JP2008157948A - バイオチップキットおよびバイオ試料の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性あるバイオ試料の結合の可否を検査できるバイオチップキットを提供する。
【解決手段】本発明のバイオチップキットは第１ハウジング、第１ハウジング内に配置され、多数のプローブを含むバイオチップ、および第１ハウジングと連結されバイオチップをカバーし、第１ハウジングと共に反応空間を提供して、第１ハウジングから分離されバイオチップの上面を露出させる第２ハウジングを含む。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明はバイオチップキットおよびバイオ試料の検査方法に関し、より詳細にはバイオチップが配置されたハウジングを含むバイオチップキットおよびこれを利用したバイオ試料の検査方法に関する。

最近になってゲノムプロジェクトが発展し多様な有機体のゲノムヌクレオチド配列が明らかになるにともないバイオチップに対する関心が高まっており、多様な種類のバイオチップがキット形態で製作され、多様なバイオ試料を検査するために適用されている。現在広く使用されるバイオチップキットは密閉された一体型ハウジングとその中に配置されたバイオチップを含む。ハウジングは反応空間を提供し、バイオチップの汚染および損傷を防ぐ役割をする。

バイオチップキットを利用したバイオ試料の検査の代表的な方法はバイオチップに蛍光物質で標識された対象試料を供給してバイオチップのプローブと反応させ、次にバイオチップに光を照射して蛍光物質による光の放出の可否を調査するものである。最近ではデザインルールが減少しており、蛍光物質から発光される光を十分に集光するために光検出用レンズをバイオチップにさらに近接させることが要求されている。

しかし、現在主に適用されるバイオチップキットの場合、ハウジング自体の厚さのために光検出用レンズの接近距離に限界がある。さらには、ハウジング内部で放出された光をハウジング外部で検出しなければならないため、ハウジングの少なくとも一部は透明な材質のガラスなどで形成されるが、このようなガラスは光の光路を変更したり放出される光の波長を変化させる。したがって、十分な光量の確保および信頼性ある波長の検出が難しい。
日本公開特許２００１−２４２１３５号公報

本発明が解決しようとする課題は信頼性あるバイオ試料の結合の可否を検査できるバイオチップキットを提供しようとするものである。

本発明が解決しようとする他の課題は前記したようなバイオチップキットを利用してバイオ試料を検査する方法を提供しようとするものである。

本発明の課題は以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

前記課題を達成するための本発明の一実施形態によるバイオチップキットは第１ハウジング、前記第１ハウジング内に配置され、多数のプローブを含むバイオチップ、および前記第１ハウジングと連結され前記バイオチップをカバーし、前記第１ハウジングと共に反応空間を提供して前記第１ハウジングから分離され前記バイオチップの上面を露出させる第２ハウジングを含む。

前記他の課題を達成するための本発明の一実施形態によるバイオ試料の検査方法は第１ハウジング、前記第１ハウジング内に配置され多数のプローブを含むバイオチップ、および前記第１ハウジングと連結され前記バイオチップをカバーして反応空間を提供する第２ハウジングを含むバイオチップキットを提供し、前記反応空間内に対象バイオ試料を提供して前記プローブと前記対象バイオ試料間の結合反応を遂行し、前記第２ハウジングを分離し前記バイオチップの上面を露出させて、前記露出したバイオチップ上に検出部を近接配置して前記プローブと前記バイオ試料の結合の可否を検査することを含む。

前記他の課題を達成するための本発明の他の実施形態によるバイオ試料の検査方法は、反応空間内に配置され、多数のプローブを含むバイオチップを提供し、前記反応空間内に対象バイオ試料を提供して前記プローブと前記対象バイオ試料間の結合反応を遂行し、前記反応空間を解体して前記バイオチップの上面を露出し、前記露出したバイオチップ上に検出部を近接配置して前記プローブと前記バイオ試料の結合の可否を検査することを含む。

前記他の課題を達成するための本発明の他の実施形態によるバイオ試料の検査方法は第１ハウジング、前記第１ハウジング内に配置され結合反応が遂行された多数のプローブを含むバイオチップ、および前記第１ハウジングと連結され前記バイオチップをカバーして反応空間を提供する第２ハウジングを含む複数のバイオチップキットを自動化デッキにローディングし、前記自動化デッキが前記複数のバイオチップキットの前記第２ハウジングをグリップし、移送チャックを前記自動化デッキ側に移動してｎ番目（ｎは１以上の自然数）バイオチップキットの第１ハウジングをグリップし、前記ｎ番目バイオチップキットの第１ハウジングをグリップした移送チャックを駆動して、前記自動化デッキにグリップされた前記ｎ番目バイオチップキットの前記第２ハウジングと前記第１ハウジングを分離し、前記分離されたｎ番目バイオチップキットの第１ハウジングを検出部に移送して、前記ｎ番目バイオチップキットの第１ハウジング内に配置されたバイオチップを検査することを含む。

本発明の実施形態によるバイオチップキットによれば、第１ハウジングと第２ハウジングが分離されバイオチップが外部に露出できるため、露出したバイオチップに対して検出部が最大限近接配置され得る。したがって、十分な集光ができるだけでなく、正確な波長検出が可能なため、検査の信頼度が改善される。

また、本発明の一実施形態によるバイオ試料の検査方法によれば、簡単な構造の自動化デッキおよび移送チャックだけで多数のバイオチップキットの検査が自動化され順次に進行され得るために、検査効率が増大され得る。

本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になるだろう。しかし本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく互いに異なる多様な形態で具現されるものであり、単に本実施形態は本発明の開示が完全なようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義される。

本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作および／または素子の存在を明示するが、一つ以上の他の構成要素、段階、動作および／または素子の存在または追加を排除しない。

たとえ第１、第２等が多様な素子、構成要素および／またはセクションを叙述するために使用されたとしても、これら素子、構成要素および／またはセクションはこれら用語によって、制限されないのはもちろんである。これら用語は単に一つの素子、構成要素またはセクションを他の素子、構成要素またはセクションと区別するために使用されるものである。したがって、以下で言及される第１素子、第１構成要素または第１セクションは本発明の技術的思想内で第２素子、第２構成要素または第２セクションであることはもちろんである。

本明細書に使用された「バイオチップ」という用語は固体表面のような基板に配列され付着されたバイオ成分の集合体を意味する。これらバイオ成分は例えばサンプルおよび／またはこの特性を同定するために直接または間接的にターゲットサンプルと相互作用するＤＮＡおよびＲＮＡのような核酸、オリゴヌクレオチド、蛋白質、ペプチド、抗体および抗体フラグメント、リガンド、小分子、組織化合物、化学化合物などを含むが、これに制限されるものではない。したがって、本明細書で使用されたバイオチップは当業者に知られた任意のマイクロアレイであり得るものであり、例をあげればＤＮＡマイクロアレイ（ＤＮＡチップまたは遺伝子チップともいう）、ＲＮＡマイクロアレイ、オリゴヌクレオチドマイクロアレイ、蛋白質マイクロアレイ、ペプチドマイクロアレイ、組織マイクロアレイ、抗体マイクロアレイおよび／または小分子マイクロアレイであり得る。

空間的に相対的な用語の「の下（ｂｅｌｏｗ）」、「の下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」等は図に図示されているように一つの素子または構成要素と他の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用され得る。空間的に相対的な用語は図面に図示されている方向に加え、使用時または動作時の素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を指称する。以下、添付された図面を参考とし、本発明の実施形態によるバイオチップキットを説明する。

図１Ａは第１ハウジングおよび第２ハウジングが連結されている状態を示す本発明の一実施形態によるバイオチップの斜視図である。図１Ｂは図１ＡのＩｂ−Ｉｂ’線に沿って切った断面図である。図２Ａは第１ハウジングから第２ハウジングを分離した状態を示す本発明の一実施形態によるバイオチップの斜視図である。図２Ｂは図２ＡのＩＩｂ−ＩＩｂ’線に沿って切った断面図である。

本発明の一実施形態によるバイオチップキット１０は第１ハウジング１１０、第１ハウジング１１０と連結および分離が可能な第２ハウジング１２０を含む。第１ハウジング１１０内にはバイオチップが配置されている。

第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０は内部のバイオチップ１３０を保護する。第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０は例えばプラスチック、ガラス、または鋼鉄やステンレスなどのような金属でなされ得る。外部衝撃に対してバイオチップ１３０を十分に保護するためには剛性材質から成ることが好ましいが、これに制限されるものではないのはもちろんである。

第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０は相互連結され反応空間（ＲＳ）を提供する。このために第１ハウジング１１０および第２ハウジング１２０には各々連結手段が具備され得る。図に例示された連結手段は連結面に対応して第１ハウジング１１０に具備される連結溝１１２と、第２ハウジング１２０に具備される連結突起１２２である。しかし、図示例とは反対に第１ハウジング１１０に連結突起１２２が、第２ハウジング１２０に連結溝１１２が具備されることもでき、これらが組合わされ複数個が具備されることもできる。また、図に示された連結溝１１２／連結突起１２２結合以外にも、フック結合などさらに多様な手段による連結も可能である。

第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０の相互連結によって提供された反応空間（ＲＳ）は上面（ＲＳｔ）、下面（ＲＳｂ）およびこれらを連結する側壁（ＲＳｓ）から成る３次元的空間で定義される。反応空間（ＲＳ）の概念的形状は第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０の内側面によって定義されるため、前記反応空間（ＲＳ）の多様性はこれら内側面の幾何学的形状の選択的組合せによって決定される。すなわち、第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０の内側面形状により反応空間（ＲＳ）は直四角柱、正四角柱、円柱、楕円柱などの形状を有し得る。説明の簡明化のために以下の実施形態および図では反応空間（ＲＳ）の形状が直四角柱の場合を例示する。

一方、反応空間（ＲＳ）は第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０の相互連結で提供されるため、反応空間（ＲＳ）を成す上面（ＲＳｔ）、下面（ＲＳｂ）、および側壁（ＲＳｓ）は第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０のうち少なくとも一つから由来する。

図３ないし図８は本発明の他の実施形態によるバイオチップの断面図である。図１Ａないし図８を参照し、さらに具体的に説明すれば、本発明のいくつかの実施形態によるバイオチップキット（１０、２０、５０、７０）で反応空間（ＲＳ）の下面（ＲＳｂ）は第１ハウジング１１０単独でなされ得る（図１Ｂ、図２Ｂ、図３ないし図６、および図８参照）。また、本発明の他のいくつかの実施形態によるバイオチップキット６０で反応空間（ＲＳ）の下面（ＲＳｂ）は第１ハウジング１１０および第２ハウジング１２０で構成されることもできる（図７参照）。

バイオチップキット（１０、２０、５０、６０、７０）の反応空間（ＲＳ）の上面（ＲＳｔ）は第２ハウジング１２０単独で成され得る（図１Ｂ、図２Ｂ、図３、図６ないし図８参照）。本発明の他のいくつかの実施形態ではバイオチップキット３０、４０の反応空間（ＲＳ）の上面（ＲＳｔ）は第１ハウジング１１０および第２ハウジング１２０で構成され得る（図４および図５参照）。しかし、反応空間（ＲＳ）の上面（ＲＳｔ）が第１ハウジング１１０および第２ハウジング１２０で形成されても、第１ハウジング１１０から由来する反応空間（ＲＳ）の上面（ＲＳｔ）はバイオチップ１３０の上面（ＲＳｔ）をカバーしないことが好ましい。これに対するより詳細な説明は後述される。

反応空間（ＲＳ）の側壁（ＲＳｓ）は第１ハウジング１１０単独で構成されたり（図３ないし図５参照）、第２ハウジング１２０単独で構成されたり（図６および図７参照）、または第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０で構成され得る（図１Ｂ、図２Ｂ、図８参照）。本発明のいくつかの実施形態で反応空間（ＲＳ）の側壁（ＲＳｓ）を構成する第１ハウジング１１０は図８に図示されたように外側に延長されグリップ拡張部１１４を構成することができる。グリップ拡張部１１４は第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０を連結したり分離する時、第１ハウジング１１０をグリップ（ｇｒｉｐ）できるマージン（ｍａｒｇｉｎ）を提供する。

このように、第１ハウジング１１０は反応空間（ＲＳ）の下面（ＲＳｂ）を構成し、側壁（ＲＳｓ）および／または上面（ＲＳｔ）をさらに構成することができる。また、第２ハウジング１２０は反応空間（ＲＳ）の上面（ＲＳｔ）を構成して、側壁（ＲＳｓ）および／または上面（ＲＳｔ）をさらに構成することができる。これらの組合せは第１ハウジング１１０内に配置されるバイオチップ１３０のサイズと形状、連結手段の種類、連結および分離方向、検出装置の種類などによって多様に選択され得る。また、後述するバイオチップキットの自動化検査のためのデッキの構造によっても適切な組合せが選択され得る。

本実施形態によるバイオチップキット（１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０）は前記反応空間（ＲＳ）内に例えばバイオ試料、洗浄液やフッ素ガスなどのような流体を供給および排出する流入／流出口（ｉｎｌｅｔ／ｏｕｌｅｔ）１４０をさらに含み得る。一つの流入／流出口１４０は同時に流体の供給および排出を行なうように構成されることができ、２以上の流入／流出口１４０のうち少なくとも一つが流体の供給のみを行い、少なくとも他の一つが流体の排出のみを行なう構造を有することもできる。流入／流出口１４０は外部の流体供給管および／または流体排出管に連結され得る。

流入／流出口１４０は第１ハウジング１１０および／または第２ハウジング１２０に具備され得る。説明の簡明化のために、以下の実施形態および図面では流入／流出口１４０が第１ハウジング１１０に具備される場合を例示する。

第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０の連結によって提供されている反応空間（ＲＳ）は実質的に密閉された空間であり得る。したがって、バイオチップキット（１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０）の内部でバイオ試料の結合反応またはそれに随伴する他の処理反応が成されても、外部の汚染源からの汚染の遮断が可能であり、反応空間（ＲＳ）内の反応条件を制御するのが容易である。ここで、実質的に「密閉された空間」とは物理的に完全に密閉された場合だけでなく、空間的に大部分密閉されているが流入／流出口１４０のように部分的に外部と疎通できるホール（ｈｏｌｅ）が形成された場合を含む。流入／流出口１４０を含む場合にも反応空間（ＲＳ）内の清潔の維持や反応条件の制御のため、反応時には流入／流出口１４０が密閉用テープ（未図示）等によって密閉され得る。

第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０の連結によって提供された、実質的に密閉された反応空間（ＲＳ）は第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０が分離されることによって解体される。

バイオチップ１３０は第１ハウジング１１０上に配置され、第２ハウジング１２０とは離隔されている。好ましくはバイオチップ１３０は第１ハウジング１１０の床面に接着剤等を利用して固定配置され得る。

バイオチップ１３０の上面は第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０の連結時、第２ハウジング１２０によってカバーされる。しかし、第１ハウジング１１０はバイオチップ１３０の上面をカバーしない。その結果、第２ハウジング１２０が第１ハウジング１１０から分離される場合、密閉された反応空間（ＲＳ）が解体され、バイオチップ１３０の上面が露出され得る。したがって、バイオチップ１３０検査装備がバイオチップ１３０上面と最大限近く接近することができ精密な検査が可能である。

前記したようなバイオチップ１３０は例えば、遺伝子発現分析（ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）、遺伝子型分析（ｇｅｎｏｔｙｐｉｎｇ）、ＳＮＰのような突然変異（ｍｕｔａｔｉｏｎ）および多形（ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ）の検出、蛋白質およびペプチド分析、潜在的な薬のスクリーニング、新薬開発と製造等に適用されるものであり得る。図９ないし図１３に適用可能なバイオチップの具体的な例が図示されている。

図９ないし図１３は本発明のいくつかの実施形態によるバイオチップキットに含まれているバイオチップの断面図である。図９ないし図１３を参照すれば、バイオチップ（１３０＿１、１３０＿２、１３０＿３、１３０＿４、１３０＿５）は基板１３２、基板１３２上に位置し、多数のプローブ１３８が固定される活性領域１３４を含む。

基板１３２は可撓性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）または剛性（ｒｉｇｉｄ）基板であり得る。適用される可撓性基板の例としてはナイロン、ニトロセルロース等のメンブレインまたはプラスチックフィルム等を挙げることができる。剛性基板では半導体基板、ソーダ石灰ガラスから成る透明ガラス基板などが例示され得る。本発明の実施形態によるバイオチップキットでバイオチップ（１３０＿１、１３０＿２、１３０＿３、１３０＿４、１３０＿５）の検査はバイオチップ（１３０＿１、１３０＿２、１３０＿３、１３０＿４、１３０＿５）の上面側で直接行なわれるため、基板１３２として半導体基板やメンブレインまたはプラスチックフィルム等のような不透明な基板を適用しても容易なバイオチップ（１３０＿１、１３０＿２、１３０＿３、１３０＿４、１３０＿５）検査が可能である。特に、基板１３２として半導体基板を適用する場合、半導体素子の製造工程がすでに安定的に確立されているので、多様な薄膜の製造工程および写真エッチング工程などをそのまま適用できるという長所がある。

基板１３２の上には活性領域１３４が形成されている。活性領域１３４はハイブリダイゼーション分析条件、例えばｐＨ ６−９の燐酸（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）またはＴＲＩＳバッファと接触時、加水分解されず実質的に安定した物質で形成されるのが好ましい。例えば、活性領域１３４はＰＥ−ＴＥＯＳ膜、ＨＤＰ酸化膜、Ｐ−ＳｉＨ４酸化膜、熱酸化膜などのシリコン酸化膜、ハフニウムシリケート、ジルコニウムシリケートなどのシリケート、シリコン酸窒化膜、ハフニウム酸窒化膜、ジルコニウム酸窒化膜などの金属酸窒化膜、チタン酸化膜、タンタル酸化膜、アルミニウム酸化膜、ハフニウム酸化膜、ジルコニウム酸化膜、ＩＴＯなどの金属酸化膜、ポリイミド、ポリアミン、金、銀、銅、パラジウムなどの金属、またはポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリビニールなどのポリマーで形成され得る。

活性領域１３４はプローブセル分離領域１３５によって多数個に分離される。活性領域１３４とプローブセル分離領域１３５の区分は上部にプローブ１３８が固定されるかの可否による。

本明細書に使用された「プローブセル」はリンカーとして作用したり、オゾン、酸および／または塩基等の表面処理によって処理されればリンカーとして作用する官能基を提供する物質から成る官能基を含むマイクロアレイの限定領域を意味する。各プローブセルはプローブセル分離領域によってマイクロアレイのうちの他のプローブセルから分離され得る。本明細書に使用された「プローブ」という用語はプローブセルに付着された分子を意味する。プローブの例はＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、蛋白質、ペプチド、抗体および抗体分離、リガンド、小分子、組織化合物、化学化合物などから成る分子プローブを含み、例えばサンプルおよび／またはこれの特性を同定するために直接または間接的にターゲットサンプルと相互作用し得る。

活性領域１３４の上には多数のプローブ１３８がカップリングされている。具体的に各活性領域１３４には同一な多数のプローブ１３８がカップリングされているが、分離されている互いに異なる活性領域１３４には互いに異なるプローブ１３８がカップリングされ得る。プローブ１３８は検査対象のバイオ試料によって多様に変形可能である。一形態としてプローブ１３８はオリゴヌクレオチドプローブであり得る。

活性領域１３４とプローブ１３８のカップリングはその間に介在したリンカー（１３６）によって媒介され得る。

本明細書で使用された「カップリング」または「カップリングされた」という用語は官能基またはカップリングされた分子の連結、リンク、コンジュゲイション（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）および／または付着を表すものを意味する。このようなカップリングは例えば共有および／または非共有相互作用によって発生し得る。

本発明のいくつかの実施形態によるバイオチップ（１３０＿１）では図９に例示的に図示されたように活性領域１３４がパターニングされる。図９で活性領域１３４が除去された空間での基板の上面がプローブセル分離領域１３５になる。

本発明の他のいくつかの実施形態によるバイオチップ（１３０＿２）では図１０に例示的に図示されたように活性領域１３４が互いに物理的にパターニングされてはいないが、一定領域ごとに非活性化された（１３７）リンカー（１３６）だけがカップリングされ、プローブ１３８がカップリングされていないプローブセル分離領域１３５によって分離されている。

本発明のまた他のいくつかの実施形態によるバイオチップ（１３０＿３）では図１１に例示的に図示されたように基板１３２上にカップリングブロッキング膜（１３５ａ）が形成されており、カップリングブロッキング膜（１３５ａ）に活性領域１３４が物理的にパターニングされている。カップリングブロッキング膜（１３５ａ）は例えばフルオロシラン膜のようにフッ素基を含むフッ化物でなされ得る。図１１でプローブセル分離領域１３５は活性領域１３４が除去されたカップリングブロッキング膜（１３５ａ）上面となる。

本発明のまた他のいくつかの実施形態によるバイオチップ（１３０＿４）では図１２に例示的に図示されたように活性領域１３４が図９の場合のようにパターニングされており、活性領域１３４が除去された空間にブロッキング充填材（１３５ｂ）が充填されている。ブロッキング充填材（１３５ｂ）はカップリングブロッキング特性を有しつつも、ギャップフィル特性が良い膜、例えばフルオロシランやポリシリコンで形成することができる。図１２でプローブセル分離領域１３５はブロッキング充填材（１３５ｂ）上面となる。

本発明のまた他のいくつかの実施形態によるバイオチップ（１３０＿５）では図１３に例示的に図示されたように活性領域１３４が図１２と実質的に同一な構造を有するが、活性領域１３４が除去された空間に充填されたブロッキング充填材（１３５ｂ）上にカップリングブロッキング膜（１３５ａ）が形成されている。したがって、図１３でプローブセル分離領域１３５はカップリングブロッキング膜（１３５ａ）上面となる。

図９ないし図１３に例示的に図示されているバイオチップ（１３０＿１、１３０＿２、１３０＿３、１３０＿４、１３０＿５）は各々図１Ａないし図８のバイオチップキット（１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０）に含まれたバイオチップ１３０に置換され適用され得る。

以下、前記したようなバイオチップキットを利用してバイオ試料を検査する方法に対して説明する。便宜上以上で説明した多様な実施形態のうちで図８に図示されているバイオチップキットを利用してバイオ試料を検査する方法に対して説明するが、本実施形態で説明される方法は他の実施形態によるバイオチップキットにも適用され得ることは以下の説明から自明になり得るだろう。

まず、図８の実線で図示されたようにバイオチップキット７０の第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０を連結し、実質的に密閉された反応空間（ＲＳ）を定義する。

次に、反応空間（ＲＳ）内に対象バイオ試料を供給する。この時、バイオチップキット７０に流入／流出口１４０が具備される場合、対象バイオ試料は流入／流出口１４０を通して供給され得る。もし、バイオチップキット７０に流入／流出口１４０がない場合、対象バイオ試料は第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０の連結前に、すなわち第２ハウジング１２０が分離された状態で供給され得る。対象バイオ試料は例えば一本鎖ＤＮＡを含むものであり得る。一本鎖ＤＮＡの一端には蛍光物質が付着され得る。

次に、反応条件を調節し反応空間（ＲＳ）内のプローブ１３８と対象バイオ試料の結合反応を遂行する。プローブ１３８がオリゴヌクレオチドプローブであり、バイオ試料が一本鎖ＤＮＡを含む場合、前記した結合反応はハイブリダイゼーション（ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）反応であり得る。バイオチップキット７０に流入／流出口１４０が具備される場合、結合反応のあいだ反応空間（ＲＳ）を完全に密閉するため流入／流出口１４０は密閉用テープ（未図示）等によって密閉され得る。

供給されたバイオ試料は一本鎖ＤＮＡを含むが、ＤＮＡに蛍光物質が付着しない場合、反応空間（ＲＳ）内に蛍光物質染色液を供給し結合反応、例えばハイブリダイゼーション反応が起きたプローブ１３８に付着させる段階をさらに含み得る。

結合反応が終われば、供給された対象バイオ試料を反応空間（ＲＳ）外部に排出する。対象バイオ試料の排出も流入／流出口１４０を通してなされ得る。

その次に、任意に、反応空間（ＲＳ）内に残留する対象バイオ試料を完全に除去するため反応空間（ＲＳ）内に洗浄液を投入し得る。

また、必須的なことではないが、バイオチップ１３０の上面を乾燥するために反応空間（ＲＳ）内に乾燥ガスを供給し得る。乾燥ガス炉はフッ素ガスなどが使用され得て、これらは例えば流入／流出口１４０を通して反応空間（ＲＳ）に出入りし得る。

次に、図８の点線で図示されたようにバイオチップキット７０の第１ハウジング１１０から第２ハウジング１２０を分離する。第２ハウジング１２０が分離されれば第１ハウジング１１０はバイオチップ１３０の上面をカバーしないためバイオチップ１３０の上面が外部に露出する。次に、露出されたバイオチップ１３０上に検出部を近接配置してプローブ１３８と対象バイオ試料の結合の可否を検査する。このようなバイオチップ１３０の露出および結合の可否の検査は好ましくは自動化システムによって具現され得る。以下、図１４ないし図１７を参照して自動化システムを通したバイオチップの露出および結合の可否の検査方法をさらに詳細に説明する。

図１４、図１５Ａ、図１６、および図１７は本発明の一実施形態によるバイオ試料の検査方法を説明するための断面図である。図１５Ｂは本発明のいくつかの他の実施形態によるバイオチップキットの第１ハウジングをグリップする方法を図示した斜視図である。

まず、図１４を参照すれば、結合反応が終わったバイオチップキット７０を自動化デッキ２００のローディング部２１０にローディングする。自動化デッキ２００は一つのバイオチップキット７０をローディングできるローディング部２１０が複数個具備されている。したがって、同時に複数のバイオチップキット７０が自動化デッキ２００の複数のローディング部２１０に各々ローディングされ得る。

また、自動化デッキ２００はバイオチップキット７０の第２ハウジング１２０をグリップできるグリップ部２２０をさらに含み得る。グリップ部２２０は各ローディング部２１０ごとに少なくとも一つずつ設置され得る。グリップ部２２０は例えば第２ハウジング１２０を上から真空吸着しグリップする真空吸着機を含み得る。自動化デッキ２００のグリップ部２２０の作動で複数のローディング部２１０にローディングされた複数のバイオチップキット７０の第２ハウジング１２０は各々自動化デッキ２００側にグリップされ支持され得る。

図１５Ａを参照すれば、移送チャック３００を駆動して自動化デッキ２００側に移動させた後、自動化デッキ２００の一番目のローディング部２１０にローディングされたバイオチップキット７０の第１ハウジング１１０をグリップする。図１５Ａに図示されたようにバイオチップキット７０の第１ハウジング１１０がグリップ拡張部１１４を含む場合、移送チャック３００はグリップ拡張部１１４を上下方向でグリップすることができる。もし図１Ａないし図７の実施形態のようにバイオチップキット（１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０）の第１ハウジング１１０が別途のグリップ拡張部を含まない場合、移送チャック３００は図１５Ｂに例示的に図示したように第１ハウジング１１０の側壁を水平方向にグリップし得るものである。

第１ハウジング１１０のグリップ後に、移送チャック３００を駆動し移動させれば第２ハウジング１２０は自動化デッキ２００のグリップ部２２０によってすでに支持されているため、第１ハウジング１１０の連結溝１１２と第２ハウジング１２０の連結突起１２２間の連結が解体され、第１ハウジング１１０と第２ハウジング１２０が分離される。

図１７を参照すれば、第１ハウジング１１０をグリップした移送チャック３００を検出部３５０側に移送する。続いて、例えば、検出部３５０を、第１ハウジング１１０内に露出しているバイオチップ１３０の上面に近接配置してプローブ１３８と対象バイオ試料の結合の可否を検査する。

例えば対象バイオ試料が蛍光物質を含んだり、蛍光物質染色液が提供された場合、バイオチップ１３０の上面に第１波長の光を照射すればハイブリダイゼーション反応などのような結合反応が起きてバイオチップ１３０内に蛍光物質が残留する場合には第１波長の光が蛍光物質を発光させ第１波長とは異なる波長の第２波長の光４００が放出される。結合反応が遂行されず蛍光物質が残留しなければ、第１波長と異なった波長の光が放出されない。したがって、第２波長の光４００を検出することによって、結合反応の可否を容易に検査し得る。このような光の波長検出のために検出部３５０はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＩＳ（ＣＭＯＳ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等の光検出手段を含み得る。

ＣＣＤまたはＣＩＳのレンズは放出された光を集光し、これを電気的信号に変換することによって、放出される光の量および波長を分析することに利用される。図式的に誇張され表現された図１７の図示例とは異なり、ＣＣＤまたはＣＩＳのレンズはバイオチップ１３０の各活性領域１３４別に多数個が対応されるように配置される。

一方、蛍光物質から発光される第２波長の光４００は原則的に無作為的な光路を有する。したがって、より多い光を集光するためには検出部３５０、具体的に検出部３５０に含まれたＣＣＤまたはＣＩＳのレンズが発光源に最大限近接配置されるのが好ましい。特に、デザインルールが減少するほど近接配置の必要性はさらに倍加される。また、発光源とレンズの間に他の媒質が介在すれば、スネルの法則（Ｓｎｅｌｌ’ｓ Ｌａｗ）によって光路が変わり、特に媒質の境界面が不規則な場合、光路の不規則性が深刻になる。さらには、光は互いに異なる媒質を進行する場合、波長が変わるので正確な波長検出が難しい。

しかし、本発明の実施形態によるバイオチップキット７０では第２ハウジング１２０が分離されることによって、バイオチップ１３０の上面が外部に完全に露出する。したがって、空気以外の他の媒質の介在なしにＣＣＤまたはＣＩＳが直接近接配置され得る。したがって、十分な集光ができるだけでなく、正確な波長検出が可能なため、検査信頼度が改善され得る。バイオチップ１３０の上面が露出したとしても、本検査段階ではすでに結合反応などが終わった状態であるため汚染の可否は大きく問題視されない。さらには自動化デッキ２００、移送チャック３００の移送経路および検出部３５０の検出場所がすべて一つの装備内で清潔に制御されれば汚染問題はほとんど発生し得ない。

前記のような方法で一番目の自動化デッキ２００のグリップ部２１０にローディングされていたバイオチップキット７０の検査が終われば、順次に次番目バイオチップキット７０に対して前記した方法を反復する。

前記したような本発明の一実施形態によるバイオ試料の検査方法によれば、簡単な構造の自動化デッキ２００および移送チャック３００だけで多数のバイオチップキット７０の検査が自動化され順次に進行され得る。したがって、検査効率が増大され得る。

以上添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施され得るということを理解するであろう。したがって以上で記述した実施形態をすべての面で例示的なものであり、限定的ではないものと理解しなければならない。

本発明のバイオチップキットおよびバイオ試料の検査方法はゲノムプロジェクトに広く利用される。

第１ハウジングおよび第２ハウジングが連結されいる状態を示す本発明の一実施形態によるバイオチップの斜視図である。 図１ＡのＩｂ−Ｉｂ’線に沿って切った断面図である。 第１ハウジングから第２ハウジングを分離した状態を示す本発明の一実施形態によるバイオチップの斜視図である。 図１ＢのＩＩｂ−ＩＩｂ’線に沿って切った断面図である。 本発明の他の実施形態によるバイオチップの断面図である。 本発明の他の実施形態によるバイオチップの断面図である。 本発明の他の実施形態によるバイオチップの断面図である。 本発明の他の実施形態によるバイオチップの断面図である。 本発明の他の実施形態によるバイオチップの断面図である。 本発明の他の実施形態によるバイオチップの断面図である。 本発明のいくつかの実施形態によるバイオチップキットに含まれるバイオチップの断面図である。 本発明のいくつかの実施形態によるバイオチップキットに含まれるバイオチップの断面図である。 本発明のいくつかの実施形態によるバイオチップキットに含まれるバイオチップの断面図である。 本発明のいくつかの実施形態によるバイオチップキットに含まれるバイオチップの断面図である。 本発明のいくつかの実施形態によるバイオチップキットに含まれるバイオチップの断面図である。 本発明の一実施形態によるバイオ試料の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるバイオ試料の検査方法を説明するための断面図である。 本発明のいくつかの他の実施形態によるバイオチップキットの第１ハウジングをグリップする方法を図示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるバイオ試料の検査方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるバイオ試料の検査方法を説明するための断面図である。

符号の説明

１０ バイオチップキット
１１０ 第１ハウジング
１２０ 第２ハウジング
１３０ バイオチップ
１４０ 流入／流出口

Claims (25)

1. 第１ハウジングと、
   前記第１ハウジング内に配置され、多数のモレキュラープローブを含むバイオチップ、および
   前記第１ハウジングと連結され前記バイオチップをカバーし、前記第１ハウジングと共に反応空間を提供して、前記第１ハウジングから分離され前記バイオチップの上面を露出させる第２ハウジングを含むキット。
2. 前記反応空間は、上面、下面およびこれらを空間的に連結する側壁によって定義される、請求項１に記載のキット。
3. 前記反応空間の下面は、前記第１ハウジング単独で成されるか、または前記連結された第１ハウジングおよび第２ハウジングから成る、請求項２に記載のキット。
4. 前記反応空間の上面は、前記第２ハウジング単独で成されるか、または前記連結された第１ハウジングおよび第２ハウジングから成る、請求項２に記載のキット。
5. 前記反応空間の側壁は、前記第１ハウジング単独もしくは前記第２ハウジング単独で成されるか、または前記連結された第１ハウジングおよび前記第２ハウジングから成る、請求項２に記載のキット。
6. 前記第１ハウジングは、前記反応空間外側に延びたグリップ拡張部をさらに含む、請求項２に記載のキット。
7. 前記第１ハウジングまたは第２ハウジングは流入／流出口を含む、請求項１に記載のキット。
8. 前記バイオチップは、前記基板、および前記基板上に位置し、前記多数のモレキュラープローブが固定される活性領域をさらに含む、請求項１に記載のキット。
9. 前記基板は、半導体基板、ガラス基板またはプラスチック基板である、請求項８に記載のキット。
10. 前記多数のモレキュラープローブは、リンカーを介して前記活性領域に固定される、請求項８に記載のキット。
11. 前記活性領域は、前記モレキュラープローブが固定されないプローブセル分離領域によって、多数に分離されている、請求項８に記載のキット。
12. 前記モレキュラープローブは、オリゴヌクレオチドプローブである、請求項８に記載のキット。
13. 第１ハウジングと、
    前記第１ハウジング内に配置され多数のモレキュラープローブを含むバイオチップ、および
    前記第１ハウジングと連結され前記バイオチップをカバーして反応空間を提供する第２ハウジングを含むキットを提供し、
    前記反応空間内に対象バイオ試料を提供し前記モレキュラープローブと前記対象バイオ試料間の結合反応を遂行し、
    前記第２ハウジングを分離し前記バイオチップの上面を露出させ、
    前記露出したバイオチップ上に検出部を近接配置して前記モレキュラープローブと前記バイオ試料の結合の可否を検査することを含むバイオ試料の検査方法。
14. 前記バイオ試料は、蛍光物質を含み、
    前記モレキュラープローブと前記バイオ試料の結合の可否を検査することは前記蛍光物質から放出される光を検出することを含む、請求項１３に記載のバイオ試料の検査方法。
15. 前記検出部は、ＣＣＤまたはＣＩＳを含む、請求項１４に記載のバイオ試料の検査方法。
16. 前記モレキュラープローブは、オリゴヌクレオチドプローブであり、
    前記結合反応はハイブリダイゼーション反応である、請求項１３に記載のバイオ試料の検査方法。
17. 反応空間内に配置され、多数のモレキュラープローブを含むバイオチップを提供し、
    前記反応空間内に対象バイオ試料を提供して前記モレキュラープローブと前記対象バイオ試料間結合反応を遂行し、
    前記反応空間を解体して前記バイオチップの上面を露出し、
    前記露出したバイオチップ上に検出部を近接配置して前記モレキュラープローブと前記バイオ試料の結合の可否を検査することを含むバイオ試料の検査方法。
18. 前記バイオ試料は、蛍光物質を含み、
    前記モレキュラープローブと前記バイオ試料の結合の可否を検査することは前記蛍光物質から放出される光を検出することを含む、請求項１７に記載のバイオ試料の検査方法。
19. 前記検出部は、ＣＣＤまたはＣＩＳを含む、請求項１８に記載のバイオ試料の検査方法。
20. 前記モレキュラープローブは、オリゴヌクレオチドプローブであり、
    前記結合反応はハイブリダイゼーション反応である、請求項１７に記載のバイオ試料の検査方法。
21. 第１ハウジング、前記第１ハウジング内に配置され結合反応が遂行された多数のモレキュラープローブを含むバイオチップ、および前記第１ハウジングと連結され前記バイオチップをカバーして反応空間を提供する第２ハウジングを含む複数のキットを自動化デッキにローディングし、
    前記自動化デッキが前記複数のキットの前記第２ハウジングをグリップし、
    移送チャックを前記自動化デッキ側に移動してｎ番目（ｎは１以上の自然数）キットの第１ハウジングをグリップし、
    前記ｎ番目キットの第１ハウジングをグリップした移送チャックを駆動して、前記自動化デッキにグリップされた前記ｎ番目キットの前記第２ハウジングと前記第１ハウジングを分離し、
    前記分離したｎ番目キットの第１ハウジングを検出部に移送して前記ｎ番目キットの第１ハウジング内に配置されたバイオチップを検査することを含むバイオ試料の検査方法。
22. 前記複数のキットの第１ハウジングは、各々前記反応空間外側に延長されたグリップ拡張部をさらに含み、
    前記移送チャックが前記ｎ番目キットの第１ハウジングをグリップするのは前記グリップ拡張部をグリップすることである、請求項２１に記載のバイオ試料の検査方法。
23. 前記ｎ番目キットの第１ハウジング内に配置されたバイオチップを検査した後に、
    前記移送チャックを前記自動化デッキ側に移動して、ｎ＋１番目キットの第１ハウジングをグリップし、
    前記ｎ＋１番目キットの第１ハウジングをグリップした移送チャックを駆動して前記自動化デッキにグリップされた前記ｎ＋１番目キットの前記第２ハウジングと前記第１ハウジングを分離し、
    前記分離したｎ＋１番目キットの第１ハウジングを検出部に移送して前記ｎ＋１番目キットの第１ハウジング内に配置されたバイオチップを検査することをさらに含む、請求項２１に記載のバイオ試料の検査方法。
24. 前記検出部は、ＣＣＤまたはＣＩＳを含む、請求項２３に記載のバイオ試料の検査方法。
25. 前記モレキュラープローブは、オリゴヌクレオチドプローブであり、
    前記結合反応はハイブリダイゼーション反応である、請求項２３に記載のバイオ試料の検査方法。

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