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JP4309898B2 - Base sequence analyzer - Google Patents

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JP4309898B2
JP4309898B2 JP2006115857A JP2006115857A JP4309898B2 JP 4309898 B2 JP4309898 B2 JP 4309898B2 JP 2006115857 A JP2006115857 A JP 2006115857A JP 2006115857 A JP2006115857 A JP 2006115857A JP 4309898 B2 JP4309898 B2 JP 4309898B2
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真一 大内
純 岡田
禎人 本郷
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Description

本発明は、自動処理により塩基配列の検出及び解析を行う塩基配列解析装置に関する。   The present invention relates to a base sequence analyzer for detecting and analyzing base sequences by automatic processing.

電流検出型DNAチップにおいては、挿入剤と呼ばれる、DNAの2本鎖に選択的に吸着し電気分解における酸化電流を発生する化学物質が用いられる。すなわち、プローブとターゲットのハイブリダイゼーションが終了した後、電極を挿入剤に浸漬し、この電極を通して挿入剤の酸化電流を検出することにより、ターゲット吸着の有無を判定する。   In the current detection type DNA chip, a chemical substance called an intercalating agent that selectively adsorbs on a double strand of DNA and generates an oxidation current in electrolysis is used. That is, after hybridization between the probe and the target is completed, the presence or absence of target adsorption is determined by immersing the electrode in the intercalating agent and detecting the oxidation current of the intercalating agent through the electrode.

上述した従来の電流検出型DNAチップでは、2つの問題があった。第一は、ターゲットとプローブの結合に由来する信号以外の電流がプローブを固定した電極(以下検出極と称する)で検出されてしまうことであり、第二は挿入剤吸着量の時間依存性ならびに挿入剤自体の劣化が測定に与える影響である。   The above-described conventional current detection type DNA chip has two problems. The first is that a current other than the signal derived from the binding between the target and the probe is detected by an electrode (hereinafter referred to as a detection electrode) to which the probe is fixed, and the second is the time dependency of the amount of adsorbent insertion and This is the effect of the degradation of the intercalating agent itself on the measurement.

本来、挿入剤はDNAの2本鎖に選択的に吸着する。しかし、実際には検出極近傍では2本鎖以外の部分にも挿入剤が吸着されてしまうため、この吸着部位から信号が発生し、測定信号に重畳する。これが第一の問題である。この第1の問題に関しては、検体中のDNAの存在の有無に無関係な信号を検知する専用の電極(以下対照極と称する)を設け、この電極とプローブから得られる信号の差から本来検出すべき信号を得なければならない。   Originally, the intercalating agent is selectively adsorbed on the double strands of DNA. However, since the insertion agent is actually adsorbed to portions other than the double strands in the vicinity of the detection pole, a signal is generated from this adsorption site and is superimposed on the measurement signal. This is the first problem. With regard to the first problem, a dedicated electrode (hereinafter referred to as a control electrode) for detecting a signal irrelevant to the presence or absence of DNA in the specimen is provided, and it is originally detected from the difference between signals obtained from this electrode and the probe. You have to get a signal to power.

ここで挿入剤の吸着量は、飽和するまでに一定の時間を要する。また、挿入剤の特性は時間経過と共に劣化する。この現象は、測定の方法によって2つの電極から得られる信号の差に影響を与える可能性が有る。すなわち、対となる電極間の条件が異なる。特に、挿入剤で電極の浸漬を開始した時刻から目的の電極の測定を開始する時刻までの間に挿入剤吸着量が累積する、あるいは挿入剤の劣化が起こるなどし、本来同一の条件で測定を行うべき電極の対で条件の不一致が生ずることとなる。これが第二の問題である。   Here, the adsorbing amount of the intercalating agent requires a certain time until it is saturated. Also, the properties of the intercalating agent deteriorate with time. This phenomenon may affect the difference between signals obtained from the two electrodes depending on the measurement method. That is, the conditions between the paired electrodes are different. In particular, the amount of adsorbent adsorbed accumulated from the time when the electrode was immersed in the intercalating agent to the time when the measurement of the target electrode was started, or the intercalating agent deteriorated. A mismatch of conditions will occur between the pair of electrodes to be subjected to. This is the second problem.

図18はセル13内の酸化電流と挿入剤浸漬時間の関係を示す図である。この図から分かるように、浸漬時間により酸化電流は大きくばらつくといえる。   FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the oxidation current in the cell 13 and the insertion agent immersion time. As can be seen from this figure, the oxidation current varies greatly depending on the immersion time.

この第二の問題は、検出極と対照極との比較に限らず、プローブ同士を比較する際にも問題となる。たとえば、ヒト遺伝子の一塩基多型のひとつとして知られるMxA88についてG−Gホモ型、T−Tホモ型、G−Tへテロ型のいずれであるかを判定しようとする場合、プローブにG型とT型を用い、両者から得られる信号の差異を検定しなければならない。このため、G型検出用プローブ、T型検出用プローブ、GT型検出用プローブの各々が同一の条件で測定されることが測定精度を高めるのに必須である。   The second problem is not limited to the comparison between the detection electrode and the control electrode, but also when comparing probes. For example, when it is intended to determine whether MxA88, which is known as one of the single nucleotide polymorphisms of a human gene, is GG homotype, TT homotype, or GT heterotype, the probe uses G type. And T-types must be used to test the difference in signal obtained from both. For this reason, it is essential to increase measurement accuracy that each of the G-type detection probe, the T-type detection probe, and the GT-type detection probe is measured under the same conditions.

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、自動処理により高精度で塩基配列の検出及び解析を行う塩基配列解析装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a base sequence analyzing apparatus for detecting and analyzing base sequences with high accuracy by automatic processing.

上述の課題を解決するため、本発明の塩基配列解析装置は、塩基配列解析チップと、コンピュータと、を具備する塩基配列解析装置であって、
前記塩基配列解析チップは、基板と、前記基板上に形成され、検出の対象とする標的塩基配列とは相補的な塩基配列を有するプローブが固定化される複数の検出極と、前記基板上に形成され、前記標的塩基配列と相補的な塩基配列を有するプローブが固定化されていない対照極と、前記基板に形成され、前記複数の検出極の電気化学信号を測定する第1測定部と、前記基板に形成され、前記対照極の電気化学信号を測定する第2測定部と、前記基板に形成され、前記第1測定部の第1測定値から前記第2測定部の第2測定値を減算する減算部と、前記基板外部からの信号に基づき、前記第1測定部及び前記第2測定部の測定を同時に制御し、かつ前記減算部の減算を制御する制御部と、を具備し、前記複数の検出極は、少なくとも2つの検出極からなる検出極群の集合からなり、前記対照極は、少なくとも2つの対照極からなる対照極群の集合からなり、前記第1測定部は複数の前記検出極群の各々に対して1つずつ複数設けられ、前記第2測定部は複数の前記対照極群の各々に対して1つずつ複数設けられ、前記制御部は、複数の前記第1測定部の測定を同時に制御し、かつ、複数の前記第2測定部の測定を同時に制御し、
前記コンピュータは、前記塩基配列解析チップと通信可能に接続され、前記制御部の動作を制御する制御指令を前記塩基配列解析チップに送信するとともに、前記減算部における減算結果を前記塩基配列解析チップから受信することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a base sequence analyzer of the present invention is a base sequence analyzer comprising a base sequence analysis chip and a computer,
The base sequence analysis chip includes a substrate, a plurality of detection electrodes formed on the substrate, on which probes having a base sequence complementary to a target base sequence to be detected are immobilized, and on the substrate A control electrode formed and a probe having a base sequence complementary to the target base sequence is not immobilized; a first measurement unit formed on the substrate and measuring an electrochemical signal of the plurality of detection electrodes; A second measurement unit formed on the substrate and configured to measure an electrochemical signal of the reference electrode; and a second measurement value formed on the substrate from the first measurement value of the first measurement unit and the second measurement value of the second measurement unit. A subtractor for subtracting, and a controller for simultaneously controlling the measurement of the first measurement unit and the second measurement unit based on a signal from the outside of the substrate and controlling the subtraction of the subtraction unit, The plurality of detection poles include at least two detections. The reference electrode is formed of a set of reference electrode groups including at least two reference electrodes, and the first measurement unit is provided for each of the plurality of detection electrode groups. A plurality of second measuring units are provided for each of the plurality of reference electrode groups, the control unit simultaneously controls the measurements of the plurality of first measuring units, and a plurality of the second measuring units are provided. Simultaneously controlling the measurement of the second measurement unit of
The computer is communicably connected to the base sequence analysis chip, transmits a control command for controlling the operation of the control unit to the base sequence analysis chip, and sends a subtraction result in the subtraction unit from the base sequence analysis chip. It is characterized by receiving.

また、本発明の塩基配列解析装置は、塩基配列解析チップと、コンピュータと、を具備する塩基配列解析装置であって、
前記塩基配列解析チップは、基板と、前記基板上に形成され、検出の対象とする標的塩基配列とは相補的な塩基配列を有するプローブが固定化される複数の検出極と、前記基板上に形成され、前記標的塩基配列と相補的な塩基配列を有するプローブが固定化されていない対照極と、前記基板に形成され、前記複数の検出極の電気化学信号を測定する第1測定部と、前記基板に形成され、前記対照極の電気化学信号を測定する第2測定部と、前記基板に形成され、前記第1測定部の第1測定値から前記第2測定部の第2測定値を減算する減算部と、前記基板外部からの信号に基づき、前記第1測定部及び前記第2測定部の測定を同時に制御し、かつ、前記減算部の減算を制御する制御部と、を具備し、前記対照極は複数設けられ、前記第1測定部は前記複数の検出極の各々に対して1つずつ複数設けられ、前記第2測定部は複数の前記対照極の各々に対して1つずつ複数設けられてなり、前記制御部は、複数の前記第1測定部及び複数の前記第2測定部の各々の測定を同時に制御し、
前記コンピュータは、前記塩基配列解析チップと通信可能に接続され、前記制御部の動作を制御する制御指令を前記塩基配列解析チップに送信するとともに、前記減算部における減算結果を前記塩基配列解析チップから受信することを特徴とする。
Further, the base sequence analysis apparatus of the present invention is a base sequence analysis apparatus comprising a base sequence analysis chip and a computer,
The base sequence analysis chip includes a substrate, a plurality of detection electrodes formed on the substrate, on which probes having a base sequence complementary to a target base sequence to be detected are immobilized, and on the substrate A control electrode formed and a probe having a base sequence complementary to the target base sequence is not immobilized; a first measurement unit formed on the substrate and measuring an electrochemical signal of the plurality of detection electrodes; A second measurement unit formed on the substrate and configured to measure an electrochemical signal of the reference electrode; and a second measurement value formed on the substrate from the first measurement value of the first measurement unit and the second measurement value of the second measurement unit. A subtracting section for subtracting, and a control section for simultaneously controlling the measurement of the first measuring section and the second measuring section based on a signal from the outside of the substrate and for controlling the subtraction of the subtracting section. , A plurality of the reference electrodes are provided, and the first measurement Are provided one by one for each of the plurality of detection electrodes, the second measurement unit is provided by one for each of the plurality of reference electrodes, and the control unit has a plurality of Simultaneously controlling the measurement of each of the first measurement unit and the plurality of second measurement units,
The computer is communicably connected to the base sequence analysis chip, transmits a control command for controlling the operation of the control unit to the base sequence analysis chip, and sends a subtraction result in the subtraction unit from the base sequence analysis chip. It is characterized by receiving.

以上詳述したように本発明によれば、自動で精度の高い塩基配列の検出及び解析を行うことができる塩基配列解析装置が提供される。   As described above in detail, according to the present invention, a base sequence analyzing apparatus capable of automatically detecting and analyzing a base sequence with high accuracy is provided.

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施形態に係る塩基配列解析装置の一例を示す図である。図1に示すように、コンピュータ1と、このコンピュータ1に電気的に接続された塩基配列解析チップ2から構成される。   FIG. 1 is a diagram showing an example of a base sequence analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the computer 1 and a base sequence analysis chip 2 electrically connected to the computer 1 are configured.

塩基配列解析チップ2は、コンピュータ1からの命令に基づき、チップ上に形成された電極からの電気化学信号を検出し、その検出信号の電流電圧変換、AD変換、平均値算出等の信号処理、減算、塩基配列判定等を行い、得られた判定結果等のデータをコンピュータ1に出力する。   The base sequence analysis chip 2 detects an electrochemical signal from an electrode formed on the chip based on a command from the computer 1, and performs signal processing such as current-voltage conversion, AD conversion, and average value calculation of the detection signal, Subtraction, base sequence determination, and the like are performed, and data such as the obtained determination result is output to the computer 1.

この塩基配列解析チップ2は、半導体やガラス等からなる基板11上に形成されたTi及びAu等の積層構造からなる電極12と、この基板11に形成された電流電圧変換回路、AD変換回路、信号処理回路、減算回路やこれら回路の動作制御を行う制御回路などの周辺回路が半導体微細加工技術を用いて形成されている。また、各電極12上には、試料や薬液などを収容し、これら試料や薬液と電極12上のプローブとの電気化学反応を生じさせるセル13が設けられている。   The base sequence analysis chip 2 includes an electrode 12 having a laminated structure such as Ti and Au formed on a substrate 11 made of semiconductor, glass or the like, a current-voltage conversion circuit, an AD conversion circuit formed on the substrate 11, Peripheral circuits such as a signal processing circuit, a subtraction circuit, and a control circuit for controlling the operation of these circuits are formed by using a semiconductor microfabrication technique. In addition, on each electrode 12, a cell 13 is provided that accommodates a sample, a chemical solution, and the like and causes an electrochemical reaction between the sample or the chemical solution and the probe on the electrode 12.

周辺回路の形成は、基板11に予めこれら回路を形成するために必要なゲート数に対応する論理ゲートに、論理設計に基づく回路配線を半導体微細加工技術を用いて形成することにより実現可能である。もちろんゲートアレイに限らず、他のカスタムIC開発工程により形成されてもよい。図1の例では、塩基配列解析チップ2の全面に電極12及びセル13が配置される場合を示したが、その一部の領域に配置し、他の領域には周辺回路が形成されるようにしてもよい。   The formation of the peripheral circuit can be realized by forming circuit wiring based on the logic design on the logic gate corresponding to the number of gates necessary for forming these circuits on the substrate 11 in advance using a semiconductor microfabrication technique. . Of course, the gate array may be formed by other custom IC development processes. In the example of FIG. 1, the case where the electrode 12 and the cell 13 are arranged on the entire surface of the base sequence analysis chip 2 is shown, but it is arranged in a part of the region, and a peripheral circuit is formed in the other region. It may be.

以下の実施形態では、検出の目的とするDNAの塩基配列を標的塩基配列と呼ぶ。そして、この標的塩基配列と相補的であり、この標的塩基配列と選択的に反応する塩基配列を標的相補塩配列と呼ぶ。この標的相補塩基配列を含むDNAプローブが塩基配列解析チップ2の検出極に固定化される。塩基配列解析チップ2のセル13内に導入される試料(検体溶液)には、検査の対象となるDNA等の塩基配列を有する物質が含まれている。この検査の対象となるDNAの塩基配列を検体塩基配列と呼ぶ。   In the following embodiments, the base sequence of DNA to be detected is referred to as a target base sequence. A base sequence that is complementary to the target base sequence and selectively reacts with the target base sequence is called a target complementary salt sequence. The DNA probe containing this target complementary base sequence is immobilized on the detection electrode of the base sequence analysis chip 2. The sample (specimen solution) introduced into the cell 13 of the base sequence analysis chip 2 contains a substance having a base sequence such as DNA to be tested. The base sequence of the DNA to be tested is referred to as the sample base sequence.

標的塩基配列とプローブの塩基配列が相補的であるとは、標的核酸配列中の連続する部分塩基配列がプローブの塩基配列に対し50%〜100%の相補性を持つことを指す。より好ましくは、100%の相補性を持つことを指す。なお、相補性を示す指標は、比較する全塩基配列に対し比較対象の二者間で一致する塩基数の割合を示す。   That the target base sequence and the probe base sequence are complementary means that a continuous partial base sequence in the target nucleic acid sequence has 50% to 100% complementarity to the probe base sequence. More preferably, it means having 100% complementarity. In addition, the parameter | index which shows complementarity shows the ratio of the number of bases which corresponds between two comparison object with respect to all the base sequences to compare.

この実施形態の塩基配列解析チップ2は、この検体塩基配列と固定化プローブの標的相補塩基配列をセル13内でハイブリダイゼーションさせ、その反応の有無を挿入剤導入後にモニタリングすることにより、試料中に標的塩基配列が含まれているか否かを判別するチップである。   The base sequence analysis chip 2 of this embodiment hybridizes the sample base sequence and the target-complementary base sequence of the immobilized probe in the cell 13 and monitors the presence or absence of the reaction after introducing the intercalating agent into the sample. It is a chip for determining whether or not a target base sequence is included.

図2は塩基配列解析チップ2表面に設けられた電極構造の一例を示す図である。図2に示すように、検出極201、参照極202、対極203が1つずつ設けられた検出極系21〜21がn個、対照極204、参照極205、対極206が1つずつ設けられた対照極系22が1個配置されている。複数の検出極系21〜21に対して1つの対照極系22が対応して設けられている。これら検出極系21〜21や対照極系22などの電極系、すなわち検出極201、参照極202及び対極203の3電極の組合せや、対照極204と、参照極205及び対極206の3電極の組合せに対してポテンシオ・スタットなどの3電極測定回路が接続され、各電極系21、22において電気化学測定信号が得られる。 FIG. 2 is a diagram showing an example of an electrode structure provided on the surface of the base sequence analysis chip 2. 2, n detection electrode systems 21 1 to 21 n each provided with one detection electrode 201, one reference electrode 202, and one counter electrode 203, one reference electrode 204, one reference electrode 205, and one counter electrode 206 are provided. One provided reference electrode system 22 is arranged. One reference electrode system 22 is provided corresponding to the plurality of detection electrode systems 21 1 to 21 n . These electrode systems such as the detection electrode systems 21 1 to 21 n and the reference electrode system 22, that is, combinations of the three electrodes of the detection electrode 201, the reference electrode 202 and the counter electrode 203, and the control electrode 204, the reference electrode 205 and the counter electrode 206 A three-electrode measurement circuit such as a potentiostat is connected to the electrode combination, and an electrochemical measurement signal is obtained in each of the electrode systems 21 and 22.

検出極201及び対照極204は、セル23内の反応電流を検出するための電極である。検出極201には、標的塩基配列とは相補的な標的相補塩基配列を有するDNAプローブが固定化される。   The detection electrode 201 and the reference electrode 204 are electrodes for detecting a reaction current in the cell 23. A DNA probe having a target complementary base sequence complementary to the target base sequence is immobilized on the detection electrode 201.

対照極204は、検出しようとする標的のDNAとプローブDNAのハイブリダイズに由来する電流以外の電流であるバックグラウンド電流を検出し、後にバックグラウンド電流を検出極201で検出される電流から差し引くことによりバックグラウンド電流の重畳の影響を無くするための電極である。対照極204は、標的塩基配列と相補的でなく、標的塩基配列とハイブリダイゼーション反応を生じさせないような塩基配列を有するプローブが固定化されるか、あるいはプローブが固定化されずに利用される。   The control electrode 204 detects a background current that is a current other than the current derived from the hybridization of the target DNA to be detected and the probe DNA, and then subtracts the background current from the current detected by the detection electrode 201. This is an electrode for eliminating the influence of superposition of the background current. In the control electrode 204, a probe that is not complementary to the target base sequence and has a base sequence that does not cause a hybridization reaction with the target base sequence is immobilized, or the probe is used without being immobilized.

対極203及び206は、検出極201あるいは対照極204との間に所定の電圧を印加してセル23内に電流を供給する電極である。   The counter electrodes 203 and 206 are electrodes that supply a current into the cell 23 by applying a predetermined voltage between the detection electrode 201 and the reference electrode 204.

参照極202及び205は、参照極202と検出極201の間の電圧を所定の電圧特性に制御すべく、その電極電圧を対極203あるいは206に負帰還させる電極である。この参照極202及び205により、対極203あるいは206による電圧が制御され、セル23内の各種検出条件に左右されない精度の高い酸化電流検出が行える。   The reference electrodes 202 and 205 are electrodes that negatively feed back the electrode voltage to the counter electrode 203 or 206 in order to control the voltage between the reference electrode 202 and the detection electrode 201 to a predetermined voltage characteristic. With the reference electrodes 202 and 205, the voltage by the counter electrode 203 or 206 is controlled, and highly accurate oxidation current detection can be performed regardless of various detection conditions in the cell 23.

図2に示した電極配置は本発明の特徴を説明するための一例にすぎず、その電極配置、電極の対応関係などを種々変更することができる。例えば、参照極202及び205は、各検出極系21〜21及び対照極系22に共通の1つの参照極とし、この1つの参照極と複数の検出極201及び対照極204を対応させて用いてもよい。また、検出極系211及び212については、ある1つの参照極を対応させ、検出極系213及び214については別の1つの参照極を対応させ、…というように、複数の検出極系に1つの参照極を対応させて配置してもよい。また、対極203及び206についても参照極と同じような変更が可能であり、複数の検出極201や対照極204について1つの対極203や206を共有して用いたりすることができる。また、1つの電極系21あるいは22に複数の検出極201あるいは複数の対照極204を配置してもよい。このように、複数の検出極201や対照極204に対して1つの参照極や1つの対極を対応させてもよい。 The electrode arrangement shown in FIG. 2 is merely an example for explaining the features of the present invention, and various changes can be made to the electrode arrangement, electrode correspondence, and the like. For example, the reference electrodes 202 and 205 are one reference electrode common to each of the detection electrode systems 21 1 to 21 n and the reference electrode system 22, and the one reference electrode is associated with the plurality of detection electrodes 201 and the reference electrode 204. May be used. Further, one reference electrode is associated with the detection electrode systems 211 and 212, another reference electrode is associated with the detection electrode systems 213 and 214, and so on. Two reference electrodes may be arranged corresponding to each other. Further, the counter electrodes 203 and 206 can be changed in the same manner as the reference electrode, and the counter electrodes 203 and 206 can be shared and used for the plurality of detection electrodes 201 and the reference electrode 204. Further, a plurality of detection electrodes 201 or a plurality of reference electrodes 204 may be arranged on one electrode system 21 or 22. In this way, one reference electrode or one counter electrode may be associated with the plurality of detection electrodes 201 and the reference electrode 204.

図2の実現形態では、1種類のプローブに対して1つの検出極が設けられ、ネガティブコントロール1つに対して1つの対照極が設けられた場合を示した。この実施形態は、1つの電極による各測定の信頼性が充分である場合には有効である。実際の測定では、溶液の均一性など、何らかの要因で測定結果に揺らぎが生ずる場合がある。この揺らぎを補償するため、プローブ及びネガティブコントロール共に、同種の電極を複数個用い、これら複数の電極の平均を取ることが有効である。   In the implementation of FIG. 2, a case where one detection electrode is provided for one type of probe and one reference electrode is provided for one negative control is shown. This embodiment is effective when the reliability of each measurement with one electrode is sufficient. In actual measurement, the measurement result may fluctuate due to some factors such as the uniformity of the solution. In order to compensate for this fluctuation, it is effective to use a plurality of electrodes of the same type for both the probe and the negative control and to take an average of these electrodes.

図3は塩基配列解析チップ2の回路構成の一例のブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a circuit configuration of the base sequence analysis chip 2.

プローブモジュール31〜31は、検出極系21〜21に対応する構成である。ネガティブコントロールモジュール32は1つ設けられている場合を示しているが、対照極系22が複数設けられる場合には、その各々に対して1つずつ対応して設けられる。 The probe modules 31 1 to 31 n have a configuration corresponding to the detection pole systems 21 1 to 21 n . Although the case where one negative control module 32 is provided is shown, when a plurality of reference electrode systems 22 are provided, one negative control module 32 is provided corresponding to each.

プローブモジュール31〜31はそれぞれ検出極系21〜21を有し、セル13内において検出極201から得られる電気化学信号の検出を行うセンサとしての機能と、そのセンスした電気化学信号の信号処理やデータ解析等の機能が一体化された回路である。 Each of the probe modules 31 1 to 31 n has detection electrode systems 21 1 to 21 n , functions as a sensor for detecting an electrochemical signal obtained from the detection electrode 201 in the cell 13, and the sensed electrochemical signal. This is a circuit in which functions such as signal processing and data analysis are integrated.

ネガティブコントロールモジュール32は、対照極系22を有し、セル13内において対照極204から得られる電気化学信号の検出を行うセンサとしての機能と、そのセンスした電気化学信号の信号処理やデータ解析等の機能が一体化された回路である。   The negative control module 32 has a reference electrode system 22, functions as a sensor for detecting an electrochemical signal obtained from the reference electrode 204 in the cell 13, signal processing of the sensed electrochemical signal, data analysis, and the like. Is a circuit in which the functions are integrated.

この塩基配列解析チップ2は、検出極201や対照極204で得られる電流を検出する電流検出型チップである。電流検出型チップの場合、検出極201と対照極204で得られるデータを比較しつつデータ解析を行うが、この図1の例では、これら2つの異なる機能を持つ電極を別々のモジュールとして実装する形態で実現されている。   The base sequence analysis chip 2 is a current detection type chip that detects a current obtained from the detection electrode 201 and the reference electrode 204. In the case of a current detection type chip, data analysis is performed while comparing the data obtained at the detection electrode 201 and the reference electrode 204. In the example of FIG. 1, electrodes having these two different functions are mounted as separate modules. Realized in form.

これらプローブモジュール31〜31及びネガティブコントロールモジュール32は、それぞれ共通のグローバル命令バス33、グローバルアドレスバス34及びグローバルデータバス35に接続されている。 The probe modules 31 1 to 31 n and the negative control module 32 are connected to a common global instruction bus 33, global address bus 34, and global data bus 35, respectively.

コンピュータ1とのデータの入出力制御を行うインタフェース回路41がコンピュータ1と例えば外部端子により信号線を介して接続されている。このインタフェース回路41がコンピュータ1から受信した信号はデコーダ42に出力される。デコーダ42は、受信信号に基づきグローバル制御回路43を参照して生成される制御手順に基づきプローブモジュール31〜31及びネガティブコントロールモジュール32を制御する。より具体的には、デコーダ42は、生成された制御手順に基づきグローバル命令バス33及びグローバルアドレスバス34にグローバル命令信号及びグローバルアドレス信号を出力する。グローバルアドレス信号によりアドレス指定されたプローブモジュール31〜31又はネガティブコントロールモジュール32は、グローバル命令信号により指定された命令を実行し、得られたデータをグローバルデータバス35に出力する。インタフェース回路41は、グローバルデータバス35のデータをコンピュータ1に出力する。 An interface circuit 41 for performing data input / output control with the computer 1 is connected to the computer 1 via, for example, an external terminal via a signal line. A signal received by the interface circuit 41 from the computer 1 is output to the decoder 42. The decoder 42 controls the probe modules 31 1 to 31 n and the negative control module 32 based on a control procedure generated with reference to the global control circuit 43 based on the received signal. More specifically, the decoder 42 outputs a global instruction signal and a global address signal to the global instruction bus 33 and the global address bus 34 based on the generated control procedure. The probe modules 31 1 to 31 n or the negative control module 32 addressed by the global address signal execute the command specified by the global command signal and output the obtained data to the global data bus 35. The interface circuit 41 outputs the data on the global data bus 35 to the computer 1.

また、ネガティブコントロールモジュール32における処理結果は、各プローブモジュール31〜31での減算や比較に用いられる。従って、グローバルデータバス35を介してネガティブコントロールモジュール32からプローブモジュール31〜31の各々にデータが出力される。 The processing result in the negative control module 32 is used for subtraction or comparison in each of the probe modules 31 1 to 31 n . Accordingly, data is output from the negative control module 32 to each of the probe modules 31 1 to 31 n via the global data bus 35.

処理を実行するモジュールの指定と実行する処理の種類は、デコーダ42から各モジュール31〜31及び32に対してグローバルアドレスバス34及びグローバル命令バス33により与えられる。 The designation of the module for executing the process and the type of the process to be executed are given from the decoder 42 to each of the modules 31 1 to 31 n and 32 through the global address bus 34 and the global instruction bus 33.

一例として、各プローブモジュール31〜31で得られるデータをネガティブコントロールモジュール32から得られるデータで減算する場合を想定する。この場合、各プローブモジュール31〜31で同時に酸化電流測定を行った後、ネガティブコントロールモジュール32から得られるデータをグローバルデータバス35を介して各プローブモジュール31〜31に送出する。各プローブモジュール31〜31では、グローバルデータバス35からネガティブコントロールのデータを取得し、減算する。従って、減算も各プローブモジュール31〜31で同時に行われる。なお、グローバルバス33〜35はすべてのモジュール31〜31及び32に共通の信号線となっているため、実際にはネガティブコントロールモジュール32から各プローブモジュール31〜31に順次データが転送され、同時に減算が開始する。 As an example, it is assumed that the data obtained from each of the probe modules 31 1 to 31 n is subtracted by the data obtained from the negative control module 32. In this case, after the oxidation current measurement is simultaneously performed by each of the probe modules 31 1 to 31 n , data obtained from the negative control module 32 is sent to each of the probe modules 31 1 to 31 n via the global data bus 35. In each of the probe modules 31 1 to 31 n , negative control data is acquired from the global data bus 35 and subtracted. Accordingly, the subtraction is also performed simultaneously in each of the probe modules 31 1 to 31 n . Since the global buses 33 to 35 are signal lines common to all the modules 31 1 to 31 n and 32, the data is actually transferred sequentially from the negative control module 32 to the probe modules 31 1 to 31 n. At the same time, subtraction starts.

塩基配列解析チップ2に外部から入力される命令信号の種類は、例えば(1)停止(2)無操作(3)測定開始(4)データ読み出し(5)ネガティブコントロールモジュール内減算(6)平均(7)モジュール内減算(8)モジュール間減算(9)リセットの9種類がある。この(1)〜(9)の命令信号は、命令コードとアドレスコードの組合せからなり、これらにより各構成要素に命令を与えることができる。   The type of command signal input from the outside to the base sequence analysis chip 2 is, for example, (1) stop (2) no operation (3) measurement start (4) data read (5) negative control module subtraction (6) average ( 7) There are nine types of subtraction: (8) inter-module subtraction (9) reset. The instruction signals (1) to (9) are composed of a combination of an instruction code and an address code, and an instruction can be given to each component by these.

また、この9種類の信号に加えて、制御信号として(10)ハードウェアリセット信号(11)操作開始信号(12)操作停止信号等を備える。これら(1)〜(12)示した信号はコンピュータ1からインタフェース回路41に入力され、バスを介さずに制御対象に直接入力され、制御対象のハードウェアを直接制御する。   Further, in addition to these nine types of signals, (10) hardware reset signal (11) operation start signal (12) operation stop signal and the like are provided as control signals. The signals shown in (1) to (12) are input from the computer 1 to the interface circuit 41 and directly input to the control target without going through the bus, and directly control the hardware to be controlled.

塩基配列解析チップ2から外部に出力される信号としては、(1)データ(2)測定異常フラグ(3)操作終了フラグ等を備える。測定異常フラグや操作終了フラグなどのフラグは、演算記憶装置450の内部状態を外部に示すためのビットである。   The signal output to the outside from the base sequence analysis chip 2 includes (1) data (2) measurement abnormality flag (3) operation end flag and the like. Flags such as a measurement abnormality flag and an operation end flag are bits for indicating the internal state of the arithmetic storage device 450 to the outside.

デコーダ42は、(1)〜(9)に示される命令に対応するグローバル命令信号、グローバルアドレス信号をグローバル制御回路43から取得し、グローバル命令バス33及びグローバルアドレスバス34に出力する。   The decoder 42 acquires a global instruction signal and a global address signal corresponding to the instructions shown in (1) to (9) from the global control circuit 43 and outputs them to the global instruction bus 33 and the global address bus 34.

チップ外部、すなわちコンピュータ1から塩基配列解析チップ2を利用する場合、逐次コンピュータ1と通信しながら上述した(1)〜(9)に示される命令を1命令ずつ実行する逐次実行方式と、プログラムメモリ領域、プログラムカウンタ、計算手順を制御する論理回路を塩基配列解析チップ2内のいずれかの箇所に1つ配置し、チップ2内に処理手順を書き込み自動処理するプログラム実行方式が考えられる。   When the base sequence analysis chip 2 is used outside the chip, that is, from the computer 1, a sequential execution method for executing the instructions shown in (1) to (9) one by one while communicating with the computer 1 and a program memory A program execution system is conceivable in which one area, program counter, and logic circuit for controlling the calculation procedure are arranged at any location in the base sequence analysis chip 2 and the processing procedure is written in the chip 2 for automatic processing.

このプログラム実行方式の場合、(1)〜(9)に加えて、プログラムメモリへの書き込み命令を追加すればよい。プログラムメモリ領域、プログラムカウンタ及び論理回路は、例えばグローバル制御回路43に実装するのが望ましい。なお、プログラムメモリ領域に書き込まれる処理手順は、塩基配列解析チップ2の機能や検出極201に固定化されるプローブの種類や数、電極数などの設計条件により異なる。従って、コンピュータ1は、チップ機能情報に基づきプログラムメモリ領域に書き込まれる処理手順を生成するユーティリティプログラムを備えるのが望ましい。これにより、いかなる機能及び構成を有する塩基配列解析チップ2においても自動処理が実現可能である。   In the case of this program execution method, a write command to the program memory may be added in addition to (1) to (9). The program memory area, the program counter, and the logic circuit are preferably mounted in the global control circuit 43, for example. The processing procedure written in the program memory area differs depending on the design conditions such as the function of the base sequence analysis chip 2, the type and number of probes immobilized on the detection electrode 201, and the number of electrodes. Therefore, the computer 1 preferably includes a utility program that generates a processing procedure written in the program memory area based on the chip function information. Thereby, automatic processing can be realized in the base sequence analysis chip 2 having any function and configuration.

この図3に示す塩基配列解析チップ2を用いた電気化学信号検出及び検出データの解析処理のフローチャートの一例を図4に示す。   An example of a flowchart of electrochemical signal detection and detection data analysis processing using the base sequence analysis chip 2 shown in FIG. 3 is shown in FIG.

まず、検出極201に標的塩基配列とは相補的な標的相補塩基配列を有するDNAプローブを固定化した後、セル13に試料を充填して所定の温度に保持する。これにより、DNAプローブが試料内の検体DNAとハイブリダイゼーション反応を生じる(s1)。   First, after a DNA probe having a target complementary base sequence complementary to the target base sequence is immobilized on the detection electrode 201, the cell 13 is filled with a sample and kept at a predetermined temperature. As a result, the DNA probe causes a hybridization reaction with the sample DNA in the sample (s1).

次に、緩衝液でDNAプローブ及びセル13内を洗浄した後、セル13内に挿入剤充填する。この挿入剤が導入された状態で測定を行う(s2)。   Next, after the DNA probe and the inside of the cell 13 are washed with a buffer solution, the cell 13 is filled with an insertion agent. The measurement is performed with the intercalating agent introduced (s2).

この測定工程では、まずコンピュータ1からの測定開始信号をインタフェース回路41がデコーダ42に出力する。デコーダ42は、測定開始信号を受け、その命令に対応するグローバル命令及びグローバルアドレスを取得し、グローバル命令バス33及びグローバルアドレスバス34に送出する。   In this measurement process, first, the interface circuit 41 outputs a measurement start signal from the computer 1 to the decoder 42. The decoder 42 receives the measurement start signal, acquires a global instruction and a global address corresponding to the instruction, and sends them to the global instruction bus 33 and the global address bus 34.

この測定は各モジュール31〜31及び32で同時に行うため、これらすべてのモジュールのアドレスが指定される。プローブモジュール31〜31及びネガティブコントロールモジュール32は、このグローバルアドレスが指定されたグローバル命令を受け、測定を開始する。得られた測定データは各31〜31及び32にそれぞれ格納される。 Since this measurement is performed simultaneously in each of the modules 31 1 to 31 n and 32, the addresses of all these modules are designated. The probe modules 31 1 to 31 n and the negative control module 32 start measurement by receiving a global command in which the global address is specified. The obtained measurement data is stored in 31 1 to 31 n and 32, respectively.

より具体的に同時測定の原理を説明する。   The principle of simultaneous measurement will be described more specifically.

測定を各モジュール31〜31及び32で同時に行うため、デコーダ42及びグローバル制御回路43からなる制御部がこの同時性を制御する。グローバル制御回路43は、測定を開始すべきモジュールのアドレスを生成する。生成されたアドレスは、専用の通信線により各モジュールに伝達される。この信号は、各モジュール内部で後述するローカル制御デコーダ51等によりデコードされる。このデコードの結果、モジュールに同時に伝達された測定命令を実行するか否かが決定される。アドレス専用の通信線は、図3のようなバス方式で実現できる。この場合、測定を開始するアドレスはこの制御部によりグローバルアドレスバス34に書き込まれ、各モジュール31〜31及び32で読み込まれる。 Since the measurement is simultaneously performed in each of the modules 31 1 to 31 n and 32, the control unit including the decoder 42 and the global control circuit 43 controls the simultaneity. The global control circuit 43 generates an address of a module to start measurement. The generated address is transmitted to each module through a dedicated communication line. This signal is decoded by a local control decoder 51, which will be described later, in each module. As a result of this decoding, it is determined whether or not to execute the measurement command simultaneously transmitted to the module. The address-dedicated communication line can be realized by a bus system as shown in FIG. In this case, the address at which the measurement is started is written to the global address bus 34 by this control unit, and is read by each of the modules 31 1 to 31 n and 32.

また、アドレスを示すコードを一斉にブロードキャスト可能なグローバル通信線を用いてもよい。   A global communication line that can broadcast a code indicating an address all at once may be used.

なお、同時測定を行うためにグローバルアドレスバス34に書き込まれるアドレスを示すコードは、例えば3種類設定できる。具体的には、個別のモジュールを1つずつ指定するコード、複数のモジュールのうちの2以上の一部のモジュールを指定するコード、全モジュールを指定するコードである。一部のモジュールを指定するコードとしては、例えば同一あるいは同一種類の塩基配列を有するプローブ同士を指定するコードが考えられる。   For example, three types of codes indicating addresses written to the global address bus 34 for simultaneous measurement can be set. Specifically, a code for designating individual modules one by one, a code for designating a part of two or more of a plurality of modules, and a code for designating all modules. As a code designating a part of the modules, for example, a code designating probes having the same or the same kind of base sequence can be considered.

これら3種類のコードが一斉に各モジュール31〜31及び32でデコードされ、指定されたモジュールは同時に測定を開始することができる。このアドレスを示すコードをデコードする操作を以下、アドレスデコードと呼ぶ。 These three kinds of codes are simultaneously decoded by the modules 31 1 to 31 n and 32, and the designated modules can start measurement simultaneously. The operation for decoding the code indicating the address is hereinafter referred to as address decoding.

個別のモジュールを指定するアドレスコードしか仕様に含めない場合、グローバル制御回路43によるアドレスの生成は、同時に測定すべきモジュールのアドレスを逐次発生するようになる。これに応じて、指定されたモジュールが逐次測定を開始することにより、ある有限の時間のずれの範囲内でほぼ同時の測定が実現される。   When only the address code designating the individual module is included in the specification, the generation of the address by the global control circuit 43 sequentially generates the addresses of the modules to be measured at the same time. In response to this, the designated module starts sequential measurement, so that almost simultaneous measurement is realized within a certain finite time lag.

逐次実行方式の場合、測定開始信号がコンピュータ1から入力されてから測定データが格納されるまで、コンピュータ1は逐次測定の詳細工程を実行するのに必要な各種命令をデコーダ42に出力する。デコーダ42はこれら各種命令をグローバル制御回路43を参照してデコードしグローバル命令バス33にグローバル命令信号を、グローバルアドレスバス34にグローバルアドレス信号を送出する。以下、コンピュータ1による塩基配列解析チップ2の制御が終了するまで同様の動作が繰り返される。   In the case of the sequential execution method, the computer 1 outputs various instructions necessary for executing the detailed steps of the sequential measurement to the decoder 42 until the measurement data is stored after the measurement start signal is input from the computer 1. The decoder 42 decodes these various instructions with reference to the global control circuit 43 and sends a global instruction signal to the global instruction bus 33 and a global address signal to the global address bus 34. Thereafter, the same operation is repeated until the control of the base sequence analysis chip 2 by the computer 1 is completed.

次に、コンピュータ1は、平均信号をデコーダ42に出力する。デコーダ42は、この平均信号に基づき平均値算出を行うためのグローバル命令信号及びグローバルアドレス信号をプローブモジュール31〜31に対してグローバル命令バス33及びグローバルアドレスバス34を介して送出する。これにより、プローブモジュール31〜31は平均値算出処理を実行する(s3)。 Next, the computer 1 outputs an average signal to the decoder 42. The decoder 42 sends a global command signal and a global address signal for calculating an average value based on the average signal to the probe modules 31 1 to 31 n via the global command bus 33 and the global address bus 34. Thereby, the probe modules 31 1 to 31 n execute an average value calculation process (s3).

平均値算出は、各プローブモジュール31〜31で得られた測定データの平均値を算出する処理である。この平均値算出処理は、第1の算出手法として例えば1つの特定のプローブモジュール31に他のプローブモジュール31から測定データをグローバルデータバス35を介して転送し、その特定の1つのプローブモジュール31が取得したすべてのプローブモジュール31についての平均値を算出し、得られた平均値データをグローバルデータバス35を介してまた他のすべてのプローブモジュール31に出力することにより実行可能である。他にも、第2の算出手法として、所定の数のプローブモジュール31の組合せについて平均値を算出し、さらにその平均値同士に基づきさらに代表するプローブモジュール31で平均値を算出するという工程を繰り返すことにより平均値を算出することもできる。 The average value calculation is a process of calculating an average value of measurement data obtained by the probe modules 31 1 to 31 n . In this average value calculation processing, as a first calculation method, for example, measurement data is transferred from one probe module 31 to another specific probe module 31 via the global data bus 35, and the specific one probe module 31 It can be executed by calculating an average value for all the acquired probe modules 31 and outputting the obtained average value data to all other probe modules 31 via the global data bus 35. In addition, as a second calculation method, a process of calculating an average value for a combination of a predetermined number of probe modules 31 and further calculating an average value with the representative probe module 31 based on the average values is repeated. Thus, the average value can also be calculated.

また、すべてのプローブモジュール31〜31の平均値を算出する必要はなく、検出極201に固定化されるDNAプローブの種類などに応じて特定の種類のプローブモジュール31同士の平均値を算出するようにしてもよい。例えばプローブモジュール31〜31が第1の塩基配列を有するプローブが固定化され、プローブモジュール31〜31には第2の塩基配列を有するプローブが固定化されている場合、プローブモジュール31〜31についての平均値を算出し、これとは別にプローブモジュール31〜31についての平均値を算出するように設定することができる。これにより、プローブの種類毎の平均値を算出することができる。 Moreover, it is not necessary to calculate the average value of all the probe modules 31 1 to 31 n, and the average value of specific types of probe modules 31 is calculated according to the type of DNA probe immobilized on the detection electrode 201. You may make it do. For example a probe module 31 1-31 4 probe having a first nucleotide sequence is immobilized, if the probe module 31 5-31 8 the probe having a second nucleotide sequence is immobilized, the probe module 31 1 calculates the average value for the -31 4, this to be able to be configured to calculate an average value for the probe module 31 5-31 8 Apart. Thereby, the average value for every kind of probe is computable.

なお、図3に示す例では、ネガティブコントロールモジュール32は1つのみ設けられている場合を示しているのでネガティブコントロール側での平均値算出を行う必要が無い。ネガティブコントロールモジュール32が複数設けられている場合には、各ネガティブコントロールモジュール32に対してプローブモジュール31〜31に対してしたのと同じ平均値算出を行う制御信号を出力する。 In the example shown in FIG. 3, since only one negative control module 32 is provided, it is not necessary to calculate the average value on the negative control side. When a plurality of negative control modules 32 are provided, a control signal for performing the same average value calculation as that performed on the probe modules 31 1 to 31 n is output to each negative control module 32.

また、図3の例では、各プローブモジュール31〜31にはそれぞれ1つずつ検出極201が配置されている場合を示したため、プローブ間の平均値算出を行う例を示したが、各モジュールに複数の検出極201が配置されている場合、その複数の検出極201から得られる測定データの平均値をとることもできる。この場合、他のモジュールにデータを転送する必要が無い。 Further, in the example of FIG. 3, for each of the respective probe module 31 1 to 31 n 1 one by detecting electrode 201 shows a case where being arranged, an example of performing averaging between probes, each When a plurality of detection electrodes 201 are arranged on the module, an average value of measurement data obtained from the plurality of detection electrodes 201 can be taken. In this case, there is no need to transfer data to other modules.

次に、コンピュータ1は、モジュール間減算信号をデコーダ42に出力する。デコーダ42は、このモジュール間減算信号に基づきデコーダ42はモジュール間減算を行うためのグローバル命令信号及びグローバルアドレス信号をプローブモジュール31〜31及びネガティブコントロールモジュール32に対してグローバル命令バス33及びグローバルアドレスバス34介して送出する。これにより、プローブモジュー31〜31及びネガティブコントロールモジュール32はモジュール間減算処理を実行する(s4)。 Next, the computer 1 outputs an intermodule subtraction signal to the decoder 42. Based on the inter-module subtraction signal, the decoder 42 sends a global instruction signal and a global address signal for performing inter-module subtraction to the probe modules 31 1 to 31 n and the negative control module 32 and the global instruction bus 33 and the global address signal. It is transmitted via the address bus 34. Thereby, the probe modules 31 1 to 31 n and the negative control module 32 execute inter-module subtraction processing (s4).

このモジュール間減算処理は、各プローブモジュール31〜31で得られた平均値データから、ネガティブコントロールモジュール32で得られた測定データを減算する処理である。ネガティブコントロールモジュール32が複数設けられている場合には、各ネガティブコントロールモジュール32の各々の平均値データでプローブの平均値データを減算する。 This inter-module subtraction process is a process of subtracting the measurement data obtained by the negative control module 32 from the average value data obtained by the probe modules 31 1 to 31 n . When a plurality of negative control modules 32 are provided, the probe average value data is subtracted from the average value data of each negative control module 32.

具体的には、デコーダ42は、ネガティブコントロールモジュール32に対してグローバルデータバス35への測定データ(あるいは平均値データ)送出を命令する第1の処理と、各プローブモジュール31〜31に対してこの送出された測定データの取得を命令する第2の処理と、モジュール内の平均値に対する取得した測定データの減算処理を命令する第3の処理からなる。 Specifically, the decoder 42 instructs the negative control module 32 to send the measurement data (or average value data) to the global data bus 35, and the probe modules 31 1 to 31 n. It consists of a second process for instructing acquisition of the transmitted measurement data and a third process for instructing subtraction of the acquired measurement data from the average value in the module.

プローブモジュール31〜31がプローブの種別毎に平均値が算出されている場合、そのプローブの種別毎に平均値からネガティブコントロールモジュール32からの測定データを減算する。この場合、すべてのプローブモジュール31〜31について減算を行う必要は無く、プローブの種別毎に1つずつ代表するプローブモジュール31〜31のいずれかが減算を行えば足りる。もちろん、すべてのプローブモジュール31〜31が減算を行ってもよい。得られた減算値データは各プローブモジュール31〜31に格納される。 When the average value of the probe modules 31 1 to 31 n is calculated for each type of probe, the measurement data from the negative control module 32 is subtracted from the average value for each type of probe. In this case, it is not necessary to perform subtraction for all the probe modules 31 1 to 31 n , and it is sufficient that any one of the probe modules 31 1 to 31 n represented for each probe type performs subtraction. Of course, all the probe modules 31 1 to 31 n may perform subtraction. The obtained subtraction value data is stored in each of the probe modules 31 1 to 31 n .

次に、コンピュータ1は、判定を行うための信号をデコーダ42に出力する。この判定を行うための信号は、前述の(1)〜(9)をシーケンシャルに組み合わせることにより生成される。この判定を行うための信号に基づき、デコーダ42は判定を行うためのグローバル命令信号及びグローバルアドレス信号をプローブモジュール31〜31に対してグローバル命令バス33及びグローバルアドレスバス34介して送出する。また、判定処理の内容によっては、ネガティブコントロールモジュール32に対しても同様のグローバル命令信号及びグローバルアドレス信号を出力する。これにより、プローブモジュール31〜31やネガティブコントロールモジュール32は判定演算処理を実行する(s5)。 Next, the computer 1 outputs a signal for making a determination to the decoder 42. A signal for making this determination is generated by sequentially combining the aforementioned (1) to (9). Based on the signal for making this determination, the decoder 42 sends a global instruction signal and a global address signal for making the determination to the probe modules 31 1 to 31 n via the global instruction bus 33 and the global address bus 34. Depending on the content of the determination process, the same global command signal and global address signal are output to the negative control module 32. Thereby, the probe modules 31 1 to 31 n and the negative control module 32 execute the determination calculation process (s5).

判定演算処理の一例としては、一塩基多型のSNP位置の塩基配列決定のための判定演算処理がある。この判定演算処理の場合、検出しようとする少なくとも2種類の型の候補を標的塩基配列として設定する。そして、その2つの標的塩基配列にそれぞれ相補的な第1のDNAプローブと、この第1のDNAプローブとSNP位置の塩基が異なる第2のDNAプローブを、検出極201に固定化しておく。そして、各DNAプローブの種類毎に得られた減算値データをプローブモジュール31〜31内で比較し、値が大きい方のDNAプローブの塩基配列と相補的な塩基配列の型であると判定する。判定結果を示すデータはプローブモジュール31〜31内に格納される。もちろん、比較する各DNAプローブの種類に対して1つずつ判定結果が得られればよいため、その判定を行う以外のモジュールでは判定処理を行う必要が無い。 As an example of the determination calculation process, there is a determination calculation process for determining the base sequence of the SNP position of the single nucleotide polymorphism. In this determination calculation process, at least two types of candidates to be detected are set as target base sequences. Then, a first DNA probe that is complementary to each of the two target base sequences and a second DNA probe that is different from the first DNA probe in the base at the SNP position are immobilized on the detection electrode 201. Then, the subtraction value data obtained for each type of DNA probe is compared in the probe modules 31 1 to 31 n , and it is determined that the base sequence type is complementary to the base sequence of the DNA probe having the larger value. To do. Data indicating the determination result is stored in the probe modules 31 1 to 31 n . Of course, since it is only necessary to obtain one determination result for each type of DNA probe to be compared, it is not necessary to perform determination processing in modules other than the determination.

なお、第1のDNAプローブが固定化された検出極201と、第2のDNAプローブが固定化された検出極201から得られた信号強度を比較する際に、本実施形態では、第1のDNAプローブと第2のDNAプローブの他にいずれの標的塩基配列も検出しない(すなわちハイブリダイゼーションを生じない)ネガティブコントロールが固定化された対照極204が配置される。対照極204では、遺伝子の検出とは無関係な信号成分が検出される。これら3つの電極を用いて型判定を行う場合、最終的には第1のDNAプローブと第2のDNAプローブから得られた信号強度を比較し、その信号強度の差や信号強度の比を基に判定結果を得ることになる。その信号強度の比較に先立ち、対照極204から得られた信号を第1のDNAプローブ及び第2のDNAプローブの各々について検出極201から得られた信号から減算しておく。この減算により、DNAの検出に関わる正味の信号の比較が可能となる。   In this embodiment, when comparing the signal intensity obtained from the detection electrode 201 on which the first DNA probe is immobilized and the detection electrode 201 on which the second DNA probe is immobilized, In addition to the DNA probe and the second DNA probe, a control electrode 204 to which a negative control that does not detect any target base sequence (that is, does not cause hybridization) is immobilized is disposed. At the control electrode 204, signal components unrelated to gene detection are detected. When performing type determination using these three electrodes, the signal intensities obtained from the first DNA probe and the second DNA probe are finally compared, and the difference in signal intensity or the ratio of signal intensities is used as a basis. The determination result is obtained. Prior to the comparison of the signal intensities, the signal obtained from the control electrode 204 is subtracted from the signal obtained from the detection electrode 201 for each of the first DNA probe and the second DNA probe. This subtraction makes it possible to compare net signals related to DNA detection.

第1及び第2のDNAプローブ及びネガティブコントロールに対応する3つの電極で行われる測定が同時に行われることにより、測定時刻によって観測される電流値が変動する影響を排除した比較が可能となる。   By simultaneously performing measurements performed on the first and second DNA probes and the three electrodes corresponding to the negative control, it is possible to make a comparison that excludes the influence of fluctuations in the current value observed depending on the measurement time.

ここで、電解質の均一性の不一致による影響を避けるべく、検出極201と対照極204は同一基板上に設けられていることが望ましい。さらに望ましくは、これら検出極201と対照極204は空間的に近接している。   Here, it is desirable that the detection electrode 201 and the reference electrode 204 are provided on the same substrate in order to avoid the influence due to the mismatch of the uniformity of the electrolyte. More preferably, the detection electrode 201 and the reference electrode 204 are spatially close to each other.

次に、コンピュータ1は、データ読み出し信号をインタフェース回路41を介してデコーダ42に出力する。デコーダ42は、このデータ読み出し信号に基づきデータ読み出しを行うためのグローバル命令信号及びグローバルアドレス信号をプローブモジュール31〜31に対してグローバル命令バス33及びグローバルアドレスバス34介して送出する。これにより、プローブモジュール31〜31は判定結果を示すデータをグローバルデータバス35に送出する(s6)。判定結果以外にも、減算値、平均値など他の解析データもあわせて送出してもよい。グローバルデータバス35に送出されたデータはインタフェース回路41を介してコンピュータ1に出力される。コンピュータ1は、取得したデータを例えば表示装置に出力する。 Next, the computer 1 outputs a data read signal to the decoder 42 via the interface circuit 41. The decoder 42 sends a global command signal and a global address signal for reading data based on the data read signal to the probe modules 31 1 to 31 n via the global command bus 33 and the global address bus 34. Accordingly, the probe modules 31 1 to 31 n send data indicating the determination result to the global data bus 35 (s6). In addition to the determination result, other analysis data such as a subtraction value and an average value may be sent together. Data sent to the global data bus 35 is output to the computer 1 via the interface circuit 41. The computer 1 outputs the acquired data to a display device, for example.

以上により塩基配列解析動作が終了する。   The base sequence analysis operation is thus completed.

図5は各プローブモジュール31〜31の詳細な構成の一例を示すブロック図である。各モジュール31〜31は同じ構成であり、そのうちの1つのモジュールについて代表して図5で説明される。また、プローブモジュール31とネガティブコントロールモジュール32は、検出極201と対照極204の構成の相違以外は共通する構成である。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of a detailed configuration of each of the probe modules 31 1 to 31 n . Each of the modules 31 1 to 31 n has the same configuration, and one of the modules will be described with reference to FIG. The probe module 31 and the negative control module 32 have the same configuration except for the difference in configuration between the detection electrode 201 and the reference electrode 204.

プローブモジュール31は、デジタル関数発生器410と、D/A変換器420と、ポテンシオ・スタット430と、A/D変換器440と、演算記憶装置450から構成される。   The probe module 31 includes a digital function generator 410, a D / A converter 420, a potentiostat 430, an A / D converter 440, and an arithmetic storage device 450.

デジタル関数発生器410は、ポテンシオ・スタット430の対極203に印加すべき電圧パターンをデジタル値により発生させる。このデジタル関数発生器410は、通常のカウンタと同様の回路で実現される。タイミング制御信号に同期して、電圧値を刻々と変動させる。D/A変換器420は、デジタル関数発生器410で発生したデジタル関数をアナログ信号に変換してポテンシオ・スタット430に出力する。これにより、デジタル関数発生器410で発生した時々刻々と変化する電圧パターンがポテンシオ・スタット430にアナログ出力される。これらデジタル関数発生器410及びD/A変換器420により、ポテンシオ・スタット430内でのサイクリックボルタンメトリが実現する。   The digital function generator 410 generates a voltage pattern to be applied to the counter electrode 203 of the potentiostat 430 as a digital value. The digital function generator 410 is realized by a circuit similar to a normal counter. The voltage value is changed every moment in synchronization with the timing control signal. The D / A converter 420 converts the digital function generated by the digital function generator 410 into an analog signal and outputs the analog signal to the potentiostat 430. As a result, the voltage pattern generated by the digital function generator 410, which changes every moment, is output to the potentiostat 430 in analog form. The digital function generator 410 and the D / A converter 420 realize cyclic voltammetry in the potentiostat 430.

ポテンシオ・スタット430は、D/A変換器420からのアナログ電圧パターン波形に基づき対極203に電圧を印加し、これにより対極203及び検出極201間で発生した酸化電流を検出してA/D変換器440に出力する。より具体的には、ポテンシオ・スタット430の対極203には補償器431が接続されており、この補償器431は、D/A変換器420からのアナログ電圧パターン信号に対して参照極202で得られた検出電圧信号を負帰還させた信号を増幅し対極203に出力する。参照極202で得られた検出電圧は電圧フォロア増幅器432の非反転入力端子に接続され、反転入力端子がデジタル関数発生器410の出力に負帰還される。これにより、デジタル関数発生器410で発生した電圧パターンに、参照極202の検出電圧をフィードバックさせ、対極203の電圧を制御することができる。   The potentiostat 430 applies a voltage to the counter electrode 203 based on the analog voltage pattern waveform from the D / A converter 420, thereby detecting an oxidation current generated between the counter electrode 203 and the detection electrode 201 to perform A / D conversion. To the device 440. More specifically, a compensator 431 is connected to the counter electrode 203 of the potentiostat 430, and this compensator 431 obtains the analog voltage pattern signal from the D / A converter 420 at the reference electrode 202. A signal obtained by negatively feeding back the detected voltage signal is amplified and output to the counter electrode 203. The detected voltage obtained at the reference pole 202 is connected to the non-inverting input terminal of the voltage follower amplifier 432, and the inverting input terminal is negatively fed back to the output of the digital function generator 410. Thereby, the voltage detected by the reference electrode 202 can be fed back to the voltage pattern generated by the digital function generator 410 to control the voltage of the counter electrode 203.

セル13の検出極201は、トランス・インピーダンス増幅器433の反転入力端子に接続されている。トランス・インピーダンス増幅器433の非反転入力端子は接地され、その出力端子はA/D変換器440に接続されている。この検出極201から得られた信号はトランス・インピーダンス増幅器433により電流/電圧変換され、A/D変換器440に出力される。A/D変換器440は、ポテンシオ・スタット430の検出極201から得られた電気化学信号をA/D変換して演算記憶装置450に出力する。このA/D変換器440の変換動作はタイミング制御信号に同期して逐次実行されるため、演算記憶装置450には逐次検出データが出力される。   The detection electrode 201 of the cell 13 is connected to the inverting input terminal of the trans-impedance amplifier 433. The non-inverting input terminal of the transimpedance amplifier 433 is grounded, and its output terminal is connected to the A / D converter 440. The signal obtained from the detection electrode 201 is subjected to current / voltage conversion by the transformer / impedance amplifier 433 and output to the A / D converter 440. The A / D converter 440 performs A / D conversion on the electrochemical signal obtained from the detection electrode 201 of the potentiostat 430 and outputs the result to the arithmetic storage device 450. Since the conversion operation of the A / D converter 440 is sequentially performed in synchronization with the timing control signal, the detection data is sequentially output to the arithmetic storage device 450.

演算記憶装置450は、制御信号やグローバル命令バス33から与えられた命令信号に基づき、デジタル関数発生器410、D/A変換器420及びA/D変換器440にタイミング制御信号を出力してこれら回路の測定タイミングを制御する。また、グローバル命令バス33及びグローバルアドレスバス34により演算記憶装置450に指示されることによりこのプローブモジュール31内での測定が行われ、測定の結果得られたデータはグローバルデータバス35を介して外部の他のモジュールやインタフェース回路41などに出力される。   The arithmetic storage device 450 outputs timing control signals to the digital function generator 410, the D / A converter 420, and the A / D converter 440 based on the control signals and the command signals given from the global command bus 33, and outputs them. Controls circuit measurement timing. In addition, measurement in the probe module 31 is performed by instructing the arithmetic storage device 450 by the global instruction bus 33 and the global address bus 34, and data obtained as a result of the measurement is externally transmitted via the global data bus 35. Is output to other modules, the interface circuit 41, and the like.

また、演算記憶装置450はポテンシオ・スタット430による測定以外に、ピーク検出操作、平均操作、減算操作、判定演算などの各種演算処理を実行する。この演算処理に必要なデータは、他のプローブモジュール31やネガティブコントロールモジュール32からグローバルデータバス35を介して取得する。また、演算記憶装置450には、リセットや割込などの強制的な制御信号やタイミングを指示する信号が制御信号としてインタフェース回路41から入力される。また、演算記憶装置450は、演算記憶装置450内の内部状態を外部に示すフラグ信号をインタフェース回路41に出力する。   In addition to the measurement by the potentiostat 430, the arithmetic storage device 450 executes various arithmetic processes such as a peak detection operation, an average operation, a subtraction operation, and a determination operation. Data necessary for this arithmetic processing is acquired from other probe modules 31 and the negative control module 32 via the global data bus 35. In addition, a forced control signal such as reset or interrupt or a signal indicating timing is input from the interface circuit 41 to the arithmetic storage device 450 as a control signal. Further, the arithmetic storage device 450 outputs a flag signal indicating the internal state in the arithmetic storage device 450 to the outside to the interface circuit 41.

この図5に示す演算記憶装置450による測定動作(s2)の詳細なフローを図6を用いて説明する。   A detailed flow of the measurement operation (s2) by the arithmetic storage device 450 shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG.

演算記憶装置450で生成されたタイミング制御信号がデジタル関数発生器410に出力されると、デジタル関数発生器410はポテンシオ・スタット430へ入力する電圧のデジタル値をインクリメントする(s21)。これにより、ポテンシオ・スタット430の対極203に入力される電圧は大きくなる。この入力電圧が変わった時のセル13内の対極203及び検出極201の間の酸化電流は、検出極201で検出され、トランス・インピーダンス増幅器433で電流電圧変換された後(s22)、A/D変換器440に出力される。A/D変換器440は、電圧に変換された測定信号をデジタル値に変換して(s23)演算記憶装置450に出力する。演算記憶装置450は、入力されたデジタル値とすでに格納されているピーク値を比較し、大きな方の値をピーク値として抽出する(s24)。この段階で測定が終了していなければ、さらに(s21)に戻り入力電圧をインクリメントさせたデジタル値を取得し、ピーク値の抽出までを繰り返し行う。これにより、段階的に増分する電圧波形を発生させることができ、サイクリックボルタンメトリが実現できる。測定が終了と判定された場合、ピーク値を格納し(s26)、測定動作を終了する。   When the timing control signal generated by the arithmetic storage device 450 is output to the digital function generator 410, the digital function generator 410 increments the digital value of the voltage input to the potentiostat 430 (s21). As a result, the voltage input to the counter electrode 203 of the potentiostat 430 increases. The oxidation current between the counter electrode 203 and the detection electrode 201 in the cell 13 when the input voltage changes is detected by the detection electrode 201 and converted into a current / voltage by the trans-impedance amplifier 433 (s22). It is output to the D converter 440. The A / D converter 440 converts the measurement signal converted into a voltage into a digital value (s23) and outputs the digital value to the arithmetic storage device 450. The arithmetic storage device 450 compares the input digital value with the already stored peak value, and extracts the larger value as the peak value (s24). If the measurement is not completed at this stage, the process returns to (s21) to acquire a digital value obtained by incrementing the input voltage, and the process up to the extraction of the peak value is repeated. Thereby, the voltage waveform which increases in steps can be generated, and cyclic voltammetry can be realized. When it is determined that the measurement is finished, the peak value is stored (s26), and the measurement operation is finished.

図7は図5の演算記憶装置450の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図7に示すように、演算記憶装置450は、ローカル制御デコーダ51と、算術論理演算回路52(ALU: Arithmetic and Logic Unit)と、汎用レジスタ53と、結果格納専用レジスタ54と、ローカルバスR1、R2及びWからなる。   FIG. 7 is a block diagram showing an example of a detailed configuration of the arithmetic storage device 450 of FIG. As shown in FIG. 7, the arithmetic storage device 450 includes a local control decoder 51, an arithmetic and logic circuit 52 (ALU), a general purpose register 53, a result storage dedicated register 54, a local bus R1, R2 and W.

演算記憶装置450の一般的な機能について説明する。   A general function of the arithmetic storage device 450 will be described.

この演算記憶装置450は、ピーク検出操作、平均操作、減算操作、判定演算を実行することができる。   The calculation storage device 450 can execute a peak detection operation, an average operation, a subtraction operation, and a determination calculation.

ローカル制御デコーダ51は、グローバルアドレスバス34のアドレスをデコードする。デコードされたアドレスが、そのローカル制御デコーダ51を含む個別の演算記憶装置45のアドレスを指定するものである場合に、グローバル命令バス33で指定された命令をデコードしてその命令に対応する制御信号を算術論理演算回路52並びにバスを制御するための信号をローカルバスR1、R2、W等に出力する。これにより、算術論理演算回路52の算術論理演算が制御され、デコードされた命令が演算記憶装置45で逐次実行される。より具体的には、ローカル制御デコーダ51は、例えば図6、8、9で示される各ステップのシーケンスを算術論理演算回路52を制御することにより逐次自動実行する。また、ローカル制御デコーダ51は、デジタル関数発生器410、D/A変換器420及びA/D変換器440の動作タイミングを制御するためのタイミング制御信号を外部に出力する。さらに、ローカル制御デコーダ51は、算術論理演算回路52からの出力に基づき、算術論理演算回路52の演算処理後の状態を示すフラグ信号を出力する。   The local control decoder 51 decodes the address of the global address bus 34. When the decoded address designates the address of the individual arithmetic storage device 45 including the local control decoder 51, the control signal corresponding to the instruction is decoded by decoding the instruction designated by the global instruction bus 33. Are output to the local buses R1, R2, W, etc., in order to control the arithmetic logic circuit 52 and the bus. Thereby, the arithmetic logic operation of the arithmetic logic operation circuit 52 is controlled, and the decoded instruction is sequentially executed in the operation storage device 45. More specifically, the local control decoder 51 sequentially and automatically executes the sequence of steps shown in FIGS. 6, 8, and 9 by controlling the arithmetic logic circuit 52, for example. The local control decoder 51 outputs a timing control signal for controlling the operation timing of the digital function generator 410, the D / A converter 420, and the A / D converter 440 to the outside. Further, the local control decoder 51 outputs a flag signal indicating the state after the arithmetic processing of the arithmetic logic operation circuit 52 based on the output from the arithmetic logic operation circuit 52.

このローカル制御デコーダ51は、一般的な論理メモリ、レジスト等により構成され、制御手順を表す信号列を出力する。より具体的には、ローカル制御デコーダ51は、マイクロプログラムカウンタやマイクロプログラムメモリなどにより構成され、マイクロプログラミング等を実現できる。   The local control decoder 51 is composed of a general logic memory, a resist, and the like, and outputs a signal sequence representing a control procedure. More specifically, the local control decoder 51 includes a microprogram counter, a microprogram memory, and the like, and can realize microprogramming and the like.

算術論理演算回路52は、読み出し専用のローカルバスR1及びR2の2つのデータに基づき算術演算や論理演算を行い、演算結果をローカル制御デコーダ51及び書き込み専用のローカルバスWに送出する。   The arithmetic logic operation circuit 52 performs an arithmetic operation or a logical operation based on the two data of the read-only local buses R1 and R2, and sends the operation result to the local control decoder 51 and the write-only local bus W.

汎用レジスタ53は、算術論理演算回路52の演算結果などの任意のデータを書き込み専用のローカルバスWを介して格納するとともに、格納されたデータをローカルバスR1及びR2に読み出し可能に送出する。   The general-purpose register 53 stores arbitrary data such as the operation result of the arithmetic logic operation circuit 52 via the write-only local bus W, and sends the stored data to the local buses R1 and R2 so that they can be read.

結果格納専用レジスタ54は、算術論理演算回路52の演算結果や、A/D変換器440の出力データ(測定データ)を書き込み専用のローカルバスWを介して格納するとともに、格納されたデータをローカルバスR1及びR2に読み出し可能に送出する。   The result storage dedicated register 54 stores the operation result of the arithmetic logic circuit 52 and the output data (measurement data) of the A / D converter 440 via the write-only local bus W, and stores the stored data locally. The data is sent to the buses R1 and R2 so as to be readable.

グローバルデータバス35からのデータは、ローカルバスR2に読み出し可能に出力される。また、A/D変換器440の出力データは、ローカルバスWに書き込み可能に送出される。   Data from the global data bus 35 is output to the local bus R2 so as to be readable. The output data of the A / D converter 440 is sent to the local bus W so as to be writable.

なお、ローカルバスR1、R2及びWを用いて算術論理演算回路52、汎用レジスタ53及び結果格納専用レジスタ54間のデータの授受を行う例を示したが、このローカルバスR1、R2及びWに置換して算術論理演算回路52、汎用レジスタ53及び結果格納専用レジスタ54からアクセス可能なセレクタを配置してもよい。このセレクタが読み出しデータ及び書き込みデータを選択して各構成との間でデータを授受することにより、データ制御が比較的容易になる。   In addition, although the example which transfers data between the arithmetic logic circuit 52, the general purpose register 53, and the result storage exclusive register 54 using the local buses R1, R2, and W is shown, the local buses R1, R2, and W are replaced. Thus, a selector accessible from the arithmetic logic circuit 52, the general-purpose register 53, and the result storage dedicated register 54 may be arranged. This selector selects read data and write data and exchanges data with each component, thereby making data control relatively easy.

また、図7では説明の便宜のため汎用レジスタ53及び結果格納専用レジスタ54が1つずつ設けられている場合を示したが、格納するデータの種類やデータのビット数に応じて複数設けられていてもよい。   FIG. 7 shows a case where one general-purpose register 53 and one result storage-dedicated register 54 are provided for convenience of explanation. May be.

算術論理演算回路52は実行されるデータ処理の種類等によりその装置構成を種々変更できるが、回路規模を縮小するため、実装される機能を加算、減算、右シフト、ロード、ストア命令に限るのが望ましい。もちろん、他の四則演算や論理演算を行う命令を実行するように実装されてもよい。実行可能な命令数を限定することにより算術論理演算回路52の回路規模を縮小することができ、使用ゲート数を少なくすることができる。もちろん、ローカル制御デコーダ51、汎用レジスタ53及び結果格納専用レジスタ54も同様に回路規模を縮小することにより同様の効果が得られる。   Arithmetic logic operation circuit 52 can change its device configuration depending on the type of data processing to be executed, etc., but in order to reduce the circuit scale, the functions to be implemented are limited to addition, subtraction, right shift, load, and store instructions. Is desirable. Of course, you may implement so that the command which performs other four arithmetic operations and logic operations may be performed. By limiting the number of executable instructions, the circuit scale of the arithmetic logic circuit 52 can be reduced, and the number of gates used can be reduced. Of course, the local control decoder 51, the general-purpose register 53, and the result storage dedicated register 54 can also achieve the same effect by reducing the circuit scale.

このようにゲート数を少なくし、またその動作周波数を低く抑えて用いることにより、局所的な発熱を時間的に平坦化させることができる。その結果、セル13内における酸化電流の検出条件に与える発熱の影響を低減することができる。   Thus, local heat generation can be flattened temporally by reducing the number of gates and keeping the operating frequency low. As a result, it is possible to reduce the influence of heat generation on the oxidation current detection condition in the cell 13.

次に、この図7に示す演算記憶装置450を用いた各工程の詳細な動作について説明する。   Next, detailed operation of each process using the arithmetic storage device 450 shown in FIG. 7 will be described.

図6のフローにおける(s24)のピーク値の算出の詳細について図8のフローチャートを例に説明する。このピーク値算出の例として、図7の汎用レジスタ53を4つ配置した場合について説明する。4つの汎用レジスタ53の各々のアドレスを#0、#1、#2及び#3とする。#0の汎用レジスタ53は現時点の測定データの格納、#1は前回の測定データの格納、#2は現データの前データに対する増分データの格納、#3はピークの候補データの格納に用いられるとする。   Details of the calculation of the peak value of (s24) in the flow of FIG. 6 will be described using the flowchart of FIG. 8 as an example. As an example of calculating the peak value, a case where four general-purpose registers 53 in FIG. 7 are arranged will be described. Assume that the addresses of the four general-purpose registers 53 are # 0, # 1, # 2, and # 3. The # 0 general-purpose register 53 is used to store current measurement data, # 1 is used to store previous measurement data, # 2 is used to store incremental data relative to the previous data of the current data, and # 3 is used to store peak candidate data. And

まず、i番目に測定された測定データを#0の汎用レジスタ53に格納する(s241)。次に、算術論理演算回路52は、前回までの測定データを#1の汎用レジスタ53から、現在の測定データを#0の汎用レジスタ53からローカルバスR1、R2を用いて読み出し、#0のデータから#1のデータを減算し、得られた差分値を#2の汎用レジスタ53にローカルバスWを介して格納する(s242)。   First, the i-th measurement data is stored in the # 0 general-purpose register 53 (s241). Next, the arithmetic logic circuit 52 reads the previous measurement data from the # 1 general-purpose register 53 and the current measurement data from the # 0 general-purpose register 53 using the local buses R1 and R2, and # 0 data. The subtracted # 1 data is stored in the general register 53 of # 2 via the local bus W (s242).

次に、現時点の前の時点のデータを1つシフトさせるため、#1の汎用レジスタ53の格納値に#0のデータを代入する(s243)。次に、算術論理演算回路52は、#2のデータが負か否かを判定し(s244)、負であれば#3のデータが#0のデータより小さいか否かを判定する(s245)。#2のデータが負でなければ、測定データは小さくなっているため、ピーク値が測定データから抽出されることは無いと考えられるため、#3のデータを更新することなくi=i+1として、i+1番目の測定データについて(s241)〜(s244)の処理を繰り返す。   Next, in order to shift the data of the previous time point by one, the data of # 0 is substituted into the stored value of the general register 53 of # 1 (s243). Next, the arithmetic logic circuit 52 determines whether or not the # 2 data is negative (s244), and if negative, determines whether or not the # 3 data is smaller than the # 0 data (s245). . If the data of # 2 is not negative, since the measurement data is small, it is considered that the peak value is not extracted from the measurement data. Therefore, i = i + 1 without updating the data of # 3, The processing of (s241) to (s244) is repeated for the (i + 1) th measurement data.

#3のデータが#0のデータより小さくない場合、抽出されているピーク値に対して現時点の測定データが等しいか、あるいは小さいため、ピーク値の更新は無いと考えられるため、#3のデータを更新することなくi=i+1として、i+1番目の測定データについて(s241)〜(s244)の処理を繰り返す。#3のデータが#0のデータよりも小さい場合、現時点の測定データにより#3のピーク値を更新すべく、#3の汎用レジスタ53に#0のデータを代入する。   If the data of # 3 is not smaller than the data of # 0, the current measured data is equal to or smaller than the extracted peak value, so it is considered that the peak value is not updated. Without updating, i = i + 1, and the processing of (s241) to (s244) is repeated for the i + 1th measurement data. If the # 3 data is smaller than the # 0 data, the # 0 data is substituted into the # 3 general-purpose register 53 in order to update the # 3 peak value with the current measurement data.

このようなピーク値検出処理を入力電圧をインクリメントさせた分だけ繰り返し行い、その都度測定が終了しているか否かを判定し(s247)、終了であれば、#3の汎用レジスタ53に一時格納している仮のピーク値が専用レジスタ54に代入され、最終的なピーク値として格納される(s248)。なお、(s247)に示される測定終了か否かの判定は、(s244)や(s244)でNOに進んだ場合にもあわせて行ってもよい。   Such peak value detection processing is repeated for the increment of the input voltage, and it is determined whether or not the measurement is finished each time (s247). If the measurement is finished, it is temporarily stored in the general-purpose register 53 of # 3. The provisional peak value is substituted into the dedicated register 54 and stored as the final peak value (s248). Note that the determination of whether or not the measurement is completed as shown in (s247) may also be performed in the case where the process proceeds to NO in (s244) or (s244).

次に、図4の(s3)で示した平均操作の詳細なフローを図9のフローチャートに沿って説明する。   Next, a detailed flow of the average operation shown in (s3) of FIG. 4 will be described along the flowchart of FIG.

図9に示すように、まず平均を求めるための分母として、標本のすべての値を加算するため、平均をとるための測定データをその平均値算出を行うプローブモジュール31以外のモジュールから2−1個グローバルデータバス35、ローカルバスR2を介して汎用レジスタ53に格納し、各測定データを算術論理演算回路52を用いて加算するとともに、その平均値算出を行うプローブモジュール31で得られた測定データを加算し(s31)、その加算結果を汎用レジスタ53に格納する(s32)。次に、算術論理演算回路52は、汎用レジスタ53から加算結果をローカルバスR1あるいはR2を介して取得し、n桁右シフト演算を行う。この右シフト演算により、加算結果がnで割った値が得られる。そして、得られた演算結果は結果格納専用レジスタ54に格納される(s34)。このような演算制御は、例えばマイクロプログラミングやステートマシンを用いて容易に実現可能である。 As shown in FIG. 9, first, all values of a sample are added as a denominator for obtaining an average. Therefore, measurement data for taking an average is obtained from modules other than the probe module 31 that calculates the average value 2 n −. Measurements obtained by the probe module 31 which is stored in the general-purpose register 53 via the global data bus 35 and the local bus R2 and adds each measurement data using the arithmetic logic circuit 52 and calculates the average value. The data is added (s31), and the addition result is stored in the general-purpose register 53 (s32). Next, the arithmetic logic operation circuit 52 acquires the addition result from the general-purpose register 53 via the local bus R1 or R2, and performs an n-digit right shift operation. By this right shift operation, a value obtained by dividing the addition result by n is obtained. The obtained calculation result is stored in the result storage dedicated register 54 (s34). Such arithmetic control can be easily realized using, for example, microprogramming or a state machine.

なお、この平均値算出は、各プローブモジュール31〜31のうちの複数のモジュールから得られる測定データの平均値を算出する例を示したが、ネガティブコントロールモジュール32が複数ある場合にも全く同様に適用できる。 Incidentally, the average value calculation, an example of calculating an average value of the measured data obtained from a plurality of modules of each probe module 31 1 to 31 n, at all even when the negative control module 32 there are a plurality The same applies.

また、1つのプローブモジュール31に複数の検出極201が対応している場合には、その1つのプローブモジュール31内に格納された複数の測定データの平均値を得る動作に上述した処理を適用できることはもちろんである。   Further, when a plurality of detection poles 201 correspond to one probe module 31, the above-described processing can be applied to an operation of obtaining an average value of a plurality of measurement data stored in the one probe module 31. Of course.

次に、図4の(s4)で示したモジュール間減算処理について、図10のフローチャートを例に説明する。ネガティブコントロールモジュール32からの測定データ(減算データ)がグローバルデータバス35に送出される(s41)。図3のデコーダ42は、グローバル制御回路43を参照しつつ、プローブモジュール31〜31のうち減算が実行されるモジュールをアドレスバスにより指定する(s42)。次に、プローブモジュール31〜31のうちアドレスが指定されたモジュールは、アドレスデコードを行い(s43)、汎用レジスタ53に減算データを格納する(s44)。そして、汎用レジスタ53の減算データと他の汎用レジスタ53のそのプローブモジュール31に格納されていた平均値データなどの測定データを算術論理演算回路52が読み出し(s45)、プローブのデータからネガティブコントロールのデータを減算する減算が実行され(s46)、減算結果は専用レジスタ54に格納される(s47)。 Next, the subtraction processing between modules shown in (s4) of FIG. 4 will be described with reference to the flowchart of FIG. Measurement data (subtraction data) from the negative control module 32 is sent to the global data bus 35 (s41). The decoder 42 of FIG. 3 designates the module on which the subtraction is performed among the probe modules 31 1 to 31 n by referring to the global control circuit 43 (s42). Next, of the probe modules 31 1 to 31 n , the module whose address is specified performs address decoding (s43), and stores the subtraction data in the general-purpose register 53 (s44). Then, the arithmetic logic circuit 52 reads the subtraction data of the general-purpose register 53 and the measurement data such as the average value data stored in the probe module 31 of the other general-purpose register 53 (s45), and the negative control is performed from the probe data. Subtraction for subtracting data is executed (s46), and the subtraction result is stored in the dedicated register 54 (s47).

次に、図4の(s6)で示した読み出し処理について、図11のフローチャートを例に説明する。図3のデコーダ42は、データ読み出しの対象とするモジュールを31〜31及び32から選択し、そのモジュールをアドレス指定する(s61)。モジュール31〜31及び32のうちアドレス指定されたモジュールは、判定結果や減算結果、ピーク値、平均値などの解析データをグローバルデータバス35に送出する(s62)。グローバルデータバス35に送出されたデータは、インタフェース回路41を介してコンピュータ1に出力される(s63)。 Next, the read process shown in (s6) of FIG. 4 will be described with reference to the flowchart of FIG. The decoder 42 in FIG. 3 selects a module from which data is to be read from 31 1 to 31 n and 32, and addresses the module (s61). The addressed module among the modules 31 1 to 31 n and 32 sends analysis data such as a determination result, a subtraction result, a peak value, and an average value to the global data bus 35 (s62). The data sent to the global data bus 35 is output to the computer 1 via the interface circuit 41 (s63).

なお、以上に示したローカル制御デコーダ51の演算はほんの一例にすぎず、種々変更することができる。例えば、(s24)のピーク検出操作をデジタルフィルタにより行ってもよい。   The operation of the local control decoder 51 described above is only an example, and various changes can be made. For example, the peak detection operation of (s24) may be performed using a digital filter.

また、ピーク検出の後に減算処理を行う例として示したが、インクリメントされた入力電圧の各々に対応して減算処理を行い、その減算結果に対してピーク検出を行ってもよい。   Further, although an example in which subtraction processing is performed after peak detection is shown, subtraction processing may be performed for each incremented input voltage, and peak detection may be performed on the subtraction result.

また、プローブモジュール31とネガティブコントロールモジュール32の減算をデジタル値同士で行う場合を示したが、アナログ値のままで行ってもよい。また、プローブモジュール31やネガティブコントロールモジュール32の例えばA/D変換器440の前後あるいは演算記憶装置450内にセレクタを設け、またその1つのモジュール31あるいは32に複数の検出極201あるいは対照極204を設け、セレクタが複数の電極からの信号を切り替えて演算を行うようにしてもよい。   Moreover, although the case where the subtraction of the probe module 31 and the negative control module 32 is performed between digital values is shown, it may be performed with the analog value as it is. In addition, a selector is provided before and after the A / D converter 440 of the probe module 31 and the negative control module 32 or in the arithmetic storage device 450, and a plurality of detection electrodes 201 or reference electrodes 204 are provided in one module 31 or 32. It is also possible for the selector to perform calculation by switching signals from a plurality of electrodes.

また、回路規模縮小のため、算術論理演算回路52を、全加算器やレジスタ等の複数の回路が直列接続された直列式回路により構成してもよい。   In order to reduce the circuit scale, the arithmetic logic operation circuit 52 may be configured by a series circuit in which a plurality of circuits such as a full adder and a register are connected in series.

これらは電極数、チップ面積、回路規模、発熱量などの境界条件により適当な構成を採用するのが望ましい。演算の並列性があまり求められない場合には、検出された電気化学信号のA/D変換のみを行い汎用レジスタ53に格納し、塩基配列解析チップ2に1つ設けた計算処理ユニットを使い、シリアルに前述の各種演算を行う方法も考えられる。ここでいう計算処理ユニットは、図3でいうデコーダ42及びグローバル制御回路43などが該当する。   It is desirable to adopt an appropriate configuration for these according to boundary conditions such as the number of electrodes, chip area, circuit scale, and heat generation. When parallelism of operations is not required so much, only A / D conversion of the detected electrochemical signal is performed and stored in the general-purpose register 53, and one calculation processing unit provided in the base sequence analysis chip 2 is used. A method of performing the above-described various operations serially is also conceivable. The calculation processing unit here corresponds to the decoder 42 and the global control circuit 43 shown in FIG.

以上説明したように本実施形態によれば、検出極と対照極の信号の差を並列に効率的に算出することができる。また、複数の電極から検出されたデータの平均値を効率的に算出することができる。また、ピーク電流値の検出や判定操作も並列に効率的に実行され得る。また、測定を一貫して自動処理することができる。また、デジタルデータによりデータを取り出すことができるため、外部半導体素子からのデータの利用が効率的に行える。従って、本チップ2を汎用的な遺伝子解析装置部品として利用することができる。また、A/D変換をチップ2上で行うことにより、外部由来の雑音の影響を低減することが可能である。さらには、1チップにセンサ、測定及び解析回路を設けることにより、センサが設けられた基板とは別に測定及び解析回路を設けた場合に生じるようなチップ間の信号伝播中に発生する電気的なノイズを低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, the difference between the signal of the detection electrode and the reference electrode can be efficiently calculated in parallel. In addition, the average value of data detected from a plurality of electrodes can be calculated efficiently. In addition, peak current value detection and determination operations can be efficiently performed in parallel. In addition, measurements can be processed consistently and automatically. In addition, since data can be extracted from digital data, data from an external semiconductor element can be used efficiently. Therefore, the chip 2 can be used as a general-purpose gene analyzer component. In addition, by performing A / D conversion on the chip 2, it is possible to reduce the influence of external noise. Furthermore, by providing a sensor, a measurement and analysis circuit on one chip, an electrical signal generated during signal propagation between chips as occurs when a measurement and analysis circuit is provided separately from the substrate on which the sensor is provided. Noise can be reduced.

前述の図5に示したプローブモジュール31の変形例を図12に示す。図5のプローブモジュール31はこの図12に示すプローブモジュール31’で置換することができる。   A modification of the probe module 31 shown in FIG. 5 is shown in FIG. The probe module 31 shown in FIG. 5 can be replaced with the probe module 31 'shown in FIG.

図12に示すように、プローブモジュール31’は、複数の検出極系21と、デコード/制御回路701と、ポテンシオ・スタット702と、電流/電圧変換回路703と、A/D変換器704と、ピーク抽出回路705と、セレクタ706と、レジスタ707と、NC(ネガティブコントロール)レジスタ708と、セレクタ709と、差分器710から構成される。ポテンシオ・スタット702は複数の検出極系21に対して1つ設けられている。ポテンシオ・スタット702、電流/電圧変換回路703、A/D変換器704及びピーク抽出回路705は同数設けられている。また、レジスタ707は検出極系21と同数設けられている。図12では、検出極系21が4つ設けられ、この34つの検出極系21からの4つの電流を2つのポテンシオ・スタット702が検出する構成となっている。従って、1つのポテンシオ・スタット702が2つの検出極系21からの電流を取得する。電流値の切替はポテンシオ・スタット702に設けられたセレクタにより行われる。   As shown in FIG. 12, the probe module 31 ′ includes a plurality of detection pole systems 21, a decode / control circuit 701, a potentiostat 702, a current / voltage conversion circuit 703, an A / D converter 704, It comprises a peak extraction circuit 705, a selector 706, a register 707, an NC (negative control) register 708, a selector 709, and a differentiator 710. One potentiostat 702 is provided for the plurality of detection pole systems 21. The same number of potentiostats 702, current / voltage conversion circuits 703, A / D converters 704, and peak extraction circuits 705 are provided. Further, the same number of registers 707 as the detection pole systems 21 are provided. In FIG. 12, four detection pole systems 21 are provided, and two potentiostats 702 detect four currents from the 34 detection pole systems 21. Therefore, one potentiostat 702 acquires current from the two detection pole systems 21. Switching of the current value is performed by a selector provided in the potentiostat 702.

デコード/制御回路701は、デコーダ42からのグローバル命令バス33、グローバルアドレスバス34及び制御信号に基づき、ポテンシオ・スタット702、セレクタ706及びセレクタ709の動作を制御する。   The decode / control circuit 701 controls the operations of the potentiostat 702, the selector 706, and the selector 709 based on the global instruction bus 33, the global address bus 34, and the control signal from the decoder 42.

ポテンシオ・スタット702は、デコード/制御回路701の制御の下、対応する検出極系21の対極203に電圧を印加するとともに、検出極201から酸化電流信号を検出する。検出された酸化電流信号は、電流/電圧変換回路703により電圧変換されA/D変換器704に出力され、デジタル信号に変換されてピーク抽出回路705に出力される。ピーク抽出回路705のピーク抽出処理は前述した(s24)の手法と共通する処理を行うので詳細は省略する。得られたピーク抽出値はデコード/制御回路701及びセレクタ706に出力される。   The potentiostat 702 applies a voltage to the counter electrode 203 of the corresponding detection electrode system 21 and detects an oxidation current signal from the detection electrode 201 under the control of the decode / control circuit 701. The detected oxidation current signal is converted into a voltage by the current / voltage conversion circuit 703 and output to the A / D converter 704, converted into a digital signal, and output to the peak extraction circuit 705. Since the peak extraction process of the peak extraction circuit 705 is the same process as the method of (s24) described above, the details are omitted. The obtained peak extraction value is output to the decode / control circuit 701 and the selector 706.

デコード/制御回路701は、ピーク抽出回路705からのピーク抽出値の入力に応答してセレクタ706及びセレクタ709の動作を制御する。セレクタ706は、逐次入力される各検出極系21についてのピーク抽出値を複数のレジスタ707のうちのいずれかを選択して出力する。図12の例では、セレクタ706は差分器710のフィードバック信号と、ピーク抽出回路705からの信号の3つの入力に基づき出力信号を4つのレジスタ707に対して選択して出力する。いずれのレジスタ707に格納するかは、デコード/制御回路701からのアドレス信号及び命令信号により指定される。   The decode / control circuit 701 controls the operations of the selector 706 and the selector 709 in response to the input of the peak extraction value from the peak extraction circuit 705. The selector 706 selects one of the plurality of registers 707 and outputs the peak extraction value for each detection pole system 21 that is sequentially input. In the example of FIG. 12, the selector 706 selects and outputs an output signal to the four registers 707 based on the three inputs of the feedback signal from the differentiator 710 and the signal from the peak extraction circuit 705. Which register 707 is stored is designated by an address signal and a command signal from the decode / control circuit 701.

複数のレジスタ707は、検出極系21毎にピーク抽出値をそれぞれ格納する。   The plurality of registers 707 store peak extraction values for each detection pole system 21.

減算を行う場合、セレクタ709は、NCレジスタ708に外部から入力されたピーク抽出値を第1の出力とし、複数のレジスタ707のいずれかのピーク抽出値を選択して第2の出力とする。セレクタ709は、レジスタ707からの4つの入力とNCレジスタ708からの1つの入力から2つの出力信号を選択する回路である。いずれの2つの信号を出力するかは、デコード/制御回路701からのアドレス信号及び命令信号により指定される。   When performing the subtraction, the selector 709 selects the peak extraction value input from the outside to the NC register 708 as a first output, and selects any one of the plurality of registers 707 as a second output. The selector 709 is a circuit that selects two output signals from four inputs from the register 707 and one input from the NC register 708. Which two signals are output is specified by an address signal and a command signal from the decode / control circuit 701.

差分器710は、プローブからのピーク抽出値からネガティブコントロールからのピーク抽出値を減算し、演算結果をセレクタ706に出力する。セレクタ706は、入力された演算結果を検出極系21毎に対応するレジスタ707に格納する。これにより、各検出極系21についての演算結果がレジスタ707に保持される。   The differencer 710 subtracts the peak extraction value from the negative control from the peak extraction value from the probe, and outputs the calculation result to the selector 706. The selector 706 stores the input calculation result in the register 707 corresponding to each detection pole system 21. As a result, the calculation result for each detection pole system 21 is held in the register 707.

セレクタ709は、このレジスタ707に保持された演算結果を選択してデータ出力としてグローバルデータバス35に送出する。これにより、演算結果がプローブモジュール31’から外部にデータ送出される。   The selector 709 selects the operation result held in the register 707 and sends it to the global data bus 35 as a data output. Thereby, the calculation result is transmitted from the probe module 31 'to the outside.

これにより、検出極201から検出された電気化学信号に対して電流電圧変換、A/D変換、ピーク抽出、減算を経たデータを取得することができる。   Thereby, it is possible to acquire data that has undergone current-voltage conversion, A / D conversion, peak extraction, and subtraction on the electrochemical signal detected from the detection electrode 201.

さらに判定を行う場合には、セレクタ706及び709の制御手順をデコード/制御回路701が変更して制御信号をセレクタ706及び709に出力することにより簡便に実現できる。   Further, when the determination is performed, the decoding / control circuit 701 changes the control procedure of the selectors 706 and 709 and outputs a control signal to the selectors 706 and 709, which can be easily realized.

例えば各検出極系21毎に得られた演算結果(減算結果)を比較し、検体溶液に含まれるDNAの塩基配列を特定する場合、セレクタ709はレジスタ707に格納された比較の対照とすべき2つの演算結果を差分器710に出力する。差分器710は、この2つの演算結果を減算して差分値を出力する。この差分値の正負を判定することにより、塩基配列を特定することができる。差分値の正負あるいは差分値の正負の判定結果をセレクタ709からデータ出力することにより、コンピュータ1で塩基配列の判定結果を確認することができる。   For example, when comparing the calculation results (subtraction results) obtained for each detection electrode system 21 and specifying the base sequence of DNA contained in the sample solution, the selector 709 should be used as a comparison reference stored in the register 707. Two calculation results are output to the differentiator 710. The differencer 710 subtracts these two calculation results and outputs a difference value. By determining whether the difference value is positive or negative, the base sequence can be specified. By outputting the difference value positive or negative determination result or the difference value positive / negative determination result from the selector 709, the computer 1 can check the determination result of the base sequence.

本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment.

図2は、複数の検出極系21〜21に対して1つの対照極系22を配置する例を示したが、これに限定されない。例えば、図13に示すように、検出極系21〜21の各々に対照極系22〜22を対応してその近傍に配置してもよい。また、図13に示す例で、検出極系21〜21とこれに対応する対照極系22〜22を統合し、検出極201、参照極202、対極203及び対照極204からなる1つの電極系としてもよい。この場合、図3のネガティブコントロールモジュール32内の各種回路は各プローブモジュール31〜31内に配置される。この場合、検出極201からの信号と対照極204からの信号を選択する信号切替のためのセレクタ等の回路を配置しておけば、各モジュール31〜31内部で電流測定、平均値算出、減算などの処理を並列に行うことができる。これにより、プローブモジュールで得られるデータからネガティブコントロールで得られるデータを減算する際に、各検出極201近傍の電解液の状態等の測定条件の相違を反映させることができる。 FIG. 2 shows an example in which one reference electrode system 22 is arranged for a plurality of detection electrode systems 21 1 to 21 n , but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, the reference electrode systems 22 1 to 22 n may correspond to the detection electrode systems 21 1 to 21 n and arranged in the vicinity thereof. Further, in the example shown in FIG. 13, the detection electrode systems 21 1 to 21 n and the corresponding reference electrode systems 22 1 to 22 n are integrated to form a detection electrode 201, a reference electrode 202, a counter electrode 203, and a reference electrode 204. One electrode system may be used. In this case, various circuits in the negative control module 32 of FIG. 3 are arranged in the probe modules 31 1 to 31 n . In this case, if a circuit such as a selector for switching signals for selecting the signal from the detection electrode 201 and the signal from the reference electrode 204 is arranged, current measurement and average value calculation are performed inside each of the modules 31 1 to 31 n. , Processing such as subtraction can be performed in parallel. Thereby, when subtracting the data obtained by negative control from the data obtained by the probe module, it is possible to reflect the difference in measurement conditions such as the state of the electrolyte solution in the vicinity of each detection electrode 201.

また、この図13の例では、各検出極系21〜21と各対照極系22〜22の各々に対応してプローブモジュールあるいはネガティブコントロールモジュールが配置される。この場合、各プローブモジュールと各ネガティブコントロールモジュールは1つの共通するグローバルデータバス35により接続される。 In the example of FIG. 13, a probe module or a negative control module is arranged corresponding to each of the detection electrode systems 21 1 to 21 n and each of the control electrode systems 22 1 to 22 n . In this case, each probe module and each negative control module are connected by one common global data bus 35.

対照極系22〜22の各々で得られるデータについて、実空間における位置依存性を試験して、それらの平均値を算出する場合、この共通するグローバルデータバス35によるシリアルなデータ転送及び平均値算出手法のほかに、各対照極系22〜22に対応するネガティブコントロールモジュール同士を専用の通信線で接続してもよい。これにより、各対照極204で得られたデータを並列に授受できるため、データを授受するための信号線が増加するが、データ授受に必要な時間が短縮される。その結果、平均値算出処理に要する時間を短縮することができる。 When data obtained in each of the control electrode systems 22 1 to 22 n is tested for position dependency in real space and the average value thereof is calculated, serial data transfer and average by the common global data bus 35 are performed. In addition to the value calculation method, the negative control modules corresponding to the reference electrode systems 22 1 to 22 n may be connected by a dedicated communication line. As a result, since the data obtained at each reference electrode 204 can be exchanged in parallel, the number of signal lines for exchanging data increases, but the time required for data exchange is shortened. As a result, the time required for the average value calculation process can be shortened.

図3の例では、各プローブモジュール31〜31とネガティブコントロールモジュール32が1つの共通のグローバルデータバス35に接続されているが、これに限定されるものではない。ネガティブコントロールモジュール32と各プローブモジュール31〜31の各々を並列に接続する専用の通信線を設けてもよい。 In the example of FIG. 3, each of the probe modules 31 1 to 31 n and the negative control module 32 are connected to one common global data bus 35, but the present invention is not limited to this. A dedicated communication line for connecting the negative control module 32 and each of the probe modules 31 1 to 31 n in parallel may be provided.

また、図4では、電流測定、平均操作、減算操作、判定演算の順に処理する例を示したが、ほんの一例にすぎない。コンピュータ1からデコーダ42に入力する制御信号の制御手順を変更するのみで、これら各処理の順番を代えて実行することができる。また、必ずしも判定演算を必要は無く、減算操作を行った減算結果をコンピュータ1に出力する塩基配列解析チップとしても成立する。   FIG. 4 shows an example of processing in the order of current measurement, averaging operation, subtraction operation, and determination calculation, but this is only an example. By simply changing the control procedure of the control signal input from the computer 1 to the decoder 42, the order of these processes can be changed. Further, it is not always necessary to perform a determination operation, and it can also be established as a base sequence analysis chip that outputs a subtraction result obtained by performing a subtraction operation to the computer 1.

また、図3、図5、図7及び図12では、バスを介して各モジュールを接続する場合を示したが、これに限定されない。例えば、各モジュールを並列接続する。そして、複数のモジュールで同時に処理を実行させる場合、それらモジュールを制御するデコーダ等の制御部からブロードキャスト方式により命令や制御信号を送出してもよい。   Moreover, although FIGS. 3, 5, 7 and 12 show the case where each module is connected via a bus, the present invention is not limited to this. For example, each module is connected in parallel. When processing is simultaneously executed by a plurality of modules, a command or a control signal may be transmitted by a broadcast method from a control unit such as a decoder that controls the modules.

また、上述の実施形態では一塩基多型の型判定に用いる場合を示したが、他の目的にも本装置を利用可能である。   Moreover, although the case where it uses for the single nucleotide polymorphism type | mold determination was shown in the above-mentioned embodiment, this apparatus can be utilized for another purpose.

例えば、遺伝子発現解析を行う場合、発現の予想される複数の転写産物を検出するためのプローブ群を各々同一基板上に固定化し、検出極として用いる。これら検出極と1つの対照極を用い、各検出極及び対照極の測定を同時に行う。これにより、遺伝子発現解析にも本装置を利用可能である。もちろん、測定の同時性が要求するその他の解析目的にも本装置を利用することはもちろんである。   For example, when gene expression analysis is performed, a group of probes for detecting a plurality of transcripts expected to be expressed are immobilized on the same substrate and used as detection electrodes. Using these detection electrodes and one control electrode, measurement of each detection electrode and control electrode is performed simultaneously. Thereby, this apparatus can be used also for gene expression analysis. Of course, this apparatus can be used for other analysis purposes required by the simultaneity of measurement.

本実施例では、塩基配列検出センサと測定・演算回路を同一基板上に一体集積したDNAチップを用いる。これにより、実現可能性が大幅に向上し、DNAチップの測定における時間差の問題を解決可能である。なお、この実施例では、1つのプローブモジュール31は1つの検出極201を備え、1つのネガティブコントロールモジュール32は1つの対照極204を備える。ただし、1つのプローブモジュール31に複数の検出極201を備えた場合、1つのネガティブコントロールモジュール32に複数の対照極204を備えた場合であっても本発明を適用可能である。   In this embodiment, a DNA chip in which a base sequence detection sensor and a measurement / calculation circuit are integrated on the same substrate is used. Thereby, the feasibility is greatly improved, and the problem of the time difference in the measurement of the DNA chip can be solved. In this embodiment, one probe module 31 includes one detection electrode 201 and one negative control module 32 includes one reference electrode 204. However, when one probe module 31 includes a plurality of detection electrodes 201, the present invention can be applied even when one negative control module 32 includes a plurality of reference electrodes 204.

実施例の構成を以下に3種類示す。   Three types of configurations of the embodiment are shown below.

(A)ネガティブコントロールモジュール32が1つあるいは1系列、すなわち複数のモジュールの集合が塩基配列解析チップ2上に設けられた構成。各プローブモジュール31及びネガティブコントロールモジュール32における測定は、一斉に行われなければならない。この系を用いた場合、測定後の検出極同士の比較は任意の組合せに対して行うことができる。   (A) One negative control module 32 or one series, that is, a set of a plurality of modules is provided on the base sequence analysis chip 2. Measurements in each probe module 31 and negative control module 32 must be performed simultaneously. When this system is used, comparison between the detection electrodes after measurement can be performed for any combination.

(B)複数のプローブモジュール31と1つのネガティブコントロールモジュール32を組み合わせた処理単位を塩基配列解析チップ2上に複数設けた構成。電極における測定は、少なくとも処理単位毎で同時に行われればよい。この解析系を用いてプローブ同士の比較、平均等を後処理として行うときは、その比較や平均等の処理の対象に含まれるプローブの組は同じ処理単位に属する。   (B) A configuration in which a plurality of processing units in which a plurality of probe modules 31 and one negative control module 32 are combined are provided on the base sequence analysis chip 2. The measurement at the electrode may be performed at least simultaneously for each processing unit. When comparison, averaging, etc. between probes are performed as post-processing using this analysis system, a set of probes included in the processing of comparison, averaging, etc. belong to the same processing unit.

(C)1つのプローブモジュール31に対し専用のネガティブコントロールモジュール32を割り当てる一対一対応した電極対を配置する構成。少なくとも各電極対毎に同時に測定が行われる。この解析系を用いてプローブ同士の比較、平均等を後処理として行うときは、その比較や平均等の処理の対象に含まれるプローブの組は同時に測定を行う。   (C) A configuration in which one-to-one electrode pairs that allocate a dedicated negative control module 32 to one probe module 31 are arranged. Measurement is performed simultaneously for at least each electrode pair. When comparison, averaging, etc. between probes are performed as post-processing using this analysis system, a set of probes included in the target of the comparison, averaging, etc. is measured simultaneously.

これら(A)〜(C)に示すモジュールの概念図を図14に示す。図14(a)は実施例(A)の図、図14(b)は実施例(B)の図、図14(C)は実施例(C)の図である。   The conceptual diagram of the module shown to these (A)-(C) is shown in FIG. 14A is a diagram of the embodiment (A), FIG. 14B is a diagram of the embodiment (B), and FIG. 14C is a diagram of the embodiment (C).

図14(a)に示すように、実施例(A)は、1つのネガティブコントロールモジュール32と、n個のプローブモジュール31からなる電極構造が用いられる。   As shown in FIG. 14A, in the embodiment (A), an electrode structure including one negative control module 32 and n probe modules 31 is used.

図14(b)に示すように、実施例(B)は、アドレス#0〜#n−1のネガティブコントロールモジュール32と、これら複数のネガティブコントロールモジュール32の各々に対応付けられた複数のプローブモジュール31が配置されている。   As shown in FIG. 14B, the embodiment (B) includes a negative control module 32 at addresses # 0 to # n−1 and a plurality of probe modules associated with each of the plurality of negative control modules 32. 31 is arranged.

図14(c)に示すように、実施例(C)は、アドレス#0〜#n−1のn個のネガティブコントロールモジュール32と、このネガティブコントロールモジュール32の各々に1:1で対応したアドレス#0〜#n−1のn個のプローブモジュール31が配置されている。   As shown in FIG. 14C, in the embodiment (C), n negative control modules 32 of addresses # 0 to # n−1 and addresses corresponding to the negative control modules 32 at a ratio of 1: 1 are shown. N probe modules 31 of # 0 to # n−1 are arranged.

前述の通り、電気化学測定においてはアナログデータ取得、アナログ/デジタル変換、ピーク判定の3つの行為を繰り返し行う。プローブモジュール31同士の比較は一連の測定動作が終了した後実行されるのに対し、ネガティブコントロールモジュール32と各プローブモジュール31の比較すなわち減算は、(1a)アナログデータ取得後アナログ演算により行う。(2a)A/D変換後にディジタル的に行う。(3a)それぞれの電極におけるピークデータを取得した後行う、という3種類が考えられる。(1a)については、対照極204と検出極201が対となっている図14(c)の場合に特に適用の実現性が有る。それ以外はどの場合でも適用可能である。   As described above, in the electrochemical measurement, the three actions of analog data acquisition, analog / digital conversion, and peak determination are repeated. While the comparison between the probe modules 31 is executed after a series of measurement operations is completed, the comparison, that is, the subtraction between the negative control module 32 and each probe module 31 is performed by (1a) analog calculation after obtaining analog data. (2a) Perform digitally after A / D conversion. (3a) Three types are conceivable, which are performed after obtaining peak data at each electrode. (1a) is particularly applicable to the case of FIG. 14C in which the reference electrode 204 and the detection electrode 201 are paired. Other than that, it is applicable in any case.

作業のタイミングチャートを図15〜図17に示す。図中「測定+n.c.減算」と記載されているタイミングは、アナログデータ取得、A/D変換、ピーク判定の一連の操作の途中で(1a)あるいは(2a)のいずれかの方法によりネガティブコントロール側とプローブ側からの信号間の減算を行う操作を示す。(3a)の方法によりネガティブコントロールモジュール32とプローブモジュール31との間の差を求める場合には、通常のプローブ間の比較と同様に、随時計算を行うことなる。より詳細には、「測定」には、端子で電流信号を検出し、電流/電圧変換し、A/D変換し、ピーク抽出し、平均値操作する工程の少なくとも1つを含む。また、「比較」は、モジュール間のデータの比較を行うことにより例えば塩基配列を決定するための判定を行う工程に対応する。   Work timing charts are shown in FIGS. The timing described as “measurement + nc subtraction” in the figure is negative by either the method (1a) or (2a) during the series of operations of analog data acquisition, A / D conversion, and peak determination. An operation for performing subtraction between signals from the control side and the probe side is shown. When the difference between the negative control module 32 and the probe module 31 is obtained by the method (3a), the calculation is performed at any time in the same manner as the comparison between normal probes. More specifically, “measurement” includes at least one of steps of detecting a current signal at a terminal, current / voltage conversion, A / D conversion, peak extraction, and average value manipulation. “Comparison” corresponds to a step of performing determination for determining a base sequence, for example, by comparing data between modules.

ただし、(1a)、(2a)、(3a)の選択は、ピーク値検出の精度によって好ましいものが決定される。通常、電気分解を用いた遺伝子解析装置による測定を行う場合、電気分解測定の代表値となるピーク電流値を与えるポテンシオスタット部の入力電圧は、電極を浸漬する挿入剤に対して固有に決定される。よって、ピークを検出する前に検出極と対照極の減算を行っても、ピーク検出の後に減算を行っても、同一の結果が得られる。実際の測定では、ピークを与える入力電圧にばらつきが出る場合がある。このばらつきが大きい場合、ピーク検出を行った後に減算を行う(3a)の方法で行うことが有効である。逆にばらつきが無視できるほど小さい場合、(1a)、(2a)、(3a)のうち計算負荷、消費電力、トランジスタを配置できるチップ面積などの要素を加味して最適なものを選べば良い。したがって、たとえば図12は(3a)の方式であるが、ほんの一例に過ぎず、実施形態としても図12の構成に限定されるものではない。   However, the selection of (1a), (2a), and (3a) is determined according to the accuracy of peak value detection. Normally, when measuring with a genetic analysis device using electrolysis, the input voltage of the potentiostat that gives the peak current value, which is a representative value of electrolysis measurement, is uniquely determined for the insertion agent that immerses the electrode. Is done. Therefore, the same result can be obtained whether the detection electrode and the control electrode are subtracted before the peak is detected, or if the subtraction is performed after the peak detection. In actual measurement, the input voltage giving the peak may vary. When this variation is large, it is effective to perform the subtraction after the peak detection (3a). On the other hand, if the variation is so small that it can be ignored, an optimal one of (1a), (2a), and (3a) may be selected in consideration of factors such as calculation load, power consumption, and chip area where transistors can be arranged. Therefore, for example, FIG. 12 shows the method (3a), but it is only an example, and the embodiment is not limited to the configuration of FIG.

図15に示すように、実施例(A)の場合、ネガティブコントロールモジュール32とプローブモジュール31のすべてにおいて同時に測定及びn.c.減算が行われる必要がある。n.c.減算の工程では、ネガティブコントロールモジュール32は各プローブモジュール31に対して減算データを送出し、各プローブモジュール31はこの減算データを取得し、予め測定しておいた測定データをこの減算データで減算する工程を実行する。減算終了後、任意の2つのプローブモジュール31同士で塩基配列決定のための比較がなされる。比較は、すべてのプローブモジュール31で測定後の同じタイミングで並列に行われてもよいし、図15に示すようにシリアルに行われ、逐次コンピュータ1に比較結果を示すデータが送出されるようにしてもよい。   As shown in FIG. 15, in the case of the embodiment (A), the negative control module 32 and the probe module 31 are simultaneously measured and n. c. Subtraction needs to be done. n. c. In the subtraction process, the negative control module 32 sends subtraction data to each probe module 31, each probe module 31 acquires this subtraction data, and subtracts the measurement data measured in advance by this subtraction data. Execute the process. After the subtraction, any two probe modules 31 are compared for base sequence determination. The comparison may be performed in parallel at the same timing after measurement in all the probe modules 31, or may be performed serially as shown in FIG. 15 so that data indicating the comparison result is sequentially sent to the computer 1. May be.

図16に示すように、実施例(B)の場合、互いに減算の対象となる1つの処理単位(図1616の例では4つのプローブモジュールと1つのネガティブコントロールモジュール)毎に、測定及びn.c.減算が行われなければならないが、他の処理単位とは同時である必要は無い。また、各処理単位の中のプローブモジュール同士の任意の組合せについて図15R>5の場合と同じ比較工程が実行される。1つの処理単位について見れば、図15の例と同じ測定動作となる。   As shown in FIG. 16, in the case of the embodiment (B), the measurement and n.e. for each processing unit (four probe modules and one negative control module in the example of FIG. 1616) to be subtracted from each other. c. Subtraction must be performed, but need not be simultaneous with other processing units. Further, the same comparison process as in the case of FIG. 15R> 5 is executed for an arbitrary combination of probe modules in each processing unit. If one processing unit is viewed, the same measurement operation as in the example of FIG. 15 is performed.

図17に示すように、実施例(C)の場合、1組のネガティブコントロールモジュール32とプローブモジュール31は同時に測定及びn.c.減算が行われる。図17では、各モジュールの対について別個のタイミングで測定及びn.c.減算が行われる場合を示したが、これに限定されない。特に、プローブモジュール31同士で平均や比較などの工程を実行する場合、その平均や比較などの処理の対象となるプローブモジュール31同士は同じタイミングで測定がなされる。   As shown in FIG. 17, in the case of Example (C), one set of negative control module 32 and probe module 31 are simultaneously measured and n. c. Subtraction is performed. In FIG. 17, each module pair is measured at a separate timing and n. c. Although the case where subtraction is performed is shown, it is not limited to this. In particular, when the processes such as averaging and comparison are performed between the probe modules 31, the probe modules 31 to be processed such as averaging and comparison are measured at the same timing.

ハードウェアの構成として測定と減算を行うことの可能なユニットを多数設けることにより、図15〜図17の測定及び対照極の測定をさらに同時多並列に行うことが可能となる。この場合、測定ブロック間の条件の同一性をさらに高めることができる。   By providing a large number of units capable of performing measurement and subtraction as a hardware configuration, the measurement of FIGS. 15 to 17 and the measurement of the reference electrode can be performed simultaneously in parallel. In this case, the identity of the conditions between the measurement blocks can be further increased.

サイクリックボルタンメトリにより1.0Vの電圧範囲を100mV/sで掃引する場合、10秒かかることとなる。100個のプローブ電極を使用する場合、本システムを用いずに直列に測定を行ったとすると、全測定時間は1000秒となる。実験データから、この間に10nA程度の差異がヘキストの吸着量の違いによって発生する可能性が有ることが分かる。本システムでは測定の同時性を高めることにより、このような誤差を排除した測定が可能である。   When sweeping a voltage range of 1.0 V at 100 mV / s by cyclic voltammetry, it takes 10 seconds. When 100 probe electrodes are used, assuming that measurements are performed in series without using this system, the total measurement time is 1000 seconds. From the experimental data, it can be seen that a difference of about 10 nA may occur during this period due to the difference in Hoechst adsorption. In this system, by increasing the simultaneity of measurement, it is possible to measure without such errors.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の一実施形態に係る塩基配列解析装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the base sequence analyzer which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係る塩基配列検出チップ表面に設けられた電極構造の一例を示す図。The figure which shows an example of the electrode structure provided in the base sequence detection chip | tip surface concerning the embodiment. 同実施形態に係る塩基配列解析チップの回路構成の一例のブロック図。The block diagram of an example of the circuit structure of the base sequence analysis chip concerning the embodiment. 同実施形態に係る塩基配列解析チップを用いた電気化学信号検出及び検出データの解析処理のフローチャートの一例を示す図。The figure which shows an example of the flowchart of the analysis process of the electrochemical signal detection and detection data using the base sequence analysis chip concerning the embodiment. 同実施形態に係るプローブモジュールの詳細な構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of a detailed structure of the probe module which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る演算記憶装置による測定動作(s2)の詳細なフローを示す図。The figure which shows the detailed flow of measurement operation | movement (s2) by the arithmetic storage device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る演算記憶装置の詳細な構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of a detailed structure of the arithmetic storage device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るピーク値の算出のフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart of calculation of the peak value which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る平均操作の詳細なフローチャートを示す図。The figure which shows the detailed flowchart of the average operation which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るモジュール間減算処理のフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart of the subtraction process between modules which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る読み出し処理のフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart of the read-out process which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るプローブモジュールの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the probe module which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る電極構造の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the electrode structure which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るモジュールの概念図。The conceptual diagram of the module which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るモジュールのタイミングチャートを示す図。The figure which shows the timing chart of the module which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るモジュールのタイミングチャートを示す図。The figure which shows the timing chart of the module which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るモジュールのタイミングチャートを示す図。The figure which shows the timing chart of the module which concerns on the same embodiment. セル内の酸化電流と挿入剤浸漬時間の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the oxidation current in a cell, and insertion agent immersion time.

符号の説明Explanation of symbols

1…コンピュータ、2…塩基配列解析チップ、11…基板、12…電極、13…セル、21…検出極系、22…対照極系、201…検出極、202,205…参照極、203,206…対極、204…対照極、31〜31…プローブモジュール、32…ネガティブコントロールモジュール、33…グローバル命令バス、34…グローバルアドレスバス、35…グローバルデータバス、41…インタフェース回路、42…デコーダ、43…グローバル制御回路、51…ローカル制御デコーダ、52…算術論理演算回路、53…汎用レジスタ、54…結果格納専用レジスタ、410…デジタル関数発生器、420…D/A変換器、430…ポテンシオ・スタット、440…A/D変換器、450…演算記憶装置、701…デコード/制御回路、702…ポテンシオ・スタット、703…I/V変換回路、704…A/D変換器、705…ピーク抽出回路、706,709…セレクタ、707,708…レジスタ、710…差分器。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Computer, 2 ... Base sequence analysis chip | tip, 11 ... Board | substrate, 12 ... Electrode, 13 ... Cell, 21 ... Detection electrode system, 22 ... Control electrode system, 201 ... Detection electrode, 202, 205 ... Reference electrode, 203,206 ... counter, 204 ... control electrode, 31 1 to 31 n ... probe module, 32 ... negative control module, 33 ... global instruction bus, 34 ... global address bus, 35 ... global data bus, 41 ... interface circuit, 42 ... decoder, DESCRIPTION OF SYMBOLS 43 ... Global control circuit, 51 ... Local control decoder, 52 ... Arithmetic logic operation circuit, 53 ... General-purpose register, 54 ... Result storage-only register, 410 ... Digital function generator, 420 ... D / A converter, 430 ... Potency- Stat, 440, A / D converter, 450, arithmetic storage device, 701, decode / control circuit Path, 702... Potentiostat, 703... I / V conversion circuit, 704... A / D converter, 705... Peak extraction circuit, 706, 709 ... selector, 707, 708.

Claims (3)

塩基配列解析チップと、コンピュータと、を具備する塩基配列解析装置であって、
前記塩基配列解析チップは、
基板と、
前記基板上に形成され、検出の対象とする標的塩基配列とは相補的な塩基配列を有するプローブが固定化される複数の検出極と、
前記基板上に形成され、前記標的塩基配列と相補的な塩基配列を有するプローブが固定化されていない対照極と、
前記基板に形成され、前記複数の検出極の電気化学信号を測定する第1測定部と、
前記基板に形成され、前記対照極の電気化学信号を測定する第2測定部と、
前記基板に形成され、前記第1測定部の第1測定値から前記第2測定部の第2測定値を減算する減算部と、
前記基板外部からの信号に基づき、前記第1測定部及び前記第2測定部の測定を同時に制御し、かつ前記減算部の減算を制御する制御部と、
を具備し、
前記複数の検出極は、少なくとも2つの検出極からなる検出極群の集合からなり、
前記対照極は、少なくとも2つの対照極からなる対照極群の集合からなり、
前記第1測定部は複数の前記検出極群の各々に対して1つずつ複数設けられ、
前記第2測定部は複数の前記対照極群の各々に対して1つずつ複数設けられ、
前記制御部は、複数の前記第1測定部の測定を同時に制御し、かつ、複数の前記第2測定部の測定を同時に制御し、
前記コンピュータは、前記塩基配列解析チップと通信可能に接続され、前記制御部の動作を制御する制御指令を前記塩基配列解析チップに送信するとともに、前記減算部における減算結果を前記塩基配列解析チップから受信することを特徴とする塩基配列解析装置。
A base sequence analysis device comprising a base sequence analysis chip and a computer,
The base sequence analysis chip is
A substrate,
A plurality of detection electrodes formed on the substrate and to which probes having a base sequence complementary to a target base sequence to be detected are immobilized;
A control electrode formed on the substrate and not immobilized with a probe having a base sequence complementary to the target base sequence;
A first measurement unit formed on the substrate and measuring electrochemical signals of the plurality of detection electrodes;
A second measuring unit formed on the substrate and measuring an electrochemical signal of the reference electrode;
A subtracting unit formed on the substrate and subtracting a second measurement value of the second measurement unit from a first measurement value of the first measurement unit;
Based on a signal from the outside of the substrate, a control unit that simultaneously controls measurement of the first measurement unit and the second measurement unit, and controls subtraction of the subtraction unit;
Comprising
The plurality of detection poles includes a set of detection pole groups including at least two detection poles,
The reference electrode comprises a set of reference electrode groups comprising at least two reference electrodes;
A plurality of the first measurement units are provided, one for each of the plurality of detection electrode groups,
A plurality of the second measurement units are provided, one for each of the plurality of reference electrode groups,
The control unit simultaneously controls the measurement of the plurality of first measurement units, and simultaneously controls the measurement of the plurality of second measurement units;
The computer is communicably connected to the base sequence analysis chip, transmits a control command for controlling the operation of the control unit to the base sequence analysis chip, and sends a subtraction result in the subtraction unit from the base sequence analysis chip. A base sequence analyzing apparatus characterized by receiving.
前記減算部は、複数の前記第1測定部の各々に1つずつ複数設けられてなり、
前記制御部は、複数の前記減算部の減算を同時に制御することを特徴とする請求項1に記載の塩基配列解析装置。
A plurality of the subtracting units are provided, one for each of the plurality of first measuring units,
The base sequence analysis apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls subtraction of a plurality of the subtraction units simultaneously.
塩基配列解析チップと、コンピュータと、を具備する塩基配列解析装置であって、
前記塩基配列解析チップは、
基板と、
前記基板上に形成され、検出の対象とする標的塩基配列とは相補的な塩基配列を有するプローブが固定化される複数の検出極と、
前記基板上に形成され、前記標的塩基配列と相補的な塩基配列を有するプローブが固定化されていない対照極と、
前記基板に形成され、前記複数の検出極の電気化学信号を測定する第1測定部と、
前記基板に形成され、前記対照極の電気化学信号を測定する第2測定部と、
前記基板に形成され、前記第1測定部の第1測定値から前記第2測定部の第2測定値を減算する減算部と、
前記基板外部からの信号に基づき、前記第1測定部及び前記第2測定部の測定を同時に制御し、かつ、前記減算部の減算を制御する制御部と、
を具備し、
前記対照極は複数設けられ、前記第1測定部は前記複数の検出極の各々に対して1つずつ複数設けられ、前記第2測定部は複数の前記対照極の各々に対して1つずつ複数設けられてなり、前記制御部は、複数の前記第1測定部及び複数の前記第2測定部の各々の測定を同時に制御し、
前記コンピュータは、前記塩基配列解析チップと通信可能に接続され、前記制御部の動作を制御する制御指令を前記塩基配列解析チップに送信するとともに、前記減算部における減算結果を前記塩基配列解析チップから受信することを特徴とする塩基配列解析装置。
A base sequence analysis device comprising a base sequence analysis chip and a computer,
The base sequence analysis chip is
A substrate,
A plurality of detection electrodes formed on the substrate and to which probes having a base sequence complementary to a target base sequence to be detected are immobilized;
A control electrode formed on the substrate and not immobilized with a probe having a base sequence complementary to the target base sequence;
A first measurement unit formed on the substrate and measuring electrochemical signals of the plurality of detection electrodes;
A second measuring unit formed on the substrate and measuring an electrochemical signal of the reference electrode;
A subtracting unit formed on the substrate and subtracting a second measurement value of the second measurement unit from a first measurement value of the first measurement unit;
Based on a signal from the outside of the substrate, a control unit that simultaneously controls the measurement of the first measurement unit and the second measurement unit, and controls the subtraction of the subtraction unit;
Comprising
A plurality of reference electrodes are provided, a plurality of first measurement units are provided for each of the plurality of detection electrodes, and a second measurement unit is provided for each of the plurality of control electrodes. A plurality of the control unit, the control unit controls the measurement of each of the plurality of first measurement unit and the plurality of second measurement unit simultaneously,
The computer is communicably connected to the base sequence analysis chip, transmits a control command for controlling the operation of the control unit to the base sequence analysis chip, and sends a subtraction result in the subtraction unit from the base sequence analysis chip. A base sequence analyzing apparatus characterized by receiving.
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