專利名稱：電位滴定dna微陣列、其制造方法及核酸解析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于基因診斷、DNA序列解析或者基因多型解析等生物技術(shù)領(lǐng)域，特別是基因檢查領(lǐng)域的技術(shù)，更詳細(xì)地說，是關(guān)于能夠高精度、并列地解析數(shù)個不同的核酸的電位滴定DNA微陣列，其制造方法及核酸解析方法。
背景技術(shù)：
以人類基因組計劃為代表的各種生物的基因組堿基序列解析計劃正迅速進(jìn)展，蓄積著龐大的堿基序列信息。已正在決定人類基因組的全堿基序列。今后通過弄清生物中的基因的機(jī)能，推測在各種疾病的診斷、醫(yī)藥品的開發(fā)、農(nóng)作物的品種改良等廣泛領(lǐng)域與基因相關(guān)技術(shù)的開發(fā)會飛躍地發(fā)展。除了堿基序列信息以外還有基因的發(fā)現(xiàn)和機(jī)能信息成為這些新領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)。作為大規(guī)模地進(jìn)行基因的機(jī)能及發(fā)現(xiàn)解析、向基因檢查發(fā)展的技術(shù)，Affymetrix公司、Nanogen公司等正在開發(fā)DNA芯片或者DNA微陣列(以下，將兩者統(tǒng)稱為DNA微陣列)。但是，現(xiàn)狀的DNA微陣列大多以熒光檢測為基本原理，因此需要激光器或復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，從而使系統(tǒng)大型化，高價。
另外，現(xiàn)在正在開發(fā)的所有DNA微陣列，原則上只使用一次就廢棄。即使能夠洗凈重復(fù)使用，限度最多使用2次至3次。因此，在使用許多試樣的解析或檢樣的數(shù)目多的基因診斷等領(lǐng)域，使用費(fèi)成為大問題。特別，在醫(yī)療領(lǐng)域，從控制醫(yī)療費(fèi)的觀點來看，高額的檢查廣泛普及是困難的。另一方面，在醫(yī)療領(lǐng)域，即基因診斷的領(lǐng)域，要求高精度、定量性。因此要求滿足成本低和高精度化兩者的技術(shù)。
作為解決這些問題的方法，報道了一些與氧化·還原標(biāo)識組合的電流檢測方式的DNA微列。Clinical Micro Sensors公司正在開發(fā)，在金屬電極上使稱做分子絲的分子的一端固定化，在另一端結(jié)合核酸探針，以基于和目標(biāo)基因的雜交的氧化·還原標(biāo)識和金屬電極的電子授受為作為電流變化進(jìn)行檢測，來檢測目標(biāo)基因的方式(NatureBiotechnology，vol.16，(1998)p27，p.40)。該方式不需要高價的激光器或復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，因此能夠構(gòu)筑簡單、小型的系統(tǒng)。但是，由于以金屬電極上的氧化·還原反應(yīng)作為檢測的基本原理，因此，如果在試樣中存在氧化物質(zhì)或者還原物質(zhì)(例如抗壞血酸)，基于氧化或者還原流出電流，構(gòu)成基因檢測的妨礙，使檢測精度劣化。另外，伴隨電流計測，在金屬電極上進(jìn)行電極反應(yīng)。由于電極反應(yīng)是不可逆、非平衡反應(yīng)，因此發(fā)生電極的腐蝕、氣體的生成等，而損害電流測定的穩(wěn)定性，特別在反復(fù)測定的場合，檢測精度劣化。
因此本發(fā)明的目的在于提供低使用費(fèi)、低價格系統(tǒng)、而且可以高精度測定的DNA微陣列及其制造方法，以及使用該DNA微陣列的核酸解析方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是使核酸探針在絕緣物表面固定化、在絕緣物表面和目標(biāo)基因進(jìn)行雜交，檢測此時產(chǎn)生的電荷密度變化的DNA微陣列。優(yōu)先選擇的是使核酸探針在電場效應(yīng)晶體管的柵絕緣物表面固定化、在柵絕緣物表面和目標(biāo)基因進(jìn)行雜交，利用電場效應(yīng)來檢測此時產(chǎn)生的電荷密度變化的方式的DNA微陣列。為了使表面電荷密度的變化大，除了核酸自身保持的電荷以外，還進(jìn)行嵌入劑的導(dǎo)入或在核酸中標(biāo)識和離子等電荷粒子形成復(fù)合體的分子等，實現(xiàn)了以大的信號/雜音比能夠檢測表面電位變化的電位滴定DNA微陣列。使用本發(fā)明的DNA微陣列的基因解析方法，不需要高價的激光器或復(fù)雜的光學(xué)檢測系統(tǒng)，并且與電流檢測(電流滴定)方式不同，是使核酸探針在絕緣物基板上固定化，檢測平衡狀態(tài)下的表面電位，因此由基板的腐蝕或氣體的產(chǎn)生、氧化/還原物質(zhì)的妨礙等引起的信號值的不穩(wěn)定性不會成為問題，穩(wěn)定性優(yōu)良的高精度的基因檢測成為可能。
即，本發(fā)明的電位滴定DNA微陣列，其特征在于，具備使單鏈核酸探針或者分支核酸探針直接或者通過載體在柵絕緣物表面固定化的數(shù)個絕緣柵電場效應(yīng)晶體管和參照電極。
另外，本發(fā)明的電位滴定DNA微陣列，其特征在于，具備形成有數(shù)個絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的基板，在基板的表面，使各個不同種類的單鏈核酸探針或者分支核酸探針直接或者通過載體在各絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的溝道部的柵絕緣物上固定化。
再者，本發(fā)明的電位滴定DNA微陣列，其特征在于，具備使具有和應(yīng)該檢測的核酸的一部分互補(bǔ)的堿基序列的核酸探針直接或者通過載體在柵絕緣物表面固定化的第1絕緣柵電場效應(yīng)晶體管、使和應(yīng)該檢測的核酸哪個部分都不互補(bǔ)的堿基序列的核酸探針直接或者通過載體在柵絕緣物表面固定化的第2絕緣柵電場效應(yīng)晶體管、以及將第1絕緣柵電場效應(yīng)晶體管和第2絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的輸出進(jìn)行比較檢測的電路。
本發(fā)明的核酸解析方法，其特征在于，具有(a)在具有使各個不同種類的單鏈核酸探針或者分支核酸探針直接或者通過載體在柵絕緣物表面固定化的數(shù)個絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的基板上，導(dǎo)入含有至少一種核酸的試樣溶液，與單鏈核酸探針或者分支核酸探針進(jìn)行雜交的步驟，(b)在基板上導(dǎo)入洗滌液，從上述基板除去未反應(yīng)的核酸的步驟，(c)在基板上導(dǎo)入嵌入劑溶液，與成為雙鏈的核酸發(fā)生反應(yīng)的步驟，(d)在基板上導(dǎo)入洗滌液，從基板上除去未反應(yīng)的嵌入劑的步驟，(e)在基板上導(dǎo)入緩沖液，測定絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的輸出值的步驟。
除上述步驟(a)至步驟(e)以外，還具有(f)加熱基板使單鏈核酸探針或者分支核酸探針和已雜交的核酸離解的步驟，(g)在基板上導(dǎo)入洗滌液，從單鏈核酸探針或者分支核酸探針除去離解的核酸和嵌入劑的步驟，隨后，如果反復(fù)上述步驟(a)至步驟(e)，就能夠連續(xù)進(jìn)行數(shù)個測定。
本發(fā)明的核酸解析方法，其特征在于，還具備(a)在具有使各個不同種類的單鏈核酸探針或者分支核酸探針直接或者通過載體在絕緣物表面固定化的數(shù)個絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的基板上，導(dǎo)入含有以能獲取電荷粒子的分子標(biāo)識的核酸片段的試樣溶液，與單鏈核酸探針或者分支核酸探針進(jìn)行雜交的步驟，(b)在基板上導(dǎo)入洗滌液，從上述基板除去未反應(yīng)的核酸片段的步驟，(c)在基板上導(dǎo)入含有和標(biāo)識分子形成復(fù)合體的離子的溶液，與成為雙鏈的核酸中被標(biāo)識的分子發(fā)生反應(yīng)，形成離子和標(biāo)識分子的復(fù)合體的步驟，(d)測定絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的輸出值的步驟。
能獲取電荷粒子的分子，可以是和1價或者2價的陽離子或者陰離子選擇性地形成復(fù)合體的分子，例如，纈氨霉素、無活菌素/單活菌素、雙冠醚、杯芳烴衍生物、非環(huán)狀聚醚衍生物、季銨鹽、紫菜堿、或者這些分子的衍生物。
此時，在各個不同種類的核酸片段上標(biāo)識能獲取電荷粒子的數(shù)種分子，通過在基板上導(dǎo)入對應(yīng)于各分子的電荷粒子(離子)，能夠同時或者依次地測定數(shù)種基因或者基因多型。
除上述步驟(a)至步驟(d)以外，還具有(e)加熱基板使單鏈核酸探針或者分支核酸探針和已雜交的核酸片段離解的步驟，(g)在基板上導(dǎo)入洗滌液，從單鏈核酸探針或者分支核酸探針除去已離解的核酸片段的步驟，隨后，如果反復(fù)上述步驟(a)至步驟(d)，能夠連續(xù)地進(jìn)行數(shù)個測定。
本發(fā)明的電位滴定DNA微陣列的制造方法，其特征在于，具有在絕緣物基板的第1表面形成硅膜的步驟，使該硅膜圖案化、分離成數(shù)個硅膜形成區(qū)域的步驟，在各硅膜形成區(qū)域形成成為各個電場效應(yīng)晶體管的源極·漏極區(qū)域、加熱元件、溫度傳感器的數(shù)個pn結(jié)的步驟，以源極·漏極區(qū)域之間作為溝道、從源極·漏極區(qū)域形成信號配線的步驟，在絕緣物基板的和形成有硅膜的面相反側(cè)的第2表面上，使核酸探針直接或者通過載體在對應(yīng)于電場效應(yīng)晶體管的溝道部分固定化的步驟。
本發(fā)明的電位滴定DNA微陣列的制造方法，其特征在于，還具有在絕緣物基板的表面形成硅膜的步驟，使該硅膜圖案化、分離成數(shù)個硅膜形成區(qū)域的步驟，在各硅膜形成區(qū)域形成成為各個電場效應(yīng)晶體管的源極·漏極區(qū)域、加熱元件、溫度傳感器的數(shù)個pn結(jié)的步驟，以源極·漏極區(qū)域之間作為溝道、從源極·漏極區(qū)域形成信號配線的步驟，在形成有信號配線的面上形成絕緣膜的步驟，在絕緣膜的表面上，使核酸探針直接或者通過載體在對應(yīng)于電場效應(yīng)晶體管的溝道部分固定化的步驟。


圖1是說明本發(fā)明的基因檢測用電場效應(yīng)晶體管的一例的剖面模擬圖；圖2是表示使用本發(fā)明的基因檢測用電場效應(yīng)晶體管的測定系統(tǒng)的構(gòu)成例的圖；圖3是組合本發(fā)明的DNA微陣列和嵌入劑的測定系統(tǒng)的說明圖；圖4是組合本發(fā)明的DNA微陣列和標(biāo)識分子的測定系統(tǒng)的說明圖；圖5是說明本發(fā)明的薄膜柵型基因檢測用FET(電場效應(yīng)晶體管)芯片(DNA微陣列)的制作過程的圖；圖6是表示本發(fā)明的DNA微陣列的一例的平面圖；圖7是FET、加熱元件、溫度傳感器的配置例的說明圖；圖8是從里面觀察本發(fā)明的DNA微陣列的斜視圖；圖9是表示本發(fā)明的帶散熱片DNA微陣列的平面圖；圖10是從里面觀察本發(fā)明的帶散熱片DNA微陣列的斜視圖；圖11是表示本發(fā)明的薄膜柵型基因檢測用FET芯片的一例的剖面圖；圖12是表示本發(fā)明的薄膜柵型基因檢測用FET芯片的其他例的剖面圖；圖13是使用本發(fā)明的薄膜柵型基因檢測用FET芯片的測定系統(tǒng)的說明圖；圖14是裝備了本發(fā)明的薄膜柵型基因檢測用FET芯片的液流單元的說明圖；圖15是圖14中所示的液流單元的分解圖；
圖16是利用本發(fā)明的基因檢測用FET的測定規(guī)程的說明圖。
具體實施例方式
為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，按照附圖來說明本發(fā)明。在以下的圖中，對相同的機(jī)能部分加上相同的符號進(jìn)行說明。
實施例1圖1是說明本發(fā)明的基因檢測用電場效應(yīng)晶體管的一例的剖面模擬圖。
是使核酸探針在絕緣柵電場效應(yīng)晶體管1的柵絕緣物2的表面固定化的結(jié)構(gòu)。核酸探針使用寡核苷酸或者cDNA或者在中途支化的DNA的片段，通常由小于或等于300個堿基構(gòu)成，在合適的反應(yīng)條件下，能夠和應(yīng)該測定的目標(biāo)基因雜交，在寡核苷酸的情況下，希望是小于或等于80個堿基長的核酸片段。柵絕緣物，單獨(dú)或者組合使用二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氧化鋁(Al2O3)、五氧化二鉭(Ta2O5)等材料，通常，為了保持晶體管良好地工作，在二氧化硅(SiO2)上形成疊層氮化硅(SiN)、氧化鋁(Al2O3)、五氧化二鉭(Ta2O5)的二層結(jié)構(gòu)。
為了使核酸探針在上述絕緣物表面固定化，用氨基(NH2基)、硫羥基(SH基)、生物素等進(jìn)行化學(xué)修飾。在使用用氨基進(jìn)行化學(xué)修飾的核酸探針的場合，用氨丙基乙氧基硅烷、聚賴氨酸等對絕緣物的表面進(jìn)行化學(xué)修飾，在絕緣物表面導(dǎo)入氨基，使與戊二醛或苯撐、二異氰酸酯(PDC)發(fā)生反應(yīng)，使用氨基進(jìn)行化學(xué)修飾的核酸探針在絕緣物表面固定化。在使利用硫羥基進(jìn)行化學(xué)修飾的核酸探針在絕緣物表面固定化的場合，在絕緣物上形成金薄膜，利用硫羥基和金的親和性使核酸探針固定化。另外，在使利用生物素進(jìn)行化學(xué)修飾的核酸探針固定化的場合，在絕緣物表面導(dǎo)入鏈霉抗生物素蛋白，利用生物素和鏈霉抗生物素蛋白的親和性，使核酸探針在柵絕緣物表面固定化。在進(jìn)行實際的固定化時，僅在FET的溝道上的柵絕緣物表面滴下或者點滴含有核酸探針的溶液，使核酸探針僅在溝道部的柵絕緣物上固定化。
另一方面，也可以在FET的柵絕緣物表面形成固定化載體，使核酸探針間接地在該固定化載體的表面或者內(nèi)部固定化。作為固定化載體的材料，可以使用瓊脂糖、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)等，用氨基或鏈霉抗生物素蛋白進(jìn)行化學(xué)修飾，如上所述，可以分別利用與戊二醛或PDC、或者抗生物素蛋白的親和性，使核酸探針在固定化載體上固定化。像這樣，通過固定化載體也可以間接地在FET的柵絕緣物上形成核酸探針。
在試樣中存在含有應(yīng)測定的目標(biāo)基因的數(shù)個基因，在上述基因檢測用FET的柵絕緣物上，如果具有和目標(biāo)基因互補(bǔ)的堿基序列的核酸探針被固定化，在合適的反應(yīng)條件下目標(biāo)基因和核酸探針就進(jìn)行雜交，目標(biāo)基因和核酸探針形成復(fù)合體。在反應(yīng)中使用的緩沖液的pH合適的條件下，核酸負(fù)帶電。因此，由于由雜交引起的復(fù)合體形成，在FET的柵絕緣物附近電荷密度發(fā)生變化，柵絕緣物的表面電位也發(fā)生變化。該變化和FET的柵電壓變化成為同等的作用，使溝道的導(dǎo)電率發(fā)生變化。因此，流過源極4和漏極5之間的漏極電流發(fā)生變化，能夠檢測出復(fù)合體的形成，即目標(biāo)基因的存在。
實施例2圖2是表示使用圖1所示的基因檢測用電場效應(yīng)晶體管(基因晶體管(Genetic FET))的基因檢查系統(tǒng)的構(gòu)成例的圖。
該基因檢查系統(tǒng)，除了圖1所示的基因檢測用FET1以外，使用參照FET6，進(jìn)行基因檢測用FET和參照FET的差動測定。具有和試樣中的目標(biāo)基因互補(bǔ)的堿基序列的核酸探針3在基因檢測用FET1的柵絕緣物表面固定化。另一方面，具有和目標(biāo)基因互補(bǔ)的堿基序列不同的堿基序列的核酸探針7在參照FET6的柵絕緣物表面固定化。
通過進(jìn)行這樣的差動測定，由FET的電特性的差異引起的周圍的溫度或光的變化所產(chǎn)生的輸出值的變化得到補(bǔ)償，或者抵消由試樣中的電荷粒子在柵絕緣物上發(fā)生非特異地吸附而引起的輸出值的變化，能夠精度良好地只檢測由目標(biāo)基因和核酸探針的雜交引起的輸出變化。希望基因檢測用FET和參照FET的電特性一致，因此希望使用在相同基板集成化的一對FET。
為了穩(wěn)定地測定基因檢測用FET和參照FET的表面電位，設(shè)置成為電位測定所基準(zhǔn)的參照電極8。參照電極，通常使用在規(guī)定組成·濃度的內(nèi)部溶液中浸漬銀/氯化銀電極或者光敏電極的電極，使用在鹽橋或者由多孔性材料產(chǎn)生的液體接界部內(nèi)部溶液和試樣溶液發(fā)生接觸構(gòu)成的電極?；驒z測用FET1和參照FET6利用驅(qū)動電路9計測各個表面電位，2個表面電位的輸出通過差動測定電路10輸入信號處理電路11中。在將數(shù)個基因檢測用FET集成化，同時計測數(shù)個基因的場合，可以共同使用參照FET，進(jìn)行不同的基因檢測用FET和共同的參照FET的差動測定。
實施例3圖3是組合本發(fā)明的DNA微陣列和嵌入劑的測定系統(tǒng)的說明圖。在圖示例子的DNA微陣列的情況下，3個Genetic FET12～14集成化，第1的FET12作為檢測第1目標(biāo)基因的基因檢測用FET使用，第2的FET13作為檢測第2基因的基因檢測用FET使用，第3的FET14作為參照FET使用。分別使具有和第1、第2基因互補(bǔ)的堿基序列的核酸探針在第1、第2的FET的柵絕緣物上固定化。使具有和第1和第2的基因的互補(bǔ)堿基序列不同的堿基序列的核酸探針在參照FET的絕緣物表面固定化。
圖3表示，在上述集成化DNA微陣列中導(dǎo)入僅含有第1基因的試樣溶液，和目標(biāo)基因進(jìn)行雜交后，使嵌入劑發(fā)揮作用時的狀態(tài)。第1基因，僅和第1的FET12的核酸探針進(jìn)行雜交，而形成雙鏈。嵌入劑15僅和雙鏈的核酸發(fā)生反應(yīng)而結(jié)合，不和單鏈的核酸結(jié)合。嵌入劑15具有電荷，因此僅第1基因檢測用FET12的表面電荷密度發(fā)生變化，F(xiàn)ET的輸出信號也發(fā)生變化，第2基因檢測用FET13和參照FET14的表面電荷密度不發(fā)生變化，因而輸出信號不變化。因此，通過進(jìn)行第1基因檢測用FET12和參照FET14的差動測定以及第2基因檢測用FET13和參照FET14的差動測定，僅前者的輸出信號發(fā)生變化，檢測出第1目標(biāo)基因。或者，通過進(jìn)行第1基因檢測用FET12和參照FET14的輸出比的測定以及第2基因檢測用FET13和參照FET14的輸出比的測定，前者的輸出比發(fā)生變化，檢測出第1目標(biāo)基因。像這樣，通過比較數(shù)個FET的輸出，就能夠檢測出目標(biāo)基因。作為嵌入劑可以使用溴化3，8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鎓、雙苯甲亞胺33258(Hoechst 33258)等。
關(guān)于具體例子在下面加以說明。對于乙醇脫氫酶相關(guān)基因來說，已知存在單堿基多型(SNPs)，通過插入該單堿基多型部位來合成具有前后8堿基的17堿基長的第1和第2核酸探針。在下面示出該堿基序列。
第1核酸探針5′-CATACACTAAAGTGAAA-3′第2核酸探針5′-CATACACTGAAGTGAAA-3′從5′末端至第9的部位是SNP部位，第1核酸探針，該部位的堿基成為A，第2核酸探針成為G。使該第1和第2核酸探針分別在第1和第2的FET的柵上固定化。使具有和第2核酸探針不同序列的核酸探針，例如全部由A構(gòu)成的17堿基長的核酸探針在參照用FET的柵上固定化。也可以使核酸探針不在參照用FET的柵上固定化。用氨基修飾上述核酸探針的5′末端。另一方面，對于本實施例的FET的柵絕緣膜來說，使用氮化硅，用γ-氨丙基三乙氧基硅烷進(jìn)行化學(xué)修飾，在氮化硅表面導(dǎo)入氨基。使核酸探針的氨基和氮化硅的氨基例如與像戊二醛這樣的雙官能性試劑發(fā)生反應(yīng)，通過形成由希弗堿產(chǎn)生的鍵，使核酸探針在氮化硅表面固定化。
試樣，從血液中的白血球提取人類基因組，使包含上述SNP部位的100堿基長的領(lǐng)域增幅后，導(dǎo)入第1、第2基因檢測用FET和參照FET中，在45℃進(jìn)行8小時雜交。雜交后，用緩沖液洗凈，除去未反應(yīng)的試樣，作為嵌入劑導(dǎo)入溴化3，8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鎓。測定，首先在第1、第2基因檢測用FET和參照FET中導(dǎo)入緩沖液，測定各個FET的輸出電壓、第1基因檢測用FET和參照FET的差動輸出、以及第2基因檢測用FET和參照FET的差動輸出，此后，導(dǎo)入試樣，進(jìn)行雜交、洗凈后，導(dǎo)入嵌入劑，測定各個FET的輸出電壓、第1基因檢測用FET和參照FET的差動輸出、以及第2基因檢測用FET和參照FET的差動輸出。測定試樣和嵌入劑導(dǎo)入前后的輸出電壓的變化。
具有對應(yīng)第1核酸探針的堿基序列的試樣(Narmal)，第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是5.0mV。而第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.5mV，得到有意義的差。雖然希望同時進(jìn)行這一連串的差動輸出測定，但如果是同一檢查時間內(nèi)也可以順序地進(jìn)行。具有對應(yīng)第2核酸探針的堿基序列的試樣(Mutant)，第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.3mV。而第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是4.0mV，也得到有意義的差。每一半具有對應(yīng)第1和第2核酸探針的堿基序列的試樣(Hetero)，第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是2.3mV，第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是2.0mV，得到大致1對1的比。從以上可知，通過本發(fā)明的SNP解析，能夠識別Normal/Normal的同源，Mutant/Mutant的同源、Normal/Mutant的異源的3種試樣。在使用嵌入劑的情況下，沒有必要使標(biāo)識化合物化學(xué)結(jié)合在試樣DNA上進(jìn)行識別。
如圖2所示，在不使用嵌入劑，只檢查目標(biāo)DNA本來具有的電荷的場合，在Normal/Normal或者M(jìn)utant/Mutant的同源試樣的測定中，基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是2.2mV的大值。因此，由于使用嵌入劑，能夠謀求約2倍的高靈敏度化。
實施例4圖4是組合本發(fā)明的DNA微陣列和標(biāo)識分子的測定系統(tǒng)的說明圖。在圖示例子的DNA微陣列的情況下，3個Genetic FET12～14集成化，第1的FET12作為檢測第1目標(biāo)基因的基因檢測用FET使用，第2的FET13作為檢測第2基因的基因檢測用FET使用，第3的FET14作為參照FET使用。分別使具有和第1、第2基因互補(bǔ)的堿基序列的核酸探針在第1、第2的FET的柵絕緣物上固定化。使具有和第1和第2的基因的互補(bǔ)堿基序列不同的堿基序列的核酸探針在參照FET的絕緣物表面固定化。
圖4表示，在上述集成化DNA微陣列中導(dǎo)入含有第1基因的試樣溶液，和目標(biāo)基因進(jìn)行雜交時的狀態(tài)。第1基因僅和第1的FET的核酸探針雜交，而形成雙鏈。在第1基因上形成帶電的分子或者離子和復(fù)合體的分子16被標(biāo)識，通過上述的特異雜交，柵絕緣物表面的電荷密度發(fā)生變化。第2基因檢測用FET和參照FET的表面電荷密度不變化，因而輸出信號不變化。因此，通過進(jìn)行第1基因檢測用FET和參照FET的差動測定以及第2基因檢測用FET和參照FET的差動測定，僅前者的輸出信號發(fā)生變化，檢測出第1目標(biāo)基因。
作為形成離子和復(fù)合體的分子(配體)，使用纈氨霉素、無活菌素/單活菌素、雙冠醚、杯芳烴衍生物、非環(huán)狀聚醚衍生物、季銨鹽等。例如在用雙12冠4(Bis(12-crown-4))標(biāo)識目標(biāo)基因的場合，雙12冠4選擇性地和鈉離子形成復(fù)合體，因此在和柵絕緣物上的核酸探針雜交后，如果在DNA微陣列上導(dǎo)入含有鈉離子的緩沖液，雙12冠4和鈉離子就選擇性地形成復(fù)合體，柵絕緣物表面的電荷密度局部地發(fā)生變化。用FET檢測這種變化。
作為本實施例的具體應(yīng)用，以下就進(jìn)行SNP解析的例子加以說明。使用實施例3中所示的乙醇脫氫酶相關(guān)基因，使第1核酸探針(Normal)5′-CATACACTAAAGTGAAA-3′、第2核酸探針(Mutant)5′-CATACACTGAAGTGAAA-3′在各個第1和第2基因檢測用FET的柵上固定化。使具有與第1和第2核酸探針的序列不同的核酸探針，例如全部由A構(gòu)成的17堿基長的核酸探針在參照用FET的柵上固定化。試樣DNA從血液中的白血球提取，在使包含SNP部位的100堿基長的區(qū)域增幅的同時，對于Normal DNA用纈氨霉素標(biāo)識化，對于Mutant DNA用雙冠醚標(biāo)識化。
在第1、第2基因檢測用FET和參照FET中導(dǎo)入由Normal DNA構(gòu)成的試樣，在45℃進(jìn)行8小時雜交。雜交后，用緩沖液洗凈，除去未反應(yīng)的試樣，導(dǎo)入50mM的NaCl水溶液，測定第1、第2基因檢測用FET和參照FET的輸出電壓、第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出以及第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出。第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是4mV，第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.2mV。此后，導(dǎo)入50mM的KCl水溶液，同樣地測定輸出電壓的結(jié)果，第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.1mV，第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.3mV，試樣中的NormalDNA只和第1核酸探針發(fā)生雜交反應(yīng)，證實了第1基因檢測用FET選擇性地進(jìn)行應(yīng)答。
另一方面，由Mutant DNA構(gòu)成的試樣，如果進(jìn)行和上述同樣的測定，導(dǎo)入50mM的NaCl水溶液時的第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.1mV，第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.2mV。導(dǎo)入50mM的KCl水溶液后的第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.1mV，第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是5.0mV，試樣中的Mutant DNA只和第2核酸探針發(fā)生雜交反應(yīng)，證實了第2基因檢測用FET選擇性地進(jìn)行應(yīng)答。每一半具有NormalMutant的DNA的試樣(異源)，導(dǎo)入50mM的NaCl水溶液時的第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是2.3mV，第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.1mV，導(dǎo)入50mM的KCl水溶液后的第1基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是0.1mV，第2基因檢測用FET和參照用FET的差動輸出是2.5mV，得到大致1對1的比。
從以上可知，通過本發(fā)明的SNP解析，能夠識別Normal/Normal的同源，Mutant/Mutant的同源、Normal/Mutant的異源的3種試樣。本實施例，在SNP解析的過程中，包括雜交和離子配體復(fù)合體的形成的2個選擇的化學(xué)反應(yīng)過程。因此，能夠進(jìn)行高精度的SNP解析。
在SNP解析以外，使數(shù)種核酸探針在FET的柵上固定化，在各個目標(biāo)用和參照用的試樣上將纈氨霉素和雙冠醚標(biāo)識化，也能夠進(jìn)行表達(dá)解析。
實施例5圖5是表示具備本發(fā)明的薄膜柵型基因檢測電場效應(yīng)晶體管的DNA微陣列的制作過程例的圖。首先，如圖5(a)所示，利用低壓化學(xué)氣相淀積法(Low pressure chemical vapor deposition)，在玻璃基板17上形成p型的聚硅薄膜19。聚硅薄膜的厚度希望是10～10000nm的范圍，在本實施例中，規(guī)定為1000nm。如圖5(b)所示，進(jìn)行聚硅膜的圖案形成和氧化。使用光刻法，涂布抗蝕劑，進(jìn)行通過光掩模的光照射、抗蝕劑顯像，通過干蝕刻或者利用氟酸和硝酸的混合液的濕蝕刻，形成硅膜形成區(qū)域19。此后，在氧氣氛中，在900℃使硅膜熱氧化，在聚硅薄膜19的表面形成二氧化硅膜44。
接著，如圖5(c)所示，進(jìn)行氧化膜的蝕刻和雜質(zhì)核酸區(qū)域的形成。使用光刻法，涂布抗蝕劑，進(jìn)行通過光掩模的光照射、抗蝕劑顯像，通過干蝕刻或者利用氟酸和氟化銨的混合液的濕蝕刻，除去雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域的二氧化硅膜。通過注入As+或者P+的離子，在p型的聚硅薄膜19中形成n型區(qū)域，來設(shè)置pn結(jié)20。此后，在氧氣氛中，在900℃使雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域的硅膜熱氧化，其表面形成二氧化硅膜44。
接著，如圖5(d)所示，形成金屬電極配線。使用光刻法，涂布抗蝕劑，進(jìn)行通過光掩模的光照射、抗蝕劑顯像，通過干蝕刻或者利用氟酸和氟化銨的混合液的濕蝕刻，除去電極用接點孔部的二氧化硅膜。利用真空蒸鍍形成鋁薄膜，使用光刻法，涂布抗蝕劑，進(jìn)行通過光掩模的光照射、抗蝕劑顯像，通過利用磷酸的濕蝕刻，使鋁配線25形成圖案，進(jìn)行與外部電路的連接。在氫氣氛中進(jìn)行退火，作為各個FET的源極·漏極區(qū)域21、加熱元件22、溫度傳感器23。源極·漏極區(qū)域間成為電場效應(yīng)晶體管的溝道24。
最后，如圖5(e)所示，將DNA探針固定化。在玻璃基板17的第2表面(與已形成硅膜的面相反的表面)26上，使核酸探針3在對應(yīng)于電場效應(yīng)晶體管的溝道的部分固定化，作為基因檢測用FET。為了謀求測定的高精度化，希望在同一硅膜形成區(qū)域19至少將基因檢測用FET、參照FET、加熱元件、溫度傳感器集成化。
在絕緣物基板17的表面之中，因為已形成核酸探針3的表面導(dǎo)入溶液，所以作為配線、晶體管等電子器件的信號線時，與溶液接觸而短路，往往發(fā)生動作不良。在本實施例中，在與溶液接觸的、形成核酸探針3的面的相反側(cè)的面上形成配線25，形成取出信號線的結(jié)構(gòu)，因此沒有由和溶液的接觸而引起的動作不良的問題，能夠提供可靠性高的測定系統(tǒng)。
圖6是表示這樣制成的DNA微陣列的一例的平面圖。本例的DNA微陣列，在絕緣物基板17上分離形成144個硅膜形成區(qū)域19。一個硅膜形成區(qū)域19的大小是500μm的四方形。在圖7中表示從里面觀察硅膜形成區(qū)域19時的放大圖。在硅膜形成區(qū)域19中，各自形成數(shù)個pn結(jié)20。在硅膜是p型的情況下，形成n型的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域，在硅膜是n型的情況下，形成p型的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域。以這些雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域作為電場效應(yīng)晶體管的源極·漏極區(qū)域21、或者加熱元件22、或者溫度傳感器23。各雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域通過電氣配線25與外部的驅(qū)動電路連接。
如圖7所示，在本實施例中，在1個硅膜形成區(qū)域19中形成2個電場效應(yīng)晶體管，以其中一個作為基因檢測用FET，以另一個作為參照FET。使用溫度傳感器23的輸出來控制加熱元件22，由此能夠?qū)⒏鞴枘ば纬蓞^(qū)域19的溫度設(shè)定在規(guī)定的值，通過使離解溫度(熔融溫度，Tm)一致的核酸探針在同一硅膜形成區(qū)域19的基因檢測用FET上固定化，使離解溫度不同的核酸探針在硅膜形成區(qū)域固定化，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的基因檢測。隨著溫度變化，F(xiàn)ET的特性也發(fā)生變化，但通過進(jìn)行基因檢測用FET和參照FET的差動測定，就能夠抵消各FET輸出的溫度變化。
圖8表示從里面觀察圖6所示的DNA微陣列的斜視圖。在里面形成電氣配線25，核酸探針在相反側(cè)的面被固定化。
實施例6使用圖9和圖10來說明本發(fā)明的其他實施例。圖9表示帶散熱片的本發(fā)明DNA微陣列的平面圖，圖10是從里面觀察該陣列的斜視圖。和實施例5同樣地在絕緣物基板17的第1表面18形成硅膜，通過光刻和蝕刻除去不要部分的硅膜，分離成數(shù)個硅膜形成區(qū)域19。硅膜的厚度以0.1～10μm為佳，在本實施例中規(guī)定為1μm。在個硅膜形成區(qū)域19，和實施例5同樣地形成基因檢測用FET、參照FET、加熱元件和溫度傳感器。
為了根據(jù)在各基因檢測用FET上形成的核酸探針的離解溫度，以各自最適宜的溫度進(jìn)行雜交·洗凈，在本實施例中，用硅膜形成格子狀散熱片27，以便包圍各硅膜形成區(qū)域19，提高各硅膜形成區(qū)域19的溫度控制精度。散熱片27用硅膜形成，因此導(dǎo)熱性良好，使在相鄰的硅膜形成區(qū)域產(chǎn)生的熱高效率地放熱，降低對相鄰的硅膜形成區(qū)域的影響，能夠獨(dú)立地控制各硅膜形成區(qū)域19的溫度。在本實施例中，一個硅膜形成區(qū)域19的大小是1mm的四方形，硅膜形成區(qū)域19和散熱片27的間隔是0.5mm，散熱片27的寬度是0.5mm，利用這種結(jié)構(gòu)能夠以1℃的精度將各硅膜形成區(qū)域19的溫度從室溫控制至95℃。
圖10是從里面觀察上述芯片的斜視圖。在本實施例中，因為使用干蝕刻技術(shù)形成硅膜形成區(qū)域和散熱片，所以其剖面形狀成為三角形和梯形，但例如若使用反應(yīng)離子蝕刻(Reactive Ion Etching)技術(shù)，就能夠制作矩形狀的剖面形狀的硅膜形成區(qū)域和散熱片。
實施例7圖11是表示本發(fā)明的薄膜柵型基因檢測用FET芯片的一例的剖面圖。
本實施例的薄膜柵型基因檢測用FET芯片，在實施例5中說明的DNA微陣列中，是使基因檢測用FET和參照FET的柵部的玻璃基板薄的結(jié)構(gòu)。薄膜柵部28的玻璃基板的厚度以0.01～1μm的范圍為佳，在本實施例中，規(guī)定為0.1μm。按照本結(jié)構(gòu)能夠使FET的互導(dǎo)大，能夠高精度地檢測在柵部上發(fā)生的電荷變化。不僅能夠使FET的柵部薄膜化，而且也能夠使硅膜形成區(qū)域的玻璃基板部分全體薄膜化，能夠以薄膜化的凹部作為反應(yīng)單元使用。
實施例8圖12是表示本發(fā)明的薄膜柵型基因檢測用FET芯片的其他例子的剖面圖。
是在實施例5、6、7中在和硅膜形成區(qū)域相反面的玻璃表面上形成核酸探針3的方式，但在本實施例中，在是硅膜形成區(qū)域19上已形成的絕緣膜2的硅氧化膜上形成第2絕緣膜29，使核酸探針3在其上固定化。作為第2絕緣膜29的材料，可以使用氮化硅、氮化鋁、氧化鉭。在本實施例中，能夠正確地控制FET的柵絕緣物的厚度，使互導(dǎo)大，能夠高靈敏度地檢測在柵上發(fā)生的電荷變化。
實施例9圖13是說明使用本發(fā)明的表面柵型基因檢測用FET芯片的測定系統(tǒng)的一例的圖。在液流單元30上安裝至少搭載基因檢測用FET和操作FET的DNA微陣列芯片，與流路31連接。雜交液32和洗滌液33通過閥34與流路31連接，驅(qū)動泵35，就能夠?qū)㈦s交液和洗滌液導(dǎo)入液流單元30中。另外，試樣和嵌入劑通過分注器36分注到閥34中，導(dǎo)入液流單元30，就能夠與基因檢測用FET和參照FET發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)后，使用過的液通過泵35送入廢液瓶37中。反應(yīng)后的基因檢測用FET和參照FET的輸出信號通過信號處理電路38進(jìn)行處理/計算。
在圖14中表示液流單元30的結(jié)構(gòu)。在液流單元30中的印刷基板39上安裝基因檢測用FET芯片40，用導(dǎo)線41與印刷基板39電連接。在印刷基板39上設(shè)置引線42，與信號處理電路38連接。試樣溶液43通過流路31導(dǎo)入基因檢測用FET芯片40中。為了試樣溶液43與成為信號線的導(dǎo)線41不接觸，用保護(hù)罩44保護(hù)導(dǎo)線的一部分。保護(hù)罩44的材料，丙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等是合適的。
在圖15中示出液流單元30的分解圖。在液流單元本體中形成成為流路31的直徑1mm的孔，在基因檢測用FET芯片(DNA微陣列)40的表面導(dǎo)入/試劑。在流路31的入口部和出口部加工成螺紋45，擰入通過管道46的螺栓47，借此與外部的流路系連接。管道46的端面實施平坦化處理，通過擰入螺栓，該平坦部作為密封48件發(fā)揮作用，防止液漏。
本構(gòu)成的基因檢測用FET測定系統(tǒng)，是流體方式測定，因此能夠連續(xù)自動地處理許多試樣，對高物料通過量的測定是有效的。在使用實施例3所示的嵌入劑的場合，按以下的步驟進(jìn)行測定。
(1)在液流單元中導(dǎo)入洗滌液
(2)在液流單元中導(dǎo)入雜交液(置換洗滌液)(3)將各核酸探針的最合適溫度設(shè)定在各硅膜形成區(qū)域的溫度(4)測定基因檢測用FET和參照FET的輸出，計算其差(5)將試樣分注到閥中，用雜交液導(dǎo)入液流單元中(6)在液流單元中雜交(7)在液流單元中導(dǎo)入緩沖液，除去未反應(yīng)的試樣(8)在液流單元中導(dǎo)入嵌入劑，并進(jìn)行反應(yīng)(9)導(dǎo)入緩沖液，除去未反應(yīng)的嵌入劑(10)測定基因檢測用FET和參照FET的輸出，計算其差(11)將各硅膜形成區(qū)域的溫度設(shè)定在95℃(12)導(dǎo)入洗滌液，洗滌液流單元(13)回到(1)在圖16中示出上述測定程序。導(dǎo)入試樣和嵌入劑，進(jìn)行洗凈，測定FET的輸出電位后，使硅膜形成區(qū)域的溫度升至95℃，使雜交過的雙鏈DNA離解，成為單鏈，用洗滌液同時除去已插入雙鏈中的嵌入劑。這樣一來，在FET的柵上僅殘留核酸探針，而回到最初的狀態(tài)，就可以進(jìn)行以下的測定。
在使用形成實施例4所示的離子和復(fù)合體的分子(配體)的SNP解析的場合，按以下的步驟進(jìn)行測定。
(1)在液流單元中導(dǎo)入洗滌液(2)在液流單元中導(dǎo)入雜交液(置換洗滌液)(3)將各核酸探針的最合適溫度設(shè)定在各硅膜形成區(qū)域的溫度(4)測定基因檢測用FET和參照FET的輸出，計算其差(5)將試樣分注到閥中，用雜交液導(dǎo)入液流單元中(6)在液流單元中雜交(7)在液流單元中導(dǎo)入緩沖液，除去未反應(yīng)的試樣(8)在液流單元中導(dǎo)入50mM NaCl溶液，并進(jìn)行反應(yīng)(9)測定基因檢測用FET和參照FET的輸出，計算其差
(10)在液流單元中導(dǎo)入50mM KCl溶液，并進(jìn)行反應(yīng)(11)測定基因檢測用FET和參照FET的輸出，計算其差從各FET的核酸探針信息以及NaCl中和KCl中的差動輸出判斷Normal/Normal Mutant/Mutant Normal/Mutant(12)導(dǎo)入緩沖液來除去KCl溶液(13)將各硅膜形成區(qū)域的溫度設(shè)定在95℃(14)導(dǎo)入洗滌液，洗滌液流單元(15)回到(1)產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性本發(fā)明提供，使核酸探針在電場效應(yīng)晶體管的柵絕緣物表面固定化，在柵絕緣物表面和目標(biāo)基因進(jìn)行雜交，利用電場效應(yīng)檢測此時產(chǎn)生的表面電荷密度變化的方式的DNA微陣列。物料使表面電荷密度的變化大，除了核酸自身保持的電荷以外，還通過嵌入劑的導(dǎo)入或在核酸上標(biāo)識和離子等電荷粒子形成復(fù)合體的分子，以大的信號/雜音比能夠?qū)崿F(xiàn)表面電位變化的電位滴定檢測是可能的DNA微陣列。本發(fā)明的DNA微陣列系統(tǒng)不需要高價的激光器或復(fù)雜的光學(xué)檢測系統(tǒng)，并且與電流檢測(電流滴定)方式不同，使核酸探針在絕緣物基板上固定化，檢測平衡狀態(tài)下的表面電位，因此由基板的腐蝕或氣體的產(chǎn)生、氧化/還原物質(zhì)的阻礙等引起的信號值的不穩(wěn)定不成為問題，穩(wěn)定性優(yōu)良的高精度的基因檢測成為可能。
權(quán)利要求
1.一種電位滴定DNA微陣列，其特征在于，具備使單鏈核酸探針或分支核酸探針直接或者通過載體在柵絕緣物表面固定化的數(shù)個絕緣柵電場效應(yīng)晶體管以及參照電極。
2.一種電位滴定DNA微陣列，其特征在于，具備形成有數(shù)個絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的基板，在上述基板的表面，使各個不同種類的單鏈核酸探針或者分支核酸探針直接或者通過載體在各絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的溝道部的柵絕緣物上固定化。
3.一種電位滴定DNA微陣列，其特征在于，其具備使具有和應(yīng)該檢測的核酸的一部分互補(bǔ)的堿基序列的核酸探針直接或者通過載體在柵絕緣物表面固定化的第1絕緣柵電場效應(yīng)晶體管、使具有和應(yīng)該檢測的核酸的哪個部分都不互補(bǔ)的堿基序列的核酸探針直接或者通過載體在柵絕緣物表面固定化的第2絕緣柵電場效應(yīng)晶體管、將上述第1絕緣柵電場效應(yīng)晶體管和上述第2絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的輸出進(jìn)行比較檢測的電路。
4.一種核酸解析方法，其特征在于，具有(a)在具有各個不同種類的單鏈核酸探針或者分支核酸探針直接或者通過載體在柵絕緣物表面固定化的數(shù)個絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的基板上，導(dǎo)入含有至少一種核酸的試樣溶液，和上述單鏈核酸探針或者分支核酸探針進(jìn)行雜交的步驟；(b)在上述基板上導(dǎo)入洗滌液，從上述基板上除去未反應(yīng)的核酸的步驟；(c)在上述基板上導(dǎo)入嵌入劑溶液，和成為雙鏈的核酸發(fā)生反應(yīng)的步驟；(d)在上述基板上導(dǎo)入洗滌液，從基板上除去未反應(yīng)的嵌入劑的步驟；(e)在上述基板上導(dǎo)入緩沖液，測定上述絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的輸出值的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的核酸解析方法，其特征在于，還具有(f)加熱上述基板，使和上述單鏈核酸探針或者分支核酸探針雜交過的核酸離解的步驟；(g)在上述基板上導(dǎo)入洗滌液，從上述單鏈核酸探針或者分支核酸探針除去已離解的核酸和嵌入劑的步驟；隨后，反復(fù)上述步驟(a)～步驟(e)。
6.一種核酸解析方法，其特征在于，其具備(a)在具有各個不同種類的單鏈核酸探針或者分支核酸探針直接或者通過載體在柵絕緣物表面固定化的數(shù)個絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的基板上，導(dǎo)入含有以獲取電荷粒子的分子標(biāo)識的核酸片段的試樣溶液，與上述單鏈核酸探針或者分支核酸探針進(jìn)行雜交的步驟；(b)在上述基板上導(dǎo)入洗滌液，從基板上除去未反應(yīng)的核酸片段的步驟；(c)在上述基板上導(dǎo)入含有和上述標(biāo)識分子形成復(fù)合體的離子的溶液，與成為雙鏈的核酸中被標(biāo)識的分子發(fā)生反應(yīng)，形成上述離子和上述標(biāo)識分子的復(fù)合體的步驟；(d)測定上述絕緣柵電場效應(yīng)晶體管的輸出值的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核酸解析方法，其特征在于，能獲取電荷粒子的分子是與1價或者2價陽離子或者陰離子選擇性地形成復(fù)合體的分子。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的核酸解析方法，其特征在于，在各個不同的核酸片段上標(biāo)識能獲取電荷粒子的數(shù)種分子，通過在上述基板上導(dǎo)入對應(yīng)上述各分子的電荷粒子(離子)，同時或者依次地測定數(shù)種基因或者基因多型。
9.根據(jù)權(quán)利要求6～8中的任一權(quán)利要求所述的核酸解析方法，其特征在于，還具有(e)加熱上述基板，使和上述單鏈核酸探針或者分支核酸探針雜交過的核酸片段離解的步驟，(g)在上述基板上導(dǎo)入洗滌液，從上述單鏈核酸探針或者分支核酸探針除去已離解的核酸片段的步驟，隨后，反復(fù)上述步驟(a)～步驟(d)。
10.一種DNA微陣列的制造方法，其特征在于，其具有在絕緣物基板的第1表面形成硅膜的步驟；使上述硅膜形成圖案，而分離成數(shù)個硅膜形成區(qū)域的步驟；在各硅膜形成區(qū)域中形成成為各個電場效應(yīng)晶體管的源極·漏極區(qū)域、加熱元件、溫度傳感器的數(shù)個pn結(jié)的步驟；以上述源極·漏極區(qū)域之間作為溝道，從上述源極·漏極區(qū)域形成信號配線的步驟；在上述絕緣物基板的和形成上述硅膜的面相反側(cè)的第2表面上，使核酸探針直接或者通過載體在對應(yīng)于上述電場效應(yīng)晶體管的溝道部分固定化的步驟。
11.一種DNA微陣列的制造方法，其特征在于，具有在絕緣物基板的表面形成硅膜的步驟；使上述硅膜形成圖案，而分離成數(shù)個硅膜形成區(qū)域的步驟；在各硅膜形成區(qū)域中形成成為各個電場效應(yīng)晶體管的源極·漏極區(qū)域、加熱元件、溫度傳感器的數(shù)個pn結(jié)的步驟；以上述源極·漏極區(qū)域之間作為溝道，從上述源極·漏極區(qū)域形成信號配線的步驟；在已形成上述信號配線的面上形成絕緣膜的步驟；在上述絕緣膜的表面上，使核酸探針直接或者通過載體在對應(yīng)于上述電場效應(yīng)晶體管的溝道部分固定化的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及低使用費(fèi)、低價格、而且能夠高精度測定的DNA微陣列、其制造方法及核酸解析方法。使核酸探針(3)在電場效應(yīng)晶體管的柵絕緣物表面固定化，在柵絕緣物表面和目標(biāo)基因進(jìn)行雜交，利用電場效應(yīng)檢測此時產(chǎn)生的表面電荷密度的變化。
文檔編號B01J19/00GK1582334SQ0182388
公開日2005年2月16日 申請日期2001年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月19日
發(fā)明者宮原裕二, 保田健二, 服部久美子 申請人:株式會社日立高新技術(shù)