JP2004028992A - Substrate for bioassay, bioassay apparatus, and reading apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive substrate for bioassay etc. having a large quantity of accumulation and capable of freely grouping substances. <P>SOLUTION: The surface of the disk-shaped substrate is capable of optically reading recorded information, and is provided with detecting surfaces S capable of solidifying substances for detection. The detecting surfaces S are provided in groove structures 3 (pits 3a) provided for the surface of the substrate at predetermined intervals in such a way as to be radiant when viewed from above. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイオインフォマティクス（生命情報科学）分野において有用なバイオアッセイツールとなる円盤状の情報記録媒体等に関する。より詳細には、検出用物質が固相化された基板表面部位に標識化されたターゲット物質を含む溶液を滴下することにより、ハイブリダイゼーションその他の分子間相互反応が高精度に起こるように工夫されたバイオアッセイ用基板、該基板を用いたバイオアッセイ方法及び該基板を利用したバイオアッセイ装置並びにその記録情報の読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
本発明の主たる従来技術を以下説明する。現在、マイクロアレイ技術によって所定のＤＮＡが微細配列された、いわゆるＤＮＡチップ又はＤＮＡマイクロアレイ（以下、「ＤＮＡチップ」と総称。）と呼ばれるバイオアッセイ用の集積基板が、遺伝子の変異解析、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用されており、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の分野において広範囲に活用され始めている。
【０００４】
このＤＮＡチップは、ガラス基板やシリコン基板上に多種・多数のＤＮＡオリゴ鎖やｃＤＮＡ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ＤＮＡ）等が集積されていることから、ハイブリダイゼーション等の分子間相互反応の網羅的解析が可能となる点が特徴とされている。
【０００５】
ＤＮＡチップによる解析手法の一例を簡潔に説明すれば、ガラス基板やシリコン基板上に固相化されたＤＮＡプローブに対して、細胞、組織等から抽出したｍＲＮＡを逆転写ＰＣＲ反応等によって蛍光プローブｄＮＴＰを組み込みながらＰＣＲ増幅し、前記基板上においてハイブリダイゼーションを行い、所定の検出器で蛍光測定を行うという手法である。
【０００６】
ここで、ＤＮＡチップは二つのタイプに分類できる。第１のタイプは、半導体露光技術を応用したフォトリソグラフィーの技術を用いて、所定の基板上に直接オリゴヌクレオチドを合成していくものであり、アフィメトリクス社（Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ社）によるものが代表的である。この種のチップは、集積度は高いが、基板上でのＤＮＡ合成には限界があって、数十塩基程度の長さである。第２のタイプは、「スタンフォード方式」とも称されるもので、先割れピンを用いて、予め用意されたＤＮＡを基板上に分注・固相化していくことによって作製されるものである。この種のチップは、集積度は前者に比べて低いが、１ｋｂ程度のＤＮＡ断片を固相化できるという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のＤＮＡチップ技術では、該ＤＮＡチップ自体の集積数、集積密度が少なかったので、一度のアッセイで達成できる解析量が充分とは言えなかった。また、検出用物質の種類と数、更にはその基板上における配置分け（グルーピング）を、ユーザーが自由に設定することが困難であった。
【０００８】
また、Ｔｍ（ｍｅｌｔｉｎｇ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）又はＧＣ含有率が揃っていないＤＮＡプローブが二次元の平面的な広がりを持つ基板表面上に検出用物質が配列された構成の従来のＤＮＡチップにおいては、同一のハイブリダイゼーション条件、洗浄条件に晒されて偽陽性又は偽陰性を示す危険性が高いという問題があった。
【０００９】
また、基板表面にＤＮＡプローブ等の検出用物質を固相化するとともに、ターゲット物質を含むサンプル溶液を滴下（スポッティング）するアッセイ装置と、該検出用物質と前記標識ターゲット物質の間の相互反応結果を読み取る、「リーダー」又は「スキャナー」とも称される解析装置が、従来別個独立の構成であったので、バイオアッセイとそれに続く読み取り及び解析作業を一連化できなかったので、非常に不便であった。
【００１０】
更に、ＤＮＡプローブ等の検出用物質やサンプル溶液の微小滴の量や形状が不均一であったので、蛍光強度読み取り精度が低いという技術的課題があった。
【００１１】
そして、チップ１枚当たり、更には集積量当りの単価が高く、解析装置も非常に高価な装置であった。
【００１２】
そこで、本発明は、固相化される検出用物質の集積量が多く、また、該物質のグルーピングが自在で、かつ安価なバイオアッセイ基板と、該基板の好適な製造方法並びにバイオアッセイを効率的かつ確実に行えるバイオアッセイ装置とアッセイと読み取り解析作業を一連化できる基板記録情報の読み取り装置を提供することを主な目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するために、まず、本発明においては、以下の「バイオアッセイ用基板」を提供する。なお、本発明において「バイオアッセイ」とは、物質間の相互反応に基づく生化学的分析を意味する。
【００１４】
第１に提供するバイオアッセイ用基板は、光学的に記録情報の読み取りが可能とされた円盤状基板の表面に検出用物質を固相化できる検出表面を備え、この検出表面を、前記基板に上方視放射方向に延びるように設けられた溝構造内に設けるように工夫した。
【００１５】
ここで、本発明において「検出用物質」とは、検出表面に直接的に、又はリンカーを介して間接的に固相化され、蛍光物質等により標識されたターゲット物質と特異的な相互結合反応を発揮する低分子、高分子及び生体物質等を広く包含し、狭く解釈されない。また、基板に形成される「溝構造」とは、例えば、筋状に延設されたマイクロチャンネル構造又は溝構造部位であり、この溝構造内にはピットやセル構造等によって放射方向に区切りがあってもよく、また、ピットやセル構造の集合体から構成され、これらのピットやセル構造が配列された部位を上方視したときに略筋状の外観を呈するような構造であってもよく、狭く解釈されない。この溝構造を備えるバイオアッセイ用基板が属する一つの分野は、円盤状のマイクロチャネルアレイである。
【００１６】
このバイオアッセイ用基板は、検出用物質を固相化するための基板として、例えば、直径１０ｃｍ程度の円盤状基板が採用されているので、検出用物質を固相化できる検出表面又は該検出表面を備えるピット、グルーブ等を多数集積できるという利点がある。即ち、記録情報の集積量が多いＤＮＡチップやバイオセンサーチップ等を提供できる。
【００１７】
また、前記基板上に上方視放射状をなすように、互いにコンタミネーションしないように所定間隔で設けられた溝構造内に検出表面を設けた構成を採用しているので、溝構造毎に検出用物質の種類をグルーピングできる。例えば、疾病発症のマーカー遺伝子を溝構造単位でグルーピングしたり、Ｔｍ又はＧＣ含有率の違いに基づいて、溝構造単位に固相化するヌクレオチド（検出用物質）をグルーピングしたりすることが可能となる。これにより、検出用物質の至適反応が得られるバッファー組成、濃度等のハイブリダイゼーション条件その他の反応条件、洗浄条件、サンプル溶液濃度等を変えることが可能になるので、解析作業において偽陽性又は偽陰性が示される危険性を格段に減少させることができる。
【００１８】
また、円盤状基板の中心側から外周側に延びる上方視放射状の溝構造を該基板上に形成したことによって、毛細管現象を利用した送液や、円盤状の基板を所定の方法で回転させることによって生じる遠心力を生かした送液も利用することができる。例えば、反応後にアクティブに結合しなかった余分なターゲット物質を除去する際には、洗浄液を基板中心領域から溝構造内（の各検出表面部位）に、円滑かつ確実に送液することが可能となる。
【００１９】
続いて提供するバイオアッセイ用基板は、前記検出表面部位の位置情報と回転同期情報を提供する手段を備えるものであり、また、この手段が前記基板上に設けられたウォブリング又はアドレスピットによるものとすることができる。なお、「ウォブリング」とは、ディスク上の物理的な番地（アドレス）の情報を予めディスク上に記録するために、ユーザーによるデータを記録するグルーブ（案内溝）をトラックの中心に対してわずかに左右に蛇行させることである。通常、トラッキングサーボ帯域より高い周波数に対し、わずかな周波数の偏向（Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を有するＦＭ変調を行われ、正弦波変調信号振幅をグルーブ半径方向変位として基板上に刻まれる。
【００２０】
このバイオアッセイ用基板は、位置情報と回転同期情報に基づいて、検出用物質含有溶液並びにターゲット物質含有溶液を所定の検出表面部位に正確に追従させて滴下する場合に好適に利用することができる。
【００２１】
更に提供するバイオアッセイ用基板は、上記基板上に形成された上記検出表面部位に、ヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リポソームその他の生体物質のいずれかが少なくとも固相化された構成を備えるものである。
【００２２】
この基板は、一本鎖ヌクレオチド鎖間の相互反応、即ちハイブリダイゼーションを行わせるＤＮＡチップ二本鎖ヌクレオチド鎖とペプチド（又はタンパク質）の相互反応、抗原抗体反応その他の分子間相互反応を行わせるバイオセンサーチップとして広く利用できる。
【００２３】
ここで、「ヌクレオチド鎖」とは、ヌクレオチドが重合したＤＮＡプローブを含むオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、プリンヌクレオチドとピリミジンヌクレオチオドが重合したＤＮＡ（全長あるいはその断片）、逆転写により得られるｃＤＮＡ（ｃＤＮＡプローブ）、ＲＮＡ等を広く含む。一本鎖の場合は、標的ヌクレオチド分子とのハイブリダイゼーション反応に基づく分析を行う。二本鎖の場合は、タンパク質とＤＮＡ（特定の配列部位）との反応に分析を行うことができ、例えば、転写因子であるホルモンレセプター等のレセプター分子と応答配列ＤＮＡ部分の結合等を分析することができる。「ペプチド」は、複数のアミノ酸がペプチド結合によって結合したものである。「タンパク質」は、Ｌ−α−アミノ酸がペプチド結合によって連結したポリペプチド鎖を主要構成成分とする生体高分子であって、単純タンパク質、複合タンパク質のいずれも含む。以上には、ストレプトアビジンと強固に結合するビオチンが結合されたＤＮＡ断片や種々のリガンド分子が含まれる。「脂質」には、リン脂質膜が含まれ、検出表面を膜モデルとして利用できる。「低分子化合物」には、シランカップリング剤が含まれる。該剤はシリコン表面又はガラス表面に結合され、ぺプチド、タンパク質等のリンカーとして機能する架橋剤の一種である。「生体分子」には、細胞やウイルス粒子も含まれる。なお、検出表面処理の構成は、固相化する検出用物質によって適宜選択でき、場合によっては吸着防止剤であるポリリシンで処理される。
【００２４】
次に、本発明では、以下の「バイオアッセイ方法」を提供する。
【００２５】
光学的に記録情報の読み取りが可能とされた円盤状基板の表面に、検出用物質を固相化できる検出表面を備え、前記基板に上方視放射状をなすように所定間隔を置いて形成された溝構造内に該検出表面が設けられた構成のバイオアッセイ用基板に対して、インクジェットプリンティング法又はマイクロメカニカルスポッティング法によって、前記検出表面部位に検出用物質含有溶液を滴下して前記検出用物質を固相化するバイオアッセイ用基板の製造方法を提供する。
【００２６】
この方法は、溝構造内の所定の検出表面部位に正確に追従させながら、検出用物質を含む微小滴、並んでいる標識ターゲット物質を含む微小滴を、正確に滴下する方法として、好適である。
【００２７】
ここで、「インクジェットプリンティング法」は、インクジェットプリンターで用いられるノズルを応用する方法であって、電気を用いてインクジェットプリンターのようにプリンターヘッドから基板に検出用物質を噴射し、固定する方法である。
【００２８】
この方法には、圧電式インクジェット法、バブルジェット法、超音波ジェット法がある。圧電式インクジェット法は、圧電体にパルスを印加することによって生じる変位の圧力によって液滴を飛ばす方法である。バブルジェット法は、熱方式であって、ノズル中のヒーターを熱して発生させた気泡の圧力によって液滴を飛ばす方式である。ノズル内にヒーターとなるシリコン基盤を埋め込み、約３００℃／ｓで制御して一様な気泡を作成し、液滴を押し出す。しかしながら、高温に液体が曝されることになることから、生体物質試料には適さないと考えられる。超音波ジェット法は、超音波ビームを液体の自由面に当てて、局所的に高い圧力を与えることによってその箇所から小滴を放出させる方式である。ノズルを必要とせず、高速で直径約１μｍの小滴を形成できる。
【００２９】
本発明においては、「インクジェットプリンティング法」として、「圧電式インクジェッティング法」を好適に採用できる。印加するパルスの形状を変えることによって、液滴（微小滴）のサイズを制御することができるので、解析精度向上に好適である。液滴表面の曲率半径が小さいときは液滴を小さくし、液滴の曲率半径が大きいときは液滴を大きくすることができる。また、パルスを急激に負の方向に変化させることにより液滴表面を内側に引っ張り、曲率半径を小さくすることも可能である。
【００３０】
「マイクロメカニカルスポッティング法」は、マイクロスポッティングペン、キャピラリー（細管）、あるいはピンセットを装着させたプリントヘッドを用いて、検出用物質を含む微小滴を基板上の検出表面部位にスポットしていく方法である。
【００３１】
次に、本発明では、以下の構成の「バイオアッセイ装置」を提供する。
【００３２】
まず、第１に提供されるバイオアッセイ装置は、光学的に記録情報の読み取りが可能とされた円盤状基板の表面に、検出用物質を固相化できる検出表面を備え、前記基板に上方視放射方向に延びるように設けられた溝構造内に前記検出表面が設けられ、位置情報と回転同期情報を提供するバイオアッセイ用基板を用いるバイオアッセイ装置であって、次の（１）〜（４）の手段等を少なくとも備える。
【００３３】
（１）前記バイオアッセイ用基板を回転可能に保持する基板回転手段、（２）前記基板回転手段によって、前記バイオアッセイ用基板を回転させながら検出用物質含有溶液並びに標識ターゲット物質含有溶液を前記検出表面部位に滴下する滴下装置、（３）該滴下装置と前記バイオアッセイ用基板との間の距離を一定に保持するためのフォーカスサーボ機構、（４）前記位置情報と回転同期情報に基づいて、前記溶液の滴下を前記検出表面部位に追従させるトラッキングサーボ機構。
【００３４】
このバイオアッセイ装置では、円盤状のバイオアッセイ用基板を、該基板の位置情報と回転同期情報に基づいて回転させながら、フォーカスサーボ機構によって、滴下距離を高精度に一定に維持することにより、所定位置に設けられた検出表面部位の一定の領域に均一形状の微小滴を滴下でき、蛍光強度を再現性良く検出することができる。また、トラッキングサーボ機構によって、検出用物質含有溶液とターゲット物質含有溶液を、順次所定の溝構造内の検出表面部位に追従させて確実に滴下することができる。この結果、検出用物質と標識ターゲット物質の反応を高精度に行わせることができるとともに、解析シグナルが安定し、解析精度が向上する。
【００３５】
ここで、上記バイオアッセイ装置において好適に採用できる滴下装置は、インクジェットプリンティング装置又はマイクロメカニカルスポッテリング装置のいずれかである。なお、インクジェットプリンティング装置は、既述した「インクジェットプリンティング法」を実施できる装置であって、マイクロメカニカルスポッテリング装置は、既述した「マイクロメカニカルスポッティング法」を実施できる装置を意味する。なお、インクジェットプリンティング装置を採用する場合は、既述した理由により、圧電式インクジェットプリンティング法を実施できる装置が好適である。
【００３６】
ここで、上記バイオアッセイ装置における滴下装置としてインクジェットプリンティング装置を採用した構成では、バイオアッセイ用基板に対向配置されており、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを担うレーザー光を前記基板に出射する対物レンズを収容する支持体に、インクジェットノズルを一体化する。
【００３７】
この支持体一体型のインクジェットノズル構成は、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボと同期させながら、基板に対して所定溶液の滴下を行うことができ、かつ装置をコンパクト化できる。
【００３８】
次に本発明では、以下の構成の「基板記録情報の読み取り装置」を提供する。
【００３９】
本発明で提供する基板記録情報の読み取り装置は、まず、上記バイオアッセイ装
置とユニット化されている点に特徴を有し、そして、バイオアッセイ用基板に対して、フォーカスサーボとトラッキングサーボをかけるとともに、ピックアップレンズ等によって集光したレーザー光を、前記検出表面において前記検出用物質と結合したる蛍光標識ターゲット物質に照射し、励起されて発光する蛍光色素強度を検出するという構成を備える。
【００４０】
この手段では、基板表面にＤＮＡプローブ等の検出用物質を固相化し、続いてターゲット物質を含むサンプル溶液を滴下（スポッティング）して前記各物質間の相互反応を行うことができるバイオアッセイ装置と該検出用物質と前記ターゲット物質の間の相互反応情報に関する読み取り装置が一体化されているので、アッセイ作業とそれに続く読み取り作業を一連化することができる
【００４１】
以上のように、本発明は、ＤＮＡチップやバイオセンサーチップに係わる新規技術を提供するという技術的意義を有している。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明に係る好適な実施形態であるバイオアッセイ用基板を上方視したときの外観図、図２（Ａ）は、同基板の構成を一部誇張して示す模式図、図２（Ｂ）は、同基板に配設された溝構造部分の一実施形態の構成を表す部分拡大図である。
【００４３】
まず、図１の符号１は、本発明に係るバイオアッセイ用基板の好適な一実施形態を示している。このバイオアッセイ用基板１（以下、「基板１」と略称）は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の光情報記録媒体に用いられる円盤基板（ディスク）に採用される基材から形成されている。
【００４４】
該基材は、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレンその他の円盤状に成形可能な合成樹脂、好ましくは射出成形可能な合成樹脂によって円盤状に形成されている。なお、安価な合成樹脂基板を用いることで、従来使用されていたガラスチップに比して低ランニングコストを実現できる。基板１の中心には、後述する基板回転手段に設けられたスピンドルに固定するための孔２が形成されている。
【００４５】
この基板１の一方の表面には、反射膜である厚さ４０ｎｍ程度のアルミ蒸着層が形成されており、該層は反射膜として機能している。この反射膜は、屈折率１．５以上の基盤単体からの表面反射４％以上とする。この反射膜の上層には、透明なガラスや透明樹脂等からなる光透過層が成膜されている。なお、基材が高反射率の材料である場合には、基材表面自体が反射面として機能するので前記反射膜は形成しなくてもかまわない。また、金属膜などの高反射率膜を形成すれば蛍光標識されたターゲット物質の蛍光強度を、感度良く検出することができる。
【００４６】
前記光透過層には、基板１の中心部から上方視放射状に延びる溝構造３が所定間隔で凹設されている。各溝構造３内には、検出用物質を固相化できるように表面処理された検出表面部位Ｓ（図２参照）が、半径方向に所定間隔で配列されている。なお、検出表面部位Ｓは、各溝構造内に配列されたピット部分に形成してもよく、各溝構造３の内側壁面全体に亘って形成することも可能である。
【００４７】
また、基板１の変形例を表す外観図である図３のように、セル状のピット３ａに検出表面部位Ｓを設け、そしてこのピット３ａを放射状方向に複数配列し、更に放射状に並んだピット３ａの列を、周方向に複数形成した構成を採用することも可能である。溝構造３、該溝構造３内のピット又はセル状のピット３ａの検出表面に対して微小滴を滴下することによって、ほぼ同一のスポットサイズを実現できるので、再現性の良い蛍光強度検出を実現できる。なお、図３中の符号４ａは、アドレスピット等を表している。
【００４８】
前記検出表面部位Ｓは、ＤＮＡプローブ等の所望の検出用物質を固相化するために好適な表面処理が適宜選択されて施されている。例えば、アミノ基含有のシランカップリング剤溶液やポリリシン溶液で表面処理される。合成樹脂製基板であれば、その表面をプラズマ処理及びＤＵＶ（ＤｅｅｐＵＶ、遠赤外）照射処理後、アミノ基含有シランカップリング剤溶液で処理する。
【００４９】
また、表面に銅、銀、アルミニウム又は金をスパッタして成膜し、その表層にアミノ基、チオール基、カルボキシル基等の官能基（活性基）を有する物質やシステアミン、ストレプトアビジン等をコートしてもよい。また、検出表面には、必要に応じて検出用物質を固相化するためのリンカーを結合させておいてもよい。
【００５０】
基板１の回転方向には、予め光ディスクマスタリングプロセスにより形成された多数のアドレスピット４，４・・・が形成されている。ここで、基板１の位置情報及び回転同期情報について説明すると、基板１を光ディスクとして考えた場合、滴下検出位置である溝構造３をユーザーデータ領域と考え、他の領域は、サンプルサーボ方式等により同期ピットを配列し、かつトラッキングサーボとしても利用し、更に、直後にアドレス部（ディスク上の地理的な番地）を挿入することによって位置情報を与える。
【００５１】
アドレス部は、先頭パターンであるセクターマークから始まり、実際に回転しているディスクの回転位相を与えるＶＦＯ（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）とアドレスデータの開始位置を与えるアドレスマークとトラックとセクタのナンバーが入ったＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｅｒ）などが組み合わされてなる。
【００５２】
なお、上記アドレスピットを用いる代わりにトラック上にウォブリングを形成し、位置に応じたクロック情報を持たせるようにウォブリングの蛇行を調節して、ディスク上の位置情報を取得してアドレッシングを行うようにしても良い。同時に、ウォブリング周波数成分を利用することでトラッキングサーボを行うことができる。さらに、アドレスピットとウォブリングを併せて形成することにより、より高精度のアドレッシング及びトラッキングサーボが可能となる。
【００５３】
次に、図４に基づいて、上記基板１を用いる本発明に係るバイオアッセイ装置の好適な実施形態について説明する。なお、図４は、同装置の構成を簡略に表すブロック図である。
【００５４】
まず、図４に示されたバイオアッセイ装置１０は、上記構成の基板１を用いるバイオアッセイ装置であって、前記基板１を回転可能に保持する基板回転手段５と、この基板回転手段５によって、前記基板１を回転させながら検出用物質含有溶液Ｄ並びに標識ターゲット物質含有溶液Ｔを検出表面部位Ｓに、所定の順序、タイミングで滴下する滴下装置６と、該滴下装置６と前記バイオアッセイ用基板との間の距離を一定に保持するためのフォーカスサーボ機構７と、基板１からのの位置情報と回転同期情報に基づいて、前記溶液Ｄ，Ｔの滴下を基板１の検出表面部位Ｓに追従させるトラッキングサーボ機構８を備えている。
【００５５】
ここで、バイオアッセイ装置１０は、励起光源である青色半導体レーザー１１と、フォーカスサーボ機構７とトラッキングサーボ機構８を担う赤色半導体レーザー２１を備えている。
【００５６】
青色半導体レーザー１１は、基板１の反応情報読み取りのための励起光源として機能する。まず、この青色半導体レーザー１１から出射されたレーザー光Ｂは、反射ミラー１２で直角に反射され、該反射光の進行方向に並設されたレンズ１３、１４によって平行光とされる。
【００５７】
この平行光は、反射ミラー１５で直角に反射された後、λ／４板１６を通過して円偏光とされる。この円偏光は、凹レンズ１７，凸レンズ１８によってビームが拡大された後にダイクロイックミラー１９により反射され、基板１に対向配置された対物レンズ２０に入射される。なお、対物レンズ２０は支持体Ｇに収容されている。
【００５８】
ダイクロイックミラー１９は、青色半導体レーザー１１から出射されたレーザー光Ｂを中心とする波長帯の光を反射し、それ以外の光を透過するように設計されている。より詳しくは、レーザー光Ｂを反射し、後述する、レーザー光Ｂによって励起された基板１上の蛍光物質からの蛍光を透過するように設計されている。
【００５９】
このようにして、対物レンズ２０の下方位置に、基板回転手段５に保持された基板１に対し、前記対物レンズ２０から青色レーザー光Ｂを照射する。この青色レーザー光Ｂによって励起された（ターゲット物質に標識として結合されている）蛍光物質からの蛍光は、対物レンズ２０を通過し、更にダイクロイックミラー１９，２６を通過し、反射ミラー２７により直角に反射されて、光電子増倍管及びアバランシェフォトダイオード検出器（ディテクター）２８によって検出される。この構成によって、蛍光強度を検出する。なお、ダイクロイックミラー２６は、後述する赤色レーザー光Ｒの波長を中心とする波長帯の光を反射し、蛍光を含む他の光を透過するように設計されている。
【００６０】
次に、符号２１で示す赤色半導体レーザーから出射された赤色レーザー光Ｒは、基板１と対物レンズ２０との間の距離を一定に保つ役割を果たすフォーカシングのために利用される。
【００６１】
また、この赤色レーザー光Ｒは、基板１のアドレスピット４又は／及びウォブリングされたグルーブによって提供される位置情報及び回転同期情報に基づいて、上記対物レンズ２０が基板１に配設された溝構造３内の検出表面部位Ｓを追従するトラッキングサーボを行うために利用される。なお、符号２９は、赤色レーザー光Ｒの照射位置を調整するためのポジションセンサーディテクター（ＰＳＤ）である。
【００６２】
具体的には、図４に示された赤色半導体レーザー２１から出射されたレーザー光Ｒは、該レーザー光Ｒの進行方向に並設された二枚のレンズ２２，２３によって平行光とされる。この平行光は、前方に配置された偏光ビームスプリッタ２４により分光され、一方は更にλ／４板２５を通過した後、ダイクロイックミラー２６で直角に反射され、前記対物レンズ２０に入射し、他方はＰＳＤ２９に導かれる。
【００６３】
このようにして、対物レンズ２０から出射される赤色レーザー光Ｒを用いて、フォーカシングサーボとトラッキングサーボを行いながら、基板１の所定の検出表面部位Ｓの位置を正確に読み取って、上記支持体Ｇに対物レンズ２０と一体化して設けられたインクジェットノズル３０（以下、単に「ノズル３０」と称する。）を介して、検出用物質含有溶液Ｄ又は標識ターゲット物質含有溶液Ｔを、検出表面部位Ｓの真上に順次、所定タイミングで正確に滴下する。
【００６４】
次に、図５に基づいて、支持体Ｇ内に対物レンズ２０と一体化されたノズル３０の構成について詳説する。図５（Ａ）は、ノズル３０周辺部分の外観斜視図、同図（Ｂ）は、ノズル３０の拡大図である。
【００６５】
対物レンズ２０を支持する矩形のアクチュエーターホルダーＨの中央に、上記対物レンズ２０が設けられ、前記ホルダーＨの対物レンズ２０の後方側領域に、ノズル３０が設けられている。なお、このノズル３０は、複数設けてもよい。
【００６６】
また、ノズル３０は、圧電体に印加するパルスの形状を変えることで吐出される液滴の大きさを制御し易いという利点があるため、圧電式インクジェットノズルを採用するのが好ましい。なお、図５中の符号Ｘで示す矢印は、基板１の進行方向（回転方向）を示している。
【００６７】
ここで、ノズル３０には、ラジアル方向Ｙに一列に並設されたノズル群３１が、矢印Ｘ方向に沿って複数列配設されている。このノズル群３１は、同一の検出用物質含有溶液Ｄを同時に滴下するためのノズル孔３２，３２・・・の集合体である。ノズル群３１，３１・・・からは、順次、異種の検出用物質含有溶液Ｄが下方の基板１における溝構造３内の対応する検出表面部位Ｓに同時に滴下され、続いて、所定時間後に、異種又は同種の標識ターゲット物質含有溶液Ｔが、同検出表面部位Ｓに同時に滴下される。
【００６８】
なお、検出用物質含有溶液Ｄを検出表面部位Ｓに滴下してから、その上に標識ターゲット分子含有溶液を滴下させるまでの時間Ｔは、次式にて算定できる。
Ｔ＝［Ｌ_０＋（ｎ−１）Ｌ_１＋０．５φ］÷Ｖ_１−Ｗ／Ｖ_２
【００６９】
なお、上記式において、Ｌ_０は、対物レンズ２０の中心と一列目のノズル群３１ａまでの距離、Ｌ_１はノズル群３１の配置間隔、φはプローブＤＮＡの液滴の径、Ｖ_１は基板１の線速度、Ｗはノズル３０と基板１までの距離、Ｖ_２はノズル３０からの液滴速度、をそれぞれ表している。この式に従えば、検出用物質含有溶液の液滴の上に真上に、ターゲット物質含有溶液を滴下させることができる。
【００７０】
最後に、図６に基づいて、上記基板１を用いて実施できるバイオアッセイプロセスについて簡潔に説明する。なお、図６（Ａ）〜（Ｅ）は、同基板１を用いて実施できるバイオアッセイプロセスのフロー図である。
【００７１】
まず、基板１の孔２を、基板回転手段５（図４参照）のスピンドル５１（図４参照）に固定して回転させ、フォーカスサーボ機構７又は／及びトラッキングサーボ機構８により位置情報を検出しながら、基板１に対向配置されたノズル３０（ノズル群３１）からインクジェットプリンティング法に基づき、検出用物質含有溶液Ｄ_１，Ｄ_２・・・を基板１上に設けられた所定の検出表面部位Ｓ（図２参照）に滴下する（図６（Ａ）参照）。
【００７２】
続いて、蛍光標識されたターゲット物質含有溶液Ｔを、フォーカスサーボ機構７又は／及びトラッキングサーボ機構８（図４参照）により位置情報を検出しながら、基板１に対向配置されたノズル３０（ノズル群３１）からインクジェットプリンティング法により、上記検出表面部位Ｓの上に滴下する（図６（Ｂ）参照）。
【００７３】
次に、基板１の検出表面部位Ｓにおいて、検出用物質と標識ターゲット物質との間のハイブリダイゼーションその他の相互結合反応を至適に行うために、基板１を恒温恒湿槽９において数時間加温する（図６（Ｃ）参照）。
【００７４】
続いて、再びスピンドル５１によって基板１を回転させながら、該基板１に対向配置された洗浄ノズルＮから所定の洗浄液Ｕを滴下することによって、アクティブな結合反応を示さなかった標識ターゲット物質を検出表面部位Ｓから除去する。洗浄液は、例えば、界面活性剤ＳＤＳを含むＳａｌｉｎｅ−Ｓｏｄｉｕｍ　Ｃｉｔｒａｔｅ（ＳＳＣ）バッファー溶液を用いる（図６（Ｄ）参照）。
【００７５】
基板１に青色レーザー光Ｂを照射して各検出表面部位Ｓを励起させ、蛍光強度の大きさを検出器２８によって検出し、検出用物質と標識ターゲット物質の間の結合反応の状況を判断する。最後に、各検出表面部位Ｓに対する蛍光強度を、Ａ／Ｄ変換して結合反応割合をコンピュータＣの画面に分布表示することによって、視覚化する（図６（Ｅ）参照）。
【００７６】
【実施例】
直径１２ｃｍの石英ガラス基板を使用した。該基板の表面を、半径２０ｍｍから４０ｍｍまで、トラックピッチ５０μｍ、Ｄｕｔｙ７０％、溝深さ５００ｎｍのグルーブをエッチングして形成した。また、基板表面は、シランカップリング剤（日本ユニチカ：Ａ１１００）のエタノール溶液０．３ｗｔ％を用いて、スピンコートにより処理した。その後１００℃で２時間、ベーク炉にて乾燥させた。
【００７７】
更に、フォトビオチン；ｐｈｏｔｏｂｉｏｔｉｎ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ：Ｎ−（４−ａｚｉｄｏ−２−ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ’−（３−ｂｉｏｔｉｎｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）−Ｎ’−ｍｅｔｈｙｌ−１，３−ｐｒｏｐａｎｙｄｉａｍｉｎｅ（ａｃｅｔａｔｅ）を、１０μｇ／ｍＬ濃度になるように蒸留水に溶解し、前記シラン処理を施した基板表面にスピンコートした。
【００７８】
波長６８０ｎｍの赤外半導体レーザーを用いて、ＮＡ０．４５のピックアップレンズで集光し、基板へフォーカスサーボ及びトラキングサーボをかけた。基板とレンズとの間の距離を一定に保って、線速１ｍ／秒で、グルーブに追従させながら、フォトビオチン（ｐｈｏｔｏｂｉｏｔｉｎ）を青色半導体レーザー、波長４０５ｎｍ、１ｍＷ，１０ｋＨｚで変調し、対物レンズＮＡ０．４５にて露光を行った。その後、蒸留水にて洗浄し、露光されたエリアのみフォトビオチン（ｐｈｏｔｏｂｉｏｔｉｎ）パターンが形成され、ネガ型リソグラフィを得た。
【００７９】
アビジン：Ａｖｉｄｉｎ（Ｖｅｃｔｏｒ　Ｌａｂ：Ａｖｉｄｉｎ　Ｄ）２５μｇ／ｍｌ．ＰＢＳ溶液を、インクジェットノズルから吐出し、上記フォトビオチンパターンの上に半径ｒ＝２０−３０までをトラッキングサーボ及びフォーカスサーボをかけながら滴下を行った。
【００８０】
次に２５０μｇ／ｍｌのアビジン（Ａｖｉｄｉｎ）Ｄ．ＰＢＳ溶液を、半径ｒ＝３０−４０に滴下した。その後、ｐｈｏｓｐｈａｔｅ　ｂｕｆｆｅｒ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ（Ｓｕｇｍａ：１００３）溶液にてスピンコート洗浄を行った。
【００８１】
再度波長６８０ｎｍの赤外半導体レーザーを用いて、基板にトラッキングサーボ及びフォーカスサーボをかけ、グルーブに追従させながら、更に青色半導体レーザーによって、出力１００μＷ、ビーム径２ｍｍのレーザー光を出射し、上記ＮＡＯ．４５の対物レンズを用いて、線速５ｍ／秒にて、蛍光強度を読み取った。
【００８２】
検出器は、光電子増倍管（浜松ホトニクス：Ｈ５７８４−０１）を使用した。読み取りに要した時間はｒ＝２０−３０で約６．３秒、ｒ＝２０−４０で約８．８秒であった。これにより、従来の読み取り装置に比べて非常に短時間で読み取ることができることが判明した。
【００８３】
また蛍光強度比は、濃度２５μｇ／ｍｌのものは平均１２０ｍＶ，２５０μｇ／ｍｌのものは、平均６００ｍＶという値が得られ、強度比１／５という値が得られた。また、どちらも強度ばらつきは、σで１ｍＶと非常に精度の高い結果が得られた。
【００８４】
【発明の効果】
（１）本発明に係るバイオアッセイ用基板は、上方視放射状に配設された溝構造内に検出表面部位が配列された構成を備えているので、多量・多数の検出用物質を集積することができる。また、複数の検出用物質をグルーピングして配列させて、溝構造毎に至適反応条件等を選択してアッセイを行うことができるので、偽陽性、偽陰性の結果の発生率が格段に減少する。従って、前記バイオアッセイ用基板によれば、網羅的かつ効率的で、しかも高精度な解析を行うことができる。また、記録情報当りのコストも安価である。
【００８５】
（２）本発明に係るバイオアッセイ用基板は、ＤＮＡチップやバイオセンサーチップとして、特に有用である。また、新規構造を備える円盤状のマイクロチャネルアレイを提供できる。本基板をＤＮＡチップとして利用する場合は、遺伝子の変異解析、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用でき、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の分野において広範囲に活用できる。本基板をバイオセンサーチップとして利用する場合は、抗原抗体反応の検査、内分泌攪乱物質の検定等に利用できる。
【００８６】
（３）次に、本発明に係るバイオアッセイ装置は、基板上での検出用物質のスポッティング及び固相化作業、続く標識タ−ゲット物質のスポッティング及び反応、洗浄、反応結果の読み取り及び解析を一連の作業で円滑に行うことができるので、アッセイから解析に至る作業が効率化、迅速化し、大変便利である。
【００８７】
（４）本発明に係る前記アッセイ装置とユニット化された基板情報の読み取り装置を用いて、基板にファーカスサーボ及び／又はトラッキングサーボをかけながら、一定量周期的に基板に検出用物質含有溶液を滴下し、続いてＤＮＡプローブ、抗体等の検出用物質を所定の検出表面に固相化し、更に、蛍光物質が標識されたｃＤＮＡ、抗原等のターゲット物質を，再度上記サーボをかけながら検出表面部位に滴下し、続いて、所定の相互反応促進プロセスを行い、所定条件下で洗浄し、最後にレーザー光により蛍光物質を励起させて、蛍光発行量を検出して情報を読み取るという複雑な作業を、一連で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る好適な実施形態であるバイオアッセイ用基板（１）を上方視したときの外観図
【図２】（Ａ）同基板（１）の構成を一部誇張して示す模式図
（Ｂ）同基板（１）に配設された溝構造（３）部分の一実施形態の構成を表す部分拡大図
【図３】同基板（１）の変形例を上方視したときの外観図
【図４】本発明に係るバイオアッセイ装置（１０）の好適な実施形態の構成を簡略に表すブロック図
【図５】（Ａ）ノズル（３０）周辺部分の外観斜視図
（Ｂ）ノズル（３０）の拡大平面図
【図６】本発明に係る好適な実施形態であるバイオアッセイ用基板（１）を用いて実施できるバイオアッセイプロセスのフロー図
【符号の説明】
１　バイオアッセイ基板
３　溝構造
５　基板回転手段
７　フォーカシングサーボ機構
８　トラッキングサーボ機構
３０　インクジェットノズル
Ｂ　励起光であるレーザー光
Ｄ　検出用物質含有溶液
Ｇ　支持体
Ｓ　検出表面部位
Ｔ　標識ターゲット物質含有溶液[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a disc-shaped information recording medium or the like that becomes a useful bioassay tool in the field of bioinformatics (bioinformatics). More specifically, by dropping a solution containing a labeled target substance onto the surface of the substrate on which the detection substance is immobilized, hybridization and other intermolecular interactions are devised to occur with high precision. The present invention relates to a bioassay substrate, a bioassay method using the substrate, a bioassay device using the substrate, and a device for reading recorded information.
[0002]
[Prior art]
[0003]
The main prior art of the present invention will be described below. At present, an integrated substrate for a bioassay called a DNA chip or a DNA microarray (hereinafter, collectively referred to as “DNA chip”) in which predetermined DNAs are finely arranged by microarray technology is used for gene mutation analysis, SNPs (single nucleotide). (Polymorphism) analysis, gene expression frequency analysis, etc., and have begun to be widely used in drug discovery, clinical diagnosis, pharmacogenomics, forensic medicine and other fields.
[0004]
Since this DNA chip has a large number of DNA oligo chains and cDNA (complementary DNA) integrated on a glass substrate or a silicon substrate, comprehensive analysis of molecular interactions such as hybridization can be performed. It is characterized by points.
[0005]
Briefly describing an example of an analysis method using a DNA chip, a DNA probe immobilized on a glass substrate or a silicon substrate is subjected to reverse transcription PCR reaction of mRNA extracted from cells, tissues, and the like to a fluorescent probe dNTP. This is a technique in which PCR amplification is carried out while the DNA is incorporated, hybridization is performed on the substrate, and fluorescence measurement is performed using a predetermined detector.
[0006]
Here, DNA chips can be classified into two types. The first type synthesizes oligonucleotides directly on a predetermined substrate by using a photolithography technique to which a semiconductor exposure technique is applied, and is typically obtained by Affymetrix (Affymetrix). . This type of chip has a high degree of integration, but has a limit in DNA synthesis on a substrate, and is about several tens of bases long. The second type is also referred to as a "Stanford method", and is produced by dispensing and solidifying DNA prepared in advance on a substrate using a split pin. This type of chip has a lower degree of integration than the former, but has the advantage that a DNA fragment of about 1 kb can be immobilized.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional DNA chip technology, the number of integrations and the integration density of the DNA chips themselves were small, so that the amount of analysis achievable in one assay was not sufficient. Further, it has been difficult for the user to freely set the type and number of the detection substance and the arrangement (grouping) thereof on the substrate.
[0008]
Further, in a conventional DNA chip having a structure in which a detection substance is arranged on a substrate surface having a two-dimensional planar spread of a DNA probe having a Tm (melting temperature) or a GC content not uniform, the same high level is used. There is a problem that there is a high risk of showing false positives or false negatives when exposed to hybridization conditions and washing conditions.
[0009]
An assay device for immobilizing a detection substance such as a DNA probe on a substrate surface and dropping (spotting) a sample solution containing a target substance; and an interaction result between the detection substance and the labeled target substance. This is very inconvenient because the analysis device, which is also referred to as a "reader" or "scanner", which has conventionally been a separate and independent configuration, could not serialize the bioassay and the subsequent reading and analysis operations. Was.
[0010]
Furthermore, since the amount and shape of the detection substance such as a DNA probe and the microdroplets of the sample solution were not uniform, there was a technical problem that the fluorescence intensity reading accuracy was low.
[0011]
In addition, the unit price per chip and further per integration amount is high, and the analysis device is also very expensive.
[0012]
Therefore, the present invention provides a bioassay substrate in which the amount of a detection substance immobilized on a solid phase is large, the substance can be freely grouped, and an inexpensive bioassay substrate is used. It is a main object of the present invention to provide a bioassay device capable of performing a specific and reliable operation and a substrate recording information reading device capable of serializing an assay and a reading analysis operation.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above technical problems, first, the present invention provides the following “substrate for bioassay”. In the present invention, “bioassay” means a biochemical analysis based on an interaction between substances.
[0014]
The bioassay substrate provided first has a detection surface on which a detection substance can be immobilized on the surface of a disc-shaped substrate from which recorded information can be read optically, and this detection surface is attached to the substrate. The device is designed to be provided in a groove structure provided so as to extend in the upward viewing radial direction.
[0015]
Here, in the present invention, the “substance for detection” refers to a specific mutual binding reaction with a target substance that is immobilized directly on a detection surface or indirectly via a linker and labeled with a fluorescent substance or the like. Widely encompasses low molecules, macromolecules, biological materials, etc., which are not interpreted narrowly. The “groove structure” formed on the substrate is, for example, a microchannel structure or a groove structure portion extending in a streak shape. It may also be a structure that is composed of an aggregate of pits and cell structures, and that has a substantially streak-like appearance when looking upward at the site where these pits and cell structures are arranged. , Not narrowly interpreted. One field to which the bioassay substrate having the groove structure belongs is a disk-shaped microchannel array.
[0016]
The bioassay substrate employs, for example, a disc-shaped substrate having a diameter of about 10 cm as a substrate for immobilizing the detection substance, so that the detection surface or the detection surface on which the detection substance can be immobilized is used. There is an advantage that a large number of pits, grooves, and the like having the above can be integrated. That is, it is possible to provide a DNA chip, a biosensor chip, and the like in which the amount of recorded information is large.
[0017]
In addition, since the detection surface is provided in a groove structure provided at a predetermined interval so as not to be contaminated with each other so as to form a radial view from above on the substrate, a substance for detection is provided for each groove structure. Can be grouped. For example, it is possible to group marker genes for disease onset in groove structural units or to group nucleotides (detection substances) immobilized in groove structural units based on differences in Tm or GC content. Become. This makes it possible to change the hybridization conditions such as the buffer composition and concentration for obtaining the optimum reaction of the detection substance, other reaction conditions, washing conditions, the concentration of the sample solution, and the like. The risk of showing a negative can be significantly reduced.
[0018]
In addition, by forming a radially upward groove structure extending from the center side to the outer peripheral side of the disk-shaped substrate on the substrate, liquid supply utilizing capillary action or rotating the disk-shaped substrate by a predetermined method. Liquid sending utilizing the centrifugal force generated by the liquid can also be used. For example, when removing excess target material that has not been actively bonded after the reaction, it is possible to smoothly and reliably send the cleaning liquid from the substrate central region into (the respective detection surface portions of) the groove structure. Become.
[0019]
The subsequently provided bioassay substrate is provided with a means for providing position information and rotation synchronization information of the detection surface site, and this means is based on wobbling or address pits provided on the substrate. can do. Note that "wobbling" means that a groove (guide groove) for recording data by a user is slightly shifted from the center of the track in order to record information of a physical address (address) on the disk in advance on the disk. Meandering from side to side. Normally, FM modulation having a slight frequency deviation is performed on a frequency higher than the tracking servo band, and the amplitude of the sine wave modulation signal is carved on the substrate as a groove radial displacement.
[0020]
The bioassay substrate can be suitably used when the solution containing the substance for detection and the solution containing the target substance are accurately dropped and dropped on a predetermined detection surface site based on the position information and the rotation synchronization information. .
[0021]
Further provided is a substrate for bioassay, wherein at least one of a nucleotide chain, a peptide, a protein, a lipid, a low-molecular compound, a liposome, and other biological substance is immobilized on the detection surface site formed on the substrate. It has a configuration.
[0022]
This substrate is used for the interaction between single-stranded nucleotide chains, that is, the DNA chip for hybridization, the interaction between double-stranded nucleotide chains and peptides (or proteins), the antigen-antibody reaction, and other biomolecular interactions. It can be widely used as a sensor chip.
[0023]
As used herein, the term “nucleotide chain” refers to an oligonucleotide including a DNA probe in which nucleotides are polymerized, a polynucleotide, a DNA in which purine nucleotides and pyrimidine nucleotides are polymerized (full length or a fragment thereof), and a cDNA (cDNA probe) obtained by reverse transcription. ), RNA and the like. In the case of a single strand, analysis based on a hybridization reaction with a target nucleotide molecule is performed. In the case of a double strand, analysis can be performed on the reaction between the protein and DNA (specific sequence site). For example, the binding between a receptor molecule such as a hormone receptor which is a transcription factor and a response element DNA portion is analyzed. be able to. A “peptide” is one in which a plurality of amino acids are linked by peptide bonds. “Protein” is a biopolymer composed mainly of a polypeptide chain in which L-α-amino acids are linked by peptide bonds, and includes both simple proteins and complex proteins. The above include DNA fragments to which biotin is tightly bound to streptavidin and various ligand molecules. The “lipid” includes a phospholipid membrane, and the detection surface can be used as a membrane model. The “low molecular weight compound” includes a silane coupling agent. The agent is a kind of a cross-linking agent that is bound to a silicon surface or a glass surface and functions as a linker for peptides, proteins, and the like. "Biomolecules" also include cells and virus particles. The configuration of the detection surface treatment can be appropriately selected depending on the detection substance to be immobilized, and in some cases, the composition is treated with polylysine as an adsorption inhibitor.
[0024]
Next, the present invention provides the following “bioassay method”.
[0025]
On the surface of a disk-shaped substrate optically capable of reading recorded information, a detection surface capable of immobilizing a substance for detection was provided, and the substrate was formed at predetermined intervals so as to form a radial view from above in the substrate. For a bioassay substrate having a configuration in which the detection surface is provided in the groove structure, the detection substance-containing solution is dropped on the detection surface site by an inkjet printing method or a micromechanical spotting method to drop the detection substance. Provided is a method for producing a bioassay substrate to be immobilized.
[0026]
This method is suitable as a method for accurately dropping a microdrop containing a substance for detection and a microdrop containing a labeled target substance in a row while accurately following a predetermined detection surface site in a groove structure. .
[0027]
Here, the “ink-jet printing method” is a method of applying a nozzle used in an ink-jet printer, and is a method of injecting and fixing a substance for detection from a printer head to a substrate like an ink-jet printer using electricity. .
[0028]
This method includes a piezoelectric ink jet method, a bubble jet method, and an ultrasonic jet method. The piezoelectric ink jet method is a method in which a droplet is ejected by a displacement pressure generated by applying a pulse to a piezoelectric body. The bubble jet method is a thermal method in which droplets are ejected by the pressure of bubbles generated by heating a heater in a nozzle. A silicon substrate serving as a heater is buried in the nozzle, and uniform air bubbles are created at a rate of about 300 ° C./s to push out droplets. However, since the liquid is exposed to high temperatures, it is considered unsuitable for biological material samples. The ultrasonic jet method is a method in which an ultrasonic beam is applied to a free surface of a liquid to apply a locally high pressure to discharge droplets from the portion. A droplet having a diameter of about 1 μm can be formed at a high speed without the need for a nozzle.
[0029]
In the present invention, a "piezoelectric ink-jetting method" can be suitably adopted as the "ink-jet printing method". By changing the shape of the pulse to be applied, the size of a droplet (microdroplet) can be controlled, which is suitable for improving analysis accuracy. When the radius of curvature of the droplet surface is small, the droplet can be made small, and when the radius of curvature of the droplet is large, the droplet can be made large. Further, it is also possible to reduce the radius of curvature by pulling the droplet surface inward by rapidly changing the pulse in the negative direction.
[0030]
"Micromechanical spotting method" is a method in which a microdroplet containing a substance for detection is spotted on a detection surface on a substrate using a printhead equipped with a microspotting pen, capillary (capillary tube), or tweezers. is there.
[0031]
Next, the present invention provides a “bioassay device” having the following configuration.
[0032]
First, the bioassay device provided first has a detection surface on which a detection substance can be immobilized on the surface of a disc-shaped substrate from which recorded information can be read optically, and the substrate is viewed from above. A bioassay device using a bioassay substrate for providing position information and rotation synchronization information, wherein the detection surface is provided in a groove structure provided to extend in a radial direction, the bioassay device comprising the following (1) to (4). ) Is provided at least.
[0033]
(1) a substrate rotating means for rotatably holding the bioassay substrate, and (2) a detection substance-containing solution and a labeled target substance-containing solution while the bioassay substrate is rotated by the substrate rotating means. (3) a focus servo mechanism for maintaining a constant distance between the dropping device and the bioassay substrate; (4) a focus servo mechanism based on the position information and the rotation synchronization information. A tracking servo mechanism for causing the drop of the solution to follow the detection surface portion.
[0034]
In this bioassay apparatus, the disc-shaped bioassay substrate is rotated based on the position information and the rotation synchronization information of the substrate, and the dropping distance is maintained at a high accuracy and constant by the focus servo mechanism, so that a predetermined amount is obtained. Microdrops having a uniform shape can be dropped on a predetermined area of the detection surface portion provided at the position, and the fluorescence intensity can be detected with good reproducibility. In addition, the tracking servo mechanism allows the solution containing the substance for detection and the solution containing the target substance to be dripped reliably by sequentially following the detection surface portion in the predetermined groove structure. As a result, the reaction between the detection substance and the labeled target substance can be performed with high accuracy, the analysis signal is stabilized, and the analysis accuracy is improved.
[0035]
Here, a dropping device that can be suitably employed in the bioassay device is either an ink jet printing device or a micro mechanical spotting device. Note that the inkjet printing apparatus is an apparatus capable of performing the above-described “ink-jet printing method”, and the micro-mechanical spotting apparatus is an apparatus capable of performing the above-described “micro-mechanical spotting method”. When an inkjet printing apparatus is used, an apparatus that can perform the piezoelectric inkjet printing method is preferable for the reasons described above.
[0036]
Here, in the configuration in which the inkjet printing apparatus is adopted as a dropping apparatus in the bioassay apparatus, an objective lens which is disposed opposite to the bioassay substrate and emits laser light for performing focus servo and tracking servo to the substrate is housed. The inkjet nozzle is integrated with the support to be formed.
[0037]
With the ink jet nozzle configuration integrated with the support, the predetermined solution can be dropped onto the substrate while being synchronized with the focus servo and the tracking servo, and the apparatus can be made compact.
[0038]
Next, the present invention provides a “substrate recording information reading device” having the following configuration.
[0039]
First, the apparatus for reading substrate record information provided by the present invention comprises the above bioassay device.
The device is characterized in that it is unitized with a unit, and, while applying focus servo and tracking servo to the bioassay substrate, the laser light collected by a pickup lens or the like is detected by the detection surface on the detection surface. A fluorescent label target substance that is bound to the target substance is irradiated, and the intensity of the fluorescent dye that emits light when excited is detected.
[0040]
In this means, a bioassay device capable of immobilizing a detection substance such as a DNA probe on a substrate surface and subsequently dropping (spotting) a sample solution containing a target substance to perform an interaction between the respective substances is provided. Since the reader for the interaction information between the detection substance and the target substance is integrated, the assay operation and the subsequent read operation can be serialized.
[0041]
As described above, the present invention has the technical significance of providing a new technology relating to a DNA chip and a biosensor chip.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an external view of a bioassay substrate according to a preferred embodiment of the present invention when viewed upward, FIG. 2A is a schematic diagram partially exaggerating the configuration of the substrate, and FIG. FIG. 2B is a partially enlarged view illustrating a configuration of an embodiment of a groove structure portion provided on the substrate.
[0043]
First, reference numeral 1 in FIG. 1 shows a preferred embodiment of a bioassay substrate according to the present invention. The bioassay substrate 1 (hereinafter abbreviated as “substrate 1”) is formed from a base material used for a disk substrate (disk) used for an optical information recording medium such as a CD, DVD, or MD.
[0044]
The base material is formed in a disk shape using quartz glass, silicon, polycarbonate, polystyrene, or another disk-shaped synthetic resin, preferably an injection-moldable synthetic resin. By using an inexpensive synthetic resin substrate, a lower running cost can be realized as compared with a conventionally used glass chip. At the center of the substrate 1, there is formed a hole 2 for fixing to a spindle provided in a substrate rotating means described later.
[0045]
On one surface of the substrate 1, an aluminum deposition layer having a thickness of about 40 nm as a reflection film is formed, and this layer functions as a reflection film. This reflection film has a surface reflection of 4% or more from a substrate having a refractive index of 1.5 or more. A light transmitting layer made of transparent glass, transparent resin, or the like is formed on the reflective film. In the case where the base material is a material having a high reflectance, the surface of the base material itself functions as a reflection surface, so that the reflection film need not be formed. Further, if a high-reflectance film such as a metal film is formed, the fluorescence intensity of the fluorescent-labeled target substance can be detected with high sensitivity.
[0046]
In the light transmitting layer, groove structures 3 extending radially upward from the center of the substrate 1 are provided at predetermined intervals. In each groove structure 3, detection surface portions S (see FIG. 2) which have been subjected to surface treatment so that the detection substance can be solid-phased are arranged at predetermined intervals in the radial direction. Note that the detection surface portion S may be formed in a pit portion arranged in each groove structure, or may be formed over the entire inner wall surface of each groove structure 3.
[0047]
Further, as shown in FIG. 3 which is an external view showing a modification of the substrate 1, a detection surface portion S is provided in a cell-like pit 3a, a plurality of the pits 3a are arranged in a radial direction, and furthermore, pits arranged radially are provided. It is also possible to adopt a configuration in which a plurality of rows of 3a are formed in the circumferential direction. By dropping small droplets on the groove structure 3, the pits in the groove structure 3 or the detection surface of the cell-like pit 3a, almost the same spot size can be realized, so that fluorescence intensity detection with good reproducibility is realized. it can. Reference numeral 4a in FIG. 3 indicates an address pit or the like.
[0048]
The detection surface portion S is appropriately selected and subjected to a surface treatment suitable for immobilizing a desired detection substance such as a DNA probe on a solid phase. For example, the surface is treated with an amino group-containing silane coupling agent solution or a polylysine solution. In the case of a synthetic resin substrate, its surface is treated with an amino group-containing silane coupling agent solution after plasma treatment and DUV (Deep UV, far infrared) irradiation treatment.
[0049]
In addition, copper, silver, aluminum or gold is sputtered on the surface to form a film, and the surface layer is coated with a substance having a functional group (active group) such as amino group, thiol group, carboxyl group, cysteamine, streptavidin or the like. You may. Further, a linker for immobilizing a substance for detection may be bound to the detection surface as needed.
[0050]
A large number of address pits 4, 4,... Formed in advance by the optical disk mastering process are formed in the rotation direction of the substrate 1. Here, the position information and rotation synchronization information of the substrate 1 will be described. When the substrate 1 is considered as an optical disk, the groove structure 3 which is a drop detection position is considered as a user data area, and the other areas are sampled by a sample servo method or the like. Synchronous pits are arranged and used as a tracking servo, and position information is given by inserting an address portion (geographical address on the disk) immediately afterwards.
[0051]
The address part starts from a sector mark which is a head pattern, and includes a VFO (Variable Frequency Oscillator) which gives a rotation phase of a disk which is actually rotating, an address mark which gives a start position of address data, and a track and sector number. An ID (Identifier) and the like are combined.
[0052]
Instead of using the above address pits, wobbling is formed on the track, the wobbling meander is adjusted so as to have clock information corresponding to the position, and addressing is performed by acquiring position information on the disk. May be. At the same time, tracking servo can be performed by using the wobbling frequency component. Furthermore, by forming address pits and wobbling together, more accurate addressing and tracking servo become possible.
[0053]
Next, a preferred embodiment of the bioassay device according to the present invention using the substrate 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the device.
[0054]
First, the bioassay device 10 shown in FIG. 4 is a bioassay device using the substrate 1 having the above-described configuration, and includes a substrate rotating unit 5 that rotatably holds the substrate 1, and the substrate rotating unit 5. A dropping device 6 for dropping the detection substance-containing solution D and the labeling target substance-containing solution T onto the detection surface site S in a predetermined order and timing while rotating the substrate 1; and the dropping device 6 and the bioassay substrate. And the drop of the solution D or T follows the detection surface portion S of the substrate 1 based on the position information from the substrate 1 and the rotation synchronization information. A tracking servo mechanism 8 is provided.
[0055]
Here, the bioassay device 10 includes a blue semiconductor laser 11 that is an excitation light source, and a red semiconductor laser 21 that carries the focus servo mechanism 7 and the tracking servo mechanism 8.
[0056]
The blue semiconductor laser 11 functions as an excitation light source for reading reaction information of the substrate 1. First, the laser light B emitted from the blue semiconductor laser 11 is reflected at a right angle by the reflection mirror 12, and is converted into parallel light by the lenses 13 and 14 arranged in the traveling direction of the reflected light.
[0057]
The parallel light is reflected at right angles by the reflection mirror 15, and then passes through the λ / 4 plate 16 to be converted into circularly polarized light. The circularly polarized light is reflected by the dichroic mirror 19 after the beam is expanded by the concave lens 17 and the convex lens 18, and is incident on the objective lens 20 arranged opposite to the substrate 1. Note that the objective lens 20 is accommodated in the support G.
[0058]
The dichroic mirror 19 is designed to reflect light in a wavelength band centered on the laser light B emitted from the blue semiconductor laser 11 and transmit other light. More specifically, it is designed to reflect the laser light B and transmit the fluorescent light from the fluorescent substance on the substrate 1 excited by the laser light B, which will be described later.
[0059]
In this manner, the substrate 1 held by the substrate rotating means 5 is irradiated with the blue laser light B from the objective lens 20 at a position below the objective lens 20. The fluorescence from the fluorescent substance (bound as a label to the target substance) excited by the blue laser light B passes through the objective lens 20, further passes through the dichroic mirrors 19 and 26, and is orthogonally formed by the reflection mirror 27. The light is reflected and detected by the photomultiplier tube and the avalanche photodiode detector (detector) 28. With this configuration, the fluorescence intensity is detected. The dichroic mirror 26 is designed to reflect light in a wavelength band centered on the wavelength of the red laser light R described later and transmit other light including fluorescent light.
[0060]
Next, the red laser light R emitted from the red semiconductor laser indicated by the reference numeral 21 is used for focusing, which serves to keep the distance between the substrate 1 and the objective lens 20 constant.
[0061]
The red laser light R is provided in a groove structure in which the objective lens 20 is disposed on the substrate 1 based on the position information and the rotation synchronization information provided by the address pits 4 and / or the wobbled grooves of the substrate 1. 3 is used to perform a tracking servo that follows the detection surface portion S in 3. Reference numeral 29 denotes a position sensor detector (PSD) for adjusting the irradiation position of the red laser light R.
[0062]
Specifically, the laser light R emitted from the red semiconductor laser 21 shown in FIG. 4 is converted into parallel light by two lenses 22 and 23 arranged in parallel in the traveling direction of the laser light R. The parallel light is split by a polarizing beam splitter 24 disposed in front, one of which is further passed through a λ / 4 plate 25, is reflected at right angles by a dichroic mirror 26, and is incident on the objective lens 20, while the other is incident on the objective lens 20. It is led to PSD29.
[0063]
In this manner, while performing focusing servo and tracking servo using the red laser light R emitted from the objective lens 20, the position of the predetermined detection surface portion S of the substrate 1 is accurately read, and the support G The detection substance-containing solution D or the labeled target substance-containing solution T is supplied to the detection surface site S via an inkjet nozzle 30 (hereinafter, simply referred to as “nozzle 30”) provided integrally with the objective lens 20. It is dropped right at a predetermined timing sequentially right above.
[0064]
Next, the configuration of the nozzle 30 integrated with the objective lens 20 in the support G will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5A is an external perspective view of a portion around the nozzle 30, and FIG. 5B is an enlarged view of the nozzle 30.
[0065]
The objective lens 20 is provided in the center of a rectangular actuator holder H that supports the objective lens 20, and a nozzle 30 is provided in a region of the holder H behind the objective lens 20. Note that a plurality of nozzles 30 may be provided.
[0066]
Further, since the nozzle 30 has an advantage that the size of a droplet to be ejected can be easily controlled by changing the shape of a pulse applied to the piezoelectric body, it is preferable to employ a piezoelectric inkjet nozzle. The arrow indicated by the symbol X in FIG. 5 indicates the traveling direction (rotation direction) of the substrate 1.
[0067]
Here, a plurality of nozzle groups 31 arranged in a row in the radial direction Y are arranged in the nozzle 30 along the arrow X direction. The nozzle group 31 is an aggregate of nozzle holes 32, 32... For simultaneously dropping the same solution D containing the same substance for detection. From the nozzle groups 31, 31,..., The different detection substance-containing solutions D are sequentially dropped simultaneously onto the corresponding detection surface portions S in the groove structure 3 on the lower substrate 1, and subsequently, after a predetermined time, Different or the same kind of labeled target substance-containing solutions T are simultaneously dropped on the same detection surface site S.
[0068]
The time T from dropping the solution D containing the substance for detection to the detection surface site S to dropping the solution containing the labeled target molecule thereon can be calculated by the following equation.
T = [L₀+ (N-1) L₁+ 0.5φ] ÷ V₁-W / V₂
[0069]
In the above equation, L₀Is the distance between the center of the objective lens 20 and the first row of nozzle groups 31a, L₁Is the arrangement interval of the nozzle group 31, φ is the diameter of the probe DNA droplet, V₁Is the linear velocity of the substrate 1, W is the distance between the nozzle 30 and the substrate 1, V₂Represents the velocity of the droplet from the nozzle 30. According to this formula, the target substance-containing solution can be dropped directly above the droplet of the detection substance-containing solution.
[0070]
Lastly, a bioassay process that can be performed using the substrate 1 will be briefly described with reference to FIG. 6A to 6E are flowcharts of a bioassay process that can be performed using the substrate 1.
[0071]
First, the hole 2 of the substrate 1 is fixed to the spindle 51 (see FIG. 4) of the substrate rotating means 5 (see FIG. 4) and rotated, and the focus servo mechanism 7 and / or the tracking servo mechanism 8 detects position information. Meanwhile, the detection substance-containing solution D is discharged from the nozzle 30 (nozzle group 31) arranged opposite to the substrate 1 based on the inkjet printing method.₁, D₂.. Are dropped onto a predetermined detection surface portion S (see FIG. 2) provided on the substrate 1 (see FIG. 6A).
[0072]
Subsequently, while detecting the position information of the fluorescent-labeled target substance-containing solution T by the focus servo mechanism 7 and / or the tracking servo mechanism 8 (see FIG. 4), the nozzle 30 (nozzle group) From 31), the solution is dropped on the detection surface site S by the ink jet printing method (see FIG. 6B).
[0073]
Next, the substrate 1 is heated in a thermo-hygrostat 9 for several hours at the detection surface site S of the substrate 1 in order to optimally perform hybridization and other mutual binding reactions between the detection substance and the labeled target substance. Warm (see FIG. 6 (C)).
[0074]
Subsequently, while the substrate 1 is rotated by the spindle 51 again, a predetermined cleaning liquid U is dropped from the cleaning nozzle N arranged opposite to the substrate 1 to detect the labeled target material that has not shown an active binding reaction on the detection surface. Remove from site S. As the washing solution, for example, a Saline-Sodium Citrate (SSC) buffer solution containing a surfactant SDS is used (see FIG. 6D).
[0075]
The substrate 1 is irradiated with the blue laser beam B to excite each detection surface site S, the magnitude of the fluorescence intensity is detected by the detector 28, and the state of the binding reaction between the detection substance and the labeled target substance is determined. . Finally, the fluorescence intensity for each detection surface site S is visualized by A / D conversion and the distribution of the binding reaction ratio is distributed and displayed on the screen of the computer C (see FIG. 6E).
[0076]
【Example】
A quartz glass substrate having a diameter of 12 cm was used. The surface of the substrate was formed by etching a groove having a track pitch of 50 μm, a duty of 70%, and a groove depth of 500 nm from a radius of 20 mm to 40 mm. The surface of the substrate was processed by spin coating using a 0.3 wt% ethanol solution of a silane coupling agent (Nippon Unitika: A1100). Thereafter, drying was performed in a baking oven at 100 ° C. for 2 hours.
[0077]
Further, photobiotin (photobiotin (Sigma-Aldrich: N- (4-azido-2-nitrophenyl))-N '-(3-biotinylaminopropyl) -N'-methyl-1,3-propydiamine (acetate) was added at 10 μg / mL. It was dissolved in distilled water so as to have a concentration, and spin-coated on the silane-treated substrate surface.
[0078]
Using an infrared semiconductor laser having a wavelength of 680 nm, the light was condensed by a pickup lens having an NA of 0.45, and a focus servo and a tracking servo were applied to the substrate. While keeping the distance between the substrate and the lens constant and following the groove at a linear velocity of 1 m / sec, photobiotin is modulated with a blue semiconductor laser, a wavelength of 405 nm, 1 mW, 10 kHz, and an objective lens NA0. Exposure was performed at .45. Thereafter, the substrate was washed with distilled water, a photobiotin pattern was formed only in the exposed area, and negative lithography was obtained.
[0079]
Avidin: Avidin (Vector Lab: Avidin D) 25 μg / ml. The PBS solution was discharged from the inkjet nozzle, and was dropped onto the photobiotin pattern while applying a tracking servo and a focus servo to a radius of r = 20-30.
[0080]
Next, 250 μg / ml Avidin D.E. The PBS solution was dropped at a radius r = 30-40. Thereafter, spin coating cleaning was performed with a solution of phosphate buffer solution (Sugma: 1003).
[0081]
Again using the infrared semiconductor laser having a wavelength of 680 nm, the substrate is subjected to tracking servo and focus servo, and while following the groove, the blue semiconductor laser further emits laser light having an output of 100 μW and a beam diameter of 2 mm. The fluorescence intensity was read at a linear velocity of 5 m / sec using a 45 objective lens.
[0082]
As the detector, a photomultiplier tube (Hamamatsu Photonics: H5784-01) was used. The time required for reading was about 6.3 seconds when r = 20-30, and about 8.8 seconds when r = 20-40. As a result, it has been found that reading can be performed in a very short time as compared with a conventional reading apparatus.
[0083]
Regarding the fluorescence intensity ratio, an average of 120 mV for a concentration of 25 μg / ml and an average of 600 mV for a concentration of 250 μg / ml were obtained, and a value of 1/5 of the intensity ratio was obtained. In both cases, the intensity variation was 1 mV in σ, and a highly accurate result was obtained.
[0084]
【The invention's effect】
(1) The substrate for bioassay according to the present invention has a configuration in which detection surface sites are arranged in a groove structure arranged radially upward, so that a large amount and a large number of detection substances can be accumulated. Can be. In addition, multiple detection substances can be grouped and arranged, and the assay can be performed by selecting the optimal reaction conditions etc. for each groove structure, so the incidence of false positive and false negative results is significantly reduced I do. Therefore, according to the bioassay substrate, comprehensive, efficient, and highly accurate analysis can be performed. Also, the cost per recorded information is low.
[0085]
(2) The bioassay substrate according to the present invention is particularly useful as a DNA chip or a biosensor chip. Further, a disk-shaped microchannel array having a novel structure can be provided. When this substrate is used as a DNA chip, it can be used for gene mutation analysis, SNPs (single nucleotide polymorphism) analysis, gene expression frequency analysis, etc., and is widely used in drug discovery, clinical diagnosis, pharmacogenomics, forensic medicine and other fields. Can be used. When this substrate is used as a biosensor chip, it can be used for testing antigen-antibody reactions, assaying for endocrine disrupting substances, and the like.
[0086]
(3) Next, the bioassay device according to the present invention performs spotting and immobilization of a substance for detection on a substrate, subsequent spotting and reaction of a labeled target substance, washing, reading and analysis of a reaction result. Since a series of operations can be performed smoothly, the operations from assay to analysis become more efficient and faster, which is very convenient.
[0087]
(4) Using the assay device and the unitized substrate information reading device according to the present invention, a solution containing the substance for detection is periodically applied to the substrate by a constant amount while applying a focus servo and / or a tracking servo to the substrate. Then, a detection substance such as a DNA probe or an antibody is immobilized on a predetermined detection surface, and a target substance such as a fluorescent substance-labeled cDNA or an antigen is again applied to the detection surface while the servo is applied. , Followed by a prescribed interaction promotion process, washing under prescribed conditions, and finally exciting the fluorescent substance with laser light, detecting the amount of emitted fluorescence and reading the information. Can be performed in series.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a bioassay substrate (1) according to a preferred embodiment of the present invention when viewed upward.
FIG. 2A is a schematic diagram partially exaggerating the configuration of the substrate (1).
(B) Enlarged partial view showing a configuration of one embodiment of a groove structure (3) provided on the substrate (1).
FIG. 3 is an external view of a modification of the substrate (1) when viewed from above.
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a configuration of a preferred embodiment of a bioassay device (10) according to the present invention.
FIG. 5A is an external perspective view of a portion around a nozzle (30).
(B) Enlarged plan view of the nozzle (30)
FIG. 6 is a flowchart of a bioassay process that can be performed using the bioassay substrate (1) according to a preferred embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Bioassay substrate
3 groove structure
5 substrate rotation means
7 Focusing servo mechanism
8 tracking servo mechanism
30 inkjet nozzle
B Laser light that is excitation light
D Detection substance-containing solution
G support
S detection surface site
Solution containing T labeled target substance

Claims (9)

光学的に記録情報の読み取りが可能とされた円盤状基板の表面に検出用物質を固相化できる検出表面を備え、
前記検出表面は、前記基板の表面に上方視放射方向に延びるように設けられた溝構造内に設けられたことを特徴とするバイオアッセイ用基板。Provided with a detection surface capable of immobilizing the detection substance on the surface of the disc-shaped substrate optically capable of reading recorded information,
The substrate for bioassay, wherein the detection surface is provided in a groove structure provided on the surface of the substrate so as to extend in a radial direction when viewed from above. 前記検出表面部位の位置情報と回転同期情報を提供する手段を備えることを特徴とする請求項１記載のバイオアッセイ用基板。2. The bioassay substrate according to claim 1, further comprising means for providing position information and rotation synchronization information of the detection surface portion. 前記手段は、前記基板上に設けられたウォブリング又はアドレスピットによることを特徴とする請求項２記載のバイオアッセイ用基板。3. The bioassay substrate according to claim 2, wherein said means is formed by wobbling or address pits provided on said substrate. 前記検出用物質は、ヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リポソームその他の生体物質のいずれかがであることを特徴とする請求項１記載のバイオアッセイ用基板。2. The bioassay substrate according to claim 1, wherein the detection substance is any one of a nucleotide chain, a peptide, a protein, a lipid, a low molecular compound, a liposome, and other biological substances. 光学的に記録情報の読み取りが可能とされた円盤状基板の表面に、検出用物質を固相化できる検出表面を備え、前記基板に上方視放射方向に延びるように形成された溝構造内に該検出表面が設けられた構成のバイオアッセイ用基板に対して、
インクジェットプリンティング法又はマイクロメカニカルスポッティング法によって、前記検出表面部位に検出用物質含有溶液を滴下して前記検出用物質を固相化することを特徴とするバイオアッセイ方法。On the surface of a disk-shaped substrate optically capable of reading recorded information, a detection surface capable of solidifying a detection substance is provided, and a groove structure is formed on the substrate so as to extend in a radial direction when viewed upward. For a bioassay substrate having a configuration provided with the detection surface,
A bioassay method, wherein a solution containing a substance for detection is dropped onto the surface of the detection surface by inkjet printing or micromechanical spotting to solidify the substance for detection. 光学的に記録情報の読み取りが可能とされた円盤状基板の表面に、検出用物質を固相化できる検出表面を備え、前記検出表面が前記基板表面に上方視放射方向に延びるように設けられた溝構造内に設けられ、位置情報と回転同期情報を提供するバイオアッセイ用基板を用いるバイオアッセイ装置であって、
前記バイオアッセイ用基板を回転可能に保持する基板回転手段と、
前記基板回転手段によって、前記バイオアッセイ用基板を回転させながら検出用物質含有溶液並びに標識ターゲット物質含有溶液を前記検出表面部位に滴下する滴下装置と、
該滴下装置と前記バイオアッセイ用基板との間の距離を一定に保持するためのフォーカスサーボ機構と、
前記位置情報と回転同期情報に基づいて、前記溶液の滴下を前記検出表面部位に追従させるトラッキングサーボ機構と、
を少なくとも備えることを特徴とするバイオアッセイ装置。On the surface of a disk-shaped substrate optically capable of reading recorded information, a detection surface capable of immobilizing a substance for detection is provided, and the detection surface is provided on the surface of the substrate so as to extend in a radial direction when viewed upward. A bioassay device using a bioassay substrate that is provided in a groove structure and provides position information and rotation synchronization information,
Substrate rotating means for rotatably holding the bioassay substrate,
By the substrate rotating means, a dropping device for dropping a detection substance-containing solution and a labeled target substance-containing solution onto the detection surface while rotating the bioassay substrate,
A focus servo mechanism for maintaining a constant distance between the dropping device and the bioassay substrate,
Based on the position information and the rotation synchronization information, a tracking servo mechanism that causes the drop of the solution to follow the detection surface portion,
A bioassay device comprising at least: 前記滴下装置は、インクジェットプリンティング装置又はマイクロメカニカルスポッテリング装置のいずれか一つから選択されることを特徴とする請求項６記載のバイオアッセイ装置。7. The bioassay device according to claim 6, wherein the dropping device is selected from one of an inkjet printing device and a micro mechanical spottering device. 前記滴下装置はインクジェットプリンティング装置であって、前記バイオアッセイ用基板に対向配置され、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを担うレーザー光を前記基板に出射する対物レンズを収容する支持体に、インクジェットノズルが一体化されていることを特徴とする請求項６記載のバイオアッセイ装置。The dropping device is an inkjet printing device, and the inkjet nozzle is integrated with a support that houses an objective lens that is disposed to face the bioassay substrate and emits laser light for performing focus servo and tracking servo to the substrate. The bioassay device according to claim 6, wherein the bioassay is performed. 請求項６記載のバイオアッセイ装置とユニット化された、前記オアッセイ用基板上の記録情報を読み取る装置であって、
前記バイオアッセイ用基板に対して、フォーカスサーボとトラッキングサーボをかけるとともに、集光したレーザー光を、前記検出表面において前記検出用物質と結合したる蛍光標識ターゲット物質に照射し、励起されて発光する蛍光色素強度を検出することを特徴とする基板記録情報の読み取り装置。An apparatus for reading recorded information on the substrate for oassay, which is unitized with the bioassay apparatus according to claim 6,
A focus servo and a tracking servo are applied to the bioassay substrate, and the collected laser light is applied to a fluorescent label target substance that is combined with the detection substance on the detection surface, and is excited to emit light. An apparatus for reading information recorded on a substrate, comprising detecting a fluorescent dye intensity.

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