(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル溶液がそれぞれ滴下される複数のウェル、前記複数のウェルに接続され、前記サンプル溶液をそれぞれ流す格子状に並んだ複数の反応用流路、前記複数の反応用流路のそれぞれの内部で前記サンプル溶液を通し固体を堰き止める堰き止め部、前記堰き止め部と連通する前記サンプル溶液の排出口が設けられた基板の前記排出口から前記サンプル溶液を吸引する吸引ポンプと、
前記複数の反応用流路に検査光を照射する光源と、
前記検査光が照射された前記複数の反応用流路の観察画像を取得する撮像モジュールと、
前記観察画像から、前記複数の反応用流路にそれぞれ捕捉されている標的生体分子に結合した標識試薬を検出する検出モジュール
とを備えることを特徴とする生体分子検査装置。
【請求項２】
前記標識試薬の光強度から前記複数の反応用流路毎に前記標的生体分子の濃度を算出する定量モジュールを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体分子検査装置。
【請求項３】
前記標識試薬の色から前記複数の反応用流路毎に前記標的生体分子の濃度を算出する定量モジュールを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体分子検査装置。
【請求項４】
前記生体分子検査装置は、酵素免疫測定法を用いた分析に用いられることを特徴とする請求項１に記載の生体分子検査装置。
【請求項５】
前記複数の反応用流路にそれぞれ固定された担体を備えることを特徴とする請求項１に記載の生体分子検査装置。
【請求項６】
前記複数の反応用流路にそれぞれ固定された捕捉生体分子を備えることを特徴とする請求項１に記載の生体分子検査装置。
【請求項７】
前記複数のウェルの配列は、生体分子スクリーニング学会規格に従っていることを特徴とする請求項５又は６に記載の生体分子検査装置。
【請求項８】
前記複数の反応用流路のそれぞれの断面積は、前記複数のウェルのそれぞれの断面積よりも小さいことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか1項に記載の生体分子検査装置。
【請求項９】
前記堰き止め部に堰き止められた担体を更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の生体分子検査装置。
【請求項１０】
前記担体に結合された捕捉生体分子を更に備えることを特徴とする請求項５又は９に記載の生体分子検査装置。
【請求項１１】
前記捕捉生体分子は抗体であることを特徴とする請求項６又は１０に記載の生体分子検査装置。
【請求項１２】
前記捕捉生体分子はアプタマーであることを特徴とする請求項６又は１０に記載の生体分子検査装置。
【請求項１３】
前記担体はビーズであることを特徴とする請求項９に記載の生体分子検査装置。
【請求項１４】
サンプル溶液がそれぞれ滴下される複数のウェル、前記複数のウェルに接続され、前記サンプル溶液をそれぞれ流す格子状に並んだ複数の反応用流路、前記複数の反応用流路のそれぞれの内部で前記サンプル溶液を通し固体を堰き止める堰き止め部、前記堰き止め部と連通する前記サンプル溶液の排出口が設けられ、前記複数の反応用流路にそれぞれ捕捉生体分子が固定された基板を準備するステップと、
前記複数の反応用流路に標的生体分子を含むサンプル溶液をそれぞれ流すと共に、前記基板の前記排出口から前記サンプル溶液を吸引し、前記標的生体分子を前記捕捉生体分子に結合させるステップと、
前記複数の反応用流路に標識試薬を含む標識試薬溶液をそれぞれ流すと共に、前記基板の前記排出口から前記標識試薬溶液を吸引し、前記標識試薬を前記標的生体分子に結合させるステップと、
前記複数の反応用流路に検査光を照射するステップと、
前記検査光が照射された前記複数の反応用流路の観察画像を取得するステップと、
前記観察画像から、前記標識試薬を検出するステップ
とを含むことを特徴とする生体分子検査方法。
【請求項１５】
前記標識試薬の光強度から前記複数の反応用流路毎に前記標的生体分子の濃度を算出するステップを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の生体分子検査方法。
【請求項１６】
前記標識試薬の色から前記複数の反応用流路毎に前記標的生体分子の濃度を算出するステップを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の生体分子検査方法。
【請求項１７】
前記標識試薬を前記標的生体分子に結合させるステップは、前記標的生体分子に酵素を結合させるステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の生体分子検査方法。
【請求項１８】
前記標識試薬を前記標的生体分子に結合させるステップは、前記標的生体分子にビオチン結合抗体を結合させるステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の生体分子検査方法。
【請求項１９】
前記標識試薬を前記標的生体分子に結合させるステップは、前記ビオチン結合抗体に酵素アビジン結合物を結合させるステップを更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の生体分子検査方法。
【請求項２０】
前記標識試薬は発色基質であることを特徴とする請求項１７又は１９に記載の生体分子検査方法。
【請求項２１】
前記標識試薬は蛍光試薬であることを特徴とする請求項１４に記載の生体分子検査方法。
【請求項２２】
前記標識試薬は発光試薬であることを特徴とする請求項１４に記載の生体分子検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体分子の検査技術に係り、特に生体分子検査装置、生体分子検査チップ、及び生体分子検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な遺伝子組換え作物が開発され、組換え遺伝子の存在を検出する検査方法の開発が求められている。また食品に含まれるアレルギー原因蛋白質の検出方法の開発、あるいは医療分野における特定たんぱく質の検出方法の開発も求められている。これに対し、サンプル中の特定のたんぱく質を検出する酵素免疫測定法（ELISA法）等が提案されている（例えば、特許文献1参照。）。ELISA法の実施には時間がかかるという問題があるが、反応系の体積を減少させることにより、反応時間を減少させる試みがなされている。しかし、複数の条件の下で、反応系の体積を減少させたELISA法を一括して実施し、各条件下での検査結果を容易に取得するのは困難であった。
【特許文献１】特開2004 - 250385号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、複数のサンプルを検査可能な生体分子検査装置、生体分子検査チップ、及び生体分子検査方法を提供することを目的とする。    
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、（イ）サンプル溶液がそれぞれ滴下される複数のウェル、複数のウェルに接続され、サンプル溶液をそれぞれ流す格子状に並んだ複数の反応用流路、複数の反応用流路のそれぞれの内部でサンプル溶液を通し固体を堰き止める堰き止め部、堰き止め部と連通するサンプル溶液の排出口が設けられた基板の排出口からサンプル溶液を吸引する吸引ポンプと、（ロ）複数の反応用流路に検査光を照射する光源と、（ハ）検査光が照射された複数の反応用流路の観察画像を取得する撮像モジュールと、（ニ）観察画像から、（ホ）複数の反応用流路にそれぞれ捕捉されている標的生体分子に結合した標識試薬を検出する検出モジュールとを備える生体分子検査装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、（イ）サンプル溶液がそれぞれ滴下される複数のウェル、複数のウェルに接続され、サンプル溶液をそれぞれ流す格子状に並んだ複数の反応用流路、複数の反応用流路のそれぞれの内部でサンプル溶液を通し固体を堰き止める堰き止め部、堰き止め部と連通するサンプル溶液の排出口が設けられ、複数の反応用流路にそれぞれ捕捉生体分子が固定された基板を準備するステップと、（ロ）複数の反応用流路に標的生体分子を含むサンプル溶液をそれぞれ流すと共に、基板の排出口からサンプル溶液を吸引し、標的生体分子を捕捉生体分子に結合させるステップと、（ハ）複数の反応用流路に標識試薬を含む標識試薬溶液をそれぞれ流すと共に、基板の排出口から標識試薬溶液を吸引し、標識試薬を標的生体分子に結合させるステップと、（ニ）複数の反応用流路に検査光を照射するステップと、（ホ）検査光が照射された複数の反応用流路の観察画像を取得するステップと、（ヘ）観察画像から、標識試薬を検出するステップとを含む生体分子検査方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数のサンプルを検査可能な生体分子検査装置、生体分子検査チップ、及び生体分子検査方法を提供可能である。    
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお以下の示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【００１１】
実施の形態に係る生体分子検査装置は、図1に示すように、読み取り装置399及び中央演算処理装置(CPU)400を有する。読み取り装置399は、基板10に格子状に設けられた複数の反応用流路に検査光ψを照射する光源260、及び検査光ψが照射された複数の反応用流路の観察画像を取得する撮像モジュール263を有する。CPU400は、観察画像から、複数の反応用流路にそれぞれ捕捉されている標的生体分子に結合した標識試薬を検出する検出モジュール401を有する。
【００１２】
光源260には、紫外域から赤外域(185nm〜2000nm)までの連続スペクトルに対応可能なキセノンランプ、発光ダイオード、スーパールミネッセントダイオード、半導体レーザ共振器、マルチモードレーザダイオード、及びシングルモードレーザダイオード等が使用可能である。光源260の下方には、ハーフミラー261及び対物レンズ262が配置されている。対物レンズ262の下方には、基板10を有する生体分子検査チップが配置される。光源260が発光した検査光ψはハーフミラー261を透過し、対物レンズ262によって基板10上に集光される。
【００１３】
図2に示す実施の形態に係る生体分子検査チップの透明な基板10の材料としては、ポリカーボネート、アクリル樹脂、及び石英ガラス等が使用可能である。基板10には、複数の検査アレイ101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112が設けられている。検査アレイ101においては、図3に示すように、複数のウェル51A, 51B, 51C, 51D, 51E, 51F, 51G, 51H、及び複数のウェル51A〜51Hのそれぞれに接続された複数の反応用流路71A, 71B, 71C, 71D, 71E, 71F, 71G, 71Hが基板10に設けられている。複数のウェル51A〜51Hのそれぞれには、標的生体分子を含む溶液であるサンプル溶液が滴下される。ここで「標的生体分子」とは、デオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、及びペプチド核酸(PNA)等の核酸、たんぱく質、及び多糖等の生体分子を指す。サンプル溶液は、図4に示すマルチピペッターを用いて複数のウェル51A〜51Hのそれぞれに滴下される。マルチピペッターは、複数のノズル21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28及び複数のノズル21〜28を保持するホルダー20を有する。例えば、ノズル21からウェル51Aに、ノズル22からウェル51Bに、ノズル23からウェル51Cに、ノズル24からウェル51Dに、ノズル25からウェル51Eに、ノズル26からウェル51Fに、ノズル27からウェル51Gに、ノズル28からウェル51Hにそれぞれサンプル溶液が滴下される。マルチピペッターは、図1に示す生体分子検査装置に組み込まれていてもよい。
【００１４】
図3に示す複数の反応用流路71A〜71Hのそれぞれは、サンプル溶液を流す。なお複数の反応用流路71A〜71Hのそれぞれの断面積は、複数のウェル51A〜51Hのそれぞれの断面積よりも小さい。図5の断面図に示すように、透明な蓋90で覆われた反応用流路71の内部にはサンプル溶液を通し固体を堰き止める段である堰き止め部171Aが設けられている。例えば堰き止め部171Aには、図6に示すように、堰き止め部171Aの高さよりもそれぞれ直径が大きい複数の担体300a, 300b, 300c, …が堰き止められる。複数の担体300a, 300b, 300c, …のそれぞれには、GEヘルスケア社のプロテインAビーズ等が使用可能である。また複数の担体300a, 300b, 300c, …のそれぞれには、検査光ψに対し透明であることが好ましい。複数の担体300a〜300cのそれぞれには、捕捉生体分子が結合している。ここで「捕捉生体分子」とは、標的生体分子と特異的に結合する生体分子を指す。例えば標的生体分子が核酸である場合、捕捉生体分子は標的生体分子と相補鎖を形成する核酸である。標的生体分子がたんぱく質である場合、捕捉生体分子は標的生体分子と特異的に結合するリガンド、受容体、あるいは抗体等のたんぱく質である。ウェル51Aから滴下されたサンプル溶液は反応用流路71Aを流れ、サンプル溶液に含まれる標的生体分子は反応用流路71Aの内部に堰き止められた複数の担体300a〜300cのそれぞれの上に固定されている捕捉生体分子と反応して結合する。図3に示す他の複数の反応用流路71B〜71Hのそれぞれの断面図は、図5及び図6と同様であるので省略する。
【００１５】
図3に示す基板10には、複数の反応用流路71A〜71Dに接続された排出液流路301、及び排出液流路301に接続された排出口303が設けられている。排出液流路301は、複数の反応用流路71A〜71Dを流れたサンプル溶液を流す。排出口303は、排出液流路301を流れたサンプル溶液を吸引する際に用いられる。また基板10には、複数の反応用流路71E〜71Hに接続された排出液流路311、及び排出液流路311に接続された排出口313が設けられている。排出液流路311は、複数の反応用流路81〜84を流れたサンプル溶液を流す。排出口313は、排出液流路311を流れたサンプル溶液を吸引する際に用いられる。
【００１６】
さらに基板10には、捕捉生体分子を標識する標識試薬を含む溶液である標識試薬溶液等が滴下される共通液注入口201, 211、共通液注入口201に滴下された標識試薬溶液を反応用流路71A〜71Dに流す共通液流路203、及び共通液注入口211に滴下された標識試薬溶液を反応用流路71E〜71Hに流す共通液流路213が設けられている。ここで「標識試薬」とは、蛍光試薬、発色試薬、及び発光試薬等を指す。共通液注入口201に滴下された標識試薬溶液は共通液流路203を介して反応用流路71A〜71Dのそれぞれに流れ、標識試薬は反応用流路71A〜71Dのそれぞれの内部に堰き止められた複数の担体300a〜300cのそれぞれの上に捕捉されている標的生体分子と抗体抗原反応等を介して結合する。共通液注入口211に滴下された標識試薬溶液は共通液流路213を介して反応用流路71E〜71Hのそれぞれに流れ、標識試薬は反応用流路71E〜71Hのそれぞれの内部に堰き止められた複数の担体300a〜300cのそれぞれの上に捕捉されている標的生体分子と抗体抗原反応等を介して結合する。
【００１７】
図7は、「捕捉生体分子」として抗ウサギ免疫グロブリンG(IgG)抗体、「標的生体分子」としてウサギIgG、「標識試薬」として蛍光試薬(Alexa Fluor （登録商標）488)を使用し、サンプル溶液中のウサギIgGの濃度が1,000ng/mlであった場合の複数の担体300a, 300b, 300c, …の蛍光観察画像である。図8は、サンプル溶液中のウサギIgGの濃度が333ng/mlであった場合の、複数の担体300a, 300b, 300c, …の蛍光観察画像である。図9は、サンプル溶液中のウサギIgGの濃度が111ng/mlであった場合の、複数の担体300a, 300b, 300c, …の蛍光観察画像である。図10は、サンプル溶液中のウサギIgGの濃度が37ng/mlであった場合の、複数の担体300a, 300b, 300c, …の蛍光観察画像である。図11は、サンプル溶液中のウサギIgGの濃度が12.3ng/mlであった場合の、複数の担体300a, 300b, 300c, …の蛍光観察画像である。図12は、サンプル溶液中のウサギIgGの濃度が4.1ng/mlであった場合の、複数の担体300a, 300b, 300c, …の蛍光観察画像である。図13は、サンプル溶液中のウサギIgGの濃度が1.4ng/mlであった場合の、複数の担体300a, 300b, 300c, …の蛍光観察画像である。図14は、サンプル溶液中のウサギIgGの濃度が0ng/mlであった場合の、複数の担体300a, 300b, 300c, …の蛍光観察画像である。図14は、未処理の複数の担体300a, 300b, 300c, …の蛍光観察画像である。図7乃至図14に示すように、サンプル溶液中のウサギIgGの濃度に応じて標識試薬の光強度が変化する。したがって、複数の反応用流路71A〜71Hのそれぞれにおける標識試薬の光強度を観察することにより、サンプル溶液の標的生体分子の濃度を検査することが可能である。
【００１８】
図2に示す複数の検査アレイ102〜112のそれぞれの拡大上面図は図3と同様である。検査アレイ102においては、複数のウェル52A, 52B, 52C, …、及び複数の反応用流路72A, 72B, 72C, …が基板10に設けられている。検査アレイ103においては、複数のウェル53A, 53B, 53C, …、及び複数の反応用流路73A, 73B, 73C, …が基板10に設けられている。検査アレイ104においては、複数のウェル54A, 54B, 54C, …、及び複数の反応用流路74A, 74B, 74C, …が基板10に設けられている。検査アレイ105においては、複数のウェル55A, 55B, 55C, …、及び複数の反応用流路75A, 75B, 75C, …が基板10に設けられている。検査アレイ106においては、複数のウェル56A, 56B, 56C, …、及び複数の反応用流路76A, 76B, 76C, …が基板10に設けられている。検査アレイ107においては、複数のウェル57A, 57B, 57C, …、及び複数の反応用流路77A, 77B, 77C, …が基板10に設けられている。検査アレイ108においては、複数のウェル58A, 58B, 58C, …、及び複数の反応用流路78A, 78B, 78C, …が基板10に設けられている。検査アレイ109においては、複数のウェル59A, 59B, 59C, …、及び複数の反応用流路79A, 79B, 79C, …が基板10に設けられている。検査アレイ110においては、複数のウェル60A, 60B, 60C, …、及び複数の反応用流路80A, 80B, 80C, …が基板10に設けられている。検査アレイ111においては、複数のウェル61A, 61B, 61C, …、及び複数の反応用流路81A, 81B, 81C, …が基板10に設けられている。検査アレイ112においては、複数のウェル62A, 62B, 62C, …、及び複数の反応用流路82A, 82B, 82C, …が基板10に設けられている。
【００１９】
基板10に設けられた複数のウェル51A, 51B, 51C, …, 52A, 52B, 52C, …, 53A, 53B, 53C, …, 54A, 54B, 54C, …, 55A, 55B, 55C, …, 56A, 56B, 56C, …, 57A, 57B, 57C, …, 58A, 58B, 58C, …, 59A, 59B, 59C, …, 60A, 60B, 60C, …, 61A, 61B, 61C, …, 62A, 62B, 62C, …の配列は、生体分子スクリーニング学会(Society for Biomolecular Screening : SBS)規格に従っている。基板10に設けられた複数の反応用流路72A, 72B, 72C, …, 73A, 73B, 73C, …, 74A, 74B, 74C, …, 75A, 75B, 75C, …, 76A, 76B, 76C, …, 77A, 77B, 77C, …, 78A, 78B, 78C, …, 79A, 79B, 79C, …, 80A, 80B, 80C, …, 81A, 81B, 81C, …, 82A, 82B, 82C, …は格子状に配列している。そのため反応用流路71Aの位置、反応用流路71Bの位置、及び反応用流路71Cの位置を、例えばA行1列の位置、B行1列の位置、及びC行1列の位置とそれぞれ定義することが可能である。基板10の材料がポリカーボネート、あるいはアクリル樹脂等の樹脂である場合、複数のウェル51A〜62C、及び複数の反応用流路72A〜82Cのそれぞれは射出成形等により形成可能である。また基板10の材料が石英ガラスである場合、複数のウェル51A〜62C、及び複数の反応用流路72A〜82Cのそれぞれはエッチング等により形成可能である。
【００２０】
複数の反応用流路72A, 72B, 72C, …, 73A, 73B, 73C, …, 74A, 74B, 74C, …, 75A, 75B, 75C, …, 76A, 76B, 76C, …, 77A, 77B, 77C, …, 78A, 78B, 78C, …, 79A, 79B, 79C, …, 80A, 80B, 80C, …, 81A, 81B, 81C, …, 82A, 82B, 82C, …で反射された検査光ψは、対物レンズ262を経てハーフミラー261で反射され、撮像モジュール263上に到達する。撮像モジュール263には電荷結合素子(CCD)カメラ等が使用可能である。撮像モジュール263は、CCDカメラの光電変換機能により、検査光ψの明暗を電圧の大小に変換し、縦(x)方向及び横(y)方向にマトリックス状に配置された複数の画素から構成されるデジタルな観察画像を生成する。
【００２１】
撮像モジュール263が取得した図16に示す観察画像11には、例えばアレイ101の反応用流路71A, 71B, 71C、検査アレイ102の反応用流路72A, 72B, 72C、検査アレイ103の反応用流路73A, 73B, 73C、検査アレイ104の反応用流路74A, 74B, 74C、検査アレイ105の反応用流路75A, 75B, 75C、及び検査アレイ106の反応用流路76A, 76B, 76Cが撮像されている。ここで、反応用流路71A〜71Cのそれぞれにおいて複数の担体300a〜300cに標識試薬として蛍光試薬が結合していると、蛍光試薬は検査光ψによりルミネセンスを発する。そのため、それぞれルミネセンスが観察される蛍光部分501A, 501B, 501Cが観察画像11に撮像される。反応用流路72A〜72C, 73A〜73C, 74A〜74C, 75A〜75C, 76A〜76Cのそれぞれにおいても、複数の担体300a〜300cに標識試薬として蛍光試薬が結合していると、蛍光部分502A, 502B, 502C, 503A, 503B, 503C, 504A, 504B, 504C, 505A, 505B, 505C, 506A, 506B, 506Cが観察画像11に撮像される。
【００２２】
図1に示す検出モジュール401は、観察画像11から図17に示すように蛍光部分501A〜501C, 502A〜502C, 503A〜503C, 504A〜504C, 505A〜505C, 506A〜506Cを検出した検出画像12を生成する。 例えば図1に示す検出モジュール401は、標識試薬としての蛍光試薬が発する蛍光の波長に対応する色のみを図16に示す観察画像11から抽出することにより、図17に示す検出画像12を生成する。
【００２３】
図1に示すCPU400は光学特性分析モジュール402をさらに有する。光学特性分析モジュール402は、図17に示す蛍光部分501A〜501C, 502A〜502C, 503A〜503C, 504A〜504C, 505A〜505C, 506A〜506Cのそれぞれの光強度を算出する。さらに光学特性分析モジュール402は、蛍光部分501A〜501C, 502A〜502C, 503A〜503C, 504A〜504C, 505A〜505C, 506A〜506Cのそれぞれの光強度と、反応用流路72A〜72C, 73A〜73C, 74A〜74C, 75A〜75C, 76A〜76Cのそれぞれの位置との関係を表す図18に示すテーブルを生成する。
【００２４】
例えば図1に示すように、反応用流路71Aの位置はA行1列と定義することができる。したがって光学特性分析モジュール402は、蛍光部分501Aの光強度を、図18に示すようにA行1列の光強度IA1と定義する。また光学特性分析モジュール402は、蛍光部分501Bの光強度をB行1列の光強度IB1と、蛍光部分501Cの光強度をC行1列の光強度IC1と、蛍光部分502Aの光強度をA行2列の光強度IA2と、蛍光部分502Bの光強度をB行2列の光強度IB2と、蛍光部分502Cの光強度をC行2列の光強度IC2と、蛍光部分503Aの光強度をA行3列の光強度IA3と、蛍光部分503Bの光強度をB行3列の光強度IB3と、蛍光部分503Cの光強度をC行3列の光強度IC3とそれぞれ定義する。さらに光学特性分析モジュール402は、蛍光部分504Aの光強度をA行4列の光強度IA4と、蛍光部分504Bの光強度をB行4列の光強度IB4と、蛍光部分504Cの光強度をC行4列の光強度IC4と、蛍光部分505Aの光強度をA行5列の光強度IA5と、蛍光部分505Bの光強度をB行5列の光強度IB5と、蛍光部分505Cの光強度をC行5列の光強度IC5と、蛍光部分506Aの光強度をA行6列の光強度IA6と、蛍光部分506Bの光強度をB行6列の光強度IB6と、蛍光部分506Cの光強度をC行6列の光強度IC6とそれぞれ定義する。
【００２５】
図1に示すCPU400は定量モジュール403をさらに有する。定量モジュール403は、予め取得した光強度と標的生体分子の濃度の関係を定義した検量線を読み込む。さらに定量モジュール403は、光強度IA1〜IC6のそれぞれを検量線に代入し、図2に示す生体分子検査チップの複数の反応用流路81A, 81B, …, 82C, …のそれぞれに流されたサンプル溶液中の標的生体分子の濃度を算出する。なお、標的生体分子に酵素を結合させ、標識試薬として発色基質が用いられた場合は、定量モジュール403は標識試薬の色の変化からサンプル溶液中の標的生体分子の濃度を算出する。
【００２６】
図1に示す読み取り装置399は、供給ポンプ264、吸引ポンプ265、制御モジュール266、及びインタフェース267をさらに有する。供給ポンプ264は、図3に示す複数のウェル51A〜51H及び共通液注入口201, 211にリン酸緩衝液等の洗浄液を供給する。図1に示す吸引ポンプ265は、図3に示す排出口303, 313からサンプル溶液、標識試薬溶液、及び洗浄液等を吸引する。図1に示すインタフェース267は、撮像モジュール263が撮像した観察画像をCPU400に送信する。制御モジュール266は、光源260、撮像モジュール263、供給ポンプ264、吸引ポンプ265、及びインタフェース267を制御する。
【００２７】
次に実施の形態に係る生体分子検査方法を、図19に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
(a) ステップS101で、リン酸緩衝液(PBS : Phosphate Buffered Saline)中の複数のプロテインAビーズを、1%のウシ血清アルブミン(BSA)で10分間ブロッキングする。ブロッキング後、トリス緩衝液を毎分6000回転の速度で5秒間遠心させて複数のプロテインAビーズを沈殿させる。遠心後上澄みを捨て、沈殿した複数のプロテインAビーズをリン酸緩衝液(PBS : Phosphate Buffered Saline)で懸濁する。遠心及び懸濁を3回繰り返すことにより、複数のプロテインAビーズを洗浄する。
【００２９】
(b) ステップS102で、「捕捉生体分子」として抗ウサギIgG抗体を含む溶液を複数のプロテインAビーズに滴下し、4℃で2時間放置することにより、複数のプロテインAビーズのそれぞれに抗ウサギIgG抗体を結合させる。ステップS201で、複数のプロテインAビーズを含む溶液を、図2に示す複数のウェル51A, 51B, 51C, …, 82A, 82B, 82Cのそれぞれに滴下する。滴下後、図3に示す排出口303, 313から空気を吸引することにより、複数のプロテインAビーズを含む溶液を複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cに流す。この時図6に示すように、反応用流路71Aにおいて、堰き止め部171Aで複数のプロテインAビーズが複数の担体300a〜300cとして堰き止められる。他の複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cにおいても、堰き止め部で複数の担体300a〜300cが堰き止められる。
【００３０】
(c) ステップS202で、「標的生体分子」としてウサギIgGを含むサンプル溶液を複数のウェル51A, 51B, 51C, …, 82A, 82B, 82Cのそれぞれに滴下する。滴下後、排出口303, 313から溶液を吸引することにより、サンプル溶液を複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cに流す。複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cのそれぞれをサンプル溶液が通過する間に、サンプル溶液中のウサギIgGが堰き止め部171Aに堰き止められた複数の担体300a〜300bのそれぞれの上に固定された抗ウサギIgG抗体に抗体抗原反応により結合する。ステップS203で、サンプル溶液を排出口303, 313から吸引する。ステップS204で、リン酸緩衝液等の洗浄液を複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cに複数回流し、複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cを洗浄する。洗浄後、気泡を複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cに送って水切りをしてもよい。
【００３１】
(d) ステップS205で、抗ウサギIgG抗体をビオチンで修飾したビオチン化抗ウサギIgG抗体を含む溶液を共通液注入口201, 211に滴下する。滴下後、排出口303, 313から溶液を吸引することにより、ビオチン化抗ウサギIgG抗体を含む溶液を共通液流路203, 213を介して複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cに流す。複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cのそれぞれがビオチン化抗ウサギIgG抗体を含む溶液で満たされた後、36秒静置する。静置する間、ビオチン化抗ウサギIgG抗体が複数の担体300a〜300bのそれぞれの上に固定されたウサギIgGに抗体抗原反応により結合する。ステップS206で、ビオチン化抗ウサギIgG抗体を含む溶液を排出口303, 313から吸引する。ステップS207で、リン酸緩衝液等の洗浄液を複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cに複数回流し、複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cを洗浄する。
【００３２】
(e) ステップS208で、「標識試薬」としての蛍光試薬（Alexa Fluor （登録商標）488）で標識されたアビジンである蛍光標識アビジンを含む標識試薬溶液を共通液注入口201, 211に滴下する。滴下後、排出口303, 313から溶液を吸引することにより、標識試薬溶液を共通液流路203, 213を介して複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cに流す。複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cのそれぞれを標識試薬溶液が通過する間に、蛍光標識アビジンが複数の担体300a〜300bのそれぞれの上のビオチン化抗ウサギIgG抗体のビオチンに結合する。ステップS209で、標識試薬溶液を含む溶液を排出口303, 313から吸引する。ステップS210で、リン酸緩衝液等の洗浄液を複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cに複数回流し、複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cを洗浄する。
【００３３】
(f) ステップS301で、図1に示す光源260は生体分子検査チップの基板10に向かって検査光ψを照射する。検査光ψによって図2に示す複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cのそれぞれに堰き止められた図6に示す複数の担体300a〜300bに固定された蛍光標識アビジンはルミネセンスを発する。図1に示す撮像モジュール263は生体分子検査チップを撮像し、図16に示す観察画像11を生成する。
【００３４】
(g) ステップS302で図1に示す検出モジュール401は、図16に示す観察画像11から、蛍光試薬が発する蛍光の波長に対応する色のみを抽出し、それぞれルミネセンスが観察される蛍光部分501A〜501C, 502A〜502C, 503A〜503C, 504A〜504C, 505A〜505C, 506A〜506Cを図17に示すように検出する。次に図1に示す検出モジュール401は、検出した蛍光部分501A〜501C, 502A〜502C, 503A〜503C, 504A〜504C, 505A〜505C, 506A〜506Cのみを含む図17に示す検出画像12を生成する。
【００３５】
(h) ステップS303で光学特性分析モジュール402は、図17に示す蛍光部分501A〜501C, 502A〜502C, 503A〜503C, 504A〜504C, 505A〜505C, 506A〜506Cのそれぞれの光強度IA1〜IC6を算出する。次に光学特性分析モジュール402は、蛍光部分501A〜501C, 502A〜502C, 503A〜503C, 504A〜504C, 505A〜505C, 506A〜506Cのそれぞれの光強度IA1〜IC6と、反応用流路72A〜72C, 73A〜73C, 74A〜74C, 75A〜75C, 76A〜76Cのそれぞれの位置との関係を表す図18に示すテーブルを生成する。
【００３６】
(i) ステップS304で定量モジュール403は、予め取得した光強度と標的生体分子の濃度の関係を定義した検量線を読み込む。なおステップS202乃至ステップS210と平行して標準サンプルを用いて検量線を取得してもよい。その後、定量モジュール403は、光強度IA1〜IC6のそれぞれを検量線に代入し、図2に示す生体分子検査チップの複数の反応用流路81A, 81B, …, 82C, …のそれぞれに流されたサンプル溶液中の標的生体分子の濃度を算出し、実施の形態に係る生体分子検査方法を終了する。
【００３７】
以上、図2に示した生体分子検査チップによれば、図6に示すように複数の担体300a〜300cが堰き止め部171Aで堰き止められる。したがって、反応用流路71Aの一部分に複数の担体300a〜300cを高い密度で集積することが可能となる。そのため、ELISA法の反応系の体積を減少させることが可能となる。また従来のELISA法では、ELISA法の反応系の体積を減少させると標識試薬の検出が困難になるという問題があった。これに対し実施の形態に係る生体分子検査チップにおいては、複数の担体300a〜300cが高い密度で集積しているため、複数の担体300a〜300cの表面積の合計が大きくなる。そのため、複数の担体300a〜300cの表面に結合した標識試薬の蛍光、発色、及び発光等の検出が容易となる。
【００３８】
また、実施の形態に係る生体分子検査チップにおいては、複数のウェル51A, 51B, 51C, …, 52A, 52B, 52C, …, 53A, 53B, 53C, …, 54A, 54B, 54C, …, 55A, 55B, 55C, …, 56A, 56B, 56C, …, 57A, 57B, 57C, …, 58A, 58B, 58C, …, 59A, 59B, 59C, …, 60A, 60B, 60C, …, 61A, 61B, 61C, …, 62A, 62B, 62C, …の配列が、SBS規格に従っている。そのため、従来から用いられているマルチピペッターの使用が可能である。
【００３９】
（第1の変形例）
実施の形態に係る生体分子検査チップの形状は、図2、図3、及び図5に限定されない。図3においては、排出口303とウェル51Aとが基板10の同じ面から設けられた例を示した。これに対し、図20に示すように、排出口303をウェル51Aが設けられた面の反対側の面から設けてもよい。また検査光ψを効率よく図1に示す撮像モジュール263に反射するために、図21に示すように反射板250を基板10の底面に配置してもよい。反射板250の材料としては、アルミニウム(Al)等の金属が使用可能である。反射板250は、蒸着等により基板10の底面に形成される。あるいは図22に示すように、検査光ψを複数の担体300a〜300cに向かって集光させる集光部251基板10の底面に配置してもよい。集光部251は鋸歯状の断面形状を有し、検査光ψを複数の担体300a〜300cに向かって反射させる。集光部251は基板10と同様の材料からなる。材料にポリカーボネート、あるいはアクリル樹脂等の樹脂を用いる場合、集光部251は基板10と同時に射出成形等により形成可能である。材料に石英ガラスを用いる場合、集光部251はエッチング等により形成可能である。さらに集光部251上に金属等を堆積させ、図23に示す反射集光部252を基板10の底面に形成してもよい。
【００４０】
（第2の変形例）
図3において、共通液注入口201, 211及び共通液流路203, 213が基板10に設けられた例を示した。これに対し、図24に示す生体分子検査チップにおいては、基板10に複数の検査アレイ181, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 188, 189, 190, 191, 192が設けられている。検査アレイ181においては、図25に示すように、共通液注入口201, 211及び共通液流路203, 213が基板10に設けられていない。この場合、標識試薬溶液等は、複数のウェル51A〜51Hのそれぞれから滴下すればよい。図24に示す他の複数の検査アレイ182〜192においても同様である。
【００４１】
また図2において、複数のウェル51A〜62CがSBS規格にしたがって配列された例を示した。これに対し、図26に示す生体分子検査チップにおいては、基板10に複数の検査アレイ121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132が設けられている。検査アレイ121においては、図27に示すように、複数のウェル151, 152, 153, 154, 161, 162, 163, 164がSBS規格とは異なり斜めの配列で基板10に設けられている。複数のウェル151〜154, 161〜164には複数の反応用流路271, 272, 273, 274, 281, 282, 283, 284がそれぞれ接続されている。複数の反応用流路271〜274, 281〜284のそれぞれには堰き止め部が設けられている。複数の反応用流路271〜274, 281〜284のそれぞれには複数の排出液流路322, 323, 324, 325, 326, 327, 328, 329のそれぞれが接続されている。また複数の排出液流路322〜329には共通排出液流路321が接続されている。共通排出液流路321は図26に示す基板10に設けられた共通液排出口304, 314に接続されている。また図27に示すように、基板10には共通液注入口202, 212が設けられている。共通液注入口202には共通液流路223, 224, 225, 226が接続されている。共通液注入口212には共通液流路233, 234, 235, 236が接続されている。図26に示す他の複数の検査アレイ122〜132においても同様である。複数の反応用流路271〜274, 281〜284が格子状に配列されているため、図26に示す生体分子検査チップにおいても、複数の反応用流路271〜274, 281〜284のそれぞれの位置の特定が容易となる。
【００４２】
（第3の変形例）
実施の形態の第3の変形例に係る生体分子検査チップは、図28及びA-A方向から見た断面図である図29に示すように、基板141、及び基板141上に配置された基板140を有する。基板140には複数のウェル51A, 52B, 53C, 54D…が設けられている。基板141には複数の排出口351A, 352B, 353C, 354Dが設けられている。また基板141には複数の反応用流路71A, 72B, 73C, 74D…が設けられている。複数の反応用流路71A, 72B, 73C, 74D…にはビーズ等の固体を堰き止め、溶液を流す複数の堰き止め部171A, 172B, 173C, 174D…がそれぞれ設けられている。複数のウェル51A, 52B, 53C, 54Dのそれぞれに複数の担体を含む溶液を滴下すると、複数の堰き止め部171A, 172B, 173C, 174D…のそれぞれにおいて複数の担体が堰き止められ、溶媒は複数の排出口351A, 352B, 353C, 354Dから排出される。また複数のウェル51A, 52B, 53C, 54Dのそれぞれにサンプル溶液を滴下すると、サンプル溶液中の標的生体分子が、複数の担体上の捕捉生体分子と結合する。さらに複数のウェル51A, 52B, 53C, 54Dのそれぞれに標識試薬溶液を滴下すると、標識試薬溶液中の標識試薬が複数の担体上の標的生体分子と結合する。複数の排出口351A, 352B, 353C, 354Dが複数のウェル51A, 52B, 53C, 54Dの下方に設けられているため、サンプル溶液や標識試薬溶液等の排出が容易となる。
【００４３】
なお図30に示すように、ウェル51Aに対して複数の反応用流路71Aa, 71Ab, 71Ac, 71Adを接続してもよい。また基板140の表面は平面である必要はなく、図31及び図32に示すように、複数のウェル51A, 52B, 53C, 54Dのそれぞれを頂点とするピラミッド形状でもよい。反応用流路71Aaには堰き止め部171Aaが、反応用流路71Acには堰き止め部171Acが設けられている。反応用流路72Baには堰き止め部172Baが、反応用流路72Bcには堰き止め部172Bcが設けられている。反応用流路73Caには堰き止め部173Caが、反応用流路73Ccには堰き止め部173Ccが設けられている。反応用流路74Dcには堰き止め部174Dcが設けられている。ウェル51Aに対して複数の反応用流路71Aa, 71Ab, 71Ac, 71Adを接続することにより、複数の反応を平行して進めることが可能となる。
【００４４】
（第4の変形例）
図10のおいては、標識試薬として蛍光試薬を用いる例を説明した。これに対して、ステップS208で、酵素で標識されたアビジンである酵素標識アビジンを含む溶液を共通液注入口201, 211に滴下してもよい。複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cのそれぞれを溶液が通過する間に、酵素標識アビジンが複数の担体300a〜300bのそれぞれの上のビオチン化抗ウサギIgG抗体のビオチンに結合する。さらに標識試薬として発色基質を複数の反応用流路71A, 71B, 71C, …, 82A, 82B, 82Cのそれぞれに流すと、標的生体分子の濃度に応じて発色基質が発色する。
【００４５】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。例えば図6において、複数の担体300a〜300cのそれぞれはビーズであると説明したが、これに限定されない。例えば図33に示すように、捕捉生体分子質を固定可能なゲルやポリマー等の担体302を反応用流路71Aに直接固定してもよい。あるいは反応用流路71Aに直接アプタマー等の核酸を合成し、捕捉生体分子として反応用流路71Aに直接固定してもよい。また図5において、堰き止め部171Aは段部であると説明した。しかし、堰き止め部171Aは、溶液を流し、固体を堰き止める構造であればよく、例えば図34に示すように複数のピラーであってもよい。また図35に示すように、反応用流路71A〜71Cを基板10の表面に対して斜めに設け、反応用流路71A〜71Cのそれぞれに対して反射板250A, 250B, 250Cを配置してもよい。以上示したように、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明からは妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る生体分子検査装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る生体分子検査チップの上面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る生体分子検査チップの拡大上面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るマルチピペッターの模式図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る生体分子検査チップの第１の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る生体分子検査チップの第２の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る担体の第１の蛍光観察像である。
【図８】本発明の実施の形態に係る担体の第２の蛍光観察像である。
【図９】本発明の実施の形態に係る担体の第３の蛍光観察像である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る担体の第４の蛍光観察像である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る担体の第５の蛍光観察像である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る担体の第６の蛍光観察像である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る担体の第７の蛍光観察像である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る担体の第８の蛍光観察像である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る担体の第９の蛍光観察像である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る観察画像の模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る検出画像の模式図である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る複数の反応用流路のそれぞれにおける光強度のテーブルである。
【図１９】本発明の実施の形態に係る生体分子検査方法を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る生体分子検査チップの第１の断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る生体分子検査チップの第２の断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る生体分子検査チップの第３の断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る生体分子検査チップの第４の断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る生体分子検査チップの第１の上面図である。
【図２５】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る生体分子検査チップの第１の拡大上面図である。
【図２６】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る生体分子検査チップの第２の上面図である。
【図２７】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る生体分子検査チップの第２の拡大上面図である。
【図２８】本発明の実施の形態の第３の変形例に係る生体分子検査チップの第１の上面図である。
【図２９】本発明の実施の形態の第３の変形例に係る生体分子検査チップの第１の断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態の第３の変形例に係る生体分子検査チップの第２の上面図である。
【図３１】本発明の実施の形態の第３の変形例に係る生体分子検査チップの第３の上面図である。
【図３２】本発明の実施の形態の第３の変形例に係る生体分子検査チップの第２の断面図である。
【図３３】本発明のその他の実施の形態に係る生体分子検査チップの第１の断面図である。
【図３４】本発明のその他の実施の形態に係る反応用流路のの上面図である。
【図３５】本発明のその他の実施の形態に係る生体分子検査チップの第２の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
10, 140, 141…基板
11…観察画像
12…検出画像
20…ホルダー
21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28…ノズル
51A, 51B, 51C, 51D, 51E, 51F, 51G, 51H, 52A, 52B, 52C, …, 53A, 53B, 53C, …, 54A, 54B, 54C, …, 55A, 55B, 55C, …, 56A, 56B, 56C, …, 57A, 57B, 57C, …, 58A, 58B, 58C, …, 59A, 59B, 59C, …, 60A, 60B, 60C, …, 61A, 61B, 61C, …, 62A, 62B, 62C …ウェル
71A, 71B, 71C, 71D, 71E, 71F, 71G, 71H…反応用流路
90…蓋
101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112…検査アレイ
171A…堰き止め部
201, 211…共通液注入口
203, 213…共通液流路
250…反射板
251…集光部
252…反射集光部
260…光源
261…ハーフミラー
262…対物レンズ
263…撮像モジュール
264…供給ポンプ
265…吸引ポンプ
266…制御モジュール
267…インタフェース
300a, 300b, 300c…担体
301, 311…排出液流路
303, 313…排出口
399…読み取り装置
400…CPU
401…検出モジュール
402…光学特性分析モジュール
403…定量モジュール
501A, 501B, 501C, 502A, 502B, 502C, 503A, 503B, 503C, 504A, 504B, 504C, 505A, 505B, 505C, 506A, 506B, 506C…蛍光部分
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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