JP2005106739A - Reaction container for microarrays - Google Patents

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Natsuhiko Sugimura
夏彦 杉村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformize hybridization reactions by uniformizing the flow of a fluid in a reaction chamber in a reaction container for hybridization reactions of a nucleic acid probe of microarrays with a target nucleic acid contained in a sample. <P>SOLUTION: When a fluid containing a sample and a reaction solution is introduced to and delivered from to a reaction chamber via through holes provided at both the ends thereof to subject the introduced fluid to solution stirring, substitution and reaction in the reaction chamber, a flow limiting member having inner angles of less than 180° with through holes sandwiched therebetween is provided in order to limit the spread of the flow of a fluid introduced from these through holes to less than 180°. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、核酸プローブまたはタンパク質プローブを固定したマイクロアレイを用いて標的核酸または標的タンパク質を検出する際に、マイクロアレイと標的核酸との特異的結合反応を行うために使用する反応容器の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in a reaction vessel used for performing a specific binding reaction between a microarray and a target nucleic acid when a target nucleic acid or target protein is detected using a microarray to which a nucleic acid probe or a protein probe is immobilized.

遺伝子等の特定の塩基配列を有する標的核酸を検出するために、該標的核酸に対して相補的な塩基配列を有するプローブ核酸とのハイブリダイゼーション反応が古くから用いられている。近年では、スライドガラスまたはプラスチックチップ等の平坦な固相基板表面に、多数のプローブ核酸を植設固相化したマイクロアレイを用いて、一度に多くの標的核酸の検出が行われている。   In order to detect a target nucleic acid having a specific base sequence such as a gene, a hybridization reaction with a probe nucleic acid having a base sequence complementary to the target nucleic acid has long been used. In recent years, many target nucleic acids have been detected at once using a microarray in which a large number of probe nucleic acids are implanted on a flat solid phase substrate surface such as a slide glass or a plastic chip.

ガラス基板を用いたマイクロアレイ上のプローブ核酸と、サンプル中の標的核酸との間のハイブリダイゼーション反応は、図1(A)〜(C)に示すような反応容器を用いて行われている。同図において、1はスライドガラス基板を用いたマイクロアレイである。図1(B)に示すように、マイクロアレイ表面の所定のスポット領域2には、標的核酸を捕捉するための多くのプローブ核酸が植設されている。このマイクロアレイ1の上には、その外周に沿ったゴム製のO-リング3を介して、樹脂製の蓋体4が配置されている。こうして、マイクロアレイ1、蓋体4、およびO-リング3で限定された反応室5が形成される。また、蓋体4には、反応室5の両端に通じる透孔6a,6bが形成されており、これら透孔は、サンプルおよびハイブリダイゼーション反応のための反応溶液を反応室の中に導入し、また反応室から排出するための導入口および排出口として使用される。図1(C)は、蓋体4の底面図をあらわしている。図示のように、導入口および排出口6aおよび6bは、O-リング3で限定された略矩形の領域における長手方向に対向する両短辺の中央に近接して形成されている。   A hybridization reaction between a probe nucleic acid on a microarray using a glass substrate and a target nucleic acid in a sample is performed using a reaction vessel as shown in FIGS. In the figure, reference numeral 1 denotes a microarray using a slide glass substrate. As shown in FIG. 1B, many probe nucleic acids for capturing the target nucleic acid are implanted in a predetermined spot region 2 on the microarray surface. A resin lid 4 is disposed on the microarray 1 via a rubber O-ring 3 along the outer periphery thereof. Thus, a reaction chamber 5 defined by the microarray 1, the lid 4 and the O-ring 3 is formed. The lid 4 is formed with through holes 6a and 6b that communicate with both ends of the reaction chamber 5. The through holes introduce a sample and a reaction solution for a hybridization reaction into the reaction chamber, It is also used as an inlet and outlet for discharging from the reaction chamber. FIG. 1C shows a bottom view of the lid 4. As shown in the figure, the inlet and outlets 6 a and 6 b are formed close to the center of both short sides facing in the longitudinal direction in a substantially rectangular region defined by the O-ring 3.

サンプル中の標的核酸を検出する際には、サンプルおよび核酸ハイブリダイゼーションに必要なバッファー等の溶液を、導入口および排出口6a,6bを通して反応室5の中に出し入れし、スポット領域2上で均一な反応が生じるように攪拌する。これにより、サンプル中に含まれる標的核酸は、マイクロアレイ1のスポット領域2に固定された核酸プローブとハイブリダイズして捕捉される。更に、例えばサンドイッチハイブリダイゼーション等の公知の方法により、捕捉された標的核酸に蛍光標識等の適切なラベルを施し、乾燥等の後処理を行った後にマイクロアレイ1を取り外し、蛍光検出器のような公知の検出器により標的核酸上のラベルを検出する。   When detecting the target nucleic acid in the sample, a solution such as a buffer necessary for the sample and nucleic acid hybridization is taken in and out of the reaction chamber 5 through the inlets and outlets 6a and 6b, and uniformly on the spot region 2. Stir so that a correct reaction occurs. Thereby, the target nucleic acid contained in the sample is hybridized with the nucleic acid probe fixed to the spot region 2 of the microarray 1 and captured. Further, for example, by applying a known label such as a fluorescent label to the captured target nucleic acid by a known method such as sandwich hybridization, after performing post-treatment such as drying, the microarray 1 is removed, and a known detector such as a fluorescence detector is used. The label on the target nucleic acid is detected by the detector.

なお、プローブ核酸の代りに抗体等のタンパク質プローブを用い、抗原等の標的タンパク質を検出するプロテインマイクロアレイの場合にも、上記と同様の反応容器が用いられ、同様にして特異的結合反応が行われる。   In the case of a protein microarray that uses a protein probe such as an antibody instead of a probe nucleic acid to detect a target protein such as an antigen, the same reaction vessel as described above is used, and a specific binding reaction is performed in the same manner. .

しかし、上記のような従来のハイブリダイゼーション反応容器は、マイクロアレイ1におけるスポット領域2の全体に亘って均一な反応を得ることができず、同一のプローブをスポッティングにより固定してあるにもかかわらず、スポット領域2の場所によって、得られる検出信号の強度にばらつきが生じる問題があった。   However, the conventional hybridization reaction vessel as described above cannot obtain a uniform reaction over the entire spot region 2 in the microarray 1, and the same probe is fixed by spotting. There is a problem in that the intensity of the detection signal obtained varies depending on the location of the spot region 2.

この問題を、ミクロ流体工学の知見に基づいて解析した結果、サンプルおよび反応溶液を導入口および排出口6aおよび6bを通して出し入れする際に、反応室5内の流れが均一ではないことが分った。即ち、図2に示すように、反応室2の中には、導入および排出口6aおよび6bを結ぶ紡錘形の流れの速い領域11と、それ以外の周辺領域における流れの遅い停滞領域12が生じる。そして、停滞領域12ではハイブリダイゼーション反応が過剰になる一方、流れの速い領域11ではハイブリダイゼーション反応が不十分になったり、或いは、停滞領域12では洗浄が不十分になる一方、流れの速い領域11では洗浄が過剰になる結果、スポット領域2の中心部では弱い検出信号が生じ、周縁の隅部では強い検出信号が生じることになる。このミクロ流体工学による解析結果は、実際の実験結果と一致していた。   As a result of analyzing this problem based on the knowledge of microfluidics, it was found that the flow in the reaction chamber 5 was not uniform when the sample and the reaction solution were taken in and out through the inlet and outlet 6a and 6b. . That is, as shown in FIG. 2, in the reaction chamber 2, a spindle-shaped fast flow region 11 connecting the introduction and discharge ports 6a and 6b and a slow flow stagnation region 12 in other peripheral regions are formed. In the stagnation region 12, the hybridization reaction is excessive, while in the fast flow region 11, the hybridization reaction is insufficient, or in the stagnation region 12, the washing is insufficient, while the fast flow region 11. Then, as a result of excessive cleaning, a weak detection signal is generated at the center of the spot region 2 and a strong detection signal is generated at the corners of the periphery. The analysis result by microfluidics was in agreement with the actual experimental result.

なお、上記の事情はプロテインマイクロアレイについても同様である。更に、流れの速い領域についても、導入口と排出口を結ぶ個々の軌跡の長さが異なるので、微妙な流速の違いを含むことがある。   The above situation is the same for the protein microarray. Furthermore, even in a region where the flow is fast, the length of each trajectory connecting the introduction port and the discharge port is different, which may include a subtle difference in flow velocity.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、プレート状基板表面のスポット領域に核酸プローブまたはタンパク質プローブを固定したマイクロアレイと、サンプル中に含まれる標的核酸または標的タンパク質との特異的結合反応を行うための反応容器において、反応室内の流体の流れを均一にすることにより、前記スポット領域における特異的結合反応を均一化することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and performs a specific binding reaction between a microarray in which a nucleic acid probe or a protein probe is immobilized on a spot region on a plate-like substrate surface and a target nucleic acid or target protein contained in a sample. An object of the reaction container is to make the specific binding reaction in the spot region uniform by making the flow of fluid in the reaction chamber uniform.

上記の課題は、サンプル中の標的核酸または標的タンパク質を検出するために用いられるマイクロアレイ用の反応容器であって:
プレート状基板表面のスポット領域内に、前記標的核酸または標的タンパク質と特異的に結合する核酸プローブまたはタンパク質プローブを固定したマイクロアレイと;
少なくとも前記スポット領域を含む略長方形の領域取り囲んで、前記マイクロアレイの表面に液密に配置される弾性シーリング部材と;
底面に前記弾性シーリング部材が結合され、前記マイクロアレイの表面との間に前記弾性シーリング部材で限定された反応室を形成する蓋体と;
該蓋体を貫通して、前記反応室の長手方向に対向する両端のうち一方の端部に連通するように設けられた第一の透孔、および前記反応室の他方の端部に設けられた第二の透孔とを具備し、
前記第一および第二の透孔を通して、サンプルおよび反応溶液を含む流体を前記反応室に出し入れすることにより、導入された流体を前記反応室内において攪拌させて反応させ、または液体を置換する際に、前記第一および第二の透孔の少なくとも一方から導入された前記流体の流れの広がりを180°未満に限定するように、前記導入用の透孔について該透孔を挟んで180°未満の内角をなす流れ限定部材を設けたことを特徴とするマイクロアレイ用反応容器によって達成される。
The above problem is a reaction vessel for a microarray used to detect a target nucleic acid or target protein in a sample:
A microarray in which a nucleic acid probe or protein probe that specifically binds to the target nucleic acid or target protein is immobilized in a spot region on the surface of the plate-like substrate;
An elastic sealing member that surrounds at least a substantially rectangular region including the spot region and is liquid-tightly disposed on the surface of the microarray;
A lid that is coupled to the bottom surface of the elastic sealing member and forms a reaction chamber defined by the elastic sealing member between the microarray and the surface;
A first through hole provided to penetrate through the lid and communicate with one of the opposite ends of the reaction chamber in the longitudinal direction; and provided at the other end of the reaction chamber. A second through hole,
When the fluid containing the sample and the reaction solution is taken in and out of the reaction chamber through the first and second through holes, the introduced fluid is stirred and reacted in the reaction chamber, or the liquid is replaced. The introduction of the through-hole is less than 180 ° with the through-hole interposed so as to limit the spread of the flow of the fluid introduced from at least one of the first and second through-holes to less than 180 °. This is achieved by a microarray reaction vessel characterized by providing a flow restricting member having an inner angle.

また、本発明の課題は、サンプル中の標的核酸または標的タンパク質を検出するために用いられるマイクロアレイ用の反応容器であって:
プレート状基板表面のスポット領域内に、前記標的核酸または標的タンパク質と特異的に結合する核酸プローブまたはタンパク質プローブを固定したマイクロアレイと;
少なくとも前記スポット領域を含む略長方形の領域取り囲んで、前記マイクロアレイの表面に液密に配置される弾性シーリング部材と;
底面に前記弾性シーリング部材が結合され、前記マイクロアレイの表面との間に前記弾性シーリング部材で限定された反応室を形成する蓋体と;
該蓋体を貫通して、前記反応室の長手方向に対向する両端のうち一方の端部に連通するように設けられた複数の第一の透孔、および前記反応室の他方の端部に設けられた複数の第二の透孔とを具備し、
前記第一および第二の透孔を通して、サンプルおよび反応溶液を含む流体を前記反応室に出し入れすることにより、導入された流体を前記反応室内において攪拌させて反応させることを特徴とするマイクロアレイ用反応容器によって達成される。
Another object of the present invention is a reaction vessel for a microarray used for detecting a target nucleic acid or target protein in a sample:
A microarray in which a nucleic acid probe or protein probe that specifically binds to the target nucleic acid or target protein is immobilized in a spot region on the surface of the plate-like substrate;
An elastic sealing member that surrounds at least a substantially rectangular region including the spot region and is liquid-tightly disposed on the surface of the microarray;
A lid that is coupled to the bottom surface of the elastic sealing member and forms a reaction chamber defined by the elastic sealing member between the microarray and the surface;
A plurality of first through holes provided so as to pass through the lid and communicate with one end of both ends of the reaction chamber facing in the longitudinal direction, and the other end of the reaction chamber A plurality of second through holes provided,
A reaction for microarray, wherein a fluid containing a sample and a reaction solution is put into and taken out of the reaction chamber through the first and second through holes, and the introduced fluid is stirred and reacted in the reaction chamber. Accomplished by container.

本発明のマイクロアレイ用反応容器によれば、マイクロアレイを使用して標的核酸または標的タンパク質を検出する際に、反応室内の流体の流れを均一にすることにより、スポット領域の全体に亘ってプローブと標的との特異的結合反応を均一化し、均一な検出信号を得ることができる等、顕著な効果を得ることができる。   According to the reaction container for a microarray of the present invention, when the target nucleic acid or target protein is detected using the microarray, the flow of the fluid in the reaction chamber is made uniform so that the probe and the target are spread over the entire spot region. The specific binding reaction can be made uniform, and a uniform detection signal can be obtained.

以下、図面に示す実施例を参照して本発明を説明する。   The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.

図3は、本発明の一実施例を説明するための平面図であり、図1と同じ部分には同一の参照番号が付されている。図3は、蓋体4の平面図を示したものである。図示のように、矩形の蓋体4の底面外周に沿って、シリコーンゴム等の弾性材料からなる弾性シーリング部材(例えばO-リング5)が設けられている。このO-リング5は、略長方形の反応室を限定している。また、O-リング5で限定された略長方形の反応室領域の隅部には、一定の厚みを有するテフロン製シールからなる流れ限定部材7a,7b,7c,7dが設けられている。該流れ限定部材は、O-リング5よりも弾性が小さく,且つその厚みはO-リング5の厚みよりも若干薄い。これらの流れ限定部材は、図1(b)に示したマイクロアレイ1の上に重ねたときに、該マイクロアレイの表面に水密に接合され、O-リング5と共に反応室の形状を限定する。ここで、O-リング5は、弾性変形により反応室を耐圧性にする。また、低弾性シートである流れ限定部材7は反応室の高さを一定に保つ。流れ限定部材7a,7bの間には、蓋体4を貫通する透孔6aが設けられており、また流れ限定部材7c,7dの間には、蓋体4を貫通する透孔6bが設けられている。流れ限定部材7a,7bの間の内角、および流れ限定部材7c,7dの間の内角は90°である。しかし、この内角の有効範囲は、使用する反応液の種類、量、流速などの条件に応じて180°未満の適切な値に設定すればよく、好ましくは25°〜160°、更に好ましくは60°〜120°である。それ以外の構成は、図1(A)〜図1(c)に示した実施例と同様であり、図3の蓋体を図1(b)のマイクロアレイ表面に重ね合わせて、ハイブリダイゼーション反応容器が形成される。一方、反応室の側壁部分は120°〜180°、好ましくは160°〜180°の直線または曲線状の形状である。この側壁部が上記有効範囲を超えるときは、流体に余分な衝突部分を与え、下回るときは上述したような流れの停留部分を生じ得る。   FIG. 3 is a plan view for explaining an embodiment of the present invention, and the same reference numerals are assigned to the same portions as those in FIG. FIG. 3 is a plan view of the lid body 4. As illustrated, an elastic sealing member (for example, an O-ring 5) made of an elastic material such as silicone rubber is provided along the outer periphery of the bottom surface of the rectangular lid 4. The O-ring 5 defines a substantially rectangular reaction chamber. Further, flow restricting members 7a, 7b, 7c and 7d made of Teflon seals having a certain thickness are provided at the corners of the substantially rectangular reaction chamber region defined by the O-ring 5. The flow limiting member is less elastic than the O-ring 5 and its thickness is slightly smaller than the thickness of the O-ring 5. When these flow restricting members are stacked on the microarray 1 shown in FIG. 1B, they are joined to the surface of the microarray in a watertight manner and limit the shape of the reaction chamber together with the O-ring 5. Here, the O-ring 5 makes the reaction chamber pressure resistant by elastic deformation. The flow restricting member 7 which is a low elastic sheet keeps the height of the reaction chamber constant. Between the flow restricting members 7a and 7b, a through hole 6a that penetrates the lid 4 is provided, and between the flow restricting members 7c and 7d, a through hole 6b that penetrates the lid 4 is provided. ing. The internal angle between the flow limiting members 7a and 7b and the internal angle between the flow limiting members 7c and 7d are 90 °. However, the effective range of the inner angle may be set to an appropriate value of less than 180 ° depending on conditions such as the type, amount, and flow rate of the reaction solution used, preferably 25 ° to 160 °, more preferably 60 °. ° to 120 °. The rest of the configuration is the same as that of the embodiment shown in FIGS. 1A to 1C, and the hybridization reaction container is formed by superposing the lid of FIG. 3 on the microarray surface of FIG. Is formed. On the other hand, the side wall portion of the reaction chamber has a straight or curved shape of 120 ° to 180 °, preferably 160 ° to 180 °. When this side wall part exceeds the effective range, an extra collision part is given to the fluid, and when the side wall part is below the effective range, a flow stop part as described above may be generated.

なお、上記実施例において、マイクロアレイ1および蓋体4は何れもスライドガラスで形成されており、その大きさは25 mm×75 mmである。また、O-リング3で限定された長方形状の反応室の大きさは20 mm×75 mmであり、その厚さは約100μmである。また、マイクロアレイ1におけるスポット領域2の大きさは、17.5 mm×17.5mmであり、スポット領域2からマイクロアレイ1の短辺側端部までの距離のうち、短い方の距離は23 mmである。更に、スポット領域2の全域に、8スポット×8スポット(スポットのピッチ0.5 mm)のブロックを、4ブロック×4ブロック(ブロックのピッチ4.5 mm)で配置し、全てのスポットに35-merの同一の核酸プローブが合計1024スポットだけ点着されている。   In the above embodiment, both the microarray 1 and the lid 4 are formed of a glass slide, and the size is 25 mm × 75 mm. The rectangular reaction chamber defined by the O-ring 3 has a size of 20 mm × 75 mm and a thickness of about 100 μm. Further, the size of the spot region 2 in the microarray 1 is 17.5 mm × 17.5 mm, and the shorter one of the distances from the spot region 2 to the short side end of the microarray 1 is 23 mm. Furthermore, 8 spots x 8 spots (spot pitch 0.5 mm) blocks are arranged in 4 blocks x 4 blocks (block pitch 4.5 mm) in the entire spot area 2, and all spots have the same 35-mer. A total of 1024 spots of nucleic acid probes are spotted.

上記実施例によれば、流れ限定部材7a,7b,7c,7dを設けた結果、透孔6aまたは7bから注入されたサンプル溶液、緩衝溶液、乾燥空気などの流体は、これら限定部材7aおよび7b、または7cおよび7dによって限定されるため、従来のように両側に180°広がることはない。そのため、反応室の側壁を構成する反応室周縁のO-リング壁に対して従来のように90°ではなく、それよりも有意に小さい角度で衝突する。従って、衝突部分で流れが停滞することなく、図4に示すように、反応室内内に均一な流れが形成される。特に、流れ限定部材が反応室の側壁まで延在していることにより、反応室の側壁に向うにつれて流れを加速する作用を有するので、側壁付近での減速を有効に相殺して、結果的に流速のばらつきを低減できる。その結果、スポット領域2では、核酸プローブとサンプル中の標的核酸との間のハイブリダイゼーションが全体に均一に行われ、最終的な検出信号強度の均一性を改善することができる。   According to the above embodiment, as a result of providing the flow restricting members 7a, 7b, 7c, 7d, the fluid such as the sample solution, the buffer solution, and the dry air injected from the through holes 6a or 7b is not limited to these restricting members 7a and 7b. Or limited by 7c and 7d, it does not spread 180 ° on both sides as in the prior art. Therefore, it collides with the O-ring wall at the periphery of the reaction chamber constituting the side wall of the reaction chamber not at 90 ° as in the prior art, but at a significantly smaller angle. Therefore, the flow does not stagnate at the collision portion, and a uniform flow is formed in the reaction chamber as shown in FIG. In particular, since the flow restricting member extends to the side wall of the reaction chamber, it has an action of accelerating the flow toward the side wall of the reaction chamber. Variation in flow rate can be reduced. As a result, in the spot region 2, the hybridization between the nucleic acid probe and the target nucleic acid in the sample is uniformly performed as a whole, and the uniformity of the final detection signal intensity can be improved.

図3の実施例では、流れ限定部材7a,7b,7c,7dを用いたが、同様の効果は、反応室を限定するO-リング5の形状を変更することによっても達成することができる。このような変形例を図5に示す。   In the embodiment of FIG. 3, the flow restricting members 7a, 7b, 7c, and 7d are used. However, the same effect can be achieved by changing the shape of the O-ring 5 that limits the reaction chamber. Such a modification is shown in FIG.

図5(A)は、O-リング5の形状を細長い八角形とし、長手方向に対向する辺の長さを著しく短くして、その内側に透孔6aおよび6bを設けた例である。   FIG. 5 (A) shows an example in which the O-ring 5 has a long and narrow octagonal shape, the lengths of the sides facing in the longitudinal direction are remarkably shortened, and the through holes 6a and 6b are provided inside thereof.

図5(B)は、O-リング5の形状を細長い六角形とし、長手方向に対向する鋭角をなす頂部の内側に、透孔6aおよび6bを設けた例である。   FIG. 5B shows an example in which the O-ring 5 has a long and narrow hexagonal shape, and through holes 6a and 6b are provided on the inner side of the apex having an acute angle opposed in the longitudinal direction.

図5(C)は、O-リング5の形状を細長い傾斜した平行四辺形とし、対向した鋭角をなす頂部の内側に、透孔6aおよび6bを設けた例である。   FIG. 5C shows an example in which the O-ring 5 is formed into a long and slanted parallelogram, and through-holes 6a and 6b are provided on the inner sides of the opposing apexes.

図5(D)は、O-リング5の形状を細長い長円形とし、長軸方向の両端部内側に、透孔6aおよび6bを設けた例である。   FIG. 5D shows an example in which the O-ring 5 has an elongated oval shape, and through holes 6a and 6b are provided on the inner sides of both ends in the major axis direction.

図5に示したような変形例においても、透孔6aまたは6bから導入された流体は、O-リング5によって180°に広がるのを防止され、それよりも狭い範囲に限定されるため、図3の実施例と同様の効果を得ることができる。   Even in the modification shown in FIG. 5, the fluid introduced from the through-hole 6a or 6b is prevented from being spread by 180 ° by the O-ring 5 and is limited to a narrower range. The same effect as in the third embodiment can be obtained.

更に、図6は、本発明の他の実施例になるマイクロアレイ用反応容器を示している。この実施例では、反応室の形状は図1に示した従来例と同じであるが、従来例では一対の透孔6a,6bを設けているのに対して、対向する二対の透孔21a,21bおよび22a,22bを設けている点で異なる。このような構成であっても、反応室内の流体の流れが均一になるという同様の作用を奏し、従って検出信号が均一になるという同様の効果を得ることができる。   FIG. 6 shows a microarray reaction vessel according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the shape of the reaction chamber is the same as that of the conventional example shown in FIG. 1, but the conventional example is provided with a pair of through holes 6a and 6b, whereas the two pairs of through holes 21a facing each other. , 21b and 22a, 22b. Even with such a configuration, the same effect that the flow of the fluid in the reaction chamber becomes uniform can be obtained, and thus the same effect that the detection signal becomes uniform can be obtained.

なお、上記実施例では標的核酸を検出するためのハイブリダイゼーション反応容器について説明したが、当業者は、標的タンパク質を検出するための反応容器についても同様であることを理解するであろう。また、上述した実施例ではマイクロアレイ1および蓋体4を何れもガラス製としたが、これらは光透過性、耐熱性、耐圧性を有する任意の材料(例えばプラスチック)または表面形状、例えば多孔質、微小ウエル、繊維状、ピラー状(基板表面に同じ高さの微小な円柱並べて配置した形状)、微粒子状であり得る。また、マイクロアレイ1および蓋体4の何れか一方は光透過性に乏しい材料でもよく、反射性の高い部材(金属、酸化シリコン)を主成分とするか、或いはこれらを任意の材料に皮膜したものでもよい。また、マイクロアレイ1および蓋体4の接合を可逆的に剥離するように構成することもできる。例えば、マイクロアレイ1をステンレスなどの金属製とする一方、蓋体4を硬質プラスチック製として、適宜の押圧手段により接合を維持させながら反応を行なうようにすることにより、反応後に圧力を解除してマイクロアレイ1のみを剥離して適宜の測定装置に移送し、測定を行なうようにしてもよい。このような可逆的な接合を可能にする押圧手段としては、従来のマイクロアレイを所定の台上に押し付けて反応を実行するあらゆる手段であり得る。押圧手段を有し、ポンプなどの液体処理機構と一体化した反応実行システムが好ましく、例えばアマシャム社から販売されている自動スライド処理装置(Automated Slide Processor)LUCIDEA(商標名)に適用するように、マイクロアレイ1および蓋体4を設計することができる。また、反応室における流れの方向は一方向に限らず、攪拌または洗浄等に有利なように双方向であってもよい。双方向の流れの場合、第一および第二の透孔に形成する流れ限定部材は、互いに対角同士が平行または均一距離とするのが更に好ましい。また、シーリング部材または流れ限定部材による内角は、上述した有効範囲において、徐々に大きくなるような多段階の角部を有していてもよい。また、多段階の角部を、各角部の頂点を曲率半径とするような連続した曲線に代えてもよい。なお、流れ限定部材の形状を曲線とする場合には、下流側の導入口または排出口から同一の半径となるような円周上に、上流側の流れ限定部材を形成するのが好ましい。また、サンプルおよび/または試薬を含む流体としては、ビーズや細胞のような粒状の固相を含んでいてもよい。   In addition, although the said Example demonstrated the hybridization reaction container for detecting a target nucleic acid, those skilled in the art will understand that it is the same also about the reaction container for detecting a target protein. In the above-described embodiments, the microarray 1 and the lid 4 are both made of glass. However, these are any material (for example, plastic) or surface shape having optical transparency, heat resistance, and pressure resistance, for example, porous, It can be in the form of a microwell, a fiber, a pillar (a shape in which minute cylinders having the same height are arranged on the substrate surface), or a fine particle. In addition, either one of the microarray 1 and the lid 4 may be made of a material having poor light transmittance, and is mainly composed of a highly reflective member (metal, silicon oxide) or coated with any material. But you can. Moreover, it can also comprise so that joining of the microarray 1 and the cover body 4 may be peeled reversibly. For example, while the microarray 1 is made of metal such as stainless steel, the lid 4 is made of hard plastic, and the reaction is performed while maintaining the bonding by an appropriate pressing means, so that the pressure is released after the reaction and the microarray is made. Only 1 may be peeled off and transferred to a suitable measuring device for measurement. The pressing means that enables such reversible bonding can be any means that performs a reaction by pressing a conventional microarray onto a predetermined table. A reaction execution system having a pressing means and integrated with a liquid processing mechanism such as a pump is preferable. For example, as applied to an automatic slide processor LUCIDEA (trade name) sold by Amersham, The microarray 1 and the lid 4 can be designed. Further, the flow direction in the reaction chamber is not limited to one direction, and may be bidirectional so as to be advantageous for stirring or washing. In the case of bidirectional flow, it is more preferable that the flow limiting members formed in the first and second through holes are parallel to each other or have a uniform distance. Further, the inner angle by the sealing member or the flow restricting member may have multi-step corners that gradually increase within the above-described effective range. Further, the multi-step corners may be replaced with a continuous curve in which the vertex of each corner is the radius of curvature. When the shape of the flow restricting member is a curve, it is preferable to form the upstream flow restricting member on the circumference having the same radius from the downstream inlet or outlet. The fluid containing the sample and / or reagent may contain a granular solid phase such as beads or cells.

[実験例]
図3に示した実施例と、図1(A)〜(C)に示した従来例を用い、下記の同じプロトコールを使用してハイブリダイゼーション実験を行った。
[Experimental example]
Using the example shown in FIG. 3 and the conventional example shown in FIGS. 1A to 1C, hybridization experiments were performed using the same protocol described below.

なお、標的核酸としてはCy3で修飾した75量体のDNAを用い、プローブとしては、該標的に対してパーフェクトマッチングの35量体DNAを用いた。また、標的核酸は、市販のハイブリダイゼーション溶液中200μL中に1 pmを溶解した溶液として用いた。   A 75-mer DNA modified with Cy3 was used as the target nucleic acid, and a 35-mer DNA perfect-matched to the target was used as the probe. The target nucleic acid was used as a solution in which 1 pm was dissolved in 200 μL of a commercially available hybridization solution.

<ハイブリダイゼーションプロトコール>
1.ハイブリダイゼーション
40℃で30分間
攪拌時に吸引・送液した体積:30μL
標的溶液の攪拌(注入および排出)の速度:20μL/秒
攪拌サイクル:1サイクル/分
2.後洗浄
・1×SSCでフラッシュ(500μL)2回、速度20μL/秒
1×SSCで洗浄、10分間、室温
攪拌時に吸引・送液した体積:50μL
攪拌(注入および排出)の速度:20μL/秒
攪拌サイクル:0.5サイクル/分
・0.1×SSCでフラッシュ(500μL)1回、速度20μL/秒
0.1×SSCで洗浄、5分間、室温
攪拌時に吸引・送液した体積:30μL
攪拌(注入および排出)の速度:20μL/秒
攪拌サイクル:1サイクル/分
・0.1×SSCでフラッシュ(500μL)1回、速度20μL/秒
3.スライドの乾燥
イソプロピルアルコールでフラッシュ(500μL)2回、速度20μL/秒
空気でフラッシュ(1000μL)2回、速度20μL/秒
エアブロー乾燥:400秒
上記のプロトコールに従ってハイブリダイゼーション反応を行った後、常法に従ってマイクロアレイ1の蛍光測定を行った。各スポットについて測定された蛍光強度を統計的に処理して、信号強度のばらつきを求めたところ、下記の結果が得られた。
<Hybridization protocol>
1. Hybridization
Volume sucked and pumped during stirring for 30 minutes at 40 ° C: 30 μL
1. Target solution agitation (injection and drainage) rate: 20 μL / second Agitation cycle: 1 cycle / min Post-cleaning ・ Flashing twice with 1 × SSC (500μL), speed 20μL / sec
Washed with 1 × SSC, aspirated and pumped for 10 minutes at room temperature, 50 μL
Stirring (injection and discharge) speed: 20 μL / sec Stirring cycle: 0.5 cycle / min • Flash once with 0.1 × SSC (500 μL), speed 20 μL / sec
Washed with 0.1 x SSC, sucked and delivered for 5 minutes at room temperature, 30 μL
2. Speed of stirring (injection and discharge): 20 μL / sec. Stirring cycle: 1 cycle / min. • Flash once with 0.1 × SSC (500 μL), speed 20 μL / sec. Drying of slide 2 flushes with isopropyl alcohol (500 μL), speed 20 μL / sec 2 flushes with air (1000 μL), speed 20 μL / sec Air blow drying: 400 seconds After performing hybridization reaction according to the above protocol The fluorescence measurement of the microarray 1 was performed. When the fluorescence intensity measured for each spot was statistically processed to determine variation in signal intensity, the following results were obtained.

1024スポットからの信号
平均値 標準偏差 CV値(%)
従来例 37015 12724 34.4
本発明 39207 2840 7.2
Signal from 1024 spots
Average value Standard deviation CV value (%)
Conventional example 37015 12724 34.4
The present invention 39207 2840 7.2

図1(A)は、従来のマイクロアレイ用反応容器を示す断面図である。図1(B)は、(A)におけるマイクロアレイの平面図である。図1(C)は、(A)における蓋体の底面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view showing a conventional microarray reaction vessel. FIG. 1B is a plan view of the microarray in FIG. FIG. 1C is a bottom view of the lid body in FIG. 図2は、図1に示した従来のマイクロアレイ用反応容器の問題点を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing the problems of the conventional microarray reaction vessel shown in FIG. 図3は、本発明の位置実施例になるマイクロアレイ用反応容器を構成する蓋体の底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the lid constituting the microarray reaction container according to the position example of the present invention. 図4は、図3に示した実施例の作用を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the embodiment shown in FIG. 図5(A)〜(D)は、図3の実施例の変形例を示す説明図である。5A to 5D are explanatory views showing a modification of the embodiment of FIG. 図6は、本発明の他の実施例になるマイクロアレイ用反応容器を構成する蓋体の底面図である。FIG. 6 is a bottom view of a lid constituting a reaction container for microarray according to another embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…マイクロアレイ、2…スポット領域、3…O-リング、4…蓋体、5…反応室、6a,6b…透孔、7a〜7d…流れ限定部材   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microarray, 2 ... Spot area | region, 3 ... O-ring, 4 ... Cover body, 5 ... Reaction chamber, 6a, 6b ... Through-hole, 7a-7d ... Flow limitation member

Claims (6)

サンプル中の標的核酸または標的タンパク質を検出するために用いられるマイクロアレイ用の反応容器であって:
プレート状基板表面のスポット領域内に、前記標的核酸または標的タンパク質と特異的に結合する核酸プローブまたはタンパク質プローブを固定したマイクロアレイと;
少なくとも前記スポット領域を含む略長方形の領域取り囲んで、前記マイクロアレイの表面に液密に配置される弾性シーリング部材と;
底面に前記弾性シーリング部材が結合され、前記マイクロアレイの表面との間に前記弾性シーリング部材で限定された反応室を形成する蓋体と;
該蓋体を貫通して、前記反応室の長手方向に対向する両端のうち一方の端部に連通するように設けられた第一の透孔、および前記反応室の他方の端部に設けられた第二の透孔とを具備し、
前記第一および第二の透孔を通して、サンプルおよび反応溶液を含む流体を前記反応室に出し入れすることにより、導入された流体を前記反応室内において攪拌させて反応させ、または液体を置換する際に、前記第一および第二の透孔の少なくとも一方から導入された前記流体の流れの広がりを180°未満に限定するように、前記導入用の透孔について該透孔を挟んで180°未満の内角をなす流れ限定部材を設けたことを特徴とするマイクロアレイ用反応容器。
A reaction vessel for a microarray used to detect a target nucleic acid or target protein in a sample:
A microarray in which a nucleic acid probe or protein probe that specifically binds to the target nucleic acid or target protein is immobilized in a spot region on the surface of the plate-like substrate;
An elastic sealing member that surrounds at least a substantially rectangular region including the spot region and is liquid-tightly disposed on the surface of the microarray;
A lid that is coupled to the bottom surface of the elastic sealing member and forms a reaction chamber defined by the elastic sealing member between the microarray and the surface;
A first through hole provided to penetrate through the lid and communicate with one of the opposite ends of the reaction chamber in the longitudinal direction; and provided at the other end of the reaction chamber. A second through hole,
When the fluid including the sample and the reaction solution is taken in and out of the reaction chamber through the first and second through holes, the introduced fluid is stirred and reacted in the reaction chamber, or the liquid is replaced. The introduction of the through-hole is less than 180 ° with the through-hole sandwiched between the first and second through-holes so as to limit the spread of the fluid flow introduced from at least one of the first and second through-holes A reaction vessel for microarray, comprising a flow restricting member forming an inner angle.
請求項1に記載のマイクロアレイ用反応容器であって、前記弾性シーリング部材は略矩形のリング形状を有し、その内側の四隅に、前記弾性シーリング部材とは別の前記流れ限定部材を設けたことを特徴とするマイクロアレイ用反応容器。 2. The microarray reaction container according to claim 1, wherein the elastic sealing member has a substantially rectangular ring shape, and the flow restricting member different from the elastic sealing member is provided at four inner corners thereof. 3. A microarray reaction vessel. 請求項1に記載のマイクロアレイ用反応容器であって、前記弾性シーリング部材は、該弾性シーリング部材が前記流れ限定部材を兼ねるように、長方形以外の形状を有していることを特徴とするマイクロアレイ用反応容器。 2. The microarray reaction container according to claim 1, wherein the elastic sealing member has a shape other than a rectangle so that the elastic sealing member also serves as the flow limiting member. Reaction vessel. 請求項3に記載のマイクロアレイ用反応容器であって、前記弾性シーリング部材の形状が長円形である反応容器。 The reaction container for microarray according to claim 3, wherein the elastic sealing member has an oval shape. 請求項1〜3の何れか1項に記載のマイクロアレイ用反応容器であって、前記流れ限定部材の内角が180°〜25°であるマイクロアレイ用反応容器。 The microarray reaction container according to any one of claims 1 to 3, wherein an inner angle of the flow limiting member is 180 ° to 25 °. サンプル中の標的核酸または標的タンパク質を検出するために用いられるマイクロアレイ用の反応容器であって:
プレート状基板表面のスポット領域内に、前記標的核酸または標的タンパク質と特異的に結合する核酸プローブまたはタンパク質プローブを固定したマイクロアレイと;
少なくとも前記スポット領域を含む略長方形の領域取り囲んで、前記マイクロアレイの表面に液密に配置される弾性シーリング部材と;
底面に前記弾性シーリング部材が結合され、前記マイクロアレイの表面との間に前記弾性シーリング部材で限定された反応室を形成する蓋体と;
該蓋体を貫通して、前記反応室の長手方向に対向する両端のうち一方の端部に連通するように設けられた複数の第一の透孔、および前記反応室の他方の端部に設けられた複数の第二の透孔とを具備し、
前記第一および第二の透孔を通して、サンプルおよび反応溶液を含む流体を前記反応室に出し入れすることにより、導入された流体を前記反応室内において攪拌させて反応させることを特徴とするマイクロアレイ用反応容器。
A reaction vessel for a microarray used to detect a target nucleic acid or target protein in a sample:
A microarray in which a nucleic acid probe or protein probe that specifically binds to the target nucleic acid or target protein is immobilized in a spot region on the surface of the plate-like substrate;
An elastic sealing member that surrounds at least a substantially rectangular region including the spot region and is liquid-tightly disposed on the surface of the microarray;
A lid that is coupled to the bottom surface of the elastic sealing member and forms a reaction chamber defined by the elastic sealing member between the microarray and the surface;
A plurality of first through holes provided so as to pass through the lid and communicate with one end of both ends of the reaction chamber facing in the longitudinal direction, and the other end of the reaction chamber A plurality of second through holes provided,
A reaction for microarray, wherein a fluid containing a sample and a reaction solution is put into and taken out of the reaction chamber through the first and second through holes, and the introduced fluid is stirred and reacted in the reaction chamber. container.
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JP2009250698A (en) * 2008-04-03 2009-10-29 Sumitomo Bakelite Co Ltd Plastic substrate for microarray

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