JP2005172708A - Biochemical analyzing cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DNAの塩基配列などの解析に用いられる生化学解析用ユニットを収容する生化学解析用カートリッジに関する。 The present invention relates to a biochemical analysis cartridge that accommodates a biochemical analysis unit used for analysis of a DNA base sequence and the like.
生体由来物質、例えばDNAの塩基配列の解析などの生化学解析を行うために、生化学解析用ユニットが使用される。生化学解析用ユニットは、基板に微細な貫通孔を複数形成し、これら各貫通孔内に多孔質材料等の吸着性物質を押し込むことで、複数の吸着性領域(以下、スポット領域と称する)を形成したものであり、基板上に複数の微細なスポット領域が配列されていることからマイクロアレイなどと呼ばれる。この生化学解析用ユニットを使用した生化学解析方法は、生化学解析用ユニットの複数のスポット領域に、試薬となる特異的結合物質(以下、プローブと称する)を点着して固定化するスポッティング工程と、スポット領域に検体となる特異的結合物質(以下、ターゲットと称する)を浸透させて特異的結合(プローブとターゲットとの結合)を生じさせる反応工程と、生化学解析用ユニットから、各スポット領域の特異的結合反応の結果を示す生化学解析用データを読み取るデータ読み取り工程と、読み取られた解析用データをパーソナルコンピュータなどで解析するデータ解析工程とを含む(例えば、下記特許文献1及び特許文献2参照)。
A biochemical analysis unit is used to perform biochemical analysis such as analysis of a base sequence of a biological substance, for example, DNA. The biochemical analysis unit forms a plurality of fine through holes in a substrate, and pushes an adsorbent substance such as a porous material into each of the through holes, thereby forming a plurality of adsorbent regions (hereinafter referred to as spot regions). This is called a microarray because a plurality of fine spot regions are arranged on the substrate. The biochemical analysis method using this biochemical analysis unit is a spotting method in which a specific binding substance (hereinafter referred to as a probe) serving as a reagent is spotted and immobilized on a plurality of spot regions of the biochemical analysis unit. From each of the steps, a reaction step in which a specific binding substance (hereinafter referred to as a target) as a specimen is infiltrated into the spot region to cause specific binding (binding of the probe and the target), and a unit for biochemical analysis, A data reading step of reading biochemical analysis data indicating the result of the specific binding reaction of the spot region, and a data analysis step of analyzing the read analysis data with a personal computer or the like (for example,
プローブは、ターゲットの発現情報を調べるための試薬となるものであるから、分子構造、例えば、塩基配列や組成などが既知のものが使用される。プローブとしては、例えば、生体由来物質であるホルモン類,腫瘍マーカー,酵素,抗体,抗原,アブザイム,レセプタ,その他のタンパク質,リガンド,核酸,cDNA,DNA,RNAなどであり、ターゲットと特異的結合が可能な物質である。ターゲットは、分子構造が未知のものであり、生体由来物質であるホルモン類,腫瘍マーカー,酵素,抗体,抗原,アブザイム,レセプタ,その他のタンパク質,リガンド,核酸,cDNA,DNA,mRNAなどを生体から抽出,単離して採取されたものや、この採取後に化学的処理が施されたものである。 Since the probe serves as a reagent for examining the expression information of the target, a probe having a known molecular structure such as a base sequence or composition is used. Examples of probes include biological substances such as hormones, tumor markers, enzymes, antibodies, antigens, abzymes, receptors, other proteins, ligands, nucleic acids, cDNA, DNA, RNA, etc. It is a possible substance. The target has an unknown molecular structure, and hormones, tumor markers, enzymes, antibodies, antigens, abzymes, receptors, other proteins, ligands, nucleic acids, cDNA, DNA, mRNA, etc., are derived from living organisms. Extracted, isolated and collected, or chemically treated after this collection.
塩基配列を調べる場合には、スポッティング工程において、生化学解析用ユニットの各スポット領域に、異なる種類のプローブが固定化される。そして、反応工程において、ターゲットを溶媒に溶かした溶液(以下、単に「ターゲット溶液」と称する)を各スポット領域に浸透させることで、ターゲットと、このターゲットと相補的な関係にあるプローブとを特異的結合させる。 When examining the base sequence, different types of probes are immobilized in each spot region of the biochemical analysis unit in the spotting step. Then, in the reaction step, a solution in which the target is dissolved in a solvent (hereinafter, simply referred to as “target solution”) is permeated into each spot region, so that the target and a probe having a complementary relationship with the target are uniquely identified. Tie them together.
特異的結合が生じたことを標識させる標識方法としては、例えば、化学発光反応による発光を利用する化学発光方式が使用される。化学発光方式においては、ターゲット反応処理、抗原抗体反応処理、化学発光反応処理の各反応処理が順に実行される。ターゲット反応処理は、ターゲットに抗原を結合させたターゲット溶液を各スポット領域に浸透させて、ターゲットとプローブとを特異的結合させる処理である。このターゲット反応処理の後、生化学解析用ユニットは洗浄されて、特異的結合が生じたスポット領域以外の部分に付着したターゲットが取り除かれる。これにより、特異的結合が生じたスポット領域にのみ、ターゲットと抗原が残留する。 As a labeling method for labeling that specific binding has occurred, for example, a chemiluminescence method using light emission by a chemiluminescence reaction is used. In the chemiluminescence method, each reaction process of a target reaction process, an antigen-antibody reaction process, and a chemiluminescence reaction process is executed in order. The target reaction process is a process in which a target solution in which an antigen is bound to a target is permeated into each spot region to specifically bind the target and the probe. After this target reaction treatment, the biochemical analysis unit is washed to remove the target attached to the portion other than the spot region where the specific binding has occurred. Thereby, the target and the antigen remain only in the spot region where the specific binding has occurred.
このターゲット溶液の洗浄後、抗原抗体反応処理が行われる。抗原抗体反応処理では、酵素(化学発光基質に作用してこれを分解して発光させる)と抗体の重合体(以下、酵素抗体という)を溶媒に溶かした酵素抗体溶液を、スポット領域に浸透させて、前記酵素抗体溶液と前記抗原とを反応させることにより、前記酵素抗体と抗原とを結合させる。この抗原抗体反応処理の後、再び生化学解析用ユニットが洗浄されて、抗原と酵素抗体とが結合しなかったスポット領域から、酵素抗体を取り除く。 After the target solution is washed, an antigen-antibody reaction process is performed. In antigen-antibody reaction treatment, an enzyme antibody solution in which an enzyme (acts on a chemiluminescent substrate and decomposes it to emit light) and an antibody polymer (hereinafter referred to as enzyme antibody) in a solvent is permeated into the spot region. Then, the enzyme antibody and the antigen are bound by reacting the enzyme antibody solution with the antigen. After the antigen-antibody reaction process, the biochemical analysis unit is washed again, and the enzyme antibody is removed from the spot area where the antigen and the enzyme antibody are not bound.
この酵素抗体の洗浄後、化学発光基質を含んだ化学発光基質溶液を、各スポット領域に浸透させることにより、化学発光反応を生じさせる。抗原と酵素抗体とが結合したスポット領域は、酵素の作用によって化学発光基質が分解されて発光する。この光を読み取ることで特異的結合の有無を検出する。検出手段としては、例えば、光学情報を読み取るCCDイメージセンサなどの撮像デバイスが使用される。 After washing the enzyme antibody, a chemiluminescent substrate solution containing a chemiluminescent substrate is permeated into each spot region to cause a chemiluminescent reaction. In the spot region where the antigen and the enzyme antibody are combined, the chemiluminescent substrate is decomposed by the action of the enzyme and emits light. The presence or absence of specific binding is detected by reading this light. As the detection means, for example, an imaging device such as a CCD image sensor that reads optical information is used.
これら各反応溶液を各スポット領域に浸透させる方法としては、例えば、振盪方式を用いる方法が知られている。振盪方式は、反応溶液と生化学解析用ユニットとを反応容器に入れ、容器を振盪機で揺らし、反応溶液を反応容器内で流動させることにより、前記吸着性領域に浸透させる方式である。 For example, a method using a shaking method is known as a method for allowing each of these reaction solutions to penetrate into each spot region. The shaking method is a method in which a reaction solution and a unit for biochemical analysis are placed in a reaction vessel, the vessel is shaken with a shaker, and the reaction solution is caused to flow in the reaction vessel to permeate the adsorptive region.
ところで、振盪方式は、反応溶液が生化学解析用ユニットの表面に接して流動するのみであり、したがって、反応溶液の前記吸着性領域への振盪と置換の速度が小さく、反応溶液中のターゲットが各スポット領域のプローブと遭遇する確率が低いために、プローブに特異的に結合するターゲットが少なく、十分な感度が得られない、という問題があった。 By the way, in the shaking method, the reaction solution only flows in contact with the surface of the biochemical analysis unit, and therefore, the rate of shaking and substitution of the reaction solution into the adsorptive region is small, and the target in the reaction solution is Since the probability of encountering the probe in each spot region is low, there is a problem that there are few targets that specifically bind to the probe, and sufficient sensitivity cannot be obtained.
そこで、このような不都合を解消するために、反応溶液を反応容器内で自動的に循環して反応させるリアクタ(反応装置)が特許文献1及び特許文献2に提案されている。このリアクタには、反応溶液を注入する機構、反応容器内で反応溶液を循環させる循環機構、及び反応した後に反応溶液を排出する機構などが設けられている。
Therefore, in order to eliminate such inconveniences,
特許文献1に記載のリアクタでは、パイプを着脱自在に取り付けるための溶液注入口や流出口を反応容器に設け、反応溶液を注入するときには、タンクに貯めた反応溶液を反応容器内に供給するためのパイプを取り付けて、反応容器内に反応溶液を注入し、その後、前記パイプを取り外してポンプなどを接続した循環用パイプを双方の口に取り付け、ポンプの作動により反応溶液を反応容器内で循環させている。循環は、基板上に配列したスポット領域の一方の側から他方の側へ通過させるフロースルー方式となっている。
In the reactor described in
また、特許文献2に記載の発明では、生化学解析用ユニットの取り扱いの簡便性も考慮して、生化学解析用ユニットをカートリッジに収納して取り扱うようにしている。このカートリッジには、生化学解析用ユニットを収納するチャンバーが設けられている。このチャンバーは、反応溶液を循環して反応させる反応室も兼ねている。このカートリッジを使用すれば、生化学解析用ユニットをリアクタへ装填したり、そこから取り外す際に該ユニットを裸のまま取り扱う必要が無くなる。このようなカートリッジにも、反応溶液を注入するため、及び反応溶液を循環させるための溶液注入口や溶液流出口が設けられている。そして、カートリッジをリアクタ本体に装填すると、溶液注入口や溶液流出口が反応溶液を注入する、又は循環させるための一対の管にそれぞれ接続される。 In the invention described in Patent Document 2, the biochemical analysis unit is accommodated in a cartridge and handled in consideration of the ease of handling of the biochemical analysis unit. This cartridge is provided with a chamber for storing a biochemical analysis unit. This chamber also serves as a reaction chamber in which the reaction solution is circulated and reacted. When this cartridge is used, it is not necessary to handle the unit as it is when the biochemical analysis unit is loaded into or removed from the reactor. Such a cartridge is also provided with a solution inlet and a solution outlet for injecting the reaction solution and circulating the reaction solution. When the cartridge is loaded into the reactor main body, the solution inlet and the solution outlet are connected to a pair of tubes for injecting or circulating the reaction solution.
しかしながら、前述した公報記載のリアクタでは、循環用のパイプや管の取り回しが長くなり、循環容量が増え、反応溶液が大量に必要になるとともに、吐出圧の大きいポンプが必要になり、コストアップとなる。また、循環容量が増えると、反応溶液の濃度が下がって反応感度が悪くなるという不都合が生じる。 However, in the reactor described in the above publication, the circulation of pipes and tubes for circulation becomes longer, the circulation capacity increases, a large amount of reaction solution is required, and a pump with a large discharge pressure is required, which increases costs. Become. Further, when the circulation volume is increased, there arises a disadvantage that the concentration of the reaction solution is lowered and the reaction sensitivity is deteriorated.
本発明は、反応溶液の消費量を抑え、少ない反応溶液で反応感度を向上することができるとともに、安価なポンプを使用してセットする側のリアクタのコストダウンを図ることが可能な生化学解析用カートリッジを提供することを目的とする。 The present invention can reduce the consumption of the reaction solution, improve the reaction sensitivity with a small amount of the reaction solution, and can reduce the cost of the reactor on the side set using an inexpensive pump. It is an object to provide a cartridge for use.
前記目的を達成するために、生化学解析用カートリッジに、リアクタ本体に組み込まれたチューブポンプに取り付けられるチューブを設けたものである。このチューブは、弾性を有しており、両端がチューブ収納室とチャンバーとを仕切る壁を貫通する循環用入口と循環用出口とに接続されている。反応溶液を循環するためにカートリッジをリアクタ本体にセットした後に、チューブの両端の間は、チューブポンプにセットされる。このセットは、チューブ両端の間をチューブポンプのロータの周りに掛けることで完了する。チューブポンプは、ロータを回転させ、ロータの回転でチューブを順次に押しつぶし、ロータの回転方向に反応溶液を押し出すとともに、押しつぶされたチューブが復元する時に生じる真空圧で反応溶液を吸引する。なお、循環用入口と循環用出口とをチャンバーを構成する壁うちの同じ面となる壁に設けてもよいし、異なる面となる壁に設けても良い。 In order to achieve the above object, a biochemical analysis cartridge is provided with a tube attached to a tube pump incorporated in a reactor main body. The tube has elasticity, and both ends thereof are connected to a circulation inlet and a circulation outlet that pass through a wall that partitions the tube storage chamber and the chamber. After the cartridge is set in the reactor main body to circulate the reaction solution, between both ends of the tube is set in a tube pump. This set is completed by hanging between the tube ends around the tube pump rotor. The tube pump rotates the rotor, sequentially crushes the tube by the rotation of the rotor, pushes out the reaction solution in the rotation direction of the rotor, and sucks the reaction solution at a vacuum pressure generated when the crushed tube is restored. The circulation inlet and the circulation outlet may be provided on the same wall among the walls constituting the chamber, or may be provided on different walls.
不使用時には、カートリッジに設けたチューブが邪魔になる。そこで、カートリッジの内部に、チャンバーと隔ててチューブ収納室を設け、ここにチューブを収納するのが望ましい。使用時には、チューブ収納室からチューブを簡便に取り出せることが必要である。そこで、カートリッジの外部に蓋を開閉自在に設け、蓋を開くことでチューブ収納室が露呈される構造にするのが好適である。 When not in use, the tube provided in the cartridge becomes an obstacle. Therefore, it is desirable to provide a tube storage chamber inside the cartridge, separated from the chamber, and store the tube therein. At the time of use, it is necessary to be able to easily take out the tube from the tube storage chamber. Therefore, it is preferable to provide a structure in which a lid can be opened and closed outside the cartridge and the tube storage chamber is exposed by opening the lid.
また、カートリッジに切り換え弁を内蔵してもよい。この場合には、少なくとも4つの口をもつ切り換え弁を用いる。4つの口は、内部供給口、内部排出口、外部供給口、及び外部排出口にそれぞれ繋げられる口である。内部供給口及び内部排出口は、チャンバーの外部からチャンバー内に反応溶液を供給、又はチャンバー内の液をチャンバーの外に排出するための口であり、切り換え弁の4つの口のうちの2つの口にそれぞれ繋がっている。また、外部供給口及び外部排出口は、切り換え弁の残りの2つの口に繋がっている。切り換え弁は、内部供給口及び内部排出口と繋げてチャンバー内で反応溶液を循環させるための循環流路を形成する循環位置と、内部供給口及び内部排出口とを外部供給口と外部排出口とにそれぞれ繋げた流路を同時に形成する供給・排出位置とに反応溶液の流路を切り換える。なお、内部供給口及び内部排出口を、循環用入口と循環用出口とを設けた壁とは異なる壁に設けてもよいし、同じ壁に設けても良い。なお、収納室を設ける代わりに、切り換え弁を設けても良いし、収納室と切り換え弁との両方を設けても良い。 A switching valve may be built in the cartridge. In this case, a switching valve having at least four ports is used. The four ports are ports connected to the internal supply port, the internal discharge port, the external supply port, and the external discharge port, respectively. The internal supply port and the internal discharge port are ports for supplying the reaction solution into the chamber from the outside of the chamber or discharging the liquid in the chamber to the outside of the chamber, and two of the four ports of the switching valve. It is connected to each mouth. The external supply port and the external discharge port are connected to the remaining two ports of the switching valve. The switching valve is connected to the internal supply port and the internal discharge port to form a circulation position for circulating the reaction solution in the chamber, and the internal supply port and the internal discharge port are connected to the external supply port and the external discharge port. The flow path of the reaction solution is switched to a supply / discharge position that simultaneously forms a flow path connected to each other. The internal supply port and the internal discharge port may be provided on a wall different from the wall provided with the circulation inlet and the circulation outlet, or may be provided on the same wall. Instead of providing the storage chamber, a switching valve may be provided, or both the storage chamber and the switching valve may be provided.
また、間接標識法である化学発光方式を用いる場合には、反応溶液として、ターゲット溶液、酵素抗体溶液、及び、化学発光基質溶液の各溶液が順次選択的に用いられる。ターゲット溶液に標識物質を含ませる直接標識法においては、蛍光物質や放射性物質などの標識物質を含むターゲット溶液が使用される。 Moreover, when using the chemiluminescence method which is an indirect labeling method, each solution of a target solution, an enzyme antibody solution, and a chemiluminescent substrate solution is selectively used sequentially as a reaction solution. In the direct labeling method in which a labeling substance is included in the target solution, a target solution containing a labeling substance such as a fluorescent substance or a radioactive substance is used.
本発明の生化学解析用カートリッジには、反応溶液を循環させるためのチューブを設けたから、従来技術で説明したように、反応容器やリアクタ本体に外部接続するパイプや管を用いるのと比較して循環路長を短くすることができ、反応溶液の消費量を抑えることができるとともに、反応溶液を少なくすることができるため反応感度を向上することができる。また、チューブポンプを使用することができるため、リアクタのコストダウンを図ることができる。さらに、チューブを収納する収納部を設けた発明では、不使用時に邪魔にならず、取り扱いが簡便となる。 Since the biochemical analysis cartridge of the present invention is provided with a tube for circulating the reaction solution, as described in the prior art, compared to using a pipe or tube externally connected to the reaction vessel or the reactor body. The circulation path length can be shortened, the consumption of the reaction solution can be suppressed, and the reaction solution can be reduced, so that the reaction sensitivity can be improved. Further, since a tube pump can be used, the cost of the reactor can be reduced. Furthermore, in the invention provided with the storage portion for storing the tube, it is not disturbed when not in use, and the handling becomes simple.
図1に示すように、生化学解析用ユニット10を使用した生化学解析方法は、スポッティング工程と、反応工程と、データ読み取り工程と、データ解析工程とを含む。反応工程は、ターゲット反応処理、ターゲット洗浄処理、抗原抗体反応処理、抗体洗浄処理、及び、化学発光反応処理との4つの処理からなる。生化学解析用ユニット10は、基板11に、微細な貫通孔12をマトリックス状に複数形成し、各貫通孔12に吸着性物質であるメンブレン13を圧入して複数のスポット領域14を形成したものであり、フロースルータイプのものである。
As shown in FIG. 1, the biochemical analysis method using the
生化学解析用ユニット10の説明図である。生化学解析用ユニット10は、データ読み取り工程において、後述するCCDイメージセンサを含む検出装置によって光電的に読み取られる。したがって、基板11の材質としては、光の散乱を防止するために、光を減衰させる材質が好ましく、金属、セラミック、プラスチックなどが使用される。光の散乱を防止する趣旨は、あるスポット領域14で発せられた光が、基板壁を透過して、隣接するスポット領域に到達することにより、発光していないスポット領域から光があたかも光が発せられているかのように見えてしまうという誤認識を防止することにある。光を減衰させる効率が高い材質を使用することで、誤認識が防止され、信頼性の高い解析用データが得られる。光の減衰率(スポット領域から発せられる光強度の低下率)は、あるスポット領域から発せられる光強度が、隣接するスポット領域においては、1/10以下になることが好ましく、1/100以下になることがより好ましい。
It is explanatory drawing of the
基板11の厚みは、50〜1000μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは100〜500μmの範囲である。金属としては、銅、銀、金、亜鉛、鉛、アルミニウム、チタン、錫、クロム、鉄、ニッケル、コバルト、タンタルなどを用いることができる。または、ステンレス鋼や黄銅などの合金も用いることができるが、必ずしもこれらに限定されない。また、セラミックとしては、アルミナ、ジルコニア、等があげられるが、必ずしもこれらに限定されない。
The thickness of the
プラスチックを基板材料に用いると貫通孔の形成が容易となり好ましいが、光の減衰が生じ難い場合もある。そこで、光をより一層減衰させるために、プラスチックに、カーボン、金属酸化物粒子やガラス繊維などの粒子を充填して、これらをプラスチック内部に分散させることが好ましい。金属酸化物粒子としては、二酸化ケイ素、アルミナ、二酸化チタン、酸化鉄、酸化銅などがあげられるが、必ずしもこれらに限定されない。 The use of plastic as the substrate material is preferable because it facilitates the formation of the through-holes, but there are cases where light attenuation is less likely to occur. Therefore, in order to further attenuate the light, it is preferable to fill the plastic with particles such as carbon, metal oxide particles and glass fiber and to disperse these inside the plastic. Examples of the metal oxide particles include, but are not necessarily limited to, silicon dioxide, alumina, titanium dioxide, iron oxide, and copper oxide.
貫通孔12の形成方法は、パンチング法、放電パルス法、食刻技術法(フォトリソグラフィー法),電解エッチング法,エキシマレーザー及びYAGレーザーなどのレーザーを基板に照射する方法などがあるがこれらに限定されるものではない。これら各形成方法は、基板の材料等に応じて適宜選択される。 Examples of the method for forming the through hole 12 include a punching method, a discharge pulse method, an etching technique method (photolithography method), an electrolytic etching method, a method of irradiating a substrate with a laser such as an excimer laser, a YAG laser, and the like. Is not to be done. Each of these forming methods is appropriately selected according to the material of the substrate.
貫通孔12の密度を高めるために、貫通孔の開口部の面積は、5mm2 未満であることが好ましく、より好ましくは1mm2 未満であり、0.3mm2 未満がより好ましく、0.01mm2 未満がさらに好ましい。そして、最も好ましくは0.0001mm2 以上である。また、貫通孔の孔形状を略円形とした場合には、その直径が、30μm〜300μmであることが好ましい。 In order to increase the density of the through holes 12, the area of the opening of the through holes is preferably less than 5 mm 2 , more preferably less than 1 mm 2 , more preferably less than 0.3 mm 2 , and 0.01 mm 2. Less than is more preferable. Most preferably, it is 0.0001 mm 2 or more. Further, when the through hole has a substantially circular shape, the diameter is preferably 30 μm to 300 μm.
貫通孔12の配列ピッチ(隣接する二つの孔の中心から中心までの距離)Pは、50μm〜3000μmの範囲が好ましく、隣接する2つの貫通孔12の端部から端部までの距離Lは、10μm〜1500μmの範囲とすることが好ましい。また、貫通孔12の密度は、10個/cm2 以上が好ましく、100個/cm2 以上がより好ましく、さらに好ましくは500個/cm2 以上、さらに最も好ましくは1000個/cm2 以上50000個/cm2 以下の範囲である。 The arrangement pitch P of the through holes 12 (distance from the center of two adjacent holes to the center) P is preferably in the range of 50 μm to 3000 μm, and the distance L from the ends of the two adjacent through holes 12 is: It is preferable to be in the range of 10 μm to 1500 μm. The density of the through holes 12 is preferably 10 / cm 2 or more, more preferably 100 / cm 2 or more, further preferably 500 / cm 2 or more, and most preferably 1000 / cm 2 or more and 50000. / Cm 2 or less.
貫通孔12が形成された基板11には、洗浄効果を高めるために、表面処理が施される。基板11の材料に金属,合金(例えば、ステンレス鋼など)を用いた際には、コロナ放電,プラズマ放電または陽極酸化法などの少なくともいずれかの方法により表面処理が施される。この表面処理によって基板11には親水性が高い表面処理層が形成される。
The
表面処理が施された後、基板11のメンブレン13が圧入される面に接着剤が塗布される。なお、接着剤を塗工する方法は、特に限定されるものではないが、ロール塗布,ワイヤーバー塗布,ディップ塗布,ブレード塗布,エアナイフ塗布などにより行なうことができる。接着剤には、スチレンブタジエンゴム,アクリロニトリルブタジエンゴムが好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。なお、余剰の接着剤は、ブレードにより掻き落としたり、レーザー光の照射により熱分解させて除去する方法などにより行なうことが後の工程で不純物の発生を防止するために好ましい。なお、本発明において、基板の表面処理、接着剤の塗工の工程は省略することもできる。
After the surface treatment is performed, an adhesive is applied to the surface of the
接着剤が塗布された後、貫通孔12にメンブレン13が圧入される。メンブレン13には、多孔質材料あるいは繊維材料が好ましく使用される。また、多孔質材料と繊維材料とを併用して用いることもできる。本発明において用いられるメンブレン13は、多孔質材料(有機,無機,有機/無機)、繊維材料(有機,無機)のいずれでもよく、それらを混合して用いても良い。メンブレン13の厚さは特に限定されないが、50μm〜200μm(0.05mm〜0.20mm)の範囲のものを用いることが好ましい。また、体積空隙率Cが、10%〜90%の範囲のものを用いることが好ましく、空隙を構成する微細孔の平均孔径は0.1μm〜50μmの範囲にあるものを用いることが好ましい。体積空隙率Cは、吸着性材料の見掛け体積に対する無数の孔の体積和の百分率で示される。
After the adhesive is applied, the
有機多孔質材料は、特に限定されるものではないが、ポリマーを用いることが好ましい。ポリマーとしては、セルロース誘導体(例えば、ニトロセルロース、再生セルロース、セルロースアセテート、酢酸セルロース、酪酸酢酸セルロースなど)、脂肪族ポリアミド類(例えば、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4,10など)、ポリオレフィン類(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、含塩素ポリマー類(例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど)、フッ素樹脂類(例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオライドなど)、ポリカーボネート、ポリスルフォン、アルギン酸及びその誘導体(例えば、アルギン酸、アルギン酸カルシウム、アルギン酸/ポリリシンポリイオンコンプレックスなど)、コラーゲンなどがあげられ、これらポリマーの共重合体や複合体(混合体)も用いることができる。なお、本発明においては、多孔質としたナイロンを用いることが吸水性の点から好ましい。
The organic porous material is not particularly limited, but a polymer is preferably used. Examples of polymers include cellulose derivatives (eg, nitrocellulose, regenerated cellulose, cellulose acetate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate), aliphatic polyamides (eg, nylon 6, nylon 6,6,
無機多孔質材料も、特に限定されるものではないが、好ましくは、金属(例えば、白金、金、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムなど)、金属等の酸化物(例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライトなど)、金属塩(例えば、ヒドロキシアパタイト、硫酸カルシウムなど)及びこれらの複合体などが挙げられる。また、活性炭などの炭素多孔質材料も好ましく用いられる。 The inorganic porous material is not particularly limited, but is preferably a metal (eg, platinum, gold, iron, silver, nickel, aluminum, etc.), an oxide such as a metal (eg, alumina, silica, titania, Zeolite), metal salts (eg, hydroxyapatite, calcium sulfate, etc.), and composites thereof. A carbon porous material such as activated carbon is also preferably used.
また、有機繊維材料,無機繊維材料も特に限定されるものではない。例えば、前記セルロース誘導体類、脂肪族ポリアミド類などの有機繊維材料や、ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維材料を用いることができる。また、メンブレン13の強度を高めるため、多孔質材料を溶解する溶媒に不溶な繊維材料を混合させても良い。
Also, organic fiber materials and inorganic fiber materials are not particularly limited. For example, organic fiber materials such as the cellulose derivatives and aliphatic polyamides, and inorganic fiber materials such as glass fibers and metal fibers can be used. Further, in order to increase the strength of the
メンブレン13の圧入は、基板11とメンブレン13とを重ね合わせた状態で上下からプレス板により間欠的にプレスすることによって行われる。なお、メンブレン13に有機多孔質材料及び/または有機繊維材料を用いているときには、プレス板を加熱して、これを基板11に浸透させることで基板11の温度を上げる。これにより、メンブレン13が軟化して押込みが容易となる。また、プレス板の代わりにローラを用いてもよい。こうして、貫通孔12にメンブレン13が押し込まれることによりスポット領域14が形成される。
The press-fitting of the
詳しくは図2に示すように、複数のスポット領域14が配列されたフロースルーエリア28は略矩形をしており、各スポット領域14は、所定の数毎に、輪郭が略矩形のブロック単位で規則的に区画されている。基板11のサイズは、例えば、縦が70mmで、横が90mmである。各ブロック43のサイズは、例えば、約4mm四方である。これらのブロック43は、マトリックス状に配列されており、その数は、例えば、縦が10個で横が12個である。これらブロック43のサイズ及び数、各スポット領域14のサイズ及び配列ピッチなどのフロースルーエリア28の仕様は、後述する検出装置23の仕様と対応するように決定される。符号32は、生化学解析用ユニット10を、後述する生化学解析用カートリッジ17に取り付ける際の位置決め穴である。なお、本例では、各スポット領域14をブロック単位で区画しているが、こうした区画はしなくてもよく、例えば、フロースルーエリア28全域に渡って、各スポット領域14を同じピッチで配列してもよい。
Specifically, as shown in FIG. 2, the flow-through
スポッティング工程では、スポッターを用いて、生化学解析用ユニット10の各スポット領域14に、異なる種類のプローブを含む溶液(以下、プローブ溶液という)が各々点着される。スポッターは、先端に割り溝が形成され、プローブ溶液を点着するスポットピン15を備えている。このスポットピン15により、ウエルプレート上に分注された複数種類のプローブ溶液を吸い上げ、吸い上げられたプローブ溶液を各スポット領域14に点着する。この後、各スポット領域14に紫外線などを照射することによりプローブがスポット領域14に固定される。こうして、プローブが固定された生化学解析用ユニット10は、チャンバー16を備えた生化学解析用カートリッジ(以下、単にカートリッジという)17に収容され、その形態で反応工程に送られる。
In the spotting step, a solution containing different types of probes (hereinafter referred to as probe solutions) is spotted on each
反応工程では、ターゲット反応処理、ターゲット洗浄処理、抗原抗体反応処理、抗体洗浄処理、及び化学発光反応処理の順番で5つの処理が行われる。ターゲット反応処理では、リアクタ18を用いて、プローブと、検体となるターゲットを反応させる。リアクタ18は、リアクタ本体19、循環機構20、及び供給・排出機構21とで構成されている。リアクタ本体19には、カートリッジ17が着脱自在にセットされるカートリッジ収納室22を備えている。そして、リアクタ本体19は、チャンバー16内の温度を所定の温度に保持するための保温ケースを兼ねている。
In the reaction process, five processes are performed in the order of target reaction process, target cleaning process, antigen-antibody reaction process, antibody cleaning process, and chemiluminescence reaction process. In the target reaction process, the probe is reacted with the target serving as the specimen using the reactor 18. The reactor 18 includes a reactor
実験に使用されるターゲット溶液は、反応溶液調製装置によって作られる。反応溶液調製装置は、抗原と結合したターゲットを溶媒に溶かし込んでターゲット溶液を調製する。 The target solution used in the experiment is made by a reaction solution preparation device. The reaction solution preparation apparatus prepares a target solution by dissolving a target bound to an antigen in a solvent.
循環機構20は、カートリッジ17の内部に設けたチャンバー16内でターゲット溶液をフロースルー方式で循環させて反応させる。供給・排出機構21は、チャンバー16にターゲット溶液を供給するとともに、反応後にターゲット溶液を排出する。
The
循環中のターゲット溶液は、図中、下面側から各スポット領域14に浸透して、図中上面側へ流動する。これにより、ターゲット溶液は、ターゲットと相補的なプローブを有する各スポット領域14に浸透する。この浸透時に、ターゲットとプローブとが特異的結合反応を生じる。各スポット領域14を透過したターゲット溶液は、循環機構20により各スポット領域14の上面側からチャンバー16の外へ排出され、チャンバー16から排出されたターゲット溶液は、再び各スポット領域14の下面側に注入される。
The target solution in circulation penetrates into each
このターゲット反応処理を行った後に、チャンバー16に洗浄液が供給されて、ターゲット洗浄処理が行われる。ターゲット洗浄処理では、特異的結合反応を生じたスポット領域14以外の部分から、抗原と結合したターゲットが取り除かれる。ターゲットの洗浄後、抗原抗体反応処理が行われる。抗原抗体反応処理では、チャンバー16に酵素抗体溶液を供給して、酵素抗体溶液を各スポット領域に浸透させる。特異的結合してターゲットが残留しているスポット領域14においては、抗原抗体反応が生じ、ターゲットに結合された抗原に、前記酵素抗体が結合する。この抗原抗体反応処理の後、チャンバー16に洗浄液が供給されて、抗体洗浄処理が行われる。この抗体洗浄処理によって抗原抗体反応を生じたスポット領域14以外の部分から酵素抗体が取り除かれる。
After performing this target reaction process, the cleaning liquid is supplied to the
この抗体洗浄処理を行った後、化学発光反応処理を行う。この処理は、化学発光基質を含む化学発光基質溶液をチャンバー16に供給して各スポット領域14に化学発光基質溶液を浸透させる。その後、リアクタ本体19にカートリッジ17を装填した状態で、データ読み取りが行われる。カートリッジ17には、後述する検出窓が設けられており、この検出窓を通してカートリッジ17内の生化学解析用ユニット10から生化学解析用データが光電的に読み取られる。この読み取りは、検出装置23により行われる。検出装置23は、各スポット領域14に一対一でセットされる複数の光ファイバー24と、光ファイバー24を通して各スポット領域14を撮像する撮像ユニット25とで構成されている。そして、読み取ったデータをデータ解析工程で解析してターゲットの同定を行う。
After performing this antibody washing process, a chemiluminescence reaction process is performed. In this process, a chemiluminescent substrate solution containing a chemiluminescent substrate is supplied to the
図3に示すように、カートリッジ17は、上半部26及び下半部27とからなる。上・下半部26,27には、詳しくは図4にも示すように、生化学解析用ユニット10のフロースルーエリア28と対向する部位に、一段凹んだ上凹部29及び上凹部30が形成されており、上・下凹部29,30の内壁とフロースルーエリア28との間に所定の空間が確保される。チャンバー16は、これら上・下凹部29,30を組み合わせることで平面視矩形な空間として構成され、上・下凹部29,30は、生化学解析用ユニット10により上下に仕切られている。
As shown in FIG. 3, the
下半部27には、位置決めピン31が設けられており、これらのピン31を位置決め穴32に挿通させることによってフロースルーエリア28がチャンバー16内に収容されるように生化学解析用ユニット10の位置決めが行われる。上・下凹部29,30の周りには、パッキン33をそれぞれ取り付けるための溝34が形成されている。そして、上・下半部26,27を一対の止め金具35で挟み込むことで、チャンバー16が水密にされる。
The
また、上・下半部26,27には、仕切壁36を挟んでチャンバー16の隣にチューブ収納室37が設けられている。チューブ収納室37も、上・下半部26,27を組み合わせることで構成される。チューブ収納室37には、循環用入口38と循環用出口39とが露呈して設けられている。循環用入口38は、下凹部30に通じており、これにチューブ40の一端40aが接続されている。他方、循環用出口39は、上凹部29に通じており、これにチューブ40の他端40bが接続されている。循環用入口38と循環用出口39とは、チャンバー16の平面視矩形な輪郭の一辺に対応する壁16aに設けられている。このチューブ40により上凹部29と下凹部30との間で反応溶液を循環させる循環路が構成される。
In the upper and
チューブ40は、弾性を有した材料で形成されており、一端40aと他端40bとの間の中間部を折り込むことでチューブ収納室37に収納される。チューブ収納室37は、循環用入口38と循環用出口39とを設けた壁16aに隣接する位置で、かつ、外部から隔離された部屋となって設けられている。このため、チューブ40を簡便に引き出すことができるように、上半部を構成する一部に開閉自在な蓋部41を設けている。引き出したチューブ40の中間部は、詳しくは後述する循環用のチューブポンプにセットされる。蓋部41には、チューブ40をチューブポンプにセットした状態で閉じることができるように、チューブポンプにセットする方の壁に、チューブ40を逃がすための切り欠き部42がそれぞれ形成されている。なお、切り欠き部42の代わりに、全部開放してもよい。
The
蓋部41の構成としては、ヒンジを設けて上半部26とは別部材で取り付ける構成としてもよいし、上半部26の一部を肉薄にして折り曲げ自在に形成して上半部26と一体化したプルトップ式の蓋としてもよい。一体化構成の場合には、上半部26を樹脂材料で形成すればよい。また、上半部26に限らず、下半部27も樹脂材料で形成してもよい。樹脂材料としては、例えば、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)樹脂や、PP(ポリプロピレン)樹脂などを用いるのが好適である。また、チューブ40としては、シリコンチューブや、フッソ樹脂とフッ素系エラストマーの複合チューブなどを用いるのが耐久性の面で好適である。
The configuration of the
また、カートリッジ17には、壁16aに隣接する壁16bに溶液注入口44と流出口45とが外に露呈して設けられている。溶液注入口44は上凹部29に繋がっており、また溶液流出口45は下凹部30に繋がっている。これら口44,45を利用して反応溶液や洗浄液を供給又は排出する。なお、溶液注入口44と流出口45とを設けるカートリッジ17の位置としては、壁16aに隣接する壁16bに限らず、同じ壁16aに設けてもよいし。相対する側の壁に設けてもよい。また、カートリッジ17の外周ではなく、上面や下面に設けても良い。
Further, the
上半部26の天板46のフロースルーエリア28と対面する位置には、検出窓47が設けられている。検出窓47は、スポット領域14に対応する位置に形成された複数の開口からなる。各開口の径は、スポット領域14の径に対応している。
A
図5に示すように、カートリッジ17は、リアクタ本体19に装填される。リアクタ本体19は、本体基部51と、上蓋50とからなる。本体基部51及び上蓋50の内部には、カートリッジ収納室22が設けられている。カートリッジ収納室22は、カートリッジ17の外形に合わせて象られており、また、それらの側端部には、溶液注入口44と流出口45をリアクタ本体19の外部に露呈させる切り欠き53がそれぞれ設けられている。上蓋50は、装填されたカートリッジ17を覆うように本体基部51の上方に被せられる。この状態で、上蓋50と本体基部51とを図示しない圧着機構によって圧着し、カートリッジ17をカートリッジ収納室22に保持するとともに、カートリッジ17の検出窓47を塞ぐ。
As shown in FIG. 5, the
また、本体基部51には、カートリッジ収納室22の隣にチューブポンプ55が固定されている。チューブポンプ55は、チューブケース56とモータ57とで構成されている。チューブケース56は、地板58と着脱自在な蓋59とで構成されている。地板58には、一段凹んだ凹部60の底に、円板状のロータ61が回転自在に取り付けられている。ロータ61は、外周に複数のローラ62を取り付けた形態となっており、モータ57の駆動により一方向に回転する。凹部60を構成する内壁は、略U字状となっており、そのU字状の内壁のうちの円弧壁の内側でロータ61が回転する。円弧壁とロータ61との間は隙間が形成されている。その隙間に沿ってチューブ40の中間部を嵌め込み、その後に、蓋59を取り付けることでチューブ40のセットが完了する。
A
モータ57は地板58に取り付けられ、輪郭が本体基部51から突出している。外部操作によりモータ57を駆動すると、ロータ61が回転し、ロータ61の回転で複数のローラ62がチューブ40を順次に押しつぶす。これにより、チューブポンプ55は、ロータ61の回転方向に反応溶液を押し出すとともに、押しつぶされたチューブ40が復元する時に生じる真空圧で反応溶液を吸引する。なお、カートリッジ17に対向するチューブケース56の壁には、チューブ40の両端側を逃がすために開放部又は切り欠き部が形成されている。
The
リアクタ本体19から露呈される溶液注入口44と流出口45には、供給・排出機構21が接続される。供給・排出機構21は、図6に示すように、切り換え弁65、供給機構66、及び排出機構67で構成されている。供給機構66は、要70fを中心に放射状に配したパイプ70a〜70eの各々に供給バルブB1〜B5と供給用タンクT1〜T5とを一対ずつ配し、その要70fと詳しくは後述する切り換え弁65の第3口65cとを1本のパイプ71で繋いだ形態となっており、各供給用タンクT1〜T5のうちの何れかに貯留した溶液をそれに対応する供給バルブB1〜B5を開いてチャンバー16に供給する供給流路を形成している。また、排出機構67は、排出バルブ72、排出用タンク74、及びこれらを繋ぐパイプ75とからなり、各処理を施した後に、チャンバー16に残った溶液を排出用タンク74に排出する排出流路を形成している。
A supply /
供給用タンクT1にはターゲット溶液が、供給用タンクT2及び供給用タンクT4にはそれぞれ洗浄液が貯留されている。供給用タンクT2に貯留する洗浄液は特異的結合しなかったターゲットを取り除くためのものであり、また、供給用タンクT3に貯留する洗浄液は抗原抗体反応で結合しなかった酵素抗体を取り除くためのものである。供給用タンクT3には、酵素抗体溶液が貯留され、また、供給用タンクT5には、化学発光基質溶液が貯留されている。 The target solution is stored in the supply tank T1, and the cleaning liquid is stored in the supply tank T2 and the supply tank T4, respectively. The cleaning liquid stored in the supply tank T2 is for removing the target that did not specifically bind, and the cleaning liquid stored in the supply tank T3 is for removing the enzyme antibody that did not bind in the antigen-antibody reaction. It is. The supply tank T3 stores an enzyme antibody solution, and the supply tank T5 stores a chemiluminescent substrate solution.
供給バルブB1〜B5は、供給時に何れかのバルブが供給流路を開く開き位置に、また排出時には供給タンク側の供給流路を閉鎖する閉じ位置に切り換えられる。排出バルブ72は、排出時に排出流路を開く開き位置に、また供給時には排出タンク側の排出流路を閉鎖する閉じ位置に切り換えられる。
The supply valves B1 to B5 are switched to an open position where any of the valves opens the supply flow path during supply, and to a closed position where the supply flow path on the supply tank side is closed during discharge. The
切り換え弁65は、4つの口65a〜65dが設けられている。第1口65aには溶液注入口44が、また、第2口65bには溶液流出口45がそれぞれパイプにより繋がれる。第3口65cには供給機構66の供給流路の下流端が、また、第4口65dには排出機構67の排出流路の上流端がそれぞれパイプにより繋がれる。切り換え弁65は、外部操作により循環位置と供給・排出位置との間で流路を切り替える。供給・排出位置では、第1口65aと第3口65cとが繋がれて、溶液注入口44に供給機構66の供給流路が接続されるとともに、第2口65bと第4口65dとが繋がれて、溶液流出口45が排出機構67の排出流路に接続される。循環位置では、図7に示すように、第1口65aと第2口65bとが繋がれ、溶液注入口44と溶液流出口45とが直接に接続されて循環流路を形成する。
The switching
反応工程での作業手順を説明する。カートリッジ17は、チューブ40をチューブ収納室37に収納した形態で取り扱われる。次に、リアクタ本体19の上蓋50を開けてカートリッジ17をカートリッジ収納室22にセットし、その後、カートリッジ17の蓋部41を開けてチューブ40を引き出す。そのチューブ40の中間部をチューブポンプ55にセットする。そのセットは、チューブケース56の蓋59を開けて、ロータ61の外周の隙間に沿ってチューブ40の中間部を嵌め込み、その後に、蓋59を取り付けることで完了する。チューブケース56の蓋59を閉めた後には、カートリッジ17の蓋部41を閉め、最後にリアクタ本体19の上蓋50を取り付ける。
The work procedure in the reaction process will be described. The
その後、ターゲット反応処理を行うために、切り換え弁65を供給・排出位置に切り替える。供給・排出位置に切り換えると、溶液注入口44が供給機構66の供給流路に繋がれるとともに、溶液流出口45に排出機構67の排出流路が繋がれる。その後、供給機構66のパルブB1を開き位置に切り換えるとともに、排出機構67のバルブ72を開き位置に切り換える。そして、最後にチューブポンプ55を駆動することで、供給用タンクT1からターゲット溶液がカートリッジ17の内部のチェンバー16に供給される。なお、他のバルブB2〜B5は閉じ位置となっている。
Thereafter, in order to perform the target reaction process, the switching
ターゲット溶液をチャンバー16に満たした後には、切り換え弁65を循環位置に切り換える。これにより、溶液注入口44と溶液流出口45とが繋がれて循環流路が形成される。このとき、供給・排出機構66,67のバルブB1,72も閉じ位置に切り換える。その後、チューブポンプ55を駆動する。これにより、チューブポンプ55は、ロータ61の回転方向にターゲット溶液を押し出すとともに、押しつぶされたチューブ40が復元する時に生じる真空圧でターゲット溶液を吸引する。押し出されたターゲット溶液は、循環用入口38を通ってチャンバー16の下凹部30に流入し、また、循環用出口39を通って上凹部29からチューブポンプ55に向けてターゲット溶液が吸引される。このようなターゲット溶液の循環を一定時間行うことで、循環中のターゲット溶液が下凹部30から各スポット領域14に浸透して上凹部29に向けた一方向に流動し、このとき、ターゲット溶液が各スポット領域14に浸透する。この浸透時に、ターゲットとプローブとが特異的結合反応を生じる。なお、ターゲット溶液を循環させる方向としては、前述した一方向に限らず、チューブポンプ55を逆転して逆方向に循環しても良いし、またチューブポンプ55を正逆転して交互に循環させてもよい。
After the target solution is filled in the
反応完了後には、洗浄液を供給すると共にターゲット溶液を排出する。供給・排出作業は、切り換え弁65を供給・排出位置に切り換える。次に、供給機構66のパルブB2を開き位置に切り換え、かつ排出機構67のバルブ72を開き位置に切り換える。そして、チューブポンプ55を駆動することで、供給用タンクT2から洗浄液が供給されると共に、洗浄液に押し出されるようにチャンバー16からターゲット溶液が排出用タンク74に排出される。
After the reaction is completed, the cleaning solution is supplied and the target solution is discharged. In the supply / discharge operation, the switching
ターゲット反応処理を行った後、ターゲット洗浄処理を行う。この処理により、生化学解析用ユニット10が洗浄されて、特異的結合反応を生じたスポット領域14以外の部分からターゲットと抗原が取り除かれる。洗浄を行うには、切り換え弁65を循環位置に、供給・排出機構66,67のバルブB2,72を閉じ位置に切り換え、チューブポンプ55を駆動すると、供給用タンクT2から洗浄液がカートリッジ17に供給され、循環経路内を循環して洗浄が行われる。
After performing the target reaction process, a target cleaning process is performed. By this processing, the
ターゲット洗浄処理後は、抗原抗体反応処理を行う。この処理は、切り換え弁65を供給・排出位置に切り換え、バルブB3を開き、かつ排出機構67のバルブ72を開き位置に切り換え、チューブポンプ55を駆動することで供給用タンクT3から酵素抗体溶液が供給されると共に、この溶液に押し出されて洗浄液が排出用タンク74へ排出される。
After the target washing treatment, an antigen-antibody reaction treatment is performed. In this process, the switching
抗原抗体反応処理を行った後には抗体洗浄処理を行う。この処理は、切り換え弁65を供給・排出位置に、供給・排出機構66,67のバルブB3,72を閉じ位置に切り換え、その後、バルブB4を開き、かつ排出機構67のバルブ72を開き位置に切り換え、チューブポンプ55を駆動することで供給用タンクT4から2回目の洗浄液が供給されると共に、この洗浄液に押し出されて酵素抗体溶液が排出用タンク74に排出される。この後、切り換え弁65を循環位置に、供給・排出機構66,67のバルブB4,72を閉じ位置に切り換え、チューブポンプ55を駆動すると、洗浄液が循環経路内を循環することにより2回目の洗浄が行われる。
After the antigen-antibody reaction treatment, the antibody washing treatment is performed. In this process, the switching
なお、この2回目の洗浄効果をさらに向上させるためには、酵素抗体溶液の供給を実行する前に、生化学解析用ユニット10にいわゆるブロッキング材を浸透させておくことが好ましい。こうすれば、洗浄工程において、抗原抗体反応で結合しなかった酵素抗体がより剥離しやすくなり洗浄効果がより向上する。
In order to further improve the effect of the second washing, it is preferable that a so-called blocking material is infiltrated into the
抗体洗浄処理を行った後には化学発光反応処理を行う。この処理は、化学発光基質溶液を各スポット領域に浸透させるため、切り換え弁65を供給・排出位置に切り換え、バルブB5を開き、かつ排出機構67のバルブ72を開き位置に切り換え、チューブポンプ55を駆動することで供給用タンクT5から化学発光基質溶液が供給されると共に、この溶液に押し出されて循環経路内の洗浄液が排出用タンク74へ排出される。
After the antibody washing process, a chemiluminescence reaction process is performed. In this process, in order to infiltrate the chemiluminescent substrate solution into each spot region, the switching
化学発光基質溶液の注入後、酵素が化学発光基質を分解して化学発光基質の発光が生じる。この化学発光基質溶液の注入を行った後に、リアクタ本体19にカートリッジ17を装填した状態で、データ読み取りが行われる。
After the injection of the chemiluminescent substrate solution, the enzyme decomposes the chemiluminescent substrate and the chemiluminescent substrate emits light. After the injection of the chemiluminescent substrate solution, data reading is performed with the
図8に示すように、検出装置23は、化学発光基質から発光される光を受光してこれを光電変換するCCDイメージセンサ80を備えた撮像ユニット25と、これに取り付けられるライトガイド81からなる。撮像ユニット25は、CCDイメージセンサ80をパッケージングしたCCDパッケージ82と、これを冷却する冷却ユニット83とからなる。生化学解析用ユニット10のデータ読み取りに際しては微弱な光を検出しなければならないため、CCDイメージセンサ80は、冷却ユニット83によって0℃以下に冷却される。
As shown in FIG. 8, the detection device 23 includes an
冷却ユニット83は、ペルチェ素子(Peltier device)84が組み込まれたケース本体85に、ヒートシンク86を取り付けたものである。ペルチェ素子84は、周知のように、薄い金属に2種類の半導体を接合しこれに電流を流すと一方の半導体から他方へ熱が移動するという「ペルチェ効果」を利用した素子であり、可動部が無く、騒音を発生しないことからコンピュータのCPUなどの冷却に用いられている。CCDパッケージ82は、ケース本体85に収容されており、ペルチェ素子84の吸熱面と接合された伝熱板87に取り付けられている。ケース本体85には、結露を防止するために乾燥窒素が封入されている。ペルチェ素子84は、その放熱面がケース本体85に接触するように取り付けられており、吸収した熱はケース本体85及びヒートシンク86によって放熱される。
The cooling unit 83 is obtained by attaching a
ライトガイド81は、複数の光ファイバー24で構成されており、各光ファイバー24の一端が前記受光面に、他端がスポット領域にそれぞれ対向するように配置される。生化学解析用ユニット10と対向する端部には、各光ファイバー24の配列位置を各スポット領域14の配列に対応するように固定する位置固定部材88が取り付けられる。
The
反応工程においては、上蓋50によって、検出窓47を含むカートリッジ17の上面が覆われる。反応及び洗浄処理が終了すると、上蓋50が取り外されて、検出窓47が外部に露呈される。この状態で、ライトガイド81の端面を検出窓47に載置して、各光ファイバー24を、各スポット領域14に対応して形成された検出窓47の各開口と対面させる。各光ファイバー24には、各スポット領域14から発光される光が各開口を通して入力される。
In the reaction process, the upper surface of the
特異的結合反応が生じたスポット領域14では、標識物質が残留するため、発光する。他方、特異的結合反応が生じないスポット領域14では、発光しない。CCDイメージセンサ80によって、こうした各スポット領域14の特異的結合反応の結果を示す画像データが取得される。データ解析工程では、この画像データを生化学解析用データとして解析する。
In the
なお、上記実施形態の生化学分析用カートリッジ17,90,100のチューブ40には、間接標識法でかつ化学発光方式を採用した生化学分析を行っているため、ターゲット溶液、酵素抗体溶液、及び化学発光基質溶液などの反応溶液を循環するために用いているが、本発明ではこれに限らず、これらの反応溶液のうちの何れか一つを循環させるためのチューブであっても良いし、また、ターゲット溶液に標識物質を含ませる直接標識法を用い、標識物質を含むターゲット溶液のみを循環させるチューブとしてもよい。
In addition, since the
また、上記実施形態では、循環用の切り換え弁65をリアクタ18に設けているが、図9に示すように、カートリッジ90に循環用の切り換え弁65を設けても良い。この場合、供給・排出機構に接続するための外部供給口91と外部排出口92とをカートリッジ90の外部に露呈して設ける。また、切り換え弁65の切り換え位置を切り換えるための駆動源となるモータやアクチュエータをリアクタ本体19に設ける。そして、カートリッジ90をリアクタ本体19に着脱することで駆動源の駆動部が切り換え弁65の駆動入力部に係脱することができる係脱手段を設ければよい。係脱手段としては、例えば切り換え弁の構造が回転力を利用して流路を切り換える方式の場合、図10に示すように、モータ93の出力軸94の先端にキー部95を設け、そのキー部95を切り換え弁65の駆動入力部96に係合させる構成しておけばよい。勿論、カートリッジ90を本体基部51にセットすることで駆動原の出力軸が切り換え弁の駆動入力部に自動的に係合するように、セット方向と係合方向とを揃えておけば、カートリッジ90のセット作業が簡便となるので好適である。
In the above embodiment, the switching
また、上記実施形態では、チューブ40を全部チューブ収納室37に収納し、蓋部41を開いて引き出す構成としているが、本発明ではこれに限らず、図11に示すように、蓋部を省略するとともに、カートリッジ100の外カバー101に一対の開口102,103を設け、これら開口102,103からチューブ40の中間部の一部104を外部に露呈し、残りの中間部をチューブ収納室に収納する構成としてもよい。この場合、カートリッジ100の内部に引き込み機構を設け、その引き込み機構でチューブ40をカートリッジ17の内部に向けて引き込むように構成する。使用するときには、チューブ40の一部104を持って、引き込み機構の引き込み力に抗して引き出してチューブポンプに取り付ければよい。
Moreover, in the said embodiment, although it has the structure which accommodates all the
さらに、チューブ40としては、材質の異なる複数のチューブを組み合わせて構成してもよい。例えば、カートリッジ17の外部に引き出されない部分を樹脂材料や金属材料で形成し、外部に引き出される部分、又はチューブポンプに取り付ける部分のみを弾性を有する材料で形成したチューブを接続して構成してもよい。
Furthermore, the
さらに、上記各実施形態では、カートリッジ17にチューブ40の全部又は一部を収納するチューブ収納室37を設けているが、これを省略し、カートリッジ17の外部にチューブ40を取り付ける構成としてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the
10 生化学解析用ユニット
14 スポット領域
16 チャンバー
17,90,100 カートリッジ
18 リアクタ
19 リアクタ本体
28 フロースルーエリア
37 チューブ収納室
40 チューブ
55 チューブポンプ
65 切り換え弁
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記チャンバーと接続され、前記リアクタに組み込まれたチューブポンプに着脱可能に取り付けられるとともに、前記チューブポンプの駆動によって前記反応溶液を循環させるチューブが設けられていることを特徴とする生化学解析用カートリッジ。 A cartridge for biochemical analysis comprising a chamber for containing a flow-through type biochemical analysis unit formed with a plurality of spot regions through which a reaction solution passes, and detachably loaded in the reactor,
A biochemical analysis cartridge characterized in that a tube connected to the chamber and detachably attached to a tube pump incorporated in the reactor is provided to circulate the reaction solution by driving the tube pump. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003415659A JP2005172708A (en) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | Biochemical analyzing cartridge |
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JP (1) | JP2005172708A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007296327A (en) * | 2006-04-05 | 2007-11-15 | Nikkiso Co Ltd | Biocomponent measurement unit, biocomponent measurement unit package, medical support instrument kit, and medical support instrument kit package |
-
2003
- 2003-12-12 JP JP2003415659A patent/JP2005172708A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007296327A (en) * | 2006-04-05 | 2007-11-15 | Nikkiso Co Ltd | Biocomponent measurement unit, biocomponent measurement unit package, medical support instrument kit, and medical support instrument kit package |
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