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CHANNEL DEVICE, SAMPLE TREATMENT APPARATUS, AND SAMPLE TREATMENT METHOD

Patent code P150011406
File No. K028P37-3
Posted date Feb 24, 2015
Application number P2013-092579
Publication number P2013-215725A
Patent number P5697112
Date of filing Apr 25, 2013
Date of publication of application Oct 24, 2013
Date of registration Feb 20, 2015
Priority data
  • P2009-274921 (Dec 2, 2009) JP
  • P2009-293960 (Dec 25, 2009) JP
Inventor
  • (In Japanese)山本 貴富喜
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title CHANNEL DEVICE, SAMPLE TREATMENT APPARATUS, AND SAMPLE TREATMENT METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for enabling the one-by-one identification or separation based on a principle that is completely different from a mechanical principle that relies on a size of pores.
SOLUTION: A channel device includes: a nanosize channel 12 through which one molecule flows; a pair of electrodes E1, E2 arranged near the nanosize channel so as to sandwich the nanosize channel between the electrodes or wherein one of the pair of electrodes is located near the nanosize channel. A measurement section applies a voltage (DC or AC) to between electrodes of the pair of electrodes installed in the nanosize channel 12, and measures an electric signal when one molecule passes between the electrodes to identify the molecule.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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3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9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9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9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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013092579thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) PRESTO Structures and control of interfaces AREA
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