WO2006106741A1 - 生体反応実行装置および生体反応実行方法、ｄｎａチップ、情報処理装置および情報処理方法、プログラム、並びに、記録媒体 - Google Patents

Abstract

ＤＮＡチップにおいて、ターゲット遺伝子が含まれた溶液が滴下される流路に電場を発生させ、ターゲット遺伝子を電気泳動させることができる生体反応実行装置および生体反応実行方法、ＤＮＡチップ、情報処理装置および情報処理方法、プログラム、並びに、記録媒体に関する。交流供給部４１は、交流電流を電磁誘導発生部４２に供給し、電磁誘導発生部４２は、供給された交流電流により磁誘導を発生し、装着されたＤＮＡチップ４３に設けられている、ターゲット遺伝子を含む溶液が滴下される流路付近に磁場を発生させるとともに、発生される磁場を打ち消すために発生する電場のうちの一方をキャンセルさせ、他方を維持させる。ターゲット遺伝子は電荷を帯びているため、ＤＮＡチップ４３上に形成された流路内で１方向のみ維持される電場により、電気泳動する。本発明は、実験処理装置に適用できる。

Description

明 細 書

生体反応実行装置および生体反応実行方法、 DNAチップ、情報処理装 置および情報処理方法、プログラム、並びに、記録媒体

技術分野

[0001] 本発明は、生体反応実行装置および生体反応実行方法、 DNAチップ、情報処理 装置および情報処理方法、プログラム、並びに、記録媒体に関し、特に、ターゲット 遺伝子の検出精度を向上させることが出来るようにした、生体反応実行装置および 生体反応実行方法、 DNAチップ、情報処理装置および情報処理方法、プログラム、 並びに、記録媒体に関する。

背景技術

[0002] 近年、 DNAチップ、または、 DNAマイクロアレイ（以下、本明細書では両者を個々 に区別する必要がない場合、まとめて単に DNAチップと称する）の実用化が進んで いる。 DNAチップは、多種 ·多数の DNAオリゴ鎖を、検出用核酸として基板表面に 集積して固定したものである。 DNAチップを用いて、基板表面のスポットに固定され たプローブと、細胞などから採取したサンプル中のターゲットとのハイブリダィゼーショ ンを検出することにより、採取した細胞内における遺伝子発現を網羅的に解析するこ とがでさる。

[0003] DNAチップなどによって得られた遺伝子発現量の解析方法、補正方法などに関す る先行文献として、例えば、特許文献 1乃至特許文献 3がある。

特許文献 1：特開 2002— 71688号公報

特許文献 2：特表 2002— 267668号公報

特許文献 3：特開 2003 - 28862号公報

[0004] 従来では、プローブとターゲット遺伝子のハイブリダィズ機会を増やすために、サン プルが滴下された発現解析用反応槽内の溶液を撹拌したり、熱を加えたりしていた。 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] プローブとターゲット遺伝子のハイブリダィズ機会を増やすためには、プローブとタ 一ゲット遺伝子の会合回数を増やす必要があり、そのためには、発現解析用反応槽 内のターゲット遺伝子の移動量が多いほうが好適である。従来では、上述したように、 プローブとターゲット遺伝子のハイブリダィズ機会を増やすために、サンプルが滴下 された発現解析用反応槽内の溶液を撹拌したり、熱を加えたりしていた。しかしなが ら、従来の方法では、溶液の拡散の強さや与えられる熱により、サンプルに与えられ るエネルギー量の制御が困難であった。

[0006] また、ターゲット遺伝子の移動量を大きくして、プローブとターゲット遺伝子のハイブ リダィズ機会を増やすために、例えば、撹拌を強くしたり、温度を高くした場合、意図 して ヽたノヽイブリダィズ状態を破壊してしまう確率も高くなつてしまって 、た。

[0007] 本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ターゲット遺伝子の検出精度 を向上させるようにするものである。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明の生体反応実行装置は、閉じた流路が少なくとも 1つ構成されている基板の 流路内に設けられた反応領域に固定された第 1の生体物質と、第 1の生体物質に対 して生体反応する第 2の生体物質とを生体反応させる生体反応実行装置であって、 装着された基板の流路内に滴下された液体に含まれる第 2の生体物質を電気泳動さ せるために、電磁誘導を発生し、流路にそって、所定方向の電場を発生させる電磁 誘導発生部を備えることを特徴とする。

[0009] 基板に構成されている流路は、円形であるものとすることができる。

[0010] 第 2の生体物質には、第 1の生体物質に対して特異的に生体反応する第 3の生体 物質と、第 1の生体物質に対して非特異的に生体反応する第 4の生体物質とが含ま れ、電磁誘導発生部には、所定方向の電場により流路内の第 2の生体物質の電気 泳動のために与えられるエネルギーが、第 1の生体物質と第 3の生体物質との生体 反応による接合を解離させず、第 1の生体物質と第 4の生体物質との生体反応による 接合を解離させることが可能なエネルギーとなるように、電磁誘導を発生させるように することができる。

[0011] 電磁誘導発生部に交流電圧を供給する交流供給部を更に備えさせるようにするこ とができ、交流供給部により電磁誘導発生部に供給される交流電圧の電力量は、所 定方向の電場により流路内の第 2の生体物質の電気泳動のために与えられるエネル ギ一が、第 1の生体物質と第 3の生体物質との生体反応による接合を解離させず、第 1の生体物質と第 4の生体物質との生体反応による接合を解離させることが可能なェ ネルギ一となるように、電磁誘導を発生させるために必要な電力量であるものとするこ とがでさる。

[0012] 電磁誘導発生部には、交流電流の供給を受けて、その交流電流の極性により、 2 方向に交互に電流を流すコイル状の電導部と、電導部に流れる電流により発生され る磁場を打ち消すために発生される 2方向の電場のうち、一方のみの電場により発生 される電流を許可し、他方の電流を許可しないことにより、一方の電場の発生をキヤ ンセルする電場キャンセル部とを備えさせるようにすることができる。

[0013] 基板に構成されている流路は、円形であるものとすることができ、電導部および電 場キャンセル部は、円形の流路を挟んでそれぞれ上下に設けさせることができる。

[0014] 基板には、流路が、同心円状に複数設けられるものとすることができ、電導部およ び電場キャンセル部は、円形の流路毎に、流路を挟んで上下にそれぞれ設けさせる ことができ、電導部には、隣り合う電導部とは逆極性の交流電流を導電させるように することができ、電場キャンセル部には、同方向の電場をキャンセルさせるようにする ことができる。

[0015] 本発明の生体反応実行方法は、基板に滴下される溶液が流れる流路内に設けら れた反応領域に固定された第 1の生体物質と、第 1の生体物質に対して生体反応す る第 2の生体物質とを生体反応させる生体反応実行装置の生体反応実行方法であ つて、電磁誘導を発生して、基板に少なくとも 1つ構成されている閉じた流路にそって 、所定方向の電場を発生させることにより、基板の流路内に滴下された液体に含まれ る第 2の生体物質を電気泳動させることを特徴とする。

[0016] 本発明の生体反応実行装置および生体反応実行方法においては、電磁誘導が発 生されて、基板に少なくとも 1つ構成されている閉じた流路にそって、所定方向の電 場が発生され、これにより、基板の流路内に滴下された液体に含まれる第 2の生体物 質が電気泳動する。

[0017] 本発明の DNAチップは、基板に、閉じた形状の凹溝よりなる流路が設けられ、流 路内には、第 1の生体物質が固定される反応領域が設けられ、第 1の生体物質は、 流路に滴下される溶液中に含まれる、検出対象となる第 2の生体物質と生体反応す ることができるようになされて!ヽることを特徴とする。

[0018] 本発明の DNAチップにおいては、基板に、閉じた形状の凹溝よりなる流路が設け られ、流路内には、検出対象となる第 2の生体物質に対して生体反応する第 1の生体 物質が固定される反応領域が設けられる。

[0019] 本発明の情報処理装置は、閉じた流路が少なくとも 1つ構成されている基板の流路 内に設けられた反応領域に固定された第 1の生体物質と、第 1の生体物質に対して 生体反応する第 2の生体物質とを生体反応させる生体反応実行装置において、流路 内に滴下される液体に含まれる第 2の生体物質の電気泳動のために与えられるエネ ルギー量を決定する処理を実行する情報処理装置であって、第 2の生体物質として 、第 1の生体物質に対して特異的に生体反応する第 3の生体物質と、第 1の生体物 質に対して非特異的に生体反応する第 4の生体物質とを含むものが流路内に滴下さ れた基板にぉ 、て、異なるエネルギー量が与えられた状態における第 3の生体物質 と第 4の生体物質のそれぞれの生体反応量に対応するパラメータを取得する取得手 段と、取得手段により取得されたパラメータを基に、異なるエネルギー量が与えられ た状態における第 3の生体物質と第 4の生体物質のそれぞれの生体反応量を算出 する算出手段と、算出手段により算出された生体反応量を基に、第 1の生体物質と第 3の生体物質との生体反応による接合を解離させず、第 1の生体物質と第 4の生体物 質との生体反応による接合を解離させることが可能なエネルギー量を決定するエネ ルギー決定手段とを備えることを特徴とする。

[0020] 本発明の情報処理方法は、閉じた流路が少なくとも 1つ構成されている基板の流路 内に設けられた反応領域に固定された第 1の生体物質と、第 1の生体物質に対して 生体反応する第 2の生体物質とを生体反応させる生体反応実行装置において、流路 内に滴下される液体に含まれる第 2の生体物質の電気泳動のために与えられるエネ ルギー量を決定する処理を実行する情報処理装置の情報処理方法であって、第 2の 生体物質として、第 1の生体物質に対して特異的に生体反応する第 3の生体物質と、 第 1の生体物質に対して非特異的に生体反応する第 4の生体物質とを含むものが流 路内に滴下された基板において、異なるエネルギー量が与えられた状態における第

3の生体物質と第 4の生体物質のそれぞれの生体反応量に対応するパラメータを取 得する取得ステップと、取得ステップの処理により取得されたパラメータを基に、異な るエネルギー量が与えられた状態における第 3の生体物質と第 4の生体物質のそれ ぞれの生体反応量を算出する算出ステップと、算出ステップの処理により算出された 生体反応量を基に、第 1の生体物質と第 3の生体物質との生体反応による接合を解 離させず、第 1の生体物質と第 4の生体物質との生体反応による接合を解離させるこ とが可能なエネルギー量を決定するエネルギー決定ステップとを含むことを特徴とす る。

[0021] 本発明のプログラムおよび本発明の記録媒体に記録されるプログラムは、閉じた流 路が少なくとも 1つ構成されている基板の流路内に設けられた反応領域に固定され た第 1の生体物質と、第 1の生体物質に対して生体反応する第 2の生体物質とを生 体反応させる生体反応実行装置において、流路内に滴下される液体に含まれる第 2 の生体物質の電気泳動のために与えられるエネルギー量を決定する処理をコンビュ ータに実行させるためのプログラムであって、第 2の生体物質として、第 1の生体物質 に対して特異的に生体反応する第 3の生体物質と、第 1の生体物質に対して非特異 的に生体反応する第 4の生体物質とを含むものが流路内に滴下された基板において 、異なるエネルギー量が与えられた状態における第 3の生体物質と第 4の生体物質 のそれぞれの生体反応量に対応するパラメータの取得を制御する取得制御ステップ と、取得制御ステップの処理により取得が制御されたパラメータを基に、異なるェネル ギー量が与えられた状態における第 3の生体物質と第 4の生体物質のそれぞれの生 体反応量を算出する算出ステップと、算出ステップの処理により算出された生体反応 量を基に、第 1の生体物質と第 3の生体物質との生体反応による接合を解離させず、 第 1の生体物質と第 4の生体物質との生体反応による接合を解離させることが可能な エネルギー量を決定するエネルギー決定ステップとを含むことを特徴とする処理をコ ンピュータに実行させる。

[0022] 本発明の情報処理装置および情報処理方法、並びに、プログラムにお 、ては、第 2の生体物質として、第 1の生体物質に対して特異的に生体反応する第 3の生体物 質と、第 1の生体物質に対して非特異的に生体反応する第 4の生体物質とを含むも のが流路内に滴下された基板において、異なるエネルギー量が与えられた状態にお ける第 3の生体物質と第 4の生体物質のそれぞれの生体反応量に対応するパラメ一 タが取得され、このパラメータを基に、異なるエネルギー量が与えられた状態におけ る第 3の生体物質と第 4の生体物質のそれぞれの生体反応量が算出されて、これを 基に、第 1の生体物質と第 3の生体物質との生体反応による接合を解離させず、第 1 の生体物質と第 4の生体物質との生体反応による接合を解離させることが可能なェ ネルギー量が決定される。 発明の効果

[0023] 本発明によれば、ターゲットとなる生体物質 (例えば、ターゲット遺伝子）と、基板に 固定された生体物質 (例えば、プローブとして用いられている遺伝子）とを会合させる ことができ、特に、ターゲットとなる生体物質と、基板に固定された生体物質とを効果 的〖こ会合させることができる。

[0024] 他の本発明によれは、生体反応により所定の生体物質を検出するための DNAチッ プを提供することができ、特に、流路に流れる溶液中の生体物質に所定のエネルギ 一が与えられた場合、ターゲットとなる生体物質と、基板に固定された生体物質とを 効果的に会合させることができる。

[0025] また、他の本発明によれば、電気泳動される生体物質 (例えば、ターゲット遺伝子） に与えられるエネルギーが求められ、特に、ターゲットとなる生体物質 (例えば、ター ゲット遺伝子）と、遺伝子と基板に固定された生体物質 (例えば、プローブとして用い られている遺伝子）との会合回数を増やし、かつ、非特異的な生体反応 (ハイブリダィ ズ)を解離させるために必要なエネルギーが求められる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]実験処理装置の構成例を表すブロック図である。

[図 2]図 1のハイブリダィズ部の構成例を示すブロック図である。

[図 3]図 2の交流供給部の構成例を示すブロック図である。

[図 4]図 2の DNAチップついて説明するための図である。

[図 5]図 2の電磁誘導発生部について説明するための断面図である。 [図 6]電場キャンセル部について説明するための図である。

[図 7]電場キャンセル部について説明するための図である。

[図 8]プローブとターゲット遺伝子とについて説明するための図である。

[図 9]ノ、イブリダィズ時に与えられるエネルギーについて説明するための図である。

[図 10]交流供給部力も電磁誘導発生部へ供給される電力値ついて説明するための 図である。

[図 11]交流の供給と、電磁誘導による電界の発生について説明するための図である

[図 12]交流の供給と、電磁誘導による電界の発生について説明するための図である

[図 13]電気泳動について説明するための図である。

[図 14]電気泳動について説明するための図である。

[図 15]DNAチップの他の形状の例について説明するための図である。

[図 16]DNAチップの他の形状の例について説明するための図である。

[図 17]生体情報処理装置の構成例を示すブロック図である。

[図 18]実験過程の処理について説明するためのフローチャートである。

[図 19]ハイブリダィズ処理について説明するためのフローチャートである。

[図 20]事前作業の処理について説明するためのフローチャートである。

[図 21]供給電力条件決定処理について説明するためのフローチャートである。

[図 22]パーソナルコンピュータの構成例を表すブロック図である。

符号の説明

1 実験処理装置， 21 調整部， 22 ハイブリダィズ部， 23 取得部， 24 発 現量推定部， 25 標準化部， 26 出力部， 27 記憶部， 28 供給電力量決定 部， 41 交流供給部， 42 電磁誘導発生部， 43 DNAチップ， 81 発現解 析用反応槽， 83 スポット， 111 磁場発生用電導部， 112 絶縁部， 113 電 場キャンセル部， 122 ダイオード， 141 プローブ， 142 PMターゲット遺伝子 , 143 MMターゲット遺伝子， 161, 162 解離確率曲線， 341, 361, 381 DNAチップ， 401 生体情報処理装置， 431 供給電力値決定部 発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下に本明細書において使用する用語の意味を説明する。

[0029] プローブとは、 DNAチップなどのバイオアツセィ用の基板に固定された生体物質 であって、ターゲットと生体反応するものをいう。

[0030] ターゲットとは、 DNAチップなどのバイオアツセィ用の基板に固定された生体物質 に生体反応する生体物質を ヽぅ。

[0031] 生体物質とは、蛋白質、核酸、糖などの生体内において生成される物質の他、相 互に相補的な塩基配列を有する遺伝子またはそれから派生する物質を含む。

[0032] 生体反応とは、 2以上の生体物質が生化学的に反応することをいう。その代表例は 、ハイブリダィゼーシヨンである。

[0033] ノ、イブリダィゼーシヨンとは、相補的な塩基配列構造を備える核酸間の相補鎖（二 本鎖)形成反応をいう。

[0034] 以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

[0035] 遺伝子発現量の定量的な測定は、図 1に示される実験処理装置 1により行われる。

[0036] 実験処理装置 1は、調整部 21、ハイブリダィズ部 22、取得部 23、発現量推定部 24 、標準化部 25、出力部 26、および記憶部 27、並びに、供給電力量決定部 28により 構成されている。このうち、取得部 23、発現量推定部 24、標準化部 25、出力部 26お よび記憶部 27、並びに、供給電力量決定部 28が、図 17を用いて後述する生体情報 処理装置 401により構成されて!ヽる。

[0037] 調整部 21は、ターゲットの調整を行うとともに、後述する DNAチップを用いたハイ ブリダィズの準備を行う。ハイブリダィズ部 22は、プローブとターゲットとのハイブリダ ィズを行う。ノ、イブリダィズ部 22の詳細は、図 3を用いて後述する。取得部 23は、ノ、ィ ブリダィズされたプローブとターゲットとに結合されたインターカレータにレーザ光を 照射し、その反射光としてインターカレータの蛍光強度を取得する。発現量推定部 2 4は、取得された蛍光強度を基に、ハイブリダィズ量を推定して、目的とする遺伝子の 発現量の推定処理を行う。標準化部 25は、データの標準化を行う。出力部 26は、発 現プロファイルデータを出力する。記憶部 27は、発現プロファイルデータを記憶する [0038] また、供給電力量決定部 28は、発現量推定部 24により供給される発現量の推定 結果を基に、図 20を用いて後述する事前作業の処理において、図 18を用いて後述 する実験過程の処理でハイブリダィズ部 22が用いるべき電力値を算出し、ハイブリダ ィズ部 22に供給する。ハイブリダィズ部 22は、供給された電力値を用いて、実験過 程の処理を実行する。

[0039] 取得部 23、発現量推定部 24、標準化部 25、出力部 26、および、記憶部 27、並び に、供給電力量決定部 28の詳細については、図 17を用いて生体情報処理装置 40 1として後述する。

[0040] 図 2は、図 1のハイブリダィズ部 22の詳細な構成例を示すブロック図である。ハイブ リダィズ部 22は、交流供給部 41、電磁誘導発生部 42で構成され、ハイブリダィズ処 理のため、電磁誘導部 42に DNAチップ 43が装着されるようになされている。 DNA チップ 43上には、ターゲット遺伝子が含まれる溶液が滴下される、凹溝状の流路が 設けられている。 DNAチップ 43の構成の詳細については、図 4を用いて後述する。

[0041] 交流供給部 41は、電磁誘導発生部 42において電磁誘導を発生させるための交流 電流の発生を制御して、電磁誘導発生部 42に供給する。交流供給部 41の詳細は、 図 3を用いて後述する。

[0042] 電磁誘導発生部 42は、交流供給部 41から供給された交流電流により、電磁誘導 を発生し、装着された DNAチップ 43上に設けられているターゲット遺伝子が含まれ る溶液が滴下される流路付近に、 DNAチップ 43の流路に沿った磁場を発生させる とともに、発生される磁場を打ち消すために発生する電場のうちの一方をキャンセル させ、他方を維持させる。ターゲット遺伝子は電荷を帯びているため、 DNAチップ 43 上に形成された流路内で、電磁誘導発生部 42により発生された磁場を打ち消すた めに発生する電場の力を受けて電気泳動する。電磁誘導発生部 42の詳細について は、図 5乃至図 7を用いて後述する。

[0043] 図 3は、交流供給部 41の構成を示すブロック図である。

[0044] 周波数設定部 61は、発振器 62による発振周波数を設定する。発振器 62は、電磁 誘導発生部 42において電磁誘導を発生させるために、周波数設定部 61により設定 された周波数の信号を発振する。 [0045] RFパワー'アンプ 63は、発振器 62により発振された所定周波数の信号を増幅し、 Eクラス'アンプ 64に供給する。 Eクラス'アンプ 64は、可変電源 67により電圧値が制 御された交流電圧の供給を受けて、電力設定部 65により設定された電力値であり、 かつ、 RFパワー ·アンプ 63から供給された信号の周波数の交流電圧となるように増 幅し、電力計 (SWRメータ） 68に供給する。

[0046] 電力設定部 65は、後述する事前作業の処理により定められる、目的とする（特異的 な）ターゲット遺伝子とプローブとのハイブリダィズを解離させずに、目的として!/ヽな ヽ (非特異的な）ターゲット遺伝子とのハイブリダィズのみを解離させるために、 DNAチ ップ 43において、ターゲットが含まれる溶液を電気泳動させるために与えられるエネ ルギ一に対応する電力値を設定し、 Eクラス'アンプ 64に、電力設定値を供給する。

[0047] AC100V供給部 66は、例えば、コンセント入力や所定のバッテリなどにより、交流 1 OOV電圧を、可変電源 67に供給する。可変電源 67は、 AC100V供給部 66から供 給された 100Vの交流電圧を、電力計 68から供給される Eクラス ·アンプ 64の出力電 圧の測定値に基づいて、 OV乃至 120Vの所定の電圧に変圧して、 Eクラス'アンプ 6 4に供給する。

[0048] 電力計 68は、電波の伝送線路に生じる定在波の最大値と最小値の比である SWR

(Standing Wave Ratio :定在波比、一般に、マッチングとも称される）を測定する。 SW Rを測定するためには、一般に電圧値が測定され、 SWR=Vmax (最大値) ZVmin ( 最小値)である。電力計 68は、測定結果を可変電源 67に供給するとともに、供給さ れた交流電圧を、電磁誘導発生部 42 (電磁誘導コイルの形状を有する、後述する磁 場発生電導部 111)に供給する

[0049] 次に、図 4を用いて、 DNAチップ 43について説明する。

[0050] DNAチップ 43には、複数の閉じた円形の凹溝が同心円状に構成されており、この 円形の凹溝は、発現解析用反応槽 81— 1および発現解析用反応槽 81— 2として用 いられる。換言すれば、凹溝により構成される流路には始点も終点もなぐ連続して いる。以下、発現解析用反応槽 81— 1および発現解析用反応槽 81— 2を特に区別 する必要のない場合、単に発現解析用反応槽 81と称するものとする。

[0051] また、発現解析用反応槽 81の位置を特定するための図示しないガイド (後述する 図 17のガイド 413)が、 DNAチップ 43上の、発現解析用反応槽 81の位置を特定す るために好適な位置に設けられて 、る。

[0052] 発現解析用反応槽 81には、反応領域としての複数のスポット 83が形成されており 、各スポット 83には、異なる遺伝子配列を持つ生体物質 (第 1の生体物質）としての ノ、イブリダィズ検証用プローブが固定されている。観測対象となる生物の細胞が調整 されて取り出されたターゲット遺伝子を含むサンプルが発現解析用反応槽 81に滴下 された場合、ハイブリダィズ検証用プローブには、その塩基と相補的構成を有する塩 基を有する生体物質 (第 2の生体物質）としてのターゲットがハイブリダィズする。また 、発現解析用反応槽 81のスポット 83には、必要に応じて、発現標準化用コントロー ルプローブを、予め定められた所定の複数の位置に分散して配置するようにしてもよ い。発現標準化用コントロールプローブには、その塩基と相補的構成の塩基を有す る生体物質 (第 2の生体物質）としてのターゲットがハイブリダィズする。

[0053] ここでは、発現解析用反応槽 81— 1および発現解析用反応槽 81— 2の 2つの円形 流路が備えられている場合について説明したが、発現解析用反応槽 81の円形流路 の数は、 1つであっても、 3つ以上のいかなる数であっても良いことは言うまでもない。

[0054] 次に、図 5乃至図 7を用いて、図 2の電磁誘導発生部 42の構成について説明する。

まず、図 5は、電磁誘導発生部 42に DNAチップ 43が装着された状態における断面 図（装着された DNAチップ 43の直径に対応する直線にぉ ヽて切断した場合の断面 図）である。ここでは、発現解析用反応槽 81— 1および発現解析用反応槽 81— 2の 2 つの円形流路が備えられて 、る DNAチップ 43が装着可能なようになされて 、る電 磁誘導発生部 42を例として説明する。

[0055] 電磁誘導発生部 42は、 DNAチップ 43が装着された状態において、電磁誘導部 1 01 - 1および電磁誘導部 101— 2が、発現解析用反応槽 81— 1および発現解析用 反応槽 81 2の 2つの円形流路を挟んだ上下に位置されるようになされて 、る。すな わち、電磁誘導発生部 42に DNAチップ 43が装着された状態において、発現解析 用反応槽 81— 1を挟んだ上下に、発現解析用反応槽 81— 1と同様な円形の形状を 有する電磁誘導部 101— 1が位置し、発現解析用反応槽 81— 2を挟んだ上下に、発 現解析用反応槽 81— 2と同様な円形の形状を有する電磁誘導部 101— 2が位置す るようになされている。

[0056] 電磁誘導部 101— 1は、発現解析用反応槽 81— 1の上面に、磁場発生用電導部 1 11— 1、絶縁部 112—1、および、電場キャンセル部 113—1が設けられ、発現解析 用反応槽 81— 1の下面に、磁場発生用電導部 111 3、絶縁部 112— 3、および、 電場キャンセル部 113— 3が設けられるように構成されている。また、電磁誘導部 10 1—2は、発現解析用反応槽 81— 2の上面に、磁場発生用電導部 111— 2、絶縁部 112— 2、および、電場キャンセル部 113— 2が設けられ、発現解析用反応槽 81— 2 の下面に、磁場発生用電導部 111—4、絶縁部 112— 4、および、電場キャンセル部 113—4が設けられるように構成されて 、る。磁場発生用電導部 111— 1および磁場 発生用電導部 111— 3、絶縁部 112— 1および絶縁部 112— 3、並びに、電場キャン セル部 113— 1および電場キャンセル部 113— 3は、発現解析用反応槽 81— 1と同 様な円形の形状を有し、磁場発生用電導部 111 2および磁場発生用電導部 111 4、絶縁部 112— 2および絶縁部 112— 4、並びに、電場キャンセル部 113— 2 および電場キャンセル部 113— 4は、発現解析用反応槽 81— 2と同様な円形の形状 を有している。

[0057] 以下、電磁誘導部 101— 1および電磁誘導部 101— 2を特に区別する必要のない 場合、単に電磁誘導部 101と称し、磁場発生用電導部 111 1乃至磁場発生用電 導部 111— 4を特に区別する必要のない場合、単に、磁場発生用電導部 111と称し 、絶縁部 112— 1乃至絶縁部 112— 4を特に区別する必要のない場合、単に、絶縁 部 112と称し、電場キャンセル部 113— 1乃至電場キャンセル部 113— 4を特に区別 する必要のない場合、単に、電場キャンセル部 113と称するものとする。

[0058] 磁場発生用電導部 111は、発現解析用反応槽 81— 1と同様の円形の形状を有す るコイル状の電気伝導部 (電磁誘導コイル)であり、交流供給部 41により発生された 交流電圧の供給を受けることにより、磁場を発生する。そして、発生した磁場を打ち 消すために、 DNAチップ 43の発現解析用反応槽 81の円形流路の形状に合致した 形状の円形電場が発生する。

[0059] 次に、図 6および図 7を用いて、電場キャンセル部 113について説明する。図 6およ び図 7は、電場キャンセル部 113を、装着された DNAチップ 43の平面に対して垂直 な方向から観察した状態を示す図である。

[0060] 電場キャンセル部 113は、複数の金属部 121と複数のダイオード 122から構成され ている。図 6および図 7においては、電場キャンセル部 113は、左回りの電流を許可し て電場形成をキャンセルすることが出来るようになされて ヽる。

[0061] 図 6を用いて、電場のキャンセルについて説明する。

[0062] 電磁誘導によって、例えば、電場キャンセル部 113の円形平面に対して垂直に、図 中、手前から向こうに向かって（図 6における紙面上の上から下へ向かって）磁場が 形成されると、この磁場をキャンセルするように、電場キャンセル部 113には、左回り の電流が流れる。これによつて、電磁誘導に伴う電場形成をキャンセルすることがで きる。

[0063] 次に、図 7を用いて、電場がキャンセルされな 、場合、すなわち、電場が維持される 場合について説明する。

[0064] 電磁誘導によって、例えば、電場キャンセル部 113の円形平面に対して垂直に、図 中、向こうから手前に向かって（図 7における紙面上の下から上へ向かって）磁場が 形成されると、この磁場をキャンセルするように、右回りの電場が形成されるが、電場 キャンセル部 113においては、ダイオード 122により、右回りの電流が流れないように なされている。したがって、電磁誘導に伴う電場形成はキャンセルされずに維持され る。

[0065] すなわち、磁場発生用電導部 111に、交流供給部 41により発生された交流電圧が 供給されることにより、 DNAチップ 43の発現解析用反応槽 81の円形流路に沿って、 流路の流れに対して垂直方向に磁場が発生し、円形流路の形状に合致した形状の 円形電場が、右回り、左回りと交互に発生するが、左回りの電場のみが、電場キャン セル部 113に発生する左回りの電流のためにキャンセルされる。したがって、 DNA チップ 43の発現解析用反応槽 81の円形流路には、右回り方向の電場のみが発生さ れる。

[0066] 図 6および図 7においては、電場キャンセル部 113は、左回りの電流を許可して電 場形成をキャンセルすることが出来るようになされている力 ダイオード 122の接続方 向が逆になつている場合、電場キャンセル部 113によって、右回りの電流が許可され て、電場形成がキャンセルされる、すなわち、左回りの電場のみが発生されるようにな される。すなわち、電場キャンセル部 113においては、ダイオード 122の接続方向に 基づいた方向の電場がキャンセルされて、発現解析用反応槽 81の円形流路に発生 する電場の方向が制御されるようになされて ヽる。

[0067] なお、電場キャンセル部 113の回路 (ダイオード 122による円形の導電路）は、 DN Aチップ 43の発現解析用反応槽 81の円形流路のそれぞれに異なる方向の電場を 許可させることが出来るようにするために、発現解析用反応槽 81と同数設けられる。

[0068] 次に、図 8を用いて、ハイブリダィズについて説明する。

[0069] 発現解析用反応槽 81の円形流路において、スポット 83に設けられるプローブ 141 は、目的とするターゲット遺伝子である PM (Perfect match)ターゲット遺伝子 142とハ イブリダィズするのみならず、目的として 、なかった MM (Mismatch)ターゲット遺伝子 143と非特異的にハイブリダィズする場合もある。

[0070] すなわち、 PMターゲット遺伝子 142は、測定対象とする mRNAであり、 MMターゲ ット遺伝子 143は、 PMターゲット遺伝子 142を想定してノ、イブリダィズするように作 成したプローブ 141とのハイブリダィズ確率力 PMターゲット遺伝子 142を除いて一 番大きい、発現が予想される mRNAのことである。

[0071] 図 9を用いて、 PMターゲット遺伝子 142とプローブ 141とのハイブリダィズ、および 、 MMターゲット遺伝子 143とプローブ 141とのハイブリダィズをそれぞれ解離させる ために必要なエネルギーについて説明する。

[0072] プローブ 141に PMターゲット遺伝子 142がハイブリダィズされている場合であって も、目的としていなかった MMターゲット遺伝子 143がハイブリダィズされている場合 であっても、外部力も高いエネルギーが与えられることにより、ハイブリダィズが解離さ れてしまうことがある。ハイブリダィズ状態に与える外部エネルギーによって、ターゲッ トとプローブとが解離する確率が変化する。図 9に示されるように、縦軸をターゲットと プローブとの解離確率とし、横軸を外部から与えられるエネルギーとして、 PMターゲ ット遺伝子 142とのハイブリダィズにおける解離確率曲線 161、および、 MMターゲッ ト遺伝子 143とのハイブリダィズにおける解離確率曲線 162を示すと、 PMターゲット 遺伝子 142とのハイブリダィズを解離するには、非特異的にハイブリダィズされている MMターゲット遺伝子 143を解離するよりも多くのエネルギーが必要となる。

[0073] ここでは、解離確率は、プローブ 141と PMターゲット遺伝子 142、または、 MMタ 一ゲット遺伝子 143における Tm (Melting temperature)値を中心としたガウス分布に なると考えて、ノ、イブリダィズ量力 Tm値における場合の 1Z4、 3Z4となる温度を 計測することにより、図 9に示されるような確率分布を推定することができる。 Tm値と は、 2本鎖 DNAの 50%がー本鎖 DNAに解離する温度のことである。そして、 PMタ 一ゲット遺伝子 142、および、 MMターゲット遺伝子 143のそれぞれの解離確率分布 において、あるエネルギーより大きい部分における積分値の差が最大となる点を、 P Mターゲット遺伝子 142とのハイブリダィズを解離させずに、 MMターゲット遺伝子 14 3とのハイブリダィズのみを解離させるために発現解析用反応槽 81に与えられるべき 分離エネルギーとすることができる。

[0074] また、 PMターゲット遺伝子 142とのハイブリダィズを解離させずに、 MMターゲット 遺伝子 143とのハイブリダィズのみを解離させるために発現解析用反応槽 81に与え られるべき分離エネルギーは、より単純に、 PMターゲット遺伝子 142と MMターゲッ ト遺伝子 143との Tm値の平均値としても良い。

[0075] このようにして、必要な分離エネルギーが求められるので、ハイブリダィズ処理（電 気泳動）時に、発現解析用反応槽 81により構成される流路を電気泳動するターゲット 遺伝子に力かる力力 PMターゲット遺伝子 142とのノ、イブリダィズを解離させずに、 MMターゲット遺伝子 143とのハイブリダィズのみを解離させるために発現解析用反 応槽 81に与えられるべき分離エネルギーになるように調整されると、ターゲット遺伝 子、すなわち、 PMターゲット遺伝子 142の検出精度を高めることが出来る。

[0076] 換言すれば、図 10に示されるように、縦軸をハイブリダィズ率、横軸を磁場発生用 電導部 111に供給される電力としたとき、 PMターゲット遺伝子 142とプローブ 141と のハイブリダィズ率を示す曲線 181の極大値、および、 MMターゲット遺伝子 143と プローブ 141とのハイブリダィズ率を示す曲線 182の極小値に対応する電力値が、 交流供給部 41から電磁誘導発生部 42へ供給される電力値となる。

[0077] または、実験によって、プローブ 141と PMターゲット遺伝子 142および MMターゲ ット遺伝子 143とのハイブリダィズを直接行い、外部からの電磁誘導の強度に対する 、各々のプローブ 141に対するハイブリダィズ分布を、次の式（1)に示すような結合 強度行列とし、式 (4)を用いて、ターゲット遺伝子とプローブ間の特異性を最大化す る電磁誘導の強度を求めても良い。

[0078] [数 1]

(1)

[0079] ただし、式（1)においては、次の式（2)および式（3)が成り立っている。

[0080] [数 2]

1

(2)

[0081] [数 3]

< ≤n, 0≤p_{i s} a g

[0082] 式（1)においては、各プロープへのハイプリダイスが結合強度行列により表されて いる。すなわち、各々のプローブ 141が配置されているスポット 83にインターカレータ が結合されて得られる蛍光強度ベクトル (p , p , p , · · ·ρ )は、標準化パラメータ s、 a

2 3

¹乃至 a ^mで表される結合強度行列、および、遺伝子発現量ベクトル (g , g , g ,

2 3

)を乗算したものとして表すことができる。

m

[0083] 画 i

… · · (4)

[0084] ただし、式 (4)においては、次の式（5)および式（6)が成り立つている。

[0085] [数 5]

[0086] [数 6] β」 = n ∑ a

… · · (6)

[0087] すなわち、式（1)の結合強度行列の一般逆行列を求め、プローブ位置におけるハ イブリダィズ量から、各々の遺伝子発現量を推測することができる。式 (4)は、結合強 度行列の行成分を取ったときの分散と、列成分を取ったときの分散の和であり、これ を最大化するような電磁誘導強度力 PMターゲット遺伝子 142とプローブ 141間の 特異性を最大化する条件となる。

[0088] 図 11および図 12を用いて、磁場発生用電導部 111への交流の供給と、電磁誘導 による電界の発生にっ 、て説明する。

[0089] 図 11の Aに示されるように、磁場発生用電導部 111のそれぞれには、例えば、図 1 1の Aに示されるような交流電流が供給されるので、右回りと左回りの電流が、それぞ れ交互に流れ、それにより、磁場が発生されるようになされている。交流供給部 41か ら電磁誘導発生部 42の磁場発生用電導部 111 1および磁場発生用電導部 111 3に供給されている交流電流に対して、電磁誘導発生部 42の磁場発生用電導部 111 - 2および磁場発生用電導部 111—4には、その逆極性の交流電流が供給され るようになされて!ヽるものとする。

[0090] まず、交流供給部 41から電磁誘導発生部 42の磁場発生用電導部 111 1および 磁場発生用電導部 111 3に供給されて 、る交流電流が右回りである状態につ！ヽて 、図 11の Bを用いて説明する。一方、電磁誘導発生部 42の磁場発生用電導部 111 —2および磁場発生用電導部 111—4には、その逆極性 (すなわち、左回り）の交流 電流が供給されるようになされている。したがって、磁場発生用電導部 111— 1乃至 磁場発生用電導部 111 4によって発生される、発現解析用反応槽 81により構成さ れる流路に対して垂直方向の磁場は、それぞれ打ち消されることはな 、。

[0091] そして、磁場発生用電導部 111 1乃至磁場発生用電導部 111 4によって発生 される磁場を打ち消す方向に電場が発生する。例えば、電場キャンセル部 113— 1 乃至電場キャンセル部 113—4にお 、て、左回りの電流が流れるようになされて!/、る 場合、磁場発生用電導部 111 1および磁場発生用電導部 111 3により発生され る電場はキャンセルされ、磁場発生用電導部 111 2および磁場発生用電導部 111 4により発生される電場のみが維持される。すなわち、図 11の Bに示される状態で は、発現解析用反応槽 81— 2にのみ、右回りの電場が形成され、ターゲット遺伝子 の電気泳動が行われる。

[0092] 次に、図 12の Aの実線に示されるように、交流供給部 41から電磁誘導発生部 42の 磁場発生用電導部 111 1および磁場発生用電導部 111 3に供給されて 、る交 流電流が左回りである状態について、図 12の Bを用いて説明する。ここでも、電磁誘 導発生部 42の磁場発生用電導部 111 2および磁場発生用電導部 111 4には、 磁場発生用電導部 111 1および磁場発生用電導部 111 3に供給されて 、る交 流電流の逆極性の交流電流が供給されるので、発現解析用反応槽 81により構成さ れる流路に対して垂直方向の磁場は、それぞれ打ち消されることはな 、。

[0093] 磁場発生用電導部 111 1乃至磁場発生用電導部 111 4に交流電流が流れる ことによって発生される磁場を打ち消す方向に電場が発生する。例えば、電場キャン セル部 113— 1乃至電場キャンセル部 113— 4において、左回りの電流が流れるよう になされて!ヽる場合、磁場発生用電導部 111— 2および磁場発生用電導部 111—4 により発生される左回りの電場はキャンセルされ、磁場発生用電導部 111 1および 磁場発生用電導部 111 3により発生される右回りの電場のみが維持される。すなわ ち、図 12の Bに示される状態では、発現解析用反応槽 81—1にのみ、右回りの電場 が形成され、ターゲット遺伝子の電気泳動が行われる。

[0094] 図 11および図 12を用いて説明したように、発現解析用反応槽 81— 1および発現 解析用反応槽 81— 2には、それぞれ、電場キャンセル部 113によって、左回りの誘 導電場がキャンセルされ、右回りの誘導電場が脈打つような形 (交流の半波整流波 形と同様の形)で形成される。ターゲット遺伝子は、マイナスチャージを持っているた め、右回りの誘導電場により、左回りに電気泳動する。図 13に示されるように、発現 解析用反応槽 81の流路には端がな 、ため、磁場発生用電導部 111— 1乃至磁場発 生用電導部 111 4に交流電流が与えられて 、る間、所定のエネルギーを受けて電 気泳動する PMターゲット遺伝子 142および MMターゲット遺伝子 143は、流路をー 方の方向（ここでは、左方向）に回り続け、流路内に設置されているプローブ 141と会 合していく。

[0095] このとき、図 9を用いて説明したようなエネルギー力 電気泳動する PMターゲット遺 伝子 142および MMターゲット遺伝子 143に与えられるように、図 10を用いて説明し たような供給電力量が、電磁誘導発生部 42に与えられていた場合、所定のプローブ 141と目的とする PMターゲット遺伝子 142とがハイブリダィズしても、その結合は解 離されないが、所定のプローブ 141と目的としない MMターゲット遺伝子 143とがハ イブリダィズした場合、その結合は、与えられたエネルギーにより解離される。したが つて、図 13に示される、流路内の溶液中に含まれるターゲット遺伝子 301乃至 304 は、所定のエネルギーを与えられることにより、電気泳動中に、順次、至適なプロ一 ブとのハイブリダィズが行われ、交流供給部 41から電磁誘導発生部 42の磁場発生 用電導部 111に交流の供給が開始されて力も十分時間が経過した後のハイブリダィ ズの状態は、非常に良好なものとなる。

[0096] 分子量が異なるターゲット遺伝子が電気泳動された場合、図 14に示されるように、 分子量が小さいターゲット遺伝子は早く回転し、分子量が大きくなるにつれて、ター ゲット遺伝子の回転速度が遅くなる。例えば、図 14の aを出発点とすると、分子量の 小さいターゲット遺伝子 301は早ぐ分子量の大きいターゲット遺伝子 304は遅ぐ流 路内を移動する。また、その他のターゲット遺伝子 302および 303においても、分子 量に応じた速度で流路内を移動するが、発現解析用反応槽 81の流路には端がない ため、所定のエネルギーを受けて電気泳動するそれぞれのターゲット遺伝子 301乃 至 304は流路を回り続け、交流供給部 41から電磁誘導発生部 42の磁場発生用電 導部 111に交流の供給が開始されて力 十分な時間が経過する間に、流路内に設 置されているプローブ 141のうちの最適なものと会合する。

[0097] なお、 DNAチップの流路は、例えば、円形である以外にも、図 15に示す DNAチッ プ 341のように、直線であっても良い。この場合、流路には始端と終端が発生してしま うため、図中に示される電気泳動されるターゲット遺伝子 301乃至 303は、泳動し続 けない。このため、円形流路である場合と比較して、スポット 83— 1乃至 83— 10に設 けられている複数のプローブ 141と対応する PMターゲット遺伝子との会合率が低下 してしまう。しかしながら、図 9を用いて説明したようなエネルギー力 電気泳動する P Mターゲット遺伝子 142および MMターゲット遺伝子 143に与えられるように、図 10 を用いて説明したような供給電力量を電磁誘導発生部 42に与えるようにすることによ り、プローブ 141に正しくハイブリダィズされた PMターゲット遺伝子 142を解離させる ことなぐプローブ 141に非特異的にハイブリダィズされた MMターゲット遺伝子 143 のみを解離させることが可能となる。

[0098] 更に、 DNAチップの発現解析用反応槽 81により構成される流路は、例えば、円形 以外の形状であっても、閉じた流路であると好適である。例えば、図 16の Aに示す D NAチップ 361のように、閉じた三角形の流路を有していたり、図 16の Bに示す DNA チップ 381のように、閉じた四角形の流路を有しているものであっても良い。また、 D NAチップに設けられる閉じた流路の形状は、それ以外の多角形であっても、曲線を 含んで構成されて！、る形状であってもよ！ヽ。発現解析用反応槽 81により構成される 流路を閉じた形状とすることにより、電気泳動されるターゲット遺伝子 301乃至 303は 、目的となるプローブ 141とハイブリダィズされるまで泳動し続け、プローブ 141に非 特異的にハイブリダィズされた MMターゲット遺伝子 143は解離されるので、交流供 給部 41から電磁誘導発生部 42の磁場発生用電導部 111に交流の供給が開始され て力も十分時間が経過した後のハイブリダィズの状態は、非常に良好なものとなる。

[0099] なお、図 16の Aに示す DNAチップ 361や図 16の Bに示す DNAチップ 381を装着 可能な電磁誘導発生部 42は、それぞれの流路の形状に合致した形状の電磁誘導 部 101を有するようになされることは言うまでもない。

[0100] 上述したように、 DNAチップ 43にお 、てハイブリダィズした（生体反応した）生体物 質としてのプローブとターゲットには、インターカレータが結合される。インターカレー タは、励起光が照射されると蛍光を発生する。

[0101] 図 17は、生体情報処理装置 401の構成例を表している。この生体情報処理装置 4 01は、ピックアップ部 421、蛍光強度取得部 422、励起光強度計算部 423、ハイプリ ダイズ量推定部 424、発現量計算部 425、標準化部 426、出力部 427、発現プロフ アイルデータ記憶部 428、表示部 429Aを有するユーザインターフェース（UI)部 429 、および、蛍光強度 ハイブリダィズ量変換式記憶部 430、および、供給電力値決 定部 431により構成されて 、る。

[0102] 図 1を用いて説明した実験処理装置 1の取得部 23、発現量推定部 24、標準化部 2 5、出力部 26および記憶部 27、並びに、供給電力量決定部 28が、図 17の生体情報 処理装置 401により構成されている。具体的には、取得部 23は、ピックアップ部 421 、蛍光強度取得部 422、励起光強度計算部 423、および、蛍光強度 ハイブリダィ ズ量変換式記憶部 430により構成され、発現量推定部 24は、ハイブリダィズ量推定 部 424、および、発現量計算部 425により構成され、標準化部 25は標準化部 426に より構成され、出力部 26は出力部 427により構成され、記憶部 27は発現プロフアイ ルデータ記憶部 428により構成され、供給電力量決定部 28は、供給電力量決定部 4 31により構成される。

[0103] 所定の位置に設置または装着された、ハイブリダィズ処理終了後の DNAチップ 43 において、ハイブリダィズした（生体反応した）生体物質としてのプローブ 141とター ゲット（PMターゲット遺伝子 142または MMターゲット遺伝子 143)には、インター力 レータが結合されている。インターカレータは励起光が照射されると蛍光を発生する

[0104] 図 17のピックアップ部 421は、蛍光強度取得用ピックアップ 441、ガイド信号取得 用ピックアップ部 442、コントロール部 443、対物座標計算部 444、および畳み込み 展開部 445で構成されて 、る。

[0105] 蛍光強度取得用ピックアップ 441は、 DNAチップ 43の発現解析用反応槽 81の画 像を取得するピックアップである。これに対して、ガイド信号取得用ピックアップ部 44

2は、ガイド 413を読み取るためのピックアップである。

[0106] 蛍光強度取得用ピックアップ 441は、対物レンズ 451、プリズム 452、半導体レーザ 453、およびフォトダイオード 454を有している。半導体レーザ 453より出射されたレ 一ザ光 (励起光）は、プリズム 452を介して対物レンズ 451に入射され、対物レンズ 45 1は、入射されたレーザ光を DNAチップ 43 (スポット 83)上に照射する。対物レンズ 4 51はまた、スポット 83からの光を、プリズム 452を介してフォトダイオード 454に入射 する。各スポット 83には、複数のプローブが固定されており、プローブとターゲットが ハイブリダィゼーシヨンした場合、更に両者にはインターカレータが結合されている。 すなわち、プローブとターゲットがハイブリダィゼーシヨンしていない場合には、両者 の間にインターカレータは存在せず、ハイブリダィゼーシヨンした場合においてのみ、 両者の間にインターカレータが存在する。インターカレータは、励起光が照射されると 蛍光を発生する。対物レンズ 451により集光された蛍光はプリズム 452により励起光 と分離されて、フォトダイオード 454に入射される。

[0107] ノ、イブリダィゼーシヨンしている量が多ければ、それだけインターカレータの量も多く 、したがって、そこ力 発生する蛍光量も多い。したがって、蛍光の強度に基づいて、 ノ、イブリダィゼーシヨンの状態を測定する（ハイブリダィゼーシヨンの情報を得る）こと が可能となる。

[0108] コントロール部 443は、半導体レーザ 453の電流制御を行い、その励起光の強度を 調整する。また、コントロール部 443は、フォトダイオード 454の出力（電流量変ィ匕）を 読み取る。

[0109] 畳み込み展開部 445は、フォトダイオード 454より出力された電流量変化に基づく 信号をコントロール部 443から受け取り、ピクセル単位の画像データを生成する。

[0110] ガイド信号取得用ピックアップ 442は、対物レンズ 461、プリズム 462、半導体レー ザ 463、およびフォトダイオード 464により構成されている。半導体レーザ 463は、コ ントロール部 443からの制御に基づいて、レーザ光を発生する（このレーザ光は、ガ イド検出光として機能する)。プリズム 462は、半導体レーザ 463からのレーザ光を対 物レンズ 461に入射し、対物レンズ 461はこのレーザ光を DNAチップ 43に照射する 。対物レンズ 461は、 DNAチップ 43からの反射光を受光し、プリズム 462はこの反射 光を照射光力も分離してフォトダイオード 464に出射する。フォトダイオード 464は、 プリズム 462より入射された反射光を光電変換し、ガイド信号としてコントロール部 44 3に出力する。コントロール部 443は、フォトダイオード 464より入力されたガイド信号 を対物座標計算部 444に出力する。ガイド 413は、 DNAチップ 43の他の領域に較 ベて反射率が高く（または低く）なるように形成されている。対物座標計算部 444は、 コントロール部 443を介して、ガイド信号取得用ピックアップ 442より供給されたガイド 信号のレベルに基づいて、ガイド 413の位置、並びに、ガイド信号取得用ピックアツ プ 442の位置 (座標)を計算する。

[0111] コントロール部 443は、対物座標計算部 444により計算されたガイド信号取得用ピ ックアップ 442の位置に基づいて、蛍光強度取得用ピックアップ 441 (対物レンズ 45 1)の位置を制御する。ガイド信号取得用ピックアップ 442と蛍光強度取得用ピックァ ップ 441は、相互に所定の位置関係に固定されて 、る。

[0112] 蛍光強度取得部 422は、蛍光強度取得用ピックアップ 441のフォトダイオード 454 が出力した各スポット 83 (その座標 (X, y) )からの蛍光強度 (pf )の入力を受け、この

x，y

蛍光強度に関するデータをハイブリダィズ量推定部 424に出力する。蛍光強度取得 部 422はまた、蛍光強度取得用ピックアップ 441の対物レンズ 451の DNAチップ 43 上の対物座標 (X, y)、対物面積半径 (r)、並びに励起光強度を制御する制御信号を コントロール部 443に出力する。コントロール部 443は、この制御信号に基づいて対 物レンズ 451を制御する。これにより、対物レンズ 451が DNAチップ 43上の所定の 座標 (X, y)に配置され、対物レンズ 451より出射されるレーザ光の照射範囲の半径（ 対物面積半径）（r)が所定の値に制御され、そのレーザ光の強度 (励起光強度)が所 定の値に調整される。

[0113] 蛍光強度取得部 422は、コントロール部 443から供給された蛍光強度を、励起光強 度計算部 423に出力する。励起光強度計算部 423は、蛍光強度-ハイブリダィズ量 変換式記憶部 430に記憶されて 、る変換式や、その他の必要なパラメータに基づ!/ヽ て、最適な励起光強度を計算し、その計算して得られた励起光強度を蛍光強度取得 部 422に出力する。蛍光強度取得部 422は、この励起光強度計算部 423からの励 起光強度に基づいて半導体レーザ 453の電流を制御し、所定の強さの励起光を半 導体レーザ 453より出射させる。

[0114] ハイブリダィズ量推定部 424は、蛍光強度取得部 422より供給された蛍光強度に基 づく画像データ、または発現プロファイルデータ記憶部 428に予め記憶されて 、る発 現プロファイルデータなどの画像情報の入力を受け、必要に応じて励起光強度を推 定する処理を行う。また、ハイブリダィズ量推定部 424は、蛍光強度からハイブリダィ ズ量を一義的に決定するための変換式を作成したり、供給された画像データを処理 する。

[0115] 更に、ハイブリダィズ量推定部 424は、処理済の画像データを基に、ハイブリダィズ 量を算出する。また、ハイブリダィズ量計算部 85は、図 20を用いて後述する事前作 業において、事前作業用の DNAチップ 43における PMターゲット遺伝子 142および MMターゲット遺伝子 143のそれぞれのハイブリダィズ率を算出し、供給電力量決定 部 431に供給する。

[0116] ユーザインターフェース部 429は、ハイブリダィズ量推定部 424より入力された処理 済の画像データに対応する画像を表示部 429Aに表示する。

[0117] 発現量計算部 425は、ハイブリダィズ量推定部 424からの出力に基づいて、プロ一 ブに対するターゲットの結合強度を求めることで、蛍光強度に対応する発現量を推定 する。標準化部 426は発現標準化用コントロールプローブを利用した標準化処理を 行う。出力部 427は標準化されたデータを発現プロファイルデータ記憶部 428に供 給する。発現プロファイルデータ記憶部 428は、出力部 427より供給されたデータを 、発現プロファイルデータとして記憶する。発現プロファイルデータ記憶部 428に記 憶されたデータは、必要に応じて、ユーザインターフェース部 429に供給され、表示 部 429Aに表示される。発現量計算部 425より出力されたデータも必要に応じて、表 示部 429Aに表示される。

[0118] 蛍光強度-ハイブリダィズ量変換式記憶部 430は、蛍光強度とそれに対応するハ イブリダィズ量との関係を一義的に決定する変換式 (必ずしも式を構成せずとも、変 換のためのデータであってもよ 、）を予め記憶して 、る。

[0119] 供給電力量決定部 431は、図 20を用いて後述する事前作業において、ハイブリダ ィズ量計算部 85により計算された、事前作業用の DNAチップ 43における PMターゲ ット遺伝子 142および MMターゲット遺伝子 143のそれぞれのハイブリダィズ率を基 に、図 18を用いて後述する実験過程の処理で実行されるノ、イブリダィズにおいて、 交流供給部 41が発生し、電磁誘導発生部 42に供給するべき交流電圧の供給電力 値を決定し、ハイブリダィズ部 41の交流供給部 41に供給するようになされて 、る。

[0120] 次に、図 3の実験処理装置 1により実行される実験過程の処理を、図 18のフローチ ヤートを参照して説明する。

[0121] 最初に、ステップ S11において、調整部 21は、ターゲットを調整する。具体的には、 細胞が含まれるサンプルが取り出され、その中から蛋白質を変性させて除去する処 理が行われ、 RNA (ribonucleic acid)の抽出および断片化、並びに、 DNA (deoxyrib onucleic acid)の抽出および断片化により、 PMターゲット遺伝子 412や MMターゲッ ト遺伝子 413などを含むターゲットが調整される。

[0122] ステップ S12において、図 19を用いて後述するハイブリダィズ処理が実行される。

[0123] ステップ S13において、取得部 23は、蛍光強度を取得する。具体的には、蛍光強 度取得部 422は、コントロール部 443を介して蛍光強度取得用ピックアップ 441を駆 動し、半導体レーザ 453にレーザ光を励起光として出射させる。この励起光は、プリ ズム 452を介して対物レンズ 451に入射され、対物レンズ 451は、この励起光を DN Aチップ 43上の発現解析用反応槽 81に照射する。

[0124] 上述したように、インターカレータは、ハイブリダィズされた (生体反応した）生体物 質としてのプローブ 141とターゲット（PMターゲット遺伝子 142または MMターゲット 遺伝子 143)に結合し、蛍光強度取得用ピックアップ 441から照射された励起光を受 けて、蛍光を発生する。この蛍光が、対物レンズ 451により集光され、プリズム 452を 介してフォトダイオード 454に入射される。フォトダイオード 454は、入射された蛍光に 対応する電流を出力する。コントロール部 443は、この電流に対応する信号を畳み込 み展開部 445により画像信号に変換させ、変換により生成された蛍光強度に対応す る信号を、蛍光強度取得部 422に出力する。

[0125] コントロール部 443は、対物レンズ 451の位置をガイド 413の位置を基に移動させ る。このとき、ガイド信号取得用ピックアップ 442の半導体レーザ 463が出射するガイ ド検出光としてのレーザ光力 プリズム 462を介して対物レンズ 461に入射され、対 物レンズ 461がこのガイド検出光を DNAチップ 43に照射する。ガイド検出光の反射 光の強度は、ガイド 413に照射されたとき強く（または、弱く）なる。この反射光が対物 レンズ 461を介してプリズム 462に入射され、プリズム 462からフォトダイオード 464に 入射される。対物座標計算部 444はコントロール部 443を介してフォトダイオード 464 力ものガイド信号を取得し、この信号に基づいて、ガイド信号取得用ピックアップ 442 (したがって、それと一体ィ匕している蛍光強度取得用ピックアップ 441)が DNAチップ 43のガイド 413のいずれの位置に位置するの力、その座標を計算する。コントロール 部 443はその座標に基づ 、てガイド信号取得用ピックアップ 442 (蛍光強度取得用 ピックアップ 441)を一定の速度で移動させる（走査させる)。

[0126] このようにして、蛍光強度取得用ピックアップ 441が、所定の速度で発現解析用反 応槽 81を走査するように移動され、各座標における画像信号が蛍光強度取得用ピッ クアップ 441より出力される。

[0127] ステップ S14において、発現量推定部 24は、取得された蛍光強度を基に、発現量 推定処理を実行する。この処理によりハイブリダィズ量と信頼度の計算が行われ、遺 伝子の発現量が計算される。

[0128] すなわち、ハイブリダィズ量推定部 424により、蛍光強度取得部 422より供給された 蛍光強度に基づく画像データが処理されて、ハイブリダィズ量が推定され、発現量計 算部 425により、プローブに対するターゲットの結合強度を基に、蛍光強度に対応す る遺伝子の発現量が推定される。

[0129] 次に、ステップ S15において、標準化部 25 (標準化部 426)は、発現解析用反応槽 81内のスポット 83の位置によるハイブリダィゼーシヨンのばらつきを補正するために、 データを標準化する処理を実行する。この標準化には、例えば、発現標準化用コント ロールプローブによる標準化がある。具体的には、例えば、発現解析用反応槽 81の 予め定められた所定の複数の位置に分散して配置されている発現標準化用コント口 ールプローブにおけるハイブリダィゼーシヨン量（実験に用いられる溶液には、後述 する図 19のステップ S61にお!/、て、発現標準化用コントロールプローブに対するタ 一ゲットであるコントロール用ターゲットが予め加えられている）に対応する蛍光値に 基づいて、補正値が求められ、その補正値によって得られる蛍光値により各ピクセル の蛍光値を割り算することで、正規化が行われる。この正規ィ匕により、発現解析用反 応槽 81内のスポット 83の位置によるハイブリダィゼーシヨンのばらつきが補正される。 [0130] 更に、ステップ S16において、出力部 26 (出力部 427)は、発現プロファイルデータ を出力し、処理が終了される。具体的には、以上のようにして得られた画像データが 、出力部 26 (出力部 427)力も記憶部 27 (発現プロファイルデータ記憶部 428)に供 給され、記録される。

[0131] このような処理により、サンプル中に含まれる遺伝子発現を網羅的に解析すること ができる。そして、このとき、プローブ 141に対して、 MMターゲット遺伝子 143がハイ ブリダィズしておらず、 PMターゲット遺伝子 142ができるだけ確実にハイブリダィズし ている状況であれば、ターゲット遺伝子の検出精度が向上する。

[0132] 次に、図 19のフローチャートを参照して、図 18のステップ S12において実行される 、ノ、イブリダィズ処理について説明する。

[0133] ステップ S61において、調整部 21は、ステップ S 11の処理で調整された PMターゲ ット遺伝子 412などが含まれる溶液に、発現標準化用コントロールプローブに対する ターゲットであるコントロール用ターゲットをカ卩える。

[0134] ステップ S62において、調整部 21は、ハイブリダィズ部 22に装着される DNAチッ プ 43の発現解析用反応槽 81の流路に、ターゲットおよびコントロール用ターゲットが 含まれた溶液を滴下し、 DNAチップ 43を、ハイブリダィズ部 22の電磁誘導発生部 4 2に装着する。

[0135] ステップ S63において、ハイブリダィズ部 22は、 DNAチップ 43の発現解析用反応 槽 81内に滴下された溶液内の PMターゲット遺伝子 142と MMターゲット遺伝子 14 3を、所定方向に電気泳動させる。

[0136] すなわち、ハイブリダィズ部 22は、図 9および図 10、または、式（1)乃至式（6)を用 いて説明した、プローブ 141と PMターゲット遺伝子 142とのハイブリダィズを解離さ せずに、プローブ 141と MMターゲット遺伝子 143とのハイブリダィズのみを解離させ るために発現解析用反応槽 81に与えられるべき分離エネルギーに対応する電力値 を有する交流を、交流供給部 41から電磁誘導発生部 42に供給する。そして、図 5乃 至図 7を用いて説明したように、電磁誘導により、 DNAチップ 43の発現解析用反応 槽 81の流路の所定方向に電場が形成されて、 DNAチップ 43の発現解析用反応槽 81内に滴下された溶液内の PMターゲット遺伝子 142と MMターゲット遺伝子 143が 、所定方向に電気泳動する。

[0137] 例えば、図 4を用いて説明した閉じた円形の流路を形成する発現解析用反応槽 81 、または、図 16を用いて説明したような、多角形の閉じた流路を形成する発現解析用 反応槽 81においては、流路に終端がないため、電気泳動される PMターゲット遺伝 子 142は、 目的となるプローブ 141とハイブリダィズされるまで泳動し続け、プローブ 141に非特異的にノ、イブリダィズされた MMターゲット遺伝子 143は与えられるエネ ルギ一により解離されるので、交流供給部 41から電磁誘導発生部 42の磁場発生用 電導部 111に交流の供給が開始されて力も十分時間が経過した後のハイブリダィズ の状態は、非常に良好なものとなる。

[0138] ステップ S64において、ハイブリダィズ部 22は、交流供給部 41から電磁誘導発生 部 42の磁場発生用電導部 111に交流の供給が開始されて力 十分時間が経過した 後、ノヽイブリダィズにより固定されなかったプローブ、すなわち、一本鎖プローブとタ 一ゲットとを、洗浄によって DNAチップ 43から除去する。

[0139] ステップ S65において、ハイブリダィズ部 22は、 2本鎖結合したプローブ 141とター ゲットの間にインターカレータを導入し、処理は、図 18のステップ S12に戻り、ステツ プ S 13に進む。

[0140] なお、ステップ S63において、図 13乃至図 14を用いて説明したように、電磁誘導に より、 DNAチップ 43の発現解析用反応槽 81の流路内の、 PMターゲット遺伝子 142 と MMターゲット遺伝子 143は、所定のエネルギーを得て電気泳動されるので、プロ ーブ 141に、ー且、 MMターゲット遺伝子 143がハイブリダィズされても、解離するた めに十分なエネルギーが与えられて 、るため、非特異的なノ、イブリダィゼーシヨンは 解離される可能性が高い。また、 PMターゲット遺伝子 142は、プローブ 141と会合す る機会が多くなるため、ハイブリダィズ率が向上する。

[0141] このような処理により、交流供給部 41から電磁誘導発生部 42の磁場発生用電導部 111に交流の供給が開始されて力も十分時間が経過した後のノ、イブリダィズの状態 は、非常に良好なものとなる。したがって、ターゲット遺伝子の検出精度が向上する。

[0142] なお、上述した実験過程の処理において用いられる DNAチップ 43や、発現解析 用反応槽 81の流路に滴下される溶液は、事前作業によって準備される。更に、図 18 を用いて説明した実験過程の処理で実行されるハイブリダィズにお 、て、交流供給 部 41が発生し、電磁誘導発生部 42に供給するのに最適な交流電圧の供給電力値 も、事前作業において決定される。

[0143] 図 20のフローチャートを参照して、事前作業の処理について説明する。

[0144] まず始めに、ステップ S91において、 DNAチップ 43に設けられるプローブ 141の 設計が行われる。

[0145] 次に、ステップ S92において、設計されたプローブ 141を、 DNAチップ 43の発現 解析用反応槽 81の流路内のスポット 83に固定することにより、 DNAチップ 43の作 成が行われる。

[0146] ステップ S93において、蛍光強度-ハイブリダィズ量変換式取得のためのキヤリブレ ーシヨンが行われる。具体的には、 PMターゲット 142を所定量含むターゲット溶液な どを用いて、ハイブリダィゼーシヨンや蛍光強度の取得処理などを行うことにより、実 験過程の処理に必要な各種パラメータが取得される。

[0147] ステップ S94において、上述した式（1)乃至式（3)によって示される、発現量推定 のためのプローブ-ターゲット結合強度行列の取得が行われる。

[0148] なお、ステップ S93およびステップ S94の処理は、例えば、図 17を用いて説明した 生体情報処理装置 401を用 V、て実行される。

[0149] ステップ S95において、図 21を用いて後述する供給電力条件決定処理が実行され て、処理が終了される。

[0150] このような処理により、実験過程の処理で用いられる DNAチップ 43が生成され、蛍 光強度を基に発現量を推定するために必要な蛍光強度-ハイブリダィズ量変換式や プローブ-ターゲット結合強度行列が取得され、効率的にハイブリダィズが行われるよ うに、ハイブリダィズ部 22の交流供給部 41で発生され、電磁誘導発生部 42に供給さ れる供給電力条件が決定される。

[0151] 次に、図 21のフローチャートを参照して、図 20のステップ S95において実行される 、供給電力条件決定処理について説明する。供給電力条件決定処理は、調整部 21 、ノ、イブリダィズ部 22、取得部 23、および、発現量推定部 24、または、これらと同等 の処理を行うことが可能な装置を用いて実行される。 [0152] ステップ S121において、 PMターゲット遺伝子 142および MMターゲット遺伝子 14 3が用意される。

[0153] すなわち、 PMターゲット遺伝子 142は、測定対象とする mRNAであり、 MMターゲ ット遺伝子 143は、 PMターゲット遺伝子 142を想定してノ、イブリダィズするように作 成したプローブ 141とのハイブリダィズ確率力 PMターゲット遺伝子 142を除いて一 番大きい、発現が予想される mRNAのことである。ここでは、プローブ 141と MMター ゲット遺伝子 143間のハイブリダィズ確率 (結合強度）が一番大きくなるような PMター ゲット遺伝子 142と MMターゲット遺伝子 143のペアが用いられると好適である。

[0154] ステップ S122において、調整部 121は、例えば、 PMターゲット遺伝子 142および MMターゲット遺伝子 143に、例えば、 cy3や cy5などの蛍光物質を結合させる。

[0155] ステップ S123において、調整部 121は、図 19のステップ S61およびステップ S62 を用いて説明した場合と同様にして、生成された DNAチップ 43の発現解析用反応 槽 81の流路に PMターゲット遺伝子 142および MMターゲット遺伝子 143を含む溶 液を滴下する。そして、ハイブリダィズ部 22に DNAチップ 43が装着される。

[0156] ステップ S124において、ハイブリダィズ部 22は、複数の値の交流を交流供給部 41 に発生させて、電磁誘導発生部 42に供給させることにより、図 13乃至図 14を用いて 説明したように、電磁誘導により、 DNAチップ 43の発現解析用反応槽 81の流路内 の、 PMターゲット遺伝子 142と MMターゲット遺伝子 143を電気泳動させ、それぞれ の交流電圧値においてハイブリダィズされた DNAチップ 43を得る。そして、ハイブリ ダイズ部 22は、ハイブリダィズにより固定されな力つたプローブ、すなわち、一本鎖プ ローブとターゲットとを、例えば、洗浄などによって、それぞれの DNAチップ 43から 除去する。

[0157] ステップ S125において、取得部 23は、図 18のステップ S13を用いて説明した場合 と同様にして、それぞれの交流電圧値にぉ 、てハイブリダィズされた DNAチップ 43 における蛍光強度を取得する。

[0158] ステップ S126において、発現量推定部 24、すなわち、ハイブリダィズ量推定部 42 4は、図 18のステップ S14を用いて説明した場合と同様にして、発現量を推定し、 P Mターゲット遺伝子 142および MMターゲット遺伝子 143と、プローブ 141とのそれ ぞれのハイブリダィズ率を求め、供給電力値決定部 431に、与えられた交流電圧値 毎の、換言すれば、電気泳動のために与えられるエネルギー量毎の、 PMターゲット 遺伝子 142および MMターゲット遺伝子 143のハイブリダィズ率を供給する。

[0159] ステップ S127において、供給電力値決定部 28、すなわち、供給電力値決定部 43 1は、例えば、図 9または図 10を用いて説明したように、または、式（1)乃至式 (6)を 用いて説明したようにして、図 18を用いて説明した実験過程の処理で実行されるハ イブリダィズにおいて、交流供給部 41が発生し、電磁誘導発生部 42に供給するのに 最適な交流電圧の供給電力値、すなわち、プローブ 141に正しくハイブリダィズされ た PMターゲット遺伝子 142を解離させることなぐプローブ 141に非特異的にハイブ リダィズされた MMターゲット遺伝子 143を解離させるために必要なエネルギーを電 気泳動されるターゲット遺伝子に与えることができる電力値を決定し、ハイブリダィズ 部 22の交流供給部 41に供給し、処理が終了される。

[0160] このような処理により、効率的にハイブリダィズが行われるように、ハイブリダィズ部 2 2の交流供給部 41で発生され、電磁誘導発生部 42に供給される供給電力条件が決 定される。

[0161] 以上説明したように、本発明によると、ターゲットを含む溶液が滴下される流路を閉 じた形状（円形や多角形など、いかなる形状であっても良い）にすることにより、ターゲ ット遺伝子とプローブとの会合回数を増やすことが可能となり、交流供給部 41から電 磁誘導発生部 42の磁場発生用電導部 111に交流の供給が開始されてから十分時 間が経過した後のノ、イブリダィズの状態は、非常に良好なものとなる。

[0162] また、プローブ 141に正しくハイブリダィズされた PMターゲット遺伝子 142を解離さ せることなぐプローブ 141に非特異的にハイブリダィズされた MMターゲット遺伝子 143を解離させるために必要なエネルギーが求められ、このようなエネルギーを電気 泳動されるターゲット遺伝子に与えるための供給電力量が求められる。ノ、イブリダイ ズ処理時に、このようなエネルギーがターゲット遺伝子に与えられることにより、特異 的なノ、イブリダィズを解離させることなぐ非特異的なハイブリダィズが解離することか ら、ターゲット遺伝子の検出精度が向上する。

[0163] また、例えば、ダイオードなどにより一定方向のみの電流を許可する回路を用いて 、交流電流により発生される磁界を打ち消すために発生する電場の一方の方向のみ をキャンセルすることができるようにし、他方の方向の電場はキャンセルすることがで きない (維持される)ようにすることにより、閉じた形状の流路に、所定の強さ（特異的 なノ、イブリダィズを解離させることなぐ非特異的なハイブリダィズを解離させるための エネルギーに対応する強さ）の一定方向の電場を与えることが可能となる。

[0164] 上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェア により実行させることもできる。この場合、例えば、生体情報処理装置 1は、図 22に示 されるようなパーソナルコンピュータ 901により構成される。

[0165] 図 22において、 CPU (Central Processing Unit) 921は、 ROM (Read Only Memory) 922に記憶されているプログラム、または記憶部 928から RAM (Random Access Mem ory) 923にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。 RAM923にはま た、 CPU921が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶され る。

[0166] CPU921、 ROM922,および RAM923は、バス 924を介して相互に接続されている 。このバス 924にはまた、入出力インタフェース 925も接続されている。

[0167] 入出力インタフェース 925には、キーボード、マウスなどよりなる入力部 926、 CRT ( Cathode Ray Tube), LCD (Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びに スピーカなどよりなる出力部 927、ハードディスクなどより構成される記憶部 928、モ デムなどより構成される通信部 929が接続されている。通信部 929は、インターネット を含むネットワークを介しての通信処理を行う。

[0168] 入出力インタフェース 925にはまた、必要に応じてドライブ 930が接続され、磁気デ イスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどのリムーバブルメディア 931が適宜装着され、それら力 読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じ て記憶部 928にインストールされる。

[0169] 一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成する プログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種の プログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎 用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。 [0170] この記録媒体は、図 22に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラム を提供するために配布される、プログラムが記録されて ヽる磁気ディスク（フロッピディ スクを含む）、光ディスク（CD— ROM (Compact Disk-Read Only Memory), DVD (Digit al Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD (Mini-Disk)を含む）、もしくは半導 体メモリなどよりなるリムーバブルメディア 931により構成されるだけでなぐ装置本体 に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されて 、る ROM9 22や、記憶部 928に含まれるハードディスクなどで構成される。

[0171] なお、本明細書にぉ 、て、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは 、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的 に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

[0172] また、本明細書において、システムとは、複数の装置 (または特定の機能を実現す る機能モジュール)が論理的に集合したものを意味し、各装置や機能モジュールが 単一の筐体内にあるか否かは問わない。

Claims

請求の範囲

[1] 閉じた流路が少なくとも 1つ構成されている基板の前記流路内に設けられた反応領 域に固定された第 1の生体物質と、前記第 1の生体物質に対して生体反応する第 2 の生体物質とを生体反応させる生体反応実行装置において、

装着された前記基板の前記流路内に滴下された液体に含まれる前記第 2の生体 物質を電気泳動させるために、電磁誘導を発生し、前記流路にそって、所定方向の 電場を発生させる電磁誘導発生部を備える

ことを特徴とする生体反応実行装置。

[2] 前記基板に構成されている前記流路は、円形である

ことを特徴とする請求項 1に記載の生体反応実行装置。

[3] 前記第 2の生体物質には、前記第 1の生体物質に対して特異的に生体反応する第 3の生体物質と、前記第 1の生体物質に対して非特異的に生体反応する第 4の生体 物質とが含まれ、

前記電磁誘導発生部は、前記所定方向の電場により前記流路内の前記第 2の生 体物質の電気泳動のために与えられるエネルギー力 前記第 1の生体物質と前記第 3の生体物質との生体反応による接合を解離させず、前記第 1の生体物質と前記第 4 の生体物質との生体反応による接合を解離させることが可能なエネルギーとなるよう に、電磁誘導を発生させる

ことを特徴とする請求項 1に記載の生体反応実行装置。

[4] 前記電磁誘導発生部に交流電圧を供給する交流供給部を更に備え、

前記交流供給部により前記電磁誘導発生部に供給される前記交流電圧の電力量 は、前記所定方向の電場により前記流路内の前記第 2の生体物質の電気泳動のた めに与えられるエネルギーが、前記第 1の生体物質と前記第 3の生体物質との生体 反応による接合を解離させず、前記第 1の生体物質と前記第 4の生体物質との生体 反応による接合を解離させることが可能なエネルギーとなるように、電磁誘導を発生 させるために必要な電力量である

ことを特徴とする請求項 3に記載の生体反応実行装置。

[5] 前記電磁誘導発生部は、 交流電流の供給を受けて、その交流電流の極性により、 2方向に交互に電流を流 すコイル状の電導部と、

前記電導部に流れる電流により発生される磁場を打ち消すために発生される 2方 向の電場のうち、一方のみの電場により発生される電流を許可し、他方の電流を許 可しないことにより、一方の電場の発生をキャンセルする電場キャンセル部と を備えることを特徴とする請求項 1に記載の生体反応実行装置。

[6] 前記基板に構成されている前記流路は、円形であり、

前記電導部および前記電場キャンセル部は、円形の前記流路を挟んでそれぞれ 上下に設けられている

ことを特徴とする請求項 5に記載の生体反応実行装置。

[7] 前記基板には、前記流路が、同心円状に複数設けられ、

前記電導部および前記電場キャンセル部は、円形の前記流路毎に、前記流路を挟 んで上下にそれぞれ設けられ、

前記電導部は、隣り合う電導部とは逆極性の交流電流を導電し、

前記電場キャンセル部は、同方向の電場をキャンセルする

ことを特徴とする請求項 5に記載の生体反応実行装置。

[8] 基板に滴下される溶液が流れる流路内に設けられた反応領域に固定された第 1の 生体物質と、前記第 1の生体物質に対して生体反応する第 2の生体物質とを生体反 応させる生体反応実行装置の生体反応実行方法にお！ヽて、

電磁誘導を発生して、前記基板に少なくとも 1つ構成されて!ヽる閉じた前記流路に そって、所定方向の電場を発生させることにより、前記基板の前記流路内に滴下され た前記液体に含まれる前記第 2の生体物質を電気泳動させる

ことを特徴とする生体反応実行方法。

[9] 基板に、閉じた形状の凹溝よりなる流路が設けられ、

前記流路内には、第 1の生体物質が固定される反応領域が設けられ、

前記第 1の生体物質は、前記流路に滴下される溶液中に含まれる、検出対象となる 第 2の生体物質と生体反応することができるようになされて 、る

ことを特徴とする DNAチップ。

[10] 閉じた流路が少なくとも 1つ構成されている基板の前記流路内に設けられた反応領 域に固定された第 1の生体物質と、前記第 1の生体物質に対して生体反応する第 2 の生体物質とを生体反応させる生体反応実行装置において、前記流路内に滴下さ れる液体に含まれる前記第 2の生体物質の電気泳動のために与えられるエネルギー 量を決定する処理を実行する情報処理装置にぉ 、て、

前記第 2の生体物質として、前記第 1の生体物質に対して特異的に生体反応する 第 3の生体物質と、前記第 1の生体物質に対して非特異的に生体反応する第 4の生 体物質とを含むものが前記流路内に滴下された前記基板において、異なるエネルギ 一量が与えられた状態における前記第 3の生体物質と前記第 4の生体物質のそれぞ れの生体反応量に対応するパラメータを取得する取得手段と、

前記取得手段により取得された前記パラメータを基に、異なるエネルギー量が与え られた状態における前記第 3の生体物質と前記第 4の生体物質のそれぞれの前記生 体反応量を算出する算出手段と、

前記算出手段により算出された前記生体反応量を基に、前記第 1の生体物質と前 記第 3の生体物質との生体反応による接合を解離させず、前記第 1の生体物質と前 記第 4の生体物質との生体反応による接合を解離させることが可能なエネルギー量 を決定するエネルギー決定手段と

を備えることを特徴とする情報処理装置。

[11] 閉じた流路が少なくとも 1つ構成されて ヽる基板の前記流路内に設けられた反応領 域に固定された第 1の生体物質と、前記第 1の生体物質に対して生体反応する第 2 の生体物質とを生体反応させる生体反応実行装置において、前記流路内に滴下さ れる液体に含まれる前記第 2の生体物質の電気泳動のために与えられるエネルギー 量を決定する処理を実行する情報処理装置の情報処理方法において、

前記第 2の生体物質として、前記第 1の生体物質に対して特異的に生体反応する 第 3の生体物質と、前記第 1の生体物質に対して非特異的に生体反応する第 4の生 体物質とを含むものが前記流路内に滴下された前記基板において、異なるエネルギ 一量が与えられた状態における前記第 3の生体物質と前記第 4の生体物質のそれぞ れの生体反応量に対応するパラメータを取得する取得ステップと、 前記取得ステップの処理により取得された前記パラメータを基に、異なるエネルギ 一量が与えられた状態における前記第 3の生体物質と前記第 4の生体物質のそれぞ れの前記生体反応量を算出する算出ステップと、

前記算出ステップの処理により算出された前記生体反応量を基に、前記第 1の生 体物質と前記第 3の生体物質との生体反応による接合を解離させず、前記第 1の生 体物質と前記第 4の生体物質との生体反応による接合を解離させることが可能なェ ネルギー量を決定するエネルギー決定ステップと

を含むことを特徴とする情報処理方法。

[12] 閉じた流路が少なくとも 1つ構成されている基板の前記流路内に設けられた反応領 域に固定された第 1の生体物質と、前記第 1の生体物質に対して生体反応する第 2 の生体物質とを生体反応させる生体反応実行装置において、前記流路内に滴下さ れる液体に含まれる前記第 2の生体物質の電気泳動のために与えられるエネルギー 量を決定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、

前記第 2の生体物質として、前記第 1の生体物質に対して特異的に生体反応する 第 3の生体物質と、前記第 1の生体物質に対して非特異的に生体反応する第 4の生 体物質とを含むものが前記流路内に滴下された前記基板において、異なるエネルギ 一量が与えられた状態における前記第 3の生体物質と前記第 4の生体物質のそれぞ れの生体反応量に対応するパラメータの取得を制御する取得制御ステップと、 前記取得制御ステップの処理により取得が制御された前記パラメータを基に、異な るエネルギー量が与えられた状態における前記第 3の生体物質と前記第 4の生体物 質のそれぞれの前記生体反応量を算出する算出ステップと、

前記算出ステップの処理により算出された前記生体反応量を基に、前記第 1の生 体物質と前記第 3の生体物質との生体反応による接合を解離させず、前記第 1の生 体物質と前記第 4の生体物質との生体反応による接合を解離させることが可能なェ ネルギー量を決定するエネルギー決定ステップと

を含むことを特徴とする処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。

[13] 請求項 12に記載のプログラムが記録されて 、る記録媒体。