WO2005050205A1 - 給電用配線が延設されたバイオアッセイ用基板 - Google Patents

Abstract

基板上に多数配列される反応領域に付設される電極に対して、該電極配置構成を問わず、確実に給電を行うための配線構成を工夫すること。物質間の相互作用の場となる反応領域２が多数配設されており、この反応領域２に電極Ｅが設けられた構成を備える円盤状の基板であって、前記基板１の中心部に設けられた通電部（例えば、３６）から前記反応領域２の電極Ｅ１，Ｅ２に接続する給電用配線４０１、４０２が網羅的に延設されているバイオアッセイ用基板を提供する。

Description

給電用配線が延設されたバイ オア ツセィ用基板 技術分野

本発明は、 円盤状基板からなる D N Aチップその他のバイオ ァ ッセィ用基板に関する。

よ り 詳しく は、 円盤状基板の所定箇所に設け られた通電部か ら基板上に配列された各反応領域中の電極に向けて延設され る給電用配線の構成に係わる技術に関する。 背景技術

本発明に関する第一の従来技術は、 マイ ク ロア レイ技術によ て所定の D N Aが微細配列された、 いわゆる D N Aチップ又 は D N Aマイ ク ロア レイ （以下、 「 D N Aチップ」 と総称。 ） と 呼ばれるバイオア ツセィ用の集積基板に関する技術である。

- の D N Aチップ技術は、 ガラス基板ゃシリ コ ン基板上に多種

• 多数の D N Aォジ ゴ鎖ゃ c D N A ( complementary DNA) 等 が集積されている こ と から、 ハイ プリ ダイゼーショ ン等の分子 間相互反応の網羅的解析が可能と.なる点が特徴と されている。

- のため D N Aチップは、 遺伝子の変異解析、 S N P s (一塩 基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用 されてお り 、創薬、 臨床診断、 薬理ジヱ ノ ミ ク ス、 法医学その他の分野において広 範囲に活用 され始めている。 D N Aチップ以外にも、 基板上に タ ンパク質を固定 したプロ テイ ンチッ プや種々 の物質間の相 互作用 を解析する ためのバイ オセ ンサーチ ップな ども 開発さ れている。

第二の'従来技術は、 液相中において荷電して存在する物質に対する電 界の作用に係わる技術である。 具体的には、 ヌクレオチド鎖 （核酸分子） は、 液相中において電界の作用を受けると伸長又は移動することが知ら れており、 その原理は、 ヌクレオチド鎖の骨格をなすリン酸イオン （陰 電荷） とその周辺にある水がイオン化した水素原子 （陽電荷） とによつ てイオン曇を作っていると考えられ、 これらの陰電荷及ぴ陽電荷により 生じる分極ベク トル （双極子） が、 高周波高電圧の印加により全体とし て一方向を向き、 その結果としてヌクレオチド鎖が伸長し、 加えて、 電 気力線が一部に集中する不均一電界が印加された場合、 ヌクレオチド鎖 は電気力線が集中する部位に向かって移動する （Seiichi Suzuki, Takeshi Yamanashi, Shin - ichi Tazawa, Osamu Kurosawa and Masao Washizu： 'Quantitative analysis on electrostatic orientation of DNA in stationary AC electric field using iluorescence anisotropy ， IEEE Transaction on Industrial Applications, Vol.34, No.1, P75-83 (1998) 参照） 。 また、 数十から数百 ^ mのギャップを持つ微細電極中に DNA 溶液をおき、 ここに l MVZm、 1 MH z程度の高周波電界を印加する と、 ランダムコイル状で存在する DNAに誘電分極が生じ、 その結果、 DNA分子は電界と平行に直線状に引き伸ばされる。 そして、 この誘電 泳動と呼ばれる電気力学的効果によって、 分極した DN Aは自発的に電 極端へと引き寄せられ、 電極ェッジにその一端を接した形で固定される ことが知られている （鷲津正夫、 「見ながら行う D NAハンドリング」、 可視化情報 V o l . 2 0 N o . 7 6 ( 2 0 0 0年 1月） 参照） 。

現況の D N Aチップ技術は、 物質間の相互作用の場を提供す る反応領域を基板に予め多数設定しておき、 こ の反応領域中に D N Aプ口ーブ等の検出用ヌ ク レオチ ド鎖を固定 してお く ·>- と によつて 、 こ の検出用ヌ ク レオチ ド鎖と相補的な標的ヌ ク レ ォチ ド、鎖 と の間の相互作用であるハイ プ リ ダイ ゼーシ ヨ ンを 細銅羅的に解析する技術と して普及しつつある。 こ の D N Aチシ プ技術を実施する場合において、 前記反応領域中に前記検出用 ヌ ク レォチ ド鎖 （例えば、 D N Aプローブ） を、 丸まつたラ ン ダム ィル様の状態ではなく 、 伸長状態で固定しておく こ と が 可能と なれば、 物質の高次構造に起因する、 いわゆる立体障 の弊 や前記検出用ヌ ク レオチ ド鎖と周辺表面と の干渉 （例え ば 、 付着や接触） がなく なるので、 ハイ ブリ ダィゼーシ 3 ンの 効率が向上する と考え られる。

この新規着想に基づいて、 基板上に配列される反応領域中に 検出用表面と して機能する電極を予め配置しておき、 の電極 と これに対向する電極と の間で、 反応領域中の液相に高周波電 界を印加する構成を案出 し、 これによつて、 該液相中にラ ンダ ム ィ ル状で存在する検出用ヌ ク レオチ ド鎖を高周波'電界の 作用で伸長させ、 かつ前記電極エッジにその末端部位を固定さ せる と と もに、 効率良く ハイ プリ ダイゼーショ ンを進行させる と ができ る技術を確立する こ と ができた。

しかし、 前記技術を実施する に当たっては、 基板上の多数の 電極 の通電手段が必須と なるため、 電極を有する反応領域が 様々 な配列形態で、 多数配設可能な円盤状基板を探用 した場ム にねいては、 各電極に給電するための多数の配線を、 干渉がな いよ つ に基板上に整然と延設しなければな らない。

また 、 円盤状の基板においては、 反応領域が周方向あるいは 放射状に配列された特有の形態になる こ と が必然であるから、 こ の よ う な配列形態によ り 好適に対応した配線構成、 具体的に は、 基板上全体に反応領域をでき るだけ均一に、 かつ高密度に 配列でき る配線構成を案出し、 また、 配線抵抗の低減にも工夫 を施さなければな らない。

また、 多数の反応領域が配列された円盤状基板の記録情報を 読み取る際には、 C Dその他の光ディ スク の記録情報読み取り 作業と 同様に、 回転同期サーポや ト ラ ッキングサーポをかける こ と を前提とする。 従って、 これらのサーポに利用でき る専用 の信号やマーク を基板か ら読み取る こ と ができ る よ う にする 必要があるので、 基板上の構成がよ り 複雑になって しま う と い う 問題が生じるので、 こ の問題を解決でき る技術を開発する必 要がある。

そこで、 本発明は、 上記課題を解決するために、 給電用配線 構成に工夫が施された円盤状のバイ オア ツセィ用基板を提供 する こ と を主な 目 的 とする。 明の Ifj不

まず 、 本発明では、 物質間の相互作用の場と なる反応領域が 配設され、 前記反応領域に電極が設け られた構成を備 7Lる円盤 状基板であって、 前記基板中心部に設け られた通電部から 記 電極に接続する給電用配線が延設 されているバィ ォァ クセィ 用基板を提供する。

目 U記構成を備えるバイ オア ツセィ用基板では、 円盤状の形態 を有している基板の中心部位置を選択して、 外部電源からの電 流が供給される箇所と して機能する 「通電部」 を設ける の 通電部を、 本発明では、 基板全域に所定パターンで配設されて いる各反応領域中のそれぞれの電極に向 けて延設 される全て の給電用配線に電流を供給するための共通通電部 と して利用 する。 なお、 前記通電部は、 例えば、 円形又はリ ング状に形成 でき、 また、 単一の通電領域あるいは複数の独立した部分通電 領域に分割されている形態を採用 しても よい。

刖記給電用配線は、 前記通電部の単一の通電領域や部分通電 領域に接続されて （基板の） 外周側へ延設された第 1 配線と、 該第 1 配線から枝分れして導出された第 2配線と、 から構成し の第 1 配線を、 例えば、 前記通電部から放射状に延設させる こ と ができ る。 また、 前記第 1 配線は、 基板上の反応領域の配 列パタ一ン等に応 じて、 直線状の配線や曲線状の配線のいずれ の形状 採用可能であ り 、 そ して、 これらの形状を組み合わせ ても よい

刖記第 1 配線から枝分かれする第 2配線は、 周方向に延 る よ う に構成されているので、 基板全域を網羅でき る。 この第

2配線は 、 上方から視た と き に、 例えば、 同心円状又はスパイ ラル状をなすよ う に適宜選択する こ と もでき る。 また、 この第

2配線を 、 基板を半径方向で視たと き に、 隣り 合 う前記第 1 配 線から交互に導出された配線構成を採用する こ と もでき、 第 2 配線のそれぞれが、 一つの第 1 配線にのみ接続されている構成 ゃ複数の第 1 配線に接続する構成も 自 由 に採用する こ と がで さ る

こ こで 、 本発明では、 上記した第 2配線を基板上の記録情報 を み取る 際の回転同期信号や ト ラ ッ キング信号の基準 と し て用レ、る こ と によって、 基板上に別途の信号基準を設ける必要 がな < なるので、 こ の点で、 基板の構成あるいは構造を簡素化 でさ る o

基板中心部に設け られた前記通電部の中央部には、 所定口径 の孔を形成しておき、 さ ら に、 こ の孔に、 揷着されて前記通電 部に電流を供給する通電治具の位置決め部位を設けてお く こ と ができ る。 さ らに、 前記孔には、 該孔に揷着されるチヤ ツキ ング治具の周方向の位置決め部位を設けておく こ と ができ、 こ れらの位置決め部位を兼用 しても よい。

刖記位置決 部位と しては、 前記孔に形成された凹部又は凸 部を採用する こ と ができ る。 また、 前記孔の形状によって、 該 孔に揷着される通電治具又は/及ぴチヤ ッ キング治具の周方 向の位置決めがなされる よ う に しても よい。

以上説明 した前記給電用配線を複数の配線層を用いて形成 する こ と ができ、 また、 複数の配線層に延設された各給電用配 線が前記通電部に臨むよ う に露出 しておき、 こ の露出する配線 末端部を前記通電部に接続させる と い う構成を採用でき る。

また、 複数の配線層の う ちの少なく と も一層を全面一様な電 極層で形成した り 、 複数の配線層の少なく と も一層を酸化物層 な どの絶縁層で覆 う よ う に工夫した り する と い う 構成も採用 する o

さ らに、 反応領域における前記相互作用の読み取り 用励起光 が入射する側に位置する配線層を該励起光波長領域で透明又 は半透明な導電膜で形成する と う構成も採用する。 こ の導電膜 と しては、 例えば、 I T o (イ ンジウムースズ一オキサイ ド） 膜、 π電子系導電ポ リ マー膜、 厚さ 5 0 以下の金属薄膜の いずれかから選択された膜で形成する こ と ができ る。 図面の簡単な説明

図 1 は 、 本発明に係るバイオア ツセィ用基板 （ 1 ) の典型的 な実施形態の構成を簡略に示す外観斜視図である。

図 2 は 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 1 実 施形態 ( 1 a ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

図 3 は 、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 2 実 施形 ( 1 b ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

図 4 は. 、 本発明で用いる配線用'基板 （又は配線層） 'の第 3 実 施形態 ( 1 C ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

図 5 は 、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 4 実 施形態 ( 1 d ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

図 6 は 、 基板 ( 1 d ) の変形形態を示す図である。

図 7 は 、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 5 実 施形態 ( 1 e ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

図 8 は 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 6 実 施形 ( 1 f ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

図 9 は 、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 7 実 施形 ( 1 g ) の配線基本.構成を簡略に示す平面図である。

図 1 0 は 、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 8 実施形態 ( 1 h ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

図 1 1 は 、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 9 実施形態 ( 1 i ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

図 1 2 は 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 3 実施形態 ( 1 3 ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

図 1 3 は 、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 3 実施形 ( 1 k ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。 図 1 4 は、 簡略化して示されている情報記録用の基板 （ 1 ) と配線用基板 （配線層） と を重ね合わせて一体化し、 一つのバ ィォア ツセィ用基板が形成される様子を示す図である。

図 1 5 は、 基板 （ 1 ) と配線用基板 （ 1 h ) と が重ね合わさ れた状態を基板 （ 1 ) . の上方から視た平面図である。

図 1 6 は、 反応領域 （ 2 ) に配設された対向電極 （ E l， E 2 ) 対する給電用配線の接続例を示す縦断面図である。

図 1 7 は、 複数の配線層が設け られた一実施形態の反応領域 ( 2 ) 周辺部分の縦断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明を実施するための好適な形態について、 添付図 面を参照 しなが ら説明する。 まず、 図 1 は、 本発明に係るバイ オア ッセィ 用基板の典型的な実施形態の構成を簡略に示す外 観斜視図である。

図 1 中の符,号 1 は、 本発明に係るバイオア ツセィ用基板 （以 下 「基板」 と略称。 ； L の典型的な実施形態を示している。 こ の 基板 1 は、 合成樹脂やガラス等の絶縁部材で形成されてお り 、 図 1 に示すよ う に、 上方視、 円盤状の形態を備えている。 こ の 基板 1 上には、 多数の反応領域 2 が放射状あるいは周方向又は スパイ ラル状に配設され、 グループ分け可能な構成と されてい る。

これ ら の反応領域 2 は、 物質間の相互作用 （例えば、 ハイ ブ リ ダィゼーシ ヨ ン） の場を提供する微少な領域であって、 一般 には、 液相やゲル等を貯留又は保持する こ と ができ る ゥエル形 状 （凹部形状） を有している。 図 1 には、 理解を深めるために、 基板 1 の外周付近に位置する反応領域 2 のひと つを拡大 して 示す図を付している。

この図 1 の付記図に示されている よ う に、 全ての反応領域 2 にはヽ 例えば、 対向する電極 E 1， E 2 な どの電極が、 その 目 的に応じて、 必要数、 必要箇所に配置され、 この対向電極 E 1 ,

E 2 を介して、 反応領域 2 に対して、 高周波交流電界や直流電 界等が 、 目 的に応じて、 適宜選択されて印加される。 なお、 電 極 E 1 ， E 2 の配置構成や反応領域 2 の形状は、 図 1 に示され た形態に限定する ものではない。

前記した反応領域 2 のいずれかの表面部分 （例えば、 電極表 面） には 、 D N Aプローブ等の検出用物質が固定化でき る よ う にしても よい。 ハイ ブリ ダィゼーシ ヨ ンを検出するために、 プ u一プ D N Aが用い られる場合を例に挙げる と、 その固定方法 と しては 、 一方の電極 （例えば、 電極 E 1 ) の表面とプローブ

D N Aの末端がカ ツプ リ ング反応等の反応によ っ て固定され る よ 5 に しても良い。

例えば 、 ス ト レプ トア ビジンによって表面処理された電極表 面の場 a には、 ピオチン化されたプローブ D N A末端の固定に 適してレ、る。 あるいは、 チオール （ S H ) 基によって表面処理 された電極表面の場合には、 チオール基が末端に修飾されたプ π一ブ D N Aをジスルフィ ド結合 （一 S — S —結合） によ り 固 定する と に適している。

次にヽ 基板 1 の中心部には、 円形状その他の形態を備える通 電部 3 が形成されている。 この通電部 3 は、 外部電源に接続さ れた、 図示しない通電治具が接触する給電点あるいは給電領域 と して機能 し、 以下に説明する よ う な配線構成の給電用配線 (図 1 では示さず。 ） を介して、 上記した各反応領域 2 の電極 E 1， E 2群に給電する役割を果たす。なお、こ の通電部 3 は、 図示されたよ う な円形の形状に限定されず、 例えば、 リ ング状 や分割された形状に形成しても よい。

以下に説明する各実施形態に係るバイ オア ツセィ用基板に おいて、 情報記録のために用いられる基板は、 基本的には、 全 て上記したよ う な構成を共通に備えている。 このよ う な共通の 基板構成部分については、 以下では、 その詳細説明を割愛する こ と と し、 また、 図 2 〜図 1 3 では、 専ら配線用基板 （又は配 線層） の構成を示すも の とする。

以下、 図 2 〜図 1 7 に基づいて、 本発明に係るバイオア ツセ ィ用基板 （以下 「基板」 と略称。 ) を構成する配線用基板 （又 は配線層） の具体的な実施形態を説明する。

こ の配線用基板 （又は配線層） は、 上記した情報記録用の基 板 1 (反応領域 2 が配設された基板） に一体化されて、 一つの パイオア ッセィ用基板を形成する。

まず、 図 2 は、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の 第 1 実施形態 （ 1 a ) の配線基本構成を簡略に示す平面図であ る。

こ の基板 1 a の中心部には、 所定口径の円形状の通電部 3 1 が設けられている。 こ の通電部 3 1 からは二本の直線状の給電 用配線 4 1 , 4 1 が、基板外周方向に向かって延設されている。

こ の図 2 では、 給電用配線 4 1 が二本形成されている が、 本 発明に係る基板の給電用配線の本数はこれに限定する趣旨で はなく 、 基板上の反応領域 2 の配列構成等に応じて適宜選択す る こ と ができ る。 なお、 給電用配線の本数に関して、 図示され た本数に限定されない点は、 以下の実施形態でも同様であるの で、 都度の注釈的説明を割愛する。

図 3 は、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 2 実 施形態 （ 1 b ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

こ の第 2 実施形態では、 曲線状の給電用配線 4 2， 4 2 力 中央に位置する 円形の通電部 3 1 か ら延設されている こ と が 特徴である。 このよ う な曲線状の給電用配線 4 2 は、 以下に説 明する全ての実施形態においても、 適宜採用可能である。

続いて、 図 4 は、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 3 実施形態 （ 1 c ) の配線基本構成を簡略に示す平面図で ある。

こ の基板 1 c の中心部には二分割 された別個独立の部分通 電領域 3 2 , 3 2 が形成されている。 例えば、 直流電界を印加 する場合では、 一方の部分通電領域 3 2 を陽電極と して機能さ せ、 他方の部分通電領域 3 2 を陰電極と して機能させる こ と が でき、 こ の点については、 後述する図面に示された、 分割形態 の部分通電領域においては同様である。

そ して、 こ の部分通電領域 3 2， 3 2 のそれぞれからは、 給 電用配線 4 1 が各 1 本導出 されている。 なお、 分割された部分 通電領域 3 2 の数は、 図示されたよ う な二つに限定されず、 目 的に応じて適宜選択可能である。 部分通電領域の数について、 図示された数に限定されない点は、 以下同様であるので、 都度 の注釈的説明を行わない。

次に、 図 5 は、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の 第 4 実施形態 （ 1 d ) の配線基本構成を簡略に示す平面図であ る。 ·>- の基板 1 d の中心部には、 上方視、 リ ング状の通電部 3 3 が形成されてお り 、 こ の通電部 3 3 からは、 二本の給電用配線

4 1 4 1 が基板外周方向に向かって延設されている。

、

記通電部 3 3 の内側領域に形成された、 符号 5 で示された 円形部分は、 図示しない通電治具やディ スク リ ーダー Zライ タ 一等のチャ ッキング治具が揷着される孔 （貫通しない穴を含む 以下 様 。 ） を示している。 なお、 リ ング状の通電部 3 3 の内 側領域には、 前記したよ う な孔 5 を形成しない構成も採用可能 である

- こで 、 図 5 に示された符号 5 1 は、 前記孔 5 に形成された 切 り 欠さ様の凹部である。 こ の凹部 5 1 は、 前記した通電治具 やチャ キング治具の周方向 Xの位置ズレを防止するための 位置決め部位と して機能する。

な 、 図 6 は、 基板 1 d の変形形態を示す図である。 こ の図

6 に示されている通電部 3 4 の内周部に形成された凸部 5 2 は、 刖記同様の位置決め部位と して機能する。

続レ、て 、 図 7 は、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 5 実施形態 （ 1 e ) の配線基本構成を簡略に示す平面図で める

- の基板 1 e の中心部の通電部 3 5 の外形は円形であ り 、 そ の基板中心部分には、 二等辺三角形からなる孔 6 が形成されて いる - の孔 6 の形状によって、 該孔 6 に挿着される通電治具 やチャ クキング治具の周方向 X (図 5 、 図 6 参照） の位置決め

- を行 、 と ができ る。

こ のよ う な位置決め機能を有する孔 6 の形状は、 二等辺三角 形に限定されず、 前記治具の揷着位置が一つだけに定ま る形状 であれば適宜採用でき る。 例えば、 しずく 図形、 ハー ト形状、 ク ローバー形状な どを挙げる こ と ができ る。

図 8 は、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 6 実 施形態 （ 1 f ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

こ の基板 1 f では、 中心部に既述した凹部 5 1 (凸部 5 2 で も よい。 ） を有する孔 5 が形成されてお り 、 該孔 5 を囲むよ う に、 外観視、 略半円形状に分割された別個独立の部分通電領域 3 6 ， 3 6 が形成されている。そ して、 この部分通電領域 3 6 , 3 6 のそれぞれから一本の給電用配線 4 1 が基板外周方向に 向けて延設されている。

図 9 は、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 7実 施形態' （ 1 g ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

こ の基板 1 g では、 その中心部に、 凸部 5 2 (又は凹部 5 1 でも よい。）を有する孔 5 が形成され、こ の孔 5 を囲むよ う に、 リ ング状の通電部が三分割された如き形態をなす、 別個独立の 部分通電領域 3 7 ， 3 7 ， 3 7 が形成されている。 そ して、 こ の部分通電領域 3 7 ， 3 7 ， 3 7 のそれぞれからは、 一本の給 電用配線 4 1 が基板外周方向に向けて延設されている。

続いて、 図 1 0 は、 本発明で用いる配線用基板 （又は配線層） の第 8 実施形態 （ 1 h ) の配線基本構成を簡略に示す平面図で ある。

この基板 1 hは、 二分割された部分通電領域 3 6 ， 3 6 力 ら それぞれ延設されて、 給電用の主配線 （基幹配線） と して機能 する第 1 配線 4 0 1 , 4 0 1 と 、 こ の第 1 配線 4 0 1 ， 4 0 1 か ら枝分かれして周方向に円弧を描く よ う に延設された第 2 配線 4 0 2群と、 を備えている。 例えば、 第 1 配線 4 0 1 の幅は 5 0 μ m、 第 2配線の幅は 5 /i mに設計する こ と ができ る （以下同様） 。 なお、 部分通電領 域 3 6， 3 6 の内側には凹部 5 1 (凸部 5 2 でも よい。 ） を備 える孔 5 が形成されている。

前記第 1 配線 4 0 1 を、 基板 1 h の中心から外周方向へある いは外周側から中心側へ見ていく と わかる よ う に、 第 1 配線 4 0 1 ( 4 0 1 a， 4 0 1 b ) には、 第 2配線 4 0 2 の一端が交 互に接続されている （図 1 0参照） 。

よ り 具体的には、 第 2配線 4 0 2 1 の一端は第 1 配線 4 0 1 b に接続され、 第 2配線 4 0 2 2 の一端は第 1 配線 4 0 1 a に 接続され、 第 2配線 4 0 2 3 の一端は第 1 配線 4 0 1 b に接続 され、 第 2配線 4 0 2 4 の一端は第 1 配線 4 0 1 a に接続され、 第 2配線 4 0 2 5 の一端は第 1 配線 4 0 1 b に接続されてい る。 そ して、 このよ う な構成の第 2配線 4 0 2群は、 上方から 視たと き に、同心円状をなすよ う になっている （図 1 0 参照）。

第 2配線 4 0 2群は、 例えば、 図 1 0 において仮想線円で示 された基板領域 Y等に配列 された各反応領域 2 中の電極 E 1 又は E 2 (図 1 参照） に接続されてお り 、 これらの電極 E 1 , E 2 に、 高周波交流電界や直流電界等を印加するための給電用 配線と して機能する （以下同様） 。

なお、 基板の半径方向に延設されている第 1 配線 4 0 1 を回 転同期信号の基準と して用いた り 、 周方向に延設されている第 2配線 4 0 2 を ト ラ ッ キング信号の基準 と して用いた り する こ と もでき るので好適である （以下同様） 。

次に、 図 1 1 は、 本発明で用いる配線用基板 （又は配.線層） の第 9 実施形態 （ 1 i ) の配線基本構成を簡略に示す平面図で ある。

こ の基板 1 i は、 四分割された部分通電領域 3 8， 3 8， 3 8， 3 8 を備える。 こ の部分通電領域 3 8 , 3 8， 3 8， 3 8 は、 例えば、 直流電界を印加する場合では、 周方向に交互に、 陽電極、 陰電極、 陽電極、 陰電極の通電部と して機能させる こ と ができ る。

こ の部分通電領域 3. 8， 3 8， 3 8， 3 8 力、らは、 それぞれ 延設された給電用の主配線 （基幹配線） と して機能する第 1 配 線 4 0 1， 4 0 1， 4 0 1， 4 0 1 が導出 してお り 、 さ らには、 各第 1 配線 4 0 1 か ら枝分かれして周方向に円弧を描く よ う に、 延設された第 2配線 4 0 2群が延設されている。 なお、 部 分通電領域 3 8， 3 8， 3 8， 3 8 の内側には、 凸部 5 2 (又 は凹部 5 1 でも よい。 ） を備える孔 5 が形成されている。

こ の基板 1 i における第 1 配線 4 0 1 に対する第 2 配線 4 0 2 の接続構成あるいは第 1 配線 4 0 1 力ゝ ら の第 2 配線 4 0 2 の枝分かれ構成は、 上記基板 1 h の場合と 同様であって、 図 1 0 同様に、 上方から視たと きに、 同心円状をなすよ う に第 2 配線 4 0 2群が延設されている （図 1 1 参照） 。

また、 図 1 1 に示された基板 1 i の第 2配線 4 0 2群は、 隣 り 合う 第 1 配線 4 0 1 、 4 0 1 カゝら交互に導出される と と もに、 各第 2 配線 4 0 2 がー本の第 1 配線 4 0 2 のみに接続する配 線構成を備えている。

次に、 図 1 2 は、 本発明で用いる配線用基板 （配線層） の第 1 0 実施形態 （ 1 j ) の配線基本構成を簡略に示す平面図であ る。

この基板 1 j は、 二分割された部分通電領域 3 6， 3 6 から それぞれ延設され、 給電用の主配線 （基幹配線） と して機能す る第 1 配線 4 0 1， 4 0 1 と 、 こ の第 1 配線 4 0 1 ， 4 0 1 か ら枝分かれし、 上方視、 スパイ ラル状をな している第 2配線 4 0 2群と 、 を備えている。 なお、 部分通電領域 3 6， 3 6 の内 側には、 凹部 5 1 (凸部 5 2 でも よい。 ） を備える孔 5 が形成 されている。

こ こで、 こ の図 1 2 に示された基板 1 j と 図 1 Q に示された 基板 1 1ι· .と を比較参照すれば理解が容易なよ う に、 基板 1 j の 第 2配線 4 0 2群は、 半径方向内側から順番に、 口径が少しず つ大き く なる半円形を描く よ う に、 第 1 配線 4 0 1 から交互に 枝分かれしてお り 、 全体外観視、 スパイ ラル状の配線構成を備 えている こ とが理解でき る。 また、すべての第 2配線 4 0 2 は、 一本の第 1 配線 4 0 1 にのみ接続されている （図 1 2 参照） 。

図 1 3 は、 本発明で用いる配線用基板 （配線'層） の第 1 1 実 施形態 （ l k ) の配線基本構成を簡略に示す平面図である。

こ の基板 l k は、 四分割された部分通電領域 3 8， 3 8， 3 8， 3 8 からそれぞれ延設され、 給電用の主配線 （基幹配線） と して機能す.る四本の第 1 配線 4 0 1 ， 4 0 1 ， 4 0 1 ， 4 0 1 を備える。 そ して、 これらの各第 1 配線 4 0 1 から枝分かれ する、 第 2配線 4 0 2群と 、 を備えている。 図 1 3 に示された 基板 1 k の第 2配線 4 0 2 は、 上記基板 1 j 同様に、 上方視、 スパイ ラル状をなすよ う に形成されている。 なお、 部分通電領 域 3 8， 3 8， 3 8， 3 8 の内側には、 凸部 5 2 (凹部 5 1 で も よい。 ） を備える孔 5 が形成されている。

こ こで、 図 1 4 は、 図 1 よ り も、 よ り 簡略化して示されてい る情報記録用の基板 （層） 1 と配線用基板 （配線層） （こ こで は、 図 1 0 に示す基板 1 h を代表例と して採用） と を、 例えば 重ね合わせる こ と によ り 一体化して、 一つのバイオア ツセィ用 基板が形成される様子が示されている。 図 1 5 は、 基板 （層） 1 と 、 配線用基板 （配線層） 1 h と、 が重ね合わされた状態を 基板 1 の上方から視た平面図である。

基板 1 上の反応領域 2 は、 給電用の第 2配線 4 0 2 に沿 う よ う に、 所定間隔で配置されている。 図 1 4 で示された例では、 配線.用基板の第 2配線 4 0 2 は、 同心円状に.延設されているか ら、反応領域 2 も基板 1 上に同心円状に配列されている。 なお、 図 1 2や図 1 3 に示す配線用基板 （配線層） 1 j や 1 k のよ つ に 、 給電用の第 2配線がスパイ ラル状に延設されている場 に はヽ 反応領域 2 も基板 1 上にスパイ ラル状に配列される こ と に なる o

図 1 6 は、 反応領域 2 に配設された対向電極 E 1 ， E 2 に対 する給電用配線の接続例を示す縦断面図である。

下層側に配置された、 例えば符号 1 ！！ 〜 1 k で示されたよ な配線用基板 （配線層） の一つの第 2配線 4 0 2 に、 一方の電 極 E 1 が接続されてお り 、 例えば、 直流電界を印加する場. a で は 、 陽電極と して利用 される。 他方の電極 E 2 は、 前記第 2配 線の —つ外周側又は内周側の第 2配線 4 0 2 (図 1 6 では図示 せず 。）から延びる補助配線 4 0 3 に接続されてお り 、例えば 直流電界を印加する場合では、 陰電極と して利用 される。

また、 複数の配線層を設ける よ う に しても よい。 例えば 、 図

1 7 に示すよ う に、 反応領域 2 が形成された基板 1 をサン ドィ ツチする よ う に、 二枚の配線用基板 （配線層） を設けておき、 反応領域 2 に臨む上方側の電極 E 1 1 には、 上層側の配線用基 板 (配線層） 一つの第 2配線 4 0 2 を接続しヽ 刖記電極 E 1 1 に対向する よ う に、 反応領域 2 の底面に配置された電極 E 1 2 には 、 下層側の配線用基板 （配線層） の一つの第 2配線 4 0 2 を接続する こ と ができ る。

そ して 、 反応領域 2 の底面に形成されたも 5 ひとつの m極 E

2 1 には 、 下層側の配線用基板 （配線層） 中の一つの第 2配線

4 0 2 を接続し、 前記電極 E 2 1 と の間で対向電極を形成する

(反 J心 k域 2 の上方に配置された） 電極 E 2 2 には 、 上層側の 配線用基板 （配線層） の一つの第 2配線 4 0 2 を接続する こ と 力 Sでぎ る。

- のよ う な配線接続構成を採用する こ と によ って、 例えば、 電極 E 1 1 - E 1 2 間、 電極 E 2 1 - E 2 2 間で、 反応領域 2 中に貯留又は保持された媒質 （図示せず。 ） に対して、 高周波 交流電界ゃ直流電界等を印加する こ と ができ る。 なお、 図 1 7 中の符号 6 は、 基板 1 に重ね合わされている基板である。

反応領域 2 中に貯留又は保持された媒質に対する電界の印 カロは 、 その誘電泳動と 呼ばれる電気力学的効果によって、 該媒 質中. .に存在する核酸分子を伸長させた り 、 移動させた り する場 合な どに、 好適に利用する こ と ができ る。

な 、 各第 2配線 4 0 2 が接続されている主配線である第 1 配線 4 0 1 は、 基板中央の通電部 （ 3 1 〜 3 8 ) に臨むよ う に 配線層から露出し、 露出する配線末端部位において前記通電部 に接 eされる よ う にされている （図示せず。 ） 。

複数の配線層の う ちの少な く と も一層が全面一様な電極層

(図示せず。 ） で形成する こ と もでき、 また、 複数の配線層の 少な < と も一層を絶縁層で覆 う よ う に工夫する こ と もでき る。 なお、 絶縁層は S i 0 2や T i 0 2 な どの酸化物層を採用する こ と ができ る。

また、 基板 1 上に配設された反応領域 2 で進行したハイ プリ ダイゼーシヨ ン等の相互作用は、 公知の光学的、 分光敵手段を 用いて検出する こ と ができ る。 この と き、 読み取るため （検出 するための） 所定波長の励起光 （例えば、 蛍光励起光） P (図 1 6 、 図 1 7参照） が入射する側に位置する配線層は、 該励起 光波長領域で透明又は半透明な絶縁層で形成 してお く よ う に する。 産業上の利用可能性

本発明は、 該基板上に電極が付設された反応領域が多数配列 される D N Aチップその他のバイオア ツセィ用基板、 特に円盤 状の形態を有するバイ オア ツセィ 用基板 と して利用する こ と ができ る。

本発明に係るバイオア ツセィ用基板によれば、 円盤状の基板 に対して電極が付設された反応領域を配列する場合において、 基板上に、 前記電極に接続する給電用配線を整然と、 かつ高密 度で配線でき るので、 基板の内外周位置を問わず、 反応領域の 配列密度をよ り 均一化、 かつ高密度化する こ と が可能と な り 、 配線抵抗も少な く する こ と ができ る。

また、 本発明に係るパイオア ッセィ用基板で採用 した配線構 成によれば、 反応領域に付設される電極に対して、 該電極配置 構成を問わず、 確実に給電を行う こ と ができ る ので、 基板設計 の 自 由度を向上させる こ と ができ る。

また、 円盤状基板に延設された給電用配線を、 記録情報読み 取 り の際に使用する回転同期信号の基準と して、 あるいは ト ラ ッキング信号の基準と して、 兼用する こ と ができ る結果、 これ らの信号を得る ための ピ ッ ト群ゃバー コ 一 ド群な どの専用の 信号やマーク を基板に設けな く ても よ く なるので、 基板の構成 をよ り 簡素化でき る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 物質間の相互作用の場と なる反応領域が配設され、 前記反 応領域に電極が設け られた構成を備える 円盤状基板であって、 前記基板中心部に設け られた通電部か ら前記電極に接続す る給電用配線が延設されているバイオア ツセィ用基板。

2 . 前記給電用配線は、 前記通電部から外周側へ延設された第 1 配線と、 該第 1 配線から枝分れして導出 された第 2配線と、 か ら構成されている こ と を特徴とする請求項 1 記載のバイ オ ア ツセィ用基板。

3 . 前記第 1 配線は、 前記通電部から放射状に延設されている こ と を特徴とする請求項 2記載のバイオア ツセィ用基板。

4 . 前記第 1 配線は、 直線状又は Z及び曲線状に延設されたこ と を特徴とする請求項 2記載のバイオアツセィ用基板。

5 . 前記第 1 配線が複数設け られている こ と を特徴とする請求 項 2記載のバイオア ツセィ用基板。

6 . 前記第 2 .配線は、 周方向に延設されている こ と を特徴とす る請求項 2記載のバイオア ツセィ用基板。

7 . 前記第 2配線は、 同心円状又はスパイ ラル状に延設された こ と を特徴とする請求項 2記載のバイオア ツセィ用基板。

8 . 前記第 2配線は、 隣り 合 う前記第 1 配線から交互に導出 さ れた配線構成である こ と を特徴とする請求項 5 記載のバイ オ ア ツセィ用基板。

9 . 前記第 2配線のそれぞれが、 一つの第 1 配線にのみ接続さ れている こ と を特徴 とする請求項 5 記載のパイ オア ッセィ用 基板。

1 0 . 複数の第 1 配線に接続する前記第 2配線を備える こ と を 特徴とする請求項 2記載のバイ オア ツセィ用基板。

1 1 . 前記第 1 配線が回転同期信号の基準と して用い られる こ と を特徴とする請求項 2記載のバイオア ツセィ用基板。

1 2 . 前記第 2配線が ト ラ ッキング信号の基準と して用い られ る こ と を特徴とする請求項 2記載のバイオアツセィ用基板。

1 3 . 前記通電部は、 単一の通電領域からなる こ と を特徴とす る請求項 1 記載のバイオア ツセィ用基板。

1 4 . 前記通電部は、 円形又は リ ング状である こ と を特徴とす る請求項 1 記載のバイオア ツセィ用基板。

1 5 . 前記通電部は、 複数の独立した部分通電領域に分割され ている こ と を特徴とする請求項 1 記載のバイ オア ツセィ 用基 板。

1 6 . 前記部分通電領域のそれぞれから少なく と も一本の前記 第 1 配線が延設されている こ と を特徴と する請求項 1 4 記載 のバイオア ツセィ用基板。

1 7 . 前記第 2配線は、 隣り 合う 前記第 1 配線から交互に導出 された配線構成である こ と を特徴と する請求項 1 4記載のバ ィォア ツセィ用基板。

1 8 . 前記通電部の中央部には、 孔が形成されている こ と を特 徴とする請求項 1 記載のバイ オア ツセィ用基板。

1 9 . 前記孔には、 該孔に揷着される通電治具又はノ及ぴチヤ ッ キング治具の周方向の位置決め部位が設け られている こ と を特徴とする請求項 1 8 記載のバイオア ツセィ用基板。

2 0 . 前記位置決め部位は、 前記孔に形成された凹部又は凸部 である こ と を特徴 と する請求項 1 9 記載のパイ オア ッセィ 用 基板。

2 1 . 前記孔の形状によって、 該孔に揷着される通電治具又は

Z及ぴチヤ ッ キング治具の周方向の位置決めがな される こ と を特徴とする請求項 1 8記載のバイオア ツセィ用基板。

2 2 . 前記給電用配線は、 複数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 1 記載のバイオアツセィ用基板。

2 3 . 複数の配線層に延設された各給電用配線が前記通電部に 臨むよ う に露出 し、 こ の露出する配線末端部が前記通電部に接 続されている こ と を特徴と する請求項 2 2 記載のバイ オア ツ セィ用基板。

2 4 . 複数の配線層の う ちの少な く と も一層が全面一様な電極 層で形成されている こ と を特徴とする請求項 2 2 記載のバイ オア ッセィ用基板。

2 5 . 複数の配線層の少なく と も一層が絶縁層で覆われたこ と を特徴とする請求項 2 2記載のバイオア ツセィ用基板。

2 6 . 前記絶縁層は酸化物層である こ と を特徴とする請求項 2 5 記載のバイオアツセィ用基板。

2 7 . 前記相互作用の読み取 り 用励起光が入射する側に位置す る配線層は、 該励起光波長領域で透明又は半透明な導電膜で形 成されている こ と を特徴とする請求項 2 2 記載のバイ オア ツ セィ用基板。

2 8 . 前記導電膜は、 I T O膜、 π電子系導電ポリ マー膜、 厚 さ 5 0 /z m以下の金属薄膜のいずれかか ら選択された膜で形 成されている こ と を特徴とする請求項 2 7記載のバイ オア ツ セィ用基板。