(57)【要約】【課題】  本発明は、所定の生化学分子の群から、液体に含まれる少なくとも１つの生化学分子を電気化学的に検出するための装置に関する。【解決手段】  装置は、少なくとも１つの参照極（ＲＥ）と、少なくとも１つの対極（ＧＥ）と、多数の作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）とを有し、少なくとも１つの作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）がそれぞれの生化学分子を検出するために設けられており、上記作用極はそれぞれの生化学分子と相補的な分子で被覆されており、これにより生化学分子を同時に検出することが可能となる、液体を取り込むための手段（１）と、作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）と参照極（ＲＥ）との間に所定の電圧プロファイルを生成するためのポテンシオスタット（Ｐ）と、それぞれの作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）の下流に接続され、すべての作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を同一の電位に保つ電流電圧変換器（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を流れる電流を測定するための手段（Ａｄ）とを備える。
2005531759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の生化学分子の群から、液体に含まれる少なくとも１つの生化学分子を電気化学的に検出するための装置であって、
少なくとも１つの参照極（ＲＥ）と、少なくとも１つの対極（ＧＥ）と、多数の作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）とを有し、少なくとも１つの作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）がそれぞれの生化学分子を検出するために設けられており、前記作用極はそれぞれの生化学分子と相補的な分子で被覆されており、これにより生化学分子を同時に検出することが可能となる、液体を取り込むための手段（１）と、
前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）と前記参照極（ＲＥ）との間に所定の電圧プロファイルを生成するためのポテンシオスタット（Ｐ）と、
それぞれの前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）の下流に接続され、すべての前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を同一の電位に保つ電流電圧変換器（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、
前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を流れる電流を測定するための手段（ＡＤ）とを備える、装置。
【請求項２】
相互接続または容量結合された複数の参照極（ＲＥ）を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
相互接続された複数の対極（ＧＥ）を備える、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記測定手段（ＡＤ）がアナログ／デジタル変換器を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記電流電圧変換器（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）は、第１演算増幅器（ＯＰ１）を有し、第１演算増幅器（ＯＰ１）の非反転入力（ＯＰ１＋）が接地され、その反転入力（ＯＰ１−）は第１抵抗器（Ｒ１）を介して前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の出力および前記作用極（ＡＥ１）に接続されるカレントフォロワである、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
キャパシタンスが前記第１抵抗器（Ｒ１）と並列に接続される、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
電流測定範囲を設定するために、抵抗の大きさが異なる第１抵抗器（Ｒ１）を前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の前記反転入力（ＯＰ１−）と前記出力との間に接続することが可能である、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
検出対象の前記生化学分子は核酸であり、前記相補生化学分子は検出対象の前記核酸と相補的な核酸である、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記ポテンシオスタット（Ｐ）は、第２演算増幅器（ＯＰ２）を有し、これはボルテージフォロワとして接続され、その非反転入力（ＯＰ２＋）に前記参照極（ＲＥ）が接続される、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記ポテンシオスタット（Ｐ）は、第３演算増幅器（ＯＰ３）を有し、その出力に前記対極（ＧＥ）が接続され、その反転入力（ＯＰ３−）が第２抵抗器（Ｒ２）を介して前記第２演算増幅器（ＯＰ２）の前記出力に接続されるとともに、第３抵抗器（Ｒ３）を介して、選択可能な所望の電圧を生成するための装置に接続され、前記第３演算増幅器（ＯＰ３）の非反転入力（ＯＰ３＋）が接地される、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
キャパシタンスが前記第３演算増幅器（ＯＰ３）の前記出力と前記反転入力（ＯＰ３−）との間に接続される、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
所定の生化学分子の群から、液体に含まれる少なくとも１つの生化学分子を電気化学的に検出するための方法であって、
ａ）少なくとも１つの対極（ＧＥ）と、参照極（ＲＥ）と、多数の作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）とを有し、少なくとも１つの作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）がそれぞれの生化学分子を検出するために設けられており、前記作用極はそれぞれの生化学分子と相補的な分子で被覆されており、これにより生化学分子を同時に検出することが可能となる、液体を取り込むための手段（１）を設ける工程と、
ｂ）液体を、前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）と、前記対極（ＧＥ）と、前記参照極（ＲＥ）とに接触させる工程と、
ｃ）前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）と前記参照極（ＲＥ）との間に所定の電圧プロファイルを同時に与える工程と、
ｄ）測定中はすべての前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を同一の電位に保った状態で、前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を流れる電流を測定する工程とを備える、方法。
【請求項１３】
並行して、または多重化を用いて前記測定を行う、請求項１３に記載の方法。
【請求項１４】
前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）と前記参照極（ＲＥ）との間にかかる電圧は、ポテンシオスタット（Ｐ）によって調整される、請求項１３または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の生化学分子の群から、液体に含まれる少なくとも１つの生化学分子を電気化学的に検出するための装置および方法に関する。特に、本発明は、血液などの体液に含まれる病原体を検出するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気化学ポテンシャルの測定には、２つ以上の作用極を有するポテンシオスタットが用いられてきた。複数の作用極を有するポテンシオスタットは、マルチポテンシオスタットとも呼ばれる。このようなマルチポテンシオスタットは、１つの参照極と、１つの対極と、複数の作用極とを有する。作用極と参照極との間の電圧は、対極とそれぞれの作用極との間にかかる電圧によって調整される。それぞれの作用極と参照極との間の所定の電圧プロファイルは、それぞれの作用極に対して別々に生成される。
【０００３】
特許文献１には、マルチポテンシオスタットを用いて、多数の作用極にわたる電圧降下が同時に測定できる方法が開示されている。この場合、参照極に対する特定の所定電位が、それぞれの作用極に対して、他の作用極からは独立して適用される。従って、測定時には作用極間に電位が形成されることとなる。このため、残りの作用極で測定される電流の評価が複雑になる。
【０００４】
特許文献２には、溶液に含まれる分子を電気化学的に検出するための方法が開示されており、それによると、複数の作用極を順次利用することによって測定がなされる。そのような測定の実行には時間がかかる。
【０００５】
特許文献３では、２種類の酸素含有ガスの濃度を同時に測定するための方法および装置について説明されている。この装置は、差分信号を生成するために互いに接続された２つのカレントフォロワを備えたポテンシオスタットを有する。この公知の装置では、溶液に含まれる複数の生化学分子を特異的に検出できない。
【０００６】
特許文献４には、グルコースを検出するための装置が開示されている。これには２つの作用極が用いられ、その内の１つはグルコースオキシダーゼ酵素で被覆されている。他方の作用極は被覆されておらず、バックグラウンド測定に供される。この公知の装置では、異なった生化学分子を同時測定できない。
【０００７】
非特許文献１では、多重チャネルのポテンシオスタットを用いたボルタンメトリー法について説明されている。ここで説明されている多重チャネルのポテンシオスタットは作製が複雑である。それに加えて、実施に際しては測定中に安定性の問題がしばしば生ずる。従って、溶液に含まれる生化学分子の特異検出は、限られた範囲においてのみ可能となる。
【０００８】
特許文献５では、各種ガス成分を同時に検出するための装置について説明されている。この装置は、各種作用極と、共通の対極と、共通の参照極とを含む。この装置ではそれぞれの作用極の電位を別々に調整することができる。対応する調整回路は複雑であり、外乱に弱い。
【０００９】
特許文献６には、バイオセンサーが開示されている。溶液に含まれる分析物を検出するために、上記分析物の酸化電位および還元電位をそれぞれの電極で測定する。よって、検出対象分析物１つに対して２つの電極が必要となる。ここで提案されているバイオセンサーは作製が比較的複雑である。これによっては、液体に含まれる複数の生化学分子を同時に検出できない。
【特許文献１】米国特許第５,８３０,３４３号明細書
【特許文献２】米国特許第５,１４９,６２９号明細書
【特許文献３】米国特許第４,３１５,７５３号明細書
【特許文献４】米国特許第４,６５５,８８０号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第４１３６７７９号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１００１５８１８号明細書
【非特許文献１】パエスク（Paeschke）、マンフレッド（Manfred）ら：「ボルタンメトリック  マルチチャネル  メジャメンツ  ユージング  シリコン  ファブリケイティド  マイクロエレクトロード  アレイズ（Voltammetric Multichannel Measurements Using Silicon Fabricated Microelectrode Arrays）」エレクトロアナリシス（Electroanalysis）、第１０号、１９９６年８月、８９１〜８９８頁
【非特許文献２】エムアイ・ピビドリ（MI Pividori）ら「エレクトロケミカル  ジェノセンサ  デザイン：インモビリセイション  オブ  オリゴヌクレオチド  オントゥー  トランスデューサ  サーフィシズ  アンド  ディテクション  メソッズ（Electrochemical genosensor design: Immobilisation of oligonucleotides onto transducer surfaces and detection methods）」、バイオセンサーズ・アンド・バイオエレクトロニクス・１５（Biosensors and Bioelectronics １５）、２０００年、２９１〜３０３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、従来技術における課題を解決することにある。特に、本発明は、液体に含まれる異なった生化学分子の電気化学的な同時検出を、簡単に、低コストで、かつ迅速に行うことを可能にする装置および方法を特定することである。本発明のさらなる目的によると、本発明は、できるだけ正確な測定結果を得られるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、請求項１および１２に記載された特徴によって達成される。請求項２〜１１、１３、および１４に記載された特徴によって、適宜の改善が加えられる。
【００１２】
本発明は、所定の生化学分子の群から、液体に含まれる生化学分子を電気化学的に検出するための装置であって、
少なくとも１つの参照極と、少なくとも１つの対極と、多数の作用極とを有し、少なくとも１つの作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）がそれぞれの生化学分子を検出するために設けられており、作用極はそれぞれの生化学分子と相補的な分子で被覆されており、これにより生化学分子を同時に検出することが可能となる、液体を取り込むための手段と、
作用極と参照極との間に所定の電圧プロファイルを生成するためのポテンシオスタットと、
それぞれの作用極の下流に接続され、すべての作用極を同一の電位に保つ電流電圧変換器と、
作用極を流れる電流を測定するための手段とを備える装置を提供する。
【００１３】
ここで提案されている装置は簡単に作製することができる。これによって、体液に含まれる少なくとも１つの生化学分子、例えば病原体を迅速に検出することが可能となる。作用極の適切な被覆剤を選択することで、検出対象生化学分子に対してこの装置を簡単に使用できる。「群」に含める生化学分子の種類および数は、異なった相補生化学分子で被覆された作用極の数によって決められる。さらに、この装置は、液体に含まれる複数の異なった生化学分子の電気化学的な同時検出が可能である。１つのポテンシオスタットだけで、異なった検出対象生化学分子を同時に検出できる。これにより、同一の所定電圧プロファイルがすべての作用極に対して同時に適用される。すべての作用極が同じ電位に保たれているために、それらの作用極を流れる電流を並行して測定することが可能となる。よって、信号を別々に評価するためには、それぞれの作用極がカレントフォロワを介して仮想接地するように接続すればよい。液体に含まれる生化学分子を特異検出するために、作用極は検出対象生化学分子と相補的な生化学分子で被覆されている。作用極は検出対象生化学分子に対して特異的である。検出対象生化学分子１つに対して、少なくとも１つの特異的な作用極が設けられる。相補生化学分子は、検出対象生化学分子と特異的に結びつく。検出対象生化学分子および相補生化学分子から形成される化合物の形成により、作用極の電気化学信号が変化する。
【００１４】
本発明において、「多数の作用極」とは２つよりも多い作用極を指すものとして理解される。
【００１５】
有益な改善の１つによれば、相互接続または容量結合された複数の参照極が設けられている。これにより、測定速度をさらに上げることができる。これに関連して、相互接続された複数の対極を設けることも可能である。
【００１６】
測定手段はアナログ／デジタル変換器を適宜有する。さらに、マルチプレクサを備え、作用極を流れる電流をほぼ同期または同時に測定できるようにしてもよい。
【００１７】
さらなる改善によれば、電流電圧変換器は、第１演算増幅器を有し、その演算増幅器の非反転入力が接地され、その反転入力は第１抵抗器を介して第１演算増幅器の出力および作用極に接続されるカレントフォロワである。第１抵抗器と並列にキャパシタンスが接続されていてもよい。これによって簡単にノイズを抑えることができ、よって感度が向上する。
【００１８】
電流測定範囲を設定するために、抵抗の大きさが異なる第１抵抗器を第１演算増幅器の反転入力と出力との間に接続することが可能である。これによって、電流測定範囲を簡単に変更することができる。電流測定範囲はそれぞれの作用極に対して、検出対象生化学分子の最適範囲に別々に設定することができる。この装置は幅広い種類の生化学分子の検出全般に適している。
【００１９】
検出対象の生化学分子は核酸であってもよく、相補生化学分子は検出対象の核酸と相補的な核酸であってもよい。このような核酸のハイブリダイゼージョンの場合、対応する作用極の電流プロファイルが変化する。このような変化は、作用極に固定された核酸に対して相補的な核酸が溶液に含まれていることを示す。このような検出は感度が高く、非常に特異的である。生化学分子は、合成の一本鎖核酸、その天然および／または合成の類似体、抗原、さらには、抗体や抗体フラグメント、または抗体や抗体フラグメントの誘導体、または核酸結合タンパク質、またはレセプターやリガンドといったタンパク質などであってもよい。
【００２０】
さらなる改善では、ポテンシオスタットは、第２演算増幅器を有し、これはボルテージフォロワとして接続され、その非反転入力に参照極が接続されている。さらに、ポテンシオスタットは第３演算増幅器を有し、その出力に対極が接続され、その反転入力は第２抵抗器を介して第２演算増幅器の出力に接続されるとともに、第３抵抗器を介して、選択可能な所望の電圧を生成するための装置に接続され、第３演算増幅器の非反転入力が接地されていてもよい。また、第３演算増幅器の出力と反転入力との間にキャパシタンスを接続してもよい。これによって調整が安定する。
【００２１】
さらに、本発明は、所定の生化学分子の群から、液体に含まれる少なくとも１つの生化学分子を電気化学的に検出するための方法であって、
ａ）少なくとも１つの対極と、参照極と、多数の作用極とを有し、少なくとも１つの作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）がそれぞれの生化学分子を検出するために設けられており、作用極はそれぞれの生化学分子と相補的な分子で被覆されており、これにより生化学分子を同時に検出することが可能となる、液体を取り込むための手段を設ける工程と、
ｂ）液体を、作用極と、対極と、参照極とに接触させる工程と、
ｃ）作用極と参照極との間に所定の電圧プロファイルを同時に与える工程と、
ｄ）測定中はすべての作用極を同一の電位に保った状態で、作用極を流れる電流を測定する工程とを備える方法を提供する。
【００２２】
測定は、ほぼ同期または同時になされる。並行してまたは多重化を用いて適宜測定が行われる。この場合、作用極と参照極との間にかかる電圧はポテンシオスタットによって調整してもよい。ここで提案されている方法は比較的簡単に実行することができる。この方法は全般的であり、液体に含まれる多数の異なった生化学分子を同時に検出することを可能にする。
【００２３】
本発明において、「多数の作用極」とは２つよりも多い作用極を指すものとして理解される。
【００２４】
所定の電圧プロファイルは測定中に変更可能な電圧プロファイルであってもよい。電圧プロファイルはプログラム可能電圧源によって予め設定される。
【００２５】
上記電極は、例えば、金や、銀や、プラチナといった適切な金属などの従来の物質で作製してもよい。しかしながら、上記電極を炭素、特にグラファイトで作製することも可能である。上記電極は、例えば核酸の場合は共有結合の形成などの従来の方法で被覆される。参考文献として、非特許文献２がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施形態について、図面を参照にしてより詳細に説明する。
【００２７】
検出対象生化学分子を含む液体を取り込む手段は、例えば、容器１または絶縁体で形成された領域、例えばチップ上の一部分であってもよい。容器１は、作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３と、対極ＧＥと、参照極ＲＥとを有する。上記電極は、例えば、銀や、金や、プラチナや、グラファイトなどで作製される。作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３は、検出対象生化学分子と相補的な分子で被覆されている。作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３はそれぞれ電流電圧変換器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を介して測定装置ＡＤに接続されている。
【００２８】
電流電圧変換器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はそれぞれ演算増幅器ＯＰ１を有し、その非反転入力（ＯＰ１＋）が接地される。従って、作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３は、すべて同一の電位に保たれることになる。第１演算増幅器ＯＰ１の反転入力ＯＰ１−は作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３に接続されており、また第１抵抗器Ｒ１を介して出力に接続されており、この出力は測定装置ＡＤに接続される。ノイズを抑えるため、キャパシタンス（図示せず）を第１抵抗器Ｒ１と並列に接続してもよい。抵抗の大きさが異なる第１抵抗器Ｒ１を設けてもよく、別の方法で接続することもできる。よって、測定範囲を簡単に変更することができる。
【００２９】
参照符号Ｐは、その入力がプログラム可能電圧源（図示せず）に接続されているポテンシオスタットを指す。ポテンシオスタットＰは、ボルテージフォロワとして接続される第２演算増幅器ＯＰ２、および第３演算増幅器ＯＰ３を含む。第２演算増幅器ＯＰ２の非反転入力ＯＰ２＋は、参照極ＲＥに接続されている。第２演算増幅器ＯＰ２の反転入力ＯＰ２−は、その出力に接続されており、また第２抵抗器を介して第３演算増幅器ＯＰ３の反転入力ＯＰ３−に接続されている。第３演算増幅器の非反転入力ＯＰ３＋が接地される。プログラム可能回路電源（図示せず）は、第３抵抗器Ｒ３を介して第３演算増幅器ＯＰ３の反転入力ＯＰ３−、および第２抵抗器ＯＰ２に接続されている。第３演算増幅器ＯＰ３の出力は対極ＧＥに接続されている。第３アンプＯＰ３の出力とその反転入力との間にさらなるキャパシタンス（図示せず）を接続してもよい。
【００３０】
測定装置ＡＤは、マルチプレクサを有するアナログ／デジタル変換器であってもよい。これによって、作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３を流れる電流をほぼ同期に測定することが可能となる。
【００３１】
参照極ＲＥが第２演算増幅器ＯＰ２の非反転入力ＯＰ２＋に接続されていることによって、非常に高い入力インピーダンスを有するボルテージフォロワが得られる。よって参照極ＲＥに電解電流が流れることを効果的に防ぐ。従って、特に正確な測定が行われるようになる。
【００３２】
第３演算増幅器ＯＰ３の入力ＯＰ３＋とＯＰ３−との間に電圧がかからないように、対極ＧＥに接続された第３演算増幅器ＯＰ３の出力を作動中に駆動する。第３演算増幅器ＯＰ３の非反転入力ＯＰ３＋が接地される。従って、反転入力ＯＰ３−も仮想接地され、よって作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３と同じ電位を有する。適切に調整を行うと、第３抵抗器Ｒ３を流れる電流は第２抵抗器Ｒ２を流れる電流と等しくなる。第２抵抗器Ｒ２にかかる電圧の大きさは、参照極ＲＥと作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３との間の電圧の大きさと等しいため、ポテンシオスタットＰの入力Ｕにおける比例電圧を利用して作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３の参照極ＲＥに対する電位を規定することが可能である。実施に際しては、第２抵抗器Ｒ２を第３抵抗器Ｒ３と等しくなるように適宜選択し、その結果として、比例定数を−１に固定する。あるいは、ポテンシオスタットＰが追加式の場合、第３抵抗器Ｒ３の代わりに複数の抵抗器を用いてもよく、それによって変調などのために複数の入力が得られる。
【００３３】
本回路の一形態によると、電流電圧変換器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の周波数応答を制限することができる。結果として、全体的なノイズを低減することができる。このような周波数応答の制限は、第１抵抗器Ｒ１とそれぞれ並列に接続されるコンデンサによって実現してもよい。電流測定範囲を拡大するためには、第１抵抗器Ｒ１をコンデンサと適切に並列接続し、リレー方式、アナログ電気切換方式、または両者の組み合わせにより切換可能にすることが望ましい。
【００３４】
本発明による回路を用いて行った測定結果を図２に示す。測定のために、被覆されていない作用極をＤＮＡ含有溶液に接触させた。この測定は、示差パルスボルタンメトリーを用いてなされた。電圧を変調する前後にそれぞれの作用極で計測された電流差を、電圧との対比で図２に表している。左側のピークは、作用極に吸収されたＤＮＡのグアニンの酸化を示す。右側のピークは、アデニンの酸化を示す。ここに表されている結果は、第１作用極ＡＥ１および第２作用極ＡＥ２における測定によって得られたものである。
【００３５】
今回の測定においては、溶液中のＤＮＡに対する非特異的検出のみを示す。作用極を適切に被覆すると、溶液中の所定のＤＮＡなどを特異的に検出することは本発明の範囲内で可能である。特異的に検出できるＤＮＡ配列などの数は、使用される作用極の数で決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】模式的な回路図を示す図
【図２】図１による回路を用いて得られた測定結果を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１  容器
ＯＰ１、２、３  第１、第２、第３演算増幅器
Ｐ  ポテンシオスタット
Ｓ１、２、３  第１、第２、第３電流電圧変換器
Ｒ１、２、３  第１、第２、第３抵抗器
ＡＤ  測定装置
ＡＥ１、２、３  作用極
ＧＥ  対極
ＲＥ  参照極
Ｕ  プログラム可能電圧源の出力
【図１】
2005531759.tif 000003
【図２】
2005531759.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月23日(2005.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の異なった種類の生化学分子の群から、液体に含まれる少なくとも１種類の生化学分子を電気化学的に検出するための装置であって、
少なくとも１つの参照極（ＲＥ）と、少なくとも１つの対極（ＧＥ）と、２つより多い作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）とを有し、少なくともそれぞれ１つの作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）がそれぞれの種類の生化学分子を検出するために設けられており、前記作用極は検出対象生化学分子と相補的な相補生化学分子で被覆されており、これにより異なった種類の生化学分子を同時に検出することが可能となる、液体を取り込むための手段（１）と、
前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）と前記参照極（ＲＥ）との間に、測定中に変更可能な所定の電圧プロファイルを生成するためのポテンシオスタット（Ｐ）と、
それぞれの前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）の下流に接続され、すべての前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を同一の電位に保つ電流電圧変換器（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、
前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を流れる電流を測定するための手段（ＡＤ）とを備える、装置。
【請求項２】
相互接続または容量結合された複数の参照極（ＲＥ）を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
相互接続された複数の対極（ＧＥ）を備える、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記測定手段（ＡＤ）がアナログ／デジタル変換器を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記電流電圧変換器（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）は、第１演算増幅器（ＯＰ１）を有し、第１演算増幅器（ＯＰ１）の非反転入力（ＯＰ１＋）が接地され、その反転入力（ＯＰ１−）は第1抵抗器（Ｒ１）を介して前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の出力および前記作用極（
ＡＥ１）に接続されるカレントフォロワである、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
キャパシタンスが前記第１抵抗器（Ｒ１）と並列に接続される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
電流測定範囲を設定するために、抵抗の大きさが異なる第１抵抗器（Ｒ１）を前記第１演算増幅器（ＯＰ１）の前記反転入力（ＯＰ１−）と前記出力との間に接続することが可能である、請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
検出対象の前記生化学分子は核酸であり、前記相補生化学分子は検出対象の前記核酸と相補的な核酸である、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記ポテンシオスタット（Ｐ）は、第２演算増幅器（ＯＰ２）を有し、これはボルテージフォロワとして接続され、その非反転入力（ＯＰ２＋）に前記参照極（ＲＥ）が接続される、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記ポテンシオスタット（Ｐ）は、第３演算増幅器（ＯＰ３）を有し、その出力に前記対極（ＧＥ）が接続され、その反転入力（ＯＰ３−）が第２抵抗器（Ｒ２）を介して前記第２演算増幅器（ＯＰ２）の前記出力に接続されるとともに、第３抵抗器（Ｒ３）を介して、選択可能な所望の電圧を生成するための装置に接続され、前記第３演算増幅器（ＯＰ３）の非反転入力（ＯＰ３＋）が接地される、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
キャパシタンスが前記第３演算増幅器（ＯＰ３）の前記出力と前記反転入力（ＯＰ３−）との間に接続される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
所定の異なった種類の生化学分子の群から、液体に含まれる少なくとも１種類の生化学分子を電気化学的に検出するための方法であって、
ａ）少なくとも１つの対極（ＧＥ）と、参照極（ＲＥ）と、２つより多い作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）とを有し、少なくともそれぞれ１つの作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）がそれぞれの種類の生化学分子を検出するために設けられており、前記作用極は検出対象生化学分子と相補的な分子で被覆されており、これにより異なった種類の生化学分子を同時に検出することが可能となる、液体を取り込むための手段（１）を設ける工程と、
ｂ）液体を、前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）と、前記対極（ＧＥ）と、前記参照極（ＲＥ）とに接触させる工程と、
ｃ）前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）と前記参照極（ＲＥ）との間に、測定中に変更可能な所定の電圧プロファイルを同時に与える工程と、
ｄ）測定中はすべての前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を同一の電位に保った状態で、前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）を流れる電流を測定する工程とを備える、方法。
【請求項１３】
並行して、または多重化を用いて前記測定を行う、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記作用極（ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３）と前記参照極（ＲＥ）との間にかかる電圧は、ポテンシオスタット（Ｐ）によって調整される、請求項１２または１３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
電流電圧変換器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はそれぞれ第１演算増幅器ＯＰ１を有し、その非反転入力（ＯＰ１＋）が接地される。従って、作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３は、すべて同一の電位に保たれることになる。第１演算増幅器ＯＰ１の反転入力ＯＰ１−は作用極ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３に接続されており、また第１抵抗器Ｒ１を介して出力に接続されており、この出力は測定装置ＡＤに接続される。ノイズを抑えるため、キャパシタンス（図示せず）を第１抵抗器Ｒ１と並列に接続してもよい。抵抗の大きさが異なる第１抵抗器Ｒ１を設けてもよく、別の方法で接続することもできる。よって、測定範囲を簡単に変更することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
参照符号Ｐは、その入力がプログラム可能電圧源（図示せず）に接続されているポテンシオスタットを指す。ポテンシオスタットＰは、ボルテージフォロワとして接続される第２演算増幅器ＯＰ２、および第３演算増幅器ＯＰ３を含む。第２演算増幅器ＯＰ２の非反転入力ＯＰ２＋は、参照極ＲＥに接続されている。第２演算増幅器ＯＰ２の反転入力ＯＰ２−は、その出力に接続されており、また第２抵抗器を介して第３演算増幅器ＯＰ３の反転入力ＯＰ３−に接続されている。第３演算増幅器の非反転入力ＯＰ３＋が接地される。プログラム可能回路電源（図示せず）は、第３抵抗器Ｒ３を介して第３演算増幅器ＯＰ３の反転入力ＯＰ３−、および第２演算増幅器ＯＰ２に接続されている。第３演算増幅器ＯＰ３の出力は対極ＧＥに接続されている。第３アンプＯＰ３の出力とその反転入力との間にさらなるキャパシタンス（図示せず）を接続してもよい。
【国際調査報告】
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