ＤＮＡチップ
【課題】信頼性の高く検出精度の向上を図ることが可能な電流検出型のＤＮＡチップを提供する。
【解決手段】ＤＮＡチップは、絶縁性を有する基板３０と、それぞれ基板上に形成された導電性の金属層で形成された作用極３２および測定極３４ａと、基板上に形成され作用極と測定極との間を電気的に接続した配線４０と、作用極および配線を覆っているとともに、作用極の少なくとも一部を露出させた開口部を有した絶縁層４２と、作用極の露出部分に固定化されたＤＮＡプローブ４１と、を備えている。作用極は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層４３ａ、４３ｂ、４３ｃにより形成され、作用極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して測定極に電気的に接続されている。
【解決手段】ＤＮＡチップは、絶縁性を有する基板３０と、それぞれ基板上に形成された導電性の金属層で形成された作用極３２および測定極３４ａと、基板上に形成され作用極と測定極との間を電気的に接続した配線４０と、作用極および配線を覆っているとともに、作用極の少なくとも一部を露出させた開口部を有した絶縁層４２と、作用極の露出部分に固定化されたＤＮＡプローブ４１と、を備えている。作用極は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層４３ａ、４３ｂ、４３ｃにより形成され、作用極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して測定極に電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を検出するための、核酸等よりなるプローブを固定化した電流検出型のＤＮＡチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ゲノム医学やゲノム薬理学の進歩により、特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を検出することによって、薬に対する効果や副作用、発病の可能性や病気の進行程度等が診断できるようになってきた。この特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を手軽に検出する手法として、ＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）を用いる手法が提供されている。ＤＮＡチップには、大別して蛍光検出法、及び電流検出法を用いたものがある。
【０００３】
このうち、電流検出法は優れた再現性および定量性を発揮できる手法であり、この電流検出法を用いて特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を検出する電流検出型のＤＮＡチップが提案されている（例えば、特許文献１）。このような電流検出型のＤＮＡチップは、ガラス等の絶縁基板上に金等の導電性金属薄膜からなる複数の電極と、これらの電極を接続し電気化学的な測定回路を形成する配線と、さらに電極および配線の上面を覆った絶縁層と、電極の一部が露出するように絶縁層に形成された開口部と、を有し、開口部の電極上に配列が既知の核酸等からなる一本鎖の核酸プローブが固定化されている。そして、核酸プローブが固定化された開口部付近に検体から抽出、増幅した一本鎖の核酸を滴下して、核酸プローブと検体の核酸とをハイブリダイゼーション反応させる。この時、核酸プローブと相補的な配列を持つ検体の核酸は反応して２本鎖になる。次いで、二本鎖になった核酸にだけ選択的に結合し、かつ電気化学的に活性な核酸挿入剤を添加し、電圧を印加する。この時、二本鎖になったプローブでは、結合した核酸挿入剤が酸化され、酸化電流が核酸挿入剤と電極の間に流れる。この反応電流がどの電極に流れたかを測定すれば、電極上の核酸プローブの配列は既知であり、検体中の検体ＤＮＡの配列を判定することができる。
【特許文献１】特許第２５７３４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように構成されたＤＮＡチップでは、基体表面にパターン形成された電極および配線を絶縁膜にて保護し、露出した一部の電極の表面のみに核酸プローブが固定化されている。そのため、下記のような問題が発生すると検体ＤＮＡの配列を判定することが不可能となり、あるいは、高精度の判定が困難となり、判定精度が低下する。
【０００５】
１）電極間での配線の断線
２）異なる電極間、配線でのショート
３）絶縁膜の欠損
４）電極上の汚染
５）電極表面上での核酸プローブの固定化不良
６）電流検出用プローブの接触が阻害される要因
また、検出される微弱な信号量は、電極上に固定化されているＤＮＡプローブの量に比例するため、信号強度を上げ検出精度を上げるためには、ＤＮＡプローブの固定量を増やす必要がある。簡易な方法として、電極の表面積を増やす方法が考えられるが、この場合、精細度が低下し、同時に検出できるＤＮＡプローブの数が少なくなるという問題がある。
【０００６】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、信頼性の高く検出精度の向上を図ることが可能な電流検出型のＤＮＡチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、この発明の態様に係るＤＮＡチップは、絶縁性を有する基板と、それぞれ前記基板上に形成された導電性の金属層で形成された作用極および測定極と、前記基板上に形成され前記作用極と測定極との間を電気的に接続した配線と、前記作用極および配線を覆っているとともに、作用極の少なくとも一部を露出させた開口部を有した絶縁層と、前記作用極の露出部分に固定化されたＤＮＡプローブと、を備え、前記作用極は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、前記作用極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して前記測定極に電気的に接続されている。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によれば、作用極および配線は、それぞれ絶縁層を介して積層された複数の金属層で形成されていることから、いずれかの金属層で、配線の断線、ショートなどが起きた場合でも、他の金属層により測定が可能となり、信頼性の向上したＤＮＡチップが得られる。また、積層された複数の金属層で作用極を形成することにより、信号量を容易に増やすことが可能となり、検出精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る電流検出型のＤＮＡチップついて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るＤＮＡチップを内蔵したカセットの外観を示し、図２は、このカセットを分解して示し、図３はＤＮＡチップを含むカセットの断面を示している。図１ないし図３に示すように、ＤＮＡチップ１０は、複数の電極を有している。ＤＮＡチップ１０は、シリコン樹脂等で形成された流路パッキン１２と共に、ポリカーボネート等の樹脂で形成されたカセット１４内に組み込まれている。流路パッキン１２は、ＤＮＡチップ１０と接する側に流路１２ａを有し、この流路を通してＤＮＡチップ１０の電極に検体を導くとともに、反応容器を形成する。
【００１０】
カセット１４は、トップカバー１６ａと、このトップカバーに嵌合された矩形板状のボトムカバー１６ｂとを有している。ボトムカバー１６ｂとトップカバー１６ａとの間に、ＤＮＡチップ１０および流路パッキン１２が収納され、流路パッキンは、ＤＮＡチップ１０の電極側の表面に密着した状態で保持されている。
【００１１】
トップカバー１６ａには、検体及び薬液の注入孔２０および排出孔２１、並びに、矩形状の測定開口２２が形成されている。注入孔２０および排出孔２１は流路パッキン１２の流路１２ａに連通している。注入孔２０から注入された検体は、流路パッキン１２の流路を通してＤＮＡチップ１０の電極部に供給された後、他方から排出孔２１から排出される。また、測定開口２２は、ＤＮＡチップ１０の後述する測定極に対向して設けられている。カセット１４の外側から測定開口２２を通して、電流検出用プローブおよび給電端子をカセット１４内に挿入し、ＤＮＡチップ１０の測定極に接触させることができる。
【００１２】
図４は、ＤＮＡチップ１０を概略的に示し、図５、図６は、ＤＮＡチップの異なる断面をそれぞれ示している。
図４に示すように、ＤＮＡチップ１０は、ガラス、Ｓｉ、樹脂等により矩形状に形成された絶縁性を有する基板３０と、基板の一方の表面上に金等の導電性を有する金属層で形成された複数の電極、つまり、複数の作用極３２、測定極３４ａ、３４ｂ、対極３６、および参照極３８と、電極間を電気的に接続し測定回路を構成した複数の配線４０と、を有している。
【００１３】
作用極３２は例えば２つ設けられ、基板３０の一辺と平行な第１方向Ｘに沿って並んで配置されている。対極３６および参照極３８は、作用極３２の両側に基板３０の第１方向Ｘに並んで配置されている。それぞれ作用極３２に対応する２つの第１測定極３４ａ、および対極３６、参照極３８に対応する２つの第２測定極３４ｂが設けられている。これらの第１および第２測定極３４ａ、３４ｂは、基板３０の第１方向Ｘに隙間をおいて並んで設けられている。また、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂは、作用極３２、対極３６、参照極３８に対して、第１方向と直交する基板３０の第２方向Ｙに離間して配置されている。
【００１４】
基板３０の上面は、電極を除いて、例えば有機レジスト等からなる絶縁層４２によって覆われている。絶縁層４２は、それぞれ作用極３２、対極３６、参照極３８、測定極３４に対向して形成された複数の開口部を有し、作用極３２、対極３６、参照極３８および測定極３４は、それぞれ開口部を介して外部に露出している。
【００１５】
図４ないし図６に示すように、各作用極３２の露出した表面には、例えば既知の配列を持ち一本鎖にした合成オリゴＤＮＡがＤＮＡプローブ、ここでは、核酸プローブ４１として固定されている。
【００１６】
各作用極３２は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、絶縁層４２は、複数、例えば、３層の絶縁層、つまり、第１絶縁層４２ａ、第２絶縁層４２ｂ、第３絶縁層４２ｃを積層して形成されている。本実施形態において、作用極３２は、第１絶縁層４２ａおよび第２絶縁層４２ｂを挟んで積層された、例えば、３層の第１金属層４３ａ、第２金属層４３ｂ、第３金属層４３ｃにより形成されている。
【００１７】
第１金属層４３ａは円形に形成され、基板３０の表面上に形成されている。第２金属層４３ｂは、第１絶縁層４２ａを介して第１金属層４３ａ上に形成されている。この第２金属層４３ｂおよび第１絶縁層４２ａには、第１金属層４３ａと同軸な円形の開口部４４ａが形成されている。これにより、第２金属層４３ｂは第１金属層４３ａとほぼ等しい外径を有した環状に形成され、第１金属層４３ａの周縁部に重なって、かつ、第１金属層４３ａと同芯状に配置されている。そして、第１金属層４３ａの中央部は、開口部４４ａを通して外部に露出している。
【００１８】
第３金属層４３ｃは、第２絶縁層４２ｂを介して第２金属層４３ｂ上に形成されている。この第３金属層４３ｃおよび第２絶縁層４２ａには、第１金属層４３ａと同軸な円形であって開口部４４ａよりも大径の開口部４４ｂが形成されている。これにより、第３金属層４３ｃは第１金属層４３ａとほぼ等しい外径を有した環状に形成され、第２金属層４３ｂの周縁部に重なって、かつ、第１金属層４３ａと同芯状に配置されている。そして、第２金属層４３ｂの内周部分は、開口部４４ｂを介して外部に露出している。
【００１９】
第３絶縁層４２ｃは、第３金属層４３ｃに重ねて形成されている。第３絶縁層４２ｃには、第１金属層４３ａと同軸な円形であって開口部４４ｂよりも大径の開口部４４ｃが形成されている。これにより、第３金属層４３ｃの内周部分は、開口部４４ｃを介して外部に露出している。
【００２０】
核酸プローブ４１は、作用極３２において、第１金属層４３ａの露出部分、第２金属層４３ｂの露出部分、および第３金属層４３ｃの露出部分にそれぞれ固定化されている。核酸プローブ４１は所望の配列、つまり、既知の配列を有した核酸プローブが固定化されている。また、２つの作用極３２には、配列の異なる核酸プローブが固定化され、各作用極３２の第１、第２、第３金属層上には、同一配列の核酸プローブが固定化されている。
【００２１】
図４ないし図６に示すように、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの各々は、絶縁層を介して積層された複数の金属層により形成されている。すなわち、各測定極３４ａ、３４ｂは、基板３０の表面上に形成された矩形状の第１金属層３５ａ、第１絶縁層４２ａ上に形成された矩形状の第２金属層３５ｂ、および第２絶縁層４２ｂ上に形成された矩形状の第３金属層３５ｃを有している。これら第１、第２、第３金属層は、基板３０の第２方向Ｙに沿って互いにずれて配置されている。そして、第１金属層３５ａの表面は、第１、第２、第３絶縁層４２ａ、４２ｂ、４２ｃに形成された開口部４６ａを通して外部に露出している。第２金属層３５ｂの表面は、第２、第３絶縁層４２ｂ、４２ｃに形成された開口部４６ｂを通して外部に露出している。第３金属層３５ｃの表面は、第３絶縁層４２ｃに形成された開口部４６ｃを通して外部に露出している。
【００２２】
作用極３２を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線４０を介して第１測定極３４ａに電気的に接続されている。すなわち、作用極３２を形成する第１金属層４３ａは、基板３０上に形成された配線４０を介して第１測定極３４ａの第１金属層３５ａに電気的に接続されている。作用極３２を形成する第２金属層４３ｂは、第１絶縁層４２ａ上に形成された配線４０を介して第１測定極３４ａの第２金属層３５ｂに電気的に接続されている。作用極３２を形成する第３金属層４３ｃは、第２絶縁層４２ｂ上に形成された配線４０を介して第１測定極３４ａの第３金属層３５ｃに電気的に接続されている。これにより、作用極３２を形成する第１、第２、第３金属層は、それぞれ独立して、第１測定極３４ａの第１、第２、第３金属層に接続されている。
【００２３】
図４および図６に示すように、対極３６および参照極３８の各々は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、対極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線４０を介して対応する第２測定極３４ｂに電気的に接続されている。同様に、参照極３８を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線４０を介して、対応する第２測定極３４ｂに電気的に接続されている。
【００２４】
参照極３８を代表して説明する。参照極３８は、第１絶縁層４２ａおよび第２絶縁層４２ｂを挟んで積層された、例えば、３層の第１金属層５０ａ、第２金属層５０ｂ、第３金属層５０ｃにより形成されている。
【００２５】
第１金属層５０ａは細長い矩形状に形成され、基板３０の表面上に形成されている。第２金属層５０ｂは、第１金属層５０ａと同一寸法を有し、第１絶縁層４２ａを介して第１金属層５０ａ上に形成されている。この第２金属層５０ｂおよび第１絶縁層４２ａには、第１金属層５０ａと同芯状の矩形の開口部５２ａが形成されている。これにより、第２金属層５０ｂは環状、ここでは、矩形枠状、に形成され、第１金属層５０ａの周縁部に重なって、かつ、第１金属層５０ａと同芯状に配置されている。そして、第１金属層５０ａの中央部は、開口部５２ａを通して外部に露出している。
【００２６】
第３金属層５０ｃは、第１金属層５０ａと同一寸法を有し、第２絶縁層４２ｂを介して第２金属層５０ｂ上に形成されている。この第３金属層５０ｃおよび第２絶縁層４２ｂには、第１金属層５０ａと同軸な矩形状であって開口部５２ａよりも大径の開口部５２ｂが形成されている。これにより、第３金属層５０ｃは環状、ここでは、矩形枠状、に形成され、第２金属層５０ｂの周縁部に重なって、かつ、第１金属層５０ａと同芯状に配置されている。そして、第２金属層５０ｂの内周部分は、開口部５２ｂを介して外部に露出している。
【００２７】
第３絶縁層４２ｃは、第３金属層５０ｃに重ねて形成されている。第３絶縁層４２ｃには、第１金属層５０ａと同軸な矩形であって開口部５２ｂよりも大径の開口部５２ｃが形成されている。これにより、第３金属層５０ｃの内周部分は、開口部５２ｃを介して外部に露出している。
【００２８】
参照極３８を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線（第２配線）４０を介して対応する第２測定極３４ｂに電気的に接続されている。すなわち、参照極３８を形成する第１金属層５０ａは、基板３０上に形成された配線４０を介して第２測定極３４ｂの第１金属層３５ａに電気的に接続されている。参照極３８を形成する第２金属層５０ｂは、第１絶縁層４２ａ上に形成された配線４０を介して第２測定極３４ｂの第２金属層３５ｂに電気的に接続されている。参照極３８を形成する第３金属層５０ｃは、第２絶縁層４２ｂ上に形成された配線４０を介して第２測定極３４ｂの第３金属層３５ｃに電気的に接続されている。これにより、参照極３８を形成する第１、第２、第３金属層は、それぞれ独立して、第２測定極３４ｂの第１、第２、第３金属層に接続されている。
【００２９】
なお、対極３６も参照極３８と同様に形成され、対応する第２測定極３４ｂに配線４０を介して電気的に接続されている。
【００３０】
作用極３２の第１金属層４３ａ、対極３６および参照極３８の第１金属層５０ａ、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの第１金属層３５ａ、並びに基板３０上に形成された配線４０は、例えば、基板３０の表面上に成膜された金属層をパターニングすることにより、共通の金属層によって形成することができる。作用極３２の第２金属層４３ｂ、対極３６および参照極３８の第２金属層５０ｂ、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの第２金属層３５ｂ、並びに第１絶縁層４２ａ上に形成された配線４０は、例えば、第１絶縁層４２ａの表面上に成膜された金属層をパターニングすることにより、共通の金属層によって形成することができる。同様に、作用極３２の第３金属層４３ｃ、対極３６および参照極３８の第３金属層５０ｃ、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの第３金属層３５ｃ、並びに基板３０上に形成された配線４０は、例えば、基板３０の表面上に成膜された金属層をパターニングすることにより、共通の金属層で形成することができる。
【００３１】
図３に示すように、上記のように構成されたＤＮＡチップ１０は、カセット１４内に組み込まれている。そして、ＤＮＡチップ１０の作用極３２、対極３６および参照極３８を含む電極部分は、流路パッキン１２によって覆われ、基板３０の上面と流路パッキンとにより流路１２ａが形成されている。この流路１２ａに検体あるいは電解液等を充填し流すことにより、電極部にこれらの検体、電解液を供給することができる。
【００３２】
また、ＤＮＡチップ１０の第１および第２測定極３４ａ、３４ｂは、カセット１４の測定開口２２に対向して位置している。これにより、外部から測定開口２２を通して、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂに接触可能となっている。
【００３３】
上記のように構成されたＤＮＡチップ１０を用いて検査を行う場合、まず、検体から抽出し、増幅した検体ＤＮＡを、カセット１４の注入孔２０から流路パッキン１２の流路１２ａ内に注入し、作用極３２に供給する。また、核酸プローブ４１が固定化された作用極３２の部分をＤＮＡチップ１０の背面側から加熱し、核酸プローブ４１と検体ＤＮＡとをハイブリダイゼーション反応させる。この際、核酸プローブ４１と検体ＤＮＡとが相補的な配列を有していれば、これらが結合して二本鎖のＤＮＡとなる。
【００３４】
その後、ＤＮＡチップ１０を所定の加熱温度に維持した状態で、反応に関与せず一本鎖のままの検体ＤＮＡを洗い流す。続いて、ＤＮＡチップ１０を室温に冷却した後、二本鎖になったＤＮＡにだけ選択的に結合し、かつ電気化学的に活性な性質を持つ核酸挿入剤を、カセット１４の注入孔２０から流路パッキン１２の流路１２ａ内に注入し、作用極３２、対極３６、参照極３８に供給する。
【００３５】
この状態で、カセット１４の外側から測定開口２２を通して、例えば、給電端子を第２測定極３４ｂの第１、第２、第３金属層３５ａ、３５ｂ、３５ｃに接触させ、対極３６と参照極３８とに電圧を印加する。また、カセット１４の外側から測定開口２２を通して、例えば、複数の電流検出用プローブピンをカセット１４内に挿入し、各第１測定極３４ａの第１、第２、第３金属層３５ａ、３５ｂ、３５ｃにそれぞれ接触させる。この際、核酸挿入剤は酸化反応を起こし、核酸挿入剤と作用極３２との間に酸化電流が流れる。そして、三端子法により、電流検出用プローブピンを介して、作用極３２に流れる電流を検出する。
【００３６】
核酸挿入剤は二本鎖になった核酸プローブにのみ選択的に結合している。また、各作用極３２に固定化されている核酸プローブ４１の配列は予め既知となっている。そのため、どの作用極３２に電流が流れたかを電流検出用プローブピンで検出することにより、検体ＤＮＡと結合した核酸プローブを検出でき、その結果として、検体ＤＮＡの配列を判定することができる。
【００３７】
上記のように構成された電流検出型のＤＮＡチップ１０によれば、作用極、対極、参照極、および測定極は、それぞれ複数層の金属層で形成されているため、いずれかの金属層で、断線、ショート、などが起きた場合でも、あるいは、いずれかの金属層で核酸プローブの固定化不良が生じた場合でも、他の金属層により測定することができる。これにより、信頼性の向上したＤＮＡチップが得られる。また、同芯的に積層された複数の金属層で作用極を形成し、各金属層上に核酸プローブを固定化することにより、得られる信号量を容易に増やすことが可能となり、検出精度の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、ＤＮＡチップにおける作用極の数は２つに限らず、必要に応じて増減可能である。作用極、測定極を形成する金属層は、３層に限らず、２層あるいは４層以上としてもよい。また、作用極を除いて、測定極、対極、参照極は、複数層の金属層に限らず、単層の金属層で形成してもよい。作用極、測定極、対極、参照極の形状は、上述した円形あるいは矩形に限らず、種々選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、この発明の実施形態にＤＮＡチップを内蔵するカセットを示す斜視図。
【図２】図２は、前記カセットを分解して示す分解斜視図。
【図３】図３は、図１の線Ｃ−Ｃに沿った前記カセットおよびＤＮＡチップの断面図。
【図４】図４は、前記ＤＮＡチップを拡大して模式的に示す平面図。
【図５】図５は、図４の線Ａ−Ａに沿った前記ＤＮＡチップの断面図。
【図６】図６は、図４の線Ｂ−Ｂに沿った前記ＤＮＡチップの断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１０…ＤＮＡチップ、１２…流路パッキン、１４…カセット、３０…基板、
３２…作用極、３４ａ…第１測定極、３４ｂ…第２測定極、３６…対極、
３８…参照極、４０…配線、４２…絶縁層、４２ａ…第１絶縁層、
４２ｂ…第２絶縁層、４２ｃ…第３絶縁層、
４３ａ、３５ａ、５０ａ…第１金属層、４３ｂ、３５ｂ、５０ｂ…第２金属層、
４３ｃ、３５ｃ、５０ｃ…第３金属層、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ…開口部、
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ…開口部、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ…開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を検出するための、核酸等よりなるプローブを固定化した電流検出型のＤＮＡチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ゲノム医学やゲノム薬理学の進歩により、特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を検出することによって、薬に対する効果や副作用、発病の可能性や病気の進行程度等が診断できるようになってきた。この特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を手軽に検出する手法として、ＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）を用いる手法が提供されている。ＤＮＡチップには、大別して蛍光検出法、及び電流検出法を用いたものがある。
【０００３】
このうち、電流検出法は優れた再現性および定量性を発揮できる手法であり、この電流検出法を用いて特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を検出する電流検出型のＤＮＡチップが提案されている（例えば、特許文献１）。このような電流検出型のＤＮＡチップは、ガラス等の絶縁基板上に金等の導電性金属薄膜からなる複数の電極と、これらの電極を接続し電気化学的な測定回路を形成する配線と、さらに電極および配線の上面を覆った絶縁層と、電極の一部が露出するように絶縁層に形成された開口部と、を有し、開口部の電極上に配列が既知の核酸等からなる一本鎖の核酸プローブが固定化されている。そして、核酸プローブが固定化された開口部付近に検体から抽出、増幅した一本鎖の核酸を滴下して、核酸プローブと検体の核酸とをハイブリダイゼーション反応させる。この時、核酸プローブと相補的な配列を持つ検体の核酸は反応して２本鎖になる。次いで、二本鎖になった核酸にだけ選択的に結合し、かつ電気化学的に活性な核酸挿入剤を添加し、電圧を印加する。この時、二本鎖になったプローブでは、結合した核酸挿入剤が酸化され、酸化電流が核酸挿入剤と電極の間に流れる。この反応電流がどの電極に流れたかを測定すれば、電極上の核酸プローブの配列は既知であり、検体中の検体ＤＮＡの配列を判定することができる。
【特許文献１】特許第２５７３４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように構成されたＤＮＡチップでは、基体表面にパターン形成された電極および配線を絶縁膜にて保護し、露出した一部の電極の表面のみに核酸プローブが固定化されている。そのため、下記のような問題が発生すると検体ＤＮＡの配列を判定することが不可能となり、あるいは、高精度の判定が困難となり、判定精度が低下する。
【０００５】
１）電極間での配線の断線
２）異なる電極間、配線でのショート
３）絶縁膜の欠損
４）電極上の汚染
５）電極表面上での核酸プローブの固定化不良
６）電流検出用プローブの接触が阻害される要因
また、検出される微弱な信号量は、電極上に固定化されているＤＮＡプローブの量に比例するため、信号強度を上げ検出精度を上げるためには、ＤＮＡプローブの固定量を増やす必要がある。簡易な方法として、電極の表面積を増やす方法が考えられるが、この場合、精細度が低下し、同時に検出できるＤＮＡプローブの数が少なくなるという問題がある。
【０００６】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、信頼性の高く検出精度の向上を図ることが可能な電流検出型のＤＮＡチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、この発明の態様に係るＤＮＡチップは、絶縁性を有する基板と、それぞれ前記基板上に形成された導電性の金属層で形成された作用極および測定極と、前記基板上に形成され前記作用極と測定極との間を電気的に接続した配線と、前記作用極および配線を覆っているとともに、作用極の少なくとも一部を露出させた開口部を有した絶縁層と、前記作用極の露出部分に固定化されたＤＮＡプローブと、を備え、前記作用極は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、前記作用極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して前記測定極に電気的に接続されている。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によれば、作用極および配線は、それぞれ絶縁層を介して積層された複数の金属層で形成されていることから、いずれかの金属層で、配線の断線、ショートなどが起きた場合でも、他の金属層により測定が可能となり、信頼性の向上したＤＮＡチップが得られる。また、積層された複数の金属層で作用極を形成することにより、信号量を容易に増やすことが可能となり、検出精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る電流検出型のＤＮＡチップついて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るＤＮＡチップを内蔵したカセットの外観を示し、図２は、このカセットを分解して示し、図３はＤＮＡチップを含むカセットの断面を示している。図１ないし図３に示すように、ＤＮＡチップ１０は、複数の電極を有している。ＤＮＡチップ１０は、シリコン樹脂等で形成された流路パッキン１２と共に、ポリカーボネート等の樹脂で形成されたカセット１４内に組み込まれている。流路パッキン１２は、ＤＮＡチップ１０と接する側に流路１２ａを有し、この流路を通してＤＮＡチップ１０の電極に検体を導くとともに、反応容器を形成する。
【００１０】
カセット１４は、トップカバー１６ａと、このトップカバーに嵌合された矩形板状のボトムカバー１６ｂとを有している。ボトムカバー１６ｂとトップカバー１６ａとの間に、ＤＮＡチップ１０および流路パッキン１２が収納され、流路パッキンは、ＤＮＡチップ１０の電極側の表面に密着した状態で保持されている。
【００１１】
トップカバー１６ａには、検体及び薬液の注入孔２０および排出孔２１、並びに、矩形状の測定開口２２が形成されている。注入孔２０および排出孔２１は流路パッキン１２の流路１２ａに連通している。注入孔２０から注入された検体は、流路パッキン１２の流路を通してＤＮＡチップ１０の電極部に供給された後、他方から排出孔２１から排出される。また、測定開口２２は、ＤＮＡチップ１０の後述する測定極に対向して設けられている。カセット１４の外側から測定開口２２を通して、電流検出用プローブおよび給電端子をカセット１４内に挿入し、ＤＮＡチップ１０の測定極に接触させることができる。
【００１２】
図４は、ＤＮＡチップ１０を概略的に示し、図５、図６は、ＤＮＡチップの異なる断面をそれぞれ示している。
図４に示すように、ＤＮＡチップ１０は、ガラス、Ｓｉ、樹脂等により矩形状に形成された絶縁性を有する基板３０と、基板の一方の表面上に金等の導電性を有する金属層で形成された複数の電極、つまり、複数の作用極３２、測定極３４ａ、３４ｂ、対極３６、および参照極３８と、電極間を電気的に接続し測定回路を構成した複数の配線４０と、を有している。
【００１３】
作用極３２は例えば２つ設けられ、基板３０の一辺と平行な第１方向Ｘに沿って並んで配置されている。対極３６および参照極３８は、作用極３２の両側に基板３０の第１方向Ｘに並んで配置されている。それぞれ作用極３２に対応する２つの第１測定極３４ａ、および対極３６、参照極３８に対応する２つの第２測定極３４ｂが設けられている。これらの第１および第２測定極３４ａ、３４ｂは、基板３０の第１方向Ｘに隙間をおいて並んで設けられている。また、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂは、作用極３２、対極３６、参照極３８に対して、第１方向と直交する基板３０の第２方向Ｙに離間して配置されている。
【００１４】
基板３０の上面は、電極を除いて、例えば有機レジスト等からなる絶縁層４２によって覆われている。絶縁層４２は、それぞれ作用極３２、対極３６、参照極３８、測定極３４に対向して形成された複数の開口部を有し、作用極３２、対極３６、参照極３８および測定極３４は、それぞれ開口部を介して外部に露出している。
【００１５】
図４ないし図６に示すように、各作用極３２の露出した表面には、例えば既知の配列を持ち一本鎖にした合成オリゴＤＮＡがＤＮＡプローブ、ここでは、核酸プローブ４１として固定されている。
【００１６】
各作用極３２は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、絶縁層４２は、複数、例えば、３層の絶縁層、つまり、第１絶縁層４２ａ、第２絶縁層４２ｂ、第３絶縁層４２ｃを積層して形成されている。本実施形態において、作用極３２は、第１絶縁層４２ａおよび第２絶縁層４２ｂを挟んで積層された、例えば、３層の第１金属層４３ａ、第２金属層４３ｂ、第３金属層４３ｃにより形成されている。
【００１７】
第１金属層４３ａは円形に形成され、基板３０の表面上に形成されている。第２金属層４３ｂは、第１絶縁層４２ａを介して第１金属層４３ａ上に形成されている。この第２金属層４３ｂおよび第１絶縁層４２ａには、第１金属層４３ａと同軸な円形の開口部４４ａが形成されている。これにより、第２金属層４３ｂは第１金属層４３ａとほぼ等しい外径を有した環状に形成され、第１金属層４３ａの周縁部に重なって、かつ、第１金属層４３ａと同芯状に配置されている。そして、第１金属層４３ａの中央部は、開口部４４ａを通して外部に露出している。
【００１８】
第３金属層４３ｃは、第２絶縁層４２ｂを介して第２金属層４３ｂ上に形成されている。この第３金属層４３ｃおよび第２絶縁層４２ａには、第１金属層４３ａと同軸な円形であって開口部４４ａよりも大径の開口部４４ｂが形成されている。これにより、第３金属層４３ｃは第１金属層４３ａとほぼ等しい外径を有した環状に形成され、第２金属層４３ｂの周縁部に重なって、かつ、第１金属層４３ａと同芯状に配置されている。そして、第２金属層４３ｂの内周部分は、開口部４４ｂを介して外部に露出している。
【００１９】
第３絶縁層４２ｃは、第３金属層４３ｃに重ねて形成されている。第３絶縁層４２ｃには、第１金属層４３ａと同軸な円形であって開口部４４ｂよりも大径の開口部４４ｃが形成されている。これにより、第３金属層４３ｃの内周部分は、開口部４４ｃを介して外部に露出している。
【００２０】
核酸プローブ４１は、作用極３２において、第１金属層４３ａの露出部分、第２金属層４３ｂの露出部分、および第３金属層４３ｃの露出部分にそれぞれ固定化されている。核酸プローブ４１は所望の配列、つまり、既知の配列を有した核酸プローブが固定化されている。また、２つの作用極３２には、配列の異なる核酸プローブが固定化され、各作用極３２の第１、第２、第３金属層上には、同一配列の核酸プローブが固定化されている。
【００２１】
図４ないし図６に示すように、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの各々は、絶縁層を介して積層された複数の金属層により形成されている。すなわち、各測定極３４ａ、３４ｂは、基板３０の表面上に形成された矩形状の第１金属層３５ａ、第１絶縁層４２ａ上に形成された矩形状の第２金属層３５ｂ、および第２絶縁層４２ｂ上に形成された矩形状の第３金属層３５ｃを有している。これら第１、第２、第３金属層は、基板３０の第２方向Ｙに沿って互いにずれて配置されている。そして、第１金属層３５ａの表面は、第１、第２、第３絶縁層４２ａ、４２ｂ、４２ｃに形成された開口部４６ａを通して外部に露出している。第２金属層３５ｂの表面は、第２、第３絶縁層４２ｂ、４２ｃに形成された開口部４６ｂを通して外部に露出している。第３金属層３５ｃの表面は、第３絶縁層４２ｃに形成された開口部４６ｃを通して外部に露出している。
【００２２】
作用極３２を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線４０を介して第１測定極３４ａに電気的に接続されている。すなわち、作用極３２を形成する第１金属層４３ａは、基板３０上に形成された配線４０を介して第１測定極３４ａの第１金属層３５ａに電気的に接続されている。作用極３２を形成する第２金属層４３ｂは、第１絶縁層４２ａ上に形成された配線４０を介して第１測定極３４ａの第２金属層３５ｂに電気的に接続されている。作用極３２を形成する第３金属層４３ｃは、第２絶縁層４２ｂ上に形成された配線４０を介して第１測定極３４ａの第３金属層３５ｃに電気的に接続されている。これにより、作用極３２を形成する第１、第２、第３金属層は、それぞれ独立して、第１測定極３４ａの第１、第２、第３金属層に接続されている。
【００２３】
図４および図６に示すように、対極３６および参照極３８の各々は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、対極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線４０を介して対応する第２測定極３４ｂに電気的に接続されている。同様に、参照極３８を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線４０を介して、対応する第２測定極３４ｂに電気的に接続されている。
【００２４】
参照極３８を代表して説明する。参照極３８は、第１絶縁層４２ａおよび第２絶縁層４２ｂを挟んで積層された、例えば、３層の第１金属層５０ａ、第２金属層５０ｂ、第３金属層５０ｃにより形成されている。
【００２５】
第１金属層５０ａは細長い矩形状に形成され、基板３０の表面上に形成されている。第２金属層５０ｂは、第１金属層５０ａと同一寸法を有し、第１絶縁層４２ａを介して第１金属層５０ａ上に形成されている。この第２金属層５０ｂおよび第１絶縁層４２ａには、第１金属層５０ａと同芯状の矩形の開口部５２ａが形成されている。これにより、第２金属層５０ｂは環状、ここでは、矩形枠状、に形成され、第１金属層５０ａの周縁部に重なって、かつ、第１金属層５０ａと同芯状に配置されている。そして、第１金属層５０ａの中央部は、開口部５２ａを通して外部に露出している。
【００２６】
第３金属層５０ｃは、第１金属層５０ａと同一寸法を有し、第２絶縁層４２ｂを介して第２金属層５０ｂ上に形成されている。この第３金属層５０ｃおよび第２絶縁層４２ｂには、第１金属層５０ａと同軸な矩形状であって開口部５２ａよりも大径の開口部５２ｂが形成されている。これにより、第３金属層５０ｃは環状、ここでは、矩形枠状、に形成され、第２金属層５０ｂの周縁部に重なって、かつ、第１金属層５０ａと同芯状に配置されている。そして、第２金属層５０ｂの内周部分は、開口部５２ｂを介して外部に露出している。
【００２７】
第３絶縁層４２ｃは、第３金属層５０ｃに重ねて形成されている。第３絶縁層４２ｃには、第１金属層５０ａと同軸な矩形であって開口部５２ｂよりも大径の開口部５２ｃが形成されている。これにより、第３金属層５０ｃの内周部分は、開口部５２ｃを介して外部に露出している。
【００２８】
参照極３８を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線（第２配線）４０を介して対応する第２測定極３４ｂに電気的に接続されている。すなわち、参照極３８を形成する第１金属層５０ａは、基板３０上に形成された配線４０を介して第２測定極３４ｂの第１金属層３５ａに電気的に接続されている。参照極３８を形成する第２金属層５０ｂは、第１絶縁層４２ａ上に形成された配線４０を介して第２測定極３４ｂの第２金属層３５ｂに電気的に接続されている。参照極３８を形成する第３金属層５０ｃは、第２絶縁層４２ｂ上に形成された配線４０を介して第２測定極３４ｂの第３金属層３５ｃに電気的に接続されている。これにより、参照極３８を形成する第１、第２、第３金属層は、それぞれ独立して、第２測定極３４ｂの第１、第２、第３金属層に接続されている。
【００２９】
なお、対極３６も参照極３８と同様に形成され、対応する第２測定極３４ｂに配線４０を介して電気的に接続されている。
【００３０】
作用極３２の第１金属層４３ａ、対極３６および参照極３８の第１金属層５０ａ、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの第１金属層３５ａ、並びに基板３０上に形成された配線４０は、例えば、基板３０の表面上に成膜された金属層をパターニングすることにより、共通の金属層によって形成することができる。作用極３２の第２金属層４３ｂ、対極３６および参照極３８の第２金属層５０ｂ、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの第２金属層３５ｂ、並びに第１絶縁層４２ａ上に形成された配線４０は、例えば、第１絶縁層４２ａの表面上に成膜された金属層をパターニングすることにより、共通の金属層によって形成することができる。同様に、作用極３２の第３金属層４３ｃ、対極３６および参照極３８の第３金属層５０ｃ、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの第３金属層３５ｃ、並びに基板３０上に形成された配線４０は、例えば、基板３０の表面上に成膜された金属層をパターニングすることにより、共通の金属層で形成することができる。
【００３１】
図３に示すように、上記のように構成されたＤＮＡチップ１０は、カセット１４内に組み込まれている。そして、ＤＮＡチップ１０の作用極３２、対極３６および参照極３８を含む電極部分は、流路パッキン１２によって覆われ、基板３０の上面と流路パッキンとにより流路１２ａが形成されている。この流路１２ａに検体あるいは電解液等を充填し流すことにより、電極部にこれらの検体、電解液を供給することができる。
【００３２】
また、ＤＮＡチップ１０の第１および第２測定極３４ａ、３４ｂは、カセット１４の測定開口２２に対向して位置している。これにより、外部から測定開口２２を通して、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂに接触可能となっている。
【００３３】
上記のように構成されたＤＮＡチップ１０を用いて検査を行う場合、まず、検体から抽出し、増幅した検体ＤＮＡを、カセット１４の注入孔２０から流路パッキン１２の流路１２ａ内に注入し、作用極３２に供給する。また、核酸プローブ４１が固定化された作用極３２の部分をＤＮＡチップ１０の背面側から加熱し、核酸プローブ４１と検体ＤＮＡとをハイブリダイゼーション反応させる。この際、核酸プローブ４１と検体ＤＮＡとが相補的な配列を有していれば、これらが結合して二本鎖のＤＮＡとなる。
【００３４】
その後、ＤＮＡチップ１０を所定の加熱温度に維持した状態で、反応に関与せず一本鎖のままの検体ＤＮＡを洗い流す。続いて、ＤＮＡチップ１０を室温に冷却した後、二本鎖になったＤＮＡにだけ選択的に結合し、かつ電気化学的に活性な性質を持つ核酸挿入剤を、カセット１４の注入孔２０から流路パッキン１２の流路１２ａ内に注入し、作用極３２、対極３６、参照極３８に供給する。
【００３５】
この状態で、カセット１４の外側から測定開口２２を通して、例えば、給電端子を第２測定極３４ｂの第１、第２、第３金属層３５ａ、３５ｂ、３５ｃに接触させ、対極３６と参照極３８とに電圧を印加する。また、カセット１４の外側から測定開口２２を通して、例えば、複数の電流検出用プローブピンをカセット１４内に挿入し、各第１測定極３４ａの第１、第２、第３金属層３５ａ、３５ｂ、３５ｃにそれぞれ接触させる。この際、核酸挿入剤は酸化反応を起こし、核酸挿入剤と作用極３２との間に酸化電流が流れる。そして、三端子法により、電流検出用プローブピンを介して、作用極３２に流れる電流を検出する。
【００３６】
核酸挿入剤は二本鎖になった核酸プローブにのみ選択的に結合している。また、各作用極３２に固定化されている核酸プローブ４１の配列は予め既知となっている。そのため、どの作用極３２に電流が流れたかを電流検出用プローブピンで検出することにより、検体ＤＮＡと結合した核酸プローブを検出でき、その結果として、検体ＤＮＡの配列を判定することができる。
【００３７】
上記のように構成された電流検出型のＤＮＡチップ１０によれば、作用極、対極、参照極、および測定極は、それぞれ複数層の金属層で形成されているため、いずれかの金属層で、断線、ショート、などが起きた場合でも、あるいは、いずれかの金属層で核酸プローブの固定化不良が生じた場合でも、他の金属層により測定することができる。これにより、信頼性の向上したＤＮＡチップが得られる。また、同芯的に積層された複数の金属層で作用極を形成し、各金属層上に核酸プローブを固定化することにより、得られる信号量を容易に増やすことが可能となり、検出精度の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、ＤＮＡチップにおける作用極の数は２つに限らず、必要に応じて増減可能である。作用極、測定極を形成する金属層は、３層に限らず、２層あるいは４層以上としてもよい。また、作用極を除いて、測定極、対極、参照極は、複数層の金属層に限らず、単層の金属層で形成してもよい。作用極、測定極、対極、参照極の形状は、上述した円形あるいは矩形に限らず、種々選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、この発明の実施形態にＤＮＡチップを内蔵するカセットを示す斜視図。
【図２】図２は、前記カセットを分解して示す分解斜視図。
【図３】図３は、図１の線Ｃ−Ｃに沿った前記カセットおよびＤＮＡチップの断面図。
【図４】図４は、前記ＤＮＡチップを拡大して模式的に示す平面図。
【図５】図５は、図４の線Ａ−Ａに沿った前記ＤＮＡチップの断面図。
【図６】図６は、図４の線Ｂ−Ｂに沿った前記ＤＮＡチップの断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１０…ＤＮＡチップ、１２…流路パッキン、１４…カセット、３０…基板、
３２…作用極、３４ａ…第１測定極、３４ｂ…第２測定極、３６…対極、
３８…参照極、４０…配線、４２…絶縁層、４２ａ…第１絶縁層、
４２ｂ…第２絶縁層、４２ｃ…第３絶縁層、
４３ａ、３５ａ、５０ａ…第１金属層、４３ｂ、３５ｂ、５０ｂ…第２金属層、
４３ｃ、３５ｃ、５０ｃ…第３金属層、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ…開口部、
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ…開口部、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ…開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有する基板と、
それぞれ前記基板上に形成された導電性の金属層で形成された作用極および測定極と、
前記基板上に形成され前記作用極と測定極との間を電気的に接続した配線と、
前記作用極および配線を覆っているとともに、作用極の少なくとも一部を露出させた開口部を有した絶縁層と、
前記作用極の露出部分に固定化されたＤＮＡプローブと、を備え、
前記作用極は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、
前記作用極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して前記測定極に電気的に接続されているＤＮＡチップ。
【請求項２】
前記作用極を形成した複数の金属層は、それぞれ前記絶縁層および金属層に形成された開口部を通して露出した露出部を有し、前記ＤＮＡプローブは、前記各金属層の露出部上に固定化されている請求項１に記載のＤＮＡチップ。
【請求項３】
前記作用極を形成した複数の金属層は、前記基板上に形成された最下層の金属層が円形に形成され、２層目以降の金属層は、環状に形成され前記最下層と同軸的に設けられている請求項２に記載のＤＮＡチップ。
【請求項４】
前記測定極は、絶縁層を介して積層された複数の金属層により形成され、
前記作用極を形成する複数の金属層は、前記複数の配線を介して、前記測定極を形成する複数の金属層にそれぞれ電気的に接続されている請求項２に記載のＤＮＡチップ。
【請求項５】
それぞれ前記基板上に導電性の金属層で形成され前記作用極の両側に設けられた対極および参照極と、それぞれ前記基板上に形成された導電性の金属層で形成され前記対極および参照極に電圧を印加する複数の第２測定極と、前記基板上に形成され前記対極と第２測定極との間および前記参照極と第２測定極との間を電気的に接続した複数の第２配線と、を有している請求項１に記載のＤＮＡチップ。
【請求項６】
前記対極および参照極の各々は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、前記対極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して前記第２測定極に電気的に接続され、前記参照極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して前記第２測定極に電気的に接続されている請求項５に記載のＤＮＡチップ。
【請求項７】
前記対極を形成した複数の金属層は、前記基板上に形成された最下層の金属層と、２層目以降の金属層は、前記最下層と同芯的に設けられた環状に形成された２層目以降の金属層とを含んでいる請求項６に記載のＤＮＡチップ。
【請求項１】
絶縁性を有する基板と、
それぞれ前記基板上に形成された導電性の金属層で形成された作用極および測定極と、
前記基板上に形成され前記作用極と測定極との間を電気的に接続した配線と、
前記作用極および配線を覆っているとともに、作用極の少なくとも一部を露出させた開口部を有した絶縁層と、
前記作用極の露出部分に固定化されたＤＮＡプローブと、を備え、
前記作用極は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、
前記作用極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して前記測定極に電気的に接続されているＤＮＡチップ。
【請求項２】
前記作用極を形成した複数の金属層は、それぞれ前記絶縁層および金属層に形成された開口部を通して露出した露出部を有し、前記ＤＮＡプローブは、前記各金属層の露出部上に固定化されている請求項１に記載のＤＮＡチップ。
【請求項３】
前記作用極を形成した複数の金属層は、前記基板上に形成された最下層の金属層が円形に形成され、２層目以降の金属層は、環状に形成され前記最下層と同軸的に設けられている請求項２に記載のＤＮＡチップ。
【請求項４】
前記測定極は、絶縁層を介して積層された複数の金属層により形成され、
前記作用極を形成する複数の金属層は、前記複数の配線を介して、前記測定極を形成する複数の金属層にそれぞれ電気的に接続されている請求項２に記載のＤＮＡチップ。
【請求項５】
それぞれ前記基板上に導電性の金属層で形成され前記作用極の両側に設けられた対極および参照極と、それぞれ前記基板上に形成された導電性の金属層で形成され前記対極および参照極に電圧を印加する複数の第２測定極と、前記基板上に形成され前記対極と第２測定極との間および前記参照極と第２測定極との間を電気的に接続した複数の第２配線と、を有している請求項１に記載のＤＮＡチップ。
【請求項６】
前記対極および参照極の各々は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属層により形成され、前記対極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して前記第２測定極に電気的に接続され、前記参照極を形成する複数の金属層は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線を介して前記第２測定極に電気的に接続されている請求項５に記載のＤＮＡチップ。
【請求項７】
前記対極を形成した複数の金属層は、前記基板上に形成された最下層の金属層と、２層目以降の金属層は、前記最下層と同芯的に設けられた環状に形成された２層目以降の金属層とを含んでいる請求項６に記載のＤＮＡチップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１９２５００（Ｐ２００９−１９２５００Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３６３５３（Ｐ２００８−３６３５３）
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
[ Back to top ]