(57)【要約】      （修正有）【課題】生物学的物質を分析し熱分解するために使用されるバイオチップ、バイオ分析システム、及び方法を提供する。【解決手段】当該バイオチップ１０は、基材１４、生物学的物質と相互作用するよう構成された構成要素１８を有する基材領域１６、及び前記基材に一体化された加熱デバイス１２を備えることができる。加熱デバイスは、前記領域の概ね全てにわたって熱を発生するよう構成することができ、当該熱は生物学的物質を熱分解するのに十分な温度を生成する。当該バイオ分析システムは、生物学的物質に関する生物学的アッセイを実施するよう構成された領域を有するバイオチップ、及び分析チャンバ及び熱分解チャンバを備える一体型デバイスを備えることができる。熱分解チャンバもまたバイオチップを収容するよう構成することができ、その場合、熱分解チャンバ内の前記領域に熱を適用すると、生物学的物質は熱分解される。【選択図】図１
2005152641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使い捨てバイオチップであって、
（ａ）基材と、
（ｂ）生物学的物質と相互作用するように構成されている構成要素を有する前記基材の領域と、
（ｃ）前記基材と一体化されており、前記領域の概ね全体にわたって熱を発生させるように構成されている加熱デバイスと、
を備え、前記熱が、前記生物学的物質を熱分解するのに十分な温度を生成する、使い捨てバイオチップ。
【請求項２】
前記加熱デバイスが、バイオ分析デバイスに電気的に接続されるように構成されている、請求項１記載のバイオチップ。
【請求項３】
前記加熱デバイスが、前記領域内にある、請求項１記載のバイオチップ。
【請求項４】
前記領域内にある前記加熱デバイスが、さらに、前記構成要素が前記生物学的物質と相互作用するのを支援するように構成されている、請求項１記載のバイオチップ。
【請求項５】
前記加熱デバイスが、指令に基づいて加熱され、前記生物学的物質を熱分解するのに十分な温度を生成するように構成されている、請求項１記載のバイオチップ。
【請求項６】
（ａ）生物学的物質に関する生物学的アッセイを実施するように構成されている領域を有するバイオチップと、
（ｂ）分析チャンバ及び熱分解チャンバを含む一体型デバイスと、
を備えており、前記分析チャンバが前記バイオチップを収容するように且つ前記分析チャンバ内の前記領域上で生物学的アッセイが実行されるように構成されており、前記熱分解チャンバもまた前記バイオチップを収容するように構成されており、その場合、前記熱分解チャンバ内の前記領域に熱を適用すると前記生物学的物質が熱分解される、バイオ分析システム。
【請求項７】
前記領域の概ね全体にわたって熱を発生させるように構成されている加熱デバイスをさらに備え、前記熱が前記生物学的物質を熱分解するのに十分な温度を生成する、請求項６記載のバイオ分析システム。
【請求項８】
前記一体型デバイスが、携帯型である、請求項６記載のバイオ分析システム。
【請求項９】
前記一体型デバイスが、さらに、前記分析チャンバから前記熱分解チャンバへと前記バイオチップを移送するように構成されているトランスポータを備える、請求項６記載のバイオ分析システム。
【請求項１０】
前記一体型デバイスが、さらに、第１の開口部及び第２の開口部を備え、前記第１の開口部が前記使い捨てバイオチップを前記分析チャンバに収容するように構成され、前記第２の開口部が前記バイオチップを前記熱分解チャンバから取り出すように構成されている、請求項６記載のバイオ分析システム。
【請求項１１】
前記バイオチップが、前記加熱デバイスを含む、請求項７記載のバイオ分析システム。
【請求項１２】
前記熱分解チャンバが、前記加熱デバイスを含む、請求項７記載のバイオ分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップ、バイオ分析システム及びその使用方法に関する。より詳細には、本発明は、処分前に衛生化される使い捨てバイオチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオテクノロジー及びバイオ分析システムの分野の拡大に伴って、多くの分析用途に、生体分子がますます利用されるようになってきている。一般的に、生体分子は、化学的及び／又は生物学的物質の存在を判定するためのアッセイ（検定）において用いられ、当該アッセイには、生物学的サンプルが、対象となるある特定の分子構造を含んでいるか否かの判定を含むことができる。また、数例を挙げると、生体分子を利用するアッセイを用いて、核酸、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、毒素、医薬品、発癌性物質、毒物、アレルゲン及び感染体をはじめとする、生物学的サンプル内の化合物を特定することができる。したがって、これらのアッセイにバイオ分析システムを利用することにより、それらのアッセイは、疾患の診断及び／又は処置のために、医薬品、医療あるいは工業用の新たな化合物を開発するために、又は種々の環境における化学的及び／又は生物学的物質を検出するために用いることができる。
【０００３】
これらのアッセイ及びバイオ分析システムでは、通常、ある特定の実験及び／又は検出調査用に構成されるバイオチップを採用するバイオ分析デバイスが利用される。バイオチップ上でアッセイを実行することによって、当該バイオチップが生物学的物質で汚染される可能性がある。バイオハザード物質は、一般的に、取り扱い、汚染除去及び／又は処分のために特殊な処理を必要とする。したがって、処分する前に、汚染されたバイオチップを衛生化することが必要となる場合がある。
【０００４】
バイオ分析調査を実験室環境下で行う場合、バイオハザード廃棄物を取り扱うために、通常は費用のかかるそれ相応の施設が必要となる。したがって、そのような廃棄物を処分するために、あるいは処分する前にそのような廃棄物を少なくともある程度除染するために、オートクレーブ、焼却炉及び他の手段を実験室に備えることが要求される場合がある。そのような実験室のための別の選択肢として、バイオハザード廃棄物を処分するために設立された特別なバイオ廃棄物サービスあるいは会社と契約を結ぶこともできる。
【０００５】
現在、超小型回路を用いることによって、コンピュータ駆動デバイスをさらに小型化できるため、バイオ分析システムは持ち運びできるように、さらには、ラップトップ及びＰＤＡのように手持ちできるようになってきている。それに応じて、現場でバイオ分析アッセイを実施する機会、例えば手持ち式の病原体検出器がさらに普及していく可能性がある。結果として、持ち運び可能な、及び／又は手持ち式のバイオ分析システムがさらに広く行き渡るとき、これらのシステムとともに用いられることになる消耗品の需要が高まるであろう。したがって、バイオ分析調査に用いるための使い捨てバイオチップもまた、さらに望ましく、入手しやすく、且つ／又は手ごろになっていく可能性がある。しかしながら、生物学的物質とともに使用した後に、これらの使い捨てバイオチップはバイオハザード廃棄物になる可能性があるため、処分の困難性が増す。
【０００６】
汚染された使い捨てバイオチップのような、バイオハザード廃棄物を処分するのに課される特殊な要件によって、複数の問題が生じ得る。即ち、そのようなバイオ分析システムの作業者は、汚染除去及び／又は処分のための上記の手段を備えた実験室環境内でアッセイを実施するよう要求され得る。あるいはまた、作業者が、現場であるいは実験室外部でバイオ分析アッセイを実行する場合には、当該作業者は、バイオハザードの可能性があるバイオチップを、適切に除染及び／又は処分するための実験室あるいは他の施設に持ち帰るよう要求され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、より便利にバイオチップを除染することにより、使い捨てバイオチップを無害化するための方法及び／又はデバイスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
使い捨てバイオチップを衛生化し、且つ／又はその上にある生物学的物質を化学的に変化させるための方法及びデバイスを実現することが好都合であろうことは認識されている。本発明の一実施形態では、使い捨てバイオチップは、生物学的物質と相互作用するように構成されている領域を有する基材を備えることができ、さらに加熱デバイスを備えることができる。さらに、加熱デバイスは基材と一体化することができ、前記領域の概ね全てにわたって熱を発生させるように構成することができる。その熱は、生物学的物質を熱分解するのに十分な温度を生成することができる。
【０００９】
他の実施形態では、生物学的物質を検査し熱分解するための方法において、使い捨てバイオチップを用いることができる。当該方法は、使い捨てバイオチップ上での生物学的物質のアッセイの実施を包含し得る。さらに、当該バイオチップは、一体化された加熱デバイスを備えることができ、当該デバイスは熱を生成するように構成することができ、それによって、生物学的物質が、当該生物学的物質が熱分解されるのに十分な温度にまで達するようにすることができる。
【００１０】
他の実施形態では、バイオ分析システムは、バイオチップと、一体型の分析／熱分解デバイスとを備えることができる。当該バイオチップは、生物学的アッセイを実施するように構成されている領域を有することができる。また、当該一体型デバイスは、バイオチップを収容するように構成されている分析チャンバを有することができ、バイオチップの前記領域上において生物学的アッセイを実行するように構成することもできる。さらに、その一体型デバイスは、バイオチップを受けるように構成されている熱分解チャンバを有することができ、熱が適用される際にバイオチップを収容するように構成することもでき、それによって、熱をその領域に適用し、その温度を上昇させることで、生物学的物質を熱分解することができる。
【００１１】
あるいはまた、バイオ分析システムを用いて生物学的物質を検査し熱分解するための方法は、複数のステップを含むことができる。当該ステップには、使い捨てバイオチップの１つの領域を生物学的物質と接触させること、分析チャンバ及び熱分解チャンバを有する一体型のバイオ分析デバイスを設けること、バイオチップを分析チャンバに導入することとが含まれる。一旦、分析チャンバにバイオチップが導入されると、分析チャンバ内の領域上でアッセイを実施するステップを実行することができ、さらにバイオチップが分析チャンバから熱分解チャンバへと移送される。生物学的物質が当該物質が熱分解されるのに十分な温度に達するように、熱分解チャンバ内に熱を生成するステップも実行することができる。
【００１２】
他の実施形態では、バイオ分析システムは、バイオチップと、バイオチップを収容するように構成されている開口部を有するハウジングとを備えることができる。そのバイオチップは、生物学的物質に関して生物学的アッセイを実施するように構成されている領域を有することができる。開口部からバイオチップを収容するように構成されている分析チャンバも備えることができ、分析チャンバはさらに、前記領域上で生物学的アッセイを実行するように構成される。分析チャンバからのバイオチップを収容するように構成されている熱分解チャンバも備えることができ、熱分解チャンバ内の領域に熱を適用する際に、生物学的物質が熱分解され、それによって、バイオチップが概ね汚染されていない状態となるように、前記領域が除染される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、処分前により便利に衛生化される使い捨てバイオチップ並びに当該バイオチップを用いたバイオ分析システムを提供することができる。本発明のさらに他の特徴及び利点は、一例として本発明の特徴を図示する添付の図面とともに取り上げられる、以下に述べる詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本明細書では、図面及び例示的な実施形態を参照するが、それを説明するために、本明細書では特殊な用語を用いるであろう。しかしながら、それらの用語が本発明の範囲を制限することを意図したものではないことは理解されよう。本開示を手にする関連技術分野の熟練者であれば思い浮かぶような、本明細書に記載される本発明の特徴の改良及びさらなる変更、及び本明細書に記載されるような本発明の原理のさらに他の応用形態は、本発明の範囲内にあるものと見なされるべきである。さらに、本発明の図面及び個々の実施形態を開示し説明する前に、本発明が本明細書に開示される特定の工程及び材料には限定されず、ある程度変更することができることを理解されたい。また、本明細書において用いられる専門用語は個々の実施形態を説明するためにのみ用いられており、本発明の範囲を制限する意図はなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ規定されることも理解されたい。
【００１５】
本発明を記載し特許請求する際に、以下の専門用語が用いられるであろう。
【００１６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる際、単数形は、その文脈において別途明確に指示されない限り、複数形の意味を包含することに留意されたい。
【００１７】
本明細書において用いられるとき、用語「使い捨て」とは、ある対象物が比較的安価であり、それにより一度使用した後に又は使えなくなった後に、廃棄されるだけの費用対効果を有するような、当該対象物の設計及び構成を意味する。例えば、使い捨てバイオチップは、さらに使用するためにバイオチップを再生することが、バイオチップを廃棄し、さらに他のアッセイを実施するために新たな使い捨てバイオチップを使用することに比べて、コストが法外に高くなる可能性があるようなバイオチップであろう。
【００１８】
本明細書において用いられるとき、用語「バイオチップ」とは、生物学的物質をアッセイする際に用いることができる基材を意味している。通常、バイオチップは、ナイロン、シリコン、セラミック及び／又は他の類似の材料を含むことができる。したがって、バイオチップを用いて、生物学的な培地内の分子を検出したり、又は周囲環境もしくは他の種々の場所にある生物学的分子を検出することができる。例えば、バイオチップは、ゲノミクス、プロテオミクス、ＤＮＡ、オリゴヌクレオチド、ＲＮＡ、ＳＮＰ、ＳＴＲ、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、抗体、抗原及びアプタマーとともに用いることができる。また、バイオチップは、関連解析、ビオチン標識、ＤＮＡアレイ、タンパク質アレイ、細胞アレイ、コンビナトリアルケミストリー、分子刷り込み、薬剤開発、ＳＮＰアレイ、２Ｄ−ＰＡＧＥ、キャピラリー電気泳動法、アレイプライマ伸長技術、比較ゲノムハイブリダイゼーション、ＥＬＩＳＡ、ＲＩＡ、ＦＩＳＨ、インサイツハイブリダイゼーション、ロックト核酸、ＭＡＧＥ抗原、微小電極アレイ、微小エレクトロメカニカルシステム、ＰＣＲ、ＲＴ−ＰＣＲ、配列決定、二本鎖配列決定、非接触型自動識別、ＳＡＧＥ、ＳＥＬＤＩ、ＴＳＡ及びフォトリソグラフィのためにも用いることもできる。
【００１９】
本明細書において用いられるとき、用語「生物学的物質」とは、任意の態様の生命体、生命体から発生する物質、生物活性を有する分子構成体を意味する。その場合に、血液、皮膚、組織、腹水、ＣＮＳ液、毛髪、脂肪、筋肉、細胞あるいはそれらの任意の態様が、生物学的物質の巨視的な例と見なされる。一方、限定はしないが、ＤＮＡ、オリゴヌクレオチド、ＲＮＡ、ＳＮＰ、ＳＴＲ、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、抗体、抗原、アプタマー、タンパク質、酵素あるいは脂質は、生物学的物質の微視的な例と見なされる。さらに、酵素あるいはレセプタータンパク質のような種々の生理学的構成物と相互作用する、医薬品のような生物活性薬剤も、生物学的物質と呼ぶことができる。さらに、生物活性を有する任意の分子あるいは生物も、生物学的物質として分類することができる。しかしながら、これらの例は限定することを意図したものではなく、本明細書においてもちいられるとき、当該用語は、任意の生命体から発生したり、又はある生命体と相互作用し得る生物学的に対象となる任意の分子及び生物に適用することができる。
【００２０】
本明細書において用いられるとき、「試薬」とは、例えば、他の物質を検出、測定、検査あるいは生成するために生物学的アッセイにおいて用いられる任意の生物学的あるいは化学的な物質を意味する。
【００２１】
本明細書において用いられるとき、「熱分解する」、「熱分解」あるいは「熱分解された」とは、熱によって誘起される基材の化学的な変化を意味する。したがって、化合物を無害化するために、又はその構成を変化させるために、熱によって誘起される、任意の化合物の任意の分解あるいは変換も熱分解と呼ぶことができる。複数のステップを適用せずには、化学的あるいは生物学的な物質の分解あるいは化学的な変換が逆戻りして元の状態あるいは組成になることができない場合、不可逆的な熱分解が生じる。一方、化学的あるいは生物学的な物質の分解あるいは化学的な変換が一回のステップで逆戻りすることができる場合、可逆的な熱分解が生じる。バイオチップ上の生物学的物質の熱分解は、その物質を劣化させて、バイオチップが除染あるいは衛生化されるほど十分に変化させることができる。したがって、可逆的熱分解あるいは不可逆的熱分解のいずれにおいても、バイオチップを除染することができ、その際、そのバイオチップは、バイオハザード廃棄物を除去することに関連したさらに他の処理を要することなく、廃棄することができる。あるいはまた、本開示において強調される、バイオチップ上の物質を熱分解する理由は除染するためであるが、バイオチップを熱分解する同じく正当な理由はプライバシー問題に関連し得る。例えば、あるバイオチップが、ヒトから収集された生物学的物質を分析するために設けられる場合には、その生物学的物質は、ＤＮＡあるいは他の追跡可能な分子構造を含む可能性があるであろう。したがって、バイオチップ上の物質を熱分解することはＤＮＡを破壊するか又は変性させることになり、それによって、分析用サンプルを提供した個人にまで遡ってＤＮＡを調べることができないようにし得る。したがって、本開示を通して、熱分解が汚染除去に関連するよう参照される場合、この目的は所望により、個人のプライバシーを保護することに置き換えることもできることを理解されたい。さらに、汚染除去の目的及びプライバシーの目的のいずれもを、本発明の実施形態により満たし得ることも理解されたい。熱分解の条件によっては、プライバシー情報を除去することなくバイオチップを除染することも、又はその逆のことを実行することもできる。
【００２２】
ここで図１及び図２を参照すると、本発明によるバイオチップ１０の２つの簡単な概略図を示す。バイオチップ１０は、基材１６と一体化された加熱デバイス１２を備えることができる。そのようなバイオチップは、基材上にアッセイ領域１４を有することができ、当該アッセイ領域は種々のバイオ分析アッセイのために用いることができる。したがって、その領域は生物学的物質と相互作用するように構成し得る構成要素１８を有することができ、アッセイ時に相互作用を生じることができる。当該構成要素が、バイオチップに加えられる試薬と相互作用するか、又は相互作用する可能性がある限り、当該構成要素には、機械的、電気的、化学的、生物学的、構造的なものなどを用いることができる。検査されている物質が試薬内に存在しない場合には、当該構成要素は別の作用を与えることができるか、又はそのままであるか、又は作用しないようにすることができる。
【００２３】
種々の態様において、アッセイ領域１４は、基材に対して任意の寸法を有することができ、基材１６のいずれかの側、又は両側、又は基材１６の全体にわたって存在することができる。その場合に、図１は、その領域が、基材の、加熱デバイス１２とは隔たった部分上に存在することを示している。あるいはまた、図２は、アッセイ領域が、基材の概ね全体にわたって存在することを示しており、当該アッセイ領域はその中に加熱デバイスを備える。
【００２４】
また、加熱デバイス１２は、アッセイ領域１４の概ね全体にわたって熱を発生するように構成することができる。これは、図１の場合には熱電対２０を用いて、あるいは図２の場合には当該領域内に存在する加熱デバイスの配置によって達成することができる。したがって、加熱デバイスは、電気的な加熱素子、赤外線放射、マイクロ波放射、レドックス化学反応、電磁エネルギーなどによって熱を発生させることができる。一実施形態では、加熱デバイスとして、抵抗ヒータ素子を用いることができる。
【００２５】
バイオチップ１０上で生物学的物質をアッセイする際、アッセイ領域１４が汚染される可能性がある。巨視的には、血液、組織及び他の生物学的物質がバイオハザード廃棄物になる可能性があり、日常的な実験プロトコルによって、実験者は無関係な追加のステップを実行して、用いたバイオチップを除染するようにしなければならない。しかしながら、あらゆる生物学的物質がバイオチップを汚染する可能性がある。伝染性の病原体あるいは他の汚染物質が確実に無害化されるようにするために、ある特定の安全指針の下で、汚染除去が要求される可能性がある。あるいはまた、プライバシー保護のために、生物学的物質の熱分解が望まれる場合がある。加熱デバイス１２は、生物学的物質を熱分解するのに十分な温度を生成するために、熱を発生させるよう構成し得る。一実施形態では、その熱は、バイオチップが概ね汚染されていない状態となるようにその領域を除染することができ、当該除染は、生物学的物質を熱分解することにより実施することができる。したがって、温度が著しく高められ生物学的物質が熱分解されるとき、バイオチップは、衛生化されたものとみなすことができる。いずれの態様においても、プライバシー保護のための除染あるいは分解は、不可逆的あるいは可逆的いずれかの熱分解によって成し遂げることができ、それは温度を高めることにより達成することができる。
【００２６】
先に示した図面を思い起こすと、加熱デバイス１２は、バイオ分析アッセイを補助するような方法で、アッセイ領域１４にわたって熱を発生させるように構成することができる。こうして、当該アッセイは、アッセイを実施するように構成されている構成要素１８を有するバイオチップ１０の領域上で行われる。本発明の本態様では、加熱デバイスを用いて、バイオ分析調査を行うのを支援することができ、当該加熱デバイスは構成要素１８が生物学的物質と相互作用するのを支援するように構成することができる。また加熱デバイスは、少なくとも１つの加熱サイクルを通して、バイオチップ及び／又は前記領域の温度を調節することもできる。加熱サイクルは、Ｔ０からＴ２まで温度を上げることを包含し得る。その加熱サイクルはさらに、その温度をＴ１まで下げるか、あるいはＴ０に戻すこと、又はその温度をＴ３まで上げることを包含し得る。そのような加熱サイクルの一例には、ＤＮＡ分子の温度を上昇させて二本鎖の変性を誘起するプロセスがあり、それによって、ＤＮＡを熱分解させることなく、２つの鎖が分離するようになる。したがって、温度を下げることにより、ＤＮＡの２つの鎖がさらにアニールされ、二本鎖ＤＮＡに戻ることができる。このように、加熱デバイスは、生物学的物質を熱分解するには不十分な温度を生成することができる。さらに、加熱デバイスは、先に述べたように、通常はアッセイあるいは操作が完了した後に、生物学的物質を熱分解するのに十分な温度を生成させるための指令に基づいて、加熱されるように構成することができる。
【００２７】
１つの態様では、バイオチップ１０には使い捨てバイオチップを用いることができる。現在、使い捨てバイオチップを製造するための多くの手段を当業者は利用することができ、また、それらは周知である。さらに、本発明は、バイオテクノロジーの将来の進歩も考慮しており、使い捨てバイオチップの開発、その構成及び構造にも関連する。こうして、使用済みの使い捨てバイオチップを再利用するのと比較するときに、使い捨てバイオチップを処分し、新しい使い捨てバイオチップを使用することが費用から見て有利であるように、使い捨てバイオチップが設計され、製造される。
【００２８】
先に記載された実施形態を思い起こすと、生物学的物質を検査し熱分解するための方法も提供される。したがって、１つの態様では、生物学的物質を検査し熱分解するための方法は、使い捨てバイオチップ１０を利用することができ、バイオチップ上において生物学的物質に関するアッセイを実施することを含むことができる。さらに、当該方法は、生物学的物質が、当該生物学的物質が熱分解されるのに十分な温度にまで達するように、一体化された加熱デバイス１２により熱を発生させることを含むことができる。他の態様では、バイオチップが概ね汚染されていない状態となるように領域を除染するステップが含まれ、バイオチップを衛生化することができる。あるいはまた、生物学的物質を熱分解することで、プライバシーに対する懸念を保護することができる。
【００２９】
他の態様では、アッセイを実施する前に、生物学的物質を手動で領域１４と接触させることができる。前記領域と手動で接触させることは、バイオチップをバイオ分析デバイスに挿入する前に、生物学的物質を含む溶液を前記領域上にピペットで供給するなどの種々の手段を用いて実験者が実行し得る。生物学的物質を前記領域に接触させるためのさらに別の手段には、塗りつけ、塗沫、析出、噴霧、捕捉、及び／又は前記領域上で生物学的物質を収集する種々の他の方法が含まれ得る。生物学的物質を前記領域に接触させるための別の手段は、生物学的物質を含む環境内にバイオチップを配置することにより実施することができ、その際、例えば、空気によって運ばれることにより、生物学的物質は自然に付着し、当該物質は前記領域と接触するようになる。
【００３０】
図３を参照すると、本発明による一体型デバイス５０の簡単な概略図を示している。その一体型デバイスは、ハウジング６２と、ハウジング内にありバイオチップを収容するように構成し得る分析チャンバ５２と、ハウジング内にありバイオチップを収容するように構成し得る熱分解チャンバ５４とを備えることができる。さらに、その一体型デバイスは、本発明の実施形態によれば、第１の開口部５６と第２の開口部５８とを備えることができる。１つの態様では、第１の開口部は、バイオチップを分析チャンバに収容するように構成することができる。他の態様では、第１の開口部は、バイオチップを分析チャンバから取り出すように構成することができる。他の態様では、第２の開口部は、バイオチップを熱分解チャンバ５４に収容し、且つ／又はバイオチップを熱分解チャンバから取り出すように構成することができる。
【００３１】
他の実施形態では、一体型デバイス５０は、任意選択的に、分析チャンバ５２から熱分解チャンバ５４へとバイオチップを移送するように構成されているトランスポータ６０を備えることができる。一体型デバイスがトランスポータを備える場合、第１の開口部５６はバイオチップを分析チャンバに収容するように構成することができ、第２の開口部５８はバイオチップを熱分解チャンバから取り出すように構成することができる。トランスポータはバイオチップを分析チャンバから熱分解チャンバに移送することができる。当該移送は、機械的な過程によってバイオチップをチャンバ間で物理的に動かすことにより、又は一体型デバイス内でのチャンバの配置が許す場合には、分析チャンバから熱分解チャンバにバイオチップを落下させることにより実施することができる。機械的な移送の例には、限定はしないが、レバー、回転プラットフォーム、モータ駆動のそり、トラック上のキャリッジ、モータ駆動のアーム、コンベヤベルト、あるいはバイオチップを保持し当該バイオチップを分析チャンバから熱分解チャンバまで動かすプラットフォームが含まれる。したがって、本発明によれば、トランスポータは、分析チャンバから熱分解チャンバまでバイオチップを移送し得る任意の構成を有することができる。別の態様では、一体型デバイスは、任意選択的に、分析チャンバと熱分解チャンバ間を、トランスポータがバイオチップを移送するように構成されており、第１の開口部がバイオチップを収容したり取り出せるように構成される場合、第２の開口部をなくすことができる。
【００３２】
本発明によれば、分析チャンバ５２はさらに、バイオチップ上のある領域上で生物学的アッセイを実行するように構成することができ、当該バイオチップは、前記領域が分析チャンバ内にあるときにアッセイを実施するように構成されている構成要素を有する。その場合、バイオチップは、先に述べたような加熱デバイスを備えることができるか、又はそれを用いて生物学的アッセイが実施され得るよう構成されている別のタイプのバイオチップをバイオチップとして用いることができる。一体型デバイス５０は、特定のバイオ分析アッセイのために、分析チャンバに適切な試薬を十分供給するよう設計することができる。さらに、分析チャンバは、そのような試薬を受容するように設計することができ、当該試薬をバイオチップ上の特定の限られた場所に搬送するように構成することができる。さらに、分析チャンバは、１つのタイプのバイオ分析アッセイを実行するように構成することができ、又は複数のアッセイを実行するように構成することができる。その場合、分析チャンバ及び／又はバイオチップは、複数の生物学的アッセイを実施できるようにするための種々の構成要素を備えることができる。いくつかの例には、プロテオミクス、ゲノミクス、遺伝子マッピング、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＰＣＲ、ＲＴ−ＰＣＲ、生物学的製剤の定量、取得及び／又は同定、及び種々の他の生物学的に関連するアッセイをはじめとする、アッセイが含まれるであろう。分析チャンバ及び／又はバイオチップは、それ自体でアッセイ条件及び結果を分析できるようにするための構成要素を備えることができ、当該構成要素には、光センサ、ルミネセンス及び化学ルミネセンス分光器、質量分析装置、電気化学ポテンシャルセンサ、水晶振動子マイクロバランスセンサ、ならびに種々のイメージング及び分析装置が含まれる。あるいはまた、当該装置は、分析チャンバ内に配置することなく、分析チャンバに関連付けることできる。
【００３３】
本発明の１つの態様では、熱分解チャンバ５４はさらに、バイオチップに熱を適用する際バイオチップを収容するよう構成することができる。したがって、加熱デバイスは、熱分解チャンバ内で熱を発生させることができる。図１及び図２によれば、先に説明したように、そのような加熱デバイスは、バイオチップ上に搭載することができる。あるいはまた、加熱デバイスをデバイス５０内に一体化させることができ、熱分解チャンバ内の内容物に作用するよう構成することができる。いずれの場合においても、バイオチップ１０に一体化された加熱デバイスに関して先に記載したような、生物学的物質を熱分解しバイオチップを除染するための熱の発生を、熱分解チャンバ内で発生する熱にさらに加えることができる。熱分解チャンバ内の領域に熱を加えることにより、生物学的物質を可逆的に、あるいは不可逆的に熱分解するのに十分なレベルにまで温度を高めることができる。
【００３４】
他の態様では、第１及び第２の開口部５６及び５８はいずれも、それぞれ、一体型デバイス５０にバイオチップを収容し且つ／又は一体型デバイス５０からバイオチップを取り出し得るよう構成することができる。したがって、それらの開口部は、任意の実用的な幾何学的形状あるいは任意の奥行を有することができる。また、それらの開口部は、係合される際に開口部を概ね閉じるための扉を備えることもできる。さらに、それらの開口部は、そこからバイオチップを収容するか、あるいは取り出すことを可能にするための機構を備えることができる。
【００３５】
さらに他の態様では、熱分解チャンバ５４は、分析チャンバ５２とは概ね熱的に隔離することができる。この熱隔離は、断熱、距離及び熱分解チャンバにおいて発生した熱が分析チャンバの温度を大きく上昇させないようにするための他の手段によって、実施することができる。いくつかのシステムに関しては、分析チャンバ内に配置されるか又は関連付けられている、バイオ分析アッセイに利用される装置の性質によっては、熱が分析チャンバの温度を上昇させないようにすることが重要である場合がある。例えば、そのような装置は熱に敏感であり、余分な熱がその機能を劣化させるか、あるいは破損させる可能性がある。
【００３６】
他の実施形態では、一体型デバイス５０は、携帯型デバイスとすることができ、種々の場所に容易に持ち運べるよう設計することができる。例えば、一体型デバイスは手持ち式にしたり、又は一体型デバイスを運ぶよう構成されているカートあるいはキャリッジを備えることができる。したがって、当該一体型デバイスは、実験室内に配置され、バイオ分析アッセイを実施するための現場に容易に移動させることができ、且つその場所で生物学的物質を熱分解することができる。当該デバイスを携帯可能とすることには、一体型デバイスを持ち運べるように設計されている取外し可能なキャリッジ及び一体化されたキャリッジを利用することが含まれ得る。
【００３７】
そのような一体型デバイス５０は、電池のような内部電源を有することができ、且つ／又は外部電源に電気的に接続されるように構成することができる。図１及び図２によれば、バイオチップ１０は、バイオ分析デバイスに電気的に接続されるように構成することができ、当該デバイスを作動させ得る電源を利用することができる。加熱デバイスは、アッセイ時に、且つ／又は加熱デバイスを加熱して生物学的物質を熱分解するのに十分なレベルにまで温度を高めるために、電源を用いることができる。一方、バイオ分析デバイスによってバイオチップに供給される電気は必ずしも加熱デバイスを加熱する必要はなく、単に加熱デバイスが生物学的物質の熱分解に必要な温度にまで達し得るようにする。
【００３８】
他の実施形態では、バイオ分析システムは、バイオチップと、分析チャンバ５２及び熱分解チャンバ５４を有する一体型デバイス５０とを備えることができる。さらに、バイオ分析システムは加熱デバイスを備えることができる。１つの態様では、加熱デバイスは、先に記載したように、バイオ分析アッセイを支援するために分析チャンバ内に熱を発生させるよう構成することができる。また、加熱デバイスは、バイオチップ１０と一体化することにより、又は熱分解チャンバと一体化することにより、熱分解チャンバ５４内に配置することもできる。こうして、加熱デバイスは、先に述べたように、生物学的物質を熱分解するのに十分なレベルにまで温度を高めることができる。
【００３９】
他の実施形態では、一体型デバイスは自動化することができ、且つアッセイ領域上に生物学的物質を確実に配置するよう構成することができ、それによってバイオチップを分析チャンバ内に導入する前に、バイオチップをデバイス内に存在させつつ、生物学的物質とアッセイ領域とを接触させることができる。あるいはまた、アッセイ領域を生物学的物質と接触させるステップは、自動制御装置により分析チャンバ内で実施することができる。
【００４０】
先に参照した構成は、本発明の原理の応用形態を例示するものであることを理解されたい。本発明の例示的な実施形態に関してこれまで本発明を説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、数多くの変更形態及び代替形態を案出することができる。特許請求の範囲に記載されるような本発明の原理及び概念から逸脱することなく、数多くの変更形態を実施し得ることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による、バイオチップの一実施形態の概略図
【図２】本発明による、バイオチップの他の実施形態の概略図
【図３】本発明の実施形態による、一体型デバイスの概略図
【符号の説明】
【００４２】
１０  バイオチップ
１２  加熱デバイス
１４  アッセイ領域
１６  基材
１８  生物学的物質と相互作用し得る構成要素
２０  熱電対
５０  一体型デバイス
５２  分析チャンバ
５４  熱分解チャンバ
５６  第１の開口部
５８  第２の開口部
６０  トランスポータ
６２  ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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