JP2005037140A

JP2005037140A - 生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法および生化学解析用ユニットの洗浄装置

Info

Publication number: JP2005037140A
Application number: JP2003196966A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Ogura; 信彦小倉
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10
Also published as: US20050014291A1

Abstract

【課題】生化学解析用ユニットに固定されているリガンドまたはレセプタに非特異的に結合したレセプタまたはリガンドを除去する。
【解決手段】リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域４を複数有する生化学解析用ユニット１のリガンドまたはレセプタに、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させる。生化学解析用ユニット１を洗浄容器１８の生化学解析用ユニット保持部８にセットし、洗浄容器１８内に洗浄液１９を収容する。吸着性領域４内に電極９ａａ、９ａｂ…を挿入し、電極１１と電極９ａａ、９ａｂ…を接続して電極９ａａ、９ａｂ…にプラスの電圧を印加して吸着性領域４に電流を流す。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法および生化学解析用ユニットの洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロアレイ解析システムやマクロアレイ解析システムにおいては、メンブレンフィルタなどの生化学解析用ユニットの表面の異なる多数の位置（吸着性領域）に、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、ＲＮＡなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成、特性などが既知のリガンドまたはレセプタを含む溶液を滴下して、該リガンドまたはレセプタを吸着性領域に結合させ、放射線標識物質、蛍光物質、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる化学発光標識物質などの標識物質によって標識されたレセプタまたはリガンド（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、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの抽出、単離などによって生体から採取された、あるいは、採取された後に化学的処理が施された物質）を、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに特異的に結合させ、例えば標識物質が放射性標識物質である場合、多数の吸着性領域に選択的に含まれている放射性標識物質によって蓄積性蛍光体シートの蓄積性蛍光体層を露光し、露光された蓄積性蛍光体層を励起光によって走査して、蓄積性蛍光体層に含まれている蓄積性蛍光体を励起し、蓄積性蛍光体から放出された光を光電的に検出することにより、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに特異的に結合したレセプタまたはリガンドを検出するアッセイ法、あるいは標識物質が蛍光物質である場合、多数の吸着性領域を励起光によって走査して多数の吸着性領域に選択的に含まれている蛍光物質を励起し、蛍光物質から放出された蛍光を光電的に検出するアッセイ法、あるいは、標識物質が化学発光標識物質である場合、多数の吸着性領域に選択的に含まれている化学発光標識物質を化学発光基質と接触させ、化学発光標識物質から放出される化学発光を光電的に検出するアッセイ法などが開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなアッセイ法によれば、生化学解析用ユニット上に数多くのリガンドまたはレセプタを結合した吸着性領域を高密度に形成して、標識物質によって標識されたレセプタまたはリガンドを特異的に結合させることによって、短時間でレセプタまたはリガンドを解析することが可能になるという利点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３５５０３６号公報
【０００５】
【特許文献２】
米国特許第５６０５６６２号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法の１つとして、例えばＤＮＡマイクロアレイを用いた遺伝子発現の解析法が知られている。この解析法では、まず、生化学解析用ユニットに設けられたメンブレン等からなる複数の吸着性領域それぞれに、異なる種類の既知遺伝子であるＤＮＡプローブを固定し、これに検出したいターゲットＤＮＡ（例えば蛍光物質により標識されたもの）を含むハイブリダイゼーション溶液を反応させる。プローブＤＮＡの塩基配列と相補的な塩基配列をターゲットＤＮＡが有していれば、ターゲットＤＮＡはそのプローブＤＮＡと特異的に結合するので、結合していない余剰ターゲットＤＮＡを洗い流した後、レーザを用いた検出装置で吸着性領域をスキャンすれば、その蛍光強度により結合した遺伝子発現レベルを解析することができる。なお、一般に、このような相補的な塩基配列を有するＤＮＡ間の特異的な結合はハイブリダイゼーションと呼ばれている。各吸着領域に固定されているプローブＤＮＡには、それぞれ最適なハイブリダイズのための条件（温度、塩濃度など）があるが、高密度に形成された吸着性領域に固定されているプローブＤＮＡのそれぞれにおいて最適な条件で反応を行うことは困難であるため、一般的にはすべての吸着性領域において同一の条件で反応が行われている。このため、本来、吸着性領域に固定されているプローブＤＮＡとハイブリダイズしないターゲットＤＮＡが、吸着性領域に固定されているプローブＤＮＡと非特異的に結合する状態、いわゆるクロスハイブリを生じることがある。
【０００７】
従来のアッセイ法ではプローブＤＮＡが固定された生化学解析用ユニットにターゲットＤＮＡを含むハイブリダイゼーション溶液を反応させた後に吸着性領域に残っている余剰なターゲットＤＮＡを取り除くために、洗浄液を用いた液洗浄が行われているが、吸着性領域に固定されているプローブＤＮＡとクロスハイブリしているターゲットＤＮＡはプローブＤＮＡと部分的にまたは何らかの相互作用により結合しているため従来の液洗浄による洗浄方法ではその洗浄強度を均一にコントロールすることが困難で、その結果精度の良い洗浄ができなかった。このためクロスハイブリしているターゲットＤＮＡは、上記アッセイ法において、検出の際に生じるノイズの一因となり検出精度を低下させる。
【０００８】
このように、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに対して非特異的に結合したレセプタまたはリガンド（上記例ではクロスハイブリしているターゲットＤＮＡ）は、検出の際にはノイズの一因となり検出精度を低下させる。なお、非特異的に結合した状態とは、部分的に結合していない箇所がある場合や、特異的な結合ではない何らかの相互作用によって結合しているのみで完全に結合していない状態であり、ハイブリダイゼーションにおけるクロスハイブリと同様に、抗原抗体反応や、抗体抗体反応や、あるいは補助物質と結合可能標識物との結合等の種々の特異的結合においても非特異的結合が生じることが知られている。
【０００９】
なお、市販されているマイクロアレイの場合には、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタは非特異的結合を起こしにくいように設計されているが、非特異的結合を全く起こさないように設計することは困難であり、特にｃＤＮＡのような長い遺伝子について非特異的結合（クロスハイブリ）を起こさないように設計することは殆ど不可能である。また、研究者自らがマイクロアレイにリガンドまたはレセプタを結合させて実験を行うような場合に、非特異的結合を排除するようにリガンドまたはレセプタを設計することは時間がかかる上、実験を煩雑化させる一因となる。
【００１０】
なお、クロスハイブリを抑制する方法として、前記の特許文献２に記載した明細書には電極上に遺伝子を取り付けたユニットが記載されている。これは遺伝子がマイナスに印加することを利用してクロスハイブリを抑制しようとするものである。また、電極と一体化したユニットであるため価格的に高く、市販されているマイクロアレイや研究者自らが作製したマイクロアレイを利用することはできないため不便である。また、電極上にオリゴを固定した市販のアレイチップでは、隣接する電極からの電極の影響をどうしても受けてしまい、電極毎に最適な電界を設定することが困難である。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法において、非特異的に結合しているレセプタまたはリガンド等の非特異的結合物質を除去することが可能な生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、非特異的に結合しているレセプタまたはリガンド等の非特異的結合物質を除去することのできる生化学解析用ユニットの洗浄装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法は、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットの前記リガンドまたはレセプタに、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させ、前記リガンドまたはレセプタに特異的に結合した前記レセプタまたはリガンドを標識物質を利用して検出するアッセイ法において、前記リガンドまたはレセプタにレセプタまたはリガンドを特異的に結合させてから、前記検出するまでの間に、前記吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流すことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の生化学解析用ユニットを利用した他のアッセイ法は、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットの前記リガンドまたはレセプタに、補助物質が結合された補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを特異的に結合させ、前記補助物質に特異的に結合可能な結合可能標識物質を特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させ、前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを前記結合可能標識物質を利用して検出するアッセイ法において、前記リガンドまたはレセプタに前記補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを特異的に結合させてから、前記結合可能標識物質を前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させるまでの間、または前記結合可能標識物質を前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させてから、前記検出するまでの間に、前記吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流すことを特徴とするものである。
【００１５】
なお、前記吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流すことは、前記リガンドまたはレセプタに前記補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを特異的に結合させてから、前記結合可能標識物質を前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させるまでの間、または前記結合可能標識物質を前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させてから、前記検出するまでの間のいずれかで行ってもよいし、双方で行ってもよい。
【００１６】
本発明による洗浄装置は、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させたリガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットを洗浄する生化学解析用ユニットの洗浄装置であって、前記吸着性領域に電流を流すように配置される電極と、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流す制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、ここで「レセプタまたはリガンドを特異的に結合させたリガンドまたはレセプタ」における「レセプタまたはリガンド」とは、補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンド等も含むものである。
【００１８】
なお、生化学解析用ユニットを洗浄するとは、生化学解析用ユニットの吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタと結合していないレセプタまたはリガンドを洗浄することを意味している。
【００１９】
上記各アッセイ法および洗浄装置では、前記吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流す態様としては、生化学解析用ユニットの全部または一部の複数の吸着性領域のそれぞれに電極を配置し、それぞれの電極のすべてに電圧を印加して複数の吸着性領域に同時に電流を流す態様であっても、あるいは複数の吸着性領域のそれぞれに電極を配置し、それぞれの電極に対して１つずつ個別に電圧を印加して複数の吸着性領域に順次電流を流して、複数の吸着性領域のすべてに電流を流す態様であっても、あるいは複数の吸着性領域のそれぞれに電極を配置し、それぞれの電極に対して１つずつ個別に電圧を印加して選択された一部の吸着性領域にのみ電流を流す態様であってもよい。また、１つの電極を順次、複数の吸着性領域のそれぞれに移動させ、電極に電圧を印加して複数の吸着性領域に順次電流を流してもよいし、あるいは選択された一部の吸着性領域にのみに電流を流す態様としてもよい。
【００２０】
また、前記電極に印加する電圧値が各吸着性領域毎に調整可能であってもよい。さらに、前記生化学解析用ユニットをグラウンドに接続してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
レセプタまたはリガンドとして用いられるホルモン類、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、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの抽出、単離などによって生体から採取された、あるいは、採取された後に化学的処理が施された物質は、通常プラスまたはマイナスの電荷を帯びている。このため、吸着性領域において、これらの物質が溶けている溶液へ電場をかけると、これらの物質は電極へ移動する。しかしながら、吸着性領域へ結合されているリガンドまたはレセプタと特異的に結合したレセプタまたはリガンドは、結合力が大きいため、電場がかかっても、容易には吸着性領域へ結合されているリガンドまたはレセプタから離脱しない。一方、結合していない余剰のレセプタまたはリガンドは、電場がかかれば電極へ移動する。また、吸着性領域へ結合されているリガンドまたはレセプタと非特異的に結合しているレセプタまたはリガンドは、結合力が弱いため、電場がかかれば、吸着性領域へ結合されているリガンドまたはレセプタから離脱して、電極へ移動する。
【００２２】
また、結合可能標識物質として用いられる、ジゴキシゲニン、ビオチン、アビジン、フルオロセインなどの抗原、及びこれらの抗原に対する抗体などに特異的に結合可能な物質等もプラスまたはマイナスの電荷を帯びていることが多い。このため、吸着性領域において、結合可能標識物質が溶けている溶液へ電場をかければ、吸着性領域へ結合されている物質と特異的に結合していない結合可能標識物質は電極へ移動する。
【００２３】
本発明の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法は、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットの前記リガンドまたはレセプタに、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させ、前記リガンドまたはレセプタに特異的に結合した前記レセプタまたはリガンドを標識物質を利用して検出するアッセイ法において、前記リガンドまたはレセプタにレセプタまたはリガンドを特異的に結合させてから、前記検出するまでの間に、前記吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流すことにより、従来の液洗浄では除去しにくい、前記リガンドまたはレセプタに非特異的に結合しているレセプタまたはリガンドを容易に除去することができ、検出精度を向上させることができる。
【００２４】
本発明の生化学解析用ユニットを利用した他のアッセイ法は、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットの前記リガンドまたはレセプタに、補助物質が結合された補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを特異的に結合させ、前記補助物質に特異的に結合可能な結合可能標識物質を特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させ、前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを前記結合可能標識物質を利用して検出するアッセイ法において、前記リガンドまたはレセプタに前記補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを特異的に結合させてから、前記結合可能標識物質を前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させるまでの間に、前記吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流すことにより、従来の液洗浄では除去しにくい、非特異的に結合している補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを容易に除去することができ、検出精度を向上させることができる。
【００２５】
また、前記結合可能標識物質を前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させてから、前記検出するまでの間に、前記吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流すことにより、従来の液洗浄では除去しにくい前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドと非特異的に結合した結合可能標識物質を容易に除去することができ、検出精度を向上させることができる。
【００２６】
なお、上記結合可能標識物質等が吸着性領域へ付着してしまい通常の液洗浄では除去しにくくなる場合があるが、前記吸着性領域に電流を流すことにより、吸着性領域へ付着した結合可能標識物質等も容易に除去することができる。
【００２７】
また、本発明による生化学解析用ユニットの洗浄装置は、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させたリガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットを洗浄する生化学解析用ユニットの洗浄装置であって、前記吸着性領域に電流を流すように配置される電極と、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流す制御手段とを備えているので、従来の液洗浄を行う洗浄装置では除去が困難である非特異的に結合しているレセプタまたはリガンド等の非特異的結合物質を電極へ移動させて、容易に除去することができる。
【００２８】
上記各アッセイ法および洗浄装置では、前記電極に印加する電圧値を各吸着性領域毎に調整すれば、各吸着性領域へ結合されたリガンドまたはレセプタ等の非特異的結合物質の特性に応じて、電極に印加される電圧値または前記吸着性領域へ流される電流値を制御可能であり、検出精度を一層向上させることができる。
【００２９】
また、複数の吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、電極に電圧を印加して吸着性領域に電流を流す場合に、生化学解析用ユニットをグラウンドに接続することによって、電圧が印加されていない電極が配置された吸着性領域において、電圧が印加された電極が配置された吸着性領域からの電界の影響を最小限にすることが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明のアッセイ法では、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットを用いる。
【００３１】
図１は本発明のアッセイ法に用いられる生化学解析用ユニットの概略斜視図である。図１に示す生化学解析用ユニット１は、孔３が複数設けられた基板２と、孔３の内部に充填され、多孔性材料が基板２と接着された複数の吸着性領域４とからなる。この吸着性領域４には、構造または特性が既知のリガンドまたはレセプタ５が滴下され、その後の処理により固定化されている。
【００３２】
基板２の材質としては、生化学解析用ユニット内部での光の散乱を防止するために、光を透過させないか、減衰させる材質が好ましく、金属、セラミックが好ましい。また、孔を開ける加工が容易であるプラスチックを基板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分散させることが好ましい。
【００３３】
金属としては、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好ましくあげられる。セラミックとしては、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、石英などが好ましくあげられる。プラスチックとしては、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−６，６などの脂肪族ポリアミド、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、さらにはプラスチックをブレンドしたものなどが好ましくあげられる。
【００３４】
基板２に開ける孔３の開口部の面積（サイズ）は、孔３の密度を高めるために、一般には５ｍｍ^２未満であり、好ましくは１ｍｍ^２未満であり、０．３ｍｍ^２未満がより好ましく、さらには０．０１ｍｍ^２未満であることが好ましい。そして、より好ましくは０．００１ｍｍ^２以上であることが好ましい。
【００３５】
孔３のピッチ（隣接する二つの孔の中心から中心までの距離）は０．０５〜３ｍｍの範囲であることが好ましく、孔３の間隔（隣接する二つの孔の端部から端部までの最短距離）は、０．０ｌ〜１．５ｍｍの範囲であることが好ましい。孔３の数（密度）は、一般には１０個／ｃｍ^２以上であり、好ましくは１００個／ｃｍ^２以上、より好ましくは５００個／ｃｍ^２以上、さらには１０００個／ｃｍ^２以上であることが好ましい。そして、好ましくは１０００００個／ｃｍ^２以下、さらには１００００個／ｃｍ^２以下であることが好ましい。なお、必ずしも、孔３は全て図１に示したように等間隔で設けられている必要はなく、幾つかのブロック（単位）に別れてブロック毎に複数の孔が設けられていてもよい。
【００３６】
吸着性領域を形成する多孔性材料としては、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吸着性領域を形成することもできる。吸着性領域を形成するために使用される多孔性材料は、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。
【００３７】
吸着性領域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を形成可能な多孔質材料としては、溶媒に溶解可能なポリマーが好ましく用いられる。溶媒に溶解可能なポリマーとしては、セルロース誘導体（例えば、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６，６、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など）、フッ素樹脂類（例えば、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（例えば、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。
【００３８】
また、吸着性領域を形成するための繊維材料としては、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。
【００３９】
吸着性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（例えば、白金、金、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムなど）、金属等の酸化物（例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライトなど）、金属塩（例えば、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。
【００４０】
基板２に複数の孔３を開ける方法としては、ピンで打ち抜くパンチング、電極に高電圧をパルス状に印加して基板を揮発する放電加工、エッチング、レーザー照射などがあげられる。基板の材料が、金属材料またはプラスチック材料の場合は、基板の表面にコロナ放電またはプラズマ放電を施して接着剤を塗工した後、吸着性領域を形成するための多孔性材料をプレスなどの手段により貼り合わせることで生化学解析用ユニットが作製される。貼り合わせる際に、吸着性領域を形成するための多孔性材料を加熱して軟化すると、孔内部に吸着性領域が容易に形成される。また、基板に吸着性領域を形成するための多孔性材料をプレスする場合には、基板と吸着性領域を形成するための材料を、事前に１枚毎に分割してから間欠的にプレスしてもよいし、基板と吸着性領域を形成するための材料をそれぞれ長尺帯状としたものを２つのロール間に連続搬送してもよい。
【００４１】
なお、本発明の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法においては、上記の材料や方法によって作製した生化学解析用ユニットを使用することも可能であるが、市販されている生化学解析用ユニットを用いてもよく、また多孔性の吸着性領域にリガンドまたはレセプタがすでに結合されている生化学解析用ユニットを用いることも可能である。また、最近ではキャピラリー状の中空基板を利用したアレイチップも市販されているが、このようなチップにも本発明を適用させることができる。
【００４２】
本発明の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法は、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットのリガンドまたはレセプタに、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させ、リガンドまたはレセプタに特異的に結合したレセプタまたはリガンドを標識物質を利用して検出するアッセイ法に適用される。
【００４３】
１つの態様として本発明の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法は、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を有する生化学解析用ユニットのリガンドまたはレセプタに、標識物質によって標識された標識レセプタまたは標識リガンドを特異的に結合させ、リガンドまたはレセプタに非特異的に結合した標識レセプタまたは標識リガンドを洗浄した後、リガンドまたはレセプタに特異的に結合した標識レセプタまたは標識リガンドを検出するアッセイ法に適用することができる。
【００４４】
標識レセプタまたは標識リガンドは、多孔性の吸着性領域に結合されるリガンドまたはレセプタと特異的に結合するホルモン類、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、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの抽出、単離などによって生体から採取された、あるいは、採取された後に化学的処理が施され、標識物質によって標識されたものである。
【００４５】
標識物質としては、放射線標識物質、蛍光標識物質、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質などがあげられ、標識物質そのものが放射線を発する、発光する、発色するあるいは光を照射することによって蛍光を放出するものであっても、標識物質に何らかの化学物質を接触させて、標識物質によって化学物質が分解あるいは反応する等して発光する、発色する、あるいは蛍光を放出するものであってもよい。前者の標識物質としては、放射線同位元素、発光物質にアクリジニウムエステル等、発色物質に金コロイド粒子等、蛍光物質にフルオレセイン等を用いることができる。また、後者の標識物質としては、酵素を用いることができ、例えばアルカリホスファターゼ、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼ、ベータガラクトシダーゼなどの酵素を好ましく用いることができる。これらの酵素に、化学発光基質あるいは色素基質あるいは蛍光基質を接触させることによってそれぞれ、化学発光する、発色する、あるいは蛍光を放出する。
【００４６】
化学発光基質としては、酵素がアルカリホスファターゼ、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼである場合には、特に限定するものではないが、それぞれジオキセタン、ルミノール、ルシフェリンを用いることができる。また、色素基質としては、酵素がアルカリホスファターゼの場合にはパラニトロフェノールリン酸、酵素がペルオキシダーゼの場合には４−アミノアンチピリンとトリンダー試薬の組合せ、ジアミノベンチジン、テトラメチルベンチジン、酵素がベータガラクトシダーゼの場合にはパラニトロフェニルβ−Ｄ−ガラクトシド等を用いることができる。蛍光基質としては、酵素がアルカリホスファターゼの場合４−メチルウンベリフェニルリン酸、酵素がペルオキシダーゼの場合には３（４−ヒドロキシフェニル）−プロピオン酸、酵素がベータガラクトシダーゼの場合には、４−メチルウンベリフェニルβ−Ｄ−ガラクトシド等を用いることができる。
【００４７】
別の態様として、本発明はリガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を有する複数の生化学解析用ユニットのリガンドまたはレセプタに、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させ、リガンドまたはレセプタに非特異的に結合したレセプタまたはリガンドを洗浄した後、リガンドまたはレセプタに特異的に結合したレセプタまたはリガンドを標識物質によって標識された標識体と特異的に結合させ、レセプタまたはリガンドを検出するアッセイ法にも適用することができる。
【００４８】
これは、検出するレセプタまたはリガンドを、吸着性領域のリガンドまたはレセプタと標識体によって挟み込む、いわゆるサンドイッチ法と呼ばれる手法に適用したものである。ここでいう、レセプタまたはリガンドは、多孔性の吸着性領域に結合されるリガンドまたはレセプタと特異的に結合するホルモン類、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、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの抽出、単離などによって生体から採取された、あるいは、採取された後に化学的処理が施された物質である。
【００４９】
標識物質によって標識された標識体とは、前述の標識物質によって標識され、レセプタまたはリガンドの反応部位に特異的に結合することができる抗原、抗体の他、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ＲＮＡなどであって、特性、組成、構造あるいは塩基配列や塩基の長さなどが既知のものを意味する。
【００５０】
また、本発明の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法は、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットのリガンドまたはレセプタに、補助物質が結合された補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを特異的に結合させ、補助物質に特異的に結合可能な結合可能標識物質を吸着性領域に特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させ、補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを前記結合可能標識物質を利用して検出するアッセイ法において適用することができる。
【００５１】
補助物質は結合可能標識物質が結合する物質であって、ジゴキシゲニン、ビオチン、アビジン、フルオロセインなどの抗原、及びこれらの抗原に対する抗体などを好ましくあげることができる。また、ビオチンに対するアビジンのような生物学的結合パートナーであってもよい。結合可能標識物質は、補助物質に特異的に結合可能であって前述の標識物質によって標識された物質である。
【００５２】
具体的なアッセイ法の態様としては、リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットのリガンドまたはレセプタに、抗原が結合された抗原結合レセプタまたは抗原結合リガンドを特異的に結合させ、抗原結合レセプタまたは抗原結合リガンドに結合されている抗原に対する抗体を化学発光を生じさせる酵素で標識した酵素標識抗体を吸着性領域に特異的に結合した抗原結合レセプタまたは抗原結合リガンドの抗原と特異的に結合させ、抗原結合レセプタまたは抗原結合リガンドを検出する化学発光法があげられる。
【００５３】
吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させるには、例えば図２に示すような反応液を吸着性領域を横切るように強制的に流動させることが可能なリアクタを用いる。
【００５４】
図２はリアクタの一の実施の形態を示す概略断面図である。このリアクタは、反応容器７１と溶液循環パイプ７２とポンプ７３とから構成されている。反応容器７１は、生化学解析用ユニット１を保持するとともに液漏れを防止するシール機能を有する生化学解析用ユニット保持部７４を有している。反応容器本体７５は、反応容器上半部７６と反応容器下半部７７とからなり、反応容器上半部７６は反応容器本体７５に取り外し可能に設けられており、生化学解析用ユニット１は反応容器上半部７６を取り外すことによってセットすることができるように構成されている。また、反応容器下半部７７の底壁には反応液が流通可能な溶液流入口７８が形成され、反応容器上半部７６の頂壁には同様に反応液が流通可能な溶液流出口７９が形成されている。さらに流入口７８および流出口７９には、溶液循環パイプ７２がそれぞれ取り外し可能に取り付けられている。リアクタは、ポンプ７３によって反応液が流入口７８から反応容器本体７５に入り、生化学解析用ユニット１を通過した後、流出口７９から出て、溶液循環パイプを通って循環するように構成されている。
【００５５】
このリアクタに吸着性領域にリガンドまたはレセプタが結合された生化学解析用ユニット１を取り付け、反応容器７１内にレセプタまたはリガンドが添加された反応液を入れ、ポンプを駆動させて吸着性領域を強制的に横切るように反応液を流動させればレセプタまたはリガンドを吸着性領域に結合されているリガンドまたはレセプタと特異的に結合させることができる。
【００５６】
なお、ここでは反応液を吸着性領域を横切るように強制的に流動させることが可能なリアクタを用いて特異的結合を行う場合を例にとって説明しているが、本発明の生化学解析用ユニットの使用はこれに限定されるものではなく、生化学解析用ユニットと反応液を反応容器内に入れ、反応容器に振動を加えてレセプタまたはリガンドを対流あるいは拡散によって移動させて特異的に結合させる、いわゆる振盪方式によって行ってもよい。
【００５７】
本発明の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法では、生化学解析用ユニットの吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させた後、洗浄装置を用いて、吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、電極にプラスの電圧を印加して吸着性領域に電流を流すことにより、リガンドまたはレセプタに非特異的に結合したレセプタまたはリガンドを除去している。
【００５８】
洗浄時に複数の吸着性領域に電流が流れるように電極を配置する第１の態様としては、複数の吸着性領域のそれぞれに電極を配置し、それぞれの電極に対して１つずつ個別にプラスの電圧を印加して複数の吸着性領域に順次電流を流して、複数の吸着性領域のすべてに電流を流す態様があげられる。
【００５９】
図３は、第１の実施の形態における洗浄装置の概略断面図、図４は電界生成デバイスの概略底面図である。図３に示すように、この洗浄装置は、洗浄液１９を収容する洗浄器１８と制御手段としての電界生成デバイス１０を備え、洗浄器１８内には生化学解析用ユニット１を保持可能な生化学解析用ユニット保持部８が形成されている。
【００６０】
電界生成デバイス１０は、図４に示すようにｍ×ｎ個の電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍ（ｎｍ＝ｎ×ｍ）と、プラス電極１１とから構成されている。電界生成デバイス１０は、生化学解析用ユニット１に形成された吸着性領域に対応する位置に、電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍを備えている。電界生成デバイス１０は、図３に示すように、各電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍが、生化学解析用ユニット１に形成された吸着性領域４のそれぞれに挿入された電界印加位置と、各電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍが、生化学解析用ユニット１に形成された吸着性領域４のそれぞれから上方に退避した退避位置との間をモータ（図示せず）によって移動可能に構成されている。
【００６１】
図５は、各電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍの概略断面図である。各電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍは、円錐状をなし、ピン状の導電体１３ａａ、１３ａｂ、１３ａｃ、・・・・・・・・１３ａｍ、・・・・・・・・１３ｎｍと、導電体１３ａａ、１３ａｂ、１３ａｃ、・・・・・・・・１３ａｍ、・・・・・・・・１３ｎｍの先端部を除く部分を被覆する絶縁体１４ａａ、１４ａｂ、１４ａｃ、・・・・・・・・１４ａｍ、・・・・・・・・１４ｎｍによって構成されている。各導電体１３ａａ、１３ａｂ、１３ａｃ、・・・・・・・・１３ａｍ、・・・・・・・・１３ｎｍには導線１５ａａ、１５ａｂ、１５ａｃ、・・・・・・・・１５ａｍ、・・・・・・・・１５ｎｍが接続されている。導線１５ａａ、１５ａｂ、１５ａｃ、・・・・・・・・１５ａｍ、・・・・・・・・１５ｎｍにはスイッチ１６ａａ、１６ａｂ、１６ａｃ、・・・・・・・・１６ａｍ、・・・・・・・・１６ｎｍが接続され、スイッチ１６ａａ、１６ａｂ、１６ａｃ、・・・・・・・・１６ａｍ、・・・・・・・・１６ｎｍを切り換えることによって、各電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍと、プラス電源１１に接続された導線１７ａａ、１７ａｂ、１７ａｃ、・・・・・・・・１７ａｍ、・・・・・・・・１７ｎｍとが接続されるように構成されている。なお、図３に示すように、生化学解析用ユニット１はグラウンド１２に接続されている。
【００６２】
図６は、第１の実施の形態の洗浄装置における電界生成デバイスの制御系、駆動系および入力系のブロックダイアグラムである。図６に示すように、制御系は洗浄装置全体の動作を制御するコントロールユニット２０を備え、コントロールユニット２０はプラス電源１１をオン・オフ制御するとともに、スイッチ１６ａａ、１６ａｂ、１６ａｃ、・・・・・・・・１６ａｍ、・・・・・・・・１６ｎｍの切り換えを制御可能に構成されている。駆動系は電界生成デバイス１０を電界印加位置と退避位置との間で移動させるモータ２１を備えている。入力系はキーボード２２を備えている。
【００６３】
以上のように構成された第１の実施の形態における洗浄装置においては、まず、電界生成デバイス１０が退避位置に保持された状態で、生化学解析用ユニット保持部８に吸着性領域４内に結合されたリガンドまたはレセプタにレセプタまたはリガンドが特異的に結合した生化学解析用ユニット１がセットされる。生化学解析用ユニット１の基板は、電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍにプラスの電荷が印加されると吸着性領域４に電流が流れるように、導電性のある材質が選択される。
【００６４】
洗浄液１９を洗浄容器１８内に収容した後、キーボード２２にスタート信号が入力される。次いで、コントロールユニット２０は、電極９ａａに接続されているスイッチ１６ａａを、導線１５ａａとプラス電極１１に接続された導線１７ａａとが接続されるように切り換えて、電極９ａａとプラス電源１１とを接続させる。電極９ａａとプラス電源１１とが接続されると、コントロールユニット２０はプラス電源１１をオンにする。この結果、電極９ａａにプラスの電圧が印加されて電極９ａａが挿入されている吸着性領域に電流が流れ、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに非特異的に結合しているレセプタまたはリガンドが電極９ａａに吸引されて、電極９ａａが挿入されている吸着性領域から離脱して電極表面に移る。
【００６５】
所定の時間が経過すると、コントロールユニット２０はプラス電源１１をオフにする。電源１１をオフにすると、電極９ａａ表面に吸引されたレセプタまたはリガンドは離脱して洗浄液１９に移り、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに非特異的に結合しているレセプタまたはリガンドが除去される。
【００６６】
次いで、コントロールユニット２０は、電極９ａａに接続されているスイッチ１６ａａを切り換えるとともに、電極９ａｂに接続されているスイッチ１６ａｂを導線１５ａｂとプラス電極１１に接続された導線１７ａｂとが接続されるように切り換えて、電極９ａｂとプラス電源１１とを接続させる。電極９ａｂとプラス電源１１とが接続されると、コントロールユニット２０はプラス電源１１をオンにする。この結果、電極９ａｂにプラスの電圧が印加されて、電極９ａｂが挿入されている吸着性領域に電流が流れ、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに非特異的に結合しているレセプタまたはリガンドが電極９ａｂに吸引されて、電極９ａｂが挿入されている吸着性領域から離脱して電極表面に移る。所定の時間が経過すると、コントロールユニット２０はプラス電源１１をオフにする。電源をオフにすると、電極表面に吸引されたレセプタまたはリガンドは離脱して洗浄液に移り、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに非特異的に結合しているレセプタまたはリガンドが除去される。
【００６７】
同様にしてスイッチ１６ａａ、１６ａｂ、１６ａｃ、・・・・・・・・１６ａｍ、・・・・・・・・１６ｎｍを切り換え制御して、順次、電界生成デバイス１０に設けられている電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍの中の１つの電極９ｊｋ（ｊ＝ａ・・・・・・ｎ、ｋ＝ａ・・・・・・ｍ）をプラス電源１１に接続させ、電極９ｊｋにプラスの電圧を印加して電極９ｊｋが挿入されている吸着性領域に電流を流す。この結果、生化学解析用ユニット１の吸着性領域に結合されているリガンドまたはレセプタに非特異的に結合している、マイナスに帯電したレセプタまたはリガンドは電極９ｊｋに吸引されて、吸着性領域から離脱して電極表面に移る。所定の時間が経過すると、コントロールユニット２０はプラス電源１１をオフにする。電源をオフにすると、電極表面に吸引されたレセプタまたはリガンドは離脱して洗浄液１９に移り、吸着性領域に結合されているリガンドまたはレセプタに非特異的に結合したレセプタまたはリガンドが除去される。
【００６８】
複数の吸着性領域に結合されているリガンドまたはレセプタは構造がそれぞれ異なるため、非特異的な結合状態もそれぞれ異なる。従って、予想される非特異的な結合状態によっては、電極９ｊｋに印加するプラスの電圧は吸着性領域ごとに適宜変更することが好ましい。電極ｊｋに印加される電圧は、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタと完全に特異的結合しているレセプタまたはリガンドは離脱せず、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタと非特異的に結合しているレセプタまたはリガンドは離脱するように調整される。なお、電極９ｊｋにプラスの電圧が印加されて電極９ｊｋが挿入されている吸着性領域に電流が流れても、生化学解析用ユニット１はグラウンド１２に接続されているので、プラスの電圧が印加されていない電極が配置された吸着性領域における、プラスの電圧が印加された電極が配置された吸着性領域からの電圧の影響を最小限にすることが可能となる。
【００６９】
図７はＤＮＡの場合のクロスハイブリを示した模式図である。ＤＮＡの場合アデニン（Ａ）とチミン（Ｔ）、シトシン（Ｃ）とグアニン（Ｇ）がそれぞれ相補的に塩基対を形成して結合するが、似たような配列の場合には一部に相補的結合をしない部分があってもハイブリダイゼーションを起こしてしまう。このように一部が相補的結合をしていないレセプタまたはリガンドは、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタと部分的には相補的結合しているため、通常のアッセイで行われているような吸着性領域に残っている未反応のレセプタまたはリガンドを取り除くための洗浄では取り除くことが困難である。
【００７０】
また、上述した結合可能標識物質を補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させるアッセイ法においては、酵素標識抗体のような結合可能標識物質が補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドと非特異的に結合したり、結合せずに吸着性領域に残っている。酵素標識抗体はマイナス電荷を帯びていることが多い。非特異的に結合している酵素標識抗体は通常の洗浄液を用いた洗浄では除去が困難である。また、結合していない酵素標識抗体の中には、吸着性領域に付着しやすく、通常の洗浄では完全に取り除くことが困難なものもある。しかし、吸着性領域に電場をかけることにより、余剰な酵素標識抗体に加え、通常の洗浄では除去が困難な非特異的に結合している酵素標識抗体および吸着性領域に付着している酵素標識抗体も除去することができる。
【００７１】
図８は非特異的に結合したレセプタまたはリガンドが離脱する様子を示した模式図である。生化学解析用ユニット１の吸着性領域４にはリガンドまたはレセプタ５が結合されており、ここにレセプタまたはリガンド５′が特異的に結合しているが、中には吸着性領域４に結合されたリガンドまたはレセプタ５の一部分にのみ結合して、本来リガンドまたはレセプタ５とは特異的に結合するはずのないレセプタまたはリガンド５′が結合している（図８（ａ））。電極９にプラスの電圧を印加して電極９が挿入されている吸着性領域に電流が流れると、マイナスに帯電した非特異的に結合しているレセプタまたはリガンド５′は電極９に吸引されて、吸着性領域から離脱して電極表面に移り、これによって非特異的に結合しているレセプタまたはリガンドを取り除くことができる（図８（ｂ））。なお、上述した酵素標識抗体もマイナスに帯電しているため、同様に吸着性領域から取り除くことができる。
【００７２】
第１の実施の形態では電界生成デバイス１０のスイッチを切り換え制御して、順次、電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍの１つをプラス電源１１に接続して、プラス電源１１に接続された１つの電極にプラスの電圧を印加し吸着性領域に電流を流して洗浄を実行するように構成しているが、順次、２以上の電極をプラス電源に接続して、プラス電源に接続された２以上の電極にプラスの電圧を印加して洗浄を実行するように構成してもよい。また、電界生成デバイス１０のスイッチを切り換え制御して、各電極列の電極を順次、プラス電源に接続させ、プラス電源に接続された電極列の電極にプラスの電圧を印加し吸着性領域に電流を流して洗浄を実行するように構成してもよい。
【００７３】
洗浄時に複数の吸着性領域に電流が流れるように電極を配置する第２の態様としては、複数の吸着性領域のそれぞれに電極を配置し、それぞれの電極のすべてにプラスの電圧を印加して複数の吸着性領域に同時に電流を流す態様があげられる。
【００７４】
図９は、第２の実施の形態における洗浄装置の概略断面図、図１０は第２の実施の形態の洗浄装置における電界生成デバイスの制御系、駆動系および入力系のブロックダイアグラムである。図９に示す第２の実施の形態の洗浄装置は、第１の実施の形態の洗浄装置と同様に、ｍ×ｎ個の電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍ（ｎｍ＝ｍ×ｎ）と、プラス電極１１とを備えた電界生成デバイス１０を備えている。図９に示すように、第２の実施の形態の洗浄装置は、電界生成デバイス１０の電極９ａａ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍに接続された導線１５ａａ、１５ａｂ、１５ａｃ、・・・・・・・・１５ａｍ、・・・・・・・・１５ｎｍが導線３５に接続され、導線３５にはプラス電極１１に接続するスイッチ３６が設けられ、電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍは同時にプラス電極１１に接続されるように構成されている。
【００７５】
従って、図１０に示すようにコントロールユニット２０はスイッチ３６のみを切り換えるように構成されている。第２の実施の形態に示す洗浄装置においては、まず、生化学解析用ユニット保持部３８に吸着性領域４内でリガンドとレセプタが特異的に結合した生化学解析用ユニット１がセットされる。生化学解析用ユニット１は電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍにプラスの電荷が印加されると吸着性領域４に電流が流れるように、基板が導電性のある材質によって構成されたものが選択される。
【００７６】
洗浄液３９を洗浄容器３７内に収容した後、キーボード２２にスタート信号が入力される。スタート信号はコントロールユニット２０に出力され、スタート信号を受け取るとコントロールユニット２０はモータ２１に駆動信号を出力して電界生成デバイス１０を退避位置から電界印加位置に移動させる。その結果、生化学解析用ユニット１の複数の吸着性領域４に対応する位置に設けられた電界生成デバイス１０の円錐状の電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍが、生化学解析用ユニット１の対応する吸着性領域４内に挿入される。次いで、コントロールユニット２０は導線３５とプラス電源１１とが接続されるようにスイッチ３６を切り換えて電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍとプラス電源１１を接続させる。スイッチ３６が切り換えられて電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍとプラス電源１１とが接続されると、コントロールユニット２０はプラス電源１１をオンにする。
【００７７】
この結果、電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍにプラスの電圧が同時に印加されて、電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍが挿入されている吸着性領域に電流が流れ、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに非特異的に結合したレセプタまたはリガンドが電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍに吸引されて、電極９ａａ、９ａｂ、９ａｃ、・・・・・・・・９ａｍ、・・・・・・・・９ｎｍが挿入されている吸着性領域から離脱して電極表面に移る。所定の時間が経過すると、コントロールユニット２０はプラス電源１１をオフにする。電源１１をオフにすると、電極表面に吸引されたレセプタまたはリガンドは離脱して洗浄液に移り、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに非特異的に結合したレセプタまたはリガンドが除去される。
【００７８】
洗浄時に複数の吸着性領域に電流が流れるように電極を配置する第３の態様としては、１つの電極を順次、複数の吸着性領域のそれぞれに移動させ、電極にプラスの電圧を印加して複数の吸着性領域に順次電流を流す態様があげられる。
【００７９】
図１１は第３の実施の形態における洗浄装置の電界生成デバイスに設けられる電極の概略断面図、図１２は第３の実施の形態を示す洗浄装置の概略断面図である。図１１に示すように第３の実施の形態の洗浄装置の電界生成デバイス４０は、単一の電極５０を備え、電極５０はピン状の導電体４２と導電体４２の先端部を除く部分を被覆する絶縁体４３とによって構成され、電極５０の導電体４２にはプラス電源４１に接続された導線４４が接続されている。
【００８０】
図１２に示すように、第３の実施の形態に示す洗浄装置の電界生成デバイス４０の電極５０は、矢印Ｘで示される主走査方向および矢印Ｙで示される副走査方向に移動可能に構成されている。電界生成デバイス４０の駆動機構は、洗浄装置の容器に固定されたフレーム５１に取り付けられている。フレーム５１上には、副走査パルスモータ５２と一対のレール５３とが固定され、フレーム５１上にはさらに一対のレール５３に沿って矢印Ｙで示される副走査方向に移動可能な基板５４が設けられている。基板５４にはねじが切られた穴（図示せず）が形成されており、この穴内には副走査パルスモータ５２によって回転されるねじが切られたロッド５５が係合している。基板５４上には主走査パルスモータ５６が設けられ、主走査パルスモータ５６はエンドレスベルト５７を所定のピッチで間欠的に駆動可能に構成されており、エンドレスベルト５７と平行に、電極５０の主走査方向の位置を検出するリニアエンコーダ５８が設けられている。
【００８１】
電極５０はエンドレスベルト５７にソレノイド（図示せず）が上下可能に取り付けられており、主走査パルスモータ５６によりエンドレスベルト５７が駆動されると図１２の矢印Ｘで示される主走査方向に移動するように構成されている。
【００８２】
図１３は第３の実施の形態に示す洗浄装置の電界生成デバイスの制御系、駆動系および入力系のブロックダイアグラムである。電界生成デバイス４０は制御系として電界生成デバイス４０全体の動作を制御するコントロールユニット６０を備え、入力系としてキーボード６２を備えている。コントロールユニット６０はプラス電源４１をオン・オフ制御可能に構成されている。また、駆動系として主走査パルスモータ５６、副走査パルスモータ５２、電極５０を上下動させるソレノイド６３を備え、検出系として電極５０の主走査方向における位置を検出するリニアエンコーダ５８、ロッド５５の回転量を検出するロータリーエンコーダ６７を備えている。
【００８３】
以上のように構成された第３の実施の形態の洗浄装置においても、第１および第２の実施の形態の洗浄装置と同様に生化学解析用ユニットがセットされ、洗浄液を洗浄容器内に収容した後、生化学解析用ユニットの吸着性領域に位置に関する情報がキーボード６２に入力される。キーボード６２に入力された位置データはコントロールユニット６０に入力され、位置データを受け取ったコントロールユニット６０は生化学解析用ユニットの吸着性領域の位置に電極５０を移動させるために、主走査パルスモータ５６および副走査パルスモータ５２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。駆動パルスデータがメモリに記憶されると、キーボード６２にスタート信号が入力される。
【００８４】
スタート信号はコントロールユニット６０に出力され、スタート信号を受け取るとコントロールユニット６０はメモリに記憶された駆動パルスデータに基づいて主走査パルスモータ５６および副走査パルスモータ５２に所定の駆動パルスを与えて電極５０を移動させ、電極５０が最初の吸着性領域に対向する位置に達した時点で、主走査パルスモータ５６および副走査パルスモータ５２に駆動停止信号を出力して電極５０を停止させ、ソレノイド６３に駆動信号を出力して電極５０を降下させ、生化学解析用ユニットの最初の吸着性領域内に挿入させる。次いで、コントロールユニット６０はプラス電源４１をオンにする。この結果、プラスの電圧が印加されて、電極５０が挿入されている吸着性領域に電流が流れ、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに非特異的に結合したレセプタまたはリガンドが電極５０吸引されて、電極５０が挿入されている吸着性領域から離脱して電極表面に移る。所定の時間が経過すると、コントロールユニット６０はプラス電源４１をオフさせるとともに、ソレノイド６３に駆動停止信号を出力して電極５０を上昇させ生化学解析用ユニットの最初の吸着性領域内から退避させる。
【００８５】
次いで、コントロールユニット６０はメモリに記憶された駆動パルスデータに基づいて、主走査パルスモータ５６および副走査パルスモータ５２に所定の駆動パルスを与えて、生化学解析用ユニットの次の吸着性領域に対向する位置に電極５０を移動させ、電極５０が次の吸着性領域に対向する位置に達した時点で、主走査パルスモータ５６および副走査パルスモータ５２に駆動停止信号を出力して電極５０を停止させ、ソレノイド６３に駆動信号を出力して電極５０を降下させ、生化学解析用ユニットの次の吸着性領域内に挿入させる。次いで、コントロールユニット６０はプラス電源４１をオンさせる。この結果、プラスの電圧が印加されて、電極５０が挿入されている吸着性領域に電流が流れ、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタに非特異的に結合したレセプタまたはリガンドが電極５０に吸引されて、電極５０が挿入されている吸着性領域から離脱して電極表面に移る。所定の時間が経過すると、コントロールユニット５０はプラス電源６１をオフさせるとともに、ソレノイド６３に駆動停止信号を出力して電極５０を上昇させ吸着性領域内から退避させる。
【００８６】
同様にして主走査パルスモータ５６および副走査パルスモータ５２により、電極５０が矢印Ｘで示される主走査方向および矢印Ｙで示される副走査方向にそれぞれ一定のピッチで移動されて生化学解析用ユニットの吸着性領域に順次、挿入されて洗浄が実行される。
【００８７】
なお、第１から第３の実施の形態においては、いずれも円錐状の突起型に形成された電極を吸着性領域に挿入して電圧を印加して電流を流しているが、電極の形状は円錐状である必要はなく、また、吸着性領域に電流が流れるように構成できれば、電極を吸着性領域に挿入する必要はない。従って、例えば図１４に示すように、平板円盤型の電極８０ａａ、８０ａｂ、８０ａｃ・・・・・・８０ａｍを吸着性領域の表面に接触させることによっても、さらには平板円盤型の電極を吸着性領域の表面に接触させることなく、表面に配置することによっても実施することが可能である。
【００８８】
また、第１から第３の実施の形態においては、いずれも生化学解析用ユニットの基板が導電性のある材質によって構成されたものを示しているが、吸着性領域に電流を流すことができれば、生化学解析用ユニットの基板の材質を導電性のものとする必要はない。例えば、図１５に示すように、洗浄装置の洗浄器の底面に導電性の基板８１を別個に設け、該基板８１をグラウンド１２へ接続すれば、生化学解析用ユニットの基板が導電性のない材質によって構成されたものであっても吸着性領域に電流を流すことが可能である。
【００８９】
さらに、本発明の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法では、リガンドまたはレセプタに非特異的に結合したレセプタまたはリガンドを洗浄する際に、複数の吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、電極にプラスの電圧を印加して吸着性領域に電流を流して吸着性領域に非特異的に結合したレセプタまたはリガンドを除去しているが、洗浄装置の洗浄器内に吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタと特異的に結合するレセプタまたはリガンドを含む反応液を入れて、吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタにレセプタまたはリガンドを特異的に結合させる段階に用いてもよい。この段階で複数の吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、電極にプラスの電圧を印加して吸着性領域に電流を流すと、反応液に含まれるレセプタまたはリガンドが電極に吸引されて、反応液に含まれるレセプタまたはリガンドと吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタとが強制的に接触させられ、レセプタまたはリガンドを吸着性領域に結合されたリガンドまたはレセプタと特異的に結合させることができる。
【００９０】
なお、上記各実施の形態においては、電極にプラスの電圧を印加したがこれに限定されるものではなく、非特異的結合物質の帯電電荷がプラスであれば、マイナスの電圧を印加することが好ましい。また、洗浄装置内に洗浄液を収容した状態で、電極に電圧を印加したが、吸着性領域が十分に水分を含んでいる場合には、洗浄液を使用せずに電極に電圧を印加してもよい。この場合には、電圧を印加した状態で、電極を吸着性領域から退避させることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアッセイ法に用いられる生化学解析用ユニットの概略斜視図
【図２】生化学解析用ユニットの吸着性領域に結合されているリガンドまたはレセプタとレセプタまたはリガンドを反応させる反応容器の概略断面図
【図３】第１の実施の形態における洗浄装置の概略断面図
【図４】第１の実施の形態における電界生成デバイスの概略底面図
【図５】第１の実施の形態における各電極の概略断面図
【図６】第１の実施の形態の洗浄装置における電界生成デバイスの制御系、駆動系および入力系のブロックダイアグラム
【図７】ＤＮＡのクロスハイブリを示した模式図
【図８】非特異的に結合したレセプタまたはリガンドが離脱する様子を示した模式図
【図９】第２の実施の形態における洗浄装置の概略断面図
【図１０】第２の実施の形態の洗浄装置における電界生成デバイスの制御系、駆動系および入力系のブロックダイアグラム
【図１１】第３の実施の形態における洗浄装置の電界生成デバイスに設けられる電極の概略断面図
【図１２】第３の実施の形態における洗浄装置の概略断面図
【図１３】第３の実施の形態の洗浄装置における電界生成デバイスの制御系、駆動系および入力系のブロックダイアグラム
【図１４】電極の変型例の説明図
【図１５】グラウンドの変型例の説明図
【符号の説明】
１生化学解析用ユニット
２基板
３孔
４吸着性領域
５リガンドまたはレセプタ
５′ レセプタまたはリガンド
９、８０電極
１０電界生成デバイス
１２グラウンド
７１反応容器

Claims

リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットの前記リガンドまたはレセプタに、レセプタまたはリガンドを特異的に結合させ、前記リガンドまたはレセプタに特異的に結合した前記レセプタまたはリガンドを標識物質を利用して検出するアッセイ法において、
前記リガンドまたはレセプタにレセプタまたはリガンドを特異的に結合させてから、前記検出するまでの間に、前記吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流すことを特徴とする生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法。
リガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットの前記リガンドまたはレセプタに、補助物質が結合された補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを特異的に結合させ、前記補助物質に特異的に結合可能な結合可能標識物質を特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させ、前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを前記結合可能標識物質を利用して検出するアッセイ法において、
前記リガンドまたはレセプタに前記補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドを特異的に結合させてから、前記結合可能標識物質を前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させるまでの間、または前記結合可能標識物質を前記特異的に結合した補助物質結合レセプタまたは補助物質結合リガンドの補助物質と特異的に結合させてから、前記検出するまでの間に、
前記吸着性領域に電流が流れるように電極を配置し、該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流すことを特徴とする生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法。
前記電極に印加する電圧値を各吸着性領域毎に調整することを特徴とする請求項１または２記載の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法。
前記生化学解析用ユニットをグラウンドに接続するたことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の生化学解析用ユニットを利用したアッセイ法。
レセプタまたはリガンドを特異的に結合させたリガンドまたはレセプタが結合された多孔性の吸着性領域を複数有する生化学解析用ユニットを洗浄する生化学解析用ユニットの洗浄装置であって、
前記吸着性領域に電流を流すように配置される電極と、
該電極に電圧を印加して前記吸着性領域に電流を流す制御手段とを備えたことを特徴とする生化学解析用ユニットの洗浄装置。
前記制御手段が、前記電極に印加する電圧値を各吸着性領域毎に調整可能なものであることを特徴とする請求項５記載の生化学解析用ユニットの洗浄装置。
前記生化学解析用ユニットをグラウンドに接続する接続手段を備えたことを特徴とする請求項５または６記載の生化学解析用ユニットの洗浄装置。