JP4604662B2 - クロスコンタミネーションを防止できるバイオアッセイ用基板 - Google Patents

Description

本発明は、物質間の相互作用を検出するためのバイオアッセイ用基板に関する。より詳しくは、物質間の相互作用の場を提供する反応領域に貯留又は保持される溶媒等の媒質のクロスコンミネーションを有効に防止できるバイオアッセイ用基板に関する。

近年、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、本願では「ＤＮＡチップ」と総称。）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るようになり、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、進化の研究、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。この「ＤＮＡチップ」は、ガラス基板やシリコン基板上に設けられた各反応領域に多種・多数のＤＮＡオリゴ鎖やｃＤＮＡ（complementary DNA）等が集積されていることから、ハイブリダイゼーションの網羅的解析が可能となる点が特徴とされている。

前記ＤＮＡチップ以外にも、タンパク質関連の相互作用を検出するためのプロテインチップなど、様々なセンサーチップが開発されている。このセンサーチップは、概ね、生体分子などの物質間の相互作用（例えば、ハイブリダイゼーション）の場を提供可能な条件を有する反応領域を、基板上に予め設定しておき、この反応領域中に予め固定化されたプローブ物質とターゲット物質との間の相互作用の有無や程度を、蛍光シグナル検出、表面プラズモン共鳴原理、水晶発振子原理などの測定原理を用いて、検出するという技術である。

このセンサーチップは、多数の反応領域（又はスポット領域）が近接して配設されていることが多い。このため、目的の反応領域へ所定の物質（例えば、プローブ物質やターゲット物質）を含む媒質を滴下等により供給する場合は、高い精度が要求される。

媒質の供給精度が低いと、滴下した媒質が目的の反応領域からはみ出したり、飛び散ったり、また、該反応領域に乾燥防止蓋を重ね合わせる場合に、表面張力や毛細管作用によって、媒質が他の反応領域へ入り込んでしまったり、あるいは、反応領域内のプローブ固定部位以外のところに媒質が留まったりするなどの問題が発生する。

特許文献１には、プローブ生成用の領域間の距離が短い場合であっても、基板上に吐出された液体を、親媒性原理などを用いて、各領域へ分離し、クロスコンタミネーションの発生を防ぐ技術が開示されている。
特開２００３−２５４９６９号公報。

本発明は、各反応領域に供給された媒質間のクロスコンタミネーションを防止することを主たる技術的課題とし、この課題を解決できるように、反応領域内の構造などを工夫したバイオアッセイ用基板を提供することを主な目的とする。

本発明に係るバイオアッセイ用基板は、重ね合わさせ可能な二枚の基板から構成されている。そして、いずれか一方の基板に設けられた反応領域と、前記反応領域内に形成され、物質間の相互作用（例えば、ハイブリダイゼーション）を検出するプローブ物質が固定される検出表面と、前記検出表面の周辺に形成され、該検出表面の上面よりも低い位置に底面部を備える凹部領域と、を備える。特に、前記反応領域に供給された媒質が、前記二枚の基板を重ね合わせたときに、前記検出表面上に保持されるように、前記反応領域内の構造を設計する。例えば、前記検出表面のサイズ、該検出表面と他の基板との間の距離、前記凹部領域の幅、高さ、容量などを精密に設計する。そして、前記反応領域に媒質を供給して前記二枚の基板を重ね合わせたときの前記媒質と他方の基板との接触角をθ _１ 、前記媒質と凹部領域との接触角をθ _２ 、前記媒質と検出表面との接触角をθ _３、 他方の基板と凹部領域との距離をｇ _１ 、他方の基板と検出表面との距離をｇ _２ としたとき、凹部領域における前記媒質のメニスカス面曲率半径ｒ _１ （＝ｇ _１ ／（ｃｏｓθ _１＋ ｃｏｓθ _２ ））が、検出表面における前記媒質のメニスカス面曲率半径ｒ _２ （＝ｇ _２ ／（ｃｏｓθ _１＋ ｃｏｓθ _３ ））よりも大きくなるようにしている。

以上のように工夫すれば、反応領域へ供給された媒質のクロスコンタミネーションを有効に防止することができる。

さらに、前記反応領域を備える基板の少なくとも検出表面部分を導電体で形成し、加えて、他方の基板も導電性材料で形成するようにして、反応領域を挟むように対向電極を形成し、反応領域中の媒質へ電界を印加できる構成とし、相互作用検出アッセイ過程において電気力学的作用を利用できるようにする。

（主たる技術用語の定義）

「相互作用」は、物質間の非共有結合、共有結合、水素結合を含む化学的結合あるいは解離を広く意味し、例えば、核酸（ヌクレオチド鎖）間の相補結合であるハイブリダイゼーション、高分子−高分子、高分子−低分子、低分子−低分子の結合又は会合などを広く含む。「ハイブリダイゼーション」は、相補的な塩基配列構造を備える間の相補鎖（二本鎖）形成反応を意味する。

「プローブ物質」は、物質間の相互作用を検出するときの検出子としての役割を果たす物質であり、ターゲット物質は、前記プローブ物質と特異的に相互作用する物質である。

「反応領域」は、ハイブリダイゼーションその他の相互作用の反応場を提供できる領域又は空間である。一例を挙げると、液相やゲルなどを貯留できる反応領域形状を有する反応場（例えばウエル）を挙げることができる。この反応領域で行われる相互作用は、本発明の目的や効果に沿う限りにおいて、狭く限定されない。

「検出表面」は、前記反応領域内に設けられ、プローブ物質が固定される固相表面部位であり、該表面において相互作用が進行する。

「媒質」は、相互作用に係わる物質（プローブ物質やターゲット物質）やインターカレータなどの相互作用検出に用いる物質などの物質を含有する媒体であり、例えば、溶液状の溶媒やゲル含有溶媒である。

「核酸」とは、プリンまたはピリミジン塩基と糖がグリコシド結合したヌクレオシドのリン酸エステルの重合体（ヌクレオチド鎖）を意味し、プローブＤＮＡ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オドが重合したＤＮＡ（全長あるいはその断片）、逆転写により得られるｃＤＮＡ（ｃプローブＤＮＡ）、ＲＮＡ、ポリアミドヌクレオチド誘導体（ＰＮＡ）等を広く含む。

「クロスコンタミネーション」は、媒質が他の媒質や不純物と混ざり合うことをいう。

「バイオアッセイ用基板」は、物質間の相互作用を検出するために用意された基板であり、例えば、基板形態を備えるＤＮＡチップ・プロテインチップその他のセンサーチップを広く含む。

本発明によれば、基板上に配設された反応領域へ供給された媒質のクロスコンタミネーションを有効に防止することができる。本発明に係る基板の反応領域構造を採用すれば、媒質の滴下供給量、滴下位置、反応領域の表面処理の均一性、基板の装着などにおいて要求される精度を緩和することができ、かつ検出表面に確実に媒質を保持させることができるため、安定したバイオアッセイを実施できる。クロスコンタミネーションの心配がないから、基板に反応領域を高密度で設けることができる。結果、基板のコスト低減にも貢献する。

以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明に係わる物や方法の代表的な実施形態を例示したものであり、この例示によって本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

まず、図１は、本発明に係るバイオアッセイ基板の基本構成を示す図である。

基板１は、物質間の相互作用を検出するバイオアッセイ用に設計された基板であって、反応領域Ｒが配設される基板１１と、これに貼り合わせる等して重ね合わされる基板（以下、「蓋基板」という。）１２と、から構成されている。

本実施形態に係る基板１１、１２は、いずれも円盤状に形成されており、基本的には、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Degital Versatile Disc）、ＭＤ(Mini Disc)等の光情報記録媒体に用いられる円盤状基板（ディスク）と同様の基材から形成することができる。なお、本発明に係る基板は、円盤状をなす基板に限定されない。

基板１１、１２のそれぞれの中心部分に形成された孔Ｈ_１１，Ｈ_１２には、基板１を保持等するための所定のチャッキング治具や通電部材を挿着できる構成となっている。

図２は、基板１１，１２を重ね合わせた状態で、図１中の矢印Ｂ-Ｂ方向の断面図である。この図２に示されているように、基板１１は、最下層位置に配置される下層基板１１１と、その上に配置される透明電極層１１２と、さらにその上に配置された絶縁層１１３と、反応領域Ｒが形成される反応領域形成層１１４と、が下から順に積層された層構成（計４層）を有する。

下層基板１１１は、例えば、蛍光検出時などに使用するレーザ光（蛍光励起光、位置検出用サーボ光など）や反応領域Ｒで発生する蛍光を透過する性質を備えた材料（例えば、合成樹脂やガラス）から形成されている。下層基板１１１を光透過性にし、さらに反応領域Ｒに至るまでの層（１１２，１１３）を光透過性にすることで、基板１１の裏面からの光照射手段を採用できる。

透明電極層１１２は、相互作用検出のためのバイオアッセイの過程において、何らかの電気力学的な作用を用いる場合に利用される層である。例えば、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性の導体材料から形成することができる。この透明電極層１１２は、例えば、下層基板１１上に、スパッタリング技術などを用いて、所定の膜厚（例えば、２００ｎｍ）に形成されている。なお、図２中の符号Ｖは電源、符号Ｓはスイッチを示しており、該スイッチのオン／オフ操作によって、透明電極層１１２（及び基板１２）に電圧を印加することができる。

絶縁層１１３は、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、ＴｉＯ２などから形成されている薄膜層であって、反応領域中に貯留される場合があるイオン溶液による電気化学的な反応を防止する。

反応領域形成層１１４は、基板１１において、上方に開口する凹状の反応領域Ｒが多数配設されている層である。この反応領域形成層１１４は、例えば、感光性ポリイミドのフォトリソグラフィープロセスによって形成できる。特に、レーザ露光装置を用い、露光強度を直接変調する手法を用いることによって、後述する反応領域Ｒの構造を実現することができる。

なお、特に図示はしないが、基板１には、基板の位置情報（番地情報）として機能するアドレスピット、あるいはバーコードなどが形成されている。例えば、反応領域形成層１１４において、回転方向の基準位置を示すアドレスピットを反応領域Ｒと同様のプロセスによって形成することができる。このアドレスピットを所定のサーボ光を用いて追従することによって基板位置情報を得ることができる。この基板位置情報を手がかりとして、正確に目的の反応領域Ｒを特定することができる。

図３は、基板１１に多数配設されている反応領域Ｒの一つを拡大する斜視図、図４は、一つの反応領域Ｒ周辺の拡大縦断面図である。

この反応領域Ｒは、まず、図１に示すように、基板１１の中心から、基板全体を上方視したときに、基板中心から外周側へ向けて、所定間隔をおいて複数設けられ、さらに、基板周方向に向けて、所定間隔をおいて配列され、全体視、放射状列を呈する形態を有する。

本願発明者が実際に作成した基板１１の一実施形態例では、基板中心から半径２５ｍｍから３５ｍｍまでの間に、０．２ｍｍ間隔で計５０個の反応領域Ｒを、放射状列をなすように形成し、そして、この放射状列を半径方向に０．２ｍｍピッチで、７８５個配列した。従って、本例では、基板上に計３８２５０個（５０個×７８５列）の反応領域Ｒが形成されていることになる。

ここで、反応領域Ｒは、上方視円形で、所定の深さを有し、いわゆるウエル状の形態を備える。この反応領域Ｒ内の中央には、物質間の相互作用を検出するプローブ物質が固定される検出表面Ｒａと、該検出表面Ｒａの周辺に形成され、該検出表面Ｒａの上面よりも低い位置に底面部を備える凹部領域Ｒｂと、を備える。

なお、上記した感光性ポリイミドのフォトリソグラフィープロセスによって、この反応領域Ｒを、例えば、φ４００μｍ、深さ１０μｍの形状に形成し、検出表面Ｒａの直径をφ２００μｍ，高さ５μｍに設計する。

検出表面Ｒａは、プローブ物質（図４中に符号Ｘで示す。）、例えば、プローブＤＮＡ（例えば、オリゴヌクレオチド鎖）などの核酸分子の一端を固定化するために適する材料で形成されている。例えば、シランにより表面修飾が可能なＳｉＯ_２が、スパッタリング技術によって所定の膜圧（例えば、２００ｎｍ）に形成されている。

この検出表面Ｒａの表層に、アミノ基、チオール基、カルボキシル基等の官能基（活性基）を有する物質やシステアミン、ストレプトアビジン等をコートしてもよい。例えば、ストレプトアビジンによって表面処理されている場合には、ビオチン化されたプローブＤＮＡなどのプローブ物質末端の固定化に適している。あるいは、チオール（ＳＨ）基によって表面処理されている場合には、チオール基が末端に修飾されたプローブ物質をジスルフィド結合（−Ｓ−Ｓ−結合）により固定することに適している。

基板１２は、主に、反応領域Ｒ内に貯留又は保持される媒質の乾燥を防止するための蓋部材として機能する。例えば、図２や図４に示すように、基板１１に重ね合せられた時には、基板１２が反応領域Ｒを閉塞し、反応領域Ｒと外気が連通しないように密着する構成とされる。この基板１２は、反射性を備え、さらには導電性を有する材料によって形成することができる。

ここで、図５と図６を比較参照することにより、反応領域Ｒに供給された媒質（例えば、塩溶液などの溶媒）の基板１２装着時における挙動について説明する。なお、図５、図６に示されている（Ｉ）は基板１１に媒質が滴下供給された状態、（II）は基板１１に基板１２が装着される寸前の状態、(III)は基板１１と基板１２が重ね合わされた状態を、それぞれ断面状態で順番に示している。

図５は、理想的な媒質の挙動を示す。まず、隣接する反応領域Ｒ_１とＲ_２にことなるプローブ物質が含有されている媒質Ｍ_１とＭ_２をそれぞれ所定容量、所定位置に正確に滴下供給されている（図５（Ｉ）参照）。次に、基板１２が待機する位置に基板１１を搬送し、基板１１装着作業を開始する（図５（II）参照）。続いて、基板１２を基板１１に装着し、反応領域Ｒ_１とＲ_２を閉塞する（図５（III）参照）。

この場合、反応領域Ｒ_１とＲ_２に滴下供給されている媒質Ｍ_１とＭ_２は、それぞれ反応領域Ｒ_１とＲ_２に充満した状態で収まっており、外側に流出したり、媒質Ｍ_１とＭ_２が混合したり、などのクロスコンタミネーションが全くない状態となっている。

一方、図６に示したような場合では、反応領域Ｒ_１に対しては、過剰容量の媒質Ｍ_１が滴下供給されており、反応領域Ｒ_２に対しては、適量ではあるが、反応領域Ｒ_２に中心からずれた位置に媒質Ｍ_２が滴下供給されている（図６（I）参照）。

このような状態では、基板１２を装着する段階（図６（II）参照）から、基板１２の下面を伝わって、媒質Ｍ_１や媒質Ｍ_２が外部へ流出し、クロスコンタミネーションが発生した状態となっている。例えば、図６（III）の反応領域Ｒ_２の状態の如きに、異なる媒質Ｍ_１や媒質Ｍ_２が混在（混合）した状態も起こり得る。このような状態は、目的のバイオアッセイ過程では避けなければならない。

図７は、本発明に係るバイオアッセイ用基板１を用いた場合の媒質の典型的な挙動を説明するための図である。なお、図７に示されている（Ｉ）は基板１１に媒質が滴下供給された状態、（II）は基板１１に基板１２が装着される寸前の状態、(III)は基板１１と基板１２が重ね合わされた状態を、それぞれ断面状態で順番に示している。基板１１の各反応領域Ｒ_１とＲ_２は、上記した構造に設計されている。

図７向かって左側の反応領域Ｒ_１には、過剰量の媒質Ｍ_１が該反応領域Ｒ_１滴の中央に正確に位置決めされて敵下供給されており、図７向かって右側の反応領域Ｒ_２には、適量の媒質Ｍ_２が反応領域Ｒ_２の中心からずれた位置に滴下供給されている。

反応領域Ｒ_１の場合では、検出表面Ｒａを取り囲むように形成された凹部領域Ｒｂ部分が過剰容量分を収容するという機能を発揮するので、基板１２を装着する際において、過剰量の媒質Ｍ_１がクロスコンタミネーションすることはない。

また、反応領域Ｒ_２の場合では、図９、図１０を用いて後述する毛管力原理によって、位置ずれした媒質Ｍ_２を検出表面Ｒａ上に引き寄せるので、的確な位置に供給した場合と同様の媒質保持状態を実現することができる。もちろん、媒質Ｍ_２のクロスコンタミネーションもない。

図８には、隣接する反応領域Ｒ_１とＲ_２へ、それぞれ異なる媒質Ｍ_１、Ｍ_２が滴下供給され、基板１２で閉塞されている様子が示されている。また、滴下供給されたそれぞれの媒質Ｍ_１、Ｍ_２は、それぞれ適量供給されているが、反応領域Ｒ_１，Ｒ_２の中心からずれた位置に滴下供給されている。

当初状態の媒質Ｍ_１、Ｍ_２は、本発明特有の反応領域内構造によって、検出表面Ｒａ側へ毛管力によって移動し（図７中の矢印参照）、最終的には、検出表面Ｒａ位置に保持される。なお、図７では、検出表面Ｒａ位置に保持された状態の媒質を符号Ｍａで示す。

以上のように、図３、図４などに示されている構造の反応領域Ｒを採用すれば、媒質Ｍの滴下供給量、滴下位置、反応領域Ｒの表面処理の均一性、基板１２の装着などにおいて要求される精度を緩和することができ、かつ検出表面Ｒａに確実に媒質Ｍを保持させることが可能となる。

図９、図１０は、メニスカス曲率半径と液内圧の関係を説明するために用いる図である。

メニスカス曲率半径ｒは、次の数式（数１）に示すように、固液の接触角（ｃｏｓθ_１，ｃｏｓθ_２）とギャップｇによって決まる（図８参照）。

また、一次元モデルで説明すれば、メニスカス曲率半径ｒに反比例し、外圧Ｐ_Ａｉｒと内圧Ｐ_Ｌｉｑの圧力差ΔＰ（Ｐ_Ａｉｒ−Ｐ_Ｌｉｑ）は、メニスカス曲率半径ｒに反比例して大きくなる。図９のように、メニスカス曲率半径ｒ_１が他方のｒ_２より大きい場合（ｒ_１＞ｒ_２）は、凹部領域Ｒｂにおける媒質のメニスカス面Ｑ_１の圧力ｐ_１は、検出表面Ｒａにおけるメニスカス面Ｑ_２の圧力ｐ_２よりも多くなるので（ｐ_１＞ｐ_２）、圧力差が生じる。この圧力差が媒質Ｍの駆動力となる。この場合、図９に示した矢印の方向（即ち、検出表面Ｒａ方向）へ媒質Ｍが移動する（改めて図７参照）。

続いて、図１０から図２５に基づいて、本発明に係るバイオアッセイ基板１（１１、１２）を用いたバイオアッセイプロセスの一例を、該プロセスを実現するために最適な装置の構成とともに、説明する。

図１０等において符号２で示された「バイオアッセイ装置」は、大別すると、反応領域Ｒへ媒質を供給する供給用モジュール２ａと、固定化反応や相互作用を進行させる反応用モジュール２ｂと、反応領域Ｒ内の励起蛍光を測定する蛍光測定用モジュール２ｃと、によって構成されている。なお、該装置２は、コンピュータＣによって、各動作を制御するドライバ（後述）や電界印加などが制御されている。

図１１は、下側の基板１１が供給用モジュール２ａ位置で処理を受けている状態を示しており、図１２は、基板１が反応用モジュール２ｂ位置で処理を受けている状態を示しており、図１３は、基板１が蛍光測定用モジュール２ｃ位置で処理を受けている状態を、それぞれ示している。

このように、基板（１又は１１）は、各モジュール２ａ，２ｂ，２ｃ間をスライド移動し、かつ目的の処理や反応を実行するために、各モジュール２ａ，２ｂ，２ｃの所定位置に停止するように構成されている。

既述した反応領域構造を少なくとも備える基板１１は、図１１等に示されたチャッキング機構２０１を介して、ターンテーブル２０２に固定されている。該ターンテーブル２０２は、スピンドルモータ２０３とロータリーエンコーダ２０４に連結されている。スピンドルモータ２０３は、送りねじ２０５に締結されており、ドライバ２０６ａで制御されるスピンドル走査モータ２０６によって、供給用モジュール２ａ、反応用モジュール２ｂ、蛍光測定用モジュール２ｃの各モジュールへ、基板１を搬送することができる。

ここで、図１５にも示されているように、供給用モジュール２ａには、基板１１上の領域に、一つの放射状列に属する反応領域Ｒと同数の５０個のインクジェットノズルが脱着可能な機構で配置されている第１インラインヘッド２０７が設けられている。この第１インラインヘッド２０７は、反応領域Ｒに対する媒質供給手段として機能する。

また、この第１インラインヘッド２０７は、プローブ物質を含む媒質が充填された供給用のインクジェットノズル（図示せず。）とターゲット物質を含む媒質が充填された供給用のインクジェットノズル（図示せず。）を、適宜交換することによって、所望の物質を含む媒質を反応領域Ｒへ供給できる構成となっている。

供給用モジュール２ａには、プローブ物質等を含む媒質供給用の上記第１インラインヘッド２０７とは別に、基板１１上の反応領域Ｒへ水分を供給するために専用に設けられた第２インラインヘッド２０８が、必要数設けられている。この第２インラインヘッド２０８は、反応領域Ｒに対する水分補給手段として機能する。

この第２インラインヘッド２０８は、基板１１上の一つの放射状列をなす反応領域Ｒ群と同数である計５０個のインクジェットノズルが配列されている。なお、インラインヘッド２０７，２０８は、いずれもインクジェットドライバ２０９に連結され、制御されている。

次に、反応用モジュール２ｂは、乾燥防止などの役割を果たす導電性の基板１２を、反応領域Ｒが配設されている基板１１へ重ね合わせて装着する機構を備えている。この装着機構は、主に、基板１２の脱着を制御するアクチュエータードライバ２１０ａと、該ドライバ２１０ａで制御されるアクチュエータ２１０ｂと、基板１２の位置を検出する位置センサ２１１などから構成されている。

また、この反応用モジュール２ｂは、高周波電源などの電源２１２を介して、導電性の基板１２へ高周波交流電界などの電界を印加するためのコンタクト電極２１３、基板１を加熱するためのヒータ２１４などを備える。なお、符号２１５は、該ヒータ２１４に設けられている温度センサであり、符号２１６は、温度センサ２１５からの検出信号を受けてヒータ２１４の温度を制御するヒータドライバである。

ここで、基板１１や基板１２、あるいはヒータ２１４は、いずれも恒湿度チャンバ２１７内に保持可能とされている。この恒湿度チャンバ２１７は、その一部に開口部２１７ａを有する。この開口部２１７ａは、ドライバ２１８によって制御されているアクチュエータ２１９を介して、シャッター２２０の上下動によって開閉される。符号２２１は、シャッター２２０の位置を検出するための位置センサである。なお、恒湿度チャンバ２１７は、基板１（あるいは基板１１）が搬送される際に、通過するとき以外は、閉じられている（例えば、図１１参照）。

次に、蛍光測定用モジュール２ｃは、主に、測定制御系２２５により制御されている光学系ユニットＵから構成されている。図１１から図１３中の光学系ユニットＵを拡大して示した図１３に示されているように、基板１１の反応領域Ｒ内に存在する蛍光物質（例えば、ターゲット物質に標識された蛍光色素や蛍光性のインターカレータ）の蛍光励起を行うための蛍光励起用光学系Ｐ_１（蛍光励起レーザＬＤ_１，コリメータレンズＬ_１，対物レンズＬ_３）を備える。

また、励起された蛍光を測定するための蛍光測定用光学系Ｐ_２（対物レンズＬ_３，波長選択フィルタＦ、対物レンズＬ_５、蛍光測定ディテクタＰＭＴ）、さらには、対物レンズＬ_５のオートフォーカスＡＦ制御信号を検出するＡＦ検出光学系Ｐ_３（ＡＦ検出レーザＬＤ_２、コリメータレンズＬ_２、対物レンズＬ_３、ビームスプリッタＭ_３、非点収差レンズＬ_４、ＡＦ検出ディテクタＰＤ）を備える。

なお、蛍光励起用のレーザ、ＡＦ検出用のレーザ、及び蛍光は、それぞれ波長が異なり、ダイクロイックミラーＤ１，Ｍ２を介して、合成／分離される。

供給用モジュール２ａと反応用モジュール２ｂには、上記した恒湿度チャンバ２１７が設けられており（図４等参照）、図示していない恒湿度調整器によって、基板周囲環境は、例えば、湿度５０％ＲＨの一定湿度に保たれている。これにより、供給後のプローブ物質含有媒質又はターゲット物質含有媒質からの水分の消失（蒸発）を最小限に抑えることができる。

ここで、本発明に係るバイオアッセイ用基板１と上記構成のバイオアッセイ装置２を使用して行う、プローブ物質の固定化に係わるアッセイについて説明する。以下、プローブ物質は、プローブＤＮＡを代表例として説明するが、これに限定する趣旨ではない。

プローブＤＮＡは、後述するバイオアッセイプロセスにおいて、ターゲット物質であるターゲットＤＮＡ（一本鎖）内に含まれるかどうかを調べたい塩基配列と相補的な塩基配列を持つように合成された一本鎖ＤＮＡ（ヌクレオチド鎖）である。

基板１１に配設された反応領域Ｒに対するプローブＤＮＡの供給は、供給用モジュール２ａ位置で、上記第１インラインヘッド２０７に配されたインクジェットノズルを介して、該プローブＤＮＡを含有した媒質を反応領域Ｒへ所定量、供給（滴下）することによって行う。

供給用のノズルとして機能するインクジェットノズルは、プローブＤＮＡ含有媒質用、水分補給のための溶媒用のいずれについても、基板１１に形成された反応領域Ｒの半径方向での配列ピッチと同ピッチで、同数のノズルを備えており、各々ノズルから異なる媒質を滴下できる構造となっている。

最初に、蛍光測定用モジュール２ｃの位置で、（蓋がされていない状態の）基板１１をターンテーブル２０２に載置し、続いて、チャッキング機構２０１で基板１１を固定した後、スピンドル走査モータ２０６によって、スピンドル位置センサ２２２ａで検出された供給用モジュール２ａ位置まで搬送する。この搬送後の状態は、図１１に示されている。

次に、基板１１を、ドライバ２０３ａで制御されるスピンドルモータ２０３で回転させ、基板１１の回転方向の基準位置を検出するディスク基準位置センサ２２３とロータリーエンコーダ２０４の出力から、反応領域Ｒの位置に対応した信号（反応領域位置信号）を発生させる。そして、この反応領域位置信号と供給用のノズルの吐出位置信号を同期させることによって、基板１１上の所望の反応領域Ｒへ、目的のプローブＤＮＡを含む媒質を供給する。

図１５、図１６には、インラインヘッド２０７，２０８の配置構成の一例が示されている。図１５は、斜視図、図１６は、上方視したときの平面図である。

この図１５、図１６に示された例では、プローブＤＮＡを含有する媒質が充填されたインクジェットノズルについては、吐出量１００ｐｌ、吐出周波数５ｋＨｚである構成のものを採用している。例えば、反応領域Ｒの半径方向の配列数と同数の５０個の該インクジェットノズルが、第１インラインヘッド２０７に対して脱着可能な機構で、設けられている。

また、一方の水分補給用のインクジェットノズルは、例えば、吐出量２ｐｌ、吐出周波数２０ｋＨｚである構成のものを採用している。例えば、反応領域Ｒの半径方向の配列数と同数の５０個の該インクジェットノズルが、第２インラインヘッド２０８に対して脱着可能な機構で設けられている。

なお、本例では、第２インラインヘッド２０８が二つ設けられている（図８、図９参照）。その一方（２０８ａ）を媒質中の物質濃度調整用として、他方（２０８ｂ）を物質の析出防止用として、それぞれ役割分担させている。

なお、図１７に示す変形形態のように、第２インラインヘッド２０８を一つだけ設けて、該第２インラインヘッド２０８に物質濃度調整用と物質の析出防止用の両機能を集約したり、いずれか一方の役割だけを担当させたりするようにしてもよい。

次に、図１８に基づいて、媒質供給（滴下）の動作シーケンスについて説明する。

まず、基板１１を回転させ、プローブＤＮＡ含有媒質を該基板１１の反応領域Ｒへ滴下供給する。さらに、この基板１１を回転させ、水分補給用の第２インラインヘッド２０８の位置まで来たタイミングで、コンピュータＣが保持する「乾燥時間テーブル」を参照して、溶媒滴下数を計算し、水分補給用の溶媒を、必要滴数だけ滴下供給する。

この「乾燥時間テーブル」は、各湿度条件下で、予め行った実験から予め作成してあるものであり、対応する反応領域Ｒの位置番号に対して、水分補給用の溶媒の滴下数が記録されている。

図１９、図２０は、この実験により得られたデータをグラフ化して示す図である。図１９は、滴下された溶液がすべて乾燥するまでの時間を、横軸に滴下量（ｐｌ）、縦軸に乾燥時間（秒）をとり、５０〜９０％ＲＨの各環境湿度に対してプロットしたグラフである。図２０は、図１９の環境湿度５０％ＲＨのプロットを滴下量１００ｐｌ付近で拡大し、抜き出したグラフである。

この実験によれば、例えば、湿度５０％ＲＨの場合では、最初に滴下した反応領域Ｒ（例えば、反応領域列１）に保持されているプローブＤＮＡ含有媒質は、最後の反応領域Ｒ（例えば、反応領域列７８５）へ滴下する０．１６秒後に、約１１ｐｌの水分が乾燥により減少していることがわかる。

従って、図１４に示すように、反応領域列番号に対する溶媒滴下数を算出設定することで、各反応領域ＲのプローブＤＮＡの乾燥による濃度変化を、最小限に抑制することができる。

より詳しくは、基板１１に放射状列を成すように配列された反応領域Ｒに対して、放射状列ごとに、周方向順番に配列番号（符号Ｎ参照）を付しておき、この配列番号列Ｎによって特定される領域に存在する反応領域Ｒ群に、水分補給用の溶媒を必要滴数分だけ、供給する（図２１参照）。なお、図２１では、供給順番が後になるほど、供給する滴数が増えている。

次に、図２２を参照して、水分補給に係わる他の実施形態について説明する。

本実施形態では、プローブＤＮＡ含有媒質が充填されているインクジェットノズルは、吐出量１００ｐｌ、吐出周波数５ｋＨｚとする。そして、反応領域Ｒの放射状列の一列分の数と同数（例えば、５０個）のインクジェットノズルを、第１インラインヘッド２０７に対して、脱着可能な機構により装着する。

また、本実施形態では、水分補給を担う溶媒供給用のインクジェットノズルは、吐出量２ｐｌ、吐出周波数２０ｋＨｚとする。そして、このインクジェットノズルは、反応領域Ｒの放射状列の一列分の数と同数（５０個）を、第２インラインヘッド２０８に対して、脱着可能な機構により装着する。

本実施形態では、さらに、反応領域Ｒ内の媒質量を自動測定するために用いられる光学顕微鏡ＣＣＤカメラ２２３（図１１〜１３参照）が、基板１１の上方に設置されている。なお、図２２の符号Ｙで示す領域は、前記光学顕微鏡ＣＣＤカメラ２２３の焦点範囲を示している。

ここで、反応領域Ｒ内の媒質容量は、カメラ出力画像から溶液外形を抽出し，メニスカス形状寸法から算出することが可能である。

この実施形態での動作シーケンスの例を、図２３に基づいて説明する。

基板１１を回転し、プローブＤＮＡ含有媒質を、基板１１の全反応領域Ｒへ供給（滴下）する。次の周回では、反応領域Ｒ内の媒質量を、前記光学顕微鏡ＣＣＤカメラ２２３を用いて検出し、減少した溶液量の計算を行う。この計算に基づいて、水分補給用の第２インラインヘッド２０８の位置まで来たタイミングで、水分補給用溶媒を必要滴数だけ滴下する。

この構成によって、恒湿度チャンバ２１７（図１１等参照）内の湿度をあらかじめ検出すること無く、各反応領域ＲのプローブＤＮＡの乾燥による濃度変化を最小限に抑えることができる。

また、他の実施形態では、プローブＤＮＡ含有媒質を供給するインクジェットノズルとして、吐出量２ｐｌ、吐出周波数２０ｋＨｚのものを採用してもよい。このインクジェットノズルを、反応領域Ｒの放射状列の一列分の数と同数（例えば、５０個）だけ、第１インラインヘッド２０７に対して、脱着可能な機構により装着する。

この場合では、水分補給用（溶媒滴下用）のインクジェットノズルとして、吐出量１００ｐｌ、吐出周波数５ｋＨｚのものを採用する。このインクジェットノズルを、反応領域Ｒの放射状列の一列分の数と同数（例えば、５０個）だけ、第１インラインヘッド２０８に対して、脱着可能な機構により装着する。

この場合の供給動作シーケンスを、図２４に基づいて説明する。

まず、基板１１を回転し、第２インラインヘッド２０８を介して、水分補給用の溶媒を、最初に滴下供給しておく。次に、基板１１を回転させて、プローブＤＮＡ含有媒質を滴下供給するノズルが配列された第１インラインヘッド２０７を介して、プローブＤＮＡ含有媒質を反応領域Ｒへ滴下供給する。なお、プローブＤＮＡ含有媒質の濃度は、反応領域Ｒ内で１００ｐｌの溶媒と混合した時に、所定の濃度となるように調整しておくようにする。

このようにすれば、溶液の滴下供給から乾燥防止用の蓋（基板１２）を装着する短時間の間では、完全に混合することがなくなるので、反応領域Ｒ内にプローブＤＮＡが析出、固着することを有効に防止することができる。

即ち、反応領域Ｒへ溶媒を滴下した後に，プローブＤＮＡ含有媒質を滴下することで，反応領域Ｒ内でのプローブ物質の析出や固着によるムラが減少し、精度の良いバイオアッセイプロセスを実現することができる。

さらに他の実施形態では、第１インラインヘッド２０７用のインクジェットノズルとして、吐出量２ｐｌ、吐出周波数２０ｋＨｚのものを採用する。また、（水分補給用の）第２インラインヘッド２０８用のインクジェットノズルとして、吐出量１００ｐｌ、吐出周波数５ｋＨｚのものを採用する。さらに、反応領域Ｒ内の媒質量を測定するための光学顕微鏡ＣＣＤカメラ２２３を用いて、反応領域Ｒ内の媒質量をカメラ出力画像から溶液外形を抽出し，メニスカス形状寸法から算出する。

この場合の供給動作シーケンスを、図２５に基づいて説明する。

基板１１を回転させて、最初に、溶媒Ａを反応領域Ｒに滴下供給する。次に、該基板１１を回転させて、第１インラインヘッド２０７位置まで来たタイミングで、プローブＤＮＡ含有媒質を反応領域Ｒへ滴下供給する。以上の供給動作を、基板全周に渡って行い、次の周回では、反応領域Ｒ内に保持された媒質量を、前記光学顕微鏡ＣＣＤカメラ２２３を用いて検出し、その減少量の計算を行う。この計算結果に基づいて、溶媒Ｂの滴下供給を担う第２インラインヘッド２０８位置まで来た時に、必要滴数だけ溶媒Ｂを滴下供給する。

この方法によれば、恒湿度チャンバ２２３（図１１等参照）内の湿度をあらかじめ検出すること無く、各反応領域ＲのプローブＤＮＡの乾燥による濃度変化を最小限に抑制することができ、かつ反応領域Ｒ内のプローブＤＮＡの析出及び固着を有効に防止することができる。

以上で説明した各実施形態で示す方法によって、プローブＤＮＡ含有媒質を基板１１へ滴下供給した後、スピンドル位置センサ２２２ｂで検出される反応用モジュール２ｂ位置まで、スピンドル走査モータ２０６によって基板１１を搬送する（図５の状態）。そして、基板１１に対して、蓋脱着アクチュエータ２１０ｂと蓋位置センサ２１１を使用して、蓋（基板１２）を装着する（図１２再参照）。

その後、恒湿度チャンバ一２１７内に一定定時間静置することにより、反応領域Ｒの表面（固定化用に処理された表面）に対するプローブＤＮＡの固定化作業を完了する。

プローブＤＮＡの固定化作業が完了した基板１１は、スピンドル位置センサ２２２ｃで検出される蛍光測定用モジュール２ｃ位置まで搬送される。そして、基板１１はターンテーブル２０２から取り外され、反応領域Ｒ内へ所定の洗浄液を送り込み、排出することにより、該反応領域Ｒに存在する未固定状態のプローブＤＮＡを除去するための洗浄処理が施され、そして、バイオアッセイプロセスに備え、所定の場所に保管される。

以下、固定化後のバイオアッセイプロセスについて説明する。なお、このバイオアッセイプロセスとは、ターゲット物質の滴下供給→相互作用（例えば、ハイブリダイゼーション）の進行→蛍光測定プロセスに至る工程を意味する。

まず、ターゲット物質（ここでは、ターゲットＤＮＡとする。）は、プローブＤＮＡと相補的な塩基配列が含まれるかどうかを調べたい一本鎖ＤＮＡ（ヌクレオチド鎖）であって、生体などから分離、抽出される。

プローブＤＮＡが固定された基板１を、蛍光測定用モジュール２ｃ位置で、ターンテーブル２０２に載置し、チャッキング機構２０１により固定する。その後、スピンドル走査モータ２０６によって、スピンドル位置センサ２２２ａによって検出された供給用モジュール２ａ位置まで、基板１を搬送する（図１１の状態を参照）。

インクジェットノズルには、例えば、ターゲットＤＮＡとインターカレータ（後述）を含む媒質（例えば溶液）を予め充填しておく。基板１をスピンドルモータ２０３で回転させ、該基板１の回転方向の基準位置を検出するディスク基準位置センサ２２４とロータリーエンコーダ２０４の出力から反応領域位置に対応した信号を発生させ、反応領域Ｒの位置信号と滴下ノズルの吐出信号とを同期させることによって、基板１に形成された所望の反応領域Ｒへ媒質を滴下供給する。この時の供給動作は、上述した図２３と同様の手順で行うことができる。この場合、図２３に示されている「ＤＮＡ溶液」は、ターゲットＤＮＡ含有の溶液を意味する。

ターゲットＤＮＡ供給作業の場合でも、水分を補給するための溶媒を反応領域Ｒへ滴下供給する。即ち、第２インラインヘッド２０８位置まで来たタイミングで、上記実験によって得られている乾燥時間テーブルを参照して、溶媒を必要滴数だけ滴下する。このようにすれば、各反応領域ＲにおけるターゲットＤＮＡの乾燥による濃度変化を最小限に抑えることができる。

また、ターゲットＤＮＡ供給作業の場合でも、反応領域Ｒ内の媒質量を測定するための光学顕微鏡ＣＣＤカメラ２２３を用いて、反応領域Ｒ内の媒質量をカメラ出力画像から溶液外形を抽出し，メニスカス形状寸法から算出することができる。

この場合の動作シーケンスは、上述した図２３と同様である。即ち、基板１１を回転させ、まずターゲットＤＮＡ含有媒質（図２３のＤＮＡ溶液に対応）を、基板全周に渡って滴下供給し、次の周回では、反応領域Ｒ内の媒質量を検出して、乾燥により減少した媒質量の計算を行う。そして、選択された反応領域Ｒが第２インラインヘッド２０８位置まで来た時に、必要滴数だけ溶媒を滴下供給する。このようにすると、恒湿度チャンバ２１７内の湿度を予め検出すること無く、各反応領域Ｒ内のターゲットＤＮＡの乾燥による濃度変化を最小限に抑えることができる。

また、ターゲットＤＮＡ供給の場合でも、図２４に示されたような動作シーケンスを採用することができる。即ち、基板１１を回転させ、まず溶媒を滴下しておく。続いて、基板１１を回転させ、第１インラインヘッド２０７位置まで来たタイミングで、ターゲットＤＮＡ含有媒質を滴下供給する。なお、このとき、ターゲットＤＮＡ含有媒質の濃度は、反応領域Ｒ内で、例えば所定容量の溶媒と混合した時に、所定の濃度となるように予め調整しておく。このような方法を行うことで、反応領域Ｒ内にターゲットＤＮＡが析出及び固着することを有効に防止することができる。

また、ターゲットＤＮＡ供給作業の場合でも、反応領域Ｒ内の媒質量を測定するための光学顕微鏡ＣＣＤカメラ２２３によって得られるカメラ出力画像から溶液外形を抽出し、媒質容量をメニスカス形状寸法から算出することができる。

この場合の動作シーケンスは、上述の図２５と同様である。即ち、基板１１を回転させて、最初に、溶媒Ａを反応領域Ｒに滴下供給する。次に、該基板１１を回転させて、第１インラインヘッド２０７位置まで来たタイミングで、ターゲットＤＮＡ含有媒質を反応領域Ｒへ滴下供給する。以上の供給動作を、基板全周に渡って行い、次の周回では、反応領域Ｒ内に保持された媒質量を、前記光学顕微鏡ＣＣＤカメラ２２３を用いて検出し、その減少量の計算を行う。この計算結果に基づいて、溶媒Ｂの滴下供給を担う第２インラインヘッド２０８位置まで来た時に、必要滴数だけ溶媒Ｂを滴下供給する。

この方法によれば、恒湿度チャンバ２２３（図１１等参照）内の湿度をあらかじめ検出すること無く、各反応領域ＲのプローブＤＮＡの乾燥による濃度変化を最小限に抑制することができ、かつ反応領域Ｒ内のプローブＤＮＡの析出及び固着を有効に防止することができる。

以上のように、ターゲットＤＮＡ含有媒質を滴下供給した後、スピンドル位置センサ２２２ｂで検出される反応用モジュール２ｂまで、スピンドル走査モータ２０６によって基板１１を搬送する。そして、該基板１１に、蓋脱着アクチュエータ２１０ｂと蓋位置センサ２１１を用いて、乾燥防止用の基板１２を装着する（図１２の状態を参照）。

ここで、反応用モジュール２ｂに、基板１１を一定時間放置する。もし、ターゲットＦＤＮＡに（固定化された）プローブＤＮＡと相補的な塩基配列が含まれるのであれば、両者はハイブリダイゼーションし、二本鎖ＤＮＡを形成する。

このハイブリダイゼーションプロセスは、基板１２の装着と同時に基板１１をヒータ２１４へ圧接して、例えば、５５℃に加熱した状態で行う。さらに、基板１の透明電極層１１２（図２参照）と導電性の基板１２を対向電極として活用し、これらを高周波電源２１２と接続して、例えば、１ＭＶ/ｍ、１ＭＨｚの高周波交流電界を反応領域Ｒへ印加してもよい。

反応領域Ｒへの電界印加は、誘電泳動などの電気力学的効果によって、核酸分子を伸張させたり、移動させたりすることを目的とする。これにより、ハイブリダイゼーションの際の立体障害を排除したり、プローブＤＮＡとターゲットＤＮＡとの間の会合確率を高めたりすることができる。この結果、ハイブリダイゼーションを迅速に行うことができる。

反応領域Ｒに固定されたプローブＤＮＡとターゲットＤＮＡとの間のハイブリダイゼーションが完了したら、基板１１は、基板１２を装着したままの状態で、スピンドル位置センサ２２２ｃによって検出される蛍光測定用モジュール２ｃ位置へ搬送される（図１３の状態を参照）。

ここで、反応領域Ｒ内へ供給されているインターカレータは、二本鎖ＤＮＡに結合することによって蛍光を発する構造に変成する性質を持つ蛍光物質である。従って、このインターカレータは、ターゲットＤＮＡがプローブＤＮＡと相補的な塩基配列を持つ時に形成された二本鎖ＤＮＡに結合して蛍光を発する。

これにより、インターカレータの蛍光強度を測定することで、ターゲットＤＮＡ内の特定の塩基配列の有無を特定することができる。インターカレータは、特に限定されないが、例えば、市販のSYBERGreenIなどを採用することができる。

次に、蛍光測定は、通常の光ディスクシステムと同様の動作で行うことが可能である。具体的には、スピンドルモータ２０３で基板１を回転させ、ＡＦ検出光学系Ｐ_３及びアクチュエータによって、基板面に対する対物レンズＬ_３の相対位置を制御する（特に、図１４参照）。

そして、蛍光励起用光学系Ｐ_１で、基板上の反応領域Ｒ内のインターカレータを励起し、蛍光計測光学系でその蛍光を測定する。このとき、蛍光励起レーザＬＤ_１は、波長４５０ｎｍの半導体レーザを使用し、コリメータレンズＬ_１で平行光とし、続くダイクロイックミラーＤ_１で折り返した後、対物レンズＬ_３で、反応領域Ｒの固定化層１１３に焦点を結び、該固定化層１１３上に形成された二本鎖ＤＮＡに結合しているインターカレータを励起する（図１４参照）。

このインターカレータは、波長５２０ｎｍ近傍の蛍光を発する。該蛍光は、対物レンズＬ_３、ダイクロイックミラーＤ_１，Ｄ_２を通過し、波長選択フィルタＦで迷光を除去された後、対物レンズＬ_５によって蛍光計測用ディテクタＰＭＴの受光部へ集光され、これにより蛍光強度が測定される。

なお、このときの蛍光は微弱であるため、蛍光計測用ディテクタＰＭＴには、フォトマルチプライヤを採用するのが望ましい。また、ＡＦ検出光学系Ｐ_３及びレンズアクチュエータＡ（図１４参照）は、光ディスクで使用される構成や制御方式をそのまま用いることができる。

本実施形態では、ＡＦ検出レーザＬＤ_２は、波長７８０ｎｍの半導体レーザを使用し、コリメータレンズＬ_２で平行光としビームスプリッタＭ_３を経てダイクロイックミラーＤ_２で折り返される。その後、ダイクロイックミラーＤ_１を経て、対物レンズＬ_３で基板面に焦点を結んで、反射する構成を採用している（図１４参照）。

反射されたレーザ光は、対物レンズＬ_３、ダイクロイックミラーＤ_１，Ｄ_２を経て、ビームスプリッタＭ_３に達する。そして、非点収差レンズＬ_４とＡＦ検出ディテクタＰＤで構成された非点収差法によるフォーカスエーラー検出光学系へ折り返される。

蛍光計測制御系は、まずＡＦ検出光学系Ｐ_３を使用して、基板最外周の回転方向基準位置を示す基準位置マークを検出し、ロータリーエンコーダ２０４（図１１等参照）の出力から基準位置信号を記憶し、反応領域Ｒの位置を計算する。

そして、基板１を回転し、対物レンズＬ_３の位置を、アクチュエータＡによってオートフォーカス制御を行い、各反応領域Ｒ位置での蛍光測定を安定して行うようにする。

測定により得られた蛍光強度を解析することによって、ターゲットＤＮＡに含まれている塩基配列、すなわち遺伝子情報を解析することが可能となる。これにより、一連のバイオアッセイを実現している。なお、以上の説明では、媒質を供給するためのノズルとしてインクジェット方式のノズルを挙げて説明したが、正確な容量の媒質を滴下又は注入できる吐出手段であれば、採用可能である。

以上のように、本発明に係るバイオアッセイ用基板１を用いたバイオアッセイを、上記構成のバイオアッセイ装置２を用いて実施すれば、クロスコンタミネーション防止に加えて、媒質の乾燥も有効に防止できる。

本発明は、物質間の相互作用の場を提供する反応領域に貯留又は保持される媒質のクロスコンタミネーションを防止する技術として利用できる。例えば、ＤＮＡチップやプロテインチップなどのセンサーチップに設けられる反応領域に貯留又は保持される媒質のクロスコンタミネーションを防止する技術として利用できるを対象とするバイオアッセイ技術として利用できる。

本発明に係るバイオアッセイ基板の基本構成を示す図である。 二枚の基板（１１，１２）を重ね合わせた状態で、図１中の矢印Ｂ-Ｂ方向の断面図である。 基板（１１）に多数配設されている反応領域（Ｒ）の一つを拡大した視た斜視図である。 一つの反応領域（Ｒ）周辺の拡大縦断面図である。 反応領域（Ｒ）に供給された媒質（例えば、塩溶液などの溶媒）の基板（１２）装着時における挙動を説明するための図である（好適例）。 反応領域（Ｒ）に供給された媒質（例えば、塩溶液などの溶媒）の基板（１２）装着時における挙動を説明するための図である（不適例）。 本発明に係るバイオアッセイ用基板（１）を用いた場合の媒質の典型的な挙動を説明するための図である。 図７同様に、本発明に係るバイオアッセイ用基板（１）を用いた場合の媒質の典型的な挙動を説明するための他の図である。 媒質を駆動させる毛管力原理を説明するための図である。 媒質を駆動させる毛管力原理を説明するための別の図である。 下側基板（１１）が装置（２）の供給用モジュール（２ａ）位置で処理を受けている状態を示す図である。 基板（１）が装置（２）の反応用モジュール（２ｂ）位置で処理を受けている状態を示す図である。 基板（１）が装置（２）の蛍光測定用モジュール（２ｃ）位置で処理を受けている状態を示す図である。 装置（２）の蛍光測定用モジュール（２ｃ）の光学系ユニット（Ｕ）の拡大図である。 第１インラインヘッド（２０７）と第２インラインヘッド（２０８）の配置構成の一例を示す斜視図である。 同配置構成の一例を上方視したときの平面図である。 インラインヘッド（２０７，２０８）の配置構成の他の例を示す図である。 媒質供給（滴下）のときの動作シーケンスの例を説明するための図である。 滴下された溶液がすべて乾燥するまでの時間を、横軸に滴下量（ｐｌ）、縦軸に乾燥時間（秒）をとり、５０〜９０％ＲＨの各環境湿度に対してプロットしたグラフである。 図１９の環境湿度５０％ＲＨのプロットを滴下量１００ｐｌ付近で拡大し、抜き出したグラフである。 基板（１１）に対する水分供給用溶媒の滴下供給手順を説明するための図である。 水分補給に係わる他の滴下手順（カメラ出力画像を用いる手順）について説明するための図である。 同滴下手順のときの動作シーケンスの一例を説明するための図である。 他の動作シーケンスの一例を説明するための図である。 さらに他の動作シーケンスの一例を説明するための図である。

符号の説明

１ 基板
１１ 下側の基板
１２ 蓋機能を持つ上側の基板
２ バイオアッセイ装置
２ａ 供給用モジュール
２ｂ 反応用モジュール
２ｃ 蛍光測定用モジュール
１１ 下側基板
１２ 上側基板（蓋）
２０３ スピンドルモータ
２０７ 媒質供給手段である第１インラインヘッド
２０８ 水分補給手段である第２インラインヘッド
２１０ｂ 蓋脱着アクチュエーター
２１４ ヒータ
２１７ 恒湿度チャンバ
２２３ 光学顕微鏡ＣＣＤカメラ
Ｍ 媒質
Ｒ 反応領域
Ｒａ 検出表面
Ｒｂ 凹部領域
Ｕ 蛍光測定用モジュールの光学系

Claims (4)

1. 重ね合わさせ可能な二枚の基板から構成され、
   一方の基板に設けられた反応領域と、
   前記反応領域内に形成され、物質間の相互作用を検出するプローブ物質が固定される検出表面と、
   前記検出表面の周辺に形成され、該検出表面の上面よりも低い位置に底面部を備える凹部領域と、を備え、
   前記反応領域に媒質を供給して前記二枚の基板を重ね合わせたときの前記媒質と他方の基板との接触角をθ _１ 、前記媒質と凹部領域との接触角をθ _２ 、前記媒質と検出表面との接触角をθ _３、 他方の基板と凹部領域との距離をｇ _１ 、他方の基板と検出表面との距離をｇ _２ としたとき、下記数式（１）により求められる凹部領域における前記媒質のメニスカス面曲率半径ｒ _１ が、下記数式（２）により求められる検出表面における前記媒質のメニスカス面曲率半径ｒ _２ よりも大きくなるようにしたバイオアッセイ用基板。
   

   
2. 前記反応領域に媒質を供給して前記二枚の基板を重ね合わせたとき、凹部領域における前記媒質のメニスカス面の圧力ｐ _１ が、検出表面における前記媒質のメニスカス面の圧力ｐ _２ よりも大きくなり、その圧力差により前記媒質が前記検出表面に保持される請求項１記載のバイオアッセイ用基板。
3. 前記相互作用が核酸分子間のハイブリダイゼーションである請求項１又は２記載のバイオアッセイ用基板。
4. 前記反応領域を備える基板の少なくとも検出表面部分を導電体で形成するとともに、他方の基板も導電体で形成した請求項１乃至３のいずれか１項記載のバイオアッセイ用基板。

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