JP4374973B2 - バイオアッセイ用基板並びにバイオアッセイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばバイオインフォマティクス（生命情報科学）等の分野で用いられる物質間相互反応を行うためのバイオアッセイツールであるバイオアッセイ用基板、並びに、バイオアッセイ用基板を用いて物質間相互反応処理を行うバイオアッセイ装置に関するものである。例えば検出用のヌクレオチド鎖（プローブ）が保持された基板部位に、標的ヌクレオチド鎖（ターゲット）を含む溶液を滴下することによってハイブリダイゼーション反応を起させて反応生成物を生成し、反応生成物を蛍光発色させて反応結果を解析するためのバイオアッセイ用基板、並びに、このようなバイオアッセイ基板を用いてハイブリダイゼーション等の生化学反応をさせるバイオアッセイ装置に関するものである。

現在、マイクロアレイ技術によって所定のＤＮＡが微細配列されたいわゆるＤＮＡチップ又はＤＮＡマイクロアレイ（以下、「ＤＮＡチップ」と総称する。）と呼ばれるバイオアッセイ用の集積基板が、遺伝子の変異解析、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用されており、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の分野において広範囲に活用され始めている。

ＤＮＡチップは、ガラスやシリコン等の基板上にＤＮＡオリゴ鎖やｃＤＮＡ（Complementary DNA）等の検出用のＤＮＡ（ＤＮＡプローブ）が配置されており、ハイブリダイゼーション等の分子間相互作用を利用したＤＮＡ解析を行うことができる。また、ＤＮＡチップは、多種、多数のプローブＤＮＡが１つの基板上に配置されているため、網羅的なＤＮＡ解析を行うことができる。

ＤＮＡチップによる解析手法の一例を簡単に説明すると、ガラス基板やシリコン基板上に固相化されたＤＮＡプローブに対して、細胞、組織等から抽出したｍＲＡＮを逆転写ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）反応等によって蛍光プローブｄＮＴＰを組み込みながらＰＣＲ増幅し、前記基板上においてハイブリダイゼーションを行い、所定の検出器で蛍光測定を行うという手法である。

ここで、ＤＮＡチップは二つのタイプに分類できる。第１のタイプは、半導体露光技術を応用したフォトリソグラフィーの技術を用いて、所定の基板上に直接オリゴヌクレオチドを合成していくものであり、アフィメトリクス社（Affimetrix社）によるものが代表的である（例えば、特許文献１参照。）。この第１のタイプのＤＮＡチップは、集積度は高いが、基板上でのＤＮＡ合成には限界があって、数十塩基程度の長さである。第２のタイプは、「スタンフォード方式」とも称されるもので、先割れピンを用いて、予め用意されたＤＮＡを基板上に分注、固相化していくことによって作成されるものである（例えば、特許文献２参照。）。このタイプのＤＮＡチップは、集積度は前者に比べて低いが、１ｋｂ程度のＤＮＡ断片を固相化できると言う利点がある。

特表平４−５０５７６３号公報 特許第３２７２３６５号公報

ところで、上記した従来のＤＮＡチップでは、ハイブリダイゼーション後の蛍光強度を測定して解析をするが、その解析結果の再現性及び安定性は低い可能性があり、後日、再度解析を行う可能性もある。その場合、ハイブリダイゼーション後のＤＮＡチップ自体或いは発現情報を別途長期間保存しておく必要がある。

しかしながら、従来は、ハイブリダイゼーション前のＤＮＡチップと、ハイブリダイゼーション後のＤＮＡチップとを区別する手段は、ＤＮＡチップ自体には設けられておらず、取り扱いが不便であった。また、従来は、ハイブリダイゼーション後のＤＮＡチップと、そのＤＮＡチップから得られた発現情報とが別々に保管されており、管理が煩雑となっていた。

そこで、本発明は、生化学反応をさせる前の基板と生化学反応をした後の基板とを容易に識別でき、管理及び取り扱いが容易となるバイオアッセイ用基板、並びに、このようなバイオアッセイ基板を用いて生化学反応処理をするバイオアッセイ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るバイオアッセイ用基板は、標的物質と検出物質とを生化学反応させ、その生化学反応の結果に基づき標的物質の解析を行わせるためのバイオアッセイ用基板であって、上記検出物質を保持する保持部と、該保持部により保持している上記検出物質と上記標的物質とを相互反応させる反応空間とを有する反応部が、１又は複数設けられた相互反応領域と、上記相互反応領域から読み出される情報を記録及び／又は再生することが可能な情報記録領域と、上記相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応処理が行われたか否かを示す判別情報が記録される領域とが形成されてなり、当該基板全体が円板状に形成され、上記相互反応領域及び情報記録領域は、同心円状に、該相互反応領域を外側に該情報記録領域を内側に、又は、同心円状に、該相互反応領域を内側に該情報記録領域を外側に、領域分割して形成され、上記判別情報は、上記情報記録領域に記録されている。

ここで、上記バイオアッセイ用基板及び上記バイオアッセイ装置における「バイオアッセイ」とは、例えばハイブリダイゼーション等の物質間の相互反応に基づく生化学的分析を意味している。

また、上記「標的物質」及び「検出物質」は、例えば、ヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リボソーム等の生体物質である。なお、「ヌクレオチド鎖」とは、プリン又はピリミジン塩基と糖がグリコシド結合したヌクレオチドのリン酸エステルの重合体を意味し、ＤＮＡプローブを含むオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、プリンヌクレオチドとピリミジンヌクレオチドが重合したＤＮＡ（全長あるいはその断片）、逆転写により得られるｃＤＮＡ（ｃＤＮＡプローブ）、ＲＮＡ等を広く含む。

また、上記「保持部」は、上記検出物質を基板上に保持するための部分である。例えば、検出物質がヌクレオチド鎖であれば、上記保持部は、ヌクレオチド鎖の末端を、カップリング反応その他の化学結合によって固定化できる好適な表面処理が施された表面部位を意味することとなる。

また、上記「反応空間」とは、保持部に保持されている検出物質と上記標的物質とを液相中で物質間の相互反応をさせるための区画された空間である。例えば、この反応空間では、タンパク質−タンパク質間、ヌクレオチド鎖−ヌクレオチド鎖間（ＤＮＡ−ＤＮＡ、ＤＮＡ−ＲＮＡ、ＲＮＡ−ＲＮＡの双方を含む。）、タンパク質−ヌクレオチド鎖（二本鎖を含む。）間の相互反応、その他の高分子間の相互反応、高分子と低分子の相互反応、及び、低分子間の相互反応等の各種の相互反応が行われる空間である。また、例えば、反応空間で２本鎖ヌクレオチドの相互反応を行う場合には、転写因子であるホルモンレセプター等のレセプター分子と応答配列ＤＮＡ部分の結合等を行わせることができる。

上記「反応部」は、基板上の適切な位置に配置することが可能である。例えば、バイオアッセイ用基板を円板状の形成した場合には、上方視放射状を呈するように並べて配設すれば、基板上のスペースを有効に利用でき、反応部の集積密度を高めることができる。すなわち、情報集積量を多くすることができる。

また、「反応部」は、基板上に複数形成することが可能であるが、液相中で物質間の相互反応をさせる際に、互いにコンタミネーションしないように区画されている。また、１つ１つの反応部毎、又は、複数の反応部で１つのグループにグルーピングされた単位毎に、異なる検出物質を保持し（すなわち、同一のグループ内では同一の検出物質が保持され）、それぞれのグループ毎に独立の条件を設定して物質間相互反応を行う。例えば、１つ１つの反応部毎、又は、複数の反応部で１つのグループにグルーピングされた単位毎に、異なる検出用のヌクレオチド鎖を固定し、それぞれ別個独立の条件を設定してハイブリダイゼーション反応を進行させる。

また、本発明に係るバイオアッセイ用基板における情報記録領域には、例えば、上記相互反応領域から読み出された物質間相互反応の結果、上記相互反応領域から読み出した物質間相互反応の検出イメージデータ、又は、上記相互反応領域に保持されている検出物質に関する情報（例えば、遺伝子ネットワーク図等）等が記録される。

以上のような本発明に係るバイオアッセイ用基板では、相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応処理が行われたか否かを示す判別情報が記録される領域が形成されている。

本発明に係るバイオアッセイ装置は、バイオアッセイ用基板上で標的物質と検出物質とを生化学反応させるバイオアッセイ装置であって、上記検出物質を保持する保持部と、当該保持部により保持している上記検出物質と上記標的物質とを相互反応させる反応空間とを有する反応部が、１又は複数設けられた相互反応領域と、上記相互反応領域から読み出される情報を記録及び／又は再生することが可能な情報記録領域と、上記相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応処理が行われたか否かを示す判別情報が記録される領域とが形成されているバイオアッセイ用基板を装着する基板装着手段と、上記反応部の反応空間に上記標的物質を滴下し、滴下した上記標的物質と上記保持部に保持されている上記検出物質とを相互反応させて反応生成物を生成するとともに、生成された反応生成物の光学特性を変化させる反応手段と、上記反応生成物に光を照射することによって、各反応部の光学特性を検出する光検出手段と、上記情報記録領域から情報を再生し、若しくは、上記情報記録領域に対して情報を記録及び再生する情報記録再生手段と、上記バイオアッセイ用基板の判別情報を検出し、上記基板装着手段に装着されているバイオアッセイ用基板で既に物質間相互反応が行われている場合には、上記反応手段による物質間相互反応処理を行わせないようにする制御手段とを備え、上記バイオアッセイ用基板は、全体が円板状に形成され、上記相互反応領域及び情報記録領域は、同心円状に、該相互反応領域を外側に該情報記録領域を内側に、又は、同心円状に、該相互反応領域を内側に該情報記録領域を外側に、領域分割して形成されており、上記基板装着手段は、バイオアッセイ用基板を円板中心を軸として回転可能に保持し、上記バイオアッセイ用基板において、上記判別情報の記録領域は、上記情報記録領域上に設けられており、上記制御手段は、上記相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応を行った場合には、その旨を示す判別情報を、上記情報記録再生手段により上記情報記録領域に記録する。

上記反応手段は、上記反応部の反応空間に上記標的物質を滴下する。標的物質は例えば予め蛍光標識されていてもよいし、滴下時に例えば蛍光物質と標的物質とを混合させて反応領域に滴下してもよいし、例えば標的物質と蛍光物質とをほぼ同時又は時系列的に前後して且つ別々に滴下しても良い。

ここで、標的物質及び検出物質がヌクレオチド鎖である場合、蛍光物質は、蛍光色素で標的物質を標識する物質又はインターカレータのいずれも採用できる。インターカレータは、例えば検出用ヌクレオチド鎖と標的ヌクレオチド鎖との塩基間の水素結合中に挿入されるようにして、ハイブリダイゼーションした二本鎖ヌクレオチド鎖に取り込まれる。これにより、インターカレータを含まない二本鎖ヌクレオチド鎖からの蛍光波長に比べ、長波長側に蛍光波長がシフトし、かつ、蛍光強度と二本鎖ヌクレオチド鎖に取り込まれたインターカレータの量との間には相関関係があるので、この相関関係に基づいて、定量的な検出が可能となる。

以上のような本発明に係るバイオアッセイ装置では、相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応処理が行われたか否かを示す判別情報が記録される領域が形成されてバイオアッセイ用基板が装着され、既に物質間相互反応が行われた基板が装着されている場合には、物質間相互反応処理を禁止する。

本発明に係るバイオアッセイ用基板では、相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応処理が行われたか否かを示す判別情報が記録される領域が形成されている。このことによって、本発明に係るバイオアッセイ用基板では、物質間相互反応をさせる前の基板と物質間相互反応をした後の基板とを容易に識別でき、管理及び取り扱いが容易となる。

また、本発明に係るバイオアッセイ装置では、相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応処理が行われたか否かを示す判別情報が記録される領域が形成されてバイオアッセイ用基板が装着され、既に物質間相互反応が行われた基板が装着されている場合には、物質間相互反応処理を行わせない。このことにより、本発明に係るバイオアッセイ装置では、１つのバイオアッセイ用基板に対して重複して物質間相互反応処理を行わせることなく、誤まった処理をなくすことができる。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明を適用したバイオアッセイ用基板１の上面（図１（Ａ））及び断面（図１（Ｂ））を模式的に示したものである。

バイオアッセイ用基板１は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＤ（Mini-Disc）等の光情報記録媒体に用いられる円板状の基板（ディスク）の材料により形成されている。例えば、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレンその他の円盤状に成形可能な合成樹脂、好ましくは射出成形可能な合成樹脂によって形成される。なお、安価な合成樹脂基板を用いることで、従来のガラスチップに比して低ランニングコストを実現できる。

バイオアッセイ用基板１は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の光情報記録媒体に用いられる円板状の基板（ディスク）と同様の主面が円形の平板状の形状を呈している。また、バイオアッセイ用基板１の中心には、中心孔２が形成されている。中心孔２には、当該バイオアッセイ用基板１がバイオアッセイ装置に装着されたときに、当該バイオアッセイ用基板１を保持及び回転させるためのチャッキング機構が挿入される。

バイオアッセイ用基板１の円形の主面は、図１（Ａ）に示すように、半径方向に同心円状に形成された記録領域３及び反応領域４の２つの領域に分けられている。本例では、記録領域３が内周側に位置し、反応領域４が外周側に位置している。記録領域３が外周側に位置し、反応領域４が内周側に位置してもよい。記録領域３は、光ディスク情報記録媒体と同様に、レーザ光を照射して光学的に情報の記録再生がされる領域である。反応領域４は、プローブＤＮＡ（検出物質である検出用ヌクレオチド鎖）とサンプルＤＮＡ（標的物質である標的ヌクレオチド鎖）との相互反応の場となる領域、具体的にはハイブリダイゼーション反応の場となる領域である。

バイオアッセイ用基板１の層構造は、図１（Ｂ）に示すように、情報層５と反応層６とから形成されている。ここでは、情報層５が下層、反応層６が上層に位置するものとする。また、バイオアッセイ用基板１の反応層６側の表面を上面１ａ、情報記録層５側の表面を下面１ｂというものとする。

情報層５には、記録領域３に対応する平面領域に、例えばピットや相変化材料等のレーザ光が照射されることによりデータの再生又は記録再生がされる信号記録膜７が形成されている。このような信号記録膜７は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の光ディスクと同様のディスク作成方法により形成することができる。

信号記録膜７は、バイオアッセイ用基板１の下面１ｂ側からレーザ光を照射することにより、信号の再生又は記録再生がされる。また、情報層５は、ＤＮＡ解析時に照射される励起光及び制御光、並びに、ＤＮＡ解析時に蛍光標識剤から発光される蛍光の波長を透過する材料により形成されている。なお、励起光、制御光及び蛍光については詳細を後述する。

反応層６は、図２に示すように、下層側から（すなわち情報層５側から）、基板層１０と、透明電極層１１と、固相化層１２と、ウェル形成層１３とから形成された層構造となっている。

基板層１０は、詳細を後述する励起光及び制御光並びに蛍光の波長の光を透過する材料である。例えば、基板層１０は、石英ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリスチレン等の材料で形成されている。

透明電極層１１は、基板層１０上に形成された層である。透明電極層１１は、例えばＩＴＯ（インジウム-スズ-オキサイド）等の光透過性があり且つ導電性を有する材料から形成されている。透明電極層１１は、基板層１０上に例えばスパッタリングや電子ビーム蒸着等により２５０ｎｍ程度の厚さに成膜されて形成される。

固相化層１２は、透明電極層１１上に形成された層である。固相化層１２は、プローブＤＮＡの一端を固相化させるための材料から形成されている。本例では、固相化層１２は、シランにより表面修飾可能なＳｉＯ _２ が、例えばスパッタリングや電子ビーム蒸着により５０ｎｍ程度の厚さに成膜された層となっている。

ウェル形成層１３は、固相化層１２上に形成された層である。ウェル形成層１３は、プローブＤＮＡとサンプルＤＮＡとの間のハイブリダイゼーション反応を起させる複数のウェル８が形成された層である。ウェルは、バイオアッセイ用基板１の上面１ａが開口したくぼみ状となっており、サンプルＤＮＡが含まれた溶液等が滴下されたときにその溶液を保留することができる程度の深さ及び大きさとなっている。例えば、ウェル８は、開口部が１００μｍ四方の大きさに形成され、深さが５μｍ程度とされて、底面１４に固相化層１２が露出している。このようなウェル形成層１３は、例えば、固相化層１２上に感光性ポリミイドをスピンコート等で５μｍ程度の厚さに塗布し、塗布した感光性ポリミイドを所定のパターンでフォトマスクを用いて露光及び現像することで形成される。

さらに、ウェル８は、一端が官能基により修飾されたプローブＤＮＡが底面１４（固相化層１２が露出した部分）に結合するように、当該底面１４が官能基により表面修飾されている。例えば、ウェル８は、図３に示すように、ＯＨ基１６を有するシラン分子１７により、底面１４（ＳｉＯ _２ から形成されている固相化層１２）が表面修飾されている。このため、ウェル８の底面１４には、例えばＮＣＯ基で一端が修飾されたプローブＤＮＡを結合させることができる。このようにバイオアッセイ用基板１では、ウェル８の底面１４に、プローブＤＮＡの一端を結合させることができるので、図４に示すように、底面１４から垂直方向に鎖が伸びるように、プローブＤＮＡ（Ｐ）を結合させることができる。

また、バイオアッセイ用基板１では、図１に示すように、複数のウェル８が、主面の中心から外周方向に放射状に向かう複数の列上に、例えば４００μｍ程度の間隔で等間隔に並んで配置されている。ただし、ここでは、ウェル８が形成される平面領域は、反応領域４の範囲である。

また、バイオアッセイ用基板１には、バイオアッセイ用基板１の下面１ｂ側からレーザ光を照射することにより読み取り可能なアドレスピット９が形成されている。アドレスピット９は、バイオアッセイ用基板１の平面上における各ウェル８の位置を特定するための情報である。アドレスピット９から情報を光学的に読み取ることによって、複数存在するウェル８のうち、現在レーザ光を照射している位置の１つのウェル８がどれであるかを特定することが可能となる。このようなアドレスピット９が設けてあることによって、後述する滴下装置による溶液の滴下位置の制御や、対物レンズによる蛍光検出位置の特定を行うことができる。

以上のようなバイオアッセイ用基板１では、円板状に形成されているため、光ディスクシステムと同様の再生システムを利用することにより、レーザ光のフォーカシング位置を制御するためのフォーカシングサーボ制御、半径方向に対するレーザ光の照射位置や滴下装置による滴下位置の制御のための位置決めサーボ制御、並びに、アドレスピット９の情報検出処理をすることができる。つまり、アドレスピット９に記録してある情報内容と、そのアドレスピット９の近傍にあるウェル８とを対応させておくことにより、アドレスピット９の情報を読み出すことで、特定の１つのウェル８に対してのみレーザ光を照射して蛍光が発光しているウェル８の位置を特定したり、特定の１つのウェル８の位置と滴下装置との相対位置を制御して、その特定の１つのウェル８に対して溶液を滴下したりすることができる。

なお、ウェル８の底面１４にプローブＤＮＡを固定化する方法としては、上述した方法の他に、ストレプトアビジンによって底面１４を表面修飾し、一端がビオチンにより修飾されたヌクレオチド鎖を結合してもよい。また、ヌクレオチド鎖の末端に磁気ビーズを取り付け、裏面から磁石等で当該ヌクレオチド鎖を一時的に固定するようにして、底面１４に固定化してもよい。

また、ウェル８は、特に放射状に配置しなくてもよいが、主面の中心から外周方向に放射状に向かう複数の列上に配置することによって、基板スペースを有効に利用でき、反応部の集積密度を高めることができる。

また、ウェル８と他のウェル８との間は、バッファ溶液中で相互反応をさせる際に、互いにコンタミネーションしないように区画がされている。

また、１つ１つのウェル８毎、又は、複数のウェル８で１つのグループにグルーピングされた単位毎に、異なるプローブＤＮＡを保持し（すなわち、同一のグループ内では同一のプローブＤＮＡが保持され）、それぞれのグループ毎に独立の条件を設定してハイブリダイゼーションを行う。このことにより、例えば、疾病発症のマーカー遺伝子を基板上にグルーピングして固定することが可能となり、これにより、一つの基板を用いて、同時に複数の疾病の発現状況を確認することができる。また、融解温度Ｔｍ（Melting Temperature）又はＧＣ（Guanine-Cytosine）含有率の違いに基づいて、固定化する検出用ヌクレオチド鎖をグルーピングしておくことも可能となる。これにより、アクティブなハイブリダイゼーション反応が得られるバッファ組成、濃度等の反応条件、洗浄条件、滴下するサンプル溶液濃度等を、検出用ヌクレオチド鎖の性質に応じてきめ細かく選択することが可能となるので、解析作業において偽陽性又は偽陰性が示される危険性を格段に減少させることができる。

また、さらに、バイオアッセイ用基板１では、バイオアッセイ用の物質間の相互反応をさせる領域（ウェル８）とともに、光ディスクと同様に各種の情報の記録再生を行う信号記録膜７が形成されており、円板状に形成した基板をより有用且つ多様的に利用することが可能となる。

例えば、バイオアッセイ用基板１に、「バイオアッセイ用基板１の動作制御に関する情報」、「ウェル８に固相化されているプローブＤＮＡに関する情報」、「検査結果に関する情報」、「読み出し画像に関する情報」、「検出される遺伝子に関するネットワーク図」「検出される遺伝子関連ＵＲＬ」等を記録することができる。

バイオアッセイ用基板１の動作制御に関する情報の具体例としては、例えば、バイオアッセイ用基板１を用いてＤＮＡの解析を行う際の検査プログラム、その検査に必要な各種のデータ、検査プログラムのアップデート情報、当該バイオアッセイ用基板１や解析装置の取り扱い説明書、検査処理の手順等を記録する。

このようなバイオアッセイ用基板１の動作制御に関する情報を、物質間の相互反応を起させる領域とともに同一基板に記録することとによって、動作制御に関連する情報を別の記録媒体に記録して頒布する必要がなくなる。

また、ウェル８に固相化されているプローブＤＮＡに関する情報の具体例としては、各ウェル８に配置されているプローブＤＮＡの種別やその配置位置、各ウェル８内のプローブＤＮＡの説明、プローブＤＮＡと疾病との関係、バイオアッセイ用基板１の製造者や製造日時等を記録する。

このようなウェル８に固相化されているプローブＤＮＡに関する情報を、そのプローブＤＮＡが固相化されている同一基板に記録することによって、バイオアッセイ用基板１の管理を確実且つ容易に行うことが可能となる。

また、検査結果に関する情報の具体例としては、被検査者に関する情報（名前、年齢、性別等）、検査日時、検査場所、検査者、検査結果データ（反応領域から読み取った生データ）、検査結果に基づくＤＮＡ解析結果（ビジュアル的な検査結果データや疾病との関連付けを示すデータ等）、その被検査者の過去の検査結果（検査履歴）、その被検査者の他の検査結果等を記録する。

また、読み出し画像に関する情報の具体例としては、ハイブリダイゼーション反応による蛍光強度をＣＣＤカメラ等で撮像し、その画像イメージを所定のフォーマット（例えばＪＰＧ）で記録する。これにより、一度検出に使用したバイオアッセイ用基板から再度蛍光強度を読み取る必要がなくなるだけでなく、時間と共に蛍光強度が劣化することによる測定誤差を減少させることができる。

また、検出される遺伝子に関するネットワーク図に関しては、例えばＫＥＧＧ（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）におけるＰａｔｈｗａｙ図などがあげられる。更にまた、検出される遺伝子に関するＵＲＬを登録しておき、バイオアッセイ装置に備え付けられたインターネット接続機能を用いて情報検索することができる。

このような検査結果に関する情報を、検査結果のソースとなるサンプルＤＮＡがハイブリダイゼーションされた同一基板に記録することによって、検査結果の取り扱いが確実且つ容易になる。

バイオアッセイ用基板１では、以上のような情報に限らず、他のデータも記録することももちろん可能である。

なお、バイオアッセイ用基板１では、主面を記録領域３と反応領域４との２つの領域に分けているが、記録領域３と反応領域４とが平面領域上で重なっていてもよい。この場合には、信号記録膜７の位置が反応領域４から厚み方向に、蛍光を励起するために照射するレーザ光（詳細を後述する励起光）や制御用のレーザ光（詳細を後述する制御光）の焦点深度より離間した位置に形成されていればよい。つまり、光ディスクの２層記録と同様に焦点の手前に信号記録膜７が位置すれば、反応領域４に充分到達するためである。

さらに、バイオアッセイ用基板１の信号記録膜７には、未だハイブリダイゼーションを行っていない基板であるか、既にハイブリダイゼーションを行った基板であるかを示す判別情報が記録されている。

バイオアッセイ用基板１では、反応領域４とともに情報が記録される記録領域３が設けられている。反応領域４は、１回ハイブリダイゼーションを行えば再度ハイブリダイゼーションは行われない領域であり、２回使用されることはない。

これに対して、記録領域３は、何度でも再生及び記録を行って繰り返し使用する領域である。このため、これまでのバイオアッセイ用基板１と異なり、記録領域３の情報を参照するために、複数回に亘って解析装置に装着されて使用される。このとき、使用者が、既に使用済みのバイオアッセイ用基板１を用いて、誤ってハイブリダイゼーション処理を行ってしまう可能性が生じる。

そのため、バイオアッセイ用基板１では、未だハイブリダイゼーションが行われていないか、既にハイブリダイゼーションが行われているかを示す判別情報が記録され、当該基板１が測定装置に装着されたときにこの判別情報が読み出される。測定装置側では、もし、既にハイブリダイゼーション済みの基板が装着された場合には、使用者の操作に関わらず、ハイブリダイゼーション処理を行わせないようにすることができる。

このようにバイオアッセイ用基板１では、判別情報を記録しておくことによって、誤った処理を防止することが可能となる。

なお、バイオアッセイ用基板１が例えばカートリッジに収納されているのであれば、例えば３．５インチフロッピーディスク、ＭＤの書き込み済みを示すスイッチ、ビデオテープにおける消去防止用爪などのような機械的な方式で、判別情報をカートリッジ自体に記録するようにしてもよい。また、相互反応の結果やその検出イメージ自体を用いて判別情報としてもよい。

（バイオアッセイ装置）
つぎに、上述したバイオアッセイ用基板１を用いてＤＮＡ解析を行うバイオアッセイ装置２１について、図５を参照して説明をする。

バイオアッセイ装置２１は、図５に示すように、バイオアッセイ用基板１を保持して回転をさせるディスク装着部２２と、ハイブリダイゼーションのための各種溶液を貯留するとともにバイオアッセイ用基板１のウェル８にその溶液を滴下する滴下部２３と、バイオアッセイ用基板１のウェル８から励起光を検出するための励起光検出部２４と、上記の各部の管理及び制御を行う制御/サーボ部２５と、バイオアッセイ用基板１の信号記録膜７に対して信号の記録再生を行う記録再生部２６と、入力部２７と、表示部２８と、インターネット等のネットワークと接続するためのネットワーク接続部２９と、上記の各部を制御するコントローラ３０とを備えている。

ディスク装着部２２は、バイオアッセイ用基板１の中心孔２内に挿入して当該バイオアッセイ用基板１を保持するチャッキング機構３１と、チャッキング機構３１を駆動することによりバイオアッセイ用基板１を回転させるスピンドルモータ３２と有している。ディスク装着部２２は、上面１ａ側が上方向となるようにバイオアッセイ用基板１を水平に保持した状態で、当該バイオアッセイ用基板１を回転駆動する。

滴下部２３は、試料溶液Ｓを貯留する貯留部３３と、貯留部３３内の試料溶液Ｓをバイオアッセイ用基板１に滴下する滴下ヘッド３４とを有している。滴下ヘッド３４は、水平に装着されたバイオアッセイ用基板１の上面１ａの上方に配置されている。さらに、滴下ヘッド３４は、図１記載のバイオアッセイ用基板１のアドレスピット９から読み出される位置情報及び回転同期情報に基づいてバイオアッセイ用基板１との相対位置を半径方向に制御し、プローブＤＮＡ、サンプルＤＮＡ又は蛍光標識剤を含有する試料溶液Ｓを所定のウェル８に正確に追従して滴下する構成とされている。

励起光検出部２４は、光学ヘッド４０を有している。光学ヘッド４０は、水平に装着されたバイオアッセイ用基板１の下方側、すなわち、下面１ｂ側に配置されている。光学ヘッド４０は、例えば、図示していないスレッド機構等により、バイオアッセイ用基板１の半径方向に移動自在とされている。

光学ヘッド４０は、対物レンズ４１と、対物レンズ４１を移動可能に支持する２軸アクチュエータ４２と、導光ミラー４３とを有している。対物レンズ４１は、その中心軸がバイオアッセイ用基板１の表面に対して略垂直となるように２軸アクチュエータ４２に支持されている。従って、対物レンズ４１は、バイオアッセイ用基板１の下方側から入射された光束を当該バイオアッセイ用基板１に対して集光することができる。２軸アクチュエータ４２は、バイオアッセイ用基板１の表面に対して垂直な方向、及び、バイオアッセイ用基板１の半径方向の２方向に対物レンズ４１を移動可能に支持している。２軸アクチュエータ４２を駆動することにより、対物レンズ４１により集光された光の焦点を、バイオアッセイ用基板１の表面に対して垂直な方向及び半径方向に移動させることができる。従って、この光学ヘッド４０では、光ディスクシステムにおけるジャストフォーカス制御並びに位置決め制御と同様の制御を行うことができる。

導光ミラー４３は、光路Ｘ上に対して４５°の角度で配置されている。光路Ｘは、励起光Ｐ、蛍光Ｆ、制御光Ｖ及び反射光Ｒが、光学ヘッド４０に対して入射及び出射する光路である。導光ミラー４３には、励起光Ｐ及び制御光Ｖが光路Ｘ上から入射される。導光ミラー４３は、励起光Ｐ及び制御光Ｖを反射して９０°屈折させて、対物レンズ４１に入射する。対物レンズ４１に入射された励起光Ｐ及び制御光Ｖは、当該対物レンズ４１により集光されてバイオアッセイ用基板１に照射される。また、導光ミラー４３には、蛍光Ｆ及び制御光Ｖの反射光Ｒが、バイオアッセイ用基板１から対物レンズ４１を介して入射される。導光ミラー４３は、蛍光Ｆ及び反射光Ｒを反射して９０°屈折させて、光路Ｘ上に出射する。なお、光学ヘッド４０をスレッド移動させる駆動信号及び２軸アクチュエータ４２を駆動する駆動信号は、制御/サーボ部２５から与えられる。

また、励起光検出部２４は、励起光Ｐを出射する励起光源４４と、励起光源４４から出射された励起光Ｐを平行光束とするコリメータレンズ４５と、コリメータレンズ４５により平行光束とされた励起光Ｐを光路Ｘ上で屈折させて導光ミラー４３に照射する第１のダイクロックミラー４６とを有している。

励起光源４４は、蛍光標識剤を励起可能な波長のレーザ光源を有する発光手段である。励起光源４４から出射される励起光Ｐは、ここでは波長が４０５ｎｍのレーザ光である。なお、励起光Ｐの波長は、蛍光標識剤を励起できる波長であればどのような波長であってもよい。コリメータレンズ４５は、励起光源４４から出射された励起光Ｐを平行光束にする。第１のダイクロックミラー４６は、波長選択性を有する反射鏡であり、励起光Ｐの波長の光のみを反射して、蛍光Ｆ及び制御光Ｖ（その反射光Ｒ）の波長の光を透過する。第１のダイクロックミラー４６は、光路Ｘ上に４５°の角度を持って挿入されており、コリメータレンズ４５から出射された励起光Ｐを反射して９０°屈折させ、導光ミラー４３に励起光Ｐを照射している。

また、励起光検出部２４は、蛍光Ｆを検出するアバランジェフォトダイオード４７と、蛍光Ｆを集光する集光レンズ４８と、光学ヘッド４０から光路Ｘ上に出射された蛍光Ｆを屈折させてアバランジェフォトダイオード４７に照射する第２のダイクロックミラー４９とを有している。

アバランジェフォトダイオード４７は、非常に感度の高い光検出器であり、微弱な光量の蛍光Ｆを検出することが可能である。なお、アバランジェフォトダイオード４７により検出する蛍光Ｆの波長は、ここでは４７０ｎｍ程度である。また、この蛍光Ｆの波長は、蛍光標識剤の種類により異なるものである。集光レンズ４８は、アバランジェフォトダイオード４７上に蛍光Ｆを集光するためのレンズである。第２のダイクロックミラー４９は、光路Ｘ上に４５°の角度を挿入されているとともに、導光ミラー４３側から見て第１のダイクロックミラー４６の後段に配置されている。従って、第２のダイクロックミラー４９には、蛍光Ｆ、制御光Ｖ及び反射光Ｒが入射し、励起光Ｐは入射しない。第２のダイクロックミラー４９は、波長選択性を有する反射鏡であり、蛍光Ｆの波長の光のみを反射して、制御光（反射光Ｒ）の波長の光を透過する。第２のダイクロックミラー４９は、光学ヘッド４０の導光ミラー４３から出射された蛍光Ｆを反射して９０°屈折させ、集光レンズ４８を介してアバランジェフォトダイオード４７に蛍光Ｆを照射する。

アバランジェフォトダイオード４７では、このように検出した蛍光Ｆの光量に応じた電気信号を発生し、その電気信号を制御/サーボ部２５に供給する。

また、励起光検出部２４は、制御光Ｖを出射する制御光源５０と、制御光源５０から出射された制御光Ｖを平行光束とするコリメータレンズ５１と、制御光Ｖの反射光Ｒを検出するフォトディテクト回路５２と、非点収差を生じさせてフォトディテクト回路５２に対して反射光Ｒを集光するシリンドリカルレンズ５３と、制御光Ｖと反射光Ｒとを分離する光セパレータ５４とを有している。

制御光源５０は、例えば７８０ｎｍの波長のレーザ光を出射するレーザ光源を有する発光手段である。なお、制御光Ｖの波長は、アドレスピット９が検出でき、且つ、信号記録膜７に対して情報の記録及び再生ができる波長に設定されている。さらに、制御光Ｖの波長は、励起光Ｐ及び蛍光Ｆの波長と異なった波長に設定されている。このような波長であれば、制御光Ｖの波長は、７８０ｎｍに限らずどのような波長であってもよい。コリメータレンズ５１は、制御光源５０から出射された制御光Ｖを平行光束にする。平行光束とされた制御光Ｖは光セパレータ５４に入射される。

フォトディテクト回路５２は、反射光Ｒを検出するディテクタと、検出した反射光Ｒからフォーカスエラー信号、位置決めエラー信号、及び、アドレスピット９の再生信号、並びに、信号記録膜７の再生信号を生成する信号生成回路とを有している。反射光Ｒは、制御光Ｖがバイオアッセイ用基板１で反射して生成された光であるので、その波長は、制御光と同一の７８０ｎｍである。

なお、光学ヘッド４０によりバイオアッセイ用基板１の反応領域４（外周側の領域）にレーザ光を照射している場合、フォーカスエラー信号は、対物レンズ４１により集光された光の合焦位置とバイオアッセイ用基板１の反応層６との位置ずれ量を示すエラー信号となり、位置決めエラー信号は、所定のウェル８の位置と焦点位置とのディスク半径方向に対する位置ずれ量を示す信号となる。光学ヘッド４０によりバイオアッセイ用基板１の記録領域３（内周側の領域）にレーザ光を照射している場合、フォーカスエラー信号は、対物レンズ４１により集光された光の合焦位置と信号記録膜７との位置ずれ量を示すエラー信号となり、位置決めエラー信号は、信号記録膜７のトラック位置と焦点位置とのディスク半径方向に対する位置ずれ量を示す信号となる。

アドレスピット９の再生信号は、反応領域４（外周側の領域）にレーザ光を照射している場合のみに検出され、バイオアッセイ用基板１に記録されているアドレスピット９に記述されている情報内容を示す信号である。この情報内容を読み出すことにより、現在、制御光Ｖを照射しているウェル８を特定することができる。

信号記録膜７の再生信号は、記録領域３（内周側の領域）にレーザ光を照射している場合のみに検出され、信号記録膜７のトラックに記録されている情報内容を示す信号である。

フォトディテクト回路５２は、反射光Ｒに基づき生成されたフォーカスエラー信号、位置決めエラー信号及びアドレスピット９の再生信号を制御/サーボ部２５に供給する。

シリンドリカルレンズ５３は、フォトディテクト回路５２上に反射光Ｒを集光するとともに非点収差を生じさせるためのレンズである。このように非点収差を生じさせることによりフォトディテクト回路５２によりフォーカスエラー信号を生成させることができる。

光セパレータ５４は、偏向ビームスプリッタからなる光分離面５４ａと１/４波長板５４ｂにより構成されている。光セパレータ５４では、１/４波長板５４ｂの逆側から入射された光を光分離面５４ａが透過し、その透過光の反射光が１/４波長板５４ｂ側から入射された場合には光分離面５４ａが反射する機能を有している。光セパレータ５４は、光分離面５４ａが光路Ｘ上に４５°の角度を挿入されているとともに、導光ミラー４３側から見て第２のダイクロックミラー４９の後段に配置されている。従って、光セパレータ５４では、コリメータレンズ５１から出射された制御光Ｖを透過して光学ヘッド４０内の導光ミラー４３に対してその制御光Ｖを入射させているとともに、光学ヘッド４０の導光ミラー４３から出射された反射光Ｒを反射することにより９０°屈折され、シリンドリカルレンズ５３介してフォトディテクト回路５２に反射光Ｒを照射する。

制御/サーボ部２５は、励起光検出部２４により検出されたフォーカスエラー信号、位置決めエラー信号及びアドレスピット９の再生信号に基づき、各種のサーボ制御を行う。

反応領域４（外周側の領域）にレーザ光を照射している場合には、制御/サーボ部２５は、フォーカスエラー信号に基づき光学ヘッド４０内の２軸アクチュエータ４２を駆動して対物レンズ４１とウェル８との間の間隔を制御し、位置決めエラー信号に基づき光学ヘッド４０内の２軸アクチュエータ４２を駆動して対物レンズ４１とウェル８との半径方向の位置関係を制御し、アドレスピット９の再生信号に基づき光学ヘッド４０のスレッド移動制御を行って光学ヘッド４０を所定の半径位置に移動する。

記録領域３（内周側の領域）にレーザ光を照射している場合には、制御/サーボ部２５は、フォーカスエラー信号に基づき光学ヘッド４０内の２軸アクチュエータ４２を駆動して対物レンズ４１と信号記録膜７との間の間隔を制御し、位置決めエラー信号に基づき光学ヘッド４０内の２軸アクチュエータ４２を駆動して対物レンズ４１と信号記録膜７の記録トラックとの半径方向の位置関係を制御する。

記録再生部２６は、情報記録層７に記録されているデータの再生信号の復調及び復号処理を行ってデータを出力するとともに、情報記録層７に記録する記録データの符号化及び変調を行う。記録再生部２６は、再生時には、励起光検出部２４から出力された再生信号が入力され、コントローラ３０に復調及び復号したデータを出力する。また、記録再生部２６は、記録時には、コントローラ３０から記録データが入力され、符号化及び変調がされたデータを励起光検出部２４に供給して、制御光Ｖを出射する制御光源５０を駆動する。

入力部２７は、例えば、キーボードやマウス等のユーザからの情報入力を受け付けるデバイスであり、入力された情報はコントローラ３０に入力される。

表示部２８は、ＤＮＡ解析の解析結果や情報記録層７に記録されているデータの表示等を行うためのＬＣＤパネル等の表示手段であり、コントローラ３０により制御される。

ネットワーク接続部２９は、バイオアッセイ用基板１の情報記録層７に予め記録されているネットワークアドレス（例えばＵＲＬ）や入力部２７により指示されたネットワークアドレス（例えばＵＲＬ）などを用いて、ネットワーク上で提供されている情報にアクセスするための機能である。

コントローラ３０は、ハイブリダイゼーションの結果（蛍光の発光）を記録再生部２６を介して取得し、その取得した情報に基づきＤＮＡ解析結果の解析をする。また、コントローラ３０は、その解析結果を表示部２８に表示する。

コントローラ３０は、ＤＮＡ解析結果の情報をバイオアッセイ用基板１の情報記録層７に記録する。記録する情報の具体例としては、被検査者に関する情報（名前、年齢、性別等）、検査日時、検査場所、検査者、検査結果データ（反応領域から読み取った生データ）、検査結果に基づくＤＮＡ解析結果（ビジュアル的な検査結果データや疾病との関連付けを示すデータ等）、その被検査者の過去の検査結果（検査履歴）、その被検査者の他の検査結果等を記録する。

また、読み出し画像に関する情報の具体例としては、記録再生部２６で読み出されたハイブリダイゼーション結果に基づき取得されたバイオアッセイ用基板１上の蛍光の発光イメージを、画像イメージとして所定のフォーマット（例えばＪＰＥＧ）に符号化したものや、ハイブリダイゼーション反応による蛍光強度をＣＣＤカメラ等で撮像し、その画像イメージを所定のフォーマット（例えばＪＰＥＧ）に符号化したものである。このような画像イメージを記録することにより、一度検出に使用したバイオアッセイ用基板から再度蛍光強度を読み取る必要がなくなるだけでなく、時間とともに蛍光強度が劣化することによる測定誤差を減少させることができる。

また、検出される遺伝子に関するネットワーク図等も記録再生部２６を介して情報記録層７に記録してもよい。遺伝子に関するネットワーク図は、例えばＫＥＧＧ（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）におけるＰａｔｈｗａｙ図などがあげられる。また、検出される遺伝子に関するＵＲＬを記録しておき、必要に応じてネットワーク接続部２９を用いて情報検索するようにしてもよい。

また、コントローラ３０は、バイオアッセイ用基板１が装着部２２に装着された際に、当該基板１が既にハイブリダイゼーションがされて検査に使用されたか否かを示す判別情報を情報記録層７から読み出す。読み出した判別情報に、既にハイブリダイゼーションがされて検査に使用されたと示されている場合には、コントローラ３０は、そのバイオアッセイ用基板１に対してハイブリダイゼーション処理を禁止する。すなわち、ユーザにより誤ってハイブリダイゼーションの開始操作が行われたとしても、既に検査済みである警告を表示して、ハイブリダイゼーション処理を行わない。ただし、コントローラ３０は、既にハイブリダイゼーションがされて検査に使用されたと示されている場合であっても、情報記録層７への各種の情報の記録や読み出しは、許可する。例えば、判別情報に既にハイブリダイゼーションがされて検査に使用されていると示されている場合には、すぐに情報の表示モードに虚勢的に移行してしまってもよい。

一方、読み出した判別情報に、未だハイブリダイゼーションがされておらず検査に使用されていないと示されている場合には、コントローラ３０は、そのバイオアッセイ用基板１に対してハイブリダイゼーション処理を許可する。すなわち、ユーザによりハイブリダイゼーションの開始操作が行われれば、その処理を行う。

また、コントローラ３０は、バイオアッセイ用基板１に対してハイブリダイゼーション処理を行い、その処理が終了した場合には、当該基板１が既にハイブリダイゼーションがされて検査に使用された旨を示す判別情報を、情報記録層７に記録する。

以上のような構成のバイオアッセイ装置２１では、バイオアッセイを行う場合には、次のような動作を行う。

バイオアッセイ装置２１は、バイオアッセイ用基板１を回転させながら、図６に示すようにウェル８上にサンプルＤＮＡ（Ｓ）が含有した溶液を滴下し、プローブＤＮＡ（Ｐ）とサンプルＤＮＡ（Ｓ）とを相互反応（ハイブリダイゼーション）させる。また、ハイブリダイゼーション処理の済んだバイオアッセイ用基板１上に蛍光標識剤Ｍ（ここではインターカレータ）を含んだバッファ溶液を滴下して、図７に示すようにプローブＤＮＡ（Ｐ）とサンプルＤＮＡ（Ｓ）との二重らせん内に蛍光標識剤Ｍを挿入する。

また、バイオアッセイ装置２１は、滴下された後のバイオアッセイ用基板１を回転させ、励起光Ｐを当該バイオアッセイ用基板１の下面１ｂ側から入射させてウェル８内の蛍光標識剤に照射し、その励起光Ｐに応じてその蛍光標識剤から発生した蛍光Ｆをバイオアッセイ用基板１の下方から検出する。

ここで、バイオアッセイ装置２１では、励起光Ｐと制御光Ｖとを同一の対物レンズ４１を介してバイオアッセイ用基板１に照射している。そのため、バイオアッセイ装置２１では、制御光Ｖを用いたフォーカス制御、位置決め制御並びにアドレス制御を行うことによって、励起光Ｐの照射位置、すなわち、蛍光Ｆの発光位置を特定することが可能となり、その蛍光の発光位置からサンプルＤＮＡと結合したプローブＤＮＡを特定することができる。

また、以上のような構成のバイオアッセイ装置２１では、データの記録及び再生時には、次のような動作を行う。

バイオアッセイ装置２１は、励起光Ｐの出射を停止して、制御光Ｖのみを出射する。そして、バイオアッセイ用基板１を回転させながらサーボ制御を行い、信号記録膜７上のトラックに対して、データの記録又は再生を行う。

（ＤＮＡ解析方法）
つぎに、ＤＮＡ解析方法について説明をする。

最初に、バイオアッセイ用基板１をバイオアッセイ装置２１のディスク装着部２２に水平に装着する。

続いて、バイオアッセイ装置２１により、アドレスピット９に基づく位置制御を行いながらバイオアッセイ用基板１を回転させ、滴下ヘッド３４から、一端がＮＣＯ基等で修飾されたプローブＤＮＡを含有した溶液を所定のウェル８に対して滴下する。このとき、１つのバイオアッセイ用基板１に対して、複数種類のプローブＤＮＡを滴下する。ただし、１つのウェル８内には１種類のプローブＤＮＡが入るようにする。なお、各ウェル８にいずれの種類のプローブＤＮＡを滴下するかは、予めウェルとプローブＤＮＡとの対応関係を示す配置マップ等を信号記録膜７から読み出しておくか、ネットワーク接続部２９を用いて情報収集しておき、その配置マップに基づき滴下制御する。

続いて、バイオアッセイ用基板１の上面１ａ側から、電極をウェル８内の溶液に挿入して、１ＭＶ/ｍ、１ＭＨｚ程度の交流電界を各ウェル８に印加する。このように交流電界を印加すると、プローブＤＮＡがバイオアッセイ用基板１に対して垂直方向に伸張するとともに、プローブＤＮＡをバイオアッセイ用基板１に垂直方向に移動させて、予め表面修飾処理がされた底面１４に対して、プローブＤＮＡの修飾端を結合させ、ウェル８内にプローブＤＮＡを固相化（固定化）することができる（Masao Washizu and Osamu Kurosawa: ” Electrostatic Manipulation of DNA in Microfabricated Structures ”, IEEE Transaction on Industrial Application Vol.26,No26,P.1165-1172(1900) 参照）。

続いて、バイオアッセイ装置２１により滴下ヘッド３４からサンプルＤＮＡが含有した溶液をバッファ塩を含む溶液とともに、バイオアッセイ用基板１上の各ウェル８に滴下する。

続いて、サンプルＤＮＡの滴下後、バイオアッセイ用基板１を恒温層等に移し、ウェル８内を数十度に加熱し、加熱した状態のまま１ＭＶ/ｍ、１ＭＨｚ程度の交流電界を印加する。このような処理をすると、サンプルＤＮＡとプローブＤＮＡとが垂直方向に伸張して立体障害の少ない状態となるとともに、サンプルＤＮＡがバイオアッセイ用基板１に対して垂直方向に移動する。この結果、互いの塩基配列が対応したサンプルＤＮＡとプローブＤＮＡとが同一のウェル８内にある場合には、それらがハイブリダイゼーションを起す。

続いて、ハイブリダイゼーションを起させた後に、バイオアッセイ装置２１により、インターカレータ等の蛍光標識剤を、バイオアッセイ用基板１のウェル８内に滴下する。このような蛍光標識剤は、ハイブリダイゼーションを起したプローブＤＮＡとサンプルＤＮＡとの二重らせんの間に挿入して結合する。

続いて、バイオアッセイ装置２１により、制御光Ｖを用いてフォーカスサーボ制御及び位置決めサーボ制御並びにアドレス制御を行いながらバイオアッセイ用基板１を回転させ、励起光Ｐを所定のウェル８に照射する。この励起光Ｐの照射とともに、アドレス情報を検出しながら蛍光Ｆが発生しているか否かを検出する。

続いて、バイオアッセイ装置２１は、バイオアッセイ用基板１上の各ウェル８の位置と蛍光Ｆの発光の強度に応じた測定値を計算し、その結果及び撮像イメージをバイオアッセイ用基板１の信号記録膜７に記録して保存する。続いて、その測定値から標的物質の有無を判別し、ディスクイメージ上の判別マップ作成する。そして、その作成したマップ、並びに、各ウェル８にどのような塩基配列のプローブＤＮＡが滴下されていたかを示す配置マップに基づき、サンプルＤＮＡの塩基配列の解析を行う。この解析の結果を参照して、信号記録膜７に記録されているプローブＤＮＡと疾病との関係の情報に基づき、例えば疾病との関係等を解析してもよい。更にまた、バイオアッセイ用基板１に記録された遺伝子ネットワークに発現遺伝子を対応させ、その機能を図示するようにしても良い。

そして、バイオアッセイ装置２１は、その解析結果や、検出した配置マップ等をバイオアッセイ用基板１の信号記録膜７に記録して保存する。

以上のようなバイオアッセイ用基板１では、物質間相互反応を生じさせる反応領域４と、信号が記録される情報領域３とを有する。バイオアッセイ装置２１では、バイオアッセイ用基板１に対して、反応領域４を利用してハイブリダイゼーションを行うとともに、記録領域３を利用して情報の記録及び/又は再生を行う。

さらに、バイオアッセイ用基板１には、反応領域４で既にハイブリダイゼーションが行われたか否かを示す判別情報が記録される。バイオアッセイ装置２１では、バイオアッセイ用基板１が装着されると、この判別情報を読み出し、既にハイブリダイゼーションが行われていれば、その基板１に対するハイブリダイゼーション処理を禁止する。

このことにより、バイオアッセイ用基板及びバイオアッセイ装置２１では、生化学反応をさせる前の基板と生化学反応をした後の基板とを容易に識別でき、管理及び取り扱いが容易となる。

なお、本発明では円板状のＤＮＡディスクを説明してきたが、形状は適宜適した形（例えば正方形、長方形、楕円形）にしても良い。また、データ記録層として光磁気ディスクを用いた例を示していたが、所定の記録機能を有する磁気記録テープ、半導体メモリ（EEPROMやFRAM、MRAMなど）、印刷技術などを差し障りのない範囲で使用できるものとする。

また、上記バイオアッセイ装置２１では、ハイブリダイゼーションをしたＤＮＡにインターカレータを挿入して蛍光検出をしていたが、蛍光の検出のみならず、光の反射率の変化（吸収率、透過率の変化）を検出するような標識剤を挿入してもよい。

本発明の実施の形態のバイオアッセイ用基板の平面図及び断面図である。 上記バイオアッセイ用基板のＤＮＡ層の層構造を示す断面図である。 ウェルの底面に修飾されるＯＨ基を有するシラン分子を示す図である。 ウェルの底面に結合したプローブＤＮＡを示す図である。 本発明の実施の形態のＤＮＡ解析装置のブロック構成図である。 ウェルに対して溶液を滴下している動作を示す図である。 プローブＤＮＡとサンプルＤＮＡとの二重らせん内に蛍光標識剤が挿入されている状態を示す図である。

符号の説明

１ バイオアッセイ用基板、２ 中心孔、３ 記録領域、４ 反応領域、５ 情報層、６ ＤＮＡ層、７ 信号記録膜、８ ウェル、９ ピット、１０ 基板層、１１ 透明電極層、１２ 固相化層、１３ ウェル形成層、２１ ＤＮＡ解析装置、２２ ディスク装填部、２３ 滴下部、２４ 励起光検出部、２５ 制御/サーボ部、２６ 記録再生部

Claims (20)

1. 標的物質と検出物質とを生化学反応させ、その生化学反応の結果に基づき標的物質の解析を行わせるためのバイオアッセイ用基板において、
   上記検出物質を保持する保持部と、該保持部により保持している上記検出物質と上記標的物質とを相互反応させる反応空間とを有する反応部が、１又は複数設けられた相互反応領域と、
   上記相互反応領域から読み出される情報を記録及び／又は再生することが可能な情報記録領域と、
   上記相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応処理が行われたか否かを示す判別情報が記録される領域とが形成されてなり、
   当該基板全体が円板状に形成され、上記相互反応領域及び情報記録領域は、同心円状に、該相互反応領域を外側に該情報記録領域を内側に、又は、同心円状に、該相互反応領域を内側に該情報記録領域を外側に、領域分割して形成され、
   上記判別情報は、上記情報記録領域に記録されているバイオアッセイ用基板。
2. 上記情報記録領域には、上記相互反応領域から読み出された物質間相互反応の結果が記録される請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
3. 上記情報記録領域には、上記相互反応領域から読み出した物質間相互反応の検出イメージデータが記録される請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
4. 上記情報記録領域には、上記相互反応領域に保持されている検出物質に関する情報が記録されている請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
5. 上記情報記録領域は、光記録媒体である請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
6. 上記反応空間は、基板の一方の表面に形成された穴状のウェル内の空間であり、液体に含まれた上記検出物質が保留可能である請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
7. 上記情報記録領域は、光記録媒体であり、上記ウェルが形成された基板表面とは反対側の表面側から光を照射することにより、情報の記録又は再生が行われる請求項６記載のバイオアッセイ用基板。
8. バイオアッセイ用基板上で標的物質と検出物質とを生化学反応させるバイオアッセイ装置において、
   上記検出物質を保持する保持部と、当該保持部により保持している上記検出物質と上記標的物質とを相互反応させる反応空間とを有する反応部が、１又は複数設けられた相互反応領域と、上記相互反応領域から読み出される情報を記録及び／又は再生することが可能な情報記録領域と、上記相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応処理が行われたか否かを示す判別情報が記録される領域とが形成されているバイオアッセイ用基板を装着する基板装着手段と、
   上記反応部の反応空間に上記標的物質を滴下し、滴下した上記標的物質と上記保持部に保持されている上記検出物質とを相互反応させて反応生成物を生成するとともに、生成された反応生成物の光学特性を変化させる反応手段と、
   上記反応生成物に光を照射することによって、各反応部の光学特性を検出する光検出手段と、
   上記情報記録領域から情報を再生し、若しくは、上記情報記録領域に対して情報を記録及び再生する情報記録再生手段と、
   上記バイオアッセイ用基板の判別情報を検出し、上記基板装着手段に装着されているバイオアッセイ用基板で既に物質間相互反応が行われている場合には、上記反応手段による物質間相互反応処理を行わせないようにする制御手段とを備え、
   上記バイオアッセイ用基板は、全体が円板状に形成され、上記相互反応領域及び情報記録領域は、同心円状に、該相互反応領域を外側に該情報記録領域を内側に、又は、同心円状に、該相互反応領域を内側に該情報記録領域を外側に、領域分割して形成されており、上記基板装着手段は、バイオアッセイ用基板を円板中心を軸として回転可能に保持し、
   上記バイオアッセイ用基板において、上記判別情報の記録領域は、上記情報記録領域上に設けられており、上記制御手段は、上記相互反応領域で標的物質と検出物質との相互反応を行った場合には、その旨を示す判別情報を、上記情報記録再生手段により上記情報記録領域に記録するバイオアッセイ装置。
9. 上記制御手段は、バイオアッセイ用基板で既に物質間相互反応が行われている場合には、上記反応手段による物質間相互反応処理の禁止処理、警告発生処理、又は、データ表示処理のいずれかを行う請求項８記載のバイオアッセイ装置。
10. 上記反応手段は、生成された反応生成物から蛍光を発光させ、
    上記光検出手段は、上記反応生成物に励起光を照射することによって上記蛍光を発光させ、各反応部から発光した蛍光の強度を検出する請求項９記載のバイオアッセイ装置。
11. 上記反応手段は、上記標的物質に蛍光標識剤を付加し、蛍光標識剤を付加した標的物質を上記反応部の反応空間に滴下することにより、生成された反応生成物から蛍光を発光させる請求項１０記載のバイオアッセイ装置。
12. 上記反応手段は、反応生成物と結合した場合に蛍光の強度が増大する蛍光物質を滴下することにより、生成された反応生成物から蛍光を発光させる請求項１０記載のバイオアッセイ装置。
13. 上記情報記録再生手段は、上記情報記録領域に上記相互反応領域から読み出された物質間相互反応の結果を記録する請求項８記載のバイオアッセイ装置。
14. 上記情報記録再生手段は、上記情報記録領域に上記相互反応領域から読み出した物質間相互反応の検出イメージデータを記録する請求項８記載のバイオアッセイ装置。
15. 上記情報記録再生手段は、上記情報記録領域に上記相互反応領域に保持されている検出物質に関する情報を記録する請求項８記載のバイオアッセイ装置。
16. 上記制御手段は、上記情報記録領域から判別情報を読み出して、上記基板装着手段に装着されているバイオアッセイ用基板で既に物質間相互反応が行われている場合には、上記反応手段による物質間相互反応処理を禁止する請求項８記載のバイオアッセイ装置。
17. 上記制御手段は、上記情報記録領域から判別情報を読み出して、上記基板装着手段に装着されているバイオアッセイ用基板で既に物質間相互反応が行われている場合には、物質間相互反応処理の結果の表示を行う請求項８記載のバイオアッセイ装置。
18. 上記バイオアッセイ用基板の情報記録領域は、光記録媒体であり、
    上記情報記録再生手段は、上記情報記録領域に対して光記録又は再生を行う請求項８記載のバイオアッセイ装置。
19. 上記バイオアッセイ用基板の上記反応空間は、基板の一方の表面に形成された穴状のウェル内の空間であり、液体に含まれた上記検出物質が保留可能である請求項８記載のバイオアッセイ装置。
20. 上記情報記録領域は、光記録媒体であり、
    上記反応手段は、上記ウェルが形成された基板面側から標的物質を滴下し、
    上記情報記録再生手段は、上記ウェルが形成された基板面の裏側から光を照射することにより、情報の記録又は再生を行う請求項１９記載のバイオアッセイ装置。

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