(57)【要約】【課題】  基板上の反応領域から物質間の相互作用に係る情報を取得すると同時に、基板に形成された情報ピット群の情報をより安定的に取得する。【解決手段】  物質間の相互作用が進行する場となる反応領域３群を基板に形成する。この基板に、各反応領域３の位置情報、及び／又は反応領域内で使用される物質情報の取得のために利用される情報ピット４群と、を設け、前記反応領域３群と前記情報ピット４群とを同一の基板面に形成しないように工夫する。【選択図】  図２
2006322819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質間の相互作用が進行する場となる反応領域群と、各反応領域の位置情報、及び／又は反応領域内で使用される物質情報の取得のために利用される情報ピット群と、を備え、
前記反応領域群と前記情報ピット群とが同一の基板面に形成されていない構成であるバイオアッセイ用基板。
【請求項２】
前記反応領域群が基板の一方の面に、前記情報ピット群が該基板の他方の面に形成されたことを特徴とする請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項３】
前記反応領域群が上面に、前記情報ピット群が下面にそれぞれ形成されている基板と、
該基板の下面側に配置された、所定波長の光を透過する光透過性基板と、
を備えることを特徴とする請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項４】
前記反応領域群が形成された基板面には、電極として機能する導電層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項５】
前記導電層と前記反応領域群を閉塞する導電性の蓋基板との間で対向電極を形成し、該対向電極を介して各反応領域に電界を印加することを特徴とする請求項４記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項６】
前記蓋基板には、各反応領域に対してサンプル溶液を導入するための孔が設けられていることを特徴とする請求項５記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項７】
円盤状の形態を有することを特徴とする請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項８】
前記反応領域群のそれぞれには、相互作用の相手となる標的物質を待ち受けるプローブ物質が、遊離状態又は固定状態で存在していることを特徴とする請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項９】
前記プローブ物質又は前記標的物質に標識された蛍光物質から得られる蛍光情報によって、前記相互作用を検出することを特徴とする請求項８記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項１０】
前記プローブ物質と前記標的物質とが相互作用することにより得られる生成物に特異的に結合する蛍光物質から得られる蛍光情報によって、前記相互作用を検出することを特徴とする請求項８記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項１１】
前記相互作用は、相補的な核酸鎖であるプローブ物質と標的物質との間のハイブリダイゼーションであることを特徴とする請求項８記載のバイオアッセイ用基板。
【請求項１２】
請求項１記載のバイオアッセイ用基板に設けられた反応領域群に対して、相互作用の発生情報となる蛍光を取得するため蛍光励起光を照射しながら前記蛍光を集光し、その蛍光強度を検出する蛍光検出手段と、
前記情報ピット群に対して所定波長のレーザ光を照射して、フォーカシングサーボ及びトラッキングサーボを行って、前記反応領域群のそれぞれの位置情報、及び／又は各反応領域内で使用される物質情報を取得するサーボ手段と、
を備えるバイオアッセイ装置。
【請求項１３】
物質間の相互作用が進行する場となる反応領域群と、前記反応領域の位置情報、及び／又は前記反応領域内で使用される物質情報の取得のために利用される情報ピット群と、を備える基板の製造の方法であって、
合成樹脂材料を射出成形することにより、一方の面に対して反応領域群を、他方の面に対して情報ピット群を両面同時一体成形することを特徴とするバイアッセイ用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオアッセイ用の基板に係わる技術に関する。より詳しくは、物質間の相互作用を測定及び検出するバイオアッセイに適する基板と装置、並びに前記基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、マイクロアレイ技術によって所定のＤＮＡ（全長又は一部）が微細配列されたいわゆるＤＮＡチップ又はＤＮＡマイクロアレイ（以下、ＤＮＡチップと総称する。）と呼ばれる基板が、遺伝子の突然変異、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用されており、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の分野において広範に活用され始めている。
【０００３】
このＤＮＡチップでは、一般に、基板上に設けられた反応場の表面部位に対して、プローブとも称される核酸鎖を固定しておいて、反応場で待ち受けているプローブ核酸鎖と予め蛍光標識されたターゲット核酸鎖との間のハイブリダイゼーションを、前記ターゲット核酸鎖由来の蛍光の強度を測定することによって検出する。
【０００４】
また、ハイブリダイゼーションによって生成した相補鎖に対して特異的に結合して蛍光を発するインターカレーターを利用し、該インターカレーターからの蛍光強度を測定することによって、ハイブリダイゼーションを検出する方法も提案されている。
【０００５】
さらには、ＤＮＡチップ上の反応場に対向電極を設けて電界を印加し、その電気力学的作用によってハイブリダイゼーション効率や検出精度の向上の達成を図る技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
さらに近年、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクの情報読み取り技術（光ピックアップ技術）や光ディスクマスタリング技術を応用したＤＮＡチップが提案されている。例えば、特許文献２には、円盤状の基板上の同一面に、ハイブリダイゼーションの場となる反応領域（データ領域に相当）と該反応領域の位置情報や回転同期情報を得るためのアドレスピットが形成されたＤＮＡチップ等が開示されている（特に、特許文献２の図１参照）。
【０００７】
特許文献３には、電気泳動による試料成分の分離が可能なマイクロキャピラリーが形成された円盤状の媒体が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１３５５１２号公報。
【特許文献２】特開２００５−３４５０号公報。
【特許文献３】特開２００４−９３５４８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
基板の同一面に、光ディスクのデータ領域に相当する反応領域と該反応領域の位置情報や物質情報を提供する情報ピット群の両方を形成すると、バイオアッセイ用の基板では、反応領域には溶媒が貯留されるため、前記情報ピット群を追随するトラッキングサーボが反応領域の存在によって外乱を受け易いという技術的課題があった。
【０００９】
また、反応領域の存在によって情報ピット群が保有する位置情報や物質情報の読み取りが安定しなくなり、特に、情報ピット群が形成された面に電極層（導電層）が形成された基板構成では、情報ピット群の情報の読み取りがより不安定化するという技術的課題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、光ディスク再生装置と同様の光学ピックアップ手段によって、基板上の反応領域から物質間の相互作用に係る情報を取得すると同時に、基板に形成された情報ピット群の情報をより安定的に取得可能なバイオアッセイ用基板などを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、まず、物質間の相互作用が進行する場となる反応領域群と、各反応領域の位置情報、及び／又は前記反応領域内で使用される物質情報の取得のために利用される情報ピット群と、を備えており、前記反応領域群と前記情報ピット群とが同一の基板面に形成されていない構成であるバイオアッセイ用基板を提供する。
【００１２】
反応領域群と情報ピット群とが同一の基板面に形成されていない構成は、狭く解釈されないが、好適例の一つを挙げると、前記反応領域群を基板の一方の面に、前記情報ピット群を該基板の他方の面に形成することによって、反応領域群と情報ピット群とが同一の基板面に形成されないように工夫することができる。
【００１３】
また、反応領域群を上面側に、情報ピット群を下面側にそれぞれ形成した基板の前記下面側に、所定波長の光（例えば、蛍光励起光、トラッキングサーボ光、フォーカシングサーボ光など）を透過する光透過性基板を配置しておいてもよく、この場合は、基板の下面側から光ピックアップ作業を行なうことができる。
【００１４】
さらに、前記反応領域群が形成された基板面には、電極として機能する導電層を形成してもよい。この基板面には情報ピット群が形成されていないため、該情報ピット群の情報読み取りが導電層の影響を受けることがなくなり、安定化する。なお、前記導電層を電界印加のための電極として利用するのは自由であり、例えば、前記導電層と反応領域群を閉塞する導電性の蓋基板とで対向電極を形成し、該対向電極を介して各反応領域に電界を印加してもよい。この蓋基板には、各反応領域に対してサンプル溶液を導入するための孔を設けてよい。
【００１５】
本発明に係るバイオアッセイ用基板の形態は、特に限定されないが、好適例は円盤状（ディスク状）の形態をなすものである。この形態では、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクと同様の光ピックアップ手段を採用できる。
【００１６】
ここで、基板面に配設された反応領域群のそれぞれの反応領域には、ハイブリダイゼーションなどの相互作用の相手となる標的物質を待ち受けるプローブ物質を、遊離状態又は固定状態で存在させておく。そして、前記プローブ物質又は前記標的物質に標識された蛍光物質から得られる蛍光情報によって、前記相互作用を検出したり、あるいは、前記プローブ物質と前記標的物質とが相互作用することによって得られた生成物に特異的に結合する蛍光物質から得られる蛍光情報によって、前記相互作用を検出したりすることができる。
【００１７】
次に、本発明は、上記バイオアッセイ用基板に設けられた反応領域群に対して、相互作用の発生情報となる蛍光を取得するため蛍光励起光を照射しながら前記蛍光を集光し、その蛍光強度を検出する蛍光検出手段と、前記情報ピット群に対して所定波長のレーザ光を照射して、フォーカシングサーボ及びトラッキングサーボを行って、前記反応領域群の各反応領域の位置情報、及び／又は各反応領域内で使用される物質情報を取得するサーボ手段と、を備えるバイオアッセイ装置を提供する。
【００１８】
即ち、このバイオアッセイ装置では、反応領域における相互作用後の蛍光測定を、既存の光ディスク再生装置と同様の光学ピックアップによって実施し、各反応領域の位置情報やプローブ物質などの物質関連情報と検出された蛍光強度とを関係付けてデータを取得することができる。
【００１９】
さらに、本発明は、物質間の相互作用が進行する場となる反応領域群と、前記反応領域の位置情報、及び／又は前記反応領域内で使用される物質情報の取得のために利用される情報ピット群と、を備える基板を、合成樹脂材料を射出成形することにより、一方の面に対して反応領域群を、他方の面に対して情報ピット群を両面同時一体成形することを特徴とするバイオアッセイ用基板の製造方法を提供する。この両面同時一体成形によれば、反応領域群と情報ピット群との間の位置合わせを高精度に行うことができる。
【００２０】
ここで、本発明に関連する主たる技術用語について説明する。
【００２１】
「相互作用」とは、物質間の非共有結合、共有結合、水素結合を含む化学的結合あるいは解離を広く意味し、例えば、核酸分子間のハイブリダイゼーション、タンパク質間の相互作用、抗原抗体反応などの物質間の化学的結合あるいは解離を広く含む。なお、「ハイブリダイゼーション」は、相補的な塩基配列構造を備える間の相補鎖（二本鎖）形成反応を意味する。
【００２２】
「プローブ物質」とは、反応領域に貯留又は保持された溶媒中に存在し、当該物質と特異的に相互作用する物質（標的物質）を検出するための探り針（検出子）として機能する物質であって、反応領域中に遊離状態で存在したり、固相表面にその一端が固定されて存在したりする。
【００２３】
「標的物質」とは、前記プローブ物質との間で特異的な相互作用が行われるか否かを調べることを目的に、サンプルとして準備された物質である。
【００２４】
「核酸鎖」とは、プリンまたはピリミジン塩基と糖がグリコシド結合したヌクレオシドのリン酸エステルの重合体（ヌクレオチド鎖）を意味し、プローブＤＮＡを含むオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、プリンヌクレオチドとピリミジンヌクレオチオドが重合したＤＮＡ（全長あるいはその断片）、逆転写により得られるｃＤＮＡ（ｃプローブＤＮＡ）、ＲＮＡ、ポリアミドヌクレオチド誘導体（ＰＮＡ）等を広く含む。
【００２５】
「反応領域」は、ハイブリダイゼーションなどの相互作用の場を提供できる領域であり、一例を挙げるなら、液相やゲルなどを貯留できるウェル形状を有する反応場である。
【００２６】
「情報ピット」は、反応領域の位置情報、反応領域に存在する物質に係わる情報、トラッキングやフォーカシングのための情報などを得るときに利用できる、基板面に形成された部位である。情報用ピット列は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のフォーマットに準拠できる。
【００２７】
「バイオアッセイ用基板」は、基板上の所定の反応領域において、物質間の相互作用を進行させ、該相互作用を検出するための基板を意味し、前記物質の種類に関係なく広く包含し、前記相互作用の検出原理は問わない。このバイオアッセイ用基板には、ＤＮＡプローブなどの核酸鎖が固定化されて微細配列された状態とされたＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）やタンパク質間の相互作用や抗原抗体反応などの検出に適するタンパクチップなどを少なくとも含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、反応領域群と情報ピット群とが同一の基板面に形成されていない構成であるので、光ディスク再生装置と同様の光学ピックアップ手段によって、基板上の反応領域から物質間の相互作用に係るデータ情報を取得できると同時に、基板に形成された情報ピット群の情報をより安定的に取得できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明に係わる物や方法の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態例であるバイオアッセイ用基板を上方から視た平面図である。この図１に符号１で示すバイオアッセイ用基板は、物質間の相互作用を検出するために用いられる基板であり、その全体形状は、例えば、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスクと同様に、主面が円形とされた平板状となっている。なお、本発明に係るバイオアッセイ用基板は、円盤状の形態に狭く限定されないが、円盤状の形態であれば、既存の光ディスクに用いられる装置や技術を利用できるので、有利である。
【００３１】
バイオアッセイ用基板１の中心には、中心孔２が形成されている。中心孔２は、当該基板１が所定の解析装置に装着されるときに、当該基板１を保持及び回転させるためのチャッキング機構が挿入される部位となる。
【００３２】
バイオアッセイ用基板１は、大別して、下側多層基板１１と、該下側基板よりも口径の小さい蓋基板１２と、から構成されている。蓋基板１２には、下側基板１１に形成された反応領域３（図１では図示せず。）と同数の孔１２１が、上方視放射状に整列されて多数形成されている（図１参照）。なお、本実施形態において蓋基板１２は、電極として利用するので導電性の材料で形成されている。
【００３３】
図２は、図１のＡ-Ａ矢視方向で視た基板断面図、図３は図２中のＢ部の拡大断面図である。図２及び図３を参照すると、下側多層基板１１は、その基板上面側に反応領域３，３…としての役割を担うウェルが多数形成され、かつ、その基板下面側に情報ピット４，４…が多数整列形成された光透過性の第１基板１１１を備え、さらには、この第１基板１１１の下側に配置された光透過性の第２基板１１２を備える。
【００３４】
第１基板１１１の情報ピット４が形成された面には、特定の反射率を有する反射膜１１１１（図３参照）が設けられている。この反射膜１１１１が、上記第２基板１１２の上面に接着されている。この反射膜１１１１は、情報ピット４に照射されるトラッキングサーボ光などを選択的に反射する役割を担う。
【００３５】
一方、第１基板１１１の上面側には、微小なウェルが必要数形成されており、このウェルが物質間の相互作用の場となる反応領域３として機能する。このウェルは、サンプル溶液等の液体が滴下されたときにその液体を保留することができる程度の深さ及び大きさに設計されている（例えば、直径５００μｍ、深さ５μｍ程度）。
【００３６】
第１基板１１１上の反応領域３は、図２に示された形態のように、互いに独立したウェル形態であってもよいが、中心から放射状に延設されチャネルＣを周方向に所定間隔で配設した形態としてもよい（図４参照）。
【００３７】
また、図３に示すように、第１基板１１１の上面には、ＩＴＯ（インジウム-スズ-オキサイド）等から成る透明電極層１１１２が、例えば、１５０ｎｍ程度の厚さに成膜されるとともに、更にその上には、プローブ物質Ｘの固定化に適する固相層１１１３が積層されている。
【００３８】
この固相層１１１３は、プローブ物質Ｘの一分子末端の固定に適する材料で形成されている。例えば、シラン化合物によって表面修飾が可能なＳｉＯ２が５０ｎｍ程度の厚さに成膜されている。ＳｉＯ２などで形成された固相層１１１３は、絶縁層としての機能も果たすので、反応領域３中に貯留される場合があるイオン溶液による電気化学的な反応を防止することができる。
【００３９】
固相層１１１３は、反応領域３の底面３１（図３参照）に露出し、その露出した表面部分は、例えば、シランカップリング剤などで表面処理される。このシランカップリング剤の遊離アミノ基に対して、直接又は間接にプローブ物質Ｘの修飾末端の官能基を化学結合させることができる。即ち、プローブ物質を固定化できる。あるいは、ジアゾカップリング反応を利用して、プローブＸを固定化してもよい。
【００４０】
ここで、第１基板１１１と第２基板１１２は、反応領域３内の蛍光物質を励起する蛍光励起光Ｐと該蛍光励起光Ｐによって励起されて発生した蛍光Ｆを透過する材料で形成する（図３参照）。例えば、第１基板１１１と第２基板１１２には、光透過性合成樹脂、ガラス等の材料が好適であり、情報ピット４がＣＤフォーマットであるならば第２基板は１．２mm、同情報ピット４がＤＶＤフォーマットならば第２基板は０．６ｍｍの厚みに設定する。
【００４１】
また、第１基板１１１は、その表面（上面）と裏面（下面）に、各々反応領域３群と情報ピット４群を振り分けて形成する構成である。この構成の第１基板１１１は、図５に示しているように、反応領域３と情報ピット４のそれぞれのパターンが別個に刻まれたスタンパー（金型）Ｚ，Ｚを用いて、両面同時成形方式により、熱可塑性樹脂の射出成形を行って製造することが好適である。その理由は、成形が一工程で完了し簡便であり、また、反応領域３と情報ピット４の位置決めを高精度に行うことができるからである。
【００４２】
次に、蓋基板１２は、その全体を金属製の基板又はシートで形成できる（図３参照）。あるいは、合成樹脂製の基板やシートの一部にＩＴＯ膜等の電極層を形成する（図示せず）。この蓋基板１２は、予め第一基板１１１に位置合わせされて接着した形態、あるいは、反応領域３に電界を印加する操作を行うときや相互作用を進行させるときに、第一基板１１１に装着される形態のいずれでもよく、目的に応じて選択すればよい。
【００４３】
また、この蓋基板１２には、既述したように、反応領域３に中央部に対応する位置に、サンプル溶液Ｍを反応領域３内へ導入するための孔１２１が形成されている。この孔１２１のサイズ（口径）は、反応領域王領域３の開口部のサイズよりも小さく、かつ、サンプル溶液Ｍを精度良くウェル内へ導入できるようなサイズに形成する。なお、図３に示された符号Ｎは、サンプル溶液Ｍを孔１２１に向けて滴下するためのノズルを示している。
【００４４】
このノズルＮから蓋基板１２の孔１２１を通じて、何種類かのプローブ物質Ｘをそれぞれ含むサンプル溶液を、目的の反応領域３又はグルーピングされた反応領域群に向けて導入し、各反応領域３の底面３１にそれぞれのプローブ物質Ｘを固定する。続いて、プローブ物質Ｘと同様の導入方法によって、蛍光物質ｆが標識された標的物質Ｙを含むサンプル溶液を各反応領域３内に導入し、両物質Ｘ、Ｙ間の相互作用を進行させる。
【００４５】
図６には、プローブ核酸鎖Ｘ１と蛍光標識された標的核酸鎖Ｙ１とが、反応領域３内でハイブリダイゼーション（相互作用の一例）し、相補鎖（二本鎖）を形成している様子が模式的に示されている。この場合、標的核酸鎖Ｙ１からの蛍光情報は、ハイブリダイゼーションの発生を示す情報となる。即ち、標的核酸鎖Ｙ１と相補的な塩基配列を持つプローブ核酸鎖Ｘ１とが存在する反応領域３において強い蛍光を測定できる。
【００４６】
プローブ核酸鎖Ｘ１に対して蛍光物質ｆを標識しておき、当該蛍光を測定することでハイブリダイゼーションを検出してもよい。例えば、図７に示すように、ハイブリダイゼーションが進行したときにだけ蛍光を発するような構成で、蛍光物質ｆをプローブ核酸鎖Ｘ１に標識しておき、相補鎖形成時の蛍光を測定することでハイブリダイゼーションを検出してもよい。
【００４７】
あるいは、図８に示すように、相補鎖部分に特異的に結合する蛍光性のインターカレーターＩを反応領域３に導入し、このインターカレーターＩからの蛍光を測定することにより、ハイブリダイゼーションを検出してもよい。このインターカレーターＩの導入タイミングは、特に限定されないが、例えば、標的核酸鎖Ｙ１と同時導入でもよいし、ハイブリダイゼーション進行後に導入してもよい。
【００４８】
ここで、上記したバイオアッセイ用基板１は、第１基板１１１に積層された透明電極層１１１２と蓋基板１２とが対向電極を形成しているので、この対向電極を介して反応領域３へ電界を印加することが可能な構成となっている。例えば、ハイブリダイゼーションなどを検出する場合では、５Ｖ、１ＭＨｚの高周波交流電圧を印加し、反応領域３内に約１Ｖ/μｍの電界が印加された条件でハイブリダイゼーションを進行させてもよい。
【００４９】
物質間の相互作用に対する電界印加の電気力学的作用としては、電気泳動や誘電泳動などを挙げることができる。これらの電気力学的作用を、相互作用の種類や目的に応じて選択することによって、物質間の会合確率の向上や相互作用時の立体障害の解消などを達成し、相互作用の効率を高めて、アッセイ作業の高速化を達成するとともに、相互作用の検出精度を高めることができる。
【００５０】
特に図示はしないが、第１基板１１１の全面に透明電極層１１１２を設ける構成よりは、反応領域３の底面、さらには該底面の一部のみに形成した面積狭小の透明電極層１１１２の方が、該透明電極層１１１２近傍において不均一電界を効果的に形成できる。後者の構成では、とりわけ誘電泳動の作用を有効に利用できる。このような部分的な透明電極層１１１２は、例えば、ＩＴＯを第１基板１１１上にスパッタ成膜する時に、反応領域３に相当する部分に開口部があるメタルマスクを用いることによって作製できる。
【００５１】
また、既述したように、バイオアッセイ用基板１には、その下面側からＣＤ又はＤＶＤ用のレーザ光を照射することで読み取りできる情報ピット４が形成されている。この情報ピット４を利用して、バイオアッセイ用基板１の各反応領域３の位置情報（アドレス情報）を光学的に読み取ることにより、反応領域３群の中のどの反応領域の蛍光検出作業を行っているかを特定することが可能となる。
【００５２】
特に、円盤状をなすバイオアッセイ用基板１では、光ディスクシステムと同様の再生システムを利用することにより、レーザ光のフォーカシング位置を制御するためのフォーカシングサーボ制御、半径方向に対するレーザ光の照射位置やノズルＮなどの滴下装置による滴下位置を制御するための位置決めサーボ制御、並びに、情報ピット４の検出処理を行うことができる。つまり、情報ピット４に記録してある情報内容と、その真上にある反応領域３とを対応させておくことにより、特定の反応領域３のみにレーザ光を照射して蛍光検出作業を行うことができる。
【００５３】
以下、上記形態構成を有するバイオアッセイ用基板１を用いた相互作用検出工程の一例を説明する。図９は、同工程を行う際に好適なバイオアッセイ装置の一実施形態例を示す図である。
【００５４】
なお、以下の説明では、相互作用がハイブリダイゼーションの場合であって、このハイブリダイゼーションを、インターカレーターＩ用いて検出する場合（図８参照）を例に挙げて説明する。
【００５５】
まず、バイオアッセイ用基板１の保持及び回転は、図１に示されるように光ディスクドライブと同様のチャッキング機構５を用いて行う。このチャッキング機構５は、回転駆動軸に接続されており、バイオアッセイ用基板１を回転させることができる中心軸５１と、それと垂直な板状に形成され、バイオアッセイ用基板１を下面側から支持するターンプレート５２と、バイオアッセイ用基板１を上面側から支持するチャッキング爪５３と、を有している（図９参照）。ターンプレート５２及びチャッキング爪５３は、それぞれ前記中心軸５１に取り付けられており、該中心軸５１とともに回転をする。
【００５６】
また、チャッキング機構５がバイオアッセイ用基板１の中心孔２に挿入されたときには、当該チャッキング機構５の電極部と基板１のコンタクト部が接触して導通可能となる。
【００５７】
続いて、一端が特定の官能基（例えば、アミノ基やカルボキシル基）で修飾されたプローブＤＮＡを含むサンプル溶液を、図９に示すように、基板上方に配置されたリザーバ６から滴下用ノズルＮへ送り込み、このノズルＮを介して、所定の反応領域３に対して滴下する。
【００５８】
このとき、バイオアッセイ用基板１を回転駆動して、特定の反応領域３と滴下ノズルＮとの相対位置を制御しながらプローブＤＮＡを各反応領域３に滴下する。このような滴下作業により、複数種類のプローブＤＮＡをバイオアッセイ用基板１の予定された反応領域３に滴下する。但し、１つの反応領域３内には１種類のプローブＤＮＡが入るようにする。
【００５９】
各反応領域３に、どの種類のプローブＤＮＡを滴下するかは、予め反応領域３とプローブＤＮＡとの対応関係を示す配置マップ等を予め作成しておき、その配置マップに基づいて滴下制御するようにする。そして、全反応領域３に所定のプローブＤＮＡ溶液が満たされた状態で、バイオアッセイ基板１を保持し、プローブＤＮＡを反応領域３の底面３１に固定する。
【００６０】
続いて、同様に標的ＤＮＡ及び蛍光性のインターカレーターＩ（図７参照）を含むサンプル溶液を各反応領域３に滴下し、上下電極層間、即ち透明電極層１１１２と蓋電極１２の間に、外部電源Ｇ（図９参照）を介して電界（例えば、１ＭＶ/ｍ、１ＭＨｚ程度の高周波交流電界）を印加する。図９中の符号Ｓは、電界印加のオンオフを操作するスイッチである。
【００６１】
このような電界印加を行うと、誘電泳動などの電気力学的作用によって、反応領域３内の溶液中に浮遊している標的ＤＮＡが、プローブＤＮＡが固定されている反応領域底面３１側へ向けて移動（泳動）するので、プローブＤＮＡ周辺での標的ＤＮＡの濃度が高まる。この結果、互いの塩基配列が相補的な関係にある標的ＤＮＡとプローブＤＮＡであるときには、それらが効率的にハイブリダイゼーションを起こす。このとき、インターカレーターＩは、ハイブリダイゼーションを起こしたプローブＤＮＡと標的ＤＮＡとの相補鎖に結合する。
【００６２】
続いて、光ディスクの駆動システムと同様に、バイオアッセイ用基板１を駆動制御することにより、反応領域３からの蛍光の検出を行う。すなわち、図９に示すように、バイオアッセイ用基板１を保持しながら回転駆動するとともに、レーザ光源Ｑ１から所定波長のレーザ光Ｌ１を出射し、前方のレンズ８ａを通過させてミラー７ａで光進行方向を変換後、バイオアッセイ用基板１の下側に配置されたレンズ８ｂ（図示しないアクチュエータで駆動可能）を介して情報ピット４にフォーカスして照射する。そして、情報ピット４からの散乱反射光Ｌ２を、ミラー７ａとレンズ８ｃを通過させて、光検出器（ＰＤＩＣ）Ｄ１で検出し、反応領域３の位置を特定する。
【００６３】
それと同時に、例えば、青色半導体レーザ（Blue-LD）のようなレーザ光源Ｑ２から蛍光励起光Ｐを出射し、その前方のミラー８ｄを通過させて平行光にした後、ミラー（ダイクロイックミラー）７ｂで光進行方向を変換後、バイオアッセイ用基板１の下側に配置されたレンズ８ｂで集光及びフォーカスして、反応領域３へ向けて照射する。
【００６４】
反応領域３内で励起されて発生した蛍光Ｆは、バイオアッセイ用基板１の下面側から導出させて、ミラー７ｂで蛍光Ｆを分離し、続くミラー７ｃにより光進行方向を変換した後、フィルター９とレンズ８ｅを通過させ、光検出器（ＰＭＴ）Ｄ２によって検出する。そして、情報ピット４からの光情報と照合して、どの反応領域３から蛍光が発生されているかを特定する。
【００６５】
続いて、バイオアッセイ用基板１上の反応領域３群の中で、蛍光が発生していた反応領域３の位置を示すマップを作成する。そして、その作成したマップと各反応領域３にどのような塩基配列のプローブＤＮＡが滴下されていたかを示すプローブ配置マップとを照合することによって、標的ＤＮＡの塩基配列の解析を行う。
【００６６】
本発明に係るバイオアッセイ用基板１は、既述したように、両面同時成型方式などの方法によって、反応領域３と情報ピット４が基板の異なる面に振り分けて形成されている。このため、ハイブリダイゼーション後の蛍光強度検出において、情報ピット４が形成された基板面側にＣＤ又はＤＶＤ用のレーザ光Ｑ１を集光照射することで、反応領域３の位置情報等を、サンプル溶液Ｍが貯留される反応領域３や電極層（透明電極層１１１２）によって外乱を受けることなく、正確に読み取ることができる。同時に、蛍光励起用のレーザ光Ｑ２を反応領域３に集光照射して、蛍光強度を高精度で検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、物質間の相互作用を検出するバイオアッセイ技術分野で利用できる。例えば、ＤＮＡチップに代表されるセンサーチップに係わる技術として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態例であるバイオアッセイ用基板を上方から視た平面図である。
【図２】図１のＡ-Ａ矢視方向で視た基板断面図である。
【図３】図２中のＢ部の拡大断面図である。
【図４】反応領域として機能するチャンネル（Ｃ）が配設されたバイオアッセイ用基板（蓋基板がない状態）を示す図である。
【図５】第１基板（１１１）を射出成形する概念を示す図である。
【図６】蛍光標識された標的核酸鎖（Ｙ１）からの蛍光を測定することによって、ハイブリダイゼーションを検出する実施形態を模式的に示す図である。
【図７】蛍光標識されたプローブ核酸鎖（Ｘ１）からの蛍光を測定することによって、ハイブリダイゼーションを検出する実施形態を模式的に示す図である。
【図８】相補鎖に特異的に結合するインターカレーター（Ｉ）からの蛍光を測定することによって、ハイブリダイゼーションを検出する実施形態を模式的に示す図である。
【図９】本発明に係るバイオアッセイ装置の一実施形態例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  バイオアッセイ用基板
２  中心孔
３  （ウェル状の）反応領域
４  情報ピット
１１  下側多層基板
１２  蓋基板
１１１  第１基板
１１２  第２基板
【図１】
2006322819.tif 000003
【図２】
2006322819.tif 000004
【図３】
2006322819.tif 000005
【図４】
2006322819.tif 000006
【図５】
2006322819.tif 000007
【図６】
2006322819.tif 000008
【図７】
2006322819.tif 000009
【図８】
2006322819.tif 000010
【図９】
2006322819.tif 000011