同一電位の電極を備える相互作用検出部と該検出部を用いるセンサーチップ、並びに相互作用検出装置
【課題】
電気力学的効果が反応領域全域で得られ、かつより構造が簡略な反応領域を備える相互作用検出部などを提供すること。
【解決手段】
物質間の相互作用の場を提供する反応領域２と、該反応領域２に臨設された同一の電位を持つ電極Ｅ１（又は電極群）と、を少なくとも備える相互作用検出部１を提供する。また、この相互作用検出部１を備えるＤＮＡチップやタンパクチップなどのセンサーチップや前記検出部１を用いる相互作用検出装置を提供する。
電気力学的効果が反応領域全域で得られ、かつより構造が簡略な反応領域を備える相互作用検出部などを提供すること。
【解決手段】
物質間の相互作用の場を提供する反応領域２と、該反応領域２に臨設された同一の電位を持つ電極Ｅ１（又は電極群）と、を少なくとも備える相互作用検出部１を提供する。また、この相互作用検出部１を備えるＤＮＡチップやタンパクチップなどのセンサーチップや前記検出部１を用いる相互作用検出装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質間の相互作用を検出する技術に関する。より詳しくは、電気力学的作用を利用して物質間の相互作用を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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、本願では「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るようになり、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、進化の研究、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）等のヌクレオチド鎖が集積されていることから、ハイブリダイゼーションの網羅的解析が可能となる点が特徴とされている。その他、核酸分子以外の生体分子間の相互作用を検出するセンサーチップ（例えば、プロテインチップ）や検出装置が種々開発されている。
【０００４】
ここで、所定の反応領域において、物質間の相互作用を進行させてこれを検出するアッセイ系において、電気泳動や誘電泳動などの電気的力学的効果を利用する技術が近年提案され始めている。以下、当該技術を例示する。
【０００５】
まず、特許文献１には、鋳型基板上に固定された核酸プローブ鋳型鎖を用い、該鋳型鎖に沿って核酸プローブ鎖を合成し、この合成されたプローブを、電界を利用して別のアレイ基板上に固定することにより、簡易かつ低コストで核酸鎖固定化アレイを製造する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、互いに着脱可能な本体部とフレームとから構成され、本体部の内側にはマトリックス状に多数のピン電極が突出され、このピン電極には異なる遺伝子配列から成るオリゴヌクレオチドを固定し、このピン電極と接触しないようにフレームの窪みに共通電極が配設し、共通電極とピン電極間に電圧を印加し、電流を検出して前記オリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーションにより得られた二本鎖ＤＮＡを検出する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、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り伸長させながら、誘電泳動の作用によって走査電極の端部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が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３３０６０８号公報。
【特許文献２】特開２００１−２４２１３５号公報。
【特許文献３】特開２００４−１３５５１２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上掲した先行技術では、いずれも反応領域に対向配置された電極又は電極群を利用するものである。したがって、電界（電気力線）は、対向電極間で形成されるので、反応領域全体に所望の電気力学的効果を及ぶようにすることが難しいという技術的課題があった。
【０００９】
また、ＤＮＡチップやプロテインチップなどのセンサーチップにおける反応領域は、一般に狭小であるので、対向配置関係にある電極あるいは電極群を設けると、（１）反応領域の構造がより複雑になる、（２）対向電極を形成するために反応領域の形態的制約が発生する、（３）チップ製造の工程数が増える、（４）電極への給電線の引き廻しも複雑化する、などの技術的課題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、電気力学的効果が反応領域全域で得られ、かつより構造が簡略な反応領域を備える相互作用検出部などを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、まず、物質間の相互作用の場を提供する反応領域と、該反応領域に臨設された同一の電位を持つ電極又は電極群と、を少なくとも備える相互作用検出部、並びに該相互作用検出部を少なくとも一つ備える構成のセンサーチップを提供する。前記電極又は電極群に印加する電界は、例えば、交流電界を採用することによって、誘電泳動などの所望の電気力学的効果を得る。
【００１２】
また、電極や電極群の表面が凹凸形状を備える構成を採用することによって、凹凸形状の特に段差部位近傍に不均一電界を形成することができる。この不均一電界が形成された領域では、誘電泳動の作用を効果的に得ることができる。加えて、電極又は電極群の表面を絶縁層で覆うことによって、反応領域中に貯留される場合があるイオン溶液による電気化学的な反応を防止することができる。
【００１３】
反応領域で進行させる前記相互作用は、狭く限定されないが、一例を挙げれば、誘電泳動の作用が、相互作用の効率や精度により良い効果を与えると考えられる核酸鎖間のハイブリダイゼーションを挙げることができる。
【００１４】
次に本発明では、物質間の相互作用の場を提供する反応領域と、該反応領域に臨設された同一の電位を持つ電極又は電極群と、該電極又は電極群に対する電界印加手段と、を少なくとも備える相互作用検出装置を提供する。
【００１５】
本装置を構成する前記電界印加手段は、例えば、電極又は電極群と接地部との間に交流電界を印加する手段を採用できる。また、この手段では、インピーダンスマッチング回路を介して高周波電界を印加することも可能である。
【００１６】
本装置では、電界印加によって、前記反応領域に存在する物質に対して、誘電泳動などの電気力学的作用を加える。
【００１７】
ここで、本発明に関連する主たる技術用語について説明する。
【００１８】
「相互作用」とは、物質間の非共有結合、共有結合、水素結合を含む化学的結合あるいは解離を広く意味し、例えば、核酸分子間のハイブリダイゼーション、タンパク質間の相互作用、抗原抗体反応などの物質間の化学的結合あるいは解離を広く含む。なお、「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間の相補鎖（二本鎖）形成反応を意味する。
【００１９】
「核酸鎖」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（ヌクレオチド鎖）を意味し、プローブＤＮＡ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（ｃプローブＤＮＡ）、ＲＮＡ、ポリアミドヌクレオチド誘導体（ＰＮＡ）等を広く含む。
【００２０】
「反応領域」は、ハイブリダイゼーションなどの相互作用の場を提供できる領域であり、一例を挙げるなら、液相やゲルなどを貯留できるウエル形状を有する反応場である。
【００２１】
「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る。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）。特に、高周波交流電界中においては、時間的平均電場の自乗の勾配に比例して双極子に力が働き、泳動する。
【００２２】
例えば、核酸分子は、液相中において電界の作用を受けると伸長又は移動することが知られている。その原理は、骨格をなすリン酸イオン（陰電荷）とその周辺にある水がイオン化した水素原子（陽電荷）とによってイオン曇を作っていると考えられ、これらの陰電荷及び陽電荷により生じる分極ベクトル（双極子）が、高周波高電圧の印加により全体として一方向を向き、その結果として伸長し、加えて、不均一電界が印加された場合、電気力線が集中する部位に向かって移動する（Seiichi Suzuki，Takeshi Yamanashi,Shin-ichi Tazawa,Osamu Kurosawa and Masao Washizu:“Quantitative analysis on electrostatic orientation of DNA in stationary AC electric field using fluorescence anisotropy”,IEEE Transaction on Industrial Applications,Vol.34,No.1,P75-83(1998)）。
【００２３】
「センサーチップ」は、基板上の所定の反応領域において、物質間の相互作用を進行させ、該相互作用を検出するための基板を意味し、前記物質の種類に関係なく広く包含し、前記相互作用の検出原理は問わない。このセンサーチップには、ＤＮＡプローブなどの核酸鎖が固定化されて微細配列された状態とされたＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）やタンパク質間の相互作用や抗原抗体反応などの検出に適するプロテインチップなどを少なくとも含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、反応領域に対向配置された電極（即ち、対向電極）ではなく、同一の電位を持つ電極又は電極群が設けられた構成であることから、印加電界（電気力線）を電極の周辺全方位へ発散させることができる。即ち、反応領域全域に向かって、広範囲に電界（電気力線）を発散させることができるので、反応領域全体に電気的な勾配、あるいは不均一電界を形成できる。これにより、反応領域中に分散している物質を効率良く、かつ、より数多く、電極側へ電気力学的な泳動作用によって寄せ集めることができる。
【００２５】
反応領域内に対向電極を形成する必要がないため、反応領域の形態的な制約も少なく、検出部の構造を簡略化できる。例えば、電界印加手段では、給電用の配線自体を、接地部はあらかじめシステム側に接続しておき、検出部への配線はハイブリダイゼーション反応領域の電極だけに接続すればよいため、検出装置としての構造も簡易化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明に係わる物や方法の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００２７】
図１は、本発明に係る相互作用検出部（以下、「検出部」と略称。）として好適な第一実施形態の基本構成を説明する要部立体斜視図、図２は、その断面図、図３は、図２中のＡ-Ａ線断面図である。
【００２８】
まず、図１〜図３中に示された符号１は、本発明に係る検出部の好適な第一実施形態を示している。この検出部１には、図示されているように、溶液やゲルなどの媒質を貯留又は保持できるウエル形状（凹部形状）の反応領域２が設けられている。
【００２９】
この反応領域２は、ハイブリダイゼーション等の物質間の相互作用の場を提供する領域又は空間として機能する。この反応領域２に貯留又は保持された媒質には、該反応領域２に臨むように形成された電極Ｅ１を介して、例えば、交流電界が印加される。
【００３０】
ここで、前記電極Ｅ１は、アルミニウムや金などの金属、あるいはＩＴＯ（インジウム−スズ−オキサイド）等の透明な導体で形成されており、本実施形態の例では、前記反応領域２の底面２１の中央位置に配置されている。なお、電極Ｅ１の形成場所は、前記底面２１に限定されず、例えば、上方側の基板５や後述するスペーサ６の位置に、反応領域２に臨むように形成してもよい。
【００３１】
この電極Ｅ１は、図１〜図３に示されているように、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、ＴｉＯ２等から選択される材料によって形成された絶縁層３で覆うことが望ましい。反応領域２中に貯留される場合があるイオン溶液による電気化学的な反応を防止するためである。
【００３２】
電極Ｅ１の表面は、ＤＮＡプローブ等の検出用物質Ｄが固定化される検出表面として機能させることができる。具体的には、予めプローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄの末端を固定化できる表面処理を電極Ｅ１表面に施しておくことにようにする。
【００３３】
検出用物質Ｄの固定は、電極Ｅ１の表面とプローブＤＮＡ（検出用物質Ｄの一例）の末端がカップリング反応等の反応によって行うことができる。例えば、ストレプトアビジンによって表面処理された電極表面の場合には、ビオチン化された検出用物質Ｄの末端の固定に適している。あるいは、チオール（ＳＨ）基によって表面処理された電極表面の場合には、チオール基が末端に修飾されたプローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄをジスルフィド結合（−Ｓ−Ｓ−結合）で固定することに適している。
【００３４】
なお、図１等に示された符号Ｄは、電極Ｅ１の表面に末端が固定されたＤＮＡプローブに代表される検出用物質を、符号Ｔは、検出用物質Ｄと特異的な相互作用を示す標的物質を、それぞれ模式的に示している。また、図２、図３中に示す符号Ｗは、前記検出用物質Ｄと標的物質Ｔとの間の特異的な相互作用（例えば、ハイブリダイゼーション）によって形成された複合体（例、二本鎖核酸）を示している。
【００３５】
図１から図４に示されている符号４、５は基板を示している。基板４は、例えば、光学的に反応領域内の記録情報（本願では相互作用情報）の読み取りが可能とされた光透過性の基板であり、例えば、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレオレフィンやその他の合成樹脂によって形成されている。一方の符号５で示された基板は、反応領域２を閉塞する蓋として機能し、目的に応じて、基板４と同様の基材で形成してもよいし、光反射機能を有する材料で形成してもよい。
【００３６】
図１などに示された符号６は、ＳｉＯ２や合成樹脂などの絶縁材で形成されたスペーサ部材である。なお、このスペーサ部材６は、基板４や５と別体形成、一体形成のいずれでもよい。スペーサ部材６を基板４あるいは５と一体成形する場合は、公知の光ディスクマスタリング技術によって、ハイブリダイゼーションなどの相互作用の場を提供する役割を果たす反応領域２を形成することができる。
【００３７】
続いて、上記電極Ｅ１と反応領域２外に設けられた接地部７との間では、スイッチＳのオン／オフ操作によって、交流電源等の電源Ｖで電圧が印加可能な構成となっている（電界印加手段）。
【００３８】
このような電界印加手段の構成では、狭小な反応領域２内に電極Ｅ１に対応する対向電極を作る必要は無くなるので、前記反応領域２の構造を簡略化できる。さらに、電界印加をする場合、配線自体も接地部はあらかじめシステム側に接続しておき、検出部への配線は反応領域２内の電極Ｅ１だけに接続すればよいので、検出（ハイブリダイゼーションおよび信号検出）装置としての構造も簡易化が可能である。
【００３９】
スイッチＳをオンにすると、電極Ｅ１近傍には電界が集中して、不均一電界を形成することができる。この不均一電界を生じさせるための好適な電極構造としては、特に図示しないが、電極Ｅ１の表面を、例えば、凹凸形状に粗面加工を施したり、島状になるようにパターニング形成したりすることによって、電界が、該電極Ｅ１の表面の凸部位（山状部位）に集中し易くすることが考えられる。
【００４０】
このような構成では、凸部の角部、あるいは凹部の屈曲部などに、特に電界を集中させることができるので、電極Ｅ１の近傍領域において、誘電泳動の作用や効果をより確実に利用できる。なお、電極表面を粗面加工する方法は、例えば、公知のスパッタリング蒸着技術、エピキタシー蒸着技術やエッチング技術を用いて実施することができるが、特に限定されない。
【００４１】
この不均一電界の作用によって、前記反応領域２中にランダムに分散して存在している物質を、誘電泳動などの電気力学的作用によって、電極Ｅ１側へ引き寄せることや、電界に沿った方向に伸張させることも可能となる。
【００４２】
この印加する電界強度、周波数、印加時間は特に限定されるものではなく、電界印加対象の物質の種類、分子長等により、適正な電界強度、周波数、印加時間を選ぶことが望ましい。波形についても、サイン波に限定するものではなく、例えば、三角波等でもよい。
【００４３】
実際に交流電界を印加する場合は、図３に示されているように、電極Ｅ１と電源Ｖの間にインピーダンスマッチング回路８を設けておき、インピーダンスの整合をとることにより、効率的に電力が投入できるようにすることが好ましい。
【００４４】
図４には、インピーダンスマッチング回路８の回路構成の一例が簡略に示されている。インピーダンスマッチング回路８は、接地された電源Ｖと接地された検出部１との間に設けられ、各々接地されている二つの可変コンデンサ（Capacitor）Ｃ１，Ｃ２と、これらの可変コンデンサＣ１，Ｃ２の間に介在している中和素子であるインダクタンス中和回路（中和コイル）Ｌｎと、を備える。
【００４５】
可変コンデンサＣ１，Ｃ２は、電界印加するときに、静電容量を調整する役割を果たし、インダクタンス中和回路Ｌｎは、インダクタンスを調整する役割を果たす。このような構成を用いて、電源（信号発生源）Ｖから出力される内部インピーダンスと電源の負荷インピーダンスをマッチング（整合）する。
【００４６】
さらに、図５には、電界印加手段の好適な実施形態のより詳細な構成がブロック図的に示されている。
【００４７】
接地された電源（即ち、信号発生源）Ｖから出力された信号は、該電源Ｖに接続されている増幅器（アンプ）８１によって増大されて出力信号として取り出される。そして、この出力信号に係わる伝送波Ｗｔは、符号８２で示す方向性結合器（Directional Coupler）を介して、信号検出器（センサー）８３に入って検出され、測定器８４で出力電力が測定される。制御部８５は、この測定値を監視する。
【００４８】
また、末端の電極Ｅ１からの反射波Ｗｒは、方向性結合器８２を介して、信号検出器（センサー）８６で検出され、測定器８７で反射電力が測定される。制御部８５は、この測定値を監視する。
【００４９】
インピーダンスマッチング回路８は、前記測定値に基づいて制御部８５から発せられた制御信号Ｃに基づいて、電源の内部インピーダンスＺｖの大きさと対向電極Ｅ１の負荷インピーダンスＺｅの大きさをそれぞれ調整し（図５参照）、これにより、両インピーダンスＺｖ,Ｚｅを整合してＺｖ＝Ｚｅとする。具体的には、制御部８５で測定された反射電力が最も小さくなるように、マッチング回路８内の容量成分あるいはインダクタンス成分を、例えば、モータ駆動により変化させることでインピーダンス自動調整が行われる。
【００５０】
以上のインピーダンスマッチング手段によって、検出部１の反応領域２内に存在する物質、例えば、核酸分子に対する電気力学的作用を加える技術において、電源Ｇから対向電極Ｅ１へ投入される電力の損失低減が図られ、その投入電力が最大となる。
【００５１】
また、反応領域２に対する投入電力（供給電力）の一定化（安定化）、さらには、高周波電界、交流電界、特に高周波交流電界を利用する場合に発生するパルス信号の波形乱れの抑制、投入電力の位相遅れなどの問題の原因となる電極Ｅ１からの反射波Ｗｒの消去などを、確実に行うことができる。
【００５２】
反応領域２中に、標的物質Ｔである核酸鎖が存在する場合を例に説明すれば、この核酸鎖は、誘電泳動という電気力学的作用を受けて、電界強度のよい強い電極Ｅ１の方へ泳動する。その結果、検出用物質Ｄとして機能するプローブＤＮＡなどの核酸鎖が予め固定されている電極Ｅ１表面上に、標的の核酸鎖が集まって、ハイブリダイゼーションが効率よく進行する。
【００５３】
即ち、前記誘電泳動により、標的となる核酸鎖を短時間で電極Ｅ１表面へ移動させ、その濃度を高めることにより、電極Ｅ１表面に固定された核酸鎖とのハイブリダイゼーション時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００５４】
さらには、誘電泳動の作用によって、一本鎖の核酸鎖が伸張すると、ランダムコイル状態に丸まっているときと比較して、ハイブリダイゼーション時の立体障害が減少するので、ハイブリダイゼーションの効率を向上させることができる。
【００５５】
なお、ハイブリダイゼーションの信号は、ダブルストランド（二本鎖核酸）に特異的に結合し発光するインターカレートからの光量を測定しても良いし、あらかじめターゲットＤＮＡに結合させた蛍光色素からの発光量をハイブリダイゼーション後に余剰なＤＮＡを除去した後に測定してもよい。あるいは、モレキュラービーコンを利用してハイブリダイゼーション反応に伴う発行量を測定してもよい。
【００５６】
ここで、図６は、反応領域２へ電界が印加されている様子を電気力線で模式的に示した断面図（図２と共通の断面図）である。
【００５７】
本発明に係る検出部１では、この図６に示されているように、対向電極を持たない電極Ｅ１から反応領域２の全域に向かって電界が形成されるため、誘電泳動などの所望の電気力学的作用を反応領域２の全域へ及ぼすことができる。
【００５８】
即ち、反応領域２の全域に向かって、広範囲に電界（電気力線）を発散させることができるので、反応領域２の全体に電気的な勾配、あるいは不均一電界を形成できる。これにより、反応領域２中に分散している物質を効率良く、かつ、より数多く、電極Ｅ１側へ電気力学的な泳動作用によって寄せ集めることができる。
【００５９】
図７は、本発明に係る検出部の第二実施形態を示す図である。この第二実施形態である検出部１０は、反応領域２内に同一電位である三つの電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を備えている。同一電位の電極の数は、二つや三つ、あるいはそれ以上の数でもよく、複数の電極を基板４の上面などに種々のパターンで配設するのも自由である。
【００６０】
ここで、直径１００μｍ、高さ５μｍの反応領域内に設けられた直径１０μｍの電極Ｅ１において、接地部を無限遠に想定し、電極Ｅ１と接地間に±２０Ｖ、１ＭＨｚの交流電界を印加した場合の鉛直方向、斜め方向、水平方向のそれぞれの電界強度分布を図８、図９、図１０に示し、また、鉛直方向、斜め方向、水平方向のそれぞれの電界強度の変化率（電界強度の二乗の傾き）分布を図１１、図１２、図１３に示す。また、図１４は、鉛直方向、斜め方向、水平方向のそれぞれの距離（単位：μｍ）の電界強度データ（右）と電界強度二乗の微分の数値データ（左）を示す図面代用データ表である。なお、図１５は、電極周辺の電界強度分布に係わる鉛直（Ｚ）、水平（Ｈ）、斜め（Ｒ）の各方向の概念を示す図である。
【００６１】
これらの図面に表された結果から、反応領域内には電界が形成され、電極（Ｅ１）近傍では、その電界強度がより大きく、不均一電界が発生していることがわかる。なお、実際に交流電界を印加する場合は、上記したように、インピーダンスマッチングをとることにより、効率的に電力が投入できるようにすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、電気力学的作用を利用して、物質間の相互作用を効率良く、短時間で、高精度に検出するための技術として利用できる。ＤＮＡチップやプロテインチップなどに代表されるセンサーチップ技術や前記相互作用を検出するための装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る相互作用検出部（以下、「検出部」と略称。）として好適な第一実施形態の基本構成を説明する要部立体斜視図である。
【図２】同検出部の横方向断面図である。
【図３】図２中のＡ-Ａ線断面図である。
【図４】インピーダンスマッチング回路（８）の回路構成の一例が簡略に示されている。
【図５】電界印加手段の好適な実施形態のより詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】反応領域（２）へ電界が印加されている様子を電気力線で模式的に示した断面図（図２と共通の断面図）である。
【図７】本発明に係る検出部の第二実施形態を示す図である。
【図８】電極Ｅ１と接地間に±２０Ｖ、１ＭＨｚの交流電界を印加した場合の鉛直方向の電界強度分布を示す図である。
【図９】同交流電界を印加した場合の斜め方向の電界強度分布を示す図である。
【図１０】同交流電界を印加した場合の水平方向の電界強度分布を示す図である。
【図１１】鉛直方向の電界強度の変化率（電界強度の二乗の傾き）分布を示す図である。
【図１２】斜め方向の電界強度の変化率（電界強度の二乗の傾き）分布を示す図である。
【図１３】水平方向の電界強度の変化率（電界強度の二乗の傾き）分布を示す図である。
【図１４】鉛直方向、斜め方向、水平方向のそれぞれの距離（単位：μｍ）の電界強度データ（右）と電界強度二乗の微分の数値データ（左）を示す図面代用データ表である。
【図１５】電極周辺の電界強度分布に係わる鉛直（Ｚ）、水平（Ｈ）、斜め（Ｒ）の各方向の概念を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１，１０ 相互作用検出部（検出部）
２ 反応領域
３ 絶縁層
４，５ 基板
６ スペーサ部材
７ 接地部
８ インピーダンスマッチング回路
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 電極
Ｓ スイッチ
Ｖ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質間の相互作用を検出する技術に関する。より詳しくは、電気力学的作用を利用して物質間の相互作用を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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、本願では「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るようになり、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、進化の研究、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）等のヌクレオチド鎖が集積されていることから、ハイブリダイゼーションの網羅的解析が可能となる点が特徴とされている。その他、核酸分子以外の生体分子間の相互作用を検出するセンサーチップ（例えば、プロテインチップ）や検出装置が種々開発されている。
【０００４】
ここで、所定の反応領域において、物質間の相互作用を進行させてこれを検出するアッセイ系において、電気泳動や誘電泳動などの電気的力学的効果を利用する技術が近年提案され始めている。以下、当該技術を例示する。
【０００５】
まず、特許文献１には、鋳型基板上に固定された核酸プローブ鋳型鎖を用い、該鋳型鎖に沿って核酸プローブ鎖を合成し、この合成されたプローブを、電界を利用して別のアレイ基板上に固定することにより、簡易かつ低コストで核酸鎖固定化アレイを製造する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、互いに着脱可能な本体部とフレームとから構成され、本体部の内側にはマトリックス状に多数のピン電極が突出され、このピン電極には異なる遺伝子配列から成るオリゴヌクレオチドを固定し、このピン電極と接触しないようにフレームの窪みに共通電極が配設し、共通電極とピン電極間に電圧を印加し、電流を検出して前記オリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーションにより得られた二本鎖ＤＮＡを検出する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、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り伸長させながら、誘電泳動の作用によって走査電極の端部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が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３３０６０８号公報。
【特許文献２】特開２００１−２４２１３５号公報。
【特許文献３】特開２００４−１３５５１２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上掲した先行技術では、いずれも反応領域に対向配置された電極又は電極群を利用するものである。したがって、電界（電気力線）は、対向電極間で形成されるので、反応領域全体に所望の電気力学的効果を及ぶようにすることが難しいという技術的課題があった。
【０００９】
また、ＤＮＡチップやプロテインチップなどのセンサーチップにおける反応領域は、一般に狭小であるので、対向配置関係にある電極あるいは電極群を設けると、（１）反応領域の構造がより複雑になる、（２）対向電極を形成するために反応領域の形態的制約が発生する、（３）チップ製造の工程数が増える、（４）電極への給電線の引き廻しも複雑化する、などの技術的課題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、電気力学的効果が反応領域全域で得られ、かつより構造が簡略な反応領域を備える相互作用検出部などを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、まず、物質間の相互作用の場を提供する反応領域と、該反応領域に臨設された同一の電位を持つ電極又は電極群と、を少なくとも備える相互作用検出部、並びに該相互作用検出部を少なくとも一つ備える構成のセンサーチップを提供する。前記電極又は電極群に印加する電界は、例えば、交流電界を採用することによって、誘電泳動などの所望の電気力学的効果を得る。
【００１２】
また、電極や電極群の表面が凹凸形状を備える構成を採用することによって、凹凸形状の特に段差部位近傍に不均一電界を形成することができる。この不均一電界が形成された領域では、誘電泳動の作用を効果的に得ることができる。加えて、電極又は電極群の表面を絶縁層で覆うことによって、反応領域中に貯留される場合があるイオン溶液による電気化学的な反応を防止することができる。
【００１３】
反応領域で進行させる前記相互作用は、狭く限定されないが、一例を挙げれば、誘電泳動の作用が、相互作用の効率や精度により良い効果を与えると考えられる核酸鎖間のハイブリダイゼーションを挙げることができる。
【００１４】
次に本発明では、物質間の相互作用の場を提供する反応領域と、該反応領域に臨設された同一の電位を持つ電極又は電極群と、該電極又は電極群に対する電界印加手段と、を少なくとも備える相互作用検出装置を提供する。
【００１５】
本装置を構成する前記電界印加手段は、例えば、電極又は電極群と接地部との間に交流電界を印加する手段を採用できる。また、この手段では、インピーダンスマッチング回路を介して高周波電界を印加することも可能である。
【００１６】
本装置では、電界印加によって、前記反応領域に存在する物質に対して、誘電泳動などの電気力学的作用を加える。
【００１７】
ここで、本発明に関連する主たる技術用語について説明する。
【００１８】
「相互作用」とは、物質間の非共有結合、共有結合、水素結合を含む化学的結合あるいは解離を広く意味し、例えば、核酸分子間のハイブリダイゼーション、タンパク質間の相互作用、抗原抗体反応などの物質間の化学的結合あるいは解離を広く含む。なお、「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間の相補鎖（二本鎖）形成反応を意味する。
【００１９】
「核酸鎖」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（ヌクレオチド鎖）を意味し、プローブＤＮＡ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（ｃプローブＤＮＡ）、ＲＮＡ、ポリアミドヌクレオチド誘導体（ＰＮＡ）等を広く含む。
【００２０】
「反応領域」は、ハイブリダイゼーションなどの相互作用の場を提供できる領域であり、一例を挙げるなら、液相やゲルなどを貯留できるウエル形状を有する反応場である。
【００２１】
「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る。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）。特に、高周波交流電界中においては、時間的平均電場の自乗の勾配に比例して双極子に力が働き、泳動する。
【００２２】
例えば、核酸分子は、液相中において電界の作用を受けると伸長又は移動することが知られている。その原理は、骨格をなすリン酸イオン（陰電荷）とその周辺にある水がイオン化した水素原子（陽電荷）とによってイオン曇を作っていると考えられ、これらの陰電荷及び陽電荷により生じる分極ベクトル（双極子）が、高周波高電圧の印加により全体として一方向を向き、その結果として伸長し、加えて、不均一電界が印加された場合、電気力線が集中する部位に向かって移動する（Seiichi Suzuki，Takeshi Yamanashi,Shin-ichi Tazawa,Osamu Kurosawa and Masao Washizu:“Quantitative analysis on electrostatic orientation of DNA in stationary AC electric field using fluorescence anisotropy”,IEEE Transaction on Industrial Applications,Vol.34,No.1,P75-83(1998)）。
【００２３】
「センサーチップ」は、基板上の所定の反応領域において、物質間の相互作用を進行させ、該相互作用を検出するための基板を意味し、前記物質の種類に関係なく広く包含し、前記相互作用の検出原理は問わない。このセンサーチップには、ＤＮＡプローブなどの核酸鎖が固定化されて微細配列された状態とされたＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）やタンパク質間の相互作用や抗原抗体反応などの検出に適するプロテインチップなどを少なくとも含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、反応領域に対向配置された電極（即ち、対向電極）ではなく、同一の電位を持つ電極又は電極群が設けられた構成であることから、印加電界（電気力線）を電極の周辺全方位へ発散させることができる。即ち、反応領域全域に向かって、広範囲に電界（電気力線）を発散させることができるので、反応領域全体に電気的な勾配、あるいは不均一電界を形成できる。これにより、反応領域中に分散している物質を効率良く、かつ、より数多く、電極側へ電気力学的な泳動作用によって寄せ集めることができる。
【００２５】
反応領域内に対向電極を形成する必要がないため、反応領域の形態的な制約も少なく、検出部の構造を簡略化できる。例えば、電界印加手段では、給電用の配線自体を、接地部はあらかじめシステム側に接続しておき、検出部への配線はハイブリダイゼーション反応領域の電極だけに接続すればよいため、検出装置としての構造も簡易化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明に係わる物や方法の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００２７】
図１は、本発明に係る相互作用検出部（以下、「検出部」と略称。）として好適な第一実施形態の基本構成を説明する要部立体斜視図、図２は、その断面図、図３は、図２中のＡ-Ａ線断面図である。
【００２８】
まず、図１〜図３中に示された符号１は、本発明に係る検出部の好適な第一実施形態を示している。この検出部１には、図示されているように、溶液やゲルなどの媒質を貯留又は保持できるウエル形状（凹部形状）の反応領域２が設けられている。
【００２９】
この反応領域２は、ハイブリダイゼーション等の物質間の相互作用の場を提供する領域又は空間として機能する。この反応領域２に貯留又は保持された媒質には、該反応領域２に臨むように形成された電極Ｅ１を介して、例えば、交流電界が印加される。
【００３０】
ここで、前記電極Ｅ１は、アルミニウムや金などの金属、あるいはＩＴＯ（インジウム−スズ−オキサイド）等の透明な導体で形成されており、本実施形態の例では、前記反応領域２の底面２１の中央位置に配置されている。なお、電極Ｅ１の形成場所は、前記底面２１に限定されず、例えば、上方側の基板５や後述するスペーサ６の位置に、反応領域２に臨むように形成してもよい。
【００３１】
この電極Ｅ１は、図１〜図３に示されているように、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、ＴｉＯ２等から選択される材料によって形成された絶縁層３で覆うことが望ましい。反応領域２中に貯留される場合があるイオン溶液による電気化学的な反応を防止するためである。
【００３２】
電極Ｅ１の表面は、ＤＮＡプローブ等の検出用物質Ｄが固定化される検出表面として機能させることができる。具体的には、予めプローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄの末端を固定化できる表面処理を電極Ｅ１表面に施しておくことにようにする。
【００３３】
検出用物質Ｄの固定は、電極Ｅ１の表面とプローブＤＮＡ（検出用物質Ｄの一例）の末端がカップリング反応等の反応によって行うことができる。例えば、ストレプトアビジンによって表面処理された電極表面の場合には、ビオチン化された検出用物質Ｄの末端の固定に適している。あるいは、チオール（ＳＨ）基によって表面処理された電極表面の場合には、チオール基が末端に修飾されたプローブＤＮＡ等の検出用物質Ｄをジスルフィド結合（−Ｓ−Ｓ−結合）で固定することに適している。
【００３４】
なお、図１等に示された符号Ｄは、電極Ｅ１の表面に末端が固定されたＤＮＡプローブに代表される検出用物質を、符号Ｔは、検出用物質Ｄと特異的な相互作用を示す標的物質を、それぞれ模式的に示している。また、図２、図３中に示す符号Ｗは、前記検出用物質Ｄと標的物質Ｔとの間の特異的な相互作用（例えば、ハイブリダイゼーション）によって形成された複合体（例、二本鎖核酸）を示している。
【００３５】
図１から図４に示されている符号４、５は基板を示している。基板４は、例えば、光学的に反応領域内の記録情報（本願では相互作用情報）の読み取りが可能とされた光透過性の基板であり、例えば、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレオレフィンやその他の合成樹脂によって形成されている。一方の符号５で示された基板は、反応領域２を閉塞する蓋として機能し、目的に応じて、基板４と同様の基材で形成してもよいし、光反射機能を有する材料で形成してもよい。
【００３６】
図１などに示された符号６は、ＳｉＯ２や合成樹脂などの絶縁材で形成されたスペーサ部材である。なお、このスペーサ部材６は、基板４や５と別体形成、一体形成のいずれでもよい。スペーサ部材６を基板４あるいは５と一体成形する場合は、公知の光ディスクマスタリング技術によって、ハイブリダイゼーションなどの相互作用の場を提供する役割を果たす反応領域２を形成することができる。
【００３７】
続いて、上記電極Ｅ１と反応領域２外に設けられた接地部７との間では、スイッチＳのオン／オフ操作によって、交流電源等の電源Ｖで電圧が印加可能な構成となっている（電界印加手段）。
【００３８】
このような電界印加手段の構成では、狭小な反応領域２内に電極Ｅ１に対応する対向電極を作る必要は無くなるので、前記反応領域２の構造を簡略化できる。さらに、電界印加をする場合、配線自体も接地部はあらかじめシステム側に接続しておき、検出部への配線は反応領域２内の電極Ｅ１だけに接続すればよいので、検出（ハイブリダイゼーションおよび信号検出）装置としての構造も簡易化が可能である。
【００３９】
スイッチＳをオンにすると、電極Ｅ１近傍には電界が集中して、不均一電界を形成することができる。この不均一電界を生じさせるための好適な電極構造としては、特に図示しないが、電極Ｅ１の表面を、例えば、凹凸形状に粗面加工を施したり、島状になるようにパターニング形成したりすることによって、電界が、該電極Ｅ１の表面の凸部位（山状部位）に集中し易くすることが考えられる。
【００４０】
このような構成では、凸部の角部、あるいは凹部の屈曲部などに、特に電界を集中させることができるので、電極Ｅ１の近傍領域において、誘電泳動の作用や効果をより確実に利用できる。なお、電極表面を粗面加工する方法は、例えば、公知のスパッタリング蒸着技術、エピキタシー蒸着技術やエッチング技術を用いて実施することができるが、特に限定されない。
【００４１】
この不均一電界の作用によって、前記反応領域２中にランダムに分散して存在している物質を、誘電泳動などの電気力学的作用によって、電極Ｅ１側へ引き寄せることや、電界に沿った方向に伸張させることも可能となる。
【００４２】
この印加する電界強度、周波数、印加時間は特に限定されるものではなく、電界印加対象の物質の種類、分子長等により、適正な電界強度、周波数、印加時間を選ぶことが望ましい。波形についても、サイン波に限定するものではなく、例えば、三角波等でもよい。
【００４３】
実際に交流電界を印加する場合は、図３に示されているように、電極Ｅ１と電源Ｖの間にインピーダンスマッチング回路８を設けておき、インピーダンスの整合をとることにより、効率的に電力が投入できるようにすることが好ましい。
【００４４】
図４には、インピーダンスマッチング回路８の回路構成の一例が簡略に示されている。インピーダンスマッチング回路８は、接地された電源Ｖと接地された検出部１との間に設けられ、各々接地されている二つの可変コンデンサ（Capacitor）Ｃ１，Ｃ２と、これらの可変コンデンサＣ１，Ｃ２の間に介在している中和素子であるインダクタンス中和回路（中和コイル）Ｌｎと、を備える。
【００４５】
可変コンデンサＣ１，Ｃ２は、電界印加するときに、静電容量を調整する役割を果たし、インダクタンス中和回路Ｌｎは、インダクタンスを調整する役割を果たす。このような構成を用いて、電源（信号発生源）Ｖから出力される内部インピーダンスと電源の負荷インピーダンスをマッチング（整合）する。
【００４６】
さらに、図５には、電界印加手段の好適な実施形態のより詳細な構成がブロック図的に示されている。
【００４７】
接地された電源（即ち、信号発生源）Ｖから出力された信号は、該電源Ｖに接続されている増幅器（アンプ）８１によって増大されて出力信号として取り出される。そして、この出力信号に係わる伝送波Ｗｔは、符号８２で示す方向性結合器（Directional Coupler）を介して、信号検出器（センサー）８３に入って検出され、測定器８４で出力電力が測定される。制御部８５は、この測定値を監視する。
【００４８】
また、末端の電極Ｅ１からの反射波Ｗｒは、方向性結合器８２を介して、信号検出器（センサー）８６で検出され、測定器８７で反射電力が測定される。制御部８５は、この測定値を監視する。
【００４９】
インピーダンスマッチング回路８は、前記測定値に基づいて制御部８５から発せられた制御信号Ｃに基づいて、電源の内部インピーダンスＺｖの大きさと対向電極Ｅ１の負荷インピーダンスＺｅの大きさをそれぞれ調整し（図５参照）、これにより、両インピーダンスＺｖ,Ｚｅを整合してＺｖ＝Ｚｅとする。具体的には、制御部８５で測定された反射電力が最も小さくなるように、マッチング回路８内の容量成分あるいはインダクタンス成分を、例えば、モータ駆動により変化させることでインピーダンス自動調整が行われる。
【００５０】
以上のインピーダンスマッチング手段によって、検出部１の反応領域２内に存在する物質、例えば、核酸分子に対する電気力学的作用を加える技術において、電源Ｇから対向電極Ｅ１へ投入される電力の損失低減が図られ、その投入電力が最大となる。
【００５１】
また、反応領域２に対する投入電力（供給電力）の一定化（安定化）、さらには、高周波電界、交流電界、特に高周波交流電界を利用する場合に発生するパルス信号の波形乱れの抑制、投入電力の位相遅れなどの問題の原因となる電極Ｅ１からの反射波Ｗｒの消去などを、確実に行うことができる。
【００５２】
反応領域２中に、標的物質Ｔである核酸鎖が存在する場合を例に説明すれば、この核酸鎖は、誘電泳動という電気力学的作用を受けて、電界強度のよい強い電極Ｅ１の方へ泳動する。その結果、検出用物質Ｄとして機能するプローブＤＮＡなどの核酸鎖が予め固定されている電極Ｅ１表面上に、標的の核酸鎖が集まって、ハイブリダイゼーションが効率よく進行する。
【００５３】
即ち、前記誘電泳動により、標的となる核酸鎖を短時間で電極Ｅ１表面へ移動させ、その濃度を高めることにより、電極Ｅ１表面に固定された核酸鎖とのハイブリダイゼーション時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００５４】
さらには、誘電泳動の作用によって、一本鎖の核酸鎖が伸張すると、ランダムコイル状態に丸まっているときと比較して、ハイブリダイゼーション時の立体障害が減少するので、ハイブリダイゼーションの効率を向上させることができる。
【００５５】
なお、ハイブリダイゼーションの信号は、ダブルストランド（二本鎖核酸）に特異的に結合し発光するインターカレートからの光量を測定しても良いし、あらかじめターゲットＤＮＡに結合させた蛍光色素からの発光量をハイブリダイゼーション後に余剰なＤＮＡを除去した後に測定してもよい。あるいは、モレキュラービーコンを利用してハイブリダイゼーション反応に伴う発行量を測定してもよい。
【００５６】
ここで、図６は、反応領域２へ電界が印加されている様子を電気力線で模式的に示した断面図（図２と共通の断面図）である。
【００５７】
本発明に係る検出部１では、この図６に示されているように、対向電極を持たない電極Ｅ１から反応領域２の全域に向かって電界が形成されるため、誘電泳動などの所望の電気力学的作用を反応領域２の全域へ及ぼすことができる。
【００５８】
即ち、反応領域２の全域に向かって、広範囲に電界（電気力線）を発散させることができるので、反応領域２の全体に電気的な勾配、あるいは不均一電界を形成できる。これにより、反応領域２中に分散している物質を効率良く、かつ、より数多く、電極Ｅ１側へ電気力学的な泳動作用によって寄せ集めることができる。
【００５９】
図７は、本発明に係る検出部の第二実施形態を示す図である。この第二実施形態である検出部１０は、反応領域２内に同一電位である三つの電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を備えている。同一電位の電極の数は、二つや三つ、あるいはそれ以上の数でもよく、複数の電極を基板４の上面などに種々のパターンで配設するのも自由である。
【００６０】
ここで、直径１００μｍ、高さ５μｍの反応領域内に設けられた直径１０μｍの電極Ｅ１において、接地部を無限遠に想定し、電極Ｅ１と接地間に±２０Ｖ、１ＭＨｚの交流電界を印加した場合の鉛直方向、斜め方向、水平方向のそれぞれの電界強度分布を図８、図９、図１０に示し、また、鉛直方向、斜め方向、水平方向のそれぞれの電界強度の変化率（電界強度の二乗の傾き）分布を図１１、図１２、図１３に示す。また、図１４は、鉛直方向、斜め方向、水平方向のそれぞれの距離（単位：μｍ）の電界強度データ（右）と電界強度二乗の微分の数値データ（左）を示す図面代用データ表である。なお、図１５は、電極周辺の電界強度分布に係わる鉛直（Ｚ）、水平（Ｈ）、斜め（Ｒ）の各方向の概念を示す図である。
【００６１】
これらの図面に表された結果から、反応領域内には電界が形成され、電極（Ｅ１）近傍では、その電界強度がより大きく、不均一電界が発生していることがわかる。なお、実際に交流電界を印加する場合は、上記したように、インピーダンスマッチングをとることにより、効率的に電力が投入できるようにすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、電気力学的作用を利用して、物質間の相互作用を効率良く、短時間で、高精度に検出するための技術として利用できる。ＤＮＡチップやプロテインチップなどに代表されるセンサーチップ技術や前記相互作用を検出するための装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る相互作用検出部（以下、「検出部」と略称。）として好適な第一実施形態の基本構成を説明する要部立体斜視図である。
【図２】同検出部の横方向断面図である。
【図３】図２中のＡ-Ａ線断面図である。
【図４】インピーダンスマッチング回路（８）の回路構成の一例が簡略に示されている。
【図５】電界印加手段の好適な実施形態のより詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】反応領域（２）へ電界が印加されている様子を電気力線で模式的に示した断面図（図２と共通の断面図）である。
【図７】本発明に係る検出部の第二実施形態を示す図である。
【図８】電極Ｅ１と接地間に±２０Ｖ、１ＭＨｚの交流電界を印加した場合の鉛直方向の電界強度分布を示す図である。
【図９】同交流電界を印加した場合の斜め方向の電界強度分布を示す図である。
【図１０】同交流電界を印加した場合の水平方向の電界強度分布を示す図である。
【図１１】鉛直方向の電界強度の変化率（電界強度の二乗の傾き）分布を示す図である。
【図１２】斜め方向の電界強度の変化率（電界強度の二乗の傾き）分布を示す図である。
【図１３】水平方向の電界強度の変化率（電界強度の二乗の傾き）分布を示す図である。
【図１４】鉛直方向、斜め方向、水平方向のそれぞれの距離（単位：μｍ）の電界強度データ（右）と電界強度二乗の微分の数値データ（左）を示す図面代用データ表である。
【図１５】電極周辺の電界強度分布に係わる鉛直（Ｚ）、水平（Ｈ）、斜め（Ｒ）の各方向の概念を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１，１０ 相互作用検出部（検出部）
２ 反応領域
３ 絶縁層
４，５ 基板
６ スペーサ部材
７ 接地部
８ インピーダンスマッチング回路
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 電極
Ｓ スイッチ
Ｖ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質間の相互作用の場を提供する反応領域と、該反応領域に臨設された同一の電位を持つ電極又は電極群と、を少なくとも備える相互作用検出部。
【請求項２】
前記電極又は電極群に交流電界が印加されることを特徴とする請求項１記載の相互作用検出部。
【請求項３】
前記電極又は電極群の表面は凹凸形状を備えることを特徴とする請求項１記載の相互作用検出部。
【請求項４】
前記電極又は電極群の表面は、絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項１記載の相互作用検出部。
【請求項５】
前記相互作用は、核酸鎖間のハイブリダイゼーションであることを特徴とする請求項１記載の相互作用検出部。
【請求項６】
請求項１記載の相互作用検出部が少なくとも一つ備えることを特徴とするセンサーチップ。
【請求項７】
物質間の相互作用の場を提供する反応領域と、
該反応領域に臨設された同一の電位を持つ電極又は電極群と、
該電極又は電極群に対する電界印加手段と、
を少なくとも備える相互作用検出装置。
【請求項８】
前記電界印加手段は、電極又は電極群と接地部との間に交流電界を印加する手段であることを特徴とする請求項７記載の相互作用検出装置。
【請求項９】
前記電界印加手段は、インピーダンスマッチング回路を介して高周波電界を印加することを特徴とする請求項７記載の相互作用検出部。
【請求項１０】
電界印加により、前記反応領域に存在する物質に電気力学的作用を加えることを特徴とする請求項７記載の相互作用検出装置。
【請求項１１】
前記電気力学的作用は、電気泳動及び／又は誘電泳動であることを特徴とする請求項９記載の相互作用検出装置。
【請求項１】
物質間の相互作用の場を提供する反応領域と、該反応領域に臨設された同一の電位を持つ電極又は電極群と、を少なくとも備える相互作用検出部。
【請求項２】
前記電極又は電極群に交流電界が印加されることを特徴とする請求項１記載の相互作用検出部。
【請求項３】
前記電極又は電極群の表面は凹凸形状を備えることを特徴とする請求項１記載の相互作用検出部。
【請求項４】
前記電極又は電極群の表面は、絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項１記載の相互作用検出部。
【請求項５】
前記相互作用は、核酸鎖間のハイブリダイゼーションであることを特徴とする請求項１記載の相互作用検出部。
【請求項６】
請求項１記載の相互作用検出部が少なくとも一つ備えることを特徴とするセンサーチップ。
【請求項７】
物質間の相互作用の場を提供する反応領域と、
該反応領域に臨設された同一の電位を持つ電極又は電極群と、
該電極又は電極群に対する電界印加手段と、
を少なくとも備える相互作用検出装置。
【請求項８】
前記電界印加手段は、電極又は電極群と接地部との間に交流電界を印加する手段であることを特徴とする請求項７記載の相互作用検出装置。
【請求項９】
前記電界印加手段は、インピーダンスマッチング回路を介して高周波電界を印加することを特徴とする請求項７記載の相互作用検出部。
【請求項１０】
電界印加により、前記反応領域に存在する物質に電気力学的作用を加えることを特徴とする請求項７記載の相互作用検出装置。
【請求項１１】
前記電気力学的作用は、電気泳動及び／又は誘電泳動であることを特徴とする請求項９記載の相互作用検出装置。
【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】
【公開番号】特開２００６−３３７２７３（Ｐ２００６−３３７２７３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６４５９１（Ｐ２００５−１６４５９１）
【出願日】平成１７年６月３日（２００５．６．３）
【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１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３日（２００５．６．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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