チップキットの操作方法
【課題】 プローブ担持粒子と検体との反応性、プローブ粒子からの未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能の少なくとも１つを向上させることができるチップキットの操作方法を提供すること。
【解決手段】 複数のウエル２１が形成され、そのウエル２１の底部に均一な孔径を有する細孔２２が一定間隔で形成されたフィルタ２３が設けたチップ２０を保持・収容するチップホルダ１１内を密閉した状態で、チップホルダ１１内を減圧して負圧にし（Ｓ３３）、洗浄液をチップホルダ１１内に導入して、フィルタ１８を洗浄液中に浸積する（Ｓ３４）。
【解決手段】 複数のウエル２１が形成され、そのウエル２１の底部に均一な孔径を有する細孔２２が一定間隔で形成されたフィルタ２３が設けたチップ２０を保持・収容するチップホルダ１１内を密閉した状態で、チップホルダ１１内を減圧して負圧にし（Ｓ３３）、洗浄液をチップホルダ１１内に導入して、フィルタ１８を洗浄液中に浸積する（Ｓ３４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップキット内でプローブ担持粒子と検体とを反応させたり、反応後のプローブ担持粒子から標的物質を分離するためのチップキットの操作方法に関する。さらに詳細には、チップキット内の溶液の攪拌性を向上させることができるチップキットの操作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒトの遺伝子を初めとして、多数の遺伝子構造が明らかにされている。このような遺伝子構造の解析には、ＤＮＡマイクロアレイなどのバイオチップが用いられている。そして、バイオチップを活用して、病気の診断や治療に役立てようとする試みがなされている。
【０００３】
このようなバイオチップでは、例えば、特表２０００−５１５０６６号公報に開示されているノズルチップを利用して溶液と検体とを反応させたものを、ターゲットプレート（８×１２＝９６ウエル）の各ウエルにスポットティングする。より具体的には、図１５に示すようなノズルチップ１００を利用して溶液と検体とを反応させたものを、図１６に示すようなターゲットプレート（８×１２＝９６ウエル）１１０の各ウエルにスポットティングすることにより製造されている。なお、図１５は、ノズルチップの概略構成を示す断面図である。図１６は、ターゲットプレートの斜視図である。
【０００４】
ここで、ノズルチップ(例えば、日本ミリポア株式会社製「ＺｉｐＴｉｐ」）１００には、図１５に示すように、先端に小孔１０１が形成されたノズル部１０２にシリカビーズ（直径１５μｍ程度）１０３が内蔵されたスポンジ（綿）１０４が備わっている。また、ノズルチップ１００の容量は、１０μＬ程度である。
【０００５】
そして、上記のノズルチップ１００をチップハンドラ（例えば、バイオテック株式会社製「Ｔarget Ｐlate Ｓpotter」）にて処理することにより、バイオチップが製造されている。以下にその手順を図１７〜図２１を参照しながら説明する。図１７は、ノズルチップの洗浄工程（反応前）を説明するための説明図である。図１８は、シリカビーズにプローブＤＮＡを付着させる付着工程を説明するための説明図である。図１９は、プローブＤＮＡに特定病原因ＤＮＡを捕獲させる捕獲工程を説明するための説明図である。図２０は、ノズルチップの洗浄工程（反応後）を説明するための説明図である。図２１は、シリカビーズからプローブＤＮＡを分離する分離工程を説明するための説明図である。
【０００６】
まず、図１７に示すように、ノズルチップ１００の小孔１０１から水Ｗを吸引・排出してノズルチップ１００内を洗浄する。これにより、スポンジ１０４内に存在するゴミなどの不純物が洗い流される。
【０００７】
次いで、特定病原因ＤＮＡを補足するための吸着試薬（プローブＤＮＡ）をノズルチップ１００の小孔１０１から吸引して、図１８に示すように、ノズルチップ１００内のシリカビーズ１０３にプローブＤＮＡ５を付着させる。なお、吸着試薬（プローブＤＮＡ）の吸引は複数回繰り返して行われる。シリカビーズ１０３に対するプローブＤＮＡ５の付着確率を向上させるためである。なお、この工程において、ゴミなどの不純物７がノズルチップ１００内のスポンジ１０４に混入する場合がある。
【０００８】
続いて、被検者の血清（組織試料）をノズルチップ１００の小孔１０１から吸引して、図１９に示すように、プローブＤＮＡ５に特定病原因ＤＮＡ６を捕獲させる（抗原・抗体反応）。この場合も、血清の吸引は複数回繰り返して行われる。プローブＤＮＡ５が特定病原因ＤＮＡ６を捕獲する確率を向上させるためである。
【０００９】
その後、図２０に示すように、ゴミなどの不純物７を除去するために、ノズルチップ１００の小孔１０１から水を吸引・排出してノズルチップ１００内を洗浄する。そして、プローブＤＮＡ５をシリカビーズ１０３から分離するための分離試薬をノズルチップ１００の小孔１０１から吸引する。この分離試薬の作用により、図２１に示すように、プローブＤＮＡ５とシリカビーズ１０３とが分離される。この場合にも、分離試薬の吸引は複数回繰り返して行われる。プローブＤＮＡ５とシリカビーズ１０３とを確実に分離するためである。
【００１０】
そして、ノズルチップ１００から、特定病原因ＤＮＡ（プローブＤＮＡに補足された状態のもの）６をターゲートプレート１１０のウエルにスポットティングする。その後、上記した処理を繰り返し行い、特定病原因ＤＮＡ（プローブＤＮＡに補足された状態のもの）６をターゲットプレート１１０の各ウエルに順次スポットティングしていく。
【００１１】
ところが、上記のような方法では、ノズルチップ１００内の溶液と検体との反応性が低く、しかも未反応な検体を除去するためにかなりの時間を要する。このため、近年では、粒子へプローブを担持して、このプローブ担持粒子を含む溶液中で、プローブ担持粒子と検体中の標的物質とを反応させる方法が行われている。この方法では、プローブ担持粒子が溶液中に三次元的に分散していることと、プローブ担持粒子と検体とが相互に移動することができるから、反応性が高いというメリットがある。このような方法を利用したものとして、例えば、検体である標的核酸と、粒子に担持された核酸プローブとを溶液中でハイブリダイズさせた後、遠心分離して未反応の検体を除去する方法がある（非特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】特表２０００−５１５０６６号公報
【非特許文献１】Nucleic Acid Research 第１４巻 ｐ．５０３７−５０４８（１９８６年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記したプローブ担持粒子を使用する方法では、チップキット内に溶液を導入する際に気泡が侵入してしまうため、溶液中に気泡が存在することによって、プローブ担持粒子と検体との反応性が低下してしまうという問題があった。また、未反応の検体を除去するために遠心分離を用いるため、分離に時間を要し、また分離性能も高くないという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、プローブ担持粒子と検体との反応性、プローブ粒子からの未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能の少なくとも１つを向上させることができるチップキットの操作方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するためになされた本発明に係るチップキットの操作方法は、均一な孔径を有する細孔が一定間隔で形成されたフィルタが底部に設けられるとともにプローブ担持粒子が収容されるウエルを備えるバイオチップを上下に空間が形成されるように保持・収容したチップキット内に溶液を導入する際に、前記チップキット内を減圧して負圧にした状態で、前記チップキット内に溶液を導入して前記フィルタを前記溶液中に浸漬させることを特徴とする。
【００１６】
このチップキットの操作方法では、均一な孔径を有する細孔が一定間隔で形成されたフィルタが底部に設けられるとともにプローブ担持粒子が収容されるウエルを備えるバイオチップを収容したチップキット内を減圧して負圧にした状態で、チップキット内に溶液を導入する。そして、その溶液中にフィルタを浸漬する。これにより、チップキット内へ溶液を導入する際に、溶液中への気泡の混入を防止することができる。このため、その後に行う溶液の攪拌性が向上する。
なお、プローブ担持粒子は予めバイオチップに収容しておいてもよいし、バイオチップを溶液中に浸積させた後に、プローブ担持粒子を含む溶液を滴下するようにしてもよい。
【００１７】
そして、前記チップキット内に存在する溶液中に前記フィルタを浸漬させた状態で、前記各ウエルに検体を投入すればよい。
こうすることにより、溶液中に気泡が混入していない状態でプローブ担持粒子と検体とを接触可能な状態とすることができるので、その後に行うプローブ担持粒子と検体とを効率よく反応させることができるので反応性が向上する。
【００１８】
ここで、溶液としては、例えば、各種の緩衝液、洗浄液、分離液、ラベル剤、増感剤、蛋白分解酵素、イオン化剤などが含まれたものを挙げることができる。また、検体とは、各種の培養液、組織、菌、ウィルス、細胞、リンパ球、脂質、糖鎖、核酸、尿、血液、血清、血球、ヒト／マウスサイトカイン、セリン／スレオニン、キナーゼ、分子量５０〜１００万のタンパク質である合成ペプチド、膜タンパク質、酵素、シグナル伝達蛋白、輸送蛋白、リン酸化タンパク質等の各種タンパク質、サイトカイン、リンフォカイン、ＩｇＡおよびＩｇＥ等の抗体、各種抗原、転写因子、分子量５０〜１００万の低分子リード化合物、基質、補酵素、調整因子、レクチン、ホルモン、神経伝達物質、アンチセンスオリゴムクレオチド、リボザイム、アプタマー等のリガンド、各種の医薬候補物質、生理活性を有する可能性がある各種の化学物質などを挙げることができる。もちろん、溶液及び検体は、上記したものに限られることはない。
【００１９】
そして、プローブ担持粒子と検体との反応性、プローブ粒子からの未反応検体の除去性能、あるいはプローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能を向上させるためには、チップキット内の溶液の攪拌性を向上させる必要がある。
【００２０】
そこで、本発明に係るチップキットの操作方法においては、溶液を前記チップキットの内壁に向けて噴射することにより前記チップキット内に存在する溶液を攪拌するようにすればよい。
【００２１】
また、本発明に係るチップキットの操作方法においては、エアを前記チップキットの内壁に向けて噴射することにより前記チップキット内に存在する溶液を攪拌するようにしてもよい。
【００２２】
さらに、本発明に係るチップキットの操作方法においては、前記フィルタが空気に触れないように前記チップキット内に存在する溶液の液面を監視しつつ、前記バイオチップキット内で差圧を生じさせることにより前記液面を上下させて前記溶液を攪拌するようにしてもよい。
【００２３】
上記した方法により、チップキット内の溶液の攪拌性を向上させることができるので、プローブ担持粒子と検体との反応性やプローブ粒子からの未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能を向上させることができる。
【００２４】
なお、上記の方法は単独で行ってもよいし、各方法を任意に組み合わせて行ってもよい。各方法を組み合わせることにより、チップキット内の溶液をより効率的に攪拌することができる。その結果、プローブ担持粒子と検体との反応性やプローブ粒子からの未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能をより向上させることができる。
【００２５】
また、上記したいずれか１つのチップキットの操作方法においては、前記溶液を攪拌した後に、前記フィルタが空気に触れないように前記溶液の液面を監視しつつ、前記溶液をチップキットから排出することが望ましい。
【００２６】
こうすることにより、フィルタが溶液中に存在するので、新たな溶液をチップキット内に導入する際に気泡が混入することを確実に防止することができるからである。また、検体と投入した後に溶液を攪拌した後、その溶液を排出すると検体の標的物資と反応したプローブ担持粒子はフィルタを通過しないので、未反応の検体を短時間で除去することができる。このように、プローブ担持粒子と検体との反応性や未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るチップキットの操作方法によれば、プローブ担持粒子と検体との反応性、未反応検体の除去性能、あるいはプローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明のチップキットの操作方法を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。そこで、まず、実施の形態に係る操作方法を実施するチップハンドラの概要について図１を参照しながら簡単に説明する。図１は、チップハンドラの主要部を示す概略図である。チップハンドラ１０には、チップ２０を保持・収容するチップホルダ１１と、チップホルダ１１が載置される載置台１２と、チップホルダ１１の開口部を開閉するためのホルダキャップ１３および開閉弁１４とが備わっている。そして、チップホルダ１１内で、プローブ担持粒子の洗浄、プローブ粒子と検体との反応、未反応の検体の除去、あるいはプローブ担持粒子からの検体の標的物質の分離などを行うようになっている。つまり、チップハンドラ１０は、分析装置でＤＮＡ解析などを行うための前処理を行うものである。
【００２９】
チップ２０には、図２に示すように、複数のウエル２１が形成されている。そして、ウエル２１の底部には、均一な孔径を有する細孔２２が一定間隔で形成されたフィルタ２３が設けられたものである。このフィルタ２２は、検体などを溶解もしくは分散させた溶液を通過させる一方、検体と相互作用するプローブ担持粒子を通過させないように構成されている。これにより、ウエル２１にプローブ担持粒子を収容することができるようになっている。なお、図２は、バイオチップの概略構成を示す断面図である。
【００３０】
そして、このようなチップ２０がチップホルダ１１に保持・収容されている。チップホルダ１１は、上ホルダ１１ａと下ホルダ１１ｂとで構成されており、上ホルダ１１ａと下ホルダ１１ｂとでチップ２０を狭持している。上ホルダ１１ａのほぼ中央に導入口１５が形成されている。この導入口１５は各種溶液をチップホルダ１１内に導入するためのものである。一方、下ホルダ１１ｂのほぼ中央には小径の排出口１６が形成されている。この排出口１６は、チップホルダ１１内の溶液を外部に排出するためのものである。
【００３１】
このチップホルダ１１は、載置台１２にシール部材１７を介して載置されている。載置台１２には、下ホルダ１１ｂの排出口１６を開閉するための開閉弁１４が設けられている。これにより、開閉弁１４をオン／オフして排出口１６を閉塞／開口させて、チップホルダ１１内の溶液の水位（液面）調整や標的物質の回収などが実施できるようになっている。
【００３２】
また、チップホルダ１１の上部にホルダキャップ１３が設けられている。ホルダキャップ１３にはシール部材１８が設けられており、ホルダキャップ１３はシール部材１８を介してチップホルダ１１（上ホルダ１１ａ）に接触して導入口１５を気密に覆うことができるようになっている。これにより、ホルダキャップ１３および開閉弁１４によって、上ホルダ１１ａの導入口および下ホルダ１１ｂの排出口を気密に封止することができ、チップホルダ１１内を密閉することができる。
【００３３】
ホルダキャップ１３には、複数のノズル３０が設けられている。これらのノズル３０は、チップホルダ１１内に加圧あるいは減圧したり、チップホルダ１１内に各種の溶液を導入するためのものである。また、ホルダキャップ１３は、上方からチップホルダ１１内の溶液の水位を監視できるように一部あるいは全部が透明な部材により形成されている。
【００３４】
続いて、上記のチップハンドラ１０によるチップキットの操作方法について、図３〜図１４を参照しながら説明する。図３〜図１０は、操作（処理）内容を示すフローチャートであり、図１１〜図１４は、チップハンドラの各操作状態を示す図である。
【００３５】
以下の説明では、検体の標的物質をプローブ担持粒子に吸着させた後、プローブ担持粒子と標的物質とを分離して標的物質を回収する場合について説明する。具体的には、図３に示すように、チップハンドラ１０の初期設定が行われて（Ｓ１）、チップホルダ１１内に溶液が導入され（Ｓ２）、溶液が攪拌される（Ｓ３）。次に、検体がチップホルダ１１内に投入され（Ｓ４）、再度攪拌される（Ｓ５）。その後、分離液がチップホルダ１１内に滴下され（Ｓ６）、再度攪拌される（Ｓ７）。そして、検体の標的物質が回収される（Ｓ８）。なお、処理を継続する場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、チップ２０を交換した後（Ｓ１０）、Ｓ２の処理に戻る。以下、各工程の内容について詳細に説明する。なお、図３は、チップハンドラにおけるチップキットの操作方法の概要を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、初期設定工程（Ｓ１）について図４を参照しながら説明する。図４は、初期設定工程の内容を示すフローチャートである。初期設定工程では、まず、チップハンドラ１０の電源が投入される（Ｓ２１）。そして、チップハンドラ１０における各種の初期設定が行われる（Ｓ２２）。Ｓ２２の処理では、後述するチップホルダ１１内の加減圧を行うときの条件や攪拌を行うときの条件などが設定される。その後、チップ２０がチップハンドラ１０にセットされる（Ｓ２３）。具体的には、図１１に示すように、チップ２０が収容されたチップホルダ１１が載置台１２にセットされる。なお、図１１は、チップを収容したチップホルダを載置台にセットした状態を示す図である。
【００３７】
次に、溶液導入工程（Ｓ２）について図５を参照しながら説明する。図５は、溶液導入工程の内容を示すフローチャートである。溶液導入工程では、まず、載置台１２にセットされたチップホルダ１１（上ホルダ１１ａ）の上面にホルダキャップ１３が装着される（Ｓ３１）。これで図１に示す状態となる。これにより、導入口１５がホルダキャップ１３によって気密に覆われる。また、開閉弁１４がオンされて、下ホルダ１１ｂの排出口１６が閉塞される（Ｓ３２）。かくして、図１２に示すように、チップホルダ１１内が密閉される。なお、図１２は、チップホルダ内が密閉された状態を示す図である。
【００３８】
この状態でノズル３０が利用されてチップホルダ１１内が減圧される（Ｓ３３）。本実施の形態では、−０．２ｋＰａ程度に減圧される。そして、別のノズル３０が利用されてチップホルダ１１内に洗浄液が導入されて、フィルタ１８が洗浄液中に浸積される（Ｓ３４）。このとき、チップホルダ１１内は減圧されて負圧になっているので、洗浄液をチップホルダ１１内に導入する際に気泡が発生しない。つまり、洗浄液中への気泡の混入を防止することができる。
【００３９】
そして、洗浄液がチップホルダ１１内に導入されると、開閉弁１４がオフされ（Ｓ３５）、洗浄液の水位調整が行われた後（Ｓ３６）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ３７）。このような操作により、洗浄液の水位がフィルタ１８を基準として＋１．０ｍｍ以下に調整される。なお、水位の測定は光学液面センサなどを利用すればよい。
【００４０】
このような水位調整が終了すると、図１３に示すように、ホルダキャップ１１が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ３８）。なお、図１３は、洗浄液を導入した後にホルダキャップ１１を外した状態を示す図である。そして、ノズル３０が利用されてプローブ担持粒子が分散された分散液がチップホルダ１１内に滴下される（Ｓ３９）。その後、ホルダキャップ１１が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ４０）。これで、再び図１２に示す状態となり、ウエル２１にプローブ担持粒子が収容される。なお、本実施の形態では、チップホルダ１１に洗浄液を導入した後にプローブ担持粒子をウエル２１に収容しているが、チップホルダ１１に洗浄液を導入する前に予め、プローブ担持粒子をウエル２１に収容しておいてもよい。
【００４１】
ここで、分散液（プローブ担持粒子）がチップホルダ１１内に滴下されたので、チップホルダ１１内の溶液の水位が増加している。このため、開閉弁１４がオフされ（Ｓ４１）、溶液の水位調整が行われた後（Ｓ４２）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ４３）。このような操作により、溶液（洗浄液と分散液との混合液）の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、溶液導入工程が終了する。
【００４２】
このような水位に調整するのは、この後に実施される攪拌工程で洗浄液が再充填されて水位が増加したときに、液面センサによる水位計測が不能にならないようにするためである。液面（水位）計測が可能な範囲が小さくなるのは、液面センサで微少な液面の変位を検出するようにしているからである。また、完全に溶液を排出しないのは、フィルタ１８を空気に接触させないためである。フィルタ１８が空気に接触すると、洗浄液を再導入する際に気泡が混入するからである。
【００４３】
続いて、攪拌工程（Ｓ３およびＳ５）について図６〜図８を参照しながら説明する。図６は、エアー攪拌の処理内容を示すフローチャートである。図７は、水流攪拌の処理内容を示すフローチャートである。図８は、差圧により液面を上下動させる攪拌の処理内容を示すフローチャートである。なお、どの攪拌方法が実施されるかは、初期設定（Ｓ１）において決められている。
【００４４】
エアー攪拌が実施される場合には、チップホルダ１１内に洗浄液が充填された後（Ｓ５１）、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ５２）。そして、図１４に示すように、攪拌用に旋回流を生じさせるためのノズルが装着された攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ５３）。なお、図１４は、攪拌用キャップを装着した状態を示す図である。攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａに装着されると、エアーが噴射される。このとき、噴射エアーがチップホルダ１１の内周壁面に当たるように噴射される。これにより、チップホルダ１１内に旋回気流が確実に生じ、その旋回気流の作用によりチップホルダ１１内の溶液が効率的に攪拌される。このときのエアー噴射圧や噴射時間は初期設定において決められている。このエアー攪拌により、プローブ担持粒子を溶液中に短時間で分散させるとともに、プローブ担持粒子を短時間で洗浄することができる。
【００４５】
そして、エアー攪拌が終了すると、攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａから外されて（Ｓ５５）、ホルダキャップ１３が装着される（Ｓ５６）。これで、図１２に示す状態になる。その後、開閉弁１４がオフされ（Ｓ５７）、チップホルダ１１内の溶液の水位調整が行われた後（Ｓ５８）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ５９）。このような操作により、チップホルダ１１内の溶液の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、攪拌工程が終了する。
【００４６】
水流攪拌が実施される場合には、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ６１）。そして、攪拌用に旋回流を生じさせるためのノズルが装着された攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ６２）。これで、図１４に示す状態となる。攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａに装着されると、洗浄液が噴射される。このとき、洗浄液がチップホルダ１１の内周壁面に当たるように噴射される。これにより、チップホルダ１１内の溶液が旋回させられるので、チップホルダ１１内の溶液が効率的に攪拌される。このときの洗浄液の噴射圧や噴射時間は初期設定において決められている。この水流攪拌により、プローブ担持粒子を溶液中に短時間で分散させるとともに、プローブ担持粒子を短時間で洗浄することができる。
【００４７】
そして、水流攪拌が終了すると、攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａから外されて（Ｓ６４）、ホルダキャップ１３が装着される（Ｓ６５）。これで、図１２に示す状態になる。その後、開閉弁１４がオフされ（Ｓ６６）、チップホルダ１１内の溶液の水位調整が行われた後（Ｓ６７）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ６８）。このような操作により、チップホルダ１１内の溶液の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、攪拌工程が終了する。
【００４８】
液面上下動攪拌が実施される場合には、図１２に示すように、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａに装着された状態で、チップホルダ１１内に洗浄液が充填される（Ｓ７１）。洗浄液の充填が終了すると、開閉弁１４がオフされ（Ｓ７２）、溶液の水位調整が行われる（Ｓ７３）。このような操作により、溶液（洗浄液と分散液との混合液）の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。
【００４９】
そして、ノズル３０が利用されてチップホルダ１１内において減圧・加圧（±０．２ｋＰａ程度）が繰り返される（差圧が生じさせられる）。これにより、チップホルダ１１内の溶液の水位が上下動して溶液の攪拌が効率的に行われる（Ｓ７４）。このときの水位の上下動は、フィルタ１８を基準として＋０．０１〜１．０ｍｍの範囲内で行われる。具体的には、チップホルダ１１内を減圧したときの水位を＋１．０ｍｍ以下にし、チップホルダ１１内を加圧したときの水位を、フィルタ１８を空気に接触させないように＋０．１ｍｍ以下にする。そして、攪拌が終了すると、差圧がなくなるので、チップホルダ１１内の溶液の水位は、攪拌前の同様に、フィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下となる。
【００５０】
次に、検体投入工程（Ｓ４）について図９を参照しながら説明する。図９は、検体投入工程の内容を示すフローチャートである。検体投入工程では、まず、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ８１）。これで、図１３に示す状態になる。そして、この状態で、検体がチップホルダ１１内に滴下され（Ｓ８２）、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ８３）。これで、図１２に示す状態になる。ここで、検体がチップホルダ１１内に滴下されたので、チップホルダ１１内の溶液の水位が増加している。このため、開閉弁１４がオフされ（Ｓ８４）、溶液の水位調整が行われた後（Ｓ８５）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ８６）。このような操作により、溶液（洗浄液とプローブ担持粒子と検体との混合液）の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、検体投入工程が終了する。
【００５１】
そして、上記した攪拌工程（Ｓ５）が実施される。これにより、チップホルダ１１内の溶液が効率的に攪拌される。また、攪拌される溶液中に気泡が混入していない。このため、プローブ担持粒子と検体の標的物質との近接・接触回数が大幅に増えるので、プローブ担持粒子と検体との反応性が向上する。
【００５２】
また、攪拌工程で行われる水位調整によって、プローブ担持粒子と反応しなかった検体が排出口１６から外部に排出される。なお、プローブ担持粒子と反応した検体は、フィルタ１８によってウエル２１内に留められている。このように、未反応検体を短時間で除去することができる。つまり、未反応検体の除去性能を向上させることができる。
【００５３】
続いて、分離液滴下工程（Ｓ６）について図１０を参照しながら説明する。図１０は、分離液滴下工程の内容を示すフローチャートである。分離液滴下工程では、まず、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ９１）。これで、図１３に示す状態になる。そして、分離液がチップホルダ１１内に滴下され（Ｓ９２）、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ９３）。これで、図１２に示す状態になる。ここで、分離液がチップホルダ１１内に滴下されたので、チップホルダ１１内の溶液の水位が増加している。このため、開閉弁１４がオフされ（Ｓ９４）、溶液の水位調整が行われた後（Ｓ９５）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ９６）。このような操作により、溶液（洗浄液とプローブ担持粒子と反応済みの検体と分離液との混合液）の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、分離液滴下工程が終了する。
【００５４】
そして、攪拌工程（Ｓ７）が実施される。この攪拌工程では、上記した攪拌工程（Ｓ３あるいはＳ５）と同様に攪拌が行われる。これにより、分離液が溶液中に分散するので、検体の標的物質がプローブ担持粒子から短時間で分離される。つまり、分離性能が向上する。そして、攪拌が終了すると、水位調整をすることなく、開閉弁１４をオフして標的物資を回収する（Ｓ８）。
【００５５】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る操作方法では、チップホルダ１１内が密閉された状態でチップホルダ１１内が減圧されて（Ｓ３３）、チップホルダ１１内に洗浄液が導入され、フィルタ１８が洗浄液中に浸積される（Ｓ３４）。このため、チップホルダ１１内は減圧されて負圧になっているので、洗浄液をチップホルダ１１内に導入する際に気泡が発生しない。
【００５６】
そして、検体投入後、分離液滴下後のそれぞれにおいて、エアー攪拌、水流攪拌、あるいは液面上下動による攪拌のいずれかが実施されるので、チップホルダ１１内の溶液が効率よく攪拌される。また、溶液中に気泡が混在していないので、プローブ担持粒子と検体あるいは各種の試薬との近接・接触の回数を増加させることができる。従って、プローブ担持粒子と検体との反応性、プローブ粒子からの未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能を向上させることができる。
【００５７】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態に係るチップハンドラの概略構成を示す平面図である。
【図２】バイオチップの概略構成を示す断面図である。
【図３】チップハンドラにおけるチップキットの操作方法の概要を示すフローチャートである。
【図４】初期設定工程の内容を示すフローチャートである。
【図５】溶液導入工程の内容を示すフローチャートである。
【図６】エアー攪拌の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】水流攪拌の処理内容を示すフローチャートである。
【図８】差圧により液面を上下動させる攪拌の処理内容を示すフローチャートである。
【図９】検体投入工程の内容を示すフローチャートである。
【図１０】分離液滴下工程の内容を示すフローチャートである。
【図１１】チップを収容したチップホルダを載置台にセットした状態をし示す図である。
【図１２】チップホルダ内が密閉された状態を示す図である。
【図１３】洗浄液を導入した後にホルダキャップ１１を外した状態を示す図である。
【図１４】攪拌用キャップを装着した状態を示す図である。
【図１５】ノズルチップの概略構成を示す断面図である。
【図１６】ターゲットプレートの斜視図である。
【図１７】ノズルチップの洗浄工程（反応前）を説明するための説明図である。
【図１８】シリカビーズにプローブＤＮＡを付着させる付着工程を説明するための説明図である。
【図１９】プローブＤＮＡに特定病原因ＤＮＡを捕獲させる捕獲工程を説明するための説明図である。
【図２０】ノズルチップの洗浄工程（反応後）を説明するための説明図である。
【図２１】シリカビーズからプローブＤＮＡを切断する分離工程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ チップハンドラ
１１ チップホルダ
１１ａ 上ホルダ
１１ｂ 下ホルダ
１２ 載置台
１３ ホルダキャップ
１４ 開閉弁
１５ 導入口
１６ 排出口
１７ シール部材
１８ シール部材
２０ チップ
２１ ウエル
２２ 細孔
２３ フィルタ
３０ ノズル
４０ 攪拌用キャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップキット内でプローブ担持粒子と検体とを反応させたり、反応後のプローブ担持粒子から標的物質を分離するためのチップキットの操作方法に関する。さらに詳細には、チップキット内の溶液の攪拌性を向上させることができるチップキットの操作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒトの遺伝子を初めとして、多数の遺伝子構造が明らかにされている。このような遺伝子構造の解析には、ＤＮＡマイクロアレイなどのバイオチップが用いられている。そして、バイオチップを活用して、病気の診断や治療に役立てようとする試みがなされている。
【０００３】
このようなバイオチップでは、例えば、特表２０００−５１５０６６号公報に開示されているノズルチップを利用して溶液と検体とを反応させたものを、ターゲットプレート（８×１２＝９６ウエル）の各ウエルにスポットティングする。より具体的には、図１５に示すようなノズルチップ１００を利用して溶液と検体とを反応させたものを、図１６に示すようなターゲットプレート（８×１２＝９６ウエル）１１０の各ウエルにスポットティングすることにより製造されている。なお、図１５は、ノズルチップの概略構成を示す断面図である。図１６は、ターゲットプレートの斜視図である。
【０００４】
ここで、ノズルチップ(例えば、日本ミリポア株式会社製「ＺｉｐＴｉｐ」）１００には、図１５に示すように、先端に小孔１０１が形成されたノズル部１０２にシリカビーズ（直径１５μｍ程度）１０３が内蔵されたスポンジ（綿）１０４が備わっている。また、ノズルチップ１００の容量は、１０μＬ程度である。
【０００５】
そして、上記のノズルチップ１００をチップハンドラ（例えば、バイオテック株式会社製「Ｔarget Ｐlate Ｓpotter」）にて処理することにより、バイオチップが製造されている。以下にその手順を図１７〜図２１を参照しながら説明する。図１７は、ノズルチップの洗浄工程（反応前）を説明するための説明図である。図１８は、シリカビーズにプローブＤＮＡを付着させる付着工程を説明するための説明図である。図１９は、プローブＤＮＡに特定病原因ＤＮＡを捕獲させる捕獲工程を説明するための説明図である。図２０は、ノズルチップの洗浄工程（反応後）を説明するための説明図である。図２１は、シリカビーズからプローブＤＮＡを分離する分離工程を説明するための説明図である。
【０００６】
まず、図１７に示すように、ノズルチップ１００の小孔１０１から水Ｗを吸引・排出してノズルチップ１００内を洗浄する。これにより、スポンジ１０４内に存在するゴミなどの不純物が洗い流される。
【０００７】
次いで、特定病原因ＤＮＡを補足するための吸着試薬（プローブＤＮＡ）をノズルチップ１００の小孔１０１から吸引して、図１８に示すように、ノズルチップ１００内のシリカビーズ１０３にプローブＤＮＡ５を付着させる。なお、吸着試薬（プローブＤＮＡ）の吸引は複数回繰り返して行われる。シリカビーズ１０３に対するプローブＤＮＡ５の付着確率を向上させるためである。なお、この工程において、ゴミなどの不純物７がノズルチップ１００内のスポンジ１０４に混入する場合がある。
【０００８】
続いて、被検者の血清（組織試料）をノズルチップ１００の小孔１０１から吸引して、図１９に示すように、プローブＤＮＡ５に特定病原因ＤＮＡ６を捕獲させる（抗原・抗体反応）。この場合も、血清の吸引は複数回繰り返して行われる。プローブＤＮＡ５が特定病原因ＤＮＡ６を捕獲する確率を向上させるためである。
【０００９】
その後、図２０に示すように、ゴミなどの不純物７を除去するために、ノズルチップ１００の小孔１０１から水を吸引・排出してノズルチップ１００内を洗浄する。そして、プローブＤＮＡ５をシリカビーズ１０３から分離するための分離試薬をノズルチップ１００の小孔１０１から吸引する。この分離試薬の作用により、図２１に示すように、プローブＤＮＡ５とシリカビーズ１０３とが分離される。この場合にも、分離試薬の吸引は複数回繰り返して行われる。プローブＤＮＡ５とシリカビーズ１０３とを確実に分離するためである。
【００１０】
そして、ノズルチップ１００から、特定病原因ＤＮＡ（プローブＤＮＡに補足された状態のもの）６をターゲートプレート１１０のウエルにスポットティングする。その後、上記した処理を繰り返し行い、特定病原因ＤＮＡ（プローブＤＮＡに補足された状態のもの）６をターゲットプレート１１０の各ウエルに順次スポットティングしていく。
【００１１】
ところが、上記のような方法では、ノズルチップ１００内の溶液と検体との反応性が低く、しかも未反応な検体を除去するためにかなりの時間を要する。このため、近年では、粒子へプローブを担持して、このプローブ担持粒子を含む溶液中で、プローブ担持粒子と検体中の標的物質とを反応させる方法が行われている。この方法では、プローブ担持粒子が溶液中に三次元的に分散していることと、プローブ担持粒子と検体とが相互に移動することができるから、反応性が高いというメリットがある。このような方法を利用したものとして、例えば、検体である標的核酸と、粒子に担持された核酸プローブとを溶液中でハイブリダイズさせた後、遠心分離して未反応の検体を除去する方法がある（非特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】特表２０００−５１５０６６号公報
【非特許文献１】Nucleic Acid Research 第１４巻 ｐ．５０３７−５０４８（１９８６年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記したプローブ担持粒子を使用する方法では、チップキット内に溶液を導入する際に気泡が侵入してしまうため、溶液中に気泡が存在することによって、プローブ担持粒子と検体との反応性が低下してしまうという問題があった。また、未反応の検体を除去するために遠心分離を用いるため、分離に時間を要し、また分離性能も高くないという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、プローブ担持粒子と検体との反応性、プローブ粒子からの未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能の少なくとも１つを向上させることができるチップキットの操作方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するためになされた本発明に係るチップキットの操作方法は、均一な孔径を有する細孔が一定間隔で形成されたフィルタが底部に設けられるとともにプローブ担持粒子が収容されるウエルを備えるバイオチップを上下に空間が形成されるように保持・収容したチップキット内に溶液を導入する際に、前記チップキット内を減圧して負圧にした状態で、前記チップキット内に溶液を導入して前記フィルタを前記溶液中に浸漬させることを特徴とする。
【００１６】
このチップキットの操作方法では、均一な孔径を有する細孔が一定間隔で形成されたフィルタが底部に設けられるとともにプローブ担持粒子が収容されるウエルを備えるバイオチップを収容したチップキット内を減圧して負圧にした状態で、チップキット内に溶液を導入する。そして、その溶液中にフィルタを浸漬する。これにより、チップキット内へ溶液を導入する際に、溶液中への気泡の混入を防止することができる。このため、その後に行う溶液の攪拌性が向上する。
なお、プローブ担持粒子は予めバイオチップに収容しておいてもよいし、バイオチップを溶液中に浸積させた後に、プローブ担持粒子を含む溶液を滴下するようにしてもよい。
【００１７】
そして、前記チップキット内に存在する溶液中に前記フィルタを浸漬させた状態で、前記各ウエルに検体を投入すればよい。
こうすることにより、溶液中に気泡が混入していない状態でプローブ担持粒子と検体とを接触可能な状態とすることができるので、その後に行うプローブ担持粒子と検体とを効率よく反応させることができるので反応性が向上する。
【００１８】
ここで、溶液としては、例えば、各種の緩衝液、洗浄液、分離液、ラベル剤、増感剤、蛋白分解酵素、イオン化剤などが含まれたものを挙げることができる。また、検体とは、各種の培養液、組織、菌、ウィルス、細胞、リンパ球、脂質、糖鎖、核酸、尿、血液、血清、血球、ヒト／マウスサイトカイン、セリン／スレオニン、キナーゼ、分子量５０〜１００万のタンパク質である合成ペプチド、膜タンパク質、酵素、シグナル伝達蛋白、輸送蛋白、リン酸化タンパク質等の各種タンパク質、サイトカイン、リンフォカイン、ＩｇＡおよびＩｇＥ等の抗体、各種抗原、転写因子、分子量５０〜１００万の低分子リード化合物、基質、補酵素、調整因子、レクチン、ホルモン、神経伝達物質、アンチセンスオリゴムクレオチド、リボザイム、アプタマー等のリガンド、各種の医薬候補物質、生理活性を有する可能性がある各種の化学物質などを挙げることができる。もちろん、溶液及び検体は、上記したものに限られることはない。
【００１９】
そして、プローブ担持粒子と検体との反応性、プローブ粒子からの未反応検体の除去性能、あるいはプローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能を向上させるためには、チップキット内の溶液の攪拌性を向上させる必要がある。
【００２０】
そこで、本発明に係るチップキットの操作方法においては、溶液を前記チップキットの内壁に向けて噴射することにより前記チップキット内に存在する溶液を攪拌するようにすればよい。
【００２１】
また、本発明に係るチップキットの操作方法においては、エアを前記チップキットの内壁に向けて噴射することにより前記チップキット内に存在する溶液を攪拌するようにしてもよい。
【００２２】
さらに、本発明に係るチップキットの操作方法においては、前記フィルタが空気に触れないように前記チップキット内に存在する溶液の液面を監視しつつ、前記バイオチップキット内で差圧を生じさせることにより前記液面を上下させて前記溶液を攪拌するようにしてもよい。
【００２３】
上記した方法により、チップキット内の溶液の攪拌性を向上させることができるので、プローブ担持粒子と検体との反応性やプローブ粒子からの未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能を向上させることができる。
【００２４】
なお、上記の方法は単独で行ってもよいし、各方法を任意に組み合わせて行ってもよい。各方法を組み合わせることにより、チップキット内の溶液をより効率的に攪拌することができる。その結果、プローブ担持粒子と検体との反応性やプローブ粒子からの未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能をより向上させることができる。
【００２５】
また、上記したいずれか１つのチップキットの操作方法においては、前記溶液を攪拌した後に、前記フィルタが空気に触れないように前記溶液の液面を監視しつつ、前記溶液をチップキットから排出することが望ましい。
【００２６】
こうすることにより、フィルタが溶液中に存在するので、新たな溶液をチップキット内に導入する際に気泡が混入することを確実に防止することができるからである。また、検体と投入した後に溶液を攪拌した後、その溶液を排出すると検体の標的物資と反応したプローブ担持粒子はフィルタを通過しないので、未反応の検体を短時間で除去することができる。このように、プローブ担持粒子と検体との反応性や未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るチップキットの操作方法によれば、プローブ担持粒子と検体との反応性、未反応検体の除去性能、あるいはプローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明のチップキットの操作方法を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。そこで、まず、実施の形態に係る操作方法を実施するチップハンドラの概要について図１を参照しながら簡単に説明する。図１は、チップハンドラの主要部を示す概略図である。チップハンドラ１０には、チップ２０を保持・収容するチップホルダ１１と、チップホルダ１１が載置される載置台１２と、チップホルダ１１の開口部を開閉するためのホルダキャップ１３および開閉弁１４とが備わっている。そして、チップホルダ１１内で、プローブ担持粒子の洗浄、プローブ粒子と検体との反応、未反応の検体の除去、あるいはプローブ担持粒子からの検体の標的物質の分離などを行うようになっている。つまり、チップハンドラ１０は、分析装置でＤＮＡ解析などを行うための前処理を行うものである。
【００２９】
チップ２０には、図２に示すように、複数のウエル２１が形成されている。そして、ウエル２１の底部には、均一な孔径を有する細孔２２が一定間隔で形成されたフィルタ２３が設けられたものである。このフィルタ２２は、検体などを溶解もしくは分散させた溶液を通過させる一方、検体と相互作用するプローブ担持粒子を通過させないように構成されている。これにより、ウエル２１にプローブ担持粒子を収容することができるようになっている。なお、図２は、バイオチップの概略構成を示す断面図である。
【００３０】
そして、このようなチップ２０がチップホルダ１１に保持・収容されている。チップホルダ１１は、上ホルダ１１ａと下ホルダ１１ｂとで構成されており、上ホルダ１１ａと下ホルダ１１ｂとでチップ２０を狭持している。上ホルダ１１ａのほぼ中央に導入口１５が形成されている。この導入口１５は各種溶液をチップホルダ１１内に導入するためのものである。一方、下ホルダ１１ｂのほぼ中央には小径の排出口１６が形成されている。この排出口１６は、チップホルダ１１内の溶液を外部に排出するためのものである。
【００３１】
このチップホルダ１１は、載置台１２にシール部材１７を介して載置されている。載置台１２には、下ホルダ１１ｂの排出口１６を開閉するための開閉弁１４が設けられている。これにより、開閉弁１４をオン／オフして排出口１６を閉塞／開口させて、チップホルダ１１内の溶液の水位（液面）調整や標的物質の回収などが実施できるようになっている。
【００３２】
また、チップホルダ１１の上部にホルダキャップ１３が設けられている。ホルダキャップ１３にはシール部材１８が設けられており、ホルダキャップ１３はシール部材１８を介してチップホルダ１１（上ホルダ１１ａ）に接触して導入口１５を気密に覆うことができるようになっている。これにより、ホルダキャップ１３および開閉弁１４によって、上ホルダ１１ａの導入口および下ホルダ１１ｂの排出口を気密に封止することができ、チップホルダ１１内を密閉することができる。
【００３３】
ホルダキャップ１３には、複数のノズル３０が設けられている。これらのノズル３０は、チップホルダ１１内に加圧あるいは減圧したり、チップホルダ１１内に各種の溶液を導入するためのものである。また、ホルダキャップ１３は、上方からチップホルダ１１内の溶液の水位を監視できるように一部あるいは全部が透明な部材により形成されている。
【００３４】
続いて、上記のチップハンドラ１０によるチップキットの操作方法について、図３〜図１４を参照しながら説明する。図３〜図１０は、操作（処理）内容を示すフローチャートであり、図１１〜図１４は、チップハンドラの各操作状態を示す図である。
【００３５】
以下の説明では、検体の標的物質をプローブ担持粒子に吸着させた後、プローブ担持粒子と標的物質とを分離して標的物質を回収する場合について説明する。具体的には、図３に示すように、チップハンドラ１０の初期設定が行われて（Ｓ１）、チップホルダ１１内に溶液が導入され（Ｓ２）、溶液が攪拌される（Ｓ３）。次に、検体がチップホルダ１１内に投入され（Ｓ４）、再度攪拌される（Ｓ５）。その後、分離液がチップホルダ１１内に滴下され（Ｓ６）、再度攪拌される（Ｓ７）。そして、検体の標的物質が回収される（Ｓ８）。なお、処理を継続する場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、チップ２０を交換した後（Ｓ１０）、Ｓ２の処理に戻る。以下、各工程の内容について詳細に説明する。なお、図３は、チップハンドラにおけるチップキットの操作方法の概要を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、初期設定工程（Ｓ１）について図４を参照しながら説明する。図４は、初期設定工程の内容を示すフローチャートである。初期設定工程では、まず、チップハンドラ１０の電源が投入される（Ｓ２１）。そして、チップハンドラ１０における各種の初期設定が行われる（Ｓ２２）。Ｓ２２の処理では、後述するチップホルダ１１内の加減圧を行うときの条件や攪拌を行うときの条件などが設定される。その後、チップ２０がチップハンドラ１０にセットされる（Ｓ２３）。具体的には、図１１に示すように、チップ２０が収容されたチップホルダ１１が載置台１２にセットされる。なお、図１１は、チップを収容したチップホルダを載置台にセットした状態を示す図である。
【００３７】
次に、溶液導入工程（Ｓ２）について図５を参照しながら説明する。図５は、溶液導入工程の内容を示すフローチャートである。溶液導入工程では、まず、載置台１２にセットされたチップホルダ１１（上ホルダ１１ａ）の上面にホルダキャップ１３が装着される（Ｓ３１）。これで図１に示す状態となる。これにより、導入口１５がホルダキャップ１３によって気密に覆われる。また、開閉弁１４がオンされて、下ホルダ１１ｂの排出口１６が閉塞される（Ｓ３２）。かくして、図１２に示すように、チップホルダ１１内が密閉される。なお、図１２は、チップホルダ内が密閉された状態を示す図である。
【００３８】
この状態でノズル３０が利用されてチップホルダ１１内が減圧される（Ｓ３３）。本実施の形態では、−０．２ｋＰａ程度に減圧される。そして、別のノズル３０が利用されてチップホルダ１１内に洗浄液が導入されて、フィルタ１８が洗浄液中に浸積される（Ｓ３４）。このとき、チップホルダ１１内は減圧されて負圧になっているので、洗浄液をチップホルダ１１内に導入する際に気泡が発生しない。つまり、洗浄液中への気泡の混入を防止することができる。
【００３９】
そして、洗浄液がチップホルダ１１内に導入されると、開閉弁１４がオフされ（Ｓ３５）、洗浄液の水位調整が行われた後（Ｓ３６）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ３７）。このような操作により、洗浄液の水位がフィルタ１８を基準として＋１．０ｍｍ以下に調整される。なお、水位の測定は光学液面センサなどを利用すればよい。
【００４０】
このような水位調整が終了すると、図１３に示すように、ホルダキャップ１１が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ３８）。なお、図１３は、洗浄液を導入した後にホルダキャップ１１を外した状態を示す図である。そして、ノズル３０が利用されてプローブ担持粒子が分散された分散液がチップホルダ１１内に滴下される（Ｓ３９）。その後、ホルダキャップ１１が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ４０）。これで、再び図１２に示す状態となり、ウエル２１にプローブ担持粒子が収容される。なお、本実施の形態では、チップホルダ１１に洗浄液を導入した後にプローブ担持粒子をウエル２１に収容しているが、チップホルダ１１に洗浄液を導入する前に予め、プローブ担持粒子をウエル２１に収容しておいてもよい。
【００４１】
ここで、分散液（プローブ担持粒子）がチップホルダ１１内に滴下されたので、チップホルダ１１内の溶液の水位が増加している。このため、開閉弁１４がオフされ（Ｓ４１）、溶液の水位調整が行われた後（Ｓ４２）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ４３）。このような操作により、溶液（洗浄液と分散液との混合液）の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、溶液導入工程が終了する。
【００４２】
このような水位に調整するのは、この後に実施される攪拌工程で洗浄液が再充填されて水位が増加したときに、液面センサによる水位計測が不能にならないようにするためである。液面（水位）計測が可能な範囲が小さくなるのは、液面センサで微少な液面の変位を検出するようにしているからである。また、完全に溶液を排出しないのは、フィルタ１８を空気に接触させないためである。フィルタ１８が空気に接触すると、洗浄液を再導入する際に気泡が混入するからである。
【００４３】
続いて、攪拌工程（Ｓ３およびＳ５）について図６〜図８を参照しながら説明する。図６は、エアー攪拌の処理内容を示すフローチャートである。図７は、水流攪拌の処理内容を示すフローチャートである。図８は、差圧により液面を上下動させる攪拌の処理内容を示すフローチャートである。なお、どの攪拌方法が実施されるかは、初期設定（Ｓ１）において決められている。
【００４４】
エアー攪拌が実施される場合には、チップホルダ１１内に洗浄液が充填された後（Ｓ５１）、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ５２）。そして、図１４に示すように、攪拌用に旋回流を生じさせるためのノズルが装着された攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ５３）。なお、図１４は、攪拌用キャップを装着した状態を示す図である。攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａに装着されると、エアーが噴射される。このとき、噴射エアーがチップホルダ１１の内周壁面に当たるように噴射される。これにより、チップホルダ１１内に旋回気流が確実に生じ、その旋回気流の作用によりチップホルダ１１内の溶液が効率的に攪拌される。このときのエアー噴射圧や噴射時間は初期設定において決められている。このエアー攪拌により、プローブ担持粒子を溶液中に短時間で分散させるとともに、プローブ担持粒子を短時間で洗浄することができる。
【００４５】
そして、エアー攪拌が終了すると、攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａから外されて（Ｓ５５）、ホルダキャップ１３が装着される（Ｓ５６）。これで、図１２に示す状態になる。その後、開閉弁１４がオフされ（Ｓ５７）、チップホルダ１１内の溶液の水位調整が行われた後（Ｓ５８）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ５９）。このような操作により、チップホルダ１１内の溶液の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、攪拌工程が終了する。
【００４６】
水流攪拌が実施される場合には、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ６１）。そして、攪拌用に旋回流を生じさせるためのノズルが装着された攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ６２）。これで、図１４に示す状態となる。攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａに装着されると、洗浄液が噴射される。このとき、洗浄液がチップホルダ１１の内周壁面に当たるように噴射される。これにより、チップホルダ１１内の溶液が旋回させられるので、チップホルダ１１内の溶液が効率的に攪拌される。このときの洗浄液の噴射圧や噴射時間は初期設定において決められている。この水流攪拌により、プローブ担持粒子を溶液中に短時間で分散させるとともに、プローブ担持粒子を短時間で洗浄することができる。
【００４７】
そして、水流攪拌が終了すると、攪拌用キャップ４０が上ホルダ１１ａから外されて（Ｓ６４）、ホルダキャップ１３が装着される（Ｓ６５）。これで、図１２に示す状態になる。その後、開閉弁１４がオフされ（Ｓ６６）、チップホルダ１１内の溶液の水位調整が行われた後（Ｓ６７）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ６８）。このような操作により、チップホルダ１１内の溶液の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、攪拌工程が終了する。
【００４８】
液面上下動攪拌が実施される場合には、図１２に示すように、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａに装着された状態で、チップホルダ１１内に洗浄液が充填される（Ｓ７１）。洗浄液の充填が終了すると、開閉弁１４がオフされ（Ｓ７２）、溶液の水位調整が行われる（Ｓ７３）。このような操作により、溶液（洗浄液と分散液との混合液）の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。
【００４９】
そして、ノズル３０が利用されてチップホルダ１１内において減圧・加圧（±０．２ｋＰａ程度）が繰り返される（差圧が生じさせられる）。これにより、チップホルダ１１内の溶液の水位が上下動して溶液の攪拌が効率的に行われる（Ｓ７４）。このときの水位の上下動は、フィルタ１８を基準として＋０．０１〜１．０ｍｍの範囲内で行われる。具体的には、チップホルダ１１内を減圧したときの水位を＋１．０ｍｍ以下にし、チップホルダ１１内を加圧したときの水位を、フィルタ１８を空気に接触させないように＋０．１ｍｍ以下にする。そして、攪拌が終了すると、差圧がなくなるので、チップホルダ１１内の溶液の水位は、攪拌前の同様に、フィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下となる。
【００５０】
次に、検体投入工程（Ｓ４）について図９を参照しながら説明する。図９は、検体投入工程の内容を示すフローチャートである。検体投入工程では、まず、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ８１）。これで、図１３に示す状態になる。そして、この状態で、検体がチップホルダ１１内に滴下され（Ｓ８２）、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ８３）。これで、図１２に示す状態になる。ここで、検体がチップホルダ１１内に滴下されたので、チップホルダ１１内の溶液の水位が増加している。このため、開閉弁１４がオフされ（Ｓ８４）、溶液の水位調整が行われた後（Ｓ８５）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ８６）。このような操作により、溶液（洗浄液とプローブ担持粒子と検体との混合液）の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、検体投入工程が終了する。
【００５１】
そして、上記した攪拌工程（Ｓ５）が実施される。これにより、チップホルダ１１内の溶液が効率的に攪拌される。また、攪拌される溶液中に気泡が混入していない。このため、プローブ担持粒子と検体の標的物質との近接・接触回数が大幅に増えるので、プローブ担持粒子と検体との反応性が向上する。
【００５２】
また、攪拌工程で行われる水位調整によって、プローブ担持粒子と反応しなかった検体が排出口１６から外部に排出される。なお、プローブ担持粒子と反応した検体は、フィルタ１８によってウエル２１内に留められている。このように、未反応検体を短時間で除去することができる。つまり、未反応検体の除去性能を向上させることができる。
【００５３】
続いて、分離液滴下工程（Ｓ６）について図１０を参照しながら説明する。図１０は、分離液滴下工程の内容を示すフローチャートである。分離液滴下工程では、まず、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａから外される（Ｓ９１）。これで、図１３に示す状態になる。そして、分離液がチップホルダ１１内に滴下され（Ｓ９２）、ホルダキャップ１３が上ホルダ１１ａに装着される（Ｓ９３）。これで、図１２に示す状態になる。ここで、分離液がチップホルダ１１内に滴下されたので、チップホルダ１１内の溶液の水位が増加している。このため、開閉弁１４がオフされ（Ｓ９４）、溶液の水位調整が行われた後（Ｓ９５）、開閉弁１４が再度オンされる（Ｓ９６）。このような操作により、溶液（洗浄液とプローブ担持粒子と反応済みの検体と分離液との混合液）の水位がフィルタ１８を基準として＋０．１ｍｍ以下に調整される。これで、分離液滴下工程が終了する。
【００５４】
そして、攪拌工程（Ｓ７）が実施される。この攪拌工程では、上記した攪拌工程（Ｓ３あるいはＳ５）と同様に攪拌が行われる。これにより、分離液が溶液中に分散するので、検体の標的物質がプローブ担持粒子から短時間で分離される。つまり、分離性能が向上する。そして、攪拌が終了すると、水位調整をすることなく、開閉弁１４をオフして標的物資を回収する（Ｓ８）。
【００５５】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る操作方法では、チップホルダ１１内が密閉された状態でチップホルダ１１内が減圧されて（Ｓ３３）、チップホルダ１１内に洗浄液が導入され、フィルタ１８が洗浄液中に浸積される（Ｓ３４）。このため、チップホルダ１１内は減圧されて負圧になっているので、洗浄液をチップホルダ１１内に導入する際に気泡が発生しない。
【００５６】
そして、検体投入後、分離液滴下後のそれぞれにおいて、エアー攪拌、水流攪拌、あるいは液面上下動による攪拌のいずれかが実施されるので、チップホルダ１１内の溶液が効率よく攪拌される。また、溶液中に気泡が混在していないので、プローブ担持粒子と検体あるいは各種の試薬との近接・接触の回数を増加させることができる。従って、プローブ担持粒子と検体との反応性、プローブ粒子からの未反応検体の除去性能、プローブ担持粒子からの検体中の標的物質の分離性能を向上させることができる。
【００５７】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態に係るチップハンドラの概略構成を示す平面図である。
【図２】バイオチップの概略構成を示す断面図である。
【図３】チップハンドラにおけるチップキットの操作方法の概要を示すフローチャートである。
【図４】初期設定工程の内容を示すフローチャートである。
【図５】溶液導入工程の内容を示すフローチャートである。
【図６】エアー攪拌の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】水流攪拌の処理内容を示すフローチャートである。
【図８】差圧により液面を上下動させる攪拌の処理内容を示すフローチャートである。
【図９】検体投入工程の内容を示すフローチャートである。
【図１０】分離液滴下工程の内容を示すフローチャートである。
【図１１】チップを収容したチップホルダを載置台にセットした状態をし示す図である。
【図１２】チップホルダ内が密閉された状態を示す図である。
【図１３】洗浄液を導入した後にホルダキャップ１１を外した状態を示す図である。
【図１４】攪拌用キャップを装着した状態を示す図である。
【図１５】ノズルチップの概略構成を示す断面図である。
【図１６】ターゲットプレートの斜視図である。
【図１７】ノズルチップの洗浄工程（反応前）を説明するための説明図である。
【図１８】シリカビーズにプローブＤＮＡを付着させる付着工程を説明するための説明図である。
【図１９】プローブＤＮＡに特定病原因ＤＮＡを捕獲させる捕獲工程を説明するための説明図である。
【図２０】ノズルチップの洗浄工程（反応後）を説明するための説明図である。
【図２１】シリカビーズからプローブＤＮＡを切断する分離工程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ チップハンドラ
１１ チップホルダ
１１ａ 上ホルダ
１１ｂ 下ホルダ
１２ 載置台
１３ ホルダキャップ
１４ 開閉弁
１５ 導入口
１６ 排出口
１７ シール部材
１８ シール部材
２０ チップ
２１ ウエル
２２ 細孔
２３ フィルタ
３０ ノズル
４０ 攪拌用キャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一な孔径を有する細孔が一定間隔で形成されたフィルタが底部に設けられるとともにプローブ担持粒子が収容されるウエルを備えるバイオチップを収容したチップキット内に溶液を導入する際に、前記チップキット内を減圧して負圧にした状態で、前記チップキット内に溶液を導入して前記フィルタを前記溶液中に浸漬させることを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項２】
請求項１に記載するチップキットの操作方法において、
前記チップキット内に存在する溶液中に前記フィルタを浸漬させた状態で、前記各ウエルに検体を投入することを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するチップキットの操作方法において、
溶液を前記チップキットの内壁に向けて噴射することにより前記チップキット内に存在する溶液を攪拌することを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載するチップキットの操作方法において、
エアを前記チップキットの内壁に向けて噴射することにより前記チップキット内に存在する溶液を攪拌することを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載するチップキットの操作方法において、
前記フィルタが空気に触れないように前記チップキット内に存在する溶液の液面を監視しつつ、前記バイオチップキット内で差圧を生じさせることにより前記液面を上下させて前記溶液を攪拌することを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項６】
請求項３から請求項５に記載するいずれか１つのチップキットの操作方法において、
前記溶液を攪拌した後に、前記フィルタが空気に触れないように前記溶液の液面を監視しつつ、前記溶液をチップキットから排出することを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項１】
均一な孔径を有する細孔が一定間隔で形成されたフィルタが底部に設けられるとともにプローブ担持粒子が収容されるウエルを備えるバイオチップを収容したチップキット内に溶液を導入する際に、前記チップキット内を減圧して負圧にした状態で、前記チップキット内に溶液を導入して前記フィルタを前記溶液中に浸漬させることを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項２】
請求項１に記載するチップキットの操作方法において、
前記チップキット内に存在する溶液中に前記フィルタを浸漬させた状態で、前記各ウエルに検体を投入することを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するチップキットの操作方法において、
溶液を前記チップキットの内壁に向けて噴射することにより前記チップキット内に存在する溶液を攪拌することを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載するチップキットの操作方法において、
エアを前記チップキットの内壁に向けて噴射することにより前記チップキット内に存在する溶液を攪拌することを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載するチップキットの操作方法において、
前記フィルタが空気に触れないように前記チップキット内に存在する溶液の液面を監視しつつ、前記バイオチップキット内で差圧を生じさせることにより前記液面を上下させて前記溶液を攪拌することを特徴とするチップキットの操作方法。
【請求項６】
請求項３から請求項５に記載するいずれか１つのチップキットの操作方法において、
前記溶液を攪拌した後に、前記フィルタが空気に触れないように前記溶液の液面を監視しつつ、前記溶液をチップキットから排出することを特徴とするチップキットの操作方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００６−１８４１５５（Ｐ２００６−１８４１５５Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７９０７２（Ｐ２００４−３７９０７２）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【出願人】（５０２１２８８００）株式会社オクテック (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【出願人】（５０２１２８８００）株式会社オクテック (83)
【Ｆターム（参考）】
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