ハイブリダイゼーション検出部とセンサーチップ及びハイブリダイゼーション方法
【課題】伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖を整列固定させるように工夫することによって、ハイブリダイゼーション効率の向上を図ること。
【解決手段】検出用ヌクレオチド鎖Ｘと該検出用ヌクレオチド鎖Ｘと相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域が、前記検出用ヌクレオチド鎖Ｘを電界によって伸長させながら、誘電泳動の作用によって走査電極Ｃの端部Ｅに固定できる構成とされたハイブリダイゼーション検出部１ａ等及びこの検出部１ａ等を備えるセンサーチップ及びこれらを用いるハイブリダイゼーション方法を提供する。
【解決手段】検出用ヌクレオチド鎖Ｘと該検出用ヌクレオチド鎖Ｘと相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域が、前記検出用ヌクレオチド鎖Ｘを電界によって伸長させながら、誘電泳動の作用によって走査電極Ｃの端部Ｅに固定できる構成とされたハイブリダイゼーション検出部１ａ等及びこの検出部１ａ等を備えるセンサーチップ及びこれらを用いるハイブリダイゼーション方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡチップ等のセンサーチップに好適に利用できるハイブリダイゼーション検出部に係わる技術に関する。より詳細には、ハイブリダイゼーションの場を提供する反応領域において、伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖を所定電極部位に整列固定させることによって、ハイブリダイゼーション効率の向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の主たる従来技術を以下説明する。現在、マイクロアレイ技術によって所定のＤＮＡが微細配列された、いわゆるＤＮＡチップ又はＤＮＡマイクロアレイ（以下、「ＤＮＡチップ」と総称。）と呼ばれるバイオアッセイ用の集積基板が、遺伝子の変異解析、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用されており、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の分野において広範囲に活用され始めている。
【０００３】
このＤＮＡチップは、ガラス基板やシリコン基板上に多種・多数のＤＮＡオリゴ鎖やｃＤＮＡ（complementary DNA）等が集積されていることから、ハイブリダイゼーション等の分子間相互反応の網羅的解析が可能となる点が特徴とされている。
【０００４】
ＤＮＡチップによる解析手法の一例を簡潔に説明すれば、ガラス基板やシリコン基板上に固相化されたＤＮＡプローブに対して、細胞、組織等から抽出したｍＲＮＡを逆転写ＰＣＲ反応等によって蛍光プローブｄＮＴＰを組み込みながらＰＣＲ増幅し、前記基板上においてハイブリダイゼーションを行い、所定の検出器で蛍光測定を行うという手法である。
【０００５】
ここで、ＤＮＡチップは二つのタイプに分類できる。第１のタイプは、半導体露光技術を応用したフォトリソグラフィーの技術を用いて、所定の基板上に直接オリゴヌクレオチドを合成していくものであり、アフィメトリクス社（Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ社）によるものが代表的である（例えば、特許文献１参照）。この種のチップは、集積度は高いが、基板上でのＤＮＡ合成には限界があって、数十塩基程度の長さである。
【０００６】
第２のタイプは、「スタンフォード方式」とも称されるもので、先割れピンを用いて、予め用意されたＤＮＡを基板上に分注・固相化していくことによって作製されるものである（例えば、特許文献２参照）。この種のチップは、集積度は前者に比べて低いが、１ｋｂ程度のＤＮＡ断片を固相化できるという利点がある。
【特許文献１】特表平４−５０５７６３号公報
【特許文献２】特表平１０−５０３８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来のＤＮＡチップ技術では、検出表面部位（スポット部位）に固定化されたＤＮＡプローブ等の検出用ヌクレオチド鎖は、ブラウン運動の作用でランダムコイル状に絡まったり、丸まったり等しており、また、検出表面においてその集積密度に偏りがあった。
【０００８】
このため、標的ヌクレオチド鎖とのハイブリダイゼーションの際には立体障害が発生するので、ハイブリダイゼーションの効率が悪く、反応にも長時間を要し、更には、擬陽性又は偽陰性を示してしまう可能性もあるという技術的課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、検出表面部位においてハイブリダイゼーションの場を提供する反応領域において、伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖を整列固定させるように工夫することによって、ハイブリダイゼーション効率の向上を図ることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記技術的課題を解決するために、本発明においては、検出用ヌクレオチド鎖と該検出用ヌクレオチド鎖と相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖との間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域が、前記検出用ヌクレオチド鎖を電界によって伸長させ、誘電泳動の作用により前記反応領域に配列された走査電極部位に固定できる構成とされた「ハイブリダイゼーション検出部」及び該検出部を備える「センサーチップ」を提供するとともに、これらを用いて実施できる「ハイブリダイゼーション方法」を提供する。
【００１１】
本発明では、前記反応領域に形成された電界によって検出用ヌクレオチド鎖を伸長させることができ、加えて、反応領域内に配列された走査電極の端部周辺領域に、局所的に不均一電界（電気力線が一部に集中する電界）を形成し、これにより、前記反応領域に存在する伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖を走査電極の端部に向けて誘電泳動して、伸長状態とされた検出用ヌクレオチド鎖を、走査電極を構成する電極間に橋架けするように固定させていくことができるという作用・効果を得ることができる。
【００１２】
ヌクレオチド鎖を伸長させるための電界を形成するための電極（対向電極、共通電極を含む。）並びに伸長状態とされた検出用ヌクレオチド鎖を固定するための走査電極の構成は、前記効果が得られる範囲内で適宜決定できる。電極が適当数設けられた走査電極においては、チップ所定箇所に設けられたスイッチを切り替えていくことで、電圧が印加される電極を順番に選択し、印加電極（印加状態にある電極）に近在する（伸長状態の）検出用ヌクレオチド鎖を、誘電泳動の作用によって電極側に引き付け、隣り合う走査電極の各端部間に橋架け状態となるように次々に固定させていくことが可能なる。
【００１３】
この手段又は方法により、反応領域に滴下されて分散し、ブラウン運動によってランダムコイル状に絡み合った形態となっている（ハイブリダイゼーションには適さない形態の）検出用ヌクレオチド鎖を、伸長させてハイブリダイゼーションし易い直鎖状の形態に調整し、更に、検出用ヌクレオチド鎖を伸長状態のままで走査電極部位に整列固定させていくことによって、反応領域における検出用ヌクレオチド鎖の密度を平均化できる。
【００１４】
反応領域内に整列固定された検出用ヌクレオチド鎖に対し、後添加されてくる標的ヌクレオチド鎖も同様の手段で伸長させて走査電極部位に引き付け、ハイブリダイゼーションさせることができる。伸長されたヌクレオチド鎖同士は、それぞれ塩基同士が重層することが無くなる結果、反応時の立体障害がなくなり、ハイブリダイゼーション反応が円滑に行われるようになる。
【００１５】
なお、ヌクレオチド鎖の伸長は、１ＭＶ／ｍ程度の高周波電界を印加すると、ヌクレオチド鎖（リン酸イオン等を備えるヌクレオチド鎖の陰電荷とイオン化した水素原子の陽電荷で構成される多数の分極ベクトルからなるヌクレオチド鎖）に誘電分極が生じ、その結果、ヌクレオチド分子が電界と平行に直線状に引き伸ばされるという原理に基づいている。
【００１６】
本発明は、遺伝子の変異解析、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等において必須となるハイブリダイゼーションの検出を、効率良く実施できるハイブリダイゼーション検出部及び該検出部を備えるＤＮＡチップ等のセンサーチップを、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の関連産業界に提供するという技術的意義を有している。
【００１７】
ここで、本発明における主な技術用語の定義付けを行う。本願において「ヌクレオチド鎖」とは、プリンまたはピリミジン塩基と糖がグリコシド結合したヌクレオシドのリン酸エステルの重合体を意味し、ＤＮＡプローブを含むオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、プリンヌクレオチドとピリミジンヌクレオチオドが重合したＤＮＡ（全長あるいはその断片）、逆転写により得られるｃＤＮＡ（ｃＤＮＡプローブ）、ＲＮＡ、ポリアミドヌクレオチド誘導体（ＰＮＡ）等を広く含む。
【００１８】
「検出用ヌクレオチド鎖」は、前記検出表面に直接的に又は間接的に固定化されるヌクレオチド鎖であり、「標的ヌクレオチド鎖」は、前記検出用ヌクレオチド鎖と相補的な塩基配列を備えるヌクレオチド鎖であって、場合によっては、蛍光物質等により標識される。
【００１９】
「ハイブリダイゼーション」は、相補的な塩基配列構造を備えるヌクレオチド鎖間の相補鎖（二重鎖）形成反応を意味する。
【００２０】
「反応領域」は、液相中でのハイブリダイゼーション反応の場を提供できる試料溶液貯留領域である。この反応領域では、一本鎖ヌクレオチド間の相互反応、即ちハイブリダイゼーションに加え、検出用ヌクレオチド鎖から所望の二本鎖ヌクレオチドを形成し、該二本鎖ヌクレオチドとペプチド（又はタンパク質）の相互反応、酵素応答反応その他の分子間相互反応も行わせることができる。例えば、前記二本鎖ヌクレオチドを用いる場合は、転写因子であるホルモンレセプター等のレセプター分子と応答配列ＤＮＡ部分の結合等を分析することができる。
【００２１】
「立体障害（ｓｔｅｒｉｃ ｈｉｎｄｒａｎｃｅ）」は、分子内の反応中心等の近傍に嵩高い置換基の存在や反応分子の姿勢や立体構造（高次構造）によって、反応相手の分子の接近が困難になることによって、所望の反応（本願では、ハイブリダイゼーション）が起こりにくくなる現象を意味する。
【００２２】
「誘電泳動」は、電界が一様でない場において、分子が電界の強い方へ駆動する現象であり、交流電圧をかけた場合も、かけた電圧の極性の反転につれて分極の極性も反転するので、直流の場合と同様に駆動効果が得られる（監修・林 輝、「マイクロマシンと材料技術（シーエムシー発行）」、Ｐ３７〜Ｐ４６・第５章・細胞およびＤＮＡのマニピュレーション参照）。
【００２３】
「対向電極」は、電圧印加可能な一対の電極を意味する。「共通電極」は、複数の電極との間で電圧印加可能な電極を意味する。「走査電極」は、スイッチのオン／オフにより順次電圧印加可能な複数の電極が配列された電極群を意味する。
【００２４】
「センサーチップ」は、石英ガラスや合成樹脂等で形成された基板に物質間の相互反応作用を検出できる検出表面及び反応領域が設けられたものを意味し、代表例としてＤＮＡチップを挙げることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、ＤＮＡチップ等のセンサーチップ表面部位においてハイブリダイゼーションの場を提供する反応領域に、伸長状態に調整された検出用ヌクレオチド鎖を反応領域中（の走査電極間）に整列固定させることによって、ハイブリダイゼーション効率の向上、反応時間の短縮、偽陽性又は偽陰性の発生防止等を確実に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面に基づいて、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
まず、図１は、本発明に係るハイブリダイゼーション検出部（以下、「検出部」と略称する。）及びセンサーチップの第１実施形態（符号１ａ）の要部構成を表す図である。
【００２８】
第１実施形態である検出部１ａには、まず、反応領域Ｒが設けられている。この反応領域Ｒは、検出用ヌクレオチド鎖Ｘ又は標的ヌクレオチド鎖Ｙを含む試料溶液が添加される貯留領域であって、ハイブリダイゼーションの反応の場を提供する領域又は空間である。
【００２９】
この反応領域Ｒには、対向電極Ａ，Ｂが配置されている。この対向電極Ａ，Ｂは、好適には平行に配置され、ともに電源Ｖ１に接続されている。図示されたスイッチｓをオンにし、電源Ｖ１によって高周波電圧を印加すると、電極Ａ，Ｂ間の反応領域Ｒに、均一電界（電気力線が一部に集中しない電界）が形成される（図１中の符号Ｌ１で示す線を参照）。
【００３０】
前記対向電極Ａ，Ｂの電界の条件は、約１×１０６Ｖ／ｍ、約１ＭＨｚという条件が、好適である（Masao Washizu and Osamu Kurosawa：”Electrostatic Manipulation of DNA in Microfabricated Structures”，IEEE Transaction on Industrial Application Vol.26,No.26,p.1165-1172(1990)参照）。以下説明するすべての電界条件は、これと同様であるので説明を割愛する。
【００３１】
前記均一電界Ｌ１の作用によって、前記反応領域Ｒ中にランダムコイル状等の形態で分散して存在している検出用ヌクレオチド鎖Ｘを、前記均一電界Ｌ１に沿った方向に伸長させ、直鎖状とすることができる（原理については既述）。
【００３２】
続いて、対向電極Ａ，Ｂの間には、対向電極Ａ，Ｂと直交するように、第２の対向電極Ｇ，Ｃ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）が配置されており、それぞれ図示された電源Ｖ２に接続又は接続可能に構成されている。
【００３３】
検出部１ａにおいては、電極Ｇに一つの矩形状電極が採用され、一方の電極Ｃ群には、所定距離を隔てて、前記電極Ｇに対向するように各電極が配置された走査電極が採用されている。即ち、走査電極Ｃ群は、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３・・・Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを順次オン／オフすることによって、隣り合う一対の走査電極Ｄ間に次々に電圧が印加されていく構成を備える。導通状態では、各走査電極間（例えば、ＧとＣｘ，Ｃｙ間）の各領域に（特に走査電極Ｃの端部周辺に）、電気力線が集中する不均一電界Ｌ２が形成される（図３参照）。
【００３４】
なお、走査電極Ｃ群の各電極Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｚの配置間隔は、伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’を橋架けするように固定する目的から、前記検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’の分子長以下とする（以下、すべての実施形態において同様）。
【００３５】
次に、図２（Ａ）は、図１中のＩ−Ｉ線矢視断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）で示された検出部１ａの変形形態（符号１'ａ）を表すＩ−Ｉ線矢視断面図である。
【００３６】
図２（Ａ）で示されているように、検出部１ａとその変形形態１'ａは、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレン等の合成樹脂で形成された基板Ｍ１，Ｍ２の間の狭小な間隙に設けられている。検出部１ａでは、電極Ａ，Ｂ等の厚みと反応領域Ｒの深さ（又は幅）が一致している。
【００３７】
場合によっては、図２（Ｂ）に示される検出部１'ａのように、誘電体Ｕによって各電極Ａ，Ｂ等を挟持させた構成とし、これにより基板Ｍ１，Ｍ２の間隔を広げ、反応領域Ｒの容積を増やすようにしてもよい。また、図示はしないが、反応領域Ｒには、走査電極Ｃ群を反応領域Ｒの深さ方向に複数列並べて配置してもよい。
【００３８】
ここで、図３は、前記検出部１ａ（又は１'ａでもよい。）において、対向電極Ａ−Ｂ間に電圧が印加され、かつ第２対向電極Ｇ−Ｃｘ間及びＧ−Ｃｙ間に電圧が印加されて、走査電極Ｃｘ、Ｃｙ付近に不均一電界Ｌ２が形成された状態を表している。この図３では、反応領域Ｒに対して標的ヌクレオチド鎖Ｙが既に添加された状態が示されており、対向電極Ａ−Ｂ間に形成された電界（Ｌ１）は、省略されて表されている。
【００３９】
図３に示すように、対向電極Ａ、Ｂによる均一電界の作用で伸長された検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、近在する走査電極Ｃ１−Ｃ２，Ｃ２−Ｃ３・・・Ｃｘ−Ｃｙ・・・の間に向けて誘電泳動によって駆動され、各電極Ｄの端部ｄ−ｄ間に橋架けされた状態で固定される。
【００４０】
図３中における符号Ｘ'は、隣り合う走査電極Ｃ間に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖を示している（他の図面でも同様）。なお、この図３は、スイッチＳｘ、Ｓｙがオンされ、電極ＧとＣｘ−Ｃｙ間に不均一電界Ｌ２が形成されている段階を示している。
【００４１】
ここで、反応領域Ｒに後添加されてきた標的ヌクレオチド鎖Ｙは、対向電極Ａ，Ｂによって形成された均一電界の作用を受けて、検出用ヌクレオチド鎖Ｘと同様に伸長される。この伸長された標的ヌクレオチド鎖Ｙ（の相補配列部分）は、電極Ｃ間に固定化された状態の（伸長された）検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に引き寄せられると、立体障害の影響もなく、効率の良いハイブリダイゼーションが進行する。
【００４２】
＜第２実施形態＞
次に、図４は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第２実施形態（符号１ｂ）の要部構成を表している。
【００４３】
この検出部１ｂは、上記した第１実施形態である検出部１ａ（１'ａ）と異なり、各走査電極群Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚに対向する電極（図１，図３中の符号Ｇに相当する電極）が設けられていない。隣り合う走査電極間Ｃ１−Ｃ２，Ｃ２−Ｃ３，・・・Ｃｘ−Ｃｙ，・・・に対しては、図示された所定のスイッチＳ群のオン／オフ手順に基づき、図示された電源Ｖ３から電圧が順次印加される構成となっている。
【００４４】
この図４では、対向電極Ａ−Ｂ、走査電極Ｃｘ−Ｃｙに電圧が印加され、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間に不均一電界Ｌ2が形成され、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間に固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に向けて標的ヌクレオチド鎖Ｙが引き付けられている状態（矢印部分参照）が例示されている。
【００４５】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第３実施形態（符号１ｃ）の構成を表している。
【００４６】
図５で表された検出部１ｃは、対向電極Ａ，Ｂの間の領域に、電源Ｖ３によって印加される走査電極Ｃ群と電源Ｖ４によって印加される走査電極Ｄ群とを対向するように配置させている。具体的には、並んで配列された走査電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚに対して、それぞれ対向するように走査電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚが配設されている。
【００４７】
この図５では、対向電極Ａ−Ｂ、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ、Ｄｘ−Ｄｙに印加され、標的ヌクレオチド鎖Ｙが、不均一電界Ｌ2の作用によって、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間、Ｄｘ−Ｄｙ間にそれぞれ固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に引き付けられている状態（矢印部分参照）が例示されている。
【００４８】
＜第４実施形態＞
続いて、図６は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第４実施形態（符号１ｄ）の要部構成を表している。
【００４９】
この検出部１ｄは、第３実施形態である検出部１ｃと同様に、並設された走査電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚに対して、それぞれ対向するように走査電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚが配設されている。走査電極Ｃ群とＤ群は、共通の電源Ｖ５によって印加される構成を備えている。
【００５０】
この図６では、対向電極Ａ−Ｂ、走査電極Ｃｘ−Ｄｘ,Ｃｙ−とＤｙにそれぞれ印加され、不均一電界Ｌ２の作用によって、標的ヌクレオチド鎖Ｙが固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に引き付けられている状態（矢印部分参照）が例示されている。
【００５１】
続いて、電圧印加操作例を図７、図８について説明する。なお、図７は、検出部１ａに対応する電圧印加操作例（３例）、図８は、検出部１ｂに対応する電圧印加操作例（３例）をそれぞれ表している。
【００５２】
図１の検出部１ａを例に説明すると、図７（Ａ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極を順番にオンしていくときに（Ｇ−Ｃ１・Ｃ２→Ｇ−Ｃ２・Ｃ３→・・・）、常時印加オンとしてもよい。
【００５３】
また、図７（Ｂ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極を順番にオンするたびにオフするようにしてもよい。
【００５４】
更に、図７（Ｃ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極に印加するときはオフするようにしてもよい。これらの電圧印加操作を繰り返すことによって、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは走査電極に確実に固定できる。
【００５５】
図４の検出部１ｂを例に説明すると、図８（Ａ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極を順番にオンしていくときに（Ｃ１−Ｃ２→Ｃ２−Ｃ３→・・・）、常時印加オンとしてもよい。
【００５６】
また、図８（Ｂ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極を順番にオンするたびにオフするようにしてもよい。
【００５７】
更に、図８（Ｃ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極に印加するときはオフ状態にしてもよい。これらの電圧印加操作を繰り返すことによって、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは走査電極に確実に固定できる。なお、既述した検出部１ｃ、検出部１ｄについても、上記同様の電圧印加操作を実施できる。
【００５８】
なお、図７（Ｂ）、（Ｃ）、図８（Ｂ）、（Ｃ）の場合のように、対向電極Ａ−Ｂ間に対する電圧をオン／オフして断続的に印加すると、固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に対して、反応領域Ｒ中の標的ヌクレオチド鎖Ｙを段階的に接近させたり、あるいは標的ヌクレオチド鎖Ｙを前後に移動させたり、更には、反応のタイミングを調整したりすることができるという利点がある。
【００５９】
また、対向電極Ａ−Ｂ間に対する電圧の印加をオフにすることによって、直鎖状の標的ヌクレオチド鎖Ｙと直鎖状の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'との間の相補鎖形成反応、即ちハイブリダイゼーションを、専らブラウン運動に委ねて進行させることができる。
【００６０】
以上の電圧印加操作により、直鎖状に伸長されて走査電極Ｄ群等に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'とこれと同様に直鎖状に伸長された標的ヌクレオチド鎖Ｙの相補性のある塩基間の水素結合の形成は、立体障害が少なくなり、効率良く進行することになる。
【００６１】
即ち、検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と前記標的ヌクレオチド鎖Ｙとのハイブリダイゼーション反応が効率良く進行するという結果が得られる。この結果、ハイブリダイゼーションの反応時間が短縮されるとともに、擬陽性又は偽陰性を示す確率も減少するという好ましい結果が得られる。
【００６２】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第５実施形態（符号１ｅ）の要部構成を表している。
【００６３】
符号１ｅで示された検出部には、反応領域Ｒが設けられており、この反応領域Ｒには、符号Ｇで示される共通電極と、この共通電極Ｇとそれぞれ平行に配置された走査電極群Ｃ（Ｃ１〜Ｃｚ）と、が配設されている。
【００６４】
共通電極Ｇは、電源Ｖ１に接続されており、一列に配置された走査電極群Ｃの各電極Ｃ１〜Ｃｚは、スイッチＳ１〜Ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に接続される構成となっている。図９は、スイッチＳｙがオンにされ、電極Ｇ−Ｃｙ間に電圧が印加され、走査電極Ｃｙの端部周辺に不均一電界Ｌ２が形成されている状態（段階）を示している。
【００６５】
共通電極Ｇと走査電極群Ｃを構成する各電極Ｃ１〜Ｃｚとの間に、スイッチＳ１〜Ｓｚを切り替えて、高周波電圧を順番に印加していくと、電極Ｇと各電極Ｃ１〜Ｃｚの間の反応領域Ｒには、不均一電界Ｌ２が形成される。
【００６６】
前記電界の作用によって、前記反応領域Ｒ中にランダムコイル状等の形態で分散して存在している検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、前記電界に沿った方向に伸長し、直鎖状とされる。このヌクレオチド鎖の伸長作用と同時に、電圧が印加された各電極Ｃ１〜Ｃｚの端部Ｅ周辺に形成された不均一電界Ｌ２により、前記反応領域Ｒにおいて伸長状態とされた検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、各電極Ｃ１〜Ｃｚの各端部Ｅに向けて誘電泳動され、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、各電極間（Ｃ１−Ｃ２，Ｃ２−Ｃ３，・・・Ｃｙ−Ｃｚ）に橋架けされるように固定される。
【００６７】
より具体的には、反応領域Ｒにおいて伸長状態とされた検出用ヌクレオチド鎖Ｘの一端部は、不均一電界Ｌ２による誘電泳動により電極Ｃ１の端部Ｅ１に引き寄せられて接着し、続いて、該ヌクレオチド鎖Ｘの残りの他端部は、次に電圧印加される隣の電極Ｃ２の端部Ｅ２に引き寄せられて接着固定される。このようにして、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、各電極間（Ｃ１−Ｃ２，Ｃ２−Ｃ３，・・・Ｃｙ−Ｃｚ）に橋架けされるように固定されることになる。なお、図９中の符号Ｘ'は、電極端部に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖を表している。
【００６８】
＜第６実施形態＞
続いて、図１０は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第６実施形態（符号１ｆ）の要部構成を表す図である。
【００６９】
検出部１ｆには、上記検出部１ｅと同様に、反応領域Ｒに共通電極Ｇが設けられている。この検出部１ｆには、２列の走査電極Ｃ群，Ｄが配設されており、走査電極Ｃ群を構成する各電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・Ｃｘ，Ｃｙ・・Ｃｚの各電極端部Ｅは、走査電極Ｄ群を構成する各電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・Ｄｘ，Ｄｙ・・Ｄｚの各電極端部ｅとそれぞれ対向するように配置されている。
【００７０】
ここで、走査電極Ｃ群の各電極Ｃ１〜Ｃｚは、スイッチＳ１〜Ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に導通され、走査電極Ｄ群の各電極Ｄ１〜Ｄｚは、スイッチｓ１〜ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に導通される構成となっている。即ち、スイッチＳ１及びｓ１をオンすると、共通電極Ｇ−Ｃ１，Ｄ１間に電圧が印加され、スイッチＳ２及びｓ２をオンすると、共通電極Ｇ−Ｃ２，Ｄ２間に電圧が印加される。なお、図２は、スイッチＳｙ、ｓｙがオンにされ、電極Ｇ−Ｃｙ，Ｄｙ間に電圧が印加された状態を示している。
【００７１】
＜第７実施形態＞
続いて、図１１は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第７実施形態（符号１ｇ）の要部構成を表す図である。
【００７２】
図３に示された検出部１ｇには、上記検出部１ｅ，１ｆと同様に、反応領域Ｒに共通電極Ｇが設けられているとともに、２列の走査電極Ｄ群，Ｆ群が配設されている。走査電極Ｄ群を構成する各電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・Ｄｘ，Ｄｙ・・Ｄｚの各電極端部Ｅは、走査電極Ｆ群を構成する各電極Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・Ｆｘ，Ｆｙ・・Ｆｚの各電極端部ｅとそれぞれ対向するように配置されている。
【００７３】
走査電極Ｄ群の各電極Ｄ１〜Ｄｚは、スイッチＳ１〜Ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に導通され、走査電極Ｆ群の各電極Ｆ１〜Ｆｚは、スイッチｓ１〜ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に導通される構成となっている。即ち、スイッチＳ１及びｓ１をオンすると、共通電極Ｇ−Ｄ１，Ｆ１間に電圧が印加され、スイッチｓ２及びＳ２をオンすると、共通電極Ｇ−Ｄ２，Ｆ２間に電圧が印加される。なお、図１１は、スイッチＳｙ、ｓｙがオンにされ、電極Ｇ−Ｄｙ，Ｆｙ間に電圧が印加された状態を示している。
【００７４】
ここで、図１１の第７実施形態においては、各電極Ｄ１とＦ１，Ｄ２とＦ２，Ｄ３とＦ３・・・ＤｚとＦｚの間の距離Ｈが徐々に長くなるように構成されている。この走査電極Ｄ群、Ｆ群を構成する各対向電極間の距離Ｈを徐々に長くし、電極間の反応場が徐々に拡大する構成を採用したことによって、反応領域Ｒにおいて、電圧印加された電極（の端部）に向けて誘電泳動する検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、隣接する電極（電圧が印加されていない電極）によって物理的に邪魔されることなく、自由に移動できるようになるという望ましい効果が得られる。なお、標的ヌクレオチド鎖Ｙの誘電泳動の際にも同様の効果が得られる。
【００７５】
次に、図１２（Ａ）は、図９中のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図であり、図１２（Ｂ）は、検出部１ｅの変形形態（符号１'ｅ）を表すＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【００７６】
図１２に示されているように、検出部１ｅ、１'ｅは、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレン等の合成樹脂で形成された基板Ｍ１，Ｍ２の間の狭小な間隙に配設されており、検出部１ｅでは、共通電極Ｇ，走査電極群Ｃの厚みと反応領域Ｒの深さ（又は幅）が一致した構成が採用されている。
【００７７】
場合によっては、図１２（Ｂ）の検出部１'ｅのように、誘電体Ｕによって共通電極Ｇ，走査電極群Ｃを挟持させる構成も採用できる。これにより基板Ｍ１，Ｍ２の間隔を広げ、反応領域Ｒの容積を増やすことができる。なお、図示はしないが、反応領域Ｒには、走査電極Ｃ群を反応領域Ｒの深さ方向に複数列並べて配置してもよい（検出部１ｆ、１ｇにおいても同様）。
【００７８】
上記構成の検出部１ｅ〜１ｇでは、反応領域Ｒに添加された標的ヌクレオチド鎖Ｙは、電極Ｇ−Ｃ（Ｃ１〜Ｃｚ）、Ｇ−Ｄ（Ｄ１〜Ｄｚ）、Ｇ−Ｆ（Ｆ１〜Ｆｚ）のそれぞれの間に形成された不均一電界Ｌ２の作用を受けて、検出用ヌクレオチド鎖Ｘと同様に電界の作用で伸長されながら、走査電極Ｃ群、Ｄ群、Ｆ群に固定化された状態の（伸長された）検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に引き寄せられ、立体障害の影響もなく、効率の良いハイブリダイゼーションが進行する。
【００７９】
なお、図９は、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間に固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と伸長作用を受けた標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間でハイブリダイゼーションが進行する様子、図１０は、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間並びにＤｘ−Ｄｙ間に固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と伸長作用を受けた標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間でハイブリダイゼーションが進行する様子、図１１は、走査電極Ｄｘ−Ｄｙ間並びにＦｘ−Ｆｙ間に固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と伸長作用を受けた標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間でハイブリダイゼーションが進行する様子を、それぞれ模式的に示していることに言及しておく。
【００８０】
続いて、電圧印加操作例を図１３に基づいて説明する。なお、図１３（Ａ）は、検出部１ｅに対応する電圧印加操作例、図１３（Ｂ）は、検出部１ｆに対応する電圧印加操作例、図１３（Ｃ）は、検出部１ｇに対応する電圧印加操作例をそれぞれ表している。
【００８１】
図９の検出部１ｅでは、図１３（Ａ）に示すように、電極Ｇ−Ｃ１、電極Ｇ−Ｃ２・・・間に、順番に電圧を印加していき、図１０の検出部１ｆでは、図１３（Ｂ）に示すように、電極Ｇ−Ｃ１・Ｄ１、電極Ｇ−Ｃ２・Ｄ２・・・間に、順番に電圧を印加していき、図１１の検出部１ｇでは、図１３（Ｃ）に示すように、電極Ｇ−Ｄ１・Ｆ１、電極Ｇ−Ｄ２・Ｆ２・・・間に、順番に電圧を印加していく。なお、それぞれの電圧印加時間は適宜決定できる。
【００８２】
また、上記順番の一連の電圧印加操作を必要に応じて複数回繰り返してもよい。一連の電圧印加操作を繰り返すことによって、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは走査電極により確実に固定できるという効果が得られる。
【００８３】
更に、図１４に示すように、各検出部１ｅ〜１ｇにおける各電極間の電圧印加の際に、電圧のオン／オフを所望の回数だけ繰り返して、断続的に電圧を印加することによって、検出用ヌクレオチド鎖Ｘの固定のタイミングを調整したり、あるいは既に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に対して、反応領域Ｒ中の標的ヌクレオチド鎖Ｙを段階的に接近させたり、または標的ヌクレオチド鎖Ｙを前後に移動させたり、更には、反応のタイミングを調整したりすることが可能となる。
【００８４】
また、各電極間における電圧印加の際に、電圧オフとなる時間Ｔ（図１４参照）を確保することによって、直鎖状の標的ヌクレオチド鎖Ｙと直鎖状の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'との間の相補鎖形成反応、即ちハイブリダイゼーションを、専らブラウン運動に委ねて進行させることができる。
【００８５】
以上の電圧印加操作により、直鎖状に伸長された状態で、検出部１ｅ〜１ｇの走査電極Ｃ群、Ｄ群、Ｆ群に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と該検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と同様に直鎖状に伸長された標的ヌクレオチド鎖Ｙとの相補性のある塩基間の水素結合の形成は、立体障害の問題もなく、効率良く進行する。即ち、検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と前記標的ヌクレオチド鎖Ｙとのハイブリダイゼーション反応が効率良く進行するという結果が得られる。この結果、ハイブリダイゼーションの反応時間が短縮されるとともに、擬陽性又は偽陰性を示す確率も減少するという好ましい結果が得られる。
【００８６】
＜第８実施形態＞
図１５は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第８実施形態（符号１ｈ）の要部構成を表す図である。
【００８７】
検出部１ｈは、検出用ヌクレオチド鎖Ｘと該検出用ヌクレオチド鎖Ｘと相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域Ｒを備える。そして、この反応領域Ｒに配列された第１走査電極Ｃ群と、前記第１走査電極Ｃ群と各電極の端部同士が対向するように配列された第２走査電極Ｄ群と、を備える。
【００８８】
前記第１走査通電極Ｃ群の隣り合う電極間並びに前記第２走査電極Ｄ群の隣り合う電極間に、それぞれ電圧を順次印加していくことによって電界を形成し、検出用ヌクレオチド鎖を前記電界によって伸長させながら印加走査電極へ向けて誘電泳動し、伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’を走査電極間に橋架けするように固定することができる。
【００８９】
なお、図１５は、電源Ｖ４によって走査電極Ｃｘ−Ｃｙに電圧が印加され、電源Ｖ５により走査電極Ｄｘ−Ｄｙに電圧が印加されて、不均一電界Ｌ２が形成されている状態を表している。
【００９０】
＜第９実施形態＞
図１６、図１７は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第９実施形態（符号１ｉ）の要部構成を表す図である。
【００９１】
検出部１ｉには、まず、反応領域Ｒが設けられ、この反応領域Ｒには、対向電極Ｇ、Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ）が配置されており、図示された電源Ｖ１及びＶ２に接続可能な状態に構成されている。
【００９２】
この検出部１ｉにおいては、電極Ｇに１つの矩形状電極が採用されており、一方の電極Ｃ群は、所定間隔を隔てて電極Ｇに対向配置された走査電極とされている。スイッチＳおよびＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・Ｓｘ、Ｓｙ、ＳｚおよびスイッチＷ１、Ｗ２、Ｗ３、・・・Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを順次オン／オフすることによって、電極Ｇと電極Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ間に次々に電圧が印加される構成となっている。
【００９３】
更に、走査電極Ｃ群は、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・Ｓｘ、Ｓｙ、ＳｚおよびスイッチＷ１、Ｗ２、Ｗ３、・・・Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを順次オン／オフすることによって、隣り合う一対の走査電極Ｃ間に次々に電圧が印加されていく構成となっている。電極Ｇと走査電極Ｃ群間の導通状態においては、走査電極Ｃ群の端部に不均一電界Ｌ２が形成され（図１６参照）、走査電極Ｃ群を構成する走査電極間（例えば、Ｃ１とＣ２の間）の導通状態においては、各走査電極端部に不均一電界Ｌ２が形成される（図１７参照）。
【００９４】
図１６、図１７で示された第９実施形態では、選択された一つの前記走査電極（例えば、図１６に示すようにＣ１）に、伸長された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’の一端を固定させる手順と、該手順に続いて、隣の走査電極（例えば、Ｃ２）に前記検出用ヌクレオチド鎖の他端を固定させることによって、隣り合う走査電極間（例えば、Ｃ１−Ｃ２）に前記検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’を架橋するように固定する手順と、を行い、この架橋固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’に（伸長された）標的ヌクレオチド鎖をハイブリダイゼーションさせる方法を実施できる。この方法は、走査電極群とこれらに対向する共通電極Ｇを備える任意の構成によって実施できる。
【００９５】
次に、図１８（Ａ）は、図１６、図１７中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）で示された検出部１ｉの変形形態（符号１'ｉ）を示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【００９６】
図１８（Ａ）で示されているように、検出部１ｉ、１'ｉは、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレン等の合成樹脂で形成された基板Ｍ１、Ｍ２の間の狭小な間隙に設けられている。検出部１ｉでは、電極Ｃ等の厚みと反応領域Rの深さ（又は幅）が一致している。
【００９７】
場合によっては、図１８（Ｂ）に示される検出部１'ｉのように、誘電体Ｕによって各電極Ｃ群を挟持させた構成とし、これにより基板Ｍ１、Ｍ２の間隔を広げ、反応領域Rの容量を増やすようにしてもよい。また、図示はしないが、反応領域Ｒには、走査電極Ｃ群を複数列並べて配置しても良い。
【００９８】
ここで、図１６は、前記検出部１ｉ（又は1'ｉ）において、図示されたスイッチＳおよびＳ１をオンにし、電源Ｖ１によって対向電極Ｇ−Ｃ１間に高周波電圧を印加した状態を表している。
【００９９】
電極Ｇ−Ｃ１間に高周波電圧が印加されると前記反応領域Ｒには、不均一電界Ｌ２が形成される。その不均一電界Ｌ２の作用によって、前記反応領域Ｒ中にランダムに分散して存在している検出用ヌクレオチド鎖Ｘを、前記不均一電界Ｌ２に沿った方向に伸長させ、直鎖状とすることができる。さらに、不均一電界Ｌ２中で前記検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、誘電泳動によって駆動され、電界強度の強い電極Ｃ１の端部に伸長した状態でその一端が固定される。
【０１００】
次にスイッチＳをオフにすることにより、電極Ｇ−Ｃ１間に印加した高周波電圧を切る。それと同時あるいはその後に、スイッチＳ２及びＷ２〜Ｗｚをオンにすることにより、電源Ｖ２によって電極Ｃ１−Ｃ２間に高周波電圧を印加する。前記Ｃ１に一端が固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’の固定されていない他端が、電極Ｃ１−Ｃ２間に生じた不均一電界の電気力線に沿った方向に移動し、電界強度の大きい電極Ｃ２の端部に固定される。
【０１０１】
ついで、スイッチＳ２，Ｗ１をオン、Ｓ１，Ｗ２をオフにし、同様に検出用ヌクレオチド鎖Ｘの一端を走査電極Ｃ２端部に固定した後、スイッチＳ，Ｗ２をオフ、スイッチＳ３およびＷ１およびＷ３〜Ｗｚをオンにし、走査電極Ｃ２−Ｃ３間に、伸長状態にある検出用ヌクレオチドＸ’を固定させる。
【０１０２】
以上のように、順次電極間に印加される電圧を走査していくことにより、走査電極Ｂ群の各電極端部間に検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’を固定させることができる。図１７には、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間に検出用ヌクレオチドＸ’が橋渡し固定されている状態が示されている。
【０１０３】
また、図示はしないが、電極Ｇ−Ｃ群に一度に高周波電圧を印加し、検出用ヌクレオチド鎖を走査電極Ｃ群の各端部に伸長配列させた後、走査電極Ｃ群の隣接する電極間への電界印加を走査することによって、前記検出用ヌクレオチドＸ’を走査電極Ｃ群の各電極間に橋渡し固定させても良い。
【０１０４】
ここで、反応領域Ｒに後に添加されてきた標的ヌクレオチド鎖は、共通電極Ｇ、Ｃ群により形成された不均一電界の作用を受けて、検出用ヌクレオチド鎖Ｘと同様に伸長され、走査電極Ｂ群の端部に誘電泳動により引き寄せられる。この走査電極Ｂ群に引き寄せられた標的ヌクレオチド鎖は、走査電極Ｂ群の各端部に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’と、立体障害の影響もなく、効率の良いハイブリダイゼーションが進行する。
【０１０５】
なお、前記標的ヌクレオチド鎖を電極Ｂ群へと誘電泳動させるために、共通電極Ｇ−Ｃ１間〜Ｇ−Ｃｘ間のように印加する電界を順次走査しても良いし、複数の電極Ｃ群を同電位にして一度に電極Ｇ−Ｃ間に電界を印加してもよい。
【０１０６】
図１９は、以上説明した全ての走査電極の中で、走査電極Ｃｘ〜Ｃｙを代表例として、走査電極の端部Ｅの代表的な実施例を表す（他の走査電極Ｄ、Ｆも同様）。図１９（Ａ）は、端部Ｅａが矩形状の走査電極、図１９（Ｂ）は端部Ｅｂが三角形状の走査電極、図１９（Ｃ）は端部Ｅｃが円弧状の走査電極をそれぞれ表している。電気力線を集中させて不均一電界Ｌ２を形成し易く、かつ検出用ヌクレオチド鎖Ｘを固定し易い形状でもあることから、端部Ｅｃが円弧状の走査電極が特に好適と考えられる。
【０１０７】
なお、走査電極端部Ｅ（Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ）の表面は、検出用ヌクレオチド鎖Ｘの末端がカップリング反応等の反応によって固定されるように表面処理してもよい。一例を挙げれば、ストレプトアビジンによって表面処理された検出表面の場合には、ビオチン化されたヌクレオチド鎖末端の固定化に適している。
【０１０８】
なお、ハイブリダイゼーションの検出は、慣用の方法によって実施でき、例えば、標的ヌクレオチド鎖Ｙに標識された蛍光色素や二重鎖ヌクレオチドの塩基間に特異的に結合するＰＯＰＯ−１やＴＯＴＯ−３等の蛍光インターカレータに励起光を照射し、得られる蛍光を慣用のディテクタを用いて検出できる。
【０１０９】
より具体的には、レーザー光（例えば、青色レーザー光）を照射して反応領域Ｒを励起し、蛍光強度の大きさを検出器（図示せず。）によって検出し、検出用ヌクレオチド鎖Ｘ‘と標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間のハイブリダイゼーションの状態を判断する。最後に、各反応領域Ｒに対する蛍光強度をＡ／Ｄ変換し、結合反応割合をコンピュータの画面に分布表示することによって、視覚化すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明に係るハイブリダイゼーション検出部（１ａ）及びセンサーチップの要部構成を表す図。
【図２】（Ａ）図１に表された検出部（１ａ）のＩ−Ｉ線矢視断面図。 （Ｂ）（Ａ）図で示された検出部（１ａ）の変形形態（１'ａ）を表すＩ−Ｉ線矢視断面図。
【図３】検出部１ａ（又は１'ａ）において、対向電極Ａ−Ｂ間に電圧が印加され、かつ第２対向電極Ｇ−Ｃｘ間及びＧ−Ｃｙ間に電圧が印加されて、走査電極Ｃｘ、Ｃｙ付近に不均一電界Ｌ２が形成された状態を表す図。
【図４】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第２実施形態（符号１ｂ）の要部構成を表す図。
【図５】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第３実施形態（符号１ｃ）の要部構成を表す図。
【図６】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第４実施形態（符号１ｄ）の要部構成を表す図。
【図７】検出部（１ａ）の対する電圧印加操作（３例）を表す図。
【図８】検出部（１ｂ）に対応する電圧印加操作例（３例）を表す図。
【図９】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第５実施形態（符号１ｅ）の要部構成を表す図。
【図１０】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第６実施形態（符号１ｆ）の要部構成を表す図。
【図１１】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第７実施形態（符号１ｇ）の要部構成を表す図。
【図１２】（Ａ）図９中のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図。 （Ｂ）検出部（１ｅ）の変形形態（符号１'ｅ）を表すＩＩ−ＩＩ線矢視断面図。
【図１３】（Ａ）検出部（１ｅ）に対応する電圧印加操作例を表す図。 （Ｂ）検出部（１ｆ）に対応する電圧印加操作例を表す図。 （Ｃ）検出部（１ｇ）に対応する電圧印加操作例を表す図。
【図１４】他の電圧印加操作例を表す図。
【図１５】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第８実施形態（符号１ｈ）の要部構成を表す図。
【図１６】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第９実施形態（符号１ｉ）の要部構成を表す図。
【図１７】同第９実施形態（符号１ｉ）の要部構成を表す図。
【図１８】（Ａ）図１６、図１７中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図。 （Ｂ）前図（Ａ）で示された検出部１ｉの変形形態（符号１'ｉ）を示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図。
【図１９】（Ａ）走査電極の矩形状端部（Ｅａ）を表す図。 （Ｂ）走査電極の三角形状端部（Ｅｂ）を表す図。 （Ｃ）走査電極の円弧状端部（Ｅｃ）を表す図。
【符号の説明】
【０１１１】
１（１ａ〜１ｉ） ハイブリダイゼーション検出部
Ａ，Ｂ 対向電極
Ｃ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ） 走査電極（群）
Ｄ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ） 走査電極（群）
Ｆ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ） 走査電極（群）
Ｅ，ｅ 電極端部
Ｇ 共通電極
Ｒ 反応領域
Ｓ，ｓ，Ｗ スイッチ
Ｖ 電源
Ｘ 検出用ヌクレオチド鎖
Ｘ'固定化された検出用ヌクレオチド鎖
Ｙ 標的ヌクレオチド鎖
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡチップ等のセンサーチップに好適に利用できるハイブリダイゼーション検出部に係わる技術に関する。より詳細には、ハイブリダイゼーションの場を提供する反応領域において、伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖を所定電極部位に整列固定させることによって、ハイブリダイゼーション効率の向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の主たる従来技術を以下説明する。現在、マイクロアレイ技術によって所定のＤＮＡが微細配列された、いわゆるＤＮＡチップ又はＤＮＡマイクロアレイ（以下、「ＤＮＡチップ」と総称。）と呼ばれるバイオアッセイ用の集積基板が、遺伝子の変異解析、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用されており、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の分野において広範囲に活用され始めている。
【０００３】
このＤＮＡチップは、ガラス基板やシリコン基板上に多種・多数のＤＮＡオリゴ鎖やｃＤＮＡ（complementary DNA）等が集積されていることから、ハイブリダイゼーション等の分子間相互反応の網羅的解析が可能となる点が特徴とされている。
【０００４】
ＤＮＡチップによる解析手法の一例を簡潔に説明すれば、ガラス基板やシリコン基板上に固相化されたＤＮＡプローブに対して、細胞、組織等から抽出したｍＲＮＡを逆転写ＰＣＲ反応等によって蛍光プローブｄＮＴＰを組み込みながらＰＣＲ増幅し、前記基板上においてハイブリダイゼーションを行い、所定の検出器で蛍光測定を行うという手法である。
【０００５】
ここで、ＤＮＡチップは二つのタイプに分類できる。第１のタイプは、半導体露光技術を応用したフォトリソグラフィーの技術を用いて、所定の基板上に直接オリゴヌクレオチドを合成していくものであり、アフィメトリクス社（Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ社）によるものが代表的である（例えば、特許文献１参照）。この種のチップは、集積度は高いが、基板上でのＤＮＡ合成には限界があって、数十塩基程度の長さである。
【０００６】
第２のタイプは、「スタンフォード方式」とも称されるもので、先割れピンを用いて、予め用意されたＤＮＡを基板上に分注・固相化していくことによって作製されるものである（例えば、特許文献２参照）。この種のチップは、集積度は前者に比べて低いが、１ｋｂ程度のＤＮＡ断片を固相化できるという利点がある。
【特許文献１】特表平４−５０５７６３号公報
【特許文献２】特表平１０−５０３８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来のＤＮＡチップ技術では、検出表面部位（スポット部位）に固定化されたＤＮＡプローブ等の検出用ヌクレオチド鎖は、ブラウン運動の作用でランダムコイル状に絡まったり、丸まったり等しており、また、検出表面においてその集積密度に偏りがあった。
【０００８】
このため、標的ヌクレオチド鎖とのハイブリダイゼーションの際には立体障害が発生するので、ハイブリダイゼーションの効率が悪く、反応にも長時間を要し、更には、擬陽性又は偽陰性を示してしまう可能性もあるという技術的課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、検出表面部位においてハイブリダイゼーションの場を提供する反応領域において、伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖を整列固定させるように工夫することによって、ハイブリダイゼーション効率の向上を図ることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記技術的課題を解決するために、本発明においては、検出用ヌクレオチド鎖と該検出用ヌクレオチド鎖と相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖との間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域が、前記検出用ヌクレオチド鎖を電界によって伸長させ、誘電泳動の作用により前記反応領域に配列された走査電極部位に固定できる構成とされた「ハイブリダイゼーション検出部」及び該検出部を備える「センサーチップ」を提供するとともに、これらを用いて実施できる「ハイブリダイゼーション方法」を提供する。
【００１１】
本発明では、前記反応領域に形成された電界によって検出用ヌクレオチド鎖を伸長させることができ、加えて、反応領域内に配列された走査電極の端部周辺領域に、局所的に不均一電界（電気力線が一部に集中する電界）を形成し、これにより、前記反応領域に存在する伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖を走査電極の端部に向けて誘電泳動して、伸長状態とされた検出用ヌクレオチド鎖を、走査電極を構成する電極間に橋架けするように固定させていくことができるという作用・効果を得ることができる。
【００１２】
ヌクレオチド鎖を伸長させるための電界を形成するための電極（対向電極、共通電極を含む。）並びに伸長状態とされた検出用ヌクレオチド鎖を固定するための走査電極の構成は、前記効果が得られる範囲内で適宜決定できる。電極が適当数設けられた走査電極においては、チップ所定箇所に設けられたスイッチを切り替えていくことで、電圧が印加される電極を順番に選択し、印加電極（印加状態にある電極）に近在する（伸長状態の）検出用ヌクレオチド鎖を、誘電泳動の作用によって電極側に引き付け、隣り合う走査電極の各端部間に橋架け状態となるように次々に固定させていくことが可能なる。
【００１３】
この手段又は方法により、反応領域に滴下されて分散し、ブラウン運動によってランダムコイル状に絡み合った形態となっている（ハイブリダイゼーションには適さない形態の）検出用ヌクレオチド鎖を、伸長させてハイブリダイゼーションし易い直鎖状の形態に調整し、更に、検出用ヌクレオチド鎖を伸長状態のままで走査電極部位に整列固定させていくことによって、反応領域における検出用ヌクレオチド鎖の密度を平均化できる。
【００１４】
反応領域内に整列固定された検出用ヌクレオチド鎖に対し、後添加されてくる標的ヌクレオチド鎖も同様の手段で伸長させて走査電極部位に引き付け、ハイブリダイゼーションさせることができる。伸長されたヌクレオチド鎖同士は、それぞれ塩基同士が重層することが無くなる結果、反応時の立体障害がなくなり、ハイブリダイゼーション反応が円滑に行われるようになる。
【００１５】
なお、ヌクレオチド鎖の伸長は、１ＭＶ／ｍ程度の高周波電界を印加すると、ヌクレオチド鎖（リン酸イオン等を備えるヌクレオチド鎖の陰電荷とイオン化した水素原子の陽電荷で構成される多数の分極ベクトルからなるヌクレオチド鎖）に誘電分極が生じ、その結果、ヌクレオチド分子が電界と平行に直線状に引き伸ばされるという原理に基づいている。
【００１６】
本発明は、遺伝子の変異解析、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等において必須となるハイブリダイゼーションの検出を、効率良く実施できるハイブリダイゼーション検出部及び該検出部を備えるＤＮＡチップ等のセンサーチップを、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の関連産業界に提供するという技術的意義を有している。
【００１７】
ここで、本発明における主な技術用語の定義付けを行う。本願において「ヌクレオチド鎖」とは、プリンまたはピリミジン塩基と糖がグリコシド結合したヌクレオシドのリン酸エステルの重合体を意味し、ＤＮＡプローブを含むオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、プリンヌクレオチドとピリミジンヌクレオチオドが重合したＤＮＡ（全長あるいはその断片）、逆転写により得られるｃＤＮＡ（ｃＤＮＡプローブ）、ＲＮＡ、ポリアミドヌクレオチド誘導体（ＰＮＡ）等を広く含む。
【００１８】
「検出用ヌクレオチド鎖」は、前記検出表面に直接的に又は間接的に固定化されるヌクレオチド鎖であり、「標的ヌクレオチド鎖」は、前記検出用ヌクレオチド鎖と相補的な塩基配列を備えるヌクレオチド鎖であって、場合によっては、蛍光物質等により標識される。
【００１９】
「ハイブリダイゼーション」は、相補的な塩基配列構造を備えるヌクレオチド鎖間の相補鎖（二重鎖）形成反応を意味する。
【００２０】
「反応領域」は、液相中でのハイブリダイゼーション反応の場を提供できる試料溶液貯留領域である。この反応領域では、一本鎖ヌクレオチド間の相互反応、即ちハイブリダイゼーションに加え、検出用ヌクレオチド鎖から所望の二本鎖ヌクレオチドを形成し、該二本鎖ヌクレオチドとペプチド（又はタンパク質）の相互反応、酵素応答反応その他の分子間相互反応も行わせることができる。例えば、前記二本鎖ヌクレオチドを用いる場合は、転写因子であるホルモンレセプター等のレセプター分子と応答配列ＤＮＡ部分の結合等を分析することができる。
【００２１】
「立体障害（ｓｔｅｒｉｃ ｈｉｎｄｒａｎｃｅ）」は、分子内の反応中心等の近傍に嵩高い置換基の存在や反応分子の姿勢や立体構造（高次構造）によって、反応相手の分子の接近が困難になることによって、所望の反応（本願では、ハイブリダイゼーション）が起こりにくくなる現象を意味する。
【００２２】
「誘電泳動」は、電界が一様でない場において、分子が電界の強い方へ駆動する現象であり、交流電圧をかけた場合も、かけた電圧の極性の反転につれて分極の極性も反転するので、直流の場合と同様に駆動効果が得られる（監修・林 輝、「マイクロマシンと材料技術（シーエムシー発行）」、Ｐ３７〜Ｐ４６・第５章・細胞およびＤＮＡのマニピュレーション参照）。
【００２３】
「対向電極」は、電圧印加可能な一対の電極を意味する。「共通電極」は、複数の電極との間で電圧印加可能な電極を意味する。「走査電極」は、スイッチのオン／オフにより順次電圧印加可能な複数の電極が配列された電極群を意味する。
【００２４】
「センサーチップ」は、石英ガラスや合成樹脂等で形成された基板に物質間の相互反応作用を検出できる検出表面及び反応領域が設けられたものを意味し、代表例としてＤＮＡチップを挙げることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、ＤＮＡチップ等のセンサーチップ表面部位においてハイブリダイゼーションの場を提供する反応領域に、伸長状態に調整された検出用ヌクレオチド鎖を反応領域中（の走査電極間）に整列固定させることによって、ハイブリダイゼーション効率の向上、反応時間の短縮、偽陽性又は偽陰性の発生防止等を確実に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面に基づいて、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
まず、図１は、本発明に係るハイブリダイゼーション検出部（以下、「検出部」と略称する。）及びセンサーチップの第１実施形態（符号１ａ）の要部構成を表す図である。
【００２８】
第１実施形態である検出部１ａには、まず、反応領域Ｒが設けられている。この反応領域Ｒは、検出用ヌクレオチド鎖Ｘ又は標的ヌクレオチド鎖Ｙを含む試料溶液が添加される貯留領域であって、ハイブリダイゼーションの反応の場を提供する領域又は空間である。
【００２９】
この反応領域Ｒには、対向電極Ａ，Ｂが配置されている。この対向電極Ａ，Ｂは、好適には平行に配置され、ともに電源Ｖ１に接続されている。図示されたスイッチｓをオンにし、電源Ｖ１によって高周波電圧を印加すると、電極Ａ，Ｂ間の反応領域Ｒに、均一電界（電気力線が一部に集中しない電界）が形成される（図１中の符号Ｌ１で示す線を参照）。
【００３０】
前記対向電極Ａ，Ｂの電界の条件は、約１×１０６Ｖ／ｍ、約１ＭＨｚという条件が、好適である（Masao Washizu and Osamu Kurosawa：”Electrostatic Manipulation of DNA in Microfabricated Structures”，IEEE Transaction on Industrial Application Vol.26,No.26,p.1165-1172(1990)参照）。以下説明するすべての電界条件は、これと同様であるので説明を割愛する。
【００３１】
前記均一電界Ｌ１の作用によって、前記反応領域Ｒ中にランダムコイル状等の形態で分散して存在している検出用ヌクレオチド鎖Ｘを、前記均一電界Ｌ１に沿った方向に伸長させ、直鎖状とすることができる（原理については既述）。
【００３２】
続いて、対向電極Ａ，Ｂの間には、対向電極Ａ，Ｂと直交するように、第２の対向電極Ｇ，Ｃ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）が配置されており、それぞれ図示された電源Ｖ２に接続又は接続可能に構成されている。
【００３３】
検出部１ａにおいては、電極Ｇに一つの矩形状電極が採用され、一方の電極Ｃ群には、所定距離を隔てて、前記電極Ｇに対向するように各電極が配置された走査電極が採用されている。即ち、走査電極Ｃ群は、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３・・・Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを順次オン／オフすることによって、隣り合う一対の走査電極Ｄ間に次々に電圧が印加されていく構成を備える。導通状態では、各走査電極間（例えば、ＧとＣｘ，Ｃｙ間）の各領域に（特に走査電極Ｃの端部周辺に）、電気力線が集中する不均一電界Ｌ２が形成される（図３参照）。
【００３４】
なお、走査電極Ｃ群の各電極Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｚの配置間隔は、伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’を橋架けするように固定する目的から、前記検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’の分子長以下とする（以下、すべての実施形態において同様）。
【００３５】
次に、図２（Ａ）は、図１中のＩ−Ｉ線矢視断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）で示された検出部１ａの変形形態（符号１'ａ）を表すＩ−Ｉ線矢視断面図である。
【００３６】
図２（Ａ）で示されているように、検出部１ａとその変形形態１'ａは、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレン等の合成樹脂で形成された基板Ｍ１，Ｍ２の間の狭小な間隙に設けられている。検出部１ａでは、電極Ａ，Ｂ等の厚みと反応領域Ｒの深さ（又は幅）が一致している。
【００３７】
場合によっては、図２（Ｂ）に示される検出部１'ａのように、誘電体Ｕによって各電極Ａ，Ｂ等を挟持させた構成とし、これにより基板Ｍ１，Ｍ２の間隔を広げ、反応領域Ｒの容積を増やすようにしてもよい。また、図示はしないが、反応領域Ｒには、走査電極Ｃ群を反応領域Ｒの深さ方向に複数列並べて配置してもよい。
【００３８】
ここで、図３は、前記検出部１ａ（又は１'ａでもよい。）において、対向電極Ａ−Ｂ間に電圧が印加され、かつ第２対向電極Ｇ−Ｃｘ間及びＧ−Ｃｙ間に電圧が印加されて、走査電極Ｃｘ、Ｃｙ付近に不均一電界Ｌ２が形成された状態を表している。この図３では、反応領域Ｒに対して標的ヌクレオチド鎖Ｙが既に添加された状態が示されており、対向電極Ａ−Ｂ間に形成された電界（Ｌ１）は、省略されて表されている。
【００３９】
図３に示すように、対向電極Ａ、Ｂによる均一電界の作用で伸長された検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、近在する走査電極Ｃ１−Ｃ２，Ｃ２−Ｃ３・・・Ｃｘ−Ｃｙ・・・の間に向けて誘電泳動によって駆動され、各電極Ｄの端部ｄ−ｄ間に橋架けされた状態で固定される。
【００４０】
図３中における符号Ｘ'は、隣り合う走査電極Ｃ間に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖を示している（他の図面でも同様）。なお、この図３は、スイッチＳｘ、Ｓｙがオンされ、電極ＧとＣｘ−Ｃｙ間に不均一電界Ｌ２が形成されている段階を示している。
【００４１】
ここで、反応領域Ｒに後添加されてきた標的ヌクレオチド鎖Ｙは、対向電極Ａ，Ｂによって形成された均一電界の作用を受けて、検出用ヌクレオチド鎖Ｘと同様に伸長される。この伸長された標的ヌクレオチド鎖Ｙ（の相補配列部分）は、電極Ｃ間に固定化された状態の（伸長された）検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に引き寄せられると、立体障害の影響もなく、効率の良いハイブリダイゼーションが進行する。
【００４２】
＜第２実施形態＞
次に、図４は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第２実施形態（符号１ｂ）の要部構成を表している。
【００４３】
この検出部１ｂは、上記した第１実施形態である検出部１ａ（１'ａ）と異なり、各走査電極群Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚに対向する電極（図１，図３中の符号Ｇに相当する電極）が設けられていない。隣り合う走査電極間Ｃ１−Ｃ２，Ｃ２−Ｃ３，・・・Ｃｘ−Ｃｙ，・・・に対しては、図示された所定のスイッチＳ群のオン／オフ手順に基づき、図示された電源Ｖ３から電圧が順次印加される構成となっている。
【００４４】
この図４では、対向電極Ａ−Ｂ、走査電極Ｃｘ−Ｃｙに電圧が印加され、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間に不均一電界Ｌ2が形成され、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間に固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に向けて標的ヌクレオチド鎖Ｙが引き付けられている状態（矢印部分参照）が例示されている。
【００４５】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第３実施形態（符号１ｃ）の構成を表している。
【００４６】
図５で表された検出部１ｃは、対向電極Ａ，Ｂの間の領域に、電源Ｖ３によって印加される走査電極Ｃ群と電源Ｖ４によって印加される走査電極Ｄ群とを対向するように配置させている。具体的には、並んで配列された走査電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚに対して、それぞれ対向するように走査電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚが配設されている。
【００４７】
この図５では、対向電極Ａ−Ｂ、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ、Ｄｘ−Ｄｙに印加され、標的ヌクレオチド鎖Ｙが、不均一電界Ｌ2の作用によって、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間、Ｄｘ−Ｄｙ間にそれぞれ固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に引き付けられている状態（矢印部分参照）が例示されている。
【００４８】
＜第４実施形態＞
続いて、図６は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第４実施形態（符号１ｄ）の要部構成を表している。
【００４９】
この検出部１ｄは、第３実施形態である検出部１ｃと同様に、並設された走査電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚに対して、それぞれ対向するように走査電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚが配設されている。走査電極Ｃ群とＤ群は、共通の電源Ｖ５によって印加される構成を備えている。
【００５０】
この図６では、対向電極Ａ−Ｂ、走査電極Ｃｘ−Ｄｘ,Ｃｙ−とＤｙにそれぞれ印加され、不均一電界Ｌ２の作用によって、標的ヌクレオチド鎖Ｙが固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に引き付けられている状態（矢印部分参照）が例示されている。
【００５１】
続いて、電圧印加操作例を図７、図８について説明する。なお、図７は、検出部１ａに対応する電圧印加操作例（３例）、図８は、検出部１ｂに対応する電圧印加操作例（３例）をそれぞれ表している。
【００５２】
図１の検出部１ａを例に説明すると、図７（Ａ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極を順番にオンしていくときに（Ｇ−Ｃ１・Ｃ２→Ｇ−Ｃ２・Ｃ３→・・・）、常時印加オンとしてもよい。
【００５３】
また、図７（Ｂ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極を順番にオンするたびにオフするようにしてもよい。
【００５４】
更に、図７（Ｃ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極に印加するときはオフするようにしてもよい。これらの電圧印加操作を繰り返すことによって、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは走査電極に確実に固定できる。
【００５５】
図４の検出部１ｂを例に説明すると、図８（Ａ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極を順番にオンしていくときに（Ｃ１−Ｃ２→Ｃ２−Ｃ３→・・・）、常時印加オンとしてもよい。
【００５６】
また、図８（Ｂ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極を順番にオンするたびにオフするようにしてもよい。
【００５７】
更に、図８（Ｃ）に示すように、対向電極Ａ−Ｂ間に印加している電圧は、走査電極に印加するときはオフ状態にしてもよい。これらの電圧印加操作を繰り返すことによって、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは走査電極に確実に固定できる。なお、既述した検出部１ｃ、検出部１ｄについても、上記同様の電圧印加操作を実施できる。
【００５８】
なお、図７（Ｂ）、（Ｃ）、図８（Ｂ）、（Ｃ）の場合のように、対向電極Ａ−Ｂ間に対する電圧をオン／オフして断続的に印加すると、固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に対して、反応領域Ｒ中の標的ヌクレオチド鎖Ｙを段階的に接近させたり、あるいは標的ヌクレオチド鎖Ｙを前後に移動させたり、更には、反応のタイミングを調整したりすることができるという利点がある。
【００５９】
また、対向電極Ａ−Ｂ間に対する電圧の印加をオフにすることによって、直鎖状の標的ヌクレオチド鎖Ｙと直鎖状の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'との間の相補鎖形成反応、即ちハイブリダイゼーションを、専らブラウン運動に委ねて進行させることができる。
【００６０】
以上の電圧印加操作により、直鎖状に伸長されて走査電極Ｄ群等に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'とこれと同様に直鎖状に伸長された標的ヌクレオチド鎖Ｙの相補性のある塩基間の水素結合の形成は、立体障害が少なくなり、効率良く進行することになる。
【００６１】
即ち、検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と前記標的ヌクレオチド鎖Ｙとのハイブリダイゼーション反応が効率良く進行するという結果が得られる。この結果、ハイブリダイゼーションの反応時間が短縮されるとともに、擬陽性又は偽陰性を示す確率も減少するという好ましい結果が得られる。
【００６２】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第５実施形態（符号１ｅ）の要部構成を表している。
【００６３】
符号１ｅで示された検出部には、反応領域Ｒが設けられており、この反応領域Ｒには、符号Ｇで示される共通電極と、この共通電極Ｇとそれぞれ平行に配置された走査電極群Ｃ（Ｃ１〜Ｃｚ）と、が配設されている。
【００６４】
共通電極Ｇは、電源Ｖ１に接続されており、一列に配置された走査電極群Ｃの各電極Ｃ１〜Ｃｚは、スイッチＳ１〜Ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に接続される構成となっている。図９は、スイッチＳｙがオンにされ、電極Ｇ−Ｃｙ間に電圧が印加され、走査電極Ｃｙの端部周辺に不均一電界Ｌ２が形成されている状態（段階）を示している。
【００６５】
共通電極Ｇと走査電極群Ｃを構成する各電極Ｃ１〜Ｃｚとの間に、スイッチＳ１〜Ｓｚを切り替えて、高周波電圧を順番に印加していくと、電極Ｇと各電極Ｃ１〜Ｃｚの間の反応領域Ｒには、不均一電界Ｌ２が形成される。
【００６６】
前記電界の作用によって、前記反応領域Ｒ中にランダムコイル状等の形態で分散して存在している検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、前記電界に沿った方向に伸長し、直鎖状とされる。このヌクレオチド鎖の伸長作用と同時に、電圧が印加された各電極Ｃ１〜Ｃｚの端部Ｅ周辺に形成された不均一電界Ｌ２により、前記反応領域Ｒにおいて伸長状態とされた検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、各電極Ｃ１〜Ｃｚの各端部Ｅに向けて誘電泳動され、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、各電極間（Ｃ１−Ｃ２，Ｃ２−Ｃ３，・・・Ｃｙ−Ｃｚ）に橋架けされるように固定される。
【００６７】
より具体的には、反応領域Ｒにおいて伸長状態とされた検出用ヌクレオチド鎖Ｘの一端部は、不均一電界Ｌ２による誘電泳動により電極Ｃ１の端部Ｅ１に引き寄せられて接着し、続いて、該ヌクレオチド鎖Ｘの残りの他端部は、次に電圧印加される隣の電極Ｃ２の端部Ｅ２に引き寄せられて接着固定される。このようにして、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、各電極間（Ｃ１−Ｃ２，Ｃ２−Ｃ３，・・・Ｃｙ−Ｃｚ）に橋架けされるように固定されることになる。なお、図９中の符号Ｘ'は、電極端部に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖を表している。
【００６８】
＜第６実施形態＞
続いて、図１０は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第６実施形態（符号１ｆ）の要部構成を表す図である。
【００６９】
検出部１ｆには、上記検出部１ｅと同様に、反応領域Ｒに共通電極Ｇが設けられている。この検出部１ｆには、２列の走査電極Ｃ群，Ｄが配設されており、走査電極Ｃ群を構成する各電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・Ｃｘ，Ｃｙ・・Ｃｚの各電極端部Ｅは、走査電極Ｄ群を構成する各電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・Ｄｘ，Ｄｙ・・Ｄｚの各電極端部ｅとそれぞれ対向するように配置されている。
【００７０】
ここで、走査電極Ｃ群の各電極Ｃ１〜Ｃｚは、スイッチＳ１〜Ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に導通され、走査電極Ｄ群の各電極Ｄ１〜Ｄｚは、スイッチｓ１〜ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に導通される構成となっている。即ち、スイッチＳ１及びｓ１をオンすると、共通電極Ｇ−Ｃ１，Ｄ１間に電圧が印加され、スイッチＳ２及びｓ２をオンすると、共通電極Ｇ−Ｃ２，Ｄ２間に電圧が印加される。なお、図２は、スイッチＳｙ、ｓｙがオンにされ、電極Ｇ−Ｃｙ，Ｄｙ間に電圧が印加された状態を示している。
【００７１】
＜第７実施形態＞
続いて、図１１は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第７実施形態（符号１ｇ）の要部構成を表す図である。
【００７２】
図３に示された検出部１ｇには、上記検出部１ｅ，１ｆと同様に、反応領域Ｒに共通電極Ｇが設けられているとともに、２列の走査電極Ｄ群，Ｆ群が配設されている。走査電極Ｄ群を構成する各電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・Ｄｘ，Ｄｙ・・Ｄｚの各電極端部Ｅは、走査電極Ｆ群を構成する各電極Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・Ｆｘ，Ｆｙ・・Ｆｚの各電極端部ｅとそれぞれ対向するように配置されている。
【００７３】
走査電極Ｄ群の各電極Ｄ１〜Ｄｚは、スイッチＳ１〜Ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に導通され、走査電極Ｆ群の各電極Ｆ１〜Ｆｚは、スイッチｓ１〜ｓｚを順にオンにしていくことで電源Ｖ１に導通される構成となっている。即ち、スイッチＳ１及びｓ１をオンすると、共通電極Ｇ−Ｄ１，Ｆ１間に電圧が印加され、スイッチｓ２及びＳ２をオンすると、共通電極Ｇ−Ｄ２，Ｆ２間に電圧が印加される。なお、図１１は、スイッチＳｙ、ｓｙがオンにされ、電極Ｇ−Ｄｙ，Ｆｙ間に電圧が印加された状態を示している。
【００７４】
ここで、図１１の第７実施形態においては、各電極Ｄ１とＦ１，Ｄ２とＦ２，Ｄ３とＦ３・・・ＤｚとＦｚの間の距離Ｈが徐々に長くなるように構成されている。この走査電極Ｄ群、Ｆ群を構成する各対向電極間の距離Ｈを徐々に長くし、電極間の反応場が徐々に拡大する構成を採用したことによって、反応領域Ｒにおいて、電圧印加された電極（の端部）に向けて誘電泳動する検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、隣接する電極（電圧が印加されていない電極）によって物理的に邪魔されることなく、自由に移動できるようになるという望ましい効果が得られる。なお、標的ヌクレオチド鎖Ｙの誘電泳動の際にも同様の効果が得られる。
【００７５】
次に、図１２（Ａ）は、図９中のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図であり、図１２（Ｂ）は、検出部１ｅの変形形態（符号１'ｅ）を表すＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【００７６】
図１２に示されているように、検出部１ｅ、１'ｅは、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレン等の合成樹脂で形成された基板Ｍ１，Ｍ２の間の狭小な間隙に配設されており、検出部１ｅでは、共通電極Ｇ，走査電極群Ｃの厚みと反応領域Ｒの深さ（又は幅）が一致した構成が採用されている。
【００７７】
場合によっては、図１２（Ｂ）の検出部１'ｅのように、誘電体Ｕによって共通電極Ｇ，走査電極群Ｃを挟持させる構成も採用できる。これにより基板Ｍ１，Ｍ２の間隔を広げ、反応領域Ｒの容積を増やすことができる。なお、図示はしないが、反応領域Ｒには、走査電極Ｃ群を反応領域Ｒの深さ方向に複数列並べて配置してもよい（検出部１ｆ、１ｇにおいても同様）。
【００７８】
上記構成の検出部１ｅ〜１ｇでは、反応領域Ｒに添加された標的ヌクレオチド鎖Ｙは、電極Ｇ−Ｃ（Ｃ１〜Ｃｚ）、Ｇ−Ｄ（Ｄ１〜Ｄｚ）、Ｇ−Ｆ（Ｆ１〜Ｆｚ）のそれぞれの間に形成された不均一電界Ｌ２の作用を受けて、検出用ヌクレオチド鎖Ｘと同様に電界の作用で伸長されながら、走査電極Ｃ群、Ｄ群、Ｆ群に固定化された状態の（伸長された）検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に引き寄せられ、立体障害の影響もなく、効率の良いハイブリダイゼーションが進行する。
【００７９】
なお、図９は、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間に固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と伸長作用を受けた標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間でハイブリダイゼーションが進行する様子、図１０は、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間並びにＤｘ−Ｄｙ間に固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と伸長作用を受けた標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間でハイブリダイゼーションが進行する様子、図１１は、走査電極Ｄｘ−Ｄｙ間並びにＦｘ−Ｆｙ間に固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と伸長作用を受けた標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間でハイブリダイゼーションが進行する様子を、それぞれ模式的に示していることに言及しておく。
【００８０】
続いて、電圧印加操作例を図１３に基づいて説明する。なお、図１３（Ａ）は、検出部１ｅに対応する電圧印加操作例、図１３（Ｂ）は、検出部１ｆに対応する電圧印加操作例、図１３（Ｃ）は、検出部１ｇに対応する電圧印加操作例をそれぞれ表している。
【００８１】
図９の検出部１ｅでは、図１３（Ａ）に示すように、電極Ｇ−Ｃ１、電極Ｇ−Ｃ２・・・間に、順番に電圧を印加していき、図１０の検出部１ｆでは、図１３（Ｂ）に示すように、電極Ｇ−Ｃ１・Ｄ１、電極Ｇ−Ｃ２・Ｄ２・・・間に、順番に電圧を印加していき、図１１の検出部１ｇでは、図１３（Ｃ）に示すように、電極Ｇ−Ｄ１・Ｆ１、電極Ｇ−Ｄ２・Ｆ２・・・間に、順番に電圧を印加していく。なお、それぞれの電圧印加時間は適宜決定できる。
【００８２】
また、上記順番の一連の電圧印加操作を必要に応じて複数回繰り返してもよい。一連の電圧印加操作を繰り返すことによって、検出用ヌクレオチド鎖Ｘは走査電極により確実に固定できるという効果が得られる。
【００８３】
更に、図１４に示すように、各検出部１ｅ〜１ｇにおける各電極間の電圧印加の際に、電圧のオン／オフを所望の回数だけ繰り返して、断続的に電圧を印加することによって、検出用ヌクレオチド鎖Ｘの固定のタイミングを調整したり、あるいは既に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'に対して、反応領域Ｒ中の標的ヌクレオチド鎖Ｙを段階的に接近させたり、または標的ヌクレオチド鎖Ｙを前後に移動させたり、更には、反応のタイミングを調整したりすることが可能となる。
【００８４】
また、各電極間における電圧印加の際に、電圧オフとなる時間Ｔ（図１４参照）を確保することによって、直鎖状の標的ヌクレオチド鎖Ｙと直鎖状の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'との間の相補鎖形成反応、即ちハイブリダイゼーションを、専らブラウン運動に委ねて進行させることができる。
【００８５】
以上の電圧印加操作により、直鎖状に伸長された状態で、検出部１ｅ〜１ｇの走査電極Ｃ群、Ｄ群、Ｆ群に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と該検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と同様に直鎖状に伸長された標的ヌクレオチド鎖Ｙとの相補性のある塩基間の水素結合の形成は、立体障害の問題もなく、効率良く進行する。即ち、検出用ヌクレオチド鎖Ｘ'と前記標的ヌクレオチド鎖Ｙとのハイブリダイゼーション反応が効率良く進行するという結果が得られる。この結果、ハイブリダイゼーションの反応時間が短縮されるとともに、擬陽性又は偽陰性を示す確率も減少するという好ましい結果が得られる。
【００８６】
＜第８実施形態＞
図１５は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第８実施形態（符号１ｈ）の要部構成を表す図である。
【００８７】
検出部１ｈは、検出用ヌクレオチド鎖Ｘと該検出用ヌクレオチド鎖Ｘと相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域Ｒを備える。そして、この反応領域Ｒに配列された第１走査電極Ｃ群と、前記第１走査電極Ｃ群と各電極の端部同士が対向するように配列された第２走査電極Ｄ群と、を備える。
【００８８】
前記第１走査通電極Ｃ群の隣り合う電極間並びに前記第２走査電極Ｄ群の隣り合う電極間に、それぞれ電圧を順次印加していくことによって電界を形成し、検出用ヌクレオチド鎖を前記電界によって伸長させながら印加走査電極へ向けて誘電泳動し、伸長状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’を走査電極間に橋架けするように固定することができる。
【００８９】
なお、図１５は、電源Ｖ４によって走査電極Ｃｘ−Ｃｙに電圧が印加され、電源Ｖ５により走査電極Ｄｘ−Ｄｙに電圧が印加されて、不均一電界Ｌ２が形成されている状態を表している。
【００９０】
＜第９実施形態＞
図１６、図１７は、本発明に係る検出部及びセンサーチップの第９実施形態（符号１ｉ）の要部構成を表す図である。
【００９１】
検出部１ｉには、まず、反応領域Ｒが設けられ、この反応領域Ｒには、対向電極Ｇ、Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ）が配置されており、図示された電源Ｖ１及びＶ２に接続可能な状態に構成されている。
【００９２】
この検出部１ｉにおいては、電極Ｇに１つの矩形状電極が採用されており、一方の電極Ｃ群は、所定間隔を隔てて電極Ｇに対向配置された走査電極とされている。スイッチＳおよびＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・Ｓｘ、Ｓｙ、ＳｚおよびスイッチＷ１、Ｗ２、Ｗ３、・・・Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを順次オン／オフすることによって、電極Ｇと電極Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ間に次々に電圧が印加される構成となっている。
【００９３】
更に、走査電極Ｃ群は、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・Ｓｘ、Ｓｙ、ＳｚおよびスイッチＷ１、Ｗ２、Ｗ３、・・・Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを順次オン／オフすることによって、隣り合う一対の走査電極Ｃ間に次々に電圧が印加されていく構成となっている。電極Ｇと走査電極Ｃ群間の導通状態においては、走査電極Ｃ群の端部に不均一電界Ｌ２が形成され（図１６参照）、走査電極Ｃ群を構成する走査電極間（例えば、Ｃ１とＣ２の間）の導通状態においては、各走査電極端部に不均一電界Ｌ２が形成される（図１７参照）。
【００９４】
図１６、図１７で示された第９実施形態では、選択された一つの前記走査電極（例えば、図１６に示すようにＣ１）に、伸長された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’の一端を固定させる手順と、該手順に続いて、隣の走査電極（例えば、Ｃ２）に前記検出用ヌクレオチド鎖の他端を固定させることによって、隣り合う走査電極間（例えば、Ｃ１−Ｃ２）に前記検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’を架橋するように固定する手順と、を行い、この架橋固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’に（伸長された）標的ヌクレオチド鎖をハイブリダイゼーションさせる方法を実施できる。この方法は、走査電極群とこれらに対向する共通電極Ｇを備える任意の構成によって実施できる。
【００９５】
次に、図１８（Ａ）は、図１６、図１７中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）で示された検出部１ｉの変形形態（符号１'ｉ）を示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【００９６】
図１８（Ａ）で示されているように、検出部１ｉ、１'ｉは、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレン等の合成樹脂で形成された基板Ｍ１、Ｍ２の間の狭小な間隙に設けられている。検出部１ｉでは、電極Ｃ等の厚みと反応領域Rの深さ（又は幅）が一致している。
【００９７】
場合によっては、図１８（Ｂ）に示される検出部１'ｉのように、誘電体Ｕによって各電極Ｃ群を挟持させた構成とし、これにより基板Ｍ１、Ｍ２の間隔を広げ、反応領域Rの容量を増やすようにしてもよい。また、図示はしないが、反応領域Ｒには、走査電極Ｃ群を複数列並べて配置しても良い。
【００９８】
ここで、図１６は、前記検出部１ｉ（又は1'ｉ）において、図示されたスイッチＳおよびＳ１をオンにし、電源Ｖ１によって対向電極Ｇ−Ｃ１間に高周波電圧を印加した状態を表している。
【００９９】
電極Ｇ−Ｃ１間に高周波電圧が印加されると前記反応領域Ｒには、不均一電界Ｌ２が形成される。その不均一電界Ｌ２の作用によって、前記反応領域Ｒ中にランダムに分散して存在している検出用ヌクレオチド鎖Ｘを、前記不均一電界Ｌ２に沿った方向に伸長させ、直鎖状とすることができる。さらに、不均一電界Ｌ２中で前記検出用ヌクレオチド鎖Ｘは、誘電泳動によって駆動され、電界強度の強い電極Ｃ１の端部に伸長した状態でその一端が固定される。
【０１００】
次にスイッチＳをオフにすることにより、電極Ｇ−Ｃ１間に印加した高周波電圧を切る。それと同時あるいはその後に、スイッチＳ２及びＷ２〜Ｗｚをオンにすることにより、電源Ｖ２によって電極Ｃ１−Ｃ２間に高周波電圧を印加する。前記Ｃ１に一端が固定された検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’の固定されていない他端が、電極Ｃ１−Ｃ２間に生じた不均一電界の電気力線に沿った方向に移動し、電界強度の大きい電極Ｃ２の端部に固定される。
【０１０１】
ついで、スイッチＳ２，Ｗ１をオン、Ｓ１，Ｗ２をオフにし、同様に検出用ヌクレオチド鎖Ｘの一端を走査電極Ｃ２端部に固定した後、スイッチＳ，Ｗ２をオフ、スイッチＳ３およびＷ１およびＷ３〜Ｗｚをオンにし、走査電極Ｃ２−Ｃ３間に、伸長状態にある検出用ヌクレオチドＸ’を固定させる。
【０１０２】
以上のように、順次電極間に印加される電圧を走査していくことにより、走査電極Ｂ群の各電極端部間に検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’を固定させることができる。図１７には、走査電極Ｃｘ−Ｃｙ間に検出用ヌクレオチドＸ’が橋渡し固定されている状態が示されている。
【０１０３】
また、図示はしないが、電極Ｇ−Ｃ群に一度に高周波電圧を印加し、検出用ヌクレオチド鎖を走査電極Ｃ群の各端部に伸長配列させた後、走査電極Ｃ群の隣接する電極間への電界印加を走査することによって、前記検出用ヌクレオチドＸ’を走査電極Ｃ群の各電極間に橋渡し固定させても良い。
【０１０４】
ここで、反応領域Ｒに後に添加されてきた標的ヌクレオチド鎖は、共通電極Ｇ、Ｃ群により形成された不均一電界の作用を受けて、検出用ヌクレオチド鎖Ｘと同様に伸長され、走査電極Ｂ群の端部に誘電泳動により引き寄せられる。この走査電極Ｂ群に引き寄せられた標的ヌクレオチド鎖は、走査電極Ｂ群の各端部に固定された状態の検出用ヌクレオチド鎖Ｘ’と、立体障害の影響もなく、効率の良いハイブリダイゼーションが進行する。
【０１０５】
なお、前記標的ヌクレオチド鎖を電極Ｂ群へと誘電泳動させるために、共通電極Ｇ−Ｃ１間〜Ｇ−Ｃｘ間のように印加する電界を順次走査しても良いし、複数の電極Ｃ群を同電位にして一度に電極Ｇ−Ｃ間に電界を印加してもよい。
【０１０６】
図１９は、以上説明した全ての走査電極の中で、走査電極Ｃｘ〜Ｃｙを代表例として、走査電極の端部Ｅの代表的な実施例を表す（他の走査電極Ｄ、Ｆも同様）。図１９（Ａ）は、端部Ｅａが矩形状の走査電極、図１９（Ｂ）は端部Ｅｂが三角形状の走査電極、図１９（Ｃ）は端部Ｅｃが円弧状の走査電極をそれぞれ表している。電気力線を集中させて不均一電界Ｌ２を形成し易く、かつ検出用ヌクレオチド鎖Ｘを固定し易い形状でもあることから、端部Ｅｃが円弧状の走査電極が特に好適と考えられる。
【０１０７】
なお、走査電極端部Ｅ（Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ）の表面は、検出用ヌクレオチド鎖Ｘの末端がカップリング反応等の反応によって固定されるように表面処理してもよい。一例を挙げれば、ストレプトアビジンによって表面処理された検出表面の場合には、ビオチン化されたヌクレオチド鎖末端の固定化に適している。
【０１０８】
なお、ハイブリダイゼーションの検出は、慣用の方法によって実施でき、例えば、標的ヌクレオチド鎖Ｙに標識された蛍光色素や二重鎖ヌクレオチドの塩基間に特異的に結合するＰＯＰＯ−１やＴＯＴＯ−３等の蛍光インターカレータに励起光を照射し、得られる蛍光を慣用のディテクタを用いて検出できる。
【０１０９】
より具体的には、レーザー光（例えば、青色レーザー光）を照射して反応領域Ｒを励起し、蛍光強度の大きさを検出器（図示せず。）によって検出し、検出用ヌクレオチド鎖Ｘ‘と標的ヌクレオチド鎖Ｙとの間のハイブリダイゼーションの状態を判断する。最後に、各反応領域Ｒに対する蛍光強度をＡ／Ｄ変換し、結合反応割合をコンピュータの画面に分布表示することによって、視覚化すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明に係るハイブリダイゼーション検出部（１ａ）及びセンサーチップの要部構成を表す図。
【図２】（Ａ）図１に表された検出部（１ａ）のＩ−Ｉ線矢視断面図。 （Ｂ）（Ａ）図で示された検出部（１ａ）の変形形態（１'ａ）を表すＩ−Ｉ線矢視断面図。
【図３】検出部１ａ（又は１'ａ）において、対向電極Ａ−Ｂ間に電圧が印加され、かつ第２対向電極Ｇ−Ｃｘ間及びＧ−Ｃｙ間に電圧が印加されて、走査電極Ｃｘ、Ｃｙ付近に不均一電界Ｌ２が形成された状態を表す図。
【図４】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第２実施形態（符号１ｂ）の要部構成を表す図。
【図５】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第３実施形態（符号１ｃ）の要部構成を表す図。
【図６】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第４実施形態（符号１ｄ）の要部構成を表す図。
【図７】検出部（１ａ）の対する電圧印加操作（３例）を表す図。
【図８】検出部（１ｂ）に対応する電圧印加操作例（３例）を表す図。
【図９】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第５実施形態（符号１ｅ）の要部構成を表す図。
【図１０】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第６実施形態（符号１ｆ）の要部構成を表す図。
【図１１】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第７実施形態（符号１ｇ）の要部構成を表す図。
【図１２】（Ａ）図９中のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図。 （Ｂ）検出部（１ｅ）の変形形態（符号１'ｅ）を表すＩＩ−ＩＩ線矢視断面図。
【図１３】（Ａ）検出部（１ｅ）に対応する電圧印加操作例を表す図。 （Ｂ）検出部（１ｆ）に対応する電圧印加操作例を表す図。 （Ｃ）検出部（１ｇ）に対応する電圧印加操作例を表す図。
【図１４】他の電圧印加操作例を表す図。
【図１５】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第８実施形態（符号１ｈ）の要部構成を表す図。
【図１６】本発明に係る検出部及びセンサーチップの第９実施形態（符号１ｉ）の要部構成を表す図。
【図１７】同第９実施形態（符号１ｉ）の要部構成を表す図。
【図１８】（Ａ）図１６、図１７中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図。 （Ｂ）前図（Ａ）で示された検出部１ｉの変形形態（符号１'ｉ）を示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図。
【図１９】（Ａ）走査電極の矩形状端部（Ｅａ）を表す図。 （Ｂ）走査電極の三角形状端部（Ｅｂ）を表す図。 （Ｃ）走査電極の円弧状端部（Ｅｃ）を表す図。
【符号の説明】
【０１１１】
１（１ａ〜１ｉ） ハイブリダイゼーション検出部
Ａ，Ｂ 対向電極
Ｃ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ） 走査電極（群）
Ｄ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ） 走査電極（群）
Ｆ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ） 走査電極（群）
Ｅ，ｅ 電極端部
Ｇ 共通電極
Ｒ 反応領域
Ｓ，ｓ，Ｗ スイッチ
Ｖ 電源
Ｘ 検出用ヌクレオチド鎖
Ｘ'固定化された検出用ヌクレオチド鎖
Ｙ 標的ヌクレオチド鎖
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出用ヌクレオチド鎖と該検出用ヌクレオチド鎖と相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖との間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域に配列された走査電極に、交流電界によって、前記検出用ヌクレオチド鎖を固定できる構成とされたハイブリダイゼーション検出部。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリダイゼーション検出部を備えることを特徴とするセンサーチップ。
【請求項３】
前記交流電界が高周波電界であることを特徴とする請求項２記載のセンサーチップ。
【請求項４】
前記検出用ヌクレオチド鎖は、高周波電界の作用により、伸長された状態で前記走査電極に固定されることを特徴とする請求項３記載のセンサーチップ。
【請求項５】
前記走査電極の端部形状が円弧状又は多角形状であることを特徴とする請求項２記載のセンサーチップ。
【請求項６】
前記反応領域に配置された共通電極を備え、
前記共通電極と、前記走査電極を構成する各電極との間で不均一な電界を形成することを特徴とする請求項２記載のセンサーチップ。
【請求項７】
前記共通電極と、前記走査電極の中から選択した電極との間に電圧を印加することにより、前記反応領域に存在する前記検出用ヌクレオチド鎖を、所望の走査電極に固定することを特徴とする請求項６記載のセンサーチップ。
【請求項８】
前記標的ヌクレオチド鎖を、電圧を印加することにより前記走査電極へ向けて移動させ、前記走査電極に固定された状態の前記検出用ヌクレオチド鎖とハイブリダイズさせることを特徴とする請求項２記載のセンサーチップ。
【請求項９】
検出用ヌクレオチド鎖と該検出用ヌクレオチド鎖と相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖との間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域と、該反応領域に配列された走査電極と、を少なくとも備えるハイブリダイゼーション検出部を用いて、
前記反応領域中の前記検出用ヌクレオチド鎖を交流電界によって伸長させる手順と、
前記走査電極に電圧を印加することにより、伸長状態とされた前記検出用ヌクレオチド鎖を前記走査電極に固定する手順と、
前記検出用ヌクレオチド鎖の固定後に前記走査電極に電圧を印加することにより、固定された検出用ヌクレオチド鎖に標的ヌクレオチド鎖をハイブリダイゼーションさせる手順と、
を備えるハイブリダイゼーション方法。
【請求項１０】
前記走査電極のうち、選択された一つの電極に前記検出用ヌクレオチド鎖の一端を固定する手順と、
該手順に続いて、前記走査電極のうち、前記電極の隣の電極に前記検出用ヌクレオチド鎖の他端を固定することによって、隣り合う走査電極間に検出用ヌクレオチド鎖を架橋するように固定する手順と、を備える請求項９記載のハイブリダイゼーション方法。
【請求項１】
検出用ヌクレオチド鎖と該検出用ヌクレオチド鎖と相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖との間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域に配列された走査電極に、交流電界によって、前記検出用ヌクレオチド鎖を固定できる構成とされたハイブリダイゼーション検出部。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリダイゼーション検出部を備えることを特徴とするセンサーチップ。
【請求項３】
前記交流電界が高周波電界であることを特徴とする請求項２記載のセンサーチップ。
【請求項４】
前記検出用ヌクレオチド鎖は、高周波電界の作用により、伸長された状態で前記走査電極に固定されることを特徴とする請求項３記載のセンサーチップ。
【請求項５】
前記走査電極の端部形状が円弧状又は多角形状であることを特徴とする請求項２記載のセンサーチップ。
【請求項６】
前記反応領域に配置された共通電極を備え、
前記共通電極と、前記走査電極を構成する各電極との間で不均一な電界を形成することを特徴とする請求項２記載のセンサーチップ。
【請求項７】
前記共通電極と、前記走査電極の中から選択した電極との間に電圧を印加することにより、前記反応領域に存在する前記検出用ヌクレオチド鎖を、所望の走査電極に固定することを特徴とする請求項６記載のセンサーチップ。
【請求項８】
前記標的ヌクレオチド鎖を、電圧を印加することにより前記走査電極へ向けて移動させ、前記走査電極に固定された状態の前記検出用ヌクレオチド鎖とハイブリダイズさせることを特徴とする請求項２記載のセンサーチップ。
【請求項９】
検出用ヌクレオチド鎖と該検出用ヌクレオチド鎖と相補性のある塩基配列を備える標的ヌクレオチド鎖との間のハイブリダイゼーションの場となる反応領域と、該反応領域に配列された走査電極と、を少なくとも備えるハイブリダイゼーション検出部を用いて、
前記反応領域中の前記検出用ヌクレオチド鎖を交流電界によって伸長させる手順と、
前記走査電極に電圧を印加することにより、伸長状態とされた前記検出用ヌクレオチド鎖を前記走査電極に固定する手順と、
前記検出用ヌクレオチド鎖の固定後に前記走査電極に電圧を印加することにより、固定された検出用ヌクレオチド鎖に標的ヌクレオチド鎖をハイブリダイゼーションさせる手順と、
を備えるハイブリダイゼーション方法。
【請求項１０】
前記走査電極のうち、選択された一つの電極に前記検出用ヌクレオチド鎖の一端を固定する手順と、
該手順に続いて、前記走査電極のうち、前記電極の隣の電極に前記検出用ヌクレオチド鎖の他端を固定することによって、隣り合う走査電極間に検出用ヌクレオチド鎖を架橋するように固定する手順と、を備える請求項９記載のハイブリダイゼーション方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−３４０７１９（Ｐ２００６−３４０７１９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６７４０４（Ｐ２００６−１６７４０４）
【出願日】平成１８年６月１６日（２００６．６．１６）
【分割の表示】特願２００２−３００９２４（Ｐ２００２−３００９２４）の分割
【原出願日】平成１４年１０月１５日（２００２．１０．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１６日（２００６．６．１６）
【分割の表示】特願２００２−３００９２４（Ｐ２００２−３００９２４）の分割
【原出願日】平成１４年１０月１５日（２００２．１０．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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