JP2004340895A - 生体関連物質の検査容器と検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生体関連物質を含む液体中に泡が発生し難い検査容器を提供する。
【解決手段】検査容器１０１は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体１０２と、生体関連物質を含む液体であるサンプル溶液を収容する流路１０３とを有している。固相坦体１０２は、多孔質体で構成され、サンプル溶液を透過し得る。流路１０３は、上面の開口から固相坦体１０２を横切って下方に延びる大径部分１０３ａと、大径部分１０３ａから側方に延び側面で終端する小径部分１０３ｂとを有している。固相坦体１０２は親水性処理が施されている。
【選択図】 図１
【解決手段】検査容器１０１は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体１０２と、生体関連物質を含む液体であるサンプル溶液を収容する流路１０３とを有している。固相坦体１０２は、多孔質体で構成され、サンプル溶液を透過し得る。流路１０３は、上面の開口から固相坦体１０２を横切って下方に延びる大径部分１０３ａと、大径部分１０３ａから側方に延び側面で終端する小径部分１０３ｂとを有している。固相坦体１０２は親水性処理が施されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体関連物質の検査容器と検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体関連物質の検出装置として、例えば、ＤＮＡチップ解析装置が知られている。ＤＮＡチップ解析装置では、ＤＮＡチップ上にスポッティングされたオリゴＤＮＡプローブと蛍光標識サンプル溶液とを反応させ、蛍光強度としてシグナル検出を行なっている。例えば、特開平８−１６６３８７号公報は、ガラスやシリコンなどを基板に用いたＤＮＡチップの反応容器を開示している。特許第３２０８３９０号公報や特表平０９−５０４８６４号公報は、多孔質材料の基板にプローブを固相化して形成されたＤＮＡチップを開示している。このシグナル検出は、ＤＮＡチップに励起光を照射し、フォトマルチプライヤーやＣＣＤカメラを用いて蛍光を検出することにより行なわれる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１６６３８７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特許第３２０８３９０号公報
【０００５】
【特許文献３】
特表平０９−５０４８６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−１６６３８７号公報に開示されたＤＮＡチップの反応容器には、検体液等の溶液の流入口、反応チャンバ、流出ポートがフローチャンネルで連結されており、流路の大きさが変化した複雑な構成をしている。このため、流路の大きさが変わる部分で溶液に泡が発生し易く、一度発生した泡は非常に消し難い。
【０００７】
溶液内の泡は、溶液の流れを不均一にする要因となる。溶液の不均一な流れは、検体液とプローブの接触を不均一にし、検査精度を低下させる原因となる。
【０００８】
同文献では、泡立ちを低減するために、洗剤を溶液に添加することを教示している。これにより表面張力は減少するが、洗剤を含んだ溶液が流路中を満たしており、これが循環する場合等は、かえって洗剤によりあわ立ちが激しくなってしまうことがある。
【０００９】
特許第３２０８３９０号公報や特表平０９−５０４８６４号公報に開示されている検査手法では、多孔質のＤＮＡチップに検体溶液を繰り返し通すことにより、短時間で反応を終了させることが可能である。しかし、検体溶液に多孔質のＤＮＡチップを通過させる際に、泡が発生することが懸念される。
【００１０】
前述したように、溶液中の泡は、検体液とプローブの接触を不均一し、検査精度を低下させる原因となる。
【００１１】
本発明は、この様な実状を考慮して成されたものであり、その主な目的は、生体関連物質を含む液体中に泡が発生し難い検査容器を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の検査容器に向けられており、以下の各項に列記する検査容器を含んでいる。
【００１３】
１． 本発明の生体関連物質の検査容器は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器であり、固相坦体に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００１４】
この検査容器においては、固相坦体に親水性処理が施されていることにより、生体関連物質を含む液体中に泡が発生することが実質的に防止される。これにより、液体が均一に流れ、反応が均一に起こり、精度の良い検査結果を得られるようになる。
【００１５】
２． 本発明の別の検査容器は、第１項の検査容器において、固相坦体に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする。
【００１６】
３． 本発明の別の検査容器は、第１項の検査容器において、固相坦体に施す親水性処理にシリカ多孔質膜が使用されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の別の検査容器に向けられており、以下の各項に列記する検査容器を含んでいる。
【００１８】
４． 本発明の別の検査容器は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器であり、固相坦体を横切って延びる、生体関連物質を含む液体を移動させるための流路を有しており、流路は少なくとも大きさが変化する部分に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００１９】
この検査容器においては、流路に親水性処理が施されていることにより、生体関連物質を含む液体中に泡が発生することが実質的に防止される。これにより、液体が均一に流れ、反応が均一に起こり、精度の良い検査結果を得られるようになる。
【００２０】
６． 本発明の別の検査容器は、第４項の検査容器において、流路に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする。
【００２１】
７． 本発明の別の検査容器は、第４項の検査容器において、流路に施す親水性処理にシリカ多孔質膜が使用されていることを特徴とする。
【００２２】
８． 本発明の別の検査容器は、第４項の検査容器において、さらに、固相坦体に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の更に別の検査容器に向けられており、以下の各項に列記する検査容器を含んでいる。
【００２４】
９． 本発明の別の検査容器は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器であり、生体関連物質を含む液体の蒸発を抑えるために固相坦体の上方に配置されると共に固相坦体の光学的観察を可能にする透明板を更に有しており、透明板に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００２５】
この検査容器においては、透明板に親水性処理が施されていることにより、生体関連物質を含む液体が透明板に接触した際に透明板に泡が付着したり、生体関連物質を含む液体から蒸発した蒸気によって透明板が曇ったりすることが実質的に防止される。これにより、固相坦体の光学観察を良好に行なえるようになる。
【００２６】
１０． 本発明の別の検査容器は、第９項の検査容器において、透明板に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする。
【００２７】
１１． 本発明の別の検査容器は、第９項の検査容器において、透明板に施す親水性処理に防湿フィルムが使用されていることを特徴とする。
【００２８】
１２． 本発明の別の検査容器は、第９項の検査容器において、透明板に施す親水性処理にシリカ多孔質膜が使用されていることを特徴とする。
【００２９】
１３． 本発明の別の検査容器は、第９項の検査容器において、透明板に施す親水性処理にチタニア膜が使用されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の検査装置に向けられており、以下の各項に列記する検査容器を含んでいる。
【００３１】
１４． 本発明の検査装置は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器の温度を調節するための温調機構と、液体の蒸発を抑えるために固相坦体の上方に配置されると共に固相坦体の光学的観察を可能にする透明板とを有しており、透明板に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００３２】
この検査装置においては、透明板に親水性処理が施されていることにより、生体関連物質を含む液体から蒸発した蒸気によって透明板が曇ることが実質的に防止される。これにより、固相坦体の光学観察を良好に行なえるようになる。
【００３３】
１５． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、透明板に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする。
【００３４】
１６． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、透明板に施す親水性処理に防湿フィルムが使用されていることを特徴とする。
【００３５】
１７． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、透明板に施す親水性処理にシリカ多孔質膜が使用されていることを特徴とする。
【００３６】
１８． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、透明板に施す親水性処理にチタニア膜が使用されていることを特徴とする。
【００３７】
１９． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、検査容器内の固相坦体を光学的に観察するレンズと、レンズの位置を調整するレンズ駆動部と、透明板に形成される水の膜の厚さを検出するセンサーと、センサーからの情報に基づいてレンズ駆動部を制御する制御部とを更に有している。
【００３８】
この検査装置においては、透明板の表面に形成された水の膜による観察光学系の焦点位置の変化を補正している。これにより、ぼけのない良好な観察画像を得ることが可能になる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
まず、後述する各実施形態に共通する生体関連物質の反応容器と検出装置について図１と図２を参照しながら説明する。
【００４０】
図１は、生体関連物質の検査容器とそれが装着された検出装置の断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の上に位置している状態を示している。図２は、図１と同じ検査容器と検出装置の断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の下に位置している状態を示している。
【００４１】
図１と図２に示されるように、検査容器１０１は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体１０２と、生体関連物質を含む液体であるサンプル溶液を収容する流路１０３とを有している。
【００４２】
固相坦体１０２は、多孔質体で構成され、サンプル溶液を透過し得る。固相坦体１０２は、これに限定されないが、例えば、多孔質基板に、オリゴＤＮＡプローブをスポッティングして固相化して作られるＤＮＡチップである。
【００４３】
流路１０３は、上面の開口から固相坦体１０２を横切って下方に延びる大径部分１０３ａと、大径部分１０３ａから側方に延び側面で終端する小径部分１０３ｂとを有している。大径部分１０３ａは、これに限定されないが、例えば円錐台形状をしている。小径部分１０３ｂは、これに限定されないが、例えばテーパーを有している。
【００４４】
検出装置は、装着された検査容器１０１の温度を調節するための温調機構１１１と、検査容器１０１内の固相坦体１０２の光学的観察を可能にする観察窓１１２と、装着された検査容器１０１の流路１０３の小径部分１０３ｂと流体的に接続されるチューブ１１４と、チューブ１１４と流体的に接続されたポンプ１１５と有している。
【００４５】
観察窓１１２は、サンプル溶液の蒸発を抑えるため、例えば、検査容器１０１の上面の開口の近くに配置される透明板１１３を有している。透明板１１３は、これに限定されないが、例えば、松浪硝子工業製「ＮＥＯ ＭＩＣＲＯ ＣＯＶＥＲ ＧＬＡＳＳ」のガラス板で構成される。ガラス板は、これに限定されないが、例えば、２４ｍｍ×６０ｍｍの大きさで、０．１２〜０．１７ｍｍの厚さを有する。しかし、透明板１１３は、光学的に透明であり、サンプル溶液の蒸発を好適に抑えさえできれば、どのような材質のものであってもよい。
【００４６】
また、観察窓１１２は、単なる開口であってもよい。その場合、検査容器１０１は、サンプル溶液の蒸発を抑えるため、上面の開口の上に配置される透明板を有しているとよい。
【００４７】
以下では、固相坦体１０２はＤＮＡチップであるものとして、また、検出装置はＤＮＡチップ解析装置であり、遺伝子の発現解析をするものとして説明する。
【００４８】
検査容器１０１は、ＤＮＡチップ１０２の上に必要量のサンプル溶液１０５が滴下され、検出装置に装着される。サンプル溶液１０５を収容した検査容器１０１は、ハイブリダイゼーション反応を促進させるために、温調機構１１１により３５℃から８０℃程度の適当な温度に暖められる、あるいは適当な温度サイクルで温度制御される。
【００４９】
さらに、ハイブリダイゼーション反応を促進させるために、ポンプ１１５により検査容器１０１内の流路１０３を加圧減圧して、サンプル溶液１０５をＤＮＡチップ１０２内に強制的に通過させる。これにより、サンプル溶液１０５は、図１に示されるように、液面がＤＮＡチップ１０２の上に位置する状態と、図２に示されるように、液面がＤＮＡチップ１０２の下に位置する状態とを繰り返し推移する。
【００５０】
このようにサンプル溶液１０５にＤＮＡチップ１０２を強制的に通過させることにより、比較的短時間の内にハイブリダイゼーション反応を完了させることができる。例えば、１〜２時間程度でハイブリダイゼーション反応を終了させることができる。
【００５１】
反応完了後、ＤＮＡチップ１０２は蛍光観察され、遺伝子の発現量の増減が蛍光強度の強弱として読み取られる。
【００５２】
検査容器１０１はＤＮＡチップ１０２の上方が開放しており、検出装置はＤＮＡチップ１０２の上方に観察窓１１２を有している。このため、このような検査容器１０１と検出装置においては、ハイブリダイゼーション反応の反応前・反応途中・反応終了後のいずれの時期においても、ＤＮＡチップ１０２を上方から光学的観察（通常の顕微鏡観察や蛍光観察）を行なうことが可能である。
【００５３】
第一実施形態
ポンプ１１５によりサンプル溶液を駆動している間、サンプル溶液が多孔質体のＤＮＡチップ１０２を通過する際に、サンプル溶液内に泡を発生させることがある。しかも、サンプル溶液内に一度発生した泡を消すことは非常に難しい。
【００５４】
サンプル溶液内に発生した泡は、サンプル溶液の流れを不均一にし、結果として、サンプル溶液とＤＮＡチップ１０２に固相化されたプローブとの接触を不均一にし、検査精度を低下させる要因となる。また、蛍光観察の際にもＤＮＡチップ１０２の観察を妨げる要因ともなる。
【００５５】
本実施形態は、このような不所望な泡が発生し難い検査容器１０１に向けられている。
【００５６】
本実施形態の検査容器１０１では、ＤＮＡチップ１０２に親水性処理が施されている。より詳しくは、プローブの固相化に先立ち、ＤＮＡチップ１０２の多孔質基板に親水性処理が施されている。
【００５７】
ＤＮＡチップ１０２の多孔質基板の親水性処理は、これに限定されないが、例えば、界面活性剤による処理、シリカ膜、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜のコーティングなどがある。これらの膜は、緻密膜でも多孔質膜でも効果を有するが、表面積が多い多孔質膜の方が親水効果は高く好ましい。
【００５８】
ＤＮＡチップ１０２に親水性処理が施されているため、サンプル溶液の駆動中、サンプル溶液は、泡を発生させることなく、ＤＮＡチップ１０２を通過する。泡が発生しないので、ハイブリダイゼーション反応は、ＤＮＡチップ１０２のあらゆる部分で、均一に進行する。
【００５９】
本実施形態の検査容器１０１によると、サンプル溶液の駆動中に泡が発生しないため、精度の高い遺伝子検査を行なうことが可能となる。
【００６０】
第二実施形態
ポンプ１１５によりサンプル溶液を駆動している間、サンプル溶液１０５が流路１０３内を移動する際に、サンプル溶液内に泡を発生させることがある。しかも、サンプル溶液内に一度発生した泡を消すことは非常に難しい。
【００６１】
サンプル溶液内に発生した泡は、サンプル溶液の流れを不均一にし、結果として、サンプル溶液とＤＮＡチップ１０２に固相化されたプローブとの接触を不均一にし、検査精度を低下させる要因となる。また、蛍光観察の際にもＤＮＡチップ１０２の観察を妨げる要因ともなる。
【００６２】
本実施形態は、このような不所望な泡が発生し難い検査容器１０１に向けられている。
【００６３】
本実施形態の検査容器１０１では、流路１０３の表面の一部に親水性処理が施されている。好ましくは、サンプル溶液１０５の流れが乱れ易い流路１０３の大きさが変わる部分、すなわち大径部分１０３ａと小径部分１０３ｂの接続部分に親水性処理が施されている。より好ましくは、流路１０３の表面の全体に親水性処理が施されている。
【００６４】
流路１０３の表面の親水性処理は、これに限定されないが、例えば、界面活性剤による処理、シリカ膜、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜のコーティングなどがある。これらの膜は、緻密膜でも多孔質膜でも効果を有するが、表面積が多い多孔質膜の方が親水効果は高く好ましい。
【００６５】
流路１０３の表面に親水性処理が施されているため、サンプル溶液の駆動中、サンプル溶液は、泡を発生させることなく、流路１０３内を移動する。泡が発生しないので、ハイブリダイゼーション反応は、ＤＮＡチップ１０２のあらゆる部分で、均一に進行する。
【００６６】
本実施形態の検査容器１０１によると、サンプル溶液の駆動中に泡が発生しないため、精度の高い遺伝子検査を行なうことが可能となる。
【００６７】
本実施形態の検査容器１０１は、第一実施形態と組み合わされると、より好適である。すなわち、本実施形態において、より好適な検査容器１０１は、流路１０３とＤＮＡチップ１０２の両方に親水性処理が施されている。
【００６８】
第三実施形態
本実施形態は、サンプル溶液の蒸発を抑えるためにＤＮＡチップ１０２の上方に配置されると共にＤＮＡチップ１０２の光学的観察を可能にする透明板を更に有している検査容器に向けられている。このような検査容器において、透明板は、検査の際にＤＮＡチップ１０２の上方に置かれるものであり、特定の検査容器１０１に固有なものではなく、対象の検査容器１０１にその都度適当に組み合わされるものである。
【００６９】
本実施形態の検査容器１０１では、ＤＮＡチップ１０２の上方に配置される透明板に親水性処理が施されている。透明板は、少なくとも、下側の表面に親水性処理が施されていればよい。勿論、透明板は、下側の表面と上側の表面の両方に親水性処理が施されていてもよい。
【００７０】
透明板の親水性処理は、これに限定されないが、例えば、界面活性剤による処理、防湿フィルムの貼着、シリカ膜、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜のコーティングなどがある。これらの膜は、緻密膜でも多孔質膜でも効果を有するが、表面積が多い多孔質膜の方が親水効果は高く、更に、吸水口かも有するので透明板の曇りを防止するための親水処理には特に好ましい。
【００７１】
ＤＮＡチップ１０２と透明板の間の空間にサンプル溶液１０５が満たした状態で観察する場合、透明板に泡が付着することがある。さらに、透明板に付着した泡に更にゴミが付着したりする。このような透明板に泡やゴミはＤＮＡチップ１０２の光学的観察を妨げる要因となる。
【００７２】
本実施形態では、透明板に親水性処理が施されているので、実質的に、透明板に泡が付着することがない。結果として、ＤＮＡチップ１０２を好適に光学観察することが可能になる。特に、ＤＮＡチップ１０２のスポットの蛍光強度を好適に取得することが可能となる。
【００７３】
また、ＤＮＡチップ１０２と透明板の間の空間からサンプル溶液１０５を除去した状態で観察する場合、サンプル溶液１０５から蒸発した蒸気が透明板を曇らせることがある。このような透明板の曇りはＤＮＡチップ１０２の光学的観察を妨げる要因となる。
【００７４】
本実施形態では、透明板に親水性処理が施されているので、実質的に、サンプル溶液１０５から蒸発した蒸気によって透明板が曇ることがない。結果として、ＤＮＡチップ１０２を好適に光学観察することが可能になる。特に、ＤＮＡチップ１０２のスポットの蛍光強度を好適に取得することが可能となる。
【００７５】
第四実施形態
本実施形態は、観察窓１１２がサンプル溶液の蒸発を抑えるための透明板１１３を有している検出装置に向けられている。これに伴い、本実施形態の検出装置に対応する検査容器は、サンプル溶液の蒸発を抑えるための透明板を有していない。
【００７６】
前述したように、ハイブリダイゼーション反応の間、検査容器１０１は温調機構１１１により所定の温度に暖められる、あるいは所定の温度サイクルで変化される。このため、サンプル溶液１０５の一部が蒸発し、その蒸気が、透明板１１３に付着して、観察窓１１２を曇らせてしまうことがある。このような観察窓１１２の曇りは、ＤＮＡチップ１０２の光学的観察を妨げる要因となる。
【００７７】
本実施形態の検出装置では、観察窓１１２に使用される透明板１１３に親水性処理が施されている。親水性処理により、透明板１１３の表面に付着した水滴と透明板１１３との接触角が２０度から４０度の状態、言い換えれば、透明板１１３の表面と水滴がなじんだ状態が作り出される。これにより、透明板１１３の表面に付着した蒸気は、水滴とならずに、透明板１１３の全面に速やかに広がる。
【００７８】
本実施形態の検出装置によると、観察窓１１２に実質的に曇りが生じないため、ＤＮＡチップ１０２を好適に観察することが可能になる。特に、ＤＮＡチップ１０２のスポットの蛍光強度を好適に取得することが可能となる。サンプル溶液の温度を変更しながら、反応させたり検出したりする場合には、サンプル溶液の温度の変化により、観察窓に水分が付着して曇りが発生し易いので、観察窓への親水性処理は、特に効果的である。
【００７９】
透明板１１３の親水性処理は、例えば、界面活性剤や防湿フィルム、シリカ膜、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜のコーティングなどがある。これらの膜は、緻密膜でも多孔質膜でも効果を有するが、表面積が多い多孔質膜の方が親水効果は高く好ましい。以下、これらを使用した親水性処理の例について述べる。
【００８０】
ａ．界面活性剤を使用した親水性処理
この親水性処理の例では、透明板１１３の表面が、界面活性剤、例えばＴｗｅｅｎ２０を使用して親水性処理されている。
【００８１】
界面活性剤は、水と油とが反発して離れてしまうのを防ぎ、つなぎ止めておこうとすると共に、表面張力を低下させる作用を有している。このため、界面活性剤で処理された透明板１１３に付着した蒸気は、水滴にならず、速やかに拡がる。その結果、透明板１１３の表面には実質的に曇りが発生しない。
【００８２】
ｂ．防湿フィルムを使用した親水性処理
この親水性処理の例では、透明板１１３の表面に親水性または吸水性のフィルムが貼られている。
【００８３】
親水性または吸水性のフィルムとしては、種々のものが適用可能であるが、好適なフィルムは、これに限定されないが、例えば、ポリプロピレンのフィルムに親水性のコーティングを施した複合フィルムやアセテートの表面を親水性に改質したフィルムである。特に、表面を親水性に改質したフィルムはコーティング層の剥離がなく、より好ましい。
【００８４】
ｃ．シリカ多孔質膜を使用した親水性処理
この親水性処理の例では、透明板１１３の表面にシリカ多孔質膜が形成されている。
【００８５】
シリカ多孔質膜は、透過率が高く、シリカ表面にＳｉ−ＯＨ基が存在するため親水性であり、更に多孔質であるため蒸気を吸着する。このため、曇りが発生し難い。
【００８６】
このようなシリカ多孔質膜は、ＬＰＤ法やゾル・ゲル法により作製することができる。例えば、以下のようにして作製される。シリコンアルコキシドをアルコールで希釈し、ポリエチレングリコールと塩酸を加えて撹拌してゾル溶液を調製する。この溶液を、透明板１１３にスピンコートまたはディップコートして、１００℃程度で熱処理を行い成膜する。撹拌は、種々の方法により行なうことが可能であるが、好ましくは、遊星式撹拌脱泡機を用いるとよい。遊星式撹拌脱泡機を用いると、反応が均一に進行するので、特性の揃った成膜が可能であり、しかも非常に短時間でゾルを調製することが可能である。
【００８７】
ｄ．チタニア膜を使用した親水性処理
この親水性処理の例では、透明板１１３の表面にチタニア膜が形成されている。
【００８８】
チタニアは、光が照射されると、水を電気分解するという作用を有する。チタニアの光触媒作用は表面を超親水性状態に保つ働きを持つ。超親水性の状態の表面に付着した水は、水滴にならずに、速やかに広がる。その結果、その表面には曇りが発生しない。
【００８９】
蛍光観察の際には励起光が照射される。このため、透明板１１３の表面は超親水性になる。その結果、観察窓１１２を構成している透明板１１３の表面には曇りが発生しない。
【００９０】
透明板１１３がアルカリ金属を含むガラス板から成る場合、ガラス板の上にシリカ膜を成膜し、その上にチタニア膜を成膜するとよい。これは、アルカリ金属を含むガラス板にチタニア膜を直接成膜すると、ガラス板内のアルカリ金属がチタニア膜に取り込まれてチタニア膜の光触媒作用を低下させてしまうからである。
【００９１】
ｅ．ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜を使用した親水性処理
透明板１１３の表面に形成される膜は、より好ましくは、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２の二成分膜である。これは、チタニア単成分の膜は、照明光が照射されていない間に、光触媒作用が停止して親水性が低下してしまうことがあるからである。ＳｉＯ２−ＴｉＯ２の二成分膜は、Ｓｉ−ＯＨ基の親水性と相俟って、光が照射されていない間も、透明板１１３の表面を好適に親水性に保つ。蛍光観察時には、光が照射されて更に親水性が向上する。
【００９２】
ＳｉＯ２−ＴｉＯ２の二成分膜は、例えば、ゾル・ゲル法により作製することができる。例えば、以下のようにして作製される。シリコンアルコキシドをアルコールで希釈し、撹拌して部分加水分解を行なった後に、アルコールで希釈したチタンアルコキシドを添加して撹拌し、最終的な加水分解のために少量の水を添加し、更に撹拌してゾルを調製する。このようにして得られたゾルを透明板１１３にコーティングして熱処理することにより、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２の二成分膜が作製される。
【００９３】
撹拌は、種々の方法により行なうことが可能であるが、好ましくは、遊星式撹拌脱泡機を用いるとよい。遊星式撹拌脱泡機を用いると、反応が均一に進行するので、特に、部分加水分解の制御が容易にでき、特性の揃った成膜が可能であり、しかも非常に短時間でゾルを調製することが可能である。
【００９４】
第五実施形態
第四実施形態においては、透明板に付着した蒸気は、透明板の全面に速やかに広がる。その結果、透明板の表面には水の膜が形成される。透明板の表面に形成された水の膜は、その膜厚によっては、光学的観察に悪影響を与えることが懸念される。つまり、水の膜の厚さが無視できないくらい厚くなると、観察光学系の焦点距離を変えてしまい、観察像のぼけを引き起こしてしまう。
【００９５】
本実施形態は、透明板１１３の表面に形成される水の膜の影響による画質低下に対応する検出装置に向けられている。図３は、本発明の第五実施形態における検出装置を概略的に示している。
【００９６】
本実施形態の検出装置は、図３に示されるように、温調機構１１１と透明板１１３とチューブ１１４とポンプ１１５に加えて、検査容器１０１内のＤＮＡチップ１０２を光学的に観察するレンズ１２１と、レンズ１２１の位置を調整するレンズ駆動部１２２と、透明板１１３に形成される水の膜の厚さを検出するセンサー１２３と、センサー１２３からの情報に基づいてレンズ駆動部１２２を制御する制御部１２４とを更に有している。
【００９７】
センサー１２３は、透明板１１３に形成される水の膜の厚さを検出し、その情報を制御部１２４に送る。制御部１２４は、センサー１２３で検出された水の膜の厚さを考慮したレンズ１２１の最適位置を算出し、その情報をレンズ駆動部１２２に送る。レンズ駆動部１２２は、制御部１２４で算出された最適位置にレンズ１２１を移動させる。
【００９８】
これにより、透明板１１３に形成される水の膜による観察光学系の焦点距離の変化が補正される。これにより、ぼけのない良好な観察画像を得ることが可能になる。
【００９９】
透明板１１３に形成される水の膜の厚さは、例えば、以下のようにして行なうことが可能である。
【０１００】
まず、透明板１１３単体における光の反射と、水の膜が形成された透明板１１３における光の反射とを考える。ガラスに水の膜が形成されると、水とガラスの屈折率差の影響により、反射位置が変化する。この反射位置は光の入射角度と水の膜の厚さとで決まる。
【０１０１】
従って、透明板１１３に所定の角度で光を入射させ、その反射光の反射位置の透明板１１３単体の場合との違いを測定することにより、透明板１１３に形成された水の量すなわち水の膜の厚さを測定することが可能である。また、透明板１１３に真上から光を入射させ、その反射率の変化量によって、水の膜の厚さを測定することも可能である。また、透明板１１３に導電率センサーを設け、付着した水の量を測定することも可能である。
【０１０２】
本実施形態の検出装置によれば、ぼけのない良好な観察画像を得ることが可能になる。
【０１０３】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０１０４】
例えば、前述の実施形態では、多孔質基板を用いたＤＮＡチップを例にあげて説明したが、本発明は、シリコンウエハやスライドグラスを基材に用いたＤＮＡチップにも適用可能である。また、ＤＮＡの検出だけでなく、例えば、抗原や抗体をプローブに用い、免疫的な反応を検出する用途にも適用可能である。
【０１０５】
しかし、本発明は、多孔質基板やビーズを基材に用いて検体液を基材中に流通させる検出手法に対して特に効果的である。更に、検体液を基材中に往復させて流通させる検出手法に対して特に効果的である。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明によれば、生体関連物質を含む液体中に泡が発生し難い検査容器、および、光学的な検出を行なう際に曇りが発生し難い生体関連物質の検査容器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】生体関連物質の検査容器とそれが装着された検出装置の断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の上に位置している状態を示している。
【図２】図１と同じ検査容器と検出装置の断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の下に位置している状態を示している。
【図３】本発明の第五実施形態における検出装置を概略的に示している。
【符号の説明】
１０１…検査容器、１０２…固相坦体、１０３…流路、１０５…サンプル溶液、１１１…温調機構、１１３…透明板、１１４…チューブ、１１５…ポンプ、１２１…レンズ、１２２…レンズ駆動部、１２３…センサー、１２４…制御部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体関連物質の検査容器と検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体関連物質の検出装置として、例えば、ＤＮＡチップ解析装置が知られている。ＤＮＡチップ解析装置では、ＤＮＡチップ上にスポッティングされたオリゴＤＮＡプローブと蛍光標識サンプル溶液とを反応させ、蛍光強度としてシグナル検出を行なっている。例えば、特開平８−１６６３８７号公報は、ガラスやシリコンなどを基板に用いたＤＮＡチップの反応容器を開示している。特許第３２０８３９０号公報や特表平０９−５０４８６４号公報は、多孔質材料の基板にプローブを固相化して形成されたＤＮＡチップを開示している。このシグナル検出は、ＤＮＡチップに励起光を照射し、フォトマルチプライヤーやＣＣＤカメラを用いて蛍光を検出することにより行なわれる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１６６３８７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特許第３２０８３９０号公報
【０００５】
【特許文献３】
特表平０９−５０４８６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−１６６３８７号公報に開示されたＤＮＡチップの反応容器には、検体液等の溶液の流入口、反応チャンバ、流出ポートがフローチャンネルで連結されており、流路の大きさが変化した複雑な構成をしている。このため、流路の大きさが変わる部分で溶液に泡が発生し易く、一度発生した泡は非常に消し難い。
【０００７】
溶液内の泡は、溶液の流れを不均一にする要因となる。溶液の不均一な流れは、検体液とプローブの接触を不均一にし、検査精度を低下させる原因となる。
【０００８】
同文献では、泡立ちを低減するために、洗剤を溶液に添加することを教示している。これにより表面張力は減少するが、洗剤を含んだ溶液が流路中を満たしており、これが循環する場合等は、かえって洗剤によりあわ立ちが激しくなってしまうことがある。
【０００９】
特許第３２０８３９０号公報や特表平０９−５０４８６４号公報に開示されている検査手法では、多孔質のＤＮＡチップに検体溶液を繰り返し通すことにより、短時間で反応を終了させることが可能である。しかし、検体溶液に多孔質のＤＮＡチップを通過させる際に、泡が発生することが懸念される。
【００１０】
前述したように、溶液中の泡は、検体液とプローブの接触を不均一し、検査精度を低下させる原因となる。
【００１１】
本発明は、この様な実状を考慮して成されたものであり、その主な目的は、生体関連物質を含む液体中に泡が発生し難い検査容器を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の検査容器に向けられており、以下の各項に列記する検査容器を含んでいる。
【００１３】
１． 本発明の生体関連物質の検査容器は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器であり、固相坦体に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００１４】
この検査容器においては、固相坦体に親水性処理が施されていることにより、生体関連物質を含む液体中に泡が発生することが実質的に防止される。これにより、液体が均一に流れ、反応が均一に起こり、精度の良い検査結果を得られるようになる。
【００１５】
２． 本発明の別の検査容器は、第１項の検査容器において、固相坦体に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする。
【００１６】
３． 本発明の別の検査容器は、第１項の検査容器において、固相坦体に施す親水性処理にシリカ多孔質膜が使用されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の別の検査容器に向けられており、以下の各項に列記する検査容器を含んでいる。
【００１８】
４． 本発明の別の検査容器は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器であり、固相坦体を横切って延びる、生体関連物質を含む液体を移動させるための流路を有しており、流路は少なくとも大きさが変化する部分に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００１９】
この検査容器においては、流路に親水性処理が施されていることにより、生体関連物質を含む液体中に泡が発生することが実質的に防止される。これにより、液体が均一に流れ、反応が均一に起こり、精度の良い検査結果を得られるようになる。
【００２０】
６． 本発明の別の検査容器は、第４項の検査容器において、流路に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする。
【００２１】
７． 本発明の別の検査容器は、第４項の検査容器において、流路に施す親水性処理にシリカ多孔質膜が使用されていることを特徴とする。
【００２２】
８． 本発明の別の検査容器は、第４項の検査容器において、さらに、固相坦体に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の更に別の検査容器に向けられており、以下の各項に列記する検査容器を含んでいる。
【００２４】
９． 本発明の別の検査容器は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器であり、生体関連物質を含む液体の蒸発を抑えるために固相坦体の上方に配置されると共に固相坦体の光学的観察を可能にする透明板を更に有しており、透明板に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００２５】
この検査容器においては、透明板に親水性処理が施されていることにより、生体関連物質を含む液体が透明板に接触した際に透明板に泡が付着したり、生体関連物質を含む液体から蒸発した蒸気によって透明板が曇ったりすることが実質的に防止される。これにより、固相坦体の光学観察を良好に行なえるようになる。
【００２６】
１０． 本発明の別の検査容器は、第９項の検査容器において、透明板に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする。
【００２７】
１１． 本発明の別の検査容器は、第９項の検査容器において、透明板に施す親水性処理に防湿フィルムが使用されていることを特徴とする。
【００２８】
１２． 本発明の別の検査容器は、第９項の検査容器において、透明板に施す親水性処理にシリカ多孔質膜が使用されていることを特徴とする。
【００２９】
１３． 本発明の別の検査容器は、第９項の検査容器において、透明板に施す親水性処理にチタニア膜が使用されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の検査装置に向けられており、以下の各項に列記する検査容器を含んでいる。
【００３１】
１４． 本発明の検査装置は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器の温度を調節するための温調機構と、液体の蒸発を抑えるために固相坦体の上方に配置されると共に固相坦体の光学的観察を可能にする透明板とを有しており、透明板に親水性処理が施されていることを特徴とする。
【００３２】
この検査装置においては、透明板に親水性処理が施されていることにより、生体関連物質を含む液体から蒸発した蒸気によって透明板が曇ることが実質的に防止される。これにより、固相坦体の光学観察を良好に行なえるようになる。
【００３３】
１５． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、透明板に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする。
【００３４】
１６． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、透明板に施す親水性処理に防湿フィルムが使用されていることを特徴とする。
【００３５】
１７． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、透明板に施す親水性処理にシリカ多孔質膜が使用されていることを特徴とする。
【００３６】
１８． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、透明板に施す親水性処理にチタニア膜が使用されていることを特徴とする。
【００３７】
１９． 本発明の別の検査装置は、第１４項の検査装置において、検査容器内の固相坦体を光学的に観察するレンズと、レンズの位置を調整するレンズ駆動部と、透明板に形成される水の膜の厚さを検出するセンサーと、センサーからの情報に基づいてレンズ駆動部を制御する制御部とを更に有している。
【００３８】
この検査装置においては、透明板の表面に形成された水の膜による観察光学系の焦点位置の変化を補正している。これにより、ぼけのない良好な観察画像を得ることが可能になる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
まず、後述する各実施形態に共通する生体関連物質の反応容器と検出装置について図１と図２を参照しながら説明する。
【００４０】
図１は、生体関連物質の検査容器とそれが装着された検出装置の断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の上に位置している状態を示している。図２は、図１と同じ検査容器と検出装置の断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の下に位置している状態を示している。
【００４１】
図１と図２に示されるように、検査容器１０１は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体１０２と、生体関連物質を含む液体であるサンプル溶液を収容する流路１０３とを有している。
【００４２】
固相坦体１０２は、多孔質体で構成され、サンプル溶液を透過し得る。固相坦体１０２は、これに限定されないが、例えば、多孔質基板に、オリゴＤＮＡプローブをスポッティングして固相化して作られるＤＮＡチップである。
【００４３】
流路１０３は、上面の開口から固相坦体１０２を横切って下方に延びる大径部分１０３ａと、大径部分１０３ａから側方に延び側面で終端する小径部分１０３ｂとを有している。大径部分１０３ａは、これに限定されないが、例えば円錐台形状をしている。小径部分１０３ｂは、これに限定されないが、例えばテーパーを有している。
【００４４】
検出装置は、装着された検査容器１０１の温度を調節するための温調機構１１１と、検査容器１０１内の固相坦体１０２の光学的観察を可能にする観察窓１１２と、装着された検査容器１０１の流路１０３の小径部分１０３ｂと流体的に接続されるチューブ１１４と、チューブ１１４と流体的に接続されたポンプ１１５と有している。
【００４５】
観察窓１１２は、サンプル溶液の蒸発を抑えるため、例えば、検査容器１０１の上面の開口の近くに配置される透明板１１３を有している。透明板１１３は、これに限定されないが、例えば、松浪硝子工業製「ＮＥＯ ＭＩＣＲＯ ＣＯＶＥＲ ＧＬＡＳＳ」のガラス板で構成される。ガラス板は、これに限定されないが、例えば、２４ｍｍ×６０ｍｍの大きさで、０．１２〜０．１７ｍｍの厚さを有する。しかし、透明板１１３は、光学的に透明であり、サンプル溶液の蒸発を好適に抑えさえできれば、どのような材質のものであってもよい。
【００４６】
また、観察窓１１２は、単なる開口であってもよい。その場合、検査容器１０１は、サンプル溶液の蒸発を抑えるため、上面の開口の上に配置される透明板を有しているとよい。
【００４７】
以下では、固相坦体１０２はＤＮＡチップであるものとして、また、検出装置はＤＮＡチップ解析装置であり、遺伝子の発現解析をするものとして説明する。
【００４８】
検査容器１０１は、ＤＮＡチップ１０２の上に必要量のサンプル溶液１０５が滴下され、検出装置に装着される。サンプル溶液１０５を収容した検査容器１０１は、ハイブリダイゼーション反応を促進させるために、温調機構１１１により３５℃から８０℃程度の適当な温度に暖められる、あるいは適当な温度サイクルで温度制御される。
【００４９】
さらに、ハイブリダイゼーション反応を促進させるために、ポンプ１１５により検査容器１０１内の流路１０３を加圧減圧して、サンプル溶液１０５をＤＮＡチップ１０２内に強制的に通過させる。これにより、サンプル溶液１０５は、図１に示されるように、液面がＤＮＡチップ１０２の上に位置する状態と、図２に示されるように、液面がＤＮＡチップ１０２の下に位置する状態とを繰り返し推移する。
【００５０】
このようにサンプル溶液１０５にＤＮＡチップ１０２を強制的に通過させることにより、比較的短時間の内にハイブリダイゼーション反応を完了させることができる。例えば、１〜２時間程度でハイブリダイゼーション反応を終了させることができる。
【００５１】
反応完了後、ＤＮＡチップ１０２は蛍光観察され、遺伝子の発現量の増減が蛍光強度の強弱として読み取られる。
【００５２】
検査容器１０１はＤＮＡチップ１０２の上方が開放しており、検出装置はＤＮＡチップ１０２の上方に観察窓１１２を有している。このため、このような検査容器１０１と検出装置においては、ハイブリダイゼーション反応の反応前・反応途中・反応終了後のいずれの時期においても、ＤＮＡチップ１０２を上方から光学的観察（通常の顕微鏡観察や蛍光観察）を行なうことが可能である。
【００５３】
第一実施形態
ポンプ１１５によりサンプル溶液を駆動している間、サンプル溶液が多孔質体のＤＮＡチップ１０２を通過する際に、サンプル溶液内に泡を発生させることがある。しかも、サンプル溶液内に一度発生した泡を消すことは非常に難しい。
【００５４】
サンプル溶液内に発生した泡は、サンプル溶液の流れを不均一にし、結果として、サンプル溶液とＤＮＡチップ１０２に固相化されたプローブとの接触を不均一にし、検査精度を低下させる要因となる。また、蛍光観察の際にもＤＮＡチップ１０２の観察を妨げる要因ともなる。
【００５５】
本実施形態は、このような不所望な泡が発生し難い検査容器１０１に向けられている。
【００５６】
本実施形態の検査容器１０１では、ＤＮＡチップ１０２に親水性処理が施されている。より詳しくは、プローブの固相化に先立ち、ＤＮＡチップ１０２の多孔質基板に親水性処理が施されている。
【００５７】
ＤＮＡチップ１０２の多孔質基板の親水性処理は、これに限定されないが、例えば、界面活性剤による処理、シリカ膜、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜のコーティングなどがある。これらの膜は、緻密膜でも多孔質膜でも効果を有するが、表面積が多い多孔質膜の方が親水効果は高く好ましい。
【００５８】
ＤＮＡチップ１０２に親水性処理が施されているため、サンプル溶液の駆動中、サンプル溶液は、泡を発生させることなく、ＤＮＡチップ１０２を通過する。泡が発生しないので、ハイブリダイゼーション反応は、ＤＮＡチップ１０２のあらゆる部分で、均一に進行する。
【００５９】
本実施形態の検査容器１０１によると、サンプル溶液の駆動中に泡が発生しないため、精度の高い遺伝子検査を行なうことが可能となる。
【００６０】
第二実施形態
ポンプ１１５によりサンプル溶液を駆動している間、サンプル溶液１０５が流路１０３内を移動する際に、サンプル溶液内に泡を発生させることがある。しかも、サンプル溶液内に一度発生した泡を消すことは非常に難しい。
【００６１】
サンプル溶液内に発生した泡は、サンプル溶液の流れを不均一にし、結果として、サンプル溶液とＤＮＡチップ１０２に固相化されたプローブとの接触を不均一にし、検査精度を低下させる要因となる。また、蛍光観察の際にもＤＮＡチップ１０２の観察を妨げる要因ともなる。
【００６２】
本実施形態は、このような不所望な泡が発生し難い検査容器１０１に向けられている。
【００６３】
本実施形態の検査容器１０１では、流路１０３の表面の一部に親水性処理が施されている。好ましくは、サンプル溶液１０５の流れが乱れ易い流路１０３の大きさが変わる部分、すなわち大径部分１０３ａと小径部分１０３ｂの接続部分に親水性処理が施されている。より好ましくは、流路１０３の表面の全体に親水性処理が施されている。
【００６４】
流路１０３の表面の親水性処理は、これに限定されないが、例えば、界面活性剤による処理、シリカ膜、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜のコーティングなどがある。これらの膜は、緻密膜でも多孔質膜でも効果を有するが、表面積が多い多孔質膜の方が親水効果は高く好ましい。
【００６５】
流路１０３の表面に親水性処理が施されているため、サンプル溶液の駆動中、サンプル溶液は、泡を発生させることなく、流路１０３内を移動する。泡が発生しないので、ハイブリダイゼーション反応は、ＤＮＡチップ１０２のあらゆる部分で、均一に進行する。
【００６６】
本実施形態の検査容器１０１によると、サンプル溶液の駆動中に泡が発生しないため、精度の高い遺伝子検査を行なうことが可能となる。
【００６７】
本実施形態の検査容器１０１は、第一実施形態と組み合わされると、より好適である。すなわち、本実施形態において、より好適な検査容器１０１は、流路１０３とＤＮＡチップ１０２の両方に親水性処理が施されている。
【００６８】
第三実施形態
本実施形態は、サンプル溶液の蒸発を抑えるためにＤＮＡチップ１０２の上方に配置されると共にＤＮＡチップ１０２の光学的観察を可能にする透明板を更に有している検査容器に向けられている。このような検査容器において、透明板は、検査の際にＤＮＡチップ１０２の上方に置かれるものであり、特定の検査容器１０１に固有なものではなく、対象の検査容器１０１にその都度適当に組み合わされるものである。
【００６９】
本実施形態の検査容器１０１では、ＤＮＡチップ１０２の上方に配置される透明板に親水性処理が施されている。透明板は、少なくとも、下側の表面に親水性処理が施されていればよい。勿論、透明板は、下側の表面と上側の表面の両方に親水性処理が施されていてもよい。
【００７０】
透明板の親水性処理は、これに限定されないが、例えば、界面活性剤による処理、防湿フィルムの貼着、シリカ膜、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜のコーティングなどがある。これらの膜は、緻密膜でも多孔質膜でも効果を有するが、表面積が多い多孔質膜の方が親水効果は高く、更に、吸水口かも有するので透明板の曇りを防止するための親水処理には特に好ましい。
【００７１】
ＤＮＡチップ１０２と透明板の間の空間にサンプル溶液１０５が満たした状態で観察する場合、透明板に泡が付着することがある。さらに、透明板に付着した泡に更にゴミが付着したりする。このような透明板に泡やゴミはＤＮＡチップ１０２の光学的観察を妨げる要因となる。
【００７２】
本実施形態では、透明板に親水性処理が施されているので、実質的に、透明板に泡が付着することがない。結果として、ＤＮＡチップ１０２を好適に光学観察することが可能になる。特に、ＤＮＡチップ１０２のスポットの蛍光強度を好適に取得することが可能となる。
【００７３】
また、ＤＮＡチップ１０２と透明板の間の空間からサンプル溶液１０５を除去した状態で観察する場合、サンプル溶液１０５から蒸発した蒸気が透明板を曇らせることがある。このような透明板の曇りはＤＮＡチップ１０２の光学的観察を妨げる要因となる。
【００７４】
本実施形態では、透明板に親水性処理が施されているので、実質的に、サンプル溶液１０５から蒸発した蒸気によって透明板が曇ることがない。結果として、ＤＮＡチップ１０２を好適に光学観察することが可能になる。特に、ＤＮＡチップ１０２のスポットの蛍光強度を好適に取得することが可能となる。
【００７５】
第四実施形態
本実施形態は、観察窓１１２がサンプル溶液の蒸発を抑えるための透明板１１３を有している検出装置に向けられている。これに伴い、本実施形態の検出装置に対応する検査容器は、サンプル溶液の蒸発を抑えるための透明板を有していない。
【００７６】
前述したように、ハイブリダイゼーション反応の間、検査容器１０１は温調機構１１１により所定の温度に暖められる、あるいは所定の温度サイクルで変化される。このため、サンプル溶液１０５の一部が蒸発し、その蒸気が、透明板１１３に付着して、観察窓１１２を曇らせてしまうことがある。このような観察窓１１２の曇りは、ＤＮＡチップ１０２の光学的観察を妨げる要因となる。
【００７７】
本実施形態の検出装置では、観察窓１１２に使用される透明板１１３に親水性処理が施されている。親水性処理により、透明板１１３の表面に付着した水滴と透明板１１３との接触角が２０度から４０度の状態、言い換えれば、透明板１１３の表面と水滴がなじんだ状態が作り出される。これにより、透明板１１３の表面に付着した蒸気は、水滴とならずに、透明板１１３の全面に速やかに広がる。
【００７８】
本実施形態の検出装置によると、観察窓１１２に実質的に曇りが生じないため、ＤＮＡチップ１０２を好適に観察することが可能になる。特に、ＤＮＡチップ１０２のスポットの蛍光強度を好適に取得することが可能となる。サンプル溶液の温度を変更しながら、反応させたり検出したりする場合には、サンプル溶液の温度の変化により、観察窓に水分が付着して曇りが発生し易いので、観察窓への親水性処理は、特に効果的である。
【００７９】
透明板１１３の親水性処理は、例えば、界面活性剤や防湿フィルム、シリカ膜、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜のコーティングなどがある。これらの膜は、緻密膜でも多孔質膜でも効果を有するが、表面積が多い多孔質膜の方が親水効果は高く好ましい。以下、これらを使用した親水性処理の例について述べる。
【００８０】
ａ．界面活性剤を使用した親水性処理
この親水性処理の例では、透明板１１３の表面が、界面活性剤、例えばＴｗｅｅｎ２０を使用して親水性処理されている。
【００８１】
界面活性剤は、水と油とが反発して離れてしまうのを防ぎ、つなぎ止めておこうとすると共に、表面張力を低下させる作用を有している。このため、界面活性剤で処理された透明板１１３に付着した蒸気は、水滴にならず、速やかに拡がる。その結果、透明板１１３の表面には実質的に曇りが発生しない。
【００８２】
ｂ．防湿フィルムを使用した親水性処理
この親水性処理の例では、透明板１１３の表面に親水性または吸水性のフィルムが貼られている。
【００８３】
親水性または吸水性のフィルムとしては、種々のものが適用可能であるが、好適なフィルムは、これに限定されないが、例えば、ポリプロピレンのフィルムに親水性のコーティングを施した複合フィルムやアセテートの表面を親水性に改質したフィルムである。特に、表面を親水性に改質したフィルムはコーティング層の剥離がなく、より好ましい。
【００８４】
ｃ．シリカ多孔質膜を使用した親水性処理
この親水性処理の例では、透明板１１３の表面にシリカ多孔質膜が形成されている。
【００８５】
シリカ多孔質膜は、透過率が高く、シリカ表面にＳｉ−ＯＨ基が存在するため親水性であり、更に多孔質であるため蒸気を吸着する。このため、曇りが発生し難い。
【００８６】
このようなシリカ多孔質膜は、ＬＰＤ法やゾル・ゲル法により作製することができる。例えば、以下のようにして作製される。シリコンアルコキシドをアルコールで希釈し、ポリエチレングリコールと塩酸を加えて撹拌してゾル溶液を調製する。この溶液を、透明板１１３にスピンコートまたはディップコートして、１００℃程度で熱処理を行い成膜する。撹拌は、種々の方法により行なうことが可能であるが、好ましくは、遊星式撹拌脱泡機を用いるとよい。遊星式撹拌脱泡機を用いると、反応が均一に進行するので、特性の揃った成膜が可能であり、しかも非常に短時間でゾルを調製することが可能である。
【００８７】
ｄ．チタニア膜を使用した親水性処理
この親水性処理の例では、透明板１１３の表面にチタニア膜が形成されている。
【００８８】
チタニアは、光が照射されると、水を電気分解するという作用を有する。チタニアの光触媒作用は表面を超親水性状態に保つ働きを持つ。超親水性の状態の表面に付着した水は、水滴にならずに、速やかに広がる。その結果、その表面には曇りが発生しない。
【００８９】
蛍光観察の際には励起光が照射される。このため、透明板１１３の表面は超親水性になる。その結果、観察窓１１２を構成している透明板１１３の表面には曇りが発生しない。
【００９０】
透明板１１３がアルカリ金属を含むガラス板から成る場合、ガラス板の上にシリカ膜を成膜し、その上にチタニア膜を成膜するとよい。これは、アルカリ金属を含むガラス板にチタニア膜を直接成膜すると、ガラス板内のアルカリ金属がチタニア膜に取り込まれてチタニア膜の光触媒作用を低下させてしまうからである。
【００９１】
ｅ．ＳｉＯ２−ＴｉＯ２膜を使用した親水性処理
透明板１１３の表面に形成される膜は、より好ましくは、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２の二成分膜である。これは、チタニア単成分の膜は、照明光が照射されていない間に、光触媒作用が停止して親水性が低下してしまうことがあるからである。ＳｉＯ２−ＴｉＯ２の二成分膜は、Ｓｉ−ＯＨ基の親水性と相俟って、光が照射されていない間も、透明板１１３の表面を好適に親水性に保つ。蛍光観察時には、光が照射されて更に親水性が向上する。
【００９２】
ＳｉＯ２−ＴｉＯ２の二成分膜は、例えば、ゾル・ゲル法により作製することができる。例えば、以下のようにして作製される。シリコンアルコキシドをアルコールで希釈し、撹拌して部分加水分解を行なった後に、アルコールで希釈したチタンアルコキシドを添加して撹拌し、最終的な加水分解のために少量の水を添加し、更に撹拌してゾルを調製する。このようにして得られたゾルを透明板１１３にコーティングして熱処理することにより、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２の二成分膜が作製される。
【００９３】
撹拌は、種々の方法により行なうことが可能であるが、好ましくは、遊星式撹拌脱泡機を用いるとよい。遊星式撹拌脱泡機を用いると、反応が均一に進行するので、特に、部分加水分解の制御が容易にでき、特性の揃った成膜が可能であり、しかも非常に短時間でゾルを調製することが可能である。
【００９４】
第五実施形態
第四実施形態においては、透明板に付着した蒸気は、透明板の全面に速やかに広がる。その結果、透明板の表面には水の膜が形成される。透明板の表面に形成された水の膜は、その膜厚によっては、光学的観察に悪影響を与えることが懸念される。つまり、水の膜の厚さが無視できないくらい厚くなると、観察光学系の焦点距離を変えてしまい、観察像のぼけを引き起こしてしまう。
【００９５】
本実施形態は、透明板１１３の表面に形成される水の膜の影響による画質低下に対応する検出装置に向けられている。図３は、本発明の第五実施形態における検出装置を概略的に示している。
【００９６】
本実施形態の検出装置は、図３に示されるように、温調機構１１１と透明板１１３とチューブ１１４とポンプ１１５に加えて、検査容器１０１内のＤＮＡチップ１０２を光学的に観察するレンズ１２１と、レンズ１２１の位置を調整するレンズ駆動部１２２と、透明板１１３に形成される水の膜の厚さを検出するセンサー１２３と、センサー１２３からの情報に基づいてレンズ駆動部１２２を制御する制御部１２４とを更に有している。
【００９７】
センサー１２３は、透明板１１３に形成される水の膜の厚さを検出し、その情報を制御部１２４に送る。制御部１２４は、センサー１２３で検出された水の膜の厚さを考慮したレンズ１２１の最適位置を算出し、その情報をレンズ駆動部１２２に送る。レンズ駆動部１２２は、制御部１２４で算出された最適位置にレンズ１２１を移動させる。
【００９８】
これにより、透明板１１３に形成される水の膜による観察光学系の焦点距離の変化が補正される。これにより、ぼけのない良好な観察画像を得ることが可能になる。
【００９９】
透明板１１３に形成される水の膜の厚さは、例えば、以下のようにして行なうことが可能である。
【０１００】
まず、透明板１１３単体における光の反射と、水の膜が形成された透明板１１３における光の反射とを考える。ガラスに水の膜が形成されると、水とガラスの屈折率差の影響により、反射位置が変化する。この反射位置は光の入射角度と水の膜の厚さとで決まる。
【０１０１】
従って、透明板１１３に所定の角度で光を入射させ、その反射光の反射位置の透明板１１３単体の場合との違いを測定することにより、透明板１１３に形成された水の量すなわち水の膜の厚さを測定することが可能である。また、透明板１１３に真上から光を入射させ、その反射率の変化量によって、水の膜の厚さを測定することも可能である。また、透明板１１３に導電率センサーを設け、付着した水の量を測定することも可能である。
【０１０２】
本実施形態の検出装置によれば、ぼけのない良好な観察画像を得ることが可能になる。
【０１０３】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０１０４】
例えば、前述の実施形態では、多孔質基板を用いたＤＮＡチップを例にあげて説明したが、本発明は、シリコンウエハやスライドグラスを基材に用いたＤＮＡチップにも適用可能である。また、ＤＮＡの検出だけでなく、例えば、抗原や抗体をプローブに用い、免疫的な反応を検出する用途にも適用可能である。
【０１０５】
しかし、本発明は、多孔質基板やビーズを基材に用いて検体液を基材中に流通させる検出手法に対して特に効果的である。更に、検体液を基材中に往復させて流通させる検出手法に対して特に効果的である。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明によれば、生体関連物質を含む液体中に泡が発生し難い検査容器、および、光学的な検出を行なう際に曇りが発生し難い生体関連物質の検査容器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】生体関連物質の検査容器とそれが装着された検出装置の断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の上に位置している状態を示している。
【図２】図１と同じ検査容器と検出装置の断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の下に位置している状態を示している。
【図３】本発明の第五実施形態における検出装置を概略的に示している。
【符号の説明】
１０１…検査容器、１０２…固相坦体、１０３…流路、１０５…サンプル溶液、１１１…温調機構、１１３…透明板、１１４…チューブ、１１５…ポンプ、１２１…レンズ、１２２…レンズ駆動部、１２３…センサー、１２４…制御部。
Claims (19)
- 生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器であり、固相坦体に親水性処理が施されていることを特徴とする、生体関連物質の検査容器。
- 請求項１において、固相坦体に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出容器。
- 請求項１において、固相坦体に施す親水性処理にシリカ膜が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出容器。
- 生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器であり、生体関連物質を含む液体を移動させるための流路を有しており、流路の少なくとも一部に親水性処理が施されていることを特徴とする、生体関連物質の検査容器。
- 流路は大きさが変化する部分に親水性処理が施されていることを特徴とする、請求項４に記載の生体関連物質の検査容器。
- 請求項４において、流路に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出容器。
- 請求項４において、流路に施す親水性処理にシリカ膜が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出容器。
- 請求項４において、さらに、固相坦体に親水性処理が施されていることを特徴とする、生体関連物質の検査容器。
- 生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器であり、固相坦体の光学的観察を可能にする透明板を更に有しており、透明板に親水性処理が施されていることを特徴とする、生体関連物質の検査容器。
- 請求項９において、透明板に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出容器。
- 請求項９において、透明板に施す親水性処理に防湿フィルムが使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出容器。
- 請求項９において、透明板に施す親水性処理にシリカ膜が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出容器。
- 請求項９において、透明板に施す親水性処理にチタニア膜が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出容器。
- 生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器の温度を調節するための温調機構と、固相坦体の光学的観察を可能にする透明板とを有しており、透明板に親水性処理が施されていることを特徴とする、生体関連物質の検出装置。
- 請求項１４において、透明板に施す親水性処理に界面活性剤が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出装置。
- 請求項１４において、透明板に施す親水性処理に防湿フィルムが使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出装置。
- 請求項１４において、透明板に施す親水性処理にシリカ膜が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出装置。
- 請求項１４において、透明板に施す親水性処理にチタニア膜が使用されていることを特徴とする、生体関連物質の検出装置。
- 請求項１４において、検査容器内の固相坦体を光学的に観察するレンズと、レンズの位置を調整するレンズ駆動部と、透明板に形成される水の膜の厚さを検出するセンサーと、センサーからの情報に基づいてレンズ駆動部を制御する制御部とを更に有している、生体関連物質の検出装置。
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