DE60110137T2 - Biochip - Google Patents

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Yokogawa Electric Corp
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Biochip gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum Testen von Stoffen wie DNA, RNA oder Protein, und insbesondere auf einen Biochip, der extrem sicher ist und der die Testkosten reduzieren kann.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein Biochip wie z.B. ein DNA-Chip umfasst mehrere tausend bis mehrere hunderttausend Typen bekannter DNA-Segmente, die auch als DNA-Proben bezeichnet werden, welche in Arrays auf einem Substrat abgelagert sind. Falls eine ein unbekanntes DNA-Segment enthaltende Lösung, die auch als DNA-Target bezeichnet wird, auf einen solchen DNA-Chip aufgebracht wird, kombinieren sich DNA-Segmente des gleichen Typs miteinander. Diese Eigenschaft wird so verwendet, dass eine solche DNA-Probe, bei der eine solche Kombination stattgefunden hat, mittels eines Biochip-Lasers untersucht wird und damit beispielsweise die Sequenz des DNA-Targets bestimmt wird.
  • 1 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels einer in einem solchen Biochip obiger Beschreibung zu erkennenden Hybridisierung. In 1 werden sechs DNA-Proben, die mit DN01, DN02, DN03, DN04, DN05 und DN06 bezeichnet sind, in Arrays auf ein Substrat Sb01 aufgebracht, womit ein DNA-Chip gebildet wird.
  • Das Symbol UN01 in 1 gibt ein DNA-Target an, welches vorab mit einem fluoreszierenden Markierer markiert wird, wie durch LM01 angegeben ist. Wenn dieses DNA-Target zu dem DNA-Chip hybridisiert wird, kombiniert es sich mit einer DNA-Probe, deren Sequenz komplementär ist.
  • Beispielsweise wird das DNA-Target UN01 mit der DNA-Probe DN01 kombiniert, wie durch CB01 in 1 angedeutet ist.
  • Unter Verwendung eines Biochip-Lasers wird Anregungslicht auf den hybridisierten DNA-Chip abgestrahlt, um an dem fluoreszierenden Markierer erzeugtes Fluoreszenzlicht zu erfassen. Infolgedessen ist es möglich, zu wissen, mit welcher der DNA-Proben das DNA-Target kombiniert worden ist.
  • Beispielsweise wird bei einem sich aus dem Abtasten in 1 durch SI01 angegebenen DNA-Chip ergebendes Bild Fluoreszenzlicht nur an einer Stelle beobachtet, an der die DNA-Kombination CB01 erzeugt worden ist. Dies bedeutet, dass Fluoreszenzlicht nur an der Stelle erfasst wird, die durch LD01 in 1 angegeben ist.
  • 2 zeigt die schematische Ansicht von oben und im Querschnitt eines solchen vorbekannten Biochips nach obiger Beschreibung. In der folgenden Erläuterung wird ein DNA-Chip als Biochip bezeichnet. Der Biochip umfasst ein Substrat bzw. einen Träger 1, auf dem bekannte DNA-Segmente in Arrays als DNA-Proben aufgebracht sind (nachstehend einfach als "Substrat 1" bezeichnet), eine Kartusche 2, in der das Substrat untergebracht ist, und die eine ein vorher mit einem fluoreszierenden Markierer markiertes DNA-Target enthaltende Lösung eingebracht wird, sowie eine an der Kartusche 2 ausgebildete Einlassöffnung 3, durch die die Lösung eingebracht wird.
  • Die Kartusche 2 ist aus einem Material hergestellt, das sowohl gegenüber Anregungslicht als auch dadurch am Markierer erzeugtes Fluoreszenzlicht durchlässig ist. Zellen CL11, CL12, CL13, CL14, CL15 und CL16, in die jeweils mehrere DNA Proben des gleichen Typs eingebracht sind, sind in Arrays auf das Substrat 1 aufgebracht.
  • Nun wird das Verfahren zum Testen von DNA oder anderer Stoffe mittels des in 2 gezeigten Biochips unter Bezugnahme auf 3 und 4 erläutert. 3 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels der Einbringung der Lösung in die Kartusche 2, während 4 eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels der Abtastung eines hybridisierten DNA-Chips mittels eines Biochip-Lasers darstellt, um beispielsweise die Sequenz einer Target-DNA zu bestimmen.
  • In einem ersten Schritt wird Blut mittels einer Spritze von einer zu testenden Person, beispielsweise einem Patienten, gesammelt. Eine Lösung, die einer Vorbehandlung unterzogen wurde, wird dann durch eine Einlassöffnung 3 in die Kartusche 2 eingeführt.
  • In 3 sind durch die Bezugsziffern 1 bis 3 angegebene Komponenten die gleichen wie die in 2 gezeigten, und ein Lösungsinfusionsmittel 4, wie z.B. eine Pipette, ist mit einer vorbehandelten Lösung 5 geladen. Wie in 3 gezeigt wird, wird die Spitze des Lösungsinfusionsmittels 4 in die Einlassöffnung 3 eingeführt, und die Lösung 5 in dem Lösungsinfusionsmittel 4 wird in die Kartusche 2 eingespritzt.
  • Es ist anzumerken, dass die oben beschriebene Vorbehandlung sich auf eine Reihe von Prozessen bezieht, bei denen Lymphozyten von dem gesammelten Blut getrennt werden, dann DNA aus den getrennten Lymphozyten extrahiert wird und schließlich die extrahierte DNA mit einem fluoreszierenden Markierer markiert wird.
  • In einem zweiten Schritt wird das Substrat 1 mit der in die Kassette 2 eingeleiteten Lösung durchtränkt, um die Hybridisierung eines DNA-Targets in der Lösung mit in jede Zelle auf dem Substrat 1 eingebrachten DNA-Proben zu ermöglichen.
  • In einem abschließenden Schritt wird das hybridisierte Substrat 1 mit einem Biochip-Laser wie dem in 4 gezeigten Biochip-Laser 50 abgetastet, so dass beispielsweise die Sequenz des DNA-Targets bestimmt wird.
  • In 4 sind die Komponenten 1 bis 3 und die Zellen CL11, CL12 und CL13 auf die gleiche Weise bezeichnet wird in 3.
  • Von einer Lichtquelle 6, wie z.B. einer Laserlichtquelle, emittiertes Licht wird durch einen dichroitischen Spiegel 7 als Anregungslicht reflektiert und durch eine Objektivlinse 8 auf Zellen auf dem Substrat 1 fokussiert. Beispielsweise wird das Anregungslicht auf die Zelle CL12 in 4 fokussiert.
  • An der Zelle CL12 auf dem Substrat 1 erzeugtes fluoreszierendes Licht wird zu parallelem Licht, wenn es durch die Objektivlinse 8 hindurchgeht und wird auf den dichroitischen Spiegel 7 projiziert. Das so projizierte fluoresziernde Licht wird durch den dichroitischen Spiegel 7 übertragen. Das so übertragene fluoresziernde Licht wandert durch einen Filter 9 und wird an einem optischen Detektor 11 durch eine Linse 10 kondensiert.
  • Die Stellen bzw. Flecken, an denen das Anregungslicht fokussiert wird, werden durch ein Antriebsmittel, das in
  • 4 nicht dargestellt ist, abgetastet. Beispielsweise wird die Kartusche 2 oder der Biochip-Laser 50 selbst abgetastet, so dass das Anregungslicht auf die restlichen Zellen CL11 und CL13 auf dem Substrat 1 abgestrahlt wird.
  • Infolgedessen ist es möglich, die Sequenz eines eingeleiteten DNA-Targets durch Identifizieren der Position einer Zelle auf dem Substrat 1 zu bestimmen, an der es zu einer Fluoreszenz gekommen ist.
  • In jüngster Zeit finden sich Testproben wie Blut mit einem Virus, wie z.B. HIV, kontaminiert. Daher besteht eine wachsende Tendenz, dass aus Sicherheitsgründen solche medizinischen Vorrichtungen, wie Spritzen, nicht durch Reinigen oder Sterilisieren recycelt werden; vielmehr wird stattdessen wegwerfbares medizinisches Gerät verwendet. Demgegenüber ist das Verfahren des Einbringens einer Lösung gemäß 3 mit dem Risiko verbunden, dass die Bedienungsperson sich mit einem Virus, wie z.B. HIV, infolge eines unbeabsichtigen Kontakts mit der Lösung aufgrund einer mißbräuchlichen Handhabung infiziert. Dieses Risiko besteht, da das Verfahren mit der Übertragung der Lösung aus dem Lösungsinfusionsmittel 4 oder dergleichen in die Kartusche 2 verbunden ist.
  • Ein weiteres Problem bei dem vorbekannten Verfahren besteht darin, dass die Testkosten steigen, da mehr als eine Art medizinischen Geräts entsorgt werden muss, wie z.B. Spritzen, für Vorbehandlungszwecke eingesetzte Geräte, Lösungsinfusionsmittel, DNA-Chips usw.
  • US-A-6 013 029 offenbart eine Vorrichtung zum Überwachen der Konzentration eines Stoffs oder einer Stoffgruppe in einem Körperfluid eines lebenden menschlichen oder tierischen Körpers. Die Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle, einen Detektor, einen Strömungskanal oder eine Leitung, welche die Schnittstelle mit dem Detektor verbindet, sowie Mittel zum Aufrechterhalten einer Strömung entlang der Schnittstelle und dem Detektor. Zwischen der Schnittstelle und dem Detektor ist die Vorrichtung mit dem Selektor und einem Voroxidationselement stromauf von dem Selektor versehen. Die Schnittstelle ist beispielsweise in der Form einer Mikro-Dialyseröhre vorgesehen, die subkutan eingeführt werden muss. Der Detektor in der Form eines amperometrischen elektrochemischen Detektors vorgesehen, und das Voroxidationselement ist im wesentlichen identisch mit einem elektrochemischen Detektor, hat aber vorzugsweise eine relativ große Oxidationsfläche und ein Potential, das auf einen höheren Pegel eingestellt ist als das Potential des elektrochemischen Detektors. In dem Selektor wird ein Glukose-Oxidase-Enzym physikalisch zwischen zwei Zellulose-Nitrat-Membranen immobilisiert. Die gesamte Vorrichtung kann beispielsweise in einen Katheter eingegliedert werden.
  • Abriss der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Biochip bereitzustellen, der extrem sicher ist und die Testkosten reduzieren kann.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Biochip bereitgestellt, wie er in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels einer in einem Biochip ablaufenden Hybridisierung,
  • 2 die schematischen Ansichten von oben und im Schnitt eines vorbekannten Biochips,
  • 3 eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels des Einleitens einer Lösung in eine Kartusche,
  • 4 eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels des Abtastens eines hybridisierten DNA-Chips mittels eines Biochip-Lasers, um beispielsweise die Sequenz einer Ziel-DNA zu bestimmen,
  • 5 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Biochips gemäß der vorliegenden Erfindung, und
  • 6 eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Art und Weise, wie die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 5 ist ein Schnittansicht einer Ausführungsform eines Biochips gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Ein DNA-Chip (Biochip) 51 umfasst eine Blutsammelröhre 12 statt einer herkömmlichen sog. „Spritzröhre" ("spit tube"), die in einen Spritzenzylinder eingeführt wird, um Blut zu sammeln, und die gegenüber Anregungslicht und Fluoreszenzlicht, das dadurch an einem fluoreszierenden Markierer erzeugt wird, durchlässig ist. Ein Substrat 16, auf dem DNA-Proben in Arrays als Probestücke aufgebracht werden (nachstehend einfach als Substrat 16 bezeichnet), befindet sich im innersten Abschnitt der Blutsammelröhre 12. Zusätzlich befindet sich ein Vorbehandlungsblock 15, in dem die vorher beschriebene Vorbehandlung durchgeführt wird, in dem Zwischenabschnitt der Blutsammelröhre 12. Ein Raum im äußersten Abschnitt der Blutsammelröhre 12 dient als Sammelblock 14 zum vorübergehenden Speichern von gesammeltem Blut. Der innerste Abschnitt der Blutsammelröhre 13 wird gegenüber dem Sammelblock 14 unter einem Unterdruck gehalten oder beispielsweise unter Vakuum gehalten, und ein Gummistopfen 13, dessen Mittelbereich eine dünne Wand aufweist, den eine Nadel durchdringen kann, ist auf die Öffnung der Blutsammelröhre 12 aufgebracht, um die Röhre luftdicht zu machen.
  • Zellen CL21, CL22 und CL23, in denen jeweils mehrere DNA-Proben des gleichen Typs gelagert sind, sind in Arrays auf das Substrat 16 aufgebracht.
  • Nun wird die Art und Weise, wie die Ausführungsform der 5 angewandt und betrieben wird, mit Bezug auf 6 beschrieben, die eine schematische Ansicht zur Darstellung der Anwendung und des Betriebs ist. In 6 werden durch 13 und 51 angegebene Komponenten auf die gleiche Weise bezeichnet wie in 5.
  • Eine Blutsammelnadel 18 befindet sich auf der Seite gegenüber der Öffnung einer Spritze 17 und hat auf ihren beiden Seiten durchstoßbare Enden, wie durch ND11 und ND12 in
  • 6 angegeben ist. Statt einer herkömmlichen Spritzröhre ("spit-tube") wird ein DNA-Chip 51 durch die Öffnung der Spritze 17 eingeführt.
  • An diesem Punkt durchstößt ein Ende der Blutsammelnadel 18, angegeben durch ND12 in 6, den Mittelbereich eines Gummistopfens 13 auf dem DNA-Chip 51, so dass das Ende der Nadel mit dem DNA-Chip 51 verbunden ist.
  • Unter dem oben beschriebenen Zustand wird der Arm der testenden Person, wie z.B. eines Patienten, angegeben durch AM11 in 6, mit dem anderen Ende der Blutsammelnadel 18, angegeben durch ND11, durchstoßen. Infolgedessen wird Blut durch die Blutsammelnadel 18 in den Sammelblock 14 (nicht dargestellt) des DNA-Chips 51 aufgenommen, wodurch die Blutsammlung erfolgt.
  • Nach der Blutsammlung wird die Blutsammelnadel 18 von dem Arm der zu untersuchenden Person entfernt, und der DNA-Chip 51 wird aus der Spritze 17 entfernt. An diesem Punkt schließt sich ein Nadelloch in dem Teil des Gummistopfens 13, in dem die Nadel durchstieß, infolge der Elastizität des Gummistopfens 13, wodurch die Blutsammelröhre 12 luftdicht gehalten wird.
  • Das so in dem Sammelblock 14 gesammelte Blut filtert dann durch den innersten Abschnitt der Blutsammelröhre 12 unter dem Unterdruck gegen den Sammelblock 14. Somit wird das Blut in den Vorbehandlungsblock 15 eingeleitet. Im Vorbehandlungsblock 15 wird eine Reihe von Prozessen durchgeführt, d.h. Lymphozyten werden von dem gesammelten Blut getrennt, DNA wird aus den losgetrennten Lymphozyten extrahiert, und die extrahierte DNA wird mit einem fluoreszierenden Markierer markiert, wie schon beschrieben wurde.
  • Die vorbehandelte DNA filtriert bis zu dem innersten Abschnitt der Blutsammelröhre 12 unter dem Unterdruck gegen den Sammelblock 14. Das gesammelte Blut wird so in denjenigen Abschnitt eingeleitet, in dem sich das Substrat 16 befindet. Anschließend wird, wie vorstehend beschrieben wurde, ein mit einem fluoreszierenden Markierer markiertes DNA-Target mit DNA-Proben hybridisiert, so dass DNA-Segmente, deren Sequenzen komplementär sind, sich miteinander kombinieren. Unter der oben beschriebenen Bedingung wird Anregungslicht auf das so hybridisierte Substrat 16 mittels des vorher erläuterten Biochip-Lasers abgestrahlt, und an dem fluoreszierenden Markierer erzeugtes Fluoreszenzlicht wird erfasst. Infolgedessen ist es möglich, zu erkennen, welche der DNA-Proben mit dem DNA-Target kombiniert wurden.
  • Beispielsweise wird das Anregungslicht eines Biochip-Lasers, der durch LB11 in 5 angegeben ist, mit einer durch OL11 angegebenen Objektlinse auf eine durch CL2 angegebene Zelle auf dem Substrat 16 fokussiert. Anschließend ist es durch Erfassen von fluoreszierendem Licht, das an der Zelle CL22 erzeugt wird, wie durch LM11 angegeben ist, möglich, das DNA-Target zu identifizieren.
  • Alles, was nach Abschluss des Testvorgangs zu tun bleibt, besteht einfach darin, die für die Blutsammlung verwendete Spritze 17 und den DNA-Chip 51 als medizinischen Abfall zu entsorgen. Diese Lösung eliminiert die Notwendigkeit, irgendwelche zusätzlichen medizinischen Geräte, wie z.B. Vorrichtungen, die für Vorbehandlungszwecke verwendet werden, sowie Lösungsinfusionsmittel zu entsorgen, wie es bei dem vorbekannten Verfahren der Fall ist, wodurch die Testkosten verringert werden.
  • Der Biochip der vorliegenden Erfindung eliminiert auch die Notwendigkeit, dass eine Untersuchungsperson gesammeltes Blut auf einen DNA-Chip übertragen muss. Infolgedessen vermeidet die Untersuchungsperson das Risiko, mit einem Virus wie beispielsweise HIV infolge eines zufälligen Kontakts mit dem gesammelten Blut infolge einer ungeschickten Handhabung infiziert zu werden, wodurch die Sicherheit gewährleistet ist.
  • Dementsprechend ist der Biochip der vorliegenden Erfindung mit der Blutsammelröhre, die den Sammelblock 14 aufweist, dem Vorbehandlungsblock 15 und dem Substrat 16, auf dem Proben in Arrays aufgebracht sind bzw. werden, extrem sicher und kann die Testkosten reduzieren.
  • Als Biochip in der Erläuterung von 5 oder anderen Zeichnungen ist zwar ein DNA-Chip angegeben, die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs auf DNA-Chips beschränkt. Der Biochip kann von einem solchen Typ sein, dass RNA-, Protein- oder Zuckerkettenproben in Arrays auf ein Substrat aufgebracht werden.
  • In diesem Fall werden die RNA-Proben einer Hybridisierung wie bei DNA-Proben unterzogen, während die Proteinproben einer Antigen-Antikörper-Reaktion unterzogen werden. In jedem Fall wird eine Probe mit einem Target kombiniert.
  • Auch in einer vorangehenden Erläuterung wird der Block, in der sich das Substrat 16 befindet, unter einem Unterdruck gegen den Sammelblock 14 als Verfahren zum Einleiten einer Testprobe wie Blut aus dem Sammelblock 14 in den Vorbehandlungsblock 15 gehalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Verfahren beschränkt.
  • Ein alternatives Verfahren kann im Ausbilden von Elektroden an beiden Enden des Vorbehandlungsblocks 15 und das Anlegen einer externen Spannung über diesen bestehen, so dass Blut oder dergleichen mittels Elektrophorese eingeleitet wird. Beispielsweise wird DNA in der Richtung vom Vorbehandlungsblock 15 zum Substrat 16 eingeleitet, wenn die Polaritäten einer durch VS11 in 5 bezeichneten Spannungsquelle so konfiguriert sind, dass die Seite 16 des Substrats der Spannungsquelle positiv ist und die Seite 14 des Sammelblocks negativ. Dies liegt daran, dass die DNA in einem Fall, in dem der Biochip ein DNA-Chip ist, negativ geladen ist.
  • Ein weiteres alternatives Verfahren kann einfach in der Verwendung natürlicher Diffusion, basierend auf osmotischem Druck, bestehen, um Blut oder dergleichen einzuleiten. Ein noch anderes alternatives Verfahren kann darin bestehen, den innersten Abschnitt der Blutsammelröhre 12 mit einer Evakuationsöffnung zu versehen, wodurch der innerste Abschnitt nach außen evakuiert und damit Blut oder dgl. mittels Osmose eingeleitet wird.
  • In der Ausführungsform von 5 wird zwar eine Erfassung fluoszenten Lichts mittels eines fluoreszenten Markierers angewandt, stattdessen kann aber auch ein alternatives Verfahren, wie das Erfassen elektrischer Stromänderungen entsprechend der Hybridisierung oder die Ausführung einer Massenanalyse angewandt werden.
  • Bei dem auf elektrischen Stromänderungen basierenden Verfahren wird beispielsweise ein als Intercurrenter bekanntes Molekül in eine Doppelkette nach der Hybridisierung eingeschoben. Dann wird ein elektrischer Strom gemessen, da er nur durch diejenigen Elektroden fließt, in denen eine Hybridisierung stattgefunden hat. Im Fall einer Massenanalyse werden aus jeder Zelle ausgesuchte ionisierte DNA-Moleküle in einem Vakuum zum Fliegen gebracht, und ihr Molekulargewicht wird aus der zeitlichen Differenz bestimmt, mit der jedes DNA-Molekül an einer gegebenen Elektrode ankommt.
  • Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, hat die vorliegende Erfindung die folgenden vorteilhaften Wirkungen:
    Gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 5 beschrieben sind, werden ein Sammelblock, ein Vorbehandlungsblock und ein Substrat, auf das Proben in Arrays aufgebracht sind, in eine Blutsammelröhre aufgenommen, womit die Notwendigkeit eliminiert wird, dass eine untersuchende Person gesammeltes Blut auf einen Biochip übertragen muss. Infolgedessen vermeidet die Untersuchungsperson das Risiko, mit einem Virus wie HIV infolge eines versehentlichen Kontakts mit dem gesammelten Blut aufgrund einer fehlerhaften Handhabung infiziert zu werden, wodurch Sicherheit gewährleistet ist.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei Abschluss des Testens eines Biochips alles, was zu tun bleibt, einfach das Entsorgen der zum Blutsammeln verwendeten Spritze und des Biochips als medizinischer Abfall ist. Diese Lösung eliminiert die Notwendigkeit, irgendwelche zusätzlichen medizinischen Geräte zu entsorgen, wie z.B. für Vorbehandlungszwecke verwendete Vorrichtungen und. Lösungsinfusionsmittel wie bei vorbekannten Verfahren, wodurch die Testkosten reduziert werden.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie er in Anspruch 6 beschrieben ist, leitet ein Vorbehandlungsblock DNA aus einem in einem Sammelblock gesammelten Blut ab. Da in Arrays auf ein Substrat aufgebrachte Proben auch Proben von DNA sind, werden dabei eine DNA-Probe und ein DNA-Target, deren Sequenzen komplementär sind, miteinander infolge der Hybridisierung kombiniert. Infolgedessen ist es möglich, die Sequenz des DNA-Targets zu bestimmen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie er in Anspruch 7 beschrieben ist, leitet ein Vorbehandlungsblock RNA aus in einem Sammelblock gesammelten Blut ab. Da in Arrays auf einem Substrat abgelagerte Proben auch RNA-Proben sind, werden eine RNA-Probe und ein RNA-Target, deren Sequenzen komplementär sind, dabei infolge der Hybridisierung miteinander kombiniert. Infolgedessen ist es möglich, die Sequenz des RNA-Targets zu bestimmen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie er in Anspruch 8 beschrieben ist, leitet ein Vorbehandlungsblock Protein aus in einem Sammelblock gesammeltem Blut ab. Da in Arrays auf ein Substrat aufgebrachte Proben auch Proteinproben sind, werden hierbei eine Proteinprobe und ein Proteintarget, deren Sequenzen komplementär sind, miteinander infolge einer Antigen-Antikörper-Reaktion kombiniert. Infolgedessen ist es möglich, die Sequenz des Proteintargets zu bestimmen.

Claims (8)

  1. Biochip (51) mit einer Blutsammelröhre (12), die der Reihe nach von einer Öffnung der Blutsammelröhre (12) enthält: einen Sammelblock (14) zum Zurückhalten gesammelten Blutes, einen Vorbehandlungsblock (15) zum Ableiten eines Targets von dem gesammelten Blut, und ein Substrat (16), auf dem Sonden in Arrays angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner umfasst Mittel zum Einbringen des gesammelten Blutes von dem Sammelblock (14) zu dem Vorbehandlungsblock (15), und einen Gummistopfen (13), der die Öffnung der Sammelröhre (12) luftdicht verschließt.
  2. Biochip nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Einbringen des gesammelten Blutes von dem Sammelblock (14) zu dem Vorbehandlungsblock (15) natürliche Diffusion umfasst.
  3. Biochip nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Einbringen des gesammelten Blutes von dem Sammelblock (14) zu dem Vorbehandlungsblock (15) einen Unterdruck umfasst, der in einem Abschnitt gehalten wird, in dem das Substrat (16) gegen den Sammelblock (14) so angeordnet ist, dass in den Sammelblock (14) aufgenommenes Blut mittels Osmose, basierend auf dem Unterdruck, zu dem Vorbehandlungsblock (15) eingebracht werden kann.
  4. Biochip nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Einbringen des gesammelten Blutes von dem Sammelblock (14) zu dem Vorbehandlungsblock (15) einen Evakuierungsanschluß an einem Abschnitt umfasst, an dem das Substrat (16) positioniert ist, dass der Abschnitt einer Evakuierung und dadurch einer Druckminderung unterzogen werden kann, so dass in den Sammelblock (14) aufgenommenes Blut mittels Osmose basierend auf der Evakuierung in den Vorbehandlungsblock (15) eingebracht werden kann.
  5. Biochip nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Einbringen des gesammelten Blutes von dem Sammelblock (14) zu dem Vorbehandlungsblock (15) Elektroden an beiden Enden des Vorbehandlungsblocks (15) umfasst, so dass eine Spannung extern so angelegt werden kann, dass in den Sammelblock (14) aufgenommenes Blut mittels Elektrophorese zu dem Vorbehandlungsblock (15) eingebracht werden kann.
  6. Biochip nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Vorbehandlungsblock (15) aus dem in den Sammelblock (14) aufgenommenen Blut DNA ableiten kann.
  7. Biochip nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Vorbehandlungsblock (15) aus dem in den Sammelblock (14) aufgenommenen Blut RNA ableiten kann.
  8. Biochip nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Vorbehandlungsblock (15) aus dem in den Sammelblock (14) aufgenommenen Blut Protein ableiten kann.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10122659A1 (de) * 2001-05-10 2002-12-05 Infineon Technologies Ag Biochip-Anordnung
JP4244534B2 (ja) 2001-06-12 2009-03-25 横河電機株式会社 バイオチップ
US20030040129A1 (en) * 2001-08-20 2003-02-27 Shah Haresh P. Binding assays using magnetically immobilized arrays
FR2839783B1 (fr) * 2002-05-17 2004-08-06 Apibio Nouvelle disposition des sites de liaison d'une biopuce
FR2840072B1 (fr) * 2002-05-24 2004-08-06 Apibio Biopuce presentant une organisation amelioree
EP1419820A1 (de) * 2002-11-14 2004-05-19 F. Hoffmann-La Roche Ag Verfahren, Vorrichtung und Reaktionbehälter zur Bearbeitung von biologischen Proben
JP3865134B2 (ja) * 2003-01-09 2007-01-10 横河電機株式会社 バイオチップ用カートリッジ
US20050074784A1 (en) * 2003-10-07 2005-04-07 Tuan Vo-Dinh Integrated biochip with continuous sampling and processing (CSP) system
TWI258584B (en) * 2003-12-09 2006-07-21 Ind Tech Res Inst Fluorescent-assisted tester
US7169617B2 (en) 2004-08-19 2007-01-30 Fujitsu Limited Device and method for quantitatively determining an analyte, a method for determining an effective size of a molecule, a method for attaching molecules to a substrate, and a device for detecting molecules
JP2006296943A (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Yamato Scient Co Ltd 血液検査採血器
US20080003564A1 (en) * 2006-02-14 2008-01-03 Iquum, Inc. Sample processing
JPWO2007135741A1 (ja) * 2006-05-24 2009-09-24 富士通株式会社 被検体評価装置および被検体評価方法
JP2008175608A (ja) 2007-01-17 2008-07-31 Yokogawa Electric Corp 化学反応用カートリッジ及びその使用方法
JP4522434B2 (ja) * 2007-05-31 2010-08-11 キヤノン株式会社 血液採取用容器
US8394625B2 (en) * 2010-05-02 2013-03-12 Angelo Gaitas Lab-on-a-pipette
US20150038361A1 (en) * 2012-02-14 2015-02-05 Cornell University Apparatus, methods, and applications for point of care multiplexed diagnostics
JP6855155B2 (ja) * 2014-09-02 2021-04-07 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 核酸検出カセット
JP2016053480A (ja) * 2014-09-02 2016-04-14 株式会社東芝 核酸検出カセット
EP3190169A4 (de) 2014-09-02 2018-03-21 Toshiba Medical Systems Corporation Nukleinsäuredetektionskassette

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6017696A (en) * 1993-11-01 2000-01-25 Nanogen, Inc. Methods for electronic stringency control for molecular biological analysis and diagnostics
GB9320850D0 (en) * 1993-10-09 1993-12-01 Terwee Thomas H M Monitoring the concentration of a substance or a group of substances in a body fluid of a human or an animal
US6093370A (en) * 1998-06-11 2000-07-25 Hitachi, Ltd. Polynucleotide separation method and apparatus therefor

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