JP6737177B2 - 分析用チップ - Google Patents
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Description
すなわち、本発明にかかる分析用チップは、被検物質と選択的に結合する選択結合性物質が固定化された複数の反応部を有する基板本体と、前記反応部が設けられている表面を通過する平面を切断面とする断面において互いに異なる直線または曲線が交わる角部と、前記基板本体の前記反応部が設けられた表面に撥水処理を施してなり、当該表面のなす外縁の内部において前記複数の反応部を区画する区画部と、撥水性を有し、前記区画部の一部と前記角部との間を接続する接続部と、を備えたことを特徴とする。
本発明の実施の形態1にかかる分析用チップについて、図1,2を参照して説明する。図1は、本実施の形態1にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。図2は、図1のA−A線断面図である。図1,2に示す分析用チップ1は、複数の反応部11、区画部12、および接続部である延在部13を有する基板10を備える。
脂質としては、単純脂質の他、複合脂質であってもよい。
さらに、上記核酸、タンパク質、糖類、脂質以外の抗原性を有する物質を固定化することもできる。また、選択結合性物質として、担体の表面に細胞を固定化してもよい。
これらの選択結合性物質のうち特に好ましいものとして、DNA、RNA、タンパク質、ペプチド、糖、糖鎖、脂質を挙げることができる。
図7は、本実施の形態1の変形例1にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。本変形例1では、上述した実施の形態1にかかる分析用チップ1において、延在部13の場所を示す指標部14が形成される。区画部12および延在部13の形成に用いられる撥水性材料として透明な材料が用いられると、屈折率差等を用いて延在部13の形成位置を確認することになるが、基板10の主面において目視により延在部13の形成位置を確認することが難しい場合がある。指標部14を設けることにより、延在部13の形成位置を容易に判断し、洗浄液601から取り出す際の端辺の向きを正確に決定することができる。
図8は、本実施の形態1の変形例2にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、区画部12が、反応部11の外縁から所定の距離をもって囲繞するものとして説明したが、本変形例2では、区画部12aが、反応部11の外縁に連なる領域に形成されて反応部11を囲繞する。本変形例2にかかる分析用チップ1aは、上述した区画部12に代えて、反応部11の外縁を含む矩形領域に形成されて、反応部11を区画する区画部12aを有する。
図9は、本実施の形態1の変形例3にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、区画部12の、環状の枠の内部を分割することによって反応部11を区画するものとして説明したが、本変形例3では、区画部12bが、各反応部11を個別に囲繞する。本変形例3にかかる分析用チップ1bは、上述した区画部12に代えて、反応部11を個別に囲繞する複数の囲繞部121と、囲繞部121同士を連結する複数の連結部122とを有する区画部12bを有する。囲繞部121および連結部122は、それぞれ撥水性材料により形成される。
図10は、本実施の形態1の変形例4にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、延在部13が、区画部12から角部C1に向けて延びる方向(延伸方向)の長さが、該延伸方向と直交する幅よりも大きいものとして説明したが、本変形例4は、延伸方向の長さが、該延伸方向と直交する幅よりも小さい延在部13aを有する。本変形例4にかかる分析用チップ1cは、上述した延在部13に代えて、区画部12の矩形をなす形成領域の一つの縁端から角部C1まで延びる延在部13aを有する。延在部13aは、基板10の角部C1をなす一つの端辺の大部分に接続する。これにより、分析用チップ1cを洗浄液601から引き上げる際に、端辺が液面に対して多少傾いたとしても、延在部13aの一部を液面と接触させた状態を一層確実に維持することができる。
図11は、本実施の形態1の変形例5にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例3(図9参照)では、延在部13が、区画部12bの一つの囲繞部121と接続するものとして説明したが、本変形例5では、延在部13が、区画部12cの外周部123と接続する。本変形例5にかかる分析用チップ1dは、上述した区画部12に代えて、反応部11を個別に囲繞する複数の囲繞部121と、囲繞部121同士を連結する複数の連結部122と、当該区画部12cの外周をなし、反応部11を囲む略U字状の外周部123と、囲繞部121と外周部123とを連結する複数の第2連結部124と、を有する区画部12cを有する。区画部12cでは、外周部123および第2連結部124により、各囲繞部121が一つの撥水面として接続している。
図12は、本実施の形態1の変形例6にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、区画部12が、連続した一つの撥水面をなすものとして説明したが、本変形例6は、区画部が、二つの反応部11を一組として囲繞して区画する三つの区画部12dからなる。本変形例6にかかる分析用チップ1eは、二つの反応部11を一組として囲繞して区画する三つの区画部12dと、区画部12dから角部C1までそれぞれ延びる三つの延在部13bと、を有する。複数の延在部13bを有する場合であっても、各延在部13bが基板10の同一の端辺(角部C1)と接続していれば、上述した効果を得ることができる。
図13は、本実施の形態1の変形例7にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、延在部13が、基板10の一つの端辺と接続するものとして説明したが、本変形例7は、延在部13に加え、区画部12から、該延在部13が接続する端辺とは異なる端辺であって、面P1と、面P1および面P2と直交する面P3とにより形成される角部C2を形成する端辺に接続する延在部15を有する。本変形例7にかかる分析用チップ1fは、上述した分析用チップ1の構成に加えて、延在部13が接続する端辺とは異なる端辺であって、直交する端辺に接続する延在部15を有する。延在部15の形成により、分析用チップ1fを洗浄液601から引き上げる際に、下方とする端辺として延在部15側の端辺も選択することができ、引き上げにかかる自由度を向上することができる。また、長さの異なる端辺に延在部をそれぞれ接続することにより、例えば、バット600の開口の大きさに応じて、分析用チップ1fの向きを変えて洗浄処理を行なうことができる。
図14は、本実施の形態1の変形例8にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例6では、区画部が、二つの反応部11を一組として囲繞して区画する三つの区画部12dからなり、それぞれから延在部13bが延びるものとして説明したが、本変形例8は、三つの区画部12eと、各区画部12eからそれぞれ延びる延在部13b,16と、を有する。本変形例8にかかる分析用チップ1gは、二つの反応部11を一組として囲繞して区画する三つの区画部12eと、区画部12eから基板10の一つの外縁まで延びる三つの延在部13bと、区画部12eから、該延在部13bが接続する端辺とは異なる端辺であって、面P1と、面P2に対向する面P4とにより形成される角部C3を形成する端辺に接続する三つの延在部16と、を有する。区画部12eは、反応部11を囲繞する囲繞部121と、隣接する囲繞部121同士を連結する連結部122と、を有する。なお、変形例6(図12参照)にかかる区画部12dに延在部16を接続してもよい。
図15は、本実施の形態1の変形例9にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例3(図9参照)では、囲繞部121が、矩形の環状をなして反応部11を囲繞するものとして説明したが、本変形例9では、楕円形の環状をなして反応部11を囲繞する囲繞部125を有する。本変形例9にかかる分析用チップ1hは、反応部11を個別に囲繞する複数の囲繞部125、および囲繞部125同士を連結する複数の連結部122を有する区画部12fと、囲繞部125から角部C2を形成する端辺に接続する延在部15aと、囲繞部125から、延在部15aが接続する端辺とは異なる端辺であって、面P1と、面P3に対向する面P5とにより形成される角部C4を形成する端辺に接続する延在部17と、を有する。本変形例9のように、楕円形の環状をなして反応部11を囲繞する囲繞部125のほか、円形や多角形をなして反応部11を囲繞するものであってもよい。
図16は、本実施の形態1の変形例10にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例4(図10参照)では、延在部13aにおける延伸方向の長さが、該延伸方向と直交する幅よりも小さいものとして説明したが、本変形例10では、延在部13cが、異なる端辺にも接続する。本変形例10にかかる分析用チップ1iは、区画部12の矩形をなす形成領域から基板10の端辺であって、連続する二つの端辺に接続する延在部13cを有する。本変形例10のように、延在部13cの面積を大きくして、基板10において角部C1,C2を形成する二つの端辺に接続させるようにしてもよい。
図17は、本実施の形態1の変形例11にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、延在部13が、基板10の一つの端辺と接続するものとして説明したが、本変形例11は、延在部13に加え、互いに異なる端辺にそれぞれ接続する延在部15b,16aを有する。本変形例11にかかる分析用チップ1jは、上述した分析用チップ1の構成に加えて、延在部13が接続する端辺とは異なる端辺であって、面P1と面P3とにより形成される角部C2を形成する端辺に接続する延在部15bと、延在部13が接続する端辺とは異なる端辺であって、面P1と面P4とにより形成される角部C3を形成する端辺に接続する延在部16aと、を有する。延在部15b,16aの形成により、分析用チップ1jを洗浄液601から引き上げる際に、下方とする端辺として延在部13,15b,16a側の三つの端辺を選択することができ、引き上げにかかる自由度を向上することができる。
図18は、本実施の形態1の変形例12にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。本変形例12は、上述した変形例10(図16参照)にかかる延在部13cをさらに延ばして三つの端辺に接続する。本変形例12にかかる分析用チップ1kは、区画部12の矩形をなす形成領域から基板10の端辺であって、角部C1,C2,C4を形成する三つの端辺に接続する延在部13dを有する。本変形例12のように、延在部13dの面積を大きくして、基板10の三つの端辺に接続させるようにしてもよい。
図19は、本実施の形態1の変形例13にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、延在部13が、基板10の一つの端辺と接続するものとして説明したが、本変形例13は、延在部13に加え、互いに異なる端辺にそれぞれ接続する延在部15b,16,17aを有する。本変形例13にかかる分析用チップ1lは、上述した分析用チップ1の構成に加えて、角部C1,C2,C3,C4を形成する四つの端辺にそれぞれ接続する四つの延在部13,15b,16,17aを有する。延在部13,15b,16,17aの形成により、四つの端辺と延在部とが接続するため、分析用チップ1lを洗浄液601から引き上げる際に、下方とする端辺の向きを気にせずに、洗浄処理を行なうことができる。
図20は、本実施の形態1の変形例14にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。本変形例14にかかる分析用チップ1mは、上述した変形例10(図16参照)にかかる延在部13cに対して基板10の中心を軸として回転対称な延在部16bをさらに有する。延在部16bは、区画部12から基板10の外縁に向けて延び、角部C3,C4を形成する二つの端辺と接続する。延在部13c,16bの形成により、角部C1,C2,C3,C4を形成する四つの端辺と延在部とが接続するため、分析用チップ1mを洗浄液601から引き上げる際に、下方とする端辺の向きを気にせずに、洗浄処理を行なうことができる。
図21は、本実施の形態1の変形例15にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1および変形例1〜14は、区画部が、各反応部を独立に区画するものとして説明したが、本変形例15にかかる分析用チップ1nは、複数の反応部11を一括して囲繞する区画部12gを有する。区画部12gのように、複数の反応部11を一括して囲繞し、検体が基板10から漏れだすのを抑制するようにしてもよい。
図22は、本実施の形態1の変形例16にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例15(図21参照)のほか、本変形例16にかかる分析用チップ1oのように、所定数(本変形例16では三つ)の反応部11をそれぞれ囲繞する区画部12hを有するものであってもよい。
図23は、本実施の形態1の変形例17にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例16(図22参照)に対して、本変形例17にかかる分析用チップ1pのように、所定数(本変形例17では三つ)の反応部11をそれぞれ囲繞する二つの囲繞部126、および囲繞部126同士を連結する連結部122を有する区画部12iと、区画部12iから、基板10の異なる端辺であって、角部C1,C3を形成する二つの端辺にそれぞれ接続する延在部13,16と、を有するものであってもよい。
図24は、本実施の形態2にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、基板10が、主面が矩形をなす平板であるものとして説明したが、本実施の形態2にかかる分析用チップ2は、複数(本実施の形態2では四つ)の反応部21、区画部22、および接続部である延在部23を有し、主面が円形をなす平板状の基板20を備える。基板20の材質は、上述した基板10と同様である。
図25は、本実施の形態3にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、延在部13によって撥水面の洗浄液を切るものとして説明したが、本実施の形態3にかかる分析用チップ3は、基板10aに対して、区画部12に到達する切欠き部18を形成し、区画部12が基板10aの外縁と接触する。基板10aの材質は、上述した基板10と同様である。
本発明の実施の形態4にかかる分析用チップについて、図26〜28を参照して説明する。図26は、本実施の形態4にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。図27は、図26のC−C線断面図である。図28は、図27の一部を拡大した図である。図26〜28に示す分析用チップ100は、複数の反応部11、区画部12、接続部である延在部61、および突出部71を有する基板10を備える。
図29は、本実施の形態4の変形例1にかかる分析用チップを模式的に示す断面図である。上述した実施の形態4にかかる分析用チップ100の突出部71は、矩形をなして突出し、側面が基板10の表面に対して垂直に延びているものとして説明したが、図29に示す変形例1のように、側面がテーパ状をなす突出部71aであってもよい。本変形例では、突出部71aが形成する角部C8は、突出した先端側の先端面P34と、先端面P34に連なる傾斜面のうち、反応部11側の傾斜面P35、または傾斜面P35の反対側の傾斜面P36と、がなす角である。先端面P34と傾斜面P35,P36とは、基板本体の断面において互いに直線をなしており、例えば角部C8は、これらの直線同士が交わってなる。なお、本実施の形態4にかかる突出部は、突出部71aのほか、錘状など、先端に頂点を有する形状をなすものであってもよい。
図30は、本実施の形態4の変形例2にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4では、区画部12が、反応部11の外縁から所定の距離をもって囲繞するものとして説明したが、本変形例2では、区画部12aが、反応部11の外縁に連なる領域に形成されて反応部11を囲繞する。本変形例2にかかる分析用チップ100aは、上述した区画部12に代えて、反応部11の外縁を含む矩形領域に形成されて、反応部11を区画する区画部12aを有する。以下、本実施の形態4にかかる変形例では、図28で示したように、延在部が、突出部が形成する角部まで延びているものとして説明する。
図31は、本実施の形態4の変形例3にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4では、区画部12が、環状の枠の内部を分割することによって反応部11を区画するものとして説明したが、本変形例3では、区画部12bが、各反応部11を個別に囲繞する。本変形例3にかかる分析用チップ100bは、上述した区画部12に代えて、反応部11を個別に囲繞する複数の囲繞部121と、囲繞部121同士を連結する複数の連結部122とを有する区画部12bを有する。囲繞部121および連結部122は、それぞれ撥水性材料により形成される。
図32は、本実施の形態4の変形例4にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4では、分析用チップ100が、区画部12と突出部71とを繋ぐ延在部61を有するものとして説明したが、本変形例4にかかる分析用チップ100cは、区画部12に直接接することによって撥水面に連なる突出部72を有する。本変形例4では、突出部72において、少なくとも区画部12に接する側面が撥水性を有しており、この撥水面が接続部をなしており、接続部が突出部72と一体的に設けられているものとして説明する。突出部72は、例えば、当該分析用チップ100cの情報を表示するためのバーコードなどの撥水性を有するシール材を用いて形成される。また、本変形例4にかかる突出部72は、上述した突出部71よりも表面積が大きい。これにより、分析用チップ100cを洗浄液601から引き上げる際に、端辺が液面に対して多少傾いたとしても、突出部72の一部を液面と接触させた状態を一層確実に維持することができる。なお、上述した分析用チップ100の突出部71に代えて突出部72を設けてもよい。
図33は、本実施の形態4の変形例5にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例3(図31参照)では、延在部61が、区画部12bの一つの囲繞部121と接続するものとして説明したが、本変形例5では、延在部61が、区画部12cの外周部123(後述する)と接続する。本変形例5にかかる分析用チップ100dは、上述した区画部12に代えて、反応部11を個別に囲繞する複数の囲繞部121と、囲繞部121同士を連結する複数の連結部122と、当該区画部12cの外周をなし、反応部11を囲む略U字状の外周部123と、囲繞部121と外周部123とを連結する複数の第2連結部124と、を有する区画部12cを有する。区画部12cでは、外周部123および第2連結部124により、各囲繞部121が一つの撥水面として接続している。延在部61は、区画部12cの外周部123の一部に接続する。
図34は、本実施の形態4の変形例6にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4では、区画部12が、連続した一つの撥水面をなすものとして説明したが、本変形例6は、区画部が、二つの反応部11を一組として囲繞して区画する三つの区画部12dからなる。本変形例6にかかる分析用チップ100eは、二つの反応部11を一組として囲繞して区画する三つの区画部12dと、区画部12dにそれぞれ接続する三つの延在部61aと、各延在部61aの区画部12dに連なる側と異なる側の端部に設けられる突出部71とを有する。複数の延在部61aを有する場合であっても、各延在部61aが基板10の同一の端辺と接続していれば、上述した効果を得ることができる。
図35は、本実施の形態4の変形例7にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4では、延在部61が、基板10の一つの端辺と接続するものとして説明したが、本変形例7は、延在部61に加え、該延在部61が接続する端辺とは異なる端辺に接続する延在部62を有する。本変形例7にかかる分析用チップ100fは、上述した分析用チップ100の構成に加えて、延在部61が延びる方向とは異なる方向に延びる延在部62と、延在部62の区画部12に連なる側と異なる側の端部に接続する突出部73とを有する。なお、突出部73の形状や大きさは、突出部71の形状や大きさと同等であってもよいし、異なっていてもよい。延在部62の形成により、分析用チップ100fを洗浄液601から引き上げる際に、下方とする端辺として延在部62(突出部73)側の端辺も選択することができ、引き上げにかかる自由度を向上することができる。また、長さの異なる端辺に対向して突出部71,73をそれぞれ設けることにより、例えば、バット600の開口の大きさに応じて、分析用チップ100fの向きを変えて洗浄処理を行なうことができる。
図36は、本実施の形態4の変形例8にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例6では、区画部が、二つの反応部11を一組として囲繞して区画する三つの区画部12dからなり、それぞれから延在部61aが延びるものとして説明したが、本変形例8は、各区画部の両方向から延在部が延びて突出部と接続する。本変形例8にかかる分析用チップ100gは、二つの反応部11を一組として囲繞して区画する三つの区画部12eと、区画部12eから基板10の一つの外縁に向けて延びる三つの延在部61bと、区画部12eから基板10の一つの外縁であって、延在部61bが接続する外縁と対向する外縁まで延びる三つの延在部63と、を有する。区画部12eは、反応部11を囲繞する囲繞部121と、隣接する囲繞部121同士を連結する連結部122と、を有する。なお、変形例6(図34参照)にかかる区画部12dに延在部61bを接続してもよい。
図37は、本実施の形態4の変形例9にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例3(図31参照)では、囲繞部121が、矩形の環状をなして反応部11を囲繞するものとして説明したが、本変形例9では、囲繞部が、楕円形の環状をなして反応部11を囲繞する。本変形例9にかかる分析用チップ100hは、反応部11を個別に囲繞する複数の囲繞部125、および囲繞部125同士を連結する複数の連結部122を有する区画部12fと、複数の囲繞部125のうちの一つの囲繞部125から基板10の端辺に向けて延びる延在部62aと、この囲繞部125とは異なる囲繞部125から、延在部62aと反対方向に延びる延在部64と、延在部62a,64にそれぞれ接続する二つの突出部71とを有する。本変形例9のように、楕円形の環状をなして反応部11を囲繞する囲繞部125のほか、円形や多角形をなして反応部11を囲繞するものであってもよい。
図38は、本実施の形態4の変形例10にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例4(図32参照)では、突出部72が、区画部12の外周の直線部分に接することによって撥水面に連なるものとして説明したが、本変形例10では、突出部73が、区画部12の外周の角部分に設けられて撥水面に連なる。本変形例10にかかる分析用チップ100iは、区画部12の矩形のなす角部分に設けられて撥水面に接続する突出部73を有する。本変形例10においても、上述した変形例4と同様に、突出部73において、少なくとも区画部12に接する側面が撥水性を有しており、この撥水面が接続部をなしており、接続部が突出部73と一体的に設けられているものとして説明する。本変形例10のように、突出部73を区画部12の角部分に接続させて、区画部12の直交する二つの直線部分に接続するようにしてもよい。本変形例10によれば、基板10の異なる端辺を下にして引き上げることができるとともに、基板10の角を下にして引き上げることも可能である。
図39は、本実施の形態4の変形例11にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4では、延在部61が、基板10の一つの端辺に向けて延びるものとして説明したが、本変形例11は、延在部61に加え、互いに異なる端辺に向けて延びる延在部62b,63aを有する。本変形例11にかかる分析用チップ100jは、上述した分析用チップ100の構成に加えて、延在部61が延びる方向と交差する端辺とは異なる端辺であって、直交する端辺に接続する延在部62bと、延在部61が延びる方向と交差する端辺とは異なる端辺であって、該端辺と対向する端辺に向けて延びる延在部63aと、を有する。延在部62b,63aの形成により、分析用チップ100jを洗浄液601から引き上げる際に、下方とする側を延在部61,62b,63aに接続する突出部71のいずれかから選択することができ、引き上げにかかる自由度を向上することができる。
図40は、本実施の形態4の変形例12にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。本変形例12は、上述した変形例10(図38参照)に対し、異なる角部にも突出部を設ける。本変形例12にかかる分析用チップ100kは、上述した分析用チップ100iに対し、区画部12の矩形のなす角部のうちの二つの角部に突出部73が設けられている。本変形例12によれば、基板10の異なる端辺を下にして引き上げることができるとともに、基板10の角部を下にして引き上げることも可能である。
図41は、本実施の形態4の変形例13にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4では、延在部61が、基板10の一つの端辺に向けて延びるものとして説明したが、本変形例13は、延在部61に加え、互いに異なる端辺に向けてそれぞれ延びる延在部62b,63,64aと、延在部62b,63,64aにそれぞれ接続する複数の突出部71とを有する。すなわち、本変形例13にかかる分析用チップ100lは、上述した分析用チップ100の構成に加えて、互いに異なる端辺にそれぞれ接続する三つの延在部62b,63,64aと、延在部62b,63,64aにそれぞれ接続する複数の突出部71とを有する。延在部61,62b,63,64aの形成により、基板10の四つの端辺側に突出部71が存在するため、分析用チップ100lを洗浄液601から引き上げる際に、下方とする端辺の向きを気にせずに、洗浄処理を行なうことができる。
図42は、本実施の形態4の変形例14にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例12では、区画部12の隣り合う角部に突出部73が設けられるものとして説明したが、本変形例14にかかる分析用チップ100mは、区画部12の対向する角部にそれぞれ設けられる二つの突出部73を有する。二つの突出部73を区画部12の対向する角部に設けることにより、分析用チップ100mを洗浄液601から引き上げる際に、下方とする端辺の向きを気にせずに、洗浄処理を行なうことができる。
図43は、本実施の形態4の変形例15にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4および変形例1〜14は、区画部が、各反応部を独立に区画するものとして説明したが、本変形例15にかかる分析用チップ100nは、複数の反応部11を一括して囲繞する区画部12gを有する。区画部12gのように、複数の反応部11を一括して囲繞し、検体が基板10から漏れだすのを抑制するようにしてもよい。
図44は、本実施の形態4の変形例16にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例15(図43参照)のほか、本変形例16にかかる分析用チップ100oのように、所定数(本変形例16では三つ)の反応部11をそれぞれ囲繞する区画部12hを有するものであってもよい。
図45は、本実施の形態4の変形例17にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例16(図44参照)に対して、本変形例17にかかる分析用チップ100pのように、所定数(本変形例17では三つ)の反応部11をそれぞれ囲繞する二つの囲繞部126、および囲繞部126同士を連結する連結部122を有する区画部12iと、区画部12iから基板10の異なる端辺に向けてそれぞれ延びる延在部61,63と、延在部61,63の区画部12iに連なる側と反対側の端部に接続する二つの突出部71とを有するものであってもよい。
図46は、本実施の形態4の変形例18にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4にかかる分析用チップ100の突出部71は、上面のなす形状が矩形であるものとして説明したが、これに限らず、本変形例18にかかる分析用チップ100qの突出部74のように、上面が円をなす突出部74であってもよい。突出部74では、上面と、該上面に連なる側面とによって角部が形成される。延在部61は、区画部12から、曲面をなす側面に沿って、この角部まで延びている。
図47は、本実施の形態4の変形例19にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した変形例18に係る突出部74のほか、本変形例19にかかる分析用チップ100rの突出部75のように、上面が三角形をなす突出部75であってもよい。突出部75では、上面と、該上面に連なる三つの側面うちのいずれかの側面とによって角部が形成される。延在部61は、区画部12から、側面に沿って、この角部まで延びている。
図48は、本実施の形態5にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。上述した実施の形態4では、基板10が、主面が矩形をなす平板であるものとして説明したが、本実施の形態5にかかる分析用チップ110は、複数(本実施の形態5では四つ)の反応部21、区画部22、延在部65および突出部71を有し、主面が円形をなす平板状の基板20を備える。基板20の材質は、上述した基板10と同様である。
図49は、本実施の形態6にかかる分析用チップを模式的に示す断面図であって、図28に対応する分析用チップの要部の構成を示す図である。上述した実施の形態4では、基板10とは別体で形成される部材を接着して突出部71を形成するものとして説明したが、本実施の形態6にかかる分析用チップは、基板本体と一体的に設けられる突出部を有する。図49に示す分析用チップは、基板10Aと、区画部12と、延在部66とを有する。基板10Aの材質は、上述した基板10と同様である。
図50は、本実施の形態7にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。図51は、図50に示すD−D線断面図である。上述した実施の形態4では、基板10から突出する突出部71を有するものとして説明したが、本実施の形態7にかかる分析用チップ200は、基板本体に設けられ、基板本体の一部が凹んだ形状をなす凹部81を有する。本実施の形態7にかかる分析用チップ200は、複数(本実施の形態7では六つ)の反応部11、区画部12、凹部81、および接続部である延在部91を有し、主面が矩形をなす平板状の基板10dを備える。凹部81は、基板10の表面であって、区画部12が設けられている側の表面から、該表面に対して垂直な方向に凹んだ形状をなす。基板10dの材質は、上述した基板10と同様である。なお、図51には、基板10dにおける反応部11の位置を破線で例示している。
図52は、本実施の形態7の変形例にかかる分析用チップを模式的に示す断面図であって、図50に示すD−D線に対応する断面図である。上述した実施の形態7では、延在部91が、凹部81の開口端の一部であって、区画部12に近い側の一部に接続するものとして説明したが、本変形例にかかる分析用チップは、延在部が凹部81の内部まで延びる。本実施の形態7の変形例にかかる分析用チップ200aは、複数(本実施の形態7では六つ)の反応部11、区画部12、凹部81、および接続部である延在部92を有し、主面が矩形をなす平板状の基板10dを備える。
図53は、本実施の形態8にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。図54は、図53に示すE−E線に対応する断面図である。上述した実施の形態1〜7では、基板が、主面が矩形をなす平板であるものとして説明したが、本実施の形態8にかかる分析用チップは、基板の一方の主面であって、反応部11が設けられている側の主面と、該主面に連なる側面との連結部分が面取りされて、曲面をなしている。
図55は、本実施の形態9にかかる分析用チップを模式的に示す平面図である。図56は、図55に示すF−F線に対応する断面図である。上述した実施の形態1〜8では、基板の表面のうち反応部11が形成されている表面が平面をなすものとして説明したが、本実施の形態9にかかる分析用チップは、基板の一方の主面であって、反応部11が設けられている側の主面が曲面をなしている。
(分析用チップの基板の作製)
公知の方法であるLIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung)プロセスを用いて、射出成形用の型を2種作製し、射出成形法により、後述するような形状を有するポリメチルメタクリレート(PMMA)製の基板を得た。用いたPMMAの平均分子量は5万であり、PMMA中には1重量%の割合で、カーボンブラック(三菱化学製、#3050B)を含有させて、基板を黒色にした。この黒色基板の分光反射率と分光透過率を測定したところ、分光反射率は、可視光領域(波長が400nmから800nm)のいずれの波長でも5%以下であり、また、同範囲の波長で、透過率は0.5%以下であった。分光反射率、分光透過率とも、可視光領域において特定のスペクトルパターン(ピーク等)はなく、スペクトルは一様にフラットであった。なお、分光反射率は、JIS Z 8722の条件Cに適合した照明・受光光学系を搭載した装置(ミノルタカメラ製、CM−2002)を用いて、基板からの正反射光を取り込んだ場合の分光反射率を測定した。
分析用チップの反応部に、以下の方法で選択結合性物質を固定化した。選択結合性物質として、数百種類のヒトマイクロRNAの配列と相補的な配列を示すオリゴヌクレオチドの5’末端にアミノ基を修飾したものを合成して用いた。このオリゴヌクレオチドを、純水に0.3nmol/μLの濃度となるよう溶解させて、ストック溶液とした。このストック溶液を基板にスポット(点着)する際、PBS(8gのNaCl、2.9gのNa2HPO4・12H2O、0.2gのKCl、および0.2gのKH2PO4を合わせて純水に溶かし、1Lにメスアップしたものに、塩酸を加えてpH5.5に調整したもの)で10倍希釈して、プローブDNAの終濃度を0.03nmol/μLとし、また、PMMA製基板表面に生成させたカルボキシル基とプローブDNAの末端アミノ基とを縮合させるため、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)を加え、この終濃度を50mg/mLとした。この溶液をアレイヤー(スポッター)(日本レーザー電子株式会社製;「Gene Stamp−II」)を用いて22箇所の凸部にスポットした。次いで、スポットした各基板を密閉したプラスチック容器に入れて、37℃、湿度100%の条件で20時間程度インキュベートした。最後に純水で基板を洗浄し、スピンドライヤーで遠心して乾燥した。
(サンプルプレートの作製)
DOW CORNING(登録商標)SH 9555 W/C−K(東レ・ダウコーニング株式会社製)のBASEとCATALYSTを10:1の割合で混練し、真空脱泡した後、外形が縦75.0mm、横23.4mm、厚さ2.0mmの金型にそれぞれ流し入れて室温にて終夜静置した。サンプルプレートには、長辺7.80mm、短辺3.30mm、深さ0.50mmの長方形で凹形状のウェルを24箇所設けた。硬化後、金型から取り外し、成形品を得た。
参考例1で作製した分析用チップの反応部外周にフッ素系撥水性材料FS−1010C(株式会社フロロテクノロジー製)をコーティングして区画し、連続した撥水面の一部が表面上の端辺の一部と接している分析用チップとした。図57は、本実施例として使用した分析用チップを模式的に示す平面図である。分析用チップ4は、24個の反応部41と、この反応部41を囲繞して区画する区画部42と、区画部42と当該基板40とを接続する延在部43と、を有する基板40を備える。当該分析用チップ4を用いて、以下の操作を実施した。
検体としてHuman Prostate total RNA(ThermoFisher SCIENTIFIC(登録商標))を用い、滅菌精製水で250ng/μLとなるように調製した。これをアルカリホスファターゼ処理で脱リン酸化し、次にライゲーション酵素を用いて標識色素(Cy5)を付与した。続いて、1×ハイブリダイゼーション溶液(1重量%ウシ血清アルブミン(BSA)、5×SSC、1重量%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、50ng/mLサケ精子DNA溶液、5重量%デキストラン硫酸ナトリウム、30%ホルムアミド)で核酸濃度が1amol/μLとなるように希釈し、検体とした。
参考例2で作製したサンプルプレートに設けた24箇所のウェルのうち6箇所に検体14μLを滴下し、分析用チップの反応部とサンプルプレートのウェルが対応するように重ね合わせた。このとき、分析用チップの反応部が下向きとなる方向でサンプルプレートの上から重ね合わせ、固定した(例えば、図3参照)。続いて32℃に温調されたオーブンに設置した攪拌装置(回転半径2mm、回転数2130rpm)にセットして、3時間攪拌した。
ハイブリダイゼーション終了後の分析用チップを、ステンレス角型ポット 1100mL容量(洗浄バット/SANSYO)を用いて、次の手順で洗浄した。洗浄工程1では、分析用チップを洗浄液1(0.5×SSC、0.1重量%SDS)に全面浸漬後、液中から気中に完全に引き上げる操作を繰り返し、続いて液中で左右に数回往復させた。洗浄工程2では、分析用チップを洗浄液2(0.5×SSC、0.1重量%SDS)に全面浸漬し、液中で15回の上下動を1分間隔で5回実施した。洗浄工程3では、分析用チップを洗浄液3(0.2×SSC、0.1重量%SDS)に全面浸漬し、液中で15回の上下動を1分間隔で10回実施した。洗浄工程4では、分析用チップを洗浄液4(0.05×SSC)に全面浸漬し、液中で15回の上下動を1回実施した。洗浄工程5では、分析用チップを洗浄液5(0.05×SSC)に全面浸漬し、液中で15回の上下動を1分間隔で5回実施した。各洗浄工程の間では、分析用チップを完全に気中に出し、液切りをした。洗浄工程5終了後、分析用チップの端辺と接している撥水面が最後になるように洗浄液中から引き上げ、紙タオル上で液切りを行った。
洗浄工程終了後、スライドグラス用遠心機スピンドライヤーmini(ワケンビーテック株式会社製)を用いて、分析用チップを1分間遠心乾燥させた。
乾燥工程後の分析用チップについて、高解像度蛍光検出装置(東レ株式会社製;「3D−Gene(登録商標) Scanner」)を用いて、レーザー強度100%、フォーカス0μm、PMT(ホトマル)38の条件で画像を読み込み、撥水面上に付着した蛍光色素を評価した。このとき、撥水面上の任意の10点について得られたシグナル強度を、表1に示した。シグナル強度は61〜92と低い値を示し、バラつきも小さかった。
参考例1で作製した分析用チップの反応部外周のみフッ素系撥水性材料FS−1010C(株式会社フロロテクノロジー製)をコーティングし、撥水面で区画した分析用チップとした。図58は、本比較例として使用した分析用チップを模式的に示す平面図である。分析用チップ5は、24個の反応部51と、この反応部51を囲繞して区画する区画部52と、を有する基板50を備える。分析用チップ5には、延在部は形成されていない。当該分析用チップ5を用いて、実施例1と同様にサンプルプレートとセットし、検体調製・蛍光標識、ハイブリダイゼーション、洗浄および乾燥の各工程を実施した。その後、3D−Gene(登録商標) Scannerを用いて、レーザー強度100%、フォーカス0μm、PMT38の条件で画像を読み込み、実施例1と同様に撥水面上の任意の10点について得られたシグナル強度を、表2に示した。シグナル強度は1170〜8400と、実施例1と比較して大きな値を示し、バラつきも大きかった。なお、比較例1における撥水面上の任意の位置の各番号と、実施例1における任意の位置の各番号とは、基板表面において相対的に同じ位置(座標)である。
実施例1と同様の分析用チップを用いて、検体調製・蛍光標識、ハイブリダイゼーション、洗浄および乾燥の各工程を実施し、3D−Gene(登録商標) Scannerでシグナルを検出した。尚、ハイブリダイゼーション工程では、分析用チップの反応部24箇所のうち6箇所を使用し、検体を反応させた。使用した6箇所の反応部について、選択結合性物質が固定化されたスポットのシグナル強度、およびブランクのシグナル強度をそれぞれ読み取り、S/N比を算出した。その結果を、表3に示した。ここで、被検物質として低シグナルのマイクロRNA(hsa−miR−663b)の値を評価したが、S/N比はいずれも2以上であり、ノイズの影響を受けることなく正確な値が検出された。また、6箇所の反応部間におけるマイクロRNAのシグナル強度のCV(変動係数:標準偏差/平均)は5%、ブランクのシグナル強度のCVは1%であり、いずれもバラつきは小さかった。
比較例1と同様の分析用チップを用いて、実施例2と同様に検体調製・蛍光標識、ハイブリダイゼーション、洗浄および乾燥の各工程を実施し、3D−Gene(登録商標) Scannerでシグナルを検出した。尚、ハイブリダイゼーション工程では、分析用チップの反応部24箇所のうち6箇所を使用し、検体を反応させた。使用した6箇所の反応部について、選択結合性物質が固定化されたスポットのシグナル強度、およびブランクのシグナル強度をそれぞれ読み取り、S/N比を算出した。その結果を、表4に示した。ここで、被検物質として低シグナルのマイクロRNA(hsa−miR−663b)の値を評価したところ、S/N比はいずれも2以下となり、正しく検出することができなかった。また、6箇所の反応部間におけるマイクロRNAのシグナル強度、ブランクのシグナル強度のCVはともに17%であり、いずれもバラつきが大きかった。これは、反応部内のブランクのみならず、選択結合性物質上にも未反応の標識色素が非特異的に付着し、データに影響を及ぼしたためと考えられる。
実施例1と同様の分析用チップを用いて、洗浄液に全面浸漬した状態から洗浄液外に引き上げたときの、反応部内における溶液の残存量を測定した。洗浄液は、洗浄工程で用いる洗浄液1(0.5×SSC、0.1重量%SDS)を使用した。分析用チップを洗浄液中から引き上げる際は、分析用チップの端辺と接している撥水面が最後になるように洗浄液中から引き上げ、実験台上に置いた後、マイクロピペットを用いて任意の4箇所について反応部内の液量を測定した。その結果を表5に示す。4箇所の反応部内の液量は1.02〜1.20μL、CVは7%であり、バラつきは小さかった。
参考例1のように作製した分析用チップに、厚さ70μmのシート状の撥水性材料(ニトフロン No.903UL/No.9030UL(日東電工))を貼り付けて反応部を区画した。このとき、連続した撥水面の一部が分析用チップ表面上の端辺の一部と接しているように施した。該分析用チップを用いて、実施例3と同様、洗浄液に全面浸漬した状態から洗浄液外に引き上げたときの、反応部内における溶液の残存量を測定した。洗浄液は、洗浄工程で用いる洗浄液1(0.5×SSC、0.1重量%SDS)を使用した。分析用チップを洗浄液中から引き上げる際は、分析用チップの端辺と接している撥水面が最後になるように洗浄液中から引き上げ、実験台上に置いた後、マイクロピペットを用いて任意の4箇所について反応部内の液量を測定した。その結果を表6に示す。4箇所の反応部内の液量は1.48〜2.52μLと実施例3よりも多く、またCVは25%となり、バラつきも大きかった。これは、シート状にしたことで撥水面の厚みが増し、大きな接触角が形成されるため、引き上げの方向に関係なく撥水作用が開始され、反応部内に大量の溶液が不均一に流れ込んでいるためと考えられる。
参考例1で作製した分析用チップの反応部外周にフッ素系撥水性材料FS−1010C(フロロテクノロジー)をコーティングして区画するとともに、一部から外縁に向けて延びる延在部を形成した後、12mm×6mm、厚さ60μmの撥水性テープを1〜10枚貼付して突出部とした分析用チップをそれぞれ作製した。具体的には、図32に示す分析用チップ100cの突出部72を撥水性テープとした。この分析用チップを用いて、以下の操作を実施した。また、比較のため、テープを貼付しない、区画部のみの分析用チップも作製した。
上述した洗浄工程1〜5を実施し、洗浄工程5を終了した後、分析用チップの反応部、区画部、延在部、突出部のうち、突出部が最後に液外に出るように洗浄液中から引き上げ、紙タオル上で液切りを行った。この際の液切れ時間を計測した。液切れ時間は、分析用チップを引き上げてから、撥水面に液体がなくなるまでの時間を計測した。表7に、テープの積層枚数ごとの液切れ時間計測結果を示す。
10,10a,10A,10d,10e,10f,20,40,50,700 基板
10b 本体部
10c,71〜76 突出部
11,21,41,51 反応部
12,12a〜12i,22,42,52,701 区画部
13,13a〜13d,15,15a,15b,16,16a,16b,17,17a,23,43,61,61a,61b,62,62a,62b,63,63a,64,64a,65,91,93,94 延在部
14 指標部
18 切欠き部
81 凹部
121,125,126 囲繞部
122 連結部
123 外周部
124 第2連結部
500 サンプルプレート
501 ウェル
600 バット
601 洗浄液
C1〜C13 角部
Claims (20)
- 被検物質と選択的に結合する選択結合性物質が固定化された複数の反応部を有する基板本体と、
前記反応部が設けられている表面を通過する平面を切断面とする断面において互いに異なる直線または曲線が交わる角部と、
前記基板本体の前記反応部が設けられた表面に撥水処理を施してなり、当該表面のなす外縁の内部において前記複数の反応部を区画する区画部と、
前記区画部と前記角部とを離間する離間領域と、
撥水性を有し、前記離間領域の一部に設けられ、前記区画部の一部と前記角部との間を接続する接続部と、
を備え、
前記離間領域の他部は、撥水処理が施されていない
ことを特徴とする分析用チップ。 - 前記角部は、前記基板本体の表面のなす外縁であり、
前記接続部は、前記基板本体の前記反応部が設けられた表面に撥水処理を施してなり、前記区画部の一部から、少なくとも前記角部の一部まで延びる一つまたは複数の延在部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の分析用チップ。 - 前記基板本体は、前記外縁のなす形状が矩形であり、
前記延在部は、前記外縁における四つの辺のうち一つの端辺の一部と接する
ことを特徴とする請求項2に記載の分析用チップ。 - 前記基板本体は、前記外縁のなす形状が矩形であり、
複数の前記延在部は、前記外縁における四つの端辺のうち互いに異なる端辺の一部とそれぞれ接する
ことを特徴とする請求項2に記載の分析用チップ。 - 前記延在部の位置を示す指標部、
をさらに有することを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の分析用チップ。 - 前記接続部は、当該基板本体の一部であって、該基板本体の外縁から前記区画部に至る領域を切り欠いてなり、前記角部を有する切欠き部である
ことを特徴とする請求項2に記載の分析用チップ。 - 前記区画部の撥水面に接続し、前記基板本体から突出してなる突出部を備え、
前記角部は、前記突出部の突出方向に沿った側面であって前記区画部に接続する側面から、少なくとも前記突出方向の先端面と前記側面とにより形成されてなり、
前記突出部の前記先端面の前記基板本体からの突出長さは、前記区画部の撥水面の前記基板本体からの突出長さよりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の分析用チップ。 - 前記接続部は、前記基板本体の前記反応部が設けられた表面に撥水処理を施してなり、前記区画部の一部から前記基板本体の外縁に向けて延びるとともに、該区画部に連なる側と反対側の端部において前記角部に接続する一つまたは複数の延在部、
を有し、
前記突出部は、前記延在部を介して前記区画部の撥水面に接続し、前記延在部の数に応じて設けられる
ことを特徴とする請求項7に記載の分析用チップ。 - 前記突出部は、前記区画部の一部に隣接して設けられている
ことを特徴とする請求項7に記載の分析用チップ。 - 前記区画部は、前記外縁のなす形状が矩形であり、
前記突出部は、前記外縁における直線部分と接し、
前記接続部は、前記突出部と一体的に設けられている
ことを特徴とする請求項9に記載の分析用チップ。 - 前記区画部は、前記外縁のなす形状が矩形であり、
前記突出部は、前記外縁における角部分と接し、
前記接続部は、前記突出部と一体的に設けられている
ことを特徴とする請求項9に記載の分析用チップ。 - 前記突出部は、シート状をなす部材からなる
ことを特徴とする請求項7に記載の分析用チップ。 - 前記突出部は、
前記基板本体と一体的に形成されてなることを特徴とする請求項7に記載の分析用チップ。 - 一端が前記区画部の撥水面に接続し、前記基板本体の前記断面において凹形状をなす凹部を備え、
前記角部は、前記凹部の開口端により形成されてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の分析用チップ。 - 前記接続部は、前記基板本体の前記反応部が設けられた表面に撥水処理を施してなり、前記区画部の一部から前記基板本体の外縁に向けて延びるとともに、該区画部に連なる側と反対側の端部において前記凹部の開口の一部に接続する一つまたは複数の延在部を有し、
前記凹部は、前記延在部を介して前記区画部の撥水面に接続し、前記延在部の数に応じて設けられる
ことを特徴とする請求項14に記載の分析用チップ。 - 前記延在部は、前記区画部の撥水面に接続し、沈降方向に沿った側面の一部であって前記区画部に接続する側面の一部から、前記沈降方向の底面を経由して前記側面の一部とは異なる側面の一部まで延びる撥水面を形成してなる
ことを特徴とする請求項15に記載の分析用チップ。 - 前記延在部は、前記区画部の一部をなす
ことを特徴とする請求項16に記載の分析用チップ。 - 前記区画部は、各反応部を独立して区画する
ことを特徴とする請求項1〜17のいずれか一つに記載の分析用チップ。 - 前記区画部は、複数の反応部ごとに区画する
ことを特徴とする請求項1〜17のいずれか一つに記載の分析用チップ。 - 前記反応部が、前記表面に対して凹形状をなすことを特徴とする請求項1〜19のいずれか一つに記載の分析用チップ。
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