JP2004301625A - Biochemical reaction cartridge - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a reagent in a chamber of a solution storage part surely flow into a chamber of a reaction part. <P>SOLUTION: A valve rod 7 having a cutout 8 formed thereon is inserted into the chamber 6 of the solution storage part 2 containing a solution and held by two O-rings 9, and the lower part of the solution chamber 6 is blocked by an aluminium foil sheet 10. A liquid specimen such as blood is injected from a specimen inlet by an inspector, and the valve rod 7 is plunged by using a short press rod 13a of a tool needle 13 to break the aluminium foil sheet 10, and then the solution is moved from the chamber 6 into the chamber 11. Since the notch 8 is connected to the upper and lower parts of the two O-rings 9 in this state, the air passes between the chamber 6 and the outside, and thereby the solution is moved smoothly. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検体中の細胞、微生物、或いは染色体、核酸などを、抗原抗体反応や核酸ハイブリダイゼーション反応などの生化学反応を利用して分析する装置に組み込んで用いる生化学反応カートリッジに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
血液等の検体の分析装置の多くは、抗原坑体反応を利用した免疫学的な方法、又は核酸ハイブリダイゼーションを利用した方法を用いている。このような分析方法の例を挙げると、被検出物質と特異的に結合する抗体又は抗原などのタンパク質或いは一本鎖の核酸をプローブとして使い、微粒子、ビーズ、ガラス板などの固相表面に固定し、被検出物質と抗原抗体反応又は核酸ハイブリダイゼーションを行わせる。
【0003】
そして、酵素、蛍光性物質、発光性物質などの検知感度の高い標識物質を担持した特異的な相互作用を持つ標識化物質、例えば標識化抗体や標識化抗原又は標識化核酸などを用いて、抗原抗体化合物や二本鎖の核酸を検出して、被検物質の有無を検出又は被検物質の定量を行うものである。
【0004】
これらの技術を発展させたものとして、米国特許5,445,934号公報には、互いに異なる塩基配列を有する多数のDNA(デオキシリボ核酸)プローブを基板上にアレイ状に並べた所謂DNAアレイが記載されている。また、Anal.Biochem.、270(1)、103−111、1999には、多種類のタンパク質をメンブレンフィルタ上に並べ、DNAアレイのような構成のタンパク質アレイの作製方法が開示されている。そして、DNAアレイ、タンパク質アレイなどによって、極めて多数の項目の検査を一度に行うことが可能になってきている。
【0005】
また、様々な検体分析方法において、検体による汚染の軽減、反応の効率化、装置の小型化、作業の簡便化などの目的で、内部で必要な反応を行う使い捨ての生化学反応カートリッジも提案され、特表平11−509094号公報には、DNAアレイを含む生化学反応カートリッジ内に複数のチャンバを配し、差圧によって溶液を移動させ、カートリッジ内部で検体中のDNAの抽出或いは増幅、又はハイブリダイゼーションなどの反応を可能とした生化学反応カートリッジが開示されている。
【0006】
生化学反応カートリッジでの試薬の供給方法として、特開2000−266759号公報には使い捨ての分析カセットに外部の試薬ボトルから試薬を供給することが開示されており、特表平11−509094号公報にはチャンバ内に試薬を前もって内蔵することの開示がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外部から試薬を供給する場合には、生化学反応カートリッジとは別に複数の試薬を用意しなければならず、更に検査項目が多いと必要な試薬の種類も多くなり、補充が煩わしくなるだけでなく、試薬の種類を間違える虞れがある。また、生化学反応カートリッジのチャンバに試薬を内蔵するものでは、保存・運搬時の環境変化や運搬時の振動などによって、チャンバ内の試薬が流路や他のチャンバに流れ込んで、意図する反応と異なる反応を起こす可能性がある。
【0008】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、試薬の補充の煩わしさ、試薬の種類の間違いを解消し、かつ保存・運搬時の環境変化や振動でもチャンバ内の試薬が流路や他のチャンバに流れ込むことのない生化学反応カートリッジを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る生化学反応カートリッジは、チャンバ・流路を含む反応部分と、該反応部分と隔離又は別体にして前記チャンバと対応する位置に溶液を蓄える溶液貯蔵部分とを有し、該溶液貯蔵部分から溶液を前記反応部分のチャンバに移動させるために、前記溶液貯蔵部分と前記反応部分との間に貫通可能な仕切部材を設けたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本実施の形態における生化学反応カートリッジの斜視図を示している。カートリッジは反応が行われる反応部分1と、その上に配置され試薬・洗浄剤などの溶液を貯蔵する溶液貯蔵部分2の2層構造とされている。反応部分1と溶液貯蔵部分2の本体は、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂で構成されている。反応物についての光学的な測定を行う場合は、反応部分1には透明又は半透明のプラスチックが必要になる。
【0011】
反応部分1の上部には、注射器を用いて血液等の検体を注入する検体入口3が設けられ、この検体入口3はゴムキャップにより封止されている。また、反応部分1の両側面には、反応部分1内の溶液を移動するために、ノズルを挿入して加圧或いは減圧を行うための複数のノズル入口4が設けられ、これらのノズル入口4はゴムキャップにより封止され、反対側の面も同じ構成になっている。
【0012】
また、溶液貯蔵部分2の上部には、後述する溶液貯蔵チャンバの上部を塞ぐための3枚のアルミ箔シート5が貼り付けられている。そして、反応部分1と溶液貯蔵部分2は超音波により溶着されている。なお、反応部分1と溶液貯蔵部分2は別体の構成にして、使用時に重ね合わせるようにすることもできる。
【0013】
図2は図1の溶液貯蔵部分2の平面断面図を示し、溶液が入った独立したチャンバ6a〜6mが設けられ、チャンバ6a、6bにはそれぞれ細胞壁を壊すEDTAを含む第1の溶血剤、界面活性剤などのタンパク質変性剤を含む第2の溶血剤が蓄積されている。チャンバ6cにはDNAが吸着するシリカコーティングされた磁性体粒子が蓄積され、チャンバ6l、チャンバ6mには、DNAの抽出の際にDNAの精製を行うために用いる第1、第2の抽出洗浄剤が蓄積されている。
【0014】
チャンバ6dにはDNAを磁性体粒子から溶出する低濃度塩のバッファから成る溶出液、チャンバ6gにはPCRで必要なプライマ、ポリメラーゼ、dNTP溶液、バッファ、蛍光剤を含むCy−3dUTPなどの混合液が充填されている。チャンバ6h、6jには、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体DNAと蛍光標識とを洗浄するための界面活性剤を含む洗浄剤、チャンバ6iには後述するDNAマイクロアレイを含むチャンバ内を乾燥させるためのアルコールが蓄積されている。そして、各チャンバ6a〜6mには後述するシートを貫通するための尖った弁棒7a〜7mが付設されている。
【0015】
図3は生化学反応カートリッジの保存時の状態を示した断面図であり、溶液が入った溶液貯蔵部分2のチャンバ6には切欠き8を持つ弁棒7が挿入され、2個のOリング9により保持されている。溶液チャンバ6の下部はアルミ箔シート10により塞がれ、チャンバ6と反応部分1のチャンバ11間には空気が出入りできないようにするシール材12が介在されている。環境による溶液、空気の体積変化や圧力の変化は、アルミ箔シート10の変形で吸収できるようにされており、不時にチャンバ6の溶液が反応部分1に浸入することはない。
【0016】
図4は検査者が血液等の液体状の検体を検体入口3から注入し、後述する処理装置にセットしてから、工具用ニードル13の短い押圧棒13aを用いて1段目に弁棒7を押し込んで、アルミ箔シート10を破り、溶液がチャンバ6からチャンバ11に移動を始めた状態である。この状態では、弁棒7に設けた切欠き8は2個のOリング9の上下につながっているので、チャンバ6内と外部とで空気が通じ溶液は円滑に移動することができる。
【0017】
このように、仕切部材として貫通可能なアルミ箔シート10を有しているので、工具用ニードル13の押圧棒13aを反応部分1側に押し込むだけで、工具用ニードル13が触れることなく、極めて簡単に溶液をチャンバ6からチャンバ11内に流し込むことができる。なお、本実施の形態では、溶液貯蔵部分2のチャンバの位置の真下に反応部分1の対応するチャンバが位置しているが、流路を形成するなどして対応するチャンバが真下になくても支障はない。
【0018】
次に、検査者は工具用ニードル13を一旦抜き取り、図5に示すように逆さにして長い側の押圧棒13bによる2段目の押し込みによって、更に弁棒7を押し下げる。すると、上側のOリング9により空気は密閉され、後述する反応部分1内での溶液の移動が可能になる。検査者はこの工程を全てのチャンバ6a〜6mに対して行う。このように、工具用ニードル13を用いて1段目の押し込みで溶液を流し込み、2段目の押し込みにより密閉できるので、押し込みという簡単な動作だけで、溶液のチャンバ11への流し込み、密閉という2つの作業が同時に実行できる。
【0019】
図6は反応部分1の平面断面図である。片側の側面には10個のノズル入口4a〜4jが設けられ、反対側の側面にも10個のノズル入口4k〜4tが設けられている。各ノズル入口4a〜4tは空気が流れる空気流路14a〜14tを介して、溶液を貯蔵する場所或いは反応を起こす場所であるチャンバ11a〜11tに連通している。ただし、ノズル入口4n、4p、4q、4sは本実施の形態の工程では使用しないので、チャンバに連通しておらず予備になっている。
【0020】
つまりは、ノズル入口4a〜4jは流路14a〜14jを介してチャンバ11a〜11jに連通して、反対側のノズル入口4k、4l、4m、4o、4r、4tは、それぞれ流路14k、14l、14m、14o、14r、14tを介して、チャンバ11k、11l、11m、11o、11r、11tに連通している。
【0021】
そして、検体入口3はチャンバ16に連通され、チャンバ11a、11b、11c、11kはチャンバ16に、チャンバ11g、11oはチャンバ17に、チャンバ11h、11i、11j、11r、11tはチャンバ18に連通している。更に、チャンバ16は流路19を介してチャンバ17に、チャンバ17は流路20を介してチャンバ18に連通している。流路19にはチャンバ11d、11e、11f、11l、11mが、それぞれ流路15d、15e、15f、15l、15mを介して連通している。
【0022】
また、チャンバ18の底面には角孔があけられ、この角孔にガラス基板で作製されたDNAマイクロアレイ21が、プローブ面を上にして貼り付けられている。DNAマイクロアレイ21には、1インチ四方程度のガラス板等の固相表面に、異なる種類のDNAプローブが数10〜数10万種高密度に並べられている。このDNAマイクロアレイ21を用いて検体DNAとハイブリダイゼーション反応を行うことによって、一度に数多くの遺伝子の検査ができる。また、これらのDNAプローブはマトリックス状に規則正しく並んでおり、それぞれのDNAプローブのアドレス(何行・何列)を情報として、容易に取り出せるという利点がある。検査の対象となる遺伝子としては、感染症ウイルス・細菌、疾患関連遺伝子の他に各個人の遺伝子多型等がある。
【0023】
反応部分1のチャンバ11a、11bには、それぞれ溶液貯蔵部分2のチャンバ6a、6bから流れた第1の溶血剤、第2の溶血剤が蓄積されている。チャンバ11cには、チャンバ6cから流れた磁性体粒子が蓄積され、チャンバ11l、チャンバ11mには、それぞれチャンバ6l、チャンバ6mから流れた第1、第2の抽出洗浄剤が蓄積されている。チャンバ11dには、チャンバ6dから流れた溶出液、チャンバ11gには、チャンバ6gから流れたPCR(Polymerase Chain Reaction)で必要な混合液が充填されている。チャンバ11h、11jには、それぞれチャンバ6h、6jから流れた洗浄剤、チャンバ11iには、チャンバ6iから流れたアルコールが蓄積されている。
【0024】
なお、チャンバ11eは血液のDNA以外の塵埃が溜まるチャンバ、チャンバ11fはチャンバ11l、11mの第1、第2の抽出洗浄剤の廃液が溜まるチャンバ、チャンバ11rは第1、第2の洗浄剤の廃液が溜まるチャンバであり、チャンバ11k、11o、11tは溶液がノズル入口に流れ込まないために設けたブランクのチャンバである。
【0025】
図7は生化学反応カートリッジ内での溶液の移動や種々の反応を制御する処理装置である。テーブル22は生化学反応カートリッジをセットする場所であり、テーブル22上には、カートリッジ内で検体からのDNAなどを抽出する際に作動させる電磁石23、検体からのDNAをPCRなどの方法で増幅させる際に温度制御するためのペルチェ素子24、増幅した検体DNAとカートリッジ内部にあるDNAマイクロアレイ上のDNAプローブとの間でハイブリダイゼーションを行う際と、ハイブリダイゼーションしなかった検体DNAの洗浄を行う際に温度制御するためのペルチェ素子25が配置され、これらは処理装置全体を制御する制御部26に接続されている。
【0026】
図7のテーブル22の上下には、電動シリンジポンプ27、28と、これらのポンプ27、28により空気を吐出或いは吸引を行う出入口で複数のポンプノズル29、30を片側10個ずつ設けたポンプブロック31、32が配置されている。また、制御部26は検査者が入力を行う入力部33に接続されている。
【0027】
電動シリンジポンプ27、28とポンプノズル29、30の間には、図示しない複数の良く知られた電動切換バルブが配置され、ポンプ27、28と共に制御部26に接続されている。制御部26により、片側10個のうち1個ずつのポンプノズル29、30を選択的にポンプ27、28に対して開にしたり、全てのポンプノズル29、30を閉にしたりする制御が可能とされている。
【0028】
溶液を溶液貯蔵部分2から反応部分1に移動して、処理の開始信号を入力すると、反応部分1の内部でDNAなどの抽出、増幅が行われ、増幅した検体DNAと反応部分1の内部にあるDNAマイクロアレイ上のDNAプローブとの間でハイブリダイゼーションと、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体DNAと蛍光標識の洗浄とが行われる。
【0029】
本実施の形態では、血液を検体とし検査者が注射器により検体入口2のゴムキャップを貫通させて血液を注入すると、血液はチャンバ16に流れ込む。その後に、検査者は生化学反応カートリッジをテーブル22に置き、図示しないレバーを操作して、図示しない機構によりポンプブロック31、32を図7の矢印の方向に移動させると、ゴムキャップを貫通してポンプノズル29、30が反応部分1のノズル入口4に挿入される。
【0030】
図6で説明したように、ノズル入口4が生化学反応カートリッジの両側の2つの面に集中しているので、電動シリンジポンプ27、28、電動切換バルブ、ポンプノズル29、30を内蔵したポンプブロック31、32の形状、配置が単純になる。更に、必要なチャンバや流路を確保しながら、ポンプブロック31、32でカートリッジを同時に挟み込むという単純な動作だけで、ポンプノズル29、30を挿入することができ、ポンプブロック31、32の構成も簡単なものになる。そして、ノズル入口4a〜4tを全て同じ高さ、即ち直線状に配置すると、ノズル入口4a〜4tに接続する流路14a〜14tの高さが全て同じになり、流路14a〜14tの作製が容易になる。
【0031】
また、図7の処理装置で、n個の生化学反応カートリッジ用にポンプブロック31、32をn倍に長くした構成にすれば、n個のカートリッジを直列に並べることによって、n個のカートリッジに対して必要な工程を同時に行うことができ、構成は極めて簡単ながら多数のカートリッジに対して生化学反応を行わせることができる。
【0032】
検査者は図4、図5で説明した溶液の流し込みと密閉の工程を行い、次に入力部33で処理開始の命令を入力すると処理が始まる。勿論、装置側にロボットアームを設け、弁棒7をこのロボットアームに取り付けて、図4、図5で説明した工程を自動的に行ってもよく、この場合は後述する方法と同様に電動シリンジポンプ27、28を作動させて、円滑に溶液を流し込むことができる。更に、本実施の形態のように、生化学反応カートリッジの使用直前に流し込みの工程を行うのではなく、溶液が必要になる直前に個々の溶液を流し込むことも可能である。
【0033】
図8は本実施の形態の処理装置における処理手順を説明するフローチャート図である。先ずステップS1で、制御部26はノズル入口4a、4kのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引してチャンバ11aの第1の溶血剤を血液の入ったチャンバ16に流し込む。このときに、溶血剤の粘性や流路の抵抗によるが、ポンプ28からの空気の吸引を、ポンプ27からの空気の吐出開始10〜200m秒後に開始するように制御すると、流れる溶液の先頭で溶液が飛び出すことがなく溶液が円滑に流れる。
【0034】
このように、空気の供給、吸引のタイミングをずらして、加圧、減圧を制御すれば溶液を円滑に流すことができるが、電動シリンジポンプ28からの空気の吸引を、ポンプ27からの空気の吐出開始時からリニアに増加させるなど、細かな制御を行えば、更に円滑に流すことが可能になる。また、加圧と減圧の両方を用いることで反応部分1内に発生する圧力を軽減することができ、この結果、溶液の移動の途中に溶液を流し込みたくない分岐流路やチャンバがある場合に、そこに流れ込むことを防ぐという効果もある。以下の溶液の移動についても同様である。
【0035】
空気の供給の制御は、電動シリンジポンプ27、28を用いることで容易に実現でき、ノズル入口4a、4oのみを開にし、シリンジポンプ27、28で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ6の溶液を流路19に流してその後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。或いは、ポンプ28から空気を連続的に吐出し、気泡を発生させながら攪拌してもよい。
【0036】
図9は図6のチャンバ11a、チャンバ16、チャンバ11kを通る反応部分1の断面図であり、ノズル入口4aにポンプノズル29が挿入されて加圧され、ノズル入口4kにポンプノズル30が挿入されて減圧され、チャンバ11aの第1の溶血剤が血液の入ったチャンバ16に流れ込む様子を示している。チャンバ11aは実際は溶液貯蔵部分2と連通しているが、便宜上、天井を設けて連通していない図としている。
【0037】
図8において、次のステップS2でノズル入口4b、4kのみを開にし、同様にしてチャンバ11bの第2の溶血剤をチャンバ16に流し込み、ステップS3ではノズル入口4c、4kのみを開にし、同様にしてチャンバ11cの磁性体粒子をチャンバ16に流し込む。ステップS2、S3共に、ステップS1と同様にして攪拌を行う。ステップS3では、磁性体粒子にステップS1、S2で細胞が溶解して出てきたDNAが磁性体粒子に付着する。
【0038】
そして、ステップS4で電磁石23をオンにし、ノズル入口4e、4kのみを開にし、電動シリンジポンプ28から空気を吐出し、ポンプ27から空気を吸引して、チャンバ16の溶液をチャンバ11eに移動すると、この移動の際に磁性体粒子とDNAが流路19の電磁石23の上で捕捉される。電動シリンジポンプ27、28の吸引、吐出を交互に繰り返して、溶液をチャンバ16、11e間を2回往復させてDNAの捕捉効率を高める。更に回数を増やすと、捕捉効率は一層高まるが、処理時間が余分にかかることになる。
【0039】
このように、磁性体粒子を利用してDNAを、幅1〜2mm程度、高さ0.2〜1mm程度の小さい流路上で、しかも流れている状態で捕捉するので、極めて効率良く捕捉することができる。捕捉ターゲット物質がRNA或いはタンパク質の場合も同様である。
【0040】
次に、ステップS5で電磁石23をオフにし、ノズル入口4f、4lのみを開にし、電動シリンジポンプ28から空気を吐出し、ポンプ27から空気を吸引してチャンバ11lの第1の抽出洗浄液をチャンバ11fに移動する。このとき、ステップS4で捕捉された磁性体粒子とDNAが抽出洗浄液と共に移動して洗浄が行われる。ステップS4と同様にして2回往復した後に電磁石23をオンにし、同様にして2回往復させて磁性体粒子とDNAを流路19の電磁石23の上に回収し、溶液をチャンバ11lに戻しておく。
【0041】
ステップS6で、ノズル入口4f、4mを用いてチャンバ11mの第2の抽出洗浄液に対して、ステップS5と同じ工程を行って更に洗浄する。ステップS7では電磁石23をオンにしたまま、ノズル入口4d、4oのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ11dの溶出液をチャンバ17に移動する。
【0042】
このとき、溶出液の作用によって磁性体粒子とDNAが分離し、DNAのみが溶出液と共にチャンバ17に移動し、磁性体粒子は流路19に残り、このようにしてDNAの抽出、精製が行われる。抽出洗浄液が入ったチャンバ11l、11mと洗浄後の廃液が入るチャンバ11fを用意することにより、生化学反応カートリッジ1内でDNAの抽出、精製を行うことが可能になる。
【0043】
次に、ステップS8でノズル入口4g、4oのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ11gのPCR用薬剤をチャンバ17に流し込む。更に、ノズル入口4g、4tのみを開にし、電動シリンジポンプ27、28で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ16の溶液を流路20に流して、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。そして、ペルチェ素子24を制御して、チャンバ17内の溶液を96℃の温度に10分保持した後に、96℃・10秒、55℃・10秒、72℃・1分の工程を30回繰り返し、溶出されたDNAにPCRを行って増幅する。
【0044】
ステップS9では、ノズル入口4g、4tのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ17の溶液をチャンバ18に移動する。更に、ペルチェ素子25を制御して、チャンバ18内の溶液を45℃で2時間保ってハイブリダイゼーションを行う。このとき、ポンプ27、28で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ18の溶液を流路15tに移動し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌しながら、ハイブリダイゼーションを進める。
【0045】
次にステップS10で、同じ45℃を保持したまま、今度はノズル入口4h、4rのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ18内の溶液をチャンバ11rに移動しながら、チャンバ11hの第1の洗浄液をチャンバ18を通してチャンバ11rに流し込む。ポンプ27、28の吸引、吐出を交互に繰り返して、溶液をチャンバ11h、18、11r間を2回往復させ、最後にチャンバ11hに戻す。このようにして、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体DNAと蛍光標識とが洗浄される。
【0046】
図10は図6のチャンバ11h、チャンバ18、チャンバ11rを通る断面図であり、ノズル入口4hにポンプノズル29が挿入されて加圧され、ノズル入口4rにポンプノズル30が挿入されて減圧され、チャンバ11hの第1の洗浄液がチャンバ18を通して、チャンバ11rに流れ込む様子を示している。チャンバ11hは実際は溶液貯蔵部分2と連通しているが、便宜上、天井を設けて連通していない図としている。
【0047】
図8において、ステップS11では同じ45℃を保持したまま、ノズル入口4j、4rを用いてチャンバ11jの第2の洗浄液に対して、ステップS10と同じ工程を行って更に洗浄し、最後にチャンバ11jに戻す。このように洗浄液が入ったチャンバ11h、11jと洗浄後の廃液が入るチャンバ11rを用意しているので、生化学反応カートリッジ内でDNAマイクロアレイ21の洗浄を行うことが可能になる。
【0048】
ステップS12では、ノズル入口4i、4rのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ11iのアルコールをチャンバ18を通してチャンバ11rに移動する。その後、ノズル入口4i、4tのみを開にし、ポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ18内を乾燥させる。
【0049】
この後に、検査者が図示しないレバーを操作すると、図示しない機構によりポンプブロック31、32は生化学反応カートリッジから離れる方向に移動し、ポンプノズル29、30がカートリッジのノズル入口4から外れる。そして、検査者はこのカートリッジを、図示しない良く知られたスキャナなどのDNAマイクロアレイ用読取装置に挿入して測定、解析を行う。
【0050】
本発明の実施の形態の幾つかを、次に列挙する。
【0051】
[実施の形態1] チャンバ・流路を含む反応部分と、該反応部分と隔離又は別体にして前記チャンバと対応する位置に溶液を蓄える溶液貯蔵部分とを有し、該溶液貯蔵部分から溶液を前記反応部分のチャンバに移動させるために、前記溶液貯蔵部分と前記反応部分との間に貫通可能な仕切部材を設けたことを特徴とする生化学反応カートリッジ。
【0052】
[実施の形態2] 前記仕切部材は弁棒による押し込みにより貫通可能とした実施の形態1に記載の生化学反応カートリッジ。
【0053】
[実施の形態3] 前記仕切部材に対する工具用ニードルによる前記弁棒に対する1段目の押し込みで、前記チャンバが外部に対して開となって前記溶液貯蔵部分の溶液が前記のチャンバに移動し、2段目の押し込みで前記チャンバが外部に対して密封される実施の形態2に記載の生化学反応カートリッジ。
【0054】
[実施の形態4] 前記仕切部材は2つの長さの異なる押圧棒を備え、前記1段目の押し込みは短い押圧棒を使用し、前記2段目の押し込みは長い押圧棒を使用する実施の形態3に記載の生化学反応カートリッジ。
【0055】
[実施の形態5] 前記長さの異なる2つの押圧棒は同一軸線上に反対方向に向けて配置した実施の形態4に記載の生化学反応カートリッジ。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る生化学反応カートリッジは、チャンバ・流路を含む反応部分と、反応部分と隔離されて或いは反応部分と別体で試薬・洗浄剤などの溶液を蓄える溶液貯蔵部分とを有し、溶液を溶液貯蔵部分から反応部分に移動するために隔離している部材が貫通できる又は溶液貯蔵部分と反応部分とを接触させてそれらの壁面が貫通できる部材で構成され、必要なときに溶液を生化学反応カートリッジ内に準備できるので、試薬の補充の煩わしさ、試薬の種類の間違いを軽減し、かつ保存・運搬時の環境変化や振動でもチャンバ内の試薬が流路や他のチャンバに流れ込むことがなく、意図する反応を正しく起こさせ得るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態の生化学反応カートリッジの斜視図である。
【図2】溶液貯蔵部分の平面断面図である。
【図3】保存時の生化学反応カートリッジの一部断面図である。
【図4】弁棒を1段押し込んだ状態の生化学反応カートリッジの一部の断面図である。
【図5】弁棒を2段押し込んだ状態の生化学反応カートリッジの一部断面図である。
【図6】反応部分の平面断面図である。
【図7】本実施形態の生化学反応カートリッジ内での溶液の移動や種々の反応を制御する処理装置のブロック構成図である。
【図8】処理手順のフローチャート図である。
【図9】図6の一部のチャンバの断面図である。
【図10】図6の一部のチャンバの断面図である。
【符号の説明】
1 反応部分
2 溶液貯蔵部分
3 検体入口
4 ノズル入口
5、10 アルミ箔シート
7 弁棒
8 切欠き
9 Oリング
11、16〜18 チャンバ
13 工具用ニードル
15、19、20 流路
21 DNAマイクロアレイ
22 テーブル
26 制御部
27、28 電動シリンジポンプ
29、30 ポンプノズル
31、32 ポンプブロック
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a biochemical reaction cartridge used by incorporating cells, microorganisms, chromosomes, nucleic acids, and the like in a sample into an apparatus for analyzing by utilizing a biochemical reaction such as an antigen-antibody reaction or a nucleic acid hybridization reaction. .
[0002]
[Prior art]
Many analyzers for specimens such as blood use an immunological method utilizing an antigen-body reaction or a method utilizing nucleic acid hybridization. As an example of such an analysis method, a protein such as an antibody or an antigen or a single-stranded nucleic acid that specifically binds to a substance to be detected is used as a probe and immobilized on a solid phase surface such as fine particles, beads, and a glass plate. Then, an antigen-antibody reaction or nucleic acid hybridization is performed with the substance to be detected.
[0003]
Then, using a labeling substance having a specific interaction carrying a labeling substance having a high detection sensitivity such as an enzyme, a fluorescent substance, and a luminescent substance, for example, a labeled antibody or a labeled antigen or a labeled nucleic acid, It detects antigen-antibody compounds and double-stranded nucleic acids to detect the presence or absence of a test substance or to quantify the test substance.
[0004]
As a development of these techniques, US Pat. No. 5,445,934 discloses a so-called DNA array in which a large number of DNA (deoxyribonucleic acid) probes having mutually different base sequences are arranged in an array on a substrate. Have been. Also, Anal. Biochem. 270 (1), 103-111 and 1999 disclose a method for preparing a protein array having a configuration such as a DNA array by arranging various types of proteins on a membrane filter. In addition, it has become possible to inspect a very large number of items at once by using a DNA array, a protein array, or the like.
[0005]
Also, in various sample analysis methods, disposable biochemical reaction cartridges that perform the necessary reactions internally have been proposed for the purpose of reducing contamination by the sample, increasing the efficiency of the reaction, miniaturizing the device, and simplifying the work. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-509094 discloses a method in which a plurality of chambers are arranged in a biochemical reaction cartridge including a DNA array, a solution is moved by a differential pressure, and extraction or amplification of DNA in a sample is performed inside the cartridge. A biochemical reaction cartridge that enables a reaction such as hybridization is disclosed.
[0006]
As a method for supplying a reagent in a biochemical reaction cartridge, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-266759 discloses that a reagent is supplied from an external reagent bottle to a disposable analysis cassette, and JP-A-11-509094 is disclosed. Discloses that a reagent is previously incorporated in a chamber.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when supplying reagents from the outside, it is necessary to prepare a plurality of reagents separately from the biochemical reaction cartridge, and if there are many test items, the types of reagents required are increased, and replenishment becomes complicated. In addition, there is a possibility that the type of the reagent is mistaken. In the case of a reagent containing a reagent in the chamber of a biochemical reaction cartridge, the reagent in the chamber flows into the flow path or other chambers due to environmental changes during storage / transport or vibrations during transport, and the intended reaction is not performed. Different reactions can occur.
[0008]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, troublesome replenishment of reagents, mistakes in the types of reagents, and allow the reagents in the chamber to flow through the flow path and other parts even when the environment changes or vibrations during storage and transport. It is an object of the present invention to provide a biochemical reaction cartridge that does not flow into a chamber.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a biochemical reaction cartridge according to the present invention comprises a reaction part including a chamber and a flow path, and a solution storage part which is separated from or separate from the reaction part and stores a solution at a position corresponding to the chamber. And a partition member that can penetrate between the solution storage part and the reaction part is provided to move the solution from the solution storage part to the chamber of the reaction part.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment.
FIG. 1 is a perspective view of a biochemical reaction cartridge according to the present embodiment. The cartridge has a two-layer structure including a reaction part 1 in which a reaction is performed, and a solution storage part 2 disposed on the reaction part 1 for storing a solution such as a reagent and a cleaning agent. The main body of the reaction part 1 and the solution storage part 2 is made of synthetic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) copolymer, polystyrene, polycarbonate, polyester, polyvinyl chloride and the like. I have. When performing an optical measurement on the reactant, the reaction part 1 requires a transparent or translucent plastic.
[0011]
A sample inlet 3 for injecting a sample such as blood using a syringe is provided at an upper portion of the reaction part 1, and the sample inlet 3 is sealed with a rubber cap. In addition, a plurality of nozzle inlets 4 are provided on both side surfaces of the reaction part 1 for inserting a nozzle and performing pressurization or depressurization in order to move the solution in the reaction part 1. Are sealed by a rubber cap, and the opposite surface has the same configuration.
[0012]
Further, on the upper part of the solution storage part 2, three aluminum foil sheets 5 for covering an upper part of a solution storage chamber described later are stuck. The reaction part 1 and the solution storage part 2 are welded by ultrasonic waves. In addition, the reaction part 1 and the solution storage part 2 may be configured separately, and may be overlapped at the time of use.
[0013]
FIG. 2 shows a plan cross-sectional view of the solution storage part 2 of FIG. 1, provided with independent chambers 6 a to 6 m containing a solution, wherein the chambers 6 a and 6 b each include a first hemolytic agent containing EDTA that breaks cell walls, A second hemolytic agent including a protein denaturant such as a surfactant is accumulated. In the chamber 6c, silica-coated magnetic particles to which DNA is adsorbed are accumulated. In the chambers 6l and 6m, first and second extraction detergents used for purifying DNA at the time of extracting DNA are used. Has been accumulated.
[0014]
The chamber 6d contains an eluate composed of a buffer of a low-concentration salt that elutes DNA from magnetic particles, and the chamber 6g contains a mixture of a primer, a polymerase, a dNTP solution, a buffer, and a Cy-3dUTP containing a fluorescent agent necessary for PCR. Is filled. In the chambers 6h and 6j, a detergent containing a surfactant for washing the unhybridized fluorescently labeled sample DNA and the fluorescent label is contained. In the chamber 6i, a chamber containing a DNA microarray to be described later is dried. Alcohol has accumulated. Each of the chambers 6a to 6m is provided with a sharp valve stem 7a to 7m for penetrating a seat to be described later.
[0015]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of the biochemical reaction cartridge during storage, in which a valve stem 7 having a notch 8 is inserted into a chamber 6 of a solution storage part 2 containing a solution, and two O-rings are provided. 9. The lower part of the solution chamber 6 is closed by an aluminum foil sheet 10, and a sealing material 12 is provided between the chamber 6 and the chamber 11 of the reaction part 1 to prevent air from entering and leaving. Changes in the volume and pressure of the solution and air due to the environment can be absorbed by deformation of the aluminum foil sheet 10, so that the solution in the chamber 6 does not inadvertently enter the reaction section 1.
[0016]
FIG. 4 shows a state in which the examiner injects a liquid sample such as blood from the sample inlet 3 and sets it in a processing device described later, and then uses the short pressing rod 13 a of the tool needle 13 to move the valve rod 7 to the first stage. , The aluminum foil sheet 10 is broken, and the solution starts to move from the chamber 6 to the chamber 11. In this state, the notch 8 provided in the valve stem 7 is connected to the upper and lower sides of the two O-rings 9, so that air flows between the inside and the outside of the chamber 6 and the solution can move smoothly.
[0017]
As described above, since the partition member has the penetrable aluminum foil sheet 10, the pressing needle 13a of the tool needle 13 is simply pushed into the reaction portion 1 side, and the tool needle 13 does not come into contact with the tool. The solution can be poured into the chamber 11 from the chamber 6. In the present embodiment, the corresponding chamber of the reaction part 1 is located immediately below the position of the chamber of the solution storage part 2. However, even if the corresponding chamber is not directly below by forming a flow path or the like. No problem.
[0018]
Next, the inspector once pulls out the tool needle 13 and turns it upside down as shown in FIG. 5 to further push down the valve rod 7 by pushing in the second stage with the long pressing rod 13b. Then, the air is sealed by the upper O-ring 9 and the movement of the solution in the reaction part 1 described later becomes possible. The inspector performs this step for all the chambers 6a to 6m. As described above, since the solution can be poured by pressing the first stage by using the tool needle 13 and the container can be sealed by pressing the second stage, the solution can be poured into the chamber 11 and sealed by the simple operation of pressing. Two tasks can be performed simultaneously.
[0019]
FIG. 6 is a plan sectional view of the reaction part 1. Ten nozzle inlets 4a to 4j are provided on one side surface, and ten nozzle inlets 4k to 4t are also provided on the opposite side surface. The nozzle inlets 4a to 4t communicate with the chambers 11a to 11t through which the solution is stored or where the reaction takes place via the air passages 14a to 14t through which the air flows. However, since the nozzle inlets 4n, 4p, 4q, and 4s are not used in the process of this embodiment, they are not connected to the chamber and are reserved.
[0020]
That is, the nozzle inlets 4a to 4j communicate with the chambers 11a to 11j via the flow paths 14a to 14j, and the opposite nozzle inlets 4k, 41, 4m, 4o, 4r, and 4t flow through the flow paths 14k and 141, respectively. , 14m, 14o, 14r, and 14t, and communicates with the chambers 11k, 11l, 11m, 11o, 11r, and 11t.
[0021]
The sample inlet 3 communicates with the chamber 16, the chambers 11a, 11b, 11c, and 11k communicate with the chamber 16, the chambers 11g and 11o communicate with the chamber 17, and the chambers 11h, 11i, 11j, 11r, and 11t communicate with the chamber 18. ing. Further, the chamber 16 communicates with the chamber 17 via the flow path 19, and the chamber 17 communicates with the chamber 18 via the flow path 20. Chambers 11d, 11e, 11f, 11l, and 11m communicate with the flow path 19 via flow paths 15d, 15e, 15f, 151, and 15m, respectively.
[0022]
A square hole is formed in the bottom surface of the chamber 18, and a DNA microarray 21 made of a glass substrate is attached to the square hole with the probe surface facing upward. In the DNA microarray 21, several hundreds to several hundred thousand kinds of different types of DNA probes are arranged at a high density on a solid surface such as a glass plate of about 1 inch square. By performing a hybridization reaction with a sample DNA using the DNA microarray 21, a large number of genes can be tested at once. Further, these DNA probes are regularly arranged in a matrix, and there is an advantage that the address (how many rows and how many columns) of each DNA probe can be easily taken out as information. Genes to be tested include infectious disease viruses / bacteria, disease-related genes, as well as individual polymorphisms.
[0023]
The first and second hemolytic agents flowing from the chambers 6a and 6b of the solution storage part 2 are accumulated in the chambers 11a and 11b of the reaction part 1, respectively. The magnetic particles flowing from the chamber 6c are accumulated in the chamber 11c, and the first and second extraction cleaning agents flowing from the chambers 6l and 6m are accumulated in the chambers 11l and 11m, respectively. The chamber 11d is filled with an eluate flowing from the chamber 6d, and the chamber 11g is filled with a mixed solution required for PCR (Polymerase Chain Reaction) flowing from the chamber 6g. The cleaning agents flowing from the chambers 6h and 6j are accumulated in the chambers 11h and 11j, respectively, and the alcohol flowing from the chamber 6i is accumulated in the chamber 11i.
[0024]
The chamber 11e is a chamber for storing dust other than blood DNA, the chamber 11f is a chamber for storing waste liquid of the first and second extraction cleaning agents of the chambers 11l and 11m, and the chamber 11r is a chamber for storing the first and second cleaning agents. The chambers 11k, 11o, and 11t are blank chambers provided to prevent the solution from flowing into the nozzle inlet.
[0025]
FIG. 7 shows a processing apparatus for controlling the movement of a solution and various reactions in a biochemical reaction cartridge. The table 22 is a place where a biochemical reaction cartridge is set. On the table 22, an electromagnet 23 that is activated when extracting DNA or the like from the sample in the cartridge, and amplifies DNA from the sample by a method such as PCR. The Peltier element 24 for controlling the temperature during the hybridization between the amplified sample DNA and the DNA probe on the DNA microarray inside the cartridge, and when the unhybridized sample DNA is washed. Peltier elements 25 for controlling the temperature are arranged, and these are connected to a control unit 26 for controlling the entire processing apparatus.
[0026]
Above and below the table 22 in FIG. 7, a pump block provided with electric syringe pumps 27 and 28 and a plurality of pump nozzles 29 and 30 at each of the inlets and outlets for discharging or sucking air by these pumps 27 and 28. 31 and 32 are arranged. Further, the control unit 26 is connected to an input unit 33 for inputting by the examiner.
[0027]
A plurality of well-known electric switching valves (not shown) are arranged between the electric syringe pumps 27 and 28 and the pump nozzles 29 and 30, and are connected to the control unit 26 together with the pumps 27 and 28. The control unit 26 can control to selectively open one of the pump nozzles 29 and 30 out of ten on one side to the pumps 27 and 28 or to close all the pump nozzles 29 and 30. Have been.
[0028]
When the solution is moved from the solution storage section 2 to the reaction section 1 and a processing start signal is inputted, extraction and amplification of DNA and the like are performed inside the reaction section 1 and the amplified sample DNA and the inside of the reaction section 1 are mixed. Hybridization with a DNA probe on a certain DNA microarray and washing of the unlabeled fluorescent-labeled sample DNA and the fluorescent label are performed.
[0029]
In the present embodiment, when blood is used as a sample and an examiner injects blood through a rubber cap of the sample inlet 2 with a syringe, the blood flows into the chamber 16. Thereafter, the examiner places the biochemical reaction cartridge on the table 22 and operates a lever (not shown) to move the pump blocks 31 and 32 in the direction of the arrow in FIG. The pump nozzles 29, 30 are inserted into the nozzle inlet 4 of the reaction part 1.
[0030]
As described in FIG. 6, since the nozzle inlet 4 is concentrated on the two surfaces on both sides of the biochemical reaction cartridge, the pump block including the electric syringe pumps 27 and 28, the electric switching valves, and the pump nozzles 29 and 30 is built in. The shapes and arrangements of 31, 32 are simplified. Furthermore, the pump nozzles 29 and 30 can be inserted only by a simple operation of simultaneously sandwiching the cartridges with the pump blocks 31 and 32 while securing the necessary chambers and flow paths, and the configuration of the pump blocks 31 and 32 is also improved. It's easy. When all the nozzle inlets 4a to 4t are arranged at the same height, that is, linearly, the heights of the flow paths 14a to 14t connected to the nozzle inlets 4a to 4t are all the same, and the production of the flow paths 14a to 14t is completed. It will be easier.
[0031]
In the processing apparatus of FIG. 7, if the pump blocks 31 and 32 are configured to be n times longer for n biochemical reaction cartridges, the n cartridges can be arranged in series to provide n cartridges. The necessary steps can be performed simultaneously, and the biochemical reaction can be performed on a large number of cartridges with a very simple structure.
[0032]
The inspector performs the steps of pouring and sealing the solution described with reference to FIGS. 4 and 5, and then inputs a processing start command through the input unit 33, thereby starting the processing. Of course, a robot arm may be provided on the device side, and the valve rod 7 may be attached to the robot arm to automatically perform the steps described with reference to FIGS. 4 and 5. In this case, the electric syringe is used similarly to the method described later. By operating the pumps 27 and 28, the solution can be smoothly poured. Furthermore, instead of performing the pouring step immediately before using the biochemical reaction cartridge as in the present embodiment, it is also possible to pour individual solutions immediately before the solutions are needed.
[0033]
FIG. 8 is a flowchart illustrating a processing procedure in the processing apparatus according to the present embodiment. First, in step S1, the control unit 26 opens only the nozzle inlets 4a and 4k, discharges air from the electric syringe pump 27, sucks air from the pump 28, and puts the first hemolytic agent in the chamber 11a into blood. Pour into chamber 16. At this time, depending on the viscosity of the hemolytic agent and the resistance of the flow path, if the suction of the air from the pump 28 is controlled so as to start 10 to 200 msec after the start of the discharge of the air from the pump 27, at the head of the flowing solution The solution flows smoothly without jumping out.
[0034]
As described above, by controlling the pressurization and decompression by shifting the timing of the supply and suction of the air, the solution can flow smoothly, but the suction of the air from the electric syringe pump 28 If fine control is performed, such as increasing the pressure linearly from the start of the discharge, the fluid can flow more smoothly. Further, by using both pressurization and decompression, the pressure generated in the reaction part 1 can be reduced. As a result, when there is a branch channel or a chamber in which the solution does not want to flow during the movement of the solution, It also has the effect of preventing it from flowing into it. The same applies to the transfer of the following solution.
[0035]
The control of the supply of air can be easily realized by using the electric syringe pumps 27 and 28. Only the nozzle inlets 4a and 4o are opened, and the discharge and suction of air are alternately repeated by the syringe pumps 27 and 28. The above operation of flowing the solution through the flow path 19 and returning the solution to the flow path 19 is repeated to perform stirring. Alternatively, the air may be continuously discharged from the pump 28 and stirred while generating bubbles.
[0036]
FIG. 9 is a cross-sectional view of the reaction part 1 passing through the chambers 11a, 16 and 11k of FIG. 6, in which the pump nozzle 29 is inserted into the nozzle inlet 4a and pressurized, and the pump nozzle 30 is inserted into the nozzle inlet 4k. This shows a state where the pressure is reduced and the first hemolytic agent in the chamber 11a flows into the chamber 16 containing blood. The chamber 11a actually communicates with the solution storage part 2, but for convenience, a ceiling is provided so that the chamber 11a does not communicate therewith.
[0037]
In FIG. 8, in the next step S2, only the nozzle inlets 4b, 4k are opened, and similarly, the second hemolytic agent in the chamber 11b is poured into the chamber 16, and in step S3, only the nozzle inlets 4c, 4k are opened. Then, the magnetic particles in the chamber 11c are poured into the chamber 16. In both steps S2 and S3, stirring is performed in the same manner as in step S1. In step S3, the DNA obtained by lysing the cells in steps S1 and S2 is attached to the magnetic particles.
[0038]
Then, in step S4, the electromagnet 23 is turned on, only the nozzle inlets 4e, 4k are opened, air is discharged from the electric syringe pump 28, air is sucked from the pump 27, and the solution in the chamber 16 is moved to the chamber 11e. During this movement, the magnetic particles and the DNA are captured on the electromagnet 23 in the flow path 19. The suction and discharge of the electric syringe pumps 27 and 28 are alternately repeated, and the solution is reciprocated twice between the chambers 16 and 11e to increase the DNA capturing efficiency. Increasing the number further increases the capture efficiency, but adds extra processing time.
[0039]
As described above, the magnetic particles are used to capture DNA on a small flow path having a width of about 1 to 2 mm and a height of about 0.2 to 1 mm, and in a flowing state. Can be. The same applies when the capture target substance is RNA or protein.
[0040]
Next, in step S5, the electromagnet 23 is turned off, only the nozzle inlets 4f, 4l are opened, air is discharged from the electric syringe pump 28, air is sucked from the pump 27, and the first extraction washing liquid in the chamber 11l is supplied to the chamber 11l. Move to 11f. At this time, the magnetic particles and the DNA captured in step S4 move together with the extraction washing solution to perform washing. After two reciprocations in the same manner as in step S4, the electromagnet 23 is turned on, and two reciprocations are performed in the same manner to collect the magnetic particles and DNA on the electromagnet 23 in the flow path 19, and the solution is returned to the chamber 11l. deep.
[0041]
In step S6, the second extraction cleaning liquid in the chamber 11m is further cleaned by performing the same process as step S5 using the nozzle inlets 4f and 4m. In step S7, while the electromagnet 23 is kept on, only the nozzle inlets 4d and 4o are opened, the air is discharged from the electric syringe pump 27, the air is sucked from the pump 28, and the eluate in the chamber 11d is moved to the chamber 17. I do.
[0042]
At this time, the magnetic particles and the DNA are separated by the action of the eluate, only the DNA moves to the chamber 17 together with the eluate, and the magnetic particles remain in the flow path 19, thus extracting and purifying the DNA. Is By preparing the chambers 11 l and 11 m containing the extraction washing liquid and the chamber 11 f containing the waste liquid after washing, it becomes possible to perform extraction and purification of DNA in the biochemical reaction cartridge 1.
[0043]
Next, in step S8, only the nozzle inlets 4g and 4o are opened, air is discharged from the electric syringe pump 27, air is sucked from the pump 28, and the PCR reagent in the chamber 11g flows into the chamber 17. Further, only the nozzle inlets 4g and 4t are opened, and the discharge and suction of air are alternately repeated by the electric syringe pumps 27 and 28, and the solution in the chamber 16 is caused to flow through the flow path 20, and then the operation of returning the solution is repeated. Do. After controlling the Peltier element 24 to maintain the solution in the chamber 17 at a temperature of 96 ° C. for 10 minutes, the steps of 96 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 10 seconds, and 72 ° C. for 1 minute are repeated 30 times. Then, the eluted DNA is amplified by performing PCR.
[0044]
In step S9, only the nozzle inlets 4g and 4t are opened, air is discharged from the electric syringe pump 27, air is sucked from the pump 28, and the solution in the chamber 17 is moved to the chamber 18. Further, the Peltier device 25 is controlled to carry out hybridization while keeping the solution in the chamber 18 at 45 ° C. for 2 hours. At this time, the discharge and suction of the air are alternately repeated by the pumps 27 and 28, the solution in the chamber 18 is moved to the flow path 15t, and the operation of returning the solution after that is repeated, and the hybridization is advanced while stirring.
[0045]
Next, in step S10, while maintaining the same 45 ° C., only the nozzle inlets 4h and 4r are opened, air is discharged from the electric syringe pump 27, air is sucked from the pump 28, and the solution in the chamber 18 is discharged. Is moved to the chamber 11r, and the first cleaning liquid in the chamber 11h flows into the chamber 11r through the chamber 18. The suction and discharge of the pumps 27 and 28 are alternately repeated, and the solution is reciprocated twice between the chambers 11h, 18 and 11r, and finally returned to the chamber 11h. In this manner, the fluorescently labeled sample DNA and the fluorescent label that have not been hybridized are washed.
[0046]
FIG. 10 is a cross-sectional view passing through the chamber 11h, the chamber 18, and the chamber 11r in FIG. 6, in which the pump nozzle 29 is inserted into the nozzle inlet 4h to be pressurized, and the pump nozzle 30 is inserted into the nozzle inlet 4r to be depressurized. The state where the first cleaning liquid in the chamber 11h flows into the chamber 11r through the chamber 18 is shown. The chamber 11h is actually in communication with the solution storage part 2, but for convenience, a ceiling is provided so that the chamber 11h is not in communication.
[0047]
In FIG. 8, in step S11, while maintaining the same 45 ° C., the second cleaning liquid in the chamber 11j is further cleaned by performing the same process as in step S10 using the nozzle inlets 4j and 4r. Return to Since the chambers 11h and 11j containing the washing liquid and the chamber 11r containing the waste liquid after washing are prepared, the DNA microarray 21 can be washed in the biochemical reaction cartridge.
[0048]
In step S12, only the nozzle inlets 4i and 4r are opened, air is discharged from the electric syringe pump 27, air is sucked from the pump 28, and the alcohol in the chamber 11i is moved to the chamber 11r through the chamber 18. Thereafter, only the nozzle inlets 4i and 4t are opened, air is discharged from the pump 27, and air is sucked from the pump 28 to dry the inside of the chamber 18.
[0049]
Thereafter, when the examiner operates a lever (not shown), the pump blocks 31 and 32 are moved away from the biochemical reaction cartridge by a mechanism not shown, and the pump nozzles 29 and 30 are disengaged from the nozzle inlet 4 of the cartridge. Then, the inspector inserts the cartridge into a DNA microarray reader such as a well-known scanner (not shown) to perform measurement and analysis.
[0050]
Some of the embodiments of the present invention are listed below.
[0051]
[Embodiment 1] A reaction part including a chamber and a flow path, and a solution storage part that is separated from or separate from the reaction part and stores a solution at a position corresponding to the chamber, and a solution from the solution storage part A biochemical reaction cartridge provided with a partition member that can penetrate between the solution storage part and the reaction part in order to move the liquid to the chamber of the reaction part.
[0052]
[Embodiment 2] The biochemical reaction cartridge according to Embodiment 1, wherein the partition member can be penetrated by being pushed by a valve stem.
[0053]
[Embodiment 3] By the first stage pushing of the valve stem by the tool needle to the partition member, the chamber is opened to the outside, and the solution in the solution storage part moves to the chamber, 3. The biochemical reaction cartridge according to Embodiment 2, wherein the chamber is hermetically sealed from the outside by pushing in the second stage.
[0054]
[Embodiment 4] The partition member includes two pressing rods having different lengths, wherein the first-stage pressing uses a short pressing bar, and the second-stage pressing uses a long pressing bar. The biochemical reaction cartridge according to aspect 3.
[0055]
Fifth Embodiment The biochemical reaction cartridge according to the fourth embodiment, wherein the two pressing rods having different lengths are arranged on the same axis in opposite directions.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, the biochemical reaction cartridge according to the present invention includes a reaction part including a chamber and a flow path, and a solution storage part that is separated from the reaction part or separate from the reaction part and stores a solution such as a reagent or a cleaning agent. Having a member that can penetrate a member that separates the solution from the solution storage part to the reaction part, or a member that allows the solution storage part and the reaction part to come into contact and penetrate their walls, The solution can be prepared in the biochemical reaction cartridge at any time, reducing the need for replenishment of reagents and mistakes in the types of reagents. There is an advantage that an intended reaction can be correctly caused without flowing into another chamber.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a biochemical reaction cartridge according to an embodiment.
FIG. 2 is a plan sectional view of a solution storage part.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the biochemical reaction cartridge during storage.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of the biochemical reaction cartridge in a state where a valve stem is pushed in one step.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the biochemical reaction cartridge in a state where the valve stem is pushed in two steps.
FIG. 6 is a plan sectional view of a reaction part.
FIG. 7 is a block diagram of a processing apparatus for controlling movement of a solution and various reactions in a biochemical reaction cartridge according to the present embodiment.
FIG. 8 is a flowchart of a processing procedure.
FIG. 9 is a sectional view of a part of the chamber in FIG. 6;
FIG. 10 is a sectional view of a part of the chamber of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
1 Reaction part
2 Solution storage part
3 Sample entrance
4 Nozzle entrance
5, 10 Aluminum foil sheet
7 Valve stem
8 Notch
9 O-ring
11, 16-18 chambers
13 Needle for tool
15, 19, 20 channels
21 DNA microarray
22 tables
26 control unit
27, 28 Electric syringe pump
29, 30 Pump nozzle
31, 32 Pump block

Claims (1)

チャンバ・流路を含む反応部分と、該反応部分と隔離又は別体にして前記チャンバと対応する位置に溶液を蓄える溶液貯蔵部分とを有し、該溶液貯蔵部分から溶液を前記反応部分のチャンバに移動させるために、前記溶液貯蔵部分と前記反応部分との間に貫通可能な仕切部材を設けたことを特徴とする生化学反応カートリッジ。A reaction part including a chamber and a flow path; and a solution storage part which is separated from or separate from the reaction part and stores a solution at a position corresponding to the chamber. A biochemical reaction cartridge provided with a partition member that can penetrate between the solution storage part and the reaction part in order to move the cartridge.
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