(57)【要約】【課題】マイクロアレイチップによる検査精度を向上させることができる化学処理用カートリッジを提供する。【解決手段】支持手段は、部材とマイクロアレイチップとの間の間隙幅を外部からの力に従って可変できる状態で部材を支持する。制約手段は、部材の表面と、マイクロアレイチップの表面との間の間隙がマイクロアレイチップの表面の全体にわたって一定幅以下とならないように支持手段による間隙の可変範囲を制約する。【選択図】図１
2011149703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から与えられた力に基づく変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジにおいて、
前記化学処理用カートリッジの内部に収容されたマイクロアレイチップと、
前記マイクロアレイチップの表面に対向する表面を有する部材と、
前記部材と前記マイクロアレイチップとの間の間隙幅を外部からの力に従って可変できる状態で前記部材を支持する支持手段と、
前記部材の前記表面と、前記マイクロアレイチップの前記表面との間の間隙が前記マイクロアレイチップの前記表面の全体にわたって一定幅以下とならないように前記支持手段による間隙の可変範囲を制約する制約手段と、
を備えることを特徴とする化学処理用カートリッジ。
【請求項２】
前記制約手段は前記部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の化学処理用カートリッジ。
【請求項３】
前記制約手段は前記部材に形成され、前記マイクロアレイチップの前記表面に当接する当接部であることを特徴とする請求項２に記載の化学処理用カートリッジ。
【請求項４】
前記制約手段により前記間隙が規制されているときに、前記部材の前記表面と、前記マイクロアレイチップの前記表面との間の間隙が均一とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学処理用カートリッジ。
【請求項５】
前記部材は透明であり、前記化学処理用カートリッジの外部から前記部材を介して前記マイクロアレイチップの前記表面を光学的に測定可能とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の化学処理用カートリッジ。
【請求項６】
前記マイクロアレイチップは透明であり、前記化学処理用カートリッジの外部から前記マイクロアレイチップを介して前記マイクロアレイチップの前記表面を光学的に測定可能とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の化学処理用カートリッジ。
【請求項７】
前記部材には、前記部材を前記マイクロアレイチップに向けて押し付けたときに、前記マイクロアレイチップの周囲における前記化学処理用カートリッジ内の空間を押し潰す拡張部が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の化学処理用カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から与えられた力に基づく変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
外部から与えられた力に基づく変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジが知られている。この化学処理用カートリッジには、所望の化学処理の手順に即した形状、配置でウェルや流路が形成されており、カートリッジに押し付けたローラをスライドさせるなどして内容物を移動させることで、容易に上記手順に従った化学処理を実行できる。
【０００３】
特開２００４−２２６０６８号公報には、マイクロアレイチップを収容した化学処理用カートリッジが開示されている。このカートリッジでは、外部から力を与えることにより溶液を移動させて、マイクロアレイチップでのハイブリダイゼーションを行うことができる。また、カートリッジの外部から、シリコーンゴムで形成された窓を介してマイクロアレイチップを光学的に計測することで、ターゲット分子の測定を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２６０６８号公報
【特許文献２】特開２００５−０２４５１６号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のカートリッジでは、窓として使用されているシリコーンゴムの不純物等による輝点が光学的な計測の妨害となるという問題がある。また、シリコーンゴムが変形して、マイクロアレイチップと窓との間隙を一定に保つことができないため、ハイブリダイゼーション後の排液の状態がマイクロアレイチップ全体で均一とならない。場合によっては、シリコーンゴムがチップに接触してしまう。このため、排液残りのムラが生じて計測精度を劣化させる。
【０００６】
本発明の目的は、マイクロアレイチップによる検査精度を向上させることができる化学処理用カートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の化学処理用カートリッジは、外部から与えられた力に基づく変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジにおいて、前記化学処理用カートリッジの内部に収容されたマイクロアレイチップと、前記マイクロアレイチップの表面に対向する表面を有する部材と、前記部材と前記マイクロアレイチップとの間の間隙幅を外部からの力に従って可変できる状態で前記部材を支持する支持手段と、前記部材の前記表面と、前記マイクロアレイチップの前記表面との間の間隙が前記マイクロアレイチップの前記表面の全体にわたって一定幅以下とならないように前記支持手段による間隙の可変範囲を制約する制約手段と、を備えることを特徴とする。
この化学処理用カートリッジによれば、部材の表面と、マイクロアレイチップの表面との間の間隙がマイクロアレイチップの表面の全体にわたって一定幅以下とならないように間隙の可変範囲を制約するので、部材の表面とマイクロアレイチップの表面との間の間隙を適切に制御でき、マイクロアレイチップによる検査精度を向上させることができる。
【０００８】
前記制約手段は前記部材に設けられていてもよい。
【０００９】
前記制約手段は前記部材に形成され、前記マイクロアレイチップの前記表面に当接する当接部であってもよい。
前記制約手段は前記マイクロチップに形成され、前記部材の前記表面に当接する当接部であってもよい。
【００１０】
前記制約手段により前記間隙が規制されているときに、前記部材の前記表面と、前記マイクロアレイチップの前記表面との間の間隙が均一とされてもよい。
【００１１】
前記部材は透明であり、前記化学処理用カートリッジの外部から前記部材を介して前記マイクロアレイチップの前記表面を光学的に測定可能とされていてもよい。
【００１２】
前記マイクロアレイチップは透明であり、前記化学処理用カートリッジの外部から前記マイクロアレイチップを介して前記マイクロアレイチップの前記表面を光学的に測定可能とされていてもよい。
【００１３】
前記部材には、前記部材を前記マイクロアレイチップに向けて押し付けたときに、前記マイクロアレイチップの周囲における前記化学処理用カートリッジ内の空間を押し潰す拡張部が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の化学処理用カートリッジによれば、部材の表面と、マイクロアレイチップの表面との間の間隙がマイクロアレイチップの表面の全体にわたって一定幅以下とならないように間隙の可変範囲を制約するので、部材の表面とマイクロアレイチップの表面との間の間隙を適切に制御でき、マイクロアレイチップによる検査精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態の化学処理用カートリッジの構成を示す図であり、（ａ）は化学処理用カートリッジの構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線方向から見た平面図。
【図２】ハイブリダイゼーション時の状態を示す図であり、（ａ）および（ｂ）は化学処理用カートリッジの断面図。
【図３】マイクロアレイチップと対向する部材として、異なる形状のものを用いた例を示す図であり、（ａ）は化学処理用カートリッジの断面図、（ｂ）は部材の拡大断面図、（ｃ）は部材の補強方法を示す化学処理用カートリッジの断面図。
【図４】部材の構成を示す図であり、（ａ）は部材に鍔状の接着部を設けた例を示す断面図、（ｂ）は拡張部がない場合を示す断面図。
【図５】基板側からマイクロアレイチップを読み取るように構成された化学処理用カートリッジを示す図であり、（ａ）および（ｂ）は化学処理用カートリッジの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明による化学処理用カートリッジの実施形態について説明する。
【００１７】
図１（ａ）は一実施形態の化学処理用カートリッジの構成を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線方向から見た平面図である。
【００１８】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本実施形態の化学処理用カートリッジは、比較的硬質な樹脂からなる基板１と、シリコーンゴム等の気密性および弾性を有する材質からなるシート２とを積層して構成される。
【００１９】
化学処理用カートリッジには、所定の化学処理の手順に応じた配置および形状で、ウェル（不図示）およびウェルを接続する流路（不図示）が形成されている。これらのウェルおよび流路は基板１およびシート２の非接着領域として形成される。これらのウェルおよび流路を取り囲む領域において基板１およびシート２が互いに接着されることで、化学処理用カートリッジ内部の密閉性が確保される。
【００２０】
カートリッジに内容物が導入されると、その圧力によりシート２が弾性変形し、そのウェルまたは流路の領域においてシート２が基板１から引き離され、その隙間の空間に内容物が閉じ込められた状態となる。内容物がなくなれば、シート２の形状が復元してシート２が基板１に密着する。シート２の外側から押し付けられたローラ等を移動させることで、カートリッジの内容物をウェルから次のウェルへと移動させて所望の化学処理を行わせることができる（例えば、特開２００５−３０８５０４号公報参照）。
【００２１】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、基板１には黒色の遮光領域１１が設けられるとともに、遮光領域１１に取り囲まれる位置に、ＤＮＡやＲＮＡ（ｍＲＮＡやｃＤＮＡなど）、蛋白などの生体高分子を検査するためのマイクロアレイチップ３が取り付けられている。マイクロアレイチップ３の表面３１には、ターゲット分子に対応するプローブが固定されたサイトが配列しており、ハイブリダイゼーションによってターゲット分子を各サイトに結合させる。各ターゲット分子には、ハイブリダイゼーションに前後して蛍光物質が付加され、各サイトからの蛍光を介して、各ターゲット分子を光学的に検出することができる。
【００２２】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、マイクロアレイチップ３に対向する位置には、シート２に接着された硬質の透明樹脂製の部材５が配置される。部材５は、化学処理用カートリッジの密閉性が保たれる状態で、接着性ポリマーを介してシート２に接着される。
【００２３】
また、部材５の中心部には凹部５１が、周辺部には鍔状の接着部５２が、それぞれ形成され、部材５は接着部５２の接着面５２ａを介してシート２と接着されている。さらに、図１（ａ）において部材５の底面には、部材５とマイクロアレイチップ３の表面３１との間の間隙を規定するための突起５３が形成されている。部材５の底面およびマイクロアレイチップ３の表面３１は平面状であり、部材５は実質的にその変形が無視できる程度に硬いため、突起５３がマイクロアレイチップ３の表面３１に当接しているとき、部材５とマイクロアレイチップ３の表面３１の間の間隙が均一に保持される。この間隙は、例えば、２０μｍ程度とされる。
【００２４】
マイクロアレイチップ３が取り付けられた領域には、ハイブリダイゼーションが行われる場としてのウェルが構成されており、マイクロアレイチップ３と部材５の間の空間には、他のウェルおよび流路を介してハイブリダイゼーション液が供給される。
【００２５】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、ハイブリダイゼーション時の状態を示す断面図である。
【００２６】
図２（ａ）の例では、部材５が治具７１に挟み込まれて機械的に固定される。治具７１を図２（ａ）において上下方向に往復移動させることにより部材５を振動させ、マイクロアレイチップ３と部材５の間に供給されたハイブリダイゼーション液や洗浄液を攪拌する。またこのとき、熱伝導体８１を部材５の凹部５１に押し当てることによりカートリッジ内部の温度を制御することができる。凹部５１の領域で部材５の厚みを薄くしているので、熱伝導体８１による温度変化を速めることができる。
【００２７】
また、図２（ｂ）の例では、治具７１に代えて、部材５を吸引装置７２により吸引し、図２（ａ）の場合と同様に振動させており、同様にハイブリダイゼーションを行わせることができる。
【００２８】
ハイブリダイゼーションの後、図１（ａ）に示すように、部材５の突起５３をマイクロアレイチップ３の表面３１に当接させた状態で、光学系６を介してマイクロアレイチップ３にレーザ光を照射し、蛍光を検出する。このとき、部材５はレーザ光および蛍光を透過させ、カートリッジの外部からマイクロアレイチップ３を光学的に読み取ることを可能とする窓として機能する。このため、部材５を構成する透明樹脂としては、ポリカーボネート樹脂やポリオレフィン樹脂など、光学的均一性の高いグレードのものを使用することが望ましい。本実施形態の化学処理用カートリッジでは、部材５を介して光学的な読み取りを行うため、シート２に起因する測定精度の劣化を防止できる。部材５を硬質な透明樹脂で構成し、これを窓として使用することにより、シリコーンゴムを窓として使用する場合の不都合を回避できる。
【００２９】
また、上記のように、本実施形態の化学処理用カートリッジでは部材５とマイクロアレイチップ３の表面３１の間の間隙が均一に保持されるため、排液残りに起因する不都合が発生せず、マイクロアレイチップ３の全体にわたり高精度な読み取りが可能となる。なお、部材５とマイクロアレイチップ３の表面３１の間の間隙には、洗浄液、その他の所定の溶液が満たされた状態で光学的な読み取りが行われる。
【００３０】
また、本実施形態の化学処理用カートリッジでは、遮光領域１１によりカートリッジの裏面側からの背景光やカートリッジ内での散乱光が低減されるため、測定精度を向上させることができる。
【００３１】
なお、部材５の突起５３に代えて、マイクロアレイチップと部材の間に均一の間隙を形成するための突起ないしスペーサーをマイクロアレイチップあるいは基板の側あるいは両方の側に設けてもよい。これは、例えば、図１（ａ）における突起５３が部材５側ではなく、マイクロアレイチップ３側に結合していると見なす例などである。
【００３２】
図３はマイクロアレイチップと対向する部材として、異なる形状のものを用いた例を示しており、図３（ａ）は化学処理用カートリッジの断面図、図３（ｂ）は部材の拡大断面図である。
【００３３】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ポリカーボネート樹脂製の部材５Ａは、その外周面５０ａでシート２の端面に接着されている。部材５Ａにはマイクロアレイチップ３との間の間隙を均一に確保するための突起５３Ａが形成されている。突起５３Ａをマイクロアレイチップ３に当接させたとき、部材５Ａの底面５４とマイクロアレイチップ３の表面３１との間の間隙が均一に保持される。
【００３４】
図３（ｃ）は部材の補強方法を示す断面図である。
【００３５】
図３（ｃ）の例では、部材５Ｂの外周部に剛性の高いリング状の補強材５５を嵌め込んでいる。補強材５５はポリカーボネート樹脂よりも剛性の高い材質（例えば金属）で形成されており、部材５Ｂのモールド形成時にポリカーボネート樹脂と一体成形される。このように、補強材５５により部材５Ｂの強度を高めることで、部材５Ｂとマイクロアレイチップ３の間の間隙の均一性を高めることができる。
【００３６】
図４（ａ）は、鍔状の拡張部を設けた部材を示す断面図である。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、部材５Ｃには鍔状の拡張部５２Ｃが設けられ、部材５Ｃは拡張部５２Ｃの接着面５２ｂを介してシート２Ａに接着されている。図４（ａ）に示すように、部材５Ｃでは拡張部５２Ｃが接着面５２ｂの外側まで拡張されているため、部材５Ｃをマイクロアレイチップ３に押し付けた際に拡張部５２Ｃがシート２Ａを押さえ込み、カートリッジ内の余分な空間を解消することができる。
【００３８】
これに対し、図４（ｂ）は拡張部がない場合を示している。図４（ｂ）に示すように、部材５Ｄでは接着部５２Ｄに接着面５２ｂを超える拡張部分が存在しない。この場合には、部材５Ｄによってシート２Ａを押さえ込むことができないため、カートリッジ内の内容物の圧力により部材５Ｄの周囲においてシート２Ａが持ち上げられ、ハイブリダイゼーション後の排液の排出が阻害される。このように、部材５Ｃにシート２Ａを押さえ込むような拡張部５２Ｃ（図４（ａ））を設けることで、ハイブリダイゼーション後の排液を促進できる。
【００３９】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、基板側からマイクロアレイチップを読み取るように構成された化学処理用カートリッジを示す断面図である。
【００４０】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、この化学処理用カートリッジは、比較的硬質な樹脂からなる遮光性の基板１Ａと、シリコーンゴム等の気密性および弾性を有する材質からなるシート２Ｂとを積層して構成される。
【００４１】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、基板１Ａには透明な材質で形成されたマイクロアレイチップ３Ａが取り付けられている。マイクロアレイチップ３Ａの表面３１Ａに各ターゲット分子に対応するサイトが配列されている。基板１Ａには基板１Ａの底面（図５（ａ）において下面）からマイクロアレイチップ３Ａに向かって貫通する貫通孔１２が形成されている。
【００４２】
また、シート２Ｂの内面（図５（ａ）において下面）には、シート２Ｂよりも剛性の高い材質により形成された遮光性の部材５Ｅが接着されている。部材５Ｅはマイクロアレイチップ３Ａに対向する位置にあり、図５（ｂ）に示すように、部材５Ｅにはマイクロアレイチップ３Ａの表面３１Ａに当接する突起５３Ｅが形成されている。突起５３Ｅがマイクロアレイチップ３Ａの表面３１Ａに当接しているとき、表面３１Ａと、部材５Ｅの底面５４Ｅとの間の間隙が均一に保たれる。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、ハイブリダイゼーション時には、シート２Ａを吸引した吸引装置７３を図５（ｂ）において上下方向に往復移動させることにより部材５Ｅを振動させ、マイクロアレイチップ３Ａと部材５Ｅの間に供給されたハイブリダイゼーション液や洗浄液を攪拌する。またこのとき、熱伝導体８２を部材５Ｅに押し当てることによりカートリッジ内部の温度を制御することができる。
【００４４】
図５（ａ）に示すように、ハイブリダイゼーションの後、部材５Ｅの突起５３Ｅをマイクロアレイチップ３Ａの表面３１Ａに当接させた状態で、光学系６を介してマイクロアレイチップ３Ａにレーザ光を照射し、表面３１Ａからの蛍光を検出する。このとき、マイクロアレイチップ３Ａはレーザ光および蛍光を透過させ、カートリッジの外部からマイクロアレイチップ３Ａ上のサイトを光学的に読み取ることを可能とする窓として機能する。マイクロアレイチップ３Ａは、例えば、ポリオレフィン樹脂等により作成することができる。なお、突起５３Ｅは、マイクロアレイチップ３Ａの表面３１Ａ側に設けてもよい。
【００４５】
また、本実施形態の化学処理用カートリッジでは部材５Ｅとマイクロアレイチップ３Ａの表面３１Ａの間の間隙が均一に保持されるため、排液残りに起因する不均一が発生せず、マイクロアレイチップ３Ａの全体にわたり高精度な読み取りが可能となる。
【００４６】
さらに、本実施形態の化学処理用カートリッジでは、基板１Ａおよび部材５Ｅに遮光性を与えているので、光学的な読み取り時にカートリッジの表面側からの背景光やカートリッジ内での散乱光が低減される。このため測定精度を向上させることができる。
【００４７】
以上説明したように、本発明の化学処理用カートリッジによれば、部材の表面と、マイクロアレイチップの表面との間の間隙がマイクロアレイチップの表面の全体にわたって一定幅以下とならないように間隙の可変範囲を制約するので、部材の表面とマイクロアレイチップの表面との間の間隙を適切に制御でき、マイクロアレイチップによる検査精度を向上させることができる。
【００４８】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、外部から与えられた力に基づく変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジに対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
２      シート（支持手段）
２Ａ    シート（支持手段）
２Ｂ    シート（支持手段）
３      マイクロアレイチップ
３Ａ    マイクロアレイチップ
５      部材（制約手段）
５Ａ    部材（制約手段）
５Ｂ    部材（制約手段）
５Ｃ    部材（制約手段）
５Ｅ    部材（制約手段）
５２Ｃ  拡張部
【図１】
2011149703.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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