(57)【要約】【課題】ＤＮＡマイクロアレイが配備された生化学反応カセットを用いて、遺伝子などの所望の標的物質を検出する際に、簡単な操作で検出装置の検出面に対して平行に保ち、高精度の検出を可能とする。【解決手段】生化学反応カセット１０１が、標的物質と特異的に結合可能なプローブ１０５が固定されている基板１００と、基板１００とともに反応場１０６を構成する反応場構成部材である天井部材１０８と、弾性部材１０４と、基板１０１を天井部材１０８に対して弾性部材１０４を介して移動可能に支持する固定部材１０３とを有している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的物質と特異的に結合可能なプローブが固定されている基板と、
前記基板とともに反応場を構成する反応場構成部材と、
弾性部材と、
前記基板を前記反応場構成部材に対して前記弾性部材を介して移動可能に支持する固定部材と、を有する生化学反応カセット。
【請求項２】
前記弾性部材は、ばねまたはゴムからなる、請求項１に記載の生化学反応カセット。
【請求項３】
標的物質と特異的に結合可能なプローブが固定されている基板と、前記基板とともに反応場を構成する反応場構成部材と、弾性部材と、前記基板を前記反応場構成部材に対して前記弾性部材を介して移動可能に支持する固定部材と、から成る生化学反応カセットの、前記プローブに捕捉された前記標的物質を検出する生化学反応カセット用検出装置であって、
前記生化学反応カセットを保持する保持構造と、
前記プローブに捕捉された前記標的物質を検出するための検出面を有する検出器と、
それぞれ先端部を有する３つ以上の支持体と、
前記支持体の前記先端部を前記基板に接触させる機構と、
を有し、
前記３つ以上の支持体は、それぞれの先端部を含む面が前記検出面に対して平行な面を成す、生化学反応カセット用検出装置。
【請求項４】
標的物質と特異的に結合可能なプローブが固定されている基板と、前記基板とともに反応場を構成する反応場構成部材と、から成る生化学反応カセットの、前記プローブに捕捉された前記標的物質を検出する生化学反応カセット用検出装置であって、
前記生化学反応カセットを保持する保持構造と、
前記プローブに捕捉された前記標的物質を検出するための検出面を有する検出器と、
前記生化学反応カセットを前記保持構造に対して移動可能に支持する弾性部材と、
それぞれ先端部を有する３つ以上の支持体と、
前記支持体の前記先端部を前記基板に接触させる機構と、
を有し、
前記生化学反応カセットは、前記弾性部材を介して前記保持構造に固定されており、前記３つ以上の支持体は、それぞれの先端部が前記検出面に対して平行な面を成す、生化学反応カセット用検出装置。
【請求項５】
前記弾性部材は、ばねまたはゴムからなる、請求項３または４に記載の生化学反応カセット用検出装置。
【請求項６】
標的物質と特異的に結合可能なプローブが固定されている基板と、前記基板とともに反応場を構成する反応場構成部材と、弾性部材と、前記基板を前記反応場構成部材に対して前記弾性部材を介して移動可能に支持する固定部材と、を有する前記生化学反応カセットの、前記プローブに捕捉された標的物質の検出方法であって
前記生化学反応カセットを保持構造によって支持する工程と、
それぞれ先端部を有している３つ以上の支持体の前記各先端部を前記基板に押し当て、前記弾性部材を弾性変形させながら、前記基板の姿勢を前記反応場構成部材に対して矯正する工程と、
検出面を持つ検出手段を用いて、前記基板の前記プローブに捕捉された前記標的物質を検出する工程と、
を含み、
前記３つ以上の支持体は、それぞれの先端部を含む面が前記検出面に対して平行な面を成す、生化学反応カセットのプローブに捕捉された標的物質の検出方法。
【請求項７】
前記プローブに捕捉された前記標的物質を検出する工程は、前記反応場構成部材を前記生化学反応カセットから取り外した状態で行う、請求項６に記載の検出方法
【請求項８】
標的物質と特異的に結合可能なプローブが固定されている基板と、前記基板とともに反応場を構成する反応場構成部材と、前記基板を前記反応場構成部材に対して固定する固定部材と、を有する前記生化学反応カセットの、生化学反応カセットのプローブに捕捉された標的物質の検出方法であって、
前記生化学反応カセットを、弾性部材を介して保持構造によって支持する工程と、
それぞれ先端部を有している３つ以上の支持体の前記各先端部を前記基板に押し当て、前記弾性部材を弾性変形させながら、前記生化学反応カセット全体の姿勢を保持構造に対して矯正する工程と、
検出面を持つ検出手段を用いて、前記基板の前記プローブに捕捉された前記標的物質を検出する工程と、
を含み、
前記３つ以上の支持体は、それぞれの先端部を含む面が前記検出面に対して平行な面を成す、生化学反応カセットのプローブに捕捉された標的物質の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生化学反応カセットおよび生化学反応カセット用検出装置と、生化学反応カセットのプローブに捕捉された標的物質の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ゲノム情報解析技術の進歩に伴い、遺伝子の多型性や発現量を調べる研究が短期間に大規模に進められている。そのようなハイスループットのゲノム情報解析が求められる状況において、ゲノム情報の解析手段としてＤＮＡマイクロアレイが多用されている。ＤＮＡマイクロアレイとは、ＤＮＡなどの生体分子と特異的に結合可能な多数のプローブがスライドガラス等の基板上に高密度に固定されたものである。採取した血液などの検体から遺伝子が抽出され、増幅され、さらに蛍光色素などで標識化される。標識化された遺伝子を適当な方法で、ＤＮＡマイクロアレイ上に展開し温度等の反応条件を調整すると、展開した遺伝子とプローブとの間でハイブリダイゼーション反応が生じる。検体中にプローブと特異的に結合する遺伝子が存在する場合には、遺伝子がプローブに結合する。遺伝子は前もって標識化されているので、その標識から発せられるシグナルのＤＮＡマイクロアレイ上の位置とそのシグナル強度から、それぞれ検体中に存在する遺伝子の種類と遺伝子の含有量を測定することができる。
【０００３】
現在の一般的なＤＮＡマイクロアレイを含む解析装置は、以下の各装置を含む。それらの装置としては、検体から遺伝子を抽出する装置と、抽出した遺伝子を増幅する装置と、蛍光色素で遺伝子を標識化する装置と、がある。そして、前記した各装置を用いて標識化された遺伝子を、ＤＮＡマイクロアレイに展開しハイブリダイゼーション反応を実行する装置がある。さらに、反応終了後に、ＤＮＡマイクロアレイ上の蛍光標識の位置と蛍光量を検出する装置がある。検体から抽出された遺伝子は手作業によって各装置間を移動するため、手間がかかる。また、これらの全ての装置を設置するためには、大きなスペースが必要である。現時点では、このような解析装置は研究用途に使用されることが多く、前記したように操作に手間がかかり、かつ大きなスペースが必要であってもあまり問題にはならない。しかし、今後、ＤＮＡマイクロアレイの性能が向上するにつれて、このような解析装置が臨床の場においても検査を目的として使用されるようになると考えられる。そのような場合には、操作の煩雑さと必要なスペースの大きさが迅速な検査の障害になると考えられる。
【０００４】
操作の煩雑さと必要なスペースの大きさの問題を解決するために、蛍光検出装置以外の各装置をコンパクトに一体化した生化学反応カセットが開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特表平１０−５０５４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
生化学反応カセット内に配備されたＤＮＡマイクロアレイは、従来の装置に配備されていたものよりも小型化される。この小型化されたＤＮＡマイクロアレイを用いて精度の高い蛍光等のシグナルの検出を行うためには、検出装置の検出面に対してＤＮＡマイクロアレイを平行に固定する必要がある。そのためには、非常に高精度の調整機構が必要となる。また、このようなＤＮＡの特異的な結合を利用するゲノム情報の解析においては、ディネーチャーや、ハイブリダイゼーション反応など、高温下で行われる反応が必要となることが多い。なお、ディネーチャーとは、２本鎖のＤＮＡを１本鎖のＤＮＡにするための高温化（融解温度Ｔｍ以上にする）処理である。従って、加えられた熱の影響で生化学反応カセット自体が変形することがある。その結果、仮に、ＤＮＡマイクロアレイを含む生化学反応カセットを検出装置の検出面に対して平行に固定できたとしても、ＤＮＡマイクロアレイの平面が、検出面に対して高い平行度を保てない可能性がある。したがって、検出装置の焦点を正確に定めることができず、蛍光などのシグナルを検出する作業が正確に行えない場合が発生するおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、ＤＮＡマイクロアレイが配備された生化学反応カセットを用いて遺伝子などの所望の標的物質を検出する際に、簡単な操作で基板を検出装置の検出面に対して平行に保ち、高精度の検出を可能とする方法を提供することである。そして、そのための生化学反応カセットおよび生化学反応カセット用検出装置を提供することにある。ただし、本発明は、ＤＮＡマイクロアレイにのみ適用するものに限定されないことは言うまでも無く、各種生体分子をプローブとして基板に配備したプローブアレイに適用してもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の生化学反応カセットは、
標的物質と特異的に結合可能なプローブが固定されている基板と、
基板とともに反応場を構成する反応場構成部材と、
弾性部材と、
基板を反応場構成部材に対して弾性部材を介して移動可能に支持する固定部材と、を有するものである。
【０００８】
本発明の生化学反応カセット用検出装置は、
標的物質と特異的に結合可能なプローブが固定されている基板と、基板とともに反応場を構成する反応場構成部材と、弾性部材と、基板を反応場構成部材に対して弾性部材を介して移動可能に支持する固定部材と、から成る生化学反応カセットの、プローブに捕捉された標的物質を検出する生化学反応カセット用検出装置であって、
生化学反応カセットを保持する保持構造と、
プローブに捕捉された標的物質を検出するための検出面を有する検出器と、
それぞれ先端部を有する３つ以上の支持体と、
支持体の先端部を基板に接触させる機構と、
を有し、
３つ以上の支持体は、それぞれの先端部を含む面が検出面に対して平行な面を成すものである。
【０００９】
また、本発明のもうひとつの生化学反応カセット用検出装置は、
標的物質と特異的に結合可能なプローブが固定されている基板と、基板とともに反応場を構成する反応場構成部材と、から成る生化学反応カセットの、プローブに捕捉された標的物質を検出する生化学反応カセット用検出装置であって、
生化学反応カセットを保持する保持構造と、
プローブに捕捉された標的物質を検出するための検出面を有する検出器と、
生化学反応カセットを保持構造に対して移動可能に支持する弾性部材と、
それぞれ先端部を有する３つ以上の支持体と、
支持体の先端部を基板に接触させる機構と、
を有し、
生化学反応カセットは、弾性部材を介して保持構造に固定されており、３つ以上の支持体は、それぞれの先端部が検出面に対して平行な面を成すものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、生化学反応カセットを検出装置へ取り付ける際に、平行度の保持精度がさほど高くなくても、生化学反応カセット内に配備された基板を検出装置の検出面に平行になるように容易に矯正し、保持することができる。その結果、検出精度が向上するので、高精度の標的物質を検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態における第１の構成例について説明した図であり、生化学反応カセット１０１に設けられた反応場１０６を通る断面図である。
【００１２】
生化学反応カセット１０１は、基板１００上に多数のプローブ１０５が配列されたＤＮＡマイクロアレイ１０２と、ＤＮＡマイクロアレイ１０２が固定される固定部材１０３と、天井部材１０８を有している。そして、ＤＮＡマイクロアレイ１０２は、ゴムやばねなどからなる弾性部材１０４を介して固定部材１０３に移動可能に固定されている。天井部材１０８は、ＤＮＡマイクロアレイ１０２に対向して配置されている。天井部材１０８は、ハイブリダイゼーション反応を実行する反応場１０６の一部を構成している反応場構成部材である。反応場１０６は、Ｏリング１０７等のシール材によって封止されている。天井部材１０８には、ＤＮＡなどの標的物質を含む液体試料を出入させる出入口（図示せず）が設けられている。なお、各図面では、Ｏリング１０７を明瞭に示すために、天井部材１０８とＤＮＡマイクロアレイ１０２および固定部材１０３の間に隙間が生じているが、実際にはこれらの部材はＯリング１０７を押し潰しながら互いに密着している。以下、同一の部材には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００１３】
図２は、本発明の第１の実施形態における第２の構成例について説明した図であり、生化学反応カセット１０１に設けられた反応場１０６を通る断面図である。ＤＮＡマイクロアレイ１０２は基板支持体１１３に固定されており、天井部材１０８が弾性部材１０４を介して基板支持体１１３に固定されている。本構成例においては、天井部材１０８が、弾性部材１０４を介してＤＮＡマイクロアレイ１０２を移動可能に固定するという前記した第１の構成例の固定部材１０３と同様の役割も兼ねる。
【００１４】
図３は、本発明の第１の実施形態における第３の構成例について説明した図であり、生化学反応カセット１０１に設けられた反応場１０６を通る断面図である。ＤＮＡマイクロアレイ１０２の底面と側面が、弾性部材１０４を介して固定部材１０３に固定されている。
【００１５】
図４は、本発明の第１の実施形態における第４の構成例について説明した図であり、生化学反応カセット１０１に設けられた反応場１０６を通る断面図である。本構成例では、本発明の第１〜第３の構成例において示した生化学反応カセット１０１よりも固定部材１０３が大きく、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の底面および側面のみならず、天井部材１０８の側面も固定部材１０３に固定されている。ＤＮＡマイクロアレイ１０２の底面は、弾性部材１０４を介して固定部材１０３に固定されている。
【００１６】
図５は、本発明の第１の実施形態における第５の構成例について説明した図であり、生化学反応カセット１０１に設けられた反応場１０６を通る断面図である。第５の構成例では、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の側面および天井部材１０８の側面が、弾性部材１０４を介して固定部材１０３に固定されている。
【００１７】
なお、図示しないが、図１から図５に示した生化学反応カセットの構成は一例にすぎず、本発明の主旨を大きく逸脱しない限り、様々な変形を生化学反応カセットに加えることが可能であることは言うまでもない。
【００１８】
上記で説明した生化学反応カセット１０１に対応する検出装置について、以下に説明する。図６は、本発明の第１の実施形態における第１の構成例である生化学反応カセット１０１（図１参照）を装着した本発明の検出装置を示した図である。本発明の検出装置による蛍光測定を行う際の様子を説明する。
【００１９】
図６に示す検出装置は、３つの支持体１０９と、これらの支持体１０９を移動させる駆動機構１１２と、蛍光を検出する検出器１１０と、生化学反応カセット１０１を保持する保持構造１１１とを有している。この駆動機構１１２は、支持体１０９を基板１００に接触させ、圧力を印加する機構である。検出器１１０は、ＤＮＡマイクロアレイ１０２上のプローブ１０５から発生する蛍光を検出するものである。
【００２０】
上記の３つの支持体１０９の各先端部は一つの平面を成し、３点は同一の直線上には位置しない。３つの支持体１０９の各先端部によって形成される平面は、検出器１１０に設けられた検出面１１０ａと平行な面を成すように、駆動機構１１２によって調整される。検出器１１０は、模式的に図示されている検出面１１０ａに対して矢印方向から入射する光を感知することができ、蛍光標識からのシグナルを定性的または定量的に読み取る装置である。
【００２１】
駆動機構１１２は支持体１０９を駆動することができる。支持体１０９の各先端部を基板１００上に接触させた状態で支持することができる。すなわち、３つの支持体１０９が基板１００に押し当てられる。この際に、仮に生化学反応カセット１０１が検出面１１０ａに対して傾いた姿勢であったとしても、弾性部材１０４が弾性変形して、３つの支持体１０９の各先端部が全て基板１００に当接することが可能になる。その結果、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の姿勢は、検出面１１０ａに対して平行となるように矯正される。
【００２２】
図７は、本発明の第１の実施形態における第１の構成例である生化学反応カセット１０１から天井部材１０８を取り外して、ＤＮＡマイクロアレイ１０２および固定部材１０３のみを本発明の検出装置に装着した様子を示した図である。この場合にも、前記したのと同様に、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の姿勢は、検出面１１０ａに対して平行となるように矯正される。このように、生化学反応カセット１０１から天井部材１０８を取り外して検出を行う場合、保持構造１１１にて生化学反応カセット１０１の両面を保持する場合（図６参照）に比べて、支持体１０９を基板１００に接触させる位置を広い範囲にすることができる。すなわち、プローブ１０５に接触しない位置であればどの位置であっても、支持体１０９をＤＮＡマイクロアレイ１０２のプローブ配備面側から基板１００に押し当てることができる。そして、検出器１１０をＤＮＡマイクロアレイ１０２のプローブ配備面側に配置して、蛍光などのシグナルを検出することができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、生化学反応カセット１０１全体を保持する構造は従来と同様のものでよいため、図示省略している。
【００２４】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図８〜１２を参照して説明する。
【００２５】
図８は本発明の第２の実施形態における第１の構成例について説明した図であり、生化学反応カセット１０１に設けられた反応場１０６を通る断面図である。本実施形態において用いられる生化学反応カセット１０１は、図８に示すように、第１の実施形態と異なり弾性部材１０４を含んでいない。すなわち、マイクロアレイ１０２と、反応場構成部材である天井部材１０８が、固定部材１０３に直接に固定されている。そして、ＤＮＡマイクロアレイ１０２と天井部材１０８によって反応場１０６が構成され、Ｏリング等のシール材１０７によって反応場１０６は封止されている。
【００２６】
図９は本発明の第２の実施形態における第２の構成例について説明した図であり、生化学反応カセット１０１に設けられた反応場１０６を通る断面図である。図９に示されているように、本構成例の生化学反応カセット１０１は、上記した第２の実施形態の第１の構成例における生化学反応カセット１０１よりも固定部材１０３が占める割合が大きい。そして、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の底面のみならず側面も固定部材１０３に固定されている構成である。
【００２７】
本実施形態では、検出装置の構造に特徴がある。図１０は本発明の第２の実施形態における検出装置を示した図であり、検出装置と、検出装置に装着された生化学反応カセット１０１の、生化学反応カセット１０１の反応場１０６を通る断面を示している。本実施形態の検出装置は、第１の実施形態の検出装置と同様な３つの支持体１０９および検出器１１０に加えて、以下の構成を含む。すなわち、本実施形態の検出装置は、保持構造１１１（図７では図示省略され、図１０〜１２には一部のみが示されている）と、保持構造１１１と生化学反応カセット１０１の間に介在する、ゴムやばねなどからなる弾性部材１０４を含む。３つの支持体１０９は、第１の実施形態と同様に、それぞれの先端部によって平面を形成し、検出器１１０に設けられた検出面１１０ａと平行な面を成すように駆動機構によって調整される。
【００２８】
本実施形態の検出装置によると、生化学反応カセット１０１は、弾性部材１０４を介して、保持構造１１１の保持面１１１ａに取り付けられる。そして、第１の実施形態と同様に、駆動機構１１２は支持体１０９を駆動させることができる。支持体１０９の各先端部を基板１００上に接触させた状態に保持することができる。すなわち、３つの支持体１０９が基板１００に押し当てられる。この際に、生化学反応カセット１０１が検出面１１０ａに対して傾いた姿勢であったとしても、弾性部材１０４が弾性変形して、３つの支持体１０９の各先端部が全て基板１００に当接することが可能になる。その結果、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の姿勢は、検出面１１０ａに対して平行となるように矯正される。
【００２９】
次に、本実施形態の検出装置の変形例を挙げて以下に説明する。図１１は本発明の第２の実施形態における検出装置の変形例を示した図であり、検出装置と、検出装置に装着した生化学反応カセット１０１の、生化学反応カセット１０１の反応場１０６を通る断面を示している。検出装置には、生化学反応カセット１０１を上下から挟み込んで保持する保持構造１１１が設けられている。保持構造１１１の保持面１１１ａには弾性部材１０４が配備されている。生化学反応カセット１０１は、弾性部材１０４を介して保持構造１１１の保持面１１１ａに固定される。
【００３０】
図１２は、生化学反応カセット１０１の天井部材１０８を取り外して、ＤＮＡマイクロアレイ１０２および固定部材１０３のみを、本発明の検出装置に装着した様子を示した図である。この場合、天井部材１０８が取り外された状態の生化学反応カセット１０１が、弾性部材１０４を介して保持構造１１１の保持面１１１ａに取り付けられている。なお、図１２に示す変形例において、図７と同様に、支持体１０９および検出器１１０をＤＮＡマイクロアレイ１０２のプローブ配備面側に配置してもよい。
【００３１】
また、本実施形態は前記した構成に限られず、例えば、本発明の第１の実施形態の第１の構成例から第５の構成例のいずれかに示した、弾性部材１０４を内蔵した生化学反応カセット１０１を、本実施形態の検出装置に装着して検出処理を行うこともできる。
【００３２】
本発明において、検出装置内にセットされる生化学反応カセット１０１の数や、その保持形態などは前記した例に限定されない。支持体１０９が基板１００に押し当てられた時の弾性部材１０４の弾性変形によって、生化学反応カセット１０１またはＤＮＡマイクロアレイ１０２の姿勢を矯正できる構成であれば、様々な変形例が許容できる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明のより具体的な実施例を説明する。
【００３４】
［実施例１］
実施例１では、本発明の第１の実施形態の第１の構成例として説明された生化学反応カセット１０１のように、内部に弾性部材１０４を含む生化学反応カセット１０１が用いられる。以下に、本発明の生化学反応カセット１０１の製造から、本発明の生化学反応カセット１０１と本発明の検出装置とを用いた標的物質の検出に至る各工程について順番に説明する。
【００３５】
１．ＤＮＡマイクロアレイ１０２の作製
（１）基板洗浄
まず、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の基板１００となる、寸法が２５．４ｍｍ×７６．２ｍｍ×１ｍｍの合成石英基板を用意した。この基板を容器に入れ、純水で１０％に稀釈した超音波洗浄用洗浄剤（米国のブランソン社製、商品名：ＧＰIII）に一晩浸した。その後、この基板に対し洗浄剤中で超音波洗浄を２０分間行い、水洗いして洗浄剤を除去した。さらに、この基板を純水ですすいだ後、純水の入った容器中で超音波処理を２０分間行った。次に、予め８０℃に昇温させられた１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液にこの基板を１０分間浸した。それから水洗（純度の低い水による洗浄）と純水洗浄を行って、次の工程に供した。
【００３６】
（２）表面処理
アミノ基を結合したシランカップリング剤であるＮ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、商品名：ＫＢＭ６０３）の１ｗｔ％水溶液を室温下で２時間攪拌した。それによって、このシラン化合物の分子内のメトキシ基を加水分解した。次いで、前記の工程から供された基板を、この溶液中で室温で１時間浸漬した後、純水で洗浄し、窒素ガスを基板の両面に吹き付けて乾燥させた。次に、１２０℃に加熱したオーブン中で基板を１時間ベークして、最終的に基板表面にアミノ基を導入した。このようにしてシランカップリング処理を行った。
【００３７】
Ｎ−マレイミドカプロイロキシスクシンイミド（株式会社同仁化学研究所製、商品名：ＥＭＣＳ）２．７ｍｇを、濃度が０．３ｍｇ／ｍｌになるように、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）とエタノールの１：１溶液中に溶解させた。このＥＭＣＳ溶液に、前記した基板を室温で２時間浸漬した。それによって、シランカップリング処理によって基板の表面に担持されているアミノ基と、ＥＭＣＳ溶液のスクシイミド基を反応させた。この段階で、基板表面にはＥＭＣＳ由来のマレイミド基が存在することになる。その後、基板をＥＭＣＳ溶液から引き上げ、ＤＭＳＯとエタノールの混合溶媒と、エタノールで順次洗浄した後、窒素ガスを吹き付けて乾燥させた。
【００３８】
（３）プローブＤＮＡ（第１の核酸）の合成
ＤＮＡ自動合成機を用いて、配列番号１の一本鎖核酸を合成した。配列番号１の一本鎖ＤＮＡの５’末端には、合成時にチオールモディファイア（米国のグレンリサーチ社製）を用いてチオール（ＳＨ）基を導入した。
配列番号：１（配列表参照）
5' HS-(CH2)6-O-PO2-O-ATGCATGCATGCATGCATGCATGC 3'
なお、脱保護とＤＮＡの回収は定法により行い、精製はＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィ）を用いて行った。
【００３９】
（４）サーマルジェットプリンターによるＤＮＡ吐出および基板への結合
前記した配列番号１の一本鎖ＤＮＡを、８μＭの濃度になるように溶液中に溶解させた。この溶液は、グリセリン７．５ｗｔ％と、尿素７．５ｗｔ％と、チオジグリコール７．５ｗｔ％と、アセチレンアルコール（川研ファインケミカル株式会社製、商品名：アセチレノールＥＨ）１ｗｔ％を含む。本実施例では、前記した合成石英基板に対し、プリンターヘッドを含む吐出描画機によって前記した１種のＤＮＡ溶液をスポッティングした。本実施例では、サーマルジェット法の一種であるバブルジェット（商標）法に用いられるキヤノン株式会社製バブルジェットプリンターＢＪＦ−８５０（商標）用のプリンターヘッドＢＣ−５０（商標）を用いた。このプリンターヘッドを、数百μｌの溶液を吐出可能な構成に改造し、石英基板上へ液体吐出するための吐出描画機に６個のプリンターヘッドを搭載した。６個のプリンターヘッドのタンク部に、前記した１種のＤＮＡ溶液をそれぞれ数百μｌずつ注入し、ＥＭＣＳ溶液への浸漬処理が行われた基板を吐出描画機に装着して、スポッティングを行った。基板中央の６ｍｍ×６ｍｍの範囲に、２００ｄｐｉ（dot per inch：１インチ（２．５４ｃｍ）当たりのドット数）、すなわち１２７μｍのピッチで、１液滴当たり４ｐｌの吐出量でＤＮＡ溶液を吐出した。この条件によると、スポッティングされたドットの直径は約５０μｍであった。本実施例では、前記した１種のＤＮＡ溶液の液滴を１６行×１６列のマトリクス状に吐出して形成されるスポットの基本パターンを、基板上に２行×２列に形成した。スポッティング終了後、基板を加湿チャンバー内に３０分間静置し、基板表面のマレイミド基と、前記したプローブＤＮＡの末端のチオール基とを反応させた。次いで、基板を純水で洗浄し、純水中で保存した。この基板を、生化学反応カセット１０１内に固定されるべき１インチ×１インチ（２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍ）の寸法に切断した。
【００４０】
この（１）〜（４）の工程によって、基板１００に多数のプローブ１０５が形成されたＤＮＡマイクロアレイ１０２を作製した。
【００４１】
なお、ＤＮＡマイクロアレイ１０２のベースとなる基板１００は、ガラス製や合成樹脂製であってもよい。ＤＮＡマイクロアレイ１２のプローブ１０５は、標的物質と特異的に結合可能であれば限定されるものではなく、核酸であってもプロテインであってもよく、また、その他の物質でもあってもよい。基板１００上のプローブ１０５の固定法は、インクジェット法でもピン法でもよく、特に限定されるものではない。
【００４２】
２．生化学反応カセット１０１の組立
本実施例では、図１に示すように弾性部材１０４を含む生化学反応カセット１０１を構成した。まず、前記した工程で作製されたＤＮＡマイクロアレイ１０２を、弾性部材１０４である厚さ１ｍｍのシリコンラバーを介して固定部材１０３に固定した。そして、天井部材１０８を固定部材１０３に固定して、ＤＮＡマイクロアレイ１０２と天井部材１０８によって、プローブ１０５と標的物質を反応させる反応場１０６を構成し、Ｏリング１０７で封止した。天井部材１０８には、ＤＮＡなどの標的物質を含む液体試料を出入させる出入口（図示せず）を設けた。
【００４３】
３．ハイブリダイゼーション反応
以下に記す組成のハイブリダイゼーション溶液６５μｌを天井部材１０８の出入口から注入し、温度を４５℃に調節して２時間放置した。配列番号２は、蛍光色素Ｃｙ３で標識された、配列番号１のプローブ１０５に対する相補的核酸である。配列番号２の５’末端には、フォスフォロアミダイトを用いてＣｙ３標識を導入した。
ハイブリダイゼーション溶液：
６×ＳＳＰＥ、１０％ホルムアミド
５０ｎＭ  Ｃｙ３標識（以下に記す配列番号２である）
配列番号：２（配列表参照）
5' Cy3-(CH2)6-O-PO2-O-GCATGCATGCATGCATGCATGCAT 3'
なお、脱保護とＤＮＡの回収は定法により行い、精製はＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィ）を用いて行った。
【００４４】
４．蛍光測定
本実施例では、蛍光標識で標識化されたＤＮＡなどの所望の標的物質を検出するために、共焦点光学系を持つ蛍光スキャナを検出器１１０として使用した。図６を用いて上記に説明したように、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の基板１００に関して、プローブ１０５が配備されたプローブ配備面と反対側から蛍光測定を行った。まず保持構造１１１に生化学反応カセット１０１をとりつけた。その後に、駆動機構１１２によって３つの支持体１０９を駆動させ、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の基板１００に押し当てた。生化学反応カセット１０１の姿勢が蛍光スキャナの検出面１００ａに対して平行でない場合でも、３つの支持体１０９の先端部が基板１００に同時に当接することによって弾性部材１０４が弾性変形する。それによって、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の姿勢が矯正され、基板１００が検出器１１０の検出面１１０ａに平行に保持される。その状態で蛍光測定を行ったところ、ＤＮＡマイクロアレイ１０２上の全てのスポットの輝度が精度よく観察され、輝度のばらつきが３σ／Ａｖｅ＜０．０５に収まった。
【００４５】
ここで、比較例として、弾性部材１０４が配備されていない生化学反応カセットを用いて蛍光検出を行った場合を以下に説明する。ＤＮＡマイクロアレイ１０２を、弾性部材１０４を用いずに接着剤によって固定部材１０３に固定し、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の姿勢制御を不能にした。そして、本発明の特徴である３つの支持体１０９による姿勢制御を行わずに蛍光測定を行った。その結果、輝度のばらつきが３σ／Ａｖｅ＜０．２であった。
【００４６】
これらの結果から、内部に弾性部材１０４を含む本発明による生化学反応カセット１０１と、本発明による検出装置とを用いて蛍光測定を行った場合には、比較例に比べて輝度のばらつきが小さくなることが確認できた。
【００４７】
［実施例２］
次に実施例２について説明する。この実施例２では、本発明の第２の実施形態として図８を用いて説明したように、内部に弾性部材１０４を含まない生化学反応カセット１０１が用いられる。
【００４８】
１．ＤＮＡマイクロアレイ１０２の作製
ＤＮＡマイクロアレイ１０２の作製に関しては、前記した実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００４９】
２．生化学反応カセット１０１の組立
本実施例では、前記の工程で作製されたＤＮＡマイクロアレイ１０２と天井部材１０８とを固定部材１０３に固定した。そして、ＤＮＡマイクロアレイ１０２と天井部材１０８によって、プローブ１０５と標的物質を反応させる反応場１０６を構成し、Ｏリング１０７で封止した。天井部材１０８には、ＤＮＡなどの標的物質を含む液体試料を出入させる出入口（図示せず）を設けた。
【００５０】
３．ハイブリダイゼーション反応
ハイブリダイゼーション反応に関しては、前記した実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００５１】
４．蛍光測定
蛍光測定には、実施例１と同様に、共焦点光学系を持つ蛍光スキャナを検出器１１０として使用した。図１０に示すように、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の、プローブ配備面と反対側から蛍光測定を行った。まず、本発明の、第２の実施形態の第１の構成例において説明した生化学反応カセット１０１（図８参照）を、弾性部材１０４である厚さ１ｍｍのシリコンラバーを介して、保持構造１１１に取り付けた。そして、駆動機構１１２によって３つの支持体１０９を駆動させ、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の基板１００の裏面側に押し当てた。生化学反応カセット１０１の姿勢が蛍光スキャナの検出面１１０ａに対して平行でない場合でも、３つの支持体１０９の先端部が基板１００に同時に当接することによって弾性部材１０４が弾性変形する。それによって、生化学反応カセット１０１の姿勢が矯正され、基板１００が検出器１１０の検出面１１０ａに平行になるように保持される。その状態で検出を行ったところ、ＤＮＡマイクロアレイ１０２上の全てのスポットの輝度が精度良く観察され、輝度のばらつきが３σ／Ａｖｅ＜０．０５に収まった。これは、前記した比較例よりも輝度のばらつきが小さくなっている。
【００５２】
［実施例３］
次に実施例３について説明する。この実施例３では、本発明の第２の実施形態として図８、図９を用いて説明したように、内部に弾性部材１０４を含まない生化学反応カセット１０１が用いられる。蛍光検出を行う際は、生化学反応カセット１０１の天井部材１０８を取り外して検出を行う。
【００５３】
１．ＤＮＡマイクロアレイ１０２の作製
ＤＮＡマイクロアレイ１０２の作製に関しては、前記した実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
２．生化学反応カセット１０１の組立
生化学反応カセット１０１の組立に関しては、前記した実施例２と同様であるため説明を省略する。
【００５５】
３．ハイブリダイゼーション反応
ハイブリダイゼーション反応に関しては、前記した実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００５６】
４．蛍光測定
実施例１，実施例２と同様に、共焦点光学系を持つ蛍光スキャナを検出器１１０として使用した。ＤＮＡマイクロアレイ１０２の、プローブ配備面と反対側から蛍光測定を行った。ただし、本実施例では、図１２に示すように、天井部材１０８を取り外した状態の生化学反応カセット１０１に対して蛍光測定を行った。
【００５７】
まず、本発明の第２の実施例の第２の構成例として説明した、図８に示す生化学反応カセット１０１から、検出装置内に設けられている取り外し機構（図示せず）を用いて天井部材１０８を取り外し、反応場１０６内のプローブ１０５を露出させた。そして、固定部材１０３を、弾性部材１０４である厚さ１ｍｍのシリコンラバーを介して、保持構造１１１の保持面１１１ａに取り付けた。それから、検出装置内にある３つの支持体１０９を駆動機構１１２によって駆動させ、ＤＮＡマイクロアレイ１０２の基板１００の裏面側に押し当てた。生化学反応カセット１０１の姿勢が蛍光スキャナの検出面１１０ａに対して平行でない場合でも、３つの支持体１０９の先端部が基板１００に同時に当接することによって弾性部材１０４が弾性変形する。それによって、ＤＮＡマイクロアレイ１０２および固定部材１０３の姿勢が矯正され、基板１００が検出器１１０の検出面１１０ａに平行になるように保持される。その状態で検出を行ったところ、ＤＮＡマイクロアレイ１０２上の全てのスポットの輝度が精度よく観察され、輝度のばらつきが３σ／Ａｖｅ＜０．０５に収まった。これは、前記した比較例よりも輝度のばらつきが小さくなっている。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態における第１の構成例について説明した図であり、生化学反応カセットに設けられた反応場を通る断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における第２の構成例について説明した図であり、生化学反応カセットに設けられた反応場を通る断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における第３の構成例について説明した図であり、生化学反応カセットに設けられた反応場を通る断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における第４の構成例について説明した図であり、生化学反応カセットに設けられた反応場を通る断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における第５の構成例について説明した図であり、生化学反応カセットに設けられた反応場を通る断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における第１の構成例である生化学反応カセットを装着した本発明の検出装置を示した図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における第１の構成例である生化学反応カセットから天井部材を取り外して、本発明の検出装置に装着した様子を示した図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における第１の構成例について説明した図であり、生化学反応カセットに設けられた反応場を通る断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における第２の構成例について説明した図であり、生化学反応カセットに設けられた反応場を通る断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における検出装置を示した図であり、検出装置と、検出装置に装着された生化学反応カセットの、反応場を通る断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における検出装置の変形例を示した図であり、検出装置と、検出装置に装着された生化学反応カセットの、反応場を通る断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の生化学反応カセットから天井部材を取り外して、ＤＮＡマイクロアレイおよび固定部材のみを、本発明の検出装置に装着した様子を示した図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００  基板
１０１  生化学反応カセット
１０２  ＤＮＡマイクロアレイ
１０３  固定部材
１０４  弾性部材
１０５  プローブ
１０６  反応場
１０７  Ｏリング
１０８  天井部材
１０９  支持体
１１０  検出面
１１０ａ  保持面
１１１  保持構造
１１１ａ  保持面
１１２  駆動機構
１１３  基板支持体
【図１】
2007178423.tif 000003
【図２】
2007178423.tif 000004
【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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【配列表】
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