(57)【要約】【課題】アレイ基板上の反応を均一に行わせ、かつ反応効率を高める溶液攪拌方法及び装置を提供する。【解決手段】上記目的は、試料溶液を介して設置された板状部材を、プローブが固定されたアレイ基板及びアレイ基板を設置した台状部材に対して相対的に動かす装置及び方法により達成される。溶液は、アレイ基板上の何れの箇所においても流量がほぼ同一になるよう攪拌される。【効果】試料溶液を板状部材を用いて動かし、アレイ表面上に均一かつ効率よく供給する。これによりアレイ基板上で均一に反応が進むと共に、高い反応効率が得られる。【選択図】　図７
2004144521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブが固定された基板を設置する台状部材と、
前記基板の上の試料溶液で満たされるべき空間を形成するよう設けられた板状部材と
前記基板上に前記試料溶液を供給する試料供給口と、
前記板状部材と前記台状部材との間の相対運動をおこす動作手段と
を有する溶液攪拌装置。
【請求項２】
前記動作手段は、前記板状部材に１方向の往復移動を行わせる
ことを特徴とする請求項１に記載の溶液攪拌装置。
【請求項３】
前記板状部材の往復速度は０．９〜３０秒／１サイクルである
ことを特徴とする請求項２に記載の溶液攪拌装置。
【請求項４】
前記板状部材の前記往復移動方向の長さは、
前記基板の前記プローブが固定された領域についての前記往復移動方向の長さの２倍以上である
ことを特徴とする請求項２に記載の溶液攪拌装置。
【請求項５】
前記動作手段は、前記板状部材を回転させる
ことを特徴とする請求項１に記載の溶液攪拌装置。
【請求項６】
前記板状部材の回転速度は０．９〜３０秒／１サイクルである
ことを特徴とする請求項５に記載の溶液攪拌装置。
【請求項７】
前記板状部材は円形であり、また
前記基板の前記プローブが固定された領域は多角形であって、
前記円型の直径は、前記多角形の対角線の２倍以上であること
ことを特徴とする請求項５に記載の溶液攪拌装置。
【請求項８】
前記板状部材は円形であり、また
前記基板の前記プローブが固定された領域は円形であって、
前記板状部材の直径は、前記基板の前記プローブが固定された領域の直径の２倍以上である
ことを特徴とする請求項５に記載の溶液攪拌装置。
【請求項９】
前記動作手段は、シャフトと補助部材とから構成され、
前記シャフトと前記補助部材との間、または前記補助部材と前記板状部材との間、又は複数の前記補助部材を用いる場合に前記補助部材と他の前記補助部材との間の少なくとも１つの接合部が固定され、
前記シャフトが回転することにより前記板状部材を回転させる
ことを特徴とする請求項５に記載の溶液攪拌装置。
【請求項１０】
前記台状部材と前記板状部材との間の前記空間の距離は、
５０，０００〜１００，０００ｎｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の溶液攪拌装置。
【請求項１１】
前記板状部材の前記試料溶液に接する面は、親水性であることを特徴とする請求項１に記載の溶液攪拌装置。
【請求項１２】
前記試料溶液の温度を所定の温度に維持する温度調節機構を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の溶液攪拌装置。
【請求項１３】
プローブが固定された基板と板状部材との間に試料溶液を導入し、
前記板状部材を前記基板を設置した前記台状部材に対し相対的に動かし、
前記基板上での前記試料溶液の流量を前記基板上のいずれの点においてもほぼ同一にする
ことを特徴とする溶液攪拌方法。
【請求項１４】
プローブが固定された基板を内部に保持する設置部材と、
前記設置部材の内部に試料溶液を供給する試料供給口と、
前記設置部材を回転させて前記試料溶液を遠心力により攪拌する動作手段とを有する溶液攪拌装置。
【請求項１５】
前記動作手段は、
前記設置部材内部に保持された基板を、前記プローブが固定された面の裏面を前記設置部材の内壁に対面させて押し付ける遠心力を生じさせる
ことを特徴とする請求項１４に記載の溶液攪拌装置。
【請求項１６】
前記台状部材の回転速度は、２００〜４００ｒｐｍ
であることを特徴とする請求項１４に記載の溶液攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学反応、特に基板上に固定化されたプローブと相互作用する生体分子の反応を効率よく行うための溶液攪拌装置及び溶液攪拌方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新薬探索の１手段として、近年、ＤＮＡマイクロアレイが注目されている。これは、疾病に関連した遺伝子変異同定のためのＤＮＡ塩基配列分析、及び遺伝子発現解析等に広く利用されているものである。ここで用いられるアレイ基板は、その表面に数１００から数１０００のプローブが配列され、かつ固定されている。ＤＮＡマイクロアレイ用のプローブとしては、一般的に正常遺伝子と同じ配列を持つ１本鎖、もしくは２本鎖の合成ＤＮＡが用いられている。さらにこのようなアレイ基板を用いる解析方法は、ＤＮＡを対象とするばかりでなく、タンパク質などを対象としても用いることができる。いずれの場合にも、アレイ基板上には複数種のプローブが固定され、各プローブと試料のハイブリダイゼーションを行うことにより、サンプル中の核酸やタンパク質の存在有無や、存在量変化の有無が解析できる。
【０００３】
一般的には、ハイブリダイゼーションは、試料を含むハイブリダイゼーション溶液をプローブが固定されたアレイ基板上に滴下し、ハイブリダイゼーション溶液が気化しないように基板をカバーガラスで覆い、湿気を持たせた容器か密閉されたカセットの中に設置し、かなりの長時間（１２時間以上）に渡って一定温度に保つことにより行われる。ハイブリダイゼーションの均一を図るため、また、ハイブリダイゼーション時間を短縮するための方法として、ハイブリダイゼーション溶液を振動させること、もしくは振動と同時に攪拌することが知られている。最近では、メンブレン上のハイブリダイゼーションを行う場合のための回転式装置や、アレイ基板上のハイブリダイゼーションを行う場合のための溶液振動装置が用いられている。
【０００４】
米国特許公開公報第２００１／００４６７０２号には、図１４に示す通り、実質的に平らな底面３４を持ち、カバー３５と、溶液口３６と、アレイと底面表面との空間を調節するための空間調節手段３７とアレイ設置部３８を備えたアレイ上のハイブリダイゼーション装置が記載されている。この装置では、アレイはチャンバー３９内の空間調整手段上に設置され、アレイと底面表面との空間は空間調節手段により調節されている。このように調節されたアレイは、チャンバーに導入される生体試料に接触することとなる。このチャンバー内において試料溶液は攪拌されるが、試料溶液を攪拌するための手段としては、超音波手段、還流型ポンプ、ローラ−、空間調節手段、ソレノイドが挙げられている。
【０００５】
試料溶液攪拌の例としてはさらに、米国特許６，１８６，６５９号に記載されるように、基板を重ね合わせ、基板間の空間に溶液を導入し、この溶液内に気泡を生じさせてかつ気泡を移動させる機構により、溶液を攪拌する方法もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
試料を含むハイブリダイゼーション溶液をプローブが固定されたアレイ基板上に滴下する従来の方法では、ハイブリダイゼーションの反応時間として１２時間程度の長い時間が必要となる上、反応効率も低い。
【０００７】
また、上述の、米国特許公開公報２００１／００４６７０２号、及び米国特許６，１８６，６５９号の溶液攪拌技術では、溶液が攪拌されることの記載はあるが、攪拌によるアレイ基板上の溶液の流れが不均一となり、アレイ基板上の反応が不均一となって十分な反応効率が得られない上、プローブの位置によって反応効率が変化してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、アレイ基板上の反応を均一に行わせ、かつ、反応効率を高める溶液攪拌方法及び装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は板状部材を、試料溶液を介して、プローブが固定されたアレイ基板を設置する台状部材に対して相対的に動かすことによって達成される。即ち、溶液攪拌装置としては、アレイ基板を設置する台状部材と、試料溶液を保持する空間を介して設けられた板状部材と、アレイ基板上に試料溶液を供給する手段と、この板状部材を台状部材に対し相対的に動かす動作手段とを設けた構成とする。また、溶液攪拌方法としては、アレイと板状部材との間に試料溶液を導入し、アレイ基板上の何れの箇所においても、試料溶液の流量がほぼ同一になるように、板状部材をアレイ基板を設置した台状部材に対して相対的に動かすようにした構成とする。
【００１０】
このように、試料溶液を板状部材を用いて動かすことにより、試料溶液が動くので、試料溶液がアレイ基板表面上に均一に、かつ効率よく供給される。従って、アレイ基板上で均一に反応が進むと共に、高い反応効率が得られる。
【００１１】
具体的には、板状部材を相対的に動かす動作しては、台状部材と板状部材の何れかを固定して他方を動作させてもよいし、何れをも動作させてもよい。さらに、この動作は、回転、もしくは一方向に往復動作させてもよい。また、アレイ基板上のプローブが固定された領域が円形または多角形の時に、板状部材が円形の際は直径をプローブが固定された領域円形の直径の２倍以上または多角形の対角線の２倍以上とし、また板状部材が四角形で往復運動を行う際は往復運動の方向の長さをプローブが固定された領域円形の直径の２倍以上または多角形の対角線の２倍以上とする。これによって、板状部材を台状部材に対し相対的に動かす際には、アレイ基板上の何れの箇所でも試料溶液の流量がほぼ同一となり、反応の均一性が極めて向上する。
【００１２】
さらに上記目的は、アレイ基板を内部に保持した設置部材の内部に試料溶液を導入し、設置部材を回転させて遠心力を生じさせることによっても達成される。即ち、溶液攪拌装置としては、アレイ基板を内壁上に保持する設置部材と、設置部材内部に試料溶液を供給する手段と、設置部材を回転させる動作手段とを設けた構成とする。
【００１３】
設置部材の回転で生じる遠心力によって、アレイ基板がプローブが固定されている面の裏面で設置部材の内壁に対面して該内壁に押し付けられ、かつ試料溶液が該内壁に循環的に供給される。このことにより、試料溶液がアレイ基板表面上に均一に、かつ効率よく供給される。従って、アレイ基板上で均一に反応が進むと共に、高い反応効率が得られる。
【００１４】
ここで、プローブと試料溶液中の標的物質との関係は、核酸−１本鎖核酸、核酸−２本鎖核酸、抗原−抗体、抗体−抗原、リガンド−受容体、受容体−リガンド、基質−酵素、酵素―基質、ペプチド核酸−核酸、又は核酸−ペプチド核酸の何れでも良い。特に、分子量の小さいＤＮＡやＲＮＡにおいては、攪拌効率がハイブリダイゼーションの結果に影響を及ぼすため、上記いずれの構成をとることによっても高い反応効率が得られ、特に効果がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下は本発明の実施例である。
【００１６】
［実施例１］　本実施例は、図７の構成を用いて溶液を攪拌させる場合を示す。ここでは、（１）アレイ基板２１を設置する台状部材と、（２）アレイ基板から、試料溶液を保持する空間を介して設けられた板状部材とを用い、板状部材２２は台状部材２３に対して相対的に回転する。図７に示されるとおり、プローブ固定部２１’は基板の中心部に位置している。また、図８に示すとおりに、プローブ固定部２１’には、異なる種類のプローブ４が固定されており、溶液中の標的物質５がプローブ４と結合する。
【００１７】
試料溶液６はアレイ基板１と板状部材２との間の空間へ、試料注入器１１により（図３）、もしくは、板状部材２に連結された流路７により注入される（図４）。流路７は、試料溶液の導入路が短くなることにより注入試料溶液量が少なくて済むため、より好ましい。
【００１８】
ハイブリダイゼーション等の反応後、アレイ基板１と板状部材２との間の空間に留まっている試料溶液は、吸引器１５（図３）により吸引される。
【００１９】
板状部材２について、試料溶液と接する面は親水性を有している。具体的には、板状部材は、ガラス、もしくは表面に酸化膜を形成した金属を材料とする。そして試料溶液に接する表面のみについて、親水性を持たせるべく加工を行う。例えば、アミノエチルアミノプロピルトリメトシキシラン水溶液（酢酸触媒を含む）で処理し、３０分程度室温で放置し、その後水洗してから１１０℃程度で１時間ほど空気中で加熱することにより表面にアミノ基を導入する。さらにこの面に無水酢酸（エタノール溶媒）を５０℃程度で３０分間ほど反応させることにより、表面のアミノ基をカルボキシル基に置換する。このように表面をカルボキシル基で修飾することにより、表面が水中ではマイナスに荷電し、親水性を有すると共に、マイナスに荷電したＤＮＡなどの物質の吸着を防ぐことが出来る。さらに、表面が親水性を有するために、試料溶液は毛細管現象により基板１と板状部材２との間の空間へ導入される。
【００２０】
また、板状部材の表面とプローブ固定部は実質的に平滑である。しかし、反応の最適化のため、微小な流路を設けたり、高温度維持によって生じる気泡を捕捉する溝を設けてもよい。
【００２１】
さらに、アレイ基板から板状部材までの、試料溶液が保持される空間には、板状部材が動くことによって気泡が入り込むことはない。つまり、気泡混入によりハイブリダイゼーション等の反応の効率が落ちることはない。
【００２２】
板状部材を回転させる手段は図９に示すとおりである。一対の回転シャフト２４ａ、２４ｂは一対の補助小プレート２７ａ、２７ｂ各々に固定されている。補助小プレート２７ａ、２７ｂ各々はプレート２８に繋がる回転軸を有している。回転シャフト２４ａと補助小プレート２７ａ、及び、回転シャフト２４ｂと補助小プレート２７ｂは各々固定されており、一体として自転する。補助大プレート２８は、補助小プレート２７ａ、２７ｂに対して回転可能に連結される一方で、板状部材２２には固定されており板状部材２２と一体として回転する。さらに、補助大プレート２８と板状部材２２は一体として、基板に対して相対的に公転する。回転シャフト２４ａ、２４ｂが回転すると、対応する補助小プレート２７ａ、２７ｂが基板に対し相対的に自転し、それに伴って板状部材２２を板状部材２２の中心の周りにではなく台状部材２２の中心（かつプローブ固定部２１’の中心）の周りに公転させる。
【００２３】
図１０に回転シャフトが同期して９０度ずつ回転したときのプローブ固定部と板状部材の位置関係を透過的な模式図として示したものである。補助大プレート２８に固定した板状部材２２がアレイ基板２１との間に一定の間隔を設けて設置されている。補助小プレート２７ａ、２７ｂは、補助大プレート２８に取り付けられた軸２９ａ、２９ｂにはめ込まれており、回転できる構造となっている。補助小プレート２７ａ、２７ｂには各々軸２９ａ、２９ｂが固定されている。補助小プレート２７ａ、２７ｂの回転中心は各々回転シャフト２４ａ、２４ｂの中心であり、この回転中心は、軸２９ａ、２９ｂから図１０の３３に示される距離だけずれている。このため、補助大プレート２８に取り付けられている板状部材２２も、図１０の３３に示されるずれとほぼ同じだけ中心が変心して回転する。この中心のずれは、板状部材２２の半径が４０ｍｍ、プローブ固定部の半径が２０ｍｍ、補助小プレートが円形でその半径が１３ｍｍの際に、１０ｍｍ程度である。透過的にみると、板状部材２２はプローブ固定部２１’の全体を覆い、かつプローブ固定部２１’の円周枠に接しながら、プローブ固定部２１’の回りを回転することになる。
【００２４】
図１１は、プローブ固定部２１’に対する板状部材２２の回転方向２６と、プローブ固定部２１’上の点２５ａ、ｂ、ｃ、ｄでの板状部材２２の相対移動ベクトルを示す。図１１Ａには、時計上の１２時の方向への板状部材の相対移動ベクトルが位置２５ａの０から、位置２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、と順に位置２５ｅにおける最大値へと大きくなることを示している。図１１Ｂには、２５ａ−２５ｅの全ての位置で、相対移動ベクトルが時計上の３時の方向に向いていることを示す。図１１Ｃには、時計上の６時の方向への相対移動ベクトルが位置２５ｅにおける０から２５ｄ、２５ｃ、２５ｂと順に位置２５ａにおける最大値へと大きくなることを示す。図１１Ｄには、２５ａ−２５ｅの全ての位置において、移動ベクトルが時計上の９時の方向に向いていることを示す。このような段階を追うことにより、２５ａ−２５ｅ各々の位置において、各々の回転サイクルを経た時に板状部材２２の相対移動ベクトルの和は全て０となる。これより、板状部材の動きにより生じる溶液に流れについても同様な状況が考えられ、２５ａ−２５ｅ各々の位置、ひいてはプローブ固定部上の全ての点において、各々の回転サイクルを経た時に溶液の相対移動ベクトルの和は全て０となる。つまり、プローブ固定部上の全ての点において、１つの回転サイクルを経た時に、そのサイクルでの溶液の流量がほぼ同一となる。
【００２５】
板状部材の回転速度は、０．１秒〜１分／１サイクルであるが、より効果的な範囲は０．９〜３０秒／１サイクルである。
【００２６】
本実施例の板状部材とプローブ固定部は様々な形状をとりうるが、（１）台状部材は板状部材の動く範囲よりも十分大きいこと、（２）板状部材の動く範囲がプローブ固定部に対して十分大きいことを条件とする。本発明における実施の例では、板状部材とプローブ固定部は円、正方形（図１２）、長方形、六角形（図１３）、もしくは他の対称的な形をもつ。例えば、図７に示す実施例１では、プローブ固定部と板状部材（Ｒ　＞　２ｒ）は円形であり、基板は長方形である。さらに具体的な大きさとしては、例えば、プローブ固定部と板状部材が共に円形である場合、プローブ固定部の半径ｒの直径が２ｃｍの場合には板状部材の直径Ｒは４ｃｍ以上が好ましい。
【００２７】
ハイブリダイゼーション等の反応の検出については、例えば、プローブと結合する標的物質を含む反応前の試料に対し、試料中の標的物質に蛍光物質などの標識を付加する処理を行い、反応後に蛍光強度を検出して、標的物質の有無や量を解析する。この検出は、本発明の装置に検出機構を組み込んで行ってもよく、また本実施例のように組み込むことなく本装置による反応後に他の検出器を用いても良い。
【００２８】
図５に、本実施例による試料溶液を回転攪拌した場合と、回転攪拌せずに静置した場合との各々の、ハイブリダイゼーション反応速度についての結果例を示す。縦軸は相対蛍光強度、横軸は反応時間（分）である。回転攪拌を行った場合には、１０分の反応時間で十分な蛍光強度が得られたのに対し、静置した場合は、１８０分の反応時間でも回転攪拌を行う場合の半分程度の蛍光強度に留まった。すなわち、回転攪拌を行うと、極めて短時間でハイブリダイゼーション反応が行われることが示された。ここでの実験条件、すなわち緩衝液組成、試料ＤＮＡプローブに関してはＮｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　（２００２）　３０，　Ｎｏ．１６　ｅ８７記載のハイブリダイゼーション方法に従った。すなわち、使用した試料ＤＮＡはモデルとして５’末端をスルフォローダミン１０１（別名Ｔｅｘａｓ　Ｒｅｄ）で標識した１８塩基長の合成オリゴ（５’−ＴＧＡＣＧＧＡＧＧＴＴＧＴＧＡＧＧＣ−３’；配列番号１）を０．１ｎＭの濃度で用いた。プローブ固定部には試料ＤＮＡに相補な配列のプローブで５’末端にＳＨ基をゆする構造のものが（５’−ＧＣＣＴＣＡＣＡＡＣＣＴＣＣＧＴＣＡ−３’；配列番号２）が固定されている。プローブ固定法はまず、上記文献に従い、ガラス版を３−アミノプロピルトリメトキシシランで処理し表面にアミノ基を導入する。ガラス表面に導入したアミノ基とプローブのＳＨ基の間をＮ−（１１−ｍａｌｅｉｍｉｄｏｕｎｄｅｃａｎｏｘｙｌｏｘｙ）ｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅで架橋した。
【００２９】
図６に、本実施例における基板と板状部材との間の空間距離と反応効率の関係についての結果例示す。縦軸は相対蛍光強度、横軸は基板と板状部材との間の空間の距離（μｍ）である。空間の距離が小さくなるにつれて、すなわち、基板と板状部材が近づくにつれて、反応効率が指数関数的に大きくなることが示された。より高い反応効率を得られる空間距離は５０〜１００μｍである。例えば、標的が１０塩基からなる２本鎖ＤＮＡの場合、その長さは２４ｎｍであり、各々のプローブ核酸は１０〜１００ｎｍである。よってプローブ核酸−標的核酸の長さは１００ｎｍのオーダーとなり、基板と板状部材との間の空間距離が５０〜１００μｍと比較して、問題とならない範囲の長さとなる。このように基板上のプローブと板状部材との距離は、基板と板状部材の間の空間の距離とほぼ同じになる。
【００３０】
さらに、プローブ固定部上の部位に依存する反応のばらつき有無を確認した。具体的には、同一配列を持つＤＮＡプローブをプローブ固定部上の様々な部位に固定させ、試料溶液の回転攪拌を行う場合、行わずに静置した場合のそれぞれについてハイブリダイゼーションを行い、蛍光強度値の相対標準偏差（標準偏差／平均）を求めた。その結果、回転攪拌を行う場合には、蛍光強度のばらつきすなわち相対標準偏差が約１／１３に低下し、回転攪拌によりハイブリダイゼーションの均一性が向上されることが示された。
【００３１】
また、本発明の装置はさらに、ハイブリダイゼーション等の反応に適する設定温度を維持するための温度調節装置２０（図２、３）を具備する。温度調節装置は図２、３のように、板状部材２の上部に設置されても良いが、基板１の下部に台状部材に組み込まれて設置されても良い。さらに、板状部材と、台状部材とを内含するスペ−スを囲むように設置されても良い。さらに、これらの設置方法の組合せでも良い。温度調節装置を用いることにより、ハイブリダイゼ−ション等の反応のための最適温度を維持しつつ溶液を攪拌することができ、反応効率をより高めることが出来る。
【００３２】
［実施例２］　　本実施例は図１の構成を用いて溶液を攪拌させる場合の実施例である。本実施例は、（１）アレイ基板１を設置する台状部材３と、（２）アレイ基板から、試料溶液を保持する空間を介して設けられた板状部材２とを用い、板状部材が前記台状部材に対して相対的に、１方向の往復移動を行うものである。実施例１（図７）における板状部材２２が台状部材２３に対して相対的に回転することに対し、実施例２では、板状部材２が一定方向に前後に動く。プローブ固定部１’は基板１上の中心部に位置する。
【００３３】
本実施例は、アレイ基板１上、特にプローブ固定部１’上で溶液を攪拌するべく板状部材２がアレイ基板１及び台状部材３に対して相対的に往復移動をするものであり、アレイ基板１、プローブ固定部１’、板状部材２、台状部材３は、図１のＡ−Ｃに示すような位置関係を取り得る。
【００３４】
板状部材の往復速度は、実施例１と同様に０．１秒〜１分／１サイクルであるが、より効果的な範囲は０．９〜３０秒／１サイクルである
本実施例の台状部材３と板状部材２とプローブ固定部１’の形状は、（１）台状部材は板状部材の動きの範囲に対して十分大きい、（２）板状部材の動く範囲はプローブ固定部に対して十分大きい、ことを条件とする。本発明の実施の例では、板上部材とプローブ固定部は、円形、正方形、もしくは長方形の形をとる。例えば、図１に示す実施例２では、プローブ固定部１’と板状部材２とについて、各々の移動方向の長さをｌ、Ｌとすると、Ｌ＞　２ｌであり、各々の形状はプローブ固定部が長方形であり、板状部材２は正方形である。さらに、具体的な大きさとしては、例えばｌ　＝　２４ｍｍの場合には　Ｌ　は４８ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３５】
アレイ基板と板状部材２との間の空間への試料溶液の注入法、反応後の試料溶液の吸引法、板状部材の材料や表面修飾や形状、反応後の結果の検出方法、温度調節手段等については、実施例１と同様であるため、ここでは省略する。
【００３６】
本実施例における試料溶液を往復攪拌した場合と、往復攪拌せずに静置した場合との各々の、ハイブリダイゼーション反応速度については、実施例１と同様、１０分程度の反応時間で十分な蛍光強度が得られたのに対し、静置した場合は、１８０分の反応時間でも回転攪拌を行う場合の半分程度の蛍光強度に留まった。すなわち、往復攪拌によっても、極めて短時間でハイブリダイゼーション反応が行われることが示された。
【００３７】
また、本実施例における基板と板状部材との間の空間距離と反応効率の関係についても、実施例１と同様、空間の距離が小さくなるにつれて、すなわち、基板と板状部材が近づくにつれて、反応効率が指数関数的に大きくなることが確認され、より高い反応効率を得られる空間距離は５０〜１００μｍであった。
【００３８】
さらに、本実施例における試料溶液の往復攪拌をした場合と、往復攪拌せずに静置した場合とについて、プローブ固定部上の部位に依存する反応のばらつき有無を実施例１と同様に確認した。その結果、往復攪拌を行う場合には、蛍光強度値のばらつきすなわち相対標準偏差が実施例１と同様に、約１／１１に低下し、往復攪拌によってもハイブリダイゼーションの均一性が向上されることが示された。
【００３９】
以上より、本実施例２によっても、本実施例１と同様な効果が得られることが確認された。
【００４０】
［実施例３］　　本実施例は図１４の構成を用いて溶液を攪拌させる場合の実施例である。本実施例は、（１）フレキシブルアレイ基板４０と、（２）フレキシブルアレイ基板を、プローブ固定部を有する表面の裏面で内壁４１ｂに接して設置させ、中心軸４１ａを軸に回転し内壁４１ｂに試料溶液６を広げて保持する設置部材４１を用い、設置部材の回転により生じる遠心力によって試料溶液を攪拌するものである。実施例１、２における板状部材が台状部材及び台状部材上に設置されたアレイ基板に対して相対的に動くことに対し、実施例３では、設置部材が回転する。
【００４１】
設置部材４１はフレキシブルアレイ基板４０を内部に保持し、試料溶液６を内部に注入される。試料溶液６の注入後に、カバー４１ｄが設置部材４１の上部に設置される（図１４）。
【００４２】
図１５に、設置部材４１が回転する際の設置部材４１の部分的断面図及びフレキシブルアレイ基板について示す。設置部材４１が回転する際には、フレキシブルアレイ基板４０はプローブ固定部４２を有する面と異なる面で内壁４１ｂに接し、内壁４１ｂに押し付けられるよう、力を受ける。設置部材４１の内側から見たフレキシブルアレイ基板４０を、フレキシブルアレイ基板４５として図１５中に示す。設置部材４１の底部４１ｃに設置された試料溶液４３は、内壁４１ｂへ広げられ、フレキシブルアレイ基板４０の表面を覆う。
【００４３】
設置部材の高速度回転は、試料溶液のフレキシブルアレイ基板４０に対する相対移動ベクトルを大きくし、その結果、反応の高効率化につながる。しかし、速度が高すぎるとプローブ固定部に損傷を与えることになる。そこで、回転速度は１００〜１０００ｒｐｍとし、さらに望ましくは２００〜４００ｒｐｍとした。
【００４４】
従来の回転式装置では、水平軸に沿って回転し、常にメンブレンが溶液に浸されるとは限らない。しかし、本実施例によれば、設置部材が回転することにより、試料溶液は内壁４１ｂに広げられ回転中は内壁上に常に存在するため、内壁上に押し付けられたフレキシブルアレイ基板の表面は常に試料溶液で覆われることとなる。
【００４５】
本実施例におけるフレキシブルアレイ基板とプローブ固定部は、フレキシブルアレイ基板が設置部材の内壁に位置するよう十分小さいという条件の下、様々な形態をとりうる。プローブ固定部は円件、長方形、六角形、もしくは対称的な形態を持つ。例としては、プローブ固定部は正方形であり、フレキシブルアレイ基板は長方形である。設置部材の形態については、円筒型や円錐型をとる。
【００４６】
アレイ基板と板状部材２との間の空間への試料溶液の注入法、反応後の試料溶液の吸引法、板状部材の材料や表面修飾や形状、反応後の結果の検出方法、温度調節手段等については、実施例１と同様であるため、ここでは省略する。
【００４７】
本実施例における試料溶液を攪拌した場合と、攪拌せずに静置した場合との各々の、ハイブリダイゼーション反応速度については、３０分程度の反応時間で十分な蛍光強度が得られたのに対し、静置した場合は、１８０分の反応時間でも回転攪拌を行う場合の半分程度の蛍光強度に留まった。すなわち、遠心力を用いた攪拌によっても、極めて短時間でハイブリダイゼーション反応が行われることが示された。
【００４８】
さらに、本実施例における試料溶液の攪拌をした場合と、攪拌せずに静置した場合とについて、プローブ固定部上の部位に依存する反応のばらつき有無を実施例１と同様に確認した。その結果、攪拌を行う場合には、蛍光強度のばらつきすなわち蛍光強度値の相対標準偏差が、約１／６に低下し、遠心力を用いた攪拌によってもハイブリダイゼーションの均一性が向上されることが示された。
【００４９】
以上より、本実施例３によっても、本実施例１と同様な効果が得られることが確認された。
【００５０】
【配列表】
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【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例２の溶液攪拌装置要部の概念図。
【図２】本発明実施例２の溶液攪拌装置要部の部分的断面図。
【図３】本発明の試料溶液注入器と試料溶液吸引器の１例。
【図４】本発明の試料溶液注入器の１例。
【図５】本発明の実施例２における回転攪拌を行う場合と行わない場合の反応速度と相対蛍光強度の関係の例。
【図６】本発明の実施例２における回転攪拌を行う場合と行わない場合の基板と板状部材との間の空間距離と反応効率の関係の例。
【図７】本発明実施例１の溶液攪拌装置要部の概念図。
【図８】本発明実施例１の溶液攪拌装置要部の部分的断面図。
【図９】本発明実施例１の板状部材を回転させる手段の概念図。
【図１０】本発明実施例１の２本の回転シャフトが同期して９０度ずつ回転したときのプローブ固定部と板状部材の位置関係を透過的模式の概念図。
【図１１】本発明実施例１の板状部材が回転する際の板状部材の回転方向と、プローブ固定部での板状部材の相対移動ベクトルの概念図。
【図１２】本発明実施例１のプローブ固定部が正方形である場合の例の概念図。
【図１３】本発明実施例１のプローブ固定部が六角形である場合の例の概念図。
【図１４】本実施例３の溶液攪拌装置要部の概念図。
【図１５】本発明実施例３の溶液攪拌装置要部の部分的断面図及びアレイ基板の概念図。
【図１６】従来例の溶液攪拌装置の概念図。
【符号の説明】
１．アレイ基板
１’．プローブ固定部
２．板状部材
３．台状部材
４．プローブ
５．標的物質
６．試料液体
７．流路
１１．試料注入器
１５．吸引器
２１．アレイ基板
２１’．プローブ固定部
２２．板状部材
２３．台状部材
２４ａ、２４ｂ．シャフト
２５ａ、ｂ、ｃ、ｄ．プローブ固定部２１’上の点
２６．板状部材の回転方向
２７ａ、２７ｂ．補助小プレート
２８．補助大プレート
２９ａ、２９ｂ．軸
３０ａ、３０ｂ．回転シャフトの動く方向、
３１ａ、３１ｂ．補助小プレートの動く方向
３２．板状部材の動く方向
３３．補助小プレートの回転中心と軸の中心とのずれの距離
３４．底面
３５．カバー
３６．溶液口
３７．空間調節手段
３８．アレイ設置部
３９．チャンバー
４０．フレキシブルアレイ基板
４１．設置部材
４１ａ．中心軸
４１ｂ．内壁
４１ｃ．底部
４１ｄ．カバー
４２．プローブ固定部
４３．試料溶液
４４．空洞
４５．フレキシブルアレイ基板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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