(57)【要約】【課題】プローブピンを効率よく洗浄することが可能なＤＮＡチップの測定装置を提供する。【解決手段】測定装置は、ＤＮＡチップを収納したカセットを取外し可能な装着位置とＤＮＡチップの測定が可能な測定位置との間を移動可能に設けられたカセット支持機構６２と、測定位置に移動したカセットに対して、ＤＮＡチップの電極に当接する当接位置と、カセットから離間する退避位置との間を移動可能に設けられ、ＤＮＡチップから発生電流を検出する測定プローブピン７６と、カセットに代えてカセット支持機構に装填可能に形成されているとともに、測定プローブピンを洗浄する洗浄層５６ｂを有した洗浄カセット５２と、測定プローブピンを退避位置と当接位置との間で移動させ、測定時、測定プローブピンをＤＮＡチップの測定極に当接させるとともに、洗浄時、測定位置に移動された洗浄カセットの洗浄層に測定プローブピンを接触させる駆動機構と、を備えている。【選択図】      図１０
2009244186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核酸プローブが固定化された複数の電極と複数の測定極とを有するＤＮＡチップを収納したカセットと、
前記カセットを取外し可能な装着位置と、ＤＮＡチップの測定が可能な測定位置との間を移動可能に前記カセットを支持するカセット支持機構と、
前記測定位置に移動したカセットに対して、前記ＤＮＡチップの測定極に当接する当接位置と、前記カセットから離間する退避位置との間を移動可能に設けられ、前記ＤＮＡチップに電圧を印加し、前記ＤＮＡチップからの反応電流を検出する測定プローブピンと、
前記カセットに代えて前記カセット支持機構に装填可能に形成されているとともに、前記測定プローブピンを洗浄する洗浄層を有した洗浄カセットと、
前記測定プローブピンを前記退避位置と当接位置との間で移動させ、測定時、前記測定プローブピンを前記ＤＮＡチップの測定極に当接させるとともに、洗浄時、前記カセット支持機構により前記測定位置に移動された前記洗浄カセットの洗浄層に前記測定プローブピンを接触させる駆動機構と、を備えたＤＮＡチップ測定装置。
【請求項２】
複数本の測定プローブピンを並べたプローブピンユニットを備え、
前記洗浄層は、前記複数の測定プローブピン全体の面積をよりも大きな表面積を有し、
前記カセット支持機構は、前記洗浄層を含む洗浄カセットを、前記測定位置に対してずれているとともに前記複数のプローブピンに当接可能な複数の洗浄位置へ段階的に移動させる移動機構を備えている請求項１に記載のＤＮＡチップ測定装置。
【請求項３】
複数本の測定プローブピンを並べたプローブピンユニットを備え、
前記洗浄層は、前記複数の測定プローブピン全体の面積をよりも大きな表面積を有し、
前記駆動機構は、前記プローブピンユニットを、前記当接位置に対してずれているとともに前記複数のプローブピンが前記洗浄層に当接可能な複数の洗浄位置へ段階的に移動させる請求項１に記載のＤＮＡチップ測定装置。
【請求項４】
核酸プローブが固定化された複数の電極と複数の測定極とを有するＤＮＡチップを収納したカセットと、
前記カセットを取外し可能な装着位置と、ＤＮＡチップの測定が可能な測定位置との間を移動可能に設けられたカセット支持機構と、
前記測定位置に移動したカセットに対して、前記ＤＮＡチップの測定極に当接する当接位置と、前記カセットから離間する退避位置との間を移動可能に設けられ、前記ＤＮＡチップから発生電流を検出する測定プローブピンと、
前記測定プローブピンを洗浄する洗浄層と、
前記洗浄層を、前記測定プローブピンの先端部に当接可能な洗浄位置と、前記測定プローブから退避する後退位置との間で移動させる洗浄機構と、
前記測定プローブピンを前記退避位置と当接位置との間で移動させ、測定時、前記測定プローブピンを前記ＤＮＡチップの測定極に当接させるとともに、洗浄時、前記洗浄機構により前記洗浄位置に移動された前記洗浄層に前記測定プローブピンを接触させる駆動機構と、を備えたＤＮＡチップ測定装置。
【請求項５】
複数本の測定プローブピンを並べたプローブピンユニットを備え、
前記洗浄層は、前記複数の測定プローブピン全体の面積をよりも大きな表面積を有し、
前記洗浄機構は、前記洗浄層を、前記洗浄位置に対してずれているとともに前記複数のプローブピンに当接可能な他の複数の洗浄位置へ段階的に移動させる移動機構を備えている請求項４に記載のＤＮＡチップ測定装置。
【請求項６】
前記洗浄カセットは、基板と、この基板上に設けられ前記洗浄層を形成したゲルシートとを備えている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＤＮＡチップ測定装置。
【請求項７】
前記洗浄カセットは、シリコン層と、このシリコン層上に形成され前記洗浄層を形成した粘着材層とを備えている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＤＮＡチップ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡ等の複数の核酸プローブを固定し、核酸プローブと検体から抽出した核酸との反応から、特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を判定するＤＮＡチップの測定装置、特に電気化学的な反応を利用して、ハイブリダイゼーションの有無を検出する電流検出型ＤＮＡチップの測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ゲノム医学やゲノム薬理学の進歩により、特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を検出することによって、薬に対する効果や副作用、発病の可能性や病気の進行程度等が診断できるようになってきた。この特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を手軽に検出する手法として、ＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）を用いる手法が提供されている。このようなＤＮＡチップとして、電流検出法を用いて特定の塩基配列あるいは特定の遺伝子の存在を検出する電流検出型のＤＮＡチップが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
電流検出型のＤＮＡチップは、絶縁基板上に金等の導電性金属薄膜からなる複数の作用極および測定極と、これらの電極を接続し電気化学的な測定回路を形成する配線とを有し、作用極には、既知の核酸等からなる一本鎖の核酸プローブが固定化されている。このＤＮＡチップは、通常、カセット内に収納されている。そして、測定時には、カセットを測定装置内の所定位置に装填し、核酸プローブへの検体の充填、加熱、洗浄、電流検出が行われる。
【０００４】
測定装置は、例えば、昇降可能に設けられた複数の測定プローブピンを備え、測定時、これらの測定プローブピンは、ＤＮＡチップの測定極に押圧接触される。そして、測定プローブピンを通してＤＮＡチップに電圧を印加するとともに、ＤＮＡチップから発生する微小電流を検出している。
【０００５】
しかしながら、測定プローブピンによる測定動作を繰り返すと、プローブピン先端部およびその近傍にＤＮＡチップの電極から削り取られた金属層をはじめとした異物が付着する。付着した異物を除去せずに放置すると、測定プローブピンと電極との間に導通不良が発生し、正確な測定が困難となる。また、測定プローブの種類によっては、異物を介して隣接するプローブ同士が短絡し、あるいは、測定プローブピンが塑性変形し、正確に電極へ接触させることが困難になる場合がある。
【０００６】
このような問題を防止するため、所定回数の測定を行う毎に、測定プローブピン先端部およびその近傍を洗浄し、異物を除去する方法が取られている。洗浄の方法として、複数の測定プローブピンを有したプローブユニットをホルダから取り外して、測定装置の外に取り出した後、各プローブピンの先端をブラシで擦って、あるいは、研磨ステージで擦ることにより、異物を除去している。
【特許文献１】特許第３９３０５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような方法では、洗浄の度にプローブピンユニットを測定装置から取外し、洗浄の後、再度セッティングをやり直す必要があり、洗浄作業効率が悪い。
【０００８】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、測定プローブピンを効率よく洗浄することが可能なＤＮＡチップの測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するため、この発明の態様に係るＤＮＡチップ測定装置は、ＤＮＡ等の核酸プローブが固定化された複数の電極と複数の測定極とを有するＤＮＡチップを収納したカセットと、前記カセットを取外し可能な装着位置と、ＤＮＡチップの測定が可能な測定位置との間を移動可能に前記カセットを支持するカセット支持機構と、前記測定位置に移動したカセットに対して、前記ＤＮＡチップの測定極に当接する当接位置と、前記カセットから離間する退避位置との間を移動可能に設けられ、前記ＤＮＡチップから発生電流を検出する測定プローブピンと、前記カセットに代えて前記カセット支持機構に装填可能に形成されているとともに、前記測定プローブピンを洗浄する洗浄層を有した洗浄カセットと、前記測定プローブピンを前記退避位置と当接位置との間で移動させ、測定時、前記測定プローブピンを前記ＤＮＡチップの測定極に当接させるとともに、洗浄時、前記カセット支持機構により前記測定位置に移動された前記洗浄カセットの洗浄層に前記測定プローブピンを接触させる駆動機構と、を備えている。
【００１０】
この発明の他の態様に係るＤＮＡチップ測定装置は、ＤＮＡ等の核酸プローブが固定化された電極と複数の測定極とを有するＤＮＡチップを収納したカセットと、前記カセットを取外し可能な装着位置と、ＤＮＡチップの測定が可能な測定位置との間を移動可能に設けられたカセット支持機構と、前記測定位置に移動したカセットに対して、前記ＤＮＡチップの測定極に当接する当接位置と、前記カセットから離間する退避位置との間を移動可能に設けられ、前記ＤＮＡチップから発生電流を検出する測定プローブピンと、前記測定プローブピンを洗浄する洗浄層と、前記洗浄層を、前記測定プローブピンの先端部に当接可能な洗浄位置と、前記測定プローブから退避する後退位置との間で移動させる洗浄機構と、前記測定プローブピンを前記退避位置と当接位置との間で移動させ、測定時、前記測定プローブピンを前記ＤＮＡチップの測定極に当接させるとともに、洗浄時、前記洗浄機構により前記洗浄位置に移動された前記洗浄層に前記測定プローブピンを接触させる駆動機構と、を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、洗浄時、測定プローブピンを装置から取り外す必要がなく、測定プローブピンを効率よく洗浄することが可能なＤＮＡチップの測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、この発明の第１の実施形態に係る電流検出型のＤＮＡチップ測定装置について詳細に説明する。  
初めに、測定に用いるＤＮＡチップについて説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るＤＮＡチップを内蔵したカセットの外観を示し、図２は、このカセットを分解して示し、図３はＤＮＡチップを含むカセットの断面を示している。図１ないし図３に示すように、ＤＮＡチップ１０は、基板と基板上に形成された複数の電極とを有している。ＤＮＡチップ１０は、シリコン樹脂等で形成された流路パッキン１２と共に、ポリカーボネート等の樹脂で形成されたカセット１４内に組み込まれている。流路パッキン１２は、ＤＮＡチップ１０と接する側に流路１２ａを有し、この流路を通してＤＮＡチップ１０の電極に検体を導くとともに、反応容器を形成する。
【００１４】
カセット１４は、矩形箱状のトップカバー１６ａと、トップカバーに嵌合されトップカバーの底面を閉塞した矩形板状のボトムカバー１６ｂとを有している。ボトムカバー１６ｂにはＤＮＡチップ１０よりも僅かに小さな矩形状の開口１８が形成されている。ＤＮＡチップ１０は、その背面側が開口１８に重なった状態で、ボトムカバー１６ｂとトップカバー１６ａとの間に配置収納されている。流路パッキン１２は、トップカバー１６ａとＤＮＡチップ１０との間に配置され、ＤＮＡチップの電極側の表面に密着した状態で保持されている。
【００１５】
トップカバー１６ａには、検体及び薬液の注入孔２０および排出孔２１、並びに、矩形状の測定開口２２が形成されている。注入孔２０および排出孔２１は流路パッキン１２の流路１２ａに連通している。注入孔２０から注入された検体は、流路パッキン１２の流路を通してＤＮＡチップ１０の電極部に供給された後、他方から排出孔２１から排出される。また、測定開口２２は、ＤＮＡチップ１０の後述する測定極に対向して設けられている。カセット１４の外側から測定開口２２を通して、電流検出用のプローブピンをカセット１４内に挿入し、ＤＮＡチップ１０の測定極に接触させることができる。
【００１６】
図４は、ＤＮＡチップ１０を概略的に示し、図５は、ＤＮＡチップの作用極および測定極部分の断面を示している。  
図４に示すように、ＤＮＡチップ１０は、ガラス、Ｓｉ、樹脂等により矩形状に形成された絶縁性を有する基板３０と、基板の一方の表面上に金等の導電性を有する金属膜をパターニングすることにより形成された複数の電極、つまり、複数の作用極３２、測定極３４ａ、３４ｂ、対極３６、および参照極３８と、電極間を電気的に接続し測定回路を構成した複数の配線４０と、を有している。
【００１７】
作用極３２は例えば２つ設けられ、基板３０の一辺と平行な第１方向Ｘに沿って並んで配置されている。対極３６および参照極３８は、作用極３２の両側に基板３０の第１方向Ｘに並んで配置されている。それぞれ作用極３２に対応する２つの第１測定極３４ａ、および対極３６、参照極３８に対応する２つの第２測定極３４ｂが設けられている。これらの第１および第２測定極３４ａ、３４ｂは、基板３０の第１方向Ｘに隙間をおいて並んで設けられている。また、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂは、作用極３２、対極３６、参照極３８に対して、第１方向と直交する基板３０の第２方向Ｙに離間して配置されている。
【００１８】
基板３０の上面は、電極を除いて、例えば有機レジスト等からなる絶縁層４２によって覆われている。絶縁層４２は、それぞれ作用極３２、対極３６、参照極３８、測定極３４に対向して形成された複数の開口部を有し、作用極３２、対極３６、参照極３８および測定極３４は、それぞれ開口部を介して外部に露出している。
【００１９】
図３および図５に示すように、各作用極３２の露出した表面には、例えば既知の配列を持ち一本鎖にした合成オリゴＤＮＡが核酸プローブ４１として固定されている。
【００２０】
各作用極３２は、絶縁層を挟んで積層された複数の金属膜により形成され、絶縁層４２は、複数、例えば、３層の絶縁層、つまり、第１絶縁層４２ａ、第２絶縁層４２ｂ、第３絶縁層４２ｃを積層して形成されている。本実施形態において、作用極３２は、第１絶縁層４２ａおよび第２絶縁層４２ｂを挟んで積層された、例えば、３層の第１金属膜４３ａ、第２金属膜４３ｂ、第３金属膜４３ｃにより形成されている。
【００２１】
第１金属膜４３ａは円形に形成され、基板３０の表面上に形成されている。第２金属膜４３ｂは、第１絶縁層４２ａを介して第１金属膜４３ａ上に形成されている。この第２金属膜４３ｂおよび第１絶縁層４２ａには、第１金属膜４３ａと同軸な円形の開口部４４ａが形成されている。これにより、第２金属膜４３ｂは第１金属膜４３ａとほぼ等しい外径を有した環状に形成され、第１金属膜４３ａの周縁部に重なって、かつ、第１金属膜４３ａと同芯状に配置されている。そして、第１金属膜４３ａの中央部は、開口部４４ａを通して外部に露出している。
【００２２】
第３金属膜４３ｃは、第２絶縁層４２ｂを介して第２金属膜４３ｂ上に形成されている。この第３金属膜４３ｃおよび第２絶縁層４２ａには、第１金属膜４３ａと同軸な円形であって開口部４４ａよりも大径の開口部４４ｂが形成されている。これにより、第３金属膜４３ｃは第１金属膜４３ａとほぼ等しい外径を有した環状に形成され、第２金属膜４３ｂの周縁部に重なって、かつ、第１金属膜４３ａと同芯状に配置されている。そして、第２金属膜４３ｂの内周部分は、開口部４４ｂを介して外部に露出している。
【００２３】
第３絶縁層４２ｃは、第３金属膜４３ｃに重ねて形成されている。第３絶縁層４２ｃには、第１金属膜４３ａと同軸な円形であって開口部４４ｂよりも大径の開口部４４ｃが形成されている。これにより、第３金属膜４３ｃの内周部分は、開口部４４ｃを介して外部に露出している。
【００２４】
核酸プローブ４１は、作用極３２において、第１金属膜４３ａの露出部分、第２金属膜４３ｂの露出部分、および第３金属膜４３ｃの露出部分にそれぞれ固定化されている。核酸プローブ４１は所望の配列、つまり、既知の配列を有した核酸プローブが固定化されている。また、２つの作用極３２には、配列の異なる核酸プローブが固定化され、各作用極３２の第１、第２、第３金属膜上には、同一配列の核酸プローブが固定化されている。
【００２５】
図３ないし図５に示すように、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの各々は、絶縁層を介して積層された複数の金属膜により形成されている。すなわち、各測定極３４ａ、３４ｂは、基板３０の表面上に形成された矩形状の第１金属膜３５ａ、第１絶縁層４２ａ上に形成された矩形状の第２金属膜３５ｂ、および第２絶縁層４２ｂ上に形成された矩形状の第３金属膜３５ｃを有している。これら第１、第２、第３金属膜は、基板３０の第２方向Ｙに沿って互いにずれて配置されている。そして、第１金属膜３５ａの表面は、第１、第２、第３絶縁層４２ａ、４２ｂ、４２ｃに形成された開口部４６ａを通して外部に露出している。第２金属膜３５ｂの表面は、第２、第３絶縁層４２ｂ、４２ｃに形成された開口部４６ｂを通して外部に露出している。第３金属膜３５ｃの表面は、第３絶縁層４２ｃに形成された開口部４６ｃを通して外部に露出している。
【００２６】
作用極３２を形成する複数の金属膜は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線４０を介して第１測定極３４ａに電気的に接続されている。すなわち、作用極３２を形成する第１金属膜４３ａは、基板３０上に形成された配線４０を介して第１測定極３４ａの第１金属膜３５ａに電気的に接続されている。作用極３２を形成する第２金属膜４３ｂは、第１絶縁層４２ａ上に形成された配線４０を介して第１測定極３４ａの第２金属膜３５ｂに電気的に接続されている。作用極３２を形成する第３金属膜４３ｃは、第２絶縁層４２ｂ上に形成された配線４０を介して第１測定極３４ａの第３金属膜３５ｃに電気的に接続されている。これにより、作用極３２を形成する第１、第２、第３金属膜は、それぞれ独立して、第１測定極３４ａの第１、第２、第３金属膜に接続されている。
【００２７】
図４に示すように、対極３６および参照極３８の各々は、作用極３２と同様に、絶縁層を挟んで積層された複数の金属膜により形成され、対極を形成する複数の金属膜は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線４０を介して対応する第２測定極３４ｂに電気的に接続されている。同様に、参照極３８を形成する複数の金属膜は、絶縁層を介して層状に形成された複数の配線４０を介して、対応する第２測定極３４ｂに電気的に接続されている。
【００２８】
作用極３２の第１金属膜４３ａ、対極３６および参照極３８の第１金属膜、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの第１金属膜３５ａ、並びに基板３０上に形成された配線４０は、例えば、基板３０の表面上に成膜された金属膜をパターニングすることにより、共通の金属膜によって形成することができる。作用極３２の第２金属膜４３ｂ、対極３６および参照極３８の第２金属膜、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの第２金属膜３５ｂ、並びに第１絶縁層４２ａ上に形成された配線４０は、例えば、第１絶縁層４２ａの表面上に成膜された金属膜をパターニングすることにより、共通の金属膜によって形成することができる。同様に、作用極３２の第３金属膜４３ｃ、対極３６および参照極３８の第３金属膜、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂの第３金属膜３５ｃ、並びに基板３０上に形成された配線４０は、例えば、基板３０の表面上に成膜された金属膜をパターニングすることにより、共通の金属膜で形成することができる。
【００２９】
図３ないし図５に示すように、基板３０の他方の表面、ここでは、背面には、加熱時の基板３０の熱分布を均一とするための無機膜５０が形成されている。無機膜５０は、金属、酸化物、窒化物、炭化物の少なくとも一種類、例えば、Ａｌで形成され、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの公知の薄膜形成技術、メッキ、印刷などの公知の厚膜形成技術で形成されている。無機膜５０は、例えば矩形状に形成され、核酸プローブ４１が固定化された電極を含む所定の加熱領域、ここでは、２つの作用極３２、対極３６、および参照極３８を含む加熱領域と対向して設けられている。無機膜５０は、金属、酸化物、窒化物、炭化物などの単独で形成してもよく、あるいは、これらのいずれかを混合して形成してもよい。尚、十分な熱分布が得られれば、無機膜５０を設けなくても構わない。
【００３０】
図２および図３に示すように、上記のように構成されたＤＮＡチップ１０は、カセット１４内に組み込まれている。そして、ＤＮＡチップ１０の作用極３２、対極３６および参照極３８を含む電極部分は、流路パッキン１２によって覆われ、基板３０の上面と流路パッキンとにより流路１２ａが形成されている。この流路１２ａに検体あるいは電解液等を充填し流すことにより、電極部にこれらの検体、電解液を供給することができる。
【００３１】
ＤＮＡチップ１０の第１および第２測定極３４ａ、３４ｂは、カセット１４の測定開口２２に対向して位置している。これにより、外部から測定開口２２を通して、第１および第２測定極３４ａ、３４ｂに接触可能となっている。また、ＤＮＡチップ１０は、その背面に形成された無機膜５０がカセット１４の開口１８に重なった状態で、ボトムカバー１６ｂとトップカバー１６ａとの間に配置されている。開口１８を通して、無機膜５０およびＤＮＡチップ１０をヒータ等により加熱することができる。
【００３２】
一方、ＤＮＡチップ測定装置は、ＤＮＡチップを備えたカセット１４に代えて装填可能な洗浄カセット５２を備えている。図６および図７に示すように、洗浄カセット５２は、カセット１４と同一の外観形状および寸法に形成されている。すなわち、洗浄カセット５２は、矩形箱状のトップカバー５４ａと、トップカバーに嵌合されトップカバーの底面を閉塞した矩形板状のボトムカバー５４ｂとを有している。洗浄カセット５２内において、ボトムカバー５４ｂ上には、洗浄シート５６が配置されている。洗浄シート５６は、例えば、矩形状のゲルシート５６ａと、このゲルシート上に形成された洗浄層５６ｂと、を有している。洗浄シート５６は、適宜、交換可能に設けられている。洗浄シート５６は、後述する複数のプローブピン全体の設置面積をよりも大きな表面積を有する大きさに形成されている。  
洗浄シート５６としては、ベースとなるシリコン層と、シリコン層上に形成され洗浄層として機能する粘着材層と、を有するシートを用いてもよい。
【００３３】
トップカバー５４ａには、洗浄シート５６とほぼ等しい大きさの開口５８が形成され、洗浄層５６ｂと対向している。後述するように、洗浄カセット５２を測定装置に装填した状態において、洗浄カセットの外側から開口５８を通して、電流検出用のプローブピンを洗浄カセット内に挿入し、プローブピンの先端を洗浄層５６ｂに接触させ、洗浄することができる。
【００３４】
次に、上述したＤＮＡチップのカセット１４および洗浄カセット５２を用いてＤＮＡチップの測定およびプローブピンの洗浄を行う測定装置について説明する。  
図８は、測定装置を概略的に示す断面図であり、図９は、プローブピンによるＤＮＡチップの測定状態を概略的に示している。
【００３５】
図８に示すように、測定装置６０は、ハウジング６１と、このハウジング内に配設されたカセット支持機構６２、複数の測定プローブピンを並べたプローブピンユニット６４、プローブピンユニットを当接位置および退避位置に駆動する駆動機構６６とを備えている。
【００３６】
図８および図９に示すように、カセット支持機構６２は、カセット１４あるいは洗浄カセット５２を選択的に支持するカセットホルダ６８を有している。カセットホルダ６８はほぼ直方体形状に形成され、その中央部に、カセット１４あるいは洗浄カセット５２を装着可能なほぼ矩形状の係合凹所７０が形成されている。係合凹所７０の底部には、複数のばね７１によって弾性的に支持された支持板７２が設けられている。係合凹所７０に装着されたカセット１４あるいは洗浄カセット５２は、支持板７２上に弾性的に支持される。
【００３７】
カセットホルダ６８は、ガイドレール７３により床とほぼ平行な方向に沿って移動可能に支持され、ここでは、図８に破線で示す、カセットを取外し可能な装着位置と、実線で示す、ＤＮＡチップの測定が可能な測定位置との間を移動可能に支持されている。また、カセット支持機構６２は、カセットホルダ６８を装着位置と測定位置との間で移動させるとともに、測定位置に対して所定ピッチずつずれた複数の洗浄位置へ段階的に移動させる移動機構７４を有している。移動機構７４は、複数の駆動ローラ、これらの駆動ローラを駆動するモータ等を備えている。なお、ハウジング６１の一側壁には、カセットホルダ６８が通過する挿通口６３が形成されている。
【００３８】
プローブピンユニット６４は、互いに所定の間隔を置いて、例えば、３列に並んで設けられた複数のプローブピン７６と、これらのプローブピンを保持したプローブホルダ７７と、を有している。プローブピン７６は、ほぼ鉛直方向に沿って延びているとともに、鉛直方向に沿って変位可能に支持されている。更に、各プローブピン７６は、図示しない弾性材により鉛直方向下方に向かって付勢されている。
【００３９】
プローブホルダ７７は駆動機構６６により昇降可能に支持されている。駆動機構６６は、ハウジング６１の底壁に立設された支柱７８、ほぼ水平に延びているとともに支柱７８に昇降自在に支持された支持アーム７９、この支持アームを昇降させる昇降機構８０を備えている。プローブホルダ７７は、支持アーム７９の延出部に取り付けられ、支持アームと共に昇降可能となっている。また、プローブホルダ７７は、支持アーム７９に対して水平方向に移動可能に設けられている。そして、プローブピンユニット６４は、駆動機構６６により水平方向および鉛直方向に移動され、測定位置に移動したカセット１４に対して、プローブピン７６がＤＮＡチップ１０の測定極３４ａ、３４ｂに当接する当接位置と、プローブピン７６がカセットから離間する退避位置との間を移動される。
【００４０】
測定装置６０は、複数のプローブピン７６に電気的に接続された測定器８２、および測定器に接続された分析器８４を備えている。測定器８２は、プローブピン７６に所定の電圧を印加する電源、プローブピンを介して検出される微小反応電流を測定する電流計等を有している。分析器８４は、測定器８２により測定された微小反応電流に応じて、ＤＮＡチップ１０により検出された検体ＤＮＡの配列を分析し判定する。  
その他、測定装置６０は、図示しない、ＤＮＡチップ１０に検体ＤＮＡを供給する検体供給部、ＤＮＡチップを加熱する加熱機構等を備えている。
【００４１】
上記のように構成されたＤＮＡチップ１０を用いて検査を行う場合、まず、カセット支持機構６２のカセットホルダ６８を装着位置に移動させ、このカセットホルダの係合凹所７０にカセット１４を装着する。続いて、カセット支持機構６２によりカセットホルダ６８を測定装置６０内に引き込み、測定位置に移動させる。
【００４２】
続いて、検体供給部により、検体から抽出し増幅した検体ＤＮＡを、カセット１４の注入孔２０から流路パッキン１２の流路１２ａ内に注入し、作用極３２に供給する。また、加熱機構により、カセット１４の開口１８を通してＤＮＡチップ１０を加熱し、核酸プローブ４１が固定化された作用極３２の部分を所定の第１温度に加熱する。これにより、核酸プローブ４１と検体ＤＮＡとをハイブリダイゼーション反応させる。この際、核酸プローブ４１と検体ＤＮＡとが相補的な配列を有していれば、これらが結合して二本鎖のＤＮＡとなる。
【００４３】
その後、ＤＮＡチップ１０を第２温度に維持した状態で、反応に関与せず一本鎖のままの検体ＤＮＡを洗い流す。続いて、ＤＮＡチップ１０を第３温度にした後、二本鎖になったＤＮＡにだけ選択的に結合し、かつ電気化学的に活性な性質を持つ核酸挿入剤を、カセット１４の注入孔２０から流路パッキン１２の流路１２ａ内に注入し、作用極３２、対極３６、参照極３８に供給する。
【００４４】
この状態で、駆動機構６６によりプローブピンユニット６４を退避位置から当接位置に移動させる。これにより、複数のプローブピン７６は、カセット１４の外側から測定開口２２を通してカセット内に入り、その先端は、ＤＮＡチップ１０の対応する第１および第２測定極３４ａ、３４ｂに当接する。この際、カセット１４は支持板７２により上方に向かって弾性的に付勢され、各プローブピン７６も下方に向かって弾性的に付勢されている。そのため、プローブピン７６は、その長さに多少のばらつき等がある場合でも、対応する測定極に確実に接触することができるとともに、測定極に当接する際の衝撃が吸収され、プローブピンおよびＤＡＮチップの損傷が防止される。
【００４５】
複数のプローブピン７６を第１および第２測定極３４ａ、３４ｂに接触させた状態で、測定器８２からプローブピンを通して対極３６と作用極３２との間に所望の電圧を印加するとともに、三端子法により、作用極３２に流れる反応電流をプローブピンを介して検出する。更に、測定器８２により検出された反動電流に基づいて、分析器８４により、ＤＮＡチップ１０により検出された検体ＤＮＡの配列を分析し判定する。
【００４６】
核酸挿入剤は二本鎖になった核酸プローブにのみ選択的に結合している。また、各作用極３２に固定化されている核酸プローブ４１の配列は予め既知となっている。そのため、どの作用極３２に反応電流が流れたかをプローブピン７６で検出することにより、検体ＤＮＡと結合した核酸プローブを検出でき、その結果として、検体ＤＮＡの配列を判定することができる。
【００４７】
測定終了後、プローブピンユニット６４は、当接位置から退避位置に戻され、カセット１４は、カセット支持機構６２により装填位置に移動され、カセットホルダ６８から取外される。
【００４８】
一方、プローブピンユニット６４のプローブピン７６を洗浄する場合、カセット１４に代えて洗浄カセット５２をカセットホルダ６８の係合凹所７０に装着し、カセット支持機構６２により洗浄カセット５２を測定位置に移動させる。この状態で、図１０に示すように、駆動機構６６によりプローブピンユニット６４を退避位置から当接位置に移動させる。これにより、複数のプローブピン７６は、洗浄カセット１４の開口５８を通してカセット内に入り、その先端は、洗浄シート５６の洗浄層５６ｂに当接する。この際、洗浄カセット５２は支持板７２により上方に向かって弾性的に付勢され、各プローブピン７６も下方に向かって弾性的に付勢されている。そのため、プローブピン７６は、その長さに多少のばらつき等がある場合でも、洗浄層５６ｂに確実に接触することができるとともに、当接する際の衝撃が吸収され、プローブピンの損傷が防止される。
【００４９】
プローブピン７６の先端部を洗浄層５６ｂに所定時間だけ押し付けた後、駆動機構６６によりプローブピンユニット６４を当接位置から退避位置へ移動させ、洗浄カセット５２から離間させる。このように、プローブピン７６の先端を洗浄層５６ｂに押し付けることにより、プローブピン先端部およびその近傍に付着していた異物は洗浄層側に付着し洗浄層側に保持される。これにより、プローブピンから異物が除去され、プローブピン７６が洗浄される。
【００５０】
上記のようなプローブピン７６の洗浄は、ＤＮＡチップ１０の１回の測定毎に、あるいは、所定回数の測定毎に、行われる。また、洗浄シート５６の同じ領域にプローブピン７６を複数回、押し当てると、洗浄層５６ｂ側に付着した異物が再度、プローブピンに付着してしまう可能性がある。
【００５１】
そのため、本実施形態では、図１１に示すように、一回の洗浄を行う毎に、移動機構７４により、洗浄カセット５２を、測定位置に対して所定ピッチＰだけずれているとともにプローブピン７６が当接可能な複数の洗浄位置へ段階的に移動させる。これにより、複数のプローブピン７６は、例えば、１回目の洗浄時、洗浄シート５６の領域Ａ１に当接し、２回目以降の洗浄時には、洗浄シート５６の領域Ａ１とは異なる領域Ａ２、Ａ３、Ａ４に順次当接する。従って、洗浄層５６ｂ側に付着した異物が再度、プローブピン７６に付着してしまうことがなく、プローブピンを確実にかつ効率良く洗浄することができる。
【００５２】
なお、移動機構７４によって洗浄カセット５２側を段階的に移動させる場合に限らず、洗浄時、洗浄カセットは測定位置に固定とし、駆動機構６６により、プローブピンユニット６４を水平方向に段階的に移動させることにより、プローブピン７６を洗浄シート５６の異なる領域に順次当接させることもできる。
【００５３】
以上のように構成されたＤＮＡチップの測定装置によれば、プローブピンの洗浄時、洗浄カセットを用いることにより、プローブピンユニットを装置から取り外す必要がなく、プローブピンを効率よく洗浄することができる。また、順次、洗浄シートの異なる領域を用いてプローブピンを洗浄することにより、プローブピンを確実にかつ効率良く洗浄することができる。
【００５４】
次に、この発明の第２の実施形態に係るＤＮＡチップの測定装置について説明する。  
図１２は、測定装置を概略的に示す平面図であり、図１３は、測定装置のプローブピンユニットおよび洗浄機構を示している。
【００５５】
図１２および図１３に示すように、測定装置６０は、前述した第１の実施形態と同様に、ハウジング６１と、このハウジング内に配設されたカセット支持機構６２、複数の測定プローブピンを並べたプローブピンユニット６４、プローブピンユニットを当接位置に駆動する駆動機構６６と、を備え、更に、洗浄機構８５を備えている。
【００５６】
カセット支持機構６２は、カセット１４を支持するカセットホルダ６８を有している。カセットホルダ６８は、ガイドレール７３により床とほぼ平行な方向に沿って移動可能に支持され、カセットを取外し可能な装着位置と、ＤＮＡチップの測定が可能な測定位置との間を移動可能に支持されている。カセット支持機構６２は、カセットホルダ６８を装着位置と測定位置との間で移動させる移動機構７４を有している。
【００５７】
プローブピンユニット６４は、互いに所定の間隔を置いて例えば３列に並んで設けられた複数のプローブピン７６と、これらのプローブピンを保持したプローブホルダ７７と、を有している。プローブピン７６は、ほぼ鉛直方向に沿って延びているとともに、鉛直方向に沿って変位可能に支持されている。更に、各プローブピン７６は、図示しない弾性材により鉛直方向下方に向かって付勢されている。
【００５８】
プローブホルダ７７は駆動機構６６により昇降可能に支持されている。駆動機構６６は、ハウジング６１の底壁に立設された支柱７８、ほぼ水平に延びているとともに支柱７８に昇降自在に支持された支持アーム７９、この支持アームを昇降させる昇降機構８０を備えている。プローブホルダ７７は、支持アーム７９の延出部に取り付けられ、支持アームと共に昇降可能となっている。また、プローブホルダ７７は、支持アーム７９に対して水平方向に移動可能に設けられている。そして、プローブピンユニット６４は、駆動機構６６により水平方向および鉛直方向に移動され、測定位置に移動したカセット１４に対して、プローブピン７６がＤＮＡチップ１０の測定極３４ａ、３４ｂに当接する当接位置と、プローブピン７６がカセットから離間する退避位置との間を移動される。
【００５９】
洗浄機構８５は、洗浄シート５６が載置された可動テーブル８７、可動テーブルを水平方向に沿って移動可能に支持したガイドレール８６、可動テーブルをプローブピン７６が洗浄シート５６に接触可能な洗浄位置と、プローブピンの移動経路から離間する後退位置との間で移動させるテーブル移動機構８８を備えている。
【００６０】
可動テーブル８７は平坦な矩形状に形成され、その上面に矩形状の係合凹所８４ａが形成されている。洗浄シート５６は、ほぼ矩形状に形成され、係合凹所８４ａ内に配置されている。洗浄シート５６は、例えば、矩形状のゲルシート５６ａと、このゲルシート上に形成された洗浄層５６ｂと、を有している。洗浄シート５６は、適宜、交換可能に設けられている。洗浄シート５６は、複数のプローブピン７６全体の設置面積をよりも大きな表面積を有する大きさに形成されている。
【００６１】
洗浄シート５６としては、ベースとなるシリコン層と、シリコン層上に形成され洗浄層として機能する粘着材層と、を有するシートを用いてもよい。  
また、測定装置６０は、複数のプローブピン７６に電気的に接続された測定器、および測定器に接続された分析器、ＤＮＡチップ１０に検体ＤＮＡを供給する検体供給部、ＤＮＡチップを加熱する加熱機構等を備えている。測定装置において、他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６２】
上記のように構成された測定装置において、ＤＮＡチップ１０を用いた検体ＤＮＡの測定は、前述した第１の実施形態と同様の工程によって行われる。  
一方、プローブピンユニット６４のプローブピン７６を洗浄する場合、例えば、カセットホルダ６８を装填位置に移動させた状態で、図１３に示すように、洗浄機構８５により可動テーブル８７を洗浄位置に移動させ、洗浄シート５６をプローブピンユニット６４の下方に配置する。この状態で、駆動機構６６によりプローブピンユニット６４を退避位置から当接位置に移動させる。これにより、複数のプローブピン７６は、その先端が洗浄シート５６の洗浄層５６ｂに当接する。この際、プローブピン７６は下方に向かって弾性的に付勢されているため、その長さに多少のばらつき等がある場合でも、洗浄層５６ｂに確実に接触することができるとともに、当接する際の衝撃が吸収され、プローブピンの損傷が防止される。
【００６３】
プローブピン７６の先端部を洗浄層５６ｂに所定時間だけ押し付けた後、駆動機構６６によりプローブピンユニット６４を当接位置から退避位置へ移動させ、可動テーブル８７から離間させる。このように、プローブピン７６の先端を洗浄層５６ｂに押し付けることにより、プローブピン先端部およびその近傍に付着していた異物は洗浄層側に付着し洗浄層側に保持される。これにより、プローブピンから異物が除去され、プローブピン７６が洗浄される。
【００６４】
上記のようなプローブピン７６の洗浄は、ＤＮＡチップ１０の１回の測定毎に、あるいは、所定回数の測定毎に、行われる。また、洗浄シート５６の同じ領域にプローブピン７６を複数回、押し当てると、洗浄層５６ｂ側に付着した異物が再度、プローブピンに付着してしまう可能性がある。
【００６５】
そのため、一回あるいは複数回の洗浄を行う毎に、テーブル移動機構８８により、可動テーブル８７を、１回目の洗浄位置に対して所定ピッチＰだけずれているとともにプローブピン７６が当接可能な複数の他の洗浄位置へ段階的に移動させる。これにより、複数のプローブピン７６は、洗浄時に、洗浄シート５６の異なる領域に順次当接する。従って、洗浄層５６ｂ側に付着した異物が再度、プローブピン７６に付着してしまうことがなく、プローブピンを確実にかつ効率良く洗浄することができる。
【００６６】
なお、テーブル移動機構８８によって洗浄シート５６側を段階的に移動させる場合に限らず、洗浄時、洗浄シート５６および可動テーブル８７は所定の洗浄位置に固定とし、駆動機構６６により、プローブピンユニット６４を水平方向に段階的に移動させることにより、プローブピン７６を洗浄シート５６の異なる領域に順次当接させることもできる。
【００６７】
以上のように構成されたＤＮＡチップの測定装置によれば、プローブピンの洗浄時、洗浄カセットを用いることにより、プローブピンユニットを装置から取り外す必要がなく、プローブピンを効率よく洗浄することができる。また、順次、洗浄シートの異なる領域を用いてプローブピンを洗浄することにより、プローブピンを確実にかつ効率良く洗浄することができる。
【００６８】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６９】
例えば、ＤＮＡチップにおける電極の数、およびプローブピンの本数は、前述した実施形態に限らず、必要に応じて増減可能である。洗浄シートの形状、材質は、実施形態に限定されることなく、種々選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、この発明の実施形態に係る測定装置に用いるＤＮＡチップカセットを示す斜視図。
【図２】図２は、前記ＤＮＡチップカセットを分解して示す分解斜視図。
【図３】図３は、図１の線Ｃ−Ｃに沿った前記ＤＮＡチップカセットの断面図。
【図４】図４は、前記ＤＮＡチップを拡大して模式的に示す平面図。
【図５】図５は、図４の線Ａ−Ａに沿った前記ＤＮＡチップの断面図。
【図６】図６は、この発明の実施形態に係る測定装置に用いる洗浄カセットを示す斜視図。
【図７】図７は、図６の線Ｄ−Ｄに沿った洗浄カセットの断面図。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る測定装置を概略的に示す図。
【図９】図９は、前記測定装置におけるＤＮＡチップの測定状態を示す側面図。
【図１０】図１０は、前記測定装置におけるプローブピンユニットおよび洗浄カセットを示す側面図。
【図１１】図１１は、前記洗浄カセットの洗浄シートを示す平面図。
【図１２】図１２は、この発明の第２の実施形態に係る測定装置を概略的に示す平面図。
【図１３】図１３は、前記第２の実施形態に係る測定装置のプローブピンユニットおよび洗浄機構を示す側面図。
【符号の説明】
【００７１】
１０…ＤＮＡチップ、１２…流路パッキン、１４…カセット、３０…基板、
３２…作用極、３４ａ…第１測定極、３４ｂ…第２測定極、３６…対極、
３８…参照極、５２…洗浄カセット、５６…洗浄シート、５６ｂ…洗浄層、
６０…測定装置、６２…カセット支持機構、６４…プローブピンユニット、
６６…駆動機構、６８…カセットホルダ、７４…移動機構、７６…プローブピン、
７７…プローブホルダ、８２…測定器、８４…分析器、８５…洗浄機構、
８７…可動テーブル、８８…テーブル移動機構
【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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