス６Ｃの構成を示す断面図である。図１３の（ｂ）は、誘電泳動デバイス６Ｃの誘電泳動用電極対７３の構成を示す平面図である。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｃは、図１３の（ａ）（ｂ）に示すように、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５に誘電泳動用電極対７３を設けている。誘電泳動用電極対７３は、電極埋設層１５の最上位層に形成し、その誘電泳動用電極対７３に電圧を与えるための下位配線層１７ａは、下位層を用いて形成されている。
特に、本実施の形態の誘電泳動用電極対７３は、第１誘電泳動用電極７３ａ及び第２誘電泳動用電極７３ｂからなっており、第２誘電泳動用電極７３ｂが、空隙Ｇを介して第１誘電泳動用電極７３ａの周囲を囲むように形成されている。
本実施の形態では、中心部分にある第１誘電泳動用電極７３ａと、第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとの間に存在する空隙Ｇとを少なくとも含む領域が、誘電泳動対象物Ｍａに覆われるような配置となっている。
このため、細胞等の誘電泳動対象物Ｍａの１つが捕獲されると、電界の強い部分が誘電泳動対象物Ｍａにて覆われるため、それ以上の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されることがない。
このように、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｃでは、第２誘電泳動用電極７３ｂは、第１誘電泳動用電極７３ａの周りに空隙Ｇを有して設けられている。
これにより、第１誘電泳動用電極７３ａ及び第２誘電泳動用電極７３ｂが空隙Ｇを介して同心に設けられる誘電泳動用電極対７３においても、複数の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されるのを防止すると共に、誘電泳動対象物Ｍａの誘電泳動用電極対７３近傍での流れが阻害されるのを防止し得る誘電泳動デバイス６Ｃを提供することができる。
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、第１誘電泳動用電極７３ａは、中心に設けられた円形となっている。しかし、特にこれに限定するものではなく、中心部分にある第１誘電泳動用電極７３ａの形状を変更することが可能である。具体的には、例えば、図１４の（ａ）に示すように、中心部分にある第１誘電泳動用電極７４ａを小さな電極を結合した形にし、その周りに第２誘電泳動用電極７４ｂを形成した誘電泳動用電極対７４とすることができる。また、例えば、図１４の（ｂ）に示すように、第１誘電泳動用電極７５ａをドーナツ型にし、空隙Ｇを介してその周りに第２誘電泳動用電極７５ｂを形成した誘電泳動用電極対７５とすることができる。尚、第１誘電泳動用電極７４ａの内側は開口部となっている。
これらの構成によっても、例えば、この構成を採用する蛍光検査システムにおいて、中心部分で誘電泳動対象物Ｍａから出る光が透過できる領域を増やすことができる。また、誘電泳動対象物Ｍａから放出される蛍光を、誘電泳動デバイス６Ｃの反対側から観察するような検査方法を用いる場合に、蛍光の透過度を高くして検出を容易にすることができる。
さらに、上記実施の形態における誘電泳動用電極対７３では、第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとは同一平面上に設けられている。しかし、特にこれに限定するものではなく、例えば、図１５に示すように、第２電極である第２誘電泳動用電極７６ｂを第１電極である第１誘電泳動用電極７６ａよりも下方の配線層を用いて形成した誘電泳動用電極対７６とすることも可能である。
このように、第２誘電泳動用電極７６ｂを第１誘電泳動用電極７６ａよりも下方に配置することによって、電極埋設層１５の表面よりも外に出ている電界ＥＦの強い領域は、図１３の（ａ）に示す第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとが同一平面上に設けられている配置に比べて、第１誘電泳動用電極７６ａに近い部分に限定される。このため、捕獲された細胞等の誘電泳動対象物Ｍａが、想定している標準的なサイズよりも多少小さくても、電界の強い部分が誘電泳動対象物Ｍａにて覆われる。その結果、それ以上の数の誘電泳動対象物Ｍａが誘電泳動用電極対７６に捕獲されることを防止することができる。
〔実施の形態１０〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態７〜実施の形態９と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態７〜実施の形態９の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態７〜９の誘電泳動デバイス６Ａ・６Ｂ・６Ｃでは、誘電泳動用電極対７１・７２・７３はそれぞれ１個ずつ設けられていた。
これに対して、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｄは、誘電泳動用電極対７７が複数設けられている点が異なっている。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｄの構成について、図１６に基づいて説明する。図１６は、本実施の形態における誘電泳動デバイス６Ｄの構成を示す断面図である。
例えば、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｄは、マイクロ流路２２ａを流れる流体中の微小な生体又は非生体試料等の誘電泳動対象物Ｍａを捕獲して、誘電泳動対象物Ｍａからの蛍光現象を観察することによって、検査対象を特定する蛍光検査システムに適用することができる。
このような蛍光検査システムにおいては、例えば、複数の電極対に所望の種類の誘電泳動対象物Ｍａを捕獲させたい場合がある。
その場合、捕獲された誘電泳動対象物Ｍａが、蛍光観察、可視光観察等の手段により所望の種類でないことが識別できたとき、その誘電泳動対象物Ｍａを離脱して、新たな誘電泳動対象物Ｍａを捕獲することが望ましい。
そこで、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｄでは、図１６に示すように、誘電泳動用電極対７７及び誘電泳動用電極対７８等の複数の電極対が設けられている。そして、誘電泳動用電極対７７の第１誘電泳動用電極７７ａ及び第２誘電泳動用電極７７ｂにおける少なくともその一部は、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数を他の電極対とは独立して変更可能となっている。誘電泳動用電極対７８の第１誘電泳動用電極７８ａ及び第２誘電泳動用電極７８ｂについても同様である。
このように、本実施の形態では、誘電泳動用電極対７７及び誘電泳動用電極対７８の両方が、それぞれ、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数を他の電極対とは独立して変更可能となっている。
これにより、電極対への電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数の変更は、誘電泳動対象物Ｍａに引力を作用することができる一方、斥力等を作用することも可能である。そして、本実施の形態では、これらの変更が他の電極対とは独立して変更可能となっている。この結果、不要な誘電泳動対象物Ｍａを離脱させることができる。したがって、必要とする誘電泳動対象物Ｍａのみを誘電泳動デバイス６Ｄにて収集して測定することが可能になり、利便性の高い利便性の高い誘電泳動デバイス６Ｄを提供することができる。
〔実施の形態１１〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態９と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態９の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｅは、実施の形態９の誘電泳動デバイス６Ｃにおいて、誘電泳動用電極対７３の上側には、捕獲物質としての誘電泳動対象物Ｍａを捕捉する貫通孔としてのマイクロウェル４１を有する捕捉層４０が形成されている点が異なっている。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｅの構成について、図１７の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１７の（ａ）は、本実施の形態における誘電泳動デバイス６Ｅを示すものであって、誘電泳動デバイス６Ｅの構成を示す断面図である。図１７の（ｂ）は、誘電泳動デバイス６Ｅの誘電泳動用電極対７３の構成を示す平面図である。
本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｅは、図１７の（ａ）（ｂ）に示すように、マイクロ流路２２ａを流れる捕獲物質としての誘電泳動対象物Ｍａを誘電泳動により捕獲する誘電泳動用電極対７３を備えている。そして、誘電泳動用電極対７３は、第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとで構成されており、第１誘電泳動用電極７３ａと第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとの間の空隙Ｇとを少なくとも含めた領域が、１個の誘電泳動対象物Ｍａによって覆われるように形成されている。
また、本実施の形態では。特に、誘電泳動用電極対７３の上側には、誘電泳動対象物Ｍａを捕捉する捕捉層４０が形成されている。そして、捕捉層４０における、第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとの間の空隙Ｇの平面位置には、１個の誘電泳動対象物Ｍａを嵌挿させる貫通孔としてのマイクロウェル４１が形成されている。
これにより、１個の誘電泳動対象物Ｍａが捕捉層４０におけるマイクロウェル４１に嵌り込んで捉えられる。したがって、１個の誘電泳動対象物Ｍａを容易に捉えることができる。
本発明の態様１における蛍光検査システム１〜５は、流路（マイクロ流体路２２）を流れる検査対象Ｍに励起光Ｌ１を照射する励起用光源２３と、フォトダイオード１２により光を検知する光子検知部１３を備えたシリコン集積回路１０と、上記フォトダイオード１２上に上記検査対象Ｍを誘電泳動により引き寄せるために電界ＥＦを発生する誘電泳動用電極対１６・３１・３２と、誘電泳動により引き寄せた上記検査対象Ｍに上記励起用光源２３にて励起光Ｌ１を照射させ、上記検査対象Ｍから放出される蛍光Ｌ２を上記励起光Ｌ１の消光後に、上記光子検知部１３にて検知させる制御部２４とを備えていることを特徴としている。
上記の発明によれば、蛍光検査システムは、流路を流れる検査対象に励起光を照射する励起用光源と、フォトダイオードにより光を検知する光子検知部を備えたシリコン集積回路と、フォトダイオード上に検査対象を誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する電極対とを備えている。
従来のこの種の蛍光検査システムでは、励起光の波長と蛍光の波長とが異なることを利用して、光学的なフィルタにより両者を分離して、蛍光のみを検知していた。このため、組み込んだフィルタに適した蛍光物質しか検査に使えないということになり、蛍光の種類の適用範囲が限定されるという問題点を有していた。
ところで、蛍光とは、紫外光又は可視光等を吸収した分子・イオンが励起され、その後、中間励起状態に遷移し、そこから励起光よりも長波長の光を放出して基底状態に戻る現象であり、励起状態から基底状態に戻るまでの平均時間を蛍光寿命と呼ぶ。このため、蛍光寿命を利用すると、励起光と蛍光とを波長により分離する光学フィルタを使わず、励起光の消光後に、放出される蛍光を観測することが可能になる。
そこで、本発明では、引き寄せた検査対象に励起用光源にて励起光を照射させ、検査対象から放出される蛍光を励起光の消光後に、光子検知部にて検知させる制御部を備えている。
この結果、励起光の消光後では、蛍光のみが光子検知部にて検知される。したがって、励起光と蛍光とを光学的なフィルタにより分離することなく検査対象から放出された蛍光のみを測定し、蛍光の種類の適用範囲が低減されるのを防止し得る蛍光検査システムを提供することができる。
本発明の態様２における蛍光検査システム２は、態様１における蛍光検査システムにおいて、前記誘電泳動用電極対（第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２）の上側には、前記検査対象Ｍを捕捉する捕捉層４０が形成されていると共に、上記捕捉層４０におけるフォトダイオード１２の平面位置には、一個の上記検査対象Ｍを嵌挿させ、かつ蛍光を通過させる貫通孔（マイクロウェル４１）が形成されていることが好ましい。
これにより、一個の検査対象が捕捉層におけるフォトダイオードの平面位置に形成された貫通孔に嵌り込んで捉えられ、その一個の検査対象から放出された蛍光のみを貫通孔に通過させてフォトダイオードで測定することができる。したがって、一個の検査対象を容易に捉えると共に、捉えた一個の検査対象を貫通孔の位置に保持させるので、確実に捉えた一個の検査対象のみから放出された蛍光を測定することができる。
本発明の態様３における蛍光検査システム３は、態様２における蛍光検査システムにおいて、前記捕捉層４０は、複数の点状凸部（柱状捕捉層４２）又は線状凸部（線状凸部捕捉層４４）が並置して形成されている。
例えば、検査対象を捕捉する捕捉層の材質によっては、検査対象を接着する性質を持つ場合がある。そこで、本発明の一態様における蛍光検査システムでは、捕捉層は、複数の点状凸部又は線状凸部が並置して形成されている。これにより、捕捉層の検査対象への接触面が少なくなるので、検査対象が捕捉層に接着し難くなる。この結果、流路を流れる検査対象が捕捉層に接着されて検査対象の泳動が阻害されるということが抑制される。
本発明の態様４における蛍光検査システム４は、態様１、２又は３における蛍光検査システムにおいて、誘電泳動により前記フォトダイオード上に引き寄せた前記検査対象から蛍光以外の外光が前記フォトダイオードに入射することを防ぐために、前記誘電泳動用電極対における電極の一つは上記外光を遮光する位置に配されている。
これにより、フォトダイオードの上側においては、誘電泳動用電極対における電極の一つが、フォトダイオードの上以外を遮光するために利用される。この結果、部品点数の増加を回避して、フォトダイオードの上以外から外光によう迷光がフォトダイオードに入射されるのを防止することができる。
したがって、精度の高い検査結果を得ることができ、信頼性の高い蛍光検査システムを提供することができる。
本発明の態様５における蛍光検査システム５は、態様１〜４のいずれか１における蛍光検査システムにおいて、前記シリコン集積回路には、前記フォトダイオード上に引き寄せた検査対象としての細胞の細胞膜を破壊する所定の高電界を印加する高電界印加用電極対が設けられている。
これにより、誘電泳動により誘電泳動用電極対に捕捉した細胞の細胞膜を破壊し、細胞内部の遺伝子に蛍光標識を付加して蛍光検知することができる。その結果、細胞のより詳細な解析が可能になる。
本発明の態様６における蛍光検査システム１〜５では、前記誘電泳動用電極対１６・３１・３２・５６は、第１誘電泳動用電極１６ａ・３１ａ・３２ａ・５６ａと第２誘電泳動用電極１６ｂ・３１ｂ・３２ｂ・５２ｂとで構成されており、上記第１誘電泳動用電極１６ａ・３１ａ・３２ａ・５６ａと、上記第１誘電泳動用電極１６ａ・３１ａ・３２ａ・５６ａと第２誘電泳動用電極１６ｂ・３１ｂ・３２ｂ・５６ｂとの間の空隙（電極孔部５１）とを少なくとも含めた領域が、１個の前記検査対象Ｍによって覆われるように形成されていることが好ましい。
これにより、誘電泳動用電極対には１個の検査対象しか捕獲されない。また、これにより、複数の検査対象の滞留により、流路を流れる他の検査対象の流れが阻害されるということもない。
したがって、複数の検査対象が捕獲されるのを防止すると共に、検査対象の誘電泳動用電極対近傍での流れが阻害されるのを防止し得る蛍光検査システムを提供することができる。
本発明の態様７における分子検査方法は、前記記載の蛍光検査システムを用いた分子検査方法であって、捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体とを混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させ、そのマイクロビーズを含む溶液を態様２の蛍光検査システム２の流路（マイクロ流体路２２）に流す第１工程と、上記蛍光検査システム２における誘電泳動によりマイクロビーズを各誘電泳動用電極対（第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２）の上側に形成された捕捉層４０の貫通孔（マイクロウェル４１）にて捕捉する第２工程と、上記流路（マイクロ流体路２２）に蛍光基質を流す第３工程と、上記蛍光基質が酵素標識と反応して生成された蛍光物質を、上記蛍光検査システム２により検出する第４工程とを含むことを特徴としている。
上記の発明の形態によれば、蛍光物質の生成が貫通孔の限られた領域で行われるため、蛍光がフォトダイオードの上に集中して発生し、数少ないターゲット分子でも検出が可能になる。
従来、このような検出手法は、蛍光顕微鏡を用いて行われていたが、本実施形態によれば、蛍光顕微鏡やその撮像画像を画像処理する必要がない。その結果、蛍光検査システム２を備えた簡便な分子検査方法を提供することができる。
本発明の態様８における誘電泳動デバイス６Ａ〜６Ｅは、マイクロ流路２２ａを流れる捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）を誘電泳動により捕獲する誘電泳動用電極対７１〜７８を備えた誘電泳動デバイスにおいて、上記誘電泳動用電極対７１〜７８は、第１誘電泳動用電極７１ａ〜７８ａと第２誘電泳動用電極７１ｂ〜７８ｂとで構成されており、第１誘電泳動用電極７１ａ〜７８ａと、上記第１誘電泳動用電極７１ａ〜７８ａと第２誘電泳動用電極７１ｂ〜７８ｂとの間の空隙Ｇとを少なくとも含めた領域が、１個の上記捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）によって覆われるように形成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、誘電泳動デバイスは、マイクロ流路を流れる捕獲物質を誘電泳動により捕獲する誘電泳動用電極対を備えている。
従来、この種の誘電泳動デバイスでは、マイクロ流路を流れる複数の捕獲物質が誘電泳動用電極対に捕獲されるので、例えば捕獲物質が何らかの検査対象である場合に、単体の捕獲物質の測定が阻害されるという問題があった。また、誘電泳動用電極対に捕獲された複数の捕獲物質によって、マイクロ流路を流れる他の捕獲物質の流れが阻害されるという問題があった。
そこで、本発明の一態様では、誘電泳動用電極対は、第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極とで構成されており、上記第１誘電泳動用電極と、上記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の上記捕獲物質によって覆われるように形成されている。このため、誘電泳動用電極対には１個の捕獲物質しか捕獲されない。また、これにより、複数の捕獲物質の滞留により、マイクロ流路を流れる他の捕獲物質の流れが阻害されるということもない。
したがって、複数の捕獲物質が捕獲されるのを防止すると共に、捕獲物質の誘電泳動用電極対近傍での流れが阻害されるのを防止し得る誘電泳動デバイスを提供することができる。
本発明の態様９における誘電泳動デバイス６Ｃは、態様８における誘電泳動デバイスにおいて、前記第２誘電泳動用電極７３ｂは、第１誘電泳動用電極７３ａの周りに前記空隙Ｇを有して設けられている。
これにより、第１誘電泳動用電極及び第２誘電泳動用電極が空隙を介して同心に設けられる誘電泳動用電極対においても、複数の捕獲物質が捕獲されるのを防止すると共に、捕獲物質の誘電泳動用電極対近傍での流れが阻害されるのを防止し得る誘電泳動デバイスを提供することができる。
本発明の態様１０における誘電泳動デバイス６Ｂは、態様８又は９における誘電泳動デバイスにおいて、前記第１誘電泳動用電極７２ａと、空隙Ｇと、第２誘電泳動用電極７２ｂの一部とが１個の前記捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）によって覆われるように形成されていると共に、上記第１誘電泳動用電極７２ａには変動電位が印加されることが好ましい。
誘電泳動用電極対においては、空隙に面する該誘電泳動用電極対の端面において電界が最大になり、捕獲物質に対する誘電泳動用電極対の引き付け力が最大となる。特に、誘電泳動用電極対のうちの例えば第１誘電泳動用電極に交流電圧等の変動電位を印加することにより、第１誘電泳動用電極の捕獲物質に対する引き付け力が最大となる。
そこで、本発明の一態様では、第１誘電泳動用電極と、空隙と、第２誘電泳動用電極の一部とが１個の前記捕獲物質によって覆われるように形成されていると共に、第１誘電泳動用電極には変動電位が印加される。
これにより、１個の捕獲物質が捕獲されると、電界の強い部分である第１誘電泳動用電極が捕獲物質で覆われるため、それ以上の捕獲物質が捕獲されることを防止することができる。
本発明の態様１１における誘電泳動デバイス６Ｃは、態様９における誘電泳動デバイスにおいて、前記第２誘電泳動用電極７６ｂは、第１誘電泳動用電極７６ａよりも下方に配置されていることが好ましい。
これにより、捕獲された細胞等の誘電泳動対象物が、想定している標準的なサイズよりも多少小さくても、電界の強い部分が誘電泳動対象物にて覆われる。その結果、それ以上数の誘電泳動対象物が誘電泳動用電極対に捕獲されることを防止することができる。
本発明の態様１２における誘電泳動デバイス６Ａ〜６Ｄは、態様８〜１１のいずれか１における誘電泳動デバイスにおいて、前記誘電泳動用電極対７１〜７８の電圧を制御するための配線が、該誘電泳動用電極対７１〜７８よりも下方の配線層（下位配線層１７ａ）を用いて形成されていることが好ましい。
誘電泳動用電極対の配線層が、誘電泳動用電極対と同一面状に存在する場合には、配線層にまで電界が形成される。その結果、捕獲物質が配線層においても捕獲されることになるので、単一の捕獲物質を捕獲することができなくなる。
そこで、本発明の一態様では、前記誘電泳動用電極対の電圧を制御するための配線が、該誘電泳動用電極対よりも下方の配線層を用いて形成されている。これにより、配線層によって捕獲物質が捕獲されることがなくなる。
したがって、複数の捕獲物質が捕獲されるのを確実に防止することができる。
本発明の態様１３における誘電泳動デバイス６Ｄは、態様８〜１２のいずれか１における誘電泳動デバイスにおいて、前記誘電泳動用電極対７７・７８は、複数設けられていると共に、複数の誘電泳動用電極対７７・７８のうちの一部の誘電泳動用電極対７７・７８は、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数が他の誘電泳動用電極対７７・７８とは独立して変更可能となっていることが好ましい。
本発明の一態様における誘電泳動デバイスでは、前記誘電泳動用電極対は、複数設けられている。これにより、複数の誘電泳動用電極対にて捕獲物質を捕獲することができる。
しかしながら、場合によっては、必要でない捕獲物質が捕獲される場合がある。
そこで、本発明の一態様では、複数の誘電泳動用電極対のうちの一部の誘電泳動用電極対は、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数が他の誘電泳動用電極対とは独立して変更可能となっている。
これにより、誘電泳動用電極対への電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数の変更は、捕獲物質に引力を作用することができる一方、斥力等を作用することも可能である。そして、本構成では、これらの変更が他の誘電泳動用電極対とは独立して変更可能となっている。この結果、不要な捕獲物質を離脱させることができる。
したがって、必要とする捕獲物質のみを捕獲することが可能になり、利便性の高い誘電泳動デバイスを提供することができる。
本発明の態様１４における誘電泳動デバイス６Ｅは、態様８〜１３のいずれか１における誘電泳動デバイスにおいて、前記誘電泳動用電極対７１〜７８の上側には、前記捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）を捕捉する捕捉層４０が形成されていると共に、上記捕捉層４０における、前記第１誘電泳動用電極（７１ａ〜７８ａ）と第２誘電泳動用電極（７１ｂ〜７８ｂ）との間の空隙Ｇの平面位置には、１個の上記捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）を嵌挿させる貫通孔（マイクロウェル４１）が形成されていることが好ましい。
これにより、１個の捕獲物質が捕捉層における第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙の平面位置に形成された貫通孔に嵌り込んで捉えられる。したがって、１個の捕獲物質を容易に捉えることができる。
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
１〜５ 蛍光検査システム
６Ａ〜６Ｅ 誘電泳動デバイス
１０ シリコン集積回路
１１ シリコン回路基板
１２ フォトダイオード
１３ 光子検知部
１３ａ 第１光子検知部
１３ｂ 第２光子検知部１４ 誘電泳動用制御回路
１５ 電極埋設層
１６ 誘電泳動用電極対
１６ａ・１６ｂ 誘電泳動用電極
１７ 下層配線
１７ａ 下位配線層
２１ 透明板
２２ マイクロ流体路（流路）
２２ａ マイクロ流路
２３ 励起用光源
２４ 制御部
３１ 第１誘電泳動用電極対
３１ａ・３１ｂ 誘電泳動用電極
３２ 第２誘電泳動用電極対
３２ａ・３２ｂ 誘電泳動用電極
４０ 捕捉層
４１ マイクロウェル（貫通孔）
４２ 柱状捕捉層（点状凸部）
４３ マイクロウェル（貫通孔）
４４ 線状凸部捕捉層（線状凸部）
５１ 電極孔部（空隙）
５６ 誘電泳動用電極対
５６ａ 遮光用電極
５６ｂ 誘電泳動用電極
６１ 高電界印加用電極対
７１ 誘電泳動用電極対
７１ａ 第１誘電泳動用電極
７１ｂ 第２誘電泳動用電極
７２ 誘電泳動用電極対
７２ａ 第１誘電泳動用電極
７２ｂ 第２誘電泳動用電極
７３〜７６ 誘電泳動用電極対
７３ａ〜７６ａ 第１誘電泳動用電極
７３ｂ〜７６ｂ 第２誘電泳動用電極
７７・７８ 誘電泳動用電極対
７７ａ・７８ａ 第１誘電泳動用電極
７７ｂ・７８ｂ 第２誘電泳動用電極
Ｌ１ 励起光
Ｌ２ 蛍光
Ｍ 検査対象
Ｍａ 誘電泳動対象物（捕獲物質）

Claims (14)

  1. 流路を流れる検査対象に励起光を照射する励起用光源と、
    フォトダイオードにより光を検知する光子検知部を備えたシリコン集積回路と、
    上記フォトダイオード上に上記検査対象を誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する誘電泳動用電極対と、
    誘電泳動により引き寄せた上記検査対象に上記励起用光源にて励起光を照射させ、上記検査対象から放出される蛍光を上記励起光の消光後に、上記光子検知部にて検知させる制御部とを備えていることを特徴とする蛍光検査システム。
  2. 前記誘電泳動用電極対の上側には、前記検査対象を捕捉する捕捉層が形成されていると共に、上記捕捉層におけるフォトダイオードの平面位置には、一個の上記検査対象を嵌挿させ、かつ蛍光を通過させる貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光検査システム。
  3. 前記捕捉層は、複数の点状凸部又は線状凸部が並置して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の蛍光検査システム。
  4. 誘電泳動により前記フォトダイオード上に引き寄せた前記検査対象から蛍光以外の外光が前記フォトダイオードに入射することを防ぐために、前記誘電泳動用電極対における電極の一つは上記外光を遮光する位置に配されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の蛍光検査システム。
  5. 前記シリコン集積回路には、前記フォトダイオード上に引き寄せた検査対象としての細胞の細胞膜を破壊する所定の高電界を印加する高電界印加用電極対が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蛍光検査システム。
  6. 前記誘電泳動用電極対は、第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極とで構成されており、上記第１誘電泳動用電極と、上記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の前記検査対象によって覆われるように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蛍光検査システム。
  7. 請求項２に記載の蛍光検査システムを用いた分子検査方法であって、
    捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体とを混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させ、そのマイクロビーズを含む溶液を前記記載の蛍光検査システムの流路に流す第１工程と、
    上記蛍光検査システムにおける誘電泳動によりマイクロビーズを各誘電泳動用電極対の上側に形成された捕捉層の貫通孔にて捕捉する第２工程と、
    上記流路に蛍光基質を流す第３工程と、
    上記蛍光基質が酵素標識と反応して生成された蛍光物質を、上記蛍光検査システムにより検出する第４工程とを含むことを特徴とする分子検査方法。
  8. 流路を流れる検査対象に励起光を照射する励起用光源と、
    フォトダイオードにより光を検知する光子検知部を備えたシリコン集積回路と、
    上記フォトダイオード上に上記検査対象を誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する誘電泳動用電極対とを備えた誘電泳動デバイスにおいて、
    上記誘電泳動用電極対は、第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極とで構成されており、上記第１誘電泳動用電極と、上記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の、前記流路を流れる捕獲物質によって覆われるように形成されていることを特徴とする誘電泳動デバイス。
  9. 前記第２誘電泳動用電極は、第１誘電泳動用電極の周りに前記空隙を有して設けられていることを特徴とする請求項８に記載の誘電泳動デバイス。
  10. 前記第１誘電泳動用電極と、空隙と、第２誘電泳動用電極の一部とが１個の前記捕獲物質によって覆われるように形成されていると共に、
    上記第１誘電泳動用電極には変動電位が印加されることを特徴とする請求項８又は９に記載の誘電泳動デバイス。
  11. 前記第２誘電泳動用電極は、第１誘電泳動用電極よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の誘電泳動デバイス。
  12. 前記誘電泳動用電極対の電圧を制御するための配線が、該誘電泳動用電極対よりも下方の配線層を用いて形成されていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の誘電泳動デバイス。
  13. 前記誘電泳動用電極対は、複数設けられていると共に、
    複数の誘電泳動用電極対のうちの一部の誘電泳動用電極対は、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数が他の誘電泳動用電極対とは独立して変更可能となっていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の誘電泳動デバイス。
  14. 前記誘電泳動用電極対の上側には、前記捕獲物質を捕捉する捕捉層が形成されていると共に、上記捕捉層における、前記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙の平面位置には、１個の上記捕獲物質を嵌挿させる貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の誘電泳動デバイス。
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