ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置および溶液供給方法
【課題】 反応空間内において、ＤＮＡ非結合対と反応させる溶液の滞留を防止することができるとともに、ＤＮＡ非結合対と溶液との反応時間を大幅に短縮する。
【解決手段】 主面にＤＮＡ非結合対を配置したスライドガラスとカバーガラスとの間の反応空間に、ハイブリ溶液を供給する際に、互いに独立して駆動する第１のシリンジポンプと第２のシリンジポンプとを用いる。第１のシリンジポンプによりディスポチップを通じてハイブリ溶液を反応空間に供給するのに同期させて、第２のシリンジポンプによりディスポチップを通じて反応空間内を吸引する第１の供給プロセスと、第２のシリンジポンプによる溶液の供給に同期させて、第１のシリンジポンプによる吸引を行う第２の供給プロセスとを交互に複数回繰り返す。
【解決手段】 主面にＤＮＡ非結合対を配置したスライドガラスとカバーガラスとの間の反応空間に、ハイブリ溶液を供給する際に、互いに独立して駆動する第１のシリンジポンプと第２のシリンジポンプとを用いる。第１のシリンジポンプによりディスポチップを通じてハイブリ溶液を反応空間に供給するのに同期させて、第２のシリンジポンプによりディスポチップを通じて反応空間内を吸引する第１の供給プロセスと、第２のシリンジポンプによる溶液の供給に同期させて、第１のシリンジポンプによる吸引を行う第２の供給プロセスとを交互に複数回繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置および溶液供給方法に関し、特に、ＤＮＡマイクロアレイチップ内にハイブリダイゼーション用の反応溶液（ハイブリ溶液）を供給して、ＤＮＡ非結合対とハイブリ溶液とを反応させる技術に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＤＮＡマイクロアレイチップを図６に示す。図６に示すように、従来のＤＮＡマイクロアレイチップは、ＤＮＡ非結合対１０２が配置されたスライドガラス１０１が、第１のカバー１０３および第２のカバー１０４に挟持されて構成される。また、第１のカバー１０３と第２のカバー１０４とは、Ｏリング１０５を介して閉成されている。なお、第１のカバー１０３と第２のカバー１０４とは、固定ねじ１０６により四隅が固定されている。また、第２のカバー１０４には、スライドガラス１０１におけるＤＮＡ非結合対１０２の配置領域の外側の部分に、開口部１０４ａ，１０４ｂが形成されている。
【０００３】
このＤＮＡマイクロアレイチップ１００を用いたハイブリダイゼーション工程（以下、ハイブリ工程）は、スライドガラス１０１と第２のカバー１０４との間の空間に、ハイブリ溶液が供給されることにより実行される。
【０００４】
具体的には、ハイブリ工程において、第２のカバーガラス１０４が上方に向けられ、２つの開口部１０４ａ，１０４ｂのうちの一方の開口部１０４ａからハイブリ溶液が供給される。この際、他方の開口部１０４ｂから、余剰なハイブリ溶液がやや溢れるまで供給される。これにより、第２のカバー１０４とスライドガラス１０１との反応空間がハイブリ溶液によって満たされる。
【０００５】
このように第１のカバー１０３とスライドガラス１０１との間にハイブリ溶液が満たされた状態になった後、このＤＮＡマイクロアレイチップ１００を振動させたり揺動させたりすることによって、ハイブリ溶液とＤＮＡ非結合対１０２との反応が促進される。
【特許文献１】特開２００３−５７２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来のハイブリ溶液供給方法を採用してハイブリ工程を行う場合、ＤＮＡ非結合対１０２とハイブリ溶液とを反応させるのに、約１６〜２４時間という非常に長い時間が必要であった。
【０００７】
また、本発明者の知見によれば、ＤＮＡマイクロアレイチップ１００を振動させたり揺動させたりしても、第１のカバー１０２とスライドガラス１０１との間の部分、すなわち反応空間内のハイブリ溶液は、現実的にあまり流動していない。そのため、反応空間内において、ハイブリ溶液が滞留してしまう部分が存在し、反応むらが生じてしまう問題もあった。
【０００８】
また、ハイブリ溶液が高価であるため、大量に用意するのは困難である。そのため、反応に供しないハイブリ溶液、すなわちＤＮＡの非結合対１０２と結合しなかったハイブリ溶液を回収するのが望ましい。実際、非常に希少なＤＮＡを利用したハイブリ溶液も存在するため、このような希少なハイブリ溶液で反応に供しなかったハイブリ溶液は、無駄なく回収することが望まれる。
【０００９】
したがって、この発明の目的は、反応空間内において、ＤＮＡ非結合対と反応させる溶液の滞留を防止して、ＤＮＡ非結合対と溶液との反応時間を大幅に短縮することができるとともに、ＤＮＡ非結合対と溶液との部分的な反応むらが生じるのを防止して、これらの反応効率の向上を図ることが可能な溶液供給方法および溶液供給装置を提供することにある。
【００１０】
また、この発明の他の目的は、ＤＮＡ非結合対との反応に供しなかったハイブリ溶液を無駄なく回収することができる溶液供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスと、スライドガラスに対して所定間隔を隔てて主面側に設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給する、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法であって、
溶液を吐出可能および吸引可能に構成されたポンプを少なくとも２つ用い、
少なくとも２つのポンプのうちの一部のポンプにより溶液を反応空間内に供給するとともに、一部のポンプとは異なる他方のポンプにより反応空間内を吸引する
ことを特徴とする溶液供給方法である。
【００１２】
この第１の発明において、ＤＮＡ非結合対と接触を増やして、反応をより促進させるために、典型的には、さらに、他方のポンプにより溶液を反応空間内に供給するとともに、一部のポンプにより反応空間内を吸引する。
【００１３】
この発明の第２の発明は、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスと、スライドガラスに対して所定間隔を隔てて主面側に設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給する、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法であって、
互いに独立して駆動される第１のポンプと第２のポンプとを用い、
第１のポンプによる溶液の反応空間内への供給に同期させて、第２のポンプにより反応空間内の溶液を吸引する第１の供給プロセスと、
第２のポンプによる溶液の反応空間内への供給に同期させて、第１のポンプにより反応空間内を吸引する第２の供給プロセスとを有し、
第１の供給プロセスと第２の供給プロセスとを交互に複数回繰り返す
ことを特徴とするものである。
【００１４】
この発明の第３の発明は、
互いに独立して駆動可能に構成された少なくとも２つのポンプを有し、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されたスライドガラスに対して所定間隔を隔てて設けられたカバーガラスとの間の反応空間にＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給するように構成された、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置であって、
少なくとも２つのポンプのうちの一部のポンプが、溶液を反応空間内に供給可能に構成されているとともに、一部のポンプと異なる他方のポンプが反応空間内を吸引可能に構成され、
溶液の反応空間内への供給と反応空間内の吸引とを同時に実行するように構成されている
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置である。
【００１５】
この第３の発明において、一部のポンプと他方のポンプとを用いて、交互に溶液を流動可能とし、これによってＤＮＡ非結合対と溶液との反応を促進させるために、典型的には、他方のポンプが、溶液を反応空間内に供給可能に構成されているとともに、一部のポンプが反応空間内を吸引可能に構成されている。
【００１６】
この発明の第４の発明は、
互いに独立して駆動可能に構成された第１のポンプと第２のポンプとを有し、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスに対して所定間隔を隔てて設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給可能に構成された、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置であって、
第１のポンプにより反応空間内に溶液を供給するように圧力を掛けるとともに、第２のポンプにより反応空間内を吸引するように圧力を調整可能に構成され
第２のポンプにより反応空間内に溶液を供給するように圧力を掛けるとともに、第１のポンプにより反応空間内を吸引するように圧力を調整可能に構成されている
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置である。
【００１７】
この第３および第４の発明において、典型的には、ポンプの先端が、吐出吸引部材を着脱可能に構成され、吐出吸引部材が、溶液を貯溜可能に構成されている。
【００１８】
このように構成することにより、ＤＮＡ非結合対との反応に供しなかった溶液を、着脱可能な吐出吸引部材に貯溜し、この吐出吸引部材をポンプの一端から取り外すだけで溶液を回収することが可能となる。
【００１９】
この第３および第４の発明において、典型的には、カバーガラスに形成された開口部に吐出吸引部材の先端を挿入し、吐出吸引部材を介してカバーガラスを押圧可能に構成されているとともに、カバーガラスおよび吐出吸引部材によってＤＮＡ非結合対を密封するように構成されている。
【００２０】
このように構成することにより、吐出吸引部材によって、反応空間を強固に密閉することができるので、反応空間内部にハイブリ溶液を急速に流動させることができる。そのため、未反応のハイブリ溶液と未反応のＤＮＡ非結合対との接触確率を大幅に増加させることができるようになるので、反応確率を増加させることができ、これに伴って、ハイブリ溶液とＤＮＡ非結合対との反応時間を短縮することが可能となる。
【００２１】
また、この発明において、典型的には、ポンプは、シリンジポンプであるが、必ずしもシリンジポンプに限定されるものではなく、少量の液体を吐出したり吸引したりすることが可能なポンプであれば、あらゆるポンプを利用することが可能である。また、この発明において、典型的には、着脱可能な吐出吸引部材は、ディスポーザルチップ（ディスポチップ）であるが、必ずしもディスポチップに限定されるものではなく、着脱可能なチップ状で内部に液体を貯溜することができ、ポンプなどに接続することによって、先端から液体や気体を吐出および／または吸引することができる部材であれば、種々の部材を用いることが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
この発明による溶液供給方法および溶液供給装置によれば、反応空間内におけるＤＮＡ非結合対と反応する溶液の滞留を抑制することができ、ＤＮＡ非結合対と溶液との反応時間を大幅に短縮することが可能となるとともに、ＤＮＡ非結合対と溶液との部分的な反応むらが生じるのを防止して、これらの反応効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、以上の発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００２４】
図１に、この発明の一実施形態によるハイブリ溶液供給装置１の構成例を示す。図１に示すように、ハイブリ溶液供給装置１は、入力部２ａ，表示部２ｂおよび記憶部２ｃと接続された制御部２、第１のシリンジポンプ３、第２のシリンジポンプ４、ポンプ駆動モータ５，６および、駆動回路７，８を有して構成されている。
【００２５】
制御部２は、ハイブリ溶液供給装置１のそれぞれの回路を制御するための情報処理部である。なお、記憶部２ｃに記憶されたプログラム（ソフトウェア）に基づいて、制御部２からそれぞれの回路に制御信号を供給することにより、種々の制御が実行される。なお、この一実施形態による制御方法、すなわち溶液供給方法については後述する。また、入力部２ａは、外部から情報を入力可能なものである。表示部２ｂは、制御の状態を表示するためのものである。記憶部２ｃは、プログラムなどを格納したり、必要な情報データを記憶したりするためのものである。
【００２６】
また、ポンプ駆動モータ５，６は、それぞれ第１のシリンジポンプ３および第２のシリンジポンプ４に接続されて、これらを駆動させるものである。また、駆動回路７，８は、記憶部２ｃに記憶され制御部２により実行されるプログラムに基づいて、ポンプ駆動モータ５，６の駆動を制御するためのものである。すなわち、ハイブリ溶液供給装置１において、第１のシリンジポンプ３と第２のシリンジポンプ４とは、制御部２によって独立して制御される。
【００２７】
そして、第１のシリンジポンプ３および第２のシリンジポンプ４は、例えば空気などの気体を噴出可能に構成されているとともに、気体や液体などを吸引可能に構成されている。なお、以下の説明において、シリンジにより気体を噴出させるような圧力を加えることを「正圧を掛ける」といい、シリンジにより気体や液体を吸引するように減圧することを「負圧を掛ける」という。典型的には、「正圧を掛ける」場合、シリンジポンプ内の圧力は大気圧より大きい圧力となり、「負圧を掛ける」場合には、シリンジポンプ内の圧力は大気圧より小さい圧力となる。
【００２８】
すなわち、第１のシリンジポンプ３および第２のシリンジポンプ４は、制御部２から供給される制御信号に応じて駆動回路７，８が制御され、ポンプ駆動モータ５，６が駆動されることにより、正圧を掛けたり負圧を掛けたりすることができるように構成されている。なお、正圧を掛けるとき（噴出状態）の圧力や、負圧を掛けるとき（吸引状態）の圧力は、それぞれハイブリ溶液の供給に応じて適宜調整可能であり、必要に応じて最適化される。
【００２９】
次に、この発明の一実施形態によるハイブリダイゼーションが行われるＤＮＡ非結合対が配置されたＤＮＡマイクロアレイチップについて説明する。図２に、このＤＮＡマイクロアレイチップを示し、図３に、図２におけるIII−III線に沿った断面図を示す。
【００３０】
図２および図３に示すように、この一実施形態によるＤＮＡマイクロアレイチップ１０は、スライドガラス１１、パッキン１２、開口部１３ａ，１３ｂが形成されたカバーガラス１３およびケース１４から構成されている。
【００３１】
スライドガラス１１は、その一面にＤＮＡ非結合対１５を配置するための平板ガラスである。なお、図２においては、スライドガラス１１の下面の４箇所にＤＮＡ非結合対が矩形状に配置されている例を示す。
【００３２】
パッキン１２は、平板状の部材から構成され、具体的には、平板状のラテックスから構成される。なお、材料としては種々の材料を利用可能であり、ラテックスに限定されるものではない。
【００３３】
また、パッキン１２は、スライドガラス１１上のＤＮＡ非結合対１５の配置領域を囲繞可能な形状を有するとともに、重ね合わせたときに、カバーガラス１３の開口部１３ａ，１３ｂに重ならない形状に形成される。このように形成することにより、ＤＮＡ非結合対１５の配置領域を、パッキン１２によって効果的に閉成することが可能となる。
【００３４】
また、図３に示すように、パッキン１２は、反応に用いられるハイブリ溶液を、スライドガラス１１におけるＤＮＡ非結合対１５の配置側に供給するための所定のクリアランスを維持するためのスペーサである。すなわち、パッキン１２の厚さａは、カバーガラス１３の内側の面とスライドガラス１１のＤＮＡ非結合対１５の配置面とのクリアランス（間隙ａ）に等しくなる。
【００３５】
また、カバーガラス１３とスライドガラス１１との間におけるパッキン１２により規定された空間は、後述するハイブリ溶液が供給されてＤＮＡ非結合対１５と反応する反応空間となる。すなわち、パッキン１２によって、カバーガラス１３とスライドガラス１１との間のクリアランスが規定されるとともに、ＤＮＡ非結合対１５との反応に供されるハイブリ溶液が供給される反応空間が規定される。
【００３６】
カバーガラス１３は、スライドガラス１１の主面に配置されたＤＮＡ非結合対１５を閉成するためのものである。なお、このカバーガラス１３と上述のパッキン１２とを一体に形成することも可能である。この場合、パッキン１２とカバーガラス１３とは、成形によりあらかじめ一体に形成される。
【００３７】
また、図３に示すように、カバーガラス１３に形成された２つの開口部１３ａ，１３ｂは、ハイブリ溶液を注入したり排出したりするための開口である。また、それぞれの開口部１３ａ，１３ｂには、それぞれ上述の第１のシリンジポンプ３および第２のシリンジポンプ４にチューブ等を介して先端に取り付けられるディスポーザブルチップ（以下、ディスポチップ（図２，３中図示せず））における吐出吸引側の先端を挿入可能に形成されている。
【００３８】
ケース１４は、カバーガラス１３を固定しつつ位置決めをするための凹部が設けられ、この凹部の内側に開口が形成されている。この開口により、カバーガラス１３の一面、すなわちハイブリ溶液が供給される側を、外部に露出させることができる。さらに、ケース１４は、この一実施形態によるスライドガラス１１とカバーガラス１３とを固定するとともに、このＤＮＡマイクロアレイチップ１０を搬送したり移動したりする際に、これらのスライドガラス１１とカバーガラス１３との相対的位置関係がずれないようにするためのものである。
【００３９】
次に、以上のように構成されたこの一実施形態によるハイブリ溶液供給装置１およびウェットセル型のＤＮＡマイクロアレイチップ１０を用いたハイブリ溶液の供給工程（ハイブリ工程）について説明する。図４に、ハイブリ工程においてＤＮＡマイクロアレイチップ１０にハイブリ溶液を供給するときの状態を示す。
【００４０】
図４に示すように、この一実施形態においては、第１のシリンジポンプ３に、配管チューブ３ｂの一端が取り付けられ、他端に着脱可能な第１のディスポチップ３ａが取り付けられている。同様に、第１のシリンジポンプ３と独立して制御される第２のシリンジポンプ４に、配管チューブ４ｂの一端が取り付けられ、他端に着脱可能な第２のディスポチップ４ａが取り付けられている。
【００４１】
また、上述したように第１のディスポチップ３ａおよび第２のディスポチップ４ａは、それらの吐出吸引側先端が、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０におけるカバーガラス１３の開口部１３ａ，１３ｂにそれぞれ挿入可能に構成されているとともに、その内部に少量の液体を貯溜可能に構成されている。
【００４２】
そして、ハイブリ工程においては、第１のディスポチップ３ａおよび第２のディスポチップ４ａの吐出吸引側先端を開口部１３ａ，１３ｂに挿入しつつ、カバーガラス１３を押圧する。これにより、第１のディスポチップ３ａおよび第２のディスポチップ４ａ自体による重量も加重されてカバーガラス１３が押圧され、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間が、より一層強固に密閉される。
【００４３】
また、第１のシリンジポンプ３の駆動に応じ、第１のディスポチップ３ａの吐出側先端を通じて、スライドガラス１１のＤＮＡ非結合対１５の配置側の面とカバーガラス１３との間のパッキン１２により規定された空間内、すなわちＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間に、ハイブリ溶液を注入したり、この反応空間内のハイブリ溶液や空気を吸引したりすることができるようになっている。同様に、第２のシリンジポンプ４の駆動に応じ、第２のディスポチップ４ａの吐出側先端を通じて、反応空間内にハイブリ溶液を注入したり、この反応空間内のハイブリ溶液や空気を吸引したりすることができるようになっている。
【００４４】
次に、以上のような状態で実行されるハイブリ溶液の供給方法について説明する。図５に、この一実施形態によるハイブリ工程のフローチャートを示す。
【００４５】
図５に示すように、この一実施形態によるハイブリ工程においては、まず、ステップＳＴ１において、第１のディスポチップ３ａが外された状態で、ディスポチップ内部にハイブリ溶液が供給され貯溜される。なお、供給されるハイブリ溶液の量、すなわちハイブリ溶液の使用量は、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間の体積（容量）に応じて決定される。
【００４６】
そして、第１のディスポチップ３ａは、内部に所定量のハイブリ溶液が溜められると、第１のシリンジポンプ３の配管チューブ３ｂの先端に取り付けられ、図４に示すように、開口部１３ａに挿入される。その後、ステップＳＴ２に移行する。
【００４７】
ステップＳＴ２においては、まず、第１の供給プロセスとして、制御部２からの指示信号に基づいて駆動回路７が制御され、ポンプ駆動モータ５および第１のシリンジポンプ３が駆動されて正圧が掛けられると同時に、駆動回路８およびポンプ駆動モータ６が駆動され、第２のシリンジポンプ４が駆動されて負圧が掛けられる。
【００４８】
これにより、開口部１３ａに挿入された第１のディスポチップ３ａの先端を通じて、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間にハイブリ溶液が供給されるとともに、開口部１３ｂに挿入された第２のディスポチップ４ａを通じて、反応空間内の空気と供給されたハイブリ溶液の一部とが吸引される。
【００４９】
そして、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０の反応空間内において、ハイブリ溶液は、カバーガラス１３の開口部１３ａから開口部１３ｂに向かって強制的に流動される。強制流動されたハイブリ溶液は、第２のディスポチップ４ａ内に貯溜される。その後、ステップＳＴ３に移行する。
【００５０】
ステップＳＴ３においては、第２の供給プロセスとして、ステップＳＴ２とは反対に、制御部２からの指示信号に基づいて、第２のシリンジポンプ４により正圧が掛けられると同時に、第１のシリンジポンプ３により負圧が掛けられる。これにより、開口部１３ｂに挿入された第２のディスポチップ４ａを通じて、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０の反応空間にハイブリ溶液が供給されるとともに、開口部１３ａに挿入された第１のディスポチップ３ａを通じて、反応空間内のハイブリ溶液が吸引される。そして、ハイブリ溶液は、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０の反応空間内を、開口部１３ｂから開口部１３ａに向かって強制的に流動され、第１のディスポチップ３ａ内に貯溜される。
【００５１】
その後、ステップＳＴ４に移行して、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内のＤＮＡ非結合対１５のハイブリ溶液との反応が終了した否かが判断される。
【００５２】
その結果、反応が終了していない場合には、ステップＳＴ２における第１の供給プロセスおよびステップＳＴ３における第２の供給プロセスが順次実行される。これらの第１の供給プロセスおよび第２の供給プロセスは、ＤＮＡ非結合対１５とハイブリ溶液との反応が終了するまで、繰り返し実行される。
【００５３】
そして、この反応が終了した段階で、ステップＳＴ５に移行する。この段階において、ＤＮＡ非結合対１５との反応に供しなかったハイブリ溶液は、第１のディスポチップ３ａ内に貯溜されている。そのため、第１のディスポチップ３ａを配管チューブ３ｂから取り外すことにより、反応に供しなかったハイブリ溶液を回収することが可能となる。なお、必要に応じて、第２のディスポチップ４ａ内に、溶液を貯溜させた状態で取り外すことによって、溶液を回収することも可能である。
【００５４】
以上説明したように、この一実施形態によるハイブリ溶液供給装置および溶液供給方法によれば、一方のシリンジポンプ３，４によって正圧を掛けてＤＮＡマイクロアレイチップ１０の反応空間内にハイブリ溶液を供給すると同時に、他方のシリンジポンプ４，３によって負圧を掛けて反応空間内の気体や液体を吸引し、反応空間内でハイブリ溶液を強制的に流動させていることにより、反応空間内におけるＤＮＡ非結合対１５とハイブリ溶液とを接触させて、反応確率を増加させることができるので、反応時間を短縮することができ、これによってハイブリ工程に要する時間の短縮を図ることができる。
【００５５】
また、シリンジポンプ３，４の配管チューブ３ｂ，４ｂの先端に、それぞれ着脱可能なディスポチップ３ａ，４ａを取り付け、２つの供給プロセスを交互に繰り返すことによって、ハイブリ溶液を交互に貯溜させるようにしていることにより、最終的にＤＮＡ非結合対１５との反応に供しなかったハイブリ溶液が貯溜されているディスポチップを取り外すことによって、このハイブリ溶液を回収することができるので、高価なハイブリ溶液も無駄なく回収することが可能となる。
【００５６】
また、図７に示す従来のＤＮＡマイクロアレイチップにおける反応空間は、第２のカバー１０４とスライドガラス１０１との間で、かつスライドガラス１０１が収納される凹部が形成された第１のカバー１０３により規定された空間である。反応空間を規定するための重要な数値は、図７中、第２のカバー１０４とスライドガラス１０１のＤＮＡ非結合対１０２側の主面との間隙ａである。
【００５７】
ところが、従来のＤＮＡマイクロアレイチップ１００における反応空間の間隙ａは、第１のカバー１０３における凹部の深さｃとスライドガラス１０１の厚さｂとの差、すなわち、ａ＝ｃ−ｂとして得られる大きさである。これらのスライドガラス１０１の厚さｂや第１のカバー１０３の凹部の深さｃは、間隙ａに比して寸法が大きく、さらに製造時における寸法誤差も大きい。そして、従来のＤＮＡマイクロアレイチップ１００においては、大きな寸法誤差が間隙ａの大きさに２重に影響を及ぼすため、反応空間の体積を精度良く規定することが困難である。
【００５８】
また、ＤＮＡ非結合対１０２と反応させるためにハイブリ溶液を供給する場合においても、第１のカバー１０３の凹部にスライドガラス１０１を収め、このスライドガラス１０１と第２のカバー１０４との間の空間にハイブリ溶液を供給する必要がある。この場合、ハイブリ溶液は、少なくとも、スライドガラス１０１の主面の面積と間隙ａとの積に相当する量が必要である。
【００５９】
この場合、スライドガラス１０１の主面の面積が比較的大きいため、必要となるハイブリ溶液の量も多くなる。そのため、反応空間内においてハイブリ溶液を流動させるためには、大きなエネルギーが必要となるので、反応空間内においてハイブリ溶液が流動しにくくなる。ハイブリ溶液が流動しにくくなると、結果的に反応空間内においてハイブリ溶液が滞留してしまう部分が生じることになる。
【００６０】
これに対し、この一実施形態によるＤＮＡマイクロアレイチップ１０によれば、ＤＮＡ非結合対１５が配置されたスライドガラス１１とカバーガラス１３とが、平板状でＤＮＡ非結合対１５の配置領域を囲繞するようにリング状に形成された厚さａのパッキン１２を介して閉成される構成である。そのため、パッキン１２の厚さａによってスライドガラス１１とカバーガラス１３との間の間隔を規定することができ、囲繞している部分、すなわちＤＮＡ非結合対の配置領域を包含する大きさの開口の部分によって、反応空間の広さ（面積）を規定することができる。これにより、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間の体積を容易に規定することができ、スライドガラスの主面の面積より小さい面積を規定することで足りる。
【００６１】
したがって、パッキン１２の形状を調整することによって、反応空間の体積（容量）を容易に調整可能になるとともに、反応空間を必要最小限にすることが可能となり、従来に比して反応空間を大幅に縮小することができるので、供給させ流動させるハイブリ溶液の量を従来に比して大幅に減少させることが可能となる。これにより、反応空間内においてハイブリ溶液を流動させやすくすることができるので、反応空間内におけるハイブリ溶液の滞留を抑制することができ、反応確率を増加させて反応時間の短縮を図ることができるとともに、ＤＮＡ非結合対とハイブリ溶液との部分的な反応むらが生じるのを防止して、これらの反応効率の向上を図ることが可能となる。
【００６２】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の一実施形態によるハイブリ溶液供給装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態によるＤＮＡマイクロアレイチップを示す分解斜視図および斜視図である。
【図３】図２に示すＤＮＡマイクロアレイチップのIII−III線に沿った断面図である。
【図４】この発明の一実施形態によるハイブリ工程におけるディスポチップとＤＮＡマイクロアレイチップとの使用状態を示す図である。
【図５】この発明の一実施形態によるハイブリ溶液供給方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来技術によるＤＮＡマイクロアレイチップを説明するための分解斜視図である。
【図７】従来技術によるＤＮＡマイクロアレイチップを説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ ハイブリ溶液供給装置
２ 制御部
２ａ 入力部
２ｂ 表示部
２ｃ 記憶部
３ 第１のシリンジポンプ
３ａ 第１のディスポチップ
３ｂ，４ｂ 配管チューブ
４ 第２のシリンジポンプ
４ａ 第２のディスポチップ
５，６ ポンプ駆動モータ
７，８ 駆動回路
１０ チップ
１１，１０１ スライドガラス
１２ パッキン
１３ カバーガラス
１３ａ，１３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ 開口部
１４ ケース
１５ ＤＮＡ非結合対
１００ ＤＮＡマイクロアレイチップ
１０２ ＤＮＡ非結合対
１０３ 第１のカバー
１０４ 第２のカバー
１０５ Ｏリング
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置および溶液供給方法に関し、特に、ＤＮＡマイクロアレイチップ内にハイブリダイゼーション用の反応溶液（ハイブリ溶液）を供給して、ＤＮＡ非結合対とハイブリ溶液とを反応させる技術に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＤＮＡマイクロアレイチップを図６に示す。図６に示すように、従来のＤＮＡマイクロアレイチップは、ＤＮＡ非結合対１０２が配置されたスライドガラス１０１が、第１のカバー１０３および第２のカバー１０４に挟持されて構成される。また、第１のカバー１０３と第２のカバー１０４とは、Ｏリング１０５を介して閉成されている。なお、第１のカバー１０３と第２のカバー１０４とは、固定ねじ１０６により四隅が固定されている。また、第２のカバー１０４には、スライドガラス１０１におけるＤＮＡ非結合対１０２の配置領域の外側の部分に、開口部１０４ａ，１０４ｂが形成されている。
【０００３】
このＤＮＡマイクロアレイチップ１００を用いたハイブリダイゼーション工程（以下、ハイブリ工程）は、スライドガラス１０１と第２のカバー１０４との間の空間に、ハイブリ溶液が供給されることにより実行される。
【０００４】
具体的には、ハイブリ工程において、第２のカバーガラス１０４が上方に向けられ、２つの開口部１０４ａ，１０４ｂのうちの一方の開口部１０４ａからハイブリ溶液が供給される。この際、他方の開口部１０４ｂから、余剰なハイブリ溶液がやや溢れるまで供給される。これにより、第２のカバー１０４とスライドガラス１０１との反応空間がハイブリ溶液によって満たされる。
【０００５】
このように第１のカバー１０３とスライドガラス１０１との間にハイブリ溶液が満たされた状態になった後、このＤＮＡマイクロアレイチップ１００を振動させたり揺動させたりすることによって、ハイブリ溶液とＤＮＡ非結合対１０２との反応が促進される。
【特許文献１】特開２００３−５７２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来のハイブリ溶液供給方法を採用してハイブリ工程を行う場合、ＤＮＡ非結合対１０２とハイブリ溶液とを反応させるのに、約１６〜２４時間という非常に長い時間が必要であった。
【０００７】
また、本発明者の知見によれば、ＤＮＡマイクロアレイチップ１００を振動させたり揺動させたりしても、第１のカバー１０２とスライドガラス１０１との間の部分、すなわち反応空間内のハイブリ溶液は、現実的にあまり流動していない。そのため、反応空間内において、ハイブリ溶液が滞留してしまう部分が存在し、反応むらが生じてしまう問題もあった。
【０００８】
また、ハイブリ溶液が高価であるため、大量に用意するのは困難である。そのため、反応に供しないハイブリ溶液、すなわちＤＮＡの非結合対１０２と結合しなかったハイブリ溶液を回収するのが望ましい。実際、非常に希少なＤＮＡを利用したハイブリ溶液も存在するため、このような希少なハイブリ溶液で反応に供しなかったハイブリ溶液は、無駄なく回収することが望まれる。
【０００９】
したがって、この発明の目的は、反応空間内において、ＤＮＡ非結合対と反応させる溶液の滞留を防止して、ＤＮＡ非結合対と溶液との反応時間を大幅に短縮することができるとともに、ＤＮＡ非結合対と溶液との部分的な反応むらが生じるのを防止して、これらの反応効率の向上を図ることが可能な溶液供給方法および溶液供給装置を提供することにある。
【００１０】
また、この発明の他の目的は、ＤＮＡ非結合対との反応に供しなかったハイブリ溶液を無駄なく回収することができる溶液供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスと、スライドガラスに対して所定間隔を隔てて主面側に設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給する、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法であって、
溶液を吐出可能および吸引可能に構成されたポンプを少なくとも２つ用い、
少なくとも２つのポンプのうちの一部のポンプにより溶液を反応空間内に供給するとともに、一部のポンプとは異なる他方のポンプにより反応空間内を吸引する
ことを特徴とする溶液供給方法である。
【００１２】
この第１の発明において、ＤＮＡ非結合対と接触を増やして、反応をより促進させるために、典型的には、さらに、他方のポンプにより溶液を反応空間内に供給するとともに、一部のポンプにより反応空間内を吸引する。
【００１３】
この発明の第２の発明は、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスと、スライドガラスに対して所定間隔を隔てて主面側に設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給する、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法であって、
互いに独立して駆動される第１のポンプと第２のポンプとを用い、
第１のポンプによる溶液の反応空間内への供給に同期させて、第２のポンプにより反応空間内の溶液を吸引する第１の供給プロセスと、
第２のポンプによる溶液の反応空間内への供給に同期させて、第１のポンプにより反応空間内を吸引する第２の供給プロセスとを有し、
第１の供給プロセスと第２の供給プロセスとを交互に複数回繰り返す
ことを特徴とするものである。
【００１４】
この発明の第３の発明は、
互いに独立して駆動可能に構成された少なくとも２つのポンプを有し、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されたスライドガラスに対して所定間隔を隔てて設けられたカバーガラスとの間の反応空間にＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給するように構成された、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置であって、
少なくとも２つのポンプのうちの一部のポンプが、溶液を反応空間内に供給可能に構成されているとともに、一部のポンプと異なる他方のポンプが反応空間内を吸引可能に構成され、
溶液の反応空間内への供給と反応空間内の吸引とを同時に実行するように構成されている
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置である。
【００１５】
この第３の発明において、一部のポンプと他方のポンプとを用いて、交互に溶液を流動可能とし、これによってＤＮＡ非結合対と溶液との反応を促進させるために、典型的には、他方のポンプが、溶液を反応空間内に供給可能に構成されているとともに、一部のポンプが反応空間内を吸引可能に構成されている。
【００１６】
この発明の第４の発明は、
互いに独立して駆動可能に構成された第１のポンプと第２のポンプとを有し、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスに対して所定間隔を隔てて設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給可能に構成された、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置であって、
第１のポンプにより反応空間内に溶液を供給するように圧力を掛けるとともに、第２のポンプにより反応空間内を吸引するように圧力を調整可能に構成され
第２のポンプにより反応空間内に溶液を供給するように圧力を掛けるとともに、第１のポンプにより反応空間内を吸引するように圧力を調整可能に構成されている
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置である。
【００１７】
この第３および第４の発明において、典型的には、ポンプの先端が、吐出吸引部材を着脱可能に構成され、吐出吸引部材が、溶液を貯溜可能に構成されている。
【００１８】
このように構成することにより、ＤＮＡ非結合対との反応に供しなかった溶液を、着脱可能な吐出吸引部材に貯溜し、この吐出吸引部材をポンプの一端から取り外すだけで溶液を回収することが可能となる。
【００１９】
この第３および第４の発明において、典型的には、カバーガラスに形成された開口部に吐出吸引部材の先端を挿入し、吐出吸引部材を介してカバーガラスを押圧可能に構成されているとともに、カバーガラスおよび吐出吸引部材によってＤＮＡ非結合対を密封するように構成されている。
【００２０】
このように構成することにより、吐出吸引部材によって、反応空間を強固に密閉することができるので、反応空間内部にハイブリ溶液を急速に流動させることができる。そのため、未反応のハイブリ溶液と未反応のＤＮＡ非結合対との接触確率を大幅に増加させることができるようになるので、反応確率を増加させることができ、これに伴って、ハイブリ溶液とＤＮＡ非結合対との反応時間を短縮することが可能となる。
【００２１】
また、この発明において、典型的には、ポンプは、シリンジポンプであるが、必ずしもシリンジポンプに限定されるものではなく、少量の液体を吐出したり吸引したりすることが可能なポンプであれば、あらゆるポンプを利用することが可能である。また、この発明において、典型的には、着脱可能な吐出吸引部材は、ディスポーザルチップ（ディスポチップ）であるが、必ずしもディスポチップに限定されるものではなく、着脱可能なチップ状で内部に液体を貯溜することができ、ポンプなどに接続することによって、先端から液体や気体を吐出および／または吸引することができる部材であれば、種々の部材を用いることが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
この発明による溶液供給方法および溶液供給装置によれば、反応空間内におけるＤＮＡ非結合対と反応する溶液の滞留を抑制することができ、ＤＮＡ非結合対と溶液との反応時間を大幅に短縮することが可能となるとともに、ＤＮＡ非結合対と溶液との部分的な反応むらが生じるのを防止して、これらの反応効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、以上の発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００２４】
図１に、この発明の一実施形態によるハイブリ溶液供給装置１の構成例を示す。図１に示すように、ハイブリ溶液供給装置１は、入力部２ａ，表示部２ｂおよび記憶部２ｃと接続された制御部２、第１のシリンジポンプ３、第２のシリンジポンプ４、ポンプ駆動モータ５，６および、駆動回路７，８を有して構成されている。
【００２５】
制御部２は、ハイブリ溶液供給装置１のそれぞれの回路を制御するための情報処理部である。なお、記憶部２ｃに記憶されたプログラム（ソフトウェア）に基づいて、制御部２からそれぞれの回路に制御信号を供給することにより、種々の制御が実行される。なお、この一実施形態による制御方法、すなわち溶液供給方法については後述する。また、入力部２ａは、外部から情報を入力可能なものである。表示部２ｂは、制御の状態を表示するためのものである。記憶部２ｃは、プログラムなどを格納したり、必要な情報データを記憶したりするためのものである。
【００２６】
また、ポンプ駆動モータ５，６は、それぞれ第１のシリンジポンプ３および第２のシリンジポンプ４に接続されて、これらを駆動させるものである。また、駆動回路７，８は、記憶部２ｃに記憶され制御部２により実行されるプログラムに基づいて、ポンプ駆動モータ５，６の駆動を制御するためのものである。すなわち、ハイブリ溶液供給装置１において、第１のシリンジポンプ３と第２のシリンジポンプ４とは、制御部２によって独立して制御される。
【００２７】
そして、第１のシリンジポンプ３および第２のシリンジポンプ４は、例えば空気などの気体を噴出可能に構成されているとともに、気体や液体などを吸引可能に構成されている。なお、以下の説明において、シリンジにより気体を噴出させるような圧力を加えることを「正圧を掛ける」といい、シリンジにより気体や液体を吸引するように減圧することを「負圧を掛ける」という。典型的には、「正圧を掛ける」場合、シリンジポンプ内の圧力は大気圧より大きい圧力となり、「負圧を掛ける」場合には、シリンジポンプ内の圧力は大気圧より小さい圧力となる。
【００２８】
すなわち、第１のシリンジポンプ３および第２のシリンジポンプ４は、制御部２から供給される制御信号に応じて駆動回路７，８が制御され、ポンプ駆動モータ５，６が駆動されることにより、正圧を掛けたり負圧を掛けたりすることができるように構成されている。なお、正圧を掛けるとき（噴出状態）の圧力や、負圧を掛けるとき（吸引状態）の圧力は、それぞれハイブリ溶液の供給に応じて適宜調整可能であり、必要に応じて最適化される。
【００２９】
次に、この発明の一実施形態によるハイブリダイゼーションが行われるＤＮＡ非結合対が配置されたＤＮＡマイクロアレイチップについて説明する。図２に、このＤＮＡマイクロアレイチップを示し、図３に、図２におけるIII−III線に沿った断面図を示す。
【００３０】
図２および図３に示すように、この一実施形態によるＤＮＡマイクロアレイチップ１０は、スライドガラス１１、パッキン１２、開口部１３ａ，１３ｂが形成されたカバーガラス１３およびケース１４から構成されている。
【００３１】
スライドガラス１１は、その一面にＤＮＡ非結合対１５を配置するための平板ガラスである。なお、図２においては、スライドガラス１１の下面の４箇所にＤＮＡ非結合対が矩形状に配置されている例を示す。
【００３２】
パッキン１２は、平板状の部材から構成され、具体的には、平板状のラテックスから構成される。なお、材料としては種々の材料を利用可能であり、ラテックスに限定されるものではない。
【００３３】
また、パッキン１２は、スライドガラス１１上のＤＮＡ非結合対１５の配置領域を囲繞可能な形状を有するとともに、重ね合わせたときに、カバーガラス１３の開口部１３ａ，１３ｂに重ならない形状に形成される。このように形成することにより、ＤＮＡ非結合対１５の配置領域を、パッキン１２によって効果的に閉成することが可能となる。
【００３４】
また、図３に示すように、パッキン１２は、反応に用いられるハイブリ溶液を、スライドガラス１１におけるＤＮＡ非結合対１５の配置側に供給するための所定のクリアランスを維持するためのスペーサである。すなわち、パッキン１２の厚さａは、カバーガラス１３の内側の面とスライドガラス１１のＤＮＡ非結合対１５の配置面とのクリアランス（間隙ａ）に等しくなる。
【００３５】
また、カバーガラス１３とスライドガラス１１との間におけるパッキン１２により規定された空間は、後述するハイブリ溶液が供給されてＤＮＡ非結合対１５と反応する反応空間となる。すなわち、パッキン１２によって、カバーガラス１３とスライドガラス１１との間のクリアランスが規定されるとともに、ＤＮＡ非結合対１５との反応に供されるハイブリ溶液が供給される反応空間が規定される。
【００３６】
カバーガラス１３は、スライドガラス１１の主面に配置されたＤＮＡ非結合対１５を閉成するためのものである。なお、このカバーガラス１３と上述のパッキン１２とを一体に形成することも可能である。この場合、パッキン１２とカバーガラス１３とは、成形によりあらかじめ一体に形成される。
【００３７】
また、図３に示すように、カバーガラス１３に形成された２つの開口部１３ａ，１３ｂは、ハイブリ溶液を注入したり排出したりするための開口である。また、それぞれの開口部１３ａ，１３ｂには、それぞれ上述の第１のシリンジポンプ３および第２のシリンジポンプ４にチューブ等を介して先端に取り付けられるディスポーザブルチップ（以下、ディスポチップ（図２，３中図示せず））における吐出吸引側の先端を挿入可能に形成されている。
【００３８】
ケース１４は、カバーガラス１３を固定しつつ位置決めをするための凹部が設けられ、この凹部の内側に開口が形成されている。この開口により、カバーガラス１３の一面、すなわちハイブリ溶液が供給される側を、外部に露出させることができる。さらに、ケース１４は、この一実施形態によるスライドガラス１１とカバーガラス１３とを固定するとともに、このＤＮＡマイクロアレイチップ１０を搬送したり移動したりする際に、これらのスライドガラス１１とカバーガラス１３との相対的位置関係がずれないようにするためのものである。
【００３９】
次に、以上のように構成されたこの一実施形態によるハイブリ溶液供給装置１およびウェットセル型のＤＮＡマイクロアレイチップ１０を用いたハイブリ溶液の供給工程（ハイブリ工程）について説明する。図４に、ハイブリ工程においてＤＮＡマイクロアレイチップ１０にハイブリ溶液を供給するときの状態を示す。
【００４０】
図４に示すように、この一実施形態においては、第１のシリンジポンプ３に、配管チューブ３ｂの一端が取り付けられ、他端に着脱可能な第１のディスポチップ３ａが取り付けられている。同様に、第１のシリンジポンプ３と独立して制御される第２のシリンジポンプ４に、配管チューブ４ｂの一端が取り付けられ、他端に着脱可能な第２のディスポチップ４ａが取り付けられている。
【００４１】
また、上述したように第１のディスポチップ３ａおよび第２のディスポチップ４ａは、それらの吐出吸引側先端が、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０におけるカバーガラス１３の開口部１３ａ，１３ｂにそれぞれ挿入可能に構成されているとともに、その内部に少量の液体を貯溜可能に構成されている。
【００４２】
そして、ハイブリ工程においては、第１のディスポチップ３ａおよび第２のディスポチップ４ａの吐出吸引側先端を開口部１３ａ，１３ｂに挿入しつつ、カバーガラス１３を押圧する。これにより、第１のディスポチップ３ａおよび第２のディスポチップ４ａ自体による重量も加重されてカバーガラス１３が押圧され、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間が、より一層強固に密閉される。
【００４３】
また、第１のシリンジポンプ３の駆動に応じ、第１のディスポチップ３ａの吐出側先端を通じて、スライドガラス１１のＤＮＡ非結合対１５の配置側の面とカバーガラス１３との間のパッキン１２により規定された空間内、すなわちＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間に、ハイブリ溶液を注入したり、この反応空間内のハイブリ溶液や空気を吸引したりすることができるようになっている。同様に、第２のシリンジポンプ４の駆動に応じ、第２のディスポチップ４ａの吐出側先端を通じて、反応空間内にハイブリ溶液を注入したり、この反応空間内のハイブリ溶液や空気を吸引したりすることができるようになっている。
【００４４】
次に、以上のような状態で実行されるハイブリ溶液の供給方法について説明する。図５に、この一実施形態によるハイブリ工程のフローチャートを示す。
【００４５】
図５に示すように、この一実施形態によるハイブリ工程においては、まず、ステップＳＴ１において、第１のディスポチップ３ａが外された状態で、ディスポチップ内部にハイブリ溶液が供給され貯溜される。なお、供給されるハイブリ溶液の量、すなわちハイブリ溶液の使用量は、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間の体積（容量）に応じて決定される。
【００４６】
そして、第１のディスポチップ３ａは、内部に所定量のハイブリ溶液が溜められると、第１のシリンジポンプ３の配管チューブ３ｂの先端に取り付けられ、図４に示すように、開口部１３ａに挿入される。その後、ステップＳＴ２に移行する。
【００４７】
ステップＳＴ２においては、まず、第１の供給プロセスとして、制御部２からの指示信号に基づいて駆動回路７が制御され、ポンプ駆動モータ５および第１のシリンジポンプ３が駆動されて正圧が掛けられると同時に、駆動回路８およびポンプ駆動モータ６が駆動され、第２のシリンジポンプ４が駆動されて負圧が掛けられる。
【００４８】
これにより、開口部１３ａに挿入された第１のディスポチップ３ａの先端を通じて、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間にハイブリ溶液が供給されるとともに、開口部１３ｂに挿入された第２のディスポチップ４ａを通じて、反応空間内の空気と供給されたハイブリ溶液の一部とが吸引される。
【００４９】
そして、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０の反応空間内において、ハイブリ溶液は、カバーガラス１３の開口部１３ａから開口部１３ｂに向かって強制的に流動される。強制流動されたハイブリ溶液は、第２のディスポチップ４ａ内に貯溜される。その後、ステップＳＴ３に移行する。
【００５０】
ステップＳＴ３においては、第２の供給プロセスとして、ステップＳＴ２とは反対に、制御部２からの指示信号に基づいて、第２のシリンジポンプ４により正圧が掛けられると同時に、第１のシリンジポンプ３により負圧が掛けられる。これにより、開口部１３ｂに挿入された第２のディスポチップ４ａを通じて、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０の反応空間にハイブリ溶液が供給されるとともに、開口部１３ａに挿入された第１のディスポチップ３ａを通じて、反応空間内のハイブリ溶液が吸引される。そして、ハイブリ溶液は、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０の反応空間内を、開口部１３ｂから開口部１３ａに向かって強制的に流動され、第１のディスポチップ３ａ内に貯溜される。
【００５１】
その後、ステップＳＴ４に移行して、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内のＤＮＡ非結合対１５のハイブリ溶液との反応が終了した否かが判断される。
【００５２】
その結果、反応が終了していない場合には、ステップＳＴ２における第１の供給プロセスおよびステップＳＴ３における第２の供給プロセスが順次実行される。これらの第１の供給プロセスおよび第２の供給プロセスは、ＤＮＡ非結合対１５とハイブリ溶液との反応が終了するまで、繰り返し実行される。
【００５３】
そして、この反応が終了した段階で、ステップＳＴ５に移行する。この段階において、ＤＮＡ非結合対１５との反応に供しなかったハイブリ溶液は、第１のディスポチップ３ａ内に貯溜されている。そのため、第１のディスポチップ３ａを配管チューブ３ｂから取り外すことにより、反応に供しなかったハイブリ溶液を回収することが可能となる。なお、必要に応じて、第２のディスポチップ４ａ内に、溶液を貯溜させた状態で取り外すことによって、溶液を回収することも可能である。
【００５４】
以上説明したように、この一実施形態によるハイブリ溶液供給装置および溶液供給方法によれば、一方のシリンジポンプ３，４によって正圧を掛けてＤＮＡマイクロアレイチップ１０の反応空間内にハイブリ溶液を供給すると同時に、他方のシリンジポンプ４，３によって負圧を掛けて反応空間内の気体や液体を吸引し、反応空間内でハイブリ溶液を強制的に流動させていることにより、反応空間内におけるＤＮＡ非結合対１５とハイブリ溶液とを接触させて、反応確率を増加させることができるので、反応時間を短縮することができ、これによってハイブリ工程に要する時間の短縮を図ることができる。
【００５５】
また、シリンジポンプ３，４の配管チューブ３ｂ，４ｂの先端に、それぞれ着脱可能なディスポチップ３ａ，４ａを取り付け、２つの供給プロセスを交互に繰り返すことによって、ハイブリ溶液を交互に貯溜させるようにしていることにより、最終的にＤＮＡ非結合対１５との反応に供しなかったハイブリ溶液が貯溜されているディスポチップを取り外すことによって、このハイブリ溶液を回収することができるので、高価なハイブリ溶液も無駄なく回収することが可能となる。
【００５６】
また、図７に示す従来のＤＮＡマイクロアレイチップにおける反応空間は、第２のカバー１０４とスライドガラス１０１との間で、かつスライドガラス１０１が収納される凹部が形成された第１のカバー１０３により規定された空間である。反応空間を規定するための重要な数値は、図７中、第２のカバー１０４とスライドガラス１０１のＤＮＡ非結合対１０２側の主面との間隙ａである。
【００５７】
ところが、従来のＤＮＡマイクロアレイチップ１００における反応空間の間隙ａは、第１のカバー１０３における凹部の深さｃとスライドガラス１０１の厚さｂとの差、すなわち、ａ＝ｃ−ｂとして得られる大きさである。これらのスライドガラス１０１の厚さｂや第１のカバー１０３の凹部の深さｃは、間隙ａに比して寸法が大きく、さらに製造時における寸法誤差も大きい。そして、従来のＤＮＡマイクロアレイチップ１００においては、大きな寸法誤差が間隙ａの大きさに２重に影響を及ぼすため、反応空間の体積を精度良く規定することが困難である。
【００５８】
また、ＤＮＡ非結合対１０２と反応させるためにハイブリ溶液を供給する場合においても、第１のカバー１０３の凹部にスライドガラス１０１を収め、このスライドガラス１０１と第２のカバー１０４との間の空間にハイブリ溶液を供給する必要がある。この場合、ハイブリ溶液は、少なくとも、スライドガラス１０１の主面の面積と間隙ａとの積に相当する量が必要である。
【００５９】
この場合、スライドガラス１０１の主面の面積が比較的大きいため、必要となるハイブリ溶液の量も多くなる。そのため、反応空間内においてハイブリ溶液を流動させるためには、大きなエネルギーが必要となるので、反応空間内においてハイブリ溶液が流動しにくくなる。ハイブリ溶液が流動しにくくなると、結果的に反応空間内においてハイブリ溶液が滞留してしまう部分が生じることになる。
【００６０】
これに対し、この一実施形態によるＤＮＡマイクロアレイチップ１０によれば、ＤＮＡ非結合対１５が配置されたスライドガラス１１とカバーガラス１３とが、平板状でＤＮＡ非結合対１５の配置領域を囲繞するようにリング状に形成された厚さａのパッキン１２を介して閉成される構成である。そのため、パッキン１２の厚さａによってスライドガラス１１とカバーガラス１３との間の間隔を規定することができ、囲繞している部分、すなわちＤＮＡ非結合対の配置領域を包含する大きさの開口の部分によって、反応空間の広さ（面積）を規定することができる。これにより、ＤＮＡマイクロアレイチップ１０内の反応空間の体積を容易に規定することができ、スライドガラスの主面の面積より小さい面積を規定することで足りる。
【００６１】
したがって、パッキン１２の形状を調整することによって、反応空間の体積（容量）を容易に調整可能になるとともに、反応空間を必要最小限にすることが可能となり、従来に比して反応空間を大幅に縮小することができるので、供給させ流動させるハイブリ溶液の量を従来に比して大幅に減少させることが可能となる。これにより、反応空間内においてハイブリ溶液を流動させやすくすることができるので、反応空間内におけるハイブリ溶液の滞留を抑制することができ、反応確率を増加させて反応時間の短縮を図ることができるとともに、ＤＮＡ非結合対とハイブリ溶液との部分的な反応むらが生じるのを防止して、これらの反応効率の向上を図ることが可能となる。
【００６２】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の一実施形態によるハイブリ溶液供給装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態によるＤＮＡマイクロアレイチップを示す分解斜視図および斜視図である。
【図３】図２に示すＤＮＡマイクロアレイチップのIII−III線に沿った断面図である。
【図４】この発明の一実施形態によるハイブリ工程におけるディスポチップとＤＮＡマイクロアレイチップとの使用状態を示す図である。
【図５】この発明の一実施形態によるハイブリ溶液供給方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来技術によるＤＮＡマイクロアレイチップを説明するための分解斜視図である。
【図７】従来技術によるＤＮＡマイクロアレイチップを説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ ハイブリ溶液供給装置
２ 制御部
２ａ 入力部
２ｂ 表示部
２ｃ 記憶部
３ 第１のシリンジポンプ
３ａ 第１のディスポチップ
３ｂ，４ｂ 配管チューブ
４ 第２のシリンジポンプ
４ａ 第２のディスポチップ
５，６ ポンプ駆動モータ
７，８ 駆動回路
１０ チップ
１１，１０１ スライドガラス
１２ パッキン
１３ カバーガラス
１３ａ，１３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ 開口部
１４ ケース
１５ ＤＮＡ非結合対
１００ ＤＮＡマイクロアレイチップ
１０２ ＤＮＡ非結合対
１０３ 第１のカバー
１０４ 第２のカバー
１０５ Ｏリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスと、上記スライドガラスに対して所定間隔を隔てて上記主面側に設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、上記ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給する、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法であって、
上記溶液を吐出可能および吸引可能に構成されたポンプを少なくとも２つ用い、
上記少なくとも２つのポンプのうちの一部のポンプにより上記溶液を上記反応空間内に供給するとともに、上記一部のポンプとは異なる他方のポンプにより上記反応空間内を吸引する
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法。
【請求項２】
さらに、上記他方のポンプにより上記溶液を上記反応空間内に供給するとともに、上記一部のポンプにより上記反応空間内を吸引するようにした
ことを特徴とする請求項１記載のＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法。
【請求項３】
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスと、上記スライドガラスに対して所定間隔を隔てて上記主面側に設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、上記ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給する、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法であって、
互いに独立して駆動される第１のポンプと第２のポンプとを用い、
上記第１のポンプによる上記溶液の上記反応空間内への供給に同期させて、上記第２のポンプにより上記反応空間内を吸引する第１の供給プロセスと、
上記第２のポンプによる上記溶液の上記反応空間内への供給に同期させて、上記第１のポンプにより上記反応空間内を吸引する第２の供給プロセスとを有し、
上記第１の供給プロセスと上記第２の供給プロセスとを交互に複数回繰り返す
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法。
【請求項４】
互いに独立して駆動可能に構成された少なくとも２つのポンプを有し、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されたスライドガラスに対して所定間隔を隔てて設けられたカバーガラスとの間の反応空間に上記ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給するように構成された、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置であって、
上記少なくとも２つのポンプのうちの一部のポンプが、上記溶液を上記反応空間内に供給可能に構成されているとともに、上記一部のポンプと異なる他方のポンプが上記反応空間内を吸引可能に構成され、
上記溶液の反応空間内への供給と上記反応空間内の吸引とを同時に実行するように構成されている
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【請求項５】
上記他方のポンプが、上記溶液を上記反応空間内に供給可能に構成されているとともに、上記一部のポンプが上記反応空間内を吸引可能に構成されている
ことを特徴とする請求項４記載のＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【請求項６】
上記ポンプの先端に、着脱可能な吐出吸引部材が取り付けられ、
上記吐出吸引部材が、上記溶液を貯溜可能に構成されている
ことを特徴とする請求項４または５記載のＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【請求項７】
上記カバーガラスに形成された開口部に、上記吐出吸引部材の吐出および吸引が行われる先端を挿入し、上記吐出吸引部材を介して上記カバーガラスを押圧可能に構成されているとともに、
上記カバーガラスおよび上記吐出吸引部材によって上記ＤＮＡ非結合対および上記反応空間を密閉するように構成されている
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項記載のＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【請求項８】
互いに独立して駆動可能に構成された第１のポンプと第２のポンプとを有し、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスに対して所定間隔を隔てて設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、上記ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給可能に構成された、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置であって、
上記第１のポンプにより上記反応空間内に上記溶液を供給するように圧力を掛けるとともに、上記第２のポンプにより上記反応空間内を吸引するように圧力を調整可能に構成され
上記第２のポンプにより上記反応空間内に上記溶液を供給するように圧力を掛けるとともに、上記第１のポンプにより上記反応空間内を吸引するように圧力を調整可能に構成されている
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【請求項１】
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスと、上記スライドガラスに対して所定間隔を隔てて上記主面側に設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、上記ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給する、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法であって、
上記溶液を吐出可能および吸引可能に構成されたポンプを少なくとも２つ用い、
上記少なくとも２つのポンプのうちの一部のポンプにより上記溶液を上記反応空間内に供給するとともに、上記一部のポンプとは異なる他方のポンプにより上記反応空間内を吸引する
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法。
【請求項２】
さらに、上記他方のポンプにより上記溶液を上記反応空間内に供給するとともに、上記一部のポンプにより上記反応空間内を吸引するようにした
ことを特徴とする請求項１記載のＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法。
【請求項３】
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスと、上記スライドガラスに対して所定間隔を隔てて上記主面側に設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、上記ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給する、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法であって、
互いに独立して駆動される第１のポンプと第２のポンプとを用い、
上記第１のポンプによる上記溶液の上記反応空間内への供給に同期させて、上記第２のポンプにより上記反応空間内を吸引する第１の供給プロセスと、
上記第２のポンプによる上記溶液の上記反応空間内への供給に同期させて、上記第１のポンプにより上記反応空間内を吸引する第２の供給プロセスとを有し、
上記第１の供給プロセスと上記第２の供給プロセスとを交互に複数回繰り返す
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給方法。
【請求項４】
互いに独立して駆動可能に構成された少なくとも２つのポンプを有し、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されたスライドガラスに対して所定間隔を隔てて設けられたカバーガラスとの間の反応空間に上記ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給するように構成された、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置であって、
上記少なくとも２つのポンプのうちの一部のポンプが、上記溶液を上記反応空間内に供給可能に構成されているとともに、上記一部のポンプと異なる他方のポンプが上記反応空間内を吸引可能に構成され、
上記溶液の反応空間内への供給と上記反応空間内の吸引とを同時に実行するように構成されている
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【請求項５】
上記他方のポンプが、上記溶液を上記反応空間内に供給可能に構成されているとともに、上記一部のポンプが上記反応空間内を吸引可能に構成されている
ことを特徴とする請求項４記載のＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【請求項６】
上記ポンプの先端に、着脱可能な吐出吸引部材が取り付けられ、
上記吐出吸引部材が、上記溶液を貯溜可能に構成されている
ことを特徴とする請求項４または５記載のＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【請求項７】
上記カバーガラスに形成された開口部に、上記吐出吸引部材の吐出および吸引が行われる先端を挿入し、上記吐出吸引部材を介して上記カバーガラスを押圧可能に構成されているとともに、
上記カバーガラスおよび上記吐出吸引部材によって上記ＤＮＡ非結合対および上記反応空間を密閉するように構成されている
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項記載のＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【請求項８】
互いに独立して駆動可能に構成された第１のポンプと第２のポンプとを有し、
主面にＤＮＡ非結合対が配置されるスライドガラスに対して所定間隔を隔てて設けられたカバーガラスとの間の反応空間に、上記ＤＮＡ非結合対と反応する溶液を供給可能に構成された、ＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置であって、
上記第１のポンプにより上記反応空間内に上記溶液を供給するように圧力を掛けるとともに、上記第２のポンプにより上記反応空間内を吸引するように圧力を調整可能に構成され
上記第２のポンプにより上記反応空間内に上記溶液を供給するように圧力を掛けるとともに、上記第１のポンプにより上記反応空間内を吸引するように圧力を調整可能に構成されている
ことを特徴とするＤＮＡマイクロアレイチップに対する溶液供給装置。
【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２００７−６４７９３（Ｐ２００７−６４７９３Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５１１８１（Ｐ２００５−２５１１８１）
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]