JP2004226068A - Cartridge for biochip - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、DNAやRNA(mRNAやcDNAなど)、蛋白などの生体高分子を検査するためのバイオチップ用カートリッジに関し、汎用のスライドガラス型のDNAマイクロアレイとの組合わせが可能なバイオチップ用カートリッジに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来よりバイオチップによるDNAなどの生体高分子を検査する検査方法はよく知られている。図5に従来のバイオチップの一例を示す(特許文献1参照)。このバイオチップは、密閉したバッグ内の採取部43に生体高分子溶液を注入して、バッグを入口の方から押し潰して行くことにより、溶液を奥に送る。途中、前処理部44において袋部48と49から押し出された前処理液を溶液に混合して前処理を行う。
【0003】
前処理された溶液は結合部45に送られ、基板46に固定の生体高分子とのハイブリダイゼーションが行われる。ハイブリダイゼーション後のバッグ内の生体高分子は、蛍光読取装置を用いて読取る。
【0004】
このようなバイオチップは、前処理やハイブリダイゼーションがバッグ内で行われるので、処理中にウイルスなどが外部に漏れるという危険性が未然に防止できる利点はあるが、汎用のスライドガラス型のDNAマイクロアレイが利用できないという問題がある。
【0005】
他方、汎用のスライドガラス型のDNAマイクロアレイを使用してハイブリダイズを行うことのできるカセットがある(非特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−365299号公報(第3頁−第5頁、図1)
【0007】
【非特許文献1】
Takara Hybridization Chamber、[online]、[平成14年12月18日検索]、インターネット<URL:
http://bio.takara.co.jp/catalog/catalog_d.asp?C_ID=C1443>
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなカセットでは、汎用のDNAマイクロアレイが使用できるものの、実験室などでcDNA化やラベル化(例えば、蛍光標識)などが必要であり、またハイブリダイゼーション後の洗浄なども必要であり、場所や特殊技能を要するという課題がある。
また、一方で、図5に示したような専用のチップは、それに合った専用の読取装置が必要であり、汎用の読取装置が利用できないという課題もある。
【0009】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、カートリッジ内で前処理および洗浄ができると共に、ハイブリダイズした生体高分子を汎用の読取装置を使って検出できるバイオチップ用カートリッジを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項1の発明は、
生体高分子を計測するためのバイオチップ用カートリッジであって、
弾性体材料で形成されたカートリッジ基体を備え、このカートリッジ基体に、生体サンプルを測定可能な生体高分子にするための前処理を行う前処理機構を形成すると共に、スライドガラス型の生体高分子マイクロアレイを取り付けてこのマイクロアレイのアレイ部に前記処理後の生体高分子が固定化され得るように形成したことを特徴とする。
【0011】
このような構成によれば、カートリッジ内で生体サンプルに前処理を施し、それを直ちに汎用のマイクロアレイのアレイ部に送り込んで生体高分子の固定化を行うことができる。
マイクロアレイに固定された生体高分子は、マイクロアレイをカートリッジより取外した後、汎用の読取装置を使用して容易に測定することができる。
【0012】
この場合、スライドガラス型の生体高分子マイクロアレイは、請求項3のように、通常、短辺と長辺がそれぞれ25±1mm以内と75±1mm以内のものが使用される。
【0013】
また、前処理機構は、請求項3のように、生体サンプルを溜めておく採取部と、生体サンプルに対して施す前処理液を保存する前処理液保存部と、前処理後の生体高分子を洗浄する洗浄液を保存する洗浄液保存部と、前記汎用のマイクロアレイ上でハイブリダイゼーションを行うための結合部と、廃液を溜める廃液収容部と、これら各部をつなぐ流路を備え、採取部側から結合部側へと生体サンプルを移動させ得るように構成されている。
【0014】
生体サンプルの移動は、請求項4のように、ローラでカートリッジ基体を採取部側から結合部側に向って押し潰して行くことにより実現される。
【0015】
また、マイクロアレイは、請求項5のように、結合部とアレイ部が対向する位置に、密封状に取りつける。これにより、サンプル溶液がマイクロアレイのアレイ部に適切に送られ、ハイブリダイゼーションを確実に行わせることができる。また、マイクロアレイを密封状にカートリッジ基体に取り付けるため、サンプル溶液がカートリッジ基体とマイクロアレイの隙間から流れ出ることはない。
【0016】
また、請求項6のように、カートリッジ基体に硬質の材料で形成されたカバーを接合し、このカートリッジ基体とカバーとの間に間隙を設け、その間隙に前記汎用のマイクロアレイを挿入する構成とすることもできる。この場合も、請求項5の場合と同様の効果が発揮される。
【0017】
また、前処理機構には、請求項7のように、DNAあるいはRNAを抽出する機構も含むことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図1は本発明に係るバイオチップ用カートリッジの一実施例を示す構成図である。なお、図1(a)は平面図、図1(b)および図1(c)は側面図である。
【0019】
バイオチップ用カートリッジ100は、カートリッジ基体110と、カバー120より形成される。本発明はこのカートリッジ100に汎用のスライドガラス型の生体高分子マイクロアレイ140を取りつけた状態で、生体サンプルの前処理とハイブリダイゼーションを一体的に行わせることができる。
【0020】
カートリッジ基体110は、気密状で弾力性のあるゴムなどの弾性体で形成され、内部には、生体高分子を含む溶液(単に、生体サンプルともいう)に対する前処理を行う前処理機構が形成されている。
【0021】
前処理機構は、生体サンプルを注入するための注入口111、注入された溶液を溜めておく採取部112、生体高分子にラベル付けなどを行うための前処理液を保存する前処理液保存部113、ハイブリダイゼーション処理を行うための結合部115、ハイブリダイゼーション後の余分な生体サンプルを洗い流す(洗浄する)ための洗浄液を保存する洗浄液保存部114、前記洗い流した余分な生体サンプル(廃液)を溜める廃液収容部116、スライド130を挿入するための挿入穴117、およびこれらを連結する流路118、の複数の空洞状の部屋からなり、生体サンプルを採取部から結合部へと移動させ、途中で生体サンプルを測定可能な生体高分子にするための前処理を行う機能を有する。
【0022】
注入口111にはゴム状の栓(図示せず)が密封状に取り付けられていて、溶液注入時には注射針をこの栓に突刺して注入する。針を抜くと栓の針孔は自然に塞がる。
【0023】
カバー120は、硬質の材料で形成され、図1(b)に示すようにカートリッジ基体110の裏面側に着脱可能な接着などにより密閉状に接合されている。
汎用のスライドガラス型の生体高分子マイクロアレイ(以下単にスライドという)130は、その中央部に複数の生体高分子を固定したアレイ部131を持っている。そのアレイ部131は、カートリッジ基体110の挿入穴117に挿入またはカバー120を一度剥してから装着したとき結合部115の直下に位置するようになっている。
【0024】
汎用のスライド130はそのサイズが規格化されており、日本では26×76(mm)、米国では1×3(インチ)、ヨーロッパでは25×75(mm)が標準である。カートリッジ基体110の挿入穴は使用するスライドに適合する寸法に形成されている。なお、日本では、日本工業規格JIS R3703に規定されている。
【0025】
また、カートリッジ基体110の底面には図1(c)に示すようにゴムなどの弾性体で形成されたパッキン140が取り付けられていて、スライド130の表面とカートリッジ基体110の底面がシールされ、結合部115の溶液の外部漏れが防止できる構造となっている。
【0026】
このような構成のバイオチップの操作方法を次に説明する。スライド130をカートリッジ基体110の挿入穴117に取り付けた後、注入口111から溶液を注入して採取部112に溶液を溜める。
なお、前処理液保存部113と洗浄液保存部114にはあらかじめ前処理液、洗浄液がそれぞれ保存されているものとする。
【0027】
採取部112に溶液が溜まった後、図1(c)に示すように、カートリッジ基体110の上からローラ200を押しつけ、注入口111から結合部115に向って(左方向へ)回転させて行く。採取部112の溶液は流路118を通って結合部115の方へ送り出される。
【0028】
次に、前処理液保存部113がローラ200で押し潰されて行くと、前処理液が流路118を通って結合部115へ送り出され、溶液に混入してラベル化が行われる。
ラベル化された溶液はスライド130のアレイ部131の生体高分子とハイブリダイズする。
【0029】
ハイブリダイズ後、ローラ200を移動させて洗浄液保存部114を押し潰して洗浄液を結合部115へ送り出し、ハイブリダイズしなかった生体高分子を溶液と共に洗い流し(洗浄し)、その廃液を廃液収容部116へ送る。
【0030】
この洗浄後スライド130をカートリッジ基体110から抜き出し、アレイ部131を汎用の読取装置(図示せず)で測定し、ハイブリダイズした生体高分子を検出する。
【0031】
このようなバイオチップ用カートリッジによれば、カートリッジ内で生体高分子サンプルの前処理や洗浄を行うことができる。また、ハイブリダイズ後のスライド上の生体高分子の検出には、専用の読取装置ではなく、汎用の読取装置が使用できる。
【0032】
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、溶液の送り出しは、実施例のようにローラでなく、圧電素子、あるいはヒータによる液膨張などの方式で実現しても構わない。
【0033】
また、スライド130は図2に示すようにその全体をカートリッジ基体110の中に収めるようにしてもよい。あるいは逆に、図3(a)に示すようにスライド130上にカートリッジ基体110全体を乗せる態様としてもよい。ただし、この場合、カバー120は使用しないで、図3(b)、図3(c)に示すようにカートリッジ基体110の周辺部150を接着剤によりスライド130の上面に剥離可能に接着する。
【0034】
また、カートリッジ基体110には、ハイブリダイゼーション用の結合部115だけでなく、図4に示すように血液などのDNAやRNAを抽出するための抽出部119を設けて、スライド130でDNAやRNAも検出できるようにしてもよい。
また、ラベル化は、蛍光標識だけでなく、吸光色素や発光色素の付着でもよい。
【0035】
また、図5に示すように、結合部の前段に前処理部を設け、その前処理部で生体サンプルに前処理液を混入して生体高分子のラベル化などを行うようにしても構わない。
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
(1)カートリッジ内で生体高分子にラベル付けなどの前処理を施すことができる。この場合、密閉状のカートリッジ内で処理されるため、処理中にウイルスなどが外部に漏れるという危険性はない。
【0036】
(2)カートリッジには汎用のスライドが使用でき、そのスライドのアレイ部において固定化された(例えばハイブリダイズされた)生体高分子は、専用の読取装置を必要とすることなく、汎用の読取装置で容易に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るバイオチップチップ用カートリッジの一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す図である。
【図3】本発明のさらに他の実施例を示す図である。
【図4】本発明のさらに他の実施例を示す図である。
【図5】従来のバイオチップの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
100 バイオチップ用カートリッジ
111 注入口
112 採取部
113 前処理液保存部
114 洗浄液保存部
115 結合部
116 廃液収容部
117 スライド挿入穴
118 流路
119 抽出部
120 カバー
130 スライド
131 アレイ部
140 パッキン
150 周辺部
200 ローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a biochip cartridge for testing biopolymers such as DNA and RNA (mRNA and cDNA) and proteins, and a biochip cartridge that can be combined with a general-purpose slide glass type DNA microarray. It is about.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an inspection method for inspecting a biopolymer such as DNA using a biochip is well known. FIG. 5 shows an example of a conventional biochip (see Patent Document 1). In this biochip, the biopolymer solution is injected into the
[0003]
The pretreated solution is sent to the
[0004]
Such a biochip has the advantage that the pretreatment and the hybridization are performed in the bag, so that the danger of virus or the like leaking out during the processing can be prevented beforehand, but a general-purpose slide glass type DNA microarray is used. There is a problem that is not available.
[0005]
On the other hand, there is a cassette that can be hybridized using a general-purpose slide glass type DNA microarray (see Non-Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-365299 (pages 3 to 5, FIG. 1)
[0007]
[Non-patent document 1]
Takara Hybridization Chamber, [online], [searched on December 18, 2002], Internet <URL:
http: // bio. Takara. co. jp / catalog / catalog_d. asp? C_ID = C1443>
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a cassette, although a general-purpose DNA microarray can be used, cDNA or labeling (for example, fluorescent labeling) is required in a laboratory or the like, and washing after hybridization is also required. There is a problem that requires a place and special skills.
On the other hand, the dedicated chip as shown in FIG. 5 requires a dedicated reader suitable for the chip, and there is a problem that a general-purpose reader cannot be used.
[0009]
An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a biochip cartridge that can perform pretreatment and washing in a cartridge and that can detect a hybridized biopolymer using a general-purpose reader. It is in.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention of claim 1
A biochip cartridge for measuring biopolymers,
A slide glass-type biopolymer microarray comprising a cartridge base formed of an elastic material, a pretreatment mechanism for performing pretreatment for converting a biological sample into a measurable biopolymer on the cartridge base. Is attached so that the biopolymer after the treatment can be immobilized on the array portion of the microarray.
[0011]
According to such a configuration, the biological sample can be pre-processed in the cartridge and immediately sent to the array portion of the general-purpose microarray to immobilize the biopolymer.
The biopolymer immobilized on the microarray can be easily measured using a general-purpose reader after removing the microarray from the cartridge.
[0012]
In this case, as the slide glass-type biopolymer microarray, one having a short side and a long side within 25 ± 1 mm and 75 ± 1 mm, respectively, is usually used.
[0013]
Further, the pretreatment mechanism includes a collection unit for storing a biological sample, a pretreatment liquid storage unit for storing a pretreatment liquid to be applied to the biological sample, and a biopolymer after the pretreatment. A washing solution storage unit for storing a washing solution for washing, a coupling unit for performing hybridization on the general-purpose microarray, a waste liquid storage unit for storing waste liquid, and a flow path connecting these components, and a coupling unit is connected from the collection unit side. It is configured such that the biological sample can be moved to the part side.
[0014]
The movement of the biological sample is realized by crushing the cartridge base from the collection unit side to the coupling unit side with a roller as described in claim 4.
[0015]
Also, the microarray is hermetically mounted at a position where the coupling portion and the array portion face each other. Thus, the sample solution is appropriately sent to the array portion of the microarray, and the hybridization can be reliably performed. Further, since the microarray is hermetically attached to the cartridge substrate, the sample solution does not flow out of the gap between the cartridge substrate and the microarray.
[0016]
Further, a cover formed of a hard material is joined to the cartridge base, a gap is provided between the cartridge base and the cover, and the general-purpose microarray is inserted into the gap. You can also. Also in this case, the same effect as in the case of the fifth aspect is exhibited.
[0017]
Further, the pre-processing mechanism may include a mechanism for extracting DNA or RNA as described in claim 7.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a biochip cartridge according to the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIGS. 1B and 1C are side views.
[0019]
The biochip cartridge 100 includes a cartridge base 110 and a cover 120. According to the present invention, the pretreatment and the hybridization of the biological sample can be integrally performed with the general-purpose slide glass
[0020]
The cartridge base 110 is formed of an elastic body such as rubber that is airtight and elastic, and has a pretreatment mechanism formed therein for performing pretreatment for a solution containing a biopolymer (also simply referred to as a biological sample). ing.
[0021]
The pretreatment mechanism includes an injection port 111 for injecting a biological sample, a
[0022]
A rubber-like stopper (not shown) is hermetically attached to the injection port 111, and a syringe needle is inserted into the stopper when the solution is injected. When the needle is pulled out, the needle hole of the stopper naturally closes.
[0023]
The cover 120 is formed of a hard material, and is hermetically joined to the back surface of the cartridge base 110 by a detachable adhesive or the like as shown in FIG. 1B.
A general-purpose slide glass-type biopolymer microarray (hereinafter, simply referred to as a slide) 130 has an
[0024]
The size of the general-
[0025]
As shown in FIG. 1C, a packing 140 made of an elastic material such as rubber is attached to the bottom surface of the cartridge base 110, and the surface of the
[0026]
Next, a method of operating the biochip having such a configuration will be described. After attaching the
It is assumed that a pretreatment liquid and a cleaning liquid are stored in the pretreatment
[0027]
After the solution accumulates in the
[0028]
Next, when the pretreatment
The labeled solution hybridizes with the biopolymer of the
[0029]
After the hybridization, the roller 200 is moved to crush the cleaning liquid storage unit 114 to send out the cleaning liquid to the
[0030]
After the washing, the
[0031]
According to such a biochip cartridge, pretreatment and washing of a biopolymer sample can be performed in the cartridge. For detection of a biopolymer on a slide after hybridization, a general-purpose reader can be used instead of a dedicated reader.
[0032]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes many more changes and modifications without departing from the essence thereof.
For example, the solution may be delivered by a method such as liquid expansion using a piezoelectric element or a heater instead of a roller as in the embodiment.
[0033]
The
[0034]
In addition, the cartridge base 110 is provided with not only the
The labeling may be not only a fluorescent label but also an attachment of a light absorbing dye or a luminescent dye.
[0035]
Further, as shown in FIG. 5, a pre-processing unit may be provided at a stage preceding the coupling unit, and the pre-processing unit may mix a pre-treatment liquid into a biological sample to perform labeling of a biopolymer. .
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
(1) The biopolymer can be subjected to pretreatment such as labeling in the cartridge. In this case, since the processing is performed in a sealed cartridge, there is no danger that a virus or the like leaks outside during the processing.
[0036]
(2) A general-purpose slide can be used for the cartridge, and the biopolymer immobilized (for example, hybridized) in the array portion of the slide can be used as a general-purpose reader without requiring a dedicated reader. Can be easily measured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a biochip chip cartridge according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional biochip.
[Explanation of symbols]
100 Biochip cartridge 111
Claims (7)
弾性体材料で形成されたカートリッジ基体を備え、このカートリッジ基体に、生体サンプルを測定可能な生体高分子にするための前処理を行う前処理機構を形成すると共に、スライドガラス型の生体高分子マイクロアレイを取り付けてこのマイクロアレイのアレイ部に前記処理後の生体高分子が固定化され得るように形成したことを特徴とするバイオチップ用カートリッジ。A biochip cartridge for measuring biopolymers,
A slide glass-type biopolymer microarray comprising a cartridge base formed of an elastic material, a pretreatment mechanism for performing pretreatment for converting a biological sample into a measurable biopolymer on the cartridge base. Wherein the biopolymer after the treatment is immobilized on the array portion of the microarray.
前記採取部側から前記結合部側へ生体サンプルを移動させ得るように構成されたことを特徴とする請求項1または2記載のバイオチップ用カートリッジ。The pretreatment mechanism includes a collection unit that stores a biological sample, a pretreatment solution storage unit that stores a pretreatment solution to be applied to the biological sample, and a cleaning solution that stores a cleaning solution that cleans the pretreated biopolymer. A storage unit, a coupling unit for performing hybridization on the general-purpose microarray, a waste liquid storage unit that stores waste liquid, and a flow path that connects these units,
The biochip cartridge according to claim 1, wherein the biological sample is configured to be able to move a biological sample from the collection unit side to the coupling unit side.
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