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流路デバイス、サンプル処理装置、及びサンプル処理方法

国内特許コード P150011406
整理番号 K028P37-3
掲載日 2015年2月24日
出願番号 特願2013-092579
公開番号 特開2013-215725
登録番号 特許第5697112号
出願日 平成25年4月25日(2013.4.25)
公開日 平成25年10月24日(2013.10.24)
登録日 平成27年2月20日(2015.2.20)
優先権データ
  • 特願2009-274921 (2009.12.2) JP
  • 特願2009-293960 (2009.12.25) JP
発明者
  • 山本 貴富喜
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 流路デバイス、サンプル処理装置、及びサンプル処理方法
発明の概要 【課題】孔のサイズに頼る機械的原理とは全く異なる原理に基づき、分子を1個ずつ同定又は分離可能な技術を提供する。
【解決手段】分子1個が流れるナノサイズ流路12を備え、ナノサイズ流路の近傍であって当該ナノサイズ流路を挟むように電極対E1、E2が配置され、又は電極対の一方が前記ナノサイズ流路の近傍に配置される。測定部は、ナノサイズ流路12に設置された電極対の電極間に電圧(直流又は交流)を印加し、分子1個が電極間を通過するときの電気的信号を測定し分子1個を同定する。
【選択図】図1A
従来技術、競合技術の概要



従来、サンプルの中から所望の分子を分離する際には、クロマトグラフィー技術を用いることが知られている。この方法は、分離担体と呼ばれるものへの分子の吸着と脱離を繰り返すもので、確率過程での移動度の違いにより分子を分離するものである(例えば、特許文献1参照)。より具体的には、例えば、多孔質の粒子(分離担体)を詰め込んだ筒(このような分離担体を詰め込んだユニットを「カラム」という)に、様々な分子を含むサンプルを流す。すると、多孔質の孔より小さい分子はその孔に入ることができるが、孔より大きな分子は孔に入り込め無くて素通りする。すなわち、孔より小さい分子は孔に入ったり出たりするため移動速度が遅くなり、孔より大きな分子は孔に入り込めないため早く移動できる。この移動速度の違いにより分子を分離する。

産業上の利用分野



本発明は、流路デバイス及びそれを含むサンプル(ここでは「サンプル」とはサンプル液のことである)処理装置に関する。本発明は、例えば、サンプルに含まれる分子を1個ずつ同定(特定、検知、検出、測定を含む)又は分離(分画sortingを含む)することが可能である。

特許請求の範囲 【請求項1】
分子又は粒子状物質を含むサンプル溶液が流れるナノサイズ流路と、
前記ナノサイズ流路に配置され、交流電圧を前記サンプル溶液が前記ナノサイズ流路を流れる方向と直交する方向に印加して前記分子又は粒子状物質に誘電泳動力を所定の条件で作用させるための少なくとも1つの測定電極対と、を有し、
前記測定電極対が配置された箇所である電極領域のナノサイズ流路の幅は、当該電極領域の入口部分のナノサイズ流路の幅よりも狭く構成され、
前記ナノサイズ流路は、前記サンプル溶液を分岐部まで導入する導入流路と、前記分岐部から分岐する複数の分岐流路と、を有し、
前記測定電極対は、前記導入流路に設けられている、流路デバイス。

【請求項2】
請求項1において、
前記測定電極対の表面は絶縁膜で被覆されている、流路デバイス。

【請求項3】
請求項1において、
前記ナノサイズ流路は親水性特性を有している、流路デバイス。

【請求項4】
請求項において、
前記サンプル溶液は、前記ナノサイズ流路を、毛管現象によって流れる、流路デバイス。

【請求項5】
請求項1において、
さらに、前記ナノサイズ流路の前記導入流路の入口部分に、前記サンプル溶液を電気的に前記導入流路に誘導するための誘導電極を有する、流路デバイス。

【請求項6】
請求項1の流路デバイスと、
前記測定電極対に電圧を印加するための電源を含み、前記測定電極対に電圧を印加して得られる測定値を取得する測定部と、
前記測定値に基づいて、前記ナノサイズ流路を流れるサンプル溶液に含まれる分子又は粒子状物質1個を同定する演算部と、
を有する、サンプル処理装置。

【請求項7】
請求項1の流路デバイスと、
スイッチング部と、を有し、
前記流路デバイスは、さらに、前記分岐部に配置された、少なくとも1つの誘導電極対を有し、
前記スイッチング部は、前記サンプル溶液に含まれる分子又は粒子状物質1個に前記誘導電極対を介して電気的刺激を与え、これにより前記分子又は粒子状物質に力学的挙動を促し、この力学的挙動により所定の分岐流路に前記分子又は粒子状物質を誘導する、サンプル処理装置。

【請求項8】
サンプル溶液に含まれる分子又は粒子状物質を同定するサンプル処理装置であって、
請求項1の流路デバイスと、
前記測定電極対の電極間に電圧を印加し、前記分子又は粒子状物質が前記電極間を通過するときのインピーダンスを測定する測定部と、
前記測定部によって測定されたインピーダンス値に基づいて、前記分子又は粒子状物質を同定する演算処理部と、を有する、サンプル処理装置。

【請求項9】
流路デバイスを用いて分子又は粒子状物質を含むサンプル溶液を処理するサンプル処理方法であって、
分子又は粒子状物質を含むサンプル溶液が流れるナノサイズ流路と、当該ナノサイズ流路に配置され、交流電圧を前記サンプル溶液が前記ナノサイズ流路を流れる方向と直交する方向に印加して前記分子又は粒子状物質に誘電泳動力を所定の条件で作用させるための少なくとも1つの測定電極対と、を有し、前記測定電極対が配置された箇所である電極領域のナノサイズ流路の幅は、当該電極領域の入口部分のナノサイズ流路の幅よりも狭く構成されている、流路デバイスに、サンプル溶液を導入する工程と、
前記電極領域に前記サンプル溶液が流れている状態で、前記測定電極対に電圧を印加する工程と、
前記電圧を印加したときに得られるインピーダンス値をメモリに格納する工程と、を有し、
前記ナノサイズ流路は、前記サンプル溶液を分岐部まで導入する導入流路と、前記分岐部から分岐する複数の分岐流路と、を有し、
前記測定電極対は、前記導入流路に設けられている、サンプル処理方法。

【請求項10】
請求項において、
前記サンプル溶液を毛管現象によって前記ナノサイズ流路を移動させる、サンプル処理方法。

【請求項11】
請求項において、
前記流路デバイスは、さらに、前記ナノサイズ流路の前記導入流路の入口部分に、前記サンプル溶液を電気的に誘導するための誘導電極を有し、
前記方法は、さらに、前記誘導電極に電圧を印加し、前記サンプル溶液を、電気浸透流、電気泳動、或いは、誘電泳動によって前記ナノサイズ流路を移動させる工程を有する、サンプル処理方法。

【請求項12】
請求項において、
前記ナノサイズ流路は、前記サンプル溶液を分岐部まで導入する導入流路と、前記分岐部から分岐する複数の分岐流路と、前記分岐部に配置された少なくとも1つの誘導電極対と、を有し、
前記方法は、さらに、前記サンプル溶液に含まれる分子又は粒子状物質1個に前記誘導電極対を介して電気的刺激を与え、これにより前記分子又は粒子状物質に力学的挙動を促し、この力学的挙動により所定の分岐流路に前記分子又は粒子状物質を誘導する工程と、
を有する、サンプル処理方法。
産業区分
  • 処理操作
  • その他無機化学
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013092579thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 界面の構造と制御 領域
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