(57)【要約】【課題】カートリッジ内で前処理および洗浄ができると共に、ハイブリダイズした生体高分子を汎用の読取装置を使って検出できるバイオチップ用カートリッジを提供する。【解決手段】生体高分子を計測するためのバイオチップ用カートリッジであって、弾性体材料で形成されたカートリッジ基体を備え、このカートリッジ基体に、生体サンプルを測定可能な生体高分子にするための前処理を行う前処理機構を形成すると共に、スライドガラス型の生体高分子マイクロアレイを取り付けてこのマイクロアレイのアレイ部に前記処理後の生体高分子が固定化され得るように形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体高分子を計測するためのバイオチップ用カートリッジであって、
弾性体材料で形成されたカートリッジ基体を備え、このカートリッジ基体に、生体サンプルを測定可能な生体高分子にするための前処理を行う前処理機構を形成すると共に、スライドガラス型の生体高分子マイクロアレイを取り付けてこのマイクロアレイのアレイ部に前記処理後の生体高分子が固定化され得るように形成したことを特徴とするバイオチップ用カートリッジ。
【請求項２】
前記スライドガラス型の生体高分子マイクロアレイは、短辺と長辺がそれぞれ２５±１ｍｍ以内と７５±１ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１記載のバイオチップ用カートリッジ。
【請求項３】
前記前処理機構は、生体サンプルを溜めておく採取部と、生体サンプルに対して施す前処理液を保存する前処理液保存部と、前処理後の生体高分子を洗浄する洗浄液を保存する洗浄液保存部と、前記汎用のマイクロアレイ上でハイブリダイゼーションを行うための結合部と、廃液を溜める廃液収容部と、これら各部をつなぐ流路を備え、
前記採取部側から前記結合部側へ生体サンプルを移動させ得るように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載のバイオチップ用カートリッジ。
【請求項４】
前記生体サンプルの移動は、剛体状のローラで前記カートリッジ基体を前記採取部側から結合部側に向って押し潰して行くことにより行われるように構成されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のバイオチップ用カートリッジ。
【請求項５】
前記カートリッジ基体に汎用のマイクロアレイを取り付けるとき、前記マイクロアレイのアレイ部が前記結合部に対向するようにして密封状に取りつけられるようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のバイオチップ用カートリッジ。
【請求項６】
前記カートリッジ基体に硬質の材料で形成されたカバーを接合し、このカートリッジ基体とカバーとの間に間隙を設け、その間隙に前記汎用のマイクロアレイを挿入したときマイクロアレイのアレイ部が前記結合部に対向するようにして密封状に取りつけられるように形成したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のバイオチップ用カートリッジ。
【請求項７】
前記前処理機構には、ＤＮＡあるいはＲＮＡを抽出する機構も含まれることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のバイオチップ用カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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バイオチップ用カートリッジに関し、汎用のスライドガラス型のＤＮＡマイクロアレイとの組合わせが可能なバイオチップ用カートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりバイオチップによるＤＮＡなどの生体高分子を検査する検査方法はよく知られている。図５に従来のバイオチップの一例を示す（特許文献１参照）。このバイオチップは、密閉したバッグ内の採取部４３に生体高分子溶液を注入して、バッグを入口の方から押し潰して行くことにより、溶液を奥に送る。途中、前処理部４４において袋部４８と４９から押し出された前処理液を溶液に混合して前処理を行う。
【０００３】
前処理された溶液は結合部４５に送られ、基板４６に固定の生体高分子とのハイブリダイゼーションが行われる。ハイブリダイゼーション後のバッグ内の生体高分子は、蛍光読取装置を用いて読取る。
【０００４】
このようなバイオチップは、前処理やハイブリダイゼーションがバッグ内で行われるので、処理中にウイルスなどが外部に漏れるという危険性が未然に防止できる利点はあるが、汎用のスライドガラス型のＤＮＡマイクロアレイが利用できないという問題がある。
【０００５】
他方、汎用のスライドガラス型のＤＮＡマイクロアレイを使用してハイブリダイズを行うことのできるカセットがある（非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３６５２９９号公報（第３頁−第５頁、図１）
【０００７】
【非特許文献１】
Ｔａｋａｒａ  Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｈａｍｂｅｒ、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１４年１２月１８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：
ｈｔｔｐ：／／ｂｉｏ．ｔａｋａｒａ．ｃｏ．ｊｐ／ｃａｔａｌｏｇ／ｃａｔａｌｏｇ＿ｄ．ａｓｐ？Ｃ＿ＩＤ＝Ｃ１４４３＞
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなカセットでは、汎用のＤＮＡマイクロアレイが使用できるものの、実験室などでｃＤＮＡ化やラベル化（例えば、蛍光標識）などが必要であり、またハイブリダイゼーション後の洗浄なども必要であり、場所や特殊技能を要するという課題がある。
また、一方で、図５に示したような専用のチップは、それに合った専用の読取装置が必要であり、汎用の読取装置が利用できないという課題もある。
【０００９】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、カートリッジ内で前処理および洗浄ができると共に、ハイブリダイズした生体高分子を汎用の読取装置を使って検出できるバイオチップ用カートリッジを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
生体高分子を計測するためのバイオチップ用カートリッジであって、
弾性体材料で形成されたカートリッジ基体を備え、このカートリッジ基体に、生体サンプルを測定可能な生体高分子にするための前処理を行う前処理機構を形成すると共に、スライドガラス型の生体高分子マイクロアレイを取り付けてこのマイクロアレイのアレイ部に前記処理後の生体高分子が固定化され得るように形成したことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、カートリッジ内で生体サンプルに前処理を施し、それを直ちに汎用のマイクロアレイのアレイ部に送り込んで生体高分子の固定化を行うことができる。
マイクロアレイに固定された生体高分子は、マイクロアレイをカートリッジより取外した後、汎用の読取装置を使用して容易に測定することができる。
【００１２】
この場合、スライドガラス型の生体高分子マイクロアレイは、請求項３のように、通常、短辺と長辺がそれぞれ２５±１ｍｍ以内と７５±１ｍｍ以内のものが使用される。
【００１３】
また、前処理機構は、請求項３のように、生体サンプルを溜めておく採取部と、生体サンプルに対して施す前処理液を保存する前処理液保存部と、前処理後の生体高分子を洗浄する洗浄液を保存する洗浄液保存部と、前記汎用のマイクロアレイ上でハイブリダイゼーションを行うための結合部と、廃液を溜める廃液収容部と、これら各部をつなぐ流路を備え、採取部側から結合部側へと生体サンプルを移動させ得るように構成されている。
【００１４】
生体サンプルの移動は、請求項４のように、ローラでカートリッジ基体を採取部側から結合部側に向って押し潰して行くことにより実現される。
【００１５】
また、マイクロアレイは、請求項５のように、結合部とアレイ部が対向する位置に、密封状に取りつける。これにより、サンプル溶液がマイクロアレイのアレイ部に適切に送られ、ハイブリダイゼーションを確実に行わせることができる。また、マイクロアレイを密封状にカートリッジ基体に取り付けるため、サンプル溶液がカートリッジ基体とマイクロアレイの隙間から流れ出ることはない。
【００１６】
また、請求項６のように、カートリッジ基体に硬質の材料で形成されたカバーを接合し、このカートリッジ基体とカバーとの間に間隙を設け、その間隙に前記汎用のマイクロアレイを挿入する構成とすることもできる。この場合も、請求項５の場合と同様の効果が発揮される。
【００１７】
また、前処理機構には、請求項７のように、ＤＮＡあるいはＲＮＡを抽出する機構も含むことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係るバイオチップ用カートリッジの一実施例を示す構成図である。なお、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は側面図である。
【００１９】
バイオチップ用カートリッジ１００は、カートリッジ基体１１０と、カバー１２０より形成される。本発明はこのカートリッジ１００に汎用のスライドガラス型の生体高分子マイクロアレイ１４０を取りつけた状態で、生体サンプルの前処理とハイブリダイゼーションを一体的に行わせることができる。
【００２０】
カートリッジ基体１１０は、気密状で弾力性のあるゴムなどの弾性体で形成され、内部には、生体高分子を含む溶液（単に、生体サンプルともいう）に対する前処理を行う前処理機構が形成されている。
【００２１】
前処理機構は、生体サンプルを注入するための注入口１１１、注入された溶液を溜めておく採取部１１２、生体高分子にラベル付けなどを行うための前処理液を保存する前処理液保存部１１３、ハイブリダイゼーション処理を行うための結合部１１５、ハイブリダイゼーション後の余分な生体サンプルを洗い流す（洗浄する）ための洗浄液を保存する洗浄液保存部１１４、前記洗い流した余分な生体サンプル（廃液）を溜める廃液収容部１１６、スライド１３０を挿入するための挿入穴１１７、およびこれらを連結する流路１１８、の複数の空洞状の部屋からなり、生体サンプルを採取部から結合部へと移動させ、途中で生体サンプルを測定可能な生体高分子にするための前処理を行う機能を有する。
【００２２】
注入口１１１にはゴム状の栓（図示せず）が密封状に取り付けられていて、溶液注入時には注射針をこの栓に突刺して注入する。針を抜くと栓の針孔は自然に塞がる。
【００２３】
カバー１２０は、硬質の材料で形成され、図１（ｂ）に示すようにカートリッジ基体１１０の裏面側に着脱可能な接着などにより密閉状に接合されている。
汎用のスライドガラス型の生体高分子マイクロアレイ（以下単にスライドという）１３０は、その中央部に複数の生体高分子を固定したアレイ部１３１を持っている。そのアレイ部１３１は、カートリッジ基体１１０の挿入穴１１７に挿入またはカバー１２０を一度剥してから装着したとき結合部１１５の直下に位置するようになっている。
【００２４】
汎用のスライド１３０はそのサイズが規格化されており、日本では２６×７６（ｍｍ）、米国では１×３（インチ）、ヨーロッパでは２５×７５（ｍｍ）が標準である。カートリッジ基体１１０の挿入穴は使用するスライドに適合する寸法に形成されている。なお、日本では、日本工業規格ＪＩＳ  Ｒ３７０３に規定されている。
【００２５】
また、カートリッジ基体１１０の底面には図１（ｃ）に示すようにゴムなどの弾性体で形成されたパッキン１４０が取り付けられていて、スライド１３０の表面とカートリッジ基体１１０の底面がシールされ、結合部１１５の溶液の外部漏れが防止できる構造となっている。
【００２６】
このような構成のバイオチップの操作方法を次に説明する。スライド１３０をカートリッジ基体１１０の挿入穴１１７に取り付けた後、注入口１１１から溶液を注入して採取部１１２に溶液を溜める。
なお、前処理液保存部１１３と洗浄液保存部１１４にはあらかじめ前処理液、洗浄液がそれぞれ保存されているものとする。
【００２７】
採取部１１２に溶液が溜まった後、図１（ｃ）に示すように、カートリッジ基体１１０の上からローラ２００を押しつけ、注入口１１１から結合部１１５に向って（左方向へ）回転させて行く。採取部１１２の溶液は流路１１８を通って結合部１１５の方へ送り出される。
【００２８】
次に、前処理液保存部１１３がローラ２００で押し潰されて行くと、前処理液が流路１１８を通って結合部１１５へ送り出され、溶液に混入してラベル化が行われる。
ラベル化された溶液はスライド１３０のアレイ部１３１の生体高分子とハイブリダイズする。
【００２９】
ハイブリダイズ後、ローラ２００を移動させて洗浄液保存部１１４を押し潰して洗浄液を結合部１１５へ送り出し、ハイブリダイズしなかった生体高分子を溶液と共に洗い流し（洗浄し）、その廃液を廃液収容部１１６へ送る。
【００３０】
この洗浄後スライド１３０をカートリッジ基体１１０から抜き出し、アレイ部１３１を汎用の読取装置（図示せず）で測定し、ハイブリダイズした生体高分子を検出する。
【００３１】
このようなバイオチップ用カートリッジによれば、カートリッジ内で生体高分子サンプルの前処理や洗浄を行うことができる。また、ハイブリダイズ後のスライド上の生体高分子の検出には、専用の読取装置ではなく、汎用の読取装置が使用できる。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、溶液の送り出しは、実施例のようにローラでなく、圧電素子、あるいはヒータによる液膨張などの方式で実現しても構わない。
【００３３】
また、スライド１３０は図２に示すようにその全体をカートリッジ基体１１０の中に収めるようにしてもよい。あるいは逆に、図３（ａ）に示すようにスライド１３０上にカートリッジ基体１１０全体を乗せる態様としてもよい。ただし、この場合、カバー１２０は使用しないで、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すようにカートリッジ基体１１０の周辺部１５０を接着剤によりスライド１３０の上面に剥離可能に接着する。
【００３４】
また、カートリッジ基体１１０には、ハイブリダイゼーション用の結合部１１５だけでなく、図４に示すように血液などのＤＮＡやＲＮＡを抽出するための抽出部１１９を設けて、スライド１３０でＤＮＡやＲＮＡも検出できるようにしてもよい。
また、ラベル化は、蛍光標識だけでなく、吸光色素や発光色素の付着でもよい。
【００３５】
また、図５に示すように、結合部の前段に前処理部を設け、その前処理部で生体サンプルに前処理液を混入して生体高分子のラベル化などを行うようにしても構わない。
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
（１）カートリッジ内で生体高分子にラベル付けなどの前処理を施すことができる。この場合、密閉状のカートリッジ内で処理されるため、処理中にウイルスなどが外部に漏れるという危険性はない。
【００３６】
（２）カートリッジには汎用のスライドが使用でき、そのスライドのアレイ部において固定化された（例えばハイブリダイズされた）生体高分子は、専用の読取装置を必要とすることなく、汎用の読取装置で容易に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバイオチップチップ用カートリッジの一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例を示す図である。
【図５】従来のバイオチップの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１００  バイオチップ用カートリッジ
１１１  注入口
１１２  採取部
１１３  前処理液保存部
１１４  洗浄液保存部
１１５  結合部
１１６  廃液収容部
１１７  スライド挿入穴
１１８  流路
１１９  抽出部
１２０  カバー
１３０  スライド
１３１  アレイ部
１４０  パッキン
１５０  周辺部
２００  ローラ
【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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