生物分子测序装置用电极、生物分子测序装置、方法及程序制造方法及图纸

纳米间隙电极对(12)是配置成在试料所包含的由至少一种类以上的单分子连结而成的生物分子通过相对位置时流过隧道电流的电极对，且是使上游侧的形状与下游侧的形状不同以使从相对位置(64)向下游侧分离了预先确定的距离的位置处的电场的强度比从相对位置(64)向上游侧分离了所述距离的位置处的电场的强度强的电极对。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生物分子测序装置用电极、生物分子测序装置、方法及程序。
技术介绍
以往，通过测序来决定构成蛋白质的氨基酸的序列、构成核酸的核苷酸的序列、构成糖链的单糖的序列等构成生物分子尤其是生物体高分子的单分子的序列。例如，使用基于酶降解法的HPLC(Highperformanceliquidchromatography：高效液相层析)法、质量分析、X射线晶体结构解析、埃德曼降解法等，来决定蛋白质的序列。另外，提出了通过使用将电极间距离固定成1nm以下的纳米间隙电极来测定流过1分子的隧道电流而进行单分子识别的测序技术。而且，在这样的技术中，关于试料流动的流路，提出了各种技术(例如，参照专利文献1、2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-227735号公报专利文献2：日本特开2012-110258号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题进行基于隧道电流的单分子识别的单分子电气测量法是能够通过直接测量试料分子的电子能量状态而进行单分子识别的方法。在以往的单分子电气测量法的试料分子的导入方法中，由于利用基于热摆动的布朗运动所产生的偶发性的概率现象，因此存在分子通过传感电极间的频度为低频度且分子的检测精度为低精度这样的问题。作为溶液中的试料分子的导入方法，存在使用了泵压、电渗流的方法，但是都无法诱发出能够以分子尺度进行控制的稳态流，因此并不足以解决分子通过传感电极间的频度成为低频度的情况。因此，在以往的基于隧道电流的单分子电气测量法中，存在仅能应用于以使用高浓度的纯粹试料溶液这样的限定条件下的重测序为目的的情况这样的问题。本专利技术鉴于上述的问题点而完成，目的在于提供一种能够高精度地识别构成生物分子的单分子的生物分子测序装置用电极、生物分子测序装置、方法及程序。用于解决课题的技术方案为了实现上述目的，本专利技术的生物分子测序装置用电极具备电极对，该电极对配置成在试料所包含的由至少一种以上的单分子连结而成的生物分子通过相对位置时流过隧道电流，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使从所述相对位置向下游侧分离了预先确定的距离的位置处的电场的强度比从所述相对位置向上游侧分离了所述距离的位置处的电场的强度强。根据本专利技术，使电极对的上游侧的形状与下游侧的形状不同，以使从电极对的相对位置向下游侧分离了预先确定的距离的位置处的电场的强度比从所述相对位置向上游侧分离了所述距离的位置处的电场的强度强。即，电极对的形状在生物分子的导入侧即上游侧与生物分子的排出侧即下游侧呈非对称。由此，能够促进试料的生物分子的电泳力而诱发出稳定的稳态流，能够使生物分子稳定地电泳，因此能够高精度地识别单分子。此外，也可以是，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使所述上游侧的上游侧流路的形状是随着从所述相对位置向所述上游侧分离而逐渐扩展的形状，并且所述下游侧的下游侧流路的形状是随着从所述相对位置向所述下游侧分离而逐渐扩展的形状，所述下游侧流路的扩展角度小于所述上游侧流路的扩展角度。另外，也可以是，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使与所述电极对的相对方向正交的正交方向上的所述下游侧流路的长度比所述正交方向上的所述上游侧流路的长度长。另外，优选的是，所述正交方向上的所述下游侧流路的长度为所述正交方向上的所述上游侧流路的长度的2倍以上且4倍以下。另外，也可以是，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使以所述电极对的最窄的电极间的中心为中心的圆与所述下游侧的下游侧流路的端部相交而形成的圆弧的长度比所述圆与所述上游侧的上游侧流路的端部相交而形成的圆弧的长度短。另外，也可以是，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使以所述电极对的最窄的电极间的中心为中心的预先确定的范围所包含的所述下游侧的下游侧流路的面积小于所述预先确定的范围所包含的所述上游侧的上游侧流路的面积。另外，也可以是，所述电极对为电极间距离各不相同的多个电极对。本专利技术的生物分子测序装置具备：所述生物分子测序装置用电极；测定部，测定在所述生物分子通过所述生物分子测序装置用电极的电极对的相对位置时产生的隧道电流；及识别部，基于根据由所述测定部测定的隧道电流而得到的检测物理量，对构成所述生物分子的至少一种的单分子的种类进行识别。本专利技术的生物分子测序方法是在具备所述生物分子测序装置用电极的生物分子测序装置中执行的生物分子测序方法，其包括如下步骤：测定在所述生物分子通过所述生物分子测序装置用电极的电极对的相对位置时产生的隧道电流；以及基于根据所测定的隧道电流而得到的检测物理量，对构成所述生物分子的至少一种的单分子的种类进行识别。本专利技术的生物分子测序程序使计算机作为所述生物分子测序装置的测定部以及识别部而发挥功能。专利技术效果根据本专利技术，能够高精度地对构成生物分子的单分子进行识别。附图说明图1是表示第一实施方式的生物分子测序装置的结构的概略图。图2是第一实施方式的纳米间隙电极对的周围的放大图。图3是图3的局部放大图。图4是用于说明通过对纳米间隙电极对施加电压而产生的电场的图。图5是表示纳米间隙电极对的上游侧流路的长度与下游侧流路的长度之比为1：1的情况下的读取时间的测定结果的图。图6是表示纳米间隙电极对的上游侧流路的长度与下游侧流路的长度之比为1：2的情况下的读取时间的测定结果的图。图7是表示纳米间隙电极对的上游侧流路的长度与下游侧流路的长度之比为1：4的情况下的读取时间的测定结果的图。图8是表示纳米间隙电极对的相对于上游侧流路的长度的下游侧流路的长度与读取时间的关系的测定结果的图。图9是表示第一实施方式中的控制部的功能结构的框图。图10是表示第一实施方式中的生物分子测序处理的流程图。图11是表示针对所读取的碱基的每个长度来测定读取数的结果的坐标图。图12是表示针对能够正常读取的次数相对于读取转换的次数的每个比例来测定读取数的结果的坐标图。图13是表示第二实施方式的生物分子测序装置的结构的概略图。图14是表示第二实施方式中的控制部的功能结构的框图。图15是表示第二实施方式中的生物分子测序处理的流程图。具体实施方式以下，参照附图来详细说明本专利技术的实施方式。在以下的实施方式中，说明通过测定单分子通过电极间时流动的隧道电流而对生物分子进行测序的情况。<第一实施方式>如图1所示，第一实施方式的生物分子测序装置10包括作为生物分子测序装置用电极的纳米间隙电极对12(12a、12b)、测定用电源18、电流计24及控制部26而构成。以下，对各结构进行说明。纳米间隙电极对12由相对的2个纳米间隙电极12a、12b构成。纳米间隙电极12a、12b隔开如下的距离而进行配置，即在试料50所包含的构成生物分子的单分子52向图1中的箭头A方向流动而通过电极间时流过隧道电流这样的距离。在此，生物分子包含作为生物体高分子的蛋白质、肽、核酸、糖链等。而且，构成生物分子的单分子包含构成蛋白质或肽的氨基酸、构成核酸的核苷酸、构成糖链的单糖等，但是并不局限于此。在电极间距离与单分子52的分子直径相比过长时，在纳米间隙电极对12的电极间难以流过隧道电流，或者2个以上的单分子52会同时进入纳米间隙电极对12之间。反之，在电极间距离与单分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物分子测序装置用电极，具备电极对，该电极对配置成在试料所包含的由至少一种以上的单分子连结而成的生物分子通过相对位置时流过隧道电流，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使从所述相对位置向下游侧分离了预先确定的距离的位置处的电场的强度比从所述相对位置向上游侧分离了所述距离的位置处的电场的强度强。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.20 JP 2014-0310841.一种生物分子测序装置用电极，具备电极对，该电极对配置成在试料所包含的由至少一种以上的单分子连结而成的生物分子通过相对位置时流过隧道电流，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使从所述相对位置向下游侧分离了预先确定的距离的位置处的电场的强度比从所述相对位置向上游侧分离了所述距离的位置处的电场的强度强。2.根据权利要求1所述的生物分子测序装置用电极，其中，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使所述上游侧的上游侧流路的形状是随着从所述相对位置向所述上游侧分离而逐渐扩展的形状，并且所述下游侧的下游侧流路的形状是随着从所述相对位置向所述下游侧分离而逐渐扩展的形状，所述下游侧流路的扩展角度小于所述上游侧流路的扩展角度。3.根据权利要求2所述的生物分子测序装置用电极，其中，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使与所述电极对的相对方向正交的正交方向上的所述下游侧流路的长度比所述正交方向上的所述上游侧流路的长度长。4.根据权利要求3所述的生物分子测序装置用电极，其中，所述正交方向上的所述下游侧流路的长度为所述正交方向上的所述上游侧流路的长度的2倍以上且4倍以下。5.根据权利要求1～4中的任一项所述的生物分子测序装置用电极，其中，使所述电极对的所述上游侧的形状与所述下游侧的形状不同，以使以所述电极对的...

【专利技术属性】
技术研发人员：川合知二，谷口正辉，大城敬人，
申请(专利权)人：量子生物有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP