專利名稱：檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置及帶該裝置的生物測(cè)定基片的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及在反應(yīng)區(qū)中排列對(duì)置電極以提供物質(zhì)之間相互作用的場(chǎng)所的技術(shù)，以及通過(guò)施加預(yù)定電場(chǎng)從而控制物質(zhì)的高位結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的遷移、物質(zhì)的固定、非必要物質(zhì)的去除等。
在此描述本發(fā)明涉及的主要的背景技術(shù)。首先，第一個(gè)技術(shù)(相關(guān)技術(shù))是關(guān)于所謂的DNA芯片或DNA微陣列(下文中通常稱DNA芯片)的生物測(cè)定整合物質(zhì)，其中通過(guò)微陣列技術(shù)排列事先測(cè)定的DNA(見日本公開專利No.Hei4-505763和WO98/503841)。
DNA芯片技術(shù)采用的結(jié)構(gòu)是，不同種類和多樣性的DNA寡鏈，cDNA(互補(bǔ)DNAs)和類似物整合到玻璃基片上或硅基片上，其特征是可以進(jìn)行分子之間作用例如雜交的綜合分析。因此，DNA芯片已用于分析基因的變異，SNPs(單核苷多肽性)分析，基因表達(dá)頻率分析等，也廣泛的用于藥物發(fā)展，臨床診斷，藥理學(xué)的基因組，法醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域。除了DNA芯片，也發(fā)展了蛋白芯片，包括基片上的蛋白，分析各種物質(zhì)之間相互作用的生物傳感器芯片，等等。
第二個(gè)
背景技術(shù)：
是關(guān)于電場(chǎng)對(duì)處于液相帶電狀態(tài)下的物質(zhì)的作用。具體的是，已知核苷鏈(核酸分子)在液相電場(chǎng)的作用下的擴(kuò)展或遷移。這種現(xiàn)象的原理如下。磷酸鹽離子(負(fù)電荷)構(gòu)成核苷鏈的骨架，水離子化產(chǎn)生的氫原子(正電荷)在磷酸鹽離子周圍形成離子霧，負(fù)電荷和正電荷產(chǎn)生的極化載體(偶極)作為一個(gè)整體排列成一個(gè)方向，在此之上運(yùn)用高頻率的高電壓，導(dǎo)致核苷鏈的延伸，另外，當(dāng)施加電力線集中在一部分的非均勻電場(chǎng)時(shí)，核苷鏈移向電力線集中的部分(見Seiichi Suzuki，Takeshi Yamanashi，Shin-ichi tazawa，Osamu Kurosawa和Masao Washizu“使用熒光各向異性在穩(wěn)定的AC電場(chǎng)中定量分析DNA的靜電定位”，工業(yè)應(yīng)用的IEEE學(xué)報(bào)，Vol.34，No.1，pp.75-83(1998))。除此之外，已知DNA溶液放置在間隔為幾十到幾百微米的電極下，其中施加約1MV/m和1MHz的高頻率電場(chǎng)，以隨意盤繞的形式存在的DNA發(fā)生電介質(zhì)極化，導(dǎo)致DNA分子擴(kuò)展成與電場(chǎng)平行的直線形式。然后通過(guò)稱作“雙向電泳”的電力學(xué)效應(yīng)，極化的DNA自發(fā)的牽引到電極端，以一端與電極邊緣接觸的形式固定(見MasaoWashizu，“DNA handling conducted while viewing”，Visualized Information，Vol.20，No.76(1月，2000))。
上述的DNA芯片技術(shù)是將提供介質(zhì)中物質(zhì)相互作用場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)預(yù)先設(shè)置在基片上，檢測(cè)核苷鏈例如探針DNA預(yù)先固定在反應(yīng)區(qū)，分析雜交，雜交是檢測(cè)核苷鏈及其互補(bǔ)的靶核苷鏈之間的相互作用。
然而，DNA芯片技術(shù)存在以下問(wèn)題(1)固定的檢測(cè)核苷鏈顯示出一種高級(jí)結(jié)構(gòu)，在這種高級(jí)結(jié)構(gòu)中，核苷鏈在布朗運(yùn)動(dòng)的作用下以隨意盤繞的形式纏繞或卷曲；(2)固定的檢測(cè)核苷鏈與周圍表面發(fā)生的干擾作用(例如，黏附或接觸)；(3)固定物表面的檢測(cè)核苷鏈的整體密度有偏差；和(4)在固定的檢測(cè)核苷鏈附近存在非互補(bǔ)核苷鏈和剩余嵌入劑。
迄今為止，不可能解決這些問(wèn)題。所以在雜交時(shí)，由于核苷鏈的高級(jí)結(jié)構(gòu)或非互補(bǔ)核苷鏈會(huì)產(chǎn)生位阻。因此，DNA芯片技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題是雜交效率低，完成反應(yīng)耗時(shí)長(zhǎng)，產(chǎn)生假陽(yáng)性和假陰性，導(dǎo)致檢測(cè)的準(zhǔn)確性降低。
發(fā)明概述因而，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種檢測(cè)裝置，可以用于自由地控制物質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)，物質(zhì)的遷移，物質(zhì)的固定，非必要物質(zhì)的去除等，和帶有該裝置的生物測(cè)定基片。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置，包括提供物質(zhì)間相互作用的場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)；和相對(duì)配置的對(duì)置電極以便可對(duì)反應(yīng)區(qū)內(nèi)的介質(zhì)施加電場(chǎng)；其中，組成對(duì)置電極的每一個(gè)電極具有向反應(yīng)區(qū)凸起的形式。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種帶有相互作用檢測(cè)裝置的生物測(cè)定基片，包括提供物質(zhì)間相互作用的場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)；和相對(duì)設(shè)置的對(duì)置電極以便可對(duì)反應(yīng)區(qū)內(nèi)的介質(zhì)施加電場(chǎng)；其中，組成對(duì)置電極的每一個(gè)電極都具有向反應(yīng)區(qū)凸起的形狀。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種相互作用檢測(cè)裝置的制造方法，包括以下步驟
在基片上形成由預(yù)先設(shè)定的凸起電極圖案組成的電極層；在電極層上層壓光敏樹脂層；用樹脂層和電極層作為掩模進(jìn)行干蝕刻；和在凸起電極部分較低的一側(cè)進(jìn)行濕蝕刻以形成凸起電極。
本發(fā)明中，檢測(cè)核苷，例如DNA探針或靶核苷鏈的高級(jí)結(jié)構(gòu)，在所施加的電場(chǎng)的作用下，可以從隨意盤繞的形式變?yōu)樯煺範(fàn)顟B(tài)，從而可以避免相互作用時(shí)，例如雜交作用時(shí)的位阻。在電場(chǎng)的作用下，可以在電極表面排列和固定檢測(cè)物質(zhì)，可以促進(jìn)表面上的檢測(cè)物質(zhì)和靶物質(zhì)的濃集。通過(guò)這些影響，提高了相互作用的效率和準(zhǔn)確性，從而縮短了操作時(shí)間，并且由于抑制了假陽(yáng)性或假陰性的產(chǎn)生，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明保證檢測(cè)裝置中的相互作用如雜交的高效率，所以可能大大縮短相互作用所需的時(shí)間。除此之外，因?yàn)榭梢孕纬梢粋€(gè)環(huán)境保證過(guò)程簡(jiǎn)單、高準(zhǔn)確度的相互作用的進(jìn)行，所以可以抑制假陽(yáng)性或假陰性的產(chǎn)生。因此，本發(fā)明可以用于生物測(cè)定基片例如DNA芯片，它具有如下特性檢測(cè)相互作用的分析操作效率優(yōu)異，檢測(cè)準(zhǔn)確性高。
雖然使用術(shù)語(yǔ)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但這種描述僅僅是解釋目的，應(yīng)當(dāng)明白在不偏離下述權(quán)利要求的精神和范圍的條件下，可以作出改變和修改。
附圖的簡(jiǎn)單描述下面的說(shuō)明書和附加的權(quán)利要求，結(jié)合附圖使得本發(fā)明的上述的和其他的目的，特征和優(yōu)點(diǎn)很清楚，其中附

圖1是俯視圖，示意性的顯示本發(fā)明的檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置的基本構(gòu)造；附圖2是俯視圖，示意性的顯示本發(fā)明的檢測(cè)裝置的改進(jìn)構(gòu)造；附圖3是沿著附圖2中箭頭I-I的剖面圖；附圖4是沿著附圖3中箭頭I-I的對(duì)置電極的平面圖；附圖5是平面圖，所示的是改進(jìn)的檢測(cè)裝置中的對(duì)置電極的組成構(gòu)造；附圖6是舉例說(shuō)明使用本發(fā)明檢測(cè)裝置檢測(cè)相互作用的步驟的圖表(圖表顯示的是DNA探針固定步驟)附圖7是舉例說(shuō)明使用本發(fā)明檢測(cè)裝置檢測(cè)相互作用的步驟的圖表(圖表顯示的是靶DNA延伸和退火步驟)；
附圖8顯示的是帶有交叉電極的檢測(cè)裝置的構(gòu)造；附圖9是舉例說(shuō)明本發(fā)明所述檢測(cè)裝置的制造方法的圖表(層壓電極層的階段)；附圖10是舉例說(shuō)明本發(fā)明所述檢測(cè)裝置的制造方法的圖表(層壓樹脂層的階段)；附圖11是舉例說(shuō)明本發(fā)明所述檢測(cè)裝置的制造方法的圖表(干蝕刻階段)；附圖12是舉例說(shuō)明本發(fā)明所述檢測(cè)裝置的制造方法的圖表(軟蝕刻階段)；附圖13所示的是一個(gè)圓盤狀的基片的例子，其上面帶有本發(fā)明的檢測(cè)裝置。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明首先，定義本發(fā)明所使用的總的技術(shù)術(shù)語(yǔ)。本發(fā)明使用的術(shù)語(yǔ)“相互作用”廣義指包括非共價(jià)連接，共價(jià)連接和氫鍵的化學(xué)連接和物質(zhì)直接的解離，還包括例如核酸(核苷鏈)互補(bǔ)作用的雜交。
其次，術(shù)語(yǔ)“對(duì)置電極”指的是至少一對(duì)相對(duì)排列的電極。
術(shù)語(yǔ)“核苷鏈”指的是核苷磷酸酯的聚合物，其中嘌呤或嘧啶堿基和糖通過(guò)糖苷鍵連接，廣義的包括寡核苷，包括探針DNAs，聚核苷，嘌呤核苷和嘧啶核苷縮聚形成的DNAs(全長(zhǎng)或其中的一部分)，反轉(zhuǎn)錄獲得的cDNAs(c探針DNAs)，RNAs，聚酰胺核苷衍生物(PNAs)等。
術(shù)語(yǔ)“雜交”指的是具有互補(bǔ)堿基序列結(jié)構(gòu)的核苷鏈之間的互補(bǔ)鏈(雙鏈)形成反應(yīng)。術(shù)語(yǔ)“雜交錯(cuò)誤”指的是不正常的互補(bǔ)鏈形成反應(yīng)。
術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)區(qū)”指的是可以為雜交或其他相互作用提供反應(yīng)場(chǎng)所的區(qū)域，例如包括可以保存或容納介質(zhì)例如液相和凝膠的孔狀的反應(yīng)場(chǎng)所。反應(yīng)區(qū)進(jìn)行的相互作用并無(wú)嚴(yán)密限制，只要符合本發(fā)明的物質(zhì)和效果的相互作用都包括在內(nèi)。相互作用的例子不僅包括單鏈核苷酸之間的相互作用，也就是雜交，也包括肽(或蛋白)和檢測(cè)核苷酸中的所想要得到的核苷酸之間的相互作用，酶反應(yīng)和其他分子之間相互作用。例如使用雙鏈核苷酸，可以分析激素受體或類似的轉(zhuǎn)錄因子與反應(yīng)序列DNA部分或類似物之間的連接。
術(shù)語(yǔ)“檢測(cè)物質(zhì)”是預(yù)先加入到反應(yīng)區(qū)中的物質(zhì)，在反應(yīng)區(qū)中處于游離的狀態(tài)，或以固定在反應(yīng)區(qū)的預(yù)定表面區(qū)域的狀態(tài)存在的物質(zhì)。檢測(cè)物質(zhì)是捕獲和檢測(cè)與物質(zhì)顯示特異性作用的物質(zhì)，包括檢測(cè)核苷鏈例如DNA探針。
術(shù)語(yǔ)“目標(biāo)物質(zhì)”指的是作為與檢測(cè)物質(zhì)相互作用的目標(biāo)的物質(zhì)，例如包括具有與DNA探針互補(bǔ)的堿基序列的核苷鏈。
術(shù)語(yǔ)“位阻”指的是由于在反應(yīng)中心附近存在巨大的構(gòu)成基團(tuán)，反應(yīng)分子的姿勢(shì)，或立體結(jié)構(gòu)(高級(jí)結(jié)構(gòu))而引起的現(xiàn)象，介質(zhì)類分子進(jìn)入很難，因此，很難進(jìn)行所需要的反應(yīng)(在本發(fā)明中指雜交)。
術(shù)語(yǔ)“雙向電泳”是非均一電場(chǎng)中分子被牽引到更高電場(chǎng)一邊的現(xiàn)象。使用AC電壓，極化作用的極性伴隨著施加的電壓的極性的反轉(zhuǎn)而逆轉(zhuǎn)，所以在DC時(shí)獲得相同方式的牽引效果(見“微機(jī)和材料技術(shù)(由CMC Publishing Co.出版)”在Teru Hayashi監(jiān)督下的應(yīng)用，pp.37-46，第5章，細(xì)胞和DNA操作)。
術(shù)語(yǔ)“生物測(cè)定基片”指的是用于生化或分子生物學(xué)分析的信息整合基片，包括所謂的DNA芯片。
現(xiàn)在，下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。首先，附圖1是俯視圖，示意性的顯示本發(fā)明所述的檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置(在此簡(jiǎn)稱“檢測(cè)裝置”)的基本構(gòu)造。
附圖1中的符號(hào)1a表示本發(fā)明所述的檢測(cè)裝置的一個(gè)最基本的例子的必需部分。檢測(cè)裝置1a在基片上形成(見附圖3中的符號(hào)3)，是設(shè)計(jì)用來(lái)檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的部分，基片是由例如玻璃、合成樹脂或類似物形成的。
檢測(cè)裝置1a和其它檢測(cè)裝置1b(附圖2)，1c(附圖5)，1d(附圖8)每一種都帶有反應(yīng)區(qū)2，它具有預(yù)定的容量，能夠保存或存儲(chǔ)介質(zhì)，例如水溶液和凝膠，這些介質(zhì)作為物質(zhì)之間相互作用的場(chǎng)所。一對(duì)對(duì)置電極E1，E2相對(duì)的放置在反應(yīng)區(qū)2的兩邊。
對(duì)置電極E1，E2由例如金，鋁的金屬或由不是金屬的導(dǎo)電體構(gòu)成；例如，可以由透明導(dǎo)電體ITO(銦錫氧化物)構(gòu)成。順便提及，通過(guò)將開關(guān)S1轉(zhuǎn)向“ON”，對(duì)置電極E1，E2就與V1所表示的電源連接。
每個(gè)對(duì)置電極E1，E2都形成為向反應(yīng)區(qū)2凸起的形狀，包括互相相對(duì)設(shè)置的針狀或棒狀的凸起電極部分e1和e2。
對(duì)置電極E1，E2面對(duì)反應(yīng)區(qū)2的每個(gè)表面都覆蓋著絕緣層(未示出)，絕緣層防止保存在反應(yīng)區(qū)2中的離子溶液的電化學(xué)反應(yīng)。形成絕緣層的材料例如SiO2，SiN，SiOC，SiOF，SiC，TiO2等。
附圖2是俯視圖，示意性的顯示本發(fā)明的檢測(cè)裝置的改進(jìn)構(gòu)造。檢測(cè)裝置1b代表改進(jìn)形式，包括對(duì)置電極E11，E21。在檢測(cè)裝置1b的結(jié)構(gòu)中，上文所述的對(duì)置電極E1，E2按照預(yù)定的規(guī)則間隔分別排列。因此，許多對(duì)(圖中是6對(duì))凸起電極部分e1，e2互相對(duì)置在檢測(cè)裝置1b的反應(yīng)區(qū)2。
順便提及，雖然圖中未顯示，組成電極E11的凸起電極部分e1和組成電極E21的凸起電極部分e2并非必需按常規(guī)間隔排列，此間隔可以任意選擇。另外，還可以采用下述結(jié)構(gòu)，一邊的凸起電極部分的數(shù)量遠(yuǎn)大于另一邊的凸起電極部分的數(shù)量，或者一邊單位長(zhǎng)度中凸起電極部分的密度遠(yuǎn)高于另一邊單位長(zhǎng)度中凸起電極部分的密度。凸起電極部分密度較高的這邊電力線更集中。
接下來(lái)，附圖3是沿著附圖2中箭頭I-I的剖面圖。如附圖3所示，對(duì)置電極E11和E21與由玻璃、合成樹脂等物質(zhì)形成的基片3緊密接觸。如圖所示，對(duì)置電極E11和E21上形成無(wú)機(jī)材料例如SiO2或聚酰亞胺合成樹脂層，或類似物。
反應(yīng)區(qū)2可以是一個(gè)凹陷部分，上表面開放，如圖3所示。從噴嘴N或置于上表面的類似裝置將水溶液或類似溶液注入到反應(yīng)區(qū)2中，溶液含有檢測(cè)物質(zhì)D，如DNA探針和與檢測(cè)物質(zhì)D發(fā)生相互作用的靶物質(zhì)T，如圖中所示意的。
附圖4是沿著附圖3中箭頭II-II的對(duì)置電極E11，E21的平面圖。凸起電極部分e1，e2的寬度(和厚度)W1可以設(shè)置為，例如0.5μm，凸起電極部分e1和e1(或e2和e2)之間的間隔W2可以設(shè)置為，例如約1-10μm。除了W1和W2，凸起電極部分e1，e2的長(zhǎng)度W3和反應(yīng)區(qū)2的深度W4(見附圖3)可以根據(jù)檢測(cè)介質(zhì)D和要檢測(cè)的靶物質(zhì)T的分子長(zhǎng)度來(lái)決定。
附圖5是檢測(cè)裝置1c中對(duì)置電極E11，E21的構(gòu)造平面圖，1c代表另一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的實(shí)例。對(duì)置電極E11，E21的凸起電極部分e11，e21是三角形的形狀。所以，本發(fā)明的凸起電極部分可以是任意形狀，只要電力線容易在其形狀邊緣集中。
現(xiàn)在，參考附圖6和7來(lái)描述通過(guò)使用本發(fā)明所述的檢測(cè)裝置檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的步驟，以附圖1所示的檢測(cè)裝置1a中的電極E1的行為作為代表性實(shí)例。順便提及，雖然在這個(gè)實(shí)例中，將雜交看作物質(zhì)之間的相互作用，但是相互作用并不僅限于雜交作用。
首先，通過(guò)噴嘴(見附圖3)將預(yù)定量的含有DNA探針D1的水溶液注入到反應(yīng)區(qū)2，DNA探針D1是檢測(cè)物質(zhì)D的代表實(shí)例。接著，開關(guān)S1轉(zhuǎn)向“ON”，從電源V1施加AC電場(chǎng)。此處所施加的電場(chǎng)優(yōu)選為，例如約1×106V/m和1MHz(見Masao Washizu和Osamu Kurosawa“微纖化結(jié)構(gòu)的DNA的靜電操作”，工業(yè)應(yīng)用的IEEE學(xué)報(bào)，Vol.26，No.26，pp.1165-1172(1990))。順便提及，所滴入的DNA探針D1在布朗運(yùn)動(dòng)作用下呈現(xiàn)隨意盤繞形式的高級(jí)結(jié)構(gòu)。
通過(guò)施加電場(chǎng)，附圖6中符號(hào)D1所表示的擺動(dòng)狀態(tài)的DNA探針D1在雙向電泳的作用下向凸起電極部分e1的方向移動(dòng)同時(shí)沿著AC電場(chǎng)伸展，最終，它的終末端部分固定到凸起電極部分e1，電場(chǎng)P的電力線也在此處集中。隨便提及，附圖6中的符號(hào)D2表示固定的DNA探針。
另外，當(dāng)凸起電極部分e1的表面用鏈霉抗生物素蛋白處理過(guò)，在這種情況下，系統(tǒng)適用于固定生物素化的DNA探針的終末端?；蛘?，當(dāng)凸起電極部分e1的表面用巰基(SH)基團(tuán)處理過(guò)，在這種情況下，系統(tǒng)適用于固定DNA探針，該探針是通過(guò)二硫鍵(-S-S-)對(duì)其終末端用巰基進(jìn)行了修飾的DNA探針。
通過(guò)上述方法固定了DNA探針D1之后，用預(yù)定的緩沖液(例如，磷酸鹽緩沖液)沖洗裝置，將多余的DNA探針以及與凸起電極部分e1的表面非特異性吸附的DNA探針移出反應(yīng)區(qū)2。
接下來(lái)，含有靶DNA的溶液注入到反應(yīng)區(qū)2，如附圖3所示的靶物質(zhì)T是靶DNA的代表實(shí)例。然后，附圖1中的開關(guān)S1轉(zhuǎn)向“ON”施加AC電場(chǎng)。這種情況下的電場(chǎng)條件也優(yōu)選為，例如約1×106V/m和1MHz(見Masao Washizu和Osamu Kurosawa“微纖化結(jié)構(gòu)的DNA的靜電操作”，工業(yè)應(yīng)用的IEEE學(xué)報(bào)，Vol.26，No.26，pp.1165-1172(1990))。
通過(guò)施加電場(chǎng)，附圖7中符號(hào)T1表示的靶DNA也在雙向電泳的作用下向凸起電極部分e1的方向移動(dòng)同時(shí)沿著AC電場(chǎng)伸展，最終，它移動(dòng)到凸起電極部分e1的附近，電場(chǎng)P的電力線也在此處集中。順便提及，含有靶DNA的溶液注入反應(yīng)區(qū)2時(shí)，能過(guò)選擇性的插入并與雙鏈部分連接的嵌入劑也同時(shí)被注入。
接下來(lái)，開關(guān)S1轉(zhuǎn)向“OFF”(見附圖1)停止施加AC電場(chǎng)，在自然發(fā)生的布朗運(yùn)動(dòng)作用下，雜交繼續(xù)進(jìn)行。附圖7示意性顯示了固定的DNA探針D2與符號(hào)T1所表示的伸展?fàn)顟B(tài)的靶DNA繼續(xù)雜交的情況。順便提及，嵌入劑也可以在雜交反應(yīng)后被注入到反應(yīng)區(qū)2。
通常，符號(hào)T(T1)代表的靶DNA比DNA探針D2長(zhǎng)；所以，靶DNA在狹小的反應(yīng)區(qū)2中可能互相干擾產(chǎn)生位阻現(xiàn)象，妨礙雜交，或者靶DNA可能粘附在固定區(qū)表面附近做的反應(yīng)區(qū)2的壁面上。因此抑止雜交反應(yīng)的進(jìn)行。
另外，在本發(fā)明中，形成非均一電場(chǎng)的凸起電極部分e1和e2，其邊緣遠(yuǎn)離周圍的壁表面，并且凸起電極部分e1和e2也互相遠(yuǎn)離(見附圖4和5)。這樣就保證了雜交反應(yīng)的充分空間，因此很難發(fā)生位阻現(xiàn)象。
順便提及，附圖8所示的改進(jìn)實(shí)例中，可以放置另一對(duì)對(duì)置電極E21-E22，其軸線與對(duì)置電極E11-E21水平或垂直交叉(如圖所示)。雜交反應(yīng)之后，附圖8中的開關(guān)S2轉(zhuǎn)向“ON”，從電源V2對(duì)對(duì)置電極E21-E22施加AC電場(chǎng)，使得雜交錯(cuò)誤的DNA(符號(hào)M表示)和多余的嵌入劑C被反向電極E21或E22吸附，從而移出檢測(cè)區(qū)域。
接下來(lái)，根據(jù)附圖9和12描述本發(fā)明所述的檢測(cè)裝置的制造方法的實(shí)例。以符號(hào)1b所表示的檢測(cè)裝置作為代表性實(shí)例，在這個(gè)例子中，基片3用玻璃制成，預(yù)定電極層E，E用金在玻璃基片3上形成(見附圖9)。為了保證玻璃基片3與金制的電極層E，E緊密接觸，最好在玻璃基片3和電極層E，E之間預(yù)先鋪制一層Cr，Ti或類似物。
接下來(lái)，如附圖10所示，光敏樹脂層4(例如聚酰亞胺樹脂層)層壓到電極層E，E上，以保證反應(yīng)區(qū)2所需的厚度。隨后，如附圖11所示，以樹脂層4和電極層E，E作為標(biāo)記，采用干蝕刻技術(shù)，例如RIE蝕刻基片3。
然后，使用HF溶液或類似溶液，對(duì)凸起電極部分較低的一邊進(jìn)行濕蝕刻以形成凸起電極部分E11，E21。順便提及，由于金不會(huì)被HF溶液腐蝕，如附圖12所示的凸起電極結(jié)構(gòu)最終可以形成。
另外，玻璃制成的基片3可以采用HF溶液以軟蝕刻的方法一次完成，而不必采用上述的干蝕刻技術(shù)。然而，制造本發(fā)明所述的檢測(cè)裝置時(shí)，建議聯(lián)合使用干蝕刻和軟蝕刻，以增加對(duì)電極形狀的控制。另外，當(dāng)使用絕緣層對(duì)如此獲得的凸起電極進(jìn)行覆蓋時(shí)，建議使用CVD形成SiO2膜或類似物。
通過(guò)將符號(hào)1a-1d所表示的上述檢測(cè)裝置按照預(yù)定的陣列預(yù)先排列在基片上，就獲得了生物測(cè)定基片，例如DNA芯片。使用該基片，物質(zhì)之間的相互作用例如雜交可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，并且還可以進(jìn)行綜合分析。
附圖13顯示的是一個(gè)生物測(cè)定基片的實(shí)例。如附圖13所示，多種檢測(cè)裝置1a及其類似物以分組的方式排列在一個(gè)圓盤狀的基片5上。
順便提及，在基片5提供的檢測(cè)裝置1a或類似裝置上進(jìn)行對(duì)物質(zhì)之間相互作用的檢測(cè)可以采用已知的光學(xué)檢測(cè)方法進(jìn)行，即預(yù)先以熒光物質(zhì)標(biāo)記檢測(cè)介質(zhì)D并固定到電極表面，或者將熒光嵌入劑插入并與物質(zhì)(雙鏈核酸)連接，在預(yù)先確定的波長(zhǎng)的熒光射線激發(fā)顯示相互作用并檢測(cè)熒光?；蛘?，采用檢測(cè)裝置1a和類似裝置光發(fā)射圖像的方法，定量分析和檢測(cè)來(lái)源于圖像的光的數(shù)量。
本發(fā)明并不僅限于上面描述的優(yōu)選的具體方案。所附加的權(quán)利要求界定了本發(fā)明的范圍，等價(jià)于權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變化和修改都屬于本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置，其特征在于，所述裝置包括提供所述物質(zhì)間發(fā)生所述相互作用的場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)；和相對(duì)設(shè)置的對(duì)置電極，以便對(duì)包含在所述反應(yīng)區(qū)的介質(zhì)施加電場(chǎng)；組成所述對(duì)置電極的每個(gè)電極具有向所述反應(yīng)區(qū)凸起的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置，其特征在于，所述的對(duì)置電極按照預(yù)定的間隔排列。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置，其特征在于，對(duì)所述對(duì)置電極施加交流電場(chǎng)。
4.如權(quán)利要求3所述的檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置，其特征在于，所述對(duì)置電極的末端部分作為檢測(cè)用核苷鏈的固定部分。
5.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置，其特征在于，所述相互作用是雜交。
6.一種含有相互作用檢測(cè)裝置的生物測(cè)定基片，其特征在于，所述基片包括提供所述物質(zhì)間發(fā)生所述相互作用的場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)；和相對(duì)設(shè)置的對(duì)置電極，以便對(duì)包含在所述反應(yīng)區(qū)的介質(zhì)施加電場(chǎng)；組成所述對(duì)置電極的每個(gè)電極具有向所述反應(yīng)區(qū)凸起的形狀。
7.一種制造相互作用檢測(cè)裝置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟在基片上形成由預(yù)設(shè)的凸起電極圖案組成的電極層；在所述電極層上層壓光敏樹脂層；用樹脂層和電極層作為掩模進(jìn)行干蝕刻；和在凸起電極部分較低的一側(cè)進(jìn)行濕蝕刻以形成凸起電極。
全文摘要
公開了檢測(cè)物質(zhì)之間相互作用的裝置，含有該檢測(cè)裝置的生物測(cè)定基片，以及制造該檢測(cè)裝置的方法。檢測(cè)裝置包括提供物質(zhì)之間相互作用例如雜交場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)，互相相對(duì)設(shè)置的對(duì)置電極，以便對(duì)包含在反應(yīng)區(qū)的介質(zhì)例如水溶液或凝膠施加電場(chǎng)，組成對(duì)置電極的每個(gè)電極都具有向反應(yīng)區(qū)凸起的凸起電極部分。
文檔編號(hào)G01N27/447GK1661105SQ20041009516
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
發(fā)明者瀨川雄司 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社, 索尼國(guó)際(歐洲)股份有限公司