JP4244534B2

JP4244534B2 - バイオチップ

Info

Publication number: JP4244534B2
Application number: JP2001176712A
Authority: JP
Inventors: 健雄田名網
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: JP2002365299A; US20040047769A1; US7622082B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡやＲＮＡ、蛋白等の検査のためのバイオチップに関し、特に安全性が高く検査コストの低減が可能なバイオチップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バイオチップによるＤＮＡ等の検査方法は従来よりよく知られている。図５に、ハイブリダイズされたＤＮＡチップをバイオチップ読取装置により走査して未知のＤＮＡの配列を読取る従来装置の一例を示す。
【０００３】
この装置では、バイオチップ読取装置２０により、バイオチップ１０内のハイブリダイズされたＤＮＡチップに励起光を照射すると共に、蛍光標識から発生する蛍光を読取って、未知のＤＮＡの配列等を検出する。なお、容器１１は前記励起光や蛍光に対して透明な材質で形成されている。
【０００４】
この場合のバイオチップ１０は、図６に示すように容器１１内に、多数の既知のＤＮＡチップＣＬをアレイ状に配置した基板１２を格納したものである。このバイオチップ１０は読取操作前に、図７に示すように導入口１３より予め蛍光標識を付着した未知のＤＮＡ断片を含む溶液１５をスポイト等の溶液導入手段１４を用いて注入し、既知のＤＮＡチップとハイブリダイズさせておく。
【０００５】
しかしながら、検査対象の試料である血液等はＨＩＶ等のウイルスに汚染されていることがあり、安全性のために注射器等の医療器具は使い捨て式の器具を用いるようになっている。これに対して図７に示すような溶液の導入方式では溶液導入手段１４から容器１１への溶液の移し替え作業が行われるため、誤操作により溶液に接触してＨＩＶ等に感染するという危険性がある。
また、使い捨てにより廃棄する医療器具も注射器や、前処理に用いた器具、溶液導入手段、ＤＮＡチップ等と多くなり、検査コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
本願出願人が出願した特願２０００−０４４３８４号「バイオチップ」には、この点が解決され、安全性が高く検査コストの低減が可能なバイオチップが記載されている。このバイオチップは図８に示すような構造である。採血管３１は従来のスピッツ管の代わりに注射器に挿入されて採血を行なうもので、励起光や蛍光に対して透明な固形材料で円筒状に形成されている。この採血管３１の開口部はその中央部に針が穿刺されるゴム栓３２で封止され、採血管３１全体は負圧になっている。
【０００７】
針を介して採取された血液は、一旦採取部３３に保持された後、前処理部３４に導かれて前処理が施される。前処理は、例えば血液からリンパ球を分離し、分離されたリンパ球からＤＮＡを抽出し、抽出したＤＮＡに蛍光標識を付加する等の一連の処理である。
【０００８】
採血管３１の一番奥には、図５に示すのと同様な、既知のＤＮＡがアレイ状に配置された基板３５が収納されており、前処理部３４から浸透して来るＤＮＡと前記既知のＤＮＡとのハイブリダイズが行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバイオチップは血液採取から前処理、ハイブリダイズ等が一貫して自動的に行われる利点はあるものの、固い採血管が必要で高価であることや、負圧にするための空気吸引ポンプ等が必要で全体として高価になるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、誤操作により溶液に接触する危険性が未然に防止でき、また操作が簡単でしかも安価な構成のバイオチップを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、可撓性の材料を用いて偏平な袋状に形成された採血バッグの一端から順に、開口部を密封するように取り付けられ注射針が穿刺されるゴム状の栓と、この栓に穿刺された注射針を介して採取された血液を保持する採取部と、この血液から未知の試料を抽出する前処理部と、予め用意された複数の既知の試料に前記前処理部で抽出した試料を結合させる結合部が配置されてなる一体型の構造としたことを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、採血バッグは安価な材料で作製できるため従来よりも安価になり、また従来は血液を吸い込むためにポンプ等を必要としたが本発明ではそれを必要としないので、全体として安価なバイオチップを実現することができる。
【００１３】
この場合、採血バッグは、少なくとも基板が配置される部分を励起光や蛍光に対して透明な材料で形成し、ハイブリダイズした未知の試料が蛍光観察できるようにする。
【００１４】
また、採血バッグは、採取部から前処理部に向かって採血バッグを押しつぶして行くことにより、採取部に採取された血液が前処理部に送り込まれ、さらに前処理が施された血液が前記基板に送り込まれるように形成する。
【００１５】
前処理部では、採取部の血液からＤＮＡまたはＲＮＡまたは蛋白を試料として抽出する。また、前処理部には、その脇にこの前処理部とつながる袋部が形成され、この袋部には前処理用の溶液が充填されると共に前処理部とつながる接合部には弁が形成され、袋部を押しつぶして溶液に圧力をかけると前記弁が開き袋部の溶液が前処理部に送り込まれるようにする。これにより、簡単な操作で溶液を前処理部に注入することができる。
【００１６】
この場合、溶液の入った袋を、複数個配置し、しかもその配置位置を異ならせておき、採血バッグを押しつぶして行くとき各袋部からの溶液が時間差をもって前処理部に流入するように形成することもできる。これにより、前処理部での時間差処理が簡単に実現できる。
【００１７】
また、採血バックは、バッグ全幅にわたって同時に押しつぶして行くかまたは複数箇所を個別に押しつぶして行くかして血液あるいは溶液を送ることができるように形成する。このような構成によれば、血液や溶液の送出時点を適宜に変えることができる。
【００１８】
採血バッグは、その奥に袋部を形成しそこに廃液を溜めておくことができる。これにより、廃液が外部に漏れ出ることもなく、溶液に接触してＨＩＶ等に感染するという危険性もない。
【００１９】
また、採取部には、採血時に採取部の膜を外側に引っ張って膨らませるための手段を備えておく。この手段を使って採取部を負圧にすることにより採血が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係るバイオチップの一実施例を示す構成図である。同図（ａ）は側面図（断面図）、同図（ｂ）は平面図である。図８に示す採血管３１が固い材料で円筒状に形成されたものであるのに対し、本発明のバイオチップ４０は可撓性に富み励起光や蛍光に対して透明な材料により偏平な密封状のバッグ型に形成されたものである。
【００２１】
この採血バッグ４１は、図１（ｂ）の平面図に示すように、外形が四角状であって、その周辺部は密封状に接合され、中央部は魚形状の袋になっている。魚の口に相当するバッグの開口部は栓４２で密封されている。この栓４２はゴム状の材質で形成されており、採血時には注射針がここに刺し通される。採血後注射針を抜くとその針孔は直ちに塞がり、採取した血液が外部へ漏れることはない。
【００２２】
採血バッグ４１はこの栓４２から奥に向かって順に、採取部４３、前処理部４４、結合部４５、廃液収容部４７が形成されている。
採取部４３には採血した血液が保存される。採取部４３の膜の表面と裏面にはそれぞれフック４３１が形成されており、採血時にはこのフック４３１に掛合した掛合部材を外側に引っ張って採取部４３を膨らませるようにする。
【００２３】
前処理部４４では、採取した血液から対象の未知の試料を抽出する処理を行なう。結合部４５は、既知の試料（ここではＤＮＡとする）を複数個アレイ状に配置した基板４６を備え、前処理部４４で抽出した試料をこの既知の試料に相補的に結合させることができるようになっている。
廃液収容部４７は、前処理部４４および結合部４５から押し出された不要な溶液を溜めるために設けられた袋部分であり、その袋は初期状態では圧縮されている。
【００２４】
前処理部４４の両脇には背びれと腹びれに相当するような袋部４８と５０が魚の背びれと腹びれとはそれぞれ逆向きの関係で形成されている。この袋部４８，５０には、血液から未知の試料（ＤＮＡ、ＲＮＡあるいは蛋白等）を抽出するために必要な溶液がそれぞれ封入されている。
袋部４８，５０と前処理部４４との接続部分（細い通路）には隔壁用の弁４９，５１が形成されていて、袋部の溶液の圧力が高くなると破れるように形成されている。
【００２５】
このように形成された採血バッグ４１の使用方法および動作を図２を参照して説明する。図２は注射器１００と採血バッグ４１の結合部分の構成図である。
【００２６】
注射器１００は、注射針１０１とキャップ１０２と掛合部材１０３から構成されている。注射針１０１はキャップ１０２を貫通するように取付けられており、キャップ１０２の開口側に突出した注射針１０１の長さは、採血バッグ４１をキャップ１０２の開口側から挿入したときに採血バッグ４１の栓４２を貫通できる程度の長さになっている。
【００２７】
掛合部材１０３は採血バッグ４１の採取部４３を拡張させるためのもので、可撓性の材料で形成されている。掛合部材１０３の一端はキャップ１０２に固着されており、また他端部には採血バッグ４１の採取部４３のフック４３１に掛合する掛合部（図示せず）が形成されている。掛合部は周知の手段が適用できる。
なお、注射器１００に採血バッグ４１を装着すると自動的に掛合部材がフック４３１に掛合するようになっている。
【００２８】
このような注射器１００の針１０１を被験者の腕に刺し、採取部４３内が負圧になるように掛合部材１０３を徐々に開いて血液を採取部４３内に採取する。採血後は採血バッグ４１を注射器１００から取り外し、その後注射器１００を被験者の腕から抜去する。
【００２９】
このようにして採血した後は、採血バッグ４１を図３に示すように回転するローラ６１，６２に挟んで採取部４３から前処理部４４の方へ押しつぶして行く。
ローラ６１，６２は、その軸方向の長さが採血バッグ４１の幅よりも長くなっていて、採血バッグ４１の全幅を一様に圧接する。
なお、ローラ６１，６２の駆動機構については周知のものであると共に説明を簡潔にするために、ここでは図示を省略してある。
【００３０】
ローラ６１，６２の回転により採取血液は前処理部４４へ押しやられる。ローラ６１，６２の位置が進み、袋部４８を押しつぶし始めると、袋部４８内の圧力が上昇して弁４９が破れる。弁４９が破れると、袋部４８内の溶液が前処理部４４に流れ込んでその溶液による所定の処理が行なわれる。
続いて、袋部５０もローラ６１，６２により押しつぶされると、同様に弁５１が破れて袋部５０内の溶液が前処理部４４内に流れ込んで所定の処理が行なわれる。
【００３１】
したがって、袋部の取付け位置をずらせておくことにより容易に時間差処理を行なわせることができる。すなわち、血液からリンパ球を分離し、分離したリンパ球からＤＮＡを抽出する処理と、抽出したＤＮＡに蛍光標識を付加する処理等を時間的にずらせて行なわせることができる。
【００３２】
前処理部４４での処理が終了すれば、続いてローラ６１，６２を回転させる。これにより、処理された血液が結合部４５へ送られ、基板４６に配置された既知のＤＮＡチップとのハイブリダイズが行われる。
なお、前処理部４４から押し出された余分な血液や溶液は廃液収容部４７に溜まる。
ハイブリダイズの行われたDNAチップは従来と同様にバイオチップ読み出し装置（図示せず）により読み出される。
【００３３】
このように、血液採取から、前処理、ハイブリダイズまでの処理が一貫して密閉の採血バッグ内で行われ、誤操作により溶液に接触するような事故も未然に防ぐことができる。また、このような採血バックは柔軟な可撓性の安価な材料で容易に作製されるので、安価なバイオチップを容易に実現することもできる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００３５】
例えば、ローラは上記実施例の形に限定されるものではなく、図４に示すように中央部と、背びれ、腹びれ相当部分用の３つのローラ７１，７２，７３に分離し、しかも各位置を適宜ずらせて配置しても構わない。このような分離・配置とすると、より複雑な時間差処理も容易に可能となる。
【００３６】
また、実施例では試料としてＤＮＡを例にとり、前処理部でＤＮＡを抽出する場合を説明したが、試料としてはＤＮＡに限らず、ＲＮＡや蛋白等であっても構わない。
【００３７】
また、採取部４３の膜と注射器１００の掛合部材１０３との掛合方式は、上記実施例に限定されず、例えば接着剤により採取部４３の膜と掛合部材１０３を接着する方式等を適用することもできる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
（１）密封状の採血バック内で、採取部への血液保存、血液の前処理、ハイブリダイズ処理を一貫して行なうことができ、処理中に血液が外部に漏れ、血液に接触する危険性も未然に防止できる。
【００３９】
（２）採血バッグは安価な材料を使用できるため、従来のものより安価なバイオチップを容易に作製できる。
（３）ローラ等により採血バッグを端から押しつぶして行くだけで、試料を前処理部やハイブリダイズ処理部へ簡単に送り込むことができ、従来のように試料を移行させるために空気吸引のポンプ等の複雑な機構は必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバイオチップの一実施例を示す構成図である。
【図２】注射器と採血バッグの結合部の構成図である。
【図３】バイオチップの操作方法を示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施例図である。
【図５】従来のバイオチップの一例を示す構成図である。
【図６】図５のバイオチップの平面図である。
【図７】従来のバイオチップへの溶液の注入法を示す説明図である。
【図８】従来の他のバイオチップの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
４０バイオチップ
４１採血バッグ
４２栓
４３採取部
４４前処理部
４５結合部
４６基板
４７廃液収容部
４８，５０袋部
４９，５１弁
６１，６２，７１，７２，７３ローラ

Claims

可撓性の材料を用いて偏平な袋状に形成された採血バッグの一端から順に、
開口部を密封するように取り付けられ注射針が穿刺されるゴム状の栓と、
前記注射針を介して採取された血液を保持する採取部と、
この採取部につながり、前記採取部が押しつぶされたとき送り込まれる前記血液から未知の試料を抽出する前処理部と、
この前処理部につながり、前記前処理部から送り込まれる前記未知の試料を予め用意された複数の既知の試料に結合させる結合部とが配置されてなり、
前記前処理部とつながり、前記抽出に必要な溶液が封入され、押しつぶされたとき前記溶液を前記前処理部に送り込む袋部が前記前処理部の脇に形成され、
前記採取部に続いて前記袋部が前記前処理部に向かって一様に押しつぶされて行くことにより前記血液から前記未知の試料が抽出され前記結合部に送られる
ことを特徴とするバイオチップ。
可撓性の材料を用いて偏平な袋状に形成されたバッグ内に、
液を保持する採取部と、
この採取部につながり、前記採取部が押しつぶされたとき送り込まれる前記液から試料を抽出する前処理部と、
この前処理部につながるとともに前記抽出に必要な溶液が封入され、押しつぶされたとき前記溶液を前記前処理部に送り込む袋部と
を備え、
前記採取部に続いて前記袋部が前記前処理部に向かって一様に押しつぶされて行くことにより前記液から前記試料を抽出する
ことを特徴とするバイオチップ。
前記バッグ内に、前記前処理部につながり、前記前処理部から送り込まれる前記試料を予め用意された既知の試料に結合させる結合部を備え、
前記採取部に続いて前記袋部が前記前処理部に向かって一様に押しつぶされて行くことにより、前記前処理部で前処理が施された液が前記結合部に送られる
ことを特徴とする請求項２に記載のバイオチップ。
前記結合部は、前記既知の試料をアレイ状に配置した基板を備え、
前記バッグの少なくとも前記基板が配置される部分は、励起光や蛍光に対して透明な材料で形成された
ことを特徴とする請求項１または３記載のバイオチップ。
前記袋部は前記前処理部の脇に複数個配置されると共にそれぞれ取付け位置がずらせて形成され、前記バッグが押しつぶされて行くとき前記各袋部からの溶液が時間差をもって前記前処理部に流入するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバイオチップ。
前記バッグの全幅を同時かつ一様に押しつぶすローラの回転により、前記採取部に続いて前記袋部が前記前処理部に向かって一様に押しつぶされて行くことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバイオチップ。
前記バッグの複数箇所を個別に押しつぶす複数のローラの回転により、前記採取部に続いて前記袋部が前記前処理部に向かって一様に押しつぶされて行くことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバイオチップ。
前記バッグの奥に、前記前処理部から押し出された余分な液、血液および溶液を溜める廃液収容部が形成されてなる
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のバイオチップ。
前記採血バッグは、採血時に前記採取部を拡張させる掛合部材を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ。