JP2005221478A - バイオチップの検出体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】量産効果がありフレキシブルな構成の検出体とその製造方法の提供。
【解決手段】プローブを固定化しターゲットを接触させバイオ分子の検出、解析を行うバイオチップにおいて、内部に流路２ａを形成し、この流路２ａの周縁部に凹溝２ｂを形成した半割り状のプレート２に、このプレート２に対向して蓋部材３を金型構成で密着させ、凹溝２ｂに合成樹脂を射出し接着させることにより検出体１を製造する。この検出体１の流路に試験対象の、例えばハイブリダイゼーション溶液等の試験液を流し試験を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、医療検査用、特にバイオチップの検出体とその製造方法に関する。

最近は、ゲノム比較法による種の探索に加え、生体の特定のため最終的にＤＮＡ等による鑑定を行うことが増えてきている。このＤＮＡ等の鑑定に使用されているのがバイオチップである。バイオチップとは、ＤＮＡ、蛋白質、糖鎖等の既知のバイオ分子をアレイ状に基板上（支持体上）に配置固定したプローブを、これにターゲットと称する未知のバイオ分子又はそれ以外の化合物とを接触させ、その相互作用の特異な状態を検出し解析を行い、未知のＤＮＡ等の配列を特定するものである。

具体的には、例えばスライドガラスやシリコン等の基板上に複数の同じ種類のエレメントを１平方センチメートル当たり数百から数千の密度でスポッティングし固定化したものである。バイオチップには、ＤＮＡチップ、プロティンチップ（蛋白質チップ）、糖鎖チップ、細胞チップ等がある。ＤＮＡチップは、基板上にプローブである核酸を高密度に固定化し、ハイブリダイゼーションにより相補的な配列の存在を検出する。

プロティンチップは、蛋白質を固定化し相互作用する蛋白質を検出する。最近の文献によれば、プロティンチップの場合、特異性があって既知の蛋白質で相互作用の対象となる部位がはっきりしている場合は、結合様式をデザインすることが可能であるが、未知の蛋白質の場合は、基板にどのように固定化されるのかわからないとされている。
バイオチップに関わる検査事項については、未知の分野がまだまだ多いのが現状である。このバイオチップの使い方については、種々の形態がある。例えば、細胞中の遺伝子が発現するときＤＮＡはＲＮＡに転写され、一般にはこのＲＮＡを蛍光標識のターゲットとする。

このターゲットとエレメントを反応させ、相補的に関係を見出そうとするもので、１本鎖同志を互いに結合させるいわゆるハイブリダイゼーションを生じさせ、ＤＮＡチップ等に励起光を照射し、蛍光標識で発生する蛍光を検出することにより、生体組織の遺伝子の発現状態を観測するもの（例えば、特許文献２）がある。また、バイオチップに励起光を照射して、受光素子により試料の画像情報を読み取るもの（例えば、特許文献５）もある。これらの観測のために使用される検出体の形状については、種々雑多であり、特定されたものはない。

一般に、プローブの固定される支持体の形状により、平板状のもの（例えば、特許文献１）、ビーズ、キャピラリー等がある。又、採血管の開口部から採取された血液を保持し、基板上にアレイ状に配置されたＤＮＡの断片でデバイス化され処理されたもので、開口部をゴム栓にして気密にした採血管タイプのバイオチップ（例えば、特許文献３、４）も知られている。更に、記憶素子や発信装置等が組み込まれたものも知られている。
特開２０００−１５７２７２号公報 特開２００３−１２１４４１号公報 特開２００１−２３５４６８号公報 特開２００２−３６５２９９号公報 特開２００３−５７５５７号公報

従来のバイオチップの検出体の形状は、前述のとおり種々雑多であり、特定されている訳ではない。バイオチップの検出方法は、試験体の試験目的、内容、種類、病名、時間等により、その都度その条件に合わせて検出体を製造しているのが現状である。プローブとターゲットの相互作用は、溶液中の接触による作用であり確率論的現象といわれているが、核酸のハイブリダイゼーションの場合は、特異的な塩基の対合によっている。

バイオチップによる試験は数が多いので、検出結論が出るまで時間を要しているのが現状である。検査結果をその場で判定し病気の診断ができることが理想であるが、その可能性も見出されている。少しでも試験時間を短縮して結論を早く出そうとする努力がなされている。その一環で膨大なデータが発生するので、コンピュータ情報処理による技術も開発されている。

最近は、これらに関し、試験時間の迅速化のためのフロースルーチップも知られている。この技術は、薬剤開発やその関連の分野では、信頼できるものとして利用されている。このフロースルーチップはシリコン製の小さいサンプル基板となっていて、試験は標準化された標的物質で作られたハイブリダイゼーション溶液を、チップ内に通過（フロースルー）させることによって行われるものである。フラット表面タイプのものに比し試験の所要時間が大幅に短縮されるといわれている。

これは、一例であるが、液体を通過状態で流し、その過程での検出を行う方法はそれなりに大きな効果があると考えられる。更に、ＤＮＡの一部をみてそのことを増幅し、すぐ読み取れるようにする等、又、食塩水の利用でＤＮＡのミスマッチを管理することも知られている。又、シリコンチップ技術は安価にできることから注目されている。本発明は特にフローを伴う検出体に関わるものに有効である。

本発明は、従来の問題点を解決する一助として開発されたもので、下記の目的を達成する。本発明の目的は、フローで流す構造のものとし、試験時間を短縮することができるバイオチップの検出体とその製造技術を提供することにある。本発明の他の目的は、量産効果があり、複数の試験体を同時平行処理することが可能なバイオチップの検出体とその製造方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、次の手段で達成される。即ち、
本発明１のバイオチップの検出体は、プローブを固定化しターゲットを接触させバイオ分子の検出、解析を行うバイオチップにおいて、内部に流路を有し、この流路の周縁部に凹溝を設けた半割り状の支持体と、この支持体の流路側の面に対向して接着される蓋部材と、前記支持体の凹溝に射出され前記蓋部材を接着させる合成樹脂体とからなっている。

本発明２のバイオチップの検出体は、本発明１において、
前記支持体は、透明なシリコン樹脂体であることを特徴としている。

本発明３のバイオチップの検出体は、本発明１において、
前記蓋部材は、透明なシリコン樹脂体であることを特徴としている。

本発明４のバイオチップの検出体は、本発明１において、
前記蓋部材は、透明なガラス板であることを特徴としている。

本発明５のバイオチップの検出体は、本発明１において、
前記蓋部材は、前記支持体と対向する側に前記流路と一致して第２の流路が設けられ且つこの第２の流路の周縁部に第２の凹溝を設けた成形部材であることを特徴としている。

本発明６のバイオチップの検出体は、本発明５において、
前記支持体の周縁部と前記蓋部材の周縁部の接触面は傾斜面を有し、射出成形の接着時にこの傾斜面が相互に圧接して密着される構成になっていることを特徴としている。

本発明７のバイオチップの検出体の製造方法は、
プローブを固定化しターゲットを接触させバイオ分子の検出、解析を行うバイオチップの製造方法において、内部に流路を有し、この流路の周縁部に凹溝を設けた半割り状の支持体を射出成形する工程と、この射出成形された前記支持体を射出成形金型にインサートする工程と、このインサートされた前記支持体に蓋部材を金型構成で密着させる工程と、密着後に前記支持体の凹溝に金型のゲートを介して合成樹脂を射出させる工程とからなっている。

本発明によるバイオチップの検出体は、製造が容易で、目的に応じてフレキシブルな形状のものを量産効果により数多く製造できる。又、大量的に且つ同時並行的に処理できるものとなった。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のバイオチップの検出体１を示す外観図である。図２は、検出体１の通路パターンの一例を示した説明図である。図３は、検出体１の主要部をなすプレート２（支持体）で、図１のＸ−Ｘ断面図の部分断面図でプレート２のみを示したものである。図４は、検出体１を射出成形する金型の構成を示す部分断面図である。図５、図６は他の実施の形態を示す金型構成の部分断面図である。

検出体１は、２つ割りの部品で構成され、２つの部品を対向させ接着させたものである。図１に２つ割り部品の一方であるプレート２が表面を上にして示されているが、このプレート２は、検出体１の主要部品となっていて透明のシリコン合成樹脂製である。単品としては射出成形によって製造される。このプレート２の射出成形は、公知の方法によるので成形方法についての説明は省略する。

次に構造について説明する。このプレート２の断面図が図３に部分的に示されている。プレート２のフラットな面が表面で、内部の面が裏面になる。裏面は、凹凸状になっていて、流路２ａを形成し、この流路２ａを挟む形で凹溝２ｂが形成されている。流路２ａは、図１に示す蛇行した形状の流体通路である。この蛇行通路は、試験対象となるＤＮＡ、病名、目的、時間等の様々な条件により変わるものである。図２は、そのパターンの一例を模式的に示したもので、試験液をＡから流入させＢから排出させる。蛇行形状が前述のとおり条件によって種々のパターンがある。

パターンが特定されればその同一の試験回数は多くなるが、実際はパターンの種類も極めて多い。どのパターンに絞るかは目的等によって決定されるが、パターンが決まると流路が定まりそれに応じて読み取り装置の形態も定まる。この決定されたパターンの流路に、例えばハイブリダイゼーション溶液等を流すことにより、短時間で試験結果を得ることが可能である。又、図示していないが、このパターン内に既知のバイオ分子をプローブとしてアレイ状に配置固定される。さらに、検出方法についても種々の方法がある。

例えば、二蛍光標識法等、これは、２つのサンプルで発現している遺伝子の違いをハイブリダイゼーションさせそのシグナルの違いから発現の差をみるものである。又、ＤＮＡ鑑定にごく少量のＤＮＡを複製して分析する十分なサンプルを作る技術として、ポリメラーゼ連鎖反応なるものも知られている。更に、食塩水の利用でＤＮＡのミスマッチを管理する技術も知られており、その手法は種々雑多である。本内容は、本発明の要旨でないので、詳細の説明は省略する。

この流路２ａに沿って両側に連続的に凹溝２ｂが設けられている。この流路２ａと凹溝２ｂとの間には仕切り壁２ｃが構成され、その先端部の接着面２ｄは傾斜面となっている。図４は、このプレート２に蓋部材３を密着させるための金型構成を示した部分断面図である。検出体１はプレート２と蓋部材３を対向させ密着成形されたものであるが、本実施の形態の蓋部材３は、プレート２に準じる形状のものとしている。

従って蓋部材３もプレート２と同様に射出成形されたものであり、この蓋部材３には流路３ａと凹溝３ｂが設けられている。同様にプレート２と対向する蓋部材３の仕切り壁３ｃの接着面３ｄは、同様に傾斜面になっていて、プレート２が固定金型４にインサートされ、蓋部材３が可動金型５にインサートされ金型が閉じるとき、傾斜面であるこの接着面３ｄが相互に密着する。固定金型４のゲート６から合成樹脂７を射出させると、合成樹脂７は、プレート２の穴２ｅを介して凹溝２ｂに射出される。

この射出により、プレート２と蓋部材３は一体化される。仕切り壁２ｃ、３ｃの先端部の接着面２ｄ，３ｄを傾斜面にしたのは、密着性を高め射出された合成樹脂７が流路２ａ，３ａにはみ出さないようにするためである。このようにすることで、射出される合成樹脂７はプレート２、蓋部材３と同種の合成樹脂であることからなじみ易く、すぐ一体化する。

図５及び図６は他の実施の形態を示したものである。図５の場合は、蓋部材１３を板状のフラット形状のものとした場合である。この蓋部材１３は、ガラスプレートであってもよく、シリコンの合成樹脂製であってもよい。プレート１２との接着端部はフラット形状であり、金型構成において可動金型１５に支持された蓋部材１３のフラットな面１３ａに直接密着される。

この状態で、固定金型１４のゲート１６からプレート１２との穴を介して前述同様に合成樹脂７を射出させ、プレート１２と蓋部材１３を接着させ検出体１を製造する。この例の場合は、流路２０と凹溝２１はプレート１２側にのみ形成される。蓋部材１３は板のままであるので、蓋部材１３は射出成形で製造する必要はなく、構成が簡素となる。図６は、可動金型２５にインサートされる蓋部材２３に流路３０と凹溝３１を設けた構成で、プレート２２と密着された金型構成を示している。流路３０はやや深くなっていて、プレート２２の一部２２ｂがこの流路３０に部分的に張り出す構成になっている。

凹溝３１は、段差となっていて、プレート２２側の固定金型２４のゲート２６から合成樹脂７をプレート２２の穴２２ａを介し凹溝３１に射出し射出成形されるものである。この実施の形態の場合は、凹溝３１に対する合成樹脂７の接着性を高められると同時に流路３０の密封性が高められる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明の具体的構成はこの実施の形態に限定されないことはいうまでもない。

図１は、本発明の検出体の外観図である。 図２は、検出体の流路をパターン化して示した説明図である。 図３は、検出体のプレートの部分断面図である。 図４は、検出体を製造する金型構成でプレートと蓋部材の接着面を傾斜面にした例を示す部分断面図である。 図５は、検出体を製造する金型構成の他の実施の形態で蓋部材を板状のフラットな面のものに適用した例を示す部分断面図である。 図６は、検出体を製造する金型構成の他の実施の形態で蓋部材に流路と凹溝を設けた例を示す部分断面図である。

符号の説明

１…検出体
２、１２，２２…プレート
２ａ…流路
２ｂ…凹溝
３、１３，２３…蓋部材
４…固定金型
５…可動金型
６…ゲート
７…合成樹脂

Claims (7)

1. プローブを固定化しターゲットを接触させバイオ分子の検出、解析を行うバイオチップにおいて、
   内部に流路を有し、この流路の周縁部に凹溝を設けた半割り状の支持体と、
   この支持体の流路側の面に対向して接着される蓋部材と、
   前記支持体の凹溝に射出され前記蓋部材を接着させる合成樹脂体と
   からなるバイオチップの検出体。
2. 請求項１に記載したバイオチップの検出体において、
   前記支持体は、透明なシリコン樹脂体であることを特徴とするバイオチップの検出体。
3. 請求項１に記載したバイオチップの検出体において、
   前記蓋部材は、透明なシリコン樹脂体であることを特徴とするバイオチップの検出体。
4. 請求項１に記載したバイオチップの検出体において、
   前記蓋部材は、透明なガラス板であることを特徴とするバイオチップの検出体。
5. 請求項１に記載したバイオチップの検出体において、
   前記蓋部材は、前記支持体と対向する側に前記流路と一致して第２の流路が設けられ且つこの第２の流路の周縁部に第２の凹溝を設けた成形部材であることを特徴とするバイオチップの検出体。
6. 請求項５に記載したバイオチップの検出体において、
   前記支持体の周縁部と前記蓋部材の周縁部の接触面は傾斜面を有し、射出成形の接着時にこの傾斜面が相互に圧接して密着される構成になっていることを特徴とするバイオチップの検出体。
7. プローブを固定化しターゲットを接触させバイオ分子の検出、解析を行うバイオチップの製造方法において、
   内部に流路を有し、この流路の周縁部に凹溝を設けた半割り状の支持体を射出成形する工程と、
   この射出成形された前記支持体を射出成形金型にインサートする工程と、
   このインサートされた前記支持体に蓋部材を金型構成で密着させる工程と、
   密着後に前記支持体の凹溝に金型のゲートを介して合成樹脂を射出させる工程と、
   からなるバイオチップの検出体の製造方法。

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