WO2006062236A1

WO2006062236A1 - 生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置およびその方法

Info

Publication number: WO2006062236A1
Application number: PCT/JP2005/022776
Authority: WO
Inventors: Hideji Tajima
Original assignee: Universal Bio Research Co., Ltd.
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2006-06-15
Also published as: US20120164746A1; EP1821105A4; TWI416107B; US8133454B2; EP1821105A1; US8425860B2; US20080257073A1; JPWO2006062236A1; JP4851343B2; TW200636247A; EP1821105B1

Abstract

　生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置及びその処理方法であって、前記チップ状容器に対して不動の状態で封入したままで処理を行うことを可能とし、信頼性の高い処理を、簡単な装置で実行することを目的とし、気体の吸引吐出が行われるノズルに装着可能な装着用開口部、および前記気体の吸引吐出によって流体の流入および流出が可能な口部を有するチップ状容器と、所定の生体物質が外部から識別可能な予め定めた複数の異なる位置に固定されまたは固定可能であって、前記チップ状容器に設けられた固定領域と、前記固定領域が、前記口部から前記チップ状容器内に流入した流体と不動な状態で接触可能となるように該固定領域をチップ状容器内に封入する封入部とを有するように構成する。

Description

生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置およびその方法

技術分野

[0001] 本発明は、生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置およびその方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、検査対象となる目的物質につ!、て多数の試薬や物質を用いた一連の反応処理を行う場合には、例えば、前記目的物質をビーズ等の微小担体に結合させて試験管に収容する。その後、該試験管に種々の試薬等を注入し、該担体を何らかの方法で分離し、該担体を別容器に移動し、さらに別の試薬等を注入したり、加熱等の処理を行ったりしていた。例えば、該担体が磁性体である場合には、磁場によって、試験管の内壁に吸着させることで分離を行っていた。

[0003] また、プレパラート等の平面状の担体に、例えば、種々のオリゴヌクレオチドを固定したものを用いて目的物質の検査を行う処理については、該担体自体を、標識化した目的物質が懸濁する懸濁液中に移動させたり、該担体自体に種々の試薬を分注したり、該担体自体を洗浄液中に移動させたり、発光の測定を行うために該担体を測定機の測定位置にまで移動させたりする一連の反応処理を行うことによって、前記目的物質の塩基配列構造を調べて!/、た。

[0004] これらの処理を行うには、前記担体自体の分離、および担体自体の移送が必要であり、そのため処理が複雑かつ手間が力かるおそれがあるという問題点を有していた。特に、これらの担体自体を移送する場合については、人手で行う場合には使用者に大きな負担をかけ、またクロスコンタミネーシヨンのおそれもあった。また、担体自体を機械によって移送する場合には大掛力りな装置が必要であった。また、非磁性担体の分離を行う場合には、担体の大きさや比重によって分離を行う必要があり、処理が複雑で手間が力かると、う問題点を有して、た。

[0005] 一方、試験管または平面状担体を用いるのではなぐ液体の通過が可能な液通過路が設けられたピペットチップ、該ピペットチップが装着されるノズル、前記ピペットチップの液通過路に磁場を及ぼす磁力装置と、該ピペットチップ内に流体を吸引し吐出させる吸引吐出機構を有するピペット装置を用いて反応処理を行うものがあった。この方法によると、表面に各種物質が保持された多数の磁性粒子が懸濁する懸濁液を吸引し、吸引の際に磁場を及ぼすことによって、該磁性粒子を効率的にピペットチップの前記液通過路に吸着させて分離等を行うことができる。

[0006] 該装置を用いる場合には、磁性粒子が液通過路を通過可能であるため、磁性粒子を前記ピペットチップ内に保持するには磁場をかけて内壁に吸着させておく必要があった。そのために、処理を行うには、吸引吐出制御と、磁場による吸着制御、ピぺットチップの移動制御とを組み合わせる必要があった。また、前記担体が非磁性粒子の場合にっ、ては、該装置によって分離を行うことはできなヽと、う問題点があった（特許文献 1〜3)。

[0007] 特許文献 1 :特許第 3115501号公報

特許文献 2：国際公開 WO96Z29602号

特許文献 3：国際公開 W097Z44671号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] そこで、本発明の第 1の目的は、各種物質が固定されまたは固定可能な固定領域については、チップ状容器内に封入保持したままで、処理を行うことを可能とすることによって、該固定領域を該チップ状容器に収容し保持するための吸着制御や、吸引制御を不必要にし、複雑な反応処理を簡単化し、かつ小規模の装置構成によって容易に処理を実行することができるようにした生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置法およびその方法を提供することである。

[0009] 第 2の目的は、各種物質が固定されまたは固定可能な固定領域については、流体または該流体中に存在する物質の吸引吐出を行う経路とは別個の経路で封入、除去を行うことによって、固定領域と流体とを分ける処理を不必要にして、複雑な反応処理を簡単化し、かつ小規模の装置構成によって容易に処理を実行することができるようにした生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置およびその方法を提供することである。

[0010] 第 3の目的は、各種物質が固定されまたは固定可能な固定領域については、それを収容するチップ状容器に簡単に封入することができるようにして、固定領域に対する処理を容易に実行することによって、処理の効率化、処理の信頼性、処理の確実性を高めることができる生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置およびその方法を提供することである。

[0011] 第 4の目的は、磁性体の素材に限定することなぐ固定領域の形状や大きさを適当に定めることによって、分離を容易に可能とするので、材料に対する選択の幅が増加し、処理に最適な材料を選ぶことができる生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置およびその方法を提供することである。

[0012] 第 5の目的は、一貫した処理にっ、て自動化を容易にする生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置およびその方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0013] 第 1の発明は、気体の吸引吐出が行われるノズルに装着可能な装着用開口部、および前記気体の吸引吐出によって流体の流入および流出が可能な口部を有するチップ状容器と、所定の生体物質が外部力識別可能な予め定めた複数の異なる位置に固定されまたは固定可能であって、前記チップ状容器に設けられた固定領域と、前記固定領域が、前記口部から前記チップ状容器内に流入した流体と不動な状態で接触可能となるように該固定領域をチップ状容器内に封入するための封入部とを有する生体物質固定領域封入チップである。

[0014] ここで、「所定の生体物質」とは、例えば、核酸等の遺伝物質、タンパク、糖、糖鎖、ペプチド等の生体高分子または低分子を含む化学物質であって、該生体物質は、リガンドとして該生体物質に結合性を有する受容体としての生体物質の結合を検出し、捕獲し、分離し、抽出等に用いられる。受容体としては、前記核酸等の遺伝物質、タンパク、糖鎖、ペプチド等に各々結合性を有する核酸等の遺伝物質、タンパク、糖鎖、ペプチド等の生体物質が該当する。また、生体物質として、または生体物質の代わりに細胞、ウィルス、プラスミド等の生物を用いても良い。「固定」は、例えば、共有結合、化学吸着による場合の他、物理吸着または電気的相互作用による場合等がある。また、該固定領域に、所定の化学物質が化学的、物理的吸着、該領域に固定して設けられている結合物質との特異的反応、その他の方法で固定されている。また、該固定領域を、多孔質性部材、凹凸性部材、繊維質性部材で形成することによって、生体物質との反応能力や結合能力を高めるようにしても良い。固定のためには、前記固定領域には、官能基を発現または生成するようにする。そのためには、例えば、

「ポリアミド系高分子」からなる、絹等、ナイロン（3—ナイロン、 6—ナイロン、 6, 6—ナィロン、 6, 10 ナイロン、 7—ナイロン、 12 ナイロン等）、 PPTA (ポリパラフエ-レンテレフタルアミド)等の全芳香族ポリアミド、や、ヘテロ環含有芳香族ポリマー等が有するペプチド結合を加水分解することで、生体物質の固定に用いる官能基を発現または生成させる。生体物質と結合可能な官能基には、例えば、カルボキシル基 COOH、アミノ基—NH、またはその誘導基がある。ここで、生体物質の固定に適し

2

た多孔の径は、例えば、数マイクロメートル以下である。

[0015] 「固定領域」は、 1種類以上の生体物質を固定し、又は固定可能な領域であって、前記チップ状容器に、前記封入部によって封入される。固定領域の例は、例えば、容器の内壁面、各種のサイズをもつプレート状担体等の面状担体に形成された領域がある。「固定領域」は、好ましくは、外部から識別可能な予め定めた複数の異なる位置が、二次元的位置座標によって特定可能な面状領域をいい、平面のみならず曲面をも含む。

[0016] 1種類以上の生体物質を前記固定領域に固定する場合に、予め定めた種類の生体物質を、該固定領域の予め定めた位置に、予め定めた関係となるように配列することができる。その場合、これらの生体物質との結合の可能性がある蛍光物質等の発光物質からなる標識化物質によって標識化された生体物質を含有する溶液を前記固定領域と接触させることによって、これらの生体物質との結合の有無を、各位置での発光を測定することによって測定し、これによつて目的とする生体物質の構造、性質、有無を解析することができる。または、固定領域に 1種類の生体物質を固定することで、目的の生体物質を分離、抽出することもできる。「不動な状態で接触可能」とは、前記固定領域全体が、前記チップ状容器内に流入した流体によってチップ状容器に相対的に動力されることなぐ該流体と接触可能であることをいう。 [0017] 「封入部」の例としては、例えば、容器の内壁面に固定領域を設けた場合には、チップ状容器に設けた、該固定領域への生体物質配布用の配布用開口部を塞ぐことによって前記固定領域をチップ状容器内に封入するために前記チップ状容器の外部から前記開口部を塞ぐための蓋部材、固定領域としての面状担体を前記チップ状容器内に取り付けるための取付部材、または、前記チップ状容器を変形して前記固定領域としての面状担体を取り付ける突出部等がある。

[0018] 「チップ状容器」とは、装着用開口部および口部が設けられる容器である。装着用開口部が上端に口部が下端に設けられ、装着用開口部よりも細ぐ各種容器への挿入を可能とする細管の先端に口部が設けられているのが好ましい。この場合、該細管と前記装着用開口部との間に、これらと連通し、前記固定領域が形成される固定領域形成部が設けられるのが好ましい。この固定領域形成部としては、前記細管よりも太く形成された太管を有するのが好ましい。この太管および細管は、太径管および細径管のような典型的なチップ形状をもつ場合に限られない。例えば、太径管の代わりに、薄型の四角柱の形状をもち、上端部分には前記ノズルへの装着用開口部を有し、その下端には細径部と連通するような形状をもつ容器であっても良い。チップ状容器の材料は、光学的測定を行うことを可能にするために固定領域が封入されている部分については透光性をもつことが好ましい。前記固定領域は、チップ状容器の内、前記細管以外の部分に設けると、固定領域を広くとることができる。チップ状容器の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル等の榭脂、ガラス、金属、金属化合物等がある。サイズは、例えば、チップ状容器において数リットル力も数 100 リットルの液体を収容可能な大きさである。

[0019] 第 2の発明は、前記固定領域は、前記チップ状容器内に着脱自在に取り付けた面状担体に設けられ、前記チップ状容器には前記面状担体が挿入可能な担体挿入用開口部を有し、前記封入部は、前記チップ状容器内に前記口部から流入した流体が前記面状担体と接触可能であるように前記チップ状容器内に取り付けるものである生体物質固定領域封入チップである。

[0020] ここでは、前記「担体」は、前記チップ状容器に対して、前記担体挿入用開口部から挿入または除去可能な大きさをもつ固体である。なお、通常、口部の通過は不能である。前記チップ状容器内においては、微小量の液体、例えば、数マイクロリットルから数百マイクロリットルの体積、を扱って、前記担体の全表面と液体が接触可能である必要がある。そのためには、前記チップ状容器内、前記固定領域形成部に封入した担体の表面と該容器の内壁面とで囲まれる空間の容積が、前記微小量に相当する容積をもつのが適当である。なお、担体自体については透光性の場合と非透光性の場合がある。非透光性の場合には、両面を固定領域として利用することができる。また、前記担体は、前記装着用開口部と細管との間に設けた前記固定領域形成部に収容されるのが好ましい。

[0021] すると、該液量の吸引吐出を容易にするための前記チップ状容器の口部の大きさ、および、前記担体が前記担体挿入用開口部を通過可能な大きさであることを考慮し、ここで、「面状担体」とは、外部力も識別可能な予め定めた複数の異なる位置が、二次元的位置座標によって特定可能な担体を!、、、平面のみならず曲面を少なくとも 1 を有する担体であって、プレート状担体、薄膜状担体またはブロック状担体であってもそこに少なくとも 1の二次元的位置座標によって特定可能な平面または曲面が形成されていれば良い。

[0022] 該担体は、 1種類以上の予め定めた種類の生体物質を、予め定めた位置に、予め定めた関係となるように例えば、間隔を空けて配列するように固定し、又は固定可能な固体である。その場合、これらの生体物質との結合の可能性がある蛍光物質等の発光物質からなる標識化物質によって標識化された生体物質を含有する溶液を前記チップ状容器内で、前記担体と接触させることによって、これらの生体物質との結合の有無を、各位置での発光を測定することによって測定し、これによつて目的とする生体物質の構造、性質、有無を解析することができる。

[0023] 該面状担体は、前記担体挿入用開口部から前記チップ状容器内に挿入可能なので、生体物質の固定は、前記チップ状容器外において行うことができる。したがって、生体物質の固定処理が容易である。なお、該担体挿入用開口部は、前記装着用開口部を兼ねるようにすることも、該装着用開口部とは別個に設けることも可能である。装着用開口部とは別個に設けた場合には、前記封入部としては、該担体挿入用開口部を閉塞するための蓋部材が必要になる。 [0024] なお、チップ状容器としては、該面状担体での発光を測定できるように透光性を有するものである。また、例えば、前記面状担体の形状や大きさに合わせた略四角柱状に形成された部分を有するのが好ましヽ。

[0025] 担体は、例えば、多孔質体または生体物質を結合可能な官能基が表面に生成または発現している固体、またはこの両者を組み合わせたものである。例えば、ゴム、シリコーン、セルロース、ナイロン等の繊維物質ゃ榭脂、ガラス、金属等で形成される。

[0026] 「封入部は、前記チップ状容器内に前記口部から流入した流体が前記プレート状担体と接触可能である」ので、封入部を前記チップ状容器内に設けることによって、または、生体物質が固定された面が前記チップ状容器の内壁に密着しないように取り付ける必要がある。該封入部としては、前記チップ状容器を変形または加工して設けたもの、または、チップ状容器とは別体に設けたもの、または、別体に設けたものとチップ状容器の壁等に力卩ェを施したものと組み合わせたものがある。チップ状容器そのものを用いたものとしては、前記チップ状容器の中央方向に突出する突起部を設けたもの等がある。チップ状容器と別体に設けたものとしては、例えば、チップ状容器に設けた開口部を閉塞して、前記固定領域を封入するための蓋部材である。なお、担体や蓋部材を前記チップ状容器に取り付ける螺子、接着剤、溶融金属または蓋部材をも含む。

[0027] 「蓋部材」には、例えば、薄膜、薄板等の面状の部材が好ま、。後述する導電性薄膜を形成することによって発熱または冷却が可能としても良い。

[0028] 第 3の発明は、前記チップ状容器には、前記固定領域に対して前記生体物質を配布することが可能な配布用開口部を有し、前記封入部は、該配布用開口部を塞ぐことによって、前記口部から流入した流体が前記固定領域と接触可能とする蓋部材を有する生体物質固定領域封入チップである。

[0029] 第 4の発明は、前記固定領域は、前記チップ状容器の内壁面に設けられ、前記配布用開口部は、前記内壁面に対向する壁に設けられた生体物質固定領域封入チップである。

[0030] ここで、前記チップ状容器としては、例えば、略四角柱状に形成された部分を有し、前記固定領域は、該分注チップ状容器の前記四角柱の 1側面の所定内壁面を占めるように設けられ、前記配布用開口部は、該所定内壁面に向い合った壁面を有する他の側面を通して外部力該固定領域に分注装置等のチップで到達可能となるように設けるのが好ましい。

[0031] 第 5の発明は、前記固定領域が封入されたチップ状容器の内、流体を収容可能な空間の容積が数マイクロリットル力数百マイクロリットルである生体物質固定領域封入チップである。

[0032] 該チップ状容器の容積をこのように限定することによって、微小量の液体、すなわち、数マイクロリットルカゝら数百マイクロリットルの体積の液体をチップ状容器に吸引したとしても、該液体を前記担体の表面に一様に、または均一に接触させることができる。この微小量は、通常生体化学、特に DNAの分野において、生体力容易に抽出されて取り扱われる物質の量である。また、前記チップ状容器としては、前記担体を収容する担体収容部の他に、該担体収容部と連通する太管を設け、例えば、前記担体収容部の容積の数倍力も数 10倍の容積とすることによって、種々の液量を扱うことができる。

[0033] 第 6の発明は、前記固定領域は、面状担体の一の面に形成され、前記チップ状容器には、前記面状担体の前記固定領域と前記口部から導入した液体とを接触可能とするための流体接触用開口部が設けられ、前記封入部は、前記面状担体の前記固定領域が前記接触用開口部に位置するように該面状担体を前記チップ状担体の外部から取り付ける取付部材を有する生体物質固定領域封入チップである。

[0034] ここで、取付部材とは、前記面状担体を前記チップ状容器に取り付けるための部材で、例えば、接着剤、螺子、嵌合部材等の取付具である。なお、前記プレート状担体若しくは薄膜状担体等の面状部材は、後述する所定電気抵抗値をもつ導電性部材を形成するようにしても良、。

[0035] 第 7の発明は、前記チップ状容器の壁の全体または一部は、所定電気抵抗値をもつ導電性部材で形成された生体物質固定領域封入チップである。

[0036] ここで、導電性部材を前記チップ状容器に設けることによって、該導電性部材に外部に設けた電源回路に接続された端子を接触させて、所定抵抗値をもつ該導電性部材に電流を流して発熱を行わしめることができる。該電流値については、後述する制御部によって、処理内容に基づいて制御されることになる。

[0037] また、「所定電気抵抗値」としては、所定の電流を前記導電性部材内に流すこと〖こよって、該導電性部材が目的に応じた温度を達成するのに必要な発熱を行うことができる値である。例えば、表面抵抗値でいうと、単位面積あたり例えば、数百 Ω力も数 Ω程度、また、誘導加熱を可能とする抵抗値は、例えば、数 Ω cm以上である。導電性薄膜としては、例えば、所定電気抵抗をもつ 1種類の物質からなる場合、または、異なる抵抗値をもつ 2種類以上の物質が接合、溶着、蒸着、溶融、溶接、接着、付着、貼着しているような場合がある。前者の場合には、電磁気的信号としての電流値の大きさに温度が依存し、後者の場合には電流値のみならず、ペルティエ効果により、電流の向きにも温度が依存し加熱のみならず冷却も可能となる。

[0038] 「導電性部材」としては、例えば、金属、金属酸化物等の金属化合物、合金、半導体、半金属、導電性榭脂等の導電性物質、これらの導電性物質と非導電性物質、例えばセラミックス、ガラス、合成樹脂等とを組み合わせたもの、または、導電性物質同士を組み合わせたものであっても良い。例えば、アルミニウム、酸ィ匕アルミニウム、酸ィ匕スズ、鉄、鉄合金、ニクロム合金、 2種類の異なる導電性物質で形成した部材を接着、溶接、接合することによって結合した場合がある。これらの部材に電流を流すことによって、または鉄、鉄合金の場合には、時間的に変動する磁場を印加することによつて、これらの部材を誘導加熱することができる。 2種類の導電性物質を接合した場合には、電流の方向によって加熱および冷却を行うことができる。

[0039] 導電性部材の形状としては、線状、薄膜状、箔状、膜状、薄板状、板状、細長形状、層状等がある。導電性部材の補強のために該導電性部材を非導電性部材に接着、溶着、蒸着した物であっても良い。該導電性部材は、「電磁気的信号」（電気的信号または磁気的信号）によって所定温度に制御される。該電磁気的信号には、熱や冷気をカ卩えることによる熱力学的信号は除かれる。

[0040] なお、前記壁は、その内壁面が前記チップ状容器内に面し、その外壁面が該チップ状容器外にあって、その内外壁面間が一体的に形成されたチップ状容器である。すなわち、チップ状容器の内壁面と外壁面とで挟まれた壁の部分は、例えば、金属、榭脂等またはこれらを結合した固体の状態で分割自在ではな!/、ように壁として形成されている。したがって、壁全体または壁の一部として形成された導電性部材としては、壁から分離自在な導電性部材を有する場合、例えば、単に壁に接触しているだけに過ぎな、、導電性部材や、壁に螺子等によって着脱自在に取り付けられた導電性部材、壁に溶接等で取り付けた別部材に対して着脱自在に取付けた導電性部材、壁から完全に離れて、る導電性部材は分割可能であるので除外される。そのために、チップ状容器の壁が、チップ状容器の壁として要求される厚さ程度になるように導電性部材を設けるようにすれば、チップ状容器のサイズや装置全体の規模を抑制し、加熱手段の存在を意識することなく取り扱うことができる。

[0041] 第 8の発明は、気体の吸引吐出を行う 1または複数連のノズルを有するノズルヘッドと、該ノズルを介して気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構と、前記ノズルに装着されまたは装着可能であって、生体物質が固定可能または固定された固定領域が封入された 1または 2以上の生体物質固定領域封入チップと、種々の液体を収容しまたは収容可能な液収容部群を設けたステージと、前記ノズルヘッドを前記液収容部群に相対的に移動させる移動手段と、前記ノズルの吸引吐出の量、スピード、回数、時間又は位置力なる吸引吐出の動作を、前記生体物質固定領域封入チップの構造、固定領域に固定されまたは液中に存在する生体物質の種類、濃度、液体の量、又は該液体の収容位置を含む位置座標力なる物質条件、および、処理内容に基づいて制御する制御部とを有する生体物質固定領域処理装置である。

[0042] ここで、前記「生体物質固定領域封入チップ」は、例えば、該ノズルに装着された装着用開口部および前記気体の吸引吐出によって流体の流出入が可能な口部を有するチップ状容器、所定の生体物質が外部から識別可能な予め定めた複数の異なる位置に固定されまたは固定可能であって、前記チップ状容器に設けられた固定領域と、前記固定領域が前記口部から前記チップ状容器内に流入した流体と不動な状態で接触可能となるように該固定領域をチップ状容器内に封入する封入部とを有するものである。

[0043] また、「前記ノズルに装着されまたは装着可能である 1または 2以上の生体物質固定領域封入チップ」であるので、該生体物質固定領域封入チップを容器群の中に、配列してぉ、て、前記ノズルを該装着用開口部に挿入して自動的に装着して用いることができる。また、該装置に、該生体物質固定領域封入チップを装着されたノズル力も除去する機構を設けることによって、生体物質固定領域封入チップの装着から除去までの処理を含む一貫した自動化処理を行うことができる。

[0044] ここで、「処理内容」とは、例えば、反応、洗浄、移送、分注、分離、抽出、加熱、冷却、清澄、測定、混合、乖離、溶出、攪拌等、またはこれらの一連の処理を、処理目的に応じて、所定順序または所定時間スケジュールに従って、重複を含みながら組み合わせたものである。「時間」には、吸引吐出の持続時間、タイミングを含む。持続時間またはタイミングを設定することによって、間欠的、連続的または断続的な吸引吐出の設定を可能にする。

[0045] 「反応」処理の場合には、例えば、前記物質条件に応じて、該当する試薬が収容されて、る容器位置にぉ、て、前記条件で定まる前記吸引吐出を所定のスピードで、前記チップ状容器の担体封入領域の容積の例えば、 80パーセントの液量で吸引吐出を繰り返す制御がされる。その吸引吐出の回数についても前記物質条件に応じて定めた制御を行う。「洗浄」処理の場合には、例えば、前記物質条件に応じて、洗浄液が収容されて、る容器位置にぉ、て、前記吸引吐出を該処理に応じて定まる所定のスピードで、吸引吐出を所定回数繰り返すという制御がされる。同様にして、前記処理に応じた吸引吐出の制御がなされる。

「スピード」としては、例えば、扱う物質が DNAの場合にはそのサイズ力タンパク質に比べて小さいので、 DNA同士の遭遇性を高めるためには、スピードを上げる必要がある。また、スピードは、処理の内容によって相違し、洗浄や攪拌の場合は、反応処理を行う場合に比べればその吸引吐出のスピードは小さいことになる。

[0046] 「生体物質固定領域封入チップの構造」には、該チップの形状、封入された固定領域の位置、担体の形状や性質、封入部の形状等も含む。「生体物質の種類」に応じて吸引吐出の動作を定めるとは、例えば、 DNA等の遺伝物質のように、タンパク質のサイズよりも一般に小さい場合には、扱う液量は小さぐまた、スピードは速い方が扱いやすいことになる。これは、サイズが小さければ小さいほど、一般に遭遇性が低くなるからである。

[0047] 第 9の発明は、前記チップ状容器内に収容された前記担体からの光を受光する受光装置をさらに有する生体物質固定領域処理装置である。

[0048] なお、受光装置による受光は、前記複数連のノズルを有するノズルヘッドに装着された複数の生体物質固定領域封入チップに対して一括して行う場合と、受光装置によって、前記生体物質固定領域封入チップごとに順次受光する場合がある。後者の場合には、前記受光装置と前記容器との間において相対的に移動する移動手段を用いて、前記チップまたは受光装置を順次 1ずつ相対的に搬送させながら行うことになる。その場合、測定は時間をずらして行われるので、一部の試薬、例えば、 DNA の抽出を行う場合には、 PCRの前処理での PCR反応液は、または化学発光の場合の基質液の注入等の場合も反応の直前または一定時間前に分注する必要がある。したがって、一斉に分注するのではなぐ時間的に 1ずつずらせて時間差を設けて分注を行うのが好ましい。なお、蛍光を測定する場合には、さらに、前記容器内に所定励起用光を照射する発光装置を設ける。

[0049] 第 10の発明は、前記チップ状容器の内、流体を収容可能な空間は、数マイクロリツトルカ数百マイクロリットルである生体物質固定領域処理装置である。

[0050] したがって、前記生体物質固定領域封入チップ外に設けた前記液収容部は、前記数マイクロリットル力数百マイクロリットルの液体を、前記口部を通して前記チップ内に吸引可能となるように収容可能でなければならな、。

[0051] 第 11の発明は、前記生体物質固定領域封入チップの前記チップ状容器の外側に、外部からの信号によって温度を昇降させる温度昇降体を接近若しくは接触させ、または接近若しくは接触可能に設けた生体物質固定領域処理装置である。

[0052] ここで、「温度昇降体」とは、外部からの信号に応じてその温度を上昇させまたは下降することが可能な部材ゃ装置をいう。「信号」とは、前記温度昇降体が導電性部材の場合には、電磁気的信号、すなわち電気または磁気による信号である。温度昇降体による温度を検知して、該温度に基づいて信号を発生することも可能である。

[0053] なお、前記温度昇降体は、前記生体物質固定領域封入チップに対して相対的に移動可能に設けるのが好ましい。また、この場合には、前記制御部は、吸引吐出の制御の他、温度の制御をも処理内容に基づいて制御することになる。

[0054] 第 12の発明は、前記ノズルヘッドは、複数連のノズルが列方向に沿って配列された一括ノズルヘッド及び少なくとも 1のノズルを有する個別ノズルヘッドを有し、前記吸引吐出機構は、前記一括ノズルヘッドの複数連のノズルに対して一斉に気体の吸引吐出を行う一括吸引吐出機構と、前記個別ノズルヘッドの各ノズルに対して個々に気体の吸引吐出を行う個別吸引吐出機構とを有し、前記移動手段は、前記一括ノズルヘッドおよび前記個別ノズルヘッドを前記液収容部群に対して相対的に前記行方向に沿って移動させるノズルヘッド移動手段、ならびに、前記一括ノズルヘッドの移動経路上であって前記列方向に沿う列搬送経路および前記個別ノズルヘッドの移動経路上であって前記行方向に沿う行搬送経路を含む搬送経路を有し、前記一括ノズルヘッド力ゝら脱着したチップまたは前記一括ノズルヘッドから吐出された液体を各々収容可能な搬送収容部を前記搬送経路に沿って搬送する行列経路搬送手段を有する生体物質固定領域処理装置である。

[0055] ここで、前記「列方向」と「行方向」とは必ずしも X方向（横方向）および Y方向（縦方向）のように直交する必要はなぐ斜交する場合であっても良い。前記一括ノズルへッドと前記個別ノズルヘッドとは、独立に移動可能であっても良い。また、前記行列経路搬送手段は、前記ノズルヘッドの移動経路上にある行搬送経路および列搬送経路を有すれば、例えば、四角形状または多角形状等の閉じた搬送経路を有する場合であっても、開！、た搬送経路を有する場合であっても良、。

「搬送収容部」は、前記搬送手段においてチップまたは液体を収容する部分であつて、少なくとも一括ノズルヘッドのノズル数と同一数の搬送収容部を有することが好ましい。

[0056] 第 13の発明は、前記ノズルヘッドは、複数連の一括ノズルおよび 1の個別ノズルが列方向に沿って配列され、前記吸引吐出機構は、前記ノズルヘッドの一括ノズルおよび個別ノズルに対して一斉に気体の吸引吐出を行い、前記移動手段は、前記ノズルヘッドを前記液収容部群を有するステージに対して相対的に行方向に沿って移動させるノズルヘッド移動手段、ならびに、前記一括ノズルの移動経路上であって、前記列方向に沿う列搬送経路および、前記個別ノズルの移動経路上であって、前記行方向に沿う行搬送経路を含む搬送経路を有し、前記一括ノズル力ゝら脱着したチップ状容器または前記一括ノズルヘッドから吐出された液体を各々収容可能な搬送収容部を前記搬送経路に沿って搬送する行列経路搬送手段を有する生体物質固定領域処理装置である。

[0057] 第 14の発明は、前記行列経路搬送手段の前記搬送経路に沿った所定位置に、前記搬送収容部からの光を受光する受光手段を設けた生体物質固定領域処理装置である。

[0058] 第 15の発明は、所定の生体物質を、予め定めた位置に予め定めた関係で関連づけて固定領域に固定する固定工程と、気体の吸引吐出を行う 1または複数連のノズルに装着可能な装着用開口部および気体の吸引吐出によって流体の流出入が可能な口部を有するチップ状容器内に、前記生体物質を固定した前記固定領域が、前記口部から該チップ状容器内に流入した流体と不動な状態で接触可能となるように該固定領域をチップ状容器内に封入して生体物質固定領域封入チップを形成する封入工程と、前記 1または 2以上の前記生体物質固定領域封入チップを装着したノズルを、所定の液収容部に移動し、前記ノズルを介した吸引吐出の量、スピード、回数、時間および位置からなる吸引吐出の動作を、前記生体部物質固定領域封入チップの構造、該固定領域に固定されまたは液中に存在する生体物質の種類、濃度、液体の量、または該液体の収容位置を含む位置座標からなる物質条件、および、処理内容に基づいて制御することによって前記固定領域に固定されている生体物質と液収容部に収容されて！ゝる液体とを接触させて反応させる反応工程と、を有する生体物質固定領域処理方法である。

[0059] 第 16の発明は、前記反応工程の後、前記生体物質固定領域封入チップの前記固定領域からの光を受光する受光工程を有する生体物質固定領域処理方法。

[0060] 第 17の発明は、前記反応工程は、前記生体物質固定領域封入チップ内の温度を昇降させる温度昇降工程を有する生体物質固定領域処理方法である。

[0061] 第 18の発明は、前記固定工程は、前記チップ状容器の内壁面に設けた固定領域に、該チップ状容器に設けた配布用開口部を通して前記生体物質を配布することによって行い、前記封入工程は、前記チップ状容器の外部力も取り付けて、前記配布用開口部を蓋部材で塞ぐことによって行う生体物質固定領域処理方法である。発明の効果 [0062] 第 1の発明によれば、各種物質が固定されまたは固定可能な固定領域を、前記チップ状容器に対して不動の状態で封入したままで処理を行うことが可能となる。したがって、前記固定領域は、該チップ状容器に対して不動であるので、前記固定領域上の各位置を確実かつ正確に特定することができる。

[0063] また、本発明によれば、各種物質が固定されまたは固定可能な固定領域については、その封入及び除去を、流体または該流体に懸濁する物質の吸引吐出を行う経路とは別個の経路で行うようにしている。したがって、流体と固定領域とを分ける処理、例えば、担体の吸着制御等を不必要にして、複雑な反応処理を簡単化し、かつ小規模の装置構成によって容易に処理を実行することができる。

[0064] 本発明によれば、固体領域をチップ状容器内に封入したまま、流体を吸引吐出することと、該チップ状容器を移動することだけで、種々の処理、例えば、反応、洗浄、温度制御、分離、攪拌、分注、清澄、単離、溶出、抽出を行うことができるので、処理を効率的、迅速かつ容易に行うことができる。

[0065] さらに、本発明によれば、固定領域に固定した生体物質との反応力測定までをチップ状容器内に封入したままで行うことができるので、目的とする処理を一貫して、人手に触れることなぐ自動的に行うことができ、信頼性の高い処理を確実に行うことができる。また、本発明によれば、吸引吐出の態様、例えばスピード、量、時間等を、処理内容やチップの形状等に基づいて、きめ細力べ設定することによって、信頼性が高ぐかつ種々の処理に対応させることができるので、汎用性、多様性がある。

[0066] 第 2の発明によれば、第 1で説明した効果の他、前記固定領域は、前記チップ状容器内に着脱自在に取付けた面状担体に設けられ、前記担体挿入用開口部から挿入可能な大きさに形成されているので、生体物質の固定処理については、チップ状容器外で行った後封入することができるので処理が簡単化される。また、前記担体挿入用開口部を、前記装着用開口部と兼ねることによって、チップ状容器の形状を簡単化し、また、製造の手間を削減することができる。さらに、開口部分の面積が小さいので、液漏れ等を確実に防止し扱いやすい。

[0067] なお、前記装着用開口部と別個に担体挿入用開口部を設けることによって、ノズルの大きさによって制限されない大きさの担体を挿入することができるので多様な処理を可能とし汎用性がある。

[0068] また、該プレート状担体を前記流体と接触可能であるように取り付けるので、該チップ状容器内に導入された流体と確実に接触させることができる。

[0069] また、該担体は、チップ状容器に対して不動となるように取り付けられて、るので、流体の導入によって担体の位置に影響を与えないので、流体の吸引吐出を伴う処理において、確実な測定を行うことができる。

[0070] 第 3の発明によれば、前述した効果の他に、前記チップ状容器には、前記固定領域に対して、前記生体物質を通して配布することが可能な配布用開口部を設け、該配布用開口部を通して、生体物質を配布するようにしてヽる。

[0071] したがって、生体物質の固定処理のために固定領域をチップ状容器の外に出す必要がなぐ直接人間の手に触れることがないので、信頼性の高い処理を行うことが可能である。

[0072] また、前記ノズル装着用開口部を前記担体の大きさを考慮して定める必要がな、ので、ノズルについて特注品を用いる必要がなぐ製造費用を抑制することができる。

[0073] 第 4の発明または第 18の発明によれば、固定領域をチップ状容器の内壁面に設けることによって、別体に製造した担体を用いる必要がないので、部品点数を減らし、製造費用を削減することができる。また、内壁を固定領域としているので、流体の流れを妨げることがなぐ円滑な吸引吐出を行うことができる。

[0074] 第 5の発明によれば、前記チップ状容器の内、該チップ状容器に封入された固定領域の表面とチップ状容器の内壁面との間にできる空間の容積を、処理に用いる液体の量 (微小量）に押えることにより、該チップ状容器内に吸引された液体と前記担体の表面全体との間の接触を可能にして、微小量の液体に対して、信頼性の高い取り扱いを可能にする。

[0075] 第 6の発明によれば、前記固定領域は、チップ状容器とは別体に設けたプレート状担体若しくは薄膜状担体の一の面に形成するようにして！/ヽるので、容易に生体物質を固定することができる。また、該担体によってチップ状容器に形成した開口部を塞ぐことによって、固定領域を確実にチップ状容器内に封入することができる。

[0076] 第 7の発明によれば、前記チップ状容器の壁の全体又は一部に、所定電気抵抗値をもつ導電性部材で形成した。これによつて、前記チップ状容器の壁の全体または一部に形成した導電性部材に電流を流すことによって、該導電性部材を発熱させて、前記チップ状容器に封入された固定領域および液体を加熱または冷却させることによって、反応の温度制御を行うことができる。

[0077] したがって、チップ状容器の壁の外側にヒータ等の加熱手段を設ける場合に比較して、チップ状容器内と直接接触しているので、壁による熱の反射を防ぎ、チップ状容器内に対して熱をより一層効率的に伝達することができ、熱効率が高ぐ正確な温度制御を行うことができる。

[0078] さらに、チップ状容器の壁を導電性部材で形成しているので、熱効率が高ぐ金属ブロック等の必要以上に大きな加熱手段をチップ状容器の外側に設ける必要がなく

、外部には、その駆動装置を設けるだけで足りている。したがって、外部の構造が単純化され、全体の装置規模を縮小することができる。

[0079] 予め各チップ状容器に最適な温度昇降体を設けることができるので、外部に、種々の条件を満足する加熱手段を設ける必要がなぐ汎用性、多様性がある。

[0080] 直接導電性部材がチップ状容器内と接触して!/、るので、高!、精度かつ忠実な応答性をもって、該液体の温度制御を行うことができる。

[0081] 該チップ状容器および導電性部材に対して前記液体に対する加熱または冷却の信号を与えて力液温が均等な温度分布になるまでの時間を短縮ィ匕して、迅速にかつ効率的に処理を行うことができる。

[0082] また、特にハイブリダィゼーシヨンの温度及び時間を吸引吐出又は移動処理と並列してまたは直列して制御することができるので、アレイの洗浄、検出、測定までの処理を一貫して制御することができる。

[0083] 第 8の発明によれば、チップ状容器内に生体物質を固定しまたは固定可能な固定領域が封入された生体物質固定領域封入チップをノズルに装着し、該ノズルに対する吸引吐出の量、スピード、回数または位置を、そのチップの形状、固定領域の形状

、該固定領域に固定されまたは懸濁する生体物質の種類、液体の量、該液体の収容位置を含む座標位置力なる物質条件、および、インキュベーションの時間、温度または処理内容からなる処理条件に基づいて制御する。 [0084] したがって、本発明によれば、所定の構造をもった生体物質固定領域封入チップを用いるとともに、吸引吐出についてきめ細かな制御を行うことによって、該チップ内に封入した固定領域に固定され、または固定可能な生体物質について反応、攪拌、洗浄等の処理を容易に、一貫して、かつ高い信頼性をもって、迅速かつ効率的に行うことができる。また、本発明によれば、制御の内容を変えることによって、種々の処理に対応することができるので、汎用性、多様性がある。

[0085] 第 9の発明または第 16の発明によれば、前記固定領域力もの光を受光することによって、さらに測定までの処理を一貫して、かつ高い信頼性をもって、迅速かつ効率的に行うことができる。

[0086] 第 10の発明によれば、前記チップ状容器の内、該チップ状容器に固定領域を封入された状態で流体の収容可能な空間の容積を微小量に押えることにより、該チップ状容器内に吸引された液体と前記固定領域の表面全体との間の接触を可能にして、微小量の液体に対して、信頼性の高い取り扱いを可能にする。

[0087] 第 11の発明または第 17の発明によれば、前記生体物質固定領域封入チップ、したがってそこに封入される固定領域について、外部から温度昇抗体を接近させることで温度制御を行っている。したがって、該チップ外に設けた容器を加熱することによつて液体の温度制御を行って固定領域との反応を行わしめる場合に比較して、より効率的に、かつ確実に反応を行わしめることができる。また、生体物質固定領域封入チップそのままにつ!/、て温度制御を行うことができるので、簡単な制御で行うことができ、自動化に適している。

[0088] 第 12の発明によれば、一括ノズルヘッドおよび個別ノズルヘッドを一斉に行方向に移動可能とし、前記一括ノズルヘッドおよび個別ノズルヘッドの移動経路上に、前記行搬送経路および列搬送経路を設けた搬送経路をもつ行列経路搬送手段を設けている。したがって、該搬送手段によって、一括ノズルヘッドおよび個別ノズルヘッドの V、ずれによっても処理可能なので、多数のノズルや吸引吐出機構を行列状に配置することなぐ少数のノズルを用いた簡単でコンパクトな構造で、多様で複雑な処理を可能とする。

[0089] また、多数の処理対象について吸引吐出処理を行う際に、共通する処理事項については、一括ノズルヘッドを用いて一括して処理を行い、個別に処理を行う必要がある処理事項については、個別ノズルヘッドを用いて個別に処理を行うことによって、効率的で迅速に、多様な処理を行うことができる。

[0090] 特に、個別に測定を行う場合にその測定の直前に必要な試薬を加える場合や、個別に行われる処理の直前に、所定温度に保持する必要のある試薬を加えるような場合に適する。

[0091] 第 13の発明によれば、前述した第 12の発明と同様な効果を奏するとともに、一括ノズルと個別ノズルを同一の吸引吐出機構で一斉に吸引吐出を行うことができるので、構造がより簡単である。

[0092] 第 14の発明によれば、前記行列経路搬送手段の前記搬送経路上の少なくとも 1箇所において、受光手段を設けることによって、複数連のノズルで処理した各ノズルに対応する処理を、少数の受光手段を用いて順次測定を行うことができる。したがって、装置を簡単化することができる。特に、前記受光手段による受光の直前でのみ必要となる試薬を、個別ノズルヘッドによって、受光の直前に順次投入することができるので、効率的で信頼性の高ヽ受光を行うことができる。

[0093] 第 15の発明によれば、チップ状容器内に生体物質を固定しまたは固定可能な固定領域が封入された生体物質固定領域封入チップをノズルに装着し、該ノズルに対する吸引吐出の量、スピード、回数または位置を、そのチップの構造、該固定領域に固定されまたは懸濁する生体物質の種類、液体の量、該液体の収容位置を含む座標位置からなる物質条件、および、インキュベーションの時間、温度または処理内容からなる処理条件に基づいて制御する。したがって、本発明によれば、所定の構造をもった生体物質固定領域封入チップを用いるとともに、吸引吐出についてきめ細かな制御を行うことによって、該チップ内に封入した固定領域に固定され、または固定可能な生体物質について吸引した液体との反応、その攪拌、洗浄等の処理を容易に、一貫して、かつ高い信頼性をもって、迅速かつ効率的に行うことができる。また、制御内容を変えることによって、種々の処理に対応することができるので、汎用性、多様性をもつ。

図面の簡単な説明 [0094] [図 1]第 1の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップを示す図である。

[図 2]第 2の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップを示す図である。

[図 3]第 3の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップを示す分解斜視図である。

[図 4]第 4の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップを示す分解斜視図である。

[図 5]第 4の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップの斜視図である。

[図 6]第 5の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップを示す分解斜視図である。

[図 7]第 6の実施の形態に係る生体物質固定領域処理装置の全体を示す平面図である。

[図 8]第 6の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップ処理装置を示す側面図である。

[図 9]第 7の実施の形態に係る生体物質固定領域処理方法を示す流れ図である。

[図 10]第 8の実施の形態に係る生体物質固定領域処理方法を示す流れ図である。

[図 11]第 9の実施の形態に係る生体物質固定領域処理方法を示す流れ図である。

[図 12]第 6の実施の形態に係る他の生体物質固定領域封入チップの処理装置を含む生体物質固定領域処理装置の全体を示す平面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0095] 本発明によれば、チップ状容器に封入部を設けて生体物質が予め定めた位置に固定されまたは固定可能な固定領域を流体と接触可能となるように封入するとともに、該各固定位置を外部から測定可能とすることによって、前記生体物質と流入した液体に含まれる生体物質との間の反応力測定に至るまでの処理の一貫した自動化を実現した。

[0096] 続いて、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。各実施の形態の説明は、特に指定のない限り、本発明を制限するものと解釈してはならない。

[0097] 図 1 (a)から図 1 (d)は、本発明の第 1の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップ 11を示すものである。図 1 (a)は、該生体物質固定領域封入チップ 11の正面図を示すものであり、薄型で略角柱状の固定領域形成部 13と、該固定領域形成部 1 3および装着されるべきノズル（図示せず)よりも細く形成された細管 15とを有する透光性のあるチップ状容器 12を有するものである。前記固定領域形成部 13の上部 13 aは円筒状に形成され、その上端には、気体の吸引吐出を行う図示しないノズルに装着されるべき円筒状の装着用開口部 14が設けられている。前記細管 15の先端には、気体の吸引吐出によって流体の流出入が可能な口部 16が設けられている。該固定領域形成部 13は、固定領域 17が設けられたプレート状担体 18が、前記上部 13a の装着用開口部 14を通って挿入可能な大きさをもち、該装着用開口部 14は、前記担体挿入用開口部にも相当する。該プレート状担体 18には、予め定めた種類の生体物質がその予め定めた位置 17aに固定され、または固定可能である。

[0098] 封入部としての環状取付部 18aが、前記上部 13aの内部に嵌合してチップ状容器 12に取り付けられ、該プレート状担体 18は該環状取付部 18aに対して、図 1 (b)の側面図または図 1 (c)の断面図により明瞭に示すように、チップ状容器 12に対して不動の状態で取り付けられて、る。

[0099] 前記固定領域形成部 13の前記上部 13a内の前記装着用開口部 14のやや下方であって、前記環状取付部 18aの上側には、気体の通過が可能なフィルタ 19が取り付けられている。

[0100] 図 1 (d)の斜視図に示すように、前記環状取付部 18aは、環状枠 20および該環状枠 20の下側を軸心を通るように対向して四角状の切欠部 21が設けられ、該切欠部 2 1の部分に前記プレート状担体 18の上端が把持するように取り付けられている。なお、前記プレート状担体 18に前記固定領域が形成されている。

[0101] 続いて、図 2 (a)力も図 2 (d)は、本発明の第 2の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップ 22を示すものである。図 2 (a)は該生体物質固定領域封入チップ 22 の正面図を示す。該生体物質固定領域封入チップ 22は、薄型の略角柱状の固定領域形成部 24と、該固定領域形成部 24および装着されるべきノズル（図示せず)よりも細く形成された細管 26を有する透光性のあるチップ状容器 23を有するものである。前記固定領域形成部 24の上部 24aは円筒状に形成され、その上端には、気体の吸 I吐出を行う図示しなヽノズルに装着されるべき円筒状の装着用開口部 25が設けられている。前記細管 26の先端には、気体の吸引吐出によって流体の流出入が可能な口部 27が設けられて!/、る。

[0102] 該固定領域形成部 24の側面の内面積の最大の最大側面には、所定の生体物質を予め定めた位置に固定し、または固定可能な固定領域 28が形成されている。また、該固定領域形成部 24の前記最大側面に対向する最大側面には、該固定領域 28 に対して前記所定の生体物質を配布することが可能な配布用開口部 29を有して、る。また、該配布用開口部 29は、前記固定領域 28を前記チップ状容器 23内に封入するために、前記封入部として、プレート状の蓋部材 30によって閉塞可能である。また、前記固定領域形成部 24の上部 24aには、フィルタ 31が設けられて、気体を通過可能としている。図 2 (b)および図 2 (d)は、前記チップ状容器 23から前記蓋部材 30 を除去した状態を示すものである。前記配布用開口部 29の大きさは、前記固定領域 28に分注チップ等によって、所定の生体物質が配布可能となるような形状または大きさをもつことが必要である。例えば、前記固定領域 28の面積および形状に等しくなるように、前記配布用開口部 29を形成する。なお、図中、符号 28aは、前記所定の生体物質の固定位置または固定可能位置を表示するものである。

[0103] 図 3は、本発明の第 2の実施の形態の他の実施例に係る生体物質固定領域封入チップ 32の分解斜視図を示すものである。該生体物質固定領域封入チップ 32は、薄型の略角柱状の固定領域形成部 34と、該固定領域形成部 34および装着されるべきノズル（図示せず)よりも細く形成された細管 36とを有し透光性のあるチップ状容器 33を有するものである。前記固定領域形成部 34の上側には、気体の吸引吐出を行う図示しないノズルに装着されるべき円筒状の装着用開口部 35を有する。前記細管 36の先端には、気体の吸引吐出によって流体の流出入が可能な口部 37が設けられている。該固定領域形成部 34の側面の内面積の最大の最大側面 34aには、所定の生体物質を予め定めた位置に固定し、または固定可能な固定領域 38が形成されている。

[0104] また、該固定領域形成部 34の前記最大側面 34aに対向する最大側面には、該固定領域 38に対して前記所定の生体物質を配布することが可能な配布用開口部 39を有している。また、該配布用開口部 39は、前記固定領域 38を前記チップ状容器 33 内に封入するために、前記封入部として、プレート状の蓋部材 40を前記チップ状容器 33の外壁に取り付けることによって閉塞可能である。また、前記配布用開口部 39 の大きさは、前記固定領域 38に分注チップ等によって、所定の生体物質が配布可能となるような形状または大きさを持つことが必要である。例えば、前記固定領域 38 の面積および形状に等しくなるように、前記配布用開口部 39を形成する。なお、図中、符号 38aは、所定生体物質の固定位置または固定可能位置を示すものである。

[0105] 図 4は、第 3の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップ 41を示す分解斜視図および斜視図である。

[0106] 該生体物質固定領域封入チップ 41は、薄型の略角柱状の固定領域形成部 43と、該固定領域形成部 43および装着されるべきノズル（図示せず)よりも細く形成された細管 45とを有する透光性のあるチップ状容器 42を有するものである。前記固定領域形成部 43の上側には、気体の吸引吐出を行う図示しないノズルに装着されるべき円筒状の装着用開口部 44を有する。前記細管 45の先端には、気体の吸引吐出によつて流体の流出入が可能な口部 46が設けられている。該固定領域形成部 43は、固定領域 48がその一平面に設けられたプレート状担体 49が収容可能な大きさをもっとともに、該プレート状担体 49は、該固定領域形成部 43の側面の内、面積が最大の最大側面 43aの内壁に、該プレート状担体 49の 4隅に設けられた螺子等の取付部材 4 9aによって不動な状態となるように取り付けられている。また、該最大側面 43aに対向する側面には、該プレート状担体 49を外部から収容するための担体挿入用開口部 47が設けられている。

[0107] 前記プレート状担体 49は、例えば、スライドガラスで形成されてヽる。該スライドガラスの大きさは、例えば、 6. 2mm X 30mmの大きさをもち、前記 DNAプローブである種々のオリゴヌクレオチドを固定するために表面処理されたものである。その際、前記固定領域形成部 43に封入された際に、前記固定領域形成部 43に形成される空間は、内壁との間が概ね 0. 5mm以下とし、取り扱う微小量にほぼ一致する容積をもつ空間を形成して、効率の良い実験を可能とする。

[0108] また、前記担体挿入用開口部 47を塞、で、前記プレート状担体 49を封入するための薄板状の蓋部材 50が設けられている。該蓋部材 50は前記封入部に相当し、略角柱状の前記固定領域形成部 43の最大側面に相当する部分には前記蓋部材 50を嵌合して取り付ける嵌合部 43bが設けられて、る。

[0109] なお、前記固定領域 48を有するプレート状担体 49を収容して、固定領域 48を封入した状態の前記生体物質固定領域封入チップ 41を図 5に示す。

[0110] 図 6は第 3の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップ 51を示す分解斜視図である。

該生体物質固定領域封入チップ 51は、薄型の略角柱状の固定領域形成部 53と、該固定領域形成部 53および装着されるべきノズル（図示せず)よりも細く形成された細管 55とを有する透光性のあるチップ状容器 52を有するものである。前記固定領域形成部 53の上側には、気体の吸引吐出を行う図示しないノズルに装着されるべき円筒状の装着用開口部 54を有する。前記細管 55の先端には、気体の吸引吐出によつて流体の流出入が可能な口部 56が設けられて、る。

[0111] 所定の生体物質が予め定めた位置に固定され、または固定可能な固定領域 58は、面状担体であるプレート状担体 57の 1の平面に形成されている。該平面の裏側には、導電性薄膜 57aによって被覆され、該導電性薄膜 57aに電流を流すことによって加熱することができる。また、前記チップ状容器 52のもつ側面の内、その最大の面積をもつ最大側面には、前記プレート状担体 57の前記固定領域 58と前記口部 56から導入した液体との接触を可能とする流体接触用開口部 59が設けられている。該プレート状担体 57の前記固定領域 58は、前記チップ状容器 52の内壁を形成するように、該プレート状担体 57が前記流体接触用開口部 59を閉塞するようにチップ状容器 5 2の外壁に接着剤やねじ等によって取り付けられる。したがって、該プレート状担体 5 7は、前記封入部にも相当する。

[0112] 図 7は、本発明の第 4の実施の形態に係る生体物質固定領域処理装置 10の全体を表す平面模式図である。

[0113] 該生体物質固定領域処理装置 10は、吸引吐出機構を有し、前記生体物質固定領域封入チップ 32をノズルに装着して、該生体物質固定領域封入チップ 32に対して吸引吐出処理を行う生体物質固定領域封入チップ処理装置 80と、種々の検体や試薬等を含有する懸濁液を前記生体物質固定領域封入チップ 32内に吸引しまたは吐出することによって、前記生体物質固定?域に対する懸濁液の吸引、吐出、外部容器への分注、攪拌、洗浄、抽出、移送、反応等を行うためのチップ処理領域 81と、前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80が有する 1のノズルを用いて前記生体物質固定領域封入チップ内に測定用の試薬を分注するための試薬分注領域 82と、前記生体物質固定領域封入チップ 32内に封入された生体物質固定領域について測定を実行するために光情報を得る測定領域 83とを有する。

[0114] 図 7および図 8に示す前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80は、一括吸引吐出機構および個別吸引吐出機構と連通するノズルを用いて気体の吸引吐出が行われる。該生体物質固定領域封入チップ処理装置 80は、列方向（図面内の縦方向）に配列された複数（この例では 8連）のノズル 117を有する一括ノズルヘッド 84と、該一括ノズルヘッド 84と独立に吸引吐出が行われる 1のノズルを有する個別ノズルヘッド 84'とを有している。該一括ノズルヘッド 84は、一括吸引吐出機構によって、複数連のノズル 117に対して一斉に吸引吐出が行われるのに対して、前記個別ノズルヘッド 84'のノズル (この例では 1個）に対しては、個別吸引吐出機構によって前記 8 連のノズル 117とは独立に個々に吸引吐出が行われる。なお、図上、前記個別ノズルヘッド 84'に属する部品等の

符号は、対応する前記一括ノズルヘッド 84に属する部品等の符号にダッシュをつけて表示している。

[0115] 図 8では、一括ノズルヘッド 84の一括吸引吐出機構のみを示している。この一括吸引吐出機構にぉ、ては、前記ノズル 117の下端よりやや上部に設けた嵌合部 116と、該ノズル 117と連結したシリンダ 115内でプランジャ 115aを摺動するためのロッド 1 12とを有する。さらに、 8本の前記ロッド 112は、各々独立に上下運動可能な駆動板 123 (符号 123'は個別吸引吐出機構の駆動板を表す)の縁に設けた各々 8個の各切欠き部に該ロッド 112の径よりも大きな径をもって半径方向に突出して、る 8連の端部 112a (符号 112a'は個別吸引吐出機構の端部を表す)を掛けるようにして取り付けられている。なお、前記一括ノズルヘッド 84と個別ノズルヘッド 84'は、行方向 (図面上横方向または左右方向）に一斉に移動することになる。

[0116] また、図 8に示すように、該駆動板 123は、ボール螺子 114と螺合するナット部 113 と連結している。前記各ロッド 112は、前記シリンダ 115に設けられたばねによって常時下方向に付勢されている。そのため、前記各ロッド 112は、上方向に動く場合には前記各ナット部 113によって上げられる力下方向に下がる場合には、該各ナット部 113によるのではなぐ前記ばね力によって下がる。該各ボール螺子 114は、断面コの字状の支持部材 111 (符号 111'は前記個別吸引吐出機構の支持部材を表す）に設けられたモータ 110 (符号 110'は、前記個別吸引吐出機構のモータを表す）によつて回転駆動され、これによつて、前記駆動板 123および 8本の前記ロッド 112が上下動する。

[0117] なお、ノズル自体の昇降移動については、前記個別ノズルヘッド 84'と前記一括ノズルヘッド 84とは独立である力行方向の水平移動（図 7の左右方向）は一体的である。該個別ノズルヘッド 84'は、前記試薬分注領域 82において、前記チップ収容部 1 02に収容されている生体物質固定領域封入チップ 32内に測定用の試薬を分注するために用いられる。試薬分注領域 82には、前記個別ノズルヘッド 84'によって所定の試薬を収容する試薬収容部 77、および前記個別ノズルヘッド 84'に装着可能な状態で所定のチップ 78、例えば、フィルタ付チップ等が設けられている。また、前記試薬収容部 77は、例えば、前記試薬を一定温度に保っための恒温手段が設けられている。

[0118] 図 8において、筐体 87内にはボール螺子 119、該ボール螺子 119に螺合するナツト部 120および該ナット部 120に取付けられた前記支持部材 111を一端に有する支持体 121を有する。また、該筐体 87上には、前記ボール螺子 119を回転駆動するモータ 88が設けられている。これらの部品によって構成された上下動機構によって、前記ノズル 117が上下動可能である。

[0119] 筐体 87の下方には、温度昇降手段 71が設けられている。該温度昇降手段 71は、 8連のノズルに装着された 8本の前記チップの主として固定領域形成部に接近または接触可能となるような高さおよび幅を持つように列方向に沿って形成され、内部にヒータを有する加熱板 73と、該加熱板 73に取り付けられ、前記各チップを両側から各々挟むように突出して設けられた内部にヒータを有する 9枚の加熱壁 72とを有し、これらの加熱板 73および 9枚の加熱壁 72は全体として櫛歯上に形成されて、る。また、前記加熱板 73は、温度制御の対象となるチップの形状に合わせた形状をもつように形成するのが好ましい。ここで、前記加熱板 73および加熱壁 72は前記温度昇降体に相当する。

[0120] 該温度昇降手段 71は、前記一括ノズルヘッド 84の前記ノズル 117に装着された前記チップに接近または接触して、該チップを加熱することを可能にするためのモータ 74、該モータ 74によって回転駆動されるボール螺子 76a、および該ボール螺子 76a に螺合するナット部 75、該ナット部 75に連結して図上左右方向に移動可能であって、前記加熱壁 72および加熱板 73とも連結する移動用ロッド 76bを有する。

[0121] 該温度昇降手段 71の下側には、前記一括ノズルヘッド 84の前記ノズル 117に装着された前記チップを除去することを可能にするためのモータ 89、該モータ 89によつて回転駆動されるボール螺子 91a、および該ボール螺子 91aに螺合するナット部 9 0、該ナット部 90に連結して図上左右方向に移動可能であって、前記爪 122を図上左右方向に移動させる移動用ロッド 9 lbを有する。

[0122] なお、該生体物質固定領域封入チップ処理装置 80は、上側力吊り下げられるように設けられ、前記生体物質固定領域処理装置 10の全域および他の必要領域を覆うように、図示しな!、直動機構を利用した X軸 (行方向)移動機構によって移動可能に設けられている。

[0123] また、図 7に戻り、前記チップ処理領域 81においては、検体が懸濁する懸濁液を収容する 8連の検体収容ゥエル 92aを有するカートリッジ容器 92と、各種チップ列 96、 9 7を収容するとともに、生成物を収容する液収容部列 99を有する 5列 X 8行のゥエルを有するマトリクス状容器 95と、該処理を実行するために必要な各種試薬や物質または処理結果物を収容するためのプレパック可能なゥエル 100aを有する 8個のカートリッジ容器 100とを有する。該カートリッジ容器 101のうち、符号 100bは、ヒートプロックが設けられたインキュベータ用ゥエルである。

[0124] さらに、前記検体収容ゥル 92aには各々その検体に関する情報を示すバーコ一ド 92bが付されている。該バーコード 92bは、バーコード 92bを読み取るバーコード読取部 93が走査するように移動して読み取る。符号 93aは該バーコード読取部 93を駆動する移動機構である。 [0125] 8連の前記カートリッジ容器 100の周囲を囲むようにして、前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80の前記一括ノズルヘッド 84の移動経路上において 8連のノズルの配列方向に平行な列方向（図面上の縦方向、 Y方向）に沿った列搬送経路 1 03a, 103cおよび、前記個別ノズルヘッド 84'の移動経路上該配列方向に垂直な行方向（横方向、 X方向）に沿った行搬送経路 103bをもつ四角形状の搬送経路に沿つて移動可能なコンペィヤー 103が設けられている。

[0126] 該コンペィヤー 103は、前記行列経路搬送手段に相当し、前記搬送収容部に相当する前記ノズル間の間隔に一致するように全部で 32個のチップ収容部 102が、該コンべィヤー 103とともに移動可能に連結されている。したがって、図 7に示すような位置において、前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80の 8連のノズルによって、列搬送経路 103a, 103cに配列された 2列のチップ収容部 102に対して液体の吸引吐出が可能である。また、前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80の前記一括ノズルヘッド 84の前記 8連のノズル群とは独立に吸引吐出可能に設けた前記個別ノズルヘッド 84'の 1のノズルによって、前記行列経路搬送手段として四角形状に配列された搬送経路の内、下辺の行搬送経路 103b、すなわち前記試薬分注領域 8 2内にある選択したチップ収容部 102に対して、目的に応じた試薬、例えば化学発光における基質液等を分注することができる。特に、 DNA抽出を行う場合の PCR前処理での PCR反応液等反応の直前に分注するようにする。ここで、前記チップ収容部 1 02は、前記ノズル 117が脱着した生体物質固定領域封入チップを外部カゝら測定可能となるように収容しまたは保持する部分である。

[0127] さらに、前記測定領域 83内であって、前記行列経路搬送手段の四角形状の搬送経路の内に測定位置 104を設け、該測定位置 104において、トリガー光源 105より、励起光を前記生体物質固定領域封入チップ内に励起光を照射して、発生した光を受光部 106において受光して測定を行うようにする。これによつて、各チップごとに処理目的に応じた処理を行うことができる。

[0128] 続いて、図 9に基づいて、本実施の形態に係る DNAの処理として、 SNPs (l塩基多型)タイピングにつ、て、生体物質固定領域封入チップ 32を用いた場合にっ、て説明する。 [0129] 測定しょうとする複数の SNP位置において、ハイブリダィズの可能性のある塩基配列をもつオリゴヌクレオチドをプローブ物質として前記固定領域 38に固定する。該固定領域 38に固定するには、予め前記固定領域 38の表面に官能基を生成または発現させておき、前記プローブ物質と結合させ、適当な溶媒で表面を洗浄しておく。

[0130] 例えば、 SNP1 (第 1の位置）においては、塩基 Tまたは塩基 Cの 2つの型の可能性があり、 SNP2 (第 2の位置）においては、塩基 Gまたは塩基 Aの 2つの型の可能性があるちのとする。

[0131] SNP1の T判定用の塩基配列を固定した固定領域 38の固定位置 38a、 SNP1の C 判定用の塩基配列を固定した固定領域 38の固定位置 38b、 SNP2の G判定用の塩基配列を固定した固定領域 38の固定位置 38c、 SNP2の A判定用の塩基配列を固定した固定領域 38の固定位置 38dを、図 9 (a)に示すように、透光性のある前記チップ状容器 33の前記固定領域形成部 34の側面の内、面積の最大の最大側面 34a〖こ形成する。その際、前記チップ状容器 33の配布用開口部 39を通して分注機を用いて配布する。配布が終了した後に、前記配布用開口部 39を封入部の前記蓋部材 40 によって塞ぐことによって封入する。これによつて、生体物質固定領域封入チップ 32 を形成する。

[0132] 例えば、 8人の被験者について、各々複数箇所 (この例では 2箇所)の SNPsタイピング位置を同時に決定しょうとする場合について説明する。この場合には、ステップ S 1において、このようにして形成された生体物質固定領域封入チップ 32を、その固定領域形成部 34の上側に設けた装着用開口部 35に前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80の前記ノズル 117に装着させる。

[0133] 一方、前記チップ処理領域 81に設けられた、 8個の検体収容ゥエル 92aには次のような検体を収容する。すなわち、 8人の被験者の血液からのゲノムを各々抽出し、これらのゲノムのうち、複数箇所の前記 SNPsタイピング位置を含む断片を、サーマル' サイクラ一によつて増幅し、蛍光物質で標識ィ匕したものを生成して、各被験者ごとに 8 個の前記検体収容ゥエル 92aに収容しておく。また、前記 8連のカートリッジ容器 100 には、そのゥエル 100a力ら 100cには、 BWバッファ液を収容する。

[0134] ステップ S2において、図 9 (a)に示すように、前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80の前記一括ノズルヘッド 84を移動手段によって行方向に前進させて、前記細管 36を該検体収容ゥエル 92aに一斉に挿入し、前記検体収容ゥエル 92a内にある懸濁液を吸引して一斉に前記固定領域形成部 34内を満たす。

[0135] ステップ S3において、図 9 (b)に示すように、前記ノズルを介して、例えば 10回、所定スピード si (例えば、約 200 μリットル Zsec)で、量 vl (例えば、約 400 μリットル）で吸引吐出を繰り返すことによって攪拌して、前記チップ状容器 33内の固定領域 38 と、前記懸濁液とを十分に接触させる。

[0136] すると、ステップ S4において、図 9 (c)に示すように、前記懸濁液中の蛍光物質で標識化された DNA断片が、前記 SNPの各位置のうち該当する前記固定領域 38の固定位置にあるオリゴヌクレオチドと、ノ、イブリダィゼーシヨンによって結合する。残液を該検体収容ゥエル 92a内に吐出する。

[0137] ステップ S5において、図 9 (d)に示すように、前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80は、反応の終了した前記固定領域 38を封入した前記生体物質固定領域封入チップ 32を、前記 8連のカートリッジ容器 100のゥエル 100aの位置にまで移送し、前記 BWバッファ液について、例えば、所定スピード s2 (例えば、約 760から 1700 μリツ卜ノレ/ sec)によって、微 /J、量 v2、 f列免ば、数 10 μリツ卜ノレ力ら数 100 μリツ卜ノレ（例えば、 500 リットル)で 10回吸引吐出を繰り返すことによって洗浄する。さらに、図 9 (e)【こ示すよう【こ、ウエノレ 100b、 100c【こつ!/ヽて、同様の動作を繰り返す。

[0138] ステップ S6において、洗浄の終了した前記生体物質固定領域封入チップ 32は、前記コンペィヤー 103の列搬送経路 103aに停止しているチップ収容部 102の位置にまで、前記一括ノズルヘッド 84を移動させ、前記爪 122によって該一括ノズルへッド 84に設けられた複数連のノズル 117から離脱させて該チップ収容部 102に収容し、前記コンペィヤー 103を駆動して、前記搬送経路に沿って搬送させる。該チップ収容部 102が、前記行搬送経路 103bに達した際に、前記個別ノズルヘッド 84'を前記試薬収容部 77にまで移動して所定試薬を吸引した後、前記行搬送経路 103bに沿つて停止している 8個の各チップ収容部 102の内、選択した前記生体物質固定領域封入チップ 32の装着用開口部 35から、例えば、前記所定の試薬として、測定用の試薬を分注する。その後、該コンペィヤー 103を駆動して該搬送経路上に設けた測定位置 104にまで搬送する。図 9 (f)に示すように、該測定位置 104において、励起光を照射させ、前記固定領域形成部 34内の光を受光部 106で受光する。該発光位置を測定することによって前記目的物質の構造の解析を行う。

[0139] 次に、図 10に基づいて、タンパクの解析例としてアレルギー検査についての処理手順を前記生体物質固定領域封入チップ 41を用いた場合について説明する。

[0140] 各種アレルゲン物質、例えば、スギ花粉、ブタクサ、ダニ、かび等から得られた物質を、前記固定領域 48が設けられたプレート状担体 49に固定する。該プレート状担体 49の各固定位置 48a, 48b等に前記アレルゲン物質を固定するには予め前記プレート状担体 49の表面に官能基を生成または発現させておく。これらのアレルゲン物質を固定した前記プレート状担体 49を透光性のある前記固定領域形成部 43内に前記装着用開口部 47を通して挿入し、挿入後に前記蓋部材 50を前記固定領域形成部 43の嵌合部 43bに嵌合させて、接着、超音波または熱による溶着で取りつけて封入し、前記生体物質固定領域封入チップ 41を形成する。

[0141] 図 10 (a)に示すように、ステップ S 11において、このようにして得られた該生体物質固定領域封入チップ 41を、その固定領域形成部 43の上側に設けた装着用開口部 4 4に前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80の前記ノズル 117に装着させる

[0142] 一方、前記チップ処理領域 81に設けられた、前記検体収容ゥヱル 92aには、 8人の被験者力も採取した血清を収容し、 8連のカートリッジ容器 100の、各ゥエル 100aには、 50mMの TBSバッファ溶液、 pH8. 1%BSA溶液を収容し、ゥエル 100b力ら 10 Ofには、 50mMの TBSバッファ液、 pH8、 0. 005%Tween溶液からなる洗浄液を収容し、ゥエル 100gには、蛍光物質で標識化された抗ヒト IgE抗体を懸濁する液を収容しておく。

[0143] ステップ S12において、図 10 (a) (b)〖こ示すように、ゥエル 100aに収容されている溶液を量 v3 (チップ内の担体を液で満たす体積、例えば 500 リットル)スピード s3 ( 泡が出ないようにゆっくりと、例えば、 20 リットル）吸引吐出することによって、該溶液を攪拌して前記プレート状担体 49の表面の固定領域 48をブロッキング (遮断)する。 [0144] ステップ SI 3で、図 10 (c)に示すよう〖こ、前記カートリッジ容器 100のゥエル 100bに収容された 50mMの TBSバッファ溶液、 pH8、 0. 05%の Tween溶液で洗浄する。さらに、ステップ S 14において、図 10 (d)に示すように、前記ノズルに装着された前記生体物質固定領域封入チップ 41を、前記検体収容ゥエル 92aにまで移動させ、該検体収容ゥエル 92aに収容された血清を前記チップ状容器 42内に吸引して接触させて、該チップ状容器 42内を約 37度で 30分の間、血清中の IgE抗体と前記アレルゲン物質とを反応させる。その際、該チップ状容器 42内を恒温状態に保っために、各該チップ状容器 42を両側から挟むようにして、前記 8連の各前記生体物質固定領域封入チップ 41の両側に前記温度昇降手段 71の櫛歯状に配列された 9枚の加熱壁 7 2および加熱板 73を接近させて加熱する。これによつて、チップ状容器 42内を効率的かつ確実に加熱することができる。

[0145] 次に、ステップ S15において、図 10 (e)に示すように、該生体物質固定領域封入チップ 41を、前記カートリッジ容器 100のゥエル 100cにまで移動する。該ゥエル 100c には、前述した洗浄液が収容されており、例えば、スピード s4 (例えば、約 760から 1 700 リットノレ Zsec)で、量 v4 (例えば、約 500 リットノレ）で、 10回の吸引吐出を繰り返すことで洗浄する。さらに、前記生体物質固定領域封入チップ 41を、ゥエル 100 dにまで移送して、洗浄を繰り返す。

[0146] 次に、ステップ S16において、図 10 (f)に示すように、前記ゥエル 100gにまで、前記一括ノズルヘッド 84を移動し、該ゥエル 100gに収容されてヽる蛍光で標識化された抗ヒト IgE抗体と反応させるために、該懸濁液を吸引して前記プレート状担体 49と接触させて、 37°Cで 30分維持させる。この場合も、前述したように、前記生体物質固定領域封入チップ 41の両側を挟むようにして温度昇降手段 71の加熱壁 72および加熱板 73を接近させることによって該チップ状容器 43内を加熱する。

[0147] ステップ S17において、図 10 (g)に示すように、前記カートリッジ容器 100のゥエル 1 00eにまで移送し、収容されている洗浄液を、例えば、スピード s5 (例えば、約 760から 1700 リットル Zsec) 量 v5 (例えば、約 500 リットル）で約 10回吸引吐出を行うことによって、前記固定領域 48を洗浄する。同じ動作を、ゥエル 100fにまで移動して、繰り返す。 [0148] 次にステップ S 18において、前記生体物質固定領域封入チップ 41を、前記コンペィヤー 103の前記列搬送経路 103aに停止しているチップ収容部 102にまで、前記一括ノズルヘッド 84を移動させ、前記爪 122によって前記一括ノズルヘッド 84に設けられた複数連のノズル 117から離脱させて前記列搬送経路 103aに配列されて、る該チップ収容部 102に収容し、前記コンペィヤー 103を駆動して、前記搬送経路に沿って搬送させる。該チップ収容部 102が、前記行搬送経路 103bの位置に達した際に、前記個別ノズルヘッド 84'を前記試薬収容部 77にまで移動して所定試薬を吸引した後、前記行搬送経路 103bに沿って停止している 8個の各チップ収容部 10 2の内、選択した前記生体物質固定領域封入チップ 41にまで移動し、該生体物質固定領域封入チップ 41の装着用開口部 44から所定試薬を分注する。その後、前記搬送経路上に設けた前記測定位置 104において、図 10 (h)に示すように、前記プレート状担体 49らの光を前記受光部 106において受光して測定し、粒子表面の蛍光強度を測定して、反応したアレルゲン物質を特定する。

[0149] 続いて、図 11に基づいて、プロテインを固定領域 58に固定した生体物質固定領域封入チップ 51を用いたタンパク質解析例を示す。

該処理にあっては、図 11 (a)において、数種類 (この例では、 5種類）のタンパク質発現用塩基配列と発現したタンパク質を捕獲するタンパク質捕獲用物質をもつオリゴヌクレオチドを、図 6に示した生体物質固定領域封入チップ 51の前記固定領域 58の予め定めた位置 58a, 58b, 58c等に間隔を空けて固定しておく。これらの物質を固定するには、前記固定領域 58に官能基を生成または発現させておく。これによつて、発現したタンパク質の発現量、特定のタンパク質との結合性とを検査する。本例では、前記チップ状容器 52と別体に形成されたプレート状担体 57の内の一平面に前記固定領域 58を形成し、前記オリゴヌクレオチドを予め定めた各固定位置に固定する。その後、前記プレート状担体 57の前記固定領域 58が形成された面が、前記チップ状容器 52内の内壁面を形成するように、前記流体接触用開口部 59側に向けて、該流体接触用開口部 59を塞ぐように前記チップ状容器 52に取り付けて前記固定領域 58を封入し、前記生体物質固定領域封入チップ 51を形成する。

[0150] 一方、図 7の前記チップ処理領域 81に設けられた、 8連のカートリッジ容器 100の各々の 1の液収容部 100aには、アミノ酸、リボゾーム等の溶液が収容され、液収容部 100b力ら lOOgには、 PBSバッファ液、界面活性剤である 0. 05%の Tween20バッファ液力もなる洗浄液 (以下「PBS— T」という）が収容され、液収容部 100hには、 PB S— Tに 5%のスキムミルクの懸濁液が収容され、液収容部 100iには、蛍光物質で標識ィ匕された抗体、ピオチンか物質の溶液を収容してヽるものとする。

[0151] ステップ S21において、このようにして形成された生体物質固定領域封入チップ 51 をその上側に設けた装着用開口部 54に前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80の前記ノズル 117に装着させる。次に、図 11 (a) (b)に示すように、前記生体物質固定領域封入チップ処理装置 80の前記一括ノズルヘッド 84の 8連のノズル 117を一斉に前記カートリッジ容器 100の液収容部 100aにまで移動させ、該液収容部 100 aに収容されている前記アミノ酸等の溶液を前記チップ状容器 52内に、スピード s6 ( ί列免ば、、約 760力ら 1700 μジッ卜ノレ/ sec) ,量 v6 (f列免ば、、約 500 μジッ卜ノレ）吸引する。この状態で、該チップ状容器 52内を、前記プレート状担体 57の外表面に被覆するように形成された前記導電性薄膜 57aに電流を流すことによって加熱させて 37°C に 1時間維持させる。

[0152] ステップ S22において、前記細管 55から前記液を吐出した後、図 1 1 (c)に示すように、前記一括ノズルヘッド 84を液収容部 100bにまで移動させ、前記 PBS— T溶液を前記固定領域形成部 53に対して吸引吐出を例えば 10回、スピード s7 (例えば、約 7 60力ら 1700 μリットノレ）、量 v7 (f列えば、、約 500 μリットノレ）で繰り返すことによって洗浄する。この動作を、液収容部 100cにおいても繰り返す。

[0153] ステップ S23において、図 11 (d)に示すように、前記一括ノズルヘッド 84を液収容部 100hに移動させ、前記 PBS—T及び 5%のスキムミルク懸濁液を吸引し、室温の状態で、約 1時間反応させて、ブロッキングを行う。

[0154] ステップ S24において、前記細管 55から前記液を吐出した後、前記一括ノズルへッド 84を液収容部 100dにまで移動させ、前記 PBS—T溶液を前記細管 55に対して吸引吐出を例えば 10回、スピード s8 (例えば、約 760力ら 1700 リットル）、量 v8 (例えば、約 500 リットル）で繰り返すことによって洗浄する。この動作を、液収容部 100e においても繰り返す。 [0155] ステップ S25において、図 11 (f)に示すように、該生体物質固定領域封入チップ 51 を液収容部 lOOiにまで移送し、前記蛍光物質によって標識ィ匕した抗体、ピオチンか物質を懸濁する前記懸濁液を吸引して室温で約 30分から 1時間インキュベーションする。

[0156] さらに、ステップ S26において、図 11 (g)に示すように、液収容部 100fに移送し、前記 PBS—T溶液を前記細管 55に対して吸引吐出を例えば 10回、スピード s9 (例えば、、約 760力ら 1700 リットノレ），量 v9 (f列えば、、約 500 リットノレ）で繰り返すことによって洗浄する。この動作を、液収容部 100gにおいても繰り返す。

[0157] ステップ S27において、前記生体物質固定領域封入チップ 51を、前記コンペィャ一 103の前記列搬送経路 103aに停止しているチップ収容部 102にまで、前記一括ノズルヘッド 84を移動させ、前記爪 122によって前記一括ノズルヘッド 84に設けられた複数連のノズル 117から離脱させて前記列搬送経路 103aに配列されてヽる該チップ収容部 102に収容し、前記コンペィヤー 103を駆動して、前記搬送経路に沿つて搬送させる。該チップ収容部 102が、前記行搬送経路 103bの位置にまで達した際に、前記個別ノズルヘッド 84'を前記試薬収容部 77にまで移動して所定試薬を吸引した後、前記行搬送経路 103bに沿って停止している 8個の各チップ収容部 102の内、選択した前記生体物質固定領域封入チップ 58にまで移動し、該生体物質固定領域封入チップ 58の前記装着用開口部 54から所定試薬を分注する。その後、搬送経路上に設けた前記測定位置 104において、該固定領域 58からの光を受光部 106 において受光して測定し、粒子表面の蛍光強度を測定して、前記蛍光物質で標識化した抗体、ピオチンか物質等と反応したタンパク質を特定し、またはその強度及びその発光位置からその発現量を測定する。

[0158] さらに、図 7および図 8に示した生体物質固定領域封入チップ処理装置 80の代わりに、図 12に示す他の実施の形態に係る生体物質固定領域封入チップ処理装置 180 を用いることができる。なお、図 12において、図 7および図 8と同一の符号は同一のものを示すものである。該生体物質固定領域封入チップ処理装置 180は、吸引吐出機構と連通するノズルを用いて気体の吸引吐出が行われるものである力該生体物質固定領域封入チップ処理装置 180では、列方向（図面内の縦方向）に配列された複数連（この例では 9連）のノズル 117を有するノズルヘッド 184を有し、該ノズルヘッド 184に対しては、前記ノズルヘッド 84と異なり、同一の吸引吐出機構によって一斉に吸引吐出が行われる。なお、 9連のノズル 117の内、端の 1のノズル 117は、個別ノズノレであって、その位置（図 12の符号 112bの位置）【こ示すよう【こ、 8連のノズノレ 117、すなわち、一括ノズルの位置（図 12の符号 112aの位置）からやや離れて設けられている。

[0159] 該吸引吐出機構においては、前記各ノズル 117のやや上部に設けた太径部 116と、該各ノズル 117と連結したシリンダ 115内でプランジャ 115aを摺動するためのロッド 112とを有する。さらに、 9本の前記ロッド 112は、一斉に上下運動可能な駆動板 12 3の縁に設けた各々 9個の各切欠き部に該ロッド 112の径よりも大きな径をもって半径方向に突出して、る 8連の端部 112aおよび 1の端部 112bを掛けるようにして取り付けられている。なお、前記ノズルヘッド 184は、行方向（図面上横方向または左右方向）に一斉に移動することになる。

[0160] なお、 9連のノズル 117のうち、前記個別ノズルは、前記ノズルヘッド 184に設けられているので、他の 8連の一括ノズルとともに一斉に吸引吐出が行われ、また、昇降機構についても、行方向の水平移動（図 12の左右方向）についても一斉に行われる。しかし、該個別ノズルは、前記試薬分注領域 82において、前記生体物質固定領域封入チップ 11内に測定用の試薬を分注するために用いられる。該個別ノズルを用いる場合には、他の一括ノズル力ゝらは前記生体物質固定領域封入チップが除去された状態になっている。また、一括ノズルを用いる場合には、該個別ノズルには、前記チップ状容器等は装着されてヽな、状態にある。

[0161] 以上説明した各実施の形態は、本発明をより良く理解させる為に具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、前記実施の形態では、 DNA,及びタンパク質の場合のみについて説明したが、糖鎖、他の DNA物質、 RNA等であっても良い。また、固定領域としては、一平面に設けられた場合のみについて説明したが、該固定領域は、曲面であったり、二平面または立体の各平面に設けた物であっても良い。さらに、以上の説明で用いた数値、回数、形状、個数、量等についてもこれらの場合に限定されるものではない。

[0162] さらに、本発明では、 1種以上のリガンド等の生体物質が固定されまたは固定可能に設けられた可撓性のあるひも状または糸状等の細長部材が担体に卷装されたものを固定領域として用いても良い。要は、前記固定領域形成部内に保持した状態で流体の吸引および吐出を行うことができるようにしたものであれば、前記担体として用いることがでさる。

[0163] さらに、前記細長部材の全側面に対するリガンド等を含む化学物質について密度を低く抑えることによって、製造を容易化しかつその信頼性を高める一方、処理時にぉ、ては、前記集積ィ匕細長部材を収容することによって処理効率を高めることができる。また、測定時においては化学物質の配列を 1次元経路に沿って確実に対応させることができるので、測定の信頼性が高い。可撓性のある細長部材としては、例えば、ナイロン等の化学繊維により形成されたものがある。

[0164] また、以上の各構成要素、各固定領域、各担体、各細管、ノズルヘッド、チップ状容器、封入部、ノズル等、固定領域形成部、温度昇降手段等または各装置は、適当に変形しながら任意に組み合わせることができる。

さら〖こ、リガンドとしても DNAやタンパクに限られず、オリゴヌクレオチド、 RNA等の遺伝物質、免疫物質、糖鎖、さらにフェロモン、ァロモン、ミトコンドリア、ウィルス、ブラスミド等をも含む。

[0165] また、前述した試薬や物質は例を示すものであって、他の試薬や物質を使用することも可能である。また、 DNA等を捕獲した担体を前記細管等力も取り出して、保存、他の処理の対象とすることができる。

産業上の利用可能性

[0166] 本発明は、生体物質固定領域封入チップ、生体物質固定領域処理装置およびその方法に関する。本発明は、遺伝子、免疫系、アミノ酸、蛋白質、糖等の生体高分子、生体低分子の扱いが要求される分野、例えば、工学分野、食品、農産、水産加工等の農学分野、薬学分野、衛生、保健、免疫、疾病、遺伝等の医学分野、化学若しくは生物学等の理学の分野等、あらゆる分野に関係するものである。本発明は、特に、多数の試薬や物質を用いた一連の処理を所定の順序に連続的に実行する場合に有効な方法である。

符号の説明

10 生体物質固定領域処理装置

11, 22, 32, 41, 51 生体物質固定領域封入チップ

12, 23, 33, 42, 52 チップ状容器

13, 24, 34, 43, 53 固定領域形成部

17, 48, 58 固定領域

18, 49, 57 プレート状担体

18a 環状取付部 (封入部）

30, 40, 50 蓋部材 (封入部）

84 一括ノズルヘッド

84' 個別ノズノレヘッド

103 コンペィヤー (行列経路搬送手段)

106 受光部

184 ノズルヘッド

Claims

請求の範囲

[1] 気体の吸引吐出が行われるノズルに装着可能な装着用開口部、および前記気体の吸引吐出によって流体の流入および流出が可能な口部を有するチップ状容器と、所定の生体物質が外部力識別可能な予め定めた複数の異なる位置に固定されまたは固定可能であって、前記チップ状容器に設けられた固定領域と、

前記固定領域が、前記口部から前記チップ状容器内に流入した流体とチップ状容器に対して不動な状態で接触可能となるように該固定領域をチップ状容器内に封入する封入部とを有する生体物質固定領域封入チップ。

[2] 前記固定領域は、前記チップ状容器内に着脱自在に取り付けた面状担体に設けられ、前記チップ状容器には前記面状担体が挿入可能な担体挿入用開口部を有し、前記封入部は、前記チップ状容器内に前記口部から流入した流体が前記面状担体と接触可能であるように前記チップ状容器内に取り付けるものである請求の範囲第 1 項に記載の生体物質固定領域封入チップ。

[3] 前記チップ状容器には、前記固定領域に対して前記生体物質を配布することが可能な配布用開口部を有し、前記封入部は、該配布用開口部を塞ぐことによって、前記口部から流入した流体が前記固定領域と接触可能とする蓋部材を有する請求の範囲第 1項に記載の生体物質固定領域封入チップ。

[4] 前記固定領域は、前記チップ状容器の内壁面に設けられ、前記配布用開口部は、前記内壁面に対向する壁に設けられた請求の範囲第 3項に記載の生体物質固定領域封入チップ。

[5] 前記固定領域が封入されたチップ状容器の内、流体を収容可能な空間の容積が数マイクロリットル力数百マイクロリットルである請求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 4 項のいずれかに記載の生体物質固定領域封入チップ。

[6] 前記固定領域は、面状担体の一の面に形成され、前記チップ状容器には、前記面状担体の前記固定領域と前記口部力導入した液体とを接触可能とするための流体接触用開口部が設けられ、

前記封入部は、前記面状担体の前記固定領域が前記接触用開口部に位置するように該面状担体を前記チップ状担体の外部力取り付ける取付部材を有する請求の範囲第 1項に記載の生体物質固定領域封入チップ。

[7] 前記チップ状容器の壁の全体または一部は、所定電気抵抗値をもつ導電性部材で形成された請求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 6項のいずれかに記載の生体物質固定領域封入チップ。

[8] 気体の吸引吐出を行う 1または複数連のノズルを有するノズルヘッドと、該ノズルを介して気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構と、前記ノズルに装着されまたは装着可能であって、生体物質が固定可能または固定された固定領域が封入された 1または 2 以上の生体物質固定領域封入チップと、種々の液体を収容しまたは収容可能な液収容部群を設けたステージと、前記ノズルヘッドを前記液収容部群に相対的に移動させる移動手段と、前記ノズルの吸引吐出の量、スピード、回数、時間又は位置からなる吸引吐出の動作を、前記生体物質固定領域封入チップの構造、固定領域に固定されまたは液中に存在する生体物質の種類、濃度、液体の量、又は該液体の収容位置を含む位置座標力なる物質条件、および、処理内容に基づいて制御する制御部とを有する生体物質固定領域処理装置。

[9] 前記チップ状容器内に収容された前記固定領域からの光を受光する受光装置をさらに有する請求の範囲第 8項に記載の生体物質固定領域処理装置。

[10] 前記チップ状容器の内、流体を収容可能な空間は、数マイクロリットル力数百マイク口リットルである請求の範囲第 8項または請求の範囲第 9項のいずれかに記載の生体物質固定領域処理装置。

[11] 前記生体物質固定領域封入チップの前記チップ状容器の外側に、外部からの信号によって温度を昇降させる温度昇降体を接近させ若しくは接触させ、または接近若しくは接触可能に設けた請求の範囲第 8項乃至請求の範囲第 10項のいずれかに記載の生体物質固定領域処理装置。

[12] 前記ノズルヘッドは、複数連のノズルが列方向に沿って配列された一括ノズルヘッド及び少なくとも 1のノズルを有する個別ノズルヘッドを有し、前記吸引吐出機構は、前記一括ノズルヘッドの複数連のノズルに対して一斉に気体の吸引吐出を行う一括吸引吐出機構と、前記個別ノズルヘッドの各ノズルに対して個々に気体の吸引吐出を行う個別吸引吐出機構とを有し、前記移動手段は、前記一括ノズルヘッドおよび前記個別ノズルヘッドを前記液収容部群に対して相対的に前記行方向に沿って移動させるノズルヘッド移動手段、ならびに、前記一括ノズルヘッドの移動経路上であって前記列方向に沿う列搬送経路および前記個別ノズルヘッドの移動経路上であって前記行方向に沿う行搬送経路を含む搬送経路を有し、前記一括ノズルヘッドから脱着したチップまたは前記一括ノズルヘッドから吐出された液体を各々収容可能な搬送収容部を前記搬送経路に沿って搬送する行列経路搬送手段を有する請求の範囲第

8項乃至請求の範囲第 11項のいずれかに記載の生体物質固定領域処理装置。

[13] 前記ノズルヘッドは、複数連の一括ノズルおよび 1の個別ノズルが列方向に沿って配列され、前記吸引吐出機構は、前記ノズルヘッドの一括ノズルおよび個別ノズルに対して一斉に気体の吸引吐出を行い、前記移動手段は、前記ノズルヘッドを前記液収容部群を有するステージに対して相対的に行方向に沿って移動させるノズルヘッド移動手段、ならびに、前記一括ノズルの移動経路上であって、前記列方向に沿う列搬送経路および、前記個別ノズルの移動経路上であって、前記行方向に沿う行搬送経路を含む搬送経路を有し、前記一括ノズル力ゝら脱着したチップ状容器または前記一括ノズルヘッドから吐出された液体を各々収容可能な搬送収容部を前記搬送経路に沿って搬送する行列経路搬送手段を有する請求の範囲第 8項乃至請求の範囲第 11項のいずれかに記載の生体物質固定領域処理装置。

[14] 前記行列経路搬送手段の前記搬送経路に沿った所定位置に、前記搬送収容部からの光を受光する受光手段を設けた請求の範囲第 12項または第 13項のいずれかに記載の生体物質固定領域処理装置。

[15] 所定の生体物質を、予め定めた位置に予め定めた関係で関連づけて固定領域に固定する固定工程と、気体の吸引吐出を行う 1または複数連のノズルに装着可能な装着用開口部および気体の吸引吐出によって流体の流出入が可能な口部を有するチップ状容器内に、前記生体物質を固定した前記固定領域が、前記口部から該チップ状容器内に流入した流体と不動な状態で接触可能となるように該固定領域をチップ状容器内に封入して生体物質固定領域封入チップを形成する封入工程と、前記 1または 2以上の前記生体物質封入チップを装着したノズルを、所定の液収容部に移動し、前記ノズルを介した吸引吐出の量、スピード、回数、時間および位置からなる吸引吐出の動作を、前記生体部物質固定領域封入チップの構造、前記固定領域に固定されまたは液中に存在する生体物質の種類、濃度、液体の量、または該液体の収容位置を含む位置座標力なる物質条件、および、処理内容に基づいて制御することによって前記固定領域に固定されている生体物質と液収容部に収容されている液体とを接触させて反応させる反応工程と、を有する生体物質固定領域処理方法。

[16] 前記反応工程の後、前記生体物質固定領域封入チップの前記固定領域力の光を受光する受光工程を有する請求の範囲第 15項に記載の生体物質固定領域処理方法。

[17] 前記反応工程は、前記生体物質固定領域封入チップ内の温度を昇降させる温度昇降工程を有する請求の範囲第 15項又は請求の範囲第 16項のいずれかに記載の生体物質固定領域処理方法。

[18] 前記固定工程は、前記チップ状容器の内壁面に設けた固定領域に、該チップ状容器に設けた配布用開口部を通して前記生体物質を配布することによって行い、前記封入工程は、前記チップ状容器の外部力も取り付けて、前記配布用開口部を蓋部材で塞ぐことによって行う請求の範囲第 15項に記載の生体物質固定領域処理方法。