JP6656185B2 - Droplet trapping method, measurement cell, and droplet trapping device - Google Patents
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Description
本発明は、生体分子計測方法、特に遺伝子変異の計測方法に関わる液滴のトラップ方法、測定セル、及び液滴トラップ装置に関する。 The present invention relates to a method for measuring a biomolecule, in particular, a method for trapping a droplet, a measurement cell, and a droplet trap device related to a method for measuring a gene mutation.
現在、遺伝子変異を高感度で検知できるデジタルPCR法が注目されている。デジタルPCR法の一種である、液滴を用いたデジタルPCR法(ddPCR:droplet digital PCR)では、まず、検体中に含まれるDNAを液滴中に単離し、単離したDNAの種類を蛍光標識などの方法で可視化する。その後、流路を流れる液滴に含まれるDNAの種類をフローサイトメーターで判別し、それぞれの個数を積算して、検体中のターゲットDNAの数を定量する。 At present, a digital PCR method capable of detecting a gene mutation with high sensitivity has attracted attention. In a digital PCR method using droplets (ddPCR: droplet digital PCR), which is a kind of digital PCR method, first, DNA contained in a sample is isolated in a droplet, and the type of the isolated DNA is labeled with a fluorescent label. And visualize it. Thereafter, the type of DNA contained in the droplet flowing through the flow path is determined by a flow cytometer, and the number of each is integrated to quantify the number of target DNAs in the sample.
一方、非特許文献1は、複数のウエルを有する液滴ガイド部を内壁に有するマイクロ流路中に液滴を流し、液滴ガイド部に捕捉された液滴群の蛍光を上面から観察することで、液滴中の蛍光色素の有無を判別する技術を開示している。
On the other hand, Non-Patent
発明者らは、平面状に配列した液滴群からの蛍光を検出するddPCR法を検討している。マイクロ流路中の内壁に設置された、複数のウエルを有する液滴ガイド部に液滴を捕捉する方法を検討したところ、液滴の捕捉率(投入液滴数に対する捕捉液滴数の割合)が20%程度と悪く、十分量の液滴を液滴ガイド部に捕捉させるために、多量の液滴を流す必要があった。一般に生体分子計測に使用できる検体量は少なく、検査に供する検体量は少ないことが望ましい。 The inventors are studying a ddPCR method for detecting fluorescence from a group of droplets arranged in a plane. We examined a method of catching droplets in a droplet guide unit with multiple wells installed on the inner wall in the microchannel, and found that the droplet capture rate (the ratio of the number of captured droplets to the number of input droplets) However, the droplet guide portion was not good at about 20%, and it was necessary to flow a large amount of droplets in order to capture a sufficient amount of droplets in the droplet guide portion. In general, the amount of a sample that can be used for biomolecule measurement is small, and the amount of a sample to be used for a test is desirably small.
本発明は、液滴の捕捉率の高い液滴のトラップ方法、測定セル、液滴トラップ装置を提供するものである。 The present invention provides a method, a measurement cell, and a droplet trap device for a droplet having a high droplet capture rate.
本発明による液滴のトラップ方法は、一例として、内部空間の一方の内壁面に複数のウエルを有する液滴ガイド部が設けられ、一方の内壁面に対向する他方の内壁面に浮遊する液滴を捕捉する窪み部を有するトラップ部が設けられた測定セル内に、トラップ部を上に液滴ガイド部を下にした状態で複数の液滴とオイルとを含む流体を流し、トラップ部に複数の液滴をトラップする工程と、測定セルを反転させ、トラップ部にトラップされた複数の液滴を液滴ガイド部の複数のウエルに捕捉させる工程と、を有する。 The droplet trapping method according to the present invention includes, as an example, a droplet guide portion having a plurality of wells provided on one inner wall surface of an internal space, and a droplet floating on the other inner wall surface facing one inner wall surface. A fluid containing a plurality of droplets and oil is flowed in a measurement cell provided with a trap portion having a concave portion for capturing the liquid, with the trap portion being upward and the droplet guide portion being downward, and a plurality of fluids are passed through the trap portion. And a step of inverting the measurement cell and capturing the plurality of droplets trapped in the trap portion in the plurality of wells of the droplet guide portion.
本発明による測定セルは、一例として、筐体の外表面に開口した試料注入口及び排出口と、試料注入口と排出口とを結ぶ筐体の内部に設けられた流路と、流路の途中に設けられ筐体の外表面に平行な方向に広がりを持つ内部空間と、内部空間の一方の内壁面に設けられた複数のウエルを有する液滴ガイド部と、内部空間の他方の内壁面に設けられた浮遊する液滴を捕捉する窪み部を有するトラップ部と、を有する。 The measurement cell according to the present invention includes, as an example, a sample inlet and an outlet opened on the outer surface of the housing, a flow path provided inside the housing connecting the sample inlet and the outlet, An inner space provided in the middle and extending in a direction parallel to the outer surface of the housing, a droplet guide portion having a plurality of wells provided on one inner wall surface of the inner space, and the other inner wall surface of the inner space And a trap portion having a concave portion for catching a floating droplet provided on the substrate.
また、本発明による液滴トラップ装置は、一例として、測定セルに液滴を捕捉させるための装置であって、内部空間の内壁面に複数のウエルを有する液滴ガイド部と浮遊する液滴を捕捉する窪み部を有するトラップ部とが対面して設けられた測定セルを保持し、反転させる機構を有する反転部と、反転部によって反転された測定セルを配置する設置部と、反転部による測定セルの反転タイミングを制御する制御部と、を有する。 In addition, the droplet trap device according to the present invention is, for example, a device for causing a measurement cell to capture a droplet, and a droplet guide portion having a plurality of wells on an inner wall surface of an internal space and a droplet that floats. A reversing unit having a mechanism for holding and reversing a measuring cell provided with a trap unit having a dent part for capturing and reversing, an installation unit for arranging the measuring cell reversed by the reversing unit, and measurement by the reversing unit And a controller for controlling the inversion timing of the cell.
本発明によれば、測定セルにおける液滴の捕捉率を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the capture rate of the droplet in a measurement cell can be improved.
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the following description of the embodiments.
はじめに、本発明の一実施形態に係る測定セルについて説明する。なお、以下の各図において共通する構成については、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 First, a measurement cell according to an embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals are given to configurations common to the following drawings, and redundant description will be omitted.
図1Aは、測定セル1の一例を示す断面模式図である。また、図1Bは測定セルの中央付近を拡大して示した断面模式図である。
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the
本実施例の測定セル1は、外形が板状をした筐体8の一方の外表面に試料注入口4と排出口6が開口し、筐体8の内部に試料注入口4と排出口6を結ぶ流路5が形成されている。流路5の途中には、主に筐体8の外表面に平行な方向に広がりを持った内部空間15が設けられ、その内部空間15に液滴ガイド部3とトラップ部2が設けられている。液滴ガイド部3とトラップ部2とは、流路5の上面側と下面側に互いに対向するように設けられている。すなわち、流路5の途中に設けられた内部空間15の一方の内壁面に液滴ガイド部3が設けられ、その内壁面に対面する他方の内壁面にトラップ部2が設けられている。
In the
トラップ部2は、試料注入口4から注入され流路5を通して流入した浮遊する液滴をまとめて捕捉する窪み部を有する。トラップ部2は、流路面から5μm以上窪んだ単数又は複数の領域を有することが好ましい。トラップ部2の窪みの深さが5μmより浅いと、流路を通して流入した液滴が十分にトラップできず、液滴の捕捉率が低下するため好ましくない。また、トラップ部2の形状は、流路を通して流入した液滴が十分にトラップできれば、特に制限はない。トラップ部2の形状の例として、液滴ガイド部3に対面した領域の一部が一様に窪んだ形状や、一様に窪んだ領域の底面にさらに複数の窪みがある構造などが挙げられる。また、トラップ部2を構成する材料は、測定セル1を反転した際に、トラップした液滴がトラップ部から離れて浮遊すれば特に制限はない。トラップ部2を構成する材料の例として、ガラス、樹脂、金属などが挙げられる。
The
液滴ガイド部3は、測定セル1の反転後、トラップ部2から浮遊した液滴を配列させるためのウエル31を有する。液滴ガイド部3の形状は、トラップ部2から浮遊した液滴を配列できる形状であれば、特に制限はない。液滴ガイド部3の形状の例として、ウエル31が周期的に配列した形状が挙げられる。
The
図2Aは、ウエル31が2次元的に周期的に配列した形状の液滴ガイド部3の構造例を示す模式図であり、図2BはそのB−B断面図である。ウエルは、様々な形状を取ることが可能である。ウエル31の形状の例として、円柱状、楕円柱状、多角柱状(三角柱状、四角柱状、五角柱状、六角柱状など)、四面体状などが挙げられる。また、ウエル31の周期配列の例として、正方配列や三角配列が考えられ、ウエル31の密度は、用途に応じて調整することが可能である。
FIG. 2A is a schematic diagram showing a structural example of the
特に、ウエル31の形状が円柱状の場合、液滴ガイド部3は、液滴の配列において良好な効果を発揮する。円筒状のウエルの形状は下記の(1)〜(3)の関係を全て満たすことが望ましい。本実施例で、既存技術と同等の判別速度を実現するためには、液滴の直径は50μm以下であることが望ましく、ウエルの最大径を液滴の直径の0.5倍から1.2倍の範囲として、液滴位置のドリフトを最小限に抑えることが望ましい。また、ウエルの平均深さは、ウエルの最大径の0.01倍より大きく1倍より小さいことが望ましい。ウエルの平均深さがウエルの平均径の0.01倍より小さいと、液滴の捕捉が困難となり、好ましくない。また、ウエルの平均深さがウエルの平均径の1倍より大きいと、液滴ガイド部3の加工が困難となり好ましくない。
In particular, when the shape of the well 31 is cylindrical, the
Dd<50μm (1)
0.5Dd<Dw<1.2Dd (2)
0.01≦d/Dw≦1 (3)
ただし、Dd[μm]:液滴の直径の平均、Dw[μm]:ウエルの最大径の平均、d[μm]:ウエルの平均深さである。
D d <50 μm (1)
0.5D d <D w <1.2D d (2)
0.01 ≦ d / D w ≦ 1 (3)
Here, D d [μm]: average of the diameter of the droplet, D w [μm]: average of the maximum diameter of the well, and d [μm]: average depth of the well.
試料注入口4は、液滴とオイルとを含む流体を測定セル1中に注入できる構造であれば特に制限はない。また、流路5は、液滴とオイルとを含む流体をトラップ部2に誘導し、過剰のオイルを排出口6まで誘導する構造であれば特に制約はない。また、排出口6は、オイルを測定セル1の外部に排出できる構造であれば特に制限はない。
The
試料注入口4と排出口6には、蓋部材を設置して、オイルの蒸発と液滴の流出を防止することが可能である。この場合、試料注入口4と排出口6は、蓋部材を設置して開口部を塞ぐことができる構造となっていることが望ましい。
Lid members can be provided at the
筐体8は、測定セル1の構造を維持し、液滴を構成する溶液の沸点(100℃程度)までの耐熱性を有することが望ましい。また、液滴の光学観察をする場合には、液滴ガイド部3と測定セル1の外周とに挟まれた筐体部分9の、波長450〜750nmにおける光透過率が70%以上であることが望ましい。透過率が70%より小さいと、測定セル1の外部から液滴の蛍光を計測することが困難となるため、好ましくない。また、倒立顕微鏡などの顕微鏡を用いて、トラップ部2を通して液滴を光学観察する場合には、トラップ部2と測定セル1の外周とに挟まれた筐体部分10の、波長450〜750nmにおける光透過率が70%以上であることが望ましい。透過率が70%より小さいと、測定セル1の外部から液滴の蛍光を計測することが困難となるため、好ましくない。
It is desirable that the housing 8 maintain the structure of the
次に、本発明の一実施形態に係る液滴のトラップ方法について説明する。なお、以下の各図において共通する構成については、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Next, a droplet trapping method according to one embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals are given to configurations common to the following drawings, and redundant description will be omitted.
図3A〜3Cは、実施例の測定セルを用いた液滴のトラップ方法を模式的に示す図である。図3Aは測定セル1中に液滴11とオイル12とを含む流体を流した後の状態を示す断面模式図、図3Bは測定セル1を反転させた状態を示す断面模式図、図3Cは液滴11が液滴ガイド部3に捕捉された状態を示す断面模式図である。
3A to 3C are diagrams schematically illustrating a droplet trapping method using the measurement cell of the example. 3A is a schematic cross-sectional view showing a state after a fluid containing a
まず、試料注入口4から、測定セル1中に液滴11とオイル12とを含む流体を流す。流体の流し方は、流体が測定セル中に入る方法であれば特に制限はない。流体の流し方の例として、マイクロピペットを使って注入する方法や、試料注入口4にチューブなどを接続し、ポンプなどを用いて注入する方法などが挙げられる。液滴11は、オイル12よりも密度が低く、オイル12の表面に浮遊するものが好ましい。また、液滴11は、液滴中の観察対象や、液滴中で観察対象を形成するために必要な分子を含有してもよい。液滴11が含有してもよい分子の例として、生体関連分子、PCR反応に必要な薬剤、蛍光色素、塩などが挙げられる。また、液滴11は、界面活性剤で安定化されていることが好ましい。界面活性剤の例として、EA surfactant(RainDance社製)や、Pico-SurfTM 1(dolomite社製)などが挙げられる。また、オイル12は、液滴11を浮遊させる液体であればよい。オイル12の例として、フロリナート(3M製)、Novec(3M製)などが挙げられる。
First, a fluid containing the
液滴11とオイル12とを含む流体を測定セル1に流すと、液滴11は浮力を受けて、図3Aのようにトラップ部2に捕捉される。そのため、排出口6から液滴11が抜け出ることはほとんどない。従って、本実施例の液滴トラップ方法によって、液滴の捕捉率を大幅に向上させることが可能である。
When a fluid containing the
液滴11とオイル12とを含む流体を測定セル1に流した後、試料注入口4と排出口6に蓋部材7を設置して、オイル12の蒸発と液滴11の流出を防止してもよい。蓋部材7は、オイル12の蒸発と液滴11の流出を防止できる構造と材質であれば、特に制限はない。また、この場合、試料注入口4と排出口6は、蓋部材7を設置できる構造となっていることが望ましい。また、蓋部材7として、粘着テープなどを使用することも可能である。
After the fluid containing the
試料注入口4と排出口6を蓋部材7で塞いだ後、液滴ガイド部3がトラップ部2の上に来るように測定セル1を反転させる。このとき液滴11に浮力が働き、トラップ部2に捕捉されていた液滴11は、図3Bに示すように液滴ガイド部3に誘導される。
After closing the
その後、時間経過とともに、図3Cに示すように、液滴11が液滴ガイド部3のウエルに従って配列する。このプロセスでは、液滴11は、液滴ガイド部3に沿って移動し、浮力、または、液滴表面の電荷と、液滴ガイド部3の窪みの角に集中する静電気との間に働く相互作用によって窪みに捕捉される。また、測定セル1を反転させた後に、測定セル1に振動を印加して、液滴11のウエルへの配列時間を短縮することも可能である。振動の印加方法は、液滴11の配列時間が短縮できる方法であれば、特に制限はない。
Thereafter, as time elapses, the
以上に示した液滴のトラップ方法により、高捕捉率で測定セル1中に液滴11を捕捉し、液滴ガイド部3のウエルに配列させることができる。なお、液滴11の蛍光強度変化を効率良く計測する必要がある場合には、液滴11の直径を小さくして、液滴11を高密度に配列する方がよい。例えば、液滴流路を流れる液滴に含まれるDNAの種類を判別する現行のddPCR装置では、液滴を104個/分程度の速度で判別している。本実施例で同等の判別速度を実現するためには、液滴11の直径は50μm以下であることが望ましい。
By the droplet trapping method described above, the
次に、本発明の一実施形態に係る液滴トラップ装置について説明する。なお、以下の各図において共通する構成については、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Next, a droplet trap device according to an embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals are given to configurations common to the following drawings, and redundant description will be omitted.
図4は、本実施例の液滴トラップ装置を模式的に示した図である。本実施例の液滴トラップ装置100は、設置部101と、反転部102と、制御部103とを有する。設置部101は、筐体の外表面に平行な方向に広がりを持つ内部空間の一方の内壁面に窪み部を有するトラップ部が設けられ、他方の内壁面に複数のウエルを有する液滴ガイド部が設けられた測定セル1を配置する部位である。反転部102は、設置部101に配置した測定セルを反転する機構を有する。制御部103は、反転部102が測定セルを反転するタイミングを制御する。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the droplet trap device of the present embodiment. The
図5A〜5Cは、本実施例の液滴トラップ装置100の動作を模式的に示した説明図である。各図の上方に、液滴トラップ装置100の内部での測定セル1の状態を拡大して示した。
5A to 5C are explanatory diagrams schematically showing the operation of the
測定セル1の流路に液滴11とオイル12とを含む流体を流し、図3Aに示すようにオイル中に浮遊した液滴をトラップ部2に捕捉して、試料注入口4と排出口6を蓋部材7で塞ぐ。この測定セル1のトラップ部2に液滴を捕捉する工程は、測定セル1を液滴トラップ装置100の反転部102に固定した状態で行ってもよいし、別の場所で行ってもよい。別の場所でトラップ部2に液滴を捕捉する工程を行った場合には、トラップ部2が液滴ガイド部3より上方に位置する姿勢を維持したまま、図5Aに示すように測定セル1を反転部102に固定する。
A fluid containing a
次に、トラップ部が上面になるように測定セル1を保持した反転部102は、制御部103の命令により反転し、図5Bに示すように、設置部101に測定セル1を設置する。このとき、測定セル1は液滴ガイド部3が上面になり、液滴ガイド部3がトラップ部2より上方に位置する。反転の方法は、測定セルの上面と下面とが反転できれば特に制限はない。反転の方法の例として、図5Aに矢印で示すように、円弧を描くようにセル平面に平行な軸を回転させる方法や、セル平面に平行な軸を中心に回転させる方法が挙げられる。測定セル1を設置部101に配置した後に、反転部102は測定セル1の保持を解除してもよい。また、反転部102が測定セル1の保持を解除した後は、図5Cに示すように、反転部102は、次の操作に備えて、測定セル1を反転させる前の位置に移動してもよい。
Next, the
反転部102によって反転した測定セル1の中では、トラップ部に捕捉されていた液滴が浮上して上方の液滴ガイド部に誘導され、液滴ガイド部のウエルに従って配列する。この配列に要する時間を短縮するために、設置部101と一体化した振動部を設置し、測定セル1に振動を印加してもよい。印加する振動の種類や振幅は、液滴の配列時間が短縮できる振動であれば特に制限はない。振動の種類の例として、測定セル1の法線方向に平行な振動や、測定セル1の平面方向に平行な振動が挙げられる。また、振動の周波数は、液滴径やオイルの物性に応じて1〜100Hzの範囲、より好適には10〜50Hzの範囲から選択することが可能である。また、測定セル1中のオイルを、例えば35〜60℃の温度範囲で加熱することにより、オイルの粘度を低減して、液滴の配列時間をさらに短縮することが可能である。従って、設置部101は、振動印加時に測定セル1を加熱する機構を有していても良い。
In the
[実施例と比較例]
以下、本発明の実施例、比較例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。
[Examples and Comparative Examples]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.
図6A〜6Cは、下記の実施例と比較例で使用した測定セルの構造を示す模式図である。図6Aは、実施例の測定セルと比較例の測定セルの上面図である。図6Bは実施例1〜3で使用した測定セルの断面模式図、図6Cは比較例で使用した測定セルの断面模式図である。実施例1〜3の測定セルと比較例の測定セルの主な違いは、トラップ部2の有無である。実施例の測定セルにはトラップ部があるが、比較例の測定セルにはトラップ部が無い。
6A to 6C are schematic diagrams showing the structure of a measurement cell used in the following examples and comparative examples. FIG. 6A is a top view of the measurement cell of the example and the measurement cell of the comparative example. FIG. 6B is a schematic sectional view of the measurement cell used in Examples 1 to 3, and FIG. 6C is a schematic sectional view of the measurement cell used in Comparative Example. The main difference between the measurement cells of Examples 1 to 3 and the measurement cell of the comparative example is the presence or absence of the
これらの測定セルは、スライドガラス(松浪硝子工業製S1111)と粘着シート(3M製9969)を積層して作製した。流路の幅は1mm、高さは100μmとした。実施例で使用した測定セルのトラップ部2の深さは75μmとした。液滴ガイド部3は光ナノインプリント法を用いて作製した。液滴ガイド部3を構成する材料として、光架橋性のポリウレタン(ダイセルサイテック社製EB8405)と光架橋剤(新中村化学製A-NPG)の混合物(1:2)を用いた。
These measurement cells were prepared by laminating a slide glass (S1111 manufactured by Matsunami Glass Industry) and an adhesive sheet (9969 manufactured by 3M). The width of the channel was 1 mm, and the height was 100 μm. The depth of the
図7A,7Bは、実施例の測定セルと比較例の測定セルの液滴ガイド部の構造を示す模式図である。図7Aは液滴ガイド部の平面模式図、図7BはそのB−B断面模式図である。ウエル31は正方配列しており、ウエル間の最短ピッチは40μmであった。個々のウエル31は、直径が20μm、深さが1μmであった。ウエルの総数は約5×104個である。
FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams illustrating the structures of the liquid drop guide portions of the measurement cell of the example and the measurement cell of the comparative example. FIG. 7A is a schematic plan view of the droplet guide section, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along line BB. The
実施例と比較例のいずれにおいても、RainDance社製のRainDrop Systemを用いて作製した液滴(粒径20μm)を用い、オイルとしてRainDance社製のキャリアオイルを用いた。それぞれの実施例、比較例において、オイル上に浮遊した液滴(0.1μl)をオイル(100μl)に添加し、混合液を調製した。混合液中においても、液滴はオイル上に浮遊した。 In each of the examples and comparative examples, droplets (particle diameter: 20 μm) prepared by using a RainDrop System manufactured by RainDance were used, and a carrier oil manufactured by RainDance was used as an oil. In each of Examples and Comparative Examples, droplets (0.1 μl) suspended on oil were added to oil (100 μl) to prepare mixed liquids. Even in the mixture, the droplets floated on the oil.
<実施例1>
液滴ガイド部3が下面となるように設置した測定セルの試料注入口4から、調製した混合液を全量注入し、測定セルに入りきらないオイルを排出口6から排出した。その後、試料注入口4と排出口6を粘着テープ(日東電工社製ニトフロン粘着テープ903)で塞ぎ、オイルの蒸発と液滴の流出を防止した。その後、液滴ガイド部3が上面となるように測定セルを反転した。1時間放置後に光学顕微鏡で液滴を観察したところ、液滴はほとんどウエルに捕捉されていなかった。一方、一晩放置後、光学顕微鏡を用いて液滴を観察したところ、液滴は、ウエルに従い規則配列していた。また、光学顕微鏡像から液滴ガイド部に存在する液滴の数を求めた結果、4×104個の液滴が捕捉されていることが分かった。
<Example 1>
The whole prepared liquid mixture was injected from the
比較例1では、実施例1と同様の操作を行い、試料注入口4と排出口6を粘着テープで塞ぎ、オイルの蒸発と液滴の流出を防止した。その後、液滴ガイド部3が上面となるように測定セルを保持し、一晩放置した。光学顕微鏡を用いて液滴を観察したところ、液滴は、ウエルに従い規則配列していた。また、光学顕微鏡像から液滴ガイド部に存在する液滴の数を求めた結果、1×104個の液滴が捕捉されていることがわかった。
In Comparative Example 1, the same operation as in Example 1 was performed, and the
<実施例2>
実施例1と同様の操作を行い、試料注入口4と排出口6を粘着テープで塞ぎ、オイルの蒸発と液滴の流出を防止した。その後、液滴ガイド部が上面となるように測定セルを反転し、ブロックバスシェーカ(アズワン製ブロックバスシェーカMyBL-100CS)を用いて測定セルに振動を印加した。振動の振動数は25Hzとし、振動幅は2mmとした。図8Aは測定セルを反転した直後の液滴ガイド部の光学顕微鏡像、図8Bは振動を60分印加した後の液滴ガイド部の光学顕微鏡像である。この図から、振動印加により、ウエルに従い液滴が迅速に配列することが分かった。
<Example 2>
The same operation as in Example 1 was performed, and the
<実施例3>
EGFR遺伝子(0.4μM)とDNAインターカレータ(EvaGreen、0.8μM)とを含む液滴をRainDance社製のRainDrop Systemを用いて作製した。その後、実施例2と同じ手順に従い、測定セル中で液滴を配列させた。
<Example 3>
Droplets containing the EGFR gene (0.4 μM) and a DNA intercalator (EvaGreen, 0.8 μM) were prepared using the RainDance RainDrop System. Thereafter, the droplets were arranged in the measurement cell according to the same procedure as in Example 2.
次に、配列した液滴の蛍光像を観察した。図9は、測定セル中の配列液滴の蛍光像を観察した計測システムの概略図である。測定セル1は測定セル設置部208に設置されている。測定セル設置部208は、図4に示した液滴トラップ装置の設置部101であってもよい。すなわち、ddPCR検出装置を構成する計測システムを、液滴トラップ装置と一体化して構成してもよい。
Next, the fluorescent images of the arranged droplets were observed. FIG. 9 is a schematic diagram of a measurement system that observes a fluorescent image of arrayed droplets in a measurement cell. The
本観察では、光源201から出た光をダイクロイックミラー202で反射させ、対物レンズ203を通して測定セル1を照射した。光照射により液滴ガイド部のウエルに配列した液滴から発せられた蛍光は、対物レンズ203、ダイクロイックミラー202、結像レンズ204、ロングパスフィルター205、バンドパスフィルター206を通過し、撮像装置207の受光素子表面で結像した。この場合、ダイクロイックミラー202と対物レンズ203は、光源201からの出射光を測定セル設置部208に配置された測定セル1に光照射する照射光学系を構成する。また、対物レンズ203、ダイクロイックミラー202、結像レンズ204、ロングパスフィルター205、バンドパスフィルター206は、測定セル1の複数のウエルから発生された蛍光を撮像装置207に結像する結像光学系を構成する。図10は、図9に示した計測システムを用いて測定セル1中の配列液滴の蛍光像を測定した結果を示す図である。図10から、図9の光学システムを用いて、配列した液滴の蛍光像が観察できることが分かった。
In the main observation, light emitted from the
実施例1と比較例1の比較から、実施例1の測定セルの液滴ガイド部に存在する液滴の数が、比較例1に比べて4倍程度多いことが分かった。以上から、トラップ部を有する測定セルを用いると、トラップ部の無い測定セルに比較して液滴の捕捉率を大幅に向上できることが分かった。また、実施例1と実施例2の比較から、測定セルに振動を印加することによって、液滴の配列時間が短縮できることが分かった。また、実施例3から、本実施例の測定セル中で配列させた液滴の蛍光像が観察できることが分かった。 From a comparison between Example 1 and Comparative Example 1, it was found that the number of droplets present in the droplet guide portion of the measurement cell of Example 1 was about four times larger than that in Comparative Example 1. From the above, it was found that the use of the measurement cell having the trap portion can significantly improve the droplet capture rate as compared with the measurement cell having no trap portion. In addition, from a comparison between Example 1 and Example 2, it was found that by applying vibration to the measurement cell, the arrangement time of droplets can be reduced. In addition, it was found from Example 3 that a fluorescent image of the droplets arranged in the measurement cell of the present example could be observed.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described above. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of one embodiment can be added to the configuration of another embodiment. Also, for a part of the configuration of each embodiment, it is possible to add, delete, or replace another configuration.
1 測定セル
2 トラップ部
3 液滴ガイド部
4 試料注入口
5 流路
6 排出口
7 蓋部材
8 筐体
11 液滴
12 オイル
31 ウエル
100 液滴トラップ装置
101 設置部
102 反転部
103 制御部
201 光源
202 ダイクロイックミラー
203 対物レンズ
204 結像レンズ
207 撮像装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記測定セルを反転させ、前記トラップ部にトラップされた前記複数の液滴を前記液滴ガイド部の前記複数のウエルに捕捉させる工程と、
を有し、
前記トラップ部は、前記液滴ガイド部に対向する領域の略全面を占める液滴のトラップ方法。 A droplet guide portion having a plurality of wells is provided on one inner wall surface of the internal space, and a trap portion having a concave portion for capturing floating droplets is provided on the other inner wall surface facing the one inner wall surface. Flowing a fluid containing a plurality of droplets and oil in a state where the trap portion is set up and the droplet guide portion is set down, and trapping the plurality of droplets in the trap portion. When,
Inverting the measurement cell, and capturing the plurality of droplets trapped in the trap portion in the plurality of wells of the droplet guide portion,
Have a,
A method for trapping a droplet, wherein the trap portion occupies substantially the entire surface of a region facing the droplet guide portion .
前記試料注入口と前記排出口とを結ぶ前記筐体の内部に設けられた流路と、
前記流路の途中に設けられ前記筐体の外表面に平行な方向に広がりを持つ内部空間と、
前記内部空間の一方の内壁面に設けられた複数のウエルを有する液滴ガイド部と、
前記内部空間の他方の内壁面に設けられた浮遊する液滴を捕捉する窪み部を有し、前記液滴ガイド部に対向する領域の略全面を占めるトラップ部と、
を有する測定セル。 A sample inlet and an outlet opening on the outer surface of the housing,
A flow path provided inside the housing connecting the sample inlet and the outlet,
An internal space provided in the middle of the flow path and extending in a direction parallel to the outer surface of the housing,
A droplet guide portion having a plurality of wells provided on one inner wall surface of the internal space,
A trap portion which occupies almost the entire have a recess for catching droplets that float provided on the other inner wall surface of the interior space, facing the droplet guide region,
A measurement cell having:
Dd<50μm (1)
0.5Dd<Dw<1.2Dd (2)
0.01≦d/Dw≦1 (3) When D d [μm] is the average of the diameter of the droplet, D w [μm] is the average of the maximum diameter of the well, and d [μm] is the average depth of the well, the following (1) to (3) The measuring cell according to claim 4, which satisfies the following relationship:
D d <50 μm (1)
0.5D d <D w <1.2D d (2)
0.01 ≦ d / D w ≦ 1 (3)
内部空間の内壁面に複数のウエルを有する液滴ガイド部と浮遊する液滴を捕捉する窪み部を有するトラップ部とが対面して設けられた測定セルを保持し、反転させる機構を有する反転部と、
前記反転部によって反転された前記測定セルを配置する設置部と、
前記反転部による前記測定セルの反転タイミングを制御する制御部と、
を有し、
前記トラップ部は、前記液滴ガイド部に対向する領域の略全面を占める液滴トラップ装置。 An apparatus for capturing a droplet in a measurement cell,
A reversing unit having a mechanism for holding and reversing a measuring cell provided with a droplet guide unit having a plurality of wells on an inner wall surface of an internal space and a trap unit having a recess for capturing floating droplets When,
An installation unit for arranging the measurement cell inverted by the inversion unit,
A control unit that controls the inversion timing of the measurement cell by the inversion unit,
Have a,
The droplet trap device , wherein the trap unit occupies substantially the entire surface facing the droplet guide unit .
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