JP2003344430A - スポットピン - Google Patents
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Abstract
る。 【解決手段】 棒状のプランジャ20の先端に四角錐の
先端部の形状をした突起部を4個備え、各突起部を構成
する四角錐の頂点21はプランジャの周壁を延長した仮
想的な面の内側に位置する。
Description
造する過程において、生体分子を含むスポット溶液を支
持基体へスポットするのに用いられるスポットピンに関
する。
んぱく質、オリゴヌクレオチド等の生体分子を含むスポ
ット溶液を、スライドグラスやナイロンメンブレンなど
の基体にスポットして、バイオチップを製造することが
行われている。その製造過程で用いられるスポットピン
においては、万年筆のペン先のように毛管現象を利用し
連続してスポットすることが可能なスプリット方式のス
ポットピンや、ピン先に毎回スポット溶液を付着させて
押印するソリッド方式のスポットピンなどが開発されて
いる。ソリッド方式のスポットピンは洗浄が容易であ
り、また無駄にするスポット溶液が少ないなどの面で優
れているが、連続して均一なスポットを形成することは
難しく、品質が一定したバイオチップを大量に作製する
ことは難しいとされていた。近年、徐々にその問題点は
克服されつつあり、例えば、特開2000−15272
号公報には、ピンヘッドに十字型の溝を作ることでスポ
ット溶液を付着させる量を増やすことができるスポット
ピンが記載されている。
面と平行に切った従来のフラットカットピンの先端部の
斜視図である。フラットカットピンは、ナイロンメンブ
レン等の吸水性支持基体に溶液をスポットする際に使わ
れているが、スポットする際のスポットピンの降下速度
が速いと、スポットの縁が円にならず形状が安定しない
という問題があった。また、図13は、略円柱形をした
本体の先端にV字の挟み角が90°であるV字溝を2
本、十字に切った従来のスポットピン(Vカットピン)
の先端部分の斜視図である。Vカットピンは、略円柱形
をした本体130の外表面上にそれぞれ頂点を有する4
個の略三角錐状の突起部131〜134を備える。Vカ
ットピンによって形成したスポットは図14に示すよう
に、四角形になりやすく、しかも形状が安定しない。も
し同形状のスポットが得られなければ、バイオチップを
用いた実験の再現性や解析に支障を来してしまう。
高密度にスポットされていれば、一度に大量の遺伝子発
現等を解析できるだけでなく、用いるサンプル量を減ら
すことができるため、高密度にスポットを形成する技術
の必要性が高まっている。高密度にスポットするために
は、形状を安定させ小さくかつ同形状で押印できるスポ
ットピンが必要となる。
として用いられているスライドグラスやナイロンメンブ
レンに対して、連続して目指す直径のスポットを安定に
形成するスポットピンを提供することにある。
を達成するために、溶液を保持する先端部の形状を工夫
したスポットピンを開発した。
状の本体と、本体の先端に四角錐の頂部の形状をした突
起部を4個備え、各突起部を構成する四角錐の頂点は本
体の周壁を延長した仮想的な面の内側に位置することを
特徴とする。このスポットピンを用いると、生体分子を
含むスポット溶液を、スライドグラスやナイロンメンブ
レン等の支持基体へ、連続して同形状で安定してスポッ
トすることが出来る。
中心軸に垂直な面でカットされているのが好ましい。先
端をカットすることで、スポットピン自体が基体との接
触によって損傷する可能性、及び基体がスポットピンに
よって損傷する可能性を低減することができる。
のうち、本体の中心側に位置する2つの壁面は第1の共
通平面内にあり、本体の中心から遠い側に位置する2つ
の壁面は第2の共通平面内にある。
軸と直交する平面と30゜〜60゜の範囲の角度で交わ
るのが好ましい。第2の共通平面は本体の中心軸と直交
する平面と30゜〜60゜の範囲の角度で交わるのが好
ましい。第1の共通平面と第2の共通平面の狭角は60
゜〜120゜の範囲にあることが好ましい。また、隣接
する突起部を構成する四角錐の頂点間の距離は50μm
〜250μmの範囲とすることができる。
分子はDNAに限られない。本発明のスポットピンは、
RNAあるいはタンパク質、もしくはその混合物など、
あらゆる生体分子をスライドグラスやナイロンメンブレ
ン等の支持基体へスポットするのに用いることができ
る。
施の形態を説明する。
構造を示す概略図であり、図1(a)は側面図、図1
(b)は断面図である。スポットピン10は、先端に溶
液を付着させてバイオチップ用の基体に押印する棒状の
プランジャ11、プランジャ11の後端が挿入される有
底円筒形のバレル12、バレル12中に配置されてプラ
ンジャの後端を押すスプリング13からなる。スポット
溶液を付着させたプランジャ11の先端を基体上に接触
させ、スプリング13に抗してバレル12を基体の方向
に押すことで、基体上にスポットが形成される。
ト系ステンレスを用いると、強度、耐酸性、耐薬品性を
高めることができる。またバレル12の中をダイヤモン
ドコートし、さらにスプリング13の力を最小限に抑え
ることで、滑らかなプランジャの動きを可能にし、スポ
ットする際にスライドグラスやナイロンメンブレン等に
押印する圧力を小さく抑えることができ、スポットピン
自体の劣化を防ぎ、連続して安定に同形状のスポットを
形成することができる。
スポットピンの一例(Wカットピンと呼ぶ)の形状につ
いて説明する。図2はWカットピンの先端形状を示す斜
視図、図3はピン先端の上面図、図4は矢印A方向から
見た側面図である。Wカットピンは、略円柱状のプラン
ジャ20の先端に2つのV字溝を十字に切って4個の独
立した三角錐状の突起部を形成し、さらにその4個の三
角錐状の突起部の外側をV字溝に対して傾斜した平面で
斜めに切って独立した4個の四角錐状の突起部を形成し
たものである。プランジャ20の先端には、2つのV字
溝で互いに区切られた4個の四角錐状の突起部が形成さ
れる。各突起部は、頂点21、直交する2つのV字溝の
斜面を形成する2つの平面22,23、一方のV字溝3
1を斜めに切る平面24、他方のV字溝32を斜めに切
る平面25を備える。
の突起部(第1突起部という)と左上の突起部(第2突
起部という)について見ると、第1突起部の壁面23と
第2突起部の壁面43は、同じV字溝31の片方の壁面
を構成する訳であるから同一平面を形成する。また、第
1突起部の外周部の壁面25と第2突起部の外周部の壁
面45は、V字溝32を斜めに切るように同時に切削加
工され、同一平面を形成する。他の2つの隣接する突起
部のそれぞれの壁面も、この第1突起部の壁面23,2
5と第2突起部の壁面43,45と同様の関係を有す
る。
プランジャ20の中心軸と直交する平面と角度θ1で交
わる。本実施例では、角度θ1を約45゜とした。角度
θ1は、30゜〜60゜の範囲とするのが好ましい。θ1
が30゜より小さいとピンヘッドに付着させる溶液量が
十分量確保されず、60゜より大きいとピンヘッドに付
着させた溶液が支持体へうまく押印されない。
れる平面は、プランジャ20の中心軸と直交する平面と
角度θ2で交わる。本実施例では、角度θ2を約45゜と
した。角度θ2は、30゜〜60゜の範囲とするのが好
ましい。θ2が30゜より小さいか、もしくは60゜よ
り大きいとスポット形状が安定に円形にならない。
3は本実施例では約90゜とした。角度θ3は、60゜〜
120゜の範囲とするのが好ましい。θ3が60゜より
小さいと耐久性に問題が生じ、120゜より大きいと比
較的円形のスポット形状が得られない。
頂点間の距離は本実施例では100μmとした。この距
離は、形成したいスポットの寸法に合わせて50μm〜
250μm程度の範囲に適宜設定すればよい。
ポットしたところ、図5に示すように、連続して丸いス
ポット形状で安定にスポッティングすることができた。
また突起部の先端角度がVカットピンに比較して鈍角に
なっているため、スポットピン自体の破損の危険が少な
い。さらにスポットピン先までの太さをVカットピンほ
ど細くしないで済むため、加工が容易になる。
四角形になりやすいのに対して、Wカットピンによって
形成したスポットが円形になるのは、次のような理由に
よると考えられる。図6は、スポットピンの先端がバイ
オチップの基体に接触したとき、スポットピンに保持さ
れているDNA溶液の状態を示した模式図である。図6
(a)は本発明のWカットピンを示し、図6(b)は従
来のVカットピンを示す。
ピン130では、DNA溶液66はピン先端の4個の突
起部65の内側に保持されたまま基体61にスポットさ
れる。そのため、突起部65の頂点の位置でスポット形
状が外側に張り出し、図14のような四角形のスポット
が形成される。これに対して、本発明のWカットピンの
場合には、図6(a)に示すように、DNA溶液64は
Wカットピン20の4個の突起部63を乗り越えてその
外側にも存在する。その結果、Wカットピンによると、
図5に示すような比較的円形のスポットが基体61上に
形成される。
て、本発明によるスポットピンの他の例(Wフラットカ
ットピンと呼ぶ)について説明する。Wフラットカット
ピンは、Wカットピンの先端をさらに接地面と平行に切
ったものである。図7はWフラットカットピンの先端形
状を示す斜視図、図8はピン先端の上面図、図9は矢印
B方向から見た側面図である。また、図10はWフラッ
トカットピンの先端部を撮影した写真である。図7から
図9において、図2から図4に対応する個所には図2か
ら図4と同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
の突起部を構成する4つの四角錐の頂点が尖っていた。
Wフラットカットピンは、その突起部の頂点部分を削っ
て尖りをなくしたものである。Wフラットカットピンは
突起部先端81の角度が接地面と平行(プランジャの中
心軸に直交する平面と平行)なため、ピン先が基体に接
触することによる突起部の破損を防ぐことができる。ま
た、ピン先端が尖っていると問題が生じる可能性のある
ナイロンメンブレン等の膜状支持基体に対しても支障無
くスポットを形成することができる。
NA溶液等をスポットしてバイオチップを製造するスポ
ット装置の一例の説明図である。このスポット装置は、
下部にスポットピン111を装着したピンヘッド11
2、ピンヘッド112をX軸方向に駆動するXモータ1
13X、Z軸方向に駆動するZモータ113Z、ベース
114、ベース114をY方向に駆動するYモータ11
3Yを備える。ベース114上には、スライドグラスや
ナイロンメンブレン等のバイオチップの基体115を複
数保持したステージ116及び複数種類のDNA等の生
体分子溶液が入ったマイクロプレート118が載置され
ている。スポットピン111としては、これまで説明し
た本発明のスポットピンが用いられる。
位置をXモータ113X及びZモータ113Zによりに
正確に制御し、ベース114のY方向位置をYモータ1
13Yにより正確に制御することで、複数種類の生体分
子溶液を複数枚の基体115に連続して等量ずつスポッ
トすることを可能にする。マイクロプレート118に入
っている別種類の生体分子溶液を同じスポットピンを用
いて連続してスポットする場合には、スポットピンに次
の生体分子溶液を装填する前にピン洗浄装置119で洗
浄し、溶液の混入を防ぐ。ピン洗浄は超音波洗浄と真空
乾燥を組み合わせて行う。すなわち、使用後に一度真空
乾燥し、そののち超音波洗浄し、さらにもう一度真空乾
燥を行うことによって、溶液の混入を防ぎ、連続して複
数種類の生体分子溶液を基体115へスポットすること
が可能である。
NA、たんぱく質等の生体分子を含むスポット溶液を、
スライドグラスやナイロンメンブレン等の支持基体に対
して、連続して安定に目指す形状にてスポッティングす
ることができる。
図。
図。
面図。
トの図。
触したとき、スポットピンに保持されているDNA溶液
の状態を示した模式図。
す斜視図。
面図。
ら見た側面図。
影した写真。
カットピンの斜視図。
部分の斜視図。
図。
ル、13:スプリング、20:プランジャ、21:頂
点、31,32:V字溝、61:V字溝、63:突起
部、64:DNA溶液、65:突起部、66:DNA溶
液、111:スポットピン、112:ピンヘッド、11
3X:Xモータ、113Y:Yモータ、113Z:Zモ
ータ、114:ベース、115:基体、116:ステー
ジ、118:マイクロプレート、119:ピン洗浄装置
Claims (8)
- 【請求項1】 棒状の本体と、前記本体の先端に四角錐
の頂部の形状をした突起部を4個備え、各突起部を構成
する四角錐の頂点は前記本体の周壁を延長した仮想的な
面の内側に位置することを特徴とするスポットピン。 - 【請求項2】 請求項1記載のスポットピンにおいて、
前記突起部を構成する四角錐の先端が前記本体の中心軸
に垂直な面でカットされていることを特徴とするスポッ
トピン。 - 【請求項3】 請求項1記載のスポットピンにおいて、
隣接する2個の突起部が備える複数の壁面のうち、前記
本体の中心側に位置する2つの壁面は第1の共通平面内
にあり、前記本体の中心から遠い側に位置する2つの壁
面は第2の共通平面内にあることを特徴とするスポット
ピン。 - 【請求項4】 請求項3記載のスポットピンにおいて、
前記第1の共通平面は前記本体の中心軸と直交する平面
と30゜〜60゜の範囲の角度で交わることを特徴とす
るスポットピン。 - 【請求項5】 請求項3記載のスポットピンにおいて、
前記第2の共通平面は前記本体の中心軸と直交する平面
と30゜〜60゜の範囲の角度で交わることを特徴とす
るスポットピン。 - 【請求項6】 請求項3記載のスポットピンにおいて、
前記第1の共通平面と第2の共通平面の狭角は60゜〜
120゜の範囲にあることを特徴とするスポットピン。 - 【請求項7】 請求項1記載のスポットピンにおいて、
隣接する突起部を構成する四角錐の頂点間の距離は50
μm〜250μmの範囲にあることを特徴とするスポッ
トピン。 - 【請求項8】 請求項1記載のスポットピンにおいて、
前記本体はオーステナイト系ステンレス製であることを
特徴とするスポットピン。
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