JP2007248433A - 検査用チップ - Google Patents

Abstract

【課題】 チップ表面に第１抗体を安定的に固定化することのできる検査チップを提供する。
【解決手段】 検体を付着させて検体に含まれる特定物質の測定を行うための検査用チップ１０である。そして、石英ガラスからなる平板スティック形状の基板２と、この基板２の先端側上面に設けられ膜状で中央に窪みが形成されたＰＤＭＳ４とを有し、ＰＤＭＳ４の窪みの中に第１抗体を固定化させている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば唾液などの検体を採取して特定物質の定量測定を行う検査用チップに関する。

本発明者らは、例えば唾液を検体としてそこに含まれる分泌型免疫「ＩｇＡ（免疫グロブリンＡ）」などの量を簡単且つ高速に測定する蛍光検出装置を開発している。このような測定により、例えば被験者のストレスの度合いなどを簡単に判定することが出来る。

また、この蛍光検出装置においては、高速な測定を可能とするため、検体を採取する検査チップに予め第１抗体（抗体物質）を固定化しておき、唾液中のＩｇＡをこの第１抗体に結合させて定量測定する方式を採用している。

また、本願発明に関連する従来技術として、次のような技術が特許文献１〜４に開示されている。すなわち、特許文献１には、基板表面に微小な凹部を複数形成して凹部と凹部の間の平坦部に撥水性皮膜を形成することで生物関連物質を基板上の微小領域に保持する基板について開示されている。また、特許文献２には、基板上のＰＤＭＳに多数の貫通孔を形成してマイクロウェルとするアレイチップについて開示されている。また、特許文献３には、微細流体ポンプや微細流体バルブのような構造体を複数のエラストマー層の間に形成する技術が開示されている。また、特許文献４には、マイクロチップにマイクロ流路を形成するＰＤＭＳと他の合成樹脂とを安定的に接着させる技術が開示されている。
特開２００５−２０８０４４号公報 特開２００５−２５３４１２号公報 特表２００４−５２６５７８号公報 特開２００５−１９９３９４号公報

本発明者らが検討している蛍光検出装置においては、検査チップに予め第１抗体を固定化しておかなければならないが、例えば石英ガラスをチップ基板とした場合に、第１抗体を直接に固定しようとしても十分な固定化が行えないという問題があった。

さらに、本発明者らが検討している蛍光検出装置においては、検査チップに検体を採取した後、洗浄液や試薬をジェットノズルから微細液滴にして検査チップに噴射する工程を経る必要があるが、第１抗体の固定化が不十分だと微細液滴を噴射したときに第１抗体が検査チップから剥離してしまうという問題があった。

この発明の目的は、チップ表面に第１抗体を安定的に固定化することのできる検査チップ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、検体を付着させて測定を行うための検査用チップであって、表面に膜状のシリコンエラストマーが形成されたチップ基板を備え、このチップ基板のシリコンエラストマー上に抗体物質（第１抗体）を固定化したものである。具体的には、上記シリコンエラストマーとしてＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン： polydimethylsiloxane）を用いることが出来る。また、チップ基板には石英ガラスを用いることができる。

このような構成により、チップ上に抗体を安定的に固定化することができ、洗浄液や試薬を例えば１〜１０ピコリットルの微細液滴にして噴射しても簡単に剥離しないように出来る。

望ましくは、前記シリコンエラストマーに窪みを形成し、この窪みの中に前記第１抗体を固定化すると良い。この窪みにより、洗浄液や試薬の微細液滴を噴射する際、第１抗体の固定箇所に対するジェットノズルの軸ずれの許容誤差を大きくとることが出来る。また、上記の窪みにより検体の採取も容易になる。

本発明に従うと、第１抗体を安定的に固定化でき、微細液滴を噴射しても簡単に剥離しないように出来る。それにより、蛍光検出装置により手軽で高速な検体の検査を行うことが可能になるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１実施形態の検査チップの全体を示す斜視図、図２はその先端部分の拡大図である。

この実施の形態の検査チップ１０は、例えば人の唾液を採取してその中に含まれる分泌型免疫「ＩｇＡ」の量を抗原抗体反応と蛍光検出により定量的に測定するためのものである。検査チップ１０は、図１に示すように、チップ基板２の先端側上面部位に膜状のＰＤＭＳ４が形成され、このＰＤＭＳ４の窪み４ａの内側に特定の免疫と結合する第１抗体が固定化されている。

チップ基板２は、例えば石英ガラスからなり、全長が８ｃｍ〜１５ｃｍ程度で先端部が丸みを帯びた平板スティック形状に形成されている。このような形状および大きさにより、被験者は検査チップ１０を持ってその先端を口の中に差し入れることでＰＤＭＳ４の部位に容易に唾液が採取できるようになっている。チップ基板２は、蛍光検出の際に検査チップ１０自体が蛍光発光するのを極力抑えるために石英ガラスを材質としている。

ＰＤＭＳ４は、中央部にほぼ球面状の窪み４ａを有した薄い膜状に形成され、チップ基板２の先端から４ｃｍ程度の範囲内に固着されている。ＰＤＭＳ４の全体形状は特に制限されないが円形状である。このようなＰＤＭＳ４は例えば型成形により形成することが出来る。ＰＤＭＳ４とチップ基板２との固着には、蛍光検出のノイズとなる物質を完全除去した接着剤等が用いられる。

第１抗体は、上記ＰＤＭＳ４の窪み４ａの内側の複数箇所（図２に×印で示す）にそれぞれ固定されている。第１抗体の固定化は、先ず、第１抗体を含んだ溶液を微細液滴にして該当箇所にスポットし、この溶液を乾燥させることで実現している。この処理により特定の基質を介して第１抗体がＰＤＭＳ４と結合される。或いは、溶液をＰＤＭＳ４に吐出した後、第１抗体と結合している化学物質を紫外線照射によりＰＤＭＳ４と結合させることにより、第１抗体を固定化することも可能である。

上記の第１抗体を含んだ溶液の微細液滴は、例えば、プリンタのインクジェットヘッドと同様の構造をしたジェットヘッドにより吐出するものであり、それにより多数の第１抗体が吐出箇所（例えば図２にＸ印で示す箇所）の微小区域内に有限の広がりを持って一様に固定化される。

以下、上記の検査チップ１０を用いて行われる蛍光検出の処理について説明する。

図３には、蛍光検出処理における検査チップ１０の各状態を表わした断面図を示す。

上記の検査チップ１０を用いて特定免疫物質の定量測定を行うには、先ず、被験者が検査チップ１０の先端を口の中に差し入れるなどしてＰＤＭＳ４の窪み４ａの部分に唾液を付着させる。そして、これを蛍光検出装置のステージ上にセットして測定を開始させる。検査チップ１０は、例えばステージ上の所定位置に位置合わせされた状態でセットされる。

測定開始の指令があると、図３（ａ）に示すように、蛍光検出装置は試薬や洗浄液を噴射する液剤ジェットヘッド７１を検査チップ１０の第１抗体の固定スポット５の上方に配置させ、液剤ジェットヘッド７１から、洗浄液、第２抗体を含んだ試薬、洗浄液、蛍光標識を含んだ試薬、洗浄液を、それぞれ順に微細液滴（例えば１〜１０ピコリットル）にして第１抗体の固定スポット５へ噴射する。

図４には、唾液の採取から各液剤の吐出処理にわたる検査チップ１０に固定化された第１抗体の作用を表わした説明図を示す。

唾液採取から各液剤の吐出により第１抗体の固定スポット５で生じる反応は次の如くである。先ず、図４（ａ），（ｂ）に示すように、唾液の採取により唾液中の特定免疫物質Ａが第１抗体Ｂの箇所を浮遊して、抗原抗体反応により第１抗体Ｂに結合される。そして、洗浄液の噴射により、唾液の他の成分が周囲に押し流される。

次いで、第２抗体Ｃ…を含んだ試薬が噴射されると、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、第２抗体Ｃが第１抗体Ｂの箇所を浮遊して特定免疫物質Ａと結合される。さらに、洗浄液の噴射により、結合されなかった第２抗体Ｃは周囲に押し流されて排除される。

そして次に、蛍光標識Ｄ…を含んだ試薬と洗浄液が順次噴射されることで、図４（ｅ）に示すように、第２抗体Ｃに蛍光標識Ｄが結合され、さらに、結合しなかった蛍光標識Ｄが周囲に押し流される。

そして、これらの結合反応により唾液中の免疫物質Ａと蛍光標識Ｄとが１対１で結合され、その後の蛍光検出の測定により免疫物質Ａの定量測定を行うことが可能な状態となる。

上記のような液剤の吐出が完了したら、次に、この液剤の吐出箇所に対して励起光を照射して蛍光測定が行われる。蛍光測定は、例えば図３（ｂ）に示すように、検査チップ１０の下面側から対物レンズ７２を介して励起光を集束させ、この集束点から発せられる蛍光を対物レンズ７２で集光して測定される。免疫物質Ａが多ければ多量の蛍光が検出され、少なければ少量の蛍光が検出される。

このような測定により、唾液中の特定免疫物質の量を判定し、被験者のストレスの度合い等の指標とすることが出来る。

以上のように、この実施の形態の検査チップ１０によれば、チップ上に第１抗体を容易に固定化することができ、洗浄液や試薬を噴射しても簡単に剥離しないよう安定的な固定が得られる。

また、ＰＤＭＳ４に窪み４ａを形成し、この窪み４ａの中に第１抗体を固定化しているため、第１抗体の固定スポット５に洗浄液や試薬の微細液滴を噴射する際、ジェットノズルの軸ずれの許容誤差を大きくすることが出来る。また、この窪み４ａにより検体の採取も容易になる。

また、ＰＤＭＳ４の複数箇所に第１抗体を固定化しているので、固定スポット５…ごとに第１抗体の種類や蛍光検出処理で吐出する試薬の種類などを異ならせることで、複数種類の抗原物質の測定を行うことも出来る。

また、この実施の形態の第１抗体の固定化法により、検査チップを低コストで量産することが可能となる。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２実施形態の検査チップ１０Ａの先端部分を示す斜視図、図６はその縦断面図である。

第２実施形態の検査チップ１０Ａは、ＰＤＭＳ４０に複数（例えば４個）の窪み４０ａ…を形成し、その中央部分に第１抗体の固定スポット５，５…を設けたものである。

このように、ＰＤＭＳ４に複数の窪み４ａを設けても、同様の蛍光検出の処理を行うことが出来る。また、第１抗体の種類や蛍光検出処理で吐出する試薬の種類などを異ならせて複数種類の抗原物質の測定を行う場合にも、窪み４０ａごとに種類を異ならせることで測定対象を混同することなく明瞭な測定処理を行えるなどの利点がある。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、第１抗体をスポット状に微小区域内に固定化する構成を示したが、もっと広い範囲に渡って第１抗体を固定化するようにしても良い。また、第１抗体を固定化させるシリコンエラストマーもＰＤＭＳに限られず、それに準じた材質のものを適用するようにしても良い。また、実施の形態では、この検査チップを用いて測定するものとして唾液中の特定免疫物質を例示したが、これに限られず、例えば、検体は生体試料でなくても良いし、測定物質もタンパク質でなく高分子などの化学物質を対象とすることも出来る。

その他、ＰＤＭＳの全体形状や窪みの個数や形状など、実施の形態で具体的に示した細部等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１実施形態の検査チップを示す全体斜視図である。 第１実施形態の検査チップの先端部分の拡大図である。 検査チップの蛍光検出処理における各状態を表わした断面図である。 唾液の採取から液剤の吐出処理にわたる第１抗体の作用を表わした説明図である。 本発明の第２実施形態の検査チップの先端部分を示す斜視図である。 第２実施形態の検査チップの縦断面図である。

符号の説明

２ チップ基板
４，４０ ＰＤＭＳ
４ａ，４０ａ 窪み
５ 第１抗体の固定スポット
１０，１０Ａ 検査チップ

Claims (5)

1. 検体を付着させて検体に含まれる特定物質の測定を行うための検査用チップであって、
   石英ガラスからなる平板スティック形状のチップ基板と、
   該チップ基板の先端側上面に設けられ膜状で中央に窪みが形成されたＰＤＭＳとを有し、
   前記ＰＤＭＳの窪みの中に抗体物質が固定化されていることを特徴とする検査用チップ。
2. 検体を付着させて検体に含まれる特定物質の測定を行うための検査用チップであって、
   表面に膜状のシリコンエラストマーが形成されたチップ基板を備え、このチップ基板のシリコンエラストマー上に抗体物質が固定化されていることを特徴とする検査用チップ。
3. 前記シリコンエラストマーには窪みが形成され、この窪みの中に前記抗体物質が固定化されていることを特徴とする請求項２記載の検査用チップ。
4. 前記シリコンエラストマーはＰＤＭＳであることを特徴とする請求項２又は３に記載の検査用チップ。
5. 前記チップ基板は石英ガラスからなることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の検査用チップ。

Images