【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡの塩基配列などの解析を行う生化学解析法で使用されるスポッターに用いられ、例えばレセプタ又はリガンドなどの試薬を点着するスポットピンの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体由来物質、例えばＤＮＡの塩基配列の解析などの生化学解析を行うために、生化学解析用ユニットが使用される。生化学解析用ユニットは、基板に微細な断面円形の貫通孔を複数形成し、これら各貫通孔内に多孔質材料等の吸着性材料を充填することで、複数の吸着性領域（以下、「スポット領域」と称する）を形成したものである。
【０００３】
この生化学解析用ユニットを使用した生化学解析方法は、生化学解析用ユニットの複数のスポット領域に、試薬となる特異的結合物質（以下、「プローブ」と称する）を含む溶液を点着して固定化するスポッティング工程と、検体となる特異的結合物質（以下、「ターゲット」と称する）を含む反応溶液をスポット領域に浸透させてハイブリダイゼーションを生じさせる反応工程と、生化学解析用ユニットの各スポット領域のハイブリダイゼーション状況を調べて、生化学解析用データを読み取るデータ読み取り工程と、読み取られた解析用データをパーソナルコンピュータなどで解析するデータ解析工程とを含む（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
プローブは、ターゲットの発現情報を調べるための試薬となるものであるから、分子構造、例えば、塩基配列や組成などが既知のものが使用され、ターゲットと特異的結合が可能な物質が用いられる。ターゲットは、生体由来物質であるホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどを生体から抽出、単離して採取し、化学的処理、化学修飾などの処理を施したものである。
【０００５】
プローブを含む溶液は、生化学解析用ユニットの各スポット領域にそれぞれ点着される。各スポット領域は、微小、例えばμｍのオーダーのピッチで配列される。このような微細なスポット領域にプローブを精度良く点着するために、スポッターが用いられている。
【０００６】
スポッターは、スポッタヘッドを直交形座標ロボットに取り付けた形態となっている。スポッタヘッドは、複数のスポットピンを規則的に並べて保持している。スポットピンは、ピン部とこれよりも大径の頭部とを有している。スポッタヘッドは、ピン部をブロックに開けた貫通孔に挿通し、その挿入側の貫通孔の縁で頭部を抜け止めし、各スポットピンが上方に逃げることを許容して保持している。
【０００７】
スポットピンとしては、従来から周知のように、先端部に溝を作ったクイルピンタイプが用いられる。このクイルピンタイプの先端形状を詳細に説明すると、下向きにした姿勢の角錐状の頂点を僅かであるがカットして平坦な面にした逆向き截頭角錐状となっており、逆向き截頭角錐状のうちの対向するテーパ面に開放側を平坦な面に向けたコ字状の孔を作っている。
【０００８】
スポッターは、スポットピンの先端をプローブ溶液に漬けて適量のプローブ溶液を孔に吸い上げて保持し、プローブ溶液を保持したスポットピンを生化学解析用ユニットの上に移動して、微小なピッチで並んだ貫通孔の内部に上方向から入り込ませてその先端を吸着性材料に軽く押し当ててプローブ溶液を吸着性材料に所定量だけ点着する。このとき、スポットピンの先端が貫通孔の内部に確実に入り込むように、スポッタヘッドの取り付けやロボットの位置精度に高い精度が要求される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３５５０３６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スポッターでの点着は、１回の吸い上げで複数回の点着を行うとともに、生化学解析用ユニットにある多大な数のスポット領域の全部に点着する。しかも各スポット領域への点着量は同じに決められている。したがって、高い精度で点着する中でもロボットの移動量や生化学解析用ユニットのセット位置などに誤差が生じて点着時にスポットピンの先端中心が貫通孔の中心から外れる場合がある。このような不都合が生じたスポット領域には、スポットピンの先端が貫通孔の縁に接触して所定量のプローブ溶液を吸着性材料に点着することができない欠点があった。特にスポットピンの先端部は頂点を下に向けた姿勢の角錐状になっているので貫通孔の縁に当接するとスポットピンが上に逃げてそれ以上入り込めない欠点があった。
【００１１】
本発明は、上記欠点を解決するために、僅かな位置ズレであっても的確に点着することができるスポットピンの構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のスポットピンでは、先細先端に、一部でその先端を開放する孔を形成し、前記孔の開放側の両縁を尖端、又は丸端形状に形成したものである。これによれば、孔の開放側の両縁を平坦な面ではなく、尖端、又は丸端形状に形成したから、先細尖端の外周のテーパ面が先端まで広くなり、よって、位置ズレが生じてもそのテーパ面が貫通孔又は凹部の縁に当接してテーパ面がスポットピンの先端を貫通孔又は凹部の内部に入り込むようにガイドすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を詳細する。図１に示すように、生化学解析工程１０は、大別してスポッティング工程１１、反応工程１２、洗浄工程１３、測定工程１４、及びデータ解析工程１５で構成される。スポッティング工程１１では、スポットピン１６で生化学解析用ユニット１７に設けた複数のスポット領域１８にプローブ溶液を各々点着する。生化学解析用ユニット１７には、複数の貫通孔１９に吸着性材料２０が各々固定されている。スポット領域は、吸着性材料２０を固定した貫通孔１９の領域となる。
【００１４】
反応工程１２では、リアクター２１を用いてスポット領域１８に蛍光色素などの蛍光物質による反応データを蓄積する。リアクター２１には、蛍光色素などの蛍光物質によって標識されたターゲットを含むハイブリダイゼーション反応溶液２２が収容されている。ハイブリダイゼーション反応溶液２２は、ポンプ２３の作動により循環管７７を介してリアクター２１の内部で一方向又は他方向若しくは交互に循環してリアクター２１の内部にセットされる生化学解析用ユニット１７のスポット領域１８を強制的に流動する。これにより、蛍光物質で標識したターゲットが吸着性材料２０に固定化したプローブにハイブリダイズされる。
【００１５】
洗浄工程１３では、生化学解析用ユニット１７を洗浄溶液で洗浄する。測定工程１４では、スキャナーによって生化学解析用ユニット１７の各スポット領域１８の反応状況を調べて、生化学解析用ユニット１７から解析用データを読み取る。スキャナーは、光源２４から放たれた光のうちのスポット領域１８を透過した光を光ファイバー２５を介して固体撮像素子（ＣＣＤ）２６で各スポット領域１８毎に読み取る。データ解析工程１５では、読み取った解析用データをパソーナルコンピュータなどを用いて分析する。
【００１６】
生化学解析用ユニット１７は、基板３０の複数の貫通穴１９内に吸着性材料２０を充填・固定したものである。基板３０は、厚みの薄い平板となっている。この基板３０には、図２及び図３に示すように、略矩形の輪郭をした領域（ブロック）３１がマトリックス状に規則的に区画されており、各ブロック３１の中に複数の貫通孔１９がマトリックス状に規則的に形成した同じパターンで各々形成されている。また、基板３０の角には、スポッターにセットするときの位置決めとなる位置決め穴３２が複数形成されている。なお、基板３０の材質としては、ステンレス材料、プラスチック材料、及びセラミック材料のものを使用するのが望ましい。また、本実施形態では、貫通孔１９を断面円形で形成しているが、これの代わりに矩形や三角形など周知の形状の断面で貫通孔１９を形成してもよい。
【００１７】
基板３０には、図４に示すように、一方の面に酸化処理が施される。その後、一方の面に接着剤３３を塗布してから乾燥させ、その後に、その一方の面に加圧装置を使用して吸着性材料２０を圧入する。なお、接着剤３３は、図５に示すように、基板３０の一方の面及び貫通孔１９の内壁に塗布される。
【００１８】
加圧装置は、加熱ブロック３５と常温ブロック３６とで基板３０にシート状の吸着性材料２０を加熱しながら圧入する。加熱ブロック３５は、基板３０を加熱しながら吸着性材料２０に向けて押圧する。また、常温ブロック３６は吸着性材料２０を基板３０に向けて加熱ブロック３５と同時に押圧する。これにより、基板３０の各貫通孔１９には一方の面から吸着性材料２０が充填されて、複数のスポット領域が形成される。なお、加熱ブロック３５と常温ブロック３６との代わりに、加熱ローラと常温ローラとを用いて互いのローラでニップしながら圧着するようにしてもよい。
【００１９】
本実施形態においては、厚み０．０８〜０．１５ｍｍの基板３０に、直径０．２〜０．３ｍｍの貫通孔１９を形成している。基板３０には、一辺４．５ｍｍ四方のブロック領域が、例えば横１６列×縦１２行の個数で区画されており、各ブロック領域には、複数の貫通孔１９が形成される。接着剤３３は１０μｍの厚みで塗布される。吸着性材料２０としては、多孔質メンブレン、例えばナイロンなどが用いられる。ナイロンは厚み０．１〜０．２ｍｍのシート状にしたものを用い、圧着後には約６０μｍとなる。これにより、完成した生化学解析用ユニット１７は厚みが約１４０〜１７５μｍとなり、また、各貫通孔１９には、ナイロンを圧入した面とは逆の面の縁から深さ５〜２０μｍの位置までナイロンが入り込んだ状態となる。
【００２０】
スポッター４０は、図６に示すように、直交座標形ロボットにスポッタヘッド４２を取り付けたものである。直交座標形ロボットは、Ｘ、Ｙ、及びＺのスライドユニット４３〜４５、及び、これらを統括的に制御する制御部４６とからなる。各スライドユニット４３〜４５は、サーボモータの駆動を送りネジに伝達し、送りネジのリードに従って各テーブル４７〜４９を所定の方向に高精度に移動させる。
【００２１】
Ｘスライドユニット４３はＸテーブル４７を一方向に、またＹスライドユニット４４はＹテーブル４８を前記一方向に対して直交する他方向に、さらに、Ｚスライドユニット４５はＺテーブル４９を前記一方向又は他方向に対して交差する方向（垂直方向）にそれぞれ移動させる。
【００２２】
Ｘテーブル４７には、プローブを含む溶液（プローブ溶液）を収容したウェルプレート（容器）３９と、生化学解析用ユニット１７とが位置決めピンなどの位置決め手段を介して精度良く並列してセットされる。スポッタヘッド４２は断面クランク状の支持板４１の先端に取り付けられ、支持板４１の後端側はＺテーブル４９に取り付けられている。制御部４６は、各スライドユニット４３〜４５の各モータを個別に駆動制御することで、プローブ溶液をウェルプレート３９から吸い上げ、生化学解析用ユニット１７のスポット領域にそれぞれ点着する。
【００２３】
スポッタヘッド４２は、図７ないし図９に示すように、複数のスポットピン１６、保持部５０、及び中部材５１とで構成されている。各スポットピン１６は、頭部５２とピン部５３とからなり、ピン部５３は頭部５２よりも小径となっている。
【００２４】
中部材５１は、保持部５０と前記支持板４１とを連結する。この中部材５１には、各スポットピン１６の出入りを許容するための挿通穴５４が形成されている。
【００２５】
保持部５０は、上板５５、下板５６、及び一対のスペーサ５７，５８とで構成されている。一対のスペーサ５７，５８は、同じサイズの矩形ブロックとなっており、上・下板５５，５６の間の両端にそれぞれビス止めにより固定され、上・下板５５，５６を所定間隔に保持する。上・下板５５，５６は金属材料で形成した同じサイズの薄厚板となっており、上・下板５５，５６には対面する位置に貫通穴５９，６０が規則的にそれぞれ形成されている。これら貫通穴５９，６０は、ピン部に対応した径となっており、スポットピン１６に応じた数だけ形成される。また、上板５５、下板５６、及び一対のスペーサ５７，５８には、高精度で組立を行うために、位置決め穴がそれぞれ形成されている。
【００２６】
各スポットピン１６は、上方から貫通穴５９，６０に挿入され、頭部５２が上板５５の貫通穴５９に引っ掛かって抜け止めされる。これにより、複数のスポットピン１６は、スペーサ５７，５８の厚みに応じた長さだけ離れた上下二カ所の貫通穴５９，６０でそれぞれ垂直方向に移動自在に支持される。
【００２７】
ピン部５３の先端は、図１０ないし図１２に示すように、頂点を下向きにした姿勢の直円錐状となっている。その先端には、一部で前記頂点を開放した孔５３ｂが形成されている。孔５３ｂは、開放側を先端に向けた略コ字状となっている。孔５３ｂの開放側の両縁５３ｃ，５３ｄは、尖端形状となっている。その孔５３ｂの内部に、プローブ溶液が吸い上げられて保持される。なお、孔５３ｂの代わりに、溝としてもよい。また、孔５３ｂの開放側の両縁５３ｃ，５３ｄを鋭角に尖らせる代わりに、僅かに丸みを持たせても良い。
【００２８】
従来のスポットピンは、従来技術の欄で説明したように、下向きにした姿勢の角錐状の頂点をカットして平坦な面にした逆向き截頭角錐状となっており、逆向き截頭角錐状のうちの対向するテーパ面に開放側を平坦な面に向けたコ字状の孔を作っている。この従来のスポットピンを用いると、図１３に示すように、吸着性材料に当たったときに付くスポットピンの先端の跡８２は、一対の矩形が並んだ形となる。これに対し、本実施形態のスポットピン１６を用いると、図１４に示すように、尖った両縁５３ｃ，５３ｄが吸着性材料に入り込んで一対の略三日月状が並んだ跡７６となる。両者を比較すると、従来のスポットピンによる矩形跡８２は、先端を平坦な面にカットしているため、本実施形態のスポットピン１６による跡７６よりも面積が大きくなる。このため、本実施形態で説明したスポットピン１６を用いると狭い範囲でも点着することが可能となる。
【００２９】
保持部の製作は、図１５に示すように、上・下板５５，５６を重ね合わせて複数の貫通穴５９，６０及び位置決め穴などを開ける第１工程６２と、下板５６に一対のスペーサ５７，５８をビス止めしてユニット部品を作る第２工程６３と、ユニット部品を位置決め治具にセットして上板５５をビス止めする第３工程６４とからなる。
【００３０】
第１工程６２では、図１６に示すように、上・下板５５，５６を密着した状態で位置決め固定し、一方の面から、例えばドリルなどで複数の貫通穴５９，６０を同時に形成する。加工する貫通穴としては、貫通穴５９，６０の他に、取り付け精度を高めるための位置決め用穴６５、スペーサ５７，５８を取り付けるためのビス用の穴６６、及び中部材５１に固定するための穴６７となっている。このように２枚の板５５，５６を重ね合わせて所定位置に貫通穴５９，６０を連続的に形成することで、各板ごとで加工するのと比べて加工誤差を少なくすることができる。また、２枚の板を上・下板５５，５６のうちのどちらにも共通に使用することができる。
【００３１】
なお、ドリルの代わりに、放電加工、エッチング及び電鋳などの加工方法を用いても高精度で貫通穴５９，６０を形成することができる。特に放電加工で貫通穴５９，６０を形成する場合には、精度の高い穴加工が行える。また、放電加工時に加工温度を一定に保つことで材質による変形や加工機の熱変形による加工誤差を少なくすることができ、穴径及び位置精度をさらに高めることができる。
【００３２】
第２工程では、図１７に示すように、一対のスペーサ５７，５８を下板５６にビス止めしてユニット部品６８を作る。スペーサ５７，５８には、予めネジ穴や位置決め用穴が形成されている。ビス止めを行うときには、下板５６と各スペーサ５７，５８との組立精度を高めるために、双方の位置決め穴に位置決めピン６９をそれぞれ挿通した状態で行うのが好適である。
【００３３】
第３工程では、図１８に示すように、位置決め治具７０を用いて上板５５をユニット部品６８にビスで止める。位置決め治具７０には、４本の位置決めピン７１が台ベース７２に立設されている。位置決めピン７１は、各部品５５〜５８の位置決め用穴に精度良く嵌合する径で形成されており、上・下板５５，５６を相対的に位置決めする位置に配されている。下板５６を下向きにした姿勢でユニット部品６８を位置決め治具にセットする。このとき、下板５６の位置決め用穴に位置決めピン７１を挿入する。位置決めピン７１は、ユニット部品６８を貫通して上方に突出する。突出した位置決めピン７１に位置決め用穴６５を挿入しながら上板５５をセットして上板５５をユニット部品６８にビス止めする。これにより、上・下板５５，５６の貫通穴５９，６０との相対的な位置ズレを少なくすることができ、スポットピン１６のガタ付きを少なくすることができる。
【００３４】
完成した保持部５０は、中部材５１に取り付けられ、中部材５１の挿通穴５４から各スポットピン１６を先端から挿入することでスポッタヘッド４２が完成する。完成したスポッタヘッド４２は、Ｚスライドユニットの支持板４１に取り付けられる。なお、先に上板５５に一対のスペーサ５７，５８を取り付け、最後に下板５６を取り付けてもよい。また、上板５５とともに中部材５１を位置決め治具７０にセットして上板５５と中部材５１とを同時にスペーサ５７，５８にビスで固定する構成としてもよい。
【００３５】
なお、位置決め治具に、上板５５、スペーサ５７，５８、及び下板５６の全部をセットしてから最後にビス止めを行うようにしてもよい。また、２枚の板５５，５６の貫通穴５９，６０を塞がない位置に一対のスペーサ５７，５８を取り付けるようにしているが、これに限らず、貫通穴５９，６０を塞ぐ位置に取り付けるようにしても良い。この場合には、スペーサ５７，５８にピン部５３よりも大きな径の逃がし穴を作ってスポットピン１６の出入りを阻害しない構造にしておく必要がある。さらに、スペーサとしては、２個に限らず、１個又は３個以上用いてもよい。また、上記実施形態では、位置決めピン７１にスペーサ５７，５８を挿入しているが、上・下板５５，５６だけに位置決めピン７１を挿入して組み立てるようにしてもよい。
【００３６】
以上のように構成されたスポッター４０によって、生化学解析用ユニット１７のスポット領域にプローブ溶液を点着する作用を図１９を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、プローブ溶液を収納したウェルプレート３９と、生化学解析用ユニット１７とをＸスライドテーブル４７の所定位置にセットする。次いで、生化学解析用ユニット１７のスポット領域の位置に関する点着データが、キーボード７４（図６参照）に入力される。キーボード７４から入力した点着データは、制御部４６に送られる。制御部４６は、点着データを受けると、生化学解析用ユニット１７の各スポット領域の位置に、スポッタヘッド４２を移動させるために、各スライドユニット４３〜４５のパルスモータに与えるべき駆動パルスを算出し、駆動パルスデータを、メモリ（図示せず）に記憶する。
【００３８】
駆動パルスデータがメモリに記憶されると、制御部４６は、予め決められたデータに基づいて各スライドユニット４３〜４５のパルスモータを制御してＸスライドテーブル４７とスポッタヘッド４２とを相対的に移動してスポッタヘッド４２をウェルプレート３９の上に移動させる。
【００３９】
ウェルプレート３９には、浅底のケース内部に十字に交わる仕切により複数の升目状の凹部が形成されており、各凹部にプローブ溶液がそれぞれ収容されている。スポッタヘッド４２は、所定のスポットピン１６が任意の凹部の頭上に来るように移動され、その後、Ｚスライドユニット４５のパルスモータを駆動してスポッタヘッド４２を下降させる。このとき、スポットピン１６の先端がウェルプレート３９の凹部の底に確実に付く吸い上げ位置までスポッタヘッド４２が下降して所定のスポットピン１６の先端でプローブ溶液を吸い上げる。
【００４０】
吸い上げ位置では、スポットピン１６の先端がウェルプレート３９の底に当たってもスポットピン１６が上方に逃げるため、ウェルプレート３９の底又はスポットピン１６の先端を破損させる又は傷を付けることを確実に防止することができる。
【００４１】
制御部４６には、スポッタヘッド４２を吸い上げ位置に停止する時間を管理するためのタイマー回路７５を備えている。このタイマー回路７５にセットする値は、キーボード７４からの入力指示により変更可能となっている。スポッタヘッド４２を吸い上げ位置に移動してからタイマー回路７５で計時を開始し、セットされた計時がカウントアップすることで制御部４６はスポッタヘッド４２を上昇させる。この時間管理によりプローブ溶液の吸い上げ量を管理することができる。
【００４２】
制御部４６は、吸い上げ位置から上昇したスポッタヘッド４２を生化学解析用ユニットの所定のスポット領域の頭上に来るように各スライドユニット４３〜４５を駆動制御し、その位置に到達した後に、スポッタヘッド４２を所定のスポット領域に向けて下降させる。このとき、スポッタヘッド４２は、スポットピン１６の先端が貫通孔１９に入り込み、且つ吸着性材料２０に当たらない位置（点着位置）で停止する。これにより、スポットピン１６の先端で吸い上げられたプローブ溶液が吸着性材料２０に吸い寄せられ、プローブ溶液が吸着性材料２０に点着される。
【００４３】
このときのプローブ溶液の点着量もスポッタヘッド４２を点着位置で停止する時間で管理する。制御部４６は、点着位置でスポッタヘッド４２を停止させる時間をタイマー回路７５で監視し、タイマー回路７５のカウントアップに応答してスポッタヘッド４２を上昇させる。このときの停止時間の値もキーボード７４からの入力指示により変更可能となっている。この時間管理によりプローブ溶液の点着量を精密に管理することができる。
【００４４】
本実施形態では、スポットピン１６での１回の吸い上げで複数回の点着が行える。したがって、所定のスポット領域で点着を行った後に、同様にして次のスポット領域に移動して点着を行う。決められた回数だけ点着を行った後には、洗浄液を収容した容器がセットされた位置にスポッタヘッド４２を移動してスポットピン１６を洗浄液で洗浄した後に、再び吸い上げ位置に移動してプローブ溶液を吸い上げて点着を継続する。こうして、生化学解析用ユニット１７の複数のスポット領域にプローブ溶液が点着される。プローブ溶液が点着された生化学解析用ユニット１７は、反応工程に送られる。
【００４５】
反応工程１２では、リアクター２１の内部に生化学解析用ユニット１７をセットしてハイブリダイゼーション反応溶液２２を循環させる。リアクター２１には、蛍光色素などの蛍光物質によって標識されたターゲットを含むハイブリダイゼーション反応溶液２２が収容されている。容器にはリアクター２１の上・下部を繋ぐ循環管７７（図１参照）及び循環管７７に設けたポンプ２３が設けられている。ハイブリダイゼーション反応溶液２２は、ポンプ２３の作動により生化学解析用ユニット１７の吸着性材料２０を圧入した面から流入し逆面から流出する一方向に向けて生化学解析用ユニット１７のスポット領域を流動する。なお、反応溶液２２の流れを切り換えてスポット領域を往復流動させてもよい。
【００４６】
その結果、ハイブリダイゼーション反応溶液２２に含まれたターゲットが蛍光色素などの蛍光物質によって標識され、標識されたターゲットが各スポット領域に固定化されているプローブに選択的にハイブリダイズされる。こうして、生化学解析用ユニット１７の各スポット領域に蛍光色素などの蛍光物質の蛍光データが蓄積される。
【００４７】
洗浄工程１３では、生化学解析用ユニット１７を洗浄溶液で洗浄する。
【００４８】
測定工程１４では、スキャナーによって生化学解析用ユニット１７の各スポット領域から解析用データを読み取る。
【００４９】
スキャナーは、光源、ステージ、及び読み取り部とで構成されている。光源はレーザ励起光源、凹レンズとからなる。レーザ励起光源は、例えば４７３ｎｍの波長のレーザ光を凹レンズに向けて発する。凹レンズは、レーザー光を発散ビームとしてステージを照明する。ステージは、透明のガラス板となっており、ガラス板の上に生化学解析用ユニット１７が載置される。生化学解析用ユニット１７を照明すると、複数のスポット領域に含まれている蛍光物質が励起されて、蛍光が放出される。
【００５０】
読み取り部は、光ファイバー部材、ＣＣＤで構成される。光ファイバー部材は、複数のファイバーからなり、各ファイバーの一端は、ステージにセットされた生化学解析用ユニット１７のスポット領域に対向し、かつ接近した位置に固定ヘッドで固定されている。
【００５１】
ファイバーの他端は、集合されて励起光カットフィルタを介してＣＣＤに導かれている。励起光カットフィルタは、光源のレーザ光の波長である４７３ｎｍの波長の光をカットし、４７３ｎｍよりも波長の長い光を透過する。ＣＣＤは、各スポット領域と受光面の画素との対応付けた位置データをもっており、この位置データに基づいて生化学解析用ユニット１７から解析用データを読み取る。読み取った解析用データをデータ解析工程１５でパソーナルコンピュータなどを用いて解析する。
【００５２】
上記実施形態では、頂点を下向きにした直円錐状の先端をもつスポットピン１６としているが、本発明ではこれに限らず、頂点を下向きにした角錐状に形成してもよい。この場合、図２０に示すように、スポットピン８０としては、孔７７を形成した面に先端を尖らすためのテーパ面７８、８１を形成して穴７７の開放側両端に尖端７９を作る。この場合も従来技術のスポットピンと比べて先端を平坦な面にカットしていない分だけテーパ面７８を作っているので、貫通孔１９又は凹部の内部に入りやすくなる。
【００５３】
上記実施形態では、貫通孔を開けた基板３０を用いた生化学解析用ユニット１７を説明したが、貫通孔の代わりに凹部を作り、凹部内に吸着性材料２０を充填してもよい。また、このような基板３０の材質としては、貫通孔１９や凹部の内部での光の散乱を防止するために、光を減衰させる材質が好ましく、金属、セラミックが好ましい。
【００５４】
また、貫通孔１９や凹部を作る加工が容易であるプラスチック材料を基板３０として用いる場合は、光をより一層減衰させるために、粒子をプラスチック内部に充填させることが好ましい。
【００５５】
基板３０の材質を金属にする場合には、銅、銀、金、亜鉛、鉛、アルミニウム、チタン、錫、クロム、鉄、ニッケル、コバルト、タンタルあるいは、ステンレス鋼や黄銅などの合金があげられるが、必ずしもこれらに限定されない。また、前記セラミックとしては、アルミナ、ジルコニア、等があげられるが、必ずしもこれらに限定されない。
【００５６】
前記プラスチック材料としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン−６やナイロン−６６などのポリアミド、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリジフェニルシロキサンなどのケイ素樹脂、ノボラックなどのフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、酢酸セルロースやニトロセルロースなどのセルロース類、ブタジエン−スチレン共重合体などのコポリマー、さらには前記プラスチックをブレンドすることがあげられるが、必ずしもこれらに限定されない。
【００５７】
光を減衰させるために、前記のプラスチック材料に金属酸化物粒子やガラス繊維などを充填することが好ましく、金属酸化物粒子としては、二酸化ケイ素、アルミナ、二酸化チタン、酸化鉄、酸化銅などがあげられるが、必ずしもこれらに限定されない。
【００５８】
光を減衰させるという意味は、基板３０の貫通孔１９に充填された吸着性材料２０の表面またはプローブと結合した標識物質から発する光が貫通孔１９から基板３０の壁を透過して、隣接する貫通孔１９に到達する強度が１／５以下になることが好ましく、１／１０以下になることがより好ましい。
【００５９】
基板３０の厚みは、一般には５０〜１０００μｍの範囲にあり、好ましくは１００〜５００μｍの範囲にある。
【００６０】
前記基板３０に開ける貫通孔１９は、貫通孔１９の密度を高めるために、貫通孔１９の開口部の面積を一般に５ｍｍ２ 未満、好ましくは１ｍｍ２ 未満、さらに０．３ｍｍ２ 未満がより好ましく、そして０．０１ｍｍ２ 未満がさらに好ましい。なお、好ましくは０．００１ｍｍ２ 以上である。
【００６１】
基板３０に開ける貫通孔１９のピッチは、一般には０．０５〜３ｍｍの範囲にあり、貫通孔１９の間隔は、一般には０．０１〜１．５ｍｍの範囲にある。貫通孔１９の数（密度）は、一般には１０個／ｃｍ２ 以上であり、１００個／ｃｍ２ 以上、より好ましくは５００個／ｃｍ２ 以上、さらに好ましくは１０００個／ｃｍ２ 以上、１００００個／ｃｍ２ 以下である。なお、図２で説明したように幾つかのブロック３１に区画してブロック毎で複数の貫通孔１９を規則的に設ける必要はなく、区分けしないで貫通孔１９を基板３０にマトリックス状に設けてもよい。
【００６２】
本実施態様において、スポット領域１８を形成する吸着性材料２０としては、多孔質材料あるいは繊維材料が好ましく使用される。また多孔質材料と繊維材料とを併用して、スポット領域１８を形成することができる。本実施態様において、スポット領域を形成するために使用される多孔質材料は、有機材料、無機材料のいずれでもよく、有機／無機複合体でもよい。
【００６３】
本実施態様において、スポット領域１８を形成するために使用される有機多孔質材料は、特に限定されるものではないが、活性炭などの炭素多孔質材料あるいはメンブレンフィルタを形成可能な多孔質材料が好ましく用いられる。メンブレンフィルタ形成可能な多孔質材料としては、セルロース誘導体（たとえば、ニトロセルロース、再生セルロース、セルロースアセテート、酢酸セルロース、酪酸酢酸セルロースなど）、脂肪族ポリアミド類（例えば、ナイロン６、ナイロン−６６、ナイロン４，１０など）、ポリオレフィン類（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、含塩素ポリマー類（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン）、フッ素樹脂類（たとえば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオライドなど）、ポリカーボネート、ポリスルフォン、アルギン酸及びその誘導体（たとえば、アルギン酸、アルギン酸カルシウム、アルギン酸／ポリリシンポリイオンコンプレックスなど）、コラーゲンなどがあげられ、これらポリマーの共重合体や複合体（混合体）も用いることができる。
【００６４】
また、スポット領域を形成するための繊維材料も特に限定されるものではないが、好ましくは前述したセルロース誘導体類、脂肪族ポリアミド類などがあげられる。
【００６５】
本実施態様において、スポット領域を形成するために使用される無機多孔質材料は、特に限定されるものではないが、好ましくは、金属（たとえば、白金、金、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムなど）、金属などの酸化物（たとえば、アルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライトなど）、金属塩（たとえば、ヒドロキシアパタイト、硫酸カルシウムなど）及びこれらの複合体などがあげられる。
【００６６】
基板３０に複数の貫通孔１９を開ける方法として、ピンで打ちぬくパンチング、電極に高電圧をパルス状に印加して孔を形成する放電加工、エッチング、レーザー各などがあげられるが、これらに限定されるものではない。
【００６７】
基板３０の材料が、金属材料またはプラスチック材料の場合は、基板３０の表面にコロナ放電、またはプラズマ放電処理を施して接着剤３３を塗工した後、吸着性材料２０をプレスなどの手段により、圧入して貼り合せることで、生化学解析用ユニット１７が作成される。圧入して貼り合せる場合に、吸着性材料２０を加熱することで軟化させると、貫通孔１９の内部に吸着性材料２０が入り込み安い。
【００６８】
基板３０に吸着性材料２０をプレスする方法としては、基板３０と吸着性材料２０を事前に１枚シート毎に分割してからプレスしてもよいし、基板３０と吸着性材料２０とを長尺シートの形態で張り合わせ、その後に一枚毎に切断してもよい。
【００６９】
基板３０に吸着性材料２０を固定する接着剤３３としては、スチレンブタジェンゴム、アクリロニトリルブタジェンゴムが好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。
【００７０】
基板３０に接着剤３３を塗工する方法としては、ロール塗布、ワイヤーバー塗布、ディップ塗布、ブレード塗布があげられるが、これらに限定されない。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では、試薬を吸い上げる孔を設けたスポットピンの先端を尖らせているから、その尖った先端の外周テーパ面が先端まで広くなり、よって位置ズレが生じてスポットピンの先端が生化学解析用ユニットの貫通孔の縁に上方から接触しても、その縁にスポットピンの外周テーパ面が当たり、テーパ面がスポットピンの先端を貫通孔の内部にガイドする。これにより、位置ズレが生じても確実にスポットピンの先端を貫通孔又は凹部の内部に導くことができ、各スポット領域に予め決められた量を確実に点着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】生化学解析工程を示す工程図である。
【図２】基板の正面図を示しており、一部を拡大して示している。
【図３】基板の要部を示す断面図である。
【図４】生化学解析用ユニットの作成手順を示す工程図である。
【図５】基板に吸着性材料を圧着する圧着装置を示す説明図である。
【図６】スポッター装置を示す斜視図である。
【図７】スポッタヘッドを示す分解斜視図である。
【図８】スポッタヘッドを示す平面図中央横断面図である。
【図９】スポッタヘッドを示す平面図中央縦断面図である。
【図１０】スポットピンの先端を示す正面図、右側面図、及び底面図である。
【図１１】図１０に示した破断線Ａ−Ａに沿って切断して示す断面図である。
【図１２】図１０に示した破断線Ｂ−Ｂに沿って切断して示す断面図である。
【図１３】スポッタヘッドを作製する手順を示す工程図である。
【図１４】上・下板に貫通孔を同時に開ける工程を示す斜視図である。
【図１５】下板に一対のスペーサを取り付ける工程を示す斜視図である。
【図１６】上板を一対のスペーサに取り付ける工程を示す斜視図である。
【図１７】スポッターの点着動作を示すフローチャートである。
【図１８】従来技術で説明したスポットピンで点着したときの跡を示す説明図である。
【図１９】図１０で説明したスポットピンで点着したときの跡を示す説明図である。
【図２０】スポットピンの先端を断面矩形の角すい状にした別の実施例を示す正面図、右側面図、及び底面図である。
【符号の説明】
１６ スポットピン
２０ 吸着性材料
１７ 生化学解析用ユニット
１９ 貫通孔
４０ スポッター
４２ スポッタヘッド
５３ ピン部
５３ａ テーパ面
５３ｂ 孔
５３ｃ，５３ｄ 尖った先端[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spot pin structure used for a spotter used in a biochemical analysis method for analyzing a DNA base sequence and the like, for example, for spotting a reagent such as a receptor or a ligand.
[0002]
[Prior art]
A biochemical analysis unit is used to perform biochemical analysis such as analysis of a base sequence of a biological substance, for example, DNA. The biochemical analysis unit forms a plurality of through-holes having a fine circular cross-section on a substrate, and fills each through-hole with an adsorbent material such as a porous material. (Referred to as “spot region”).
[0003]
In the biochemical analysis method using this biochemical analysis unit, a solution containing a specific binding substance (hereinafter referred to as “probe”) serving as a reagent is spotted on a plurality of spot regions of the biochemical analysis unit. A spotting step for immobilization, a reaction step for infiltrating a reaction solution containing a specific binding substance (hereinafter referred to as “target”) as a specimen into the spot region to cause hybridization, and a biochemical analysis unit A data reading step for examining the hybridization status of each spot region to read biochemical analysis data, and a data analysis step for analyzing the read analysis data with a personal computer or the like (see, for example, Patent Document 1) .
[0004]
Since the probe serves as a reagent for examining the expression information of the target, a probe having a known molecular structure such as a base sequence or a composition is used, and a substance capable of specific binding to the target is used. Targets are biological substances such as hormones, tumor markers, enzymes, antibodies, antigens, abzymes, other proteins, nucleic acids, cDNA, DNA, mRNA, etc. It has been subjected to processing such as modification.
[0005]
The solution containing the probe is spotted on each spot area of the biochemical analysis unit. Each spot area is arranged with a minute pitch, for example, on the order of μm. A spotter is used in order to spot a probe on such a fine spot area with high accuracy.
[0006]
The spotter has a configuration in which a spotter head is attached to an orthogonal coordinate robot. The spotter head holds a plurality of spot pins regularly arranged. The spot pin has a pin portion and a head having a larger diameter than the pin portion. The spotter head is inserted through a through-hole formed in the block, the head is prevented from coming off by the edge of the through-hole on the insertion side, and each spot pin is allowed to escape upward and is held.
[0007]
As the spot pin, a quill pin type in which a groove is formed at the tip is used as is conventionally known. The tip shape of this quill pin type will be described in detail. It is a reverse truncated pyramid with a slight but truncated pyramid apex in a downward orientation and a flat surface. A U-shaped hole with the open side facing a flat surface is formed in the opposing tapered surfaces of the pyramid shape.
[0008]
The spotter immerses the tip of the spot pin in the probe solution, sucks and holds an appropriate amount of the probe solution in the hole, moves the spot pin holding the probe solution onto the unit for biochemical analysis, and moves it at a fine pitch. The probe solution is spotted on the adsorbent material by a predetermined amount by penetrating the inside of the through-holes lined up from above and lightly pressing the tip of the penetrating hole. At this time, high accuracy is required for the attachment of the spotter head and the positional accuracy of the robot so that the tip of the spot pin surely enters the through hole.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-355036 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, spotting with a spotter performs spotting a plurality of times with a single suction and spotting all of a large number of spot areas in the biochemical analysis unit. Moreover, the amount of spotting to each spot area is determined to be the same. Therefore, even when spotting with high accuracy, errors may occur in the amount of movement of the robot, the set position of the biochemical analysis unit, etc., and the center of the tip of the spot pin may deviate from the center of the through hole when spotting. The spot region where such inconvenience has occurred has a drawback that the tip of the spot pin contacts the edge of the through-hole and a predetermined amount of the probe solution cannot be spotted on the adsorbent material. In particular, since the tip of the spot pin has a pyramid shape with the apex facing downward, there is a drawback that the spot pin escapes upward when it comes into contact with the edge of the through hole and cannot enter further.
[0011]
In order to solve the above-described drawbacks, an object of the present invention is to provide a spot pin structure that can be spotted accurately even with a slight misalignment.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the spot pin of the present invention, a hole that partially opens the tip is formed in the tapered tip, and both edges on the opening side of the hole are formed in a pointed or rounded shape. Is. According to this, since both edges on the open side of the hole are formed in a pointed shape or a rounded end shape instead of a flat surface, the tapered surface of the outer periphery of the tapered pointed tip is widened to the tip, and thus a positional deviation occurs. Alternatively, the tapered surface can be in contact with the edge of the through hole or the recess, and the tapered surface can guide the tip of the spot pin so as to enter the inside of the through hole or the recess.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 1, the biochemical analysis process 10 is roughly divided into a spotting process 11, a reaction process 12, a cleaning process 13, a measurement process 14, and a data analysis process 15. In the spotting step 11, each of the probe solutions is spotted on a plurality of spot regions 18 provided in the biochemical analysis unit 17 with the spot pins 16. In the biochemical analysis unit 17, adsorptive materials 20 are respectively fixed to the plurality of through holes 19. The spot region is a region of the through hole 19 to which the adsorptive material 20 is fixed.
[0014]
In the reaction step 12, reaction data by a fluorescent substance such as a fluorescent dye is accumulated in the spot region 18 using the reactor 21. The reactor 21 contains a hybridization reaction solution 22 containing a target labeled with a fluorescent substance such as a fluorescent dye. The hybridization reaction solution 22 is spotted on the biochemical analysis unit 17 set inside the reactor 21 by circulating in the reactor 21 in one direction, the other direction or alternately through the circulation pipe 77 by the operation of the pump 23. The region 18 is forced to flow. Thereby, the target labeled with the fluorescent substance is hybridized with the probe immobilized on the adsorbent material 20.
[0015]
In the cleaning step 13, the biochemical analysis unit 17 is cleaned with a cleaning solution. In the measurement process 14, the reaction state of each spot region 18 of the biochemical analysis unit 17 is checked by a scanner, and analysis data is read from the biochemical analysis unit 17. The scanner reads the light transmitted from the light source 24 that has passed through the spot region 18 by the solid-state imaging device (CCD) 26 via the optical fiber 25 for each spot region 18. In the data analysis step 15, the read analysis data is analyzed using a personal computer or the like.
[0016]
The biochemical analysis unit 17 is obtained by filling and fixing the adsorbent material 20 in the plurality of through holes 19 of the substrate 30. The substrate 30 is a thin flat plate. As shown in FIGS. 2 and 3, regions (blocks) 31 having a substantially rectangular outline are regularly partitioned in a matrix shape on the substrate 30, and a plurality of through holes 19 are formed in each block 31. Are formed in the same pattern regularly formed in a matrix. In addition, a plurality of positioning holes 32 are formed at the corners of the substrate 30 for positioning when set on a spotter. In addition, as a material of the board | substrate 30, it is desirable to use the thing of a stainless material, a plastic material, and a ceramic material. Further, in the present embodiment, the through hole 19 is formed with a circular cross section, but instead of this, the through hole 19 may be formed with a cross section of a known shape such as a rectangle or a triangle.
[0017]
As shown in FIG. 4, the substrate 30 is subjected to oxidation treatment on one surface. Thereafter, the adhesive 33 is applied to one surface and then dried, and then the adsorbent material 20 is press-fitted into the one surface using a pressurizing device. The adhesive 33 is applied to one surface of the substrate 30 and the inner wall of the through hole 19 as shown in FIG.
[0018]
The pressurizing device press-fits the sheet-like adsorbent material 20 onto the substrate 30 by the heating block 35 and the room temperature block 36. The heating block 35 presses the adsorbing material 20 while heating the substrate 30. The room temperature block 36 presses the adsorptive material 20 toward the substrate 30 simultaneously with the heating block 35. Thereby, each through-hole 19 of the substrate 30 is filled with the adsorptive material 20 from one surface to form a plurality of spot regions. Note that, instead of the heating block 35 and the room temperature block 36, a heating roller and a room temperature roller may be used and pressure-bonded while being nipped between the rollers.
[0019]
In the present embodiment, a through hole 19 having a diameter of 0.2 to 0.3 mm is formed in a substrate 30 having a thickness of 0.08 to 0.15 mm. The substrate 30 is divided into block areas each having a side of 4.5 mm square, for example, in a number of horizontal 16 columns × vertical 12 rows, and a plurality of through holes 19 are formed in each block area. The adhesive 33 is applied with a thickness of 10 μm. As the adsorptive material 20, a porous membrane such as nylon is used. Nylon is used in the form of a sheet having a thickness of 0.1 to 0.2 mm, and becomes about 60 μm after pressure bonding. As a result, the completed biochemical analysis unit 17 has a thickness of about 140 to 175 μm, and each through hole 19 has a depth of 5 to 20 μm from the edge of the surface opposite to the surface into which nylon is press-fitted. Nylon enters.
[0020]
As shown in FIG. 6, the spotter 40 is obtained by attaching a spotter head 42 to a Cartesian coordinate robot. The Cartesian coordinate robot includes X, Y, and Z slide units 43 to 45 and a control unit 46 that controls these units in an integrated manner. Each slide unit 43 to 45 transmits the drive of the servo motor to the feed screw, and moves each table 47 to 49 in a predetermined direction with high accuracy according to the lead of the feed screw.
[0021]
The X slide unit 43 has the X table 47 in one direction, the Y slide unit 44 has the Y table 48 in the other direction orthogonal to the one direction, and the Z slide unit 45 has the Z table 49 in the one direction or It is moved in a direction (vertical direction) that intersects the other direction.
[0022]
On the X table 47, a well plate (container) 39 containing a solution containing a probe (probe solution) and a biochemical analysis unit 17 are set in parallel with high accuracy through positioning means such as positioning pins. . The spotter head 42 is attached to the front end of a support plate 41 having a crank-shaped cross section, and the rear end side of the support plate 41 is attached to a Z table 49. The control unit 46 drives and controls the motors of the slide units 43 to 45 individually, thereby sucking up the probe solution from the well plate 39 and spotting it on the spot region of the biochemical analysis unit 17.
[0023]
As shown in FIGS. 7 to 9, the spotter head 42 includes a plurality of spot pins 16, a holding portion 50, and an intermediate member 51. Each spot pin 16 includes a head portion 52 and a pin portion 53, and the pin portion 53 has a smaller diameter than the head portion 52.
[0024]
The intermediate member 51 connects the holding unit 50 and the support plate 41. The middle member 51 is formed with an insertion hole 54 for allowing the spot pins 16 to enter and exit.
[0025]
The holding unit 50 includes an upper plate 55, a lower plate 56, and a pair of spacers 57 and 58. The pair of spacers 57 and 58 are rectangular blocks of the same size, and are fixed to both ends between the upper and lower plates 55 and 56 by screws to hold the upper and lower plates 55 and 56 at a predetermined interval. . The upper and lower plates 55 and 56 are thin plates of the same size made of a metal material, and through holes 59 and 60 are regularly formed at positions facing the upper and lower plates 55 and 56, respectively. . These through holes 59 and 60 have diameters corresponding to the pin portions, and are formed in a number corresponding to the spot pins 16. In addition, positioning holes are formed in the upper plate 55, the lower plate 56, and the pair of spacers 57 and 58 in order to perform assembly with high accuracy.
[0026]
Each spot pin 16 is inserted into the through holes 59 and 60 from above, and the head 52 is caught in the through hole 59 of the upper plate 55 and is prevented from coming off. As a result, the plurality of spot pins 16 are supported so as to be movable in the vertical direction through the two through holes 59 and 60 at the upper and lower positions separated by a length corresponding to the thickness of the spacers 57 and 58.
[0027]
As shown in FIGS. 10 to 12, the tip of the pin portion 53 has a right cone shape with the apex facing downward. At the tip, a hole 53b that is partially open at the apex is formed. The hole 53b is substantially U-shaped with the open side facing the tip. Both edges 53c and 53d on the open side of the hole 53b are pointed. The probe solution is sucked and held in the hole 53b. In addition, it is good also as a groove | channel instead of the hole 53b. Further, instead of sharpening both edges 53c and 53d on the open side of the hole 53b at an acute angle, the hole 53b may be slightly rounded.
[0028]
As described in the section of the prior art, the conventional spot pin has a reverse truncated pyramid shape in which the apex of the pyramid in a downward posture is cut to a flat surface, and the reverse truncated pyramid is formed. A U-shaped hole with the open side facing a flat surface is formed on the opposing tapered surfaces. When this conventional spot pin is used, as shown in FIG. 13, the trace 82 at the tip of the spot pin attached when it hits the adsorptive material has a shape in which a pair of rectangles are arranged. On the other hand, when the spot pin 16 of the present embodiment is used, as shown in FIG. 14, the sharp edges 53c and 53d enter the adsorptive material to form a trace 76 in which a pair of substantially crescent shapes are arranged. Comparing the two, the rectangular mark 82 by the conventional spot pin has a larger area than the mark 76 by the spot pin 16 of the present embodiment because the tip is cut into a flat surface. For this reason, when the spot pin 16 described in the present embodiment is used, it is possible to spot even a narrow range.
[0029]
As shown in FIG. 15, the holding portion is manufactured by first step 62 in which upper and lower plates 55, 56 are overlapped to form a plurality of through holes 59, 60 and positioning holes, and a pair of spacers on lower plate 56. The second process 63 includes a second part 63 for screwing 57 and 58 to produce a unit part, and a third process 64 for setting the unit part to a positioning jig and screwing the upper plate 55.
[0030]
In the first step 62, as shown in FIG. 16, the upper and lower plates 55 and 56 are positioned and fixed in close contact with each other, and a plurality of through holes 59 and 60 are simultaneously formed from one surface by, for example, a drill. As the through holes to be processed, in addition to the through holes 59 and 60, a positioning hole 65 for increasing the mounting accuracy, a screw hole 66 for mounting the spacers 57 and 58, and a fixing for the middle member 51. The hole 67 is formed. As described above, by overlapping the two plates 55 and 56 and continuously forming the through holes 59 and 60 at predetermined positions, it is possible to reduce processing errors compared to processing each plate. Also, the two plates can be used in common for both the upper and lower plates 55 and 56.
[0031]
The through holes 59 and 60 can be formed with high accuracy by using a machining method such as electric discharge machining, etching, or electroforming instead of the drill. In particular, when the through holes 59 and 60 are formed by electric discharge machining, highly accurate hole machining can be performed. In addition, by maintaining the machining temperature constant during electric discharge machining, machining errors due to material deformation and thermal deformation of the machine can be reduced, and the hole diameter and position accuracy can be further increased.
[0032]
In the second step, as shown in FIG. 17, a pair of spacers 57 and 58 are screwed to the lower plate 56 to make a unit component 68. The spacers 57 and 58 are previously formed with screw holes and positioning holes. In order to increase the assembly accuracy of the lower plate 56 and the spacers 57 and 58, it is preferable to perform screwing in a state in which the positioning pins 69 are inserted through the positioning holes.
[0033]
In the third step, as shown in FIG. 18, the upper plate 55 is fixed to the unit component 68 with screws using a positioning jig 70. In the positioning jig 70, four positioning pins 71 are erected on the base base 72. The positioning pin 71 is formed with a diameter that fits into the positioning holes of the components 55 to 58 with high accuracy, and is disposed at a position for relatively positioning the upper and lower plates 55 and 56. The unit component 68 is set on the positioning jig with the lower plate 56 facing downward. At this time, the positioning pins 71 are inserted into the positioning holes of the lower plate 56. The positioning pin 71 penetrates through the unit component 68 and protrudes upward. The upper plate 55 is set while the positioning hole 65 is inserted into the protruding positioning pin 71, and the upper plate 55 is screwed to the unit component 68. Thereby, the relative positional deviation with respect to the through holes 59 and 60 of the upper and lower plates 55 and 56 can be reduced, and the play of the spot pin 16 can be reduced.
[0034]
The completed holding part 50 is attached to the middle member 51, and the spotter head 42 is completed by inserting each spot pin 16 from the tip through the insertion hole 54 of the middle member 51. The completed spotter head 42 is attached to the support plate 41 of the Z slide unit. The pair of spacers 57 and 58 may be attached to the upper plate 55 first, and the lower plate 56 may be attached last. Alternatively, the middle member 51 may be set on the positioning jig 70 together with the upper plate 55, and the upper plate 55 and the middle member 51 may be simultaneously fixed to the spacers 57 and 58 with screws.
[0035]
It should be noted that the upper plate 55, the spacers 57 and 58, and the lower plate 56 may all be set in the positioning jig, and finally screwed. In addition, the pair of spacers 57 and 58 are attached at positions where the through holes 59 and 60 of the two plates 55 and 56 are not blocked. However, the present invention is not limited thereto, and is attached at a position where the through holes 59 and 60 are blocked. You may do it. In this case, it is necessary to create a relief hole having a diameter larger than that of the pin portion 53 in the spacers 57 and 58 so as to prevent the spot pin 16 from entering and exiting. Furthermore, the number of spacers is not limited to two, and one or three or more spacers may be used. In the above embodiment, the spacers 57 and 58 are inserted into the positioning pin 71. However, the positioning pin 71 may be inserted into only the upper and lower plates 55 and 56 for assembly.
[0036]
The operation of spotting the probe solution on the spot region of the biochemical analysis unit 17 by the spotter 40 configured as described above will be described with reference to FIG.
[0037]
First, the well plate 39 containing the probe solution and the biochemical analysis unit 17 are set at predetermined positions on the X slide table 47. Next, spotting data relating to the position of the spot region of the biochemical analysis unit 17 is input to the keyboard 74 (see FIG. 6). The spotting data input from the keyboard 74 is sent to the control unit 46. When receiving the spotting data, the control unit 46 calculates drive pulses to be given to the pulse motors of the slide units 43 to 45 in order to move the spotter head 42 to the positions of the spot regions of the biochemical analysis unit 17. Then, the drive pulse data is stored in a memory (not shown).
[0038]
When the drive pulse data is stored in the memory, the control unit 46 controls the pulse motors of the slide units 43 to 45 based on the predetermined data to move the X slide table 47 and the spotter head 42 relatively. Then, the spotter head 42 is moved onto the well plate 39.
[0039]
In the well plate 39, a plurality of grid-shaped recesses are formed in the shallow case by crosses that cross in a cross shape, and the probe solution is accommodated in each recess. The spotter head 42 is moved so that the predetermined spot pin 16 is positioned above the head of an arbitrary recess, and then the pulse motor of the Z slide unit 45 is driven to lower the spotter head 42. At this time, the spotter head 42 is lowered to the suction position where the tip of the spot pin 16 is surely attached to the bottom of the recess of the well plate 39 and sucks the probe solution at the tip of the predetermined spot pin 16.
[0040]
In the sucking position, even if the tip of the spot pin 16 hits the bottom of the well plate 39, the spot pin 16 escapes upward, thereby reliably preventing the bottom of the well plate 39 or the tip of the spot pin 16 from being damaged or scratched. be able to.
[0041]
The control unit 46 includes a timer circuit 75 for managing the time for stopping the spotter head 42 at the suction position. The value set in the timer circuit 75 can be changed by an input instruction from the keyboard 74. After the spotter head 42 has been moved to the sucking position, the timer circuit 75 starts measuring time, and when the set time counts up, the control unit 46 raises the spotter head 42. By this time management, the amount of probe solution sucked up can be managed.
[0042]
The control unit 46 drives and controls each of the slide units 43 to 45 so that the spotter head 42 lifted from the sucking position is positioned above the predetermined spot region of the biochemical analysis unit, and after reaching the position, the spotter head 42 is moved. Lower toward a predetermined spot area. At this time, the spotter head 42 stops at a position (spotting position) where the tip of the spot pin 16 enters the through hole 19 and does not hit the adsorbent material 20. As a result, the probe solution sucked up by the tip of the spot pin 16 is sucked to the adsorbent material 20 and the probe solution is spotted on the adsorbent material 20.
[0043]
The amount of the probe solution spotted at this time is also managed by the time for stopping the spotter head 42 at the spotting position. The control unit 46 monitors the time for stopping the spotter head 42 at the spotting position by the timer circuit 75, and raises the spotter head 42 in response to the count up of the timer circuit 75. The value of the stop time at this time can also be changed by an input instruction from the keyboard 74. By this time management, the amount of the probe solution spotted can be precisely managed.
[0044]
In the present embodiment, spotting can be performed a plurality of times by one suction with the spot pin 16. Therefore, after spotting in a predetermined spot area, the spot is moved to the next spot area in the same manner. After spotting a predetermined number of times, the spotter head 42 is moved to the position where the container containing the cleaning liquid is set, the spot pin 16 is cleaned with the cleaning liquid, and then moved again to the suction position to move the probe solution. Suck up and continue spotting. Thus, the probe solution is spotted on the plurality of spot regions of the biochemical analysis unit 17. The biochemical analysis unit 17 on which the probe solution is spotted is sent to the reaction process.
[0045]
In the reaction step 12, the biochemical analysis unit 17 is set inside the reactor 21 and the hybridization reaction solution 22 is circulated. The reactor 21 contains a hybridization reaction solution 22 containing a target labeled with a fluorescent substance such as a fluorescent dye. The container is provided with a circulation pipe 77 (see FIG. 1) connecting the upper and lower parts of the reactor 21 and a pump 23 provided in the circulation pipe 77. The hybridization reaction solution 22 causes the spot region of the biochemical analysis unit 17 to flow in one direction from the surface where the adsorbent material 20 of the biochemical analysis unit 17 is press-fitted by the operation of the pump 23 and out from the opposite surface. To flow. The spot region may be reciprocated by switching the flow of the reaction solution 22.
[0046]
As a result, the target contained in the hybridization reaction solution 22 is labeled with a fluorescent substance such as a fluorescent dye, and the labeled target is selectively hybridized to the probe immobilized on each spot region. In this way, fluorescence data of a fluorescent substance such as a fluorescent dye is accumulated in each spot region of the biochemical analysis unit 17.
[0047]
In the cleaning step 13, the biochemical analysis unit 17 is cleaned with a cleaning solution.
[0048]
In the measurement step 14, analysis data is read from each spot region of the biochemical analysis unit 17 by a scanner.
[0049]
The scanner includes a light source, a stage, and a reading unit. The light source includes a laser excitation light source and a concave lens. The laser excitation light source emits laser light having a wavelength of, for example, 473 nm toward the concave lens. The concave lens illuminates the stage using laser light as a diverging beam. The stage is a transparent glass plate, and the biochemical analysis unit 17 is placed on the glass plate. When the biochemical analysis unit 17 is illuminated, the fluorescent substances contained in the plurality of spot regions are excited and fluorescence is emitted.
[0050]
The reading unit includes an optical fiber member and a CCD. The optical fiber member is composed of a plurality of fibers, and one end of each fiber is fixed to the spot region of the biochemical analysis unit 17 set on the stage and close to the spot region by a fixed head.
[0051]
The other ends of the fibers are gathered and guided to the CCD via the excitation light cut filter. The excitation light cut filter cuts light having a wavelength of 473 nm, which is the wavelength of the laser light from the light source, and transmits light having a wavelength longer than 473 nm. The CCD has position data associated with each spot area and the pixel on the light receiving surface, and reads analysis data from the biochemical analysis unit 17 based on this position data. The read analysis data is analyzed in a data analysis step 15 using a personal computer or the like.
[0052]
In the above embodiment, the spot pin 16 has a right conical tip with the apex downward. However, the present invention is not limited to this, and the spot pin 16 may be formed in a pyramid shape with the apex downward. In this case, as shown in FIG. 20, as the spot pin 80, tapered surfaces 78 and 81 for sharpening the tip are formed on the surface where the hole 77 is formed, and the tip 79 is formed at both ends of the opening side of the hole 77. Also in this case, since the tapered surface 78 is formed as much as the tip is not cut into a flat surface as compared with the spot pin of the prior art, it becomes easier to enter the inside of the through hole 19 or the recess.
[0053]
In the above embodiment, the biochemical analysis unit 17 using the substrate 30 with through holes is described. However, instead of the through holes, recesses may be formed and the recesses may be filled with the adsorptive material 20. Moreover, as a material of such a board | substrate 30, in order to prevent scattering of the light inside the through-hole 19 or a recessed part, the material which attenuates light is preferable and a metal and a ceramic are preferable.
[0054]
Moreover, when using the plastic material which can process the through-hole 19 and a recessed part easily as a board | substrate 30, in order to attenuate light further, it is preferable to make it fill a plastic inside.
[0055]
When the material of the substrate 30 is a metal, copper, silver, gold, zinc, lead, aluminum, titanium, tin, chromium, iron, nickel, cobalt, tantalum, or an alloy such as stainless steel or brass can be used. However, it is not necessarily limited to these. Examples of the ceramic include alumina, zirconia, and the like, but are not necessarily limited thereto.
[0056]
Examples of the plastic material include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, acrylic resins such as polystyrene and polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polycarbonate, and polyethylene. Polyester such as phthalate and polyethylene terephthalate, polyamide such as nylon-6 and nylon-66, silicon resin such as polyimide, polysulfone, polyphenylene sulfide, polydiphenylsiloxane, phenol resin such as novolac, epoxy resin, polyurethane, cellulose acetate and nitro Celluloses such as cellulose; copolymers such as butadiene-styrene copolymers; And the like blending the click, but are not necessarily limited to these.
[0057]
In order to attenuate light, the plastic material is preferably filled with metal oxide particles or glass fibers. Examples of the metal oxide particles include silicon dioxide, alumina, titanium dioxide, iron oxide, and copper oxide. However, it is not necessarily limited to these.
[0058]
The meaning of light attenuation is that light emitted from the surface of the adsorbent material 20 filled in the through hole 19 of the substrate 30 or the labeling substance bonded to the probe passes through the wall of the substrate 30 from the through hole 19 and is adjacent. The strength reaching the through hole 19 is preferably 1/5 or less, and more preferably 1/10 or less.
[0059]
The thickness of the substrate 30 is generally in the range of 50 to 1000 μm, preferably in the range of 100 to 500 μm.
[0060]
In order to increase the density of the through holes 19, the through holes 19 opened in the substrate 30 generally have an opening area of 5 mm. 2 Less, preferably 1 mm 2 Less than 0.3mm 2 Less than, and 0.01 mm 2 Less than is more preferable. In addition, preferably 0.001mm 2 That's it.
[0061]
The pitch of the through holes 19 opened in the substrate 30 is generally in the range of 0.05 to 3 mm, and the interval between the through holes 19 is generally in the range of 0.01 to 1.5 mm. The number (density) of the through holes 19 is generally 10 / cm. 2 Above, 100 pieces / cm 2 Or more, more preferably 500 / cm 2 Or more, more preferably 1000 pieces / cm 2 10000 pieces / cm 2 It is as follows. As described with reference to FIG. 2, it is not necessary to divide into several blocks 31 and regularly provide a plurality of through holes 19 for each block. The through holes 19 are provided in a matrix on the substrate 30 without being divided. Also good.
[0062]
In the present embodiment, a porous material or a fiber material is preferably used as the adsorptive material 20 that forms the spot region 18. Moreover, the spot area | region 18 can be formed using a porous material and a fiber material together. In this embodiment, the porous material used for forming the spot region may be either an organic material or an inorganic material, or an organic / inorganic composite.
[0063]
In this embodiment, the organic porous material used for forming the spot region 18 is not particularly limited, but a carbon porous material such as activated carbon or a porous material capable of forming a membrane filter is preferable. Used. Examples of the porous material capable of forming a membrane filter include cellulose derivatives (for example, nitrocellulose, regenerated cellulose, cellulose acetate, cellulose acetate, cellulose butyrate acetate, etc.) and aliphatic polyamides (for example, nylon 6, nylon-66, nylon 4). , 10), polyolefins (eg, polyethylene, polypropylene, etc.), chlorine-containing polymers (eg, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride), fluororesins (eg, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoride, etc.), polycarbonate , Polysulfone, alginic acid and derivatives thereof (for example, alginic acid, calcium alginate, alginic acid / polylysine polyion complex, etc.), collagen, and the like. Combined (mixture) can also be used.
[0064]
Also, the fiber material for forming the spot region is not particularly limited, but preferred examples include the cellulose derivatives and aliphatic polyamides described above.
[0065]
In this embodiment, the inorganic porous material used for forming the spot region is not particularly limited, but preferably a metal (eg, platinum, gold, iron, silver, nickel, aluminum, etc.) And oxides such as metals (for example, alumina, silica, titania, zeolite, etc.), metal salts (for example, hydroxyapatite, calcium sulfate, etc.), and composites thereof.
[0066]
Examples of the method of opening a plurality of through holes 19 in the substrate 30 include punching with a pin, electric discharge machining in which a high voltage is applied to an electrode in a pulse shape, etching, laser, and the like. Is not to be done.
[0067]
When the material of the substrate 30 is a metal material or a plastic material, the surface of the substrate 30 is subjected to corona discharge or plasma discharge treatment and the adhesive 33 is applied, and then the adsorbent material 20 is pressed by means such as pressing. The biochemical analysis unit 17 is created by press-fitting and bonding. When the adsorbing material 20 is softened by heating when being pressed and bonded, the adsorbing material 20 enters the inside of the through hole 19 and is cheap.
[0068]
As a method for pressing the adsorbent material 20 on the substrate 30, the substrate 30 and the adsorbent material 20 may be divided into sheets before being pressed, or the substrate 30 and the adsorbent material 20 may be long. The sheets may be bonded together in the form of a length sheet and then cut one by one.
[0069]
As the adhesive 33 for fixing the adsorbent material 20 to the substrate 30, styrene butadiene rubber and acrylonitrile butadiene rubber are preferably used, but are not limited thereto.
[0070]
Examples of the method for applying the adhesive 33 to the substrate 30 include, but are not limited to, roll coating, wire bar coating, dip coating, and blade coating.
[0071]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the present invention, since the tip of the spot pin provided with the hole for sucking up the reagent is sharpened, the outer peripheral taper surface of the sharp tip is widened to the tip, thereby causing a displacement. Even if the tip of the spot pin contacts the edge of the through hole of the biochemical analysis unit from above, the outer peripheral tapered surface of the spot pin hits the edge, and the tapered surface guides the tip of the spot pin into the inside of the through hole. . Thereby, even if a positional shift occurs, the tip of the spot pin can be reliably guided to the inside of the through hole or the recess, and a predetermined amount can be reliably spotted on each spot area.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing a biochemical analysis process.
FIG. 2 shows a front view of the substrate, and shows a part enlarged.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of a substrate.
FIG. 4 is a process diagram showing a procedure for creating a biochemical analysis unit.
FIG. 5 is an explanatory view showing a pressure bonding apparatus for pressure bonding an adsorbent material to a substrate.
FIG. 6 is a perspective view showing a spotter device.
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a spotter head.
FIG. 8 is a central cross-sectional view of a plan view showing a spotter head.
FIG. 9 is a central longitudinal sectional view of a plan view showing a spotter head.
FIG. 10 is a front view, a right side view, and a bottom view showing the tip of a spot pin.
11 is a cross-sectional view taken along the broken line AA shown in FIG.
12 is a cross-sectional view taken along the broken line BB shown in FIG.
FIG. 13 is a process diagram showing a procedure for manufacturing a spotter head.
FIG. 14 is a perspective view showing a process of simultaneously opening through holes in the upper and lower plates.
FIG. 15 is a perspective view showing a process of attaching a pair of spacers to the lower plate.
FIG. 16 is a perspective view showing a process of attaching an upper plate to a pair of spacers.
FIG. 17 is a flowchart showing spotting operation of a spotter.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a trace when spotted with a spot pin described in the related art.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a trace when spotted with the spot pin described in FIG. 10;
FIG. 20 is a front view, a right side view, and a bottom view showing another embodiment in which the tip of the spot pin has a rectangular shape with a rectangular cross section.
[Explanation of symbols]
16 Spot pins
20 Adsorbent material
17 Biochemical analysis unit
19 Through hole
40 spotter
42 Spotter head
53 Pin part
53a Tapered surface
53b hole
53c, 53d Pointed tip
