(57)【要約】【課題】検体物質の引っ掛かりを抑制し、ハイブリダイズの効率を向上できる混成方法及び装置を得る。【解決手段】本発明の液状試料の混成方法は、標識基板１０の上に一定間隔で配列固定された多数の標識物質に対して検体物質を含む緩衝液１４を添加し、電気的な誘導によりハイブリダイズさせるもので、標識基板を所定の温度に加熱調整し、これを低電圧電極２２上に配置した状態で高電圧電極２１を対向配置し、標識基板と高電圧電極の間に前記緩衝液を添加し、高電圧電極に正極性のバイアス電圧を印加し、緩衝液内の正極性を有する検体物質を標識基板に移動させるものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標識基板の上に一定間隔で配列固定された多数の標識物質に対して検体物質を含む緩衝液を添加し、電気的な誘導によりハイブリダイズさせる混成方法であって、
前記標識基板を所定の温度に加熱調整し、これを低電圧電極上に配置した状態で高電圧電極を対向配置し、前記標識基板と高電圧電極の間に前記緩衝液を添加し、前記高電圧電極に正極性のバイアス電圧を印加し、前記緩衝液内の正極性を有する検体物質を前記標識基板に移動させ、前記標識物質とハイブリダイズすることを特徴とする液状試料の混成方法。
【請求項２】
前記バイアス電圧は、両極性の電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の液状試料の混成方法。
【請求項３】
前記バイアス電圧は、間欠的なパルス電圧を用いることを特徴とする請求項１または２記載の液状試料の混成方法
【請求項４】
前記高電圧電極は、表面に誘電体を配したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液状試料の混成方法。
【請求項５】
前記緩衝液は、標識物質及び前記高電圧電極と接液した状態でハイブリダイズを行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液状試料の混成方法。
【請求項６】
前記高電圧電極は、不必要となった不整合検体物質を表面に静電吸着させ、前記標識基板から排除することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液状試料の混成方法。
【請求項７】
標識物質を固定化した標識基板と、標識基板及び緩衝液の温度調整を行う温調装置と、前記標識基板を介して対向配置した高電圧電極及び低電圧電極と、前記両電極間にバイアス電圧を供給する電源とを備えたことを特徴とする液状試料の混成装置。
【請求項８】
前記高電圧電極を移動させる駆動装置を設け、前記電源はパルスを発生するもの、または、直流電圧とパルス電圧を複合させたものとし、かつ前記駆動装置、前記電源および前記温調装置とを一括制御するコントローラを備えたことを特徴とする請求項７記載の液状試料の混成装置。
【請求項９】
前記高電圧電極は、接液面に誘電体を配したことを特徴とする請求項７または８記載の液状試料の混成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に配列固定した標識物質を解析用のＤＮＡやＲＮＡなどの検体物質と電気的な誘導によりハイブリダイズ（掛け合わせ）させる混成方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の混成方法及び装置は、一方の電極上に配置された多数の標識物質を配列固定している標識基板を過熱した状態で前記電極と対向配置した他方の電極間に電圧を印加して標識物質を正電荷に帯電させると共に検体物質を負電荷に帯電させて検体物質を標識物質に誘電吸着させている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４３３８４号公報（第１図）
【０００４】
従来の混成装置を図に示す。図５において１０は標識基板、１４は緩衝液、２５は温調装置、２６は断熱性容器、４０は第１電極、４１は第２電極、４２は切替スイッチ、４３はＤＣ  電源であり、多数の標識物質を配列固定させた標識基板１０に対して検体物質をハイブリダイズする際に、第１電極４０上に配置された標識基板１０を過熱した状態で第１電極４０と対向配置した第２電極４１間にＤＣ電圧４３より電圧を印加して第１電極４０上にセットされた標識基板１０の標識物質を正電荷に帯電させ、かつ緩衝液１４中の検体物質を負電荷に帯電させて検体物質を標識物質に誘電吸着する。
このように従来の混成方法及び装置は、検体物質を標識物質と逆極性に荷電することで検体物質を標識物質近傍に誘導し、短時間でハイブリダイズができるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の混成方法及び装置は、誘電した検体物質を標識基板上付近に誘導して標識物質近傍の検体物質の密度を上げるようにしていたので、検体物質が標識物質間に挟まれたり引っ掛かった部分が存在し、ハイブリダイズ時の障害になるという問題があった。また、ハイブリダイズ時に標識物質は柔らかくなっているものの特有の丸まった状態であるため、ハイブリダイズに要する時間が十分に短くなったとは言い難いという問題もある。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリダイズにおいて検体物質の引っ掛かりを抑制し、ハイブリダイズの効率を向上できる混成方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、標識基板の上に一定間隔で配列固定された多数の標識物質に対して検体物質を含む緩衝液を添加し、電気的な誘導によりハイブリダイズさせる混成方法であって、前記標識基板を所定の温度に加熱調整し、これを低電圧電極上に配置した状態で高電圧電極を対向配置し、前記標識基板と高電圧電極の間に前記緩衝液を添加し、前記高電圧電極に正極性のバイアス電圧を印加し、前記緩衝液内の正極性を有する検体物質を前記標識基板に移動させ、前記標識物質とハイブリダイズするものである。
このようになっているため、バイアス電圧の印加により正極性の検体物質を標識物質が配列固定されている標識基板表面近傍に集めることができる。また、負極性に帯電している標識物質をバイアス電圧による電界によって高電圧電極に向けて引っ張ることができ、標識物質を直線状に伸ばし、ハイブリダイズを効率よく行うことができる。
請求項２に記載の発明は、バイアス電圧として両極性の電圧を印加するものである。
このようになっているため、緩衝液内部に振動電界を付与することができるため、不整合検体物質を標識基板面上から容易に排除することができる。また、隣接した又は周囲の標識物質との絡まりを抑制することができる。
請求項３に記載の発明は、バイアス電圧として間欠的なパルス電圧を用いるものである。
このようになっているため、パルスの衝撃により不必要な不整合検体物質を標識基板面上から容易に排除することができ、小刻みなパルス電圧を印加することでバイアス電圧を低く抑えることができるとともに、熱エネルギー損失を抑制することができる。また、パルス電圧の利用により高電圧電極と緩衝液の界面に存在するイオンシースを低減させ、不必要となった不整合検体物質を効率よく高電圧電極界面へ凝集させることができる。
請求項４に記載の発明は、高電圧電極の表面に誘電体を配するものである。
このようになっているため、局部的な電界強度の上昇を抑え、全面に渡ってほぼ均一な電界を付与することができる。また、誘電体の特性を変える事で必要な電気的特性を容易に緩衝液中の物質へ付加することができる。
請求項５に記載の発明は、緩衝液が標識物質及び前記高電圧電極と接液した状態でハイブリダイズを行うものである。
このようになっているため、毛細管現象を利用して緩衝液を標識基板全面に均等に拡散することができ、緩衝液の液量を大幅に削減することができる。緩衝液と高電圧電極間に気相が存在しないため、効率よく静電エネルギーを供給することができる。また、不整合検体物質等を高電圧電極面上に凝集することができるため、標識基板上の不要な物質を取り除くことができる。
請求項６に記載の発明は、高電圧電極に不必要となった不整合検体物質を表面に静電吸着させ、標識基板から排除するものである。
このようになっているため、ハイブリダイズ後の洗浄工程を簡素化することができる。
請求項７に記載の発明は、標識物質を固定化した標識基板と、標識基板及び緩衝液の温度調整を行う温調装置と、前記標識基板を介して対向配置した高電圧電極及び低電圧電極と、前記両電極間にバイアス電圧を供給する電源とを備えたものである。
このようになっているため、バイアス電圧の印加により正極性の検体物質を標識物質が配列固定されている標識基板表面近傍に集めることができる。また、負極性に帯電している標識物質をバイアス電圧による電界によって高電圧電極に向けて引っ張ることができ、標識物質を直線状に伸ばし、ハイブリダイズを効率よく行うことができる。
請求項８に記載の発明は、前記高電圧電極を移動させる駆動装置を設け、前記電源はパルスを発生するもの、または、直流電圧とパルス電圧を複合させたものとし、かつ前記駆動装置、前記電源および前記温調装置とを一括制御するコントローラを備えたものである。
このようになっているため、高電圧電極の位置調整や緩衝液の温度調整、入力する電圧調整を自動化することができる。また、直流電圧によって標識物質を高電圧方向へ吸引することによって標識物質を直線状に伸ばし、パルス電圧によって不整合検体を標識基板上から排除および標識物質との絡まりを抑制することができるので、より効果的なハイブリダイズを行うことができる。
請求項９に記載の発明は、高電圧電極の接液面に誘電体を配したものである。
このようになっているため、局部的な電界強度の上昇を抑えてスパーク（火花放電）への遷移を抑制すし、全面に渡ってほぼ均一な電界を付与することができる。誘電体の特性を変える事で必要な電気的特性を容易に緩衝液中の物質へ付加することができる。また、緩衝液と接液させることで毛細管現象を利用して緩衝液を標識基板全面に均等に拡散することができ、誘電体を取り替え可能なものとすることで、メンテナンス性を向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
【０００８】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例を示す混成装置の説明図である。図２は電圧印加前の部分断面図であり、図３は電圧印加後の部分断面図である。図において、共通する部分には同一符号を用いてあり、１１は標識物質、１２は整合検体物質、１３は不整合検体物質、１５は振動方向、２０は高電圧電極、２１は低電圧電極、２２は誘電体、２３は電源、２４はバイアス電圧である。
高密度アミノ基をコート剤とスライドガラスに標識物質１１をスポットしたものを標識基板１０として用い、酵母菌より抽出したＤＮＡ断片を蛍光物質で修飾したものを検体物質として緩衝液１４中に注入した。なお、温調装置２５により予め５０〜９０℃の温度設定を行った。
次に、本実施例の動作について説明する。
標識物質１１を２０〜２５μｍの大きさで整列配置した標識基板１０を低電圧電極２１上に配置し、検体物質を含んだ緩衝液１４を分注装置（またはマイクロピペット）によって標識基板１０上に液滴し、市販のカバーガラスを誘電体２２として高電圧電極２０表面に配置したものを標識基板１０と対向配置させる。このとき、緩衝液１４と誘電体２２表面は接液し、標識基板１０及び緩衝液１４は温調装置２４によってすでに既定の温度で温調されている。図２に示すように、緩衝液１４が標識基板１０に滴下された段階で整合検体物質１２は標識物質１１と相補結合反応を開始するが、標識物質１１間に絡まった整合検体物質１２や不整合検体物質１３が存在し、一部のみがハイブリダイズされた状態となる。ここで、図３に示すように電源２３からバイアス電圧２４を印加すると、両電極間に発生する静電力により検体物質が標識物質近傍に集められると同時に、温調によって柔らかくなった標識物質１１が引き伸ばされてほぼ直線状になり、相補結合反応の確率が上昇し、ハイブリダイズが促進される。また、バイアス電圧２４として両極性電圧、または、直流電圧とパルス電圧を複合させたものを印加すると、振動方向１５のような電界が付与され、標識物質１１間の検体物質との絡まりを取り除き、かつ相補結合反応の確率がより向上する。
最終的に不要となった不整合検体物質１３はバイアス電圧２４によって高電圧電極２０表面付近に集められて標識基板１０より取り除く。
例えば、一連のハイブリダイズ後に蛍光分析装置で発現量を測定したところ、検出強度のばらつきを抑制できると共に、ハイブリダイズ時間を大幅に短縮することができた。
【０００９】
（第２実施例）
図４は第２実施例の構成を示す図である。図において、共通する部分には同一符号を用いてあり、２７は駆動装置、２８はコントローラ、２９は移動方向である。
第１実施例と同様な標識基板１０、緩衝液１４を用いた。
次に、本実施例の動作について説明する。
標識物質１１を２０〜２５μｍの大きさで整列配置した標識基板１０を低電圧電極２１上に配置し、検体物質を含んだ緩衝液１４を分注装置によって標識基板１０上に液滴し、市販のカバーガラスを誘電体２２として高電圧電極２０表面に装着して駆動装置２７をコントローラ２８によって駆動させ、移動方向２９に則して標識基板１０と対向配置させるべく移動させる。このとき、緩衝液１４と誘電体２２表面は接液した状態で保持され、標識基板１０及び緩衝液１４は温調装置２４によってすでに既定の温度で温調されている。ここで、電源２３からバイアス電圧２４を印加すると、両電極間に発生する静電力により検体物質が標識物質近傍に集められると同時に、温調によって柔らかくなった標識物質１１が引き伸ばされてほぼ直線状になり、相補結合反応の確率が上昇し、ハイブリダイズが行われる。また、バイアス電圧２４として両極性電圧を印加すると、高電圧電極２０と低電圧電極２１間に振動電界が付与され、標識物質１１間の検体物質との絡まり等を解消させ、相補結合反応の確率をより向上する。
最終的に不要となった不整合検体物質１３はバイアス電圧によって高電圧電極２０表面付近に集められ、駆動装置２７によって高電圧電極２０を標識基板１０表面から離すことによって取り除く。
例えば、一連のハイブリダイズ後に蛍光分析装置で発現量を測定したところ、検出強度のばらつきを抑制できると共に、ハイブリダイズ時間を大幅に短縮することができた。
なお、バイアス電圧２４としてパルス電圧を用いることで、緩衝液内部にパルス電界を付与することができるため、パルスの衝撃により不必要な不整合検体物質を標識基板面上から容易に排除することができ、小刻みなパルス電圧を印加することでバイアス電圧を低く抑えることができるとともに、熱エネルギー損失を抑制することができる。また、電流電圧によって標識物質を高電圧方向へ吸引することによって標識物質を直線状に伸ばし、パルス電圧によって不整合検体を標識基板上から排除および標識物質との絡まりを抑制することができるので、より効果的なハイブリダイズを行うことができる。
本発明の実施例においては高電圧電極２０を緩衝液１４と接液させたが、一定の空気層を介しても同様な効果がみられた。
なお、本発明の混成方法及び装置は、前述の実施例のみに限定するものではなく、例えば他の緩衝液１４の組成及び標識基板１０上に固定化する物質、適用分野においても本発明の要旨を逸脱しない範囲の混成方法及び装置にも適用することができる。
【００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によればつぎの効果がある。
請求項１に記載の発明によれば、標識基板を所定の温度に加熱調整し、これを低電圧電極上に配置した状態で高電圧電極を対向配置し、前記標識基板と高電圧電極の間に緩衝液を添加し、高電圧電極に正極性のバイアス電圧を印加し、前記緩衝液内の正極性を有する検体物質を前記標識基板に移動させ、標識物質とハイブリダイズするので、正極性の検体物質を標識物質が配列固定されている標識基板表面近傍に集めることができ、また、負極性に帯電している標識物質を高電圧電極に向けて引っ張ることができ、標識物質を直線状に伸ばし、ハイブリダイズを効率よく行うことができるという効果がある。
請求項２に記載の発明によれば、バイアス電圧として両極性の電圧を印加するので、緩衝液内部に振動電界を付与することができ、不整合検体物質を標識基板面上から容易に排除することができるという効果がある。また、隣接した又は周囲の標識物質との絡まりを抑制することができるという効果がある。
請求項３に記載の発明によれば、バイアス電圧として間欠的なパルス電圧を用いているので、パルスの衝撃により不必要な不整合検体物質を標識基板面上から容易に排除することができ、小刻みなパルス電圧を印加することでバイアス電圧を低く抑えることができるとともに、熱エネルギー損失を抑制することができるという効果がある。また、パルス電圧の利用により高電圧電極と緩衝液の界面に存在するイオンシースを低減させ、不必要となった不整合検体物質を効率よく高電圧電極界面へ凝集させることができるという効果がある。
請求項４に記載の発明によれば、高電圧電極の表面に誘電体を配しているので、局部的な電界強度の上昇を抑え、全面に渡ってほぼ均一な電界を付与することができるという効果がある。また、誘電体の特性を変える事で必要な電気的特性を容易に緩衝液中の物質へ付加できるという効果もある。
請求項５に記載の発明によれば、緩衝液が標識物質及び高電圧電極と接液した状態でハイブリダイズを行うので、毛細管現象を利用して緩衝液を標識基板全面に均等に拡散することができ、緩衝液の液量を大幅に削減することができるという効果がある。緩衝液と高電圧電極間に気相が存在しないため、効率よく静電エネルギーを供給することができるという効果がある。また、不整合検体物質等を高電圧電極面上に凝集することができるため、標識基板上の不要な物質を取り除くことができるという効果がある。
請求項６に記載の発明によれば、高電圧電極に不必要となった不整合検体物質を表面に静電吸着させ、標識基板から排除するので、ハイブリダイズ後の洗浄工程を簡素化することができるという効果がある。
請求項７に記載の発明によれば、標識物質を固定化した標識基板と、標識基板及び緩衝液の温度調整を行う温調装置と、標識基板を介して対向配置した高電圧電極及び低電圧電極と、両電極間にバイアス電圧を供給する電源とを備えたので、正極性の検体物質を標識物質が配列固定されている標識基板表面近傍に集めることができ、また、負極性に帯電している標識物質をバイアス電圧による電界によって高電圧電極に向けて引っ張ることができ、標識物質を直線状に伸ばし、ハイブリダイズを効率よく行うことができるという効果がある。
請求項８に記載の発明によれば、高電圧電極を移動させる駆動装置を設け、電源をパルスを発生するもの、または、直流電圧とパルス電圧を複合させたものとし、かつ駆動装置、電源および前記温調装置とを一括制御するコントローラを備えたので、入力する電圧調整を自動化することができるという効果がある。また、電流電圧によって標識物質を高電圧方向へ吸引することによって標識物質を直線状に伸ばし、パルス電圧によって不整合検体を標識基板上から排除および標識物質との絡まりを抑制することができるので、より効果的なハイブリダイズを行うことができる。
請求項９に記載の発明によれば、高電圧電極の接液面に誘電体を配したので、局部的な電界強度の上昇を抑えてスパーク（火花放電）への遷移を抑制し、全面に渡ってほぼ均一な電界を付与することができるという効果がある。誘電体の特性を変える事で必要な電気的特性を容易に緩衝液中の物質へ付加することができるという効果がある。また、緩衝液と接液させることで毛細管現象を利用して緩衝液を標識基板全面に均等に拡散することができ、誘電体を取り替え可能なものとすることで、メンテナンス性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す混成装置の説明図
【図２】本発明の第１実施例を示す混成装置の電圧印加前の部分断面図
【図３】本発明の第１実施例を示す混成装置の電圧印加後の部分断面図
【図４】本発明の第２実施例を示す混成装置の説明図
【図５】従来の混成装置の説明図
【符号の説明】
１０  標識基板
１１  標識物質
１２  整合検体物質
１３  不整合検体物質
１４  緩衝液
１５  振動方向
２０  高電圧電極
２１  低電圧電極
２２  誘電体
２３  電源
２４  バイアス電圧
２５  温調装置
２６  断熱性容器
２７  駆動装置
２８  コントローラ
２９  移動方向
４０  第１電極
４１  第２電極
４２  切替スイッチ
４３  ＤＣ電源
【図１】
2005006549.tif 000003
【図２】
2005006549.tif 000004
【図３】
2005006549.tif 000005
【図４】
2005006549.tif 000006
【図５】
2005006549.tif 000007