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JP2002085095A - 生体高分子の遺伝子配列を計測するための測定装置 - Google Patents

生体高分子の遺伝子配列を計測するための測定装置

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JP2002085095A
JP2002085095A JP2000271357A JP2000271357A JP2002085095A JP 2002085095 A JP2002085095 A JP 2002085095A JP 2000271357 A JP2000271357 A JP 2000271357A JP 2000271357 A JP2000271357 A JP 2000271357A JP 2002085095 A JP2002085095 A JP 2002085095A
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biopolymer
electrode
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Yokogawa Electric Corp
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    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6816—Hybridisation assays characterised by the detection means
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】小型容器を用い、安価で高信頼性の保証され
た、生体高分子の遺伝子配列を計測するための装置を提
供する。 【解決手段】荷電した生体高分子の配列をハイブリダイ
ゼーションを用いて測定する生体高分子の遺伝子配列を
計測するための測定装置において、生体高分子を含み測
定装置から取り外しが可能に形成された容器と、この容
器と電気的に絶縁され容器に電界を与えるための電極を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＮＡや蛋白等の
生体高分子の遺伝子配列を計測する装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】特表平１１−５１２６０５に記載のハイ
ブリダイゼーション用のＤＮＡチップは、基板上に多数
の電極を設け、各電極に電流源を接続したものである。
電極数は100〜10000程度であり、一般に各電極には異な
ったＤＮＡが固定される。
【０００３】このように既知のＤＮＡが固定された基板
上に未知のＤＮＡを流してハイブリダイゼーションする
ことにより、対応するＤＮＡ配列に未知のＤＮＡを結合
させることができる。未知のＤＮＡ側に蛍光試薬を結合
しておけば、既知のＤＮＡと結合した未知のＤＮＡ配列
を知ることができる。
【０００４】以下更に詳しく説明する。図６に示すよう
に、既知のＤＮＡ２が固定化された電極１にプラスの電
圧を印加する。ＤＮＡは負に帯電しているため、未知の
ＤＮＡ３は図６の（ｂ）に示すようにＤＮＡ２が固定化
された電極１に引き寄せられる。これにより、数時間か
かっていたハイブリダイゼーションは数十秒で完了す
る。
【０００５】また、図７（ａ）に示すように誤った配列
で結合した場合は、その結合力が弱いため、ハイブリダ
イゼーションの後で逆に電極１に弱いマイナスの電圧を
印加することにより図７の（ｂ）に示すように外すこと
ができる。これによってSNPs（１塩基多型）のような１
塩基の違いも高精度で測定することができる。
【０００６】このようなＤＮＡチップは、例えば検出系
と組み合わせた流体系等と共にカートリッジに収められ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＤＮＡチップには次のような課題があった。 （１）一般にカートリッジは使い捨てであるが、そのカ
ートリッジに多数の電極および電気的接続端子を設置し
なければならないため、カートリッジが高価格となる。
また、対応する読取り機側にも、電極構造とその処理回
路が必要であり、装置全体も高価となる。 （２）ＤＮＡチップとの電気接続部は電極構造であり、
接液する金属表面は電気化学的ノイズやゆらぎを発生し
やすい。また、読取り機側の端子との電気的接触も不良
を起こしやすい。 （３）カートリッジの電極およびその電気取り出し端子
が必要であり、カートリッジが大型となる。また読取り
機も端子や電圧印加回路等が必要となる。
【０００８】本発明の目的は、上記の課題を解決するも
ので、小型の容器を用い、安価で高信頼性の保証され
た、生体高分子の遺伝子配列を計測するための装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明では、荷電した生体高分子の
配列をハイブリダイゼーションを用いて測定する生体高
分子の遺伝子配列を計測するための測定装置において、
前記生体高分子を含み測定装置から取り外しが可能に形
成された容器と、この容器と電気的に絶縁され容器に電
界を与えるための電極を備えたことを特徴とする。
【００１０】このような構成によれば次のような効果が
生じる。容器に電極から電界を与えると、浮遊している
生体高分子が正電極側に引き寄せられ、ハイブリダイゼ
ーションが高速化できる。容器には電極および電気的接
続端子が不要であるため安価であり、また対応する読み
取り機側には電極構造とその処理回路が１対で済むた
め、装置全体としても安価である。更に、容器には電極
構造がないため電気化学的ノイズやゆらぎが発生しにく
く、読み取り機側の端子との電気的接続不良も発生しな
い。また、容器の電極およびその電気取り出し端子が不
要であり、容器は小型となり、読み取り機側も電極や電
圧印加回路等が１対だけであるため小型となる。
【００１１】この場合、請求項２のように、電極に印加
する電界方向を変化させる手段を備えると、誤ったハイ
ブリダイゼーションを容易に剥離することができる。
【００１２】また、請求項３のように容器をフィルムに
より形成することもできる。フィルムにするとサイトと
電極を容易に近接させることができ、電場の位置を高精
度化できる。またコストも安価になる。
【００１３】また、電極は、請求項４のように、容器内
の生体高分子の集合サイトに対応した空間位置に凸部を
設けてもよい。集中的に電界強度を上げられるという効
果がある。
【００１４】また、請求項５のように、容器内の生体高
分子の集合サイトに対応した位置に導電性の部材を設置
してもよい。また、請求項６のように電極は容器と機械
的に接触させてもよい。また、請求項７のように電極を
透明電極としてもよく、更に透明電極は請求項８のよう
にＩＴＯ膜で形成してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係る測定装置の一実施例を示
す構成図である。図１（ａ）において、１１は絶縁体で
形成され、ＤＮＡを含む溶液が注入される容器（従来の
カートリッジに対応するものであり、カートリッジと呼
ぶ場合もある）、１２は正電極、１３は負電極である。
電極１２，１３は容器１１を挟むように設置される。な
お、容器１１、電極１２，１３は周知の機構によりそれ
ぞれ保持されるが、その機構についての説明は省略して
ある。１４は電極１２，１３に印加する電圧を発生する
電圧源である。
【００１６】容器１１の内部には既知のＤＮＡと未知の
ＤＮＡが混入した溶液が密封状に充填されている。ただ
し、既知のＤＮＡは容器１１の壁面（図では下面）に固
定化されている。電極１２，１３に電圧源１４から電圧
が印加されと、浮遊している未知のＤＮＡは負に帯電し
ているため図１（ｂ）に示すように正電極１２側に引き
寄せられて既知のＤＮＡに接近する。それにより、ハイ
ブリダイゼーションの高速化が可能となる。
【００１７】ハイブリダイゼーションの後で電極の極性
を逆転させると、誤ったハイブリダイゼーションを外す
ことができる。これによってＳＮＰｓのような１塩基の
違いも高精度で測定することができる。
【００１８】蛍光試薬の結合と観察は従来と同様に行う
ことができる。なお、外部電極１２，１３は容器１１か
ら移動可能な構造に形成しておくのが望ましい。ハイブ
リダイゼーション後に外部電極１２，１３を容器１１か
ら離すと、図２に示すように、対物レンズ２１による観
察が容易になる。
【００１９】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ことなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変
更、変形をも含むものである。
【００２０】例えば、正電極１２は、図３に示すように
各ＤＮＡのサイト（またはスポットとも言う）に対応し
た位置に、容器１１側に伸びる凸部１２１を設けた構造
であってもよい。このような形状を採用するとサイトに
対し集中的に電界強度を上げることができる。
【００２１】あるいは、図４に示すように、容器１１の
内壁のサイト位置に導電性の部材（導体）１１１を配置
してもよい。既知のＤＮＡは導体１１１の上面に固定化
しておく。また、図３と図４を組み合わせた構造として
もよい。
【００２２】更にまた、外部電極１２，１３は容器１１
と電気的に絶縁されていればよいため、容器１１をプラ
スチック等の絶縁体で構成するときは容器１１に外部電
極１２，１３を接触させても構わない。接触は両者の位
置関係の安定化に有利である。
【００２３】また、外部電極１２，１３としては、図５
に示すようにＩＴＯ膜のような透明電極を用いても構わ
ない。透明電極にすると、蛍光観察の場合電極を移動し
なくても観察可能になるという利点がある。
【００２４】なお、蛍光測定は、ハイブリダイゼーショ
ン後に内部溶液を排出したドライ状態で測定しても構わ
ない。更に、容器１１は薄い膜状のフィルムでもよい。
サイトと電極の間の距離が短くなるため、図３、図４の
場合に電場の位置の精度を向上できる利点がある。
【００２５】また、各サイトはＤＮＡとして説明した
が、これに限らずＲＮＡあるいはＰＮＡ（Peptide Nucl
eic Acid）や荷電した蛋白でも構わない。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような効果がある。 （１）容器に電極および電気的接続端子を設置しなくて
も良いため、容器が安価となる。また、対応する読み取
り機側にも電極構造とその処理回路が１対だけて済むた
め装置のコストも安価となる。
【００２７】（２）電極構造がないため、電気化学的ノ
イズやゆらぎが発生しにくい。また、読み取り機側の端
子との電気的接触も不良を生じない。 （３）容器の電極およびその電気取り出し端子が不要で
あり、容器が小型になる。また、読み取り機も電極や電
圧印加回路等が１対だけで済むため小型となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る測定装置の一実施例を示す構成図
である。
【図２】対物レンズでの観察時の説明図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の更に他の実施例を示す構成図である。
【図５】本発明の更に他の実施例を示す構成図である。
【図６】ＤＮＡを電極に引き寄せる場合の説明図であ
る。
【図７】結合したＤＮＡを剥がす場合の説明図である。
【符号の説明】
２ 既知のＤＮＡ ３ 未知のＤＮＡ １１ 容器 １２ 正電極 １３ 負電極 １４ 電圧源 ２１ 対物レンズ １１１ 導体 １２１ 凸部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 31/22 １２１ Ｇ０１Ｎ 33/566 33/53 35/02 Ｆ 33/566 37/00 １０２ 35/02 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ａ 37/00 １０２ Ｇ０１Ｎ 27/26 ３０１Ｚ ３３１Ｋ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】荷電した生体高分子の配列をハイブリダイ
    ゼーションを用いて測定する生体高分子の遺伝子配列を
    計測するための測定装置において、 前記生体高分子を含み測定装置から取り外しが可能に形
    成された容器と、 この容器と電気的に絶縁され容器に電界を与えるための
    電極を備えたことを特徴とする生体高分子の遺伝子配列
    を計測するための測定装置。
  2. 【請求項２】前記電極に印加する電界方向を変化させる
    手段を備え、誤ったハイブリダイゼーションが剥離され
    るようにしたことを特徴とする請求項１記載の生体高分
    子の遺伝子配列を計測するための測定装置。
  3. 【請求項３】前記容器はフィルムにより形成されている
    ことを特徴とする請求項１または２記載の生体高分子の
    遺伝子配列を計測するための測定装置。
  4. 【請求項４】前記電極は、容器内に設置された複数種類
    の生体高分子の集合サイトに対応した空間位置に凸部を
    設けたことを特徴とする請求項１または２または３記載
    の生体高分子の遺伝子配列を計測するための測定装置。
  5. 【請求項５】前記容器内の生体高分子の集合サイトに対
    応した位置に導電性の部材を設置したことを特徴とする
    請求項１または２または３または４記載の生体高分子の
    遺伝子配列を計測するための測定装置。
  6. 【請求項６】前記電極は容器と機械的に接触しているこ
    とを特徴とする請求項１または２または３または４また
    は５記載の生体高分子の遺伝子配列を計測するための測
    定装置。
  7. 【請求項７】前記電極が透明電極であることを特徴とす
    る請求項１または２または３記載の生体高分子の遺伝子
    配列を計測するための測定装置。
  8. 【請求項８】前記透明電極がＩＴＯ膜であることを特徴
    とする請求項７記載の生体高分子の遺伝子配列を計測す
    るための測定装置。
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