WO2018078999A1 - 蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法 - Google Patents

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fluorescence
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inspection
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飯塚　邦彦
義久 藤本
満仲　健
秀▲弦▼ 金
藤井　輝夫
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シャープ株式会社
国立大学法人東京大学
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Definitions

  • the present invention relates to a fluorescence inspection system, a dielectrophoresis device, and a molecular inspection method for specifying an inspection object by observing a fluorescent phenomenon from the inspection object such as a minute biological sample or a non-biological sample in a fluid.
  • Fluorescence inspection methods are to detect emitted fluorescence while irradiating an inspection object with excitation light. Specifically, using the fact that the wavelength of excitation light and the wavelength of fluorescence are different, both are separated by an optical filter, and only fluorescence is detected.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique for collectively inspecting individual types of a large number of cells by fluorescence inspection.
  • Non-Patent Document 1 proposes that cells flowing in a microfluidic channel are trapped in a microwell by dielectrophoresis, and the presence / absence of fluorescence and the type of fluorescence are examined by a fluorescence microscope. This technique requires the use of a large and expensive fluorescent microscope for inspection.
  • Patent Document 1 proposes an inspection apparatus that detects fluorescence from fine particles in a fluid.
  • the inspection apparatus 100 disclosed in Patent Document 1 includes a color filter 103 on a pixel 102 using a photodiode 101 and a dielectric electrophoresis electrode 104 on the color filter 103. Yes.
  • the inspection apparatus 100 after the inspection object 110 made of fine particles is trapped on the pixel 102 by dielectrophoresis, the excitation light 105 is irradiated, the excitation light 105 and the fluorescence 106 are separated by the color filter 103, and the pixel 102 To detect. This eliminates the need to use a fluorescence microscope.
  • the excitation light 105 and the fluorescence 106 are separated by the color filter 103.
  • the incorporated color filter 103 needs to transmit the fluorescence 106 and block the excitation light 105.
  • only a fluorescent substance suitable for the incorporated color filter 103 can be used for inspection, and there is a problem that the application range of the type of fluorescence is limited.
  • Non-Patent Document 1 excitation light and fluorescence are separated by an optical filter, and only fluorescence is detected, which has the same problem.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to measure only the fluorescence emitted from the inspection object without separating the excitation light and fluorescence by an optical filter, and It is an object of the present invention to provide a fluorescence inspection system, a dielectrophoresis device, and a molecular inspection method that can prevent the application range of the above-mentioned types from being reduced.
  • a fluorescence inspection system includes an excitation light source that irradiates an inspection target with excitation light, and a silicon integrated circuit including a photon detection unit that detects light using a photodiode. , An electrode pair that generates an electric field to attract the inspection object onto the photodiode by dielectrophoresis, and fluorescence emitted from the inspection object by irradiating the attracted inspection object with the excitation light source. And a control unit that causes the photon detection unit to detect the excitation light after quenching the excitation light.
  • a dielectrophoresis device including a dielectrophoresis electrode pair that captures a capture substance flowing through a microchannel by dielectrophoresis.
  • the electrode pair includes a first dielectrophoresis electrode and a second dielectrophoresis electrode, and is disposed between the first dielectrophoresis electrode and the first dielectrophoresis electrode and the second dielectrophoresis electrode.
  • the region including at least the air gap is formed so as to be covered with one of the capture substances.
  • the molecular testing method includes mixing microbeads with a capture antibody and a detection antibody, and further binding the detection antibody to the captured target molecule.
  • a first step of flowing a solution containing microbeads into the flow path of the fluorescence inspection system according to claim 2, a second step of capturing microbeads above each electrode by dielectrophoresis in the fluorescence inspection system, and the flow A third step of flowing a fluorescent substrate through the path; and a fourth step of detecting the fluorescent substance produced by the reaction of the fluorescent substrate with an enzyme label using the fluorescence inspection system.
  • only fluorescence emitted from an inspection object is measured without separating excitation light and fluorescence by an optical filter, and the application range of fluorescence types is prevented from being reduced.
  • FIG. 1 shows a configuration of a fluorescence inspection system in Embodiment 1 of the present invention, and is a cross section showing a state in which an inspection object flowing through a microfluidic channel on a silicon integrated circuit is captured between electrodes for dielectrophoresis by dielectrophoresis
  • FIG. It is sectional drawing which shows the structure of an example of the said fluorescence inspection system.
  • (A) shows the structure of the fluorescence inspection system in Embodiment 2 of this invention, Comprising: It is a top view which shows the structure of a fluorescence inspection system,
  • (b) is sectional drawing which shows the structure of the said fluorescence inspection system. is there.
  • (A) shows the fluorescence inspection system of Embodiment 4 of this invention, Comprising: It is a top view which shows the structure of a fluorescence inspection system, (b) is sectional drawing which shows the structure of the said fluorescence inspection system. It is sectional drawing which shows the measurement operation
  • (A) shows the dielectrophoresis device in Embodiment 7 of this invention, Comprising: It is a top view which shows the structure of a dielectrophoresis device, (b) is sectional drawing which shows the structure of a dielectrophoresis device. (A) shows the dielectrophoresis device in Embodiment 8 of this invention, Comprising: It is a top view which shows the structure of a dielectrophoresis device, (b) is sectional drawing which shows the structure of a dielectrophoresis device.
  • (A) shows the dielectrophoresis device in Embodiment 9 of this invention, Comprising: It is sectional drawing which shows the structure of a dielectrophoresis device, (b) shows the structure of the electrode pair for dielectrophoresis of a dielectrophoresis device. It is a top view. (A) and (b) show the modification of the said dielectrophoresis device, Comprising: It is a top view which shows the structure of the electrode pair for dielectrophoresis. It is a sectional view showing another modification of the above-mentioned dielectrophoresis device and showing a configuration of a dielectrophoresis electrode pair.
  • FIG. 10 It is a sectional view showing a dielectrophoresis device in Embodiment 10 of the present invention, and showing composition of a dielectrophoresis device.
  • A shows the dielectrophoresis device in Embodiment 11 of this invention, Comprising: It is sectional drawing which shows the structure of a dielectrophoresis device, (b) shows the structure of the electrode pair for dielectrophoresis of a dielectrophoresis device. It is a top view. It is sectional drawing which shows the structure of the test
  • the fluorescence inspection system of the present embodiment can be applied to a wide range of fields such as staining of cell components, observation of gene expression, and localization of dynamic components.
  • the present invention relates to a fluorescence inspection system that identifies a target by observing a fluorescent phenomenon from a minute living body or a non-biological sample in a fluid, and is used in biology / medical research, clinical inspection, and the like.
  • the inspection object may be a liquid as well as a solid.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an example of the fluorescence inspection system of the present embodiment.
  • the fluorescence inspection system 1 of the present embodiment includes a silicon integrated circuit 10 provided with a photon detection unit 13 that detects light by a photodiode 12, and an inspection target M to be described later on the photodiode 12.
  • the silicon integrated circuit 10 has an electrode buried layer 15 laminated on the upper side of a silicon circuit substrate 11.
  • the silicon circuit board 11 is formed with a circuit including a photodiode 12 and a photon detector 13 that detects light using the photodiode 12.
  • a photodiode 12 for example, a single photon avalanche diode (SPAD) can be used.
  • the electrode embedding layer 15 has a dielectrophoresis electrode pair 16 composed of dielectrophoresis electrodes 16a and 16b for generating an electric field for dielectrophoresis, and applies a voltage to the dielectrophoresis electrodes 16a and 16b.
  • the lower layer wiring 17 connected to the electrodes 16a and 16b for dielectrophoresis is embedded.
  • the lower layer wiring 17 is arranged below the dielectrophoresis electrodes 16 a and 16 b in the electrode buried layer 15.
  • the electrode embedding layer 15 is a transparent resin layer so that the presence of the dielectrophoresis electrode pair 16 can be seen.
  • an electric field EF is generated between the dielectrophoresis electrodes 16 a and 16 b when a voltage is applied to the dielectrophoresis electrodes 16 a and 16 b through the lower layer wiring 17.
  • the inspection object M is captured by dielectrophoresis as the inspection object M passes through the electric field EF.
  • a transparent plate 21 is provided above the electrode buried layer 15 in the silicon integrated circuit 10, and as a result, a microfluidic path 22 as a flow path is provided between the electrode buried layer 15 and the transparent plate 21. Is formed.
  • the inspection object M is caused to flow through the microfluidic channel 22.
  • the excitation light source 23 irradiates excitation light L1 through the transparent plate 21 between the dielectrophoresis electrodes 16a and 16b.
  • the excitation light source 23 for example, various light sources such as a semiconductor light emitting element (LED), an organic EL, and a semiconductor laser can be used. It is also possible to use a plurality of light sources.
  • the excitation light source 23 irradiates the inspection object M with the excitation light L1 to emit fluorescence from the inspection object M.
  • the excitation light source 23 uses, for example, ultraviolet light, near ultraviolet light, or visible light. That is, the fluorescence is excited by the molecule / ion of the test object M that has absorbed ultraviolet light, near ultraviolet light, or visible light, and then the molecule / ion transitions to an intermediate excited state, from which the wavelength is longer than the excitation light. It is a phenomenon that returns to the ground state by emitting light. Therefore, the wavelength of the excitation light L1 irradiated to the inspection object M by the excitation light source 23 is required to be lower than the wavelength of the fluorescence emitted from the inspection object M.
  • the control unit 24 controls blinking of the excitation light source 23 and driving of the photon detection unit 13.
  • the fluorescence lifetime is the time required for the fluorescence intensity to drop to 1 / e. For this reason, the fluorescence does not disappear when the time is exceeded.
  • control unit 24 of the present embodiment controls the excitation light source 23 to irradiate the excitation light L1 to the inspection object M attracted by dielectrophoresis. Then, after a certain period of time, the excitation light source 23 is turned off. Next, the photon detector 13 is driven during the fluorescence lifetime, and the fluorescence L2 emitted from the inspection object M is measured.
  • control unit 24 controls the excitation light source 23 to emit the excitation light L1 in a pulsed manner.
  • the pulse of the excitation light L1 is set in advance so that the extinction period is within the fluorescence lifetime of the fluorescence L2.
  • the optical filter is not used, and the photon detection unit 13 detects the fluorescence L2 after the excitation light quenching.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which the test object M flowing through the microfluidic path 22 on the silicon integrated circuit 10 is captured between the dielectrophoresis electrodes 16a and 16b by dielectrophoresis.
  • the inspection object M is, for example, a cell to which the fluorescent marker FM is attached.
  • a cell that is a test object M is supplied to a microfluidic path 22 between the electrode buried layer 15 and a transparent plate 21 provided thereabove.
  • a voltage is applied to the dielectrophoresis electrodes 16a and 16b of the dielectrophoresis electrode pair 16 via the lower layer wiring 17, an electric field EF is generated between the dielectrophoresis electrodes 16a and 16b.
  • the cells to be inspected M are attracted between the dielectrophoresis electrodes 16a and 16b by dielectrophoresis.
  • the control unit 24 controls the excitation light source 23 to turn on and turn off after a certain period, and preferably to drive the photon detection unit 13 within the fluorescence lifetime period from that time.
  • the excitation light source 23 irradiates the excitation light L1 in a pulsed manner between the dielectrophoresis electrodes 16a and 16b.
  • the fluorescence marker FM of the cell that is the inspection object M absorbs the excitation light L ⁇ b> 1 from the excitation light source 23 during the on period of the excitation light source 23.
  • the fluorescence marker FM of the cell emits fluorescence L2.
  • the excitation light L1 is also irradiated.
  • the excitation light source 23 irradiates the excitation light L1 in a pulsed manner, the excitation light L1 may be quenched. Thereby, when the excitation light L1 is extinguished, the photon detector 13 is driven, and only the fluorescence L2 is received by the photon detector 13, and only this fluorescence L2 can be detected.
  • the excitation light source 23 that irradiates the inspection target M that flows through the microfluidic path 22 as the flow path with the excitation light L1 and the photon that detects light by the photodiode 12.
  • the silicon integrated circuit 10 provided with the detector 13, the dielectrophoresis electrode pair 16 that generates an electric field EF to attract the inspection object M onto the photodiode 12 by dielectrophoresis, and the excitation light source 23 to the attracted inspection object M
  • a control unit 24 that causes the photon detection unit 13 to detect the fluorescence L2 emitted from the inspection object M after quenching the excitation light L1.
  • the excitation light L1 is quenched, the excitation light L1 is not incident, and only the fluorescence L2 is detected by the photon detection unit 13.
  • a fluorescence inspection system 1 that can be provided can be provided.
  • the dielectrophoresis electrode pair 16 is composed of the dielectrophoresis electrodes 16a and 16b, and the first dielectrophoresis electrode 16a, the dielectrophoresis electrode 16a, and the dielectric electrophoresis electrode 16a. It is preferable that the region including at least the gap between the electrophoresis electrode 16b is formed so as to be covered with one inspection object M.
  • the fluorescence inspection system 1 that can prevent the plurality of inspection objects M from being captured and prevent the flow of the inspection object M in the vicinity of the dielectrophoresis electrode pair 16 from being inhibited. .
  • the fluorescence inspection system 2 of the present embodiment includes a plurality of first photon detectors 13a and second photon detectors 13b and the first photon detectors 13a. And a first dielectrophoresis electrode pair 31 and a second dielectrophoresis electrode pair 32 corresponding to the second photon detection unit 13b, respectively, and a capturing layer above the electrode buried layer 15 in the silicon integrated circuit 10 40, and a microwell 41 as a through hole is provided between the first dielectrophoresis electrode pair 31 and the second dielectrophoresis electrode pair 32 in the trapping layer 40. Yes.
  • FIG. 4A is a plan view showing a configuration of the fluorescence inspection system 2 of the present embodiment.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing the configuration of the fluorescence inspection system 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which cells that are the inspection target M are accommodated in the microwell 41 when the inspection target M is measured using the fluorescence inspection system 2.
  • the transparent plate 21, the excitation light source 23, and the control unit 24 are omitted.
  • the fluorescence inspection system 2 of the present embodiment has a plurality of first photon detectors 13a in addition to the configuration of the fluorescence inspection system 1 of the first embodiment. And a second photon detection unit 13b and a first dielectrophoresis electrode pair 31 and a second dielectrophoresis electrode pair 32 corresponding to the first photon detection unit 13a and the second photon detection unit 13b, respectively.
  • a dielectrophoresis control circuit 14 is incorporated between the first photon detector 13a and the second photon detector 13b in the silicon circuit substrate 11 of the silicon integrated circuit 10.
  • the dielectrophoresis control circuit 14 is configured to generate an electric field EF generated by the first dielectrophoresis electrode pair 31 and the second dielectrophoresis electrode pair 32 positioned on the first photon detection unit 13a and the second photon detection unit 13b. Are controlled individually. Thereby, it becomes possible to test several test object M simultaneously.
  • a trapping layer 40 is provided on the upper side of the electrode buried layer 15 in the silicon integrated circuit 10, and between the first dielectrophoresis electrode pair 31 and the second dielectrophoresis electrode pair 32 in the trapping layer 40. Are provided with a microwell 41 as a through hole.
  • the capturing layer 40 is made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ), and uses a layer that blocks light and has less autofluorescence. Accordingly, stray light such as external light can be prevented from entering the photodiode 12 and fluorescence other than that emitted from the inspection target M from the capturing layer 40 can be prevented from entering the photodiode 12.
  • the microwell 41 has a circular horizontal cross section, and the vertical cross section is in the shape of an inverted truncated cone whose upper side is larger than the lower side in the trapping layer 40 as shown in FIG. Yes. And the diameter of the microwell 41 which consists of an inverted truncated cone is a shape matched with the diameter of the test object M of a substantially spherical body.
  • the depth of the microwell 41 may be any depth as long as one inspection object M flowing through the microfluidic channel 22 is inserted and temporarily stopped by the microwell 41. For example, the depth is about H / 4 to H / 2 with respect to the height H of the inspection object M.
  • the first photon detection unit 13a and the second photon detection unit 13b One can be easily captured in the microwell 41 of the capturing layer 40 on each photodiode 12.
  • the inspection target M captured on each photodiode 12 is single. The possibility of becoming one can be increased.
  • the capturing layer 40 that captures the inspection target M is formed above the first dielectrophoresis electrode pair 31 and the second dielectrophoresis electrode pair 32. Yes.
  • a microwell 41 as a through-hole through which one inspection object M is inserted and the fluorescence L2 passes is formed at a planar position of the photodiode 12 in the capturing layer 40.
  • one inspection object M is caught by being caught in the microwell 41 formed at the planar position of the photodiode 12 in the capturing layer 40, and only the fluorescence L2 emitted from the one inspection object M is captured in the microwell 41. And can be measured with the photodiode 12. Therefore, since one inspection object M is easily captured and the captured one inspection object M is held at the position of the microwell 41, the fluorescence L2 emitted from only the one inspection object M captured reliably is measured. be able to.
  • Embodiment 3 The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS.
  • the configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first and second embodiments.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiments 1 and 2 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the trapping layer 40 laid in layers is provided on the upper side of the electrode buried layer 15 in the silicon integrated circuit 10.
  • the capturing layer 40 is different in that a plurality of dot-like convex portions or linear convex portions are formed side by side.
  • FIG. 5A is a plan view showing a configuration of the fluorescence inspection system 3 of the present embodiment.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing a configuration of the fluorescence inspection system 3.
  • FIG. 6A is a plan view showing a configuration of a modified example of the fluorescence inspection system 3 of the present embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a configuration of a modification of the fluorescence inspection system 3.
  • the transparent plate 21, the excitation light source 23, and the control unit 24 are omitted.
  • the capturing layer 40 is provided on the upper surface of the electrode buried layer 15, but in this embodiment, the capturing layer is used. 40 is formed by juxtaposing columnar capturing layers 42 as a plurality of point-like convex portions.
  • each columnar trapping layer 42 has a truncated cone shape as shown in FIG. 5B. As a result, when the columnar capturing layer 42 is viewed in plan, it looks like a plurality of dots as shown in FIG.
  • the inspection object M depending on the inspection object M, it may have a property of being easily adhered depending on the material of the capturing layer 40. For this reason, when the capturing layer 40 is laid in layers on the upper side of the electrode buried layer 15 as in the second embodiment, the flowing inspection object M is adhered to the capturing layer 40 and the flow of other inspection objects M is obstructed. It becomes.
  • the inspection target M reduces the area of the upper surface of the columnar capturing layer 42, and the inspection target M becomes the capturing layer 40. The contact with the upper surface is suppressed.
  • the microwell 43 is formed as a recess having a shape in which the upper side surface of the capturing layer 40 is larger than the lower side surface in accordance with the size of the inspection object M.
  • the depth of the microwell 43 and the height of the columnar capturing layer 42 are the same as in the second embodiment, in which one inspection object M flowing through the microfluidic channel 22 is inserted, and the microwell 43 is temporarily inserted. Any depth and height can be used.
  • the spherical cells that are the inspection target M are measured using the fluorescence inspection system 3 of the present embodiment, the number of grounding surfaces on which the inspection target M contacts the upper surface of the columnar capturing layer 42 is reduced. For this reason, it becomes difficult for the inspection object M to adhere to the upper surface of the columnar capturing layer 42. Therefore, in the fluorescence inspection system 3 of the present embodiment, the inspection object M is easily captured one by one in the microwell 43 above each photodiode 12 of the first photon detection unit 13a and the second photon detection unit 13b. can do.
  • one inspection object M is surely fitted and caught in the microwell 43 formed in the planar position of the photodiode 12 in the capturing layer 40. For this reason, only the fluorescence L2 emitted from the single inspection object M can be passed through the microwell 43 and measured by the photodiode 12.
  • the capturing layer 40 is not necessarily limited to the columnar capturing layer 42 as a plurality of point-like convex portions.
  • the capturing layer 40 may be a linear convex portion capturing layer 44 composed of a plurality of linear convex portions. This also provides the same effect because the inspection object M reduces the area of the upper surface of the linear convex portion capturing layer 44.
  • the length of the line of the linear convex portion capturing layer 44 may be short or long.
  • acquisition layer 44 is extended and provided in the direction orthogonal to the flow direction of the test object M.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the linear convex portion capturing layer 44 may be provided extending in a direction parallel to the flow direction of the inspection object M.
  • the capturing layer 40 includes the columnar capturing layer 42 as a plurality of dot-shaped projecting portions or the linear projecting portion capturing layer 44 as a linear projecting portion. Is formed. Thereby, since the contact surface of the capturing layer 40 to the inspection object M is reduced, the inspection object M is difficult to adhere to the capturing layer 40. As a result, it is suppressed that the inspection object M flowing through the flow path is adhered to the capturing layer 40 and the migration of the inspection object M is inhibited.
  • the dielectrophoresis electrode pair 16, the first dielectrophoresis electrode pair 31, and the second dielectrophoresis electrode pair 32 have the same shape, respectively. It consists of dielectrophoresis electrodes 16a and 16b, dielectrophoresis electrodes 31a and 31b, and dielectrophoresis electrodes 32a and 32b.
  • the fluorescence inspection system 4 of the present embodiment as shown in FIGS. 7A and 7B, one of the dielectrophoresis electrode pairs 56 is shielded from a flat surface. The other difference is that the other dielectrophoresis electrode 56b is an electrode formed in the hole of the light shielding electrode 56a.
  • the dielectrophoresis electrode pair 16, the first dielectrophoresis electrode pair 31, and the second dielectrophoresis electrode pair 32 are embedded in an electrode.
  • the layer 15 includes dielectrophoresis electrodes 16a and 16b, dielectrophoresis electrodes 31a and 31b, and dielectrophoresis electrodes 32a and 32b, which are formed in partial areas on the plane of the layer 15, respectively.
  • the upper side of the photon detection unit 13 is in an open state, and stray light due to external light is incident on the photodiode 12.
  • the stray light due to the external light is light other than the fluorescence L2 from the inspection target M, and adversely affects the detection accuracy in the photon detection unit 13.
  • the fluorescence inspection system 4 of the present embodiment has the following configuration in order to prevent the above-described stray light other than the fluorescence emitted from the inspection target M from entering.
  • FIGS. 7 (a) and 7 (b) The configuration of the fluorescence inspection system 4 of the present embodiment will be described based on FIGS. 7 (a) and 7 (b).
  • (A) of FIG. 7 is a top view which shows the structure of the fluorescence inspection system 4 of this Embodiment.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing the configuration of the fluorescence inspection system 4.
  • the transparent plate 21, the excitation light source 23, and the control unit 24 are omitted.
  • the fluorescence inspection system 4 of the present embodiment includes a light shielding electrode 56a in which one of the dielectrophoresis electrode pairs 56 is a flat surface. ing.
  • the light shielding electrode 56 a covers substantially the front surface of the electrode buried layer 15, and an electrode hole portion 51 including a circular through hole is formed at a position above the photodiode 12.
  • the other dielectrophoresis electrode 56 b of the dielectrophoresis electrode pair 56 is provided so as to be positioned at the center of the electrode hole 51.
  • the lower layer wiring 17 is connected to the dielectrophoresis electrode 56b, and the other end of the lower layer wiring 17 is connected to a power source (not shown).
  • the light shielding electrode 56a is connected to a power source (not shown) via a wiring (not shown).
  • the light shielding electrode except for the electrode hole portion 51 for fluorescence incidence on the upper side of the photodiode 12 is used.
  • the light is shielded at 56a.
  • one of the dielectrophoresis electrodes 56 of the dielectrophoresis electrode pair 56 is used as the light shielding electrode 56a for light shielding. This simplifies the structure and wiring of the dielectrophoresis electrode pair 56 and enables the pitch of the photon detectors 13 to be integrated to be reduced.
  • FIG. 8 shows a measurement operation in the fluorescence inspection system 4 and is a cross-sectional view showing a state where a cell as the inspection object M is captured by the dielectrophoresis electrode pair 56.
  • the transparent plate 21, the excitation light source 23, and the control unit 24 are omitted.
  • the control unit 24 controls to drive the excitation light source 23 and the photon detection unit 13.
  • the excitation light source 23 irradiates the excitation light L1 in a pulsed manner between the light shielding electrode 56a and the dielectrophoresis electrode 56b in a short time, so that the fluorescence marker FM of the cell to be examined M is excited.
  • the excitation light L1 from the light source 23 is absorbed.
  • the fluorescence marker FM of the cell emits fluorescence L2.
  • the photon detector 13 receives the fluorescence L2 and detects the fluorescence L2.
  • the upper surface of the photon detector 13 is covered with the light shielding electrode 56a.
  • the light shielding electrode 56a which is one of the electrodes in the dielectrophoresis electrode pair 56, is arranged at a position where light is shielded except on the center portion of the photodiode 12. Yes.
  • the light shielding electrode 56 a which is one of the electrodes in the electrode pair 56 for dielectrophoresis is used to shield light other than on the central portion of the photodiode 12.
  • the fluorescence inspection system 5 of the present embodiment is different from the fluorescence inspection systems 1 to 4 of the first to fourth embodiments in that a high electric field applying electrode pair 61 is provided.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of the fluorescence inspection system 5 in the present embodiment.
  • the fluorescence inspection system 5 in the present embodiment includes, in addition to the configuration of the fluorescence inspection system 2 of the second embodiment, an electrode buried layer 15 that includes electrode pairs 61 and 61 for applying a high electric field. Are provided on each photodiode 12.
  • the high electric field applied by the high electric field applying electrode pair 61 and 61 is, for example, a pulse voltage of 0.1 to 10 kV / mm.
  • the present invention is not necessarily limited to this.
  • a high electric field is applied to the fluorescence inspection system 1 according to the first embodiment, the fluorescence inspection system 3 according to the third embodiment, or the fluorescence inspection system 4 according to the fourth embodiment. It is also possible to add application electrode pairs 61 and 61.
  • the specific protein is detected with higher sensitivity and higher accuracy than the conventional ELISA method using the fluorescence inspection system 2 shown in the second embodiment. For the purpose.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the fluorescence inspection system for explaining the fluorescence inspection method of the present embodiment.
  • the fluorescence inspection method of the present embodiment uses the fluorescence inspection system 2 shown in the second embodiment, as shown in FIG.
  • the detection antibody is mixed with the microbead to which the capture antibody is attached, and the detection antibody is further bound to the captured target molecule.
  • the detection antibody is previously labeled with an enzyme label such as alkaline phosphatase (AP), horseradish peroxidase (HRP), or ⁇ -galactosidase.
  • This solution is caused to flow through the microfluidic channel 22 and the microbeads are captured on the upper side of each of the first dielectrophoresis electrode pair 31 and the second dielectrophoresis electrode pair 32 by dielectrophoresis.
  • a fluorescent substrate (not shown) is allowed to flow through the microfluidic channel 22, it reacts with the enzyme label to generate a fluorescent material (not shown).
  • fluorescence is detected from the microbeads that have captured the target molecule, and the number of target molecules is estimated from the number of photodiodes 12 that have detected fluorescence.
  • the fluorescent substance is generated in a limited region of the microwell 41, the fluorescence is concentrated on the photodiode 12, and even a few target molecules can be detected.
  • the molecular inspection method in the present embodiment is a molecular inspection method using the fluorescence inspection system 2 of the present embodiment, in which microbeads attached with a capture antibody and detection antibodies are mixed and captured.
  • a detection antibody is further bound to the target molecule, and a first step of flowing a solution containing the microbead into the microfluidic channel 22 of the fluorescence inspection system 2 and a first dielectrophoresis of the microbead by dielectrophoresis in the fluorescence inspection system 2
  • FIG. 11A is a plan view showing the configuration of the dielectrophoresis device 6A of the present embodiment.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing the configuration of the dielectrophoresis device 6A of the present embodiment.
  • the dielectrophoresis device 6A of the present embodiment includes a silicon integrated circuit 10 in which an electrode buried layer 15 is stacked on the upper side of a silicon substrate 11a, and an upper portion of the silicon substrate 11a. And a transparent plate 21 provided on the surface. And between the electrode embedding layer 15 and the transparent plate 21, the micro flow path 22a which distribute
  • the dielectrophoretic object Ma is, for example, a cell or the like.
  • the silicon substrate 11a in the silicon integrated circuit 10 is made of a silicon (Si) substrate.
  • the electrode embedding layer 15 in the silicon integrated circuit 10 has a dielectrophoresis electrode pair 71 composed of a first dielectrophoresis electrode 71a and a second dielectrophoresis electrode 71b for generating an electric field for dielectrophoresis.
  • the lower wirings that are buried and connected to the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 16b, respectively, for guiding the voltage to the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 16b.
  • Layer 17a is embedded.
  • the lower wiring layer 17a is arranged below the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 71b in the electrode embedding layer 15.
  • the electrode buried layer 15 is made of, for example, a transparent resin layer so that the presence of the dielectrophoresis electrode pair 71 can be seen.
  • a voltage is applied to the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 71b through the lower wiring layer 17a, whereby the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 71b.
  • An electric field EF is generated between the electrophoresis electrodes 71b, and the dielectrophoresis object Ma passes through the electric field EF so that the dielectrophoresis object Ma is captured by dielectrophoresis.
  • the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 71b have the same size.
  • a well array 210 having wells 211 is provided on the ITO electrode pair 201 so that each cell C is separated.
  • the structure that is captured in the state is made.
  • the gap 201a of the ITO electrode pair 201 is made smaller than the size of the cell C and the place where the electric field is strong is localized, as shown in FIG. 20, a plurality of the gaps are formed on the ITO electrode pair 201 around the gap 201a. Cells C are captured.
  • the reason for this is that, as shown in FIG. 21, the cells C are captured around the gap 201a because a place where the electric field is strong can be formed along the ITO electrode pair 201 extending to the circumference other than the gap 201a. .
  • the dielectrophoresis electrode pair 71 is composed of the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 71b, and the first dielectrophoresis electrode 71a. And a region including at least the gap G between the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 71b is formed so as to be covered by one dielectrophoresis object Ma.
  • the dielectrophoresis device 6A that prevents the plurality of dielectrophoretic objects Ma from being captured and prevents the flow of the dielectrophoretic object Ma in the vicinity of the dielectrophoresis electrode pair 71 from being inhibited is provided. Can be provided.
  • the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 71b in the dielectrophoresis electrode pair 71 of the dielectrophoresis device 6A of the seventh embodiment have the same shape.
  • the size and shape of the first dielectrophoresis electrode 72a and the second dielectrophoresis electrode 72b in the dielectrophoresis electrode pair 72 are different and applied. The voltages that are applied are also different.
  • FIG. 12A shows the dielectrophoresis device 6B in the present embodiment, and is a plan view showing the configuration of the dielectrophoresis device 6B.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing the configuration of the dielectrophoresis device 6B.
  • the electrode embedding layer 15 includes a first dielectrophoresis electrode 72a and a second dielectrophoresis electrode 72b.
  • a dielectrophoresis electrode pair 72 is provided.
  • Lower wiring layers 17a and 17a are connected to the first dielectrophoresis electrode 72a and the second dielectrophoresis electrode 72b, respectively.
  • the dielectrophoresis electrode pair 72 is formed as the uppermost layer of the multilayer wiring layer, and the wiring for applying a voltage to the dielectrophoresis electrode pair 72 is formed using the lower wiring layer 17a.
  • an alternating voltage that is a varying potential is applied to the lower wiring layer 17a of the first dielectrophoresis electrode 72a, while a fixed potential is applied to the lower wiring layer 17a of the second dielectrophoresis electrode 72b.
  • a DC voltage is applied.
  • the first dielectrophoresis electrode 72a and the second dielectrophoresis electrode 72b are different from each other in size and shape.
  • the first dielectrophoresis electrode 72a has, for example, a small square shape.
  • the second dielectrophoresis electrode 72b has, for example, a large rectangular shape.
  • the smaller first dielectrophoresis electrode 72a on the right side is driven with an AC voltage, and the larger second dielectrophoresis on the left side.
  • the working electrode 72b is driven by a DC voltage.
  • the dielectrophoresis object Ma such as a cell is attracted to a portion having a strong electric field by dielectrophoresis. Therefore, in the case of the dielectrophoresis electrode pair 72 shown in FIGS. 2A and 2B of the present embodiment, each of the first dielectrophoresis electrode 72a or the second dielectrophoresis electrode 72b facing the gap G The electric field is maximized at the end face. A region having a slightly strong electric field is also formed along the peripheries of the first dielectrophoresis electrode 72a and the second dielectrophoresis electrode 72b. In particular, the electric field is strong at the end face of the right first dielectrophoresis electrode 72a driven by an alternating voltage and around the electrode.
  • the dielectrophoresis electrode pair 72 of the dielectrophoresis device 6B is a dielectrophoresis in which the first dielectrophoresis electrode 72a and the gap G shown on the right side of FIGS.
  • the arrangement is such that it is covered with the migration object Ma.
  • the first dielectrophoresis electrode 72a, the gap G, and a part of the second dielectrophoresis electrode 72b are covered by one dielectrophoresis object Ma.
  • a variable potential is applied to the first dielectrophoresis electrode 72a.
  • the first dielectrophoresis electrode 72a which is a portion having a strong electric field, is covered with the dielectrophoresis object Ma. It can be prevented from being captured.
  • the first dielectrophoresis electrode 72a and the second dielectrophoresis electrode 72b in the pair 72 are the first dielectrophoresis electrode 71a and the second dielectrophoresis electrode 71b, and the first dielectrophoresis electrode 72a and the second dielectrophoresis electrode.
  • the electrodes 72b are provided to face each other on a straight line with the gap G interposed therebetween.
  • the dielectrophoresis device 6C of the present embodiment is characterized in that the second dielectrophoresis electrode 73b is provided around the first dielectrophoresis electrode 73a provided at the center via the gap G. Is different.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view showing the configuration of the dielectrophoresis device 6C in the present embodiment.
  • FIG. 13B is a plan view showing the configuration of the dielectrophoresis electrode pair 73 of the dielectrophoresis device 6C.
  • a dielectrophoresis electrode pair 73 is provided in the electrode embedding layer 15 in the silicon integrated circuit 10.
  • the dielectrophoresis electrode pair 73 is formed in the uppermost layer of the electrode embedding layer 15, and the lower wiring layer 17a for applying a voltage to the dielectrophoresis electrode pair 73 is formed using the lower layer.
  • the electrode pair 73 for dielectrophoresis of the present embodiment is composed of a first dielectrophoresis electrode 73a and a second dielectrophoresis electrode 73b, and the second dielectrophoresis electrode 73b is connected to the first dielectrophoresis electrode 73b via the gap G. It is formed so as to surround the periphery of the one dielectrophoresis electrode 73a.
  • a region including at least the first dielectrophoresis electrode 73a in the central portion and the gap G existing between the first dielectrophoresis electrode 73a and the second dielectrophoresis electrode 73b is a dielectric.
  • the arrangement is such that it is covered by the migration object Ma.
  • the second dielectrophoresis electrode 73b is provided with the gap G around the first dielectrophoresis electrode 73a.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
  • the first dielectrophoresis electrode 73a has a circular shape provided at the center.
  • the present invention is not particularly limited to this, and the shape of the first dielectrophoresis electrode 73a in the central portion can be changed.
  • the first dielectrophoresis electrode 74a in the central portion is combined with a small electrode, and the second dielectrophoresis electrode 74b is formed therearound.
  • the electrode pair 74 for dielectrophoresis can be obtained.
  • FIG. 14 (a) the first dielectrophoresis electrode 74a in the central portion is combined with a small electrode, and the second dielectrophoresis electrode 74b is formed therearound.
  • the electrode pair 74 for dielectrophoresis can be obtained.
  • FIG. 14 (a) the first dielectrophoresis electrode 74a in the central portion is combined with a small electrode, and the second die
  • the first dielectrophoresis electrode 75a is formed in a donut shape, and the second dielectrophoresis electrode 75b is formed around the gap G via the gap G. 75. Note that the inside of the first dielectrophoresis electrode 74a is an opening.
  • the first dielectrophoresis electrode 73a and the second dielectrophoresis electrode 73b are provided on the same plane.
  • the present invention is not particularly limited thereto.
  • the second dielectrophoresis electrode 76b as the second electrode is disposed below the first dielectrophoresis electrode 76a as the first electrode. It is also possible to use a pair of electrodes for dielectrophoresis 76 formed using layers.
  • the second dielectrophoresis electrode 76b below the first dielectrophoresis electrode 76a, the region having a strong electric field EF outside the surface of the electrode embedding layer 15 is shown in FIG.
  • the first dielectrophoresis electrode 73a and the second dielectrophoresis electrode 73b shown in (a) are provided on the same plane, it is limited to a portion close to the first dielectrophoresis electrode 76a. .
  • the captured dielectrophoretic object Ma such as a cell is slightly smaller than the assumed standard size, a portion having a strong electric field is covered with the dielectrophoretic object Ma.
  • a larger number of dielectrophoresis objects Ma can be prevented from being captured by the dielectrophoresis electrode pair 76.
  • one each of the dielectrophoresis electrode pairs 71, 72, and 73 is provided.
  • the dielectrophoresis device 6D of the present embodiment is different in that a plurality of dielectrophoresis electrode pairs 77 are provided.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the configuration of the dielectrophoresis device 6D in the present embodiment.
  • the dielectrophoresis device 6D of the present embodiment captures a dielectrophoretic object Ma such as a minute living body or a non-biological sample in a fluid flowing through the micro flow path 22a, and a fluorescence phenomenon from the dielectrophoretic object Ma. Can be applied to a fluorescence inspection system that specifies an inspection object.
  • a dielectrophoretic object Ma such as a minute living body or a non-biological sample in a fluid flowing through the micro flow path 22a
  • fluorescence phenomenon from the dielectrophoretic object Ma Can be applied to a fluorescence inspection system that specifies an inspection object.
  • the captured dielectrophoretic object Ma can be identified as not being of a desired type by means such as fluorescence observation or visible light observation, the dielectrophoresis object Ma is detached and a new dielectrophoresis object is obtained. It is desirable to capture the object Ma.
  • a plurality of electrode pairs such as a dielectrophoresis electrode pair 77 and a dielectrophoresis electrode pair 78 are provided. At least a part of the first dielectrophoresis electrode 77a and the second dielectrophoresis electrode 77b of the dielectrophoresis electrode pair 77 is different from the other electrode pairs in the presence / absence of application of an electric field, or the amplitude or frequency of the electric field. It can be changed independently. The same applies to the first dielectrophoresis electrode 78a and the second dielectrophoresis electrode 78b of the dielectrophoresis electrode pair 78.
  • both the dielectrophoresis electrode pair 77 and the dielectrophoresis electrode pair 78 have the presence or absence of application of an electric field, or the amplitude or frequency of the electric field independent of other electrode pairs. Can be changed.
  • the dielectrophoresis device 6E according to the present embodiment is the same as the dielectrophoresis device 6C according to the ninth embodiment.
  • the dielectrophoresis device 6C is provided with a micro as a through hole on the upper side of the dielectrophoresis electrode pair 73 that captures the dielectrophoresis object Ma as a capture substance.
  • the difference is that a trapping layer 40 having a well 41 is formed.
  • FIG. 17A shows the dielectrophoresis device 6E in the present embodiment, and is a cross-sectional view showing the configuration of the dielectrophoresis device 6E.
  • FIG. 17B is a plan view showing the configuration of the dielectrophoresis electrode pair 73 of the dielectrophoresis device 6E.
  • the dielectrophoresis device 6E of the present embodiment is a dielectrophoresis electrode that captures the dielectrophoresis object Ma as a capture substance flowing through the microchannel 22 by dielectrophoresis.
  • a pair 73 is provided.
  • the electrode pair 73 for dielectrophoresis includes a first dielectrophoresis electrode 73a and a second dielectrophoresis electrode 73b, and the first dielectrophoresis electrode 73a, the first dielectrophoresis electrode 73a, and the second dielectrophoresis electrode 73b.
  • a region including at least the gap G between the electrode for dielectrophoresis 73b is formed so as to be covered by one dielectrophoresis object Ma.
  • a capturing layer 40 that captures the dielectrophoretic object Ma is formed on the upper side of the electrode pair 73 for dielectrophoresis. Then, in the capture layer 40, a planar position of the gap G between the first dielectrophoresis electrode 73a and the second dielectrophoresis electrode 73b serves as a through-hole into which one dielectrophoresis object Ma is inserted. A microwell 41 is formed.
  • one dielectrophoretic object Ma is fitted into the microwell 41 in the capturing layer 40 and captured. Therefore, one dielectrophoretic object Ma can be easily captured.
  • the excitation light source 23 for irradiating the inspection object M flowing through the flow path (microfluidic path 22) with the excitation light L1 and the photon detection for detecting light by the photodiode 12 are used.
  • the control unit 24 is configured to irradiate the inspection object M with the excitation light L1 by the excitation light source 23 and detect the fluorescence L2 emitted from the inspection object M by the photon detection unit 13 after the excitation light L1 is quenched. It is characterized by having.
  • the fluorescence inspection system includes an excitation light source that irradiates an inspection target flowing through a flow path with excitation light, a silicon integrated circuit including a photon detection unit that detects light with a photodiode, and a photodiode. And an electrode pair for generating an electric field to draw the inspection object by dielectrophoresis.
  • fluorescence is a phenomenon in which molecules or ions that absorb ultraviolet light or visible light are excited, then transition to an intermediate excitation state, from which light having a wavelength longer than that of the excitation light is emitted to return to the ground state.
  • the average time from the excited state to the ground state is called the fluorescence lifetime. For this reason, when the fluorescence lifetime is used, it is possible to observe the emitted fluorescence after quenching the excitation light without using an optical filter that separates the excitation light and the fluorescence according to the wavelength.
  • a control unit that causes the drawn inspection object to be irradiated with excitation light by the excitation light source and that the fluorescence emitted from the inspection object is detected by the photon detection unit after quenching of the excitation light.
  • a capturing layer 40 that captures the inspection object M is formed, and a through hole that allows one inspection object M to be inserted into the planar position of the photodiode 12 in the capturing layer 40 and allows fluorescence to pass therethrough ( A microwell 41) is preferably formed.
  • one inspection object is caught by being caught in a through-hole formed in the planar position of the photodiode in the capturing layer, and only the fluorescence emitted from the one inspection object is passed through the through-hole to be captured by the photodiode. Can be measured. Therefore, since one inspection object can be easily captured and the captured one inspection object is held at the position of the through hole, fluorescence emitted from only one inspection object captured reliably can be measured.
  • the fluorescence inspection system 3 according to aspect 3 of the present invention is the fluorescence inspection system according to aspect 2, wherein the capturing layer 40 includes a plurality of dot-shaped convex portions (columnar capturing layer 42) or linear convex portions (linear convex portion capturing layer). 44) are juxtaposed.
  • the capturing layer is formed by juxtaposing a plurality of point-like protrusions or linear protrusions.
  • the fluorescence inspection system 4 according to Aspect 4 of the present invention is the fluorescence inspection system according to Aspect 1, 2 or 3, wherein external light other than fluorescence is incident on the photodiode from the inspection object drawn on the photodiode by dielectrophoresis.
  • one of the electrodes in the dielectrophoresis electrode pair is disposed at a position where the external light is shielded.
  • one of the electrodes in the dielectrophoresis electrode pair is used to shield light other than on the photodiode.
  • an increase in the number of parts can be avoided, and stray light can be prevented from entering the photodiode from outside the photodiode as external light.
  • a fluorescence inspection system 5 according to Aspect 5 of the present invention is the fluorescence inspection system according to any one of Aspects 1 to 4, wherein the silicon integrated circuit destroys a cell membrane of a cell as an inspection object drawn on the photodiode.
  • a high electric field application electrode pair for applying a predetermined high electric field is provided.
  • the cell membrane of the cell captured by the dielectrophoresis electrode pair by dielectrophoresis can be destroyed, and the fluorescence can be detected by adding a fluorescent label to the gene inside the cell.
  • a more detailed analysis of the cells becomes possible.
  • the dielectrophoresis electrode pairs 16, 31, 32, and 56 include the first dielectrophoresis electrodes 16a, 31a, 32a, and 56a and the second dielectrophoresis electrode 16b.
  • a molecular inspection method is a molecular inspection method using the fluorescence inspection system described above, wherein a microbead having a capture antibody is mixed with a detection antibody, and the captured target molecule is further added.
  • a third step of flowing a fluorescent substrate through the flow path (microfluidic channel 22) and the fluorescent substance generated by the reaction of the fluorescent substrate with an enzyme label are detected by the fluorescence inspection system 2. It is characterized in that it comprises a fourth step.
  • the fluorescent substance is generated in the region where the through hole is limited, the fluorescence is concentrated on the photodiode, and even a few target molecules can be detected.
  • the dielectrophoresis devices 6A to 6E are dielectrophoresis devices including dielectrophoresis electrode pairs 71 to 78 that capture the capture substance (dielectrophoresis object Ma) flowing through the microchannel 22 by dielectrophoresis.
  • the dielectrophoresis electrode pairs 71 to 78 include first dielectrophoresis electrodes 71a to 78a and second dielectrophoresis electrodes 71b to 78b.
  • the first dielectrophoresis electrodes 71a to 78a and the above A region including at least the gap G between the first dielectrophoresis electrodes 71a to 78a and the second dielectrophoresis electrodes 71b to 78b is covered with the one capture substance (dielectrophoresis object Ma). It is characterized by being formed.
  • the dielectrophoresis device includes the electrode pair for dielectrophoresis that captures the capture substance flowing through the microchannel by dielectrophoresis.
  • a plurality of capture substances flowing through a microchannel are captured by a pair of dielectrophoresis electrodes.
  • a capture substance is an inspection target
  • measurement of a single capture substance is possible.
  • a plurality of capture substances captured by the electrode pair for dielectrophoresis impedes the flow of other capture substances flowing through the microchannel.
  • the dielectrophoresis electrode pair includes a first dielectrophoresis electrode and a second dielectrophoresis electrode, and the first dielectrophoresis electrode and the first dielectrophoresis electrode.
  • a region including at least a gap between the electrode for electrode and the second dielectrophoresis electrode is formed so as to be covered with the one capture substance. For this reason, only one capture substance is captured by the electrode pair for dielectrophoresis. In addition, this prevents the trapping of a plurality of capture substances from inhibiting the flow of other capture substances flowing through the microchannel.
  • a dielectrophoresis device capable of preventing a plurality of capture substances from being captured and preventing the capture substances from being blocked near the dielectrophoresis electrode pair.
  • the dielectrophoresis device 6C according to Aspect 9 of the present invention is the dielectrophoresis device according to Aspect 8, wherein the second dielectrophoresis electrode 73b is provided with the gap G around the first dielectrophoresis electrode 73a. Yes.
  • the dielectrophoresis device 6B according to the tenth aspect of the present invention is the dielectrophoresis device according to the eighth or ninth aspect, wherein the first dielectrophoresis electrode 72a, the gap G, and a part of the second dielectrophoresis electrode 71b are one. It is preferable that a fluctuating potential is applied to the first dielectrophoresis electrode 72a, while being formed so as to be covered with the trapping substance (dielectrophoresis object Ma).
  • the electric field is maximized at the end face of the electrode pair for dielectrophoresis facing the gap, and the attractive force of the electrode pair for dielectrophoresis with respect to the trapping substance is maximized.
  • a variable potential such as an alternating voltage to the first dielectrophoresis electrode of the dielectrophoresis electrode pair, for example, the attractive force of the first dielectrophoresis electrode to the trapping substance is maximized.
  • the first dielectrophoresis electrode, the gap, and a part of the second dielectrophoresis electrode are formed so as to be covered with the one capture substance, and the first A variable potential is applied to the electrode for dielectrophoresis.
  • the first dielectrophoresis electrode which is a portion with a strong electric field, is covered with the capture substance, so that it is possible to prevent the capture substance from being captured further.
  • the second dielectrophoresis electrode 76b is preferably disposed below the first dielectrophoresis electrode 76a.
  • the dielectrophoretic object such as the captured cell is slightly smaller than the assumed standard size, the portion having a strong electric field is covered with the dielectrophoretic object. As a result, it is possible to prevent more dielectrophoretic objects from being captured by the dielectrophoresis electrode pairs.
  • the dielectrophoresis devices 1A to 1D according to the twelfth aspect of the present invention are the dielectrophoresis devices according to any one of the eighth to eleventh aspects, wherein the wiring for controlling the voltages of the dielectrophoresis electrode pairs 71 to 78 includes the dielectrophoresis device.
  • the wiring layer (lower wiring layer 17a) below the electrode pairs 71 to 78 is used.
  • the wiring for controlling the voltage of the dielectrophoresis electrode pair is formed by using a wiring layer below the dielectrophoresis electrode pair. Thereby, the trapping substance is not captured by the wiring layer.
  • a dielectrophoresis device 6D according to Aspect 13 of the present invention is the dielectrophoresis device according to any one of Aspects 8 to 12, wherein a plurality of the dielectrophoresis electrode pairs 77 and 78 are provided, and a plurality of dielectrophoresis electrodes are provided. Some of the dielectrophoresis electrode pairs 77 and 78 of the pairs 77 and 78 can be changed independently of the presence or absence of an electric field, or the amplitude or frequency of the electric field independently of the other dielectrophoresis electrode pairs 77 and 78 It is preferable that
  • a plurality of the dielectrophoresis electrode pairs are provided. Thereby, the capture substance can be captured by the plurality of electrode pairs for dielectrophoresis.
  • some of the plurality of dielectrophoresis electrode pairs include the presence or absence of application of an electric field, or the amplitude or frequency of the electric field with other dielectrophoresis electrode pairs. Can be changed independently.
  • the dielectrophoresis device 6E according to the fourteenth aspect of the present invention is the dielectrophoresis device according to any one of the eighth to thirteenth aspects, wherein the capture substance (dielectrophoresis object Ma) is disposed above the dielectrophoresis electrode pairs 71 to 78. Is formed, and the gap G between the first dielectrophoresis electrode (71a to 78a) and the second dielectrophoresis electrode (71b to 78b) in the capture layer 40 is formed. It is preferable that a through hole (microwell 41) into which the one capture substance (dielectrophoresis target Ma) is inserted is formed in the planar position.
  • one trapping substance is caught and caught in a through-hole formed in the planar position of the gap between the first dielectrophoresis electrode and the second dielectrophoresis electrode in the trapping layer. Therefore, one capture substance can be easily captured.

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Abstract

励起光と蛍光とを光学的なフィルタにより分離することなく検査対象から放出された蛍光のみを測定し、蛍光の種類の適用範囲が低減されるのを防止し得る蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法を提供する。蛍光検査システム（１）は、マイクロ流体路（２２）を流れる検査対象（Ｍ）に励起光（Ｌ１）を照射する励起用光源（２３）と、フォトダイオード（１２）により光を検知する光子検知部（１３）を備えたシリコン集積回路（１０）と、フォトダイオード（１２）上に検査対象（Ｍ）を誘電泳動により引き寄せるために電界（ＥＦ）を発生する誘電泳動用電極対（１６）と、引き寄せた検査対象（Ｍ）に励起用光源（２３）にて励起光（Ｌ１）を照射させ、検査対象（Ｍ）から放出される蛍光（Ｌ２）を励起光（Ｌ１）の消光後に、光子検知部（１３）にて検知させる制御部（２４）とを備えている。

Description

蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法
　本発明は、流体中の微小な生体試料又は非生体試料等の検査対象からの蛍光現象を観察することによって、検査対象を特定する蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法に関するものである。
　一般に多く用いられている蛍光検査手法は、励起光を検査対象に照射しながら、放出される蛍光を検知するものである。詳細には、励起光の波長と蛍光の波長とが異なることを利用して、光学的なフィルタにより両者を分離して、蛍光のみを検知するものである。
　従来、蛍光検査によって多数の細胞の個々の種別を一括して検査する手法は、例えば非特許文献１に開示されている。
　非特許文献１では、マイクロ流体路に流れている細胞を誘電泳動によりマイクロウェルにトラップして、蛍光顕微鏡により蛍光の有無及び蛍光の種類を検査することを提案している。この手法では、検査のために、大型で高価な蛍光顕微鏡を使う必要がある。
　一方、例えば特許文献１においては、流体中の微粒子からの蛍光を検知する検査装置が提案されている。
　特許文献１に開示された検査装置１００は、図１８に示すように、フォトダイオード１０１を用いた画素１０２の上に色フィルタ１０３を設けると共に、さらにその上に誘電泳動用の電極１０４を設けている。検査装置１００では、誘電泳動により微粒子からなる検査対象１１０を画素１０２上にトラップした後、励起光１０５を照射し、励起光１０５と蛍光１０６とを色フィルタ１０３により分離して、画素１０２にて検出する。これにより、蛍光顕微鏡を用いる必要がなくなる。
米国特許第８９９２７５４号明細書（２０１５年０３月３１日）
Kobayashi M, Kim SH, Nakamura H, Kaneda S, Fujii T " Cancer Cell Analyses at the Single Cell-Level Using Electroactive Microwell Array Device." PLoS ONE 10(11): e0139980. doi:10.1371/ journal.pone.0139980 November 11 2015
　しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された蛍光検査システムとしての検査装置１００では、励起光１０５と蛍光１０６とを色フィルタ１０３により分離している。このため、組み込んだ色フィルタ１０３が蛍光１０６を透過し、かつ、励起光１０５を遮断する必要がある。言い換えると、組み込んだ色フィルタ１０３に適した蛍光物質しか検査に使えないということになり、蛍光の種類の適用範囲が限定されるという問題点を有している。
　尚、非特許文献１においても、励起光と蛍光とを光学的なフィルタにより分離して、蛍光のみを検知しており、同様の問題を有している。
　本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、励起光と蛍光とを光学的なフィルタにより分離することなく検査対象から放出された蛍光のみを測定し、蛍光の種類の適用範囲が低減されるのを防止し得る蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法を提供することにある。
　本発明の一態様における蛍光検査システムは、上記の課題を解決するために、検査対象に励起光を照射する励起用光源と、フォトダイオードにより光を検知する光子検知部を備えたシリコン集積回路と、上記フォトダイオード上に上記検査対象を誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する電極対と、引き寄せた上記検査対象に上記励起用光源にて励起光を照射させ、上記検査対象から放出される蛍光を上記励起光の消光後に、上記光子検知部にて検知させる制御部とを備えていることを特徴としている。
　本発明の一態様における誘電泳動デバイスは、上記の課題を解決するために、マイクロ流路を流れる捕獲物質を誘電泳動により捕獲する誘電泳動用電極対を備えた誘電泳動デバイスにおいて、上記誘電泳動用電極対は、第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極とで構成されており、上記第１誘電泳動用電極と、上記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の上記捕獲物質によって覆われるように形成されていることを特徴としている。
　本発明の一態様における分子検査方法は、上記の課題を解決するために、捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体とを混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させ、そのマイクロビーズを含む溶液を請求項２に記載の蛍光検査システムの流路に流す第１工程と、上記蛍光検査システムにおける誘電泳動によりマイクロビーズを各電極の上側に捕捉する第２工程と、上記流路に蛍光基質を流す第３工程と、上記蛍光基質が酵素標識と反応して生成された蛍光物質を、上記蛍光検査システムにより検出する第４工程とを含むことを特徴としている。
　本発明の一態様によれば、励起光と蛍光とを光学的なフィルタにより分離することなく検査対象から放出された蛍光のみを測定し、蛍光の種類の適用範囲が低減されるのを防止し得る蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法を提供するという効果を奏する。
本発明の実施形態１における蛍光検査システムの構成を示すものであって、シリコン集積回路上のマイクロ流体路を流れる検査対象が、誘電泳動により誘電泳動用電極の間に捕捉された状態を示す断面図である。 上記蛍光検査システムの一例の構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態２における蛍光検査システムの構成を示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 上記蛍光検査システムを用いて検査対象を測定したときに、検査対象である細胞がマイクロウェルに収まっている状態を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態３の蛍光検査システムを示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態３の蛍光検査システムの変形例を示すものであって、蛍光検査システムの変形例の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記蛍光検査システムの変形例の構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態４の蛍光検査システムを示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 蛍光検査システムにおける測定動作を示すものであって、電極対に検査対象である細胞が捕捉された状態を示す断面図である。 本発明の実施形態５における蛍光検査システムの構成を示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態６における蛍光検査システムの構成を示すものであって、蛍光検査システムの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態７における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）は誘電泳動デバイスの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態８における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）は誘電泳動デバイスの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態９における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す断面図であり、（ｂ）は誘電泳動デバイスの誘電泳動用電極対の構成を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）は、上記誘電泳動デバイスの変形例を示すものであって、誘電泳動用電極対の構成を示す平面図である。 上記誘電泳動デバイスの他の変形例を示すものであって、誘電泳動用電極対の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態１０における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態１１における誘電泳動デバイスを示すものであって、誘電泳動デバイスの構成を示す断面図であり、（ｂ）は誘電泳動デバイスの誘電泳動用電極対の構成を示す平面図である。 従来の流体中の微粒子からの蛍光を検知する検査装置の構成を示す断面図である。 従来の他の誘電泳動デバイスの構成を示す断面図である。 上記誘電泳動デバイスによる細胞の捕獲状態を示す平面図である。 上記誘電泳動デバイスのＩＴＯ電極対の構成を示す断面図である。
　〔実施の形態１〕
　本発明の一実施形態について図１及び図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　本実施の形態の蛍光検査システムは、例えば、細胞構成成分の染色や遺伝子発現及び動的成分の局在移動の観察等の幅広い分野に適用可能である。流体中の微小な生体又は非生体試料からの蛍光現象を観察することによって、対象を特定する蛍光検査システムに関するものであり、生物学・医学における研究、臨床検査等に用いられる。検査対象としては、固体のみならず液体であってもよい。
　（蛍光検査システムの構成）
　本実施の形態の蛍光検査システムの構成について、図２に基づいて説明する。図２は、本実施の形態の蛍光検査システムの一例の構成を示す断面図である。
　本実施の形態の蛍光検査システム１は、図２に示すように、フォトダイオード１２により光を検知する光子検知部１３を備えたシリコン集積回路１０と、フォトダイオード１２上に後述する検査対象Ｍを誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する誘電泳動用電極対１６と、励起用光源２３と、励起用光源２３の発光動作と光子検知部１３の検知動作とを同期的に制御する制御部２４とを備えている。
　上記シリコン集積回路１０は、シリコン回路基板１１の上側に電極埋設層１５が積層されてなっている。
　シリコン回路基板１１には、フォトダイオード１２、及びフォトダイオード１２を用いて光を検知する光子検知部１３からなる回路が形成されている。フォトダイオード１２としては、例えば、シングル・フォトン・アバランシェ・ダイオード（ＳＰＡＤ）を用いることができる。
　上記電極埋設層１５には、誘電泳動用の電場を発生するための誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂからなる誘電泳動用電極対１６が埋設されていると共に、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂに電圧を導くために誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂにそれぞれ接続された下層配線１７が埋設されている。下層配線１７は、電極埋設層１５において、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂよりも下側に配されている。
　そして、電極埋設層１５は、誘電泳動用電極対１６の存在が分かるように透明の樹脂層にてなっている。
　上記誘電泳動用電極対１６は、下層配線１７を介して誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂに電圧が印加されることにより誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に電界ＥＦが発生する。そして、この電界ＥＦ内を検査対象Ｍが通過することによって検査対象Ｍが誘電泳動により捕捉されるようになっている。
　次に、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５の上方には透明板２１が設けられており、その結果、電極埋設層１５と透明板２１との間には流路としてのマイクロ流体路２２が形成されている。このマイクロ流体路２２には、検査対象Ｍが流されるようになっている。
　上記励起用光源２３は、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に向けて透明板２１を介して励起光Ｌ１を照射させる。励起用光源２３は、例えば、半導体発光素子（ＬＥＤ）や有機ＥＬ、半導体レーザ等の種々の光源を使用することができる。複数の光源を用いることも可能である。
　本実施の形態では、励起用光源２３により検査対象Ｍに励起光Ｌ１を照射して検査対象Ｍから蛍光を放出させる。このため、励起用光源２３は、例えば紫外光、近紫外光又は可視光が使用されている。すなわち、蛍光は、紫外光、近紫外光又は可視光を吸収した検査対象Ｍの分子・イオンが励起され、次いで、その分子・イオンが中間励起状態に遷移し、そこから励起光よりも長波長の光を放出して基底状態に戻る現象である。したがって、励起用光源２３により検査対象Ｍに照射される励起光Ｌ１の波長は、検査対象Ｍから放出される蛍光の波長よりも低波長であることが要求される。
　制御部２４は、励起用光源２３の点滅と光子検知部１３の駆動とを制御する。
　ところで、従来のこの種の蛍光検査システムでは、励起光の波長と蛍光の波長とが異なることを利用して、光学的なフィルタにより両者を分離して、蛍光のみを検知していた。このため、組み込んだフィルタに適した蛍光物質しか検査に使えないということになり、蛍光の種類の適用範囲が限定されるという問題点を有していた。
　ここで、励起状態から基底状態に戻るまでの平均時間を蛍光寿命と呼ぶ。換言すれば、蛍光寿命は、蛍光強度が１／ｅに低下するのに要する時間である。このため、その時間を超えると蛍光が無くなるわけではない。実用的にはともかく、理論的には、励起光消光後に蛍光を検知することはいつでも可能である。実用的観点からは、励起光消光後、できるだけ早い時期に検知した方が蛍光が強いので検出し易くなる。目安としては、蛍光寿命の数倍の期間以内で検知することが望ましい。
　この結果、蛍光寿命を利用すると、励起光Ｌ１と蛍光Ｌ２とを波長により分離する光学フィルタを使わず、励起光Ｌ１の消光後に、放出される蛍光Ｌ２を観測することが可能になる。
　そこで、本実施の形態の制御部２４は、誘電泳動により引き寄せた検査対象Ｍに対して励起用光源２３に励起光Ｌ１を照射するように制御する。そして、その後、一定期間してから励起用光源２３の点灯を停止させる。次いで、蛍光寿命期間中に光子検知部１３を駆動させて、検査対象Ｍから放出される蛍光Ｌ２を測定させる。
　詳細には、制御部２４は励起用光源２３がパルス的に励起光Ｌ１を照射するように制御する。この励起光Ｌ１のパルスは、消灯期間が蛍光Ｌ２の蛍光寿命期間内となるように予め設定されている。この結果、検査対象Ｍから蛍光のみが放出されるので、光学フィルタを使わず、光子検知部１３は励起光消光後の蛍光Ｌ２を検知するものとなる。
　（蛍光検査システムの測定動作）
　上記構成の蛍光検査システム１を用いて検査対象Ｍを測定する場合の具体的動作について、図１に基づいて説明する。図１は、シリコン集積回路１０上のマイクロ流体路２２を流れる検査対象Ｍが、誘電泳動により誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に捕捉された状態を示す断面図である。尚、ここでは、検査対象Ｍが、例えば、蛍光マーカーＦＭが付着した細胞であるとして説明する。
　図１に示すように、電極埋設層１５とその上方に設けられた透明板２１との間のマイクロ流体路２２に検査対象Ｍである例えば細胞を供給する。この状態で、誘電泳動用電極対１６の誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂに下層配線１７を介して電圧を印加すると、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に電界ＥＦが発生する。これによって、検査対象Ｍである細胞が誘電泳動により誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に引き寄せられる。このとき、制御部２４は、励起用光源２３を点灯させ、一定期間後に消灯させ、好ましくはその時から蛍光寿命期間内で光子検知部１３を駆動するように制御する。具体的には、励起用光源２３は誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂの間に向けて励起光Ｌ１をパルス的にオンオフして照射する。そして、励起用光源２３のオン期間において検査対象Ｍである細胞の蛍光マーカーＦＭは該励起用光源２３からの励起光Ｌ１を吸収する。これにより、細胞の蛍光マーカーＦＭは蛍光Ｌ２を放出する。このとき、励起光Ｌ１も照射されている。そこで、本実施の形態では、励起用光源２３は、パルス的に励起光Ｌ１を照射しているので、励起光Ｌ１が消光するときがある。これにより、励起光Ｌ１が消光しているときに光子検知部１３が駆動され、光子検知部１３には蛍光Ｌ２のみが受光され、この蛍光Ｌ２のみを検出することができる。
　このように、本実施の形態の蛍光検査システム１では、流路としてのマイクロ流体路２２を流れる検査対象Ｍに励起光Ｌ１を照射する励起用光源２３と、フォトダイオード１２により光を検知する光子検知部１３を備えたシリコン集積回路１０と、フォトダイオード１２上に検査対象Ｍを誘電泳動により引き寄せるために電界ＥＦを発生する誘電泳動用電極対１６と、引き寄せた検査対象Ｍに励起用光源２３にて励起光Ｌ１を照射させ、検査対象Ｍから放出される蛍光Ｌ２を励起光Ｌ１の消光後に、光子検知部１３にて検知させる制御部２４とを備えている。
　この結果、励起光Ｌ１の消光後では、励起光Ｌ１は入射されず、蛍光Ｌ２のみが光子検知部１３にて検知される。
　したがって、励起光Ｌ１と蛍光Ｌ２とを光学的なフィルタにより分離することなく検査対象Ｍから放出された蛍光Ｌ２のみを測定し、これによって、蛍光Ｌ２の種類の適用範囲が低減されるのを防止し得る蛍光検査システム１を提供することができる。
　すなわち、励起光Ｌ１や蛍光Ｌ２の波長を限定せずに、多種多様な蛍光物質を使うことが可能となる。
　また、本実施の形態の蛍光検査システム１では、誘電泳動用電極対１６は、誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂで構成されており、第１誘電泳動用電極１６ａと、誘電泳動用電極１６ａと誘電泳動用電極１６ｂとの間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の検査対象Ｍによって覆われるように形成されていることが好ましい。
　これにより、誘電泳動用電極対１６には１個の検査対象Ｍしか捕獲されない。また、これにより、複数の検査対象Ｍの滞留により、マイクロ流体路を流れる他の検査対象Ｍの流れが阻害されるということもない。
　したがって、複数の検査対象Ｍが捕獲されるのを防止すると共に、検査対象Ｍの誘電泳動用電極対１６近傍での流れが阻害されるのを防止し得る蛍光検査システム１を提供することができる。
　〔実施の形態２〕
　本発明の他の実施の形態について図３及び図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　本実施の形態の蛍光検査システム２は、前記実施の形態１の蛍光検査システム１の構成に加えて、複数の第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂ並びにそれら第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂに対応する第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２をそれぞれ備えていると共に、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５の上側には、捕捉層４０が設けられており、捕捉層４０における第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の各間には、貫通孔としてのマイクロウェル４１が設けられている点が異なっている。
　本実施の形態の蛍光検査システム２の構成について、図３及び図４に基づいて説明する。図４の（ａ）は、本実施の形態の蛍光検査システム２の構成を示す平面図である。図４の（ｂ）は、上記蛍光検査システム２の構成を示す断面図である。図４は、上記蛍光検査システム２を用いて検査対象Ｍを測定したときに、検査対象Ｍである細胞がマイクロウェル４１に収まっている状態を示す断面図である。尚、図３の（ａ）（ｂ）及び図４においては、透明板２１、励起用光源２３及び制御部２４を省略している。
　本実施の形態の蛍光検査システム２は、図３の（ａ）（ｂ）に示すように、前記前記実施の形態１の蛍光検査システム１の構成に加えて、複数の第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂ並びにそれら第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂに対応する第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２をそれぞれ備えている。
　また、シリコン集積回路１０のシリコン回路基板１１における第１光子検知部１３ａと第２光子検知部１３ｂとの間には、誘電泳動用制御回路１４が組み込まれている。この誘電泳動用制御回路１４は、各第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂの上に位置する第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２が生成する電界ＥＦを個別に制御するようになっている。これにより、複数の検査対象Ｍを同時に検査することが可能となる。
　また、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５の上側には、捕捉層４０が設けられており、捕捉層４０における第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の各間には、貫通孔としてのマイクロウェル４１が設けられている。
　上記捕捉層４０は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなっており、光を遮断すると共に、自家蛍光が少ないものを用いている。これにより、外光等の迷光がフォトダイオード１２に入射するのを防止すると共に、捕捉層４０から検査対象Ｍから放射される以外の蛍光がフォトダイオード１２に入射するのを防止することができる。
　上記マイクロウェル４１は、水平断面が円形であると共に、縦断面は図３の（ｂ）に示すように、捕捉層４０において上側面が下側面よりも拡大された逆円錐台の形状となっている。そして、逆円錐台からなるマイクロウェル４１の直径は、略球体の検査対象Ｍの直径に合わせた形状となっている。また、マイクロウェル４１の深さは、前記マイクロ流体路２２を流れる一個の検査対象Ｍが嵌挿され、一時的にマイクロウェル４１に止まれるようになる深さであればよい。例えば、検査対象Ｍの高さＨに対して、Ｈ／４～Ｈ／２程度の深さである。
　この結果、本実施の形態の蛍光検査システム２を用いて、検査対象Ｍである球体の細胞を測定した場合、図４に示すように、第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂの各フォトダイオード１２の上における捕捉層４０のマイクロウェル４１の中に一つずつ容易に捕捉することができる。
　このように、本実施の形態では、マイクロウェル４１のようなウェル構造の直径を検査対象Ｍの大きさに合わせて選択することによって、個々のフォトダイオード１２上に捕捉される検査対象Ｍが単一になる可能性を高くすることができる。
　このように、本実施の形態の蛍光検査システム２では、第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の上側には、検査対象Ｍを捕捉する捕捉層４０が形成されている。また、捕捉層４０におけるフォトダイオード１２の平面位置には、一個の検査対象Ｍを嵌挿させ、かつ蛍光Ｌ２を通過させる貫通孔としてのマイクロウェル４１が形成されている。
　これにより、一個の検査対象Ｍが捕捉層４０におけるフォトダイオード１２の平面位置に形成されたマイクロウェル４１に嵌り込んで捉えられ、その一個の検査対象Ｍから放出された蛍光Ｌ２のみをマイクロウェル４１に通過させてフォトダイオード１２で測定することができる。したがって、一個の検査対象Ｍを容易に捉えると共に、捉えた一個の検査対象Ｍをマイクロウェル４１の位置に保持させるので、確実に捉えた一個の検査対象Ｍのみから放出された蛍光Ｌ２を測定することができる。
　〔実施の形態３〕
　本発明のさらに他の実施の形態について図５及び図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１・２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１・２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　前記実施の形態２における蛍光検査システム２では、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５の上側には、層状に敷いた捕捉層４０が設けられていた。これに対して、本実施の形態における蛍光検査システム３では、捕捉層４０は複数の点状凸部又は線状凸部が並置して形成されている点が異なっている。
　本実施の形態の蛍光検査システム３の構成について、図５の（ａ）（ｂ）及び図６の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図５の（ａ）は、本実施の形態の蛍光検査システム３の構成を示す平面図である。図５の（ｂ）は、上記蛍光検査システム３の構成を示す断面図である。図６の（ａ）は、本実施の形態の蛍光検査システム３の変形例の構成を示す平面図である。図６の（ｂ）は、上記蛍光検査システム３の変形例の構成を示す断面図である。尚、図５の（ａ）（ｂ）及び図６の（ａ）（ｂ）においては、透明板２１、励起用光源２３及び制御部２４を省略している。
　本実施の形態の蛍光検査システム３は、図５の（ａ）（ｂ）に示すように、電極埋設層１５の上面に捕捉層４０が設けられているが、本実施の形態では、捕捉層４０は、複数の点状凸部としての柱状捕捉層４２が並置して形成されたものからなっている。本実施の形態では、各柱状捕捉層４２は、図５の（ｂ）に示すように、縦断面形状が円錐台となっている。この結果、柱状捕捉層４２を平面視すると、図５の（ａ）に示すように、複数の点状に見える。
　すなわち、検査対象Ｍによっては、捕捉層４０の材質によって接着し易い性質を持つことがある。このため、前記実施の形態２のように、捕捉層４０を電極埋設層１５の上側に層状に敷き詰めると、流動する検査対象Ｍが捕捉層４０に接着されて他の検査対象Ｍの流動の障害となる。
　そこで、本実施の形態の蛍光検査システム３では、複数の柱状捕捉層４２を並べて配置することにより、検査対象Ｍが柱状捕捉層４２の上面の面積を少なくして検査対象Ｍが捕捉層４０の上面に接触するのを抑制している。
　この場合、マイクロウェル４３は、図５の（ｂ）に示すように、検査対象Ｍのサイズに合わせて、捕捉層４０の縦断面において上側面が下側面よりも拡大された形状の凹部として形成されている。また、マイクロウェル４３の深さ及び柱状捕捉層４２の高さは、実施の形態２と同様に、前記マイクロ流体路２２を流れる一個の検査対象Ｍが嵌挿され、かつ一時的にマイクロウェル４３に止まれるようになる深さ及び高さであればよい。マイクロウェル４３以外に存在する空間である柱状捕捉層４２間は、検査対象Ｍが止まらない程度の間隔を有していればサイズは問わない。
　この結果、本実施の形態の蛍光検査システム３を用いて、検査対象Ｍである球体の細胞を測定した場合、検査対象Ｍが柱状捕捉層４２の上面に接触する接地面が少なくなる。このため、検査対象Ｍが柱状捕捉層４２の上面に接着し難くなる。したがって、本実施の形態の蛍光検査システム３では、第１光子検知部１３ａ及び第２光子検知部１３ｂの各フォトダイオード１２の上方におけるマイクロウェル４３の中に検査対象Ｍを一つずつ容易に捕捉することができる。
　これにより、一個の検査対象Ｍが、捕捉層４０におけるフォトダイオード１２の平面位置に形成されたマイクロウェル４３に確実に嵌り込んで捉えられる。このため、その一個の検査対象Ｍから放出された蛍光Ｌ２のみをマイクロウェル４３に通過させてフォトダイオード１２で測定することができる。
　したがって、一個の検査対象Ｍを容易に捉えると共に、捉えた一個の検査対象Ｍをマイクロウェル４３の位置に保持させるので、確実に捉えた一個の検査対象Ｍのみから放出された蛍光Ｌ２を測定することができる。
　尚、上述においては、図５に示すように、複数の点状凸部としての柱状捕捉層４２を例にして説明した。
　しかし、捕捉層４０は、必ずしも複数の点状凸部としての柱状捕捉層４２に限らない。例えば、図６の（ａ）（ｂ）に示すように、捕捉層４０を複数の線状凸部からなる線状凸部捕捉層４４とすることも可能である。これによっても、検査対象Ｍが線状凸部捕捉層４４の上面の面積が少なくなるため、同様の効果が得られる。
　この場合、図６の（ａ）に示すように、線状凸部捕捉層４４の線の長さは、短くても長くてもよい。また、本実施の形態では、図６の（ａ）に示すように、線状凸部捕捉層４４が検査対象Ｍの流動方向に対して直交する方向に延びて設けられている。しかし、本発明の一態様においては、必ずしもこれに限らず、線状凸部捕捉層４４が検査対象Ｍの流動方向に対して平行な方向に延びて設けられていてもよい。
　このように、本実施の形態の蛍光検査システム３は、捕捉層４０は、複数の点状凸部としての柱状捕捉層４２又は線状凸部としての線状凸部捕捉層４４が並置して形成されている。これにより、捕捉層４０の検査対象Ｍへの接触面が少なくなるので、検査対象Ｍが捕捉層４０に接着し難くなる。この結果、流路を流れる検査対象Ｍが捕捉層４０に接着されて検査対象Ｍの泳動が阻害されるということが抑制される。
　〔実施の形態４〕
　本発明のさらに他の実施の形態について図７及び図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１・２・３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１・２・３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　前記実施の形態１・２・３の蛍光検査システム１・２・３では、誘電泳動用電極対１６・第１誘電泳動用電極対３１・第２誘電泳動用電極対３２は、それぞれ同じ形状の誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂ、誘電泳動用電極３１ａ・３１ｂ及び誘電泳動用電極３２ａ・３２ｂからなっていた。これに対して、本実施の形態の蛍光検査システム４では、図７の（ａ）（ｂ）に示すように、誘電泳動用電極対５６のうちの一方の誘電泳動用電極が平面からなる遮光用電極５６ａからなり、他方の誘電泳動用電極５６ｂが遮光用電極５６ａの孔部に形成された電極となっている点が異なっている。
　まず、前記実施の形態１・２・３の蛍光検査システム１・２・３では、誘電泳動用電極対１６・第１誘電泳動用電極対３１・第２誘電泳動用電極対３２は、電極埋設層１５の平面の一部の領域に形成されたそれぞれ同じ形状の誘電泳動用電極１６ａ・１６ｂ、誘電泳動用電極３１ａ・３１ｂ及び誘電泳動用電極３２ａ・３２ｂからなっている。このため、光子検知部１３の上側は、開放状態となっており、フォトダイオード１２に外光による迷光が入射される。この外光による迷光は、検査対象Ｍからの蛍光Ｌ２以外の光であり、光子検知部１３での検出精度に悪影響を与える。
　そこで、本実施の形態の蛍光検査システム４では、上述した、検査対象Ｍから放出される蛍光以外の迷光が入射することを防止するために、以下の構成を有している。
　（蛍光検査システムの構成）
　本実施の形態の蛍光検査システム４の構成について、図７の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図７の（ａ）は、本実施の形態の蛍光検査システム４の構成を示す平面図である。図７の（ｂ）は、上記蛍光検査システム４の構成を示す断面図である。尚、図７の（ａ）（ｂ）においては、透明板２１、励起用光源２３及び制御部２４を省略している。
　本実施の形態の蛍光検査システム４は、図７の（ａ）（ｂ）に示すように、誘電泳動用電極対５６のうちの一方の誘電泳動用電極が平面からなる遮光用電極５６ａからなっている。この遮光用電極５６ａは、電極埋設層１５の略前面を覆っており、フォトダイオード１２の上側の位置に円形の貫通孔からなる電極孔部５１が形成されている。
　そして、本実施の形態の蛍光検査システム４では、電極孔部５１の中心に位置するように誘電泳動用電極対５６のうちの他方の誘電泳動用電極５６ｂが設けられている。
　上記誘電泳動用電極５６ｂには下層配線１７が接続されており、この下層配線１７の他端は図示しない電源に接続されている。一方、上記遮光用電極５６ａには、図示しない配線を介して上記図示しない電源に接続されている。
　すなわち、フォトダイオード１２の上側を遮光する方法は、種々考えられるが、本実施の形態の蛍光検査システム４では、フォトダイオード１２の上側における蛍光入射用の電極孔部５１を除いて、遮光用電極５６ａにて遮光している。このように、本実施の形態では、遮光のために誘電泳動用電極対５６の一方の誘電泳動用電極を遮光用電極５６ａとして利用している。これによって、誘電泳動用電極対５６の構造とその配線が単純化され、集積する光子検知部１３のピッチの微細化が可能になる。
　（蛍光検査システムの測定動作）
　上記構成の蛍光検査システム４における測定動作について、図８に基づいて説明する。図８は、蛍光検査システム４における測定動作を示すものであって、誘電泳動用電極対５６に検査対象Ｍである細胞が捕捉された状態を示す断面図である。尚、図８においては、透明板２１、励起用光源２３及び制御部２４を省略している。
　上記構成の蛍光検査システム４では、図８に示すように、遮光用電極５６ａ及び誘電泳動用電極５６ｂに図示しない電源から電圧を印加すると、遮光用電極５６ａと誘電泳動用電極５６ｂとの間に、電界ＥＦが発生する。これにより、検査対象Ｍである細胞が電極孔部５１に捕捉された状態となる。
　このとき、前記制御部２４は、前記励起用光源２３及び光子検知部１３を駆動するように制御する。その結果、励起用光源２３は前記励起光Ｌ１をパルス的に遮光用電極５６ａと誘電泳動用電極５６ｂとの間に短時間照射するので、検査対象Ｍである細胞の前記蛍光マーカーＦＭは該励起用光源２３からの励起光Ｌ１を吸収する。これにより、細胞の前記蛍光マーカーＦＭは蛍光Ｌ２を放出する。このとき、励起用光源２３は、パルス的に励起光Ｌ１を照射しているので、励起光Ｌ１が消光するときがある。これにより、光子検知部１３は蛍光Ｌ２を受光し、この蛍光Ｌ２を検出する。ここで、本実施の形態の蛍光検査システム４では、遮光用電極５６ａにて光子検知部１３の上面を覆っている。
　この結果、電極孔部５１からは外光等の迷光が入射する可能性が抑制され、蛍光Ｌ２のみがフォトダイオード１２に入射される。
　したがって、外光等の迷光が入射するのを抑制し、精度の高い検査結果を得ることができる。
　このように、本実施の形態の蛍光検査システム４では、誘電泳動用電極対５６における電極の一つである遮光用電極５６ａは、フォトダイオード１２の中心部上以外を遮光する位置に配されている。
　これにより、フォトダイオード１２の上側では、誘電泳動用電極対５６における電極の一つである遮光用電極５６ａが、フォトダイオード１２の中心部上以外を遮光するために利用される。この結果、部品点数の増加を回避して、フォトダイオード１２の中心部上以外から、外光や検査対象Ｍ以外からの蛍光Ｌ２による迷光がフォトダイオード１２に入射されるのを防止することができる。
　したがって、精度の高い検査結果を得ることができ、信頼性の高い蛍光検査システム４を提供することができる。
　〔実施の形態５〕
　本発明のさらに他の実施の形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　本実施の形態の蛍光検査システム５は、前記実施の形態１～４の蛍光検査システム１～４の構成に加えて、高電界印加用電極対６１が設けられている点が異なっている。
　本実施の形態の蛍光検査システム４の構成について、図９に基づいて説明する。図９は、本実施の形態における蛍光検査システム５の構成を示す断面図である。
　本実施の形態における蛍光検査システム５は、図９に示すように、前記実施の形態２の蛍光検査システム２の構成に加えて、電極埋設層１５には、高電界印加用電極対６１・６１が各フォトダイオード１２上に設けられている。高電界印加用電極対６１・６１によって印加される高電界は、例えば０．１～１０ｋＶ／ｍｍのパルス電圧である。
　この蛍光検査システム５では、誘電泳動によりマイクロウェル４１に捕捉した細胞の細胞膜を破壊し、細胞内部の遺伝子に蛍光標識を付加して蛍光検知することができる。その結果、細胞のより詳細な解析が可能になる。
　尚、本実施の形態では、前記実施の形態２の蛍光検査システム２に高電界印加用電極対６１・６１が付加された構成について説明している。しかし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、例えば、前記実施の形態１の蛍光検査システム１、前記実施の形態３の蛍光検査システム３又は前記実施の形態４の蛍光検査システム４に高電界印加用電極対６１・６１を付加することも可能である。
　〔実施の形態６〕
　本発明のさらに他の実施の形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　本実施の形態の蛍光検査手法においては、実施の形態２に示した蛍光検査システム２を用いて、特定タンパク質の検出を、従来のＥＬＩＳＡ法と比較して、より高感度、高精度に実施することを目的とする。
　本実施の形態の蛍光検査手法について、図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施の形態の蛍光検査手法を説明するための蛍光検査システムの断面図である。
　本実施の形態の蛍光検査手法は、図１０に示すように、実施の形態２に示した蛍光検査システム２を用いる。
　具体的には、捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体を混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させる。検出抗体は、例えばアルカリホスファターゼ（ＡＰ）、西洋わさびペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）、βガラクトシダーゼ等の酵素標識で予め標識されている。
　この溶液をマイクロ流体路２２に流し、誘電泳動によりマイクロビーズを各第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の上側に捕捉する。次に、マイクロ流体路２２に図示しない蛍光基質を流すと、酵素標識と反応して図示しない蛍光物質が生成される。その結果、ターゲット分子を捕捉しているマイクロビーズからは蛍光が検知され、蛍光検知されたフォトダイオード１２の数から、ターゲット分子の数が推定される。
　蛍光物質の生成がマイクロウェル４１の限られた領域で行われるため、蛍光がフォトダイオード１２の上に集中して発生し、数少ないターゲット分子でも検出が可能になる。
　従来、このような検出手法は、蛍光顕微鏡を用いて行われていたが、本実施形態によれば、蛍光顕微鏡やその撮像画像を画像処理する必要がない。
　このように、本実施の形態における分子検査方法は、本実施の形態の蛍光検査システム２を用いた分子検査方法であって、捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体とを混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させ、そのマイクロビーズを含む溶液を蛍光検査システム２のマイクロ流体路２２に流す第１工程と、蛍光検査システム２における誘電泳動によりマイクロビーズを第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２の上側に形成されたる捕捉層４０のマイクロウェル４１にて捕捉する第２工程と、マイクロ流体路２２に蛍光基質を流す第３工程と、蛍光基質が酵素標識と反応して生成された蛍光物質を、蛍光検査システム２により検出する第４工程とを含む。
　これにより、蛍光物質の生成が貫通孔としてのマイクロウェル４１の限られた領域で行われるため、蛍光がフォトダイオード１２の上に集中して発生し、数少ないターゲット分子でも検出が可能になる。その結果、簡便な分子検査方法を実現することができる。
　〔実施の形態７〕
　本発明のさらに他の実施形態について図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　（誘電泳動デバイスの構成）
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａの構成について、図１１の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１１の（ａ）は、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａの構成を示す平面図である。図１１の（ｂ）は、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａの構成を示す断面図である。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａは、図１１の（ａ）（ｂ）に示すように、シリコン基板１１ａの上側に電極埋設層１５が積層されたシリコン集積回路１０と、シリコン基板１１ａの上方に設けられた透明板２１とからなっている。そして、電極埋設層１５と透明板２１との間は、捕獲物質としての誘電泳動対象物Ｍａを流通させるマイクロ流路２２ａが形成されている。誘電泳動対象物Ｍａは、例えば、細胞等である。
　上記シリコン集積回路１０におけるシリコン基板１１ａは、シリコン（Ｓｉ）製の基板からなっている。
　また、上記シリコン集積回路１０における上記電極埋設層１５には、誘電泳動用の電場を発生するための第１誘電泳動用電極７１ａと第２誘電泳動用電極７１ｂからなる誘電泳動用電極対７１が埋設されていると共に、第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極１６ｂに電圧を導くために該第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極１６ｂにそれぞれ接続された下位配線層１７ａが埋設されている。下位配線層１７ａは、本実施の形態では、電極埋設層１５において、第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂよりも下側に配されている。
　そして、電極埋設層１５は、誘電泳動用電極対７１の存在が分かるように例えば透明の樹脂層にてなっている。
　上記誘電泳動用電極対７１は、下位配線層１７ａを介して第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂに電圧が印加されることにより第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂの間に電界ＥＦが発生し、この電界ＥＦ内を誘電泳動対象物Ｍａが通過することによって該誘電泳動対象物Ｍａが誘電泳動により捕獲されるようになっている。
　上記第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂは、本実施の形態では、互いに同じ大きさとなっている。
　ところで、従来、この種の誘電泳動デバイスでは、マイクロ流路２２ａを流れる複数の誘電泳動対象物Ｍａが誘電泳動用電極対７１に捕獲されるので、例えば、誘電泳動用電極対７１が何らかの検査対象である場合に、単体の誘電泳動対象物Ｍａの測定が阻害されるという問題があった。また、誘電泳動用電極対７１に捕獲された複数の誘電泳動対象物Ｍａによって、マイクロ流路２２ａを流れる他の誘電泳動対象物Ｍａの流れが阻害されるという問題があった。
　そこで、例えば非特許文献１に開示された誘電泳動デバイス２００では、図１９に示すように、ＩＴＯ電極対２０１の上に、ウェル２１１を有するウェルアレイ２１０を設け、一つ一つの細胞Ｃが分離された状態で捕獲される構造を作っている。
　しかしながら、このようなウェルアレイ２１０の形成は、細胞Ｃの誘電泳動用電極対であるＩＴＯ電極対２０１近傍での流れを阻害し、細胞Ｃが捕獲される効率を悪くしている。
　ここで、ＩＴＯ電極対２０１の空隙２０１ａを細胞Ｃのサイズ以下にして、電界の強い場所を局所的にした場合でも、図２０に示すように、空隙２０１ａの周囲のＩＴＯ電極対２０１上に複数の細胞Ｃが捕獲される。
　この理由は、図２１に示すように、空隙２０１ａの周囲に細胞Ｃが捕獲されるのは、電界の強い場所が空隙２０１ａ以外にも周囲に延びたＩＴＯ電極対２０１に沿ってできるためである。
　そこで、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ａでは、誘電泳動用電極対７１は、第１誘電泳動用電極７１ａと第２誘電泳動用電極７１ｂとで構成されており、第１誘電泳動用電極７１ａと、第１誘電泳動用電極７１ａと第２誘電泳動用電極７１ｂとの間の空隙Ｇとを少なくとも含めた領域が、１個の誘電泳動対象物Ｍａによって覆われるように形成されている。
　この結果、誘電泳動用電極対７１には１個の誘電泳動対象物Ｍａしか捕獲されない。また、これにより、複数の誘電泳動対象物Ｍａの滞留により、マイクロ流路２２ａを流れる他の誘電泳動対象物Ｍａの流れが阻害されるということもない。
　したがって、複数の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されるのを防止すると共に、誘電泳動対象物Ｍａの誘電泳動用電極対７１の近傍での流れが阻害されるのを防止し得る誘電泳動デバイス６Ａを提供することができる。
　〔実施の形態８〕
　本発明のさらに他の実施の形態について図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態７と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態７の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　前記実施の形態７の誘電泳動デバイス６Ａの誘電泳動用電極対７１における第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂは、形状が同じであった。これに対して、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂは、誘電泳動用電極対７２における第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂの大きさ、形状が異なっていると共に、印加される電圧も異なっている。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂの構成について、図１２の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１２の（ａ）は、本実施の形態における誘電泳動デバイス６Ｂを示すものであって、誘電泳動デバイス６Ｂの構成を示す平面図である。図２の（ｂ）は誘電泳動デバイス６Ｂの構成を示す断面図である。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂは、図１２の（ａ）（ｂ）に示すように、電極埋設層１５には、第１誘電泳動用電極７２ａと第２誘電泳動用電極７２ｂとからなる誘電泳動用電極対７２が設けられている。上記第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂには、下位配線層１７ａ・１７ａがそれぞれ接続されている。誘電泳動用電極対７２は多層配線層の最上位層で形成され、その誘電泳動用電極対７２に電圧を与えるための配線は、下位配線層１７ａを用いて形成されている。
　本実施の形態では、第１誘電泳動用電極７２ａの下位配線層１７ａには、変動電位である交流電圧が印加される一方、第２誘電泳動用電極７２ｂの下位配線層１７ａには、固定電位である直流電圧が印加される。
　ここで、本実施の形態の誘電泳動用電極対７２は、第１誘電泳動用電極７２ａと第２誘電泳動用電極７２ｂは大きさ、及び形状が互いに異なっている。具体的には、第１誘電泳動用電極７２ａは、例えば小さい正方形の形状を有している。一方、第２誘電泳動用電極７２ｂは、例えば大きい長方形の形状を有している。
　すなわち、本実施の形態では、図１２の（ａ）（ｂ）に示すように、右側の小さい方の第１誘電泳動用電極７２ａはＡＣ電圧で駆動し、左側の大きい方の第２誘電泳動用電極７２ｂはＤＣ電圧で駆動されている。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂでは、誘電泳動により例えば細胞等の誘電泳動対象物Ｍａは、電界の強い部分に引き寄せられる。このため、本実施の形態の図２の（ａ）（ｂ）に示す誘電泳動用電極対７２の場合、空隙Ｇに対面する第１誘電泳動用電極７２ａ又は第２誘電泳動用電極７２ｂの各端面で電界が最大になる。また、各第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂの電極周囲に沿っても、電界が若干強い領域が形成される。特に、交流電圧で駆動されている右側の第１誘電泳動用電極７２ａの端面及び電極周囲は電界が強くなる。
　そこで、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂの誘電泳動用電極対７２は、図１２の（ａ）（ｂ）の右に示す第１誘電泳動用電極７２ａと空隙Ｇとが、誘電泳動する誘電泳動対象物Ｍａで覆われるような配置とする。
　これによって、誘電泳動用電極対７２にて、１つの誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されると、電界の強い部分が誘電泳動対象物Ｍａによって覆われるため、それ以上の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されることがない。
　このように、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｂは、第１誘電泳動用電極７２ａと空隙Ｇと、第２誘電泳動用電極７２ｂの一部とが１個の誘電泳動対象物Ｍａによって覆われるように形成されていると共に、第１誘電泳動用電極７２ａには変動電位が印加される。
　これにより、１個の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されると、電界の強い部分である第１誘電泳動用電極７２ａが誘電泳動対象物Ｍａで覆われるため、それ以上の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されることを防止することができる。
　〔実施の形態９〕
　本発明のさらに他の実施の形態について図１３～図１５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態７及び実施の形態８と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態７及び実施の形態８の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　前記実施の形態７の誘電泳動デバイス６Ａの誘電泳動用電極対７１における第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂ、並びに前記実施の形態８の誘電泳動デバイス６Ｂの誘電泳動用電極対７２における第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂは、第１誘電泳動用電極７１ａ及び第２誘電泳動用電極７１ｂ、並びに第１誘電泳動用電極７２ａ及び第２誘電泳動用電極７２ｂが空隙Ｇを介して直線上に互いに対向して設けられていた。
　これに対して、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｃは、中心に設けられた第１誘電泳動用電極７３ａの周りに空隙Ｇを介して第２誘電泳動用電極７３ｂが設けられている点が異なっている。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｃの構成について、図１３の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１３の（ａ）は、本実施の形態における誘電泳動デバイス６Ｃの構成を示す断面図である。図１３の（ｂ）は、誘電泳動デバイス６Ｃの誘電泳動用電極対７３の構成を示す平面図である。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｃは、図１３の（ａ）（ｂ）に示すように、シリコン集積回路１０における電極埋設層１５に誘電泳動用電極対７３を設けている。誘電泳動用電極対７３は、電極埋設層１５の最上位層に形成し、その誘電泳動用電極対７３に電圧を与えるための下位配線層１７ａは、下位層を用いて形成されている。
　特に、本実施の形態の誘電泳動用電極対７３は、第１誘電泳動用電極７３ａ及び第２誘電泳動用電極７３ｂからなっており、第２誘電泳動用電極７３ｂが、空隙Ｇを介して第１誘電泳動用電極７３ａの周囲を囲むように形成されている。
　本実施の形態では、中心部分にある第１誘電泳動用電極７３ａと、第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとの間に存在する空隙Ｇとを少なくとも含む領域が、誘電泳動対象物Ｍａに覆われるような配置となっている。
　このため、細胞等の誘電泳動対象物Ｍａの１つが捕獲されると、電界の強い部分が誘電泳動対象物Ｍａにて覆われるため、それ以上の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されることがない。
　このように、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｃでは、第２誘電泳動用電極７３ｂは、第１誘電泳動用電極７３ａの周りに空隙Ｇを有して設けられている。
　これにより、第１誘電泳動用電極７３ａ及び第２誘電泳動用電極７３ｂが空隙Ｇを介して同心に設けられる誘電泳動用電極対７３においても、複数の誘電泳動対象物Ｍａが捕獲されるのを防止すると共に、誘電泳動対象物Ｍａの誘電泳動用電極対７３近傍での流れが阻害されるのを防止し得る誘電泳動デバイス６Ｃを提供することができる。
　尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、第１誘電泳動用電極７３ａは、中心に設けられた円形となっている。しかし、特にこれに限定するものではなく、中心部分にある第１誘電泳動用電極７３ａの形状を変更することが可能である。具体的には、例えば、図１４の（ａ）に示すように、中心部分にある第１誘電泳動用電極７４ａを小さな電極を結合した形にし、その周りに第２誘電泳動用電極７４ｂを形成した誘電泳動用電極対７４とすることができる。また、例えば、図１４の（ｂ）に示すように、第１誘電泳動用電極７５ａをドーナツ型にし、空隙Ｇを介してその周りに第２誘電泳動用電極７５ｂを形成した誘電泳動用電極対７５とすることができる。尚、第１誘電泳動用電極７４ａの内側は開口部となっている。
　これらの構成によっても、例えば、この構成を採用する蛍光検査システムにおいて、中心部分で誘電泳動対象物Ｍａから出る光が透過できる領域を増やすことができる。また、誘電泳動対象物Ｍａから放出される蛍光を、誘電泳動デバイス６Ｃの反対側から観察するような検査方法を用いる場合に、蛍光の透過度を高くして検出を容易にすることができる。
　さらに、上記実施の形態における誘電泳動用電極対７３では、第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとは同一平面上に設けられている。しかし、特にこれに限定するものではなく、例えば、図１５に示すように、第２電極である第２誘電泳動用電極７６ｂを第１電極である第１誘電泳動用電極７６ａよりも下方の配線層を用いて形成した誘電泳動用電極対７６とすることも可能である。
　このように、第２誘電泳動用電極７６ｂを第１誘電泳動用電極７６ａよりも下方に配置することによって、電極埋設層１５の表面よりも外に出ている電界ＥＦの強い領域は、図１３の（ａ）に示す第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとが同一平面上に設けられている配置に比べて、第１誘電泳動用電極７６ａに近い部分に限定される。このため、捕獲された細胞等の誘電泳動対象物Ｍａが、想定している標準的なサイズよりも多少小さくても、電界の強い部分が誘電泳動対象物Ｍａにて覆われる。その結果、それ以上の数の誘電泳動対象物Ｍａが誘電泳動用電極対７６に捕獲されることを防止することができる。
　〔実施の形態１０〕
　本発明のさらに他の実施の形態について図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態７～実施の形態９と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態７～実施の形態９の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　前記実施の形態７～９の誘電泳動デバイス６Ａ・６Ｂ・６Ｃでは、誘電泳動用電極対７１・７２・７３はそれぞれ１個ずつ設けられていた。
　これに対して、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｄは、誘電泳動用電極対７７が複数設けられている点が異なっている。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｄの構成について、図１６に基づいて説明する。図１６は、本実施の形態における誘電泳動デバイス６Ｄの構成を示す断面図である。
　例えば、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｄは、マイクロ流路２２ａを流れる流体中の微小な生体又は非生体試料等の誘電泳動対象物Ｍａを捕獲して、誘電泳動対象物Ｍａからの蛍光現象を観察することによって、検査対象を特定する蛍光検査システムに適用することができる。
　このような蛍光検査システムにおいては、例えば、複数の電極対に所望の種類の誘電泳動対象物Ｍａを捕獲させたい場合がある。
　その場合、捕獲された誘電泳動対象物Ｍａが、蛍光観察、可視光観察等の手段により所望の種類でないことが識別できたとき、その誘電泳動対象物Ｍａを離脱して、新たな誘電泳動対象物Ｍａを捕獲することが望ましい。
　そこで、本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｄでは、図１６に示すように、誘電泳動用電極対７７及び誘電泳動用電極対７８等の複数の電極対が設けられている。そして、誘電泳動用電極対７７の第１誘電泳動用電極７７ａ及び第２誘電泳動用電極７７ｂにおける少なくともその一部は、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数を他の電極対とは独立して変更可能となっている。誘電泳動用電極対７８の第１誘電泳動用電極７８ａ及び第２誘電泳動用電極７８ｂについても同様である。
　このように、本実施の形態では、誘電泳動用電極対７７及び誘電泳動用電極対７８の両方が、それぞれ、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数を他の電極対とは独立して変更可能となっている。
　これにより、電極対への電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数の変更は、誘電泳動対象物Ｍａに引力を作用することができる一方、斥力等を作用することも可能である。そして、本実施の形態では、これらの変更が他の電極対とは独立して変更可能となっている。この結果、不要な誘電泳動対象物Ｍａを離脱させることができる。したがって、必要とする誘電泳動対象物Ｍａのみを誘電泳動デバイス６Ｄにて収集して測定することが可能になり、利便性の高い利便性の高い誘電泳動デバイス６Ｄを提供することができる。
　〔実施の形態１１〕
　本発明のさらに他の実施の形態について図１７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態９と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態９の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｅは、実施の形態９の誘電泳動デバイス６Ｃにおいて、誘電泳動用電極対７３の上側には、捕獲物質としての誘電泳動対象物Ｍａを捕捉する貫通孔としてのマイクロウェル４１を有する捕捉層４０が形成されている点が異なっている。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｅの構成について、図１７の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１７の（ａ）は、本実施の形態における誘電泳動デバイス６Ｅを示すものであって、誘電泳動デバイス６Ｅの構成を示す断面図である。図１７の（ｂ）は、誘電泳動デバイス６Ｅの誘電泳動用電極対７３の構成を示す平面図である。
　本実施の形態の誘電泳動デバイス６Ｅは、図１７の（ａ）（ｂ）に示すように、マイクロ流路２２を流れる捕獲物質としての誘電泳動対象物Ｍａを誘電泳動により捕獲する誘電泳動用電極対７３を備えている。そして、誘電泳動用電極対７３は、第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとで構成されており、第１誘電泳動用電極７３ａと第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとの間の空隙Ｇとを少なくとも含めた領域が、１個の誘電泳動対象物Ｍａによって覆われるように形成されている。
　また、本実施の形態では。特に、誘電泳動用電極対７３の上側には、誘電泳動対象物Ｍａを捕捉する捕捉層４０が形成されている。そして、捕捉層４０における、第１誘電泳動用電極７３ａと第２誘電泳動用電極７３ｂとの間の空隙Ｇの平面位置には、１個の誘電泳動対象物Ｍａを嵌挿させる貫通孔としてのマイクロウェル４１が形成されている。
　これにより、１個の誘電泳動対象物Ｍａが捕捉層４０におけるマイクロウェル４１に嵌り込んで捉えられる。したがって、１個の誘電泳動対象物Ｍａを容易に捉えることができる。
　本発明の態様１における蛍光検査システム１～５は、流路（マイクロ流体路２２）を流れる検査対象Ｍに励起光Ｌ１を照射する励起用光源２３と、フォトダイオード１２により光を検知する光子検知部１３を備えたシリコン集積回路１０と、上記フォトダイオード１２上に上記検査対象Ｍを誘電泳動により引き寄せるために電界ＥＦを発生する誘電泳動用電極対１６・３１・３２と、誘電泳動により引き寄せた上記検査対象Ｍに上記励起用光源２３にて励起光Ｌ１を照射させ、上記検査対象Ｍから放出される蛍光Ｌ２を上記励起光Ｌ１の消光後に、上記光子検知部１３にて検知させる制御部２４とを備えていることを特徴としている。
　上記の発明によれば、蛍光検査システムは、流路を流れる検査対象に励起光を照射する励起用光源と、フォトダイオードにより光を検知する光子検知部を備えたシリコン集積回路と、フォトダイオード上に検査対象を誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する電極対とを備えている。
　従来のこの種の蛍光検査システムでは、励起光の波長と蛍光の波長とが異なることを利用して、光学的なフィルタにより両者を分離して、蛍光のみを検知していた。このため、組み込んだフィルタに適した蛍光物質しか検査に使えないということになり、蛍光の種類の適用範囲が限定されるという問題点を有していた。
　ところで、蛍光とは、紫外光又は可視光等を吸収した分子・イオンが励起され、その後、中間励起状態に遷移し、そこから励起光よりも長波長の光を放出して基底状態に戻る現象であり、励起状態から基底状態に戻るまでの平均時間を蛍光寿命と呼ぶ。このため、蛍光寿命を利用すると、励起光と蛍光とを波長により分離する光学フィルタを使わず、励起光の消光後に、放出される蛍光を観測することが可能になる。
　そこで、本発明では、引き寄せた検査対象に励起用光源にて励起光を照射させ、検査対象から放出される蛍光を励起光の消光後に、光子検知部にて検知させる制御部を備えている。
　この結果、励起光の消光後では、蛍光のみが光子検知部にて検知される。したがって、励起光と蛍光とを光学的なフィルタにより分離することなく検査対象から放出された蛍光のみを測定し、蛍光の種類の適用範囲が低減されるのを防止し得る蛍光検査システムを提供することができる。
　本発明の態様２における蛍光検査システム２は、態様１における蛍光検査システムにおいて、前記誘電泳動用電極対（第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２）の上側には、前記検査対象Ｍを捕捉する捕捉層４０が形成されていると共に、上記捕捉層４０におけるフォトダイオード１２の平面位置には、一個の上記検査対象Ｍを嵌挿させ、かつ蛍光を通過させる貫通孔（マイクロウェル４１）が形成されていることが好ましい。
　これにより、一個の検査対象が捕捉層におけるフォトダイオードの平面位置に形成された貫通孔に嵌り込んで捉えられ、その一個の検査対象から放出された蛍光のみを貫通孔に通過させてフォトダイオードで測定することができる。したがって、一個の検査対象を容易に捉えると共に、捉えた一個の検査対象を貫通孔の位置に保持させるので、確実に捉えた一個の検査対象のみから放出された蛍光を測定することができる。
　本発明の態様３における蛍光検査システム３は、態様２における蛍光検査システムにおいて、前記捕捉層４０は、複数の点状凸部（柱状捕捉層４２）又は線状凸部（線状凸部捕捉層４４）が並置して形成されている。
　例えば、検査対象を捕捉する捕捉層の材質によっては、検査対象を接着する性質を持つ場合がある。そこで、本発明の一態様における蛍光検査システムでは、捕捉層は、複数の点状凸部又は線状凸部が並置して形成されている。これにより、捕捉層の検査対象への接触面が少なくなるので、検査対象が捕捉層に接着し難くなる。この結果、流路を流れる検査対象が捕捉層に接着されて検査対象の泳動が阻害されるということが抑制される。
　本発明の態様４における蛍光検査システム４は、態様１、２又は３における蛍光検査システムにおいて、誘電泳動により前記フォトダイオード上に引き寄せた前記検査対象から蛍光以外の外光が前記フォトダイオードに入射することを防ぐために、前記誘電泳動用電極対における電極の一つは上記外光を遮光する位置に配されている。
　これにより、フォトダイオードの上側においては、誘電泳動用電極対における電極の一つが、フォトダイオードの上以外を遮光するために利用される。この結果、部品点数の増加を回避して、フォトダイオードの上以外から外光によう迷光がフォトダイオードに入射されるのを防止することができる。
　したがって、精度の高い検査結果を得ることができ、信頼性の高い蛍光検査システムを提供することができる。
　本発明の態様５における蛍光検査システム５は、態様１～４のいずれか１における蛍光検査システムにおいて、前記シリコン集積回路には、前記フォトダイオード上に引き寄せた検査対象としての細胞の細胞膜を破壊する所定の高電界を印加する高電界印加用電極対が設けられている。
　これにより、誘電泳動により誘電泳動用電極対に捕捉した細胞の細胞膜を破壊し、細胞内部の遺伝子に蛍光標識を付加して蛍光検知することができる。その結果、細胞のより詳細な解析が可能になる。
　本発明の態様６における蛍光検査システム１～５では、前記誘電泳動用電極対１６・３１・３２・５６は、第１誘電泳動用電極１６ａ・３１ａ・３２ａ・５６ａと第２誘電泳動用電極１６ｂ・３１ｂ・３２ｂとで構成されており、上記第１誘電泳動用電極１６ａ・３１ａ・３２ａ・５６ｂと、上記第１誘電泳動用電極１６ａ・３１ａ・３２ａ・５６ａと第２誘電泳動用電極１６ｂ・３１ｂ・３２ｂ・５６ｂとの間の空隙（電極孔部５１）とを少なくとも含めた領域が、１個の前記検査対象Ｍによって覆われるように形成されていることが好ましい。
　これにより、誘電泳動用電極対には１個の検査対象しか捕獲されない。また、これにより、複数の検査対象の滞留により、流路を流れる他の検査対象の流れが阻害されるということもない。
　したがって、複数の検査対象が捕獲されるのを防止すると共に、検査対象の誘電泳動用電極対近傍での流れが阻害されるのを防止し得る蛍光検査システムを提供することができる。
　本発明の態様７における分子検査方法は、前記記載の蛍光検査システムを用いた分子検査方法であって、捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体とを混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させ、そのマイクロビーズを含む溶液を態様２の蛍光検査システム２の流路（マイクロ流体路２２）に流す第１工程と、上記蛍光検査システム２における誘電泳動によりマイクロビーズを各誘電泳動用電極対（第１誘電泳動用電極対３１及び第２誘電泳動用電極対３２）の上側に形成された捕捉層４０の貫通孔（マイクロウェル４１）にて捕捉する第２工程と、上記流路（マイクロ流体路２２）に蛍光基質を流す第３工程と、上記蛍光基質が酵素標識と反応して生成された蛍光物質を、上記蛍光検査システム２により検出する第４工程とを含むことを特徴としている。
　上記の発明の形態によれば、蛍光物質の生成が貫通孔の限られた領域で行われるため、蛍光がフォトダイオードの上に集中して発生し、数少ないターゲット分子でも検出が可能になる。
　従来、このような検出手法は、蛍光顕微鏡を用いて行われていたが、本実施形態によれば、蛍光顕微鏡やその撮像画像を画像処理する必要がない。その結果、蛍光検査システム２を備えた簡便な分子検査方法を提供することができる。
　本発明の態様８における誘電泳動デバイス６Ａ～６Ｅは、マイクロ流路２２を流れる捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）を誘電泳動により捕獲する誘電泳動用電極対７１～７８を備えた誘電泳動デバイスにおいて、上記誘電泳動用電極対７１～７８は、第１誘電泳動用電極７１ａ～７８ａと第２誘電泳動用電極７１ｂ～７８ｂとで構成されており、第１誘電泳動用電極７１ａ～７８ａと、上記第１誘電泳動用電極７１ａ～７８ａと第２誘電泳動用電極７１ｂ～７８ｂとの間の空隙Ｇとを少なくとも含めた領域が、１個の上記捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）によって覆われるように形成されていることを特徴としている。
　上記の構成によれば、誘電泳動デバイスは、マイクロ流路を流れる捕獲物質を誘電泳動により捕獲する誘電泳動用電極対を備えている。
　従来、この種の誘電泳動デバイスでは、マイクロ流路を流れる複数の捕獲物質が誘電泳動用電極対に捕獲されるので、例えば捕獲物質が何らかの検査対象である場合に、単体の捕獲物質の測定が阻害されるという問題があった。また、誘電泳動用電極対に捕獲された複数の捕獲物質によって、マイクロ流路を流れる他の捕獲物質の流れが阻害されるという問題があった。
　そこで、本発明の一態様では、誘電泳動用電極対は、第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極とで構成されており、上記第１誘電泳動用電極と、上記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の上記捕獲物質によって覆われるように形成されている。このため、誘電泳動用電極対には１個の捕獲物質しか捕獲されない。また、これにより、複数の捕獲物質の滞留により、マイクロ流路を流れる他の捕獲物質の流れが阻害されるということもない。
　したがって、複数の捕獲物質が捕獲されるのを防止すると共に、捕獲物質の誘電泳動用電極対近傍での流れが阻害されるのを防止し得る誘電泳動デバイスを提供することができる。
　本発明の態様９における誘電泳動デバイス６Ｃは、態様８における誘電泳動デバイスにおいて、前記第２誘電泳動用電極７３ｂは、第１誘電泳動用電極７３ａの周りに前記空隙Ｇを有して設けられている。
　これにより、第１誘電泳動用電極及び第２誘電泳動用電極が空隙を介して同心に設けられる誘電泳動用電極対においても、複数の捕獲物質が捕獲されるのを防止すると共に、捕獲物質の誘電泳動用電極対近傍での流れが阻害されるのを防止し得る誘電泳動デバイスを提供することができる。
　本発明の態様１０における誘電泳動デバイス６Ｂは、態様８又は９における誘電泳動デバイスにおいて、前記第１誘電泳動用電極７２ａと、空隙Ｇと、第２誘電泳動用電極７１ｂの一部とが１個の前記捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）によって覆われるように形成されていると共に、上記第１誘電泳動用電極７２ａには変動電位が印加されることが好ましい。
　誘電泳動用電極対においては、空隙に面する該誘電泳動用電極対の端面において電界が最大になり、捕獲物質に対する誘電泳動用電極対の引き付け力が最大となる。特に、誘電泳動用電極対のうちの例えば第１誘電泳動用電極に交流電圧等の変動電位を印加することにより、第１誘電泳動用電極の捕獲物質に対する引き付け力が最大となる。
　そこで、本発明の一態様では、第１誘電泳動用電極と、空隙と、第２誘電泳動用電極の一部とが１個の前記捕獲物質によって覆われるように形成されていると共に、第１誘電泳動用電極には変動電位が印加される。
　これにより、１個の捕獲物質が捕獲されると、電界の強い部分である第１誘電泳動用電極が捕獲物質で覆われるため、それ以上の捕獲物質が捕獲されることを防止することができる。
　本発明の態様１１における誘電泳動デバイス６Ｃは、態様９における誘電泳動デバイスにおいて、前記第２誘電泳動用電極７６ｂは、第１誘電泳動用電極７６ａよりも下方に配置されていることが好ましい。
　これにより、捕獲された細胞等の誘電泳動対象物が、想定している標準的なサイズよりも多少小さくても、電界の強い部分が誘電泳動対象物にて覆われる。その結果、それ以上数の誘電泳動対象物が誘電泳動用電極対に捕獲されることを防止することができる。
　本発明の態様１２における誘電泳動デバイス１Ａ～１Ｄは、態様８～１１のいずれか１における誘電泳動デバイスにおいて、前記誘電泳動用電極対７１～７８の電圧を制御するための配線が、該誘電泳動用電極対７１～７８よりも下方の配線層（下位配線層１７ａ）を用いて形成されていることが好ましい。
　誘電泳動用電極対の配線層が、誘電泳動用電極対と同一面状に存在する場合には、配線層にまで電界が形成される。その結果、捕獲物質が配線層においても捕獲されることになるので、単一の捕獲物質を捕獲することができなくなる。
　そこで、本発明の一態様では、前記誘電泳動用電極対の電圧を制御するための配線が、該誘電泳動用電極対よりも下方の配線層を用いて形成されている。これにより、配線層によって捕獲物質が捕獲されることがなくなる。
　したがって、複数の捕獲物質が捕獲されるのを確実に防止することができる。
　本発明の態様１３における誘電泳動デバイス６Ｄは、態様８～１２のいずれか１における誘電泳動デバイスにおいて、前記誘電泳動用電極対７７・７８は、複数設けられていると共に、複数の誘電泳動用電極対７７・７８のうちの一部の誘電泳動用電極対７７・７８は、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数が他の誘電泳動用電極対７７・７８とは独立して変更可能となっていることが好ましい。
　本発明の一態様における誘電泳動デバイスでは、前記誘電泳動用電極対は、複数設けられている。これにより、複数の誘電泳動用電極対にて捕獲物質を捕獲することができる。
　しかしながら、場合によっては、必要でない捕獲物質が捕獲される場合がある。
　そこで、本発明の一態様では、複数の誘電泳動用電極対のうちの一部の誘電泳動用電極対は、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数が他の誘電泳動用電極対とは独立して変更可能となっている。
　これにより、誘電泳動用電極対への電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数の変更は、捕獲物質に引力を作用することができる一方、斥力等を作用することも可能である。そして、本構成では、これらの変更が他の誘電泳動用電極対とは独立して変更可能となっている。この結果、不要な捕獲物質を離脱させることができる。
　したがって、必要とする捕獲物質のみを捕獲することが可能になり、利便性の高い誘電泳動デバイスを提供することができる。
　本発明の態様１４における誘電泳動デバイス６Ｅは、態様８～１３のいずれか１における誘電泳動デバイスにおいて、前記誘電泳動用電極対７１～７８の上側には、前記捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）を捕捉する捕捉層４０が形成されていると共に、上記捕捉層４０における、前記第１誘電泳動用電極（７１ａ～７８ａ）と第２誘電泳動用電極（７１ｂ～７８ｂ）との間の空隙Ｇの平面位置には、１個の上記捕獲物質（誘電泳動対象物Ｍａ）を嵌挿させる貫通孔（マイクロウェル４１）が形成されていることが好ましい。
　これにより、１個の捕獲物質が捕捉層における第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙の平面位置に形成された貫通孔に嵌り込んで捉えられる。したがって、１個の捕獲物質を容易に捉えることができる。
　尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　１～５　　　　蛍光検査システム
　６Ａ～６Ｅ　　誘電泳動デバイス
１０　　　　　　シリコン集積回路
１１　　　　　　シリコン回路基板
１２　　　　　　フォトダイオード
１３　　　　　　光子検知部
１３ａ　　　　　第１光子検知部
１３ｂ　　　　　第２光子検知部
１４　　　　　　誘電泳動用制御回路
１５　　　　　　電極埋設層
１６　　　　　　誘電泳動用電極対
１６ａ・１６ｂ　誘電泳動用電極
１７　　　　　　下層配線
１７ａ　　　　　下位配線層
２１　　　　　　透明板
２２　　　　　　マイクロ流体路（流路）
２２ａ　　　　　マイクロ流路
２３　　　　　　励起用光源
２４　　　　　　制御部
３１　　　　　　第１誘電泳動用電極対
３１ａ・３１ｂ　誘電泳動用電極
３２　　　　　　第２誘電泳動用電極対
３２ａ・３２ｂ　誘電泳動用電極
４０　　　　　　捕捉層
４１　　　　　　マイクロウェル（貫通孔）
４２　　　　　　柱状捕捉層（点状凸部）
４３　　　　　　マイクロウェル（貫通孔）
４４　　　　　　線状凸部捕捉層（線状凸部）
５１　　　　　　電極孔部５１（空隙）
５６　　　　　　誘電泳動用電極対
５６ａ　　　　　遮光用電極
５６ｂ　　　　　誘電泳動用電極
６１　　　　　　高電界印加用電極対
７１　　　　　　誘電泳動用電極対
７１ａ　　　　　第１誘電泳動用電極
７１ｂ　　　　　第２誘電泳動用電極
７２　　　　　　誘電泳動用電極対
７２ａ　　　　　第１誘電泳動用電極
７２ｂ　　　　　第２誘電泳動用電極
７３～７６　　　誘電泳動用電極対
７３ａ～７６ａ　第１誘電泳動用電極
７３ｂ～７６ｂ　第２誘電泳動用電極
７７・７８　　　誘電泳動用電極対
７７ａ・７８ａ　第１誘電泳動用電極
７７ｂ・７８ｂ　第２誘電泳動用電極
　Ｌ１　　　　　励起光
　Ｌ２　　　　　蛍光
　Ｍ　　　　　　検査対象
　Ｍａ　　　　　誘電泳動対象物（捕獲物質）

Claims (14)

  1. 　流路を流れる検査対象に励起光を照射する励起用光源と、
    　フォトダイオードにより光を検知する光子検知部を備えたシリコン集積回路と、
    　上記フォトダイオード上に上記検査対象を誘電泳動により引き寄せるために電界を発生する誘電泳動用電極対と、
    　誘電泳動により引き寄せた上記検査対象に上記励起用光源にて励起光を照射させ、上記検査対象から放出される蛍光を上記励起光の消光後に、上記光子検知部にて検知させる制御部とを備えていることを特徴とする蛍光検査システム。
  2. 　前記誘電泳動用電極対の上側には、前記検査対象を捕捉する捕捉層が形成されていると共に、
    　上記捕捉層におけるフォトダイオードの平面位置には、一個の上記検査対象を嵌挿させ、かつ蛍光を通過させる貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光検査システム。
  3. 　前記捕捉層は、複数の点状凸部又は線状凸部が並置して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の蛍光検査システム。
  4. 　誘電泳動により前記フォトダイオード上に引き寄せた前記検査対象から蛍光以外の外光が前記フォトダイオードに入射することを防ぐために、前記誘電泳動用電極対における電極の一つは上記外光を遮光する位置に配されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の蛍光検査システム。
  5. 　前記シリコン集積回路には、前記フォトダイオード上に引き寄せた検査対象としての細胞の細胞膜を破壊する所定の高電界を印加する高電界印加用電極対が設けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の蛍光検査システム。
  6. 　前記誘電泳動用電極対は、第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極とで構成されており、上記第１誘電泳動用電極と、上記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の前記検査対象によって覆われるように形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の蛍光検査システム。
  7. 　請求項２に記載の蛍光検査システムを用いた分子検査方法であって、
    　捕捉抗体を付けたマイクロビーズと検出抗体とを混釈し、捕捉されたターゲット分子にさらに検出抗体を結合させ、そのマイクロビーズを含む溶液を前記記載の蛍光検査システムの流路に流す第１工程と、
    　上記蛍光検査システムにおける誘電泳動によりマイクロビーズを各誘電泳動用電極対の上側に形成された捕捉層の貫通孔にて捕捉する第２工程と、
    　上記流路に蛍光基質を流す第３工程と、
    　上記蛍光基質が酵素標識と反応して生成された蛍光物質を、上記蛍光検査システムにより検出する第４工程とを含むことを特徴とする分子検査方法。
  8. 　マイクロ流路を流れる捕獲物質を誘電泳動により捕獲する誘電泳動用電極対を備えた誘電泳動デバイスにおいて、
    　上記誘電泳動用電極対は、第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極とで構成されており、上記第１誘電泳動用電極と、上記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙とを少なくとも含めた領域が、１個の上記捕獲物質によって覆われるように形成されていることを特徴とする誘電泳動デバイス。
  9. 　前記第２誘電泳動用電極は、第１誘電泳動用電極の周りに前記空隙を有して設けられていることを特徴とする請求項８に記載の誘電泳動デバイス。
  10. 　前記第１誘電泳動用電極と、空隙と、第２誘電泳動用電極の一部とが１個の前記捕獲物質によって覆われるように形成されていると共に、
    　上記第１誘電泳動用電極には変動電位が印加されることを特徴とする請求項８又は９に記載の誘電泳動デバイス。
  11. 　前記第２誘電泳動用電極は、第１誘電泳動用電極よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の誘電泳動デバイス。
  12. 　前記誘電泳動用電極対の電圧を制御するための配線が、該誘電泳動用電極対よりも下方の配線層を用いて形成されていることを特徴とする請求項８～１１のいずれか１項に記載の誘電泳動デバイス。
  13. 　前記誘電泳動用電極対は、複数設けられていると共に、
    　複数の誘電泳動用電極対のうちの一部の誘電泳動用電極対は、電界の印加の有無、又は電界の振幅若しくは周波数が他の誘電泳動用電極対とは独立して変更可能となっていることを特徴とする請求項８～１２のいずれか１項に記載の誘電泳動デバイス。
  14. 　前記誘電泳動用電極対の上側には、前記捕獲物質を捕捉する捕捉層が形成されていると共に、
    　上記捕捉層における、前記第１誘電泳動用電極と第２誘電泳動用電極との間の空隙の平面位置には、１個の上記捕獲物質を嵌挿させる貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項８～１３のいずれか１項に記載の誘電泳動デバイス。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019213469A (ja) * 2018-06-11 2019-12-19 シャープ株式会社 生体粒子観察装置および生体粒子観察方法
JP2020008495A (ja) * 2018-07-11 2020-01-16 シャープ株式会社 粒子分別装置
CN112051252A (zh) * 2020-09-16 2020-12-08 中国科学院长春应用化学研究所 一种样品池及其制备方法与应用
JP2021065143A (ja) * 2019-10-23 2021-04-30 シャープ福山セミコンダクター株式会社 生体粒子捕集装置
JPWO2021157060A1 (ja) * 2020-02-07 2021-08-12

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6775223B2 (ja) * 2016-10-27 2020-10-28 シャープ株式会社 蛍光検査システム、分子検査方法及び蛍光検査方法
GB201701686D0 (en) 2017-02-01 2017-03-15 Illunina Inc System & method with fiducials having offset layouts
GB201701688D0 (en) 2017-02-01 2017-03-15 Illumia Inc System and method with fiducials in non-recliner layouts
US11896944B2 (en) 2017-02-01 2024-02-13 Illumina, Inc. System and method with fiducials responding to multiple excitation frequencies
GB201701689D0 (en) 2017-02-01 2017-03-15 Illumia Inc System and method with fiducials of non-closed shapes
GB201701691D0 (en) * 2017-02-01 2017-03-15 Illumina Inc System and method with reflective fiducials
CN112316994B (zh) * 2020-11-06 2022-03-01 江南大学 酵母菌的一体化检测芯片及方法
EP4091714A1 (en) * 2021-05-18 2022-11-23 Technische Universität München Parallelized probing of a plurality of samples in a self-organized structure
US20240207847A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-27 Imec Vzw Method and system for capturing analyte particles in a liquid

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005506083A (ja) * 2001-10-25 2005-03-03 バル−イラン ユニバーシティ 相互作用型透明個別細胞バイオチッププロセッサー
JP2005195397A (ja) * 2004-01-05 2005-07-21 Shimadzu Corp 誘電泳動検出装置
US20090283406A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 National Chung Cheng University Method and apparatus for detection of bioparticles by single-bead based dielectrophoresis

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5344535A (en) * 1989-11-27 1994-09-06 British Technology Group Limited Dielectrophoretic characterization of micro-organisms and other particles
US6071394A (en) * 1996-09-06 2000-06-06 Nanogen, Inc. Channel-less separation of bioparticles on a bioelectronic chip by dielectrophoresis
WO1999025816A1 (en) * 1997-11-14 1999-05-27 California Institute Of Technology Cell lysis device
ITBO20050646A1 (it) 2005-10-26 2007-04-27 Silicon Biosystem S R L Metodo ed apparato per la caratterizzazione ed il conteggio di particelle
US7744737B1 (en) * 2007-07-26 2010-06-29 Sandia Corporation Microfluidic device for the assembly and transport of microparticles
WO2010148252A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 Jody Vykoukal Method and apparatus for quantitative microimaging
US20110312842A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Geneasys Pty Ltd Oligonucleotide spotting device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005506083A (ja) * 2001-10-25 2005-03-03 バル−イラン ユニバーシティ 相互作用型透明個別細胞バイオチッププロセッサー
JP2005195397A (ja) * 2004-01-05 2005-07-21 Shimadzu Corp 誘電泳動検出装置
US20090283406A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 National Chung Cheng University Method and apparatus for detection of bioparticles by single-bead based dielectrophoresis

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019213469A (ja) * 2018-06-11 2019-12-19 シャープ株式会社 生体粒子観察装置および生体粒子観察方法
JP2020008495A (ja) * 2018-07-11 2020-01-16 シャープ株式会社 粒子分別装置
CN110711490A (zh) * 2018-07-11 2020-01-21 夏普株式会社 粒子分离装置
CN110711490B (zh) * 2018-07-11 2022-09-06 夏普株式会社 粒子分离装置
JP2021065143A (ja) * 2019-10-23 2021-04-30 シャープ福山セミコンダクター株式会社 生体粒子捕集装置
JP7401871B2 (ja) 2019-10-23 2023-12-20 シャープセミコンダクターイノベーション株式会社 生体粒子捕集装置
JPWO2021157060A1 (ja) * 2020-02-07 2021-08-12
WO2021157060A1 (ja) * 2020-02-07 2021-08-12 日本電信電話株式会社 粒子配列運搬デバイスおよび粒子配列運搬方法
JP7375834B2 (ja) 2020-02-07 2023-11-08 日本電信電話株式会社 粒子配列運搬デバイスおよび粒子配列運搬方法
CN112051252A (zh) * 2020-09-16 2020-12-08 中国科学院长春应用化学研究所 一种样品池及其制备方法与应用

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