(57)【要約】【課題】プローブ担持粒子の洗浄工程等において、繰り返し使用に対する耐久性と、洗浄性との両方に優れたバイオチップ用フィルターおよび該フィルターを用いたバイオチップを提供する。【解決手段】フィルター細孔の横断面形状を、その内側に収まる最も径が大きい円を配置したときに隙間を有する形状とし、当該細孔を一定の配列パターンでフィルター面に配置した。ある態様では、横断面が略正方形または略矩形である細孔を、隣接する４つの細孔の各中心点を結ぶ線分から形成される格子形状が、正方形、矩形、または平行四辺形となるように配列した。別の態様では、横断面が長軸を有する長い形状である細孔を、長軸の配向がフィルター面全体として等方性を有するように配列した。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面が、その内側に収まる最も径が大きい円を配置したときに隙間を有する形状であり、貫通方向に直線軸を有する細孔が、一定の配列パターンでフィルター面に配置されていることを特徴とするバイオチップ用フィルター。
【請求項２】
前記細孔の横断面は、略多角形であることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ用フィルター。
【請求項３】
前記細孔の横断面は、略正方形または略矩形であることを特徴とする請求項２に記載のバイオチップ用フィルター。
【請求項４】
前記一定の配列パターンは、隣接する４つの細孔の各中心点を結ぶ線分から形成される格子形状が正方形または矩形となるパターンであることを特徴とする請求項３に記載のバイオチップ用フィルター。
【請求項５】
前記一定の配列パターンは、隣接する４つの細孔の各中心点を結ぶ線分から形成される格子形状が平行四辺形となるパターンであることを特徴とする請求項３に記載のバイオチップ用フィルター。
【請求項６】
前記細孔の横断面は、長軸を有する長い形状であることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ用フィルター。
【請求項７】
前記一定の配列パターンは、前記細孔の横断面における長軸の配向が、フィルター面全体として等方性を有するパターンであることを特徴とする請求項６に記載のバイオチップ用フィルター。
【請求項８】
前記一定の配列パターンは、
長軸が互いに平行である複数の細孔が一定間隔で配置された第１の区画と、
長軸が互いに平行であり、かつ、第１の区画における細孔の長軸に対して長軸方向が垂直である複数の細孔が一定間隔で配置された第２の区画とが、交互に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のバイオチップ用フィルター。
【請求項９】
前記フィルター面を底面とするウェルが設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のバイオチップ用フィルター。
【請求項１０】
ウェルおよびフィルター面からなる構造が、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造であることを特徴とする請求項９に記載のバイオチップ用フィルター。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のバイオチップ用フィルターを備えることを特徴とするバイオチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、核酸、タンパク質などのバイオプローブを担持した粒子と、被検体中の標的物質とを反応または相互作用させる工程と、粒子を洗浄する工程とを含む標的物質のＢ／Ｆ分離や、被検体中の標的物質とバイオプローブとの反応または相互作用の光学的手段等による検出・同定などを行うためのバイオチップに用いられるフィルターおよび、該フィルターを用いたバイオチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
目的とする塩基配列を有する核酸を精度良く検出するための方法として、この核酸と相補的な配列を有する核酸をプローブとして粒子へ担持させて、このプローブ担持粒子を含む溶液中で、プローブ担持粒子と被検体中の標的物質とを反応させる方法が知られている（特許文献１〜５）。
【０００３】
この方法は、プローブ担持粒子が溶液中に三次元的に分散していることと、プローブ担持粒子と被検体とが相互に移動できることから、反応性が非常に高いという利点がある。例えば、ラテックス粒子表面のプローブに被検体中の標的物質を特異的に反応させ、Ｂ／Ｆ（Bound form / Free form）分離によって、特異的にプローブに反応し結合した標的物質の内容を解析する検出・同定方法が知られている。
【０００４】
バイオチップには、そのプローブとしてＤＮＡフラグメントまたはオリゴヌクレオチドを固定したＤＮＡチップの他、抗原および抗体等のタンパク、あるいはこれらのタンパクと特異的に反応もしくは相互作用する化学物質を固定したプロティンチップ等もあるが、各種の用途において、よりＢ／Ｆ分離効率が高く、高感度での検出・同定が可能なバイオチップが求められている。
【０００５】
このようなバイオチップとして、本出願人らは、被検体、洗浄液などの液体を通過させると共にプローブ担持粒子を通過させないフィルターを用いる技術を特許文献６に開示している。
【特許文献１】米国特許第５，７３６，３３０号公報
【特許文献２】特開昭６２−８１５６６号公報
【特許文献３】特公平７−５４３２４号公報
【特許文献４】特開平１１−２４３９９７号公報
【特許文献５】特開２０００−３４６８４２号公報
【特許文献６】特開２００５−１４８０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献６に開示されたバイオチップでは、図１２に示すように、均一な孔径を有し、横断面が円形の細孔１０３が、フィルター面１０２に均一な孔間隔で形成されたフィルター１０１を用いている。
【０００７】
このフィルター１０１は、例えば、容器内に収納または接続されて使用され、プローブを担持した粒子に被検体を接触させて、被検体中の標的物質をプローブ担時粒子に捕捉させた後、粒子をフィルター１０１の近傍に位置させた状態で洗浄液をフィルター面と垂直な方向へ流して粒子を洗浄する。
【０００８】
ところが、この洗浄工程において、細孔の横断面が円形である図１２のようなフィルタ
ーを用いると、球状であるプローブ担持粒子が、細孔を完全に閉塞してしまうという問題があった。
【０００９】
例えば、ポリスチレン等の樹脂で形成された粒子は、柔軟性があるので液圧によって変形し、部分的に細孔内へ押し込まれ、嵌まり込んで抜け難くなってしまう場合がある。
用途等にもよるが、プローブ担持粒子の数は、フィルターの細孔数を大幅に上回る場合が多く、一例としては、５０００個の細孔をもつフィルターが、３０万〜６０万個のプローブ担持粒子と共に使用される。このような場合、全ての細孔が粒子によって閉塞されてしまうことも有り得る。
【００１０】
上記のように粒子が細孔を閉塞すると、洗浄液の流れが悪くなり、また、フィルターへの液圧の負荷が大きくなる。よって、洗浄液を逆流させて細孔に詰まった粒子を抜き出す必要があるが、この操作の際にもフィルターには大きな液圧が負荷される。
【００１１】
そのため、何回も上記の操作を繰り返すと、フィルターを損傷してしまう場合がある。例えば、厚さ数μｍのシリカをフィルター面とした場合、フィルターが割れてしまう場合がある。
【００１２】
また、フィルターの開口率を大きくすれば、洗浄液の流速を早めて洗浄性を高めることができるが、開口率が大きくなるとフィルターの強度が弱くなり、上述したような理由で洗浄工程においてフィルターが損傷し易くなる。
【００１３】
本発明は、プローブ担持粒子の洗浄工程等において、繰り返し使用に対する耐久性と、洗浄性との両方に優れたバイオチップ用フィルターおよび該フィルターを用いたバイオチップを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のバイオチップ用フィルターは、横断面が、その内側に収まる最も径が大きい円を配置したときに隙間を有する形状であり、貫通方向に直線軸を有する細孔が、一定の配列パターンでフィルター面に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
上記発明における好ましい一態様では、前記細孔の横断面は、略多角形である。中でも、略正方形または略矩形であることが好ましい。
前記細孔の横断面が略正方形または略矩形である場合、前記一定の配列パターンは、隣接する４つの細孔の各中心点を結ぶ線分から形成される格子形状が正方形または矩形となるパターンであることが好ましい。あるいは、前記一定の配列パターンは、隣接する４つの細孔の各中心点を結ぶ線分から形成される格子形状が平行四辺形となるパターンであることが好ましい。
【００１６】
上記発明における好ましい別の態様では、前記細孔の横断面は、長軸を有する長い形状である。
この場合、前記一定の配列パターンは、前記細孔の横断面における長軸の配向が、フィルター面全体として等方性を有するパターンであることが好ましい。具体的には、前記一定の配列パターンを、
長軸が互いに平行である複数の細孔が一定間隔で配置された第１の区画と、
長軸が互いに平行であり、かつ、第１の区画における細孔の長軸に対して長軸方向が垂直である複数の細孔が一定間隔で配置された第２の区画とが、交互に配置されたパターンとすることで、等方性を有するパターンとすることができる。
【００１７】
本発明のバイオチップ用フィルターには、前記フィルター面を底面とするウェルが設け
られていることが好ましい。この場合、ウェルおよびフィルター面が、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーを用いて形成されていることが好ましい。具体的には、ウェルが、ＳＯＩウェハーの数百μｍの厚さのシリコン層に形成され、フィルター面が、前記シリコン層上にシリコン酸化膜（Buried Oxideと呼ばれる）を介して形成された数μｍの厚さのシリコン層に形成された構造であることが好ましい。
【００１８】
本発明のバイオチップは、以上に記述したバイオチップ用フィルターを備えている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、洗浄工程などにおいて球状のプローブ担持粒子が細孔に詰まっても、粒子と細孔上縁部とが接する部分が少ないので、洗浄液を逆流させた場合に少ない力で粒子が抜け易い。また、一定の配列パターンで細孔が配置されているので、フィルターの強度がほぼ等方的となり、大きい開口率としながらフィルターの強度を高くできる。したがって、本発明のフィルターおよびバイオチップは、繰り返し使用に対する耐久性と、洗浄性との両方に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。本発明のバイオチップ用フィルターは、被検体中の標的物質と相互作用するプローブを担持する球状粒子と共に、標的物質の分離または検出のために使用されるものであり、そのフィルター面には、多数の細孔が一定の配列パターンで貫通して形成されている。
【００２１】
細孔は、貫通方向に直線軸を有しており、その横断面は、その内側に収まる最も径が大きい円（内接円）を配置したときに隙間を有する形状になっている。
このような横断面形状は、その内側に収まる最大径より大きい径の円を配置したときに、当該円と横断面の外縁とが２箇所以上の接点を有し、２つの接点間において円弧と横断面の外縁との間に隙間が形成される。
【００２２】
このような横断面の形状の具体例としては、多角形、長軸を有する長い形状などが挙げられる。
横断面の形状が多角形である場合、その具体例としては、図１（ａ）のような正方形、図１（ｂ）、図１（ｅ）のような矩形、図１（ｆ）のような三角形、図１（ｇ）のような五角形などが挙げられる。なお、図１において、点線で示した円は内接円を示す。内接円は、細孔を構成するものではない。
【００２３】
多角形の頂点は、ややＲを有していてもよい。このような具体例としては、図１（ｃ）のように正方形の四隅がＲ状である場合、図１（ｄ）のように矩形の四隅がＲ状である場合などが挙げられる。
【００２４】
横断面の形状が長軸を有する長い形状である場合、その具体例としては、図１（ｂ）、図１（ｄ）、図１（ｅ）のような矩形、あるいは楕円形などが挙げられる。
細孔の横断面を長くすることで、上記した内接円との間に大きい隙間を生じさせることができる。特に、図１（ｅ）のように、１つの細孔に２つ以上の内接円を配置させることができる場合には、２つ以上のプローブ担持粒子を１つの細孔に配置することができ、開口率を大きくすることができる。
【００２５】
上記以外の細孔の横断面形状としては、Ｕ字状、Ｌ字状等のような非直線形状、十字形状などが挙げられる。
本発明では、細孔の横断面を上記のような形状としているので、フィルターを容器に装着してＢ／Ｆ分離等を行う際に粒子を洗浄する工程において、プローブ担持粒子が存在す
る面側からフィルターへ洗浄液を流したときに、プローブ担持粒子が細孔へやや嵌め込まれたとしても、横断面の外縁と複数箇所で部分的に接しているので、その間において隙間が形成されている。
【００２６】
したがって、プローブ担持粒子が細孔上に位置した状態でもプローブ担持粒子は細孔を完全に閉塞しない。そのため、洗浄液を隙間から抜けさせることが可能であり、フィルターを通じて洗浄液を流すことができる。また、洗浄液の流速を早めることができるので、洗浄性が向上する。
【００２７】
また、フィルターを通過する洗浄液の流れを小さい圧力損失で得られるので、フィルターへの負荷を低減できる。さらに、洗浄液を逆流させて、細孔に嵌め込まれたプローブ担持粒子を抜き出す際にも、粒子が抜け易くなり、フィルターへの負荷を低減できる。したがって、繰り返し使用によるフィルターの変形、割れなどの損傷が抑制される。
【００２８】
本発明において、細孔は、貫通方向に直線軸を有しているが、その縦断面は、図８のように軸線がフィルター面に対して垂直であり、かつ横断面積が表裏面で等しい場合の他、軸線がフィルター面に対してやや傾斜していてもよく、あるいは、横断面積がフィルターの一方面から他方面へやや変化していてもよい。
【００２９】
本発明では、フィルターの厚さは好ましくは１〜１０μｍ、より好ましくは２〜７μｍである。フィルターが厚過ぎると、液体の濾過時に濾過抵抗が大きくなり、フィルターが薄過ぎると、フィルターの機械的な強度が不足する。
【００３０】
本発明では、上述したような細孔が、一定の配列パターンでフィルター面に配置されている。これにより、洗浄液の圧力に対する強度を保ちながら、洗浄効率に影響する開口率を高めることができる。以下、本発明における細孔形状および配列パターンを有するフィルターの中でも、フィルター強度および洗浄性の両方において特に優れた特性を併せ持つ実施形態について説明する。
【００３１】
本発明における好ましい一実施形態では、図２および図３に示すように、フィルター細孔の横断面は、図２のような略正方形または図３のような略矩形である。図２および図３において、前記一定の配列パターンは、隣接する４つの細孔３の各中心点を結ぶ線分から形成される格子形状が正方形または矩形となるパターンである。
【００３２】
図２のようなフィルター１の具体例としては、シリコン製のフィルター面２に、辺の長さが４μｍの横断面が略正方形である細孔３を、細孔間に２μｍの間隔をおいて配置した厚さ２μｍのフィルターが挙げられる。この場合、プローブを担持する粒子としては、その直径が細孔の内接円より大きな粒子、例えば、直径６μｍの粒子が使用できる。この例では、フィルター１の開口率は４４％である。
【００３３】
図３のようなフィルター１の具体例としては、シリコン製のフィルター面２に、長辺の長さが６μｍ、短辺の長さが４μｍの横断面が略矩形である細孔３を、細孔間に２μｍの間隔をおいて配置した厚さ２μｍのフィルターが挙げられる。この場合、プローブを担持する粒子としては、その直径が細孔の内接円より大きな粒子、例えば、直径６μｍの粒子が使用できる。この例では、フィルター１の開口率は４８％である。
【００３４】
本発明における好ましい別の実施形態では、図４および図５に示すように、フィルター細孔の横断面は、図４のような略正方形または図５のような略矩形である。図４または図５において、前記一定の配列パターンは、隣接する４つの細孔３の各中心点を結ぶ線分から形成される格子形状が平行四辺形となるパターンである。なお、本明細書において、平
行四辺形は、正方形および矩形を含まない概念である。
【００３５】
図４のようなフィルター１の具体例としては、シリコン製のフィルター面２に、辺の長さが４μｍの横断面が略正方形である細孔３を、細孔間に２μｍの間隔をおいて配置した厚さ２μｍのフィルターが挙げられる。この場合、プローブを担持する粒子としては、その直径が細孔の内接円より大きな粒子、例えば、直径６μｍの粒子が使用できる。この例では、フィルター１の開口率は４４％である。
【００３６】
図５のようなフィルター１の具体例としては、シリコン製のフィルター面２に、長辺の長さが１６μｍ、短辺の長さが４μｍの横断面が略矩形である細孔３を、細孔間に２μｍの間隔をおいて配置した厚さ２μｍのフィルターが挙げられる。この場合、プローブを担持する粒子としては、その直径が細孔の内接円より大きな粒子、例えば、直径６μｍの粒子が使用できる。この例では、フィルター１の開口率は５９％である。
【００３７】
以上を纏めると、横断面が略正方形または略矩形である細孔を、隣接する４つの細孔３の各中心点を結ぶ線分から形成される格子形状が、正方形、矩形、または平行四辺形となるパターン等の一定の配列パターンとなるように配列することで、洗浄液の圧力に対する高い強度をもち、かつ開口率が高いフィルターを得ることができる。
【００３８】
さらに、図２〜図４では１つの細孔に１つの粒子が配置されるが、図５では、細孔の横断面形状が、その長辺の長さが短辺の長さの２倍を超える長い矩形になっているので、１つの細孔に同時に２つ以上の粒子が配置できるようになっている。このようにすることで、洗浄液の圧力に対する高い強度をもち、かつ開口率がさらに高いフィルターを得ることができる。
【００３９】
上記のように、細孔の横断面を矩形等のように長軸を有する長い形状とすれば、開口率が大きくなり洗浄性が向上するが、図５のように、細孔３の配列パターンを、長軸５が一方向へ配向したパターンとすると、長軸５が配向した方向と、それと垂直な方向でフィルター１に強度差が生じる。すなわち、長軸５が配向した方向の強度が弱くなる。
【００４０】
このような場合、長軸の配向を全体として分散させて、長軸の配向がフィルター面全体として等方性を有するパターンとすることが好ましい。
等方性を有するパターンの具体例としては、長軸が互いに平行である複数の細孔が一定間隔で配置された第１の区画と、長軸が互いに平行であり、かつ、第１の区画における細孔の長軸に対して長軸方向が垂直である複数の細孔が一定間隔で配置された第２の区画とが、交互に配置されているパターンが挙げられる。
【００４１】
図６および図７は、本発明の別の実施形態におけるバイオチップ用フィルターの部分上面図である。図６に示すフィルター１では、矩形の横断面をもち長軸５ａが互いに平行である３つの細孔３が一定間隔で配置された第１の区画６ａを有している。また、矩形の横断面をもち長軸５ｂが互いに平行である３つの細孔３が一定間隔で配置された第２の区画６ｂを有している。第１の区画６ａにおける細孔３の長軸５ａと、第２の区画６ｂにおける細孔３の長軸５ｂとは、互いに垂直になっている。
【００４２】
図６のようなフィルター１の具体例としては、シリコン製のフィルター面２に、長辺の長さが１６μｍ、短辺の長さが４μｍの横断面が略矩形である細孔３を、細孔間に２μｍの間隔をおいて配置した厚さ２μｍのフィルターが挙げられる。この場合、プローブを担持する粒子としては、その直径が細孔の内接円より大きな粒子、例えば、直径６μｍの粒子が使用できる。この例では、フィルター１の開口率は５９％である。
【００４３】
図６では、１つの区画内に３つの細孔を配置したが、これに限らず、１つの区画内に４つ以上の細孔を配置してもよく、また、図７のように２つの細孔を配置してもよい。
図７のようなフィルター１の具体例としては、シリコン製のフィルター面２に、長辺の長さが１０μｍ、短辺の長さが４μｍの横断面が略矩形である細孔３を、細孔間に２μｍの間隔をおいて配置した厚さ２μｍのフィルターが挙げられる。この場合、プローブを担持する粒子としては、その直径が細孔の内接円より大きな粒子、例えば、直径６μｍの粒子が使用できる。この例では、フィルター１の開口率は５５．５％である。
【００４４】
本発明のフィルターには、フィルター面を底面とするウェルが設けられていることが好ましい。ウェルは、主としてフィルターを補強する機能を有するが、用途によっては、プローブ担持粒子を収容する単位区画を形成する側壁としても機能できる。
【００４５】
フィルターの強度を維持する点からは、ウェルを構成する複数の孔部が形成された一体壁により複数のウェルが形成されていることが好ましい。ウェルの形状や配列パターンとしては、例えば、円形である多数のウェルを、配列全体の外周縁が略円状となるように密に配列したパターンなどが挙げられるが、これに限定されず、場合に応じて適宜のものとされる。
【００４６】
図９は、ウェルを設けた本発明のフィルターの一実施形態を示した上面図、図１０は、このフィルターにおける１つのウェルの一部断面図である。図９に示したように、このフィルター１には、その配列全体の外周縁が略円状となるように、規則的な配列で計７３個のウェル７が配置されている。ウェル７のサイズの具体例としては、高さ３００μｍ、直径５００μｍのものが挙げられる。また、フィルター１は、例えば、縦横が約１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさとされる。
【００４７】
図１０に示すように、ウェル底のフィルター面には、ウェル基端部に沿った外周縁に、幅２０μｍ程度の無孔部１０を設けることが好ましい。このように細孔３が存在しない無孔部１０を設けることで、例えば、機械的な強度を高めることができる。
【００４８】
フィルターの材質としては、例えば、金属、金属酸化物、有機材料などが挙げられるが、機械的強度が高い材料が好ましい。フィルターの材質の具体例としては、液晶ポリマー、ポリカーボネート、ポリアミド樹脂、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホンなどのエンジニアリングプラスチック；鉄、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、シリコン、チタン、タンタル、マグネシウム、モリブデン、タングステン、ロジウム、パラジウム、銀、金、白金、ステンレス、真鍮、黄銅、青銅、燐青銅、アルミ銅合金、アルミマグネシウム合金、アルミマグネシウムシリコン合金、アルミ亜鉛マグネシウム銅合金、鉄ニッケル合金などの金属；シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化タンタルなどの金属酸化物；ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴａＮなどの金属窒化物；ＳｉＣ、ＷＣなどの金属炭化物；ダイヤモンド、グラファイト、Diamond Like Carbon(ＤＬＣ)などの炭素材料；ソーダガラス、
ホウ珪酸ガラス、パイレックス（登録商標）、石英ガラスなどのガラス等が挙げられる。
【００４９】
また、フィルター膜とウェルとを一体化した構造とすることで、フィルターの機械的な強度が増し、さらにフィルター膜とウェル壁との間に被検体などの不純物が入り込まず、Ｂ／Ｆ分離能力の高いフィルターとすることができる。フィルター膜とウェルとを一体に形成する方法としては、エッチング等のサブトラクティブ法で同一材料からフィルター膜とウェルとを作製する方法、電鋳等のアディティブ法で同一材料からフィルター膜とウェルとを作製する方法、インプリント（ナノインプリント）等で同一材料からフィルター膜とウェルとを作製する方法が挙げられる。
【００５０】
エッチングにより同一材料からフィルター膜とウェルとを作製する方法としては、組成の異なる複数の層からなるプレートについて、それぞれ両側からパターンエッチングを行うことによりフィルター膜とウェルとを形成する方法が挙げられる。
【００５１】
このように組成の異なる各層が一体化した材料としては、アルミ板の表面を所定の厚さまで酸化してアルミナとしたアルミ／アルミナ板、金属チタンを同様に酸化した金属チタン／チタニア、酸化膜付きシリコンウエハー、あるいはＳＯＩ(Silicone On Insulator)
ウエハーなどが挙げられる。
【００５２】
ＳＯＩウエハーは、単結晶シリコンの結晶表面からわずかに深い部分へイオン注入等によって酸素分子を埋め込み、それを高熱で酸化させることにより、ＳｉＯ2絶縁層とその
上のシリコン結晶薄膜を形成したウエハーである。
【００５３】
ＳＯＩウエハーを用いて、ＳｉＯ2絶縁層の両側からシリコンを所望のパターンにエッ
チングを行い、その後、フィルター膜上に表出した絶縁層を除去することで、シリコン製のウェルと、シリコン製のフィルター膜とが一体化したものが得られる。このようなフィルターはシリコンをフィルターとして用いているので機械的強度が特に高い。
＜バイオチップ＞
本発明のバイオチップは、前述のフィルター、該フィルターを有するウェル、および該ウェル中に担持されたプローブ担持粒子を有してなる。本発明のバイオチップには、そのプローブとして核酸を粒子へ担持したＤＮＡチップの他、抗原および抗体等のタンパクあるいはこれらのタンパクと反応する化学物質を粒子へ担持したプロティンチップ、低分子化合物を粒子へ担持し蛋白などとの相互作用をスクリーニングするチップ、糖鎖を粒子へ担持した糖鎖チップ、細胞を粒子へ担持した細胞チップ等も含まれる。
【００５４】
本発明のバイオチップには、次のものが包含される。
（１） 上述したフィルターの各ウェル内にプローブ担持粒子の分散液が収容された形態
（バイオセンサ）
（２） 上述したフィルターが収納され、または該フィルターが接続される容器との組み
合わせ（バイオセパレーション用途、光学検出用途等のキット）
プローブ担持粒子の分散液をウェル内に収容したバイオセンサとして使用する形態の場合、同一のプローブが担持された粒子を各ウェルに収容する態様と、互いに異なるプローブが担持された粒子を各ウェルに収容する態様がある。
【００５５】
粒子に担持するプローブ（またはリガンド。本明細書ではこれらを担持する粒子を総称してプローブ担持粒子という。）としては、例えば、核酸、分子量５００〜１００万のタンパク質、脂質、糖鎖、細胞、タンパク質発現細胞、アプタマー、ウイルス、酵素、薬理活性を有する分子量５０〜１００万のリード化合物、特定の生理活性作用を持つかまたはこれを持つ可能性のある化学物質などが挙げられる。
【００５６】
プローブを担持する粒子としては、有機粒子、無機粒子、有機無機複合粒子などが挙げられる。有機粒子としては、例えば、ブタジエン系、スチレン系、ジビニルベンゼン系、アクリロニトリル系、アクリレート系、メタクリレート系、アクリルアミド系、ベンゾグアナミン系、ナイロン系、ポリビニルアルコール系、またはフッ素系等のモノマーを、単独であるいは２種以上を組み合わせて用いたモノマー原料から、乳化重合あるいはサスペンション重合により得られた粒子などが挙げられる。また、均一孔を持つ多孔質プレートから樹脂を押し出して粒子を作製する膜乳化による方法で得られた粒子も使用できる。これらの粒子は必要に応じて分級機にて粒子径を揃えてもよい。
【００５７】
バイオセパレーション用のキットとして使用する態様では、例えば、洗浄液、剥離液、
被検体、およびプローブ担持粒子分散液などを内部で移動させるためのチューブ状等の形状を有する容器内に、Ｂ／Ｆ分離用のフィルターと、必要に応じて、プローブ担持粒子に捕捉された標的物質を剥離するための剥離用フィルターを固定し、当該容器内において、洗浄液、剥離液、被検体、およびプローブ担持粒子分散液などを差圧等で移動させる。なお、プローブ担持粒子分散液と被検体との接触および反応は、フィルターが接続された場所とは別の場所で行ってもよい。
【００５８】
また、バイオセパレーション用または検出用のキットとして使用する別の態様では、例えば、フィルターが容器に固定されるか、または、フィルターと容器とが相対移動できるようにフィルターが容器内に収納される。より具体的には、当該容器には、フィルターにおける複数のウェルに対応して互いに独立した複数の独立空間が設けられているか、または、フィルターにおける複数のウェルに対して当該フィルターを介して液の流通を共有する共有空間が設けられている。
【００５９】
上記のようなバイオチップを用いて、例えば、次のようにＢ／Ｆ分離を行う。最初に、プローブ担持粒子が収納されたフィルターのウェル内に被検体を投入し、フィルターを容器内の溶液中で上下させるか、あるいは容器内の溶液の界面を差圧等によって移動させることにより、容器内の溶液とウェル内の溶液とを一体化させ、被検体中の標的物質をプローブに対して拡散させる。
【００６０】
次に、容器内の溶液中でフィルターを上下させるか、あるいは容器内の溶液の界面を上下させることにより、被検体中の標的物質とプローブとの反応を進行させる。
次に、溶液の界面の高さを、ウェル底部のフィルター膜の下面未満となるまで低下させて、粒子に担持したプローブとは反応していない被検体を各ウェル内から除去する。
【００６１】
次に、フィルター膜を通じて下面から洗浄液をウェル内に投入し、ウェル内外へ洗浄液を出し入れさせて洗浄液をウェル内に循環させ、洗浄液をウェル外へ排出することにより、プローブに結合した標的物質以外の物質を洗浄除去する。
【００６２】
その後、フィルターにおける複数のウェルに対応して互いに独立した複数の独立空間を有する容器をフィルターの下方に配置し、次いで、上方から分離剤溶液をウェル内に投入し、これにより粒子から被検体中の標的物質を分離して、フィルター膜を介して容器内の各空間に移動させて分画する。
【００６３】
また、上述したような被検体中の標的物質とプローブとの反応およびＢ／Ｆ分離を行った後、例えば次の方法によって、標的物質を光学的に検出・同定することができる。
フィルターのウェル内にラベル剤を投入し、プローブと標的物質にラベル剤を結合させ、その後、未結合のラベル剤を洗浄除去する。ラベル剤の具体例としては、ラジオアイソトープ、有機蛍光体、希土類などの錯体系の蛍光体、蛍光蛋白、燐光体、量子効果による発光ナノ粒子、化学発光剤、酵素発光剤、金、銀のナノ粒子などが挙げられる。
【００６４】
次に、ウェル内の溶液を底部のフィルター膜を介してウェル外に排出し、ウェル内の粒子をフィルターの細孔上に位置させる。この状態で、粒子に担持されたプローブと被検体の標的物質との反応または相互作用を検出する。
【００６５】
標的物質の検出方法としては、通常行われている各種の方法が適用可能であり、その具体例としては、ラジオアイソトープ検出、蛍光検出、化学発光検出、酵素発光検出、ラマン検出などが挙げられる。
【００６６】
蛍光発光、化学発光検出などの光学的な検出を行う場合、フィルター膜がシリカ等で形
成されたものを用いれば、粒子からの発光に関して透明であるため粒子からの発光の検出が容易であるが、例えばフィルター膜の強度をより高める等の目的で、フィルター膜がシリコン等で形成されたものを用いると、粒子からの発光を透過しないため粒子からの発光を検出しにくくなる場合がある。
【００６７】
すなわち、図１２のように細孔の横断面が円であると、細孔に位置した粒子は完全に細孔を覆ってしまうので、粒子からの発光は、その周囲との区別がつきにくくなる。これに対して、本発明では細孔の横断面を前述した形状としているので、図１１に示したように、上面側から見てプローブ担持粒子８と細孔３との間に、反対面側へ貫通する隙間９ができる。そのため、粒子からの発光が、隙間９との間で区別されて検出し易くなる。
【００６８】
以上に、好ましい実施形態を挙げながら本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、フィルター細孔の横断面形状の例を示した図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態におけるフィルターの部分上面図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態におけるフィルターの部分上面図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態におけるフィルターの部分上面図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態におけるフィルターの部分上面図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態におけるフィルターの部分上面図である。
【図７】図７は、本発明の別の実施形態におけるフィルターの部分上面図である。
【図８】図８は、フィルター細孔の縦断面図である。
【図９】図９は、本発明の別の実施形態におけるフィルター全体の上面図である。
【図１０】図１０は、図９のフィルターにおける１つのウェルの部分断面図である。
【図１１】図１１は、フィルターの細孔上にプローブ担持粒子が位置した状態を示した図である。
【図１２】図１２は、従来のバイオチップ用フィルターにおける細孔形状および配置を示した一部上面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  フィルター
２  フィルター面
３  細孔
３ａ  直線軸
５，５ａ，５ｂ  長軸
６ａ  第１の区画
６ｂ  第２の区画
７  ウェル
８  プローブ担持粒子
９  隙間
１０  無孔部
【図１】
2007178366.tif 000003
【図２】
2007178366.tif 000004
【図３】
2007178366.tif 000005
【図４】
2007178366.tif 000006
【図５】
2007178366.tif 000007
【図６】
2007178366.tif 000008
【図７】
2007178366.tif 000009
【図８】
2007178366.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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