バイオチップを用いた検査方法及び装置
【課題】サンプル液とバイオチップの壁面との接触面積を小さく保ち、且つ、サンプル液の被検物質とバイオチップの特異結合物質との反応速度を高める検査方法及び装置を提供する。
【解決手段】バイオチップ１０は、サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質がプレート１２の上面の特定領域１６内に固定化される。バイオチップ１０の特定領域１６内にはサンプル液が滴下され、サンプル液中の被検物質が特異結合物質で検出される。検査装置には、サンプル液の液滴３６とプレート１２の表面との接触面を特定領域１６内に保つ疎水面１８と、特定領域１６内に滴下されたサンプル液の液滴３６を変形させるための加振装置３４を備える。
【解決手段】バイオチップ１０は、サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質がプレート１２の上面の特定領域１６内に固定化される。バイオチップ１０の特定領域１６内にはサンプル液が滴下され、サンプル液中の被検物質が特異結合物質で検出される。検査装置には、サンプル液の液滴３６とプレート１２の表面との接触面を特定領域１６内に保つ疎水面１８と、特定領域１６内に滴下されたサンプル液の液滴３６を変形させるための加振装置３４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオチップを用いた検査方法及び装置に係り、特にＤＮＡなどの生体関連物質をバイオチップを用いて検査する検査方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
体内物質の存在や量を検査する生体関連物質の検査は、健康状態を知り、治療方法を決定する上で重要である。また、生体関連物質の検査は、近年、迅速化や高感度化が求められており、特に、健康上の異常を知らせる体内物質の検査については、迅速な治療と患者の負担軽減のため、検査の高感度化が求められている。
【０００３】
このような生体関連物質の検査において、生体から取り出したサンプル液の中から、取り出したい物質だけをバイオチップの特定領域に特異的に反応・吸着させ、分離を行う検査方法がある。この検査方法は、未反応物質や夾雑物がノイズとなって検出を阻害することを防止できるので、検査を高感度で行うことができる。
【０００４】
ところで、生体関連物質の検査では、サンプル採取による患者の負担を軽減するために、或いは、薬液が希少で高価な場合にコストを削減するために、検査に使用される液量が微小量であることが多い。液量が微少量の場合には液体の代表寸法も小さいため、体積に対する表面積の比率が大きくなり、液体を容器に入れた際に容器壁面に接する液体の接触面積割合が大きくなる。その結果、液体中の検出対象物質（以下、被検物質ともいう）が壁面の特定領域外に非特異的に吸着してしまうおそれがある。
【０００５】
被検物質が特定領域外に吸着した場合、検査の感度が低下するという問題が発生し、さらに検査に定量化が求められる場合には、意図しない箇所に被検物質が吸着することによって測定精度が低下するという問題が生じる。
【０００６】
また、液体が微小量の場合、液体と壁面の接触面積割合が増加するため、粘性力が支配的となり、液体内の流動が抑制される。その結果、被検物質が壁面へ供給される量が低下するので、それに伴って反応速度が低下し、検査時間が長くなるという問題が発生する。
【０００７】
反応速度の低下の問題に関しては、物質供給速度を改善した検査装置が開発されている。たとえば、容器を薄膜状にし、且つ、その一部を弾性体で形成したＤＮＡチップ反応促進装置が商品化されている。このＤＮＡチップ反応促進装置によれば、容器の一部が弾性変形することによって、液体内に流動が発生するため、反応率を向上させることができる。
【０００８】
一方、特許文献１には、平行な二つの壁面の間に液体を供給し、その一方の壁面を他方の壁面に対して移動することによって、液体を混合する検査装置が記載されている。この検査装置によれば、液体層と媒体との界面が弾性膜として機能するので、液体の混合速度を向上させることができる。
【特許文献１】特表２００２−５０９２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した検査装置はいずれも、反応速度を向上させるためのものであり、液体と壁面との接触面積が大きいという問題は解消することができない。たとえば、上述したＤＮＡチップ反応促進装置は、液体を壁面全面に接触させた状態で液体の流動を発生させる構成であり、接触面積を小さくした状態では反応速度を向上させることはできない。一方、先行文献１は、接触面積を大きくするほど、液体の混合速度が高まる構成であり、接触面積を小さくした状態では反応速度を向上させることはできない。したがって、従来装置では、液体と壁面との接触面積を小さく保持し、且つ、液体における反応速度を向上させることはできず、検査精度と検査時間の両方を十分に改善することができないという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、サンプル液とバイオチップの基板壁面との接触面積を小さく保ち、且つ、サンプル液の被検物質とバイオチップの特異結合物質との反応速度を高めることができ、検査精度及び検査時間を十分に改善することのできるバイオチップを用いた検査方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質が基板壁面の特定領域内に固定化されたバイオチップを用い、前記サンプル液を前記特定領域に供給することによって該サンプル液中の被検物質を前記特異結合物質で検出する検査方法において、前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保ったまま、前記サンプル液の液滴を変形させることによって、前記被検物質と前記特異結合物質との反応を促進させることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、サンプル液の液滴の接触面を特定領域内に保ったまま、その液滴を変形させることによって、液滴の内部で流動が生じ、被検物質と特異結合物質との接触頻度が増え、特異反応が促進される。これにより、検査時間を短縮することができる。また、本発明によれば、液滴の接触面を特定領域内に保っているので、液滴が特定領域外に接触することを防止できる。したがって、特定領域外での非特異的な吸着を防止でき、検査精度を高めることができる。よって、本発明によれば、検査時間の短縮と検査精度の向上の両方を達成することができる。なお、本発明において、液滴とは、特定領域の周囲に一周にわたって、固体との非接触部分を有することをいう。
【００１３】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から可動壁面が接触した状態で、該可動壁面を前記基板壁面に対して相対的に移動させることによって、前記可動壁面と前記基板壁面との間の液滴を変形させることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、サンプル液の液滴に接触する二つの壁面のうち、一方の壁面を他方の壁面に対して移動させるので、液滴を変形させることができる。なお、本発明では、可動壁面と基板壁面をそれぞれ板状のプレートで形成するとよい。また、本発明において可動壁面の移動は、基板壁面に対して進退（接近・離間）する方向（すなわち上下方向）に動かすことが好ましいが、可動壁面をその面上で（すなわち水平方向に）動かすようにしてもよい。
【００１５】
請求項３に記載の発明は請求項１の発明において、前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から可動壁面が接触した状態で、該可動壁面を前記基板壁面に対して変形させることによって、前記可動壁面と前記基板壁面との間の液滴を変形させることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、サンプル液の液滴に接触する二つの壁面のうち、一方の壁面を他方の壁面に対して変形させるので、液滴を変形させることができる。なお、本発明では、基板壁面を板状のプレートで形成し、可動壁面を弾性体や薄膜のフィルムで形成するとよい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は請求項２又は３の発明において、前記可動壁面に周期性を有する反復運動を与えることによって、前記液滴を変形させることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、可動壁面に反復運動を与えることによって、可動壁面を移動又は変形させることができ、液滴を変形させることができる。また、本発明によれば、周期性を有する反復運動を与えるようにしたので、非周期性の振動を与えた場合よりも、サンプル液の液滴が特定領域外に広がりにくくなり、検査精度を確実に向上させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は請求項１〜４のいずれか１の発明において、前記特定領域の外縁に沿って前記基板壁面に段差を形成し、該段差によって前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保持することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、特定領域の外縁に段差が設けられているので、サンプル液の液滴が特定領域の外側に拡がることを防止できる。なお、段差は、特定領域全体が凸、その周囲が凹となるような段差が好ましいが、特定領域の外縁のみをリング状に突出させてもよい。
【００２１】
請求項６に記載の発明は請求項１〜４のいずれか１の発明において、前記特定領域の外縁に沿って疎水面又は親水面の境界線を形成し、該疎水面又は親水面の境界線によって、前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保持することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、特定領域の外縁に沿って疎水面又は親水面の境界線が形成されているので、サンプル液の液滴が特定領域の外側に拡がることを防止することができる。なお、サンプル液が親水性の場合には、親水性の基板壁面に対して特定領域の外側にリング状の疎水面を形成するか、或いは、疎水性の基板壁面に対して特定領域の内部全体を親水面とするとよい。
【００２３】
請求項７に記載の発明は請求項１〜６のいずれか１の発明において、前記被検物質と前記特異結合物質の反応後、前記基板壁面の上に洗浄液を供給することによって、前記液滴を洗い流すことを特徴とする。本発明によれば、反応後に液滴を洗い流すので、未反応の液体を除去することができ、検査を正確に行うことができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は請求項７の発明において、前記洗浄液を、前記基板壁面の一方側の端部から供給し、他方側の端部で吸収部材に吸収させることを特徴とする。本発明によれば、使用後の洗浄液をすぐに吸収除去することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は請求項７又は８に記載の発明において、前記洗浄液は、該洗浄液の容器内にエアを送風して該洗浄液を押し出すことによって供給し、該洗浄液の供給後に該洗浄液に連続して前記エアを前記基板壁面の上に供給することによって、該基板壁面から洗浄液を押し出すことを特徴とする。本発明によれば、基板壁面の洗浄と洗浄液除去を連続して行うことができ、検査時間をより短縮することができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は前記目的を達成するために、サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質が基板壁面の特定領域内に固定化されたバイオチップを用い、前記サンプル液を前記特定領域内に供給することによって該サンプル液中の被検物質を前記特異結合物質で検出する検査装置において、前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保つ接触面保持手段と、前記特定領域内に供給されたサンプル液の液滴を変形させる液滴変形手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、液滴変形手段によってサンプル液の液滴を変形させるので、サンプル液の内部で流動が生じ、被検物質と特異結合物質との接触頻度が増え、特異反応が促進される。これにより、検査時間を短縮することができる。また、本発明によれば、接触面保持手段によって接触面が特定領域内に保たれるので、サンプル液の液滴が特定領域外に接触することを防止できる。したがって、非特異的な吸着を防止でき、検査精度を高めることができる。よって、本発明によれば、検査時間の短縮と検査精度の向上の両方を達成することができる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は請求項１０の発明において、前記液滴変形手段は、前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から接触する可動壁面と、該可動壁面を前記基板壁面に対して相対的に移動させる壁面移動装置と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、壁面移動装置によって可動壁面を移動させるので、可動壁面と基板壁面に接触した液滴を変形させることができる。なお、本発明では、可動壁面と基板壁面はそれぞれ板状のプレートで形成するとよい。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は請求項１０の発明において、前記液滴変形手段は、前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から接触する可動壁面と、該可動壁面を前記基板壁面に対して変形させる壁面変形装置と、を備えることを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、壁面変形装置によって可動壁面を変形させることによって、可動壁面と基板壁面とに接触した液滴を変形させることができる。なお、本発明では、基板壁面を板状のプレートで形成し、可動壁面を弾性体や薄膜のフィルムで形成するとよい。
【００３２】
請求項１３に記載の発明は請求項１１又は１２の発明において、前記液滴変形手段は、前記可動壁面に周期的な反復運動を与える反復運動装置を備えることを特徴とする。本発明によれば、反復運動装置（たとえば振動装置）によって、可動壁面に反復運動を与えることができ、可動壁面を移動又は変形させることができる。また、本発明によれば、周期性を有する反復運動を与えるので、非周期性の反復運動を与えた場合よりも、サンプル液の液滴が特定領域外に広がりにくくなり、検査精度を確実に向上させることができる。
【００３３】
請求項１４に記載の発明は請求項１０〜１３のいずれか１の発明において、前記接触面保持手段は、前記特定領域の外縁に沿って、前記基板壁面に形成された段差であることを特徴とする。本発明によれば、特定領域の外縁に段差が設けられているので、サンプル液の液滴が特定領域の外側に拡がることを防止できる。なお、段差は、特定領域全体が凸、その周囲が凹となるような段差が好ましいが、特定領域の外縁のみをリング状に突出させてもよい。
【００３４】
請求項１５に記載の発明は請求項１０〜１３のいずれか１の発明において、前記接触面保持手段は、前記特定領域の外縁に沿って、前記基板壁面に形成された疎水面又は親水面の境界線であることを特徴とする。本発明によれば、特定領域の外縁に沿って疎水面又は親水面の境界線が形成されているので、サンプル液の液滴が特定領域の外側に拡がることを防止することができる。なお、サンプル液が親水性の場合には、親水性の基板壁面に対して特定領域の外側にリング状の疎水面を形成するか、或いは、疎水性の基板壁面に対して特定領域の内部全体を親水面とするとよい。
【００３５】
請求項１６に記載の発明は請求項１０〜１５のいずれか１の発明において、前記基板壁面の端部には、該基板壁面の上に洗浄液を供給する洗浄液供給装置が設けられることを特徴とする。本発明によれば、洗浄液供給装置によって基板壁面の上に洗浄液が供給されるので、基板壁面を洗浄することができる。
【００３６】
請求項１７に記載の発明は請求項１６の発明において、前記洗浄液供給装置が設けられた端部と反対側の基板壁面の端部には、前記洗浄液を吸収する吸収部材が設けられることを特徴とする。本発明によれば、使用後の洗浄液をすぐに吸収除去することができ、洗浄液が周囲を汚染することを防止できる。
【００３７】
請求項１８に記載の発明は請求項１６又は１７の発明において、前記洗浄液供給装置は、前記洗浄液の容器内にエアを送風して該洗浄液を押し出すことによって該洗浄液を前記基板壁面上に供給し、該洗浄液の供給に連続して前記エアを前記基板壁面の上に送気することを特徴とする。本発明によれば、洗浄液の供給に続けて、エアの送気による液押し出しを行うことができ、基板壁面の洗浄と洗浄液除去を連続して行うことができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、サンプル液の液滴と基板壁面との接触面を特定領域内に保ったままサンプル液の液滴を変形させるようにしたので、液滴が特定領域外に接触することを防止できるとともに、液滴内に流動を生じさせて特異反応を促進させることができ、検査精度の向上と検査時間の短縮の両方を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下添付図面に従って本発明に係るバイオチップを用いた検査方法及び装置の好ましい実施形態について説明する。なお、本実施の形態は、ＰＯＣＴ(Point Of Care Testing)用の検査装置に本発明を適用する例であるが、本発明の適用はこれに限定するものではない。また、バイオチップは、ＤＮＡチップやマイクロチップであってもよい。
【００４０】
図１は、第１の実施形態で使用されるバイオチップ１０を示す分解斜視図である。
【００４１】
これらの図に示すように、バイオチップ１０は主として、プレート１２（基板に相当）及びカバーフィルム１４（可動壁面に相当）で構成される。プレート１２は、硬質板、たとえば白色のポリスチレン板から成り、このプレート１２の上面（基板壁面に相当）に、円形状の特定領域１６が形成される。特定領域１６には、サンプル液の被検物質に特異的に反応する特異結合物質（不図示）が固定化されている。特異結合物質はサンプル液中の被検物質に特異的に反応して被検物質の情報が得られるものであればよい。本発明で分析できる被検物質は、これに特異的に結合する特異結合物質が天然界に存在するもの、あるいは化学的手段によりこれを用意できるものであればよい。一方、特異結合物質は、被検物質に対して特異的に結合することが可能な物質である。
【００４２】
被検物質と特異結合物質との組み合わせは、例えば、抗原と抗体、ある種の糖類とレクチン、ビオチンとアビジン、プロテインＡとＩｇＧ、ホルモンとそのレセブター、酵素と基質、核酸と相補的な核酸、などが例として挙げられる。この組合せは、逆でもよい。最も一般的な例は、抗原を被検物質とし、抗体を特異結合物質とするものである。特異結合物質としての抗体は、ポリクローナル抗体でもよく、モノクローナル抗体であってもよい。また、複数の種類の抗体を使用してもよい。抗体のクラスは特に限定されず、ＩｇＧであってもＩｇＭであっても使用可能であるし、ＦａｂやＦａｂ'やＦ(ａｂ')２等の抗体のフラグメントであってもよい。なお、本実施形態では、特異反応を検査するために特異結合物質をプレート１２に固定したが、これに限定するものではなく、被検物質との反応に関与する物質であればよい。
【００４３】
特異結合物質のプレート１２への固定方法は特に限定されるものではないが、たとえばインクジェット装置のノズルから特異結合物質を吹き付けることによって固定化するとよい。また、特異結合物質の固定方法は、プレート１２に直接固定してもよいし、間接的に固定してもよい。
【００４４】
一方、プレート１２の壁面（不溶性担体）として用いる材質は、特異結合物質（反応に関与する物質）を安定に保持できるものであれば、いかなるものも用いることができる。壁面の好ましい素材としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリビニルトルエン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリメタクリレート、ゼラチン、アガロース、セルロース、ポリエチレンテレフタレート等を含む高分子素材、ガラス、セラミックス、金属等が挙げられる。
【００４５】
なお、特定領域１６の形状は、円形が特に好ましいが、楕円形や矩形など様々な形状が可能である。また、特定領域１６の個数は一つに限定されるものではなく、特にＤＮＡチップの場合には複数個の特定領域１６を所定の間隔をあけるとよい。
【００４６】
プレート１２の上面には、特定領域１６の外縁に沿って疎水面１８がリング状に形成される。疎水面１８は撥水性を発揮するものであれば、その形成方法は特に限定されないが、たとえば撥水性のインクを塗布することによって形成される。この疎水面１８を設けることによって、特定領域１６内に滴下された親水性のサンプル液の液滴が特定領域１６の外部に拡がることが防止される。なお、本実施の形態では、サンプル液とプレート１２の表面が親水性であるため、特定領域１６の外側を疎水面１８としたが、サンプル液とプレート１２の表面が疎水性である場合には、特定領域１６の外側を親水面として形成するとよい。
【００４７】
一方、カバーフィルム１４は、可撓性を有する薄膜状に形成される。カバーフィルム１４は、プレート１２の上面に積層され、接合テープ２０によってプレート１２に貼着される。接合テープ２０は枠状に形成され、プレート１２の上面の四つの縁部とカバーフィルム１４の下面の四つの縁部とを貼り付けるように構成される。また、接合テープ２０は、所定の厚みを有しており、プレート１２とカバーフィルム１４とのスペーサとして作用するようになっている。これにより、プレート１２とカバーフィルム１４との間には、所定の大きさの空間（以下、チャンバ２８という）が形成され、特定領域１６に滴下したサンプル液が潰されることなく液滴状態を保つことができる。なお、プレート１２とカバーフィルム１４との隙間の大きさは、大き過ぎるとかえって液滴を形成しにくくなるため、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００４８】
図２は、バイオチップ１０を検査装置に装着した状態を示している。また、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、検査装置の作用を説明する説明図であり、各図はバイオチップ１０の縦断面図を模式的に示している。
【００４９】
これらの図に示すように、バイオチップ１０の端部には、洗浄液容器２２と吸収パッド２４が設けられる。洗浄液容器２２は、その内部に洗浄液２６が充填されており、バイオチップ１０の一方側の端部に取り付けられる。吸収パッド２４は、ウレタン製スポンジなどの吸水性素材から成り、洗浄液容器２２と反対側の端部に取り付けられている。これらの洗浄液容器２２、吸収パッド２４は、バイオチップ１０と一体化してユニットとして持ち運びできるようにしてもよいし、検査装置に予め取り付けておき、バイオチップ１０が検査装置の所定の位置にセットされた際にバイオチップ１０の両端部に配置されるようにしてもよい。
【００５０】
洗浄液容器２２及び吸収パッド２４はそれぞれ、プレート１２とカバーフィルム１４の間のチャンバ２８に連通されている。連通方法は特に限定するものではないが、たとえば、接合テープ２０に逆流防止弁付きの開口（不図示）を形成し、この開口を介して連通される。これにより、洗浄液容器２２と吸収パッド２４がチャンバ２８を介して連通され、洗浄液容器２２内の洗浄液２６を、チャンバ２８を介して吸収パッド２４に供給することができる。
【００５１】
洗浄液容器２２の上面には、逆流防止機構付きの開口３０が設けられる。開口３０には、検査装置のエア送気装置（不図示）のノズル３２（図３（Ｂ）参照）が接続され、エア送気装置からエアを送気することによって、洗浄液容器２２内にエアが送気され、洗浄液容器２２内の洗浄液２６が図３（Ｄ）に示す如くチャンバ２８に押し出される。そして、図３（Ｅ）に示すように、洗浄液容器２２内の洗浄液が全てチャンバ２８に押し出された後も送気を連続して行うことによって、チャンバ２８にエアが送り込まれ、プレート１２上から洗浄液が除去される。
【００５２】
図２に示すように、検査装置には加振装置３４が設けられている。加振装置３４は、バイオチップ１０を検査装置にセットした際に、カバーフィルム１４の上面に当接される。その際、カバーフィルム１４の上面を吸着するように構成することが好ましい。また、加振装置３４は、偏心モータやピストン式のバイブレータから成り、周期性を有する反復運動（たとえば周波数１０Ｈｚ程度、振幅０．５ｍｍ程度の反復運動）をカバーフィルム１４に与えるように構成される。これにより、カバーフィルム１４は加振装置３４から反復運動が付与され、上下に変形される。
【００５３】
なお、検査装置は、液滴３６内の被検物質が特異反応した特異結合物質を検出できるように構成されており、その方法は、たとえば、比濁法、ラテックス凝集法、酵素免疫測定法、蛍光測定法、化学発光測定法、（イムノ）クロマト法などがあり、それぞれの方法に応じて、下方あるいは上方からの反射、散乱などの光学的検査、磁力による検査、電気化学的な検査が可能である。これらのうち、光学的な検査には、レーザー、紫外線、赤外線、可視光、Ｘ線等を用いることができる。
【００５４】
次に上記の如く構成された検査装置の使用方法及び作用について図３（Ａ）〜図３（Ｅ）に従って説明する。
【００５５】
まず、図３（Ａ）の如くカバーフィルム１４をめくり、その状態で、プレート１２の特定領域１６にサンプル液を滴下する。これにより、特定領域１６上にサンプル液の液滴３６が形成される。
【００５６】
次に図３（Ｂ）に示すようにカバーフィルム１４を被せてプレート１２に貼り付ける。これにより、特定領域１６上の液滴３６は、カバーフィルム１４の下面に当接され、カバーフィルム１４と基板１２の両方に接触した状態になる。
【００５７】
次に加振装置３４によってカバーフィルム１４に反復運動を与える。これにより、カバーフィルム１４が図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示す如く変形するので、プレート１２とカバーフィルム１４の間の液滴３６は、上下方向に伸縮するように変形する。このように液滴３６を上下に伸縮させた場合、液滴３６は、プレート１２との接触面積を保ったまま（すなわち、接触面積を広げることなく）変形し、その変形によって液滴３６の内部に上下方向の流動が発生する。これにより、液滴３６内の被検物質と特定領域１６表面の特異結合物質との接触頻度が増加させて反応速度を高めることができ、検査時間を短縮することができる。
【００５８】
また、特定領域１６の外側には、疎水面１８が形成されるので、特定領域１６上の液滴３６は、特定領域１６の外側に拡がることが確実に防止される。これにより、特定領域１６外で非特異反応が発生することを防止でき、検査の精度を高めることができる。
【００５９】
被検物質と特異結合物質の反応に必要な時間が経過した後、図３（Ｄ）に示すように洗浄液容器２２にエアを送気し、洗浄液容器２２内の洗浄液をプレート１２上に押し出す。押し出された洗浄液は、プレート１２とカバーフィルム１４との間のチャンバ２８を、洗浄液容器２２側から吸収パッド２４側に流れ、吸収パッド２４に吸収される。これにより、液滴３６中の未反応物質や夾雑物をプレート１２上から除去することができ、検査を正確に行うことができる。また、洗浄処理を行うことによって、反応時間を制御することができる。
【００６０】
図３（Ｅ）に示すように、洗浄液容器２２から洗浄液が全て押し出すまでエアの送液を継続する。特に光学的な測定を行う場合、残存洗浄液による光散乱を防止できる。
【００６１】
乾燥処理後、特異結合物質を所定の方法で（たとえば光学的に）検査する。これにより、被検物質の検出結果が正確に得られる。
【００６２】
このように本実施の形態によれば、カバーフィルム１４を変形させて液滴３６を変形させ、液滴３６の内部に流動を発生させるようにしたので、液滴３６内の被検物質と特定領域１６表面の特異結合物質との反応速度を高めることができ、検査時間を短縮することができる。さらに、被検物質と特異結合物質の反応後に洗浄処理と押し出し処理とを連続して行うようにしたので、検査時間をより短縮することができる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、特定領域１６の外側に疎水面１８を形成したので、液滴３６を変形させた際に液滴３６が特定領域１６の外側に拡がることを防止できる。さらに本実施の形態によれば、カバーフィルム１４に周期性を有する反復運動を与えたので、液滴３６は同じ範囲で変形を繰り返すようになり、変形時の反動によって液滴３６が特定領域１６の外側に拡がることを防止できる。したがって、本実施の形態によれば、液滴３６が特定領域１６の外側に接触して非特異的な反応が発生することを防止でき、検査精度を高めることができる。
【００６４】
また、本実施の形態によれば、プレート１２とカバーフィルム１４との間にチャンバ２８を形成し、そのチャンバ２８内に洗浄液を供給して洗浄するようにしたので、洗浄液が外部に飛散して装置を汚染することを防止することができる。
【００６５】
なお、上述した実施形態では、可撓性を有するカバーフィルム１４を被せたが、図４に示すように、（可撓性のない）板状のカバープレート３８を設けてもよい。この場合、カバープレート３８は、反復運動を与えることによって上下方向に移動させることが好ましい。これにより、液滴３６が上下に伸縮するように変形するので、接触面積を広げることなく液滴３６内に流動を発生させて反応速度を高めることができる。なお、カバープレート３８は、図５に示すように水平方向に移動させてもよい。この場合には、カバープレート３８の振幅を適切な範囲に調節することによって、液滴３６の接触面積を広げることなく、液滴３６を変形させることができる。
【００６６】
なお、上述した実施形態は、液滴３６の接触面保持手段として、特定領域１６の外側に疎水面１８を形成したが、接触面保持手段はこれに限定するものではなく、たとえば特定領域１６の外縁に沿って、プレート１２の上面に段差を設けてもよい。たとえば、図６に示すプレート４０は、特定領域１６の外周部には凹部４０Ａが形成される。凹部４０Ａは、特定領域１６の外縁に沿ってリング状に形成されており、特定領域１６全体が凸部となっている。この場合、液滴３６は特定領域１６の外側に拡がることが防止されるので、液滴３６の接触面を特定領域１６内に保持することができる。これにより、液滴３６が特定領域１６の外部に接触して非特異な反応が発生することを防止でき、検査精度を高めることができる。
【００６７】
また、図７に示すプレート４２は、特定領域１６の外縁に沿って突出部４２Ａが形成され、特定領域１６の外縁のみが突出されている。この場合にも、液滴３６が特定領域１６の外側に拡がることを防止でき、非特異な反応の発生を防止して検査精度を高めることができる。
【実施例】
【００６８】
抗マウス１ｇＧ抗体を２ｎｇ／ｍｍ２物理吸着させたポリエチレン基板に、抗抗マウス１ｇＧ抗体６４ｐＭ溶液１０μｌ滴下した。非特異的な吸着を防止するため、基板には、タンパク質の吸着も行った。このため、基板に対する抗体溶液の接触角が小さくなっており、抗マウス１ｇＧ抗体を吸着した円周を描くように、φ５ｍｍの溝を切削した。次に、液滴を押しつぶすように、ポリエチレン基板を上から押し当て、上下２枚の基板間距離を約２ｍｍに設定した。上面の基板に加振機を押し当て、周波数１０Ｈｚ、振幅０．５ｍｍの上下運動を行い、反応量の経時変化を測定して本実例とした。また、比較例として、振動のない場合で反応量の経時変化を測定した。
【００６９】
比較例では、６０分要した反応量を、本実施例では１５分で得られた。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態のバイオチップを示す分解斜視図
【図２】図１のバイオチップを検査装置に装着した状態を示す斜視図
【図３】本発明の作用を説明する説明図
【図４】液体変形手段の構成が異なるバイオチップを説明する図
【図５】図４と可動壁面の移動方向が異なるバイオチップを説明する図
【図６】接触面保持手段の構成が異なるバイオチップの説明図
【図７】接触面保持手段の構成が異なるバイオチップの説明図
【符号の説明】
【００７１】
１０…バイオチップ、１２…プレート、１４…カバーフィルム、１６…特定領域、１８…疎水面、２０…接合テープ、２２…洗浄液容器、２４…吸収パッド、２６…洗浄液、２８…チャンバ、３０…開口、３２…ノズル、３４…加振装置、３６…液滴、３８…カバープレート、４０…プレート、４２…プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオチップを用いた検査方法及び装置に係り、特にＤＮＡなどの生体関連物質をバイオチップを用いて検査する検査方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
体内物質の存在や量を検査する生体関連物質の検査は、健康状態を知り、治療方法を決定する上で重要である。また、生体関連物質の検査は、近年、迅速化や高感度化が求められており、特に、健康上の異常を知らせる体内物質の検査については、迅速な治療と患者の負担軽減のため、検査の高感度化が求められている。
【０００３】
このような生体関連物質の検査において、生体から取り出したサンプル液の中から、取り出したい物質だけをバイオチップの特定領域に特異的に反応・吸着させ、分離を行う検査方法がある。この検査方法は、未反応物質や夾雑物がノイズとなって検出を阻害することを防止できるので、検査を高感度で行うことができる。
【０００４】
ところで、生体関連物質の検査では、サンプル採取による患者の負担を軽減するために、或いは、薬液が希少で高価な場合にコストを削減するために、検査に使用される液量が微小量であることが多い。液量が微少量の場合には液体の代表寸法も小さいため、体積に対する表面積の比率が大きくなり、液体を容器に入れた際に容器壁面に接する液体の接触面積割合が大きくなる。その結果、液体中の検出対象物質（以下、被検物質ともいう）が壁面の特定領域外に非特異的に吸着してしまうおそれがある。
【０００５】
被検物質が特定領域外に吸着した場合、検査の感度が低下するという問題が発生し、さらに検査に定量化が求められる場合には、意図しない箇所に被検物質が吸着することによって測定精度が低下するという問題が生じる。
【０００６】
また、液体が微小量の場合、液体と壁面の接触面積割合が増加するため、粘性力が支配的となり、液体内の流動が抑制される。その結果、被検物質が壁面へ供給される量が低下するので、それに伴って反応速度が低下し、検査時間が長くなるという問題が発生する。
【０００７】
反応速度の低下の問題に関しては、物質供給速度を改善した検査装置が開発されている。たとえば、容器を薄膜状にし、且つ、その一部を弾性体で形成したＤＮＡチップ反応促進装置が商品化されている。このＤＮＡチップ反応促進装置によれば、容器の一部が弾性変形することによって、液体内に流動が発生するため、反応率を向上させることができる。
【０００８】
一方、特許文献１には、平行な二つの壁面の間に液体を供給し、その一方の壁面を他方の壁面に対して移動することによって、液体を混合する検査装置が記載されている。この検査装置によれば、液体層と媒体との界面が弾性膜として機能するので、液体の混合速度を向上させることができる。
【特許文献１】特表２００２−５０９２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した検査装置はいずれも、反応速度を向上させるためのものであり、液体と壁面との接触面積が大きいという問題は解消することができない。たとえば、上述したＤＮＡチップ反応促進装置は、液体を壁面全面に接触させた状態で液体の流動を発生させる構成であり、接触面積を小さくした状態では反応速度を向上させることはできない。一方、先行文献１は、接触面積を大きくするほど、液体の混合速度が高まる構成であり、接触面積を小さくした状態では反応速度を向上させることはできない。したがって、従来装置では、液体と壁面との接触面積を小さく保持し、且つ、液体における反応速度を向上させることはできず、検査精度と検査時間の両方を十分に改善することができないという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、サンプル液とバイオチップの基板壁面との接触面積を小さく保ち、且つ、サンプル液の被検物質とバイオチップの特異結合物質との反応速度を高めることができ、検査精度及び検査時間を十分に改善することのできるバイオチップを用いた検査方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質が基板壁面の特定領域内に固定化されたバイオチップを用い、前記サンプル液を前記特定領域に供給することによって該サンプル液中の被検物質を前記特異結合物質で検出する検査方法において、前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保ったまま、前記サンプル液の液滴を変形させることによって、前記被検物質と前記特異結合物質との反応を促進させることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、サンプル液の液滴の接触面を特定領域内に保ったまま、その液滴を変形させることによって、液滴の内部で流動が生じ、被検物質と特異結合物質との接触頻度が増え、特異反応が促進される。これにより、検査時間を短縮することができる。また、本発明によれば、液滴の接触面を特定領域内に保っているので、液滴が特定領域外に接触することを防止できる。したがって、特定領域外での非特異的な吸着を防止でき、検査精度を高めることができる。よって、本発明によれば、検査時間の短縮と検査精度の向上の両方を達成することができる。なお、本発明において、液滴とは、特定領域の周囲に一周にわたって、固体との非接触部分を有することをいう。
【００１３】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から可動壁面が接触した状態で、該可動壁面を前記基板壁面に対して相対的に移動させることによって、前記可動壁面と前記基板壁面との間の液滴を変形させることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、サンプル液の液滴に接触する二つの壁面のうち、一方の壁面を他方の壁面に対して移動させるので、液滴を変形させることができる。なお、本発明では、可動壁面と基板壁面をそれぞれ板状のプレートで形成するとよい。また、本発明において可動壁面の移動は、基板壁面に対して進退（接近・離間）する方向（すなわち上下方向）に動かすことが好ましいが、可動壁面をその面上で（すなわち水平方向に）動かすようにしてもよい。
【００１５】
請求項３に記載の発明は請求項１の発明において、前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から可動壁面が接触した状態で、該可動壁面を前記基板壁面に対して変形させることによって、前記可動壁面と前記基板壁面との間の液滴を変形させることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、サンプル液の液滴に接触する二つの壁面のうち、一方の壁面を他方の壁面に対して変形させるので、液滴を変形させることができる。なお、本発明では、基板壁面を板状のプレートで形成し、可動壁面を弾性体や薄膜のフィルムで形成するとよい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は請求項２又は３の発明において、前記可動壁面に周期性を有する反復運動を与えることによって、前記液滴を変形させることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、可動壁面に反復運動を与えることによって、可動壁面を移動又は変形させることができ、液滴を変形させることができる。また、本発明によれば、周期性を有する反復運動を与えるようにしたので、非周期性の振動を与えた場合よりも、サンプル液の液滴が特定領域外に広がりにくくなり、検査精度を確実に向上させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は請求項１〜４のいずれか１の発明において、前記特定領域の外縁に沿って前記基板壁面に段差を形成し、該段差によって前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保持することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、特定領域の外縁に段差が設けられているので、サンプル液の液滴が特定領域の外側に拡がることを防止できる。なお、段差は、特定領域全体が凸、その周囲が凹となるような段差が好ましいが、特定領域の外縁のみをリング状に突出させてもよい。
【００２１】
請求項６に記載の発明は請求項１〜４のいずれか１の発明において、前記特定領域の外縁に沿って疎水面又は親水面の境界線を形成し、該疎水面又は親水面の境界線によって、前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保持することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、特定領域の外縁に沿って疎水面又は親水面の境界線が形成されているので、サンプル液の液滴が特定領域の外側に拡がることを防止することができる。なお、サンプル液が親水性の場合には、親水性の基板壁面に対して特定領域の外側にリング状の疎水面を形成するか、或いは、疎水性の基板壁面に対して特定領域の内部全体を親水面とするとよい。
【００２３】
請求項７に記載の発明は請求項１〜６のいずれか１の発明において、前記被検物質と前記特異結合物質の反応後、前記基板壁面の上に洗浄液を供給することによって、前記液滴を洗い流すことを特徴とする。本発明によれば、反応後に液滴を洗い流すので、未反応の液体を除去することができ、検査を正確に行うことができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は請求項７の発明において、前記洗浄液を、前記基板壁面の一方側の端部から供給し、他方側の端部で吸収部材に吸収させることを特徴とする。本発明によれば、使用後の洗浄液をすぐに吸収除去することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は請求項７又は８に記載の発明において、前記洗浄液は、該洗浄液の容器内にエアを送風して該洗浄液を押し出すことによって供給し、該洗浄液の供給後に該洗浄液に連続して前記エアを前記基板壁面の上に供給することによって、該基板壁面から洗浄液を押し出すことを特徴とする。本発明によれば、基板壁面の洗浄と洗浄液除去を連続して行うことができ、検査時間をより短縮することができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は前記目的を達成するために、サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質が基板壁面の特定領域内に固定化されたバイオチップを用い、前記サンプル液を前記特定領域内に供給することによって該サンプル液中の被検物質を前記特異結合物質で検出する検査装置において、前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保つ接触面保持手段と、前記特定領域内に供給されたサンプル液の液滴を変形させる液滴変形手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、液滴変形手段によってサンプル液の液滴を変形させるので、サンプル液の内部で流動が生じ、被検物質と特異結合物質との接触頻度が増え、特異反応が促進される。これにより、検査時間を短縮することができる。また、本発明によれば、接触面保持手段によって接触面が特定領域内に保たれるので、サンプル液の液滴が特定領域外に接触することを防止できる。したがって、非特異的な吸着を防止でき、検査精度を高めることができる。よって、本発明によれば、検査時間の短縮と検査精度の向上の両方を達成することができる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は請求項１０の発明において、前記液滴変形手段は、前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から接触する可動壁面と、該可動壁面を前記基板壁面に対して相対的に移動させる壁面移動装置と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、壁面移動装置によって可動壁面を移動させるので、可動壁面と基板壁面に接触した液滴を変形させることができる。なお、本発明では、可動壁面と基板壁面はそれぞれ板状のプレートで形成するとよい。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は請求項１０の発明において、前記液滴変形手段は、前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から接触する可動壁面と、該可動壁面を前記基板壁面に対して変形させる壁面変形装置と、を備えることを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、壁面変形装置によって可動壁面を変形させることによって、可動壁面と基板壁面とに接触した液滴を変形させることができる。なお、本発明では、基板壁面を板状のプレートで形成し、可動壁面を弾性体や薄膜のフィルムで形成するとよい。
【００３２】
請求項１３に記載の発明は請求項１１又は１２の発明において、前記液滴変形手段は、前記可動壁面に周期的な反復運動を与える反復運動装置を備えることを特徴とする。本発明によれば、反復運動装置（たとえば振動装置）によって、可動壁面に反復運動を与えることができ、可動壁面を移動又は変形させることができる。また、本発明によれば、周期性を有する反復運動を与えるので、非周期性の反復運動を与えた場合よりも、サンプル液の液滴が特定領域外に広がりにくくなり、検査精度を確実に向上させることができる。
【００３３】
請求項１４に記載の発明は請求項１０〜１３のいずれか１の発明において、前記接触面保持手段は、前記特定領域の外縁に沿って、前記基板壁面に形成された段差であることを特徴とする。本発明によれば、特定領域の外縁に段差が設けられているので、サンプル液の液滴が特定領域の外側に拡がることを防止できる。なお、段差は、特定領域全体が凸、その周囲が凹となるような段差が好ましいが、特定領域の外縁のみをリング状に突出させてもよい。
【００３４】
請求項１５に記載の発明は請求項１０〜１３のいずれか１の発明において、前記接触面保持手段は、前記特定領域の外縁に沿って、前記基板壁面に形成された疎水面又は親水面の境界線であることを特徴とする。本発明によれば、特定領域の外縁に沿って疎水面又は親水面の境界線が形成されているので、サンプル液の液滴が特定領域の外側に拡がることを防止することができる。なお、サンプル液が親水性の場合には、親水性の基板壁面に対して特定領域の外側にリング状の疎水面を形成するか、或いは、疎水性の基板壁面に対して特定領域の内部全体を親水面とするとよい。
【００３５】
請求項１６に記載の発明は請求項１０〜１５のいずれか１の発明において、前記基板壁面の端部には、該基板壁面の上に洗浄液を供給する洗浄液供給装置が設けられることを特徴とする。本発明によれば、洗浄液供給装置によって基板壁面の上に洗浄液が供給されるので、基板壁面を洗浄することができる。
【００３６】
請求項１７に記載の発明は請求項１６の発明において、前記洗浄液供給装置が設けられた端部と反対側の基板壁面の端部には、前記洗浄液を吸収する吸収部材が設けられることを特徴とする。本発明によれば、使用後の洗浄液をすぐに吸収除去することができ、洗浄液が周囲を汚染することを防止できる。
【００３７】
請求項１８に記載の発明は請求項１６又は１７の発明において、前記洗浄液供給装置は、前記洗浄液の容器内にエアを送風して該洗浄液を押し出すことによって該洗浄液を前記基板壁面上に供給し、該洗浄液の供給に連続して前記エアを前記基板壁面の上に送気することを特徴とする。本発明によれば、洗浄液の供給に続けて、エアの送気による液押し出しを行うことができ、基板壁面の洗浄と洗浄液除去を連続して行うことができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、サンプル液の液滴と基板壁面との接触面を特定領域内に保ったままサンプル液の液滴を変形させるようにしたので、液滴が特定領域外に接触することを防止できるとともに、液滴内に流動を生じさせて特異反応を促進させることができ、検査精度の向上と検査時間の短縮の両方を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下添付図面に従って本発明に係るバイオチップを用いた検査方法及び装置の好ましい実施形態について説明する。なお、本実施の形態は、ＰＯＣＴ(Point Of Care Testing)用の検査装置に本発明を適用する例であるが、本発明の適用はこれに限定するものではない。また、バイオチップは、ＤＮＡチップやマイクロチップであってもよい。
【００４０】
図１は、第１の実施形態で使用されるバイオチップ１０を示す分解斜視図である。
【００４１】
これらの図に示すように、バイオチップ１０は主として、プレート１２（基板に相当）及びカバーフィルム１４（可動壁面に相当）で構成される。プレート１２は、硬質板、たとえば白色のポリスチレン板から成り、このプレート１２の上面（基板壁面に相当）に、円形状の特定領域１６が形成される。特定領域１６には、サンプル液の被検物質に特異的に反応する特異結合物質（不図示）が固定化されている。特異結合物質はサンプル液中の被検物質に特異的に反応して被検物質の情報が得られるものであればよい。本発明で分析できる被検物質は、これに特異的に結合する特異結合物質が天然界に存在するもの、あるいは化学的手段によりこれを用意できるものであればよい。一方、特異結合物質は、被検物質に対して特異的に結合することが可能な物質である。
【００４２】
被検物質と特異結合物質との組み合わせは、例えば、抗原と抗体、ある種の糖類とレクチン、ビオチンとアビジン、プロテインＡとＩｇＧ、ホルモンとそのレセブター、酵素と基質、核酸と相補的な核酸、などが例として挙げられる。この組合せは、逆でもよい。最も一般的な例は、抗原を被検物質とし、抗体を特異結合物質とするものである。特異結合物質としての抗体は、ポリクローナル抗体でもよく、モノクローナル抗体であってもよい。また、複数の種類の抗体を使用してもよい。抗体のクラスは特に限定されず、ＩｇＧであってもＩｇＭであっても使用可能であるし、ＦａｂやＦａｂ'やＦ(ａｂ')２等の抗体のフラグメントであってもよい。なお、本実施形態では、特異反応を検査するために特異結合物質をプレート１２に固定したが、これに限定するものではなく、被検物質との反応に関与する物質であればよい。
【００４３】
特異結合物質のプレート１２への固定方法は特に限定されるものではないが、たとえばインクジェット装置のノズルから特異結合物質を吹き付けることによって固定化するとよい。また、特異結合物質の固定方法は、プレート１２に直接固定してもよいし、間接的に固定してもよい。
【００４４】
一方、プレート１２の壁面（不溶性担体）として用いる材質は、特異結合物質（反応に関与する物質）を安定に保持できるものであれば、いかなるものも用いることができる。壁面の好ましい素材としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリビニルトルエン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリメタクリレート、ゼラチン、アガロース、セルロース、ポリエチレンテレフタレート等を含む高分子素材、ガラス、セラミックス、金属等が挙げられる。
【００４５】
なお、特定領域１６の形状は、円形が特に好ましいが、楕円形や矩形など様々な形状が可能である。また、特定領域１６の個数は一つに限定されるものではなく、特にＤＮＡチップの場合には複数個の特定領域１６を所定の間隔をあけるとよい。
【００４６】
プレート１２の上面には、特定領域１６の外縁に沿って疎水面１８がリング状に形成される。疎水面１８は撥水性を発揮するものであれば、その形成方法は特に限定されないが、たとえば撥水性のインクを塗布することによって形成される。この疎水面１８を設けることによって、特定領域１６内に滴下された親水性のサンプル液の液滴が特定領域１６の外部に拡がることが防止される。なお、本実施の形態では、サンプル液とプレート１２の表面が親水性であるため、特定領域１６の外側を疎水面１８としたが、サンプル液とプレート１２の表面が疎水性である場合には、特定領域１６の外側を親水面として形成するとよい。
【００４７】
一方、カバーフィルム１４は、可撓性を有する薄膜状に形成される。カバーフィルム１４は、プレート１２の上面に積層され、接合テープ２０によってプレート１２に貼着される。接合テープ２０は枠状に形成され、プレート１２の上面の四つの縁部とカバーフィルム１４の下面の四つの縁部とを貼り付けるように構成される。また、接合テープ２０は、所定の厚みを有しており、プレート１２とカバーフィルム１４とのスペーサとして作用するようになっている。これにより、プレート１２とカバーフィルム１４との間には、所定の大きさの空間（以下、チャンバ２８という）が形成され、特定領域１６に滴下したサンプル液が潰されることなく液滴状態を保つことができる。なお、プレート１２とカバーフィルム１４との隙間の大きさは、大き過ぎるとかえって液滴を形成しにくくなるため、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００４８】
図２は、バイオチップ１０を検査装置に装着した状態を示している。また、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、検査装置の作用を説明する説明図であり、各図はバイオチップ１０の縦断面図を模式的に示している。
【００４９】
これらの図に示すように、バイオチップ１０の端部には、洗浄液容器２２と吸収パッド２４が設けられる。洗浄液容器２２は、その内部に洗浄液２６が充填されており、バイオチップ１０の一方側の端部に取り付けられる。吸収パッド２４は、ウレタン製スポンジなどの吸水性素材から成り、洗浄液容器２２と反対側の端部に取り付けられている。これらの洗浄液容器２２、吸収パッド２４は、バイオチップ１０と一体化してユニットとして持ち運びできるようにしてもよいし、検査装置に予め取り付けておき、バイオチップ１０が検査装置の所定の位置にセットされた際にバイオチップ１０の両端部に配置されるようにしてもよい。
【００５０】
洗浄液容器２２及び吸収パッド２４はそれぞれ、プレート１２とカバーフィルム１４の間のチャンバ２８に連通されている。連通方法は特に限定するものではないが、たとえば、接合テープ２０に逆流防止弁付きの開口（不図示）を形成し、この開口を介して連通される。これにより、洗浄液容器２２と吸収パッド２４がチャンバ２８を介して連通され、洗浄液容器２２内の洗浄液２６を、チャンバ２８を介して吸収パッド２４に供給することができる。
【００５１】
洗浄液容器２２の上面には、逆流防止機構付きの開口３０が設けられる。開口３０には、検査装置のエア送気装置（不図示）のノズル３２（図３（Ｂ）参照）が接続され、エア送気装置からエアを送気することによって、洗浄液容器２２内にエアが送気され、洗浄液容器２２内の洗浄液２６が図３（Ｄ）に示す如くチャンバ２８に押し出される。そして、図３（Ｅ）に示すように、洗浄液容器２２内の洗浄液が全てチャンバ２８に押し出された後も送気を連続して行うことによって、チャンバ２８にエアが送り込まれ、プレート１２上から洗浄液が除去される。
【００５２】
図２に示すように、検査装置には加振装置３４が設けられている。加振装置３４は、バイオチップ１０を検査装置にセットした際に、カバーフィルム１４の上面に当接される。その際、カバーフィルム１４の上面を吸着するように構成することが好ましい。また、加振装置３４は、偏心モータやピストン式のバイブレータから成り、周期性を有する反復運動（たとえば周波数１０Ｈｚ程度、振幅０．５ｍｍ程度の反復運動）をカバーフィルム１４に与えるように構成される。これにより、カバーフィルム１４は加振装置３４から反復運動が付与され、上下に変形される。
【００５３】
なお、検査装置は、液滴３６内の被検物質が特異反応した特異結合物質を検出できるように構成されており、その方法は、たとえば、比濁法、ラテックス凝集法、酵素免疫測定法、蛍光測定法、化学発光測定法、（イムノ）クロマト法などがあり、それぞれの方法に応じて、下方あるいは上方からの反射、散乱などの光学的検査、磁力による検査、電気化学的な検査が可能である。これらのうち、光学的な検査には、レーザー、紫外線、赤外線、可視光、Ｘ線等を用いることができる。
【００５４】
次に上記の如く構成された検査装置の使用方法及び作用について図３（Ａ）〜図３（Ｅ）に従って説明する。
【００５５】
まず、図３（Ａ）の如くカバーフィルム１４をめくり、その状態で、プレート１２の特定領域１６にサンプル液を滴下する。これにより、特定領域１６上にサンプル液の液滴３６が形成される。
【００５６】
次に図３（Ｂ）に示すようにカバーフィルム１４を被せてプレート１２に貼り付ける。これにより、特定領域１６上の液滴３６は、カバーフィルム１４の下面に当接され、カバーフィルム１４と基板１２の両方に接触した状態になる。
【００５７】
次に加振装置３４によってカバーフィルム１４に反復運動を与える。これにより、カバーフィルム１４が図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示す如く変形するので、プレート１２とカバーフィルム１４の間の液滴３６は、上下方向に伸縮するように変形する。このように液滴３６を上下に伸縮させた場合、液滴３６は、プレート１２との接触面積を保ったまま（すなわち、接触面積を広げることなく）変形し、その変形によって液滴３６の内部に上下方向の流動が発生する。これにより、液滴３６内の被検物質と特定領域１６表面の特異結合物質との接触頻度が増加させて反応速度を高めることができ、検査時間を短縮することができる。
【００５８】
また、特定領域１６の外側には、疎水面１８が形成されるので、特定領域１６上の液滴３６は、特定領域１６の外側に拡がることが確実に防止される。これにより、特定領域１６外で非特異反応が発生することを防止でき、検査の精度を高めることができる。
【００５９】
被検物質と特異結合物質の反応に必要な時間が経過した後、図３（Ｄ）に示すように洗浄液容器２２にエアを送気し、洗浄液容器２２内の洗浄液をプレート１２上に押し出す。押し出された洗浄液は、プレート１２とカバーフィルム１４との間のチャンバ２８を、洗浄液容器２２側から吸収パッド２４側に流れ、吸収パッド２４に吸収される。これにより、液滴３６中の未反応物質や夾雑物をプレート１２上から除去することができ、検査を正確に行うことができる。また、洗浄処理を行うことによって、反応時間を制御することができる。
【００６０】
図３（Ｅ）に示すように、洗浄液容器２２から洗浄液が全て押し出すまでエアの送液を継続する。特に光学的な測定を行う場合、残存洗浄液による光散乱を防止できる。
【００６１】
乾燥処理後、特異結合物質を所定の方法で（たとえば光学的に）検査する。これにより、被検物質の検出結果が正確に得られる。
【００６２】
このように本実施の形態によれば、カバーフィルム１４を変形させて液滴３６を変形させ、液滴３６の内部に流動を発生させるようにしたので、液滴３６内の被検物質と特定領域１６表面の特異結合物質との反応速度を高めることができ、検査時間を短縮することができる。さらに、被検物質と特異結合物質の反応後に洗浄処理と押し出し処理とを連続して行うようにしたので、検査時間をより短縮することができる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、特定領域１６の外側に疎水面１８を形成したので、液滴３６を変形させた際に液滴３６が特定領域１６の外側に拡がることを防止できる。さらに本実施の形態によれば、カバーフィルム１４に周期性を有する反復運動を与えたので、液滴３６は同じ範囲で変形を繰り返すようになり、変形時の反動によって液滴３６が特定領域１６の外側に拡がることを防止できる。したがって、本実施の形態によれば、液滴３６が特定領域１６の外側に接触して非特異的な反応が発生することを防止でき、検査精度を高めることができる。
【００６４】
また、本実施の形態によれば、プレート１２とカバーフィルム１４との間にチャンバ２８を形成し、そのチャンバ２８内に洗浄液を供給して洗浄するようにしたので、洗浄液が外部に飛散して装置を汚染することを防止することができる。
【００６５】
なお、上述した実施形態では、可撓性を有するカバーフィルム１４を被せたが、図４に示すように、（可撓性のない）板状のカバープレート３８を設けてもよい。この場合、カバープレート３８は、反復運動を与えることによって上下方向に移動させることが好ましい。これにより、液滴３６が上下に伸縮するように変形するので、接触面積を広げることなく液滴３６内に流動を発生させて反応速度を高めることができる。なお、カバープレート３８は、図５に示すように水平方向に移動させてもよい。この場合には、カバープレート３８の振幅を適切な範囲に調節することによって、液滴３６の接触面積を広げることなく、液滴３６を変形させることができる。
【００６６】
なお、上述した実施形態は、液滴３６の接触面保持手段として、特定領域１６の外側に疎水面１８を形成したが、接触面保持手段はこれに限定するものではなく、たとえば特定領域１６の外縁に沿って、プレート１２の上面に段差を設けてもよい。たとえば、図６に示すプレート４０は、特定領域１６の外周部には凹部４０Ａが形成される。凹部４０Ａは、特定領域１６の外縁に沿ってリング状に形成されており、特定領域１６全体が凸部となっている。この場合、液滴３６は特定領域１６の外側に拡がることが防止されるので、液滴３６の接触面を特定領域１６内に保持することができる。これにより、液滴３６が特定領域１６の外部に接触して非特異な反応が発生することを防止でき、検査精度を高めることができる。
【００６７】
また、図７に示すプレート４２は、特定領域１６の外縁に沿って突出部４２Ａが形成され、特定領域１６の外縁のみが突出されている。この場合にも、液滴３６が特定領域１６の外側に拡がることを防止でき、非特異な反応の発生を防止して検査精度を高めることができる。
【実施例】
【００６８】
抗マウス１ｇＧ抗体を２ｎｇ／ｍｍ２物理吸着させたポリエチレン基板に、抗抗マウス１ｇＧ抗体６４ｐＭ溶液１０μｌ滴下した。非特異的な吸着を防止するため、基板には、タンパク質の吸着も行った。このため、基板に対する抗体溶液の接触角が小さくなっており、抗マウス１ｇＧ抗体を吸着した円周を描くように、φ５ｍｍの溝を切削した。次に、液滴を押しつぶすように、ポリエチレン基板を上から押し当て、上下２枚の基板間距離を約２ｍｍに設定した。上面の基板に加振機を押し当て、周波数１０Ｈｚ、振幅０．５ｍｍの上下運動を行い、反応量の経時変化を測定して本実例とした。また、比較例として、振動のない場合で反応量の経時変化を測定した。
【００６９】
比較例では、６０分要した反応量を、本実施例では１５分で得られた。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態のバイオチップを示す分解斜視図
【図２】図１のバイオチップを検査装置に装着した状態を示す斜視図
【図３】本発明の作用を説明する説明図
【図４】液体変形手段の構成が異なるバイオチップを説明する図
【図５】図４と可動壁面の移動方向が異なるバイオチップを説明する図
【図６】接触面保持手段の構成が異なるバイオチップの説明図
【図７】接触面保持手段の構成が異なるバイオチップの説明図
【符号の説明】
【００７１】
１０…バイオチップ、１２…プレート、１４…カバーフィルム、１６…特定領域、１８…疎水面、２０…接合テープ、２２…洗浄液容器、２４…吸収パッド、２６…洗浄液、２８…チャンバ、３０…開口、３２…ノズル、３４…加振装置、３６…液滴、３８…カバープレート、４０…プレート、４２…プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質が基板壁面の特定領域内に固定化されたバイオチップを用い、前記サンプル液を前記特定領域に供給することによって該サンプル液中の被検物質を前記特異結合物質で検出する検査方法において、
前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保ったまま、前記サンプル液の液滴を変形させることによって、前記被検物質と前記特異結合物質との反応を促進させることを特徴とするバイオチップを用いた検査方法。
【請求項２】
前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から可動壁面が接触した状態で、該可動壁面を前記基板壁面に対して相対的に移動させることによって、前記可動壁面と前記基板壁面との間の液滴を変形させることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項３】
前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から可動壁面が接触した状態で、該可動壁面を前記基板壁面に対して変形させることによって、前記可動壁面と前記基板壁面との間の液滴を変形させることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項４】
前記可動壁面に周期性を有する反復運動を与えることによって、前記液滴を変形させることを特徴とする請求項２又は３に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項５】
前記特定領域の外縁に沿って前記基板壁面の段差を形成し、該段差によって前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項６】
前記特定領域の外縁に沿って疎水面又は親水面の境界線を形成し、該疎水面又は親水面の境界線によって、前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項７】
前記被検物質と前記特異結合物質の反応後、前記基板壁面の上に洗浄液を供給することによって、前記液滴を洗い流すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項８】
前記洗浄液を、前記基板壁面の一方側の端部から供給し、他方側の端部で吸収部材に吸収させることを特徴とする請求項７に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項９】
前記洗浄液は、該洗浄液の容器内にエアを送風して該洗浄液を押し出すことによって供給し、該洗浄液の供給後に該洗浄液に連続して前記エアを前記基板壁面の上に供給することによって、該基板壁面から洗浄液を除去することを特徴とする請求項７又は８に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項１０】
サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質が基板壁面の特定領域内に固定化されたバイオチップを用い、前記サンプル液を前記特定領域内に供給することによって該サンプル液中の被検物質を前記特異結合物質で検出する検査装置において、
前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保つ接触面保持手段と、
前記特定領域内に供給されたサンプル液の液滴を変形させる液滴変形手段を備えたことを特徴とするバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１１】
前記液滴変形手段は、
前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から接触する可動壁面と、
該可動壁面を前記基板壁面に対して相対的に移動させる壁面移動装置と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１２】
前記液滴変形手段は、
前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から接触する可動壁面と、
該可動壁面を前記基板壁面に対して変形させる壁面変形装置と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１３】
前記液滴変形手段は、前記可動壁面に周期的な反復運動を与える反復運動装置を備えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１４】
前記接触面保持手段は、前記特定領域の外縁に沿って、前記基板壁面に形成された段差であることを特徴とする請求項１０〜１３に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１５】
前記接触面保持手段は、前記特定領域の外縁に沿って、前記基板壁面に形成された疎水面又は親水面の境界線であることを特徴とする請求項１０〜１３に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１６】
前記基板壁面の端部には、該基板壁面の上に洗浄液を供給する洗浄液供給装置が設けられることを特徴とする請求項１０〜１５に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１７】
前記洗浄液供給装置が設けられた端部と反対側の基板壁面の端部には、前記洗浄液を吸収する吸収部材が設けられることを特徴とする請求項１６に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１８】
前記洗浄液供給装置は、前記洗浄液の容器内にエアを送風して該洗浄液を押し出すことによって該洗浄液を前記基板壁面上に供給し、該洗浄液の供給に連続して前記エアを前記基板壁面の上に送気することを特徴とする請求項１６又は１７に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１】
サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質が基板壁面の特定領域内に固定化されたバイオチップを用い、前記サンプル液を前記特定領域に供給することによって該サンプル液中の被検物質を前記特異結合物質で検出する検査方法において、
前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保ったまま、前記サンプル液の液滴を変形させることによって、前記被検物質と前記特異結合物質との反応を促進させることを特徴とするバイオチップを用いた検査方法。
【請求項２】
前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から可動壁面が接触した状態で、該可動壁面を前記基板壁面に対して相対的に移動させることによって、前記可動壁面と前記基板壁面との間の液滴を変形させることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項３】
前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から可動壁面が接触した状態で、該可動壁面を前記基板壁面に対して変形させることによって、前記可動壁面と前記基板壁面との間の液滴を変形させることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項４】
前記可動壁面に周期性を有する反復運動を与えることによって、前記液滴を変形させることを特徴とする請求項２又は３に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項５】
前記特定領域の外縁に沿って前記基板壁面の段差を形成し、該段差によって前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項６】
前記特定領域の外縁に沿って疎水面又は親水面の境界線を形成し、該疎水面又は親水面の境界線によって、前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項７】
前記被検物質と前記特異結合物質の反応後、前記基板壁面の上に洗浄液を供給することによって、前記液滴を洗い流すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項８】
前記洗浄液を、前記基板壁面の一方側の端部から供給し、他方側の端部で吸収部材に吸収させることを特徴とする請求項７に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項９】
前記洗浄液は、該洗浄液の容器内にエアを送風して該洗浄液を押し出すことによって供給し、該洗浄液の供給後に該洗浄液に連続して前記エアを前記基板壁面の上に供給することによって、該基板壁面から洗浄液を除去することを特徴とする請求項７又は８に記載のバイオチップを用いた検査方法。
【請求項１０】
サンプル液中の被検物質に特異に反応する特異結合物質が基板壁面の特定領域内に固定化されたバイオチップを用い、前記サンプル液を前記特定領域内に供給することによって該サンプル液中の被検物質を前記特異結合物質で検出する検査装置において、
前記サンプル液の液滴と前記基板壁面との接触面を前記特定領域内に保つ接触面保持手段と、
前記特定領域内に供給されたサンプル液の液滴を変形させる液滴変形手段を備えたことを特徴とするバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１１】
前記液滴変形手段は、
前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から接触する可動壁面と、
該可動壁面を前記基板壁面に対して相対的に移動させる壁面移動装置と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１２】
前記液滴変形手段は、
前記特定領域に供給されたサンプル液の液滴に上から接触する可動壁面と、
該可動壁面を前記基板壁面に対して変形させる壁面変形装置と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１３】
前記液滴変形手段は、前記可動壁面に周期的な反復運動を与える反復運動装置を備えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１４】
前記接触面保持手段は、前記特定領域の外縁に沿って、前記基板壁面に形成された段差であることを特徴とする請求項１０〜１３に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１５】
前記接触面保持手段は、前記特定領域の外縁に沿って、前記基板壁面に形成された疎水面又は親水面の境界線であることを特徴とする請求項１０〜１３に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１６】
前記基板壁面の端部には、該基板壁面の上に洗浄液を供給する洗浄液供給装置が設けられることを特徴とする請求項１０〜１５に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１７】
前記洗浄液供給装置が設けられた端部と反対側の基板壁面の端部には、前記洗浄液を吸収する吸収部材が設けられることを特徴とする請求項１６に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【請求項１８】
前記洗浄液供給装置は、前記洗浄液の容器内にエアを送風して該洗浄液を押し出すことによって該洗浄液を前記基板壁面上に供給し、該洗浄液の供給に連続して前記エアを前記基板壁面の上に送気することを特徴とする請求項１６又は１７に記載のバイオチップを用いた検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−８５７９７（Ｐ２００９−８５７９７Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５６７５８（Ｐ２００７−２５６７５８）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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