JP7170128B2 - 全自動バイオチップワークステーション及びその検査方法 - Google Patents

全自動バイオチップワークステーション及びその検査方法 Download PDF

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Description

本出願は、チップハイブリダイゼーション装置の分野に属し、具体的には、全自動バイオチップワークステーション及びその検査方法に関する。
関係出願の相互参照
本出願は、２０１８年９月２１日に中国専利局に提出された、出願番号が２０１８１１１０６９５９．８であり、名称が「全自動バイオチップワークステーション及びその検査方法」である中国出願に基づいて優先権を主張し、その全ての内容が、参照により本出願に組み込まれる。
バイオチップハイブリダイゼーションとは、生体試料から分離されたタンパク質試料、ＤＮＡ試料又はＲＮＡ試料をバイオチップと反応させ、バイオチップに固定化されたプローブアレイから試料の配列情報を得ることである。スライドガラス自体の蛍光バックグラウンドが低いため、蛍光標識の方法でバイオチップに対して検査と分析を施すことができるとともに、迅速、精確などの利点も有している。そして、複数のフルオレセインで標識して複数の生体試料の一括分析が実現可能である。
現在、いくつかのバイオチップハイブリダイゼーションに関する設備が開示されたが、核酸増幅とハイブリダイゼーションのための一貫化装置に関する記載が未だになかった。
この事情を鑑みて、本出願を提出する。
本出願は、バイオチップの反応と検査結果の出力との一貫化を実現でき、試料の処理効率を向上させ、人の手間を省き、結果が安定で信頼できるバイオチップ検査装置を提供することを目的とする。
本出願は、さらに、検査の全過程の操作が自動化でき、検査効率が高く、検査結果が安定性で信頼できるバイオチップ検査方法を提供することを目的とする。
本出願は、上記目的の少なくとも１つ又は他の可能な目的を実現するため、下記の技術案を採用する。
バイオチップ検査装置は、検査対象試料及びバイオチップを格納するための試験管を保持するための、温度制御機能を備えるキャビティと、液体を溜めるための液体貯留装置と、前記試験管に混合液を注入するための分液針と流体を流すように連通し、前記液体貯留装置内の液体を前記試験管に汲み入れるための汲み入れ装置と、前記試験管内のチップの状態を監視するための画像形成装置と、前記画像形成装置が取得したバイオチップ状態の情報に基づいて、ハイブリダイゼーション結果を得るデータ処理装置とを有する。
任意選択で、前記試験管が複数あり、前記キャビティは、異なる試験管を保持するための複数のスペースに分けられ、各スペースの上面に、相応の試験管を挿入するための挿入口が形成される。
任意選択で、前記キャビティの一側辺に切欠部が設けられ、前記画像形成装置が前記切欠部から前記試験管の管体内のバイオチップの情報を捕捉し、前記試験管の管体が扁平構造であり、及び／又は、前記管体が透明な材質で形成される。
任意選択で、前記キャビティは前記試験管の管体構造に合わせて設けられ、及び／又は、前記キャビティの上部に、前記試験管のキャップを格納する凹溝が設けられる。
任意選択で、前記バイオチップ検査装置は、前記分液針を支持するためのホルダーをさらに有し、前記ホルダーが上下移動可能に前記キャビティの上方に設置され、前記ホルダーに、前記分液針を通すための分液針用孔が設けられる。
任意選択で、前記試験管のキャップと前記分液針とは対応して設置され、任意選択で、前記分液針は、対応の前記試験管のキャップに挿設するとともに、前記試験管内に挿入するように構成される。
任意選択で、前記試験管内の液体を排出するための排液針がさらに設置され、前記排液針は、排液装置と流体を流すように連通する。
任意選択で、前記ホルダーは、排液針を支持するように構成され、任意選択で、前記ホルダーに、前記排液針を通すための排液針用孔が設けられる。
任意選択で、前記排液針と前記分液針とは隣接して設置され、前記試験管のキャップに、１つの分液針と１つの排液針を対応して設置する。
任意選択で、前記キャビティの両側に、それぞれ鉛直方向に沿うガイドレールが設置され、前記ホルダーの両端が、それぞれガイドブロックを介して対応のガイドレールにスライド可能に連結される。
任意選択で、前記キャビティの底部に加熱冷却片が設置され、冷熱の伝達で前記キャビティに対する温度制御を実現する。
任意選択で、前記加熱冷却片が熱電冷却片であり、前記熱電冷却片が、電極をコントロールすることにより冷熱機能の切り替えを実現する。
任意選択で、前記加熱冷却片の下に、例えば放熱フィン、ファンなどのうちの少なくとも１種である放熱装置がさらに設置される。
任意選択で、前記試験管が複数あり、前記キャビティは、異なる試験管を保持するためのスペースに分けられる。
任意選択で、前記液体貯留装置は、複数の液体貯留瓶を含み、複数の前記液体貯留瓶が分液弁を介して異なる溶液の混合、流出をコントロールする。
任意選択で、前記分液弁は、八方弁、四方弁及び三方弁のうちのいずれか１種又は複数種の組み合わせを含む。
任意選択で、前記ホルダーと前記キャビティとの間に、試験管を締めるための蓋板がさらに設置され、任意選択で、前記蓋板に前記分液針及び排液針に対応する孔が設けられる。
任意選択で、プラットホームをさらに有し、前記キャビティと、液体貯留装置と、汲み入れ装置と、ホルダーと、画像形成装置とが前記プラットホームに取り付けられる。
任意選択で、前記キャビティがプラットホームの一側辺に取り付けられ、前記ホルダーがキャビティの上方に取り付けられ、前記プラットホームにおける、キャビティに近接するもう一側辺に取付板が垂直に固定され、液体貯留装置の液体貯留瓶が、取付板におけるキャビティと反対する側の側面に固定され、汲み入れ装置がキャビティと取付板との間に位置し、画像形成装置がキャビティと並列してキャビティの一側に取り付けられる。
任意選択で、前記画像形成装置は、移動可能に設置される。
任意選択で、前記キャビティの、切欠部が設けられる側に、前記キャビティと平行する方向に沿うレールが設置され、前記画像形成装置がスライダーを介して前記レールとスライド可能に連結する。
本出願は、上記のバイオチップ検査装置で実行するバイオチップ検査方法をさらに提供し、該方法が、バイオチップ、検査対象試料及びプライマーを、前記キャビティに固定された前記試験管に入れるステップと、試験管内の液体の流入、流出及び温度をコントロールすることにより、前記検査対象試料の増幅、及び増幅産物と前記バイオチップとのハイブリダイゼーションを実現するステップと、異なる検出方式で該当の処理を行い、画像形成装置によりハイブリダイゼーション済みのバイオチップの情報を取得し、ハイブリダイゼーション結果をデータ処理装置により処理して結果を得るステップとを含む。
任意選択で、汲み入れ装置により、液体貯留装置内の液体を分液針を介して試験管に汲み入れ、試験管内の液体を排液針を介して排液装置に汲み出す。
任意選択で、前記検査対象試料の増幅、及び増幅産物と前記バイオチップとのハイブリダイゼーションが同時に進行し、使用する緩衝液がＰＣＲ増幅緩衝液である。
温度制御プログラムは、検査物及び検査方法に応じて調整することができ、例えば、典型的なＰＣＲ反応プロセスであってもよく、９４°Ｃ、５５°Ｃのようなダブル温度ＰＣＲであってもよく、ＬＡＭＰ／ＲＰＡなどの恒温増幅であってもよい。
任意選択で、温度制御プログラムは、変性と、アニーリングと、伸長とを複数回繰り返す。
任意選択で、温度制御プログラムは、９４±１°Ｃ １０±２ｓ、５５±１°Ｃ ２０±２ｓ、７２±２°Ｃ ２０±２ｓを３５～４０サイクルを実現する。
任意選択で、前記検出方式は、化学発光法、蛍光法及び可視化法を含む。
実際の操作では、検出するとき、異なる検出方式で実行してもよく、同一の検出方式で実行してもよい。
異なる検出方式で実行する場合、実行する度に、該当検出方式に関わる試薬を添加し、該当方法を利用して現像、画像形成し、繰り返して実行して、相応の試料の異なる検出物のハイブリダイゼーション結果を得る。
同一の検査方法で実行する場合、検査対象物質に応じて、異なる標識物を選択することができる。異なる条件下で処理を行うことにより、相応の試料の異なる検出物質のハイブリダイゼーション結果を得る。化学発光法は、例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ標識のアビジン溶液を添加し、ハイブリダイゼーションが完了したあと、発光基質を添加し、高感度のＣＣＤ画像形成素子（型番：ＪＡＩ ＣＭ－０３０－ＧＥ）がガイドレールを介して各チップの正面に移動し、化学発光検出によるバイオチップの画像を取得する。
蛍光法は、例えば、アビジン標識の赤色量子ドットＳＡ－ＱＤｓ６２５溶液を添加し、ハイブリダイゼーションが完了したあと、紫外光源で励起させ、フィルタ処理を行い、高感度のＣＣＤ画像形成素子がガイドレールを介して各チップの正面に移動し、量子ドット蛍光検出によるバイオチップの画像を取得する。
可視化法は、例えば、アビジン標識の赤色量子ドットＳＡ－ＱＤｓ６２５溶液を添加し、ハイブリダイゼーションが完了したあと、銀染色基質液を添加し、洗浄し、白色光ＬＥＤ光源をオンにし、ＣＣＤ画像形成素子がガイドレールを介して各チップの正面に移動し、可視化検出によるバイオチップの画像を取得する。
本出願に係る信号を表示できる物質は、上記の量子ドット及びビオチンの他、蛍光物質、ジゴキシン標識プローブ、放射性同位体、放射性造影剤、常磁性イオン蛍光ミクロスフェア、電子密度の高い物質、化学発光標識物質、超音波造影剤、光増感剤、金コロイドまたは酵素を含んでもよい。
そのうち、蛍光物質は、Ａｌｅｘａ ３５０、Ａｌｅｘａ ４０５、Ａｌｅｘａ ４３０、Ａｌｅｘａ ４８８、Ａｌｅｘａ ５５５、Ａｌｅｘａ ６４７、ＡＭＣＡ、アミノアクリジン、ＢＯＤＩＰＹ ６３０／６５０、ＢＯＤＩＰＹ ６５０／６６５、ＢＯＤＩＰＹ－ＦＬ、ＢＯＤＩＰＹ－Ｒ６Ｇ、ＢＯＤＩＰＹ－ＴＭＲ、ＢＯＤＩＰＹ－ＴＲＸ、５－カルボキシ－４′,５′－ジクロロ－２′,７′－ジメトキシフルオレセイン、５－カルボキシ－２′,４′,５′,７′－テトラクロロフルオレセイン、５－カルボキシフルオレセイン、５－カルボキシローダミン、６－カルボキシローダミン、６－カルボキシテトラメチルローダミン、カスケードブルー（Ｃａｓｃａｄｅ Ｂｌｕｅ）、Ｃｙ２、Ｃｙ３、Ｃｙ５、Ｃｙ７、６－ＦＡＭ、ダンシルクロリド、フルオレセイン、ＨＥＸ、６－ＪＯＥ、ＮＢＤ（７－ニトロベンゾ－２－オキサ－ｌ，３－ジアゾール）、オレゴングリーン（Ｏｒｅｇｏｎ Ｇｒｅｅｎ） ４８８、オレゴングリーン ５００、オレゴングリーン５１４、パシフィックブルー（Ｐａｃｉｆｉｃ Ｂｌｕｅ）、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、クレシルファストバイオレット（ｃｒｅｓｙｌ ｆａｓｔ ｖｉｏｌｅｔ）、クレシルブルーバイオレット（ｃｒｅｓｙｌ ｂｌｕｅ ｖｉｏｌｅｔ）、ブリリアントクレシルブルー、ｐ－アミノ安息香酸、エリスロシン、フタロシアニン、アゾメチン、シアニン、キサンチン系薬剤、スクシニルフルオレセイン、希土類金属クリプテート、ユウロピウムトリスジピリジンジアミン（ｅｕｒｏｐｉｕｍ ｔｒｉｓｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ ｄｉａｍｉｎｅ）、ユーロピウムクリプテートもしくはキレート、ジアミン、ジシアニン、ラホヤブルー色素、アロフィコシアニン（ａｌｌｏｐｙｃｏｃｙａｎｉｎ）、アロフィコシアニンＢ、フィコシアニンＣ、フィコシアニンＲ、チアミン、フィコエリトロシアニン、フィコエリスリンＲ、ＲＥＧ、ローダミングリーン、ローダミンイソチオシアネート、ローダミンレッド、ＲＯＸ、ＴＡＭＲＡ、ＴＥＴ、ＴＲＩＴ（テトラメチルローダミンイソチオール）、テトラメチルローダミン及びテキサスレッドのいずれか１種を含む。
放射性同位体は、１１０Ｉｎ、１１１Ｉｎ、１７７Ｌｕ、１８Ｆ、５２Ｆｅ、６２Ｃｕ、６４Ｃｕ、６７Ｃｕ、６７Ｇａ、６８Ｇａ、８６Ｙ、９０Ｙ、８９Ｚｒ、９４ｍＴｃ、９４Ｔｃ、９９ｍＴｃ、１２０Ｉ、１２３Ｉ、１２４Ｉ、１２５Ｉ、１３１Ｉ、１５４－１５８Ｇｄ、３２Ｐ、１１Ｃ、１３Ｎ、１５Ｏ、１８６Ｒｅ、１８８Ｒｅ、５１Ｍｎ、５２ｍＭｎ、５５Ｃｏ、７２Ａｓ、７５Ｂｒ、７６Ｂｒ、８２ｍＲｂ及び８３Ｓｒのいずれか１種を含む。
酵素は、ホースラディッシュペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ及びグルコースオキシダーゼのうちのいずれか１種を含む。
蛍光ミクロスフェアは、内部に希土類蛍光ユウロピウムが包まれたポリスチレン蛍光ミクロスフェアである。
従来技術と比べ、本出願は少なくとも下記の有益效果を有する。
（１）本出願は、温度制御機能を備えるキャビティが設置されることにより、検査対象試料の増幅、及びバイオチップとのハイブリダイゼーションを一体化して操作することができ、操作プロセスを簡略化し、時間を低減できる。
（２）本出願は、液体分液弁により異なる液体の混合をコントロールし、分液針を介して試験管に流入させて、異なる段階の溶液要求を満たし、廃液が排液針を介して排出させ、ハイブリダイゼーション過程の全自動化を実現できる。
（３）本出願は、画像形成装置がさらに設置されるので、管体内のバイオチップの情報を取得し、結果取得の自動化操作を実現でき、人の手間を省くことができる。
（４）本出願に係るバイオチップ検査装置は、バイオチップ検査の全過程にわたる自動化操作を実現でき、検査効率を向上させ、検査結果が安定で信頼性できる。
本出願における具体的な実施形態又は従来技術の技術案をより明瞭に説明するため、以下、具体的な実施形態又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明する。説明する図面は、本出願の一部の実施例を示すものにすぎず、当業者は、発明能力を用いなくても、これらの図面に基づいて他の図面を得ることが可能である。
本出願の実施例によるバイオチップ検査装置の正面斜視図である。 本出願の実施例によるバイオチップ検査装置の側面斜視図である。 本出願の実施例によるバイオチップ検査装置の背面斜視図である。 本出願の実施例によるバイオチップ検査装置におけるキャビティの模式的構成図である。 本出願の実施例によるバイオチップ検査装置におけるホルダーの模式的構成図である。 本出願の実施例によるバイオチップの各試料のスポッティングアレイの図である。 本出願の実施例によるバイオチップの化学発光検出結果の図である。 本出願の実施例によるバイオチップの蛍光検出結果の図である。 本出願の実施例によるバイオチップの可視化検出結果の図である。
以下、図面と具体的な実施形態を用いて本出願の技術案を明瞭且つ完全に説明し、以下で説明される実施例が本出願を説明するための一部の実施例にすぎず、すべての実施例ではなく、本出願の範囲を限定するものとみなすべきではない。本出願の実施例をもとに、当業者が発明能力を用いることなく得た全ての他の実施例も、本出願の保護範囲に属する。実施例において、具体的な条件を明記しないことについて、従来の条件又はメーカーの勧め条件下で行うことが可能である。使用する試剤又は器械の、製造メーカーが明記されていないものが、市販の従来品を使用することが可能である。
本出願の説明において、「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「内」、「外」等の用語で表された方向又は位置関係は、図面に基づくものであり、本出願を便宜的に及び簡略に説明するためのものにすぎず、該当装置又は要素が、必ずしも特定の方向を有したり、特定の方向で構成、操作されたり、することを明示又は暗示するものではないため、本出願を限定するものではないと理解すべきである。また、用語「第１」、「第２」、「第３」は、説明するためのものにすぎず、相対重要性を明示又は暗示するものではないと理解すべきである。
本出願の説明において、明確な定義や限定がない限り、用語「取付」、「連係」、「接続」を、広義的に理解すべきである。例えば、固定接続でもよいし、取外し可能な接続でもよいし、一体的な接続でもよい。そして、機械的な接続でもよいし、電気的な接続でもよい。また、直接接続してもよいし、中間物を介して間接的に接続してもよいし、２つの素子の内部が連通してもよい。当業者は、本出願における上記用語の具体的な意味を、具体的な状況に応じて理解することができる。
図１～３に示すように、本出願に係るバイオチップ検査装置は、検査対象試料及びバイオチップを格納するための試験管を保持するための、温度制御機能を備えるキャビティ１と、液体を溜めるための液体貯留装置と、試験管に混合液を注入するための分液針と流体を流すように連通し、液体貯留装置内の液体を試験管に汲み入れるための汲み入れ装置３と、試験管内のチップの状態を監視するための画像形成装置５と、画像形成装置５が取得したバイオチップ状態の情報に基づいて、ハイブリダイゼーション結果を得るデータ処理装置とを有する。
従来のバイオチップハイブリダイゼーション及びハイブリダイゼーション結果検査の流れは、下記のようになっている。
［異なるプローブを備えるバイオチップの作製］
異なるプローブ緩衝液を遺伝子チップアレイヤーにより基片でスポッティングし、乾燥しておく。
［ハイブリダイゼーション用ＰＣＲ産物の調製］
検査対象物質に対してＰＣＲ増幅を行う。
［バイオチップとＰＣＲ産物のハイブリダイゼーション］
ＰＣＲ増幅産物に対して変性処理（９８°Ｃ）を行い、そして直ちに冷水浴を用いて処理し、そして、ハイブリダイゼーション緩衝液と混合させ、該混合液をチップのスポッティング領域に添加し、チップをハイブリダイゼーションボックス内に入れ、オーブンにおいて遮光状態でハイブリダイゼーションさせ、遮光状態で洗浄しておいて、スキャン分析に移す。
本出願に係るバイオチップ検査装置において、検査対象試料とバイオチップとを試験管に直接入れ、キャビティ１の温度制御機能により温度をコントロールし、汲み入れ装置３により液体貯留装置内の該当溶液の試験管への流入又は試験管内の液体の流出をコントロールし、検査対象試料が、ＰＣＲ増幅の同時にバイオチップとハイブリダイゼーションし、相応の洗浄液を入れたあとに様々な検出方式を利用して処理を行い、画像形成装置５によりハイブリダイゼーション済のバイオチップの情報を取得し、ハイブリダイゼーション結果をデータ処理装置により処理して結果を得る。
なお、本出願に係るバイオチップは、遺伝子チップも、タンパク質チップも含む。即ち、本出願に係るバイオチップ検査装置は、遺伝子検査だけでなく、タンパク質の例えば免疫検査などにも適用できる。
本出願は、バイオチップ検査の全過程の自動化操作を実現でき、検査効率を向上させ、検査結果が安定で信頼できる。
本出願において、キャビティ１は、試験管を保持するためのものであり、側壁によって完全に囲まれてなしてもよく、フレームによって構成してもよい。複数の生体試料の一括分析を実現させるため、試験管を複数設置してもよい。図４に示すように、キャビティ１は、異なる試験管を保持するための複数のスペース７に分けられ、各スペース７の上面に、相応の試験管を挿入するための挿入口８が形成され、キャビティ１に複数の独立したスペース７が設けられ、各スペース７にそれぞれ１つの試験管を配置する。
撮像と温度制御を容易にするため、いくつかの実施例では、キャビティ１の一側辺に切欠部９（図４）が設けられ、画像形成装置５が切欠部９から管体内のバイオチップの情報を捕捉する。
任意選択で、画像の捕捉を容易にするため、画像形成装置５のカメラは、切欠部９に向かって設置される。
いくつかの実施例では、試験管の管体は扁平構造である。管体は、バイオチップと検査対象試料を格納するためのものであり、バイオチップが通常四角のシート状のものであり、検査対象試料が液体であるため、管体の形状をバイオチップに類似した形状にする必要がある。そして、管体の形状として、バイオチップより略大きい容積にする。扁平構造により、バイオチップの配置を容易にするだけでなく、扁平構造の平面が画像形成装置５に向かって設置されるので、画像形成装置５のバイオチップの情報に対する捕捉を容易にすることができる。
いくつかの実施例では、管体が透明な材質で形成される。よって、管内の画像の鮮明度を保証して、画像形成装置５によるバイオチップの情報に対する捕捉を容易にすることができる。
いくつかの実施例では、キャビティ１は管体の構造に合わせて設けられる。具体的に、各スペース７の大きさは、対応する試験管の大きさに合わせて設けられる。キャビティ１は、温度制御可能のものであり、試験管の温度がキャビティ１による熱伝導でコントロールされる。キャビティ１を管体構造に合わせて設置することにより、試験管の配置の安定性を向上させることができる。任意選択で、一例として、図４に示すように、管体は扁平構造であり、試験管を保持するための形状を四角の扁平形状にすることにより、熱伝導に寄与できるだけでなく、試験管を対応のスペース７内に安定に挿設することに寄与できる。いくつかの実施例では、キャビティ１の上部に、試験管のキャップを収納する凹溝１０が設けられる。凹槽１０を設けることにより、試験管のキャップの位置を決め、キャップの安定性を向上させたので、キャップにおける分液針又は他の液注入針の挿脱に寄与できる。
いくつかの実施例では、バイオチップ検査装置は、分液針を支持するためのホルダー４をさらに有し、ホルダー４が、上下移動する可能にキャビティ１の上方に設置される。
分液針は、試験管の上方に設置され、ホルダー４に位置し、ホルダー４の移動により分液針の試験管に対する挿脱を実現させる。一例として、図５に示すように、ホルダー４に、分液針を通すための分液針用孔１１が設けられる。分液針を分液針用孔１１内に挿設することで、分液針を支持する機能を実現できる。
いくつかの実施例では、試験管のキャップと分液針とは対応して設置される。即ち、１つのスペース７が１つの試験管を保持し、１つの試験管のキャップに１つの分液針を挿設する。任意選択で、分液針は、対応の試験管のキャップに挿設するとともに、試験管内に挿入するように構成される。
ハイブリダイゼーションの異なる段階において、異なる溶液で処理する必要があり、液体の流入と排出により、液体交換の自動化操作を実現できる。
いくつかの実施例では、試験管内の液体を排出するための排液針がさらに設置され、排液針が排液装置と流体を流すように連通する。排液針により液体を例えば廃液瓶のような排液装置に排出する。
いくつかの実施例では、ホルダー４は、さらに、排液針を支持するように構成される。任意選択で、図５に示すように、ホルダーに、排液針を通すための排液針用孔１２が設けられ、排液針を排液針用孔１２内に挿設することで、排液針を支持する機能を実現できる。
いくつかの実施例では、図５に示すように、排液針用孔１２と分液針用孔１１とが対をなすように設けられ、対をなす排液針用孔１２と分液針用孔１１とが隣接して設置され、相応に、排液針と分液針とが隣接して設置され、試験管のキャップに、１つの分液針と１つの排液針を対応して設置する。したがって、各試験管において、分液針により液体の流入をコントロールし、排液針により液体の排出をコントロールして、液体交換の自動化操作を実現する。
いくつかの実施例では、キャビティ１の両側に、それぞれ鉛直方向に沿うガイドレール１４が設置され、ホルダー４の両端が、それぞれガイドブロック１３を介して対応のガイドレール１４にスライド可能に連結される。ホルダー４のガイドレール１４に沿う移動を制御して、ホルダー４の上下移動を実現することにより、分液針と排液針の上下移動を駆動することで、分液針と排液針を試験管のキャップに対して挿脱させる。
いくつかの実施例では、キャビティ１の底部に加熱冷却片が設置され、冷熱の伝達でキャビティ１に対する温度制御を実現する。
いくつかの実施例では、加熱冷却片は熱電冷却片であり、熱電冷却片が、電極をコントロールすることにより冷熱機能の切り替えを実現する。
いくつかの実施例では、加熱冷却片の下に放熱装置がさらに設置され、任意選択で、放熱装置が、放熱フィンとファンなどのうちの少なくとも１種を含む。
加熱装置と放熱装置により、試験管内の温度をコントロール可能にする。
いくつかの実施例では、液体貯留装置は、複数の液体貯留瓶２を含み、複数の液体貯留瓶２が分液弁６を介して異なる溶液の混合、流出をコントロールする。液体貯留瓶２と分液針とは流体を流すように連通し、具体的に、液体貯留瓶２と汲み入れ装置３とが流体を流すように連通し、汲み入れ装置３と分液針とが流体を流すように連通する。
いくつかの実施例では、分液弁６は、八方弁、四方弁及び三方弁のうちのいずれか１種又は複数種の組み合わせを含む。
いくつかの実施例では、ホルダー４とキャビティ１との間に、試験管を締めるための蓋板がさらに設置され、蓋板に分液針及び排液針に対応する孔が設けられる。
蓋板を設置することにより、試験管を固定して配置することができる。
いくつかの実施例では、プラットホーム１５をさらに有し、キャビティ１と、液体貯留装置と、汲み入れ装置３と、ホルダー４と、画像形成装置５とがプラットホーム１５に取り付けられ、プラットホーム１５を介してすべてのユニットを集積させ、一体のものに形成する。また、蓋板はプラットホーム１５と弾性的に連結する。
いくつかの実施例では、キャビティ１がプラットホーム１５の一側辺に取り付けられ、ホルダー４がキャビティ１の上方に取り付けられ、プラットホーム１５における、キャビティに近接するもう一側辺に取付板１６が垂直に固定され、液体貯留装置の液体貯留瓶２が、取付板１６におけるキャビティと反対する側の側面に固定され、汲み入れ装置３がキャビティ１と取付板１６との間に位置し、画像形成装置５がキャビティ１と併設してキャビティ１の一側に取り付けられ、取付板１６により複数の液体貯留瓶２が垂直に設置される。プラットホーム１５における、キャビティ１と対向する側辺に、ＰＣＢ板１７が垂直に取り付けられ、分液弁がＰＣＢ板１７とキャビティ１との間に位置する。
いくつかの実施例では、画像形成装置５は移動可能に設置される。
いくつかの実施例では、キャビティ１の、切欠部９が設けられた側に、キャビティ１と平行する方向に沿うレールが設置され、画像形成装置５がスライダーを介してレールとスライド可能に連結する。
実際の操作では、異なる試験管内のバイオチップの情報の取得を実現するため、異なる位置にある試験管に合わせて、画像形成装置５の位置をコントロールする。
本出願に係るバイオチップ検査装置において、液体の流動、ホルダー４の移動などが制御システムによって遂げられ、制御システムとデータ処理システムとが同一の操作画面に設置される。
制御システムはＰＣＢ板１７などを含む。例えば、ＰＣＢ板１７に、マイクロプロセッサチップ、温度制御モジュール、駆動モジュール、液晶タッチパネルモジュール、ＵＳＢモジュール、ＪＴＡＧモジュール、アラームモジュールなどが取り付けられ、マイクロプロセッサチップが、各モジュールのそれぞれと接続するとともに、各モジュールをコントロールして、全体の操作の正確な実行を実現する。
本出願は、上記のバイオチップ検査装置で実行するバイオチップ検査方法をさらに提供し、該方法が下記のステップを含む。
バイオチップ、検査対象試料及びプライマーを、キャビティ１に固定された試験管に入れるステップと、試験管内の液体の流入、流出及び温度をコントロールすることにより、検査対象試料の増幅、及び増幅産物とバイオチップとのハイブリダイゼーションを実現するステップと、異なる検査方式で該当の処理を行い、画像形成装置５によりハイブリダイゼーション済みのバイオチップの情報を取得し、ハイブリダイゼーション結果をデータ処理装置により処理して結果を得るステップとを含む。
いくつかの実施例では、汲み入れ装置３により、液体貯留瓶２内の液体を分液弁６及び分液針を介して試験管に汲み入れ、試験管内の液体を排液針を介して排液装置に汲み出して、試験管内の液体の流入と流出を実現する。
いくつかの実施例では、画像形成装置５をレールを介して目標試験管が位置するスペース７の切欠部９に向かう位置にスライドさせることにより、該試験管内のバイオチップの情報を取得する。
なお、本出願に係るバイオチップ検査装置の図面は、いずれも各種のチューブなどを取り付けていないものの模式図であり、示される該装置が、使用時に相応の取付をして使用するものである。
具体的には、下記の例が挙げられる。
検査試料におけるＡ型インフルエンザウイルス、Ｂ型インフルエンザウイルス、ＲＳＶウィルス及びアデノウイルスを検出する。これらの検出物質のプライマーとプローブを常規方法で設計する。その詳細は表１で示すようになる。
表１：具体的な配列
Figure 0007170128000001
［核酸プローブスポッティング］
バイオチップが自社製品のアルデヒドスライドガラスを用い、プローブスポッティング濃度が１０μＭであり、室温下で乾燥して保管する。模式図は図６に示すようになる。
［ＰＣＲ増幅］
核酸試料（検査対象物質）、バイオチップ及びＰＣＲ ｍｉｘ試薬（プライマーと緩衝液を含む）を混合して装置の試験管に入れ、装置の半導体加熱冷却片の熱サイクルパラメータを、９４°Ｃ １０ｓ、５５°Ｃ ２０ｓ、７２°Ｃ ２０ｓにし、４０サイクルを実行し、増幅しながらハイブリダイゼーションさせることが実現する。そして、シリンジポンプと電磁弁により洗浄液を汲み入れてチップを洗浄する。
その後、それぞれ３種の装置と試薬を利用して、化学発光、量子ドット蛍光及び可視化の３種の検出方式を実現する。
［化学発光法検出］
自動的に各反応瓶に西洋ワサビペルオキシダーゼ標識のアビジン溶液１００μＬを汲み入れ、３７°Ｃで３０分間反応させる。ＰＢＳＴ洗浄液を汲み入れて洗浄を行う。さらに化学発光基質液（ミリポア社の高感度化学発光基質液はＡ液：Ｂ液＝１：１）１００μＬを汲み入れる。高感度のＣＣＤ画像形成素子（型番：ＪＡＩ ＣＭ－０３０－ＧＥ）がガイドレールを介して各チップの正面に移動し、化学発光検出によるバイオチップの画像を取得する。各チップの露光時間が１０ｓであり、チップが計８枚ある。結果は図７に示すようになる。該画像結果から、該試料のＡ型インフルエンザウイルスの核酸検査で陽性となることがわかる。
［蛍光法検出］
自動的に各反応瓶に１００μＬ、２５ｎＭのアビジン標識の赤色量子ドットＳＡ－ＱＤｓ６２５溶液（武漢珈源）を汲み入れ、３７°Ｃで３０分間反応させる。ＰＢＳＴ洗浄液を汲み入れて洗浄を行う。波長が３６５ｎｍである５Ｗの紫外ＬＥＤ光源をオンにして、ＱＤｓを励起して蛍光を発光させ、光学フィルター（６２４／４０ｎｍ、型番：Ｅｄｍｕｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ ６７－０２１）によりフィルタ処理を行い、高感度のＣＣＤ画像形成素子がガイドレールをを介して各チップの正面に移動し、量子ドット蛍光検出によるバイオチップの画像を取得する。各チップの露光時間が１０ｓであり、チップが計８枚ある。結果は図８に示すようになる。該画像結果から、該試料のＡ型インフルエンザウイルスの核酸検査で陽性となることがわかる。
［可視化検出］
自動的に各反応瓶に１００μＬ、２５ｎＭのアビジン標識の赤色量子ドットＳＡ－ＱＤｓ６２５溶液（武漢珈源）を汲み入れ、３７°Ｃで３０分間反応させる。ＰＢＳＴ洗浄液を汲み入れて洗浄を行う。さらに銀染色基質液１００μＬを汲み入れ、５分間反応させて、脱イオン水で洗浄する。白色光ＬＥＤ光源をオンにし、ＣＣＤ画像形成素子がガイドレールを介して各チップの正面に移動し、可視化検出によるバイオチップの画像を取得する。チップが計８枚ある。結果は図９に示すようになる。該画像結果から、該試料のＡ型インフルエンザの核酸検査で陽性となることがわかる。
本出願に係るバイオチップ検査装置は、検査対象試料とバイオチップを直接試験管内に入れ、温度と相応の溶液の流入及び流出をコントロールすることにより、試料のＰＣＲ増幅の反応産物が、増幅しながらバイオチップとハイブリダイゼーションし、そして、相応の洗浄液を入れたあと、チップに対して撮像を行って、情報を取得し、したがって、最終のハイブリダイゼーション結果を得ることできる。遺伝子チップのハイブリダイゼーションと結果の出力との一貫化を実現でき、試料の処理効率を向上させ、人の手間を省き、結果が安定で信頼できる。
なお、上記各実施例は、本出願の技術案を説明するためのものにすぎず、それを限定するものではない。上記の各実施例を用いて本出願を詳細に説明したが、当業者にとって、上記の各実施例に記載された技術案を変更し、又はその内の一部或いは全部の技術的特徴に対して均等置換を行うこともできる。これらの変更又は置換は、該当技術案の本質を本出願の各実施例による技術案の範囲から逸脱させない。
本出願に係るバイオチップ検査装置及びバイオチップ検査方法は、バイオチップ反応と検査結果の出力との一貫化を実現でき、検査の全過程が自動化操作であり、試料の処理効率を向上させ、人の手間を省き、結果が安定で信頼できる。
１ キャビティ
２ 液体貯留瓶
３ 汲み入れ装置
４ ホルダー
５ 画像形成装置
６ 分液弁
７ スペース
８ 挿入口
９ 切欠部
１０ 凹溝
１１ 分液針用孔
１２ 排液針用孔
１３ ガイドブロック
１４ ガイドレール
１５ プラットホーム
１６ 取付板
１７ ＰＣＢ板

Claims (20)

  1. 検査対象試料及びバイオチップを格納するための試験管を保持するための、温度制御機能を備えるキャビティと、
    液体を溜めるための液体貯留装置と、
    前記試験管に混合液を注入するための分液針と流体を流すように連通し、前記液体貯留装置内の液体を前記試験管に汲み入れるための汲み入れ装置と、
    前記試験管内のチップの状態を監視するための画像形成装置と、
    前記画像形成装置が取得したバイオチップ状態の情報に基づいて、ハイブリダイゼーション結果を得るデータ処理装置と
    を有し、
    前記液体貯留装置は、複数の液体貯留瓶を含み、複数の前記液体貯留瓶が分液弁を介して異なる溶液の混合、流出をコントロールするように構成される
    ことを特徴とするバイオチップ検査装置。
  2. 前記試験管が複数あり、前記キャビティは、異なる試験管を保持するための複数のスペースに分けられ、各スペースの上面に、相応の試験管を挿入するための挿入口が形成される
    ことを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ検査装置。
  3. 前記キャビティの一側辺に切欠部が設けられ、前記画像形成装置が前記切欠部から前記試験管の管体内のバイオチップの情報を捕捉し、
    前記試験管の管体が扁平構造であり、及び／又は、前記管体が透明な材質で形成される
    ことを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ検査装置。
  4. 前記キャビティは前記試験管の管体構造に合わせて設けられ、及び／又は、前記キャビティの上部に、前記試験管のキャップを収納する凹溝が設けられる
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のバイオチップ検査装置。
  5. 前記分液針を支持するためのホルダーをさらに有し、前記ホルダーが上下移動可能に前記キャビティの上方に設置され、
    前記ホルダーに、前記分液針を通すための分液針用孔が設けられる
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のバイオチップ検査装置。
  6. 前記試験管のキャップと前記分液針とは対応して設置され、
    任意選択で、前記分液針は、対応の前記試験管のキャップに挿設するとともに、前記試験管内に挿入するように構成される
    ことを特徴とする請求項５に記載のバイオチップ検査装置。
  7. 前記試験管内の液体を排出するための排液針がさらに設置され、前記排液針は、排液装置と流体を流すように連通する
    ことを特徴とする請求項５又は６に記載のバイオチップ検査装置。
  8. 前記ホルダーは、前記排液針を支持するように構成され、
    任意選択で、前記ホルダーに、前記排液針を通すための排液針用孔が設けられる
    ことを特徴とする請求項７に記載のバイオチップ検査装置。
  9. 前記排液針と前記分液針とは隣接して設置され、前記試験管のキャップに、１つの分液針と１つの排液針を対応して設置する
    ことを特徴とする請求項７又は８に記載のバイオチップ検査装置。
  10. 前記キャビティの両側に、それぞれ鉛直方向に沿うガイドレールが設置され、前記ホルダーの両端が、それぞれガイドブロックを介して対応のガイドレールにスライド可能に連結される
    ことを特徴とする請求項５～９のいずれか１項に記載のバイオチップ検査装置。
  11. 前記キャビティの底部に加熱冷却片が設置され、冷熱の伝達で前記キャビティに対する温度制御を実現し、
    任意選択で、前記加熱冷却片が熱電冷却片であり、前記熱電冷却片が、電極をコントロールすることにより冷熱機能の切り替えを実現する
    ことを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ検査装置。
  12. 前記加熱冷却片の下に放熱装置がさらに設置され、
    任意選択で、前記放熱装置が、放熱フィンとファンのうちの少なくとも１種を含む
    ことを特徴とする請求項１１に記載のバイオチップ検査装置。
  13. 前記分液弁は、八方弁、四方弁及び三方弁のうちのいずれか１種又は複数種の組み合わせを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ検査装置。
  14. 前記ホルダーと前記キャビティとの間に、前記試験管を締めるための蓋板がさらに設置され、
    任意選択で、前記蓋板に前記分液針及び排液針に対応する孔が設けられる
    ことを特徴とする請求項８～１０のいずれか１項に記載のバイオチップ検査装置。
  15. プラットホームをさらに有し、前記キャビティと、前記液体貯留装置と、前記汲み入れ装置と、ホルダーと、前記画像形成装置とが前記プラットホームに取り付けられる
    ことを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ検査装置。
  16. 前記キャビティが前記プラットホームの一側辺に取り付けられ、前記ホルダーが前記キャビティの上方に取り付けられ、前記プラットホームにおける、前記キャビティに近接するもう一側辺に取付板が垂直に固定され、前記液体貯留装置の前記液体貯留瓶が、前記取付板における前記キャビティと反対する側の側面に固定され、前記汲み入れ装置が前記キャビティと前記取付板との間に位置し、前記画像形成装置が前記キャビティと並列して前記キャビティの一側に取り付けられる
    ことを特徴とする請求項１５に記載のバイオチップ検査装置。
  17. 前記画像形成装置は、移動可能に設置される
    ことを特徴とする請求項１～１６のいずれか１項に記載のバイオチップ検査装置。
  18. 前記キャビティの、切欠部が設けられた側に、前記キャビティと平行する方向に沿うレールが設置され、前記画像形成装置がスライダーを介して前記レールとスライド可能に連結する
    ことを特徴とする請求項１７に記載のバイオチップ検査装置。
  19. 請求項１～１８のいずれか１項に記載のバイオチップ検査装置で実行するバイオチップ検査方法であって、
    バイオチップ、検査対象試料及びプライマーを、前記キャビティに固定された前記試験管に入れるステップと、
    前記試験管内の液体の流入、流出及び温度をコントロールすることにより、前記検査対象試料の増幅、及び増幅産物と前記バイオチップとのハイブリダイゼーションを実現するステップと、
    化学発光法、蛍光法及び可視化法を含む異なる検出方式で検出するための、それぞれの検出方式に対応する処理を行い、前記画像形成装置によりハイブリダイゼーション済みのバイオチップの情報を取得し、ハイブリダイゼーション結果をデータ処理装置により処理して結果を得るステップとを含み、
    さらに、前記バイオチップが遺伝子チップであり、前記検査対象試料の増幅、及び増幅産物と前記バイオチップとのハイブリダイゼーションが同時に進行し、使用する緩衝液がＰＣＲ増幅緩衝液であり、
    さらに、温度制御プログラムは、変性と、アニーリングと、伸長とを複数回繰り返し、
    さらに、温度制御プログラムは、９４±１℃ １０±２ｓ、５５±１℃ ２０±２ｓ、７２±２℃ ２０±２ｓを３５～４０サイクル実行する
    ことを特徴とするバイオチップ検査方法。
  20. 前記汲み入れ装置により、前記液体貯留装置内の液体を前記分液針を介して前記試験管に汲み入れ、前記試験管内の液体を排液針を介して排液装置に汲み出す
    ことを特徴とする請求項１９に記載のバイオチップ検査方法。

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