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JP4417946B2 - Automatic nucleotide sequence analyzer - Google Patents
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Description

本発明は、塩基配列を検出する塩基配列検出装置と、この塩基配列検出装置を自動で制御し、測定信号を自動解析する塩基配列自動解析装置に関する。   The present invention relates to a base sequence detection device that detects a base sequence, and an automatic base sequence analysis device that automatically controls the base sequence detection device and automatically analyzes a measurement signal.

従来は、例えば、ハイブリダイゼーションのみを行う装置、このハイブリダイゼーションの後に挿入剤を添加した後の電気化学測定のみを行う装置、もしくは、ハイブリダイゼーションからバッファによる洗浄までを自動で行う装置は、それぞれ存在していた。   Conventionally, for example, there are devices that perform only hybridization, devices that perform only electrochemical measurements after adding an intercalating agent after this hybridization, or devices that automatically perform from washing to washing with a buffer. Was.

前述したような装置を用いて測定を行った場合、各工程が終了すると、作業者は、サンプルを次の工程のための装置にマニュアルで移送する必要があるため、時間的に拘束される。また、工程間の移送に作業者が関与するため、各サンプル間のデータの再現性に乏しい、という問題があった。   When the measurement is performed using the apparatus as described above, when each process is completed, the operator needs to manually transfer the sample to the apparatus for the next process, and is thus restricted in time. In addition, since an operator is involved in the transfer between processes, there is a problem that the reproducibility of data between samples is poor.

一方、反応を行わせるためのセル内の反応条件いかんにより測定結果が変動する問題もあった。これは、例えば電気化学的反応を行わせるセル内における反応の面内不均一性に起因すると考えられる。   On the other hand, there is also a problem that the measurement result varies depending on the reaction conditions in the cell for performing the reaction. This is considered to be caused by, for example, in-plane non-uniformity of reaction in a cell in which an electrochemical reaction is performed.

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、セル内における面内均一性を向上させる塩基配列検出装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a base sequence detection apparatus that improves in-plane uniformity in a cell.

また、本発明の別の目的は、反応から送液、測定までの自動で行うことができる塩基配列自動解析装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an automatic base sequence analyzing apparatus capable of performing automatically from reaction to liquid feeding and measurement.

この発明の一の観点によれば、流路内における試料と所定の塩基配列を有するプローブの電気化学的反応により試料中の塩基配列を検出する塩基配列検出装置であって、基板と、前記基板上に複数設けられ、前記プローブが固定化される複数の電極とを備えた塩基配列検出チップと、この基板上に前記複数の電極を取り囲むように設けられ、薬液又はエアを前記基板上に密閉するセルと、前記セル上面に開口し、前記セル内に薬液又はエアを送入する送入ポートと、前記セル上面に開口し、前記セル内から薬液又はエアを送出する送出ポートと、前記セル上面に開口するように設けられ、前記セル内に試料を注入する試料注入口とを具備してなり、前記セル内に形成される前記送入ポートから前記送出ポートへの前記薬液又はエアの流路とは垂直な方向の前記セルの幅が、前記送入ポートと前記送出ポートの距離よりも小さく形成されてなる塩基配列検出装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a base sequence detection device for detecting a base sequence in a sample by an electrochemical reaction between a sample in a flow path and a probe having a predetermined base sequence, the substrate and the substrate A base sequence detection chip provided with a plurality of electrodes and a plurality of electrodes on which the probe is immobilized, and provided on the substrate so as to surround the plurality of electrodes, and a chemical solution or air is sealed on the substrate A cell that opens to the top surface of the cell and feeds chemical or air into the cell, a delivery port that opens to the top surface of the cell and sends the chemical or air from within the cell, and the cell And a sample injection port for injecting a sample into the cell, the chemical solution or air flow from the inlet port to the outlet port formed in the cell. What is a road? The width of the straight direction of the cell, the feed base sequence detecting device in which is smaller than the distance of the incoming port and the delivery port is provided.

この発明の別の一の観点によれば、セル上面、セル側面及びセル底面により定められるセル内における試料と所定の塩基配列を有するプローブの電気化学的反応により試料中の塩基配列を検出する塩基配列検出装置であって、基板と、この基板上に形成され、前記プローブが固定化される複数の電極とを備え、前記基板表面により前記セル底面を定める塩基配列検出チップと、前記基板に当接されるシール材底面から所定の高さを有するシール材上面までをシール材内周により前記複数の電極を取り囲むように設けられ、前記セル側面を定めるシール材と、前記シール材上面に当接されて前記シール材上面を塞ぎ、前記セル上面を定めるチップカートリッジ上蓋と、前記チップカートリッジ上蓋の前記セル上面に開口し、前記セル内に薬液又はエアを送入する送入ポートと、前記チップカートリッジ上蓋の前記セル上面に開口し、前記セル内から薬液又はエアを送出する送出ポートと、前記チップカートリッジ上蓋に設けられ、前記セル内に試料を注入する試料注入口とを具備してなり、前記セル内に形成される前記送入ポートから前記送出ポートへの前記薬液又はエアの流路の方向とは垂直な方向の前記セルの幅が、前記送入ポートと前記送出ポートの距離よりも小さく形成されてなる塩基配列検出装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a base for detecting a base sequence in a sample by an electrochemical reaction between the sample in the cell defined by the cell upper surface, the cell side surface and the cell bottom and a probe having a predetermined base sequence A sequence detection device comprising a substrate and a plurality of electrodes formed on the substrate to which the probe is immobilized, a base sequence detection chip for defining the cell bottom surface by the substrate surface, and a contact with the substrate The seal material is provided from the bottom surface of the seal material in contact with the top surface of the seal material having a predetermined height so as to surround the plurality of electrodes by the inner periphery of the seal material, and is in contact with the seal material that defines the cell side surface and the top surface of the seal material A top surface of the chip cartridge that covers the top surface of the sealing material and defines the top surface of the cell; an opening on the top surface of the cell of the top lid of the chip cartridge; An infeed port for injecting air; an opening port on the top surface of the cell of the chip cartridge upper lid; a delivery port for delivering a chemical solution or air from within the cell; and a top lid of the chip cartridge for providing a sample in the cell. A sample injection port for injection, and the width of the cell in a direction perpendicular to the direction of the flow path of the chemical solution or air from the inlet port to the outlet port formed in the cell, There is provided a base sequence detection device formed smaller than the distance between the sending port and the sending port.

また、本発明のさらに別の観点によれば、上述したような塩基配列検出装置と、前記送入ポートに連通し、該送入ポートを介して前記セル内に薬液又はエアを供給する第1の配管と、前記第1の配管の薬液又はエアの流量を制御する第1の弁とを備えた供給系と、前記送出ポートに連通し、該送出ポートを介して前記セル内から薬液又はエアを排出する第2の配管と、前記第2の配管の薬液又はエアの流量を制御する第2の弁と、第2の配管に設けられ、前記セル内から薬液又はエアを吸い上げるポンプとを備えた排出系と、前記複数の電極と別の対極との間に電圧を印加する電圧印加部を備えた測定系と、前記塩基配列検出チップの温度を制御する温度制御機構と、前記送液系の前記第1の弁、第2の弁及びポンプと、前記測定系の前記電圧印加部と、前記温度制御機構とを制御し、前記複数の電極から電気化学反応信号を検出し、この電気化学反応信号を測定データとして格納する制御機構と、前記制御機構に制御条件パラメータを与えて前記制御機構を制御するとともに、前記測定データに基づいて塩基配列の解析処理を実行するコンピュータとを具備してなる塩基配列自動解析装置が提供される。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a base sequence detection device as described above, a first communicating with the infeed port, and supplying a chemical solution or air into the cell through the infeed port. And a supply system comprising a first valve for controlling the flow rate of the chemical or air in the first pipe, and the chemical solution or air from the inside of the cell through the delivery port. And a second valve for controlling the flow rate of the chemical liquid or air in the second pipe, and a pump provided in the second pipe for sucking up the chemical liquid or air from the cell. A discharge system; a measurement system including a voltage application unit that applies a voltage between the plurality of electrodes and another counter electrode; a temperature control mechanism that controls the temperature of the base sequence detection chip; and the liquid supply system The first valve, the second valve and the pump, and the electric power of the measurement system A control mechanism for controlling the application unit and the temperature control mechanism, detecting an electrochemical reaction signal from the plurality of electrodes, and storing the electrochemical reaction signal as measurement data, and giving a control condition parameter to the control mechanism Thus, there is provided an automatic base sequence analyzing apparatus comprising a computer for controlling the control mechanism and executing base sequence analysis processing based on the measurement data.

また、装置に係る本発明は、その装置により実現される方法の発明としても成立する。   Further, the present invention relating to an apparatus is also established as an invention of a method realized by the apparatus.

また、装置または方法に係る本発明は、コンピュータに当該装置を制御する手順を実行させるためのプログラム、このプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体としても成立する。   Further, the present invention relating to an apparatus or a method is also realized as a program for causing a computer to execute a procedure for controlling the apparatus, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded.

本発明によれば、セル内における面内均一性を向上させることができる。   According to the present invention, in-plane uniformity within a cell can be improved.

また、別の本発明によれば、塩基配列検出及び検出したデータの解析までを含め自動で実行することができるため、データや測定の再現性が向上する。   Further, according to another aspect of the present invention, since it can be automatically executed including the detection of the base sequence and the analysis of the detected data, the reproducibility of data and measurement is improved.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施形態に係る塩基配列自動解析装置の全体構成を示す概念図である。図1に示すように、塩基配列自動解析装置1は、チップカートリッジ11(塩基配列検出装置)と、このチップカートリッジ11と電気的に接続される測定系12、チップカートリッジ11に設けられた流路とインタフェース部を介して物理的に接続される送液系13及びチップカートリッジ11の温度制御を行う温度制御機構14から構成される。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing the overall configuration of a base sequence automatic analyzer according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a base sequence automatic analyzer 1 includes a chip cartridge 11 (base sequence detector), a measurement system 12 electrically connected to the chip cartridge 11, and a channel provided in the chip cartridge 11. And a temperature control mechanism 14 that controls the temperature of the liquid supply system 13 and the chip cartridge 11 that are physically connected via the interface unit.

これら測定系12、送液系13及び温度制御機構14は制御機構15により制御される。制御機構15は、コンピュータ16に電気的に接続されており、このコンピュータ16に備えられたプログラムにより、制御機構15が制御される。本実施形態では、チップカートリッジ11、測定系12、送液系13及び温度制御機構14を測定ユニット10と称する。   These measurement system 12, liquid feeding system 13, and temperature control mechanism 14 are controlled by a control mechanism 15. The control mechanism 15 is electrically connected to the computer 16, and the control mechanism 15 is controlled by a program provided in the computer 16. In the present embodiment, the chip cartridge 11, the measurement system 12, the liquid feeding system 13, and the temperature control mechanism 14 are referred to as a measurement unit 10.

チップカートリッジ11には、DNAプローブが固定化される塩基配列検出チップ21が実装されたプリント基板22が取り付けられて用いられる。   A printed circuit board 22 on which a base sequence detection chip 21 on which a DNA probe is immobilized is mounted is used for the chip cartridge 11.

以下の実施形態では、検出の目的とするDNAの塩基配列を標的塩基配列と呼ぶ。そして、この標的塩基配列とは相補性があり、この標的塩基配列と選択的に反応する塩基配列を標的相補塩配列と呼ぶ。この標的相補塩基配列を含むDNAプローブが塩基配列検出チップ21の作用極に固定化される。塩基配列検出チップ21のセル内に導入される試料(検体溶液)には、検査の対象となるDNAが含まれている。この検査の対象となるDNAの塩基配列を検体塩基配列と呼ぶ。   In the following embodiments, the base sequence of DNA to be detected is referred to as a target base sequence. The target base sequence is complementary, and the base sequence that selectively reacts with the target base sequence is called a target complementary salt sequence. A DNA probe containing this target complementary base sequence is immobilized on the working electrode of the base sequence detection chip 21. The sample (specimen solution) introduced into the cell of the base sequence detection chip 21 contains DNA to be examined. The base sequence of the DNA to be tested is referred to as the sample base sequence.

この実施形態の塩基配列検出装置は、この検体塩基配列と標的相補塩基配列をハイブリダイゼーションさせ、その反応の有無をバッファ、挿入剤導入後にモニタリングすることにより、試料中に標的塩基配列が含まれているか否かを判別する。   In the base sequence detection apparatus of this embodiment, the target base sequence is contained in the sample by hybridizing the sample base sequence and the target complementary base sequence, and monitoring the presence or absence of the reaction after introducing the buffer and the intercalating agent. It is determined whether or not.

図2はチップカートリッジ11の詳細な構成を示す図であり、(a)は上面から見た図、(b)はA−A方向から見た図、(c)はB−B方向から見た部分透視断面図、(d)はチップカートリッジ11の一構成要素である支持体111を裏面から見た図を示している。   2A and 2B are diagrams showing a detailed configuration of the chip cartridge 11, wherein FIG. 2A is a view seen from the top, FIG. 2B is a view seen from the AA direction, and FIG. 2C is a view seen from the BB direction. FIG. 4D is a partial perspective cross-sectional view, and FIG. 5D is a view of the support 111, which is one component of the chip cartridge 11, viewed from the back surface.

チップカートリッジ本体110は、プリント基板22を下部側から支持する支持体111と、この支持体111とともにプリント基板22を上部側から挟み込み固定支持するためのチップカートリッジ上蓋112からなる。   The chip cartridge main body 110 includes a support 111 that supports the printed circuit board 22 from the lower side, and a chip cartridge upper lid 112 that sandwiches and fixes the printed circuit board 22 from the upper side together with the support 111.

チップカートリッジ上蓋112の側部には2つの開口が設けられ、その開口のうちの1つにはインタフェース部113aが、他の1つにはインタフェース部113bが接続されている。これらインタフェース部113a及び113bは、送液系13とチップカートリッジ11のインタフェースとして機能する。   Two openings are provided in the side portion of the chip cartridge upper lid 112, and an interface portion 113a is connected to one of the openings, and an interface portion 113b is connected to the other one. These interface units 113 a and 113 b function as an interface between the liquid feeding system 13 and the chip cartridge 11.

これらインタフェース部113a及び113bの内部にはそれぞれ流路114a及び114bが設けられている。流路114aを介して、送液系13上流側からの薬液やエアをチップカートリッジ11内部に送入する。流路114bを介して、チップカートリッジ11内の試料、薬液及びエアを送液系13下流側に送出する。   Channels 114a and 114b are provided in the interface portions 113a and 113b, respectively. The chemical solution and air from the upstream side of the liquid feeding system 13 are fed into the chip cartridge 11 through the flow path 114a. The sample, the chemical solution, and the air in the chip cartridge 11 are sent to the downstream side of the liquid feeding system 13 through the flow path 114b.

図2(a)乃至(c)では、流路114a及び114bは破線で示されている。これら流路114a及び114bは、インタフェース部113a及び113bからチップカートリッジ上蓋112内まで連通しており、さらには図2(a)で円形の破線で示されたセル115に通じている。セル115は、塩基配列検出チップ21とこの塩基配列検出チップ21に導入される各種溶液との電気化学反応を生じさせるために設けられる領域である。このセル115は、塩基配列検出チップ21が実装されたプリント基板22の四隅がこのチップカートリッジ11のチップカートリッジ上蓋112に基板固定ねじ25により固定化されている場合に、塩基配列検出チップ21とシール材24、チップカートリッジ上蓋112に囲まれた閉空間領域で定められる。塩基配列検出チップ21を実装したプリント基板22がチップカートリッジ上蓋112に固定化された状態で、支持体111とチップカートリッジ上蓋112によりプリント基板22がシール材24を挟んで保持される。さらに、上蓋固定ねじ117によりチップカートリッジ上蓋112が固定される。これにより、流路114aからセル115を介して流路114bまで連通した各種薬液やエアの注入・吐出経路が定められる。なお、塩基配列検出チップ21は、プリント基板22に封止樹脂23により封止されている。   In FIGS. 2A to 2C, the channels 114a and 114b are indicated by broken lines. These flow paths 114a and 114b communicate from the interface sections 113a and 113b to the inside of the chip cartridge upper lid 112, and further communicate with the cell 115 indicated by a circular broken line in FIG. The cell 115 is an area provided for causing an electrochemical reaction between the base sequence detection chip 21 and various solutions introduced into the base sequence detection chip 21. This cell 115 is sealed with the base sequence detection chip 21 when the four corners of the printed circuit board 22 on which the base sequence detection chip 21 is mounted are fixed to the chip cartridge upper lid 112 of the chip cartridge 11 by the substrate fixing screw 25. It is defined by a closed space region surrounded by the material 24 and the chip cartridge upper lid 112. In a state where the printed circuit board 22 on which the base sequence detection chip 21 is mounted is fixed to the chip cartridge upper cover 112, the printed circuit board 22 is held by the support 111 and the chip cartridge upper cover 112 with the sealing material 24 interposed therebetween. Further, the chip cartridge upper lid 112 is fixed by the upper lid fixing screw 117. As a result, various chemical and air injection / discharge paths communicating from the flow path 114a to the flow path 114b via the cell 115 are determined. The base sequence detection chip 21 is sealed on the printed board 22 with a sealing resin 23.

セル115の上面に位置するチップカートリッジ上蓋112には、送入ポート116a及び送出ポート116bが設けられている。送入ポート116aは、チップカートリッジ上蓋112の側面から底面まで貫通し、セル孔部115aでチップカートリッジ上蓋112の底面に開口している。送出ポート116bは、チップカートリッジ上蓋112の別の側面から底面まで貫通し、セル孔部115bでチップカートリッジ上蓋112の底面に開口している。送入ポート116aが流路114aに、送出ポート116bが流路114bに接続されることにより、流路114aとセル115,流路114bとセル115が連通する。   The chip cartridge upper lid 112 located on the upper surface of the cell 115 is provided with an infeed port 116a and an outfeed port 116b. The inlet port 116a penetrates from the side surface to the bottom surface of the chip cartridge upper lid 112, and opens to the bottom surface of the chip cartridge upper lid 112 at the cell hole portion 115a. The delivery port 116b penetrates from another side surface to the bottom surface of the chip cartridge upper lid 112, and opens to the bottom surface of the chip cartridge upper lid 112 through the cell hole portion 115b. By connecting the inflow port 116a to the flow path 114a and the output port 116b to the flow path 114b, the flow path 114a and the cell 115, and the flow path 114b and the cell 115 communicate with each other.

プリント基板22表面であってセル115から離間した位置に、電気コネクタ22aが設定されている。電気コネクタ22aは、プリント基板22の基板本体のリードフレームと電気的に接続されている。また、この基板本体のリードフレームは、塩基配列検出チップ21の各種電極とリードなどにより電気的に接続されている。この電気コネクタ22aに測定系12の端子を接続することにより、塩基配列検出チップ21で得られる電気信号を、プリント基板22の所定の位置に設けられた所定の端子を介して、さらには電気コネクタ22aを介して測定系12に出力することができる。   An electrical connector 22 a is set on the surface of the printed circuit board 22 and at a position separated from the cell 115. The electrical connector 22 a is electrically connected to the lead frame of the board body of the printed board 22. In addition, the lead frame of the substrate body is electrically connected to various electrodes of the base sequence detection chip 21 by leads or the like. By connecting the terminal of the measurement system 12 to the electrical connector 22a, an electrical signal obtained by the base sequence detection chip 21 is further transmitted through a predetermined terminal provided at a predetermined position of the printed circuit board 22, and further the electrical connector. It can output to the measurement system 12 via 22a.

図2(d)に示すように、支持体111はコの字型をしており、中央に切り込み部111aが設けられている。この切り込み部111aはプリント基板22よりも小さく、塩基配列検出チップ21よりも大きな形状となっている。これにより、支持体111によるプリント基板22の支持機能を保ちつつ、塩基配列検出チップ21に支持体111を介さずに温度制御機構14を接して配置することができる。117aはねじ孔であり、上蓋固定ネジ117が固定される。   As shown in FIG.2 (d), the support body 111 is U-shaped, and the notch part 111a is provided in the center. The notch 111a is smaller than the printed board 22 and larger than the base sequence detection chip 21. Thereby, the temperature control mechanism 14 can be disposed in contact with the base sequence detection chip 21 without the support 111 while maintaining the support function of the printed board 22 by the support 111. 117a is a screw hole to which the upper lid fixing screw 117 is fixed.

塩基配列検出チップ21の温度を調節する温度制御機構14としては、例えばペルティエ素子が用いられる。これにより、±0.5℃の温度制御が可能である。DNAの反応は、室温に比較的近い温度範囲において行うのが一般的である。従って、ヒーターのみでの温度制御は安定性に乏しい。また、温度プロファイルにより、DNAの反応を制御する必要があるため、別に冷却機構が必要になってきてしまう。その点、ペルティエ素子は、電流の向きを変えることにより、加熱・冷却いずれも可能であるため、最適である。   As the temperature control mechanism 14 for adjusting the temperature of the base sequence detection chip 21, for example, a Peltier element is used. Thereby, temperature control of ± 0.5 ° C. is possible. The DNA reaction is generally performed in a temperature range relatively close to room temperature. Therefore, the temperature control using only the heater is poor in stability. In addition, since it is necessary to control the DNA reaction according to the temperature profile, a separate cooling mechanism is required. In that respect, the Peltier element is optimal because it can be heated or cooled by changing the direction of the current.

図3は上蓋固定ねじ117で固定する前の支持体111とチップカートリッジ上蓋112を示す図である。図3に示すように、チップカートリッジ上蓋112に、塩基配列検出チップ21が実装されたプリント基板22の四隅が基板固定ねじ25で固定されている。チップカートリッジ上蓋112には、シール材24が一体化されている。従って、塩基配列検出チップ21上に、シール材24とチップカートリッジ上蓋112で囲まれたセル115が定められる。さらに、上蓋固定ねじ117で支持体111にチップカートリッジ上蓋112が固定されて用いられる。なお、基板固定ねじ25は、プリント基板22の裏面側から固定しても、表面側から固定してもよい。このように、チップカートリッジ上蓋112にプリント基板22を固定化することにより、塩基配列検出チップ21、シール材24及びチップカートリッジ上蓋112の間の密着性を確実に保持することができる。   FIG. 3 is a view showing the support 111 and the chip cartridge upper lid 112 before being fixed by the upper lid fixing screw 117. As shown in FIG. 3, the four corners of the printed circuit board 22 on which the base sequence detection chip 21 is mounted are fixed to the chip cartridge upper lid 112 by the board fixing screws 25. A sealing material 24 is integrated with the chip cartridge upper lid 112. Therefore, the cell 115 surrounded by the sealing material 24 and the chip cartridge upper lid 112 is defined on the base sequence detection chip 21. Further, the chip cartridge upper lid 112 is fixed to the support 111 with the upper lid fixing screw 117 and used. The board fixing screw 25 may be fixed from the back surface side of the printed circuit board 22 or from the front surface side. In this way, by fixing the printed circuit board 22 to the chip cartridge upper lid 112, the adhesion between the base sequence detection chip 21, the sealing material 24, and the chip cartridge upper lid 112 can be reliably maintained.

図4は塩基配列検出チップ21を実装したプリント基板22の詳細な構成を示す図である。図4に示すように、プリント基板22上には、塩基配列検出チップ21が封止樹脂23により封止されている。塩基配列検出チップ21上には、例えば作用極や対極として動作する電極21aや、参照極として動作する電極21bが設けられている。電極21aは図4では電極21bで分けられる4つの領域に1つずつ設けられる場合を模式的に示してあるが、各領域に作用極と対極のそれぞれを1つあるいは複数設けてもよいことはもちろんである。また、電極21bの形状は図4に示したものに限定されない。また、参考のため、図4にはセル115が定められる領域を破線で示してある。図4に示すように、セル115は、電極21aや21bなどがセル115の領域内に位置するように定められる。   FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of the printed circuit board 22 on which the base sequence detection chip 21 is mounted. As shown in FIG. 4, a base sequence detection chip 21 is sealed on a printed board 22 with a sealing resin 23. On the base sequence detection chip 21, for example, an electrode 21a that operates as a working electrode or a counter electrode and an electrode 21b that operates as a reference electrode are provided. In FIG. 4, the case where one electrode 21a is provided in each of the four regions divided by the electrode 21b is schematically shown. However, one or a plurality of working electrodes and counter electrodes may be provided in each region. Of course. Further, the shape of the electrode 21b is not limited to that shown in FIG. For reference, the area where the cell 115 is defined is shown by a broken line in FIG. As shown in FIG. 4, the cell 115 is determined so that the electrodes 21 a and 21 b and the like are located in the region of the cell 115.

プリント基板22の端部には電気コネクタ22aが設置されている。塩基配列検出チップ21の電極21aや電極21bと電気コネクタ22aは、プリント基板22表面に設けられたリードフレームなどにより電気的に接続されている。電気コネクタ22aには、測定系12の信号インタフェースを接続することにより、塩基配列検出チップ21の各電極と測定系12とを電気的に接続することができる。   An electrical connector 22 a is installed at the end of the printed circuit board 22. The electrodes 21a and 21b of the base sequence detection chip 21 and the electrical connector 22a are electrically connected by a lead frame or the like provided on the surface of the printed board 22. By connecting the signal interface of the measurement system 12 to the electrical connector 22a, each electrode of the base sequence detection chip 21 and the measurement system 12 can be electrically connected.

図5(a)は図2(a)に示すセル115及びセル115に通じる薬液供給系統をC−C方向から見た断面図、図5(b)はセル115近傍の上面図である。   FIG. 5A is a cross-sectional view of the cell 115 shown in FIG. 2A and the chemical solution supply system leading to the cell 115 as seen from the CC direction, and FIG. 5B is a top view of the vicinity of the cell 115.

図5(a)に示すように、例えばパッキンリングなどのシール材24は、チップカートリッジ上蓋112と塩基配列検出チップ21により狭着固定されることにより形成される閉空間がセル115である。セル115の底面は塩基配列検出チップ21の表面により定められる。セル115の側面はシール材24により定められ、セル115の上面はチップカートリッジ上蓋112の下面により定められる。シール材24の底面は、塩基配列検出チップ21と間隙無く接し、シール材24の上面は、チップカートリッジ上蓋112の下面と間隙無く接する。これにより、セル孔部115a及び115b以外は完全に密閉された閉空間が定められ、塩基配列検出チップ21と蓋120との液密が保持される。   As shown in FIG. 5A, for example, the sealing material 24 such as a packing ring is a cell 115 in a closed space formed by being tightly fixed by the chip cartridge upper lid 112 and the base sequence detection chip 21. The bottom surface of the cell 115 is defined by the surface of the base sequence detection chip 21. The side surface of the cell 115 is defined by the sealing material 24, and the upper surface of the cell 115 is defined by the lower surface of the chip cartridge upper lid 112. The bottom surface of the sealing material 24 is in contact with the base sequence detection chip 21 without a gap, and the upper surface of the sealing material 24 is in contact with the lower surface of the chip cartridge upper lid 112 without a gap. Thus, a completely closed space is defined except for the cell hole portions 115a and 115b, and liquid tightness between the base sequence detection chip 21 and the lid 120 is maintained.

セル115の断面形状は、上面から見ると図5(b)に示すような円形をなしている。この円形のセル115の外縁に断面が円形の送入ポート116a及び送出ポート116bがセル115の円の中心を挟んでほぼ対称の位置に設けられている。送入ポート116a及び送出ポート116bの外周は、セル115の外周にほぼ接している。また、送入ポート116a及び送出ポート116b円形断面の中心軸は、セル115の円形底面の中心を通る直線115c上に位置する。   The cross-sectional shape of the cell 115 is circular as shown in FIG. An inlet port 116a and an outlet port 116b having a circular cross section are provided on the outer edge of the circular cell 115 at substantially symmetrical positions with the center of the circle of the cell 115 in between. The outer peripheries of the sending port 116 a and the sending port 116 b are substantially in contact with the outer periphery of the cell 115. In addition, the central axes of the circular cross sections of the inlet port 116 a and the outlet port 116 b are located on a straight line 115 c passing through the center of the circular bottom surface of the cell 115.

送入ポート116a及び送出ポート116bは各々セル115の上面から上方に、セル底面に対してほぼ垂直な方向に所定の高さまで延びている。送入ポート116a及び送出ポート116bはさらにセル115の中心から互いに遠ざかる方向にその流路が折れており、流路114a及び114bにそれぞれ接続される。   The sending port 116a and the sending port 116b each extend upward from the upper surface of the cell 115 to a predetermined height in a direction substantially perpendicular to the cell bottom surface. The inflow port 116a and the outflow port 116b are further bent in the direction away from the center of the cell 115, and are connected to the channels 114a and 114b, respectively.

図5(b)に示すように、送入ポート116a及び送出ポート116b、流路114a及び114bの各々の中心軸は、直線115c上にほぼ位置する。送出ポート116bは、セル底面に対してほぼ垂直な方向に所定の高さまで延び、さらにセル115の中心から遠ざかる方向にほぼ直角に折れているが、その折れ曲がり位置で2つの経路に分岐する。その一つの経路は、チップカートリッジ上蓋112の表面まで貫通し、試料注入口119に通じている。これにより、試料注入口119から注入された試料は、送出ポート116bを通ってセル115に導入される。試料注入口119と送出ポート116bの中心軸はほぼ一致しており、試料注入口119の口径は、送出ポート116bの口径よりも大きく設定されている。また、試料注入口119近傍に設けられた蓋120により試料注入口119を塞ぐことができる。これにより、試料注入口119を利用せず、薬液を流路114aからセル115を介して流路114bに循環させる場合に薬液が試料注入口119から流出するのを防止することができ、薬液の経路を確保することができる。また、蓋120にはシール材121が設けられており、試料注入口119を密閉することにより、薬液のわずかな漏出を防止できる。図5(a)の例では特に示していないが、送出ポート116bから流路114bに接続される経路のみを残して試料注入口119への経路を完全に塞ぐような深さのシール材121を用いれば、試料注入口119側への薬液やエアの滞留を低減することができる。   As shown in FIG. 5B, the central axes of the inlet port 116a and the outlet port 116b and the flow paths 114a and 114b are substantially located on a straight line 115c. The delivery port 116b extends to a predetermined height in a direction substantially perpendicular to the cell bottom surface and is bent at a substantially right angle in a direction away from the center of the cell 115, but branches into two paths at the bent position. One of the paths penetrates to the surface of the chip cartridge upper lid 112 and communicates with the sample injection port 119. Thus, the sample injected from the sample injection port 119 is introduced into the cell 115 through the delivery port 116b. The central axes of the sample injection port 119 and the delivery port 116b are substantially coincident, and the diameter of the sample injection port 119 is set larger than the diameter of the delivery port 116b. Further, the sample injection port 119 can be closed by the lid 120 provided in the vicinity of the sample injection port 119. Accordingly, when the chemical liquid is circulated from the flow path 114a to the flow path 114b through the cell 115 without using the sample injection port 119, the chemical liquid can be prevented from flowing out of the sample injection port 119. A route can be secured. Further, the lid 120 is provided with a sealing material 121. By sealing the sample injection port 119, slight leakage of the chemical solution can be prevented. Although not particularly shown in the example of FIG. 5 (a), a sealing material 121 having such a depth as to completely block the path to the sample inlet 119, leaving only the path connected from the delivery port 116b to the flow path 114b. If used, it is possible to reduce stagnation of chemicals and air to the sample inlet 119 side.

以上のような構成により、薬液やエアは図5(a)の矢印で示される方向に、流路114a、送入ポート116a、セル115,送出ポート116b、流路114bの順に流れることができる。また、試料は、試料注入口119から注入され、矢印の方向に送出ポート116bを通ってセル115内に導入される。従って、試料は送出側から注入されることとなり、薬液の供給の流れと試料の注入経路が逆に設定されている。これにより、洗浄工程において、試料の洗浄効率を高めることができる。   With the above-described configuration, the chemical solution and air can flow in the order indicated by the arrows in FIG. 5A in the order of the flow path 114a, the infeed port 116a, the cell 115, the outfeed port 116b, and the flow path 114b. A sample is injected from the sample inlet 119 and introduced into the cell 115 through the delivery port 116b in the direction of the arrow. Therefore, the sample is injected from the delivery side, and the flow of the chemical solution supply and the sample injection path are set in reverse. Thereby, the cleaning efficiency of the sample can be increased in the cleaning step.

図6(a)は図5(a)の破線で囲まれた部分の変形例であり、図6(b)は図6(a)の変形例におけるセル115を上面から見た図である。図6(a)に示すように、送入ポート116aはザグリ孔115dを有する。すなわち、送入ポート116aはザグリ孔115dに向けて口径が段階的に広がり、送入ポート116aの開口から離れた位置の口径はザグリ孔115dの口径に比べて小さくなっている。これを上面から見ると、図6(b)に示すような位置関係となる。ザグリ孔115dは送入ポート116aの口径dよりも大きな口径d11を有する。送入ポート116aの外周とシール材24の内周はほぼ一致して配置されている。従って、ザグリ孔115dの外周の一部はセル115の周縁部と重なりを有するように位置している。なお、ザグリ孔115dの外周は円形である必要は無く、図6(b)に示すように、直線115cと平行な方向の孔幅がそれに垂直な方向の孔幅よりも小さく設定される楕円形状でもよい。 FIG. 6A is a modification of the portion surrounded by the broken line in FIG. 5A, and FIG. 6B is a view of the cell 115 in the modification of FIG. As shown in FIG. 6A, the inlet port 116a has a counterbore hole 115d. That is, the diameter of the inlet port 116a gradually increases toward the counterbore hole 115d, and the diameter of the position away from the opening of the inlet port 116a is smaller than the diameter of the counterbore hole 115d. When viewed from above, the positional relationship is as shown in FIG. Spot facing hole 115d has a larger diameter d 11 than the diameter d 1 of the inlet port 116a. The outer periphery of the infeed port 116a and the inner periphery of the sealing material 24 are arranged substantially coincident with each other. Therefore, a part of the outer periphery of the counterbore hole 115 d is positioned so as to overlap with the peripheral edge of the cell 115. The outer periphery of the counterbore hole 115d does not need to be circular, and as shown in FIG. 6B, an elliptical shape in which the hole width in the direction parallel to the straight line 115c is set smaller than the hole width in the direction perpendicular thereto. But you can.

なお、この図6ではザグリ孔115dを送入ポート116aに設ける場合を示したが、送出ポート116bに同じようなザグリ孔を設けてもよい。   Although FIG. 6 shows the case where the counterbored hole 115d is provided in the inlet port 116a, a similar counterbored hole may be provided in the outlet port 116b.

このように、セル115の開口部にザグリ孔115dを設けることにより、セル115への導入口がロート状の形状になり、薬液や気泡を吸い出しやすく、薬液や気泡がセル115内に残りにくいという効果を有する。   Thus, by providing the counterbore hole 115d in the opening of the cell 115, the introduction port to the cell 115 has a funnel shape, and it is easy to suck out the chemical liquid and bubbles, and the chemical liquid and bubbles are unlikely to remain in the cell 115. Has an effect.

図7は、セル115近傍の各構成要素の位置関係のより詳細な構成を示す図であり、図7(a)は断面図、図7(b)は上面図である。図7(a)において、dはシール材24の高さである。図7(b)において、dはセル115の中心軸Oから外周までの距離、dはシール材24の外径、d,dはそれぞれ送入ポート116a及び送出ポート116bのポート断面の半径であり、d<d,d<dである。送入ポート116a及び送出ポート116bの中心軸をそれぞれO及びOとし、軸Oと軸Oの距離をd01、軸Oと軸Oの距離をd02とすると、d01+d=d、d02+d=dが成立する。セル115の半径dは、3mm〜30mm程度に設定され、送入ポート116a及び送出ポート116bの半径d,dはそれぞれ0.3mm〜2mm程度に設定される。シール材24の高さdは0.5mm程度に設定される。 FIG. 7 is a diagram showing a more detailed configuration of the positional relationship of each component in the vicinity of the cell 115, FIG. 7 (a) is a cross-sectional view, and FIG. 7 (b) is a top view. In FIG. 7A, d 4 is the height of the sealing material 24. In FIG. 7 (b), d 0 is the distance from the central axis O of the cell 115 to the periphery, d 3 is the outer diameter of the sealing member 24, d 1, d 2 is the port cross-section of inlet ports 116a and outlet port 116b feed respectively D 1 <d 3 , d 2 <d 3 . Assuming that the central axes of the inlet port 116a and the outlet port 116b are O 1 and O 2 , the distance between the axis O and the axis O 1 is d 01 , and the distance between the axis O and the axis O 2 is d 02 , d 01 + d 1 = d 0, d 02 + d 2 = d 0 is established. The radius d 0 of the cell 115 is set to about 3 mm to 30 mm, and the radii d 2 and d 3 of the sending port 116a and the sending port 116b are set to about 0.3 mm to 2 mm, respectively. The height d 4 of the sealing member 24 is set to about 0.5 mm.

このように、底面が円形のセル115の上面の周縁部に送入ポート116a及び送出ポート116bを開口することにより、薬液の送液の際にセル115内をエアで置換するときに薬液がセル115内から抜け、薬液残りを防止できる。また、エアが充填されたセル115内に薬液を導入する場合にも、セル115内にエア残り無く充填することができる。また、試料注入口119も送出ポート116bに連通するように設けられているため、試料注入の際のセル115内へのエア残りを防止し、セル115内を試料で充填することができる。   In this way, by opening the inlet port 116a and the outlet port 116b at the periphery of the upper surface of the cell 115 having a circular bottom surface, the chemical solution is transferred to the cell when the inside of the cell 115 is replaced with air when the chemical solution is supplied. It is possible to prevent the remaining chemical solution from coming out of the inside 115. In addition, even when a chemical solution is introduced into the cell 115 filled with air, the cell 115 can be filled without remaining air. In addition, since the sample injection port 119 is also provided so as to communicate with the delivery port 116b, air remaining in the cell 115 during sample injection can be prevented, and the cell 115 can be filled with the sample.

これにより、DNAプローブの電気化学反応によりセル115内で得られる電流特性のセル115内の面内均一性が向上し、SNPs検出の信頼性が向上する。   Thereby, the in-plane uniformity in the cell 115 of the current characteristic obtained in the cell 115 by the electrochemical reaction of the DNA probe is improved, and the reliability of SNP detection is improved.

図7(c)は、基板固定ねじ25でシール材24をチップカートリッジ上蓋112と塩基配列検出チップ21の間に狭着固定させる様子を示している。同図の矢印に示す方向に基板固定ねじ25の固定の際に押圧される。より具体的には、シール材24を塩基配列検出チップ21の上に載置した上でチップカートリッジ上蓋112を基板固定ねじ25で固定することによりシール材24上面とチップカートリッジ上蓋112との間が隙間無く接触し、シール材24下面と塩基配列検出チップ21表面との間が隙間無く接触し、セル115が定められる。   FIG. 7C shows a state in which the sealing material 24 is fixed tightly between the chip cartridge upper lid 112 and the base sequence detection chip 21 with the substrate fixing screw 25. It is pressed when the substrate fixing screw 25 is fixed in the direction indicated by the arrow in FIG. More specifically, after the sealing material 24 is placed on the base sequence detection chip 21, the chip cartridge upper lid 112 is fixed with the substrate fixing screw 25, thereby providing a gap between the upper surface of the sealing material 24 and the chip cartridge upper lid 112. The contact is made without any gap, and the lower surface of the sealing material 24 and the surface of the base sequence detection chip 21 are brought into contact with no gap, so that the cell 115 is defined.

なお、チップカートリッジ上蓋112の送入ポート116a及び送出ポート116bの外周とシール材24の内周の位置決めのため、チップカートリッジ上蓋112のセル孔部115a及び115bの外側に受け孔を設けてもよい。これにより、受け孔にシール材24が嵌合してチップカートリッジ上蓋112に対してシール材24が位置決めされる。   Note that receiving holes may be provided outside the cell hole portions 115a and 115b of the chip cartridge upper lid 112 in order to position the outer periphery of the inlet port 116a and the outlet port 116b of the chip cartridge upper lid 112 and the inner periphery of the sealing material 24. . As a result, the sealing material 24 is fitted into the receiving hole, and the sealing material 24 is positioned with respect to the chip cartridge upper lid 112.

図8は図7に示すセル115近傍の各構成要素の変形例を示す図である。図8(a)は断面図、図8(b)は上面図である。図7と共通する構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。図8が図7と異なるのは、チップカートリッジ上蓋112と一体型の高さd41のシール材24aを用いることと、チップカートリッジ上蓋112にシール材24aとほぼ同じ内径及び外径を有し、チップカートリッジ上蓋112の底面に設けられた高さd42のリング状凸部112aを設けることである。リング状凸部112aは、セル115の中心軸Oと同じ中心軸を有し、かつその内径はd、外径はdである。また、リング状凸部112aには例えばスクリーン印刷などにより予めシール材24aが印刷され、シール材24aと一体的に形成されている。これにより、図7に示す構成のようにシール材とチップカートリッジ上蓋との位置決めを行うことなくセル115を定めることができ、セル115の組み立て工程が簡便になる。 FIG. 8 is a diagram showing a modification of each component in the vicinity of the cell 115 shown in FIG. FIG. 8A is a cross-sectional view, and FIG. 8B is a top view. Components common to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 8 differs from FIG. 7 in that the chip cartridge upper lid 112 and the seal material 24a having a height d 41 are used, and the chip cartridge upper lid 112 has substantially the same inner diameter and outer diameter as the seal material 24a. This is to provide a ring-shaped convex portion 112 a having a height d 42 provided on the bottom surface of the chip cartridge upper lid 112. The ring-shaped convex portion 112a has the same central axis as the central axis O of the cell 115, and has an inner diameter of d 0 and an outer diameter of d 3 . The ring-shaped convex portion 112a is preliminarily printed with a sealing material 24a by, for example, screen printing, and is formed integrally with the sealing material 24a. Accordingly, the cell 115 can be determined without positioning the sealing material and the chip cartridge upper cover as in the configuration shown in FIG. 7, and the assembly process of the cell 115 is simplified.

図8(c)に示すように、予め固定されたシール材24aを有するチップカートリッジ上蓋112を塩基配列検出チップ21に対して上蓋固定ねじ117を用いて矢印の方向に押圧して固定することにより簡単にセル115を定めることができる。また、高さd41及びd42を図7のシール材の高さdに対してd=d41+d42となるように設計することにより、図7の場合と同じ高さのセル115を定めることができる。また、シール材24aとリング状凸部112aとの一体化は、スクリーン印刷以外の手法を用いてもよい。例えば、シール材24aあるいはリング状凸部112aの一方に突起を設け、他方にこの突起と嵌合する孔部を設けることにより一体化を実現してもよい。この場合、シール材24aをチップカートリッジ上蓋112から自由に取り外すことができるという利点を有する。 As shown in FIG. 8C, the chip cartridge upper lid 112 having the sealing material 24a fixed in advance is pressed and fixed to the base sequence detection chip 21 in the direction of the arrow using the upper lid fixing screw 117. The cell 115 can be easily defined. Further, by designing the heights d 41 and d 42 to be d 4 = d 41 + d 42 with respect to the height d 4 of the sealing material in FIG. 7, the cells 115 having the same height as in FIG. Can be determined. Further, the sealing material 24a and the ring-shaped convex portion 112a may be integrated using a method other than screen printing. For example, the integration may be realized by providing a projection on one of the sealing material 24a or the ring-shaped convex portion 112a and providing a hole that fits the projection on the other. In this case, there is an advantage that the sealing material 24a can be freely detached from the chip cartridge upper lid 112.

セル115の形状の変形例の断面図を図9〜図11に示す。   Cross-sectional views of modifications of the shape of the cell 115 are shown in FIGS.

図9(a)に示すように、セル115の断面(底面)は半径dの円形をなし、このセル115を取り囲むように外径dの円筒形状のシール材24が配置される。この図9(a)に示す構成は前述した図5や図7に示す構成と共通する。 As shown in FIG. 9A, the cross section (bottom surface) of the cell 115 has a circular shape with a radius d 0 , and a cylindrical sealing material 24 with an outer diameter d 3 is disposed so as to surround the cell 115. The configuration shown in FIG. 9A is common to the configuration shown in FIGS.

図9(b)は、セル115の形状が多角形である。また、シール材24は外径dの外周を有する点は共通するが、その内周はセル115の多角形状にあわせて多角形をなす。図9(b)では、送入ポート116aから送出ポート116bへの流路の方向とは垂直な方向の幅が、送入ポート116aと送出ポート116bの距離よりも小さく形成されている。これにより、流路の方向に若干細長のセル形状が定められる。これにより、送入ポート116aと送出ポート116bを結んだ直線115cから大きく離れた位置における薬液残りやエア残りが少なくなるため、測定のための各種電気化学反応の面内均一性が向上する。図9(b)では多角形の一形態として八角形の場合を示したが、これに限定されず、三角形、四角形、五角形…の多角形でもよいことはもちろんである。 In FIG. 9B, the shape of the cell 115 is a polygon. Further, the sealing material 24 is common in that it has an outer periphery with an outer diameter d 3 , but the inner periphery forms a polygon in accordance with the polygonal shape of the cell 115. In FIG. 9B, the width in the direction perpendicular to the direction of the flow path from the inlet port 116a to the outlet port 116b is smaller than the distance between the inlet port 116a and the outlet port 116b. This defines a slightly elongated cell shape in the direction of the flow path. Thereby, since the chemical | medical solution residue and the air residue in the position largely distant from the straight line 115c which connected the sending port 116a and the sending port 116b decrease, the in-plane uniformity of various electrochemical reactions for a measurement improves. In FIG. 9B, an octagonal shape is shown as one form of the polygon. However, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that a polygon such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, and the like may be used.

図10(a)は、セル115の形状が楕円形である。シール材24の外周は外径dの円形形状をなし、内周は楕円形状をなす。楕円の中心はOである。楕円の長軸は直線115c上に位置し、長軸の長さは2×dで定められる。楕円の短軸は直線115cとは垂直でかつ中心軸Oを通る直線115e上に位置し、短軸の長さは2×dで定められ、d<dが成立する。このように、楕円形状のセル115を用いると、図9(a)のような円形形状の場合に比較して送入ポート116aから送出ポート116bへの薬液の経路の幅が小さくなり、流路に沿って細長の形状となる。従って、薬液の経路の広がり位置の薬液残りやエア残りが少なくなるため、測定のための各種電気化学反応の面内均一性が向上する。 In FIG. 10A, the shape of the cell 115 is an ellipse. The outer periphery of the sealing member 24 is a circular shape of the outer diameter d 3, the inner periphery forms an elliptical shape. The center of the ellipse is O. The major axis of the ellipse is located on the line 115c, the length of the major axis is defined by 2 × d 0. Minor axis of the ellipse is located on a straight line 115e which is a straight line 115c through a vertical and and the center axis O, the length of the minor axis is defined by 2 × d 5, d 5 < d 0 is established. As described above, when the elliptical cell 115 is used, the width of the path of the chemical solution from the inlet port 116a to the outlet port 116b becomes smaller than that of the circular shape as shown in FIG. It becomes an elongated shape along. Accordingly, the chemical solution residue and the air residue at the position where the chemical solution path spreads are reduced, so that the in-plane uniformity of various electrochemical reactions for measurement is improved.

図10(b)は、セル115断面の外周のポート近傍が、多次数方程式により表現される曲線により定められる。シール材24の外周は外径d3の円形形状をなし、内周は多次数方程式により表現される曲線により定められる。セル115の中心Oから、セル115の外周と直線115cの交点までの距離はdである。より具体的には、セル115の外周と直線115cの交点を原点とし、直線115cをy軸、直線115cと垂直に交わり、かつ前記原点を通る直線115fをx軸とすると、セル115の外周の形状は、所定の多次数方程式の曲線の形状に一致する。方程式は自由に設定可能であり、設定により例えば放物線の形状などに設定可能である。 In FIG. 10B, the vicinity of the outer peripheral port of the cell 115 cross section is defined by a curve expressed by a multi-order equation. The outer periphery of the sealing material 24 has a circular shape with an outer diameter d3, and the inner periphery is determined by a curve expressed by a multi-order equation. Distance from the center O of the cell 115, to the intersection of the outer periphery and the line 115c of the cell 115 is d 0. More specifically, when the intersection of the outer periphery of the cell 115 and the straight line 115c is the origin, the straight line 115c intersects the straight line 115c perpendicularly and the straight line 115f passing through the origin is the x-axis, The shape matches the shape of the curve of a predetermined multi-order equation. The equation can be set freely, and can be set, for example, to the shape of a parabola by setting.

なお、この曲線はセル115の送入ポート116a側の半分の外周のみを定めるもので、x軸を直線115gと定めて得られる同様の方程式の曲線により残り半分の送出ポート116b側のセル外周形状が定められる。これにより、送入ポート116aが設けられた上流側と送出ポート116bが設けられた下流側のセル115の外周形状が直線115eを境界として線対称の形状をなす。   Note that this curve defines only the outer periphery of the half of the cell 115 on the side of the input port 116a, and the cell outer peripheral shape of the remaining half of the output port 116b by the curve of the same equation obtained by defining the x axis as the straight line 115g. Is determined. As a result, the outer peripheral shape of the cell 115 on the upstream side where the input port 116a is provided and the downstream side of the cell 115 where the output port 116b is provided forms a line-symmetric shape with the straight line 115e as a boundary.

図10(b)の例では、送入ポート116aの近傍のセル115の断面形状は、送出ポート116bに向かって広がる放物線の形状となっている。また、送出ポート116bの近傍のセル115の断面形状は、送入ポート116aに向かって広がる放物線の形状となっている。これにより、送入ポート116a及び送出ポート116b近傍でかつ送入ポート116aと送出ポート116bを結んだ経路から外れた領域、すなわちポート隅の領域が、図9(a)のような円形断面の場合に比較して狭くなる。その結果、ポート隅の領域にエアや薬液が残りにくくなり、測定の電流特性が向上する。また、送入ポート116aと送出ポート116bの距離に比較して、セル115の幅、すなわち流路とは垂直な方向の幅が狭くなっている点は図9(b)や図10(a)と同じである。   In the example of FIG. 10B, the cross-sectional shape of the cell 115 in the vicinity of the input port 116a is a parabola that extends toward the output port 116b. In addition, the cross-sectional shape of the cell 115 in the vicinity of the delivery port 116b is a parabolic shape spreading toward the delivery port 116a. As a result, when the region near the input port 116a and the output port 116b and deviated from the path connecting the input port 116a and the output port 116b, that is, the region of the port corner has a circular cross section as shown in FIG. It becomes narrower than As a result, it is difficult for air and chemicals to remain in the port corner area, and the current characteristics of the measurement are improved. In addition, the width of the cell 115, that is, the width in the direction perpendicular to the flow path is narrower than the distance between the inlet port 116a and the outlet port 116b, as shown in FIGS. 9B and 10A. Is the same.

図11(a)は図10(b)の変形例である。図10(b)の場合、送入ポート116aが設けられた上流側と送出ポート116bが設けられた下流側のセル115の外周形状が互いに線対称の場合を示したが、この図11(a)の場合非対称の形状をなす。セル115の外周と直線115cの交点を原点とし、直線115cをy軸、直線115cと垂直に交わり、かつ前記原点を通る直線を115fをx軸とすると、セル115の外周の形状は、所定の多次数方程式の曲線の形状に一致する。   FIG. 11A is a modification of FIG. In the case of FIG. 10B, the case where the outer peripheral shape of the cell 115 on the upstream side where the input port 116a is provided and the downstream side cell 115 where the output port 116b is provided is symmetrical with respect to each other is shown in FIG. ) Form an asymmetrical shape. If the intersection of the outer periphery of the cell 115 and the straight line 115c is the origin, the straight line 115c intersects the straight line 115c perpendicularly and the straight line passing through the origin is the 115f, the shape of the outer periphery of the cell 115 is a predetermined shape. It matches the shape of the curve of the multi-order equation.

同図の場合、方程式は送入ポート116a側と送出ポート116b側とで異なる値に設定される。これにより、同図に示すように、直線115eを境界として薬液の上流側と下流側で非対称な形状のセルが構成される。送出ポート116b側が、セル115の外側に凸の形状となっており、送入ポート116a側はセル115の外側に若干凸の形状となっているが、その曲率は送出ポート116b側よりも大きい。   In the case of the figure, the equation is set to a different value on the input port 116a side and the output port 116b side. As a result, as shown in the figure, cells having an asymmetric shape are formed on the upstream side and the downstream side of the chemical liquid with the straight line 115e as a boundary. The sending port 116b side has a convex shape on the outside of the cell 115 and the sending port 116a side has a slightly convex shape on the outside of the cell 115, but its curvature is larger than that on the sending port 116b side.

もちろん、送入ポート116a側と送出ポート116b側とでセル115の形状を図11(a)に示す場合とは逆にしてもよい。さらに後述するように、送出ポート116bの形成位置とシール材24の位置にわずかに間隙を設けてもよい。   Needless to say, the shape of the cell 115 may be reversed on the input port 116a side and the output port 116b side from the case shown in FIG. Further, as will be described later, a slight gap may be provided between the position where the delivery port 116 b is formed and the position of the sealing material 24.

上流側、あるいは下流側のいずれか一方のセル外周を多次数方程式で表現される曲線の形状にし、他方はそのような方程式で表現されない曲線の形状としてもよいし、双方とも多次数方程式で表現できない曲線の形状にしてもよい。   Either the upstream or downstream cell periphery may be in the shape of a curve expressed by a multi-order equation, the other may be in the shape of a curve not expressed by such an equation, or both may be expressed by a multi-order equation. It may be in the shape of a curve that cannot be performed.

図11(b)は図9(b)の変形例である。図9(b)と同様に、セル115の外周形状が多角形であるが、図11(b)の場合正六角形である。この正六角形の中心に対して互いに点対称な位置にある2つの頂点が、直線115c上に位置している。そして、この2つの頂点近傍の正六角形外周に接するようにセル孔部115a及び115bが配置されている。また、送入ポート116aと送出ポート116bの距離に比較して、セル115の幅、すなわち流路とは垂直な方向の幅が狭くなっている点は図9(b)などと同じである。   FIG.11 (b) is a modification of FIG.9 (b). Similarly to FIG. 9B, the outer peripheral shape of the cell 115 is a polygon, but in the case of FIG. 11B, it is a regular hexagon. Two vertices that are point-symmetric with respect to the center of the regular hexagon are located on a straight line 115c. The cell hole portions 115a and 115b are arranged so as to contact the outer periphery of the regular hexagon near the two apexes. 9B is the same as FIG. 9B in that the width of the cell 115, that is, the width in the direction perpendicular to the flow path is narrower than the distance between the input port 116a and the output port 116b.

なお、上述の図9(a)、(b)、図10(a)、(b)及び図11(a)、(b)では、参考のため送入ポート116a及び送出ポート116bの外周位置、すなわちセル孔部115a及び115bの外周位置がセル115の外周と接する場合を例に説明してあるが、送入ポート116a又は送出ポート116bとセル115の外周がセル115内に収まる場合や、セル115外にはみ出す場合(例えばザグリ孔115dが用いられる場合)にも適用可能である。   In FIGS. 9 (a), 9 (b), 10 (a), 10 (b), 11 (a), and 11 (b), the outer peripheral positions of the input port 116a and the output port 116b are shown for reference. That is, the case where the outer peripheral positions of the cell holes 115a and 115b are in contact with the outer periphery of the cell 115 has been described as an example. However, when the outer periphery of the input port 116a or the output port 116b and the cell 115 is within the cell 115, The present invention can also be applied to the case of protruding out of 115 (for example, when a counterbore hole 115d is used).

セル115と送入ポート116a及び送出ポート116bとの位置関係の変形例の断面図を図12〜図16に示す。なお、これら図12〜図16における送入ポート116a及び送出ポート116bの位置は、これらポートのセル孔部115a及び115bにおける外周位置、すなわちセル115に対する開口位置を示すものであり、ザグリ孔115dが用いられる場合には、ザグリ孔115dの断面の外周位置を示す。   Cross-sectional views of modifications of the positional relationship between the cell 115 and the input / output port 116a and the output port 116b are shown in FIGS. Note that the positions of the inlet port 116a and the outlet port 116b in FIGS. 12 to 16 indicate the outer peripheral positions of the cell hole portions 115a and 115b of these ports, that is, the opening positions with respect to the cells 115. When used, the outer peripheral position of the cross section of the counterbore hole 115d is shown.

位置関係は、送入側/送出側の別と、セル115断面の外周と送入ポート116a又は送出ポート116bが重なる場合/接する場合/離れている場合の別、送入ポート116aと送出ポート116bがセル115の中心軸Oに対して対称の位置にある場合/非対称の位置にある場合の別により、少なくとも18種類の組合せが考えられる。   The positional relationship is different between the sending side / outgoing side, the case where the outer periphery of the cross section of the cell 115 and the sending port 116a or the sending port 116b overlap / contact / separate, the sending port 116a and the sending port 116b. There are at least 18 combinations depending on whether or not is at a symmetric position with respect to the central axis O of the cell 115 or at an asymmetric position.

また、図12〜図16では、図5、図7や図9(a)に示した場合と同様に、セル115の断面形状が円形形状の場合を例に説明するが、図9(b)や図10(a)、(b)、図11(a)、(b)に示す場合にもセル形状を変更するのみで同様に適用可能である。   In addition, in FIGS. 12 to 16, as in the case shown in FIGS. 5, 7, and 9 (a), the case where the cross-sectional shape of the cell 115 is a circular shape will be described as an example. Also in the cases shown in FIGS. 10A, 10B, 11A, and 11B, the present invention can be similarly applied only by changing the cell shape.

図12(a)は、送入側、送出側ともにセル115断面の外周にポート外周が重なる場合を示す。図7(b)と同様に、dを円形のセル115の中心Oからの外周までの距離、dをシール材24の外径、d,dをそれぞれ送入ポート116a及び送出ポート116bのポート断面(セル孔部115a及び115b断面)の半径、送入ポート116a及び送出ポート116bの中心軸をO及びOとし軸Oと軸Oの距離をd01、軸Oと軸Oの距離をd02とすると、d01+d>d、d02+d>dが成立する。 FIG. 12A shows a case where the outer periphery of the port overlaps the outer periphery of the cross section of the cell 115 on both the sending side and the sending side. As in FIG. 7B, d 0 is the distance from the center O of the circular cell 115 to the outer periphery, d 3 is the outer diameter of the seal material 24, and d 1 and d 2 are the inlet port 116a and the outlet port, respectively. radius 116b of the port section (cell pore part 115a and 115b cross section), send the central axis of the inlet port 116a and outlet port 116b O 1 and O 2 and then distance d 01 in the axial O and the axis O 1, the axis O and the axis If the distance of O 2 is d 02 , d 01 + d 1 > d 0 and d 02 + d 2 > d 0 are established.

図12(b)は、送入側はセル115断面の外周にポート外周が重なり、送出側はセル115断面の外周にポート外周が接する場合を示す。この例の場合、d01+d>d、d02+d=dが成立する。 FIG. 12B shows a case where the outer periphery of the port overlaps the outer periphery of the cell 115 cross section on the sending side, and the outer periphery of the port contacts the outer periphery of the cross section of the cell 115 on the sending side. In this example, d 01 + d 1 > d 0 and d 02 + d 2 = d 0 are established.

図13(a)は、送入側はセル115断面の外周にポート外周が接し、送出側はセル115断面の外周にポート外周が重なる場合を示し、図12(b)の場合とは送入側の構成と送出側の構成が逆になった場合を示す。この例の場合、d01+d=d、d02+d>dが成立する。 FIG. 13A shows the case where the outer periphery of the port is in contact with the outer periphery of the cell 115 cross section on the infeed side, and the outer periphery of the port overlaps the outer periphery of the cross section of the cell 115 on the sending side. The case where the configuration on the transmission side and the configuration on the transmission side are reversed is shown. In this example, d 01 + d 1 = d 0 and d 02 + d 2 > d 0 are established.

図13(b)は、送入側はセル115断面の外周とポート外周が重なり、送出側はセル115断面の外周とポート外周が離れている場合を示す。この例の場合、d01+d>d、d02+d<dが成立する。 FIG. 13B shows a case where the outer periphery of the cross section of the cell 115 and the outer periphery of the port overlap on the sending side, and the outer periphery of the cross section of the cell 115 and the outer periphery of the port are separated on the sending side. In this example, d 01 + d 1 > d 0 and d 02 + d 2 <d 0 are established.

図14(a)は、送入側はセル115断面の外周とポート外周が離れており、送出側はセル115断面の外周とポート外周が重なる場合を示す。この例の場合、d01+d<d、d02+d>dが成立する。 FIG. 14A shows a case where the outer periphery of the cell 115 cross section is separated from the outer periphery of the port on the sending side, and the outer periphery of the cross section of the cell 115 and the outer periphery of the port overlap on the sending side. In this example, d 01 + d 1 <d 0 and d 02 + d 2 > d 0 hold.

図14(b)は、送入側はセル115断面の外周とポート外周が接し、送出側はセル115断面の外周にポート外周が接する場合を示す。この例の場合、d01+d=d、d02+d=dが成立する。この例は図7(b)に示した場合と共通する。 FIG. 14B shows a case where the outer periphery of the cell 115 cross section and the outer periphery of the port are in contact with the sending side, and the outer periphery of the port is in contact with the outer periphery of the cross section of the cell 115 on the sending side. In this example, d 01 + d 1 = d 0 and d 02 + d 2 = d 0 are established. This example is common to the case shown in FIG.

図15(a)は、送入側はセル115断面の外周とポート外周が接し、送出側はセル115断面の外周にポート外周が離れている場合を示す。この例の場合、d01+d=d、d02+d<dが成立する。 FIG. 15A shows a case where the outer periphery of the cross section of the cell 115 is in contact with the outer periphery of the port on the sending side, and the outer periphery of the port is separated from the outer periphery of the cross section of the cell 115 on the sending side. In this example, d 01 + d 1 = d 0 and d 02 + d 2 <d 0 are established.

図15(b)は、送入側はセル115断面の外周とポート外周が離れており、送出側はセル115断面の外周とポート外周が接する場合を示す。この例の場合、d01+d<d、d02+d=dが成立する。 FIG. 15B shows a case where the outer periphery of the cell 115 cross section is separated from the outer periphery of the port on the sending side, and the outer periphery of the cross section of the cell 115 is in contact with the outer periphery of the port on the sending side. In this example, d 01 + d 1 <d 0 and d 02 + d 2 = d 0 are established.

図16(a)は、送入側はセル115断面の外周とポート外周が離れており、送出側はセル115断面の外周にポート外周が離れている場合を示す。この例の場合、d01+d<d、d02+d<dが成立する。 FIG. 16A shows a case where the outer periphery of the cross section of the cell 115 and the outer periphery of the port are separated on the sending side, and the outer periphery of the port is separated from the outer periphery of the cross section of the cell 115 on the sending side. In this example, d 01 + d 1 <d 0 and d 02 + d 2 <d 0 hold.

以上、図12〜図15、図16(a)は、ポートとセルの重なりの有無による9つの変形例を示した。図16(b)は、これらポートとセルの重なりの有無による9つの変形例にさらに組み合わせて適用できる。これら9つの変形例は、送入ポート116aと送出ポート116bがセル115の中心Oに対して対称の位置にある場合を示したが、図16(b)は、送入ポート116aと送出ポート116bがセル115の中心Oに対して非対称の位置にある例を示す。従って、9つの変形例にさらにこの図16(b)を組み合わせることにより、少なくとも18の組合せが実現できる。   As described above, FIGS. 12 to 15 and FIG. 16A show nine modifications according to the presence or absence of overlapping of ports and cells. FIG. 16B can be applied in combination with nine modified examples according to the presence or absence of overlapping of these ports and cells. In these nine modifications, the case where the input port 116a and the output port 116b are located symmetrically with respect to the center O of the cell 115 is shown, but FIG. 16B shows the case where the input port 116a and the output port 116b are located. Is an asymmetric position with respect to the center O of the cell 115. Therefore, at least 18 combinations can be realized by further combining FIG. 16B with nine modified examples.

図16(b)に示すように、送入ポート116aと送出ポート116bを結んだ直線は、セル115の中心軸Oを通らない。すなわち、送入ポート116aの中心Oとセル115の中心Oを結んだ直線115hが、送出ポート116bの中心Oとセル115の中心Oを結んだ直線115cと一致しない。従って、送入ポート116aと送出ポート116bがセル115の中心Oに対して非対称の位置に設けられている。 As shown in FIG. 16 (b), the straight line connecting the input port 116 a and the output port 116 b does not pass through the central axis O of the cell 115. That is, the straight line connecting the center O of the center O 1 and the cell 115 of the inlet port 116a 115 h does not match the straight line 115c connecting the center O of the center O 1 and the cell 115 of the delivery port 116 b. Therefore, the input port 116 a and the output port 116 b are provided at asymmetric positions with respect to the center O of the cell 115.

図16(b)では、送液側はセル115断面の外周にポート外周が重なり、吐液側はセル115断面の外周にポート外周が接する場合、すなわちd01+d>d、d02+d=dが成立する場合(図12(b)に相当)を示しているが、図12(b)を除く図12〜図15、図16(a)に示す残り8つの変形例で示した位置関係を適用してもよいことはもちろんである。 In FIG. 16 (b), the liquid feeding side overlap port periphery to the outer periphery of the cell 115 section, if吐液side port periphery is in contact with the outer periphery of the cell 115 section, ie d 01 + d 1> d 0 , d 02 + d Although 2 = d 0 is satisfied (corresponding to FIG. 12B), the remaining eight modifications shown in FIGS. 12 to 15 and FIG. 16A excluding FIG. 12B are shown. Of course, the positional relationship may be applied.

以上図9〜図16に示したセル115の形状の組合せのうち最適と考えられる形状を図36(a)及び(b)に示す。図36(a)は、図11(a)のセル形状と図13(a)のポートの位置関係を組み合わせた例、図36(b)は、図10(a)のセル形状と図13(a)のポートの位置関係を組み合わせた例である。   Of the combinations of the shapes of the cells 115 shown in FIGS. 9 to 16, the shapes considered to be optimal are shown in FIGS. 36 (a) and 36 (b). FIG. 36A shows an example in which the cell shape of FIG. 11A and the positional relationship of the ports of FIG. 13A are combined. FIG. 36B shows the cell shape of FIG. It is the example which combined the positional relationship of the port of a).

図36(a)及び(b)に示すように、送入ポート116aから送出ポート116bへの流路を考えた場合、いずれも各ポート間の距離よりも流路の幅が狭い細長のセル形状となっている。これにより、送入ポート116aと送出ポート116bを結んだ直線から大きく離れた地点における薬液残りやエア残りが少なくなり、測定のための電気化学反応の面内均一性が向上する。   As shown in FIGS. 36 (a) and 36 (b), when considering the flow path from the input port 116a to the output port 116b, the elongated cell shape in which the width of the flow path is narrower than the distance between the ports. It has become. Thereby, the chemical solution residue and the air residue at a point far away from the straight line connecting the delivery port 116a and the delivery port 116b are reduced, and the in-plane uniformity of the electrochemical reaction for measurement is improved.

また、送入ポート116aのポート隅の領域は狭く、そのポート隅近傍におけるセル周縁を定める曲線の曲率は、送出ポート116bのポート隅近傍におけるセル周縁を定める曲線の曲率よりも大きくなっている。さらに、送入ポート116aの周縁部は、セル115上面の周縁部と接するか、あるいは重なるように形成されている。また、送出ポート116bの周縁部は、セル115上面の周縁部と離れて形成されている。これにより、薬液やエア送入の際に送入ポート116aのポート隅近傍に生じやすい薬液残りやエア残りを低減することができるとともに、薬液や送出の際に送出ポート116bのポート隅で生じる送液速度のばらつきを低減することができ、エア残りなどを低減することができる。   Further, the area of the port corner of the infeed port 116a is narrow, and the curvature of the curve that defines the cell periphery near the port corner is larger than the curvature of the curve that defines the cell periphery near the port corner of the output port 116b. Further, the peripheral edge of the inlet port 116a is formed so as to be in contact with or overlap with the peripheral edge of the upper surface of the cell 115. Further, the peripheral edge of the delivery port 116b is formed away from the peripheral edge of the upper surface of the cell 115. As a result, it is possible to reduce the remaining chemical liquid and air remaining easily in the vicinity of the port corner of the infeed port 116a during the feeding of the chemical liquid and air, and the feed generated at the port corner of the delivery port 116b during the feeding of the chemical liquid and air. Variations in liquid speed can be reduced, and air remaining can be reduced.

次に、前述した塩基配列検出チップ21及びプリント基板22の製造方法について図17の工程断面図に沿って説明する。   Next, the manufacturing method of the base sequence detection chip 21 and the printed circuit board 22 described above will be described with reference to the process cross-sectional view of FIG.

シリコン基板211を洗浄した後、シリコン基板211を加熱し、シリコン基板211表面に熱酸化膜212を形成する。シリコン基板211の代わりにガラス基板を用いてもよい。   After cleaning the silicon substrate 211, the silicon substrate 211 is heated to form a thermal oxide film 212 on the surface of the silicon substrate 211. A glass substrate may be used instead of the silicon substrate 211.

次に、基板全面にTi膜213を例えば50nmの膜厚で、次いでAu膜214を例えば200nmの膜厚でスパッタリングにより形成する。ここで、Au膜214はその結晶面方位が<111>配向になっていることが好ましい。次に、後に電極や配線となる領域を保護するようにフォトレジスト膜210をパターニングし(図17(a))、Au膜214及びTi膜213膜をエッチングする(図17(b))。本実施形態ではAu膜214のエッチングにはKI/I混合溶液を、TiのエッチングにはNHOH/H混合溶液を用いた。Au膜214のエッチングには、希釈した王水を用いる方法や、イオンミリングで除去する方法もある。Ti膜213のエッチングも、同様に、弗酸や、バッファード弗酸を用いてウェットエッチング処理する方法や、例えば、CF/O混合ガスによるプラズマを用いたドライエッチングによる方法も適用可能である。 Next, a Ti film 213 is formed on the entire surface of the substrate by sputtering, for example, with a thickness of 50 nm, and then an Au film 214 is formed, for example, with a thickness of 200 nm. Here, the Au film 214 preferably has a crystal plane orientation of <111> orientation. Next, the photoresist film 210 is patterned so as to protect regions that will later become electrodes and wiring (FIG. 17A), and the Au film 214 and the Ti film 213 are etched (FIG. 17B). In this embodiment, a KI / I 2 mixed solution was used for etching the Au film 214, and a NH 4 OH / H 2 O 2 mixed solution was used for etching Ti. Etching of the Au film 214 includes a method using diluted aqua regia and a method of removing by ion milling. Similarly, the etching of the Ti film 213 can be performed by wet etching using hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid, or by dry etching using plasma with a CF 4 / O 2 mixed gas, for example. is there.

次に、フォトレジスト膜210を酸素アッシングにより除去する(図17(c))。フォトレジスト膜210の除去工程は、溶剤を用いたり、レジストストリッパを用いたり、また、これらと酸素アッシング工程を併用したりして行うことも可能である。   Next, the photoresist film 210 is removed by oxygen ashing (FIG. 17C). The removal process of the photoresist film 210 can be performed by using a solvent, a resist stripper, or a combination of these and an oxygen ashing process.

次に、全面にフォトレジスト膜215を塗布し、電極部及びボンディングパッドを開口するようにパターニングする(図17(d))。その後、クリーンオーブン内で、例えば、200℃において、30分間ハードベイクを行う。ハードベイクの方法は、熱板を用いたり、また、処理条件も適宜変更可能である。ここでは、フォトレジスト膜215を保護膜として選択したが、フォトレジスト以外に、ポリイミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等の有機膜を用いることも可能である。また、SiO、SiOやSiNのような無機膜を保護膜に用いても良い。その場合、電極部を保護するようにフォトレジスト膜215を開口してSiO等を堆積し、リフトオフ法により、電極部以外の領域を保護したり、もしくは、全面にSiN等を形成した後、電極部のみを開口するようにフォトレジスト膜215をパターン形成し、エッチングにより電極上のSiN膜等を除去し、最後にフォトレジスト膜215を剥離することにより形成してもよい。 Next, a photoresist film 215 is applied on the entire surface and patterned so as to open the electrode portion and the bonding pad (FIG. 17D). Then, hard baking is performed in a clean oven at, for example, 200 ° C. for 30 minutes. The hard baking method uses a hot plate, and the processing conditions can be changed as appropriate. Here, the photoresist film 215 is selected as the protective film, but it is also possible to use an organic film such as polyimide or BCB (benzocyclobutene) in addition to the photoresist. Further, an inorganic film such as SiO, SiO 2 or SiN may be used for the protective film. In that case, the photoresist film 215 is opened so as to protect the electrode portion, and SiO or the like is deposited, and a region other than the electrode portion is protected by a lift-off method, or SiN or the like is formed over the entire surface, and then the electrode Alternatively, the photoresist film 215 may be patterned so as to open only the portion, the SiN film or the like on the electrode is removed by etching, and finally the photoresist film 215 is peeled off.

次に、ダイシングを行うことによりチップ化する。最後に、電極部表面を清浄化するため、CF/O混合プラズマによる処理を行う。これにより、塩基配列検出チップ21が得られる。そして、この塩基配列検出チップ21を電気コネクタ22aが実装されたプリント基板22上にマウントする。そして、塩基配列検出チップ21のボンディングパッドとプリント基板22上のリード配線とをワイヤボンディングにより接続する。その後、封止樹脂23を用いてワイヤボンディング部分を保護する。 Next, dicing is performed to form a chip. Finally, in order to clean the surface of the electrode part, a treatment with a CF 4 / O 2 mixed plasma is performed. Thereby, the base sequence detection chip 21 is obtained. Then, the base sequence detection chip 21 is mounted on the printed circuit board 22 on which the electrical connector 22a is mounted. And the bonding pad of the base sequence detection chip 21 and the lead wiring on the printed circuit board 22 are connected by wire bonding. Thereafter, the wire bonding portion is protected using the sealing resin 23.

以上の工程により、塩基配列検出チップ21を実装したプリント基板22を作製することができる。   Through the above steps, the printed circuit board 22 on which the base sequence detection chip 21 is mounted can be manufactured.

作製された塩基配列検出チップ21の上面図を図18に示す。図18に示すように、チップ表面の中央近傍には、電極21aが複数設けられている。この図18における四角形状の電極21aは作用極及び対極として用いられる電極であり、これら作用極及び対極の集合をほぼ4分割するように縦方向と横方向にほぼ垂直に交わる十字型の電極21bが参照極として用いられる電極である。また、これら電極21a,21bが形成される領域は、破線で示されるセル115の底面に重なるようにして用いられる。また、チップ周辺部にはボンディングパッド221が配置される。そして、電極21aの各々と、電極21bは、それぞれボンディングパッド221に配線222で接続される。なお、この図18では示していないが、ボンディングパッド221の形成された周辺部分は前述の封止樹脂23により封止される。   A top view of the prepared base sequence detection chip 21 is shown in FIG. As shown in FIG. 18, a plurality of electrodes 21a are provided near the center of the chip surface. The rectangular electrode 21a in FIG. 18 is an electrode used as a working electrode and a counter electrode, and a cross-shaped electrode 21b that intersects the vertical and horizontal directions almost vertically so as to divide the set of the working electrode and the counter electrode into four substantially. Is an electrode used as a reference electrode. The region where the electrodes 21a and 21b are formed is used so as to overlap the bottom surface of the cell 115 indicated by a broken line. A bonding pad 221 is disposed on the periphery of the chip. Each of the electrodes 21 a and the electrode 21 b is connected to the bonding pad 221 by a wiring 222. Although not shown in FIG. 18, the peripheral portion where the bonding pad 221 is formed is sealed with the sealing resin 23 described above.

次に、送液系13の具体的な構成の一例を図19を用いて説明する。この送液系13は、カセット11の流路114a側に設けられた供給系統と、流路114b側に設けられた排出系統に大別される。   Next, an example of a specific configuration of the liquid feeding system 13 will be described with reference to FIG. The liquid feeding system 13 is roughly divided into a supply system provided on the flow path 114a side of the cassette 11 and a discharge system provided on the flow path 114b side.

配管404の最上流には、エア供給源401が接続されている。このエア供給源401の下流側には、エア以外の薬液などが配管404を介してエア供給源401に逆流するのを防止する逆止弁402が設けられ、さらに下流側には2方電磁弁403(V)が設けられている。これにより配管404からチップカートリッジ11の方へ流れ込むエアの流量が制御される。 An air supply source 401 is connected to the uppermost stream of the pipe 404. A check valve 402 is provided on the downstream side of the air supply source 401 to prevent a chemical solution other than air from flowing back to the air supply source 401 via the pipe 404, and further on the downstream side is a two-way electromagnetic valve. 403 (V a ) is provided. As a result, the flow rate of air flowing from the pipe 404 toward the chip cartridge 11 is controlled.

配管414には、薬液の一つとしてのミリQ水を収容したミリQ水供給源411が接続されている。このミリQ水供給源411の下流側には、ミリQ水以外の薬液やエアなどがミリQ水供給源411に逆流するのを防止する逆止弁412が設けられ、さらに下流側には3方電磁弁413(Vwa)が設けられている。この3方電磁弁413により、配管404と配管415の連通と、配管414と配管415の連通の切替が行われる。すなわち、3方電磁弁413の非通電時には配管404を配管415に連通させ、通電時には配管414を配管415に連通させる。これにより、配管415へのエアとミリQ水の供給切替が行える。 The pipe 414 is connected to a milli-Q water supply source 411 that contains milli-Q water as one of the chemical solutions. A check valve 412 is provided on the downstream side of the milli-Q water supply source 411 to prevent a chemical solution or air other than the milli-Q water from flowing back to the milli-Q water supply source 411. A direction solenoid valve 413 ( Vwa ) is provided. The three-way solenoid valve 413 switches communication between the pipe 404 and the pipe 415 and communication between the pipe 414 and the pipe 415. That is, the pipe 404 communicates with the pipe 415 when the three-way solenoid valve 413 is not energized, and the pipe 414 communicates with the pipe 415 when energized. Thereby, supply of air and milli-Q water to the pipe 415 can be switched.

配管424には、薬液の一つとしてのバッファ(緩衝液)を収容したバッファ供給源421が接続されている。このバッファ供給源421の下流側には、バッファ以外の薬液やエアなどがバッファ供給源421に逆流するのを防止する逆止弁422が設けられ、さらに下流側には3方電磁弁423(Vba)が設けられている。この3方電磁弁423により、配管424と配管425の連通と、配管415と配管425の連通の切替が行われる。すなわち、3方電磁弁423の非通電時には配管415を配管425に連通させ、通電時には配管424を配管425に連通させる。これにより、配管425へのバッファの供給と、エアあるいはミリQ水の供給の切替が行える。 A buffer supply source 421 that contains a buffer (buffer solution) as one of the chemical solutions is connected to the pipe 424. On the downstream side of the buffer supply source 421, a check valve 422 for preventing a chemical solution or air other than the buffer from flowing back to the buffer supply source 421 is provided, and further on the downstream side, a three-way electromagnetic valve 423 (V ba ). The three-way solenoid valve 423 switches communication between the pipe 424 and the pipe 425 and communication between the pipe 415 and the pipe 425. That is, the pipe 415 communicates with the pipe 425 when the three-way solenoid valve 423 is not energized, and the pipe 424 communicates with the pipe 425 when energized. Thereby, the supply of the buffer to the pipe 425 and the supply of air or milli-Q water can be switched.

配管434には、薬液の一つとしての挿入剤を収容した挿入剤供給源431が接続されている。この挿入剤供給源431の下流側には、挿入剤以外の薬液やエアなどが挿入剤供給源431に逆流するのを防止する逆止弁432が設けられ、さらに下流側には3方電磁弁433(Vin)が設けられている。この3方電磁弁433により、配管434と配管435の連通と、配管425と配管435の連通の切替が行われる。すなわち、3方電磁弁433の非通電時には配管425を配管435に連通させ、通電時には配管434を配管435に連通させる。これにより、配管435への挿入剤の供給と、エア、ミリQ水あるいはバッファの供給の切替が行える。 An insertion agent supply source 431 that stores an insertion agent as one of the chemical solutions is connected to the pipe 434. A check valve 432 is provided downstream of the intercalating agent supply source 431 to prevent a chemical solution or air other than the intercalating agent from flowing back to the intercalating agent supply source 431, and further downstream is a three-way electromagnetic valve. 433 (V in ) is provided. The three-way solenoid valve 433 switches communication between the pipe 434 and the pipe 435 and communication between the pipe 425 and the pipe 435. That is, the pipe 425 is communicated with the pipe 435 when the three-way solenoid valve 433 is not energized, and the pipe 434 is communicated with the pipe 435 when energized. Thereby, the supply of the intercalating agent to the pipe 435 and the supply of air, milli-Q water or buffer can be switched.

以上、エアや薬液の供給系統において、2方電磁弁403及び3方電磁弁413,423及び433を制御することにより、配管435を介してチップカートリッジ11に供給されるエアや、ミリQ水、バッファ及び挿入剤などの薬液の供給の切替を行い、また供給されるエアやこれら薬液の流量を制御することができる。   As described above, by controlling the two-way solenoid valve 403 and the three-way solenoid valves 413, 423, and 433 in the air and chemical solution supply system, air supplied to the chip cartridge 11 via the pipe 435, milli-Q water, It is possible to switch the supply of chemical solutions such as buffers and intercalating agents, and to control the air supplied and the flow rate of these chemical solutions.

配管435の上流側は前述した3方電磁弁433が連通し、その下流側は3方電磁弁441(Vcbin)が連通している。3方電磁弁441により、配管435が配管440及びバイパス配管446に分岐させることができる。3方電磁弁441は、非通電時には配管435をバイパス配管446に連通させ、通電時には配管435を配管440に連通させる切替を行う。また、3方電磁弁445は、非通電時にはバイパス配管446を配管450に連通させ、通電時には配管440を配管450に連通させる切替を行う。これら3方電磁弁441及び445により、各種薬液やエアなどの供給をバイパス配管446及び配管440に切替えることができる。 The three-way solenoid valve 433 communicates with the upstream side of the pipe 435, and the three-way solenoid valve 441 (V cbin ) communicates with the downstream side thereof. With the three-way solenoid valve 441, the pipe 435 can be branched into the pipe 440 and the bypass pipe 446. The three-way solenoid valve 441 switches the pipe 435 to the bypass pipe 446 when not energized and switches the pipe 435 to the pipe 440 when energized. The three-way solenoid valve 445 switches the bypass pipe 446 to the pipe 450 when not energized and switches the pipe 440 to the pipe 450 when energized. With these three-way solenoid valves 441 and 445, the supply of various chemicals and air can be switched to the bypass pipe 446 and the pipe 440.

配管440には、3方電磁弁441から見て下流側に向かって順に2方電磁弁442(V1in)、チップカートリッジ11、液センサ443、2方電磁弁444(V1out)、3方電磁弁445(Vcbout)が設けられている。2方電磁弁442側には、チップカートリッジ11の送入系統に相当する流路114aが連通し、2方電磁弁444側には、チップカートリッジ11の送出系統に相当する流路114bが連通している。これにより、チップカートリッジ11の送入系統に配管440を介して薬液やエアなどが供給され、チップカートリッジ11の送出系統からこれら薬液やエアなどを排出することができる。また、2方電磁弁442及び444により、この送液及び吐液の経路における薬液やエアなどの流量を制御することができる。また、液センサ443により、チップカートリッジ11に流れ込み、あるいはチップカートリッジ11から排出される薬液の流量をモニタすることができる。 The piping 440 includes a two-way solenoid valve 442 (V 1in ), a chip cartridge 11, a liquid sensor 443, a two-way solenoid valve 444 (V 1out ), and a three-way solenoid in order from the three-way solenoid valve 441 toward the downstream side. A valve 445 (V cbout ) is provided. A flow path 114a corresponding to the feeding system of the chip cartridge 11 communicates with the two-way electromagnetic valve 442 side, and a flow path 114b corresponding to the delivery system of the chip cartridge 11 communicates with the two-way electromagnetic valve 444 side. ing. Thereby, the chemical solution, air, and the like are supplied to the delivery system of the chip cartridge 11 via the pipe 440, and the chemical solution, air, and the like can be discharged from the delivery system of the chip cartridge 11. In addition, the flow rates of chemicals and air in the liquid supply and discharge paths can be controlled by the two-way electromagnetic valves 442 and 444. Further, the liquid sensor 443 can monitor the flow rate of the chemical liquid that flows into the chip cartridge 11 or is discharged from the chip cartridge 11.

配管450には、3方電磁弁445から見て下流側に向かって順に2方電磁弁451(Vvin)、減圧領域452、2方電磁弁453(Vout)、送液ポンプ454、3方電磁弁455(Vww)が設けられている。2方電磁弁451及び453は、減圧領域452前後の経路における薬液やエアの逆流を防止する。また、送液ポンプ454はチューブポンプからなり、チップカートリッジ11から見て送出側(下流側)の排出系統に設けられている点が特徴である。すなわち、チューブポンプを用いることにより、薬液がチューブ壁以外の機構に接しないため、汚染防止の観点から好ましい。また、チップカートリッジ11への薬液やエアの供給及び排出を吸引動作により行うことにより、チップカートリッジ11内部での薬液とエアの置換が潤滑に行うことができるのみならず、万一の場合として配管に緩みが生じたり、もしくはチップカートリッジ11が配管440から外れたりした場合にも、液漏れが生じない。これにより、装置設置の安全性が向上する。 The piping 450 includes a two-way solenoid valve 451 (V vin ), a pressure reducing region 452, a two-way solenoid valve 453 (V out ), a liquid feed pump 454, and three-way in order from the three-way solenoid valve 445 toward the downstream side. A solenoid valve 455 ( Vww ) is provided. The two-way solenoid valves 451 and 453 prevent the backflow of the chemical solution and air in the path before and after the decompression region 452. Further, the liquid feed pump 454 is a tube pump and is characterized in that it is provided in a discharge system on the delivery side (downstream side) when viewed from the chip cartridge 11. That is, the use of a tube pump is preferable from the viewpoint of preventing contamination because the chemical solution does not contact any mechanism other than the tube wall. Further, by supplying and discharging the chemical liquid and air to and from the chip cartridge 11 by a suction operation, the chemical liquid and the air can be replaced smoothly in the chip cartridge 11, and in the unlikely event, piping is used. No liquid leakage occurs even if the chip cartridge 11 is loosened or the chip cartridge 11 is detached from the pipe 440. Thereby, the safety | security of apparatus installation improves.

もちろん、ポンプをチップカートリッジ11上流側の配管に設け、このポンプによりチップカートリッジ11にエアや薬液を押し出す構成としてもよい。また、ポンプは、チューブポンプに限ることなく、シリンジポンプ、プランジャポンプ、ダイアフラムポンプ、マグネットポンプ等を用いることもできる。   Of course, a pump may be provided in a pipe on the upstream side of the chip cartridge 11, and air or a chemical solution may be pushed out to the chip cartridge 11 by this pump. The pump is not limited to a tube pump, and a syringe pump, a plunger pump, a diaphragm pump, a magnet pump, or the like can also be used.

3方電磁弁455は、非通電時には配管450を配管461に連通させ、通電時には配管450を配管463に連通させるように切替を行う。配管461には廃液タンク462が設けられ、配管463には挿入剤廃液タンク464が設けられている。これにより、挿入剤以外のミリQ水、バッファなどの薬液を3方電磁弁455の切替により廃液タンク462に導き、挿入剤を挿入剤廃液タンク464に導くことができる。これにより、挿入剤を分別回収することが可能となる。   The three-way solenoid valve 455 switches so that the pipe 450 communicates with the pipe 461 when not energized and communicates with the pipe 463 when energized. The pipe 461 is provided with a waste liquid tank 462, and the pipe 463 is provided with an intercalating agent waste liquid tank 464. As a result, chemical liquids such as milli-Q water and buffer other than the intercalating agent can be guided to the waste liquid tank 462 by switching the three-way electromagnetic valve 455, and the intercalating agent can be guided to the intercalating agent waste liquid tank 464. This makes it possible to collect and collect the intercalating agent.

なお、各電磁弁の間は、テフロン(登録商標)チューブ等の配管で接続してもよいが本実施形態では、チップカートリッジ11に対してその上流側と下流側でそれぞれ電磁弁と流路を一体型構造としたマニフォールド構造で構成している。これにより、配管内の容量が少なくなることから、必要な薬液量を大幅に削減できる。また、配管内における薬液流れが安定するため、検出結果の再現性や安定性が向上する。   The solenoid valves may be connected by piping such as a Teflon (registered trademark) tube, but in this embodiment, the solenoid valves and flow paths are respectively connected upstream and downstream of the chip cartridge 11. It consists of a manifold structure that is an integral structure. Thereby, since the capacity | capacitance in piping becomes small, a required chemical | medical solution amount can be reduced significantly. Further, since the chemical liquid flow in the pipe is stabilized, the reproducibility and stability of the detection result is improved.

この図19に示す送液系13を用いた塩基配列検出のための送液工程を図20のフローチャートを用いて説明する。   A liquid feeding process for base sequence detection using the liquid feeding system 13 shown in FIG. 19 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、電極21a上に固定化されたDNAプローブと試料とのハイブリダイゼーション反応をセル115内で実行させる(s21)。このハイブリダイゼーション反応の実行では、例えばチップカートリッジ11の底面、すなわちプリント基板22の底面が45℃程度となるように温度制御機構14を制御し、例えば60分間保持する。   First, a hybridization reaction between the DNA probe immobilized on the electrode 21a and the sample is executed in the cell 115 (s21). In the execution of this hybridization reaction, the temperature control mechanism 14 is controlled so that the bottom surface of the chip cartridge 11, that is, the bottom surface of the printed circuit board 22 is about 45 ° C., for example, and held for 60 minutes.

このハイブリダイゼーション反応と並行して、薬液ラインの立ち上げを行う(s22)。具体的には、3方電磁弁441及び445を制御することによりバイパス配管446側を利用し、3方電磁弁433を通電させることで挿入剤供給源431から挿入剤を例えば10秒程度供給する。3方電磁弁455は通電させ、配管450からの挿入剤は挿入剤廃液タンク464に収容される。次いで、挿入剤とエアを交互に例えば5秒ずつ程度繰り返し配管435からバイパス配管446に導入する。次いで、エアのみを配管435からバイパス配管446に導入する。この段階で廃液タンク462に廃液切替を行う。そして、バッファをバッファ供給源421からバイパス配管446に導入する。その後、ミリQ水とエアを交互に例えば5秒ずつ程度繰り返し配管435からバイパス配管446に導入する。   In parallel with this hybridization reaction, the chemical solution line is set up (s22). Specifically, the bypass pipe 446 is used by controlling the three-way solenoid valves 441 and 445, and the three-way solenoid valve 433 is energized to supply the insert agent from the insert supply source 431 for about 10 seconds, for example. . The three-way solenoid valve 455 is energized, and the intercalating agent from the pipe 450 is accommodated in the intercalating agent waste liquid tank 464. Next, the intercalating agent and air are alternately introduced into the bypass pipe 446 from the pipe 435 repeatedly for about 5 seconds, for example. Next, only air is introduced from the pipe 435 into the bypass pipe 446. At this stage, the waste liquid is switched to the waste liquid tank 462. Then, the buffer is introduced from the buffer supply source 421 into the bypass pipe 446. Thereafter, milli-Q water and air are alternately introduced into the bypass pipe 446 from the pipe 435 repeatedly for about 5 seconds, for example.

この薬液ラインの立ち上げが終了し、ハイブリダイゼーション反応が終了すると、配管内洗浄が行われる(s23)。配管内洗浄は、例えば温度制御機構14によりプリント基板22の温度を25℃程度とした上で、ミリQ水でバイパス配管446をパージした後、エアとミリQ水を交互に例えば5秒ずつ程度繰り返し導入する。次に、チップカートリッジ内洗浄が行われる(s24)。チップカートリッジ内洗浄は、薬液導入経路をバイパス配管446から配管440に切り替え、エアとミリQ水を交互に例えば5秒ずつ程度繰り返し配管440に導入する。そして、液センサ443によりチップカートリッジ11内に水が充填されたことを確認した上で、導入経路をバイパス配管446に切り替える。   When the start-up of the chemical solution line is completed and the hybridization reaction is completed, the pipe is cleaned (s23). For example, after the temperature of the printed circuit board 22 is set to about 25 ° C. by the temperature control mechanism 14 and the bypass pipe 446 is purged with milli-Q water, air and milli-Q water are alternately used for about 5 seconds, for example. Introduce repeatedly. Next, chip cartridge cleaning is performed (s24). In the chip cartridge cleaning, the chemical solution introduction path is switched from the bypass pipe 446 to the pipe 440, and air and milli-Q water are alternately introduced into the pipe 440 alternately for about 5 seconds, for example. Then, after confirming that the chip cartridge 11 is filled with water by the liquid sensor 443, the introduction path is switched to the bypass pipe 446.

次に、配管内バッファパージが行われる(s25)。配管内バッファパージでは、バッファとミリQ水が混合しないようにまずエアをバイパス配管446に導入する。次に、エアとバッファを交互に例えば5秒ずつ程度繰り返しバイパス配管446に導入する。そして、バイパス配管446に設けられた液センサ447によりバイパス配管446がバッファで置換されたことを確認する。   Next, a pipe buffer purge is performed (s25). In the pipe buffer purge, air is first introduced into the bypass pipe 446 so that the buffer and milli-Q water are not mixed. Next, air and a buffer are alternately introduced into the bypass pipe 446 repeatedly for about 5 seconds, for example. Then, the liquid sensor 447 provided in the bypass pipe 446 confirms that the bypass pipe 446 has been replaced with a buffer.

次に、チップカートリッジ内バッファ注入が行われる(s26)。チップカートリッジ内バッファ注入では、まずバイパス配管446から配管440に切り替え、エアとバッファを交互に例えば5秒ずつ程度繰り返しチップカートリッジ11内に導入する。   Next, buffer injection in the chip cartridge is performed (s26). In the buffer injection in the chip cartridge, first, the bypass pipe 446 is switched to the pipe 440, and air and the buffer are alternately introduced into the chip cartridge 11 alternately for about 5 seconds, for example.

次に、チップカートリッジ11へのバッファ充填が行われる(s27)。バッファ充填では、液センサ443でチップカートリッジ11内の状態を監視しながらバッファをチップカートリッジ11に導入し、例えば60℃で30分間放置することにより、不要な試料の洗浄を行う(s28)。不要な試料の洗浄工程後、配管440からバイパス配管446に切り替え、ミリQ水を導入することにより配管内洗浄が行われる(s29)。この配管内洗浄では、さらにエアとミリQ水が交互に例えば5秒程度ずつ繰り返し導入される。   Next, buffer filling of the chip cartridge 11 is performed (s27). In the buffer filling, the buffer is introduced into the chip cartridge 11 while monitoring the state in the chip cartridge 11 with the liquid sensor 443, and the sample is left to stand at 60 ° C. for 30 minutes, for example, to wash unnecessary samples (s28). After the unnecessary sample cleaning step, the piping 440 is switched to the bypass piping 446, and milli-Q water is introduced to clean the inside of the piping (s29). In this in-pipe cleaning, air and milli-Q water are repeatedly introduced alternately, for example, every 5 seconds.

次に、チップカートリッジ内洗浄が行われる(s30)。チップカートリッジ内洗浄では、バイパス配管446からチップカートリッジ11に切り替えられ、エアと水が交互に例えば5秒程度ずつ繰り返し導入される。その後、液センサ443によりチップカートリッジ11内にミリQ水が充填されたことを確認した上でバイパス配管446に切り替えられる。   Next, the inside of the chip cartridge is cleaned (s30). In the cleaning in the chip cartridge, the bypass pipe 446 is switched to the chip cartridge 11, and air and water are repeatedly introduced alternately for about 5 seconds, for example. Thereafter, the liquid sensor 443 is switched to the bypass pipe 446 after confirming that the chip cartridge 11 is filled with milli-Q water.

次に、測定が開始される。測定では、まず配管内挿入剤パージが行われる(s31)。この配管内挿入剤パージでは、バイパス配管446にエアを導入しながら廃液を挿入剤廃液タンク464に切り替える。次に、エアと挿入剤を交互に例えば5秒程度ずつ繰り返しバイパス配管446に供給した後、バイパス配管446が挿入剤で置換されたかを液センサ447を用いて検出する。   Next, the measurement is started. In the measurement, first, an in-pipe insertion agent purge is performed (s31). In this in-pipe intercalating agent purge, the waste liquid is switched to the intercalating agent waste liquid tank 464 while introducing air into the bypass pipe 446. Next, air and an intercalating agent are alternately and repeatedly supplied to the bypass pipe 446 for about 5 seconds, for example, and then the liquid sensor 447 detects whether the bypass pipe 446 has been replaced with the intercalating agent.

次に、チップカートリッジ11内挿入剤注入が行われる(s32)。この工程では、先ずバイパス配管446からチップカートリッジ11側に切り替えられた後、エアと挿入剤が交互に例えば5秒ずつ程度繰り返し導入される。   Next, the insertion agent is injected into the chip cartridge 11 (s32). In this step, first, after switching from the bypass pipe 446 to the chip cartridge 11 side, the air and the intercalating agent are repeatedly introduced alternately for about 5 seconds, for example.

次に、液センサ443での監視の下、チップカートリッジ11への挿入剤充填が行われる(s33)。その後測定が行われる(s34)。   Next, under the monitoring by the liquid sensor 443, the insertion agent is filled into the chip cartridge 11 (s33). Thereafter, measurement is performed (s34).

測定が終了すると、バイパス配管446にミリQ水を導入し、次いでエアとミリQ水を交互に例えば5秒程度ずつ導入した後エアで置換して配管内洗浄が行われる(s35)。   When the measurement is completed, milli-Q water is introduced into the bypass pipe 446, and then air and milli-Q water are alternately introduced, for example, for about 5 seconds each, and then replaced with air to clean the inside of the pipe (s35).

最後に、バイパス配管446からチップカートリッジ11に置換してエアとミリQ水を交互に例えば5秒程度ずつ導入し、チップカートリッジ11内をさらにエアで置換してチップカートリッジ内洗浄が行われ(s36)、一連の送液工程が終了する。   Finally, the chip cartridge 11 is replaced from the bypass pipe 446, and air and milli-Q water are alternately introduced, for example, for about 5 seconds each, and the inside of the chip cartridge 11 is further replaced with air to clean the inside of the chip cartridge (s36). ), A series of liquid feeding steps is completed.

このように、図19の送液系13を用いた図20に示した工程によれば、薬液の置換を効率的に行うため、薬液/エア/薬液/エアというように、配管内をエアと薬液が交互に流れるシーケンスを作って送液することができる。このような送液方法とすることにより、薬液交換において、古い薬液と新しい薬液の混合を最小限にすることが可能である。その結果、液交換の遷移状態が減り、最終的な電気化学特性の再現性を向上することができる。更に、薬液交換の効率化による、送液時間の短縮・薬液量の削減を実現することが出来る。また、このような薬液/エアシーケンス送液により、反応セル115内の薬液濃度を常に一定に保つことが出来るので、電流特性の面内均一性が向上、即ち検出の信頼性が向上する。   As described above, according to the process shown in FIG. 20 using the liquid feeding system 13 of FIG. 19, in order to efficiently replace the chemical solution, the inside of the pipe is air and chemical solution / air / chemical solution / air. It is possible to send a liquid by creating a sequence in which chemicals flow alternately. By using such a liquid feeding method, it is possible to minimize the mixing of the old chemical liquid and the new chemical liquid in the chemical liquid exchange. As a result, the liquid exchange transition state is reduced, and the reproducibility of the final electrochemical characteristics can be improved. Furthermore, shortening of the liquid feeding time and reduction of the amount of the chemical solution can be realized by improving the efficiency of the chemical solution exchange. In addition, since the chemical solution / air sequence liquid feeding can keep the chemical solution concentration in the reaction cell 115 constant, the in-plane uniformity of the current characteristics is improved, that is, the detection reliability is improved.

また、セル115内への薬液充填の方法として、気泡が混入してしまう場合の対処として、チップカートリッジ出口バルブとしての2方電磁弁444を閉じた状態で、チップカートリッジ下流側の配管440内を減圧状態にして(ポンプ454を動作させた状態で、2方電磁弁451を制御することにより、減圧領域452を減圧してから2方電磁弁453を制御して、減圧領域452の減圧状態を保つ)から、2方電磁弁444を開けることにより、チップカートリッジ反応セル115内に薬液を導入することができる。   Further, as a method of filling the chemical solution into the cell 115, as a countermeasure when bubbles are mixed, the inside of the pipe 440 on the downstream side of the chip cartridge is closed with the two-way electromagnetic valve 444 as the chip cartridge outlet valve closed. A reduced pressure state (with the pump 454 operating, the two-way solenoid valve 451 is controlled to reduce the pressure reduction region 452 and then the two-way solenoid valve 453 is controlled to change the pressure reduction state of the pressure reduction region 452. Therefore, the chemical solution can be introduced into the chip cartridge reaction cell 115 by opening the two-way electromagnetic valve 444.

なお、この図20に示した送液のタイミングはほんの一例にすぎず、測定の目的、対象、条件などに応じて種々変更することができる。   Note that the liquid feeding timing shown in FIG. 20 is merely an example, and various changes can be made according to the purpose, object, and conditions of measurement.

図21は、測定系12の具体的な構成を示す図である。この図21に示す測定系12は、対極502の入力に対して参照極503の電圧を負帰還させることにより、セル115内の電極や溶液などの各種条件の変動によらずに溶液中に所望の電圧を印加する3電極方式のポテンシオ・スタット12aである。   FIG. 21 is a diagram showing a specific configuration of the measurement system 12. In the measurement system 12 shown in FIG. 21, the voltage of the reference electrode 503 is negatively fed back with respect to the input of the counter electrode 502, so that a desired condition can be obtained in the solution regardless of changes in various conditions such as the electrode in the cell 115 and the solution. This is a three-electrode type potentiostat 12a that applies a voltage of 2.

より具体的には、ポテンシオ・スタット12aは、作用極501に対する参照極503の電圧をある所定の特性に設定されるように対極502の電圧を変化させ、挿入剤の酸化電流を電気化学的に測定する。   More specifically, the potentiostat 12a changes the voltage of the counter electrode 502 so that the voltage of the reference electrode 503 with respect to the working electrode 501 is set to a predetermined characteristic, and electrochemically changes the oxidation current of the intercalating agent. taking measurement.

作用極501は、標的塩基配列とは相補的な標的相補塩基配列を有するDNAプローブが固定化される電極であり、セル115内の反応電流を検出する電極である。対極502は、作用極501との間に所定の電圧を印加してセル115内に電流を供給する電極である。参照極503は、参照極503と作用極501との間の電圧を所定の電圧特性に制御すべく、その電極電圧を対極502に負帰還させる電極であり、これにより対極502による電圧が制御され、セル115内の各種検出条件に左右されない精度の高い酸化電流検出が行える。   The working electrode 501 is an electrode to which a DNA probe having a target complementary base sequence complementary to the target base sequence is immobilized, and is an electrode for detecting a reaction current in the cell 115. The counter electrode 502 is an electrode that supplies a current into the cell 115 by applying a predetermined voltage to the working electrode 501. The reference electrode 503 is an electrode that negatively feeds back the electrode voltage to the counter electrode 502 in order to control the voltage between the reference electrode 503 and the working electrode 501 to a predetermined voltage characteristic, whereby the voltage by the counter electrode 502 is controlled. Thus, highly accurate oxidation current detection can be performed regardless of various detection conditions in the cell 115.

電極間を流れる電流を検出するための電圧パターンを発生させる電圧パターン発生回路510が配線512bを介して参照極503の参照電圧制御用の反転増幅器512(OP)の反転入力端子に接続されている。 A voltage pattern generation circuit 510 that generates a voltage pattern for detecting a current flowing between the electrodes is connected to the inverting input terminal of the inverting amplifier 512 (OP c ) for controlling the reference voltage of the reference electrode 503 via the wiring 512b. Yes.

電圧パターン発生回路510は、制御機構15から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して電圧パターンを発生させる回路であり、DA変換器を備える。   The voltage pattern generation circuit 510 is a circuit that generates a voltage pattern by converting a digital signal input from the control mechanism 15 into an analog signal, and includes a DA converter.

配線512bには抵抗Rが接続されている。反転増幅器512の非反転入力端子は接地され、出力端子には配線502aが接続されている。反転増幅器512の反転入力端子側の配線512bと出力端子側の配線502aは配線512aで接続されている。この配線512aには、フィードバック抵抗Rff及びスイッチSWからなる保護回路500が設けられている。 A resistor R s is connected to the wiring 512b. The non-inverting input terminal of the inverting amplifier 512 is grounded, and the wiring 502a is connected to the output terminal. The wiring 512b on the inverting input terminal side of the inverting amplifier 512 and the wiring 502a on the output terminal side are connected by the wiring 512a. The wiring 512a, the protection circuit 500 is provided comprising a feedback resistor R ff and a switch SW f.

配線502aは端子Cに接続されている。端子Cは、塩基配列検出チップ21上の対極502に接続されている。対極502が複数設けられている場合には、各々に対して並列に端子Cが接続される。これにより、1つの電圧パターンにより複数の対極502に同時に電圧を印加することができる。   The wiring 502a is connected to the terminal C. The terminal C is connected to the counter electrode 502 on the base sequence detection chip 21. When a plurality of counter electrodes 502 are provided, the terminal C is connected in parallel to each. Thereby, a voltage can be simultaneously applied to the plurality of counter electrodes 502 by one voltage pattern.

配線502aには、端子Cへの電圧印加のオンオフ制御を行うスイッチSWが設けられている。 The wiring 502a, the switch SW 0 performing on-off control of voltage applied to the terminal C is provided.

反転増幅器512に設けられた保護回路500により、対極502に過剰な電圧がかからないような構成となっている。従って、測定時に過剰な電圧が印加され、溶液が電気分解されてしまうことにより、所望の挿入剤の酸化電流検出に影響を及ぼすことが無く、安定した測定が可能となる。   The protection circuit 500 provided in the inverting amplifier 512 is configured such that an excessive voltage is not applied to the counter electrode 502. Therefore, an excessive voltage is applied at the time of measurement, and the solution is electrolyzed, so that stable measurement is possible without affecting the detection of the oxidation current of the desired intercalating agent.

端子Rは配線503aにより電圧フォロア増幅器513(OP)の非反転入力端子に接続されている。電圧フォロア増幅器の反転入力端子は、その出力端子に接続された配線513bと配線513aにより短絡している。配線513bには抵抗Rが設けられており、配線512bの抵抗と、配線512aと配線512bの交点との間に接続されている。これにより、電圧パターン発生回路510により生成される電圧パターンに、参照極503の電圧をフィードバックさせた電圧を反転増幅器512に入力させ、そのような電圧を反転増幅した出力に基づき対極502の電圧を制御する。 The terminal R is connected to the non-inverting input terminal of the voltage follower amplifier 513 (OP r ) by the wiring 503a. The inverting input terminal of the voltage follower amplifier is short-circuited by the wiring 513b and the wiring 513a connected to the output terminal. The wiring 513b is provided with a resistor Rf, and is connected between the resistance of the wiring 512b and the intersection of the wiring 512a and the wiring 512b. Accordingly, a voltage obtained by feeding back the voltage of the reference electrode 503 to the voltage pattern generated by the voltage pattern generation circuit 510 is input to the inverting amplifier 512, and the voltage of the counter electrode 502 is changed based on an output obtained by inverting and amplifying such a voltage. Control.

端子Wは配線501aによりトランス・インピーダンス増幅器511(OP)の反転入力端子に接続されている。トランス・インピーダンス増幅器511の非反転入力端子は接地され、その出力端子に接続された配線511bと配線501aとは配線511aにより接続されている。配線511aには抵抗Rが設けられている。このトランス・インピーダンス増幅器511の出力側の端子Oの電圧をV、電流をIとすると、V=I・Rとなる。この端子Oから得られる電気化学信号は制御機構15に出力される。作用極501は複数あるため、端子W及び端子Oは作用極501のそれぞれに対応して複数設けられる。複数の端子Oからの出力は後述する信号切替部により切り替えられ、AD変換されることにより各作用極501からの電気化学信号をデジタル値としてほぼ同時に取得することができる。なお、端子W及び端子Oの間のトランス・インピーダンス増幅器511などの回路は、複数の作用極501で共有してもよい。この場合、配線501aに複数の端子Wからの配線を切り替えるための信号切替部を備えればよい。 The terminal W is connected to the inverting input terminal of the trans-impedance amplifier 511 (OP w ) by the wiring 501a. The non-inverting input terminal of the trans-impedance amplifier 511 is grounded, and the wiring 511b and the wiring 501a connected to the output terminal are connected by the wiring 511a. Resistance R w is provided in the wiring 511a. When the voltage at the terminal O on the output side of the trans-impedance amplifier 511 is V w and the current is I w , V w = I w · R w . The electrochemical signal obtained from the terminal O is output to the control mechanism 15. Since there are a plurality of working electrodes 501, a plurality of terminals W and terminals O are provided corresponding to each of the working electrodes 501. Outputs from the plurality of terminals O are switched by a signal switching unit, which will be described later, and are subjected to AD conversion, whereby the electrochemical signals from the working electrodes 501 can be acquired almost simultaneously as digital values. A circuit such as the trans-impedance amplifier 511 between the terminal W and the terminal O may be shared by the plurality of working electrodes 501. In this case, a signal switching unit for switching wiring from the plurality of terminals W may be provided in the wiring 501a.

この図21のポテンシオ・スタット12aを用いた測定系12の効果を従来のポテンシオ・スタットを用いた場合と比較して説明する。従来のポテンシオ・スタットを図22に示す。図22に示すように、従来のポテンシオ・スタット12a’の構成は、図21の示すポテンシオ・スタット12aとほぼ共通する。異なるのは、反転増幅器512に保護回路500が設けられていない点である。電圧パターン発生回路510の出力端子Iにおける電圧をVrefin、端子Cにおける電圧をV、端子Rの電圧をVrefoutとする。参照極503の負帰還により、Vrefout=R/R・Vrefinが成立する。 The effect of the measurement system 12 using the potentiostat 12a of FIG. 21 will be described in comparison with the case where a conventional potentiostat is used. A conventional potentiostat is shown in FIG. As shown in FIG. 22, the configuration of the conventional potentiostat 12a ′ is almost the same as that of the potentiostat 12a shown in FIG. The difference is that the inverting amplifier 512 is not provided with the protection circuit 500. Voltage V refin at the output terminal I of the voltage pattern generation circuit 510, the voltage at terminal C V c, a voltage of the terminal R and V REFOUT. The negative feedback of the reference electrode 503, V refout = R f / R s · V refin is established.

この場合、電圧Vrefin、スイッチSWやSWのスイッチ切替状態、電圧Vc及び電圧Vrefoutの電圧特性やスイッチ切替状態の一例をポテンシオ・スタット12aについて示したのが図23、ポテンシオ・スタット12a’について示したのが図24である。 In this case, an example of the voltage V refin , the switch switching state of the switches SW 0 and SW f , the voltage characteristics of the voltage Vc and the voltage V refout and the switch switching state is shown for the potentiostat 12a in FIG. 23, the potentiostat 12a. FIG. 24 shows “′”.

図23で、(a)は電圧Vrefinの電圧波形、(b)はスイッチSWのスイッチ切替状態、(c)はスイッチSWのスイッチ切替状態、(d)は電圧Vの電圧波形、(e)は電圧Vrefoutの電圧波形である。 23, (a) is a voltage waveform of the voltage V refin , (b) is a switch switching state of the switch SW 0 , (c) is a switch switching state of the switch SW f , (d) is a voltage waveform of the voltage V c , (E) is a voltage waveform of the voltage Vrefout .

図24で、(a)は電圧Vrefinの電圧波形、(b)はスイッチSWのスイッチ切替状態、(c)は電圧Vの電圧波形、(d)は電圧Vrefoutの電圧波形である。 24A is a voltage waveform of the voltage V refin , FIG. 24B is a switch switching state of the switch SW 0 , FIG. 24C is a voltage waveform of the voltage V c , and FIG. 24D is a voltage waveform of the voltage V refout. .

従来のポテンシオ・スタット12a’における測定手法を図24を用いて説明する。   A measurement method in the conventional potentiostat 12a 'will be described with reference to FIG.

例えば図24(a)に示すように、時間tからtまで一定の電圧を与え、その後時間tに電圧0となるように線形的に電圧を減少させるような電圧パターンを電圧パターン発生回路510で発生させる。そして、例えば図24(b)に示すように、時間tから所定の時間経過した時間tにおいて、スイッチSWを閉じて対極502に電圧を付与する場合を想定する。この場合、測定の開始時、すなわちスイッチSWを閉じるまではスイッチSWが開いた状態となっている。 For example, as shown in FIG. 24A, a voltage pattern is generated such that a constant voltage is applied from time t 1 to time t 3 and then the voltage is linearly decreased so as to become voltage 0 at time t 4. Generated by circuit 510. Then, for example, as shown in FIG. 24B, it is assumed that the switch SW 0 is closed and a voltage is applied to the counter electrode 502 at a time t 2 when a predetermined time has elapsed from the time t 1 . In this case, at the start of the measurement, that is until you close the switch SW 0 is in a state where the switch SW 0 is opened.

反転増幅器512の利得は非常に大きいため、スイッチSWがONされフィードバックループが構成される前に、反転増幅器512の反転入力端子に多少の電圧が印加されていれば、反転増幅器512の出力は飽和状態となる。一方、電圧Vrefinが0Vでも、反転増幅器512の入力オフセット電圧のために飽和状態となる。この場合、入力オフセット電圧の反対の極性に飽和する。 Since the gain of the inverting amplifier 512 is very large, if some voltage is applied to the inverting input terminal of the inverting amplifier 512 before the switch SW 0 is turned on and the feedback loop is formed, the output of the inverting amplifier 512 is It becomes saturated. On the other hand, even if the voltage V refin is 0 V, the input offset voltage of the inverting amplifier 512 is saturated. In this case, it saturates to the opposite polarity of the input offset voltage.

このように、反転増幅器512の出力電圧は反転増幅器512の電源電圧の近傍まで飽和状態となっている。従って、スイッチSWが閉状態になったとき、対極502に過剰な電圧が印加される。この過剰な電圧は、図24(c)の斜線で示した部分に相当する。この過剰電圧により、セル115内の溶液に電気分解などの意図しない電気化学反応が生じる。その結果、本来意図すべき電気化学反応の測定に悪影響を及ぼす。 As described above, the output voltage of the inverting amplifier 512 is saturated up to the vicinity of the power supply voltage of the inverting amplifier 512. Therefore, when the switch SW 0 is closed, an excessive voltage is applied to the counter electrode 502. This excessive voltage corresponds to the hatched portion in FIG. This excessive voltage causes an unintended electrochemical reaction such as electrolysis in the solution in the cell 115. As a result, it adversely affects the measurement of the intended electrochemical reaction.

この従来のポテンシオ・スタット12a’の不都合を解消すべく、本実施形態のポテンシオ・スタット12aでは、保護回路500を用いる。本実施形態のポテンシオ・スタット12aの場合、測定を開始する前、すなわち時間tよりも前の初期状態では、電圧Vrefinを0V、スイッチSWを閉状態、かつスイッチSWを開状態とする。まず、時間tでスイッチSWを閉状態にする。この状態では、スイッチSWは閉状態であり、保護回路500は機能している。反転増幅器512は常に負帰還をかけた状態で用いられるので、対極502には過剰な電圧が印加されない。 In order to eliminate the disadvantages of the conventional potentiostat 12a ', the protection circuit 500 is used in the potentiostat 12a of the present embodiment. For potentiostat 12a of this embodiment, before starting the measurement, i.e. in the initial state before the time t a, the voltage V refin 0V, the switch SW f closed, and an open state the switch SW 0 To do. First, the switch SW 0 in the closed state at time t a. In this state, the switch SW f is closed and the protection circuit 500 is functioning. Since the inverting amplifier 512 is always used with negative feedback, an excessive voltage is not applied to the counter electrode 502.

この時間tから所定の時間後の時間tで、スイッチSWを開状態とし、保護回路500を解除させる。その後、時間tから電圧パターン発生回路510で発生させた電圧Vrefinを印加する。この電圧Vrefinにより、所望の電圧が参照極503に設定されるので、その応答は一次遅れの特性を持ち、対極502には過剰に電圧がかかることは無い。 At a time t b after a predetermined time from the time ta, the switch SW f is opened and the protection circuit 500 is released. Thereafter, the voltage V refin generated by the voltage pattern generation circuit 510 from time t 1 is applied. Since the desired voltage is set to the reference electrode 503 by the voltage V refin , the response has a first-order lag characteristic, and the counter electrode 502 is not excessively charged .

図25はポテンシオ・スタット12aと12a’における対極502に印加される電流/電圧特性曲線を示す図である。図25に示すように、従来のポテンシオ・スタット12a’の場合、電流及び電圧ともに大きくマイナスになる特性を持つのに対して、本実施形態のポテンシオ・スタット12aの場合、電圧がマイナスになっても電流が一定値におさまる。電圧がマイナスの値になると、セル115の溶液中の意図しない電気分解が進行してしまう。これにより、例えば電極に気泡が発生したり、電極の組成が変わってしまうなどの弊害があった。これに対して本実施形態の例のように保護回路500を設けることにより、意図しない電圧が対極502に印加されるのを防止することができるため、意図しない電気分解がセル115内の薬液中で生じるのを回避することができる。従って、所望の挿入剤の酸化電流検出に影響を及ぼすことがなく、安定した測定が可能である。   FIG. 25 is a diagram showing a current / voltage characteristic curve applied to the counter electrode 502 in the potentiostats 12a and 12a '. As shown in FIG. 25, in the case of the conventional potentiostat 12a ', both the current and the voltage have a negative characteristic, whereas in the case of the potentiostat 12a of the present embodiment, the voltage becomes negative. However, the current falls to a constant value. When the voltage becomes a negative value, unintended electrolysis in the solution of the cell 115 proceeds. As a result, for example, bubbles are generated in the electrode or the composition of the electrode is changed. On the other hand, by providing the protection circuit 500 as in the example of this embodiment, it is possible to prevent an unintended voltage from being applied to the counter electrode 502. Can be avoided. Accordingly, stable measurement is possible without affecting the detection of the oxidation current of the desired intercalating agent.

図21に示す測定系12としてのポテンシオ・スタット12aの変形例を図26〜図29に示す。図26及び図27は測定系12として3電極方式のポテンシオ・スタットが用いられる例を、図28及び図29は測定系12として4電極方式のポテンシオ・スタットが用いられる例を示す。   Modification examples of the potentiostat 12a as the measurement system 12 shown in FIG. 21 are shown in FIGS. FIGS. 26 and 27 show examples in which a three-electrode type potentiostat is used as the measurement system 12, and FIGS. 28 and 29 show examples in which a four-electrode type potentiostat is used as the measurement system 12.

図26に示すポテンシオ・スタット12bは、図21に示すポテンシオ・スタット12aと基本的な構成は共通する。同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。ポテンシオ・スタット12bは、配線512aを含めて保護回路500が設けられていない点がポテンシオ・スタット12aと異なる。この保護回路500の代わりに、配線502aに抵抗Rが設けられている。このように、対極502側の反転増幅器512の出力に直列に抵抗Rを接続することにより、電気二重層容量により対極にかかる電圧は一次遅れとなる。これにより、セル115中の薬液に対する影響を少なくすることができる。 The potentiostat 12b shown in FIG. 26 has the same basic configuration as the potentiostat 12a shown in FIG. The same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The potentiostat 12b is different from the potentiostat 12a in that the protection circuit 500 including the wiring 512a is not provided. Instead of the protection circuit 500, the resistor R c are provided on the wiring 502a. Thus, by connecting the resistor R c in series with the output of the counter electrode 502 side of the inverting amplifier 512, the voltage applied to the counter electrode by an electric double layer capacitor becomes a first-order lag. Thereby, the influence with respect to the chemical | medical solution in the cell 115 can be decreased.

図27に示すポテンシオ・スタット12cは、ポテンシオ・スタット12aや12bとは構成が若干異なる。このポテンシオ・スタット12cでは、電流検出抵抗Rを対極502側に設け、その検出電流を高入力インピーダンス差動アンプ520で電圧に変換する。以下、その構成をより詳細に説明する。 The potentiostat 12c shown in FIG. 27 is slightly different in configuration from the potentiostats 12a and 12b. In the potentiostat 12c, it provided a current detection resistor R c to the counter electrode 502 side, and converts the voltage detection current at high input impedance differential amplifier 520. Hereinafter, the configuration will be described in more detail.

図27に示すように、電極間を流れる電流を検出するための電圧パターンを発生させる電圧パターン発生回路510が配線512bを介して反転増幅器512(OP)の反転入力端子に接続されている。この配線512bには抵抗Rが接続されている。反転増幅器512の非反転入力端子は接地され、出力端子には配線512fが接続されている。反転増幅器512の出力端子と反転入力端子は保護回路500で接続されている。 As shown in FIG. 27, a voltage pattern generation circuit 510 that generates a voltage pattern for detecting a current flowing between the electrodes is connected to the inverting input terminal of the inverting amplifier 512 (OP c ) via a wiring 512b. Resistor R s is connected to the wiring 512b. The non-inverting input terminal of the inverting amplifier 512 is grounded, and the wiring 512f is connected to the output terminal. The output terminal and the inverting input terminal of the inverting amplifier 512 are connected by the protection circuit 500.

配線512fは端末Cへの電圧印加のオンオフ制御を行うスイッチSWが設けられている。また、配線512fには、交点512cで2つの配線521a及び521bに分岐している。配線521aは、高入力インピーダンス差動アンプ520のうちの増幅器522の非反転入力端子に接続されている。 Wiring 512f switch SW 0 is provided to perform on-off control of voltage applied to the terminal C. Further, the wiring 512f branches into two wirings 521a and 521b at an intersection 512c. The wiring 521a is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 522 of the high input impedance differential amplifier 520.

配線521bには、電流検出抵抗Rが設けられている。さらにこの配線521bは交点521dで配線502aと配線521eに分岐している。配線502aは端子Cに接続され、配線521eは高入力インピーダンス差動アンプ520における増幅器523の非反転入力端子に接続されている。 The wiring 521b is a current detection resistor R c are provided. Further, the wiring 521b branches to a wiring 502a and a wiring 521e at an intersection 521d. The wiring 502 a is connected to the terminal C, and the wiring 521 e is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 523 in the high input impedance differential amplifier 520.

参照極503側の端子Rから反転増幅器512の反転入力端子に電圧をフィードバックさせるための電圧フォロア増幅器513、配線513a及び513b、抵抗Rの構成は図21と共通する。 The configuration of the voltage follower amplifier 513, the wirings 513a and 513b, and the resistor Rf for feeding back the voltage from the terminal R on the reference electrode 503 side to the inverting input terminal of the inverting amplifier 512 is the same as that in FIG.

作用極501側の端子Wは、配線501aにより接地される。   The terminal W on the working electrode 501 side is grounded by the wiring 501a.

高入力インピーダンス差動アンプ520は、電流検出抵抗Rを経ない配線521aからの出力と、電流検出抵抗Rを経た配線521eの出力の差動電圧を増幅して端子Oに出力する。増幅器522及び523の各々の反転入力端子は抵抗Rを有する配線522aで接続される。増幅器522の反転入力端子と出力端子は抵抗Rを有する配線522bにより接続される。増幅器523の反転入力端子と出力端子は抵抗Rを有する配線523aにより接続される。増幅器522の出力は抵抗Rを介して増幅器524の反転入力端子に接続される。増幅器523の出力は抵抗Rを介して増幅器524の非反転入力端子に接続される。増幅器524の非反転入力端子は、抵抗Rを介して接地される。増幅器524の反転入力端子と出力端子は抵抗Rを有する配線522dにより接続される。増幅器524の出力端子は配線524bにより端子Oに接続される。 High input impedance differential amplifier 520 outputs an output from the wiring 521a not through the current detection resistor R c, amplifies the differential voltage of the output wiring 521e passing through the current detection resistor R c to the terminal O. Each of the inverting input terminal of the amplifier 522 and 523 are connected by wire 522a having a resistance R 1. Inverting input terminal and the output terminal of the amplifier 522 is connected by a wiring 522b having a resistance R 2. Inverting input terminal and the output terminal of the amplifier 523 is connected by a wire 523a having a resistance R 3. The output of amplifier 522 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 524 via the resistor R 4. The output of amplifier 523 is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 524 through the resistor R 5. The non-inverting input terminal of the amplifier 524 is grounded via a resistor R 6. Inverting input terminal and the output terminal of the amplifier 524 is connected by a wiring 522d having a resistance R 7. The output terminal of the amplifier 524 is connected to the terminal O by a wiring 524b.

このポテンシオ・スタット12cの場合、作用極501ではなく対極502側から酸化電流を検出する。   In the case of this potentiostat 12c, the oxidation current is detected not from the working electrode 501 but from the counter electrode 502 side.

このように、図27に示すようなポテンシオ・スタット12cを用いても、ポテンシオ・スタット12aと同様の効果を得ることができる。   Thus, even when the potentiostat 12c as shown in FIG. 27 is used, the same effect as the potentiostat 12a can be obtained.

図28に示す4電極方式のポテンシオ・スタット12dの対極502側及び作用極501側の構成は図21のポテンシオ・スタット12aの構成と共通する。ポテンシオ・スタット12dの場合、2つの参照極5031及び5032からの電圧を高入力インピーダンス差動アンプ520を用いて差動増幅し、その出力電圧を対極502側の反転増幅器512にフィードバックさせる。このように、2つの参照極間の電位差を検出し、その値が所定の電圧特性となるように対極502からの供給電流を制御する。   The configuration of the counter electrode 502 side and the working electrode 501 side of the four-electrode type potentiostat 12d shown in FIG. 28 is the same as the configuration of the potentiostat 12a of FIG. In the case of the potentiostat 12d, the voltages from the two reference electrodes 5031 and 5032 are differentially amplified using the high input impedance differential amplifier 520, and the output voltage is fed back to the inverting amplifier 512 on the counter electrode 502 side. In this way, the potential difference between the two reference electrodes is detected, and the supply current from the counter electrode 502 is controlled so that the value has a predetermined voltage characteristic.

図28に示すように、参照極5031側の端子Rは、増幅器523の非反転入力端子に接続されている。参照極5032側の端子Rは増幅器522の非反転入力端子に接続されている。高入力インピーダンス差動アンプ520は、これら増幅器522及び523の各々の非反転入力端子の2つの電圧を差動増幅して出力する。その出力側には抵抗Rを介して配線512bに接続されている。 As shown in FIG. 28, the terminal R 1 on the reference electrode 5031 side is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 523. A terminal R 2 on the reference electrode 5032 side is connected to a non-inverting input terminal of the amplifier 522. The high input impedance differential amplifier 520 differentially amplifies and outputs two voltages at the non-inverting input terminals of each of the amplifiers 522 and 523. The output side is connected to the wiring 512b via a resistor Rf .

このように、図28に示すポテンシオ・スタット12dを用いても、ポテンシオ・スタット12aと同様の効果を得ることができる。   Thus, even if the potentiostat 12d shown in FIG. 28 is used, the same effect as the potentiostat 12a can be obtained.

図29に示す4電極方式のポテンシオ・スタット12eは、図27に示すポテンシオ・スタット12cと基本的な構成は共通する。ポテンシオ・スタット12cと異なるのは、ポテンシオ・スタット12eは参照極取り出し電圧を2つにした点、その2つの電圧を差動増幅し、対極502側にフィードバックさせる点である。対極502側及び作用極501側の構成はポテンシオ・スタット12cと共通するので詳細な説明は省略する。なお、520’は前述した高入力インピーダンス差動アンプ520と同じ構成の高入力インピーダンス差動アンプである。   The four-electrode potentiostat 12e shown in FIG. 29 has the same basic configuration as the potentiostat 12c shown in FIG. What is different from the potentiostat 12c is that the potentiostat 12e has two reference electrode extraction voltages, and the two voltages are differentially amplified and fed back to the counter electrode 502 side. Since the configuration of the counter electrode 502 side and the working electrode 501 side is the same as that of the potentiostat 12c, detailed description thereof is omitted. Reference numeral 520 'denotes a high input impedance differential amplifier having the same configuration as that of the high input impedance differential amplifier 520 described above.

図29に示すように、ポテンシオ・スタット12eは、2つの参照極5031側の端子Rと、参照極5032側の端子Rの出力をそれぞれ増幅器523の非反転入力端子及び増幅器522の非反転入力端子に接続する。前述の通り、高入力インピーダンス差動アンプ520はこれら2つの入力を差動増幅して出力する。その出力側には抵抗Rが接続され、この抵抗Rを介して配線512bに接続される。これにより、高入力インピーダンス差動アンプ520の出力が反転増幅器512の反転入力側にフィードバックされる。 As shown in FIG. 29, potentiostat 12e includes two reference electrode 5031 side terminal R 1 of the non-inverting non-inverting input terminal and the amplifier 522 of the output each reference electrode 5032 side terminal R 2 amplifier 523 Connect to the input terminal. As described above, the high input impedance differential amplifier 520 differentially amplifies these two inputs and outputs them. A resistor Rf is connected to the output side, and the resistor Rf is connected to the wiring 512b via the resistor Rf . As a result, the output of the high input impedance differential amplifier 520 is fed back to the inverting input side of the inverting amplifier 512.

図30は制御機構15及びコンピュータ16の他の構成要素との関連性を示す概念図である。図30に示すように、コンピュータ16は、メインプロセッサ16aとインタフェース16bから構成される。このインタフェース16bを介してローカルバス17を通じて複数の制御機構15との間でデータの送受信を行うことができる。制御機構は測定制御機構本体15aと、この測定制御機構本体15aにより取り扱われるデータを格納するデータメモリ15bから構成される。制御機構15は、測定ユニット10の各々に対して1つずつ設けられている。このように、複数接続された測定ユニット10を1つのメインプロセッサ16aに接続することにより、メインプロセッサ16aの負荷を軽減することができる。   FIG. 30 is a conceptual diagram showing the relevance of the control mechanism 15 and other components of the computer 16. As shown in FIG. 30, the computer 16 includes a main processor 16a and an interface 16b. Data can be transmitted / received to / from the plurality of control mechanisms 15 through the local bus 17 via the interface 16b. The control mechanism includes a measurement control mechanism main body 15a and a data memory 15b for storing data handled by the measurement control mechanism main body 15a. One control mechanism 15 is provided for each measurement unit 10. In this way, by connecting a plurality of connected measurement units 10 to one main processor 16a, the load on the main processor 16a can be reduced.

図31は制御機構15の詳細な構成の一例を示す図である。図31に示すように、測定制御機構本体15aは、ローカルバス17に接続された初期値レジスタ151、刻み値レジスタ152、終了値レジスタ153、インターバルレジスタ154及び動作設定レジスタ155を有する。   FIG. 31 is a diagram illustrating an example of a detailed configuration of the control mechanism 15. As shown in FIG. 31, the measurement control mechanism main body 15 a includes an initial value register 151, a step value register 152, an end value register 153, an interval register 154, and an operation setting register 155 connected to the local bus 17.

初期値レジスタ151、刻み値レジスタ152、終了値レジスタ153、インターバルレジスタ154及び動作設定レジスタ155は、それぞれメインプロセッサ16aにより設定可能な初期値、刻み値、終了値、測定時間間隔、動作モードを格納する。これら初期値、刻み値、終了値、測定時間間隔、動作モードが設定されるとデータ測定動作が開始される。   The initial value register 151, the step value register 152, the end value register 153, the interval register 154, and the operation setting register 155 store the initial value, step value, end value, measurement time interval, and operation mode that can be set by the main processor 16a, respectively. To do. When these initial value, step value, end value, measurement time interval, and operation mode are set, the data measurement operation is started.

初期値、刻み値及び終了値は、電圧パターン発生回路510で発生させる電圧パターンの電圧値に相当する値を示しており、初期値から終了値まで刻み値毎にデジタル値として電圧パターンが設定される。例えば、時間tから時間tまで所定の波形の電圧パターンを生成する場合、時間tにおける電圧値は初期値に相当し、その時間tから測定時間間隔Δt毎に刻み値だけ電圧値が変動していき、このような電圧値が終了値まで刻み続けられる。 The initial value, the step value, and the end value indicate values corresponding to the voltage value of the voltage pattern generated by the voltage pattern generation circuit 510, and the voltage pattern is set as a digital value for each step value from the initial value to the end value. The For example, when a voltage pattern having a predetermined waveform is generated from time t 1 to time t 5, the voltage value at time t 1 corresponds to the initial value, and the voltage value is incremented from the time t 1 at every measurement time interval Δt. Fluctuates, and such a voltage value continues to be ticked to the end value.

セレクタ158は、初期値レジスタの出力値と加算機156の出力値のうち、測定開始時のみ初期値を選択して出力し、次データからは加算器156の加算結果を選択して出力する。このセレクタ158の出力値がタイミング発生器161からの出力信号に同期して測定系12の電圧パターン発生回路510に出力される。電圧パターン発生回路510は、セレクタ158からの出力値に相当する電圧値の電圧を発生させる。これにより、前述した図23(a)に示す電圧波形の電圧パターンを発生させることができる。   The selector 158 selects and outputs the initial value only at the start of measurement out of the output value of the initial value register and the output value of the adder 156, and selects and outputs the addition result of the adder 156 from the next data. The output value of the selector 158 is output to the voltage pattern generation circuit 510 of the measurement system 12 in synchronization with the output signal from the timing generator 161. The voltage pattern generation circuit 510 generates a voltage having a voltage value corresponding to the output value from the selector 158. Thereby, the voltage pattern of the voltage waveform shown in FIG. 23A can be generated.

加算レジスタ157は、セレクタ158の出力値をタイミング発生器161の出力信号に同期して一時格納する。   The addition register 157 temporarily stores the output value of the selector 158 in synchronization with the output signal of the timing generator 161.

加算器156は、初期値レジスタ151の初期値に刻み値レジスタ152の刻み値を加算してセレクタ158及び比較器159に出力する。加算レジスタ157に格納されている値は測定系12に出力される電圧値に相当するため、加算器156はその測定系12への出力電圧値に刻み値を加算した電圧値に相当する値を出力する。比較器159は、加算器156の加算結果と終了値レジスタ153からの終了値を比較し、加算結果が終了値を超えた場合にカウンタ160にカウントの終了を示す信号を出力する。   The adder 156 adds the step value of the step value register 152 to the initial value of the initial value register 151 and outputs the result to the selector 158 and the comparator 159. Since the value stored in the addition register 157 corresponds to the voltage value output to the measurement system 12, the adder 156 outputs a value corresponding to the voltage value obtained by adding the step value to the output voltage value to the measurement system 12. Output. The comparator 159 compares the addition result of the adder 156 with the end value from the end value register 153, and outputs a signal indicating the end of counting to the counter 160 when the addition result exceeds the end value.

カウンタ160は、インターバルレジスタ154からの測定時間間隔で定められた時間期間だけ動作設定レジスタ155からの動作設定モードに基づき、比較器159からカウントの終了を信号が入力されるまでクロックをカウントし続ける。動作設定モードには、例えば作用極の同時測定個数に応じて単独測定モード、4極設定モード、8極設定モードなどが設定可能である。例えば単独測定モードが設定されている場合、カウンタ160は測定時間間隔で定められた時間期間だけカウントをし、カウント値をタイミング発生器161に出力する。4極設定モードが設定されている場合、測定時間間隔を4分割した時間期間ごとにカウントして、カウント値をタイミング発生器161に出力する。このように、複数極設定モードが設定されている場合には、測定時間間隔をその極数分だけ分割した時間期間ごとにカウントする。   The counter 160 continues to count the clock until the end of the count is input from the comparator 159 based on the operation setting mode from the operation setting register 155 for the time period determined by the measurement time interval from the interval register 154. . In the operation setting mode, for example, a single measurement mode, a 4-pole setting mode, an 8-pole setting mode, etc. can be set according to the number of working electrodes simultaneously measured. For example, when the single measurement mode is set, the counter 160 counts for a time period determined by the measurement time interval and outputs the count value to the timing generator 161. When the four-pole setting mode is set, the measurement time interval is counted every four time periods and the count value is output to the timing generator 161. Thus, when the multi-pole setting mode is set, the measurement time interval is counted for each time period divided by the number of poles.

タイミング発生器161は、クロックをカウントしながらカウンタ160からのカウント値の出力タイミングに同期してアドレス信号及び書込信号をデータメモリ15bに出力する。また、タイミング発生器161は、動作設定レジスタ155からの動作設定モードに応じて信号検出部162の信号切替部163を切り替える。   The timing generator 161 outputs an address signal and a write signal to the data memory 15b in synchronization with the output timing of the count value from the counter 160 while counting the clock. Further, the timing generator 161 switches the signal switching unit 163 of the signal detection unit 162 according to the operation setting mode from the operation setting register 155.

信号切替部163には、測定系12の複数の作用極501の端子Oの各々に接続されている。複数の作用極501で同時に端子Oから挿入剤による電気化学信号が検出できるが、この信号切替部163により、複数の作用極501からの電気化学信号を選択的に検出することができる。   The signal switching unit 163 is connected to each of the terminals O of the plurality of working electrodes 501 of the measurement system 12. Although the electrochemical signals from the intercalating agent can be detected simultaneously from the terminal O by the plurality of working electrodes 501, the electrochemical signals from the plurality of working electrodes 501 can be selectively detected by the signal switching unit 163.

信号検出部162は、タイミング発生器161により制御された信号切替部163で切り替えられた作用極501からの電気化学信号をAD変換してデータバス164を介してデータメモリ15bに出力する。これにより、データメモリ15bには、タイミング発生器161からの書込信号が入力されるごとにその書込信号ごとに与えられたアドレス位置にデータバス164からのデータを順次書き込むことができる。   The signal detection unit 162 AD converts the electrochemical signal from the working electrode 501 switched by the signal switching unit 163 controlled by the timing generator 161 and outputs the AD signal to the data memory 15 b via the data bus 164. As a result, every time a write signal from the timing generator 161 is input, data from the data bus 164 can be sequentially written into the data memory 15b at an address position given for each write signal.

例えば単極設定モードの場合、測定時間間隔が10msecであれば、タイミング発生器161から書込信号及び1つのアドレスが10msecに1度データメモリ15bに出力されるとともに、信号検出部162からデータバス15bを介して電気化学信号のデジタル変換値が1つデータメモリ15bに出力される。   For example, in the unipolar setting mode, if the measurement time interval is 10 msec, the write signal and one address are output from the timing generator 161 to the data memory 15b once every 10 msec, and the signal detector 162 outputs a data bus. One digital conversion value of the electrochemical signal is output to the data memory 15b via 15b.

4極設定モードの場合、測定時間間隔が10msecであれば、タイミング発生器161から書込信号および4つのアドレスが10msecに4度データメモリ15bに出力されるとともに、信号検出部162からデータバス15bを介して電気化学信号のデジタル変換値が4つシーケンシャルにデータメモリ15bに出力される。これにより、測定時間間隔ごとにほぼ同時に検出された電気化学信号をデータとして格納できる。   In the case of the 4-pole setting mode, if the measurement time interval is 10 msec, the write signal and four addresses are output from the timing generator 161 to the data memory 15b four times at 10 msec, and the signal detector 162 outputs the data bus 15b. Then, four digital conversion values of the electrochemical signal are sequentially output to the data memory 15b. Thereby, the electrochemical signal detected almost simultaneously at every measurement time interval can be stored as data.

なお、測定の精度を向上させるため、複数極設定モードの場合に、測定時間間隔を等間隔に分割したタイミングに同期させずに、複数の作用極501からの信号検出のタイミングを短縮することもできる。例えば、信号切替部163の切替信号を測定時間間隔の中のわずかな時間に複数生成することにより、測定時間間隔に左右されない測定精度を保持することができる。例えば測定時間間隔が10msecであれば、最初の9msecまでは切替信号を生成せず、9msecから10msecまでの1msecに4つの切替信号を生成して信号切替部163に出力するようにタイミング発生器161をプログラムしておく。これにより、4つの作用極501からの電気化学信号を1msec内に検出することができる。従って、測定時間間隔を長く設定してもそれによる測定時間間隔のばらつきが生じず、高い精度を保持できる。   In order to improve the measurement accuracy, in the multi-pole setting mode, the timing of signal detection from the plurality of working electrodes 501 may be shortened without synchronizing with the timing obtained by dividing the measurement time interval into equal intervals. it can. For example, by generating a plurality of switching signals of the signal switching unit 163 in a short time within the measurement time interval, it is possible to maintain measurement accuracy that is not affected by the measurement time interval. For example, if the measurement time interval is 10 msec, the timing generator 161 does not generate a switching signal until the first 9 msec, but generates four switching signals in 1 msec from 9 msec to 10 msec and outputs them to the signal switching unit 163. Program. Thereby, the electrochemical signals from the four working electrodes 501 can be detected within 1 msec. Therefore, even if the measurement time interval is set to be long, the measurement time interval does not vary, and high accuracy can be maintained.

データメモリ15bに格納された測定データはコンピュータ16のメインプロセッサ16aにより読み出され、各種信号解析に用いられる。   The measurement data stored in the data memory 15b is read by the main processor 16a of the computer 16 and used for various signal analysis.

このように、測定された複数の電気化学信号をタイミング発生器161により測定時間間隔よりも短時間で切り替えて選択的に検出することで、作用極501の各々の信号をほぼ同時に測定することができる。   In this way, the signals of the working electrode 501 can be measured almost simultaneously by selectively detecting the plurality of measured electrochemical signals by switching the timing generator 161 in a shorter time than the measurement time interval. it can.

次に、測定データに基づきコンピュータ16により信号解析を行う測定データ解析手法の一例を説明する。ここでは、ターゲットDNAのSNP位置の塩基がG型(ホモ型)か、T型(ホモ型)か、あるいはGT型(ヘテロ型)かを判定する型判定の解析手法を図32のフローチャートを用いて説明する。なお、図1や図30などでは特に示していないが、コンピュータ16のメインプロセッサ16aは、型判定フィルタリング、型判定処理、判定結果出力などを行うための複数の指令からなる解析プログラムを実行することにより、型判定フィルタリング、型判定処理、判定結果出力を実行する。また、前述した制御機構15の制御は、別途制御プログラムが設けられている。これら解析プログラムや制御プログラムは、コンピュータ16に設けられた記録媒体読取装置が記録媒体に格納された解析プログラムを読み取ることにより実行されてもよいし、コンピュータ16に設けられた磁気ディスクなどの記憶装置から読み出されて実行されてもよい。   Next, an example of a measurement data analysis method for performing signal analysis by the computer 16 based on the measurement data will be described. Here, a type determination analysis method for determining whether the base at the SNP position of the target DNA is G type (homo type), T type (homo type), or GT type (hetero type) is shown in the flowchart of FIG. I will explain. Although not particularly shown in FIGS. 1 and 30, the main processor 16a of the computer 16 executes an analysis program including a plurality of commands for performing type determination filtering, type determination processing, determination result output, and the like. Thus, type determination filtering, type determination processing, and determination result output are executed. A control program is separately provided for the control of the control mechanism 15 described above. These analysis programs and control programs may be executed by a recording medium reading device provided in the computer 16 reading the analysis program stored in the recording medium, or a storage device such as a magnetic disk provided in the computer 16. May be read and executed.

この測定データ解析を行う前提として、まず、検出の目的とされる標的塩基配列をSNP位置の塩基をA,G,C,Tとして4種類用意し、その標的塩基配列と相補的な塩基配列を有する標的相補DNAプローブを各種類について複数ずつ各作用極501に固定化させる。また、これら4種類の標的相補DNAプローブとは異なる塩基配列を有するDNAプローブ(以下、ネガティブコントロールと称する)を別の作用極501に複数固定化させる(s61)。なお、作用極501に固定化されるDNAプローブの種類は原則1つである。   As a premise for performing the measurement data analysis, first, four types of target base sequences to be detected are prepared as bases at SNP positions as A, G, C, and T, and base sequences complementary to the target base sequences are prepared. A plurality of target complementary DNA probes are immobilized on each working electrode 501 for each type. In addition, a plurality of DNA probes having base sequences different from those of these four types of target complementary DNA probes (hereinafter referred to as negative controls) are immobilized on another working electrode 501 (s61). In principle, the number of DNA probes immobilized on the working electrode 501 is one.

次に、上述した標的相補DNAプローブが固定化された塩基配列検出チップに検体DNAプローブを含む試料を注入してハイブリダイゼーション反応などの電気化学反応を生じさせ(s62)、バッファによる洗浄、挿入剤の導入を経て測定系12を用いて代表電流値を算出する(s63)。   Next, a sample containing the sample DNA probe is injected into the base sequence detection chip on which the target complementary DNA probe is immobilized to cause an electrochemical reaction such as a hybridization reaction (s62). After that, the representative current value is calculated using the measurement system 12 (s63).

代表電流値とは、各DNAプローブのハイブリダイゼーション反応の発生を定量的に把握するために有効な数値を指し、一例としては、検出される信号の電流値の最大値(ピーク電流値)などが該当する。ピーク電流値の算出は、各作用極501上に固定化されたDNAプローブにハイブリダイゼーションした2本鎖DNAに結合した挿入剤からの酸化電流信号を測定し、その電流値のピークを得ることで導出される。ピーク電流値の検出には、挿入剤からの酸化電流信号以外のバックグラウンド電流を差し引くことにより行うのが望ましい。   The representative current value is a numerical value effective for quantitatively grasping the occurrence of the hybridization reaction of each DNA probe. As an example, the maximum value (peak current value) of the detected signal current value, etc. Applicable. The peak current value is calculated by measuring the oxidation current signal from the intercalating agent bound to the double-stranded DNA hybridized to the DNA probe immobilized on each working electrode 501, and obtaining the peak of the current value. Derived. It is desirable to detect the peak current value by subtracting the background current other than the oxidation current signal from the intercalating agent.

もちろん、信号処理の精度や目的に応じていかなる値を代表電流値と定めてもよいが、例えば酸化電流信号の積分値などが該当する。もちろん、電流値に限らず、電圧値、これら電流や電圧に対して数値解析処理を行った値などを代表値と定めることもできる。   Of course, any value may be determined as the representative current value according to the accuracy and purpose of the signal processing, but for example, an integrated value of the oxidation current signal is applicable. Of course, not only the current value but also a voltage value, a value obtained by performing a numerical analysis process on the current or voltage, and the like can be determined as the representative value.

SNP位置の塩基をA,G,C,T型とした標的DNAに関する測定データ、すなわち代表電流値をそれぞれX、X、X、Xと定義し、ネガティブコントロールのDNAプローブの代表電流値をXと定義する。また、代表電流値は、各種別に応じて複数得られるので、それぞれを互いに識別すべく、1番目のXをXa1、2番目のXaをXa2、…というように定義する。 Measurement data relating to the target DNA in which the base at the SNP position is A, G, C, T type, that is, representative current values are defined as X a , X g , X c , and X t , respectively. Define the value as Xn . Since a plurality of representative current values are obtained according to various types, the first X a is defined as X a1 , the second X a is defined as X a2 ,...

また、SNP位置の塩基をA,G,C,T型としたターゲットDNAの得られる代表電流値の個数をn、n、n、n個、ネガティブコントロールについて得られる代表電流値の個数をn個と定義する。 Moreover, the base of SNP positions A, G, C, the number of n a representative current value obtained of the target DNA was a T-type, n g, n c, n t pieces, the representative current value obtained for the negative control the number is defined as n n number.

次に、得られた代表電流値X、X、X、X、Xのうち、明らかに異常なデータを除去すべく、型判定フィルタリング処理を実行する(s64)。 Next, a type determination filtering process is executed to remove apparently abnormal data from the obtained representative current values X a , X g , X c , X t , and X n (s64).

この型判定フィルタリング処理のフローチャートを図33に示す。この図33の型判定フィルタリング処理は、X、X、X、X、Xについてそれぞれ別個に行われる。例えばXを例にとると、Xについて得られたn個の代表電流値のうち、明らかに異常なデータと思われる代表電流値をこの型判定フィルタリングで排除する。X、X、X、Xについても同様に行われる。 FIG. 33 shows a flowchart of this type determination filtering process. The type determination filtering process of FIG. 33 is performed separately for X a , X g , X c , X t , and X n . For example, taking X a as an example, among the n a number of representative current value obtained for X a, eliminates the representative current value appears clearly abnormal data in this type determination filtering. X g, X c, X t , is similarly performed for X n.

なお、この図33の説明では、データ種別に応じて同様の処理が行われるため、Xのフィルタリングを例に説明する。 In the description of FIG. 33, since the same process in accordance with the data type is performed, illustrating the filtering of X a as an example.

具体的には、図33に示すように、まず測定グループまず測定グループの全測定データの設定、すなわちデータセットの設定を行う(s81)。例えばXであれば、Xa1、Xa2、…、Xanaをデータセットとして設定する。 Specifically, as shown in FIG. 33, first, all measurement data of the measurement group is set, that is, the data set is set (s81). For example, in the case of X a, X a1, X a2 , ..., to set the X ana as a data set.

次に、これら測定データXa1、Xa2、…、XanaについてのCV値(以下、CV)を算出する(s82)。このCVは、測定データXa1、Xa2、…、Xanaの標準偏差を平均値で除算することにより得られる。そして、得られた値CVが10%、すなわち0.1以上か否かを判定する(s83)。 Next, a CV value (hereinafter, CV 0 ) is calculated for these measurement data X a1 , X a2 ,..., X ana (s82). This CV 0 is obtained by dividing the standard deviation of the measurement data X a1 , X a2 ,..., X ana by the average value. Then, it is determined whether or not the obtained value CV 0 is 10%, that is, 0.1 or more (s83).

10%以上であれば、測定データのうち最小値を除いたna−1個のデータセットのCV値(以下、CV)を算出する(s84)。10%未満であれば、明らかに異常なデータは無いと判定し、後述する型判定に進む。 If it is 10% or more, the CV value (hereinafter referred to as CV 1 ) of na-1 data set excluding the minimum value of the measurement data is calculated (s84). If it is less than 10%, it is determined that there is clearly no abnormal data, and the process proceeds to type determination described later.

CVを算出した後、CV≧2×CVか否かを判定する(s85)。この不等式が成立すれば、(s86)に進み、さらに測定データのうち最小値を除いたna−2個のデータセットを新たにデータセットと定義し、(s82)に戻り、異常データのフィルタリングを繰り返し行う。 After calculating CV 1 , it is determined whether CV 0 ≧ 2 × CV 1 (s85). If this inequality holds, the process proceeds to (s86), and na-2 data sets excluding the minimum value of the measurement data are newly defined as data sets, and the process returns to (s82) to filter abnormal data. Repeat.

不等式が成立しなければ、最小値側ではなく最大値側に異常なデータがあると判定し、測定データのうち最大値を除いたna−2個のデータセットのCV値(以下、CV)を算出する(s87)。そして、CV≧2×CVが成立するか否かを判定する(s88)。成立すれば、さらに測定データのうち最大値を除いたna−3個のデータセットを新たにデータセットと定義し、(s82)に戻り、異常データのフィルタリングを繰り返し行う。成立しなければ、明らかに異常なデータは無いと判定し、後述する型判定に進む。 If the inequality does not hold, it is determined that there is abnormal data on the maximum value side instead of the minimum value side, and the CV values (hereinafter referred to as CV 2 ) of na-2 data sets excluding the maximum value among the measurement data. Is calculated (s87). Then, it is determined whether CV 0 ≧ 2 × CV 2 is satisfied (s88). If it is established, na-3 data sets excluding the maximum value from the measurement data are newly defined as data sets, and the process returns to (s82), and abnormal data filtering is repeated. If not established, it is determined that there is no apparently abnormal data, and the process proceeds to type determination described later.

以上に示した型判定フィルタリングをX、X、X、Xについても行う。 The type determination filtering described above is also performed for X g , X c , X t , and X n .

次に、得られた型判定フィルタリング結果を用いて型判定処理を実行する(s65)。この型判定処理の一例を図34のフローチャートを用いて説明する。なお、図34の例では、ターゲットDNAのSNP位置の塩基がG型か、T型か、あるいはGT型かを判定する型判定の場合を示している。また、この型判定処理は、大別して最大グループ判定アルゴリズム、2標本t検定アルゴリズムからなる。   Next, a type determination process is executed using the obtained type determination filtering result (s65). An example of this type determination process will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the example of FIG. 34 shows a case of type determination for determining whether the base at the SNP position of the target DNA is G type, T type, or GT type. This type determination process is roughly divided into a maximum group determination algorithm and a two-sample t-test algorithm.

図34に示すように、まず各グループ毎の代表電流値の平均値を抽出する(s91)。グループとは、X、X、X、X、Xなど、標的塩基配列が異なるものは別グループ、標的塩基配列が一致するものは同一グループとする。(s64)で型判定フィルタリングにより明らかに異常なデータが排除された測定データが抽出される。もちろん、(s64)の型判定フィルタリング以外のフィルタリングにより以上データを排除した測定データを抽出してもよいし、何らフィルタリングを行わない測定データを抽出してもよい。なお、代表電流値の平均値ではなく、これら統計値から統計処理して得られた別の統計処理値を求めてもよい。 As shown in FIG. 34, first, an average value of representative current values for each group is extracted (s91). The groups are different groups such as X a , X g , X c , X t , X n, etc. with different target base sequences, and those with the same target base sequence are the same group. In (s64), measurement data from which abnormal data is clearly excluded by type determination filtering is extracted. Of course, measurement data from which data has been excluded by filtering other than the type determination filtering in (s64) may be extracted, or measurement data that is not filtered at all may be extracted. Instead of the average value of the representative current values, another statistical processing value obtained by statistical processing from these statistical values may be obtained.

標的DNAのSNP位置の塩基がA,G,C,Tの場合をそれぞれグループA〜T、ネガティブコントロールをグループNとして説明する。また、得られた平均値をX、X、X、X、Xそれぞれのグループについて、M、M、M、M、Mとする。 The case where the base at the SNP position of the target DNA is A, G, C, T will be described as groups A to T, respectively, and the negative control will be described as group N. Further, the average value obtained X a, X g, X c , X t, the X n in each group, and M a, M g, M c , M t, M n.

次に、得られた平均値M、M、M、M、Mについて、最大はグループGの平均値Mか否かを判定する(s92)。最大であれば(s93)へ、最大でなければ(s97)に進む。 Next, regarding the obtained average values M a , M g , M c , M t , and M n , it is determined whether or not the maximum is the average value M g of the group G (s92). If it is the maximum, the process proceeds to (s93), and if not, the process proceeds to (s97).

(s97)では、平均値M、M、M、M、Mについて、最大はグループTの平均値Mか否かを判定する。最大であれば(s98)へ、最大でなければグループG、Tともに最大でないこととなり、判定不能として再検査が行われる。 In (s97), for the average values M a , M g , M c , M t , and M n , it is determined whether or not the maximum is the average value M t of the group T. If it is the maximum, the process proceeds to (s98), and if it is not the maximum, neither the group G nor T is the maximum, and the reexamination is performed because the determination is impossible.

(s93)では、グループGの測定データXg1、Xg2、…と、グループNの測定データXn1、Xn2、…との間に差があるか否かを判定する。差があるか否かは、例えば2標本t検定が用いられる。具体的には、2標本T検定で求めた確率Pと有意水準αとの代表関係を比較し、
H0:P≧αならば、有意差無し(帰無仮説)
H1:P<αならば、有意差あり(対立仮説)
と判定する。有意水準αは、コンピュータ16を用いてユーザが設定できる。この(s93)の例では、グループGの測定データとグループNの測定データの値に差があるかというH1の設問を提起し、この設問に対し、これら2つのグループの間に差が無いと仮定するH0という仮説を設定する。そして、グループGの測定データの平均値MとグループNの測定データの平均値Mに2つのグループの差が要約されているとして、確率を求める。確率の算出は、グループGの統計値Xg1、Xg2、…とグループNの統計値Xn1,Xn2、…に基づき統計定数t、自由度φを算出し、t分布の確率密度変数の積分値から確率Pを求める。
In (s93), it is determined whether or not there is a difference between the measurement data X g1 , X g2 ,... Of the group G and the measurement data X n1 , X n2,. For example, a two-sample t-test is used to determine whether there is a difference. Specifically, the representative relationship between the probability P obtained by the two-sample T-test and the significance level α is compared,
H0: No significant difference if P ≧ α (null hypothesis)
If H1: P <α, there is a significant difference (alternative hypothesis)
Is determined. The user can set the significance level α using the computer 16. In the example of (s93), the question H1 is asked whether there is a difference between the measurement data of the group G and the measurement data of the group N. If there is no difference between these two groups, The hypothesis of H0 to be assumed is set. Then, the probability is obtained assuming that the difference between the two groups is summarized in the average value M g of the measurement data of group G and the average value M n of the measurement data of group N. The probability is calculated by calculating the statistical constant t and the degree of freedom φ based on the statistical values X g1 , X g2 ,... Of the group G and the statistical values X n1 , X n2,. The probability P is obtained from the integral value.

得られた確率Pについて、P≧αなら、H0を棄却できず、判定を保留する。すなわち、差が無いと判定する。P<αならH0を棄却し仮説H1を採用し、差があると判定する。   For the obtained probability P, if P ≧ α, H0 cannot be rejected and the determination is suspended. That is, it is determined that there is no difference. If P <α, H0 is rejected, hypothesis H1 is adopted, and it is determined that there is a difference.

このようにして判定結果が「差がある」と判定された場合には(s94)に進み、「差が無い」と判定された場合には判定不能として再検査される。   When it is determined that the determination result is “difference” in this way, the process proceeds to (s94), and when it is determined that there is no difference, re-examination is performed as determination is impossible.

(s94)では、グループGとグループAについて(s93)と同様の2標本t検定を用いて2つのグループに差があるか否かを判定する。差があれば(s95)に進み、差が無ければ判定不能として再検査される。   In (s94), it is determined whether there is a difference between the two groups using the two-sample t-test similar to (s93) for group G and group A. If there is a difference, the process proceeds to (s95).

(s95)では、グループGとグループCについて(s93)と同様の2標本t検定を用いて2つのグループに差があるか否かを判定する。差があれば(s96)に進み、差が無ければ判定不能として再検査される。   In (s95), it is determined whether there is a difference between the two groups using the two-sample t-test similar to (s93) for group G and group C. If there is a difference, the process proceeds to (s96).

(s96)では、グループGとグループTについて(s93)と同様の2標本t検定を用いて2つのグループに差があるか否かを判定する。差があればグループG型と決定する。グループG型が平均値最大、かつ他の測定グループと差があるためである。差が無ければグループGT型と決定する。グループG型が平均値最大であるが、グループG型とグループT型に測定結果に差が無いからである。   In (s96), it is determined whether or not there is a difference between the two groups using the two-sample t-test similar to (s93) for group G and group T. If there is a difference, the group G type is determined. This is because the group G type has a maximum average value and is different from other measurement groups. If there is no difference, the group GT type is determined. This is because the group G type has the maximum average value, but there is no difference in measurement results between the group G type and the group T type.

(s98)では、グループTとグループNについて(s93)と同様の2標本t検定を用いて2つのグループに差があるか否かを判定する。差があれば(s99)に進み、差が無ければ判定不能として再検査される。   In (s98), it is determined whether there is a difference between the two groups using the two-sample t-test similar to (s93) for group T and group N. If there is a difference, the process proceeds to (s99).

(s99)では、グループTとグループAについて(s93)と同様の2標本t検定を用いて2つのグループに差があるか否かを判定する。差があれば(s100)に進み、差が無ければ判定不能として再検査される。   In (s99), it is determined whether there is a difference between the two groups using the two-sample t-test similar to (s93) for group T and group A. If there is a difference, the process proceeds to (s100).

(s100)では、グループTとグループCについて(s93)と同様の2標本t検定を用いて2つのグループに差があるか否かを判定する。差があれば(s101)に進み、差が無ければ判定不能として再検査される。   In (s100), it is determined whether there is a difference between the two groups using the two-sample t-test similar to (s93) for group T and group C. If there is a difference, the process proceeds to (s101), and if there is no difference, the determination is impossible and the inspection is performed again.

(s101)では、グループTとグループGについて(s93)と同様の2標本t検定を用いて2つのグループに差があるか否かを判定する。差があればグループT型と決定する。グループT型が平均値最大、かつ他の測定グループと差があるためである。差が無ければグループGT型と決定する。グループT型が平均値最大であるが、グループT型とグループG型に測定結果に差が無いからである。   In (s101), it is determined whether there is a difference between the two groups using the two-sample t-test similar to (s93) for group T and group G. If there is a difference, the group T type is determined. This is because the group T type has a maximum average value and is different from other measurement groups. If there is no difference, the group GT type is determined. This is because the group T type has the maximum average value, but there is no difference in measurement results between the group T type and the group G type.

以上の判定結果はコンピュータ16に設けられた図示しない表示装置に表示される(s66)。このような型判定アルゴリズムを用いることにより、ヘテロ型の判定をすることが可能となる。   The above determination results are displayed on a display device (not shown) provided in the computer 16 (s66). By using such a type determination algorithm, it is possible to determine a hetero type.

なお、図32〜図34では、G型、T型あるいはGT型のいずれに該当するかを判定する手法を示したが、A型,G型,C型,T型のうちのいずれか2つの型、あるいはそれらのヘテロの判定に適用できることはもちろんである。また、必ずしもA型,G型,C型,T型のグループの4種類について測定データを取得する必要は無く、SNPの考えられ得る2つの塩基に関する2グループのみについて取得するのみでもよいし、その2グループにネガティブコントロールの1グループを加えてもよい。   In FIGS. 32 to 34, a method of determining which of G type, T type, and GT type is shown, but any two of A type, G type, C type, and T type are shown. Of course, it can be applied to the determination of types or their heterogeneity. In addition, it is not always necessary to acquire measurement data for four types of groups of A type, G type, C type, and T type, and it may only be acquired for two groups related to two possible bases of the SNP. One group of negative controls may be added to two groups.

前述した塩基配列検出装置を用いた塩基配列の自動解析手法について図35のシーケンス図を用いて説明する。   An automatic base sequence analysis method using the base sequence detection apparatus described above will be described with reference to the sequence diagram of FIG.

図35に示すように、まずコンピュータ16を用いて自動解析のための自動解析条件パラメータの設定を行い、設定された自動解析条件パラメータに基づく自動解析の実行をコンピュータ16にユーザが指示する(s301)。自動解析条件パラメータは、制御機構15を制御するための制御パラメータである。制御機構15で用いられる制御パラメータは、測定系12を制御するための測定系制御パラメータ、送液系13を制御するための送液系制御パラメータ、温度制御機構14を制御するための温度制御機構制御パラメータからなる。   As shown in FIG. 35, first, automatic analysis condition parameters for automatic analysis are set using the computer 16, and the user instructs the computer 16 to execute automatic analysis based on the set automatic analysis condition parameters (s301). ). The automatic analysis condition parameter is a control parameter for controlling the control mechanism 15. The control parameters used in the control mechanism 15 are a measurement system control parameter for controlling the measurement system 12, a liquid feed system control parameter for controlling the liquid feed system 13, and a temperature control mechanism for controlling the temperature control mechanism 14. Consists of control parameters.

測定系制御パラメータは、前述した図31に示す初期値レジスタ151、刻み値レジスタ152、終了値レジスタ153、インターバルレジスタ154及び動作設定レジスタ155に格納される入力設定パラメータであり、初期値、刻み値、終了値、測定時間間隔、動作モードからなる。   The measurement system control parameters are input setting parameters stored in the initial value register 151, the step value register 152, the end value register 153, the interval register 154, and the operation setting register 155 shown in FIG. , End value, measurement time interval, and operation mode.

送液系制御パラメータは、図19に示す電磁弁403,413,423,433,441,442,444,445,451,453,463を制御する電磁弁制御パラメータ、液センサ443,447を制御するセンサ制御パラメータ、ポンプ454を制御するポンプ制御パラメータを有する。これら電磁弁制御パラメータ、センサ制御パラメータ、ポンプ制御パラメータは、図20の(s22)〜(s36)に示すような一連の工程をシーケンシャルに実行するための条件として、制御対象の制御量、制御対象の制御タイミング、制御対象を制御する制御条件などをパラメータの詳細として含む。   The liquid feed system control parameter controls the electromagnetic valves 403, 413, 423, 433, 441, 442, 444, 445, 451, 453, and 463 shown in FIG. It has a sensor control parameter and a pump control parameter for controlling the pump 454. These solenoid valve control parameter, sensor control parameter, and pump control parameter are the control amount and control target of the control target as conditions for sequentially executing a series of steps as shown in (s22) to (s36) of FIG. The control timing, control conditions for controlling the control target, and the like are included as parameter details.

温度制御パラメータは、原則として送液系制御パラメータに付随して与えられるものである。すなわち、送液系制御パラメータを設定することにより、送液系13の動作に対応して温度制御パラメータが設定される。これにより、送液系13と連動した温度制御機構14の温度制御が可能になる。   In principle, the temperature control parameter is given accompanying the liquid feeding system control parameter. That is, by setting the liquid supply system control parameter, the temperature control parameter is set corresponding to the operation of the liquid supply system 13. Thereby, the temperature control of the temperature control mechanism 14 interlock | cooperated with the liquid feeding system 13 is attained.

自動解析の実行により、自動解析条件パラメータは、制御機構15に送信される(s302)。制御機構15は、受信した自動解析条件パラメータのうち、測定系制御パラメータに基づき測定系12を制御し、送液系制御パラメータに基づき送液系13を制御し、温度制御機構制御パラメータに基づき温度制御機構14を制御する。また、制御機構15はこれら測定系12,送液系13及び温度制御機構14を制御するタイミングを各制御パラメータに含まれる制御タイミングや制御条件に基づき管理する。従って、制御のシーケンスはユーザにより設定された自動解析条件パラメータにより自由に定められるが、この図35では代表的な一例について説明する。   By executing the automatic analysis, the automatic analysis condition parameter is transmitted to the control mechanism 15 (s302). The control mechanism 15 controls the measurement system 12 based on the measurement system control parameter among the received automatic analysis condition parameters, controls the liquid delivery system 13 based on the liquid delivery system control parameter, and controls the temperature based on the temperature control mechanism control parameter. The control mechanism 14 is controlled. The control mechanism 15 manages the timing for controlling the measurement system 12, the liquid feeding system 13, and the temperature control mechanism 14 based on the control timing and control conditions included in each control parameter. Therefore, the control sequence can be freely determined by the automatic analysis condition parameters set by the user, but a typical example will be described with reference to FIG.

なお、この自動解析とは別に、ユーザはチップカートリッジ11を用意する。これはまず所望のDNAプローブが作用極501に固定化された塩基配列検出チップ21が封止されたプリント基板22を基板固定ねじ25によりチップカートリッジ11の支持体111に固定化し、チップカートリッジ11への取り付けを行っている(s401)。そして、シール材24を塩基配列検出チップ21の所定の位置に載置した状態で、上蓋固定ねじ117によりチップカートリッジ上蓋112と支持体111を固定化し、セル115を形成された状態で準備されている(s402)。チップカートリッジ11に対して、試料注入口119から試料を注入する(s403)。チップカートリッジ11を装置本体に装着して、開始操作を行うことにより、ハイブリダイゼーション反応(s21)が開始される。なお、注入する試料の容量は、セル115の容積よりも若干多い量にするのが望ましい。これにより、セル115内をエア残り無く試料で完全に充填することができる。   In addition to this automatic analysis, the user prepares the chip cartridge 11. First, a printed circuit board 22 sealed with a base sequence detection chip 21 on which a desired DNA probe is fixed to a working electrode 501 is fixed to a support 111 of a chip cartridge 11 by a substrate fixing screw 25, and then transferred to the chip cartridge 11. Is attached (s401). Then, with the sealing material 24 placed at a predetermined position on the base sequence detection chip 21, the chip cartridge upper lid 112 and the support 111 are fixed by the upper lid fixing screw 117, and the cell 115 is prepared. (S402). A sample is injected from the sample injection port 119 into the chip cartridge 11 (s403). The hybridization reaction (s21) is started by attaching the chip cartridge 11 to the apparatus main body and performing a start operation. Note that the volume of the sample to be injected is preferably slightly larger than the volume of the cell 115. Thereby, the inside of the cell 115 can be completely filled with the sample without air remaining.

制御機構15は、コンピュータ16から受信した測定系制御パラメータに基づき測定系のタイミングの制御を開始する(s303)。   The control mechanism 15 starts controlling the timing of the measurement system based on the measurement system control parameter received from the computer 16 (s303).

また、制御機構15は、コンピュータ16から受信した送液系制御パラメータに基づき送液系13の各構成要素を順次制御する(s304)。また、図35では特に図示しないが、この送液系13の制御と連動して、温度制御機構制御パラメータに基づき温度制御機構14の温度制御を行う。この制御により、送液系13は図20の(s21)〜(s36)(s34を除く)に示したハイブリダイゼーション反応を含む送液工程を自動実行する(s305)とともに、その送液工程で指定された温度に塩基配列検出チップ21が設定されるように温度制御機構14を自動制御する。   Further, the control mechanism 15 sequentially controls each component of the liquid feeding system 13 based on the liquid feeding system control parameter received from the computer 16 (s304). Although not particularly shown in FIG. 35, temperature control of the temperature control mechanism 14 is performed based on the temperature control mechanism control parameter in conjunction with the control of the liquid feeding system 13. By this control, the liquid feeding system 13 automatically executes the liquid feeding process including the hybridization reaction shown in (s21) to (s36) (excluding s34) in FIG. 20 (s305) and is designated in the liquid feeding process. The temperature control mechanism 14 is automatically controlled so that the base sequence detection chip 21 is set to the set temperature.

制御機構15は、この送液工程の中途の(s34)の測定工程のタイミングに同期して測定系12に測定指令を行う(s305)。すなわち、送液工程の(s34)の測定工程のタイミングで、制御機構15の初期値レジスタ151、刻み値レジスタ152、終了値レジスタ153、インターバルレジスタ154及び動作設定レジスタ155に初期値、刻み値、終了値、測定時間間隔、動作設定モードを格納する。なお、前述の(s303)の測定系タイミング制御をこの(s305)と同時に行わせてもよい。   The control mechanism 15 issues a measurement command to the measurement system 12 in synchronization with the timing of the measurement process (s34) in the middle of the liquid feeding process (s305). That is, at the timing of the measurement step (s34) of the liquid feeding step, the initial value, the step value, and the initial value register 151, the step value register 152, the end value register 153, the interval register 154, and the operation setting register 155 of the control mechanism 15 Stores the end value, measurement time interval, and operation setting mode. Note that the above-described measurement system timing control in (s303) may be performed simultaneously with this (s305).

測定系12は、この測定指令に基づき例えば電圧パターンを発生させて測定を行い(s306)、得られた測定信号は端子Oから制御機構15に出力される(s307)。制御機構15は、受信した測定信号を信号処理し、測定データとしてデータメモリ15bに格納する(s308)。この測定データは、コンピュータ16にローカルバス17を介して出力される(s309)。コンピュータ16はこの測定データを受信する(s310)。   Based on the measurement command, the measurement system 12 generates a voltage pattern, for example, to perform measurement (s306), and the obtained measurement signal is output from the terminal O to the control mechanism 15 (s307). The control mechanism 15 processes the received measurement signal and stores it as measurement data in the data memory 15b (s308). The measurement data is output to the computer 16 via the local bus 17 (s309). The computer 16 receives this measurement data (s310).

このようにして必要な測定データが得られると、コンピュータ16は測定データに基づき図33で示される(s64)の型判定フィルタリングを実行する。型判定フィルタリングが終了すると、フィルタリングされたデータに基づき図34に示される型判定処理を実行する(s65)。最後に、得られた判定処理結果をコンピュータ16に備え付けの表示装置に表示する(s66)。   When necessary measurement data is obtained in this way, the computer 16 executes type determination filtering of (s64) shown in FIG. 33 based on the measurement data. When the type determination filtering ends, the type determination process shown in FIG. 34 is executed based on the filtered data (s65). Finally, the obtained determination processing result is displayed on a display device provided in the computer 16 (s66).

このように本実施形態によれば、セル115の形状が最適化されているため、セル115内における面内均一性を向上させることができる。   Thus, according to this embodiment, since the shape of the cell 115 is optimized, the in-plane uniformity within the cell 115 can be improved.

また、検体DNA溶液をチップカートリッジ11に注入した後は、ハイブリダイゼーションから、バッファ溶液による非特異吸着DNAの洗浄、挿入剤の注入、電気化学測定、測定データの格納、測定データに基づく標的塩基配列の判定までを、自動で行うことができる。これにより、検出信号の再現性・検出精度を向上させ、結果導出までの時間を短縮できる。   In addition, after injecting the sample DNA solution into the chip cartridge 11, from hybridization, washing of non-specifically adsorbed DNA with a buffer solution, injection of an intercalating agent, electrochemical measurement, storage of measurement data, target base sequence based on the measurement data Up to this determination can be performed automatically. Thereby, the reproducibility and detection accuracy of the detection signal can be improved, and the time until the result can be shortened.

本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment.

作用極501に固定化するプローブはDNAプローブとする場合を示したが、DNA以外の他の核酸からなるプローブでもよいし、核酸以外でも所定の塩基配列を有するプローブであればよい。   Although the probe immobilized on the working electrode 501 is a DNA probe, it may be a probe made of a nucleic acid other than DNA, or may be a probe having a predetermined base sequence other than a nucleic acid.

コンピュータ16と制御機構15の処理の分担は上述したものに限定されない。例えば、測定系12、送液系13、温度制御機構14がコンピュータ16からの指令を解釈し各構成要素を実行するプロセッサを有していれば、制御機構15は省略されてもよい。この場合、図31に示すような制御機構15の機能はコンピュータ16が実行する。   The sharing of processing between the computer 16 and the control mechanism 15 is not limited to that described above. For example, if the measurement system 12, the liquid supply system 13, and the temperature control mechanism 14 have a processor that interprets commands from the computer 16 and executes each component, the control mechanism 15 may be omitted. In this case, the function of the control mechanism 15 as shown in FIG.

測定系12、送液系13、温度制御機構14のタイミングの管理は、これら測定系12、送液系13、温度制御機構14がタイミングを管理するプロセッサを有していれば、そのプロセッサの管理するタイミングに基づき各処理を実行する。この場合、コンピュータ16はこれら測定系12、送液系13,温度制御機構14に自動解析条件パラメータを送信すれば、タイミングを管理する必要が無い。   If the measurement system 12, the liquid supply system 13, and the temperature control mechanism 14 have a processor that manages the timing, the management of the measurement system 12, the liquid supply system 13, and the temperature control mechanism 14 is managed by that processor. Each process is executed based on the timing to perform. In this case, if the computer 16 transmits the automatic analysis condition parameters to the measurement system 12, the liquid supply system 13, and the temperature control mechanism 14, the timing need not be managed.

また、コンピュータ16が測定系12、送液系13,温度制御機構14、制御機構15のタイミング制御を行ってもよい。   Further, the computer 16 may perform timing control of the measurement system 12, the liquid supply system 13, the temperature control mechanism 14, and the control mechanism 15.

また、試料注入口119は送出ポート116bに連通させる例を示したが、送入ポート116aに連通させるようにしてもよい。また、送入ポート116aと送出ポート116bの数はそれぞれ1つずつ設ける場合を示したが、これに限定されない。例えば、送入ポート116aをセル115の中心に1つ設け、送出ポート116bをセル115の周縁部に複数放射状の位置に設けるというように、ポートの数はいくつに増やしてもよい。更に、送入ポート116a及び送出ポート116bが、セル底面に対して垂直に伸びている例を示したが、これに限定されるものではなく、セル底面に対して平行に伸びる構成になっていてもよい。また、塩基配列検出チップ21上の電極21a、21bやボンディングパッド221はTiやAuの積層構造で示したが、他の材料を用いた電極やパッドを用いてもよい。また、電極21a、21bの配置は図18に示したものに限定されない。作用極501、対極502、参照極503の各々の電極数も図示したものに限定されない。   Moreover, although the sample injection port 119 showed the example connected with the sending port 116b, you may make it connect with the sending port 116a. Moreover, although the case where the number of the input ports 116a and the number of the output ports 116b is one each is shown, it is not limited to this. For example, the number of ports may be increased to any number, for example, one input port 116a is provided at the center of the cell 115, and one output port 116b is provided at a plurality of radial positions on the periphery of the cell 115. Furthermore, although the example in which the sending port 116a and the sending port 116b are extended perpendicularly | vertically with respect to the cell bottom face was shown, it is not limited to this, It is the structure extended in parallel with respect to the cell bottom face. Also good. Moreover, although the electrodes 21a and 21b and the bonding pad 221 on the base sequence detection chip 21 are shown as a laminated structure of Ti or Au, electrodes or pads using other materials may be used. The arrangement of the electrodes 21a and 21b is not limited to that shown in FIG. The numbers of electrodes of the working electrode 501, the counter electrode 502, and the reference electrode 503 are not limited to those illustrated.

また、送液系13は図19に示したものに限定されない。例えば、反応の種類に応じてエア、ミリQ水、バッファ、挿入剤以外の薬液や気体を供給する供給系を付加することにより、セル115内におけるより複雑な反応を実行させることができる。また、各配管同士の薬液やエアの供給経路、供給量の制御は、電磁弁以外で行ってもよい。図20に示した送液系13の動作はほんの一例にすぎず、反応の目的などに応じて種々変更することができる。   The liquid feeding system 13 is not limited to that shown in FIG. For example, a more complicated reaction in the cell 115 can be executed by adding a supply system that supplies chemicals and gases other than air, milli-Q water, buffer, and intercalating agent according to the type of reaction. Moreover, you may perform control of the chemical | medical solution of each piping, the supply path | route of air, and supply amount other than a solenoid valve. The operation of the liquid delivery system 13 shown in FIG. 20 is only an example, and various changes can be made according to the purpose of the reaction.

また、図32〜図34では、この塩基配列自動解析装置1を型判定に用いる場合を示したが、ほんの一例にすぎず、他の解析目的に用いられてもよい。また、図35に示した自動化手法もほんの一例にすぎず、チップカートリッジ11、測定系12、送液系13,温度制御機構及び制御機構15の構成を種々変更することによりその自動化シーケンスも種々変更される。   Moreover, although the case where this base sequence automatic analyzer 1 is used for a type | mold determination was shown in FIGS. 32-34, it is only an example and may be used for the other analysis objective. Further, the automation method shown in FIG. 35 is only an example, and the automation sequence can be changed by changing the configuration of the chip cartridge 11, the measurement system 12, the liquid feeding system 13, the temperature control mechanism, and the control mechanism 15. Is done.

作用極501、対極502及び参照極503のいずれも塩基配列検出チップ21上に配置される場合を示したが、これに限定されない。例えば、作用極501のみを塩基配列検出チップ21上に配置し、対極502及び参照極503はチップカートリッジ上蓋112側に形成してもよいし、対極502及び参照極503のいずれかは塩基配列検出チップ21上に配置してもよい。このように、これら作用極501、対極502及び参照極503を異なる平面に三次元的に配置してもよい。   Although the case where all of the working electrode 501, the counter electrode 502, and the reference electrode 503 are arranged on the base sequence detection chip 21 is shown, the present invention is not limited to this. For example, only the working electrode 501 may be disposed on the base sequence detection chip 21, and the counter electrode 502 and the reference electrode 503 may be formed on the chip cartridge upper lid 112 side. Either the counter electrode 502 or the reference electrode 503 may be detected by the base sequence. You may arrange | position on the chip | tip 21. FIG. As described above, the working electrode 501, the counter electrode 502, and the reference electrode 503 may be three-dimensionally arranged on different planes.

また、塩基配列検出チップ21とチップカートリッジ上蓋112側の関係を上下逆転させて用いてもよい。   Further, the relationship between the base sequence detection chip 21 and the chip cartridge upper lid 112 side may be used upside down.

上述した実施形態の塩基配列検出装置を用い、SNPs検出を行った例を以下説明する。ここでは、MxA−88位遺伝子のSNPs塩基配列が、G/G型であるかT/T型であるか、もしくはG/Tヘテロであるかを判別する場合に適用する。   An example in which SNPs detection is performed using the base sequence detection device of the above-described embodiment will be described below. Here, it is applied when determining whether the SNPs base sequence of the MxA-88 position gene is G / G type, T / T type, or G / T heterozygous.

塩基配列検出チップの作用極501には、MxA遺伝子に相補的な配列を持つDNAプローブをあらかじめ固定化しておく。SNP位置の塩基をATGCと置換した4種類のプローブDNA断片と、全く異なる配列を持つDNA断片(ネガティブ・コントロールと呼ぶ)をそれぞれ別の電極(作用極501)上に固定化しておく。ここでは、N末端にシステインを修飾したそれぞれのプローブを200nLずつスポットして1時間放置することにより、Auからなる作用極501への固定化を行った。このようにして、準備した塩基配列検出チップ21が封止されたプリント基板22をチップカートリッジ11に装着しておく。   A DNA probe having a sequence complementary to the MxA gene is immobilized in advance on the working electrode 501 of the base sequence detection chip. Four types of probe DNA fragments in which the base at the SNP position is replaced with ATGC and a DNA fragment having a completely different sequence (referred to as negative control) are immobilized on different electrodes (working electrode 501). Here, 200 nL of each probe modified with cysteine at the N-terminus was spotted and left for 1 hour to immobilize the working electrode 501 made of Au. In this way, the printed circuit board 22 on which the prepared base sequence detection chip 21 is sealed is mounted on the chip cartridge 11.

次に、SNP位置の塩基がG型であるターゲットとなるDNAを2xSSC−1mmol/L EDTA溶液に溶解した後、試料注入口119からピペット等を用いて、セル115内に注入する。ここで、試料溶液は、送出ポート116b側の試料注入口119から、セル115内に溶液を満たしながら送入ポート116a側に流れていく。送入ポート116aは、シール材24に接する位置に形成されていることから、セル115内に気泡を残すことなく、完全に試料溶液をセル115内に充填することが出来る。   Next, a target DNA whose base at the SNP position is G-type is dissolved in 2 × SSC-1 mmol / L EDTA solution, and then injected into the cell 115 from the sample injection port 119 using a pipette or the like. Here, the sample solution flows from the sample inlet 119 on the delivery port 116b side to the delivery port 116a side while filling the cell 115 with the solution. Since the inlet port 116 a is formed at a position in contact with the sealing material 24, the sample solution can be completely filled in the cell 115 without leaving bubbles in the cell 115.

次に、このチップカートリッジ11を装置本体(測定系12,送液系13,温度制御機構14)に装着し、コンピュータ16による装置プログラムを始動させることにより、以降の処理は、すべて自動的に行われる。   Next, the chip cartridge 11 is mounted on the apparatus main body (measurement system 12, liquid feeding system 13, temperature control mechanism 14), and the apparatus 16 is started by the computer 16, whereby all subsequent processing is automatically performed. Is called.

ここでは、自動処理の内容を説明する。まず、45℃にて15分間反応(ハイブリダイゼーション)させる。その後、送液系13の電磁弁やポンプを制御することにより、0.2xSSC−1mmol/L EDTA溶液をセル115内に送液する。そして、セル115内にこの溶液を充填した状態で、55℃にて30分間保持することにより、塩基配列検出チップ21上の配列の異なる電極211,212に非特異吸着したDNAを洗浄する。次に、10μmol/Lのヘキスト33258溶液をセル115内に送液する。そして、セル115内に充填した状態で、測定系12により、各作用極501におけるヘキスト33258からの酸化電流を測定する。   Here, the contents of the automatic processing will be described. First, a reaction (hybridization) is performed at 45 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the 0.2xSSC-1 mmol / L EDTA solution is fed into the cell 115 by controlling the electromagnetic valve and pump of the liquid feeding system 13. Then, the DNA adsorbed nonspecifically to the electrodes 211 and 212 having different sequences on the base sequence detection chip 21 is washed by holding the solution in the cell 115 for 30 minutes at 55 ° C. Next, 10 μmol / L Hoechst 33258 solution is fed into the cell 115. Then, the oxidation current from Hoechst 33258 in each working electrode 501 is measured by the measurement system 12 in a state where the cell 115 is filled.

続いて、コンピュータ16は、解析プログラムにより、電流・電圧特性カーブから、ヘキストの酸化電流に相当する領域を抽出し、そのピーク電流値を各電極(作用極501)に対して導出する。更に、解析プログラムのアルゴリズムに従って型判定フィルタリングなどの統計処理を行い、ターゲットDNAの型判定を行う。得られた判定結果はコンピュータ16のディスプレイに表示される。その結果、プローブ配列がC型のプローブに相当する電極からの信号強度が最も大きく、ターゲットDNAのSNP位置の塩基配列はG型との判定が出来た。   Subsequently, the computer 16 extracts a region corresponding to the Hoechst oxidation current from the current / voltage characteristic curve by an analysis program, and derives the peak current value for each electrode (working electrode 501). Furthermore, statistical processing such as type determination filtering is performed according to the algorithm of the analysis program to perform type determination of the target DNA. The obtained determination result is displayed on the display of the computer 16. As a result, the signal intensity from the electrode corresponding to the probe corresponding to the C-type probe was the highest, and the base sequence at the SNP position of the target DNA was determined to be G-type.

塩基配列検出チップ21面内における同一種の電極に対する電流値の均一性は、CV値で3%以内となった。その結果、SNPs検出の信頼性が従来方法に比べて向上した。   The uniformity of the current value for the same type of electrode in the surface of the base sequence detection chip 21 was within 3% in terms of the CV value. As a result, the reliability of SNP detection is improved as compared with the conventional method.

本発明の一実施形態に係る塩基配列検出装置の全体構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the whole structure of the base sequence detection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係るチップカートリッジの構成の詳細を示す図The figure which shows the detail of a structure of the chip cartridge which concerns on the same embodiment 同実施形態に係る上蓋固定ねじで固定する前の支持体とチップカートリッジ上蓋を示す図。The figure which shows the support body and chip cartridge upper cover before fixing with the upper cover fixing screw which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る塩基配列検出チップを実装したプリント基板の詳細な構成を示す図。The figure which shows the detailed structure of the printed circuit board which mounted the base sequence detection chip concerning the embodiment. 同実施形態に係るセル及びセルに通じる薬液供給系統を示す図。The figure which shows the chemical | medical solution supply system which leads to the cell which concerns on the same embodiment, and a cell. 同実施形態に係るセルの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the cell which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るセル近傍の各構成要素の位置関係のより詳細な構成を示す図。The figure which shows the more detailed structure of the positional relationship of each component vicinity of the cell which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るセル近傍の各構成要素の変形例を示す図。The figure which shows the modification of each component of the cell vicinity which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るセルの形状の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the shape of the cell which concerns on the embodiment. 同実施形態に係るセルの形状の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the shape of the cell which concerns on the embodiment. 同実施形態に係るセルの形状の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the shape of the cell which concerns on the embodiment. 同実施形態に係るセルと送液ポート及び吐液ポートとの位置関係の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the positional relationship of the cell which concerns on the embodiment, and a liquid feeding port and a liquid discharge port. 同実施形態に係るセルと送液ポート及び吐液ポートとの位置関係の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the positional relationship of the cell which concerns on the embodiment, and a liquid feeding port and a liquid discharge port. 同実施形態に係るセルと送液ポート及び吐液ポートとの位置関係の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the positional relationship of the cell which concerns on the embodiment, and a liquid feeding port and a liquid discharge port. 同実施形態に係るセルと送液ポート及び吐液ポートとの位置関係の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the positional relationship of the cell which concerns on the embodiment, and a liquid feeding port and a liquid discharge port. 同実施形態に係るセルと送液ポート及び吐液ポートとの位置関係の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the positional relationship of the cell which concerns on the embodiment, and a liquid feeding port and a liquid discharge port. 同実施形態に係る塩基配列検出チップ及びプリント基板の製造方法の工程断面図。Process sectional drawing of the manufacturing method of the base sequence detection chip and printed circuit board concerning the embodiment. 同実施形態に係る塩基配列検出チップの上面図。The top view of the base sequence detection chip concerning the embodiment. 同実施形態に係る送液系の具体的な構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the specific structure of the liquid feeding system which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る送液系を用いた塩基配列検出のための送液工程のフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart of the liquid feeding process for the base sequence detection using the liquid feeding system which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る測定系の具体的な構成を示す図。The figure which shows the specific structure of the measurement system which concerns on the same embodiment. 従来のポテンシオ・スタットの構成を示す図。The figure which shows the structure of the conventional potentiostat. 同実施形態に係る電圧特性を示す図。The figure which shows the voltage characteristic which concerns on the same embodiment. 従来のポテンシオ・スタットの電圧特性を示す図。The figure which shows the voltage characteristic of the conventional potentiostat. 同実施形態に係るポテンシオ・スタットと従来のポテンシオ・スタットにおける対極に印加される電流/電圧特性曲線を示す図。The figure which shows the current / voltage characteristic curve applied to the counter electrode in the potentiostat which concerns on the same embodiment, and the conventional potentiostat. 同実施形態に係るポテンシオ・スタットの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the potentiostat which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るポテンシオ・スタットの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the potentiostat which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るポテンシオ・スタットの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the potentiostat which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るポテンシオ・スタットの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the potentiostat which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る制御機構及びコンピュータの他の構成要素との関連性を示す概念図。The conceptual diagram which shows the relationship with the control mechanism which concerns on the embodiment, and the other component of a computer. 同実施形態に係る制御機構の詳細な構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the detailed structure of the control mechanism which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る測定データ解析手法の一例を示す図。The figure which shows an example of the measurement data analysis method which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る型判定フィルタリング処理のフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart of the type determination filtering process which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る型判定処理の一例を示す図。The figure which shows an example of the type | mold determination process which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る塩基配列検出装置を用いた塩基配列の自動解析手法のシーケンス図。The sequence diagram of the base sequence automatic analysis method using the base sequence detection apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る最適なセル形状の一例を示す図。The figure which shows an example of the optimal cell shape which concerns on the same embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…塩基配列検出装置、10…測定ユニット、11…チップカートリッジ、12…測定系、12a,12b,12c,12d,12e…ポテンシオ・スタット、13…送液系、14…温度制御機構、15…制御機構、16…コンピュータ、17…ローカルバス、21…塩基配列検出チップ、21a…電極(作用極、対極)、21b…電極(参照極)、22…プリント基板、22a…電気コネクタ、23…封止樹脂、24,24a…シール材、25…基板固定ねじ、110…チップカートリッジ本体、111…支持体、112…チップカートリッジ上蓋、113a,113b…インタフェース部、114a,114b…流路、115…セル、115a,115b…セル孔部、115c,115e,115f,115g,115h…直線、115d…ザグリ孔、116a…吐液ポート、116b…送液ポート、117…上蓋固定ねじ、117a…ねじ孔、119…試料注入口、120…蓋、121…シール材、500…保護回路、501…作用極、502…対極、503…参照極、510…電圧パターン発生回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base sequence detection apparatus, 10 ... Measurement unit, 11 ... Chip cartridge, 12 ... Measurement system, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e ... Potentio stat, 13 ... Liquid feeding system, 14 ... Temperature control mechanism, 15 ... Control mechanism, 16 ... computer, 17 ... local bus, 21 ... base sequence detection chip, 21a ... electrode (working electrode, counter electrode), 21b ... electrode (reference electrode), 22 ... printed circuit board, 22a ... electric connector, 23 ... sealed Stop resin, 24, 24a ... Sealing material, 25 ... Substrate fixing screw, 110 ... Chip cartridge body, 111 ... Support, 112 ... Chip cartridge upper cover, 113a, 113b ... Interface section, 114a, 114b ... Flow path, 115 ... Cell 115a, 115b ... cell hole, 115c, 115e, 115f, 115g, 115h ... straight line, 115 ... Counterbored hole, 116a ... Discharge port, 116b ... Liquid feed port, 117 ... Upper lid fixing screw, 117a ... Screw hole, 119 ... Sample inlet, 120 ... Lid, 121 ... Sealing material, 500 ... Protection circuit, 501 ... Action Pole, 502 ... Counter electrode, 503 ... Reference electrode, 510 ... Voltage pattern generation circuit

Claims (6)

所定の塩基配列を有するプローブが固定されている作用極と、対極と、参照極とを有する塩基配列検出装置が装着された際に、前記対極に電圧を印加することによりサンプルの塩基配列の解析処理のための測定を行う塩基配列自動解析装置であって、
前記対極に与える電圧パターンを発生させる電圧パターン発生回路と、
前記参照極の電圧を前記対極にフィードバックするフィードバック回路と、
前記電圧パターン発生回路と前記フィードバック回路のフィードバック電圧に基づき前記対極に与える電圧を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプの入力端子と出力端子の間に設けられた抵抗と、
前記抵抗へ流れる電流のオンオフ制御を行う第1のスイッチと、を具備してなる塩基配列自動解析装置。
Analysis of the base sequence of a sample by applying a voltage to the counter electrode when a base sequence detector having a working electrode, a counter electrode, and a reference electrode to which a probe having a predetermined base sequence is fixed is mounted. A base sequence automatic analyzer for performing measurement for processing,
A voltage pattern generation circuit for generating a voltage pattern to be applied to the counter electrode;
A feedback circuit that feeds back the voltage of the reference electrode to the counter electrode;
An operational amplifier that amplifies a voltage applied to the counter electrode based on a feedback voltage of the voltage pattern generation circuit and the feedback circuit;
A resistor provided between an input terminal and an output terminal of the operational amplifier ;
A base sequence automatic analyzer comprising: a first switch that performs on / off control of a current flowing through the resistor.
所定の塩基配列を有するプローブが固定されている作用極と、対極と、参照極とを有する塩基配列検出装置が装着された際に、前記対極に電圧を印加することによりサンプルの塩基配列の解析処理のための測定を行う塩基配列自動解析装置であって、
前記対極に与える電圧パターンを発生させる電圧パターン発生回路と、
前記参照極の電圧を前記対極にフィードバックするフィードバック回路と、
前記電圧パターン発生回路と前記フィードバック回路のフィードバック電圧に基づき前記対極に与える電圧を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプと前記対極との間に設けられた抵抗と、
前記抵抗へ流れる電流のオンオフ制御を行うスイッチと、を具備してなる塩基配列自動解析装置。
Analysis of the base sequence of a sample by applying a voltage to the counter electrode when a base sequence detector having a working electrode, a counter electrode, and a reference electrode to which a probe having a predetermined base sequence is fixed is mounted. A base sequence automatic analyzer for performing measurement for processing,
A voltage pattern generation circuit for generating a voltage pattern to be applied to the counter electrode;
A feedback circuit that feeds back the voltage of the reference electrode to the counter electrode;
An operational amplifier that amplifies a voltage applied to the counter electrode based on a feedback voltage of the voltage pattern generation circuit and the feedback circuit;
A resistor provided between the operational amplifier and the counter electrode;
A base sequence automatic analysis device comprising: a switch for performing on / off control of a current flowing through the resistor.
所定の塩基配列を有するプローブが固定されている作用極と、対極と、参照極とを有する塩基配列検出装置が装着された際に、前記対極に電圧を印加することによりサンプルの塩基配列の解析処理のための測定を行う塩基配列自動解析装置であって、
前記対極に与える電圧パターンを発生させる電圧パターン発生回路と、
前記参照極の電圧を前記対極にフィードバックするフィードバック回路と、
前記電圧パターン発生回路と前記フィードバック回路のフィードバック電圧に基づき前記対極に与える電圧を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプと前記対極との間に設けられた抵抗と、
前記抵抗へ流れる電流のオンオフ制御を行うスイッチと、
前記オペアンプと前記抵抗の間に接続された配線からの出力と、前記抵抗と前記対極の間に接続された配線からの出力との差動電圧を増幅する高出力インピーダンス差動アンプと、を具備してなる塩基配列自動解析装置。
Analysis of the base sequence of a sample by applying a voltage to the counter electrode when a base sequence detector having a working electrode, a counter electrode, and a reference electrode to which a probe having a predetermined base sequence is fixed is mounted. A base sequence automatic analyzer for performing measurement for processing,
A voltage pattern generation circuit for generating a voltage pattern to be applied to the counter electrode;
A feedback circuit that feeds back the voltage of the reference electrode to the counter electrode;
An operational amplifier that amplifies a voltage applied to the counter electrode based on a feedback voltage of the voltage pattern generation circuit and the feedback circuit;
A resistor provided between the operational amplifier and the counter electrode;
A switch for performing on / off control of a current flowing through the resistor;
A high output impedance differential amplifier that amplifies a differential voltage between an output from a wiring connected between the operational amplifier and the resistor and an output from a wiring connected between the resistor and the counter electrode; A base sequence automatic analyzer.
前記オペアンプと前記対極の間に設けられる第2のスイッチと、
初期状態においては、前記電圧パターン発生回路からの入力電圧を零とし、前記第1のスイッチを閉状態とし、且つ前記第2のスイッチを開状態とし、前記初期状態に続く次の瞬間には前記第2のスイッチを閉状態に切替え、該第2のスイッチの閉状態への切替えから所定時間後に前記第1のスイッチを開状態に切替え、前記第1のスイッチの開状態への切り替えから所定時間後に、前記電圧パターン回路が発生した電圧を前記対極に印加するように前記電圧パターン発生回路、前記第1のスイッチ、及び前記第2のスイッチを制御する制御手段と、をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の塩基配列自動解析装置。
A second switch provided between the operational amplifier and the counter electrode;
In the initial state, the input voltage from the voltage pattern generation circuit is set to zero, the first switch is closed, and the second switch is opened, and at the next moment following the initial state, The second switch is switched to the closed state, the first switch is switched to the open state after a predetermined time from the switching of the second switch to the closed state, and the predetermined time from the switching of the first switch to the open state And a control means for controlling the voltage pattern generation circuit, the first switch, and the second switch so that the voltage generated by the voltage pattern circuit is applied to the counter electrode later. The base sequence automatic analyzer according to claim 1.
所定の塩基配列を有するプローブが固定されている作用極と、対極と、複数の参照極とを有する塩基配列検出装置が装着された際に、前記対極に電圧を印加することによりサンプルの塩基配列の解析処理のための測定を行う塩基配列自動解析装置であって、
前記対極に与える電圧パターンを発生させる電圧パターン発生回路と、
前記複数の参照極の電圧を高入力インピーダンス差動アンプを用いて差動増幅し、その出力電圧を前記対極にフィードバックするフィードバック回路と、
前記電圧パターン発生回路と前記フィードバック回路のフィードバック電圧に基づき前記対極に与える電圧を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプの入力端子と出力端子の間に設けられた抵抗と、
前記抵抗へ流れる電流のオンオフ制御を行うスイッチと、を具備してなる塩基配列自動解析装置。
When a base sequence detection device having a working electrode to which a probe having a predetermined base sequence is fixed, a counter electrode, and a plurality of reference electrodes is mounted, the base sequence of the sample is applied by applying a voltage to the counter electrode A base sequence automatic analyzer that performs measurement for the analysis processing of
A voltage pattern generation circuit for generating a voltage pattern to be applied to the counter electrode;
A feedback circuit that differentially amplifies the voltages of the plurality of reference electrodes using a high input impedance differential amplifier and feeds back the output voltage to the counter electrode;
An operational amplifier that amplifies a voltage applied to the counter electrode based on a feedback voltage of the voltage pattern generation circuit and the feedback circuit;
A resistor provided between an input terminal and an output terminal of the operational amplifier ;
A base sequence automatic analysis device comprising: a switch for performing on / off control of a current flowing through the resistor.
所定の塩基配列を有するプローブが固定されている作用極と、対極と、複数の参照極とを有する塩基配列検出装置が装着された際に、前記対極に電圧を印加することによりサンプルの塩基配列の解析処理のための測定を行う塩基配列自動解析装置であって、
前記対極に与える電圧パターンを発生させる電圧パターン発生回路と、
前記複数の参照極の電圧を高入力インピーダンス差動アンプを用いて差動増幅し、その出力電圧を前記対極にフィードバックするフィードバック回路と、
前記電圧パターン発生回路と前記フィードバック回路のフィードバック電圧に基づき前記対極に与える電圧を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプと前記対極との間に設けられた抵抗と、
前記抵抗へ流れる電流のオンオフ制御を行うスイッチと、
前記オペアンプと前記抵抗の間に接続された配線からの出力と、前記抵抗と前記対極の間に接続された配線からの出力との差動電圧を増幅する高出力インピーダンス差動アンプと、を具備してなる塩基配列自動解析装置。
When a base sequence detection device having a working electrode to which a probe having a predetermined base sequence is fixed, a counter electrode, and a plurality of reference electrodes is mounted, the base sequence of the sample is applied by applying a voltage to the counter electrode A base sequence automatic analyzer that performs measurement for the analysis processing of
A voltage pattern generation circuit for generating a voltage pattern to be applied to the counter electrode;
A feedback circuit that differentially amplifies the voltages of the plurality of reference electrodes using a high input impedance differential amplifier and feeds back the output voltage to the counter electrode;
An operational amplifier that amplifies a voltage applied to the counter electrode based on a feedback voltage of the voltage pattern generation circuit and the feedback circuit;
A resistor provided between the operational amplifier and the counter electrode;
A switch for performing on / off control of a current flowing through the resistor;
A high output impedance differential amplifier that amplifies a differential voltage between an output from a wiring connected between the operational amplifier and the resistor and an output from a wiring connected between the resistor and the counter electrode; A base sequence automatic analyzer.
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