(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出用物質と標的物質との間の相互作用の反応場に臨む基板面の中心部領域にエッジフリーに形成された作用電極と、前記作用電極を取り囲む位置に、略リング形状に形成され、前記作用電極と同一の基板面にフリーエッジで並設された参照電極を設ける相互作用検出部。
【請求項２】
前記作用電極に、前記検出用物質が固定された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】
前記略リング形状の一部に非連続部分を設け、該部分に、前記作用電極に連結する配線を延設することを特徴とする請求項１又は２記載の相互作用検出部。
【請求項４】
検出用物質と標的物質との間の相互作用の反応場に臨む基板面の中心部領域にエッジフリーに形成された作用電極と、前記作用電極を取り囲む位置に、略リング形状に形成され、前記作用電極と同一の基板面にフリーエッジで並設された参照電極を設ける相互作用検出部を備えるバイオアッセイ用基板。
【請求項５】
下記（１）又は（２）の手順において、
検出用物質と標的物質との間の相互作用の反応場に臨む基板面の中心部領域にエッジフリーに形成された作用電極と、前記作用電極を取り囲む位置に、略リング形状に形成され、前記作用電極と同一の基板面にフリーエッジで並設された参照電極を設ける相互作用検出部に、作用電極と参照電極とを用いて反応場に均一性の高い電場を形成し、検出用物質又は標的物質を作用電極に向かって誘電泳動させる方法。
（１）検出用物質を作用電極に固定する手順。
（２）作用電極に固定された検出用物質と、標的物質とを相互作用させる手順。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作用電極がエッジフリーに形成された相互作用検出部に関する。即ち、ＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）などのバイオアッセイ用基板に関連する技術分野に属し、特に、物質間の相互作用（ハイブリダイゼーションなど）を、電気力学的効果を利用して検出などする技術に関連する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡチップ若しくはＤＮＡマイクロアレイ（以下、本願では「ＤＮＡチップ」とする。）の実用化が進んでいる。ＤＮＡチップは、多種・多数のＤＮＡプローブを、検出用核酸として基板表面に集積して固定したものである。ＤＮＡチップを用いて、ＤＮＡチップ基板表面の検出用核酸と細胞・組織などより採取した標的核酸とのハイブリダイゼーションを測定することにより、細胞・組織などにおける遺伝子発現などを網羅的に解析することができる。
【０００３】
核酸分子は、液相中において電界の作用を受けると伸張又は移動することが知られている。
その原理は、以下の通りであると推測されている。核酸溶液では、核酸分子中のリン酸イオン（陰電荷）と水分子中の水素イオン（陽電荷）とがイオン雲を形成し、その陰電荷と陽電荷により分極ベクトル（双極子）を生じる。そして、高周波高電圧を印加した場合、分極ベクトルが全体として一方向を向き、その結果として核酸分子が伸張する。
また、不均一電界が印加され、電気力線が一部に集中した場合、核酸分子が、電気力線が集中する部位に向かって移動することが知られている（非特許文献１）。
【０００４】
加えて、核酸分子に関して、「誘電泳動」と呼ばれる電気力学的作用が知られている。概要は、次の通りである。
作用電極と参照電極とのギャップ（間隔）を数十から数百μｍにし、ＤＮＡ溶液に、１ＭＶ／ｍ、１ＭＨｚ程度の高周波電界を印加すると、ＤＮＡに誘電分極が生じ、その結果、ＤＮＡ分子が電界と平行に直線状に引き伸ばされる。この「誘電泳動」により、ＤＮＡは電極端へと引き寄せられ、一端が電極に接した形で固定される（非特許文献２）。
【０００５】
上述のような核酸の電気力学的特性について、ＤＮＡチップへの応用が検討されている。例えば、特許文献１には、電極にＤＮＡプローブを固定し、電極間に直流電圧を印加することにより、相補鎖ＤＮＡと非相補鎖ＤＮＡを分離する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１６８８６４号公報
【非特許文献１】Seiichi Suzuki, et al: “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)
【非特許文献２】鷲津正夫、「見ながら行うＤＮＡハンドリング」、可視化情報Vol.20 No.76 (2000)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＤＮＡチップの各ウエル内（反応場）に形成された作用電極にエッジ部分（角部分）が存在する場合、その部分に、電気力線が集中する。そのため、電界を形成した際、検出用核酸や標的核酸などが、作用電極のエッジ部分に集中してしまうという課題、即ち、それらの物質を、作用電極全体に均一に分布させることが難しいという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、検出用物質と標的物質との間の相互作用の反応場に、均一性の高い電場を形成する手段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】
【０００８】
本発明では、検出用物質と標的物質との間の相互作用の反応場に臨む基板面の所定領域に、少なくとも、作用電極がエッジフリーに形成された相互作用検出部を提供する。
【０００９】
前記基板面の所定領域に、作用電極をエッジフリーに形成することにより、作用電極と参照電極とを用いて電界を形成する際に、前記反応場に均一性の高い電場を形成させることができるため、検出用核酸や標的核酸などを、作用電極全体にほぼ均一に分布させることができる。
【００１０】
即ち、（１）検出用物質を作用電極に固定する手順、及び、（２）作用電極に固定された検出用物質と、標的物質とを相互作用させる手順、の両方において、検出用物質又は標的物質をほぼ均一に、作用電極に向かって誘電泳動させることができる。
【００１１】
従って、作用電極に検出用物質を固定する段階では、作用電極全体に、検出用物質を、ほぼ均一に固定することができ、相互作用（ハイブリダイゼーションなど）させる段階では、標的物質の分布ムラを少なくでき、相互作用の精度を高くできる。
【００１２】
以下、本発明に係る技術用語の定義づけを行う。
【００１３】
「エッジフリー」とは、電極のエッジ（角）部分が、周囲の基板面よりも突出していないことをいう。
【００１４】
「検出用物質」とは、反応場に貯留又は保持された媒質中に存在し、該物質と特異的に相互作用する物質を検出するための検出子として機能する生体関連物質などの物質であり、反応場に臨む基板面に固定又は遊離して存在する。代表例は、ＤＮＡプローブなどの核酸（ヌクレオチド鎖）である。
【００１５】
「標的物質」とは、前記検出用物質と特異的に相互作用を示す生体関連物質などの物質である。代表例は、ＤＮＡプローブなどの検出用核酸と相補的な塩基配列を有して、ハイブリダイゼーションを示す核酸（ヌクレオチド鎖）である。
【００１６】
「相互作用」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（ヌクレオチド鎖）間の相補結合であるハイブリダイゼーション、高分子−高分子、高分子−低分子、低分子−低分子の特異的な結合又は会合を広く含む。
【００１７】
「バイオアッセイ用基板」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。
【００１８】
「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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、検出用物質と標的物質との間の相互作用の反応場に、均一性の高い電場を形成できる。従って、検出用物質又は標的物質をほぼ均一に、作用電極に向かって誘電泳動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明について、添付図面を参照にしながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る相互作用検出部Ａの例を示す断面模式図である。
【００２２】
図１では、基板１上に、検出用物質と標的物質との間の相互作用の反応場２が、ウエル形状（凹状）に形成され、反応場２に臨む基板面１１の所定領域に、作用電極Ｗがエッジフリーに形成されている。そして、作用電極Ｗと参照電極Ｒとを用いて、反応場２に電界Ｆを形成し、検出用物質３、標的物質（図示せず、以下同じ）を作用電極Ｗに向かって誘電泳動させる。なお、符号Ｖは、誘電泳動を行う際の電源を、符号Ｓはそのスイッチを示す。
【００２３】
上述の通り、作用電極Ｗを基板面１１にエッジフリーに形成することにより、反応場２に均一性の高い電場を形成させることができるため、検出用物質３又は標的物質を、作用電極Ｗ全体にほぼ均一に分布させることができる。
従って、作用電極に検出用物質を固定する段階では、検出用物質（符号３）を作用電極Ｗへ向かって誘電泳動させることにより、検出用物質３を、作用電極Ｗ全体にほぼ均一に固定することができる。
また、相互作用（ハイブリダイゼーションなど）を検出する段階では、標的物質を作用電極Ｗ（検出用物質３が固定されている）に向かって誘電泳動させることにより、標的物質を作用電極Ｗ近傍にほぼ均一に分布させることができるため、検出ムラを少なくでき、相互作用の検出精度を高くできる。
【００２４】
基板１の材質などは特に限定されないが、所定波長の励起光（例えば、蛍光励起光）を透過可能な材質の方が、相互作用検出時などに基板側から励起できるなどの観点から、好ましい。
即ち、例えば、ＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（ｄｅｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）、ＭＤ（ｍｉｎｉ  ｄｉｓｃ）など、公知の光情報記録媒体と同様の基材を用いることができ、石英などのガラス、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの材料が好適である。
【００２５】
反応場２は、前記の通り、検出用物質と標的物質との間の相互作用の場である。反応場２には、目的に応じて、媒質（核酸溶液、タンパク溶液、緩衝液など）を貯留する。
【００２６】
作用電極Ｗは、参照電極Ｒと電界Ｆを形成する電極であり、基板面１１の所定領域にエッジフリーに形成する。
誘電泳動を行う場合、作用電極Ｗを、参照電極Ｒよりも小さく形成する必要があるため、作用電極Ｗは、基板面１１の全面ではなく、所定領域に限定して形成する必要がある。その際、作用電極Ｗのエッジ部分を基板面１１から突出させないようにすることにより（即ち、作用電極Ｗをエッジフリーに形成することにより）、電界の均一性を高めることができる。
【００２７】
作用電極Ｗをエッジフリーに形成する方法については、特に限定されないが、例えば、基板面１１をエッチングなどで掘り込み、そこに電極材料を埋め込む方法を用いることができる。なお、電極材料を埋め込む方法としては、例えば、一定量の金属を成膜（スパッタリング、ＣＶＤ、めっきなど）してからエッチバックする方法、一定量の金属を成膜してから研磨する方法、などを適用できる。
【００２８】
作用電極Ｗ及び参照電極Ｒの電極材料は、公知のものを用いることができ、特に限定されない。例えば、アルミニウム、金、白金などの金属、ＩＴＯ（インジウム−スズ−オキサイド）などの酸化物、高濃度ドーピングにより導電性を増したシリコン、などを適用できる。なお、作用電極Ｗを、ＩＴＯなどの透明な材質で形成することは、相互作用検出時などに基板側から励起できるなどの観点から、好適である。
【００２９】
作用電極Ｗ及び／又は参照電極Ｒの表面には、薄膜状の絶縁層（図示せず）を設けてもよい。絶縁層の材質としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、ＴｉＯ２などが好適である。各電極表面に絶縁層を設けることにより、反応場２に貯留するイオン溶液による電気化学的な反応を防止できる。また、電極と溶媒との間の電子授受を防ぐことにより、電極の腐食を防止できる。
【００３０】
作用電極Ｗには、検出用物質（符号３）を化学的結合によって固定できるように、表面処理を施してもよい。
作用電極Ｗの表面処理手段として、例えば、作用電極Ｗを、予め、アミノ基含有シランカップリング剤溶液、ポリリシン溶液などで表面処理しておく方法がある。合成樹脂製基板に対して表面処理を施す場合は、その表面をプラズマ処理及びＤＵＶ（ＤｅｅｐＵＶ、遠赤外）照射処理後、アミノ基含有シランカップリング剤溶液で処理してもよい。
また、作用電極Ｗの表面に、アミノ基、チオール基、カルバボキシル基などの官能基を有する物質、システアミン、ストレプトアビジンなどをコートしてもよい。ストレプトアビジンによって表面処理された場合、ビオチン化されたＤＮＡプローブ末端の固定に適している。チオール基（ＳＨ）基によって表面処理された場合、チオール基が末端に修飾されたプローブＤＮＡなどの検出用物質Ｄのジスルフィド結合（−Ｓ−Ｓ−結合）による固定に適している。
【００３１】
なお、本発明は、作用電極Ｗがエッジフリーに形成されていればよく、作用電極Ｗ及び参照電極Ｒの位置、構成などによって狭く限定されない。
例えば、参照電極Ｒがウエル形状の側壁面１２に形成される場合（図２参照）、参照電極Ｒが作用電極と同一の基板面１１に並設されている場合（図３参照）なども、本発明に包含される。その場合、図２又は図３のように、作用電極Ｗだけでなく、参照電極Ｒもエッジフリーに形成する方が、均一性の高い電場を形成するという観点から、より好適である。
【００３２】
図４は、本発明に係る相互作用検出部Ａの別の例を示す断面及び上方視模式図である。
【００３３】
図４も、図１などと同様、基板１上に、検出用物質と標的物質との間の相互作用の反応場２が、ウエル形状（凹状）に形成され、反応場２に臨む基板面１１に、作用電極Ｗがエッジフリーに形成されている。そして、作用電極Ｗと参照電極Ｒを用いて、反応場２に電界を形成し、検出用物質３、標的物質などを作用電極Ｗに向かって誘電泳動させる。なお、符号Ｖは、図１などと同様、誘電泳動を行う際の電源を、符号Ｓはそのスイッチを示す。
【００３４】
図４では、図３と同様、作用電極Ｗと参照電極Ｒが同一の基板面１１に並設されている。
例えば、図１のように作用電極Ｗと参照電極Ｒを上下に対向させる場合、反応場２の容量を大きくするためには、電極間の距離を大きくする必要がある。従って、反応場２の容量を大きくすると、電極形成が難しくなる。
一方、反応場の容量を小さくすると、反応場２が乾燥しやすくなり、また、反応場２内の溶液の濃度を比較的高くする必要があるため、ミスマッチ相補鎖形成の割合が高くなる。
それに対し、作用電極Ｗと参照電極Ｒを同一の基板面１１に並設することにより、反応場２の容量を大きくすることができ、また、作用電極Ｗと参照電極Ｒの距離を大きくする必要がない。
従って、反応場２内の溶媒量を増やすことにより、ミスマッチ相補鎖形成を抑制でき、また、基板の乾燥を防止できる。加えて、電極形成が容易になり、基板構成を簡易化できるため、製造コストを抑制できるという利点がある。
【００３５】
また、図４では、参照電極Ｒが、作用電極Ｗを取り囲む位置に、略リング形状に形成されている。これにより、反応場２における電場の均一性を確保できる。
【００３６】
加えて、図４では、参照電極Ｒの略リング形状の一部に非連続部分Ｒ１を設け、該部分に、作用電極Ｗに連結する配線４を敷設している。これにより、配線４を基板表面１１に形成できるため、基板製造を簡易化でき、製造コストを低減できる。また、特に、励起光などを用いた相互作用検出時などにおいて、基板の下側から励起した場合でも、基板の配線４が光路を妨害しないため、基板構成を簡易化できるという利点もある。
【実施例１】
【００３７】
実施例１では、作用電極をエッジフリーに形成した場合の電位分布について、有限要素法（ＦＥＭ）によるシミュレーションを行った。
【００３８】
図５は、このシミュレーションに用いた電極構造を示す図である。
【００３９】
図中、左側の模式図は、実際の電極構造の一例を示した図である。この図では、上述の図４などと同様、作用電極が中心位置に、参照電極が作用電極を取り囲む位置に、それぞれ、形成されている。そして、参照電極の略リング形状の一部に非連続部分が設けられ、該部分に作用電極に連結する配線が敷設されている。また、参照電極にも、外部電線に接続する配線が敷設されている。
【００４０】
一方、図中、右側の模式図は、シミュレーションに用いた電極構造を示すも式図である。
例えば、実際の電極構造において、左側の模式図のように電極を配置する場合、配線の幅は両電極の幅よりも充分に小さく、かつ、配線近傍の電場も電極構造全体と比較すれば充分に小さいため、配線を無視しても、電位分布にほとんど影響はないと推測できる。
そこで、本実施例では、シミュレーションを単純化するため、配線を無視し、電極構造が図５の右側の模式図のような構造であると仮定して、シミュレーションを行った。
【００４１】
図６は、シミュレーションに用いたパラメータについて示す図である。
【００４２】
図中、左側の図は、相互作用検出部の構成を模式的に示しており、右側の図は、各パラメータを示している。また、左側の図は、従来の相互作用検出部（電極にエッジ部分があるもの）を模式的に示し、右側の図は、本発明に係る相互作用検出部（電極がエッジフリーに形成されたもの）を模式的に示す。
【００４３】
両図において、符号１に相当する部分は電解質溶液を、符号２に相当する部分は作用電極を、符号３に相当する部分は参照電極を、符号４に相当する部分は基板を、符号５に相当する部分は相互作用検出部の外壁を、それぞれ示す。
そして、両図とも、Ｚ軸を中心に３６０°回転させると、図４に例示した相互作用検出部と、ほぼ同様の構成になる。
【００４４】
また、両図において、パラメータ「ａ」は作用電極の直径を、パラメータ「ｄ」は電極の厚みを、パラメータ「ｇ」は電極間のギャップ（両電極間の距離）を、パラメータ「ｗ」は参照電極の幅を、それぞれ示す。
【００４５】
図５の右側の模式図に示す電極構造モデルについて、その回転対象性を用いて、三次元のシミュレーションを、同径方向Ｒと垂直方向Ｚとの二次元平面内のシミュレーションに落とし込み、有限要素法によるシミュレーションを行った。
このシミュレーションでは、相互作用検出部の外径の値を１００μｍ（半径５０μｍ）に、作用電極の直径ａの値を１０μｍ（半径５μｍ）に、それぞれ固定し、電極の厚みｄ、電極間のギャップｇ、参照電極の幅ｗの三つの値を振って、有限要素法モデルを作成した。
このシミュレーションは、基板（ＳｉＯ２基板、誘電率ε＝３．９）上に、作用電極及び参照電極が金（Ａｕ、導電率σ＝４．５×１０７Ｓ／ｍ）で形成され、その上部に電解質溶液としてＮａＣｌ溶液（誘電率ε＝８０、導電率σ＝０．９８１Ｓ／ｍ）が満たされている状態を想定して行った。
また、印加する交流電圧は振幅２Ｖ、周波数１ＭＨｚとした。なお、水の電界は、１．２３Ｖの電位差で起こる可能性があり、かつ、金の酸化還元電位は、１．８３Ｖであるため、この交流電圧の振幅の場合、理論上、電極反応が生じる可能性があるが、交流電圧の周波数が高いため、その影響は、ほとんど無視できる。
【００４６】
シミュレーションの結果を図７から図１０に示す。
【００４７】
図７は、電場分布のシミュレーション結果を示す図である。
なお、このシミュレーションは、作用電極の直径ａを１０μｍ（半径５μｍ）、電極間のギャップｇを１０μｍ、参照電極の幅ｗを５０μｍ、電極の厚みｄを１μｍ、と想定して行った。
【００４８】
図中、上側の二つの図は、電極構造を示す模式図である。これらの図では、相互作用検出部の断面を、縦向きに向きを変えて記載している。また、このシミュレーションモデルは回転対象性であるため、これらの図では、相互作用検出部の半分のみを記載している。
左の図（「（ａ）従来法」と記載された方の図）は、従来どおり、電極に角部分が存在する場合の電極構造を、右の図（「（ｂ）本発明（エッジレス）」と記載された方の図）は、エッジフリーの電極構造を、それぞれ、模式的に示す。
即ち、左の図では、基板（ＳｉＯ２）に作用電極と参照電極が角部分を有した状態で設けられ、その上側（図中右方向）を電解質溶液が満たしている状態を示し、右の図では、両電極の間の領域にも基板（ＳｉＯ２）が存在し、エッジフリーになっている状態（基板に両電極が埋め込まれている状態）を示す。
【００４９】
一方、図中、下側の二つの図は、電場分布のシミュレーション結果を示す。上側の図と同様、左の図（「（ａ）従来法」と記載された方の図）は、電極に角部分が存在する場合の電極構造を、右の図（「（ｂ）本発明（エッジレス）」と記載された方の図）は、エッジフリーの電極構造を、それぞれ、模式的に示す。また、両図中の各領域は、上側の二つの図面と対応している。
【００５０】
下側の左の図では、作用電極と参照電極の角部分に、電界が集中しているのに対し、下側の右の図では、作用電極と参照電極を基板に埋め込み、エッジフリーに形成することにより、電界の集中を緩和できている。
従って、このシミュレーション結果は、両電極をエッジフリーに形成することにより、電界の集中を防ぎ、電界を均一に分布させることができることを示唆する。
【００５１】
図８は、電極に角部分が存在する場合における電場分布を同径方向と垂直方向に分けて数値化したシミュレーション結果である。
図中、横軸（「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ」）は所定位置からの距離（単位：μｍ）を、縦軸（「Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄ」）は電場（単位：Ｖ／ｍ）を、それぞれ示す。
【００５２】
このシミュレーションは、作用電極の直径ａを１０μｍ（半径５μｍ）、電極間のギャップｇを１０μｍ、参照電極の幅ｗを５０μｍ、電極の厚みｄを５μｍ、と想定し、同径方向の電場Ｅｒ及び垂直方向の電場Ｅｚをプロットして、行った。
【００５３】
同径方向の電場Ｅｒのプロットの場合、横軸は、相互作用検出部の中心からの距離を示す。即ち、横軸の０〜５μｍの部分は作用電極の部分を、５〜１５μｍの部分は電極間のギャップ部分を、１５μｍ以上の部分は参照電極の部分を、それぞれ示す。
【００５４】
一方、垂直方向の電場Ｅｚの場合、横軸は、基板表面からの距離（高さ）を示す。即ち、このシミュレーションでは電極の厚みは５μｍに設定されているため、横軸の５μｍ以下の部分は作用電極と参照電極に挟まれた領域を、５μｍ以上の部分はその上部の領域を、それぞれ示す。
【００５５】
図８では、同径方向の電場Ｅｒが大きな値となり、かつ、作用電極付近で極大となっている。このことは、電極に角部分が存在する場合、両電極間に水平方向の強い電場が発生することを示唆する。従って、このことは、例えば、核酸などの生体高分子を誘電泳動させる場合、水平方向の強い電場により、生体高分子が、作用電極の角部分に集中することを示唆する。
【００５６】
それに対し、例えば、電極を基板に埋め込み、作用電極をエッジフリーに形成する場合、水平方向の電場は、核酸などの生体高分子にほとんど作用しないと想定できる。従って、電場の角部分への集中は低減できるため、均一性の高い電場を形成できると推測できる。
【００５７】
図９は、垂直方向の電位分布のシミュレーション結果である。
図中、横軸（「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ」）は基板表面を基準とした場合の高さ（単位：μｍ）を、縦軸（「Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ」）は電位（単位：Ｖ）を、それぞれ示す。
また、図中、「Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」のプロットは角部分を有する電極をシミュレーションした場合の電位分布を、「Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」のプロットは、エッジフリーな電極をシミュレーションした場合の電位分布を、それぞれ示す。
【００５８】
図９では、電極間に挟まれた領域（高さ０〜５μｍ）では、電位は、印加電圧２Ｖに等しく、その上部の電解質溶液中（高さ５μｍ以上）では、電位が徐々に低下している。そして、角部分を有する電極の場合も、エッジフリーな電極の場合も、両電極間に挟まれた領域から離れた領域（高さ５μｍ以上）では、電位分布がほぼ等しい。
このことは、電極をエッジフリーに形成した場合も、角部分を有する電極を用いる場合とほぼ同様の電位分布を発生することを示唆する。
従って、このシミュレーション結果は、電極をエッジフリーに形成した場合、従来と同様に電場を形成でき、かつ、角部分への電場の集中を抑制できることを示唆する。
なお、図９のシミュレーション結果では、電位が作用電極から約１５μｍの地点でほぼ０Ｖになるため、垂直方向の電場は、２Ｖ／１５μｍ＝１．３×１０６Ｖ／ｍである。この値は、誘電泳動を行うのに充分な値である。
【００５９】
図１０は、電極の厚みｄ、電極間のギャップｇ、参照電極の幅ｗの三つの値を振った場合における、垂直方向の電位分布のシミュレーション結果である。
図中、横軸（「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ」）は基板表面を基準とした場合の高さ（単位：μｍ）を、縦軸（「Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ」）は電位（単位：Ｖ）を、それぞれ示す。
【００６０】
このシミュレーションは、次の表１に示す値を各パラメータとして想定し、行った。
【表１】
0004779468.tif 000002
【００６１】
その結果、図１０では、図９と同様、電極間に挟まれた領域（高さ０〜０．１μｍ、又は、０〜１μｍ）では、電位は、印加電圧２Ｖに等しく、その上部の電解質溶液中（高さ０．１μｍ又は１μｍ以上）では、電位が徐々に低下している。そして、どのシミュレーション結果も、両電極間に挟まれた領域から離れた領域（高さ０．１μｍ又は１μｍ以上）では、電位分布がほぼ等しい。
このことは、各構造パラメータを適宜変更した場合も、従来と同様に電場を形成でき、かつ、角部分への電場の集中を抑制できることを示唆する。従って、本実験結果は、電極をエッジフリーに形成することにより、電極設計の自由度を高くできることを示唆する。
なお、図１０のシミュレーション結果では、電位が作用電極から約１５μｍの地点でほぼ０Ｖになるため、垂直方向の電場は、２Ｖ／１５μｍ＝１．３×１０６Ｖ／ｍである。この値は、誘電泳動を行うのに充分な値である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ＤＮＡチップなどのバイオアッセイ用基板に適用でき、バイオアッセイ用基板の製造段階（検出用物質を固定する段階）、及び、相互作用検出・測定段階、の双方において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る相互作用検出部Ａの例を示す断面模式図。
【図２】本発明に係る相互作用検出部Ａの別の例を示す断面模式図。
【図３】本発明に係る相互作用検出部Ａの別の例を示す断面模式図。
【図４】本発明に係る相互作用検出部Ａの別の例を示す断面及び上方視模式図。
【図５】シミュレーションに用いた電極構造を示す図。
【図６】シミュレーションに用いたパラメータについて示す図。
【図７】電場分布のシミュレーション結果を示す図。
【図８】電極に角部分が存在する場合における電場分布を同径方向と垂直方向に分けて数値化したシミュレーション結果を示す図。
【図９】垂直方向の電位分布のシミュレーション結果を示す図。
【図１０】電極の厚みｄ、電極間のギャップｇ、参照電極の幅ｗの三つの値を振った場合における、垂直方向の電位分布のシミュレーション結果を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１    基板
１１  基板表面
２    反応場
３    検出用物質
４    配線
Ａ    相互作用検出部
Ｆ    電界
Ｒ    参照電極
Ｗ    作用電極
【図１】
0004779468.tif 000003
【図２】
0004779468.tif 000004
【図３】
0004779468.tif 000005
【図４】
0004779468.tif 000006
【図５】
0004779468.tif 000007
【図６】
0004779468.tif 000008
【図７】
0004779468.tif 000009
【図８】
0004779468.tif 000010
【図９】
0004779468.tif 000011
【図１０】
0004779468.tif 000012