JP2006029798A

JP2006029798A - 試薬を内蔵した高反応効率生体物質検査チップ

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Publication number: JP2006029798A
Application number: JP2004204537A
Authority: JP
Inventors: Toru Inaba; 亨稲葉; Yasuhiko Sasaki; 康彦佐々木; Morinori Togashi; 盛典富樫; Hiroshi Kishida; 浩岸田; Satoshi Shimizu; 学志清水
Original assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2006-02-02
Also published as: EP1616622A3; US20060008821A1; EP1616622A2

Abstract

【課題】表面にプローブを固定したビーズを配列したビーズチップシステムにおいて、ユーザ自信が洗浄液の補充をしなければならず使い勝手が悪いという問題があった。また、ビーズチップアレイ装置は検査装置に用いるため、さらに反応効率を上昇させ、反応時間を短くしたいという課題があった。
【解決手段】反応流路を形成したビーズチップに洗浄液流路を一体化させた。また、プローブアレイの反応を促進させるために、ビーズが格納されている反応流路に対して、矩形流路ではなく、反応量が増大することを可能とする流路形状とした。上記のビーズチップは、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ,（Ｃ_２Ｈ_６ＳｉＯ）_ｎ）にて形成することにより、安価にそして反応流路ならびに洗浄液流路の形状を自由に作成することを可能とする。
【選択図】図７

Description

本発明はペプチド、タンパク質、ＤＮＡ、ＲＮＡ等の生体関連物質の検出、診断、及びＤＮＡをはじめとする生体関連物質の分析に用いるプローブを用いた反応・検出装置に関するものである。

ヒトゲノムの塩基配列の解読が終了したことにより、生体をＤＮＡレベルで理解し、生命現象の理解や病気の検査に活用しようとする動きが活発化してきている。この目的のためには、遺伝子型や細胞内での遺伝子の発現状況の違いを同時に多数判別し、各疾病間あるいは個人間で比較することが重要である。この遺伝子の発現状況を調べる有力な方法として、スライドガラス等の固体表面上に数多くのＤＮＡプローブを数種類に区分けしたＤＮＡプローブチップ、又は、ＤＮＡチップ、さらには、プロテインチップが用いられてきている。

このようなチップを作る技術には、光化学反応と半導体工業で広く使用されるリソグラフィー技術を用いて、スライドガラス上に区画された多数のセルに、設計された配列のオリゴマーを１塩基ずつ合成していく方法（非特許文献１）、又は複数種ＤＮＡプローブを各区画に１つ１つ植え込んでいく方法（非特許文献２）等がある。

一方、微粒子（ビーズ）にＤＮＡプローブを固定したものを用意し、これらの中から数種のビーズを集めることで、生体物質検査チップを作成する方法が提案されている（特許文献１）。ビーズを用いる利点は、溶液中の化学反応を利用したプローブ固定方法が利用できるため、ビーズ毎にプローブ密度にばらつきのないプローブチップを作成することができ、それらを集めることで検査チップを構成することができることである。

特開平１１−２４３９９７号公報Ｓｉｅｎｃｅ２５１，７６７−７７３（１９９１）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６９，５４３−５５１（１９９７）

表面上にプローブを固定したビーズより構成したＤＮＡ等の生体物質検査チップシステムには、いくつかの設計課題がある。ＤＮＡ検査チップアレイシステムを用いたＤＮＡ検査工程の一例をあげると、図２に示す、次の４つの工程、「前処理工程」、「反応工程」、「洗浄工程」、「検出工程」から成り立っている。それぞれの工程の一例を示すと、前処理工程では、ＤＮＡ抽出し、蛍光標識をつける。反応工程では、検体を注入し、シリンジポンプにより、ＤＮＡサンプル液を往復運動させて、反応を促進させる。洗浄工程では、洗浄液を反応部へと流入させてビーズならびに反応流路を洗浄させる。検出工程では、ビーズに捕捉された蛍光標識を検出する。

このように、ＤＮＡサンプル液を検査するにあたり、様々な試薬並びに工程が必要となる。さらに洗浄工程はサンプルにより数回の洗浄を行う必要があり、回数は、調べたいＤＮＡサンプル液に依存する。そのため、ＤＮＡサンプル液ごとに洗浄液もしくは装置を変えなければならず、製造コストが増加してしまうという問題があった。また、洗浄液が検査装置内にあるため、ユーザが洗浄液の補充をしなければならず使い勝手が悪いという問題があった。さらに、生体物質検査チップシステム全体を考えたときに、洗浄液を装置に内蔵すると、装置が大きくなってしまうという課題もあった。そこで、本発明の目的は、洗浄液を生体物質検査チップと一体化させることにより、装置の製造コストを削減ならびに、ユーザの使い勝手向上することにある。

また、もう一つの設計課題として反応時間の短縮がある。ビーズを用いた生体物質検査チップは流れの拡散により、今までの平板型チップより反応時間が短いという特徴がある。これは、図３に示すように、チップ内のビーズを保持する矩形反応流路の一辺もしくは円管反応流路の直径をビーズ直径より大きくすることにより、ビーズを千鳥状に配置し、流れを乱すことによって、反応量を促進させていた。しかしながら、ビーズチップアレイ装置は検査装置に用いるため、さらに反応効率を増加させ、計測時間を短くしたいという要望があった。本発明のもう一つの目的は、反応効率を向上させる流路形状により計測時間を短くすることである。

上記課題を解決するため、本発明では生体物質検査チップシステムにおいて次に示す手段を採用した。

第１に、ユーザの使い勝手を向上させるため、また、検査装置のコストを下げるためには、反応流路を形成した検査チップに前処理流路及び／又は洗浄液流路を一体化させることである。又、検査チップを無駄に大きくさせないために、使用済みの前処理工程流路、洗浄液保存流路の２つ、又は一方を各試薬の廃液流路として利用する。また、複数回の洗浄を効率よく行うために、各洗浄液流路の搬送ポートを一定間隔に設置する。

第２に、プローブビーズの反応を促進させるために、ビーズが格納されている反応流路に対して、矩形流路ではなく、ビーズの近傍に突起をつけた流路構造、ビーズ後方に剥離止めガイドをつける流路構造とすることにより、反応量を増大させることができる流路形状とする。

上記２点を構成する生体物質検査チップを作製するためには、前処理流路形状、反応流路形状、そして、洗浄液流路形状の設計度の自由度を向上させる必要がある。そこで、これら流路形状を一つの生体物質検査チップ上に構築するために、上記記載の流路形状のいずれかをＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ,（Ｃ_２Ｈ_６ＳｉＯ）_ｎ）にて形成することである。

本発明の生体物質検査チップは、前処理工程流路、洗浄液流路を一体化させているために、ユーザにとって非常に使いやすく、検査装置本体の小型化を可能とする。また、反応量を増大させることができる流路形状をしているために、短時間で計測可能とすることができる。

以下、本発明を実施例を用いて説明する。本発明はＤＮＡ,ＲＮＡ,タンパク質,ペプチド他の生体関連物質のプローブアレイに共通であるがここではＤＮＡを例に説明する。

はじめに本発明によるビーズを用いた生体物質検査チップシステムの装置全体の一例についての説明を行う。

図１にビーズを用いた生体物質検査チップシステムの全体図を示す。生体物質検査チップシステムは図１に示すように、検査チップ30を挿入するためのチップ取り入れ窓101、反応を行う反応ステージ104、ＤＮＡサンプル液や、洗浄液をビーズアレイへ搬送するためのポンプ113及びバルブ105、レーザ光源110、集光レンズ、ハイブリダイゼイションによる蛍光強度を計測する光学ステージ102、レーザの向きを変えるミラー114、その他多くの部品により構成されている。

計測手順の一例としては以下の通りである。チップ取り入れ窓101から検査チップ30を入れ、移動ステージ103にて、反応ステージ104まで移動させる。シリンジポンプ113による加圧、及びバルブ105で切り替えることにより、反応流路内で往復送液するＤＮＡサンプル液とＤＮＡプローブを固定したビーズとをハイブリダイゼイションさせる。ハイブリダイゼイション終了後、未反応のＤＮＡを除去するために複数種類の洗浄液を送液する。このときの送液にも上記のシリンジポンプ113ならびにバルブ105を用いる。洗浄終了後、移動ステージ103にて、光学ステージ102まで移動させる。その後、レーザ110を照射させて、ハイブリダイズした蛍光強度を計測する。モータドライバ107、制御基板108は移動ステージ103、バルブ105を操作するために利用される。電源106は各種部品に電気を供給する。情報アクセスパネル109は、計測条件の入力ならびに、計測結果の出力に使う。レーザが照射された所に存在するビーズに捕捉された蛍光標識が結合された試料ＤＮＡから発する蛍光はフィルターにより波長選択され光検出器により検出される。励起用レーザ、及び蛍光検出器を用いて、レーザを流路に沿って照射し、得られる画像を情報アクセスパネル109に表示される。

以下、ビーズを用いた生体物質検査チップアレイシステムの要素部品の一部に対して詳細に説明を行う。

本明細書において、ビーズの形状は球形のビーズを用いた例で説明するが、矩形あるいは他の形状のものでもよい。ビーズのサイズは1〜300ミクロン程度のものが使用可能であるが、本明細書では100ミクロンのビーズを用いた例を中心に説明する。なお、ビーズの材質にはガラスあるいはプラスチックのものが普通であるが金等の金属も利用可能である。ここではガラスを用いたものについて説明を行う。

ビーズを保持する検査チップとしては、ビーズを１次元的に保持する場合と２次元的に保持する場合とがあるが、説明の都合上、主として、１次元に保持したもので説明を行う。

ビーズを保持する検査チップとして、キャピラリーのような円管状のもので流路を形成しても良いし、ガラス基板上にシリコン樹脂の一種であるＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ,（Ｃ_２Ｈ_６ＳｉＯ）_ｎ）のようなもので流路を形成しても良い。ＰＤＭＳにて流路の材料として用いる利点として以下の3点がある。１つめは型を作ってしまえば、ＰＤＭＳによる流路形成は非常に簡単で、かつ安価に作成ができる。２つめはキャピラリーとは違い、型さえできれば様々な流路形状ができ、形状に対する制約がほとんどない。３つめは自家蛍光が非常に小さく蛍光強度を計測する上での光学的な特性が優れている。等があげられる。ＰＤＭＳの使用により、ハイブリダイゼイションが促進されるような流路形状を簡単に、安価に、そして、製造コストをあげることなく、ビーズを保持する流路を作ることができる。ここでは、ＰＤＭＳを用いた流路にて説明を行う。

洗浄液を検査チップ30に内蔵させることにより、検査装置に洗浄液を保持させるスペース（後述の図５の4,5,6,7）が必要なくなるため、検査装置の小型化を行うことができる。また、洗浄液がチップに内蔵されることにより、ユーザは、洗浄液を装置に補給する必要がなくなり、使いやすさを向上することができる。

レーザ光源からのレーザをレンズで集光してプローブに照射される。レーザが照射された部位に存在するビーズに捕捉された蛍光色素が結合された試料ＤＮＡから発する蛍光はフィルターにより、波長選択され、ＣＣＤカメラやフォト・マルチプレクサなどの光検出器により、検出される。流路の中に並べられたビーズの位置、つまりプローブの種類に対応し、相補鎖結合した試料ＤＮＡ断片の存在を示す蛍光強度である。ビーズ自身の計測には、受光素子であるＡＰＤ（アバランシェ・フォト・ダイオード）を用いる。ＡＰＤを使用する場合、ビーズ自身に何らかの蛍光を持たせればよい。もしくは、波長選択をしない代わりにＣＣＤカメラを搭載することでビーズの位置検出を可能にしてもよい。ＡＰＤよりも高感度な受講素子であるＰＭＴ（フォト・マルチプレクサ）を用いても良い。波長分離は、ダイクロイック・ミラーを用いることにより可能である。

［実施例１］
実施例１として、図４に示すような４回の洗浄を仮定した検査チップ３０を作製した。図５に、４種類の洗浄液を内蔵させたチップ30を示す。このチップは、ビーズが内装された反応流路2、４種類の洗浄液を格納するための流路4,5,6,7ならびに使用済みのＤＮＡサンプル液を格納するための廃液流路3、ＤＮＡサンプル液を搬送するためのポート8a,8b、洗浄液を搬送するためのポート10,11,12,13、廃液を搬送するためのポート9、より構成されているＤＮＡ検査用チップ30である。ただし、検査対象により、洗浄液の種類は異なるため、検査対象により洗浄液を格納する流路の数はいくつにしても良い。また、前処理工程の流路を加えても良い。

図６（ａ）には、図５の流路を見やすいように拡大したＤＮＡ検査用チップ30ならびに、検査液ならびに洗浄液を各流路に搬送するために必要なチップカバー31が示されている。５つのポート、即ち反応流路への搬送ポート8a,8b、第１洗浄液用10、第２洗浄液用11、第３洗浄液用12、第４洗浄液用13、サンプル廃液の搬送ポート9は、等間隔に設置されている。サンプル廃液流路3には、反応終了後のサンプル廃液が収納されるだけでなく、洗浄後の第１洗浄液が収納される。また、第１洗浄液流路4に洗浄後の第２洗浄液が収納される。同様に、第２洗浄液流路5に洗浄後の第３洗浄液が収納され、第３洗浄液流路6に洗浄後の第４洗浄液が収納される。本チップにより、サンプル廃液ならびに４つの洗浄液は、チップ外部に廃棄されることなく、チップ内に収納させることができる。これにより、サンプル廃液の廃棄を安全にかつ簡単にできることになる。

図６（ｂ）のチップカバー31には、４つの穴21a,21b,22a,22bが空いている。下部の２つの穴21a,21bは、サンプル液ならびに洗浄液を送液を制御するための加圧穴であり、上部の２つの穴22a,22bは、大気圧に解放するための空気穴を表している。

本チップを使用するときの詳細な手順を示す図を図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２に示す。

図７（ａ）は、ハイブリダイゼイション前のチップ30を表しており、また図７（ｂ）は、反応時のチップ30とチップカバー31の相対位置を表す上面図を表しており、チップ30は鎖線で表している。

反応流路2への搬送ポート8a,8bの位置と、チップカバーの加圧穴21a,21bの位置が一致するように、チップ30またはチップカバー31を移動させる。図１に示したシリンジポンプ113によりバルブ105を切り替え、交互に加圧することにより、ビーズ1が配置されている反応流路内2にサンプル液を搬送させる。

図８（ａ）は、第１洗浄前のチップ30を表しており、また図８（ｂ）は、第１洗浄前のチップ30とチップカバー31の相対位置を表す上面図を表しており、チップ30は鎖線で表している。

第１洗浄液の搬送ポート10の位置と、チップカバー31の加圧穴21aの位置が一致するように、チップ30又はチップカバー31を移動させる。このとき、ポート位置が等間隔になっていることから、廃液流路3の搬送ポート9の位置と、チップカバー31の空気穴22bが一致する。この結果、シリンジポンプ113で加圧することにより、反応流路内2に残ったサンプル液を廃液流路3に搬送すると同時に、第１洗浄液を反応流路内2に搬送させ、洗浄を行い、廃液流路3に搬送する。

図９（ａ）は、第２洗浄前のチップ30を表しており、また図９（ｂ）は、第２洗浄前のチップ30とチップカバー31の相対位置を表す上面図を表しており、チップ30は鎖線で表している。

次に、第２洗浄液流路5の搬送ポート11の位置と、チップカバー31の加圧穴21bの位置が一致するように、チップ30又はチップカバー31を移動させる。このとき、ポート位置が等間隔になっていることから、第１洗浄液の搬送ポート10の位置と、チップカバー31の空気穴22aが一致する。この結果、シリンジポンプ113で加圧することにより、第２洗浄液を反応流路内2に搬送させ、洗浄を行い、空となっている第１洗浄液流路4に搬送する。

図１０（ａ）は、第３洗浄前のチップ30を表しており、また図１０（ｂ）は、第３洗浄前のチップ30とチップカバー31の相対位置を表す上面図を表しており、チップ30は鎖線で表している。

次に、第３洗浄液の搬送ポート12の位置と、チップカバー31の加圧穴21aの位置が一致するように、チップ30又はチップカバー31を移動させる。このとき、ポート位置が等間隔になっていることから、第２洗浄液の搬送ポート11の位置と、チップカバー31の空気穴22bが一致する。この結果、シリンジポンプ113で加圧することにより、第３洗浄液を反応流路内2に搬送させ、洗浄を行い、空となっている第２洗浄液流路5に搬送する。

図１１（ａ）は、第４洗浄前のチップ30を表しており、また図１１（ｂ）は、第４洗浄前のチップ30とチップカバー31の相対位置を表す上面図を表しており、チップ30は鎖線で表している。

次に、第４洗浄液の搬送ポート13の位置と、チップカバー31の加圧穴21bの位置が一致するように、チップ30またはチップカバー31を移動させる。このとき、ポート位置が等間隔になっていることから、第３洗浄液の搬送ポート12の位置と、チップカバーの空気穴22aが一致する。この結果、シリンジポンプ113で加圧することにより、第４洗浄液を反応流路内2に搬送させ、洗浄を行い、空となっている第３洗浄液流路6に搬送する。

図１２には、第４洗浄後のチップ30を表している。
本検査チップ30の構成により、サンプル廃液ならびに４つの洗浄液は、チップ外部に廃液されることなく、チップ内に収納させることができる。これにより、サンプル廃液の廃棄を安全にかつ簡単にできることなる。

［実施例２］
図１３は、実施例２の検査チップを示す。本実施例では、第１の実施例と同様に、４回の洗浄液を仮定した検査チップ３０を考える。さらに、本チップではチップ内のＤＮＡサンプル液、洗浄液の液量を液面センサにて送液制御を行う。図１３（ａ）には、拡大したＤＮＡ検査用チップ30ならびに、検査液ならびに洗浄液を各流路に搬送するために必要なチップカバー31が示されている。このチップは、ビーズが内装された反応流路2、４種類の洗浄液を格納するための流路4,5,6,7、ＤＮＡサンプルを保持させるための流路14、使用済みのＤＮＡサンプル液を格納するための廃液流路3である。５つのポート、即ち反応流路への搬送ポート8a,8b、第１洗浄液用10、第２洗浄液用11、第３洗浄液用12、第４洗浄液用13、サンプル廃液の搬送ポート9は、等間隔に設置されている。サンプル廃液流路3には、反応終了後のサンプル廃液が収納されるだけでなく、洗浄後の第１洗浄液が収納される。また、第１洗浄液流路4に洗浄後の第２洗浄液が収納される。同様に、第２洗浄液流路5に洗浄後の第３洗浄液が収納され、第３洗浄液流路6に洗浄後の第４洗浄液が収納される。本チップにより、サンプル廃液ならびに４つの洗浄液は、チップ外部に廃液されることなく、チップ内に収納させることができる。これにより、サンプル廃液の廃棄を安全にかつ簡単にできることなる。

図１３（ｂ）のチップカバー31には、４つの穴21a,21b,22a,22b,23a,23bが空いている。２つの穴21a,21bは、サンプル液ならびに洗浄液を送液を制御するための加圧穴であり、２つの穴22a,22bは、大気圧に解放するための空気穴を表している。２つの穴23a,23bは、ＤＮＡサンプル液、洗浄液の液量を液面センサによりセンシングするための穴である。

図１４（ａ）は、洗浄液を格納したチップに対してＤＮＡサンプル液を搬送した状態の図である。また、図１４（ｂ）は、ハイブリダイゼイションの反応工程におけるチップとカバーの相対位置を表している。チップ30は鎖線で表している。

反応流路2への搬送ポート8a,8bの位置と、チップカバーの加圧穴21a,21bの位置が一致するように、チップ30又はチップカバー31を移動させる。シリンジポンプ113によりバルブ105を切り替え、交互に加圧することにより、ビーズ1が配置されている反応流路内2にサンプル液を搬送させる。このとき、センシング穴23a,23bを通して、ＤＮＡサンプル液の液面をＤＮＡサンプル保存流路14a,14bの液量を計測することにより、シリンジポンプを正確に制御することができる。

図１５は、第１洗浄前のチップ30とチップカバー31の相対位置を表す上面図を表しており、チップ30は鎖線で表している。

第１洗浄液の搬送ポート10の位置と、チップカバー31の加圧穴21aの位置が一致するように、チップ30またはチップカバー31を移動させる。このとき、ポート位置が等間隔になっていることから、廃液流路3の搬送ポート9の位置と、チップカバー31の空気穴22bが一致する。また同時に、センシング穴23bが、廃液流路3の出口と一致する。この結果、シリンジポンプ113で加圧することにより、反応流路内2に残ったサンプル液を廃液流路3に搬送すると同時に、第１洗浄液を反応流路内2に搬送させ、洗浄を行い、廃液流路3に搬送する。シリンジポンプ113は、センシング穴23bより液面の界面をセンシングすることにより制御される。

同様に、洗浄工程2、洗浄工程3、洗浄工程4に関しても上記と同様の操作を行うことができる。

本チップを用いることにより、検査装置側にＤＮＡサンプル液、洗浄液が搬送されることがない。これにより、多数回の検査に対してＤＮＡサンプルが混ざることがなく、効率的な検査を行うことができる。

［流路形状］
チップ30をＰＤＭＳにて作成するとすると、流路形状は様々な形にすることができる。反応流路を矩形流路から次のような流路へと変更することにより、反応効率の向上させることができ、反応時間を短縮することができる。

反応量を増加させる基本的な考え方は以下の通りである。ビーズ表面での反応は検体の拡散量に比例すると考えられる。ビーズ表面での検体の反応量は、次の関係がある。
（ビーズ表面での反応量）∝Σ（（局所的な拡散量）×（微小面積））（１）
式（１）より、ビーズ表面での反応量を増加させるためには、局所的な拡散量を増加させるか、微小面積を増加させることが考えられる。拡散量を増加させるためには、流れをみだすことが有効である。また、微小面積をあげるには、反応に寄与する有効的な面積を上昇させることが有効である。そこで、ビーズ表面での反応量を増加させる流路形状の実施例をいくつか示していく。

図１７の反応量を増加させる流路形状に対する第１の実施例は、ビーズ1後方に剥離止めガイドをつけた場合の代表的な流路形状の上面図である。図１６は、従来の矩形流路形状に対してプローブビーズ1を千鳥配置させたときの上面図を示している。従来の流路形状2では、ビーズ1後方に流れの大きな剥離が生じることにより、反応に寄与する有効的表面積が減少していると考えられる。これに対して、図１７の実施例では、ビーズ1後方に剥離止めガイドをつけているために、流れはビーズ1後方でも剥離せずにビーズ1に沿って流れることができる。これにより反応量が増加すると考えられる。これは式（１）の第２項の増加を期待したものである。

図１８の反応量を増加させる流路形状に対する第２の実施例は、ビーズ1付近の流路の内壁面に突起をつけた場合の代表的な流路形状の上面図である。ビーズ1周辺で流れの拡散が促進されることにより、反応量が増加されると考えられる。これは式（１）の第１項の増加を期待したものである。

図１９の反応量を増加させる流路形状に対する第３の実施例は、図１７の第１の実施例と図１８の第２の実施例を特徴を併せ持った流路形状2である。ビーズ1とビーズ1の間隔を埋める流路形状2とすることにより、流れは蛇行し、流れの拡散が促進される。また、ビーズ1に合った流路形状となるために、流れがビーズ1に沿って流れることにより、実質的な有効面積が増加し、反応量増加につながる。これは式（１）の第１項ならびに弟２項の増加を期待したものである。

図２０の反応量を増加させる流路形状2に対する第４の実施例は、図１９の実施例の考えたこととほぼ同じである。ビーズと同じ流路形状2にするとともに、ビーズ1とビーズ1の間に狭い流路を形成することにより、流速を増加させ、ビーズ1に衝突させることにより、拡散量を増加させる。ビーズ1に沿った流路形状2をしているために、ビーズ1後方でも流れは剥離せずに反応に寄与する実質的な有効面積は減少することがない。これは式（１）の第１項ならびに第２項の増加を期待したものである。

図２１に、従来の矩形流路2と、反応量を増加させる流路形状2に対する第１から第３の実施例に対して、ビーズ1表面でのハイブリダイゼイション反応を考慮した反応解析を実施したときのシミュレーション結果を示す。これによれば、第１から第３の実施例にすることにより、従来の矩形流路形状2と比較して、反応量が増加していることがわかる。第３の実施例と従来の矩形流路2を比較すると反応量は７０％増加していることがわかる。

以上、説明したように本発明によれば、ＤＮＡやタンパク質などの生体物質を対象としたビーズを用いた生体物質検査チップシステムにおいて、前処理流路や洗浄液流路をビーズチップ内に配置することにより、ユーザの使い勝手を向上できるとともに、検査装置を小型化することができる。又，反応流路の構造にビーズ1周辺に突起や、ビーズ後方に剥離止めガイドをつけた流路形状2とすることにより、従来の矩形流路形状2に比較して７０％以上の反応効率の向上ができ、反応時間の短縮、つまり検査時間を削減することができる。

典型的なビーズアレイシステムの検査装置の斜視図である。ＤＮＡ検査工程の一つの例。矩形流路にビーズを配置した斜視図である。ＤＮＡ検査工程の一つの例。本発明の洗浄液を内蔵したチップの上面図である。本発明の洗浄液を内蔵したチップとチップカバーの上面図である。反応工程でのチップとカバーの相対位置を表した上面図である。洗浄工程１でのチップとカバーの相対位置を表した上面である。洗浄工程２でのチップとカバーの相対位置を表した上面図である。洗浄工程３でのチップとカバーの相対位置を表した上面図である。洗浄工程４でのチップとカバーの相対位置を表した上面図である。検出工程前のチップの状態を示した上面図である。本発明の洗浄液を内蔵したチップの上面図である。反応工程でのチップとカバーの相対位置を表した上面図である。洗浄工程１でのチップとカバーの相対位置を表した上面図である。従来の矩形流路にビーズを配置した例である。本発明の実施例の流路構造の一つである。本発明の他の実施例の流路構造の一つである。本発明の他の実施例の流路構造の一つである。本発明の他の実施例の流路構造の一つである。実施例の流路形状に対する流体シミュレーション結果である。

符号の説明

１：ビーズ（微粒子）、
２：反応流路、
３：廃液流路、
４：第１洗浄液流路、
５：第２洗浄液流路、
６：第３洗浄液流路、
７：第４洗浄液流路、
８：反応流路の搬送ポート、
９：廃液流路の搬送ポート、
１０：第１洗浄液流路の搬送ポート、
１１：第２洗浄液流路の搬送ポート、
１２：第３洗浄液流路の搬送ポート、
１３：第４洗浄液流路の搬送ポート、
１４：廃液の搬送流路、
１５：第１洗浄液の搬送流路、
１６：第２洗浄液の搬送流路、
１７：第３洗浄液の搬送流路、
１８：第４洗浄液の搬送流路、
２１：チップカバーの加圧穴、
２２：チップカバーの空気穴、
２３：チップカバーの液面をセンシングするための穴、
３０：チップ、
３１：チップカバー。

Claims

生体物質と結合する異なる種類のプローブが固定された複数のビーズから構成される生体物質検査チップにおいて、該ビーズを格納した反応流路及び、前処理工程流路、洗浄液流路、廃液流路の３つの流路のいずれか１つ以上を内蔵したことを特徴とする生体物質検査チップ。
請求項１に記載の生体物質検査チップにおいて、使用後の前処理工程流路、洗浄液保存流路の２つのいずれかを廃液流路として利用したことを特徴とする生体物質検査チップ。
請求項１に記載の生体物質検査チップにおいて、前処理工程流路、洗浄液流路、廃液流路の３つの流路のいずれか１つ以上をＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ、（Ｃ_２Ｈ_６ＳｉＯ）_ｎ）、ガラス、アクリル系樹脂のいずれかにて形成したことを特徴とする生体物質検査チップ。
請求項１に記載の生体物質検査チップにおいて、反応流路、洗浄液流路、及び廃液流路の搬送ポートを一定間隔としたことを特徴とする生体物質検査チップ。
生体物質と結合する異なる種類のプローブが固定された複数のビーズから構成される生体物質検査チップに、該ビーズを格納した反応流路及び、前処理工程流路、洗浄液流路、廃液流路の３つの流路のいずれか１つ以上を内蔵した生体物質検査チップを用いる生体物質検査チップシステムにおいて、サンプル液体及び／又は洗浄液の搬送を液体と気体の界面にてセンシングすることにより搬送制御することを特徴とする生体物質検査チップシステム。
生体物質と結合する異なる種類のプローブが固定された複数のビーズから構成される生体物質検査チップの反応流路において、生体物質と結合する異なる種類のプローブが固定された複数のビーズから構成されるビーズを保持する流路において、ビーズ後方に剥離止めガイドをつけたことを特徴とする反応流路。
生体物質と結合する異なる種類のプローブが固定された複数のビーズから構成される生体物質検査チップの反応流路において、ビーズ付近の流路内壁面に突起をつけたことを特徴とする反応流路。