JP4851343B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

従来、検査対象となる目的物質につい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。

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いた。

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か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ョ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か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かかるという問題点を有していた。

一方、試験管または平面状担体を用いるのではなく、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。

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、ピペ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ついては、該装置によって分離を行うことはできないという問題点があった（特許文献１〜３）。

特許第３１１５５０１号公報 国際公開ＷＯ９６／２９６０２号 国際公開ＷＯ９７／４４６７１号

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。

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。

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。

第４の目的は、磁性体の素材に限定することなく、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。

第５の目的は、一貫した処理につい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。

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。

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−ナイロン、６，１０−ナイロン、７−ナイロン、１２−ナイロン等）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等の全芳香族ポリアミド、や、へ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_２、またはその誘導基がある。ここで、生体物質の固定に適した多孔の径は、例えば、数マイクロメートル以下である。

「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。

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、これによっ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かされることなく、該流体と接触可能であることをいう。

「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。

「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く、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、アクリル等の樹脂、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μリットルから数１００μリットルの液体を収容可能な大きさである。

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。

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。

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担体をいい、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。

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、これによっ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。

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。

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い。

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や樹脂、ガラス、金属等で形成される。

「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加工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。

「蓋部材」には、例えば、薄膜、薄板等の面状の部材が好ましい。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。

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。

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。

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から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。

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から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。

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か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、生体から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から数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。

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。

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い。

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。

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。

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によって、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から数Ω程度、また、誘導加熱を可能とする抵抗値は、例えば、数Ωｃｍ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。

「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、導電性樹脂等の導電性物質、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、酸化アルミニウム、酸化スズ、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って、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。

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、熱や冷気を加えることによる熱力学的信号は除かれる。

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、樹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い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い導電性部材や、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い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。

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からなる物質条件、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。

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。

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、配列しておいて、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から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。

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。

「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いる容器位置において、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いる容器位置において、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が、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。

「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、扱う液量は小さく、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。

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。

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く、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。

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、数マイクロリットルから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。

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から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い。

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。

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や装置をいう。「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。

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。

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生体物質固定領域処理装置である。

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く、斜交する場合であっても良い。前記一括ノズルヘ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、開いた搬送経路を有する場合であっても良い。
「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って、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。

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、前記一括ノズルか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。

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。

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である。

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。

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。

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から取り付けて、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。

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。

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。

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。

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から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く、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、きめ細かく設定することによって、信頼性が高く、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。

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。

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。

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。

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いるので、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。

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いる。

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く、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。

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いので、ノズルについて特注品を用いる必要がなく、製造費用を抑制することができる。

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く、円滑な吸引吐出を行うことができる。

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。

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いるので、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。

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。これによって、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。

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、熱効率が高く、正確な温度制御を行うことができる。

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、熱効率が高く、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。

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く、汎用性、多様性がある。

直接導電性部材がチップ状容器内と接触しているので、高い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。

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から液温が均等な温度分布になるまでの時間を短縮化して、迅速にかつ効率的に処理を行うことができる。

また、特にハイブリダイゼーショ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。

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。

第９の発明または第１６の発明によれば、前記固定領域から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。

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。

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っ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い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。

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い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く、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。

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。

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。

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。

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い受光を行うことができる。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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から測定に至るまでの処理の一貫した自動化を実現した。

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。

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１３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１３ａ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。

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いる。

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。

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２１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。

続いて、図２（ａ）から図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が設けられている。

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を有している。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。

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。

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。

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。

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っ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つとともに、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４９ａ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。

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いる。該スライドガラスの大きさは、例えば、６．２ｍｍ×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。

また、前記担体挿入用開口部４７を塞いで、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が設けられている。

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。

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って流体の流出入が可能な口部５６が設けられている。

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５２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５７は、前記封入部にも相当する。

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。

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。

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。

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おいては、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１１２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いる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。

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が、下方向に下がる場合には、該各ナット部１１３によるのではなく、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）によって回転駆動され、これによって、前記駆動板１２３および８本の前記ロッド１１２が上下動する。

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とは独立であるが、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１０２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つための恒温手段が設けられている。

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に螺合するナット部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。

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いる。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。

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。

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によっ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９０、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９１ｂを有する。

なお、該生体物質固定領域封入チップ処理装置８０は、上側から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、図示しない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。

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連の検体収容ウェル９２ａを有するカートリッジ容器９２と、各種チップ列９６、９７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×８行のウェ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ウェル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、ヒートブロックが設けられたインキュベータ用ウェルである。

さらに、前記検体収容ウェル９２ａには各々その検体に関する情報を示すバーコード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。

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１０３ａ，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って移動可能なコンベイヤー１０３が設けられている。

該コンベイヤー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、該コンベイヤー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８２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１０２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か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。

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。これによって、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。

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（１塩基多型）タイピングについて、生体物質固定領域封入チップ３２を用いた場合について説明する。

測定しようとする複数のＳＮＰ位置において、ハイブリダイ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。

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ものとする。

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に形成する。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。これによって、生体物質固定領域封入チップ３２を形成する。

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ようとする場合について説明する。この場合には、ステップＳ１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。

一方、前記チップ処理領域８１に設けられた、８個の検体収容ウェル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・サイクラーによって増幅し、蛍光物質で標識化したものを生成して、各被験者ごとに８個の前記検体収容ウェル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、そのウェル１００ａから１００ｃには、ＢＷバッファ液を収容する。

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を該検体収容ウェル９２ａに一斉に挿入し、前記検体収容ウェル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。

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ｓ１（例えば、約２００μリットル／ｓｅｃ）で、量ｖ１（例えば、約４００μ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。

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、ハイブリダイゼーションによって結合する。残液を該検体収容ウェル９２ａ内に吐出する。

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のウェル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１７００μリットル／ｓｅｃ）によって、微小量ｖ２、例えば、数１０μリットルから数１００μリットル（例えば、５００μ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）に示すように、ウェル１００ｂ、１００ｃについて、同様の動作を繰り返す。

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、前記コンベイヤー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から離脱させて該チップ収容部１０２に収容し、前記コンベイヤー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、該コンベイヤー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。

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。

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。

図１０（ａ）に示すように、ステップＳ１１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４４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。

一方、前記チップ処理領域８１に設けられた、前記検体収容ウェル９２ａには、８人の被験者から採取した血清を収容し、８連のカートリッジ容器１００の、各ウェル１００ａには、５０ｍＭのＴＢＳバッファ溶液、ｐＨ８．１％ＢＳＡ溶液を収容し、ウェル１００ｂから１００ｆ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、ウェル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。

ステップＳ１２において、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、ウェル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５００μ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、２０μ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。

ステップＳ１３で、図１０（ｃ）に示すように、前記カートリッジ容器１００のウェル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Ｓ１４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、前記検体収容ウェル９２ａにまで移動させ、該検体収容ウェル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内を恒温状態に保つために、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７２および加熱板７３を接近させて加熱する。これによって、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。

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のウェル１００ｃにまで移動する。該ウェル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１７００μリットル／ｓｅｃ）で、量ｖ４（例えば、約５００μリットル）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、ウェル１００ｄにまで移送して、洗浄を繰り返す。

次に、ステップＳ１６において、図１０（ｆ）に示すように、前記ウェル１００ｇにまで、前記一括ノズルヘッド８４を移動し、該ウェル１００ｇに収容されてい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℃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。

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のウェル１００ｅ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１７００μリットル／ｓｅｃ） 量ｖ５（例えば、約５００μ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、ウェル１００ｆにまで移動して、繰り返す。

次にステップＳ１８において、前記生体物質固定領域封入チップ４１を、前記コンベイヤー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に配列されている該チップ収容部１０２に収容し、前記コンベイヤー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１０２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。

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。これによって、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。

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から１００ｇには、ＰＢＳバッファ液、界面活性剤である０．０５％のＴｗｅｅｎ２０バッファ液からなる洗浄液（以下「ＰＢＳ−Ｔ」という）が収容され、液収容部１００ｈには、ＰＢＳ―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、蛍光物質で標識化された抗体、ビオチンか物質の溶液を収容しているものとする。

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１００ａ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（例えば、約７６０から１７００μリットル／ｓｅｃ），量ｖ６（例えば、約５００μリットル）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℃に１時間維持させる。

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１１（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７６０から１７００μリットル）、量ｖ７（例えば、約５００μ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１００ｃにおいても繰り返す。

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。

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、前記一括ノズルヘッド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から１７００μリットル）、量ｖ８（例えば、約５００μ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。

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１００ｉにまで移送し、前記蛍光物質によって標識化した抗体、ビ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。

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から１７００μリットル），量ｖ９（例えば、約５００μ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１００ｇにおいても繰り返す。

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、前記コンベイヤー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に配列されている該チップ収容部１０２に収容し、前記コンベイヤー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、ビ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。

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が、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、個別ノズルであって、その位置（図１２の符号１１２ｂの位置）に示すように、８連のノズル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。

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１２３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いる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。

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、他の一括ノズルか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いない状態にある。

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。

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巻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きる。

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、処理時においては、前記集積化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。

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。
さらに、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、アロモン、ミトコンドリア、ウィルス、プラスミド等をも含む。

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から取り出して、保存、他の処理の対象とすることができる。

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' 個別ノズルヘッド
１０３ コンベイヤー（行列経路搬送手段）
１０６ 受光部
１８４ ノズルヘッド

Claims (15)

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であってその位置に固定されまたは固定可能であって、前記チップ状容器内に設けられ前記各位置での発光を測定することによって目的とする生体物質を解析可能な固定領域と、
   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し、
   前記チップ状容器は、先端に前記口部が設けられ、前記装着用開口部よりも細く、各種容器への挿入を可能とするように形成した細管と、前記細管と前記装着用開口部との間に前記固定領域が形成され光学的測定を可能とするように透光性をもつ固定領域形成部を有し、
   前記固定領域形成部は薄型の略角柱の形状であり、前記固定領域は該固定領域形成部の最大側面に形成されるとともに、
   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前記固定領域形成部に有する生体物質固定領域封入チップ。
2. 前記固定領域は、前記チップ状容器の前記固定領域形成部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項１に記載の生体物質固定領域封入チップ。
3. 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が、二次元的位置座標によって特定可能であってその位置に固定されまたは固定可能であって、前記チップ状容器内に設けられ前記各位置での発光を測定することによって目的とする生体物質を解析可能な固定領域と、
   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し、
   前記チップ状容器は、先端に前記口部が設けられ、前記装着用開口部よりも細く、各種容器への挿入を可能とするように形成した細管と、前記細管と前記装着用開口部との間に前記固定領域が形成され光学的測定を可能とするように透光性をもつ固定領域形成部を有し、
   前記固定領域形成部は薄型の略角柱の形状であり、前記固定領域は該固定領域形成部の最大側面に形成されるとともに、
   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容器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。
4. 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項１乃至請求項３のいずれか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から数百マイクロリットルである請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の生体物質固定領域封入チップ。
6. 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な装着用開口部、及び前記気体の吸引吐出によって流体の流入及び流出が可能な口部を有するとともに、先端に前記口部が設けられ、前記装着用開口部よりも細く、各種容器への挿入を可能とするように形成した細管と、前記細管と前記装着用開口部との間に前記固定領域が形成され光学的測定を可能とするように透光性をもつ固定領域形成部が設けられたチップ状容器を有し、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が、二次元的位置座標によって特定可能であってその位置に固定され、前記チップ状容器内に設けられ前記各位置での発光を測定することによって目的とする生体物質を解析可能な固定領域が封入された請求項１乃至請求項５のいずれかに係る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からなる物質条件、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。
7. 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項６に記載の生体物質固定領域処理装置。
8. 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項６または請求項７のいずれかに記載の生体物質固定領域処理装置。
9. 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項６乃至請求項８のいずれかに記載の生体物質固定領域処理装置。
10. 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、前記一括ノズルか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項６乃至請求項９のいずれかに記載の生体物質固定領域処理装置。
11. 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項９または請求項１０のいずれかに記載の生体物質固定領域処理装置。
12. 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であって、二次元的位置座標によって特定可能であってその位置に予め定めた関係で関連づけて請求項１に係る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し、かつ、先端に前記口部が設けられ、前記装着用開口部よりも細く、各種容器への挿入を可能とするように形成した細管と、該細管と前記装着用開口部との間に前記固定領域が形成された透光性をもち薄型で略角柱状の固定領域形成部が設けられたチップ状容器内に、前記生体物質を固定し、前記各位置での発光を測定することによって目的とする生体物質を解析可能な前記固定領域が、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前記固定領域形成部の最大側面に形成するようにチップ状容器内に封入して請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の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。
13. 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請求項１２に記載の生体物質固定領域処理方法。
14. 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項１２または請求項１３のいずれかに記載の生体物質固定領域処理方法。
15. 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から取り付けて、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項１２に記載の生体物質固定領域処理方法。

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