JP2005300396A

JP2005300396A - 反応装置

Info

Publication number: JP2005300396A
Application number: JP2004118726A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hotta; 隆堀田
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2024-04-14
Also published as: US20050250221A1; US7651870B2; JP4353417B2

Abstract

【課題】磁気ビーズの外表面全体を有効に使って検体を吸着できる反応装置を得る。
【解決手段】検体１６が移動する主流路１および副流路２を内部に配したデバイス３と、流路１・２内に収容されて検体１６に対する親和性を有する多数の磁気ビーズ１０と、デバイス３を挟んで向かい合う一対の電磁石５・６と、各電磁石５・６を流路１・２に臨ませた状態で流路１・２に沿って移動させる移動手段７と、各電磁石５・６の磁力の発生を制御する制御手段９とを含んでいる。制御手段９は、各電磁石５・６での磁力の発生が交互に行なわれるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療などの分野において遺伝子（ＤＮＡ）構造の解析など用いられる反応装置に関する。

近年、ヒトの遺伝子構造の解析結果に基づいて、医療をより効率的に行なう試みが急速に発達しつつあり、この遺伝子解析などに用いる小型の反応装置が、特許文献１〜５に示すごとく多種類にわたって開発されている。

反応装置のデバイス３の一般的な形態としては、図７に示すごとく、平板状のデバイス本体１１の一面に複数本の流路２０を凹み形成し、このデバイス本体１１の一面を平板状の蓋１２で覆っている。蓋１２には、各流路２０の両端にそれぞれ臨む位置に小径孔１３を設けてあり、小径孔１３から試薬および検体を流路２０内に注入し、検体を流路２０内で移動させて試薬と反応させたのち、反応後の検体を小径孔１３から抽出するようにしている。なお、反応装置を複数枚集積して接合したものもある。

反応装置のデバイス３の他の形態としては、図８に示すごとく、デバイス本体１１の一面に、主流路１と、この主流路１から分岐する複数本の副流路２とをそれぞれ凹み形成し、蓋１２には、主流路１および各副流路２の端部にそれぞれ臨む小径孔１３を設ける。そして、各副流路２の端部に臨む小径孔１３から各副流路２内にそれぞれ異なる試薬などを注入し、主流路１の端部に臨む小径孔１３から検体を注入したのち、主流路１を介して各副流路２に検体を順次移動させることで、検体と試薬との反応や検体の洗浄などを行っている。

前記検体を移動させる手段として図８のデバイス３を例にすると、図９に示すごとくデバイス３の外部に電磁石２１を配するとともに、検体１６に対する親和性を持つ磁気ビーズ１０をデバイス３の副流路２に多数収容する（図１０参照）。そして、各磁気ビーズ１０に検体１６を吸着させるとともに、各磁気ビーズ１０を電磁石２１で吸引して、その電磁石２１を前記流路２に沿って移動させることで、各磁気ビーズ１０と共に検体１６が移動することになる。

特開２００１−２８１２３３号公報（段落番号００２７−００２８、図１）特開２００２−１５９２８５号公報（段落番号００１５−００１７、図１）特開２００２−２０４９４５号公報（段落番号００４０、図１）特開２００３−２７９５３７号公報（段落番号００１６、図１）特表平９−５０２７９５号公報（第４頁下段、図２）

図１０に示すごとく磁気ビーズ１０どうしが凝集すると、各磁気ビーズ１０の外表面において検体１６が吸着できる有効な表面積が減少してしまい、充分な量の検体１６を各磁気ビーズ１０に吸着させることができないといった不具合が発生する。

そこで本発明の目的は、磁気ビーズの外表面を有効に使って検体を吸着して流路内を移動させることができる反応装置を提供することにある。

本発明は、図１および図２に示すごとく、検体１６が移動する流路１・２を内部に配したデバイス３と、流路１・２内に収容されて検体１６に対する親和性を有する多数の磁気ビーズ１０と、デバイス３を挟んで向かい合う一対の電磁石５・６と、各電磁石５・６を流路１・２に臨ませた状態で流路１・２に沿って移動させる移動手段７と、各電磁石５・６の磁力の発生を制御する制御手段９とを含んでいる。制御手段９は、図４に示すごとく、各電磁石５・６での磁力の発生を交互に行なうことを特徴とする。

制御手段９は、各電磁石５・６での磁力の発生が交互に行なわれるものであればよく、図５に示すごとく、磁力発生のために各電磁石５・６に供給する電流の波形を正弦半波にしてあるものとすることができる。

さらに、制御手段９は、図６に示すごとく、磁力発生のために各電磁石５・６に供給する電流の波形を、周波数変調した正弦半波にしてあるものとすることができる。

本発明によれば、磁気ビーズ１０が流路の内壁に衝突しながら移動するので、磁気ビーズ１０どうしが互いの磁力でくっ付きあって凝集していても、前記衝突の際の衝撃で各磁気ビーズ１０が分散する。したがって、磁気ビーズ１０どうしがくっ付いたままであることが抑制され、各磁気ビーズ１０の外表面全体を有効に使って各検体１６を吸着でき、検体１６を磁気ビーズ１０を使って効率よく流路内を移動させることができる。

制御手段９が、磁力発生のために各電磁石５・６に供給する電流の波形を正弦半波にしてあると、かかる正弦半波の生成のために商用電源周波数などを用いることができて、正弦半波の生成用回路の簡略化が図れる。

制御手段９は、磁力発生のために各電磁石５・６に供給する電流の波形を、周波数変調した正弦半波にしてあると、磁気ビーズ１０と流路の内壁との衝突の際の衝撃が逐次変化して、各磁気ビーズ１０のより分散化が図れる。

（第１実施例）図１ないし図３は、本発明が対象とする反応装置の第１実施例を示している。反応装置は、図１および図２に示すごとく、検体１６（図３）が移動する主流路１および副流路２を内部に有する平板形状のデバイス３と、デバイス３を挟んで向かい合う一対の第１・２電磁石５・６と、第１・２電磁石５・６どうしを向かい合わせた状態で各電磁石５・６を移動させる移動手段７と、各電磁石５・６の磁力の発生を制御する制御手段９と、副流路２内に収容した多数の磁気ビーズ１０（図３）とを含んでいる。なお、図１に示すごとく、第１電磁石５が蓋１２の外側に位置し、第２電磁石６がデバイス本体１１の外側に位置している。

デバイス３は、主流路１と副流路２とが凹み形成されたプラスチック製のデバイス本体１１と、流路１・２を形成したデバイス本体１１の一面を覆うプラスチック製の蓋１２とを含んでいる。蓋１２には、各流路１・２の端部に臨む位置に小径孔１３をそれぞれ設けてある。デバイス本体１１と蓋１２とは、接着剤や両面テープなどで接合される。小径孔１３は、合成ゴム製の栓１５で塞がれる。

各磁気ビーズ１０は、酸化鉄などの磁性体を含む直径0.１〜１０μｍ程度の球状粒子であり、その表面に検体１６に対して親和性を有する物質をコーティングしてある。これにより、各磁気ビーズ１０には、図３に示すごとく検体１６が吸着する。親和性を有する物質としては、検体１６がＤＮＡの場合にはシリカが選択される。各副流路２には、試薬や洗浄液などがそれぞれ収容される。主流路１は、中空状態にしてあり、試薬などを収容しないようにしている。

各電磁石５・６の幅寸法は、副流路２の幅寸法よりも僅かに大きくなっている。移動手段７は、各電磁石５・６をデバイス３に対して平行、かつ流路１・２に臨ませた状態で流路１・２に沿って移動させるようになっている。移動手段７は、各電磁石５・６を任意の速度で移動させることができる。

各電磁石５・６は、制御手段９から電流が供給されることで磁力を発生し、この磁力で各磁気ビーズ１０が吸引される。制御手段９は、各電磁石５・６に対して交互に電流供給するようになっており、これによって各電磁石５・６での磁力の発生が交互に行なわれる。つまり、制御手段９は、図４に示すごとく、第１電磁石５に電流供給して磁力を発生させている期間Ｔ１では第２電磁石６への電流供給を停止し、第１電磁石５への電流供給を停止して磁力発生を停止させている期間Ｔ２では第２電磁石６に電流供給する。

前記反応装置の動作を説明すると、図２において主流路１の左端に臨む小径孔１３を介して検体１６を左端の副流路２内に注入することで、各検体１６が左端の副流路２内に収容されている各磁気ビーズ１０に吸着する。このとき、各電磁石５・６は、左端の副流路２の下端部に臨む位置に待機しており、この状態で各電磁石５・６に磁力を発生させて各磁気ビーズ１０を吸引し、更に移動手段７で各電磁石５・６を左端の副流路２に沿って上方へ移動させることで、各磁気ビーズ１０が各検体１６と共に左端の副流路２内を上方へ移動する。

各電磁石５・６が副流路２に沿って移動している際には、各電磁石５・６に交互に磁力が発生しているため、図３に示すごとく、磁気ビーズ１０は、第１電磁石５に磁力が発生しているときには、蓋１２側に吸引されて蓋１２の内面に衝突し、第２電磁石６に磁力が発生しているときには、デバイス本体１１側に吸引されてデバイス本体１１の内面に衝突する。これにより、磁気ビーズ１０どうしが互いの磁力でくっ付きあって凝集していても、前記衝突の際の衝撃で各磁気ビーズ１０が分散し、各磁気ビーズ１０の外表面を有効に使って各検体１６を吸着できる。

そして、各電磁石５・６が、移動手段７によって主流路１を介して各副流路２を左側から順に右側へ移動する。この移動に伴なって各検体１６と各試薬とが反応し、反応後の各検体１６が右端の副流路２に臨む小径孔１３から抽出される。なお、各電磁石５・６が主流路１に沿って移動している際には、一方の電磁石のみに磁力を発生させて各磁気ビーズ１０を移動させてもよい。

（第２実施例）第２実施例では、図５に示すごとく、磁力発生のために第１電磁石５および第２電磁石６に供給する電流の波形を正弦半波にしてある。つまり、制御手段９は、所定の周波数（例えば商用電源周波数）の交流を半波整流し、この整流された正弦半波の電流を位相をずらせて第１電磁石５と第２電磁石６とにそれぞれ供給している。その他の点は、第１実施例と同じであるので説明を省略する。

（第３実施例）第３実施例では、図６に示すごとく、磁力発生のために第１電磁石５および第２電磁石６に供給する電流の波形を、周波数変調した正弦半波にしてある。つまり、制御手段９は、所定の周波数の交流を周波数変調したのちに半波整流し、この整流された正弦半波の電流を第１電磁石５と第２電磁石６とにそれぞれ供給している。その他の点は、第１実施例と同じであるので説明を省略する。

第３実施例において、各電磁石５・６に対して交互に電流供給するものであれば各電磁石５・６へ供給する電流の波形および周波数は任意に設定でき、更に変調の程度も任意に設定できる。

第１実施例の反応装置の縦断側面図反応装置の一部を断面にした正面図磁気ビーズの移動状態を示す縦断面図第１・２電磁石の磁力発生のタイミングチャート第２実施例の第１・２電磁石への電流供給のタイミングチャート第３実施例の第１・２電磁石への電流供給のタイミングチャート一般的なデバイスを示す正面図デバイスの別の形態を示す斜視図従来の反応装置の縦断面図従来の磁気ビーズの移動状態を示す断面図

符号の説明

１主流路
２副流路
３デバイス
５第１電磁石
６第２電磁石
７移動手段
９制御手段
１０磁気ビーズ
１１デバイス本体
１２蓋
１６検体

Claims

検体が移動する流路を内部に配したデバイスと、前記流路内に収容されて前記検体に対する親和性を有する多数の磁気ビーズと、前記デバイスを挟んで向かい合う一対の電磁石と、前記各電磁石を前記流路に臨ませた状態で前記流路に沿って移動させる移動手段と、前記各電磁石での磁力の発生を制御する制御手段とを含んでおり、
前記制御手段は、前記各電磁石での磁力の発生を交互に行なうことを特徴とする反応装置。
前記制御手段は、前記磁力発生のために前記各電磁石に供給する電流の波形を、正弦半波にしてある請求項１記載の反応装置。
前記制御手段は、前記磁力発生のために前記各電磁石に供給する電流の波形を、周波数変調した正弦半波にしてある請求項１記載の反応装置。