JP3732457B2 - スポットピン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マクロアレイを製造する過程において、生体高分子を含むスポット溶液を、ナイロンメンブレン等の吸水性支持体へスポットするために用いられるマクロアレイ用スポットピンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数種類のＤＮＡ、ＲＮＡ、たんぱく質等の生体高分子を含むスポット溶液を、ナイロンメンブレンなどの支持体にスポットして、マクロアレイを製造することが行われている。図１３は、マクロアレイ作製の原理を説明する図である。マイクロプレート１３２にはスポットするための複数種類のスポット溶液、例えばＤＮＡ溶液１３１が入っている。マクロアレイの支持体としては、ナイロンメンブレン１３４を用意する。ＤＮＡ溶液１３１をスポットピン１３３に保持させた後、ナイロンメンブレン１３４にスポットするという処理を繰り返し行うことで、複数種類のＤＮＡ溶液がスポットされたマクロアレイ１３５を複数作ることができる。マクロアレイの製造過程で用いられるスポットピンに関しては、万年筆のペン先のように毛細管現象を利用し、連続してスポットすることが可能なスプリット方式のピンや、ピン先に毎回スポット溶液を付着させ押印するソリッド方式のピンなど、様々な技術が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マクロアレイから得られる結果に信頼性を持たせるには、マクロアレイの各スポットにＤＮＡ、ＲＮＡ、たんぱく質等の生体高分子を含むスポット溶液がどれだけの量固定されているのか、正確に把握する必要がある。しかし、ソリッド方式のピンでは定量的にスポットすることは難しい。また、スプリット方式のピンは、スポットのたびに毎回ピン先に溶液を付着させる必要がなく、乾燥などにも強いという点で優れているが、同様に連続して等量ずつスポットすることは難しい。
【０００４】
本発明の目的は、生物実験で用いられている吸水性支持体に対し、多種類の生体高分子を含むスポット溶液を、連続して安定に等量ずつスポットすることのできるスポットピンを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、毛細管作用を利用して溶液を保持し、ピンの先端を分離できるスポットピンを開発し、前記目的を達成した。
【０００６】
本発明によるスポットピンは、吸水性支持体に溶液をスポットするためのスポットピンにおいて、支持体に接触する先端部の表面及び裏面に開口した溶液保持部と、スライドガイド部とを備え、前記溶液保持部に毛細管作用によって所定量の溶液を保持する第１部材と、前記溶液保持部の裏面側開口に対向する端部に開口し毛細管作用によって溶液を保持する溶液供給部を備え、前記第１部材のスライドガイド部に沿ってスライドする第２部材と、前記第２部材の前記溶液供給部が前記第１部材の前記溶液保持部と接触するように前記第１部材に対して前記第２部材を付勢する付勢手段とを含むことを特徴とする。
【０００７】
第２部材の溶液供給部を第１部材の溶液保持部に接触させ連通させると、毛細管作用によって溶液供給部内の溶液が第１部材の溶液保持部に充填される。次に、付勢手段の付勢力に抗して第１部材に対して第２部材をスライドさせ、第１部材の溶液保持部と第２部材の溶液供給部とを分離すると、毛細管作用によって第１部材の貫通穴に一定体積の溶液が保持される。次に、第１部材の先端部を吸収性の支持体に接触させると、第１部材の溶液保持部に保持されている一定体積の溶液が吸収性の支持体に染み込み、スポットが形成される。その後、付勢手段の付勢力によって第２部材の溶液供給部を第１部材の溶液保持部に接触させると、空になった第１部材の溶液保持部に毛細管作用によって溶液供給部から溶液が再充填される。この動作を反復することにより、吸収性の支持体へ溶液を連続して等量ずつスポットすることができる。
【０００８】
第２部材は、本体と本体から第１部材の先端部とは反対側に延びる枝部とを備える構造とすることができる。この場合、枝部は、スポットピンをスポット装置のピンヘッドに固定するための固定部となる。第１部材はスポット装置のピンヘッドから突出するピン等によって第２部材に対して駆動されることになる。
【０００９】
第２部材は、また、本体と本体から第１部材の先端部側に延びる枝部とを備え、枝部の先端は、第２部材の溶液供給部が第１部材の溶液保持部と接触しているとき、第１部材の先端部より前方に突出している構造とすることもできる。この場合、枝部は、支持体に接触して第１部材の溶液保持部と第２部材の溶液供給部を分離させるストッパとして機能する。スポットピンは、第１部材の後端部をピンヘッドに固定することにより、スポット装置に固定される。
【００１０】
第２部材に、溶液供給部に連通した大径の溶液貯留部を設置すると、スポットピンに生体高分子の溶液を大量に充填することができ、一度の溶液充填でより多くのスポットを形成することが可能となる。このとき、第１部材の先端部と溶液貯留部の中心とを結ぶ直線は第２部材のスライド方向と平行となるような構造とすることも、非平行となるような構造とすることもできる。
【００１１】
第１部材の先端部表面は支持体との接触面積が小さくなるように周縁部がカットするのが好ましく、第１部材の先端部の裏面に対向する第２部材の端部は第１部材の先端部の裏面との接触面積が小さくなるように周縁部がカットされているのが好ましい。第１部材の先端部及び第２部材の溶液供給端の周縁部をカットすることにより、毛細管作用での溶液の移動が容易になり、吸水性の高いナイロンメンブレン等の支持体へ、連続して安定に同形状の溶液スポットを形成することが可能となる。
【００１２】
付勢手段は、第１部材の後端部内壁と第２部材の間に配置された圧縮バネとすることができる。この圧縮バネは、第１部材に対して第２部材を第１部材の先端部側に押圧するように作用する。
【００１３】
第１部材及び第２部材はオーステナイト系ステンレス製とすることができる。スポットピンの材料としてオーステナイト系ステンレスを用いることにより、強度、耐酸性、耐薬品性を高めることができる。
【００１４】
スポットピンの滑らかな動きを実現し、ピン自体の寿命を延ばすためには、第１部材及び第２部材の摺動部分はダイヤモンドコートされているのが好ましい。
【００１５】
本発明によるスポットピンは、また、吸水性支持体に溶液をスポットするためのスポットピンにおいて、支持体に接触する先端部の表面及び裏面にそれぞれ開口した複数の溶液保持部と、スライドガイド部とを備え、溶液保持部に毛細管作用によってそれぞれ所定量の溶液を保持する第１部材と、溶液保持部の裏面側開口に対向する端部にそれぞれ開口し毛細管作用によって溶液を保持する複数の溶液供給部を備え、第１部材のスライドガイド部に沿ってスライドする第２部材と、第２部材の複数の溶液供給部が第１部材の複数の溶液保持部とそれぞれ接触するように第１部材に対して第２部材を付勢する付勢手段とを含むことを特徴とする。このスポットピンは、前述のスポットピンの原理を応用し、複数の溶液供給部と複数のピン先端部をそれぞれ連結させたものに相当し、吸水性支持体上に複数のスポットを同時に形成することができる。第１部材及び第２部材をプラスチック製とすると、低コストで使い捨て可能なスポットピンを提供でき、再利用する場合に問題となる溶液の混入（コンタミネーション）を回避することができる。
【００１６】
本発明によるスポットピンは、ＤＮＡ、ＲＮＡあるいはたんぱく質、もしくはその混合物など、あらゆる生体高分子をスポットするのに用いることができる。吸水性支持体としては、ナイロンメンブレンを初めとして、マクロアレイに用いられる吸水性を有する膜状支持体一般を用いることができる。
【００１７】
【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を説明する。
【００１８】
図１は、本発明によるスポットピンの一例を示す分解組立図である。
このスポットピン１０は、外側の円筒状の第１部材１１と第１部材の内部にスライド可能に収容される第２部材１２を備える。第１部材は先端部に直径０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度、長さ０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の毛細管からなる溶液保持部１３を備える。溶液保持部の容積は４ｎｌ〜１６００ｎｌ程度とすることができる。第２部材１２は、中心軸上に直径０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の比較的長い毛細管からなる溶液供給部１４を備える円柱状の本体１８と、本体の後端部から側方に突出した後、本体の中心軸に平行に後方に延びるＬ字状の枝部１５を備える。
【００１９】
スポットピン１０の組立に当たっては、図１（ａ）に示すように、先端に毛細管からなる溶液保持部１３を備える円筒状の第１部材１１の側壁に軸方向のスリット１７を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように第２部材と圧縮バネ１６を用意し、第１部材１１中に第２部材１２及び圧縮バネ１６を挿入する。このとき、第２部材の本体１８から延びるＬ字状の枝部１５をスリット１７に挿入する。最後に、図１（ｃ）に示すように、円筒状第１部材１１の末端を塞ぐ。こうしてスポットピン１０が完成する。このスポットピン１０は、第２部材１２から延びているＬ字状の枝部１５の先端を図示しないスポット装置のピンヘッドに固定することによりスポット装置に装着される。
【００２０】
第１部材１１の後部空間に挿入された圧縮バネ１６は、第２部材１２の本体１８を第１部材の先端部の方向に付勢する。第１部材１１及び第２部材１２の材質は、機械強度、耐酸性、耐薬品性に優れるオーステナイト系ステンレスである。第１部材１１の内壁及びスリット１７は第２部材１２がスライドするためのスライドガイドとして作用し、第２部材１２はその本体表面を摺動面として第１部材１１の内壁に沿って軸方向にスライドすることができる。外力がかかっていないとき、第２部材の本体は圧縮バネ１６の作用によって第１部材１１の先端部の方向に付勢され、第２部材１２の溶液保持部１４を構成する毛細管と第１部材１１の先端部に設けられた溶液保持部１３を構成する毛細管とは接触連通して、スポットピンの中心に１本の長い連続する管が形成される。第２部材１２が第１部材１１に対して圧縮バネ１６が縮む方向にスライドすると、第１部材の溶液保持部１３と第２部材の溶液供給部１４の間に空隙が発生する。第１部材１１のスリット１７は、第１部材１１中で第２部材がスライドするとき、第１部材の内部に封入された空気を逃がしたり、第１部材の内部に周囲から空気を導入するための空気通路としても作用する。
【００２１】
円筒状の第１部材１１の先端部は周縁部がカットされ、支持体に接触したとき接触面積が小さくなるように設計されている。第１部材の溶液保持部１３に対向する第２部材１２の端部も周縁部がカットされ、第２部材の端部が第１部材の先端部裏面に接触したときの背色面積が小さくなるように設計されている。
【００２２】
図２は、図１に示したスポットピンによってナイロンメンブレン等の吸水性支持体にＤＮＡ等の溶液をスポットする動作を説明する図である。
【００２３】
圧縮バネの作用によって第２部材１２の溶液供給部１４が第１部材１１の溶液保持部１３と接触しているとき、第１部材の溶液保持部を構成する毛細管と第２部材の溶液供給部を構成する毛細管とは連通して１本の毛細管のように作用する。この状態で、例えば第１部材１１の先端部をＤＮＡ溶液中に浸すと、図２（ａ）に示すように、毛細管作用により第１部材１１の溶液保持部１３を介して第２部材１２の溶液供給部１４にＤＮＡ溶液を充填することができる。
【００２４】
第１部材の溶液保持部１３と第２部材の溶液供給部１４に連続的にＤＮＡ溶液が充填されているとき、図２（ｂ）に示すように、第２部材１２を圧縮バネの力に抗して第１部材１１内でスライドさせると、第１部材の溶液保持部１３を構成する毛細管は第２部材の溶液供給部１４を構成する毛細管から切り離され、そこで毛細管作用が分断されることになる。このとき、第１部材の溶液保持部１３には毛細管作用によってＤＮＡ溶液が保持されたまま残る。溶液保持部１３に保持されるＤＮＡ溶液の量は溶液保持部を構成する毛細管の寸法によって決まる一定量である。
【００２５】
次に、第１部１１材の溶液保持部１３にＤＮＡ溶液を保持し、第１部材の溶液保持部１３と第２部材の溶液供給部１４を隔離した状態のまま、第１部材１１の先端部を吸水性支持体２１、例えばナイロンメンブレンに接触させると、図２（ｃ）に示すように、第１部材の溶液保持部１３に保持されたＤＮＡ溶液は吸水性支持体２１に染み込んでスポット２２を形成する。
【００２６】
吸水性支持体２１にスポット２２を形成した後、第１部材１１の溶液保持部１３と第２部材１２の溶液供給部１４を離したまま、第１部材１１の先端部を吸水性支持体２１から引き上げる。このとき、第１部材１１の溶液保持部１３に溶液はなく空である。次に、圧縮バネの作用によって、図２（ｄ）に示すように、第１部材１１の溶液保持部１３と第２部材１２の溶液供給部１４を接触させる。すると、再び第１部材１１の溶液保持部を構成する毛細管と第２部材１２の溶液供給部１４を構成する毛細管が連通して１本の毛細管を形成し、第２部材１２の溶液供給部１４に保持されていた溶液は毛細管作用によって第１部材１１の溶液保持部１３に移動し、溶液保持部１３を満たす。
【００２７】
こうして図２（ａ）の状態に戻る。従って、図２（ａ）から図２（ｄ）までの操作を反復することで、一定量の溶液を連続して複数のナイロンメンブレンにスポットすることが可能になる。
【００２８】
図３は、スポット動作中のスポットピンの典型的な状態を示す模式図である。スポットピン１０の第２部材１２の枝部１５は図示しないスポット装置のピンヘッドに固定されており、ピンヘッドの上下動とともにスポットピン１０の全体が上下動する。図３（ａ）は待機状態を示し、図２（ａ）に対応する。図３（ｂ）はスポット動作時の状態を示す図であり、図２（ｃ）に対応する。このとき、スポットピン１０の第２部材１２は、スポット装置のピンヘッドに固定されて不動である。一方、第１部材１１はピンヘッドから図中の矢印３１で示すように下方に押されて、先端部が吸水性支持体２１に接触する。その結果、第１部材１１の先端部の溶液保持部１３に保持されていた一定量の溶液が吸水性支持体２１に染み込んでスポット２２が形成される。
【００２９】
スポットピン１０の内部に圧縮バネ１６を配置することで、押圧力を制御することが可能になり、スポット形状を安定化させ、スポットピン自体の寿命を延ばすことも可能になる。
【００３０】
図４は本発明によるスポットピンの他の例を示す概略図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は断面図である。図４に示したスポットピンは、構造的には第２部材の本体から延びる枝部４５の構造において図１に示したスポットピンと異なるが、他の部分は図１に示したスポットピンとほぼ同様である。従って、ここでは本実施例のスポットピンが図１に示したスポットピンと異なる点について主として説明する。なお、図には、構造を分かり易くするため、第２部材４２を圧縮バネ４６を圧縮する方向に付勢した状態を示してある。
【００３１】
本実施例において、第２部材４２の本体から延びるＬ字状の枝部４５は、図１の実施例とは異なり、第２部材４２の軸に沿って前方に延びる。圧縮バネ４６によって第２部材４２の溶液供給部４４を第１部材４１の溶液保持部４３に接触させ連通させたとき、Ｌ字状の枝部４５の先端は、第１部材４１の先端部より前方に突出している。Ｌ字状の枝部４５は図１に示した実施例のようにスポットピンをスポット装置のピンヘッドに装着するための固定部として作用するのではなく、後述のようにストッパとして作用する。本実施例のスポットピン４０は、第１部材４１の後端をスポット装置のピンヘッドに固定することによってスポット装置に装着される。
【００３２】
図５は、図４に示したスポットピン４０によるスポット動作を説明する模式図である。第１部材４１の後端はスポット装置のピンヘッドに固定されており、ピンヘッドを上下させるとスポットピン４０の全体が上下方向に移動する。このスポットピン４０を用いるピンヘッドはスポットピン４０を固定する機構を備えるだけでよく、図１に示したスポットピンを固定するピンヘッドのように、ピンヘッド固定機構の他にピンヘッドを押し下げる機構を備える必要はない。
【００３３】
図５（ａ）は、スポットピン４０が吸水性支持体２１のスポット予定位置の上方に位置づけられた状態を示している。スポット装置は、図５（ａ）の状態からピンヘッドを吸水性支持体２１に向けて降下させてゆく。すると、図５（ｂ）に示すように、最初に第２部材４２のＬ字状の枝部４５の先端が支持体２１に接触する。図５（ｃ）に示すように、その状態から更にピンヘッドを降下させ、矢印５１で示すように第１部材４１を押し込むと、第２部材４２はＬ字状の枝部４５によって下方への動きが阻止されているため、第１部材４１のみ圧縮バネ４６の力に抗して下方へスライドする。そのため、第１部材４１の溶液保持部４３が第２部材４２の溶液供給部４４から切り離され、毛細管作用によって溶液保持部４３を構成する毛細管に所定量の溶液が分離保持される。溶液保持部４３に保持される溶液の量は溶液保持部４３を構成する毛細管の寸法によって決まる一定量である。図５（ｄ）に示すように、更にスポットピン４０を降下させ、矢印５２で示すように第１部材４１を押し下げると、第１部材４１の先端部が支持体２１に接触し、溶液保持部４３に保持された溶液が吸水性支持体２１に移動し、スポット２２が形成される。
【００３４】
吸水性支持体２１にスポット２２を形成した後、ピンヘッドを上昇させると、圧縮バネ４６の作用によって、第１部材４１の溶液保持部４３と第２部材４２の溶液供給部４４が接触する。すると、第２部材の溶液供給部４４に保持されていた溶液は一部が毛細管作用によって第１部材４１の溶液保持部４３に移動し、溶液保持部４３を満たす。こうして図５（ａ）に示すような状態に戻る。従って、図５（ａ）から図５（ｄ）までの操作を反復することで、一定量の溶液を連続して複数の吸水性支持体２１にスポットすることが可能になる。
【００３５】
図６は、本発明によるスポットピンの他の例を示す断面図である。このスポットピン６０は、図１に示したスポットピンに溶液貯留部を設けたものに相当する。第１部材６１は、先端部に溶液保持部６３を構成する毛細管を備える。第２部材６２には、後端部の方向に延び、ピンヘッドへの固定部として機能するＬ字状の枝部６５に溶液貯留部６７を設け、その溶液貯留部６７と第２部材本体の溶液供給部６４を構成する毛細管との間を屈折した流路６８で連絡した。上下動のために加える力６９の作用点の真下にピン先端部が位置する。溶液貯留部６７には大量の溶液を充填することができるため、このスポットピン６０によると一度の溶液充填によって等量のスポットを多数の支持体に連続して形成することができる。
【００３６】
図７は、本発明によるスポットピンの他の例を示す断面図である。このスポットピンは、図４に示したスポットピンに溶液貯留部を設けたものに相当する。第１部材７１は、先端部に溶液保持部７３を構成する毛細管を備える。第２部材７２には、先端部の方向に延び、ストッパとして機能する枝部７５の上方に溶液貯留部７７を設け、その溶液貯留部７７と第２部材本体の溶液供給部７４を構成する毛細管とを屈折した流路７８で連絡した。上下動のためにピンヘッドから加えられる力７９の作用点の真下にピン先端部がある。溶液貯留部７７には大量の溶液を充填することができるため、このスポットピン７０によると一度の溶液充填によって等量のスポットを多数の支持体に連続して形成することができる。
【００３７】
図８（ａ）（ｂ）は、本発明によるスポットピンの更に他の例を示す断面図である。図示したスポットピン８０，８０′は、図１〜３にて説明したスポットピンの変形例であり、第２部材８２に溶液貯留部８７を設けたものである。円筒状の第１部材８１は、先端部に溶液保持部８３を構成する毛細管を備える。第２部材８２は、第１部材の溶液保持部８３に溶液を供給する溶液供給部８４を構成する毛細管の上方に溶液貯留部８７を有する。第１部材８１の軸方向に沿って設けられたスリットは一部が周方向に拡大されて窓状になっており、その部分が溶液貯留部８７に溶液を注入するための溶液注入口８８となる。溶液貯留部８７には大量の溶液を充填することができ、一度の溶液充填によって等量のスポットを多数の支持体に連続して形成することができる。
【００３８】
図８（ａ）に示したスポットピン８０は、第２部材８２の本体後端部から側方に突出した後、本体の中心軸に平行に後方に延びるＬ字状の枝部８５を備える。図８（ｂ）に示したスポットピン８０′は、第２部材８２の本体後端部から、本体の中心軸に沿って延び、第１部材８１′の後端部に設けられた開口を通って突出する直線状の枝部８５′を備える。
【００３９】
第１部材８１，８１′の内壁及び軸方向のスリットはスライドガイドとして作用し、第２部材８２は、圧縮バネ８６の力に抗し、第１部材８１，８１′の内壁に沿ってスライドすることができる。第２部材から上方に延びる枝部８５，８５′の上端はスポット装置のピンヘッドへの固定部となり、第１部材８１の上端部はピンヘッドからの力８９を受ける。
【００４０】
図９は、本発明によるスポットピンの更に別の例を示す断面図である。このスポットピン９０は、図４に示したスポットピンに溶液貯留部を設けたものに相当し、図７に示したスポットピン７０と類似のものであるが、溶液貯留部の設置場所が図７のピンとは異なる。
【００４１】
第１部材９１は、先端部に溶液保持部９３を構成する毛細管を備え、その上端部はスポット装置のピンヘッドに固定される。第２部材９２は、溶液保持部９３に溶液を供給する溶液供給部９４を構成する毛細管と、溶液供給部９４の上部に設けられた溶液貯留部９７を備える。また、第２部材９２からは、ストッパとして機能するＬ字状の枝部９５が第１部材９１のスリットを通って側方に突出し、前方に延びている。第１部材９１の軸方向に沿って設けられたスリットは一部が周方向に拡大されて窓状になっており、その部分が第２部材９２の溶液貯留部９７に溶液を注入するための溶液注入口９８となる。溶液貯留部９７には大量の溶液を充填することができるため、一度の溶液充填によって等量のスポットを多数の支持体に連続して形成することができる。第１部材９１の内壁及びスリットはスライドガイドとして作用し、第２部材９２は表面を第１部材９１の内壁に摺動させて、圧縮バネ９６の力に抗してスライドすることができる。
【００４２】
図１０は、本発明による別のスポットピンの例を説明する模式図である。このスポットピンは、複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材１０４と複数の溶液保持部（毛細管）を備える部材１０３をそれぞれ連結させたものであり、複数のスポットを一度に形成することができる性能を有する。複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材１０４と複数の溶液保持部を備える部材１０３は、図１０（ａ）に模式的に示すように接触した状態と、図１０（ｂ）に模式的に示すように分離した状態をとることができる。溶液貯留部は９６穴や３８４穴のマイクロプレートと規格をあわせると実験が容易になる。複数の溶液保持部を備える部材１０３のみを用い、同時に多種類のＤＮＡ溶液を吸水性支持体に定量的にスポットすることが可能である。
【００４３】
更に１０４と複数の溶液保持部を備える部材１０３を用いることで、多種類のＤＮＡ溶液１を連続して定量的にスポットすることが可能となる。２枚の板１０３，１０４はスポット装置に着脱される。この場合、生体高分子を入れておくマイクロプレートも必要なく、また複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材１０４をプラスチックにすると安価に製造することで使い捨てを可能とし、溶液の混入を防ぐことも可能とする。
【００４４】
図１１は、多数の定量的スポットを一度に形成するスポットピンの構造の他の例を示す断面図模式である。図１１（ａ）は図１０（ａ）に対応し、図１１（ｂ）は図１０（ｂ）に対応する図である。
【００４５】
複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材１０４は、溶液供給部１１４を構成する複数の毛細管と、それに連結された大径の溶液貯留部１１７の組を複数備える。複数の溶液保持部を備える部材１０３は、溶液保持部１１３を構成する毛細管を複数備える。部材１０３の側壁１１１の内面はガイドとして機能し、部材１０４はそのガイドに沿って部材１０３に対してスライドすることができる。溶液保持部１１３、溶液供給部１１４、溶液貯留部１１７はそれぞれ一つずつが組になって、それぞれの組が上述したような独立したスポットピンとして機能する。
【００４６】
図１２は、スポット装置の一例を説明する図である。このスポット装置は、下部にスポットピン１２１を装着したピンヘッド１２２、ピンヘッド１２２をＸ軸方向に駆動するＸモータ１２３Ｘ、Ｚ軸方向に駆動するＺモータ１２３Ｚ、ベース１２４、ベース１２４をＹ方向に駆動するＹモータ１２３Ｙを備える。ベース１２４上には、ナイロンメンブレン等の吸水性支持体１２５を複数保持したステージ１２６及び複数種類のＤＮＡ等の生体高分子溶液が入ったマイクロプレート１２８が載置されている。スポットピン１２１としては、これまで説明した本発明のピンヘッドが用いられる。
【００４７】
ピンヘッド１２２のＸ方向位置及びＺ方向位置をＸモータ１２３Ｘ及びＺモータ１２３Ｚにより正確に制御し、ベース１２４のＹ方向位置をＹモータ１２３Ｙにより正確に制御することで、複数種類の生体高分子溶液を複数枚の吸水性支持体１２５に連続して等量ずつスポットすることを可能にする。マイクロプレート１２８に入っている別種類の生体高分子溶液を同じスポットピンを用いて連続してスポットする場合には、スポットピンに次の生体高分子溶液を装填する前にピン洗浄装置１２９で洗浄し、溶液の混入を防ぐ。ピン洗浄は超音波洗浄と真空乾燥を組み合わせて行う。すなわち、使用後に一度真空乾燥し、そののち超音波洗浄し、さらにもう一度真空乾燥を行うことによって、溶液の混入を防ぎ、連続して複数種類の生体高分子溶液をナイロンメンブレン等へスポットすることが可能である。
【００４８】
生体高分子溶液を本発明のスポットピンに充填する方法としては、以下のような方法がある。まず連続してスポットする必要がない場合は、毎回第１部材の先端部の溶液保持部のみに生体高分子溶液を充填してスポットすることで、毎回定量的なスポットが可能となる。次に、第２部材の溶液供給部にも生体高分子溶液を充填することで、さらに連続したスポットも可能となる。第１部材の溶液保持部と第２部材の溶液供給部が繋がった状態で先端部を直接生体高分子溶液に浸すことにより、毛細管作用によって第２部材の溶液供給部にも溶液が充填される。また大量の生体高分子溶液を多数の支持体にスポットする必要がある場合には、スポットピンとして大容量の溶液貯留部を有するピンを用い、溶液貯留部に上方から生体高分子溶液を充填する方法をとればよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によると、複数種類のＤＮＡ、ＲＮＡ、たんぱく質等の生体高分子を含むスポット溶液を、吸水性支持体に対して連続して安定に等量ずつスポットすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスポットピンの一例を示す分解組立図。
【図２】本発明のスポットピンによるスポット動作を説明する図。
【図３】スポット動作中のスポットピンの典型的な状態を示す模式図。
【図４】本発明によるスポットピンの他の例を示す説明図。
【図５】スポット動作の説明図。
【図６】本発明によるスポットピンの他の例を示す断面図。
【図７】本発明によるスポットピンの他の例を示す断面図。
【図８】本発明によるスポットピンの更に他の例を示す断面図。
【図９】本発明によるスポットピンの更に別の例を示す断面図。
【図１０】本発明による別のスポットピンの例を説明する模式図。
【図１１】図１０に示した複数連結型スポットピンの詳細を示す断面模式図。
【図１２】スポット装置の一例を説明する図。
【図１３】マクロアレイ作製方法の一例を説明する図。
【符号の説明】
１０，４０，６０，７０，８０，８０′，９０…スポットピン
１１，４１，６１，７１，８１，８１′，９１…第１部材
１２，４２，６２，７２，８２，９２…第２部材
１３，４３，６３，７３，８３，９３，１１３…溶液保持部
１４，４４，６４，７４，８４，９４，１１４…溶液供給部
１５，４５，６５，７５，８５，８５′，９５…枝部
１６，４６，８６，９６…圧縮バネ
６７，７７，８７，９７，１１７…溶液貯留部
８８，９８…溶液注入口
２１…吸水性支持体
２２…スポット
１０３…複数の溶液保持部を備える部材
１０４…複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材
１１１…側壁
１２１…スポットピン
１２２…ピンヘッド
１２５…吸水性支持体
１２８…マイクロプレート
１２９…ピン洗浄装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、マクロアレイを製造する過程において、生体高分子を含むスポット溶液を、ナイロンメンブレン等の吸水性支持体へスポットするために用いられるマクロアレイ用スポットピンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数種類のＤＮＡ、ＲＮＡ、たんぱく質等の生体高分子を含むスポット溶液を、ナイロンメンブレンなどの支持体にスポットして、マクロアレイを製造することが行われている。図１３は、マクロアレイ作製の原理を説明する図である。マイクロプレート１３２にはスポットするための複数種類のスポット溶液、例えばＤＮＡ溶液１３１が入っている。マクロアレイの支持体としては、ナイロンメンブレン１３４を用意する。ＤＮＡ溶液１３１をスポットピン１３３に保持させた後、ナイロンメンブレン１３４にスポットするという処理を繰り返し行うことで、複数種類のＤＮＡ溶液がスポットされたマクロアレイ１３５を複数作ることができる。マクロアレイの製造過程で用いられるスポットピンに関しては、万年筆のペン先のように毛細管現象を利用し、連続してスポットすることが可能なスプリット方式のピンや、ピン先に毎回スポット溶液を付着させ押印するソリッド方式のピンなど、様々な技術が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マクロアレイから得られる結果に信頼性を持たせるには、マクロアレイの各スポットにＤＮＡ、ＲＮＡ、たんぱく質等の生体高分子を含むスポット溶液がどれだけの量固定されているのか、正確に把握する必要がある。しかし、ソリッド方式のピンでは定量的にスポットすることは難しい。また、スプリット方式のピンは、スポットのたびに毎回ピン先に溶液を付着させる必要がなく、乾燥などにも強いという点で優れているが、同様に連続して等量ずつスポットすることは難しい。
【０００４】
本発明の目的は、生物実験で用いられている吸水性支持体に対し、多種類の生体高分子を含むスポット溶液を、連続して安定に等量ずつスポットすることのできるスポットピンを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、毛細管作用を利用して溶液を保持し、ピンの先端を分離できるスポットピンを開発し、前記目的を達成した。
【０００６】
本発明によるスポットピンは、吸水性支持体に溶液をスポットするためのスポットピンにおいて、支持体に接触する先端部の表面及び裏面に開口した溶液保持部と、スライドガイド部とを備え、前記溶液保持部に毛細管作用によって所定量の溶液を保持する第１部材と、前記溶液保持部の裏面側開口に対向する端部に開口し毛細管作用によって溶液を保持する溶液供給部を備え、前記第１部材のスライドガイド部に沿ってスライドする第２部材と、前記第２部材の前記溶液供給部が前記第１部材の前記溶液保持部と接触するように前記第１部材に対して前記第２部材を付勢する付勢手段とを含むことを特徴とする。
【０００７】
第２部材の溶液供給部を第１部材の溶液保持部に接触させ連通させると、毛細管作用によって溶液供給部内の溶液が第１部材の溶液保持部に充填される。次に、付勢手段の付勢力に抗して第１部材に対して第２部材をスライドさせ、第１部材の溶液保持部と第２部材の溶液供給部とを分離すると、毛細管作用によって第１部材の貫通穴に一定体積の溶液が保持される。次に、第１部材の先端部を吸収性の支持体に接触させると、第１部材の溶液保持部に保持されている一定体積の溶液が吸収性の支持体に染み込み、スポットが形成される。その後、付勢手段の付勢力によって第２部材の溶液供給部を第１部材の溶液保持部に接触させると、空になった第１部材の溶液保持部に毛細管作用によって溶液供給部から溶液が再充填される。この動作を反復することにより、吸収性の支持体へ溶液を連続して等量ずつスポットすることができる。
【０００８】
第２部材は、本体と本体から第１部材の先端部とは反対側に延びる枝部とを備える構造とすることができる。この場合、枝部は、スポットピンをスポット装置のピンヘッドに固定するための固定部となる。第１部材はスポット装置のピンヘッドから突出するピン等によって第２部材に対して駆動されることになる。
【０００９】
第２部材は、また、本体と本体から第１部材の先端部側に延びる枝部とを備え、枝部の先端は、第２部材の溶液供給部が第１部材の溶液保持部と接触しているとき、第１部材の先端部より前方に突出している構造とすることもできる。この場合、枝部は、支持体に接触して第１部材の溶液保持部と第２部材の溶液供給部を分離させるストッパとして機能する。スポットピンは、第１部材の後端部をピンヘッドに固定することにより、スポット装置に固定される。
【００１０】
第２部材に、溶液供給部に連通した大径の溶液貯留部を設置すると、スポットピンに生体高分子の溶液を大量に充填することができ、一度の溶液充填でより多くのスポットを形成することが可能となる。このとき、第１部材の先端部と溶液貯留部の中心とを結ぶ直線は第２部材のスライド方向と平行となるような構造とすることも、非平行となるような構造とすることもできる。
【００１１】
第１部材の先端部表面は支持体との接触面積が小さくなるように周縁部がカットするのが好ましく、第１部材の先端部の裏面に対向する第２部材の端部は第１部材の先端部の裏面との接触面積が小さくなるように周縁部がカットされているのが好ましい。第１部材の先端部及び第２部材の溶液供給端の周縁部をカットすることにより、毛細管作用での溶液の移動が容易になり、吸水性の高いナイロンメンブレン等の支持体へ、連続して安定に同形状の溶液スポットを形成することが可能となる。
【００１２】
付勢手段は、第１部材の後端部内壁と第２部材の間に配置された圧縮バネとすることができる。この圧縮バネは、第１部材に対して第２部材を第１部材の先端部側に押圧するように作用する。
【００１３】
第１部材及び第２部材はオーステナイト系ステンレス製とすることができる。スポットピンの材料としてオーステナイト系ステンレスを用いることにより、強度、耐酸性、耐薬品性を高めることができる。
【００１４】
スポットピンの滑らかな動きを実現し、ピン自体の寿命を延ばすためには、第１部材及び第２部材の摺動部分はダイヤモンドコートされているのが好ましい。
【００１５】
本発明によるスポットピンは、また、吸水性支持体に溶液をスポットするためのスポットピンにおいて、支持体に接触する先端部の表面及び裏面にそれぞれ開口した複数の溶液保持部と、スライドガイド部とを備え、溶液保持部に毛細管作用によってそれぞれ所定量の溶液を保持する第１部材と、溶液保持部の裏面側開口に対向する端部にそれぞれ開口し毛細管作用によって溶液を保持する複数の溶液供給部を備え、第１部材のスライドガイド部に沿ってスライドする第２部材と、第２部材の複数の溶液供給部が第１部材の複数の溶液保持部とそれぞれ接触するように第１部材に対して第２部材を付勢する付勢手段とを含むことを特徴とする。このスポットピンは、前述のスポットピンの原理を応用し、複数の溶液供給部と複数のピン先端部をそれぞれ連結させたものに相当し、吸水性支持体上に複数のスポットを同時に形成することができる。第１部材及び第２部材をプラスチック製とすると、低コストで使い捨て可能なスポットピンを提供でき、再利用する場合に問題となる溶液の混入（コンタミネーション）を回避することができる。
【００１６】
本発明によるスポットピンは、ＤＮＡ、ＲＮＡあるいはたんぱく質、もしくはその混合物など、あらゆる生体高分子をスポットするのに用いることができる。吸水性支持体としては、ナイロンメンブレンを初めとして、マクロアレイに用いられる吸水性を有する膜状支持体一般を用いることができる。
【００１７】
【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を説明する。
【００１８】
図１は、本発明によるスポットピンの一例を示す分解組立図である。
このスポットピン１０は、外側の円筒状の第１部材１１と第１部材の内部にスライド可能に収容される第２部材１２を備える。第１部材は先端部に直径０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度、長さ０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の毛細管からなる溶液保持部１３を備える。溶液保持部の容積は４ｎｌ〜１６００ｎｌ程度とすることができる。第２部材１２は、中心軸上に直径０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の比較的長い毛細管からなる溶液供給部１４を備える円柱状の本体１８と、本体の後端部から側方に突出した後、本体の中心軸に平行に後方に延びるＬ字状の枝部１５を備える。
【００１９】
スポットピン１０の組立に当たっては、図１（ａ）に示すように、先端に毛細管からなる溶液保持部１３を備える円筒状の第１部材１１の側壁に軸方向のスリット１７を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように第２部材と圧縮バネ１６を用意し、第１部材１１中に第２部材１２及び圧縮バネ１６を挿入する。このとき、第２部材の本体１８から延びるＬ字状の枝部１５をスリット１７に挿入する。最後に、図１（ｃ）に示すように、円筒状第１部材１１の末端を塞ぐ。こうしてスポットピン１０が完成する。このスポットピン１０は、第２部材１２から延びているＬ字状の枝部１５の先端を図示しないスポット装置のピンヘッドに固定することによりスポット装置に装着される。
【００２０】
第１部材１１の後部空間に挿入された圧縮バネ１６は、第２部材１２の本体１８を第１部材の先端部の方向に付勢する。第１部材１１及び第２部材１２の材質は、機械強度、耐酸性、耐薬品性に優れるオーステナイト系ステンレスである。第１部材１１の内壁及びスリット１７は第２部材１２がスライドするためのスライドガイドとして作用し、第２部材１２はその本体表面を摺動面として第１部材１１の内壁に沿って軸方向にスライドすることができる。外力がかかっていないとき、第２部材の本体は圧縮バネ１６の作用によって第１部材１１の先端部の方向に付勢され、第２部材１２の溶液保持部１４を構成する毛細管と第１部材１１の先端部に設けられた溶液保持部１３を構成する毛細管とは接触連通して、スポットピンの中心に１本の長い連続する管が形成される。第２部材１２が第１部材１１に対して圧縮バネ１６が縮む方向にスライドすると、第１部材の溶液保持部１３と第２部材の溶液供給部１４の間に空隙が発生する。第１部材１１のスリット１７は、第１部材１１中で第２部材がスライドするとき、第１部材の内部に封入された空気を逃がしたり、第１部材の内部に周囲から空気を導入するための空気通路としても作用する。
【００２１】
円筒状の第１部材１１の先端部は周縁部がカットされ、支持体に接触したとき接触面積が小さくなるように設計されている。第１部材の溶液保持部１３に対向する第２部材１２の端部も周縁部がカットされ、第２部材の端部が第１部材の先端部裏面に接触したときの背色面積が小さくなるように設計されている。
【００２２】
図２は、図１に示したスポットピンによってナイロンメンブレン等の吸水性支持体にＤＮＡ等の溶液をスポットする動作を説明する図である。
【００２３】
圧縮バネの作用によって第２部材１２の溶液供給部１４が第１部材１１の溶液保持部１３と接触しているとき、第１部材の溶液保持部を構成する毛細管と第２部材の溶液供給部を構成する毛細管とは連通して１本の毛細管のように作用する。この状態で、例えば第１部材１１の先端部をＤＮＡ溶液中に浸すと、図２（ａ）に示すように、毛細管作用により第１部材１１の溶液保持部１３を介して第２部材１２の溶液供給部１４にＤＮＡ溶液を充填することができる。
【００２４】
第１部材の溶液保持部１３と第２部材の溶液供給部１４に連続的にＤＮＡ溶液が充填されているとき、図２（ｂ）に示すように、第２部材１２を圧縮バネの力に抗して第１部材１１内でスライドさせると、第１部材の溶液保持部１３を構成する毛細管は第２部材の溶液供給部１４を構成する毛細管から切り離され、そこで毛細管作用が分断されることになる。このとき、第１部材の溶液保持部１３には毛細管作用によってＤＮＡ溶液が保持されたまま残る。溶液保持部１３に保持されるＤＮＡ溶液の量は溶液保持部を構成する毛細管の寸法によって決まる一定量である。
【００２５】
次に、第１部１１材の溶液保持部１３にＤＮＡ溶液を保持し、第１部材の溶液保持部１３と第２部材の溶液供給部１４を隔離した状態のまま、第１部材１１の先端部を吸水性支持体２１、例えばナイロンメンブレンに接触させると、図２（ｃ）に示すように、第１部材の溶液保持部１３に保持されたＤＮＡ溶液は吸水性支持体２１に染み込んでスポット２２を形成する。
【００２６】
吸水性支持体２１にスポット２２を形成した後、第１部材１１の溶液保持部１３と第２部材１２の溶液供給部１４を離したまま、第１部材１１の先端部を吸水性支持体２１から引き上げる。このとき、第１部材１１の溶液保持部１３に溶液はなく空である。次に、圧縮バネの作用によって、図２（ｄ）に示すように、第１部材１１の溶液保持部１３と第２部材１２の溶液供給部１４を接触させる。すると、再び第１部材１１の溶液保持部を構成する毛細管と第２部材１２の溶液供給部１４を構成する毛細管が連通して１本の毛細管を形成し、第２部材１２の溶液供給部１４に保持されていた溶液は毛細管作用によって第１部材１１の溶液保持部１３に移動し、溶液保持部１３を満たす。
【００２７】
こうして図２（ａ）の状態に戻る。従って、図２（ａ）から図２（ｄ）までの操作を反復することで、一定量の溶液を連続して複数のナイロンメンブレンにスポットすることが可能になる。
【００２８】
図３は、スポット動作中のスポットピンの典型的な状態を示す模式図である。スポットピン１０の第２部材１２の枝部１５は図示しないスポット装置のピンヘッドに固定されており、ピンヘッドの上下動とともにスポットピン１０の全体が上下動する。図３（ａ）は待機状態を示し、図２（ａ）に対応する。図３（ｂ）はスポット動作時の状態を示す図であり、図２（ｃ）に対応する。このとき、スポットピン１０の第２部材１２は、スポット装置のピンヘッドに固定されて不動である。一方、第１部材１１はピンヘッドから図中の矢印３１で示すように下方に押されて、先端部が吸水性支持体２１に接触する。その結果、第１部材１１の先端部の溶液保持部１３に保持されていた一定量の溶液が吸水性支持体２１に染み込んでスポット２２が形成される。
【００２９】
スポットピン１０の内部に圧縮バネ１６を配置することで、押圧力を制御することが可能になり、スポット形状を安定化させ、スポットピン自体の寿命を延ばすことも可能になる。
【００３０】
図４は本発明によるスポットピンの他の例を示す概略図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は断面図である。図４に示したスポットピンは、構造的には第２部材の本体から延びる枝部４５の構造において図１に示したスポットピンと異なるが、他の部分は図１に示したスポットピンとほぼ同様である。従って、ここでは本実施例のスポットピンが図１に示したスポットピンと異なる点について主として説明する。なお、図には、構造を分かり易くするため、第２部材４２を圧縮バネ４６を圧縮する方向に付勢した状態を示してある。
【００３１】
本実施例において、第２部材４２の本体から延びるＬ字状の枝部４５は、図１の実施例とは異なり、第２部材４２の軸に沿って前方に延びる。圧縮バネ４６によって第２部材４２の溶液供給部４４を第１部材４１の溶液保持部４３に接触させ連通させたとき、Ｌ字状の枝部４５の先端は、第１部材４１の先端部より前方に突出している。Ｌ字状の枝部４５は図１に示した実施例のようにスポットピンをスポット装置のピンヘッドに装着するための固定部として作用するのではなく、後述のようにストッパとして作用する。本実施例のスポットピン４０は、第１部材４１の後端をスポット装置のピンヘッドに固定することによってスポット装置に装着される。
【００３２】
図５は、図４に示したスポットピン４０によるスポット動作を説明する模式図である。第１部材４１の後端はスポット装置のピンヘッドに固定されており、ピンヘッドを上下させるとスポットピン４０の全体が上下方向に移動する。このスポットピン４０を用いるピンヘッドはスポットピン４０を固定する機構を備えるだけでよく、図１に示したスポットピンを固定するピンヘッドのように、ピンヘッド固定機構の他にピンヘッドを押し下げる機構を備える必要はない。
【００３３】
図５（ａ）は、スポットピン４０が吸水性支持体２１のスポット予定位置の上方に位置づけられた状態を示している。スポット装置は、図５（ａ）の状態からピンヘッドを吸水性支持体２１に向けて降下させてゆく。すると、図５（ｂ）に示すように、最初に第２部材４２のＬ字状の枝部４５の先端が支持体２１に接触する。図５（ｃ）に示すように、その状態から更にピンヘッドを降下させ、矢印５１で示すように第１部材４１を押し込むと、第２部材４２はＬ字状の枝部４５によって下方への動きが阻止されているため、第１部材４１のみ圧縮バネ４６の力に抗して下方へスライドする。そのため、第１部材４１の溶液保持部４３が第２部材４２の溶液供給部４４から切り離され、毛細管作用によって溶液保持部４３を構成する毛細管に所定量の溶液が分離保持される。溶液保持部４３に保持される溶液の量は溶液保持部４３を構成する毛細管の寸法によって決まる一定量である。図５（ｄ）に示すように、更にスポットピン４０を降下させ、矢印５２で示すように第１部材４１を押し下げると、第１部材４１の先端部が支持体２１に接触し、溶液保持部４３に保持された溶液が吸水性支持体２１に移動し、スポット２２が形成される。
【００３４】
吸水性支持体２１にスポット２２を形成した後、ピンヘッドを上昇させると、圧縮バネ４６の作用によって、第１部材４１の溶液保持部４３と第２部材４２の溶液供給部４４が接触する。すると、第２部材の溶液供給部４４に保持されていた溶液は一部が毛細管作用によって第１部材４１の溶液保持部４３に移動し、溶液保持部４３を満たす。こうして図５（ａ）に示すような状態に戻る。従って、図５（ａ）から図５（ｄ）までの操作を反復することで、一定量の溶液を連続して複数の吸水性支持体２１にスポットすることが可能になる。
【００３５】
図６は、本発明によるスポットピンの他の例を示す断面図である。このスポットピン６０は、図１に示したスポットピンに溶液貯留部を設けたものに相当する。第１部材６１は、先端部に溶液保持部６３を構成する毛細管を備える。第２部材６２には、後端部の方向に延び、ピンヘッドへの固定部として機能するＬ字状の枝部６５に溶液貯留部６７を設け、その溶液貯留部６７と第２部材本体の溶液供給部６４を構成する毛細管との間を屈折した流路６８で連絡した。上下動のために加える力６９の作用点の真下にピン先端部が位置する。溶液貯留部６７には大量の溶液を充填することができるため、このスポットピン６０によると一度の溶液充填によって等量のスポットを多数の支持体に連続して形成することができる。
【００３６】
図７は、本発明によるスポットピンの他の例を示す断面図である。このスポットピンは、図４に示したスポットピンに溶液貯留部を設けたものに相当する。第１部材７１は、先端部に溶液保持部７３を構成する毛細管を備える。第２部材７２には、先端部の方向に延び、ストッパとして機能する枝部７５の上方に溶液貯留部７７を設け、その溶液貯留部７７と第２部材本体の溶液供給部７４を構成する毛細管とを屈折した流路７８で連絡した。上下動のためにピンヘッドから加えられる力７９の作用点の真下にピン先端部がある。溶液貯留部７７には大量の溶液を充填することができるため、このスポットピン７０によると一度の溶液充填によって等量のスポットを多数の支持体に連続して形成することができる。
【００３７】
図８（ａ）（ｂ）は、本発明によるスポットピンの更に他の例を示す断面図である。図示したスポットピン８０，８０′は、図１〜３にて説明したスポットピンの変形例であり、第２部材８２に溶液貯留部８７を設けたものである。円筒状の第１部材８１は、先端部に溶液保持部８３を構成する毛細管を備える。第２部材８２は、第１部材の溶液保持部８３に溶液を供給する溶液供給部８４を構成する毛細管の上方に溶液貯留部８７を有する。第１部材８１の軸方向に沿って設けられたスリットは一部が周方向に拡大されて窓状になっており、その部分が溶液貯留部８７に溶液を注入するための溶液注入口８８となる。溶液貯留部８７には大量の溶液を充填することができ、一度の溶液充填によって等量のスポットを多数の支持体に連続して形成することができる。
【００３８】
図８（ａ）に示したスポットピン８０は、第２部材８２の本体後端部から側方に突出した後、本体の中心軸に平行に後方に延びるＬ字状の枝部８５を備える。図８（ｂ）に示したスポットピン８０′は、第２部材８２の本体後端部から、本体の中心軸に沿って延び、第１部材８１′の後端部に設けられた開口を通って突出する直線状の枝部８５′を備える。
【００３９】
第１部材８１，８１′の内壁及び軸方向のスリットはスライドガイドとして作用し、第２部材８２は、圧縮バネ８６の力に抗し、第１部材８１，８１′の内壁に沿ってスライドすることができる。第２部材から上方に延びる枝部８５，８５′の上端はスポット装置のピンヘッドへの固定部となり、第１部材８１の上端部はピンヘッドからの力８９を受ける。
【００４０】
図９は、本発明によるスポットピンの更に別の例を示す断面図である。このスポットピン９０は、図４に示したスポットピンに溶液貯留部を設けたものに相当し、図７に示したスポットピン７０と類似のものであるが、溶液貯留部の設置場所が図７のピンとは異なる。
【００４１】
第１部材９１は、先端部に溶液保持部９３を構成する毛細管を備え、その上端部はスポット装置のピンヘッドに固定される。第２部材９２は、溶液保持部９３に溶液を供給する溶液供給部９４を構成する毛細管と、溶液供給部９４の上部に設けられた溶液貯留部９７を備える。また、第２部材９２からは、ストッパとして機能するＬ字状の枝部９５が第１部材９１のスリットを通って側方に突出し、前方に延びている。第１部材９１の軸方向に沿って設けられたスリットは一部が周方向に拡大されて窓状になっており、その部分が第２部材９２の溶液貯留部９７に溶液を注入するための溶液注入口９８となる。溶液貯留部９７には大量の溶液を充填することができるため、一度の溶液充填によって等量のスポットを多数の支持体に連続して形成することができる。第１部材９１の内壁及びスリットはスライドガイドとして作用し、第２部材９２は表面を第１部材９１の内壁に摺動させて、圧縮バネ９６の力に抗してスライドすることができる。
【００４２】
図１０は、本発明による別のスポットピンの例を説明する模式図である。このスポットピンは、複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材１０４と複数の溶液保持部（毛細管）を備える部材１０３をそれぞれ連結させたものであり、複数のスポットを一度に形成することができる性能を有する。複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材１０４と複数の溶液保持部を備える部材１０３は、図１０（ａ）に模式的に示すように接触した状態と、図１０（ｂ）に模式的に示すように分離した状態をとることができる。溶液貯留部は９６穴や３８４穴のマイクロプレートと規格をあわせると実験が容易になる。複数の溶液保持部を備える部材１０３のみを用い、同時に多種類のＤＮＡ溶液を吸水性支持体に定量的にスポットすることが可能である。
【００４３】
更に１０４と複数の溶液保持部を備える部材１０３を用いることで、多種類のＤＮＡ溶液１を連続して定量的にスポットすることが可能となる。２枚の板１０３，１０４はスポット装置に着脱される。この場合、生体高分子を入れておくマイクロプレートも必要なく、また複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材１０４をプラスチックにすると安価に製造することで使い捨てを可能とし、溶液の混入を防ぐことも可能とする。
【００４４】
図１１は、多数の定量的スポットを一度に形成するスポットピンの構造の他の例を示す断面図模式である。図１１（ａ）は図１０（ａ）に対応し、図１１（ｂ）は図１０（ｂ）に対応する図である。
【００４５】
複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材１０４は、溶液供給部１１４を構成する複数の毛細管と、それに連結された大径の溶液貯留部１１７の組を複数備える。複数の溶液保持部を備える部材１０３は、溶液保持部１１３を構成する毛細管を複数備える。部材１０３の側壁１１１の内面はガイドとして機能し、部材１０４はそのガイドに沿って部材１０３に対してスライドすることができる。溶液保持部１１３、溶液供給部１１４、溶液貯留部１１７はそれぞれ一つずつが組になって、それぞれの組が上述したような独立したスポットピンとして機能する。
【００４６】
図１２は、スポット装置の一例を説明する図である。このスポット装置は、下部にスポットピン１２１を装着したピンヘッド１２２、ピンヘッド１２２をＸ軸方向に駆動するＸモータ１２３Ｘ、Ｚ軸方向に駆動するＺモータ１２３Ｚ、ベース１２４、ベース１２４をＹ方向に駆動するＹモータ１２３Ｙを備える。ベース１２４上には、ナイロンメンブレン等の吸水性支持体１２５を複数保持したステージ１２６及び複数種類のＤＮＡ等の生体高分子溶液が入ったマイクロプレート１２８が載置されている。スポットピン１２１としては、これまで説明した本発明のピンヘッドが用いられる。
【００４７】
ピンヘッド１２２のＸ方向位置及びＺ方向位置をＸモータ１２３Ｘ及びＺモータ１２３Ｚにより正確に制御し、ベース１２４のＹ方向位置をＹモータ１２３Ｙにより正確に制御することで、複数種類の生体高分子溶液を複数枚の吸水性支持体１２５に連続して等量ずつスポットすることを可能にする。マイクロプレート１２８に入っている別種類の生体高分子溶液を同じスポットピンを用いて連続してスポットする場合には、スポットピンに次の生体高分子溶液を装填する前にピン洗浄装置１２９で洗浄し、溶液の混入を防ぐ。ピン洗浄は超音波洗浄と真空乾燥を組み合わせて行う。すなわち、使用後に一度真空乾燥し、そののち超音波洗浄し、さらにもう一度真空乾燥を行うことによって、溶液の混入を防ぎ、連続して複数種類の生体高分子溶液をナイロンメンブレン等へスポットすることが可能である。
【００４８】
生体高分子溶液を本発明のスポットピンに充填する方法としては、以下のような方法がある。まず連続してスポットする必要がない場合は、毎回第１部材の先端部の溶液保持部のみに生体高分子溶液を充填してスポットすることで、毎回定量的なスポットが可能となる。次に、第２部材の溶液供給部にも生体高分子溶液を充填することで、さらに連続したスポットも可能となる。第１部材の溶液保持部と第２部材の溶液供給部が繋がった状態で先端部を直接生体高分子溶液に浸すことにより、毛細管作用によって第２部材の溶液供給部にも溶液が充填される。また大量の生体高分子溶液を多数の支持体にスポットする必要がある場合には、スポットピンとして大容量の溶液貯留部を有するピンを用い、溶液貯留部に上方から生体高分子溶液を充填する方法をとればよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によると、複数種類のＤＮＡ、ＲＮＡ、たんぱく質等の生体高分子を含むスポット溶液を、吸水性支持体に対して連続して安定に等量ずつスポットすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスポットピンの一例を示す分解組立図。
【図２】本発明のスポットピンによるスポット動作を説明する図。
【図３】スポット動作中のスポットピンの典型的な状態を示す模式図。
【図４】本発明によるスポットピンの他の例を示す説明図。
【図５】スポット動作の説明図。
【図６】本発明によるスポットピンの他の例を示す断面図。
【図７】本発明によるスポットピンの他の例を示す断面図。
【図８】本発明によるスポットピンの更に他の例を示す断面図。
【図９】本発明によるスポットピンの更に別の例を示す断面図。
【図１０】本発明による別のスポットピンの例を説明する模式図。
【図１１】図１０に示した複数連結型スポットピンの詳細を示す断面模式図。
【図１２】スポット装置の一例を説明する図。
【図１３】マクロアレイ作製方法の一例を説明する図。
【符号の説明】
１０，４０，６０，７０，８０，８０′，９０…スポットピン
１１，４１，６１，７１，８１，８１′，９１…第１部材
１２，４２，６２，７２，８２，９２…第２部材
１３，４３，６３，７３，８３，９３，１１３…溶液保持部
１４，４４，６４，７４，８４，９４，１１４…溶液供給部
１５，４５，６５，７５，８５，８５′，９５…枝部
１６，４６，８６，９６…圧縮バネ
６７，７７，８７，９７，１１７…溶液貯留部
８８，９８…溶液注入口
２１…吸水性支持体
２２…スポット
１０３…複数の溶液保持部を備える部材
１０４…複数の溶液貯留部付き溶液供給部を備える部材
１１１…側壁
１２１…スポットピン
１２２…ピンヘッド
１２５…吸水性支持体
１２８…マイクロプレート
１２９…ピン洗浄装置
Claims (11)
- 吸水性支持体に溶液をスポットするためのスポットピンにおいて、
支持体に接触する先端部の表面及び裏面に開口した溶液保持部と、スライドガイド部とを備え、前記溶液保持部に毛細管作用によって所定量の溶液を保持する第１部材と、
前記溶液保持部の裏面側開口に対向する端部に開口し毛細管作用によって溶液を保持する溶液供給部を備え、前記第１部材のスライドガイド部に沿ってスライドする第２部材と、
前記第２部材の前記溶液供給部が前記第１部材の前記溶液保持部と接触するように前記第１部材に対して前記第２部材を付勢する付勢手段とを含むことを特徴とするスポットピン。 - 請求項１記載のスポットピンにおいて、前記第２部材は本体と該本体から前記第１部材の先端部とは反対側に延びる枝部とを備えることを特徴とするスポットピン。
- 請求項１記載のスポットピンにおいて、前記第２部材は本体と該本体から前記第１部材の先端部側に延びる枝部とを備え、前記枝部の先端は、前記第２部材の前記溶液供給部が前記第１部材の前記溶液保持部と接触しているとき、前記第１部材の先端部より前方に突出していることを特徴とするスポットピン。
- 請求項１記載のスポットピンにおいて、前記第２部材は、前記溶液供給部に連通した大径の溶液貯留部を有することを特徴とするスポットピン。
- 請求項４記載のスポットピンにおいて、前記第１部材の前記先端部と前記大径の溶液貯留部の中心とを結ぶ直線は前記第２部材のスライド方向と平行であることを特徴とするスポットピン。
- 請求項４記載のスポットピンにおいて、前記第１部材の前記先端部と前記大径の溶液貯留部の中心とを結ぶ直線は前記第２部材のスライド方向と非平行であることを特徴とするスポットピン。
- 請求項１記載のスポットピンにおいて、前記第１部材の先端部表面は支持体との接触面積が小さくなるように周縁部がカットされており、前記第１部材の先端部の裏面に対向する前記第２部材の端部は前記第１部材の先端部の裏面との接触面積が小さくなるように周縁部がカットされていることを特徴とするスポットピン。
- 請求項１記載のスポットピンにおいて、前記付勢手段は、前記第１部材の後端部内壁と前記第２部材の間に配置され、前記第１部材に対して前記第２部材を前記第１部材の先端部側に押圧するように作用する圧縮バネであることを特徴とするスポットピン。
- 請求項１記載のスポットピンにおいて、前記第１部材及び前記第２部材はオーステナイト系ステンレス製であることを特徴とするスポットピン。
- 吸水性支持体に溶液をスポットするためのスポットピンにおいて、
支持体に接触する先端部の表面及び裏面にそれぞれ開口した複数の溶液保持部と、スライドガイド部とを備え、前記溶液保持部に毛細管作用によってそれぞれ所定量の溶液を保持する第１部材と、
前記溶液保持部の裏面側開口に対向する端部にそれぞれ開口し毛細管作用によって溶液を保持する複数の溶液供給部を備え、前記第１部材のスライドガイド部に沿ってスライドする第２部材と、
前記第２部材の前記複数の溶液供給部が前記第１部材の前記複数の溶液保持部とそれぞれ接触するように前記第１部材に対して前記第２部材を付勢する付勢手段とを含むことを特徴とするスポットピン。 - 請求項１０記載のスポットピンにおいて、前記第１部材及び第２部材はプラスチック製であることを特徴とするスポットピン。
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