(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作用電極と、前記作用電極に対向して配置された対向電極とを有し、前記作用電極と前記対向電極との間に電圧が印加される電気化学セルであって、
前記対向電極は、タングステンよりなり、
前記対向電極と前記作用電極とは、互いに異なる金属よりなり、
前記作用電極は、金よりなる
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
請求項１記載の電気化学セルにおいて、
前記対向電極の面積は、前記作用電極の面積と同等である
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電気化学セルにおいて、
基板を更に有し、
前記作用電極と前記対向電極とは、前記基板上に形成されている
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項４】
作用電極と、前記作用電極に対向して配置された対向電極との間に電圧を印加することにより、前記作用電極に電位を印加する電位印加方法であって、
タングステンよりなる前記対向電極を用い、
前記対向電極と前記作用電極とは、互いに異なる金属よりなり、
前記作用電極は、金よりなる
ことを特徴とする電位印加方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作用電極と対向電極とを用いた２電極法による電気化学セル及び電位印加方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、蛋白質の高感度かつ迅速な検出を可能とするいわゆるプロテインチップが注目されている。プロテインチップには、多種多様な蛋白質を高感度且つ迅速に検出することができるとともに、手のひらに載る程度に小型であり携帯性に優れたものであることが医療現場、検疫現場から求められている。
【０００３】
これまでに、プロテインチップとしては例えば電圧駆動型のものが提案されている（特許文献１、２を参照）。
【０００４】
電圧駆動型のプロテインチップにおいては、金よりなる作用電極（センサー電極）の表面に、ヌクレオチド鎖から構成されるナノワイヤーの一端が固定されている。ナノワイヤーの他端には、特定の蛋白質に特異的に結合する抗体等のプローブが結合されている。また、ナノワイヤーには、蛍光色素が付けられている。ヌクレオチド鎖から構成されるナノワイヤーは、作用電極に印加される電位に応じて伸張又は凝集収縮する。このナノワイヤーのコンフォメーション変化に応じて、蛍光色素は発光又は消光する。蛋白質を含む溶液中において、プローブに蛋白質が結合すると、作用電極に印加する電位の変化に対する蛍光色素の発光・消光の応答特性が変化する。この応答特性の変化に基づき蛋白質が検出される。
【０００５】
従来の電圧駆動型のプロテインチップにおいては、センサー電極である作用電極に対して安定した電位を印加するために、電極として作用電極、対向電極及び参照電極の３つの電極を用いる３電極法が用いられていた。
【０００６】
３電極法による作用電極への電位の印加について図８を用いて説明する。図８は３電極法による作用電極への電位の印加を説明する概略図である。
【０００７】
図示するように、センサー電極である作用電極１００、作用電極１００に電流を流すための対向電極１０２、及び作用電極１００に印加される電位をモニターするための参照電極１０４が、電解液、緩衝溶液等の溶液１０６で満たされた容器１０８に浸漬されている。
【０００８】
作用電極１００と対向電極１０２との間には、作用電極１００に電位を印加するための電源１１０が電気的に接続されている。
【０００９】
作用電極１００と参照電極１０４との間には、参照電極１０４に対する作用電極１００の電位をモニターするための電位計１１２が電気的に接続されている。電位計１１２には、電位計１１２による作用電極１００の電位のモニター結果に基づき電源１００を制御するフィードバック回路１１４が接続されている。
【００１０】
３電極法においては、作用電極１００と参照電極１０４との間に電気的に接続された電位計１１２により、参照電極１０４に対する作用電極１００の電位がモニターされる。このモニター結果に基づき、参照電極１０４に対する作用電極１００の電位が所望の電位で一定になるように、フィードバック回路１１４により電源１１０が制御される。こうして、作用電極１００に安定した電位が印加される。
【００１１】
他方、３電極法と比較して簡便な電位の印加方法としては、電極として作用電極及び対向電極の２つの電極を用いる２電極法が知られている。
【００１２】
２電極法による作用電極への電位の印加について図９を用いて説明する。図９は２電極法による作用電極への電位の印加を説明する概略図である。
【００１３】
図示するように、センサー電極である作用電極１００及び作用電極１００に電流を流すための対向電極１０２が、電解液、緩衝溶液等の溶液１０６で満たされた容器１０８に浸漬されている。
【００１４】
作用電極１００と対向電極１０２との間には、作用電極１００に電位を印加するための電源１１０が電気的に接続されている。
【００１５】
２電極法においては、作用電極１００の電位をモニターするための参照電極は用いられず、３電極法のような電源制御が行われることなく作用電極１００に電位が印加される。
【特許文献１】特開２００４−２８７９８号公報
【特許文献２】特開２００４−１３２８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、作用電極への電位印加方法として上記従来の３電極法、２電極法を用いてプロテインチップを構成した場合、以下に述べる不都合が生じることになる。
【００１７】
まず、３電極法において作用電極に安定した電位を印加するためには、参照電極に対する作用電極の電位が一定となるように電源を制御するフィードバック回路が必要となる。このような回路は、プロテインチップの小型化を実現する際に障害となる。また、プロテインチップに多種類のセンサーを集積化する際の障害にもなる。一般に、作用電極と対向電極には金属が用いられるが、参照電極には水溶液、例えば、３Ｍ ＫＣｌが必要であり、小型のプロテインチップにインテグレートするには、困難がある。
【００１８】
また、フィードバック回路の駆動には、別個に電源が必要となる。例えば、作用電極に−７００ｍＶ（飽和カロメル電極基準）の電位を印加するためには、作用電極と対向電極との間に２Ｖ程度の電圧が印加される。このため、フィードバック回路の駆動には、４Ｖ前後の電源、すなわち３本程度の電池が必要となる。このような電源も、プロテインチップの小型化を実現する際の障害となる。
【００１９】
他方、２電極法において安定した電位を作用電極に印加するためには、作用電極と比較して大面積の対向電極を用いる必要がある。具体的には、対向電極の面積を、作用電極の面積の１００倍以上にする必要がある。このため、２電極法を用いたのでは、プロテインチップの小型化は困難であった（例えば、メッキ工場では大面積のステンレス電極を対向電極として用いている）。さらには、対向電極の材料に金又は白金を用いた場合、製造コストが不可避的に上昇することになる。単位面積当たりの単価が金及び白金よりも安価なステンレスを対向電極の材料に用いれば製造コストは低廉に抑えることができるが、プロテインチップの小型化は依然として困難である。
【００２０】
また、将来的には、特定の蛋白質に対する１種類のセンサーだけでなく、多種類のセンサーをプロテインチップに集積化することが望まれている。しかしながら、上記従来の電位印加方法を用いたのでは、多種類のセンサーを集積化した場合にプロテインチップの大型化を回避することはできず、携帯性に優れたプロテインチップを実現することは困難であった。
【００２１】
また、プロテインチップに限らず、溶液中において作用電極に対して電位を印加することにより作用電極の表面又は表面近傍において所定の反応が行われる種々の装置においても、容易に小型化が可能な簡便な構成で作用電極に安定した電位を印加することができれば好都合である。
【００２２】
本発明の目的は、容易に小型化が可能な簡便な構成を用いて安定した電位を作用電極に印加しうる電気化学セル及び電位印加方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一観点によれば、作用電極と、前記作用電極に対向して配置された対向電極とを有し、前記作用電極と前記対向電極との間に電圧が印加される電気化学セルであって、前記対向電極は、タングステンよりなり、前記対向電極と前記作用電極とは、互いに異なる金属よりなり、前記作用電極は、金よりなることを特徴とする電気化学セルが提供される。
【００２４】
また、本発明の他の観点によれば、作用電極と、前記作用電極に対向して配置された対向電極との間に電圧を印加することにより、前記作用電極に電位を印加する電位印加方法であって、タングステンよりなる前記対向電極を用い、前記対向電極と前記作用電極とは、互いに異なる金属よりなり、前記作用電極は、金よりなることを特徴とする電位印加方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、作用電極と、対向電極とを有し、前記作用電極と前記対向電極との間に電圧が印加される電気化学セルにおいて、タングステンよりなる対向電極を用いるので、対向電極を作用電極と比較して大面積にする必要がなく、また、参照電極及びフィードバック回路が不要な簡便な構成で、作用電極に安定した電位を印加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による電気化学セル及び電位印加方法について図１乃至図４を用いて説明する。図１は本実施形態による電気化学セルを示す概略図、図２は本実施形態による電位印加方法において作用電極に印加される電位を説明する概略図、図３は従来の白金よりなる対向電極を用いた２電極法において作用電極に印加される電位を説明する概略図、図４は本実施形態による電位印加方法により作用電極に印加される電位の測定データの一例を示すグラフである。
【００２７】
まず、本実施形態による電気化学セルについて図１を用いて説明する。
【００２８】
図示するように、電気化学セルの用途等に応じて、電解液、緩衝溶液等の溶液１４が容器１６に満たされている。
【００２９】
容器１６に満たされた溶液１４には、作用電極１０及び対向電極１２が浸漬されている。
【００３０】
作用電極１０は、電位が印加されることにより、その表面又は表面近傍において所望の反応が起きるものである。作用電極１０の材料には、例えば金が用いられている。
【００３１】
対向電極１２は、溶液１４を介して作用電極１０に対向して配置され、作用電極１０に電流を流すためのものである。対向電極１２の材料には、タングステンが用いられている。対向電極１２は、作用電極１０と比較して大面積である必要はない。例えば、対向電極１２の面積は、作用電極１０の面積と同等になっている。
【００３２】
なお、これら作用電極１０及び対向電極１２の形状、サイズ、数及び配置はどのようなものでもよい。
【００３３】
こうして、作用電極１０と、タングステンよりなる対向電極１２とを有する２電極法による電気化学セル２０が構成されている。
【００３４】
作用電極１０と対向電極１２との間には、作用電極１０に電位を印加するための電源１８が電気的に接続されている。
【００３５】
本実施形態による電気化学セル２０は、作用電極１０と対向電極１２とを用いた２電極法の構成において、対向電極１２の材料にタングステンが用いられていることに特徴がある。
【００３６】
タングステンよりなる電極の緩衝溶液（１０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ，５０ｍＭ ＮａＣｌ）における浸食電位は、約−１００ｍＶである。この値は、金や白金の浸食電位と比較して６００ｍＶ程度低い値である。したがって、例えば、タングステンよりなる対向電極を用いて、金又は白金よりなる作用電極に−７００ｍＶ（飽和カロメル電極基準）の電位を印加する場合、作用電極と対向電極との間に約６００ｍＶの電圧を印加すればよい。
【００３７】
本願発明者は、作用電極１０と対向電極１２とを用いた２電極法において、タングステンよりなる対向電極１２を用いることにより、対向電極１２を作用電極１０と比較して大面積にすることなく、対向電極１２の面積が作用電極１０の面積と同等であっても、作用電極１０に安定した電位を印加することができることを見出した。
【００３８】
以下、タングステンよりなる対向電極１２を用いた本実施形態による電気化学セル２０における作用電極１０への電位印加方法について図２乃至図４を用いて説明する。
【００３９】
図２（ａ）は、図１に示す本実施形態による電気化学セル２０において、作用電極１０の電位をモニターするための構成を示している。金よりなる作用電極１０及びタングステンよりなる対向電極１２に加えて、電極２２を容器１６に満たされた溶液１４に浸漬する。電極２２と作用電極１０との間には、電位計２４を電気的に接続する。電位計２４により、電極２２に対する作用電極１０の電位をモニターする。なお、電極２２及び電位計２４は、実際の電気化学セルにおいては不要なものである。
【００４０】
電気化学セル２０において、電源１８により、金よりなる作用電極１０とタングステンよりなる対向電極１２との間に所定の電圧を印加する。これにより、作用電極１０に所定の電位を印加する。
【００４１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す構成において、電源１８により矩形波状の電源電圧を作用電極１０と対向電極１２との間に印加した場合の作用電極１０の電位変化を示すグラフである。グラフの横軸は電源電圧を印加した際の時間経過を示している。右側縦軸は電源１８により作用電極１０と対向電極１２との間に印加された電源電圧を示している。左側縦軸は電位計２４によりモニターされた電極２２に対する作用電極１０の電位を示している。
【００４２】
図３（ａ）に示すグラフから明らかなように、タングステンよりなる対向電極１２を用いた場合、作用電極１０の電位は、電源電圧の変化に対して高い応答性で矩形波状に変化し、極めて安定したものとなっている。このように、タングステンよりなる対向電極１２を用いた本実施形態では、作用電極１０に安定した電位を印加することができる。
【００４３】
これに対して、タングステンよりなる対向電極１２に代えて、白金よりなる対向電極２６を用いた場合には、作用電極１０に印加される電位は不安定なものとなる。
【００４４】
図３（ａ）は、白金よりなる対向電極２６を用いた場合において、作用電極１０の電位をモニターするための構成を示している。タングステンよりなる対向電極１２に代えて、白金よりなる対向電極２６を容器１６に満たされた溶液１４に浸漬する点以外は、図２（ｂ）に示す構成と同様である。
【００４５】
電気化学セル２０において、電源１８により、金よりなる作用電極１０と白金よりなる対向電極２６との間に所定の電圧を印加する。これにより、作用電極１０に所定の電位を印加する。
【００４６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す構成において、電源１８により矩形波状の電源電圧を作用電極１０と対向電極２６との間に印加した場合の作用電極１０の電位変化を示すグラフである。グラフの横軸は電源電圧を印加した際の時間経過を示している。右側縦軸は電源１８により作用電極１０と対向電極２６との間に印加された電源電圧を示している。左側縦軸は電位計２４によりモニターされた電極２２に対する作用電極１０の電位を示している。
【００４７】
図３（ｂ）に示すグラフから明らかなように、白金よりなる対向電極２６を用いた場合、作用電極１０の電位は、電源電圧の変化に対して応答性を示さず、極めて不安定なものとなっている。
【００４８】
上述のように、タングステンよりなる対向電極１２を用いた場合は、作用電極１０に対して安定した電位を印加することができる。この際、従来の２電極法のように対向電極を作用電極と比較して大面積にする必要はない。また、従来の３電極法のように作用電極の電位をモニターするための参照電極及び作用電極の電位を一定に維持するためのフィードバック回路も必要がない。
【００４９】
図４は、タングステンよりなる対向電極を用いて作用電極に電位を印加した場合における作用電極の電位の測定データの一例を示すグラフである。グラフの横軸は時間経過を示している。左の縦軸は作用電極の飽和カロメル電極を基準にした電位を示し、右の縦軸は作用電極と対向電極との間に印加した電源電圧を示している。なお、電源電圧については、作用電極側が対向電極側よりも高電位の場合が正の値、作用電極側が対向電極側よりも低電位の場合を負の値で示している。
【００５０】
測定では、金よりなる作用電極とタングステンよりなる対向電極との間に印加する電源電圧を、所定の時間間隔で、ステップ状に下降させ、その後ステップ状に上昇させた。このときの作用電極の飽和カロメル電極を基準にした電位を測定した。グラフには、測定された作用電極の電位とともに、作用電極と対向電極との間に印加した電源電圧を示している。
【００５１】
図４に示すグラフから明らかなように、作用電極の電位は、ステップ状に下降し、その後ステップ状に上昇する電源電圧の変化に対して高い応答性かつ高い安定性で変化し、電源電圧の変化に応じて、ステップ状に下降し、その後ステップ状に上昇している。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、タングステンよりなる対向電極を用いるので、対向電極を作用電極と比較して大面積にする必要なく、また、参照電極やフィードバック回路が不要な簡便な構成で、作用電極に安定した電位を印加することができる。したがって、電気化学セルの小型化を容易に実現することができる。
【００５３】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による電気化学セルについて図５を用いて説明する。図５は本実施形態による電気化学セルを示す平面図である。なお、第１実施形態による電気化学セル及び電位印加方法と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
【００５４】
本実施形態による電気化学セルは、第１実施形態による電気化学セルの作用電極１０及び対向電極１２を同一基板上に形成したものである。
【００５５】
図５に示すように、絶縁性の基板２８上に、複数の作用電極１０が形成されている。作用電極１０は、例えば円形のパッド状に形成されている。作用電極１９の材料には、例えば金が用いられている。
【００５６】
各作用電極１０は、基板２８の周縁部に設けられた端子３０に配線３２を介して接続されている。
【００５７】
また、基板２８上には、複数の対向電極１２が形成されている。対向電極１２は、例えば円形のパッド状に形成されている。対向電極１２の材料には、第１実施形態と同様に、タングステンが用いられている。
【００５８】
各対向電極１２は、基板２８の周縁部に設けられた端子３４に配線３６を介して接続されている。
【００５９】
基板２８の作用電極１０及び対向電極１２が形成された領域には壁部３８が設けられ、壁部３８と基板２８とにより、緩衝溶液等の溶液が満たされる容器４０が構成される。基板２８と壁部３８とにより構成された容器４０には、適宜蓋がされる。
【００６０】
こうして、基板２８上に形成された作用電極１０と対向電極１２とを有する電気化学セルが構成されている。
【００６１】
作用電極１０と対向電極１２との間には、端子３０、３６を介して電源（図示せず）が電気的に接続される。
【００６２】
本実施形態による電気化学セルでは、第１実施形態と同様に、タングステンよりなる対向電極１２を用いている。このため、対向電極１２を作用電極１０と比較して大面積にする必要なく、また、参照電極やフィードバック回路が不要な簡便な構成で、作用電極１０に安定した電位を印加することができる。したがって、同一の基板２８上に複数の作用電極１０及び複数の対向電極１２を形成した場合においても、電気化学セルの小型化を容易に実現することができる。
【００６３】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による蛋白質検出装置について図６及び図７を用いて説明する。図６は本実施形態による蛋白質検出装置を示す概略側面図、図７は本実施形態による蛋白質検出装置において蛍光色素が発光及び消光する様子を示す概略側面図である。なお、第１実施形態による電気化学セル及び電位印加方法と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略する。
【００６４】
本実施形態では、タングステンよりなる対向電極を用いた本発明による電気化学セルを蛋白質検出装置に用いた場合について説明する。すなわち、本実施形態による蛋白質検出装置は、いわゆるプロテインチップにおいて、作用電極（センサー電極）に対して、タングステンよりなる対向電極を用いて電位を印加するものである。
【００６５】
図６に示すように、電極支持部である基板４２上に、金よりなる作用電極（センサー電極）１０が形成されている。
【００６６】
作用電極１０の表面には、蛋白質検出体４４が固定されている。
【００６７】
蛋白質検出体４４は、検出対象である蛋白質に特異的に結合するプローブ部４６と、蛋白質がプローブ部４６に結合したことを検出するための感応部４８とを有している。
【００６８】
感応部４８は、ヌクレオチド鎖よりなるナノワイヤー５０と、蛍光色素５２とを含んでいる。
【００６９】
ナノワイヤー５０を構成するヌクレオチド鎖には、チオール基又はチオエーテル基が導入されている。ナノワイヤー５０は、このチオール基又はチオエーテル基により作用電極１０上に固定されている。ナノワイヤー５０を構成するヌクレオチド鎖は、天然由来のものであってもよいし、人工合成されたものであってもよい。また、ナノワイヤー５０は、１本鎖ヌクレオチドから構成されていてもよいし、互いに相補的な塩基配列を有する２本鎖ヌクレオチドから構成されていてもよい。
【００７０】
蛍光色素５２は、ナノワイヤー５０を構成するヌクレオチド鎖に共有結合により付加されている。なお、蛍光色素は、ヌクレオチド鎖の相補的結合の間に挿入（インターカレーション）されている例のようにヌクレオチド鎖中に含有されていてもよく、あるいは、ヌクレオチド鎖の一部に置換により組み込まれていてもよい。蛍光色素としては、励起光により励起され蛍光を発する物質を適宜用いることができ、例えばＣｙ３（商標）が用いられている。
【００７１】
プローブ部４６は、ナノワイヤー５０を構成するヌクレオチド鎖に結合している。プローブ部４６は、検出対象である蛋白質に対して特異的に結合する抗体、当該抗体を蛋白質分解酵素により限定分解して得られる産物、検出対象である蛋白質に対して親和性を有する有機化合物、及び測定対象である蛋白質に対して親和性を有する生体高分子等からなる群の少なくともいずれか一つから構成されるものである。
【００７２】
作用電極１０が形成された基板上には壁部（図示せず）が設けられ、基板４２と壁部とにより試料溶液５４が満たされる容器（図示せず）が構成されている。容器に試料溶液５４が満たされることにより、作用電極１０が試料溶液５４に浸漬される。
【００７３】
試料溶液５４は、検出対象の蛋白質５６を緩衝溶液に溶解したものである。
【００７４】
試料溶液５４には、タングステンよりなる対向電極１２が浸漬されている。
【００７５】
作用電極１０と対向電極１２との間には、これらの間に電圧を印加するための電源１８が電気的に接続されている。
【００７６】
試料溶液５０が満たされた容器の上方には、蛍光色素５２を励起する励起光５８を、作用電極１０側に向けて照射する励起光源６０が配されている。また、蛍光色素５２から発せられる蛍光６２を検出する検出器（図示せず）が配されている。
【００７７】
本実施形態による蛋白質検出装置では、作用電極１０と対向電極１２との間への電圧印加による感応部４８の蛍光色素５２の発光状態の変化又は消光状態の変化に基づき、プローブ部４６に対する蛋白質５６の結合の有無、プローブ部４６に結合した蛋白質５６の種類及びその量が検出される。
【００７８】
図７は、本実施形態による蛋白質検出装置における感応部４８の蛍光色素５２が発光及び消光する様子を示す概略側面図である。図７（ａ）は蛍光色素５２が発光する様子を示し、図７（ｂ）は蛍光色素５２が消光する様子を示している。
【００７９】
作用電極１０と対向電極１２との間に電源１８により電圧が印加されると、感応部４８において、ヌクレオチド鎖よりなるナノワイヤー５０は、負に帯電しているため、作用電極１０の電位に応じて伸張又は凝集収縮する。
【００８０】
すなわち、作用電極１０が負に帯電するように作用電極１０に電位が印加されると、図７（ａ）に示すように、ヌクレオチド鎖よりなるナノワイヤー５０は、作用電極１０との間に働くクーロン斥力により、作用電極１０上に立った状態に伸張する。このようにナノワイヤー５０が伸張すると、感応部４８の蛍光色素５２は、作用電極１０から受ける電気的影響がなくなり又は小さくなるため、蛍光６２を発する。
【００８１】
これに対し、作用電極１０が正に帯電するように作用電極１０に電位が印加されると、図７（ｂ）に示すように、ヌクレオチド鎖よりなるナノワイヤー５０は、作用電極１０との間に働くクーロン引力により、作用電極１０の表面又は表面近傍に凝集収縮する。このようにナノワイヤー５０が凝集収縮すると、感応部４８の蛍光色素５２は、作用電極１０から電気的影響を受けるために消光する。なお、作用電極１２の表面に消光剤を結合させておき、消光速度や消光効率を適宜変更してもよい。
【００８２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）では、試料溶液５４中の蛋白質５６が蛋白質検出体４４のプローブ部４６に結合した状態を示している。
【００８３】
蛋白質５６がプローブ部４６に結合すると、結合していない場合と比較して、ナノワイヤー５０の伸張及び凝集収縮に、より長い時間を要するようになる。したがって、蛍光色素５２の発光と消光との変化に、より長い時間を要するようになる。
【００８４】
このため、プローブ部４６に蛋白質５６が結合している場合と結合していない場合とでは、作用電極１０と対向電極１２との間に印加される電圧の変化に対して、異なった応答特性で、蛍光色素５２の発光と消光とが変化する。
【００８５】
本実施形態による蛋白質検出装置においては、作用電極１０と対向電極１２との間への電圧印加により蛍光を発光し又は消光する際の発光状態の変化又は消光状態の変化に基づき、プローブ部４６に対する蛋白質５６の結合の有無が検出される。また、プローブ部４６は、蛋白質５６に対して特異的に結合する性質を有するものであるため、プローブ部４６に結合した蛋白質５６の種類が容易に同定される。
【００８６】
また、その発光状態の変化又は消光状態の変化に基づき、プローブ部４６に結合した蛋白質５６の量が検出される。作用電極１０と対向電極１２との間への電圧印加により蛍光を発光し又は消光する際の発光強度、その変化率に基づき、プローブ部４６に結合した蛋白質５６の量が検出される。
【００８７】
ここで、本実施形態による蛋白質検出装置においては、タングステンよりなる対向電極１２を用いている。このため、対向電極１２を作用電極１０と比較して大面積にする必要がなく、また、参照電極及びフィードバック回路が不要な簡便な構成で、作用電極１０に安定した電位を印加することができる。
【００８８】
したがって、本実施形態によれば、プロテインチップの小型化を容易に実現し、また、多種類のセンサーのプロテインチップへの集積化を容易に実現することができる。また、プロテインチップの製造コストの低減を実現することができる。
【００８９】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００９０】
例えば、上記実施形態では、作用電極１０の材料として金を用いる場合について説明したが、作用電極１０の材料は金に限定されるものではない。作用電極１０の材料には、種々の導電性材料を用いることができる。
【００９１】
また、上記実施形態では、作用電極１０と対向電極１２との間に矩形波状等の電圧を印加する場合について説明したが、作用電極１０と対向電極１２との間には、あらゆる態様の電圧を印加することができる。
【００９２】
また、上記第３実施形態では、タングステンよりなる対向電極１２を用いる具体的な装置の例として蛋白質検出装置について説明したが、本発明の適用範囲は蛋白質検出装置に限定されるものではない。本発明は、作用電極と対向電極とを用いた２電極法による種々の装置に適用することができる。ここで、作用電極とは、電極反応を行わせるのに必要な２つの電極のうち、注目している反応が表面又は表面近傍で進行する一方の電極を広く意味する。例えば、電気めっき装置において、作用電極として機能する被めっき物に対して、タングステンよりなる対向電極を用いて電位を印加する２電極法による構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施形態による電気化学セルを示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による作用電極への電位印加方法において作用電極に印加される電位を説明する概略図である。
【図３】白金よりなる対向電極を用いた２電極法により作用電極に印加される電位を説明する概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態による作用電極への電位印加方法において作用電極に印加される電位の測定データの一例を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態による電気化学セルを示す平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態による蛋白質検出装置を示す概略側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による蛋白質検出装置において蛍光色素の発光及び消光する様子を示す概略側面図である。
【図８】３電極法による作用電極への電位の印加を説明する図である。
【図９】２電極法による作用電極への電位の印加を説明する図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０…作用電極
１２…対向電極
１４…溶液
１６…容器
１８…電源
２０…電気化学セル
２２…電極
２４…電位計
２６…対向電極
２８…基板
３０、３４…端子
３２、３６…配線
３８…壁部
４０…容器
４２…基板
４４…蛋白質検出体
４６…プローブ部
４８…感応部４８
５０…ナノワイヤー
５２…蛍光色素
５４…試料溶液
５６…蛋白質
５８…励起光
６０…励起光源
６２…蛍光
１００…作用電極
１０２…対向電極
１０４…参照電極
１０６…溶液
１０８…容器
１１０…電源
１１２…電位計
１１４…フィードバック回路
【図１】
0004845594.tif 000002
【図２】
0004845594.tif 000003
【図３】
0004845594.tif 000004
【図４】
0004845594.tif 000005
【図５】
0004845594.tif 000006
【図６】
0004845594.tif 000007
【図７】
0004845594.tif 000008
【図８】
0004845594.tif 000009
【図９】
0004845594.tif 000010