(57)【要約】【課題】このバイオチップの分析方法及びその自動分析システムは，多種のアレルゲンをスポットとして搭載したバイオチップを用いて，分析べき検体の採取後に，検体と抗体との反応検出過程を自動化し，且つ迅速に測定結果を得ることができる。【解決手段】この発明は，抗原をスポット６として搭載したバイオチップ２と，採取した血液検体から血清成分を取り出すプレフィルタと，バイオチップ２と対となった試薬カセット４ａとを提供し，検体を添加したバイオチップ２の抗原と反応させ，抗体との反応，洗浄，検出試薬の添加から化学発光検出までの各処理を自動化し，且つ迅速に分析測定結果を得ることができ，分析測定時間が短く，設置面積の極小化を達成した一貫したバイオチップの自動分析システムである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体分子である異なった種類の抗原を互いに隔置して複数個のスポットにして固定したバイオチップと前記バイオチップを囲む擁壁とを固定した基板を設置ステーションで移動テーブル上に設置し，
前記バイオチップのエリアに分析すべき検体を供給し，
前記基板上の前記擁壁内の前記バイオチップを洗浄液ノズル，抗体ノズル，試薬ノズル及び吸引ノズルを備えたノズルステーションへ移動させると共に，前記検体中の抗体を前記スポットの前記抗原と反応させることによりいずれかの前記スポットの前記抗原に前記検体中の前記抗体を捕捉させ，
次いで，前記バイオチップの前記エリアに前記抗体ノズルから二次抗体試薬を注入して二次抗体を前記スポットに補足された前記抗体とを反応結合させ，
前記抗体と反応結合した二次抗原抗体の量を分析するために前記バイオチップに前記試薬ノズルから発光試薬を注入し，前記発光試薬を前記二次抗原抗体と反応させることにより化学発光を誘起し，
前記バイオチップを観測エリアへ移動させて前記スポットの発光強度をＣＣＤカメラにより観測してそれぞれの前記抗原の前記スポットに対応する前記検体中の抗体量を分析することを特徴とするバイオチップの分析方法。  
【請求項２】
前記バイオチップの前記エリアへの前記二次抗体試薬の注入に先立って，前記エリアから前記吸引ノズルで前記検体を吸引除去し，前記洗浄液ノズルから前記エリアに洗浄液を供給して前記バイオチップをそれぞれ洗浄し，次いで前記エリアから前記吸引ノズルで前記洗浄液を吸引除去し，また，前記発光試薬の注入に先立って，前記エリアから前記吸引ノズルで前記二次抗体試薬を吸引除去し，前記洗浄液ノズルから前記エリアに前記洗浄液を供給して前記バイオチップをそれぞれ洗浄し，次いで前記エリアから前記吸引ノズルで前記洗浄液を吸引除去することを特徴とする請求項１に記載のバイオチップの分析方法。
【請求項３】
前記バイオチップは，２０種以上の異なったアレルゲン抗原を互いに隔置して複数個の前記スポットにして固定したチップ，８種以上の異なった自己免疫抗原を互いに隔置して複数個の前記スポットにして固定したチップ，及び／又は前記サイトカインや抗体蛋白質を互いに隔置して複数個の前記スポットにして固定したチップであることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオチップの分析方法。
【請求項４】
生体分子である異なった種類の抗原を互いに隔置して複数個のスポットにして固定したバイオチップと前記バイオチップのエリアを囲んだ擁壁とを固定した基板，
前記基板が設置ステーションで取付け取外し可能に設置された移動テーブル，
洗浄液を前記擁壁内の前記エリアに吐出する洗浄液ノズル，二次抗体試薬を前記擁壁内の前記エリアに注入する抗体ノズル，発光試薬を前記擁壁内の前記エリアに注入する試薬ノズル，及び前記擁壁内の前記エリアに供給された分析すべき検体，前記洗浄液，前記二次抗体試薬及び前記発光試薬を吸出する吸引ノズルを備えたノズルステーション，
前記バイオチップにおける前記スポットの発光状態を観測するため観測ステーションに設けられたＣＣＤカメラ，
前記バイオチップを前記設置ステーション，前記ノズルステーション及び前記観測ステーションに順次に移動させるため前記移動テーブルを移動させる第１駆動装置，及び
前記洗浄液ノズル，前記抗体ノズル，前記試薬ノズル，前記吸引ノズル及び前記ＣＣＤカメラを前記バイオチップに対して上下移動するための第２駆動装置から構成されていることを特徴とするバイオチップ自動分析システム。
【請求項５】
アレルゲン抗原を搭載した前記バイオチップは，ウェルに囲まれたオープンチップに形成されていることを特徴とする請求項４に記載のバイオチップ自動分析システム。
【請求項６】
前記バイオチップを前記ノズルステーションにおける反応位置及び前記ＣＣＤカメラによる観測位置に移動させる前記第１駆動装置によって前記バイオチップ上の反応液を適宜攪拌することを特徴とする請求項４又は５に記載のバイオチップ自動分析システム。
【請求項７】
前記観測ステーションへ移動した前記バイオチップへと前記ＣＣＤカメラを覆うＣＣＤカメラフードを下降させ，前記バイオチップを前記ＣＣＤカメラフード内に暗箱状に密閉収容することにより，前記バイオチップの前記スポットの発光状態を観測することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のバイオチップ自動分析システム。
【請求項８】
前記検体の数に応じて容易に分析量を増減できるようにユニット化し，制御，データ収集及び解析は，ＬＡＮ経由で接続されたユニット毎に行うことを特徴とする請求項４〜７に記載のバイオチップ自動分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，例えば，蛋白質，核酸，糖脂質等の生体分子の抗原を独立したスポットとして固定したバイオチップを用いて，分析すべき検体を高速で，安価に，取り扱い容易に，多項目にわたる分析を同時にできるバイオチップの分析方法及びその自動分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，アレルギー疾患は，花粉症，アトピー性皮膚炎，気管支喘息，食物アレルギー，薬物アレルギー等の様々なアレルギー疾患があり，国民１億２千万人のうちアレルギーと何らかの関わりを持つ人が４２００万人いるといわれている。このようにアレルギー疾患の増えた理由として，日常生活環境内における感作性物質（抗原）の増加，これへの濃厚暴露が最大の要因といわれる。アレルギー疾患は，日常生活環境と切り離すことができないので，病気の治療において症状を薬で抑えるだけでは不十分で再発を免れ得ず，その原因にまで踏み込んで原因物質は何かをアレルギー独特の検査法を駆使し特定して，治療を行うことが必要である。従って，病医院のアレルギー科や皮膚科，内科等でアレルギー疾患に関する診療やアレルギー症状を引き起こす原因物質である抗原を，即ちアレルゲンを特定する診療が増加している。アレルゲンを特定する検査は，検査の複雑性や大規模な検査分析装置を要するため，専門の検査機関に検査を依頼するのが通常である。
【０００３】
アレルギー症状は，抗原がからだ（生体）に作用し免疫機能が働く，抗原抗体反応である。この反応の結果，免疫グロブリン（Immunoglobulin: Ｉｇと略す) を生ずる。免疫グロブリンは，現在，Ａ，Ｇ，Ｄ，Ｍ，Ｅの５種が知られており，このうち，免疫グロブリンＥ（ＩｇＥと略す）の過剰反応がアレルギー症状を惹起することが知られており，現在ではこれを検出して診断に用いている。これをＩｇＥ抗体という。免疫グロブリンは，タンパク質であり，構造はアミノ酸の連鎖である。ＩｇＥは，正常者で２００−２４０ｎｇ／ｍｌと微量である。アレルゲンの特定は，問診表にはじまり，酵素抗体法（enzyme- 
linked immunosorbent assay：ＥＬＩＳＡ）等の各種検査法を実施し，原因抗原を特定する。
【０００４】
ＩｇＥ検量方法としては，アレルゲンを固定した固体表面に対象検体を作用させた後，蛍光標識した二次抗体でアレルゲンに結合したＩｇＥ抗体量を，蛍光強度から検出する蛍光免疫測定法（例えば，特許文献１参照），又は化学発光標識した二次抗体でアレルゲンに結合したＩｇＥ抗体量を，化学発光強度から検出する化学発光免疫法，或いは発色標識した二次抗体でアレルゲンに結合したＩｇＥ抗体量を，比色検出する色素免疫法，例えば，ＣＡＰ−ＦＥＩＡ法（ＣＡＰ法と略す）がある。
【０００５】
実用化されているＩｇＥ分析装置の計測法として，単項目法と多項目法がある。単項目法では，１つのウェルに１検体の試料を加え，そのウェルに固定されたアレルゲンに対するＩｇＥ抗体の有無を判定する。1 ウェルにつき１種のアレルゲンしか判定できないため，アレルゲンを特定するスクリーニング分析では，それぞれ別の多種のウェルを使用することが必要である。この代表的なものがグローバルスタンダードとなっているＣＡＰ法である。ＣＡＰ法は，単項目測定毎に４０マイクロリッターの検体試料を必要とするので，Ｎ個の多項目について測定する場合，血液試料量が多くなり，装置が大型となるので，分析装置は検査会社に設置されることになる。これに対して分析効率を向上させる目的で，同時に多項目を測定する技術が開発されてきた。多項目法では，一つのウェルに多数のアレルゲンを局所的に配置してそれぞれの場所での免疫抗体判定からＩｇＥ抗体存在の有無を判定する。このためには，アレルゲンを局所的に固定する技術と，それを判定する計測技術が必要である。
【０００６】
現在，実用化されている多項目法は，同時多項目アレルゲン特異的ＩｇＥ抗体測定法（Multiple Antigen Simultaneous Test：ＭＡＳＴ法と略す) である（例えば，非特許文献１参照）。この方法では，長尺のウェルの中をさらに小さなウェルに分け，それぞれのウェルに別種の抗原を固定し，検体試料はウェル全体に作用させた後，個別のウェルシグナル強度を分析し，それぞれのウェル全体に抗原に対するＩｇＥ抗体量を分析している。この方法で現在３３種までの抗原について同時分析が可能であるが，サンプル量は２００マイクロリッターに過ぎない。しかし，測定に要する時間は５時間とされている。
【０００７】
もう一つの多項目法として，薄層クロマトを用いたイムファストチェック法がある。これはウェルを使用せず検体サンプル液が自動的に添加する薄層法が用いられている。サンプル液と発色液を注入する工程のみでよいため，カセット化しやすく現場で使用できるポイントオブケアテスト (Point Of Care Test：ＰＯＣＴ）型となっている。しかし，使用できるアレルゲン数は３個程度に限られる。
【０００８】
多項目法の一つとして高速現場分析を目的としたタンパクチップ方式( マイクロアレイチップ法と略す) が知られている（例えば，非特許文献２参照）。特殊表面コートしたスライド基板のスポット状にアレルゲンを固定し，そこに検体血清が流れる流路を設け，反応させた後，洗浄，二次抗体反応，洗浄後，化学発光試薬を作用させ，スポットの発光強度をＣＣＤカメラで計測し，その強度からＩｇＥ量を判定する。サンプル検体のチップ容器への注入工程及びその後工程が自動化されている。測定に要する時間は３０分以上とされている。しかし，装置のサイズが大きく，多くの設置面積を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−４９２７６号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】山下耕平，同時多項目アレルゲン特異ＩｇＥ測定試薬（MASTII-S），アレルギーの臨床，28 (4)，314-321 (2008).
【非特許文献２】Y. Ito et al, Automated microfluidic assay system for autoantibodies found in autoimmune diseases using a photoimmobilized autoantigenmicroarray, Biotechnol. Prog. 24, American Institute of Chemical Engineers, 1384-1392 (2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
バイオチップの分析方法及びその分析システムについて，従来技術では，多項目同時測定は可能であっても，ポイントオブケアテスト（ＰＯＣＴ）システムとしての課題，即ち設置面積を取らないコンパクトで且つ安価な機器であること，習熟を要さず誰でも使える簡易操作システムであること，迅速にその場で結果が出せること，１０種以上のアレルゲンスクリーニングが少量サンプルを用いた一回操作でできること等を満足させるものはなかった。
【００１２】
そこで，この発明の目的は，上記の問題点を解決することであり，多種のアレルゲンの抗原を互いに独立した即ち隔置したスポットとして搭載したバイオチップを用いて，検体の採取後に，検体と抗原との反応検出過程を自動化し，且つ迅速に測定結果を得ることができるバイオチップの分析方法及びその自動分析システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は，蛋白質，核酸，サイトカイン等の生体分子である異なった種類の抗原を互いに隔置して複数個のスポットにして固定したバイオチップと前記バイオチップを囲む擁壁とを固定した基板を設置ステーションで移動テーブル上に設置し，前記バイオチップのエリアに分析すべき検体を供給し，前記基板上の前記擁壁内の前記バイオチップを洗浄液ノズル，抗体ノズル，試薬ノズル及び吸引ノズルを備えたノズルステーションへ移動させると共に，前記検体中の抗体を前記スポットの前記抗原と反応させることによりいずれかの前記スポットの前記抗原に前記検体中の前記抗体を捕捉させ，次いで，前記バイオチップの前記エリアに前記抗体ノズルから二次抗体試薬を注入して二次抗体を前記スポットに補足された前記抗体とを反応結合させ，前記抗体と反応結合した二次抗原抗体の量を分析するために前記バイオチップに前記試薬ノズルから発光試薬を注入し，前記発光試薬を前記二次抗原抗体と反応させることにより化学発光を誘起し，前記バイオチップを観測エリアへ移動させて前記スポットの発光強度をＣＣＤカメラにより観測してそれぞれの前記抗原の前記スポットに対応する前記検体中の抗体量を分析することを特徴とするバイオチップの分析方法に関する。
【００１４】
このバイオチップの分析方法において，前記バイオチップの前記エリアへの前記二次抗体試薬の注入に先立って，前記エリアから前記吸引ノズルで前記検体を吸引除去し，前記洗浄液ノズルから前記エリアに洗浄液を供給して前記バイオチップをそれぞれ洗浄し，次いで前記エリアから前記吸引ノズルで前記洗浄液を吸引除去し，また，前記発光試薬の注入に先立って，前記エリアから前記吸引ノズルで前記二次抗体試薬を吸引除去し，前記洗浄液ノズルから前記エリアに前記洗浄液を供給して前記バイオチップをそれぞれ洗浄し，次いで前記エリアから前記吸引ノズルで前記洗浄液を吸引除去するものである。
【００１５】
また，前記バイオチップは，２０種以上の異なったアレルゲン抗原を互いに隔置して複数個の前記スポットにして固定したチップ，８種以上の異なった自己免疫抗原を互いに隔置して複数個の前記スポットにして固定したチップ，及び／又は前記サイトカインや抗体蛋白質を互いに隔置して複数個の前記スポットにして固定したチップである。
【００１６】
また，この発明は，蛋白質，核酸，糖脂質等の生体分子である異なった種類の抗原を互いに隔置して複数個のスポットにして固定したバイオチップと前記バイオチップのエリアを囲んだ擁壁とを固定した基板，前記基板が設置ステーションで取付け取外し可能に設置された移動テーブル，洗浄液を前記擁壁内の前記エリアに吐出する洗浄液ノズル，二次抗体試薬を前記擁壁内の前記エリアに注入する抗体ノズル，発光試薬を前記擁壁内の前記エリアに注入する試薬ノズル，及び前記擁壁内の前記エリアに供給された分析すべき検体，前記洗浄液，前記二次抗体試薬及び前記発光試薬を吸出する吸引ノズルを備えたノズルステーション，前記バイオチップにおける前記スポットの発光状態を観測するため観測ステーションに設けられたＣＣＤカメラ，前記バイオチップを前記設置ステーション，前記ノズルステーション及び前記観測ステーションに順次に移動させるため前記移動テーブルを移動させる第１駆動装置，並びに前記洗浄液ノズル，前記抗体ノズル，前記試薬ノズル，前記吸引ノズル及び前記ＣＣＤカメラを前記バイオチップに対して上下移動するための第２駆動装置から構成されていることを特徴とするバイオチップ自動分析システムに関する。
【００１７】
このバイオチップ自動分析システムにおいて，アレルゲン抗原を搭載した前記バイオチップは，ウェルに囲まれたオープンチップに形成されているものである。
【００１８】
このバイオチップ自動分析システムは，前記バイオチップを前記ノズルステーションにおける反応位置及び前記ＣＣＤカメラによる観測位置に移動させる前記第１駆動装置によって前記バイオチップ上の反応液を適宜攪拌することができるものである。
【００１９】
このバイオチップ自動分析システムは，前記観測ステーションへ移動した前記バイオチップへと前記ＣＣＤカメラを覆うＣＣＤカメラフードを下降させ，前記バイオチップを前記ＣＣＤカメラフード内に暗箱状に密閉収容することにより，前記バイオチップの前記スポットの発光状態を観測するものである。
オチップ自動分析システム。
【００２０】
このバイオチップ自動分析システムは，前記検体の数に応じて容易に分析量を増減できるようにユニット化し，制御，データ収集及び解析は，ＬＡＮ経由で接続されたユニット毎に行うことができるものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によるバイオチップの分析方法は，多種の異なったアレルゲンを互いに隔置したスポットとして搭載したいわゆる１個のバイオチップと，分析すべき血液検体から血清成分を取り出すプレフィルタと，バイオチップと対となった試薬カセットとを提供して，検体を添加したバイオチップの抗原と反応させ，反応，洗浄，検出試薬の添加から化学発光検出までを自動化し，且つ迅速に測定結果を得ることができ，また，上記分析方法を測定時間が短く，設置面積極小化を達成できる装置からなる一貫した自動分析システムを構築することである。このバイオチップの分析方法及びそのシステムは，臨床現場での利用に供するポイントオブケアテスト（ＰＯＣＴ）解析のために，非特異的吸着が抑制された光固定化基板を用いて，多種のアレルゲン抗原を固定化したバイオチップを作製し，分析すべき検体を該バイオチップに注入した後，反応検出過程を自動化したことにより，微量な検体サンプルで迅速且つ正確に分析測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施形態に係るバイオチップの分析方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図２】この発明の実施形態に係るバイオチップ自動分析システムの一実施例を示す説明図である。
【図３】このバイオチップの分析方法に使用するバイオチップを示し，（Ａ）はバイオチップの外観イメージを示す斜視図，（Ｂ）はバイオチップの構成概要と該バイオチップと洗浄液ノズル，抗体ノズル，発光試薬ノズル，及び吸引ノズルをを示す断面図，（Ｃ）はバイオチップ外観上面を示す平面図である。
【図４】分析すべき検体ごとのＣＣＤカメラによる観測スポットの一例を示し，検体ごとに発光スポットが異なっているので，検体の抗体を判別することができる観測写真である。
【図５】アレルゲン抗原として自己抗体をバイオチップ上に配してＣＣＤカメラによる観測を行った結果の一例を示すＣＣＤカメラによる観測写真であり，発光スポットに対応する自己抗体の名称を示している説明図である。
【図６】この発明による自動分析システムにより得られたデータとＥＬＩＳＡによる解析結果との相関性の一例を示すグラフであり，（ａ）はＳＳＡ，（ｂ）はＵＩ−ＲＮＰ６８ｋＤａ，（ｃ）はＤＮＡ，（ｄ）はＳＳＢ，及び（ｅ）はＳｍの各抗体である，
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下，図面を参照して，この発明によるバイオチップの分析方法及びその自動分析システムを説明する。図２には，この発明によるバイオチップ自動分析システム１の概念図が示されている。バイオチップ自動分析システム１は，バイオチップ２，プレフィルタ（図示せず），試薬供給システム又は試薬カセット４ａ，反応・計測一体型自動化装置，制御・解析・表示装置，及びノート型パソコン６から構成されている。
【００２４】
バイオチップ自動分析システム１は，ノート型パソコン６で制御し，測定データを収集及び解析する。また，制御・解析・表示装置６は，本自動化装置の全体制御を行うと共に，画像データから各アレルゲンのスポット２ｄの位置を判定し，その光信号強度からそのアレルゲンに対応するＩｇＥ抗体濃度を推定し，アレルゲンのスクリーニング判定を行い，測定結果を表示する自動化装置である。また，バイオチップ自動分析システム１は，検体数に応じて容易に分析量を増減できるように該システムをユニット化する。バイオチップ２の分析量を増加する場合は，該ユニット単位で増やし，制御やデータ収集，解析等は，ＬＡＮ経由で接続されたユニット毎に行う。また，ＬＡＮに接続されたユニット全体のデータ収集や解析等の処理を行うことができる。
【００２５】
−バイオチップ２について−
バイオチップ自動分析システム１に用いるバイオチップ２は，１０種以上のアレルゲン抗原を互いに独立即ち隔置した多数個のスポット２ｄとして固定したものである。バイオチップ２は，アレルゲン抽出エキス又はリコンビナントアレルゲン抗体をスポット２ｄとして，固定化基板２ａ上に複数個並べて配置する。バイオチップ２の基板２ａは，蛋白質固定用に表面処理されたガラス基板，シリコン基板，又はプラスチック基板であることが望ましい。これらの基板のなかでも，特に，光固定ポリマーコートされたメタル基板（本発明者が開発して先に特許出願した特願２００８−０８０２９２号参照）上にアレルゲン抽出エキス又はリコンビナントアレルゲン抗体をスポット状に複数個配列して固定したバイオチップ２は，非特異吸着が少なく，且つ水切りが良いので，バイオチップの分析方法における自動化工程用に適している。
【００２６】
−プレフィルタについて−
バイオチップ自動分析システム１に用いるプレフィルタ（図示せず）は，被験者から採取した血液検体から赤血球等を除去し，粘度等を調整する試薬を添加して，反応処理，測定条件に適するように調整するカセットフィルタである。
【００２７】
−試薬供給システム又は試薬カセット４ａについて−
試薬供給システム又は試薬カセット４ａは，変性し易く保存し難い試薬を１回で使い切りにして利便性等を向上させた試薬を搭載したカセットである。例えば，西洋わさびペルオキシダーゼ（Horseradish peroxidase：ＨＲＰ）を付加した抗ＩｇＥ抗体の標識用試薬液瓶からの試薬液Ａを吐出する抗体ノズル９ｂと，過酸化水素を含む試薬液瓶とルミノールを含む試薬液瓶からの試薬液Ｂを混合して吐出する試薬ノズル９ｃにより，独立してバイオチップ２に滴下することができる機構を持つ試薬供給ノズルシステム，又は１個のバイオチップ２に対応できるように抗ＩｇＥ抗体の標識用試薬液アンプルと，上記試薬液Ａと上記試薬液Ｂとを直前に混合してバイオチップ２に滴下することができる機構を持つアンプルとで構成される試薬カセットを用いてもよいものである。
【００２８】
−反応・計測一体型自動化装置について−
反応・計測一体化自動化装置は，分析すべき検体を添加したバイオチップ２の反応，洗浄，標識抗体反応，洗浄，発色試薬反応を一貫して自動化により行う機能と，ＣＣＤカメラ１０ｃを用いて計測用発色試薬を注入したバイオチップ２から発色信号画像を計測する機能を持つ，自動化装置である。バイオチップ２と試薬カセット４ａをセットする機構，即ち，バイオチップ１を移動テーブル１２にセットする設置ステーション８と，両者を反応台，即ち反応位置に移動する機構である駆動装置８ａと，検体と抗原との一定の反応時間後に，バイオチップ２上の試薬を吸引廃液する吸引ノズル９ｄと，廃液後に遅滞なく洗浄液，抗体試薬又は発光試薬を滴下できる独立のノズル，即ち洗浄液ノズル９ａ，抗体ノズル９ｂ，発光試薬ノズル９ｃを持つ反応装置，即ちノズルステーション９及び駆動装置９ｅと，発光試薬の滴下後に，ＣＣＤカメラ１０ｃによるＣＣＤカメラ観測系，即ちＣＣＤカメラステーション１０及びカメラ観測位置に移動できる機構と，検体を測定終了後にバイオチップ２を反応台に戻し，試薬を吸引し廃液した後に，駆動装置８ａにより，バイオチップ２と試薬カセット４ａを当初のセット状態に戻すことができる機構，を持つ自動化反応装置である。
【００２９】
−制御・解析・表示装置について−                                                上記の自動化反応装置は，ノート型パソコン６に搭載されたプログラムにより制御し，ＣＣＤカメラ１０ｃから取得した情報をパソコン６に読み込み，パソコン６に読み込まれた情報を画像データから自動的にアレルゲン抗体の存在量を解析し表示することができるものである。
【００３０】
また，上記の反応装置において，化学発光計測時にはＣＣＤカメラ１０ｃにセットされたレンズと発光試薬を添加されたバイオチップ２とを光学的に遮光シールドできる機構，即ちカメラフード１０ａ及び駆動装置１０ｂを持つことを特徴としている。これにより装置の小型化及び軽量化を図ることができる。上記の反応装置において，洗浄用試薬は，別途備え付けのボトルからポンプにより，試薬供給チューブ９ｆを介してノズル９ｂ，９ｃに供給される。更に，上記の反応装置において，バイオチップ２上の試薬は，吸引ポンプ４ａにより吸引ノズル９ｄを介して，廃液処理トレイ８ｂに廃液される。また，上記の反応装置において，バイオチップ２上の洗浄液ノズル９ａ，吸引ノズル９ｄ，及び抗体ノズル９ｂ，発光試薬ノズル９ｃが同時にセットされることを特徴としている。
【００３１】
図３の（Ａ）には，バイオチップ２の外観イメージが示されている。図３の（Ｂ）には，バイオチップ２の構成概要と，バイオチップ２と各種のノズル９ａ〜９ｄの配置状態を示している。図３の（Ｃ）には，バイオチップ２の外観上の平面図が示されている。洗浄液ノズル９ａ，抗体ノズル９ｂ，及び発光試薬ノズル９ｃは，同一長さに形成されており，吸引ノズル９ｄの長さは，上記の各ノズル９ａ〜９ｃよりも長く形成されている。吸引ノズル９ｄが長く形成されている理由は，バイオチップ２のエリア２ｂの底部に存在する洗浄液残渣，検体，抗体及び発光試薬の各液をすべて吸引するためである。そして，４種類のノズル９ａ〜９ｄは，ノズルステーション９において，駆動装置９ｅにより，同時にバイオチップ２上を上下動するように構成されており，ノズル９ａ〜９ｄの上下動を個々に行うよりも処理時間即ち測定時間を短縮できる実用的な構造に構成されている。
【００３２】
次に，この発明によるバイオチップの分析方法に使用されるバイオチップ２の作製方法について説明する。
この発明において開発したアレルゲン抗原をバイオチップ２に固定する光固定化技術は，どのような生体分子も共有結合で安定に固定化できる，固定化物の有効濃度が高い，非特異的吸着を抑制し，高いシグナル対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比を実現できることが特徴である。これらの特徴により，より微量なサンプル量で，より迅速に，より多くの種類を検出できることを可能にしている。
【００３３】
この発明で使用されるバイオチップ２の作製は，以下のように行った。
（１）フェニルアジド基と分子量約５００のポリエチレングリコール基を側鎖に持つメタクリル系ポリマーを光反応性マトリックスとして，終濃度１％となるように調製した。  （２）スピンコートによって，ポリスチレン又は金属蒸着ガラス製チップ上に，調製したポリマーをプレコートした。
（３）バイオチップ２を０．０９ＭＰａで１５分間減圧乾燥した。
（４）ブラックライトによりバイオチップ２を７分間ＵＶ照射した。
（５）蛋白質，核酸，サイトカイン等の生体分子の抗原に対して，ビスアジドを１０％になるように混合し，抗原サンプルを調製した。
（６）調製した抗原サンプルを，プレコートしたバイオチップ２上にＤＮＡアレイヤーを用いてスポットした。
（７）バイオチップ２を常温常圧で７分間乾燥した後に，ブラックライトにより７分間ＵＶ照射した。
【００３４】
次に，特に，図１〜図３を参照して，バイオチップ分析方法について説明する。図１には，この発明によるバイオチップ分析方法の一実施例を示すフローチャートが示されている。まず，２０種類以上のアレルゲン抗原を互いに独立したスポット２ｄとして事前に固定したバイオチップ２を，基板２ａに固定する（ステップＳ１）。バイオチップ２を固定した基板２ａをバイオチップ自動分析システム１の設置ステーション８で装填してクランプ１９等の固着手段で固定し，バイオチップ２の分析を開始する（ステップＳ２）。設置ステーション８では，温度コントローラ７によって所定の温度に制御されており，バイオチップ２も所定の温度に調整維持されている。次いで，分析すべき検体である血液血清をバイオチップ２上に手動ピペット等で吐出する（ステップＳ３）。バイオチップ２に検体を供給することによって，分析するべき検体と，いずれかのスポット２ｄの抗原とが反応することになる。
【００３５】
次いで，多軸モータコントローラ５の指令でモータ等の駆動装置８ａ（第１駆動装置）を駆動し，駆動軸に設けたプーリ１３やベルトコンベヤ１４を介して移動テーブル１２を作動し，バイオチップ２を設置ステーション８からノズルステーション９の位置へと移動させる。ここで，検体といずれかの抗原とが反応をする所定時間，例えば，８分以下の反応時間を要する（ステップＳ４）。次いで，いずれかのスポット２ｄの抗原と検体とが所定の反応時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ５）。検体といずれかのスポット２ｄの抗原とが反応するのに十分な所定の時間が経過した後に，多軸モータコントローラ５の指令でモータ等の駆動装置９ｅ（第２駆動装置）を駆動する。支持フレーム２０には，各種のノズル９ａ〜９ｄとカメラフード１０ａが支持されており，支持フレーム２０を上下動させるためのラック１７が固定されている。駆動装置９ｅを駆動することによって，ピニオン１６を回転に伴ってラック１７と共に支持フレーム２０が降下し，降下する吸引ノズル９ｄをバイオチップ２に近づける。次いで，制御コンピュータ３の指令でＩ／Ｏ制御１１を通じて吸引ポンプ４ｂを作動し，抗原をスポット状に固定化したエリア２ｂに注入されている検体液を吸引ノズル９ｄによって吸引チューブ９ｇを通じて吸い出す（ステップＳ６）。バイオチップ２上に存在する検体液を吸い出した後に，洗浄液タンク２１からの洗浄液を洗浄液ノズル９ａを通じてエリア２ｂに吐出し，バイオチップ２を洗浄する（ステップＳ７）。再び，吸引ポンプ４ｂを作動してエリア２ｂに存在するバイオチップ２を洗浄した洗浄液を吸引ノズル９ｄによって吸い出す（ステップＳ８）。
【００３６】
次に，多軸モータコントローラ５の指令で試薬カセット又は試薬供給システムから所定の二次抗体試薬を抗体ノズル９ｂから試薬供給チューブ９ｆを通じてバイオチップ２のエリア２ｂに注入し，ここで，抗原といずれかの検体とが反応した反応スポット２ｄと二次抗体試薬とが反応する所定時間，例えば，８分以下の反応時間を要する（ステップＳ９）。二次抗体試薬と反応スポット２ｄとが反応する十分な所定の時間が経過したか否かを判断し，その反応時間が経過したことで反応終了となる（ステップＳ１０）。次いで，制御コンピュータ３の指令でＩ／Ｏ制御１１を通じて吸引ポンプ４ｂを作動し，エリア２ｂに注入されている二次抗体試薬を吸引ノズル９ｄによって吸い出す（ステップＳ１１）。次に，バイオチップ２上に存在する二次抗体試薬を吸い出した後に，洗浄液タンク２１からの洗浄液を洗浄液ノズル９ａを通じてエリア２ｂに吐出し，バイオチップ２を洗浄する。再び，吸引ポンプ４ｂを作動してエリア２ｂに存在するバイオチップ２を洗浄した洗浄液を吸引ノズル９ｄによって吸い出す（ステップＳ１２）。そこで，多軸モータコントローラ５の指令で試薬カセット又は試薬供給システムから所定の発光試薬を試薬ノズル９ｃから試薬供給チューブ９ｆを通じてバイオチップ２のエリア２ｂに注入し（ステップＳ１３），ここで，二次抗体試薬と反応した反応スポットに発光試薬が反応してバイオチップ２の反応スポットが発光することになり，バイオチップ２への試薬注入処理が終了する（ステップＳ１４）。
【００３７】
試薬注入処理が終了すると，多軸モータコントローラ５の指令で駆動装置９ｅを駆動する。駆動装置９ｅを駆動することによって，ピニオン１６を回転してラック１７と共に支持フレーム２０を上昇させて各種のノズル９ａ〜９ｄを元の待機位置に上昇させる。次いで，多軸モータコントローラ５の指令で駆動装置８ａを駆動し，駆動軸に設けたプーリ１３，ベルトコンベヤ１４を介して移動テーブル１２を作動して，バイオチップ２をノズルステーション９からＣＣＤカメラステーション１０の位置へと移動させる（ステップＳ１５）。再び，多軸モータコントローラ５の指令で駆動装置１０ｂ（第２駆動装置）を駆動させることによって，ピニオン１６を回転してラック１７と共に支持フレーム２０が降下し，支持フレーム２０に設けたカメラフ−ド１０ａをバイオチップ２のエリア２ｂを密閉状に覆うように降下させ，カメラフ−ド１０ａによって暗箱状態になっているバイオチップ２のスポット２ｄにおける発光状態をＣＣＤカメラ１０ｃで観測する。スポット２ｄの発光状態の観測の情報はパソコン６に取り込まれる（ステップＳ１６）。パソコン６にスポット２ｄの発光状態のＣＣＤカメラ１０ｃによる観測情報を取り込んで観測が終了する（ステップＳ１７）。
【００３８】
バイオチップ２に対するＣＣＤカメラ１０ｃによる観測が終了すると，多軸モータコントローラ５の指令で駆動装置１０ｂ（第２駆動装置）を駆動し，ピニオン１６を回転してラック１７と共に支持フレーム２０が上昇させ，カメラフ−ド１０ａをバイオチップ２のエリア２ｂから引き離すように元の位置に上昇させ，次いで，多軸モータコントローラ５の指令で駆動装置８ａを駆動し，移動テーブル１２を作動して，バイオチップ２をＣＣＤカメラステーション１０からノズルステーション９の位置へと移動させ，更に，多軸モータコントローラ５の指令で駆動装置１０ｂを駆動し，支持フレーム２０を下降させ，支持フレーム２０に支持されている各種のノズル９ａ〜９ｄをバイオチップ２のエリア２ｂへ下降させる。次いで，制御コンピュータ３の指令でＩ／Ｏ制御１１を通じて吸引ポンプ４ｂを作動し，エリア２ｂに注入されている発光試薬を吸引ノズル９ｄによって吸い出す（ステップＳ１８）。そこで，駆動装置１０ｂを駆動して支持フレーム２０を上昇させ，各種のノズル９ａ〜９ｄを元の位置へ戻す。次いで，駆動装置８ａを駆動して移動テーブル１２を作動して，バイオチップ２をノズルステーション９から設置ステーション８の初期位置へと移動させ（ステップＳ１９），最後に，クランプ１９を解放してバイオチップ２を装着した基板２ａを移動テーブル１２から取り外し，バイオチップ２の分析が終了する（ステップＳ２０）。
【００３９】
図４には，ＣＣＤカメラ１０ｃにより観測したバイオチップ２のスポット２ｄの発光状態の一例を示す。抗体ごとに発光状態が異なっていることが分るので，抗体種を判別することができる。
【００４０】
図５にＣＣＤカメラ１０ｃにより観測したバイオチップ２のスポット２ｄの発光状態と，各々のスポット２ｄに対応する抗体を示している。目印とあるのは，標準の発光強度を示し，実際の観測スポットの強度とを比較して，どのスポット２ｄに抗原抗体の反応が生じているかをパソコン６で判断する。
【００４１】
図６の（ａ）〜（ｅ）には，５種類の抗体ＳＳＡ，Ｕ１−ＲＮＰ６８ｋＤａ，ｄｓＤＮＡ，ＳＳＢ，及びＳｍについて，この発明によるバイオチップの分析方法を実施する分析システムにより解析した結果と，業界で標準機として用いられているＥＬＩＳＡにより解析した結果の相関性を示す。
【００４２】
表１には，この発明による実施例１，及び比較例１，２を示す。比較例１，２は，前記非特許文献１，２に記載されている諸元を示している。
【００４３】
【表１】
2011013000.tif 000003
【００４４】
表２には，この発明によるバイオチップの自動分析システムにより得られた上記の抗体５種のデータと，広く普及しているＥＬＩＳＡによる解析結果との相関性の一例を示す。これは，図６のデータをプロットし，相関係数を求めた。すべての抗体において高い相関係数が得られ，この発明によるバイオチップの自動分析システムの信頼性が高いことを示している。
【００４５】
【表２】
2011013000.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明によるバイオチップの分析方法及びその自動分析システムは，例えば，種類の異なる生体分子の抗原を複数個のスポットとして固定したバイオチップを用いて，分析すべき検体を高速で，安価に，取り扱い容易に，多項目にわたる分析を同時にでき，臨床現場等での利用に供するポイントオブケアテスト (Point Of Care Test：ＰＯＣＴ）解析に適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１      バイオチップ自動分析システム
２      バイオチップ
２ｂ    エリア
２ｃ    擁壁
２ｄ    スポット
４ａ    試薬供給システムあるいは試薬カセット
４ｂ    吸引ポンプ
６      パソコン
８      設置ステーション  
８ａ    駆動装置（第１駆動装置）
９      ノズルステーション
９ａ    洗浄液ノズル
９ｂ    抗体ノズル
９ｃ    試薬ノズル
９ｄ    吸引ノズル
９ｅ，１０ｂ  駆動装置（第２駆動装置）
９ｆ    試薬供給チューブ
９ｇ    吸引チューブ  
１０    ＣＣＤカメラステーション
１０ａ  カメラフード
１０ｃ  ＣＣＤカメラ
１２    移動テーブル
２０    支持フレーム
【図１】
2011013000.tif 000005
【図２】
2011013000.tif 000006
【図３】
2011013000.tif 000007
【図４】
2011013000.tif 000008
【図５】
2011013000.tif 000009
【図６】
2011013000.tif 000010