(57)【要約】【課題】  バイオチップを搭載するバイオチップホルダとバイオチップカバーを備えたバイオチップ装置において、バイオチップホルダを複数枚重ねてもかさばり難く、バイオチップホルダとバイオチップカバーを十分に接合でき、かつこれらを容易に着脱可能とする。【解決手段】  バイオチップ２を搭載する領域を有するバイオチップホルダ１と、バイオチップを搭載したバイオチップホルダに取り付けられた状態においてバイオチップを覆うことができ、バイオチップホルダに取り付けられた状態においてバイオチップホルダと共にバイオチップを収容する空間を形成する凹部３１を有するバイオチップカバー３とを備え、バイオチップホルダが上記領域の周囲に穴部１２を有し、バイオチップカバーが穴部に嵌合する突起部３２を有するバイオチップ装置とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオチップを搭載する領域を有するバイオチップホルダと、
バイオチップを搭載した前記バイオチップホルダに取り付けられた状態においてバイオチップを覆うことができ、前記バイオチップホルダに取り付けられた状態において前記バイオチップホルダと共にバイオチップを収容する空間を形成する凹部を有するバイオチップカバーと、を備え、
前記バイオチップホルダが前記領域の周囲に穴部を有し、前記バイオチップカバーが前記穴部に嵌合する突起部を有する
ことを特徴とするバイオチップ装置。
【請求項２】
前記バイオチップホルダの前記領域に固定されたバイオチップをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のバイオチップ装置。
【請求項３】
前記バイオチップホルダが、前記領域の中心に対して点対称に二以上の前記穴部を有し、前記バイオチップカバーが前記穴部にそれぞれ嵌合する二以上の前記突起部を有することを特徴とする請求項１又は２記載のバイオチップ装置。
【請求項４】
前記穴部及び前記突起部が、２個、３個、又は４個ずつ備えられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバイオチップ装置。
【請求項５】
前記突起部の長さが前記穴部の深さ以下となるように形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバイオチップ装置。
【請求項６】
前記穴部が、前記バイオチップホルダを貫通して形成され、又は、前記バイオチップホルダを貫通せずに形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバイオチップ装置。
【請求項７】
前記バイオチップカバーが、前記凹部内に、前記バイオチップホルダに取り付けられた状態においてバイオチップの表面と平行に対面し、かつバイオチップの表面全体を覆う平面を有する凸部を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバイオチップ装置。
【請求項８】
前記バイオチップホルダが、バイオチップを搭載する前記領域を有する凹部を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のバイオチップ装置。
【請求項９】
前記バイオチップホルダが、表面及び裏面に突起を有することなく形成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のバイオチップ装置。
【請求項１０】
前記バイオチップカバーが、前記バイオチップホルダに対して着脱可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のバイオチップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップを搭載するバイオチップホルダとバイオチップカバーを備えたバイオチップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオチップは、生体分子などの標的物質に特異的に結合するプローブが基板上に固定化されたものであり、プローブに結合した標的物質を検出するための装置である。バイオチップによれば、基板上に多数のプローブを固定化することによって、多くの標的物質を同時に迅速に検出することが可能である。プローブとしてＤＮＡを用いたＤＮＡチップは、遺伝子発現やＳＮＰ解析、微生物の検出、食品検査等において、広く利用されている。
【０００３】
バイオチップには、例えば各辺が３ミリメートル程の正方形の基板上にプローブがスポッティングされたものがある。このようなバイオチップは、一般に、バイオチップホルダとバイオチップカバーを備えたバイオチップ装置に搭載して用いられる。
特許文献１には、このようなバイオチップ装置が開示されている。このバイオチップ装置によれば、バイオチップ上に滴下された溶液が均一に保持されるため、検出不良を防止することが可能になっている。
【０００４】
また、このようなバイオチップ上に滴下された溶液を均一に保持可能なバイオチップ装置として、特許文献２に記載のものがある。
特許文献２に記載のバイオチップ装置によれば、バイオチップホルダに形成された凸部の外周とバイオチップカバーに形成された凸部の内周とが嵌合して、バイオチップの表面とバイオチップカバーとの間に一定の大きさの間隙が形成され、これによって、バイオチップ上の溶液の厚みを均一化することが可能になっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９５０７５号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７３４５号公報
【特許文献３】特開２００９−２５０６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載のバイオチップ装置は、バイオチップホルダに形成された凸部の外周とバイオチップカバーに形成された凸部の内周が嵌合する構成であるところ、凸部を高くすればそのぶん嵌合する領域が広くなるため、バイオチップホルダとバイオチップカバーとの接合の強度が増加する。しかしながら、凸部を高くすると、そのぶんバイオチップホルダが厚くなるため、バイオチップホルダを複数枚重ねた際にかさばるという問題がある。
一方、凸部を低くすると、バイオチップホルダを薄くできるため、複数枚重ねた際のかさばりを抑制できるが、凸部を低くしたぶんだけ嵌合の領域が狭くなるため、バイオチップホルダとバイオチップカバーとの接合の強度が低下して、バイオチップカバーが外れ易くなるという問題が生じる。
【０００７】
このような問題に対し、特許文献３に記載のバイオチップ装置によれば、バイオチップホルダに形成された凹部の内周とバイオチップカバーに形成された凸部の外周とが嵌合して、バイオチップの表面とバイオチップカバーとの間に一定の大きさの間隙が形成されて、バイオチップ上の溶液の厚みを均一化することができ、さらにバイオチップホルダの溝とバイオチップカバーの溝に硬化性樹脂を注入することによって、バイオチップホルダとバイオチップカバーとの接合の強度を向上させることを可能にしている。
しかしながら、このバイオチップ装置では、硬化性樹脂の硬化に時間がかかり、また一旦硬化性樹脂が固着するとバイオチップカバーをバイオチップホルダから外すことが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、鋭意研究して、バイオチップ上の溶液の厚みを均一化することができ、さらにバイオチップホルダを複数枚重ねてもかさばり難く、バイオチップホルダとバイオチップカバーを十分に接合可能で、かつこれらを容易に着脱可能なバイオチップ装置を開発することに成功し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、バイオチップホルダを複数枚重ねてもかさばり難く、バイオチップホルダとバイオチップカバーを十分に接合でき、かつこれらを容易に着脱可能なバイオチップ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のバイオチップ装置は、バイオチップを搭載する領域を有するバイオチップホルダと、バイオチップを搭載した前記バイオチップホルダに取り付けられた状態においてバイオチップを覆うことができ、前記バイオチップホルダに取り付けられた状態において前記バイオチップホルダと共にバイオチップを収容する空間を形成する凹部を有するバイオチップカバーと、を備え、前記バイオチップホルダが前記領域の周囲に穴部を有し、前記バイオチップカバーが前記穴部に嵌合する突起部を有する構成としてある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バイオチップを搭載するバイオチップホルダとバイオチップカバーを備えたバイオチップ装置において、バイオチップホルダを複数枚重ねてもかさばり難く、バイオチップホルダとバイオチップカバーを十分に接合でき、かつこれらを容易に着脱可能なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るバイオチップ装置におけるバイオチップホルダとバイオチップカバーの平面図及び側方断面図を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るバイオチップ装置におけるバイオチップホルダにバイオチップカバーを取り付けた状態の側方断面図を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るバイオチップ装置におけるバイオチップホルダとバイオチップカバーを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るバイオチップ装置の応用例１におけるバイオチップホルダとバイオチップカバーの平面図及び側方断面図を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るバイオチップ装置の応用例２におけるバイオチップホルダとバイオチップカバーの平面図及び側方断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のバイオチップ装置の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態のバイオチップ装置におけるバイオチップホルダとバイオチップカバーの平面図及び側方断面図を示す図であり、その側方断面図は平面図に示された矢印方向からみたものである。図２は、本実施形態のバイオチップ装置におけるバイオチップホルダにバイオチップカバーを取り付けた状態の側方断面図を示す図である。図３は、本実施形態のバイオチップ装置のバイオチップホルダとバイオチップカバーを示す斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、バイオチップホルダ１は、略長方形の平板状に形成され、凹部１１と穴部１２を備えている。
凹部１１は、バイオチップ２を搭載する領域を有し、バイオチップ２は凹部１１に接着することなどによって固定される。
凹部１１は、同図の例では、略円柱状で側面がテーパー状に形成されているが、凹部１１の形状はこれに限定されず、略円柱状や略多角柱状等であっても良く、側面のテーパーはなくても良い。
なお、バイオチップホルダ１に凹部１１を備えることなく、バイオチップホルダ１の表面の平面上に、バイオチップ２を搭載する領域を設けることもできる。
【００１４】
穴部１２は、バイオチップ２を搭載する領域の周囲に配置され、バイオチップカバー３がバイオチップホルダ１に取り付けられた状態において、バイオチップカバー３の突起部３２と嵌合する。
穴部１２は、バイオチップホルダ１を貫通して形成されていても良く、バイオチップホルダ１を貫通することなく形成されていても良い。
【００１５】
また、穴部１２は、図１の例では４個備えられているが、これに限定されず、２個や、３個、又は５個以上備える構成とすることもできる。このとき、バイオチップカバー３には、これらの穴部１２にそれぞれ嵌合する突起部３２が備えられる。なお、穴部１２を、バイオチップホルダ１を貫通することなく形成する場合には、穴部１２を、凹部１１を取り囲むように１個のみで形成することも可能である。
【００１６】
さらに、穴部１２は、バイオチップ２を搭載する領域の周囲に均等に配置することが好ましく、当該領域の中心に対して点対称に備えることが好ましい。このとき、バイオチップカバー３には、これらの穴部１２にそれぞれ嵌合する突起部３２が備えられる。
ここで、バイオチップホルダ１にバイオチップカバー３を取り付けた状態において、バイオチップ２の表面とバイオチップカバー３とが平行でない場合、バイオチップ２上に滴下される標的物質が含まれた溶液の厚みを、バイオチップ２の表面全体に亘って均一にすることができず、標的物質とプローブの反応中にバイオチップ２上の一部で溶液が蒸発する結果、標的物質とプローブとの反応が十分に行えず、標的物質の検出が適切に行えない場合がある。
【００１７】
これに対して、穴部１２を、このようにバイオチップ２を搭載する領域の中心に対して点対称に備えることによって、バイオチップホルダ１にバイオチップカバー３を取り付けた状態において、バイオチップ２とバイオチップカバー３とを確実に平行にすることができるため、バイオチップ２上に滴下される溶液の厚みを、バイオチップ２の表面全体に亘って均一にすることが可能となる。このため、標的物質とプローブとの反応を十分に行うことができ、標的物質の検出を適切に行うことが可能になっている。
【００１８】
なお、図１の例では、バイオチップホルダ１の長辺上方及び長辺下方の左端が斜めに形成され、これら斜めの辺のサイズが異なっているが、このような構成によって、バイオチップホルダ１の上下左右の方向を把握し易くなっている。
【００１９】
バイオチップホルダ１をこのような構成にすれば、表面及び裏面に突起を有することなく形成することができる。このため、バイオチップホルダ１を複数枚重ねた場合でも、かさばりの少ないものとすることが可能となる。
また、バイオチップホルダ１に穴部１２を備えると共に、バイオチップカバー３に穴部１２に嵌合する突起部３２を備えることにより、バイオチップホルダ１とバイオチップカバー３とを十分に接合させることが可能になっている。
さらに、本実施形態のバイオチップ装置において、このような穴部１２と突起部３２を備えることによって、バイオチップホルダ１とバイオチップカバー３とを容易に着脱し得るものとすることが可能になっている。
【００２０】
バイオチップカバー３は、バイオチップ２を搭載したバイオチップホルダ１に取り付けられた状態において、バイオチップ２を覆う部材である。
図１に示すように、バイオチップカバー３は、略正方形の平板状に形成され、凹部３１と突起部３２を備えている。バイオチップカバー３の形状は、これに限定されず、略長方形やその他の多角形、円形、楕円形等の平板状に形成することもできる。
バイオチップカバー３は、バイオチップホルダ１に取り付けられた状態において、バイオチップホルダ１の短手方向の幅よりも広い幅を有するように形成することが好ましい。これにより、バイオチップホルダ１からバイオチップカバー３を容易に取り外すことが可能となる。
【００２１】
凹部３１は、同図の例では、略四角柱状に形成されているが、これに限定されず、その他の多角柱状や略円柱状等であっても良い。バイオチップカバー３に凹部３１を設けることにより、バイオチップカバー３がバイオチップホルダ１に取り付けられた状態において、バイオチップ２を収容する空間が形成される。バイオチップ２は、この空間に密閉して保持される。
【００２２】
また、凹部３１内には、バイオチップカバー３がバイオチップホルダ１に取り付けられた状態においてバイオチップ２の表面と平行に対面し、かつバイオチップ２の表面全体を覆う平面を有する凸部３１１が備えられている。このような凸部３１１を備えることによって、図２に示すように、バイオチップ２の表面とバイオチップカバー３との間隙ｄを狭く設定することができ、標的物質とプローブとの反応に用いる溶液の量を少なくすることが可能となる。
すなわち、例えばバイオチップ２としてＤＮＡチップを使用してハイブリダイゼーションを行う場合、ＰＣＲ反応に用いる酵素（ＤＮＡポリメラーゼ）は高価であるため、使用する溶液中の量を少なくすることが好ましい。
【００２３】
ここで、バイオチップ２の表面とバイオチップカバー３との間隙ｄとしては、例えば０．０５〜１．０ｍｍが好ましく、０．１〜０．５ｍｍが更に好ましい。この間隙ｄが上記範囲より小さい場合には、保持できる溶液量が少なすぎ、標的物質とプローブとの反応を十分に行うことができないおそれがある。一方、この間隙ｄが上記範囲より大きい場合には、上記反応に用いる溶液を当該間隙において適切に保持できないおそれがある。
【００２４】
突起部３２は、バイオチップホルダ１の穴部１２と嵌合するように、バイオチップカバー３に配置される。したがって、突起部３２は、凸部３１１の中心に対して点対称に備えることが好ましい。また、穴部１２に対応して４個備えられる他、２個、３個、又は５個以上備える構成とすることもできる。
【００２５】
突起部３２は、その長さ（バイオチップカバー３の表面からの高さ）がバイオチップホルダ１の穴部１２の深さ以下となるように形成されたものとすることが好ましい。
すなわち、バイオチップカバー３がバイオチップホルダ１に取り付けられた状態において、突起部３２の先端部表面がバイオチップホルダ１の底面と面一になるか、又は、突起部３２の先端部表面と穴部１２によりバイオチップホルダ１の底面に凹部が形成されるように、突起部３２を形成することが好ましい。
【００２６】
ここで、突起部３２が、バイオチップホルダ１の下面から突出すると、標的物質とプローブとの反応にあたってヒーターを使用する場合に、バイオチップホルダ１の下面がヒーターに密着できず、反応に悪影響を及ぼす場合がある。
これに対して、突起部３２をこのような長さにすることにより、穴部１２が貫通型の場合に、バイオチップカバー３をバイオチップホルダ１に取り付けた状態において、突起部３２がバイオチップホルダ１の下面から突出しないようにすることが可能となる。
【００２７】
なお、バイオチップホルダ１に突起部を備えると共に、これに嵌合する穴部をバイオチップカバー３に備える構成とすることもできる。しかしながら、このような構成にするとバイオチップホルダ１を複数枚重ねた場合にかさばるため、上述の通り、バイオチップホルダ１に穴部１２を備えると共に、これに嵌合する突起部３２をバイオチップカバー３に備える構成とすることが好ましい。
【００２８】
バイオチップカバー３の材料としては、例えばポリスチレンやポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ガラス、シリコンウエハー等の透明部材などを好適に用いることができる。なお、バイオチップカバー３の材料は、透明部材であることが好ましい。
バイオチップホルダ１の材料としては、バイオチップカバー３の材料と同様に、上記の各材料が使用できる。また、これら以外に、アルミ、ステンレスなどの金属、セラミックスなどの無機材料、ポリオレフィン・環状オレフィン・ポリアクリレート・セルロース・ポリアミド・フッ素ポリマーなどの有機樹脂を用いることができるが、透明部材でなくても良い。
また、バイオチップホルダ１及びバイオチップカバー３のサイズに限定はなく、バイオチップホルダ１は、例えば市販のスライドガラスのサイズにしても良い。
【００２９】
バイオチップ２としては、ＤＮＡチップ、タンパク質チップ、糖鎖チップ等を用いることができる。ＤＮＡチップとしては、例えばＤＮＡスポッターによりプローブをガラス基板上に固定化して各プローブに対応するスポットを形成することにより作成された貼り付け型のＤＮＡチップや、光リソグラフィ技術によりガラス基板上で一本鎖オリゴＤＮＡを合成することにより作成された合成型ＤＮＡチップなどを用いることができる。
【００３０】
図３に示すように、バイオチップカバー３をバイオチップホルダ１に取り付ける際、バイオチップカバー３の突起部３２が備えられた面と、バイオチップホルダ１のバイオチップ２が固定されている面とを向かい合わせて、各突起部３２をバイオチップホルダ１における各穴部１２に嵌合させ、バイオチップカバー３とバイオチップホルダ１を接合する。
【００３１】
また、標的物質の検出にあたっては、バイオチップカバー３とバイオチップホルダ１を接合する前に、バイオチップ２上に標的物質が含まれた溶液を滴下し、その後、バイオチップカバー３をバイオチップホルダ１に接合させる。
これによって、溶液中の標的物質がバイオチップ２上のプローブに補足されて、標的物質に付された標識を測定すること等によって、標的物質が検出される。
例えば、バイオチップ２がＤＮＡチップの場合、標的物質であるＤＮＡがＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）法などによって増幅された後、得られた増幅産物とプローブとのハイブリダイゼーションがバイオチップ装置を用いて行われる。そして、ハイブリダイゼーションの完了後、プローブと結合したＤＮＡの蛍光強度が蛍光スキャニング装置などを用いて測定され、標的物質が検出される。
【００３２】
また、本実施形態のバイオチップ装置の応用例１として、図４に示すように、バイオチップホルダ１ａに穴部１２ａが３個形成されると共に、これに嵌合する突起部３２ａが３個形成されたバイオチップカバー３ａを備えたものとすることも好ましい。このとき、穴部１２ａは、バイオチップ２が搭載された領域の中心に対して、点対称に均等に配置されている。
このようなバイオチップ装置によれば、バイオチップ２の表面とバイオチップカバー３ａとを平行にした状態で、バイオチップホルダ１ａとバイオチップカバー３ａを着脱可能に十分に接合することが可能である。
【００３３】
さらに、本実施形態のバイオチップ装置の応用例２として、図５に示すように、バイオチップホルダ１ｂに貫通しておらず、かつ穴の水平面がトラック形状（陸上競技場のトラックのような形状）をした穴部１２ｂが２個形成されると共に、これに嵌合する突起部３２ｂが２個形成されたバイオチップカバー３ｂを備えたものとすることも好ましい。この場合も、穴部１２ｂは、バイオチップ２が搭載された領域の中心に対して、点対称に均等に配置されている。
このようなバイオチップ装置によっても、バイオチップ２の表面とバイオチップカバー３ｂとを平行にした状態で、バイオチップホルダ１ｂとバイオチップカバー３ｂを着脱可能に十分に接合することが可能である。
【００３４】
以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、バイオチップホルダに穴部を５個以上形成すると共に、これに嵌合する突起部を５個以上形成したバイオチップカバーを備えたバイオチップ装置とすることも好ましい。また、バイオチップホルダを略長方形の平板状ではなく、より複雑な形の平板状のものとしても良い。さらに、バイオチップホルダに穴部を３個以上備え、かつ穴部をバイオチップホルダに貫通することなく形成するなど適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、バイオチップホルダを複数枚重ねてもかさばり難く、バイオチップホルダとバイオチップカバーを十分に接合でき、かつこれらを容易に着脱可能なバイオチップ装置の製造に好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  バイオチップホルダ
１１  凹部
１２  穴部
２  バイオチップ
３  バイオチップカバー
３１  凹部
３１１  凸部
３２  突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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