JP4180964B2 - ビーズ配列構造物、その製造方法、及びキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法 - Google Patents

ビーズ配列構造物、その製造方法、及びキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粒状ビーズの配列方法に係り、特に軟質樹脂上に形成したキャピラリにビーズを配列したキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キャピラリビーズアレイのビーズ配列方法に関する従来技術として下記特許文献１が挙げられる。特許文献１ではキャピラリ内部にビーズをひとつずつ導入する技術について述べている。この従来技術は、「プローブを固定化した微粒子をプローブの種類に従って決められた配列でキャピラリーまたは光学セル内に並べる方法において、微粒子を導入細管に保持し、溶液と共に微粒子をひとつずつ制御しながら溶液流中に放出し、キャピラリー管内に導入することで種々のプローブ付き微粒子を決められた順序で配列保持してプローブアレーを作製する方法」であり、キャピラリ内部にひとつずつ導入されたビーズがキャピラリ内部で配列を保持することを示唆している。
【０００３】
一方、下記特許文献２には、マイクロ微粒子を非接触で操作することを目的として、複数のレーザビームを相互に異なる微粒子又は微粒子群に照射し、これらの微粒子又は微粒子群を捕捉したり、操作する発明が開示されている。しかし、これは個々のビーズを如何にして結合するかというマイクロマニピュレーション技術に関するものであって、せいぜい２個から数個の微粒子をピンセットで扱うごときものであった。このように、特許文献２に開示された技術は、煩雑な操作を必要とする実用性に乏しいものであった。そこで、極めて多数のビーズをキャピラリ内部で用いられるように、一次元または二次元に配列させる技術が必要であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３４６８４２号公報
【特許文献２】
特開平４−３５４５３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記、特許文献１に記載の従来技術のキャピラリ内部にビーズをひとつずつ導入する方法では導入するビーズの数に乗じてビーズアレイの製作に要する時間が長くなる。ビーズアレイの製作に要する時間の長短は、キャピラリビーズアレイの製作コストに直結する問題である。また、従来技術のビーズの配列保持はキャピラリの形状並びにサイズに依存しているため、キャピラリ内でビーズの配列が乱れる危険性を孕んでいる。ビーズの配列保持はキャピラリビーズアレイを使用した実験の精度や信頼性を大きく左右する問題である。
【０００６】
そこで、本発明は、ビーズアレイの製作に要する時間を短縮し、ビーズアレイの製作コストを下げるとともに、キャピラリ内でビーズの配列を保持し、キャピラリビーズアレイを使用した実験の精度や信頼性を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究した結果、単に複数のビーズを並べるだけでなく、これらを一次元または二次元に配列させ一体化したビーズ配列構造物を作成することによって上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。
【０００８】
即ち、第１に、本発明はビーズ配列構造物の発明であり、複数のビーズが一次元または二次元に配列され、これらビーズがその配列を保持したまま各ビーズ間が接着され一体化されたビーズ配列構造物である。
【０００９】
ここで、ビーズとはプラスチックやガラス等からなり、粒径が０．１μｍから１ｍｍ、好ましくは１μｍから１１０μｍの球状物である。具体的には、ポリスチレンビーズ、ポリプロピレンビーズ、磁気ビーズなどのビーズが、フローサイトメーターを利用してその蛍光発色等が読み取られているものである。
【００１０】
本発明のビーズ配列構造物では、各ビーズ間が接着され一体化されていることを特徴とする。このため、十数個から数万以上の多数のビーズを一体化することができ、ビーズを用いた生化学的又は免疫学的検査に極めて好適となるものである。
【００１１】
本発明のビーズ配列構造物の用途は限定されず、それ自体ビーズアレイとしてＤＮＡをスポットすることが可能である他、該ビーズ配列構造物を各種測定装置内に装着することもできる。
【００１２】
第２に、本発明は上記一体化されたビーズ配列構造物の製造方法の発明であり、キャピラリ外部で複数のビーズを一次元または二次元に配列し、ビーズの配列を保持したまま複数のビーズを接着することを特徴とする。
【００１３】
本発明の一体化されたビーズ配列構造物の製造方法においては、複数のビーズを予め所望の順序に一次元または二次元に配列することが可能である。他のビーズ配列方法としては、ビーズの粒径と等しい深さを持つキャピラリ外部の液溜めに複数のビーズを分注し、液溜めに接触し液溜めと相対的に移動可能な板状物等の擦り切り材を移動させてビーズを擦り切って液溜めに入らなかった余剰のビーズを除去し、液溜め内部にビーズを一次元または二次元に充填し、ビーズを一次元または二次元に配列することが可能である。
【００１４】
又、本発明の一体化されたビーズ配列構造物の製造方法においては、複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜めに光重合性化合物及び光重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、隣接する各ビーズの接点に励起光を照射し、光重合性化合物を光重合させるか、又は複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜めに、重合性化合物及び重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、液溜めを加熱し重合性化合物を重合させることにより、隣接するビーズを接着し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成るビーズ配列構造物を製作することが好ましい。あるいは、複数のビーズがプラスチック製である時には、複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜め中の、隣接する各ビーズの接点付近にレーザ光を照射し各ビーズの接点付近を一時的に溶融させることにより、隣接するビーズを接着し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成る一体化されたビーズ配列構造物を製作することも可能である。
【００１５】
なお、本発明の一体化されたビーズ配列構造物は複数のビーズを一次元または二次元に配列したものであるが、このビーズ配列構造物を更に積層することによって、三次元に配列した構造物とすることも容易に行うことができる。
【００１６】
第３に、本発明は上記一体化されたビーズ配列構造物をキャピラリビーズアレイに配列する方法の発明であり、粒状ビーズを軟質樹脂で形成したキャピラリに配列したキャピラリビーズアレイにおいて、キャピラリ外部で複数のビーズを一次元または二次元に配列し、ビーズの配列を保持したまま複数のビーズを接着して一体化されたビーズ配列構造物を製作し、該ビーズ配列構造物をキャピラリ内部に配置し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズを同時にキャピラリ内部に導入することを特徴とするキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法である。
【００１７】
本発明のキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法においては、複数のビーズを予め所望の順序に一次元または二次元に配列することが可能である。他の配列方法としては、ビーズの粒径と略等しい深さを持つキャピラリ外部の液溜めに複数のビーズを分注し、液溜めに接触し液溜めと相対的に移動可能な板状物等の擦り切り材を移動させてビーズを擦り切って液溜めに入らなかった余剰のビーズを除去し、液溜め内部にビーズを一次元または二次元に充填し、ビーズを一次元または二次元に配列することが可能である。
【００１８】
又、本発明のキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法においては、複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜めに光重合性化合物及び光重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、隣接する各ビーズの接点に励起光を照射し、光重合性化合物を光重合させるか、又は複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜めに、重合性化合物及び重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、液溜めを加熱し重合性化合物を重合させることにより、隣接するビーズを接着し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成るビーズ配列構造物を製作することが好ましい。あるいは、複数のビーズがプラスチック製である時には、複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜め中の各ビーズの接点付近にレーザ光を照射し、各ビーズの接点付近を一時的に溶融させることにより、隣接するビーズを接着し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成るビーズ配列構造物を製作することも可能である。
【００１９】
更に、本発明のキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法においては、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成るビーズ配列構造物を液溜めから取り出してキャピラリ内部に配置することにより、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズを同時にキャピラリ内部に導入することが好ましい。
【００２０】
上記各本発明を具体的に説明すると、先ず、ビーズの粒径と略等しい深さを持つキャピラリ外部の液溜めに複数のビーズを分注し、液溜めに接触し液溜めと相対的に移動可能な擦り切り材を移動させてビーズを擦り切り、液溜めに入らなかった余剰のビーズを除去し、液溜め内部にビーズを一次元または二次元に配列する。複数のビーズを一次元または二次元に配列した液溜めに光重合性化合物及び光重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、隣接するビーズの接点に励起光を照射し、光重合性化合物を光重合させるか、又は複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜めに、重合性化合物及び重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、液溜めを加熱し重合性化合物を重合させることにより、隣接するビーズを接着し、複数のビーズが一次元または二次元配列を保持したまま接着した構造物を製作する。該構造物を液溜めから取り出し、軟質樹脂で形成したキャピラリ内部に設置することにより、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズを同時にキャピラリ内部に導入することが可能である。また、一次元または二次元に配列した複数のビーズを接着することにより、ビーズの配列が乱れる危険性を排除し、キャピラリの形状並びにサイズに依存することなくビーズの配列を保持する方法を提供できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、粒状ビーズを一次元または二次元に配列する本発明の実施の形態を示す模式図である。ビーズ１０１の粒径と略等しい深さを持つ液溜め１０２に分注装置１０３を用いて複数のビーズ１０１を分注する（図１（ａ））。液溜め１０２に接触し液溜め１０２と相対的に移動可能な擦り切り材１０４を移動させてビーズ１０５を擦り切って、液溜め１０２に入らなかった余剰のビーズ１０６を除去し、液溜め内部にビーズ１０７を一次元または二次元に配列する（図１（ｂ）〜（ｄ））。
【００２２】
なお、図１では、説明を容易にするため、Ｔ字形状の一体化されたビーズ配列構造物を示したが、本発明のビーズ配列構造物はこれに限定されるものではなく、複数のビーズが一次元または二次元に配列された任意の形状、例えば一次元線状体やｎ個×ｍ個の二次元長方形、をとることができる。
【００２３】
図２は、本発明における一次元または二次元に配列された複数のビーズを接着させてビーズからなる構造物を製作する方法を示す模式図である。複数のビーズ２０１を一次元または二次元に配列した液溜め２０２に光重合性化合物及び光重合開始剤を含む溶液２０３を分注装置２０４により滴下する（図２（ａ））。隣接するビーズの接点２０５に励起光源２０６からの励起光２０７をレンズ２０８を通して照射し、励起光２０７が照射されたビーズの接点２０５にある光重合性化合物を光重合させて隣接するビーズ２０１を接着する（図２（ｂ））。液溜め２０２より、一体化されたビーズ構造物２０９を取り出す（図２（ｃ））。これにより、液溜め２０２またはレンズ２０８を一次元または二次元方向に操引し、接着させたいすべてのビーズ２０１の接点２０５に励起光２０７を照射し、複数のビーズが一次元または二次元配列を保持したまま接着した構造物２０９を製作することができる。
【００２４】
図３は、本発明における一次元または二次元の配列を保持したまま接着した複数のビーズからなる構造物を軟質樹脂で形成したキャピラリ内部に設置する方式を示す模式図である。一次元または二次元の配列を保持した複数のビーズが接着した構造物３０１を液溜め３０２から取り出し、軟質樹脂で形成したキャピラリ３０３の内部に設置することにより、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズを同時にキャピラリ３０３の内部に導入することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、容易且つ確実に、複数のビーズが一次元または二次元配列を保持したまま接着した構造物を製作することができる。又、該構造物を、軟質樹脂等で形成されたキャピラリ内部に設置することにより、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズを同時にキャピラリ内部に、容易且つ確実に導入することが可能である。更に、一次元または二次元に配列した複数のビーズを接着することにより、ビーズの配列が乱れる危険性を排除し、キャピラリの形状並びにサイズに依存することなくビーズの配列を保持することができ、ビーズを用いた生化学的又は免疫学的検査のコストを下げるとともに、その精度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粒状ビーズを一次元または二次元に配列する実施例を示す。
【図２】本発明の一次元または二次元に配列された複数のビーズを接着させてビーズの構造物を製作する実施例を示す。
【図３】本発明の一次元または二次元の配列を保持したまま接着した複数のビーズからなる構造物をキャピラリ内部に設置する実施例を示す。
【符号の説明】
１０１‥‥粒状ビーズ、１０２‥‥液溜め、１０３‥‥分注装置、１０４‥‥擦り切り材、１０５‥‥粒状ビーズ、１０６‥‥余剰のビーズ、１０７‥‥ビーズ、２０１‥‥ビーズ、２０２‥‥液溜め、２０３‥‥光重合性化合物及び光重合開始剤を含む溶液、２０４‥‥分注装置、２０５‥‥隣接するビーズの接点、２０７‥‥励起光、２０８‥‥レンズ、２０９‥‥ビーズ配列構造物、３０１‥‥ビーズ配列構造物、３０２‥‥液溜め、３０３‥‥キャピラリ。

Claims (9)

  1. キャピラリ外部で複数のビーズを一次元または二次元に配列し、ビーズの配列を保持したまま複数のビーズを接着することを特徴とする一体化されたビーズ配列構造物の製造方法において、
    複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜めに、光重合性化合物及び光重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、隣接する各ビーズの接点付近に励起光を照射し光重合性化合物を光重合させるか、又は複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜めに、重合性化合物及び重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、液溜めを加熱し重合性化合物を重合させることにより、隣接するビーズを接着し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成る一体化されたビーズ配列構造物を製作することを特徴とするビーズ配列構造物の製造方法。
  2. キャピラリ外部で複数のビーズを一次元または二次元に配列し、ビーズの配列を保持したまま複数のビーズを接着することを特徴とする一体化されたビーズ配列構造物の製造方法において、
    複数のビーズがプラスチック製であり、複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜め中の、隣接する各ビーズの接点付近にレーザ光を照射し各ビーズの接点付近を一時的に溶融させることにより、隣接するビーズを接着し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成る一体化されたビーズ配列構造物を製作することを特徴とするビーズ配列構造物の製造方法。
  3. 請求項１又は２に記載のビーズ配列構造物の製造方法において、ビーズの粒径と略等しい深さを持つキャピラリ外部の液溜めに複数のビーズを分注し、液溜めに接触し液溜めと相対的に移動可能な擦り切り材を移動させてビーズを擦り切って液溜めに入らなかった余剰のビーズを除去し、液溜め内部にビーズを一次元または二次元に充填・配列することを特徴とするビーズ配列構造物の製造方法。
  4. 粒状ビーズをキャピラリに配列したキャピラリビーズアレイにおいて、キャピラリ外部で複数のビーズを一次元または二次元に配列し、ビーズの配列を保持したまま複数のビーズを接着して一体化されたビーズ配列構造物を製作し、該ビーズ配列構造物をキャピラリ内部に配置し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズを同時にキャピラリ内部に導入することを特徴とするキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法。
  5. 請求項４に記載のキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法において、複数のビーズを予め所望の順序に一次元または二次元に配列することを特徴とするキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法。
  6. 請求項４に記載のキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法において、ビーズの粒径と略等しい深さを持つキャピラリ外部の液溜めに複数のビーズを分注し、液溜めに接触し液溜めと相対的に移動可能な擦り切り材を移動させてビーズを擦り切って液溜めに入らなかった余剰のビーズを除去し、液溜め内部にビーズを一次元または二次元に充填し、ビーズを一次元または二次元に配列することを特徴とするキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法。
  7. 請求項４乃至６に記載のキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法において、複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜めに光重合性化合物及び光重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、隣接する各ビーズの接点付近に励起光を照射し光重合性化合物を光重合させるか、又は複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜めに、重合性化合物及び重合開始剤を含む溶液を滴下又は噴霧し、液溜めを加熱し重合性化合物を重合させることにより、隣接するビーズを接着し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成るビーズ配列構造物を製作することを特徴とするキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法。
  8. 請求項４乃至６に記載のキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法において、複数のビーズがプラスチック製であり、複数のビーズが一次元または二次元に配列された液溜め中の各ビーズの接点付近にレーザ光を照射し、各ビーズの接点付近を一時的に溶融させることにより、隣接するビーズを接着し、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成るビーズ配列構造物を製作することを特徴とするキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法。
  9. 請求項４乃至８に記載のキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法において、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズから成る一体化されたビーズ配列構造物を液溜めから取り出してキャピラリ内部に配置することにより、一次元または二次元配列を保持した複数のビーズを同時にキャピラリ内部に導入することを特徴とするキャピラリビーズアレイのビーズ配列方法。
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