JP2005345177A - Biochemical reaction cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検体中の細胞、微生物、染色体、核酸等を抗原抗体反応や核酸ハイブリダイゼーション反応等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。 The present invention relates to a biochemical reaction cartridge that is used by being incorporated in an apparatus for analyzing cells, microorganisms, chromosomes, nucleic acids, and the like in a specimen using biochemical reactions such as antigen-antibody reaction and nucleic acid hybridization reaction.
血液等の検体を分析する分析装置の多くは、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。例えば、被検出物質と特異的に結合する抗体又は抗原等のタンパク質或いは一本鎖の核酸をプローブに使い、微粒子、ビーズ、ガラス板等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う。そして、酵素、蛍光性物質、発光性物質等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有する標識化物質、例えば標識化抗体や標識化抗原又は標識化核酸等を用いて、抗原抗体化合物や二本鎖の核酸を検出して、被検物質の有無の検出或いは被検物質の定量を行っている。 Many analyzers for analyzing a sample such as blood use an immunological method utilizing an antigen-antibody reaction or a method utilizing nucleic acid hybridization. For example, antibodies such as antibodies or antigens that specifically bind to the detected substance or antigens or single-stranded nucleic acids are used as probes, and immobilized on a solid surface such as fine particles, beads, glass plates, etc., and the detected substance and antigen-antibody reaction Alternatively, nucleic acid hybridization is performed. And using a labeling substance having a specific interaction carrying a labeling substance having high detection sensitivity such as an enzyme, a fluorescent substance, a luminescent substance, such as a labeled antibody, a labeled antigen or a labeled nucleic acid, An antigen-antibody compound or a double-stranded nucleic acid is detected to detect the presence or absence of a test substance or to quantify the test substance.
これらの技術を発展させたものとして、例えば米国特許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アレイが開示されている。 For example, US Pat. No. 5,445,934 discloses a so-called DNA array in which a large number of DNA (deoxyribonucleic acid) probes having different base sequences are arranged in an array on a substrate. Is disclosed.
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を作製する方法が開示されている。このように、DNAアレイ、タンパク質アレイ等によって、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。 Anal. Biochem., 270 (1), 103-111, 1999 discloses a method for preparing a protein array having a structure like a DNA array by arranging many kinds of proteins on a membrane filter. As described above, it has become possible to test a very large number of items at once by using a DNA array, a protein array, or the like.
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、作業の簡便化等の目的で、内部で必要な反応を行う使い捨て可能な生化学反応カートリッジも提案されている。例えば、特表平11−509094号公報においては、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等の反応を可能にした生化学反応カートリッジが開示されている。 We also propose disposable biochemical reaction cartridges that carry out necessary reactions internally for the purpose of reducing sample contamination, improving reaction efficiency, miniaturizing equipment, and simplifying work in various sample analysis methods. Has been. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-509094, a plurality of chambers are arranged in a biochemical reaction cartridge including a DNA array, a solution is moved by differential pressure, and DNA in a sample is extracted or amplified inside the cartridge. Alternatively, a biochemical reaction cartridge that enables a reaction such as hybridization is disclosed.
そして、このような生化学反応カートリッジ内部に外部から溶液を注入する方法としては、外部のシリンジポンプや真空ポンプを利用したものがある。また、生化学反応カートリッジ内部で溶液を移動する方法としては、重力、毛細管現象、電気泳動を利用したものが知られている。そして、小型で生化学反応カートリッジの内部に配設できるマイクロポンプとしては、特許第2832117号公報には発熱素子を利用したもの、特開2000−274375号公報には圧電素子を利用したもの、特表平11−509094号公報にはダイアフラムポンプが開示されている。 As a method for injecting a solution from the outside into the biochemical reaction cartridge, there is a method using an external syringe pump or a vacuum pump. As a method for moving a solution inside a biochemical reaction cartridge, a method using gravity, capillary action, or electrophoresis is known. As a micro pump that is small and can be disposed inside the biochemical reaction cartridge, Japanese Patent No. 2832117 uses a heating element, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-274375 uses a piezoelectric element, Table No. 11-509094 discloses a diaphragm pump.
一方,生化学反応用に使われるDNAチップに情報記憶用ICを設けてDNA
チップの同定が行われている。特開2001−147231号公報に、DNA
チップの塩基配列情報や被検査体の情報が情報記憶用ICに書き込まれることが開示されている。
On the other hand, an information storage IC is provided on a DNA chip used for biochemical reactions to provide DNA.
The chip is being identified. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-147231 discloses DNA
It is disclosed that the base sequence information of the chip and the information of the object to be inspected are written in the information storage IC.
このように、二次感染や汚染の防止と、使い勝手の観点からは、必要な溶液を内蔵した使い捨てのカートリッジを使うことが好ましいが、ポンプを内蔵したカートリッジは高価であるという問題があり、ポンプを内蔵せずに外部のポンプの作用で溶液を移動して、ユーザが検体を注入した後には溶液を外部に流出させることなく、一連の生化学反応を進めることができる構造を備えた使い捨ての生化学反応カートリッジが利用される。 Thus, it is preferable to use a disposable cartridge containing a necessary solution from the viewpoint of prevention of secondary infection and contamination and usability, but there is a problem that a cartridge containing a pump is expensive. Disposable with a structure that allows a series of biochemical reactions to proceed without causing the solution to flow outside after the user injects the sample by moving the solution by the action of an external pump A biochemical reaction cartridge is utilized.
DNAチップではハイブリダイゼーションという単独生化学反応を扱うだけのものであるが、このようなカートリッジは、各種の生化学反応を連続的に行うので総合的な管理が必要になる。そして,カートリッジの動作はカートリッジを駆動する装置側で記録されていた。その情報をより安全に保存することが望まれている。さらに、カートリッジの種別の多様性への対応も望まれている。 A DNA chip only handles a single biochemical reaction called hybridization, but such a cartridge continuously performs various biochemical reactions, and therefore requires comprehensive management. The operation of the cartridge is recorded on the device side that drives the cartridge. It is desired to store the information more safely. Furthermore, it is desired to cope with the variety of cartridge types.
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、検体の注入口と、検体が入るチャンバと、試薬が入ったチャンバと、検体・試薬の混合液・反応液が流れるチャンバと、流路と、加圧又は減圧を行うノズルを挿入する複数のノズル入口とを有し、該ノズル入口は前記チャンバに連通して、前記ノズル入口と前記チャンバの間には空気が介在し、前記ノズルによって前記空気が加圧又は減圧されて検体・試薬が移動し、一連の生化学反応を内部で行われるが,その工程の推移を記憶する記憶手段を内部に有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the biochemical reaction cartridge according to the present invention includes a specimen inlet, a chamber for containing a specimen, a chamber for containing a reagent, a chamber for flowing a mixed liquid / reaction liquid of the specimen / reagent, A flow path and a plurality of nozzle inlets for inserting nozzles for pressurization or decompression, the nozzle inlets communicating with the chamber, and air is interposed between the nozzle inlet and the chamber, The air is pressurized or depressurized by a nozzle to move the specimen / reagent, and a series of biochemical reactions are performed inside, and it has a storage means for storing the transition of the process.
さらに、上記記憶手段が、工程手順や、生化学反応結果を検査する際の分析用情報を記憶する手段となることを特徴とする。 Further, the storage means is a means for storing information for analysis when inspecting a process procedure or a biochemical reaction result.
本発明に係る生化学反応カートリッジは、内蔵の記憶手段に生化学反応の推移を情報として残しているので、後日処理装置側のデータ処理等で人為的ミスが生じた際,データのバックアップ機能として重要情報の突合せに利用できるという効果がある。また、最終処理時間も記憶されているので、次工程において、工程開始時に処理後からの期間が算出でき、工程のパラメータとして付加出来るのでより正確な処理が施せるという効果もある。 Since the biochemical reaction cartridge according to the present invention keeps the transition of the biochemical reaction as information in the built-in storage means, when a human error occurs in the data processing on the processing device side later, as a data backup function There is an effect that it can be used for matching important information. In addition, since the final processing time is also stored, in the next process, the period after the process can be calculated at the start of the process and can be added as a process parameter, so that more accurate processing can be performed.
さらに、処理装置に登録されていない種別のカートリッジも処理可能になるという効果がある。また、生化学反応結果を検査する際にも分析用情報がカートリッジ内にあるので、検査する装置の登録されていない種別のカートリッジも分析可能になるという効果がある。 Furthermore, there is an effect that it is possible to process a cartridge of a type that is not registered in the processing apparatus. Also, since the analysis information is in the cartridge when the biochemical reaction result is inspected, there is an effect that it is possible to analyze a cartridge of a type that is not registered in the apparatus to be inspected.
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。 The present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment.
図1は本実施の形態における生化学反応カートリッジ1の外観図を示し、カートリッジ1の上部には、注射器等を用いて血液等の検体を注入する際の検体入口2が設けられ、ゴムキャップにより封止されている。また、カートリッジ1の側面には内部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複数のノズル入口3が設けられ、各ノズル入口3にゴムキャップが固定され、反対側の面も同様の構成になっている。
FIG. 1 shows an external view of a
生化学反応カートリッジ1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、ポリ塩化ビニル等の透明又は半透明の合成樹脂により構成されている。なお、カートリッジ1内の反応物について、光学的な測定を必要としない場合には、本体の材質は透明でなくてもよい。
The main body of the
カートリッジ1の内部にはICチップ25が設けられている。ICチップ25は、不揮発性の記憶手段と外部から電力の受電と信号の送受信のための通信手段を有している。
An
ICチップ25の記憶部には,カートリッジのIDが書き込まれている。
In the storage unit of the
カートリッジの種別や処理工程手順や生化学反応結果の分析用情報が書き込まれる場合もある。 There are also cases where information for analysis of cartridge type, processing step procedure, and biochemical reaction result is written.
通常,処理装置には、カートリッジの種別ごとの処理工程手順が記憶されている。そして、処理装置は,ICチップ25に書き込まれているカートリッジの種別を判別し適合の処理工程手順を選択して、その手順に則って処理を行う。
Usually, the processing apparatus stores a processing step procedure for each type of cartridge. Then, the processing device determines the type of cartridge written in the
もしもカートリッジの種別が処理装置に記憶されていない種別であった場合には,処理装置はICチップ25に書き込まれている処理工程手順を呼び出した上で,その手順に則って処理を行う。
If the cartridge type is a type that is not stored in the processing device, the processing device calls the processing procedure written in the
処理工程手順では、処理工程によっては生化学反応を起こすために加えられる温度条件等も規定される。 In the processing step procedure, a temperature condition or the like applied to cause a biochemical reaction is also defined depending on the processing step.
図2は生化学反応カートリッジ1の平面断面図を示しており、片側の側面には10個のノズル入口3a〜3jが設けられ、反対側の側面にも10個のノズル入口3k〜3tが設けられている。各ノズル入口3a〜3tは、それぞれの空気が流れる空気流路4a〜4tを介して、溶液を貯蔵する場所又は反応を起こす場所であるチャンバ5に連通されている。
FIG. 2 shows a plan cross-sectional view of the
ただし、本実施の形態の工程では、ノズル入口3n、3p、3q、3sは使用しないため、チャンバ5に連通されておらず予備になっている。つまりは、ノズル入口3a〜3jは流路4a〜4jを介してチャンバ5a〜5jに連通され、反対側のノズル入口3k、3l、3m、3o、3r、3tは、それぞれ流路4k、4l、4m、4o、4r、4tを介してチャンバ5k、5l、5m、5o、5r、5tに連通されている。
However, since the nozzle inlets 3n, 3p, 3q, and 3s are not used in the process of the present embodiment, they are not communicated with the
そして、検体入口2はチャンバ7に連通され、チャンバ5a、5b、5c、5kはチャンバ7に、チャンバ5g、5oはチャンバ8に、チャンバ5h、5i、5j、5r、5tはチャンバ9に連通されている。更に、チャンバ7は流路10を介してチャンバ8に、チャンバ8は流路11を介してチャンバ9に連通されている。流路10には、チャンバ5d、5e、5f、5l、5mが、それぞれ流路6d、6e、6f、6l、6mを介して連通されている。
The
また、チャンバ9の底面には角孔が開けられ、この角孔に、平方インチ程度の大きさを持つガラス板等の固相表面に異なる種類のDNAプローブを数10から数10万種高密度に並べたDNAマイクロアレイ12が、プローブ面を上にしてに貼り付けられている。
In addition, a square hole is formed in the bottom surface of the
このDNAマイクロアレイ12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を検査することができる。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べられており、それぞれのDNAプローブのアドレス(何行・何列という位置)を、情報として容易に取り出すことができる。検査の対象となる遺伝子としては、感染症ウィルス、細菌、疾患関連遺伝子のほかに、各個人の遺伝子多型等がある。
By performing a hybridization reaction with the sample DNA using this
チャンバ5a、5bには、それぞれ細胞壁を破壊するEDTAを含む第1の溶血剤、界面活性剤等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5c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5l、チャンバ5m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。
In the
チャンバ5d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5g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等の混合液が充填されている。チャンバ5h、5j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5iには、DNAマイクロアレイ12を含むチャンバ9内を乾燥させるためのアルコールが蓄積されている。
The
なお、チャンバ5eは血液のDNA以外の塵埃が溜まるチャンバ、チャンバ5fはチャンバ5l、5m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5r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5k、5o、5t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。
The
この生化学反応カートリッジ1に血液等の液体状の検体を注入して後述する処理装置にセットすると、カートリッジ1の内部でDNA等の抽出、増幅が行われ、更に、増幅した検体DNAとカートリッジ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。
When a liquid sample such as blood is injected into the
図3は生化学反応カートリッジ1内での溶液の移動や種々の反応を制御する処理装置の概略図を示している。テーブル13はカートリッジ1をセットする位置を示しており、このテーブル13上には、カートリッジ1内で検体からのDNA等を抽出する際に作動させる電磁石14、検体からのDNAをPCR(Polymerase Chain Reaction)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15、増幅した検体DNAとカートリッジ1の内部にあるDNAマイクロアレイ上のDNAプローブとの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16、処理装置からのデータをカートリッジ1内のICチップ25に記憶させるためにICチップ25に電力の送電や信号の送受信を行う通信部26が配置され、これらは処理装置全体を制御する制御部17に接続されている。
FIG. 3 shows a schematic diagram of a processing apparatus for controlling the movement of the solution in the
テーブル13の両側には、電動シリンジポンプ18、19と、これらのポンプ18、19により空気を吐出或いは吸引するための出入口で、複数のポンプノズル20、21を片側に10個ずつ設けたポンプブロック22、23が配置されている。電動シリンジポンプ18、19とポンプノズル20、21の間には、図示しない複数の電動切換バルブが配置され、ポンプ18、19と共に制御部17に接続されている。また、制御部17は検査者が入力を行う入力部24に接続されている。制御部17は片側10個のうち、1個ずつのポンプノズル20、21を電動シリンジポンプ18、19に対して選択的に開にしたり、全てのポンプノズルを閉にする制御を行うようになっている。
On both sides of the table 13, there are electric syringe pumps 18, 19 and pump blocks in which ten
本実施の形態においては、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し血液を注入すると、血液はチャンバ7に流れ込む。その後に、検査者は生化学反応カートリッジ1をテーブル13上に置き、図示しないレバーを操作することにより、ポンプブロック22、23を図3の矢印の方向に移動させると、ポンプノズル20、21がカートリッジ1の両側のノズル入口3にゴムキャップを貫通して挿入される。
In this embodiment, blood flows into the
また、ノズル入口3a〜3tは生化学反応カートリッジ1の2つの面つまり両側に集中しているため、電動シリンジポンプ18、19、電動切換バルブ、ポンプノズルを内蔵したポンプブロック22、23等の形状、配置を単純化することができる。更に、必要なチャンバ5や流路を確保しながら、ポンプブロック22、23によりカートリッジ1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20、21を挿入することができ、ポンプブロック22、23の構成も簡単なものにすることができる。そして、ノズル入口3a〜3tを全て同じ高さ、即ち直線状に配置することにより、ノズル入口3a〜3tに接続する流路4a〜4tの高さは全て同じになり、流路の4a〜4tの作製が容易になる。
In addition, since the
また、図3の処理装置において、n個の生化学反応カートリッジ1用にポンプブロック22、23をn倍に長くした構成にすれば、n個のカートリッジ1を直列に並べることによって、n個のカートリッジ1に対して必要な工程を同時に行うことができ、構成は極めて簡単であり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可能になる。
In the processing apparatus of FIG. 3, if the pump blocks 22 and 23 are made to be n times longer for n
検査者が入力部24で処理開始の命令を入力すると処理が始まる。図4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を示している。先ずステップS1で、制御部17はノズル入口3a、3kのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を吐出し、ポンプ19から空気を吸引して、チャンバ5aの第1の溶血剤を血液の入ったチャンバ7に流し込む。この際に、溶血剤の粘性や流路の抵抗にもよるが、ポンプ19からの空気の吸引をポンプ18からの空気の吐出を開始してから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。
The process starts when the inspector inputs a process start command at the
このように、空気の供給、吸引のタイミングをずらすことによって、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19による空気の吸引を、ポンプ18からの空気の開始時からリニアに増加させるなどの細かな制御を行えば、溶液を更に円滑に流すことが可能になる。以下の溶液の移動についても同様である。
In this way, by controlling the pressurization and decompression by shifting the timing of air supply and suction, the solution can flow smoothly, but the suction of air by the
空気の供給の制御は、電動シリンジポンプ18、19を用いることで容易に実現でき、ノズル入口3a、3oのみを開にし、ポンプ18、19によって空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ7の溶液を流路10に流し、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19から空気を連続して吐出し、気泡を発生させながら攪拌してもよい。
The control of the air supply can be easily realized by using the electric syringe pumps 18 and 19. Only the
図5は図2に示すチャンバ5a、7、5kを通る断面図であり、ノズル入口3aにポンプノズル20を挿入して加圧し、ノズル入口3kにポンプノズル21を挿入して減圧し、チャンバ5aの第1の溶血剤が血液の入ったチャンバ7に流れ込む様子を示している。
FIG. 5 is a cross-sectional view through the
処理装置は、第1の溶血剤の撹拌工程終了時に、通信部26を経由して、第1の溶血剤の流し込み、撹拌工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
At the end of the first hemolytic agent agitation process, the processing device causes the first hemolytic agent to flow through the
図4において、次にステップS2でノズル入口3b、3kのみを開にし、同様にしてチャンバ5bの第2の溶血剤をチャンバ7に流し込み、ステップS3ではノズル入口3c、3kのみを開にし、同様にしてチャンバ5cの磁性体粒子をチャンバ7に流し込む。ステップS2、S3においては共に、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で細胞が溶解して得られたDNAが磁性体粒子に付着する。
In FIG. 4, next, in step S2, only the
処理装置は、第2の溶血剤の撹拌工程終了時に、通信部26を経由して、第2の溶血剤の流し込み、撹拌工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させ、磁性体粒子の撹拌工程終了時に、通信部26を経由して、磁性体粒子の流し込み、撹拌工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
At the end of the second hemolytic agent agitation process, the processing device causes the
そして、ステップS4で電磁石14をオンにし、ノズル入口3e、3kのみを開にし、電動シリンジポンプ19から空気を吐出し、ポンプ18から空気を吸引してチャンバ7の溶液をチャンバ5eに移動する。この移動の際に、磁性体粒子とDNAを流路10の電磁石14の上で捕捉する。ポンプ18、19の吸引、吐出を交互に繰り返し、溶液をチャンバ7、5e間を2回往復させることにより、DNAの捕捉効率を向上させる。更に、回数を増やせば捕捉効率を一層高めることができるが、処理時間も余分に掛かることになる。
In step S4, the
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。また、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。 In this way, DNA is captured in a flowing state on a small channel having a width of about 1 to 2 mm and a height of about 0.2 to 1 mm using magnetic particles, so that it can be captured extremely efficiently. Can do. The same applies when the capture target substance is RNA or protein.
処理装置は、磁性体粒子とDNAの補足工程終了時に、通信部26を経由して、磁性体粒子とDNAの補足工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
The processing device stores the completion of the magnetic particle and DNA supplementing step, various conditions, and the end time in the
次に、ステップS5において電磁石14をオフにし、ノズル入口3f、3lのみを開とし、電動シリンジポンプ19から空気を吐出し、ポンプ18から空気を吸引して、チャンバ5lの第1の抽出洗浄液をチャンバ5fに移動する。この際に、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14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10の電磁石14の上に回収し、溶液をチャンバ5lに戻す。
Next, in step S5, the
処理装置は、第1の抽出洗浄液での洗浄後、磁性体粒子とDNAの補足工程終了時に、通信部26を経由して、第1の抽出洗浄液での洗浄後の磁性体粒子とDNAの補足工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
The processing apparatus captures the magnetic particles and DNA after washing with the first extraction washing liquid via the
ステップS6でノズル入口3f、3mを用いて、チャンバ5m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。
In step S6, using the
処理装置は、第2の抽出洗浄液での洗浄後、磁性体粒子とDNAの補足工程終了時に、通信部26を経由して、第2の抽出洗浄液での洗浄後の磁性体粒子とDNAの補足工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
The processing apparatus captures the magnetic particles and DNA after washing with the second extraction washing liquid via the
ステップS7では電磁石14をオンにしたまま、ノズル入口3d、3oのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を吐出し、ポンプ19から空気を吸引することにより、チャンバ5dの溶出液をチャンバ8に移動する。
In step S7, with the
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8に移動し、磁性体粒子は流路10に残る。
At this time, the magnetic particles and DNA are separated by the action of the eluate, and only the DNA moves to the chamber 8 together with the eluate, and the magnetic particles remain in the
処理装置は、溶出液を流し、磁性体粒子とDNAを分離工程終了時に、通信部26を経由して、溶出液を流し、磁性体粒子とDNAの分離工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
The treatment apparatus flows the eluate, and at the end of the separation process of magnetic particles and DNA, flows the eluate via the
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と洗浄後の廃液が入るチャンバを用意したので、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。
In this way, DNA extraction and purification are performed. Since the chamber containing the extracted washing liquid and the chamber containing the waste liquid after washing are prepared, DNA can be extracted and purified in the
次に、ステップS8において、ノズル入口3g、3oのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を吐出し、ポンプ19から空気を吸引してチャンバ5gのPCR用薬剤をチャンバ8に流し込む。更に、ノズル入口3g、3tのみを開にし、ポンプ18、19で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ8の溶液を流路11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15を制御して、チャンバ8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。
Next, in step S8, only the
処理装置は、溶出されたDNAのPCR増幅工程終了時に、通信部26を経由して、溶出されたDNAのPCR増幅工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
At the end of the PCR amplification process of the eluted DNA, the processing apparatus stores in the
ステップS9ではノズル入口3g、3tのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を吐出し、ポンプ19から空気を吸引してチャンバ8の溶液をチャンバ9に移動する。更に、ペルチェ素子16を制御して、チャンバ9内の溶液を45℃で2時間保持しハイブリダイゼーションを行う。この際に、ポンプ18、19で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ9の溶液を流路6tに移動し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行いながら、ハイブリダイゼーションを進める。
In step S9, only the
処理装置は、ハイブリダイゼーション工程終了時に、通信部26を経由して、ハイブリダイゼーション工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
At the end of the hybridization process, the processing apparatus stores the completion of the hybridization process, various conditions, and the end time in the
次にステップS10において、同じ45℃を保持したまま、今度はノズル入口3h、3rのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を吐出し、ポンプ19から空気を吸引して、チャンバ9内の溶液をチャンバ5rに移動しながら、チャンバ5hの第1の洗浄液をチャンバ9を通してチャンバ5rに流し込む。ポンプ18、19の吸引、吐出を交互に繰り返して溶液をチャンバ5h、9、5r間を2回往復させ、最後にチャンバ5h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。
Next, in step S10, while maintaining the same 45 ° C., this time, only the
図6は図2のチャンバ5h、9、5rを通る断面図であり、ノズル入口3hにポンプノズル20が挿入されて加圧され、ノズル入口3rにポンプノズル21が挿入されて減圧され、チャンバ5hの第1の洗浄液がチャンバ9を通してチャンバ5rに流れ込む様子を示している。
FIG. 6 is a cross-sectional view through the
処理装置は、第1の洗浄液での洗浄工程終了時に、通信部26を経由して、第1の洗浄液での洗浄工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
At the end of the cleaning process with the first cleaning liquid, the processing apparatus stores in the
図4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3j、3rを用いてチャンバ5jの第2の洗浄液に対して、ステップS10と同じ工程を経て更に洗浄し、最後にチャンバ5jに戻す。このように洗浄液が入ったチャンバ5h、5jと、洗浄後の廃液が入るチャンバ5rを用意したので、生化学反応カートリッジ1内でDNAマイクロアレイ12の洗浄を行うことが可能になる。
In FIG. 4, while maintaining the same 45 ° C. in step S11, the second cleaning liquid in the chamber 5j is further cleaned through the same process as in step S10 using the
処理装置は、第2の洗浄液での洗浄工程終了時に、通信部26を経由して、第2の洗浄液での洗浄工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
At the end of the cleaning process with the second cleaning liquid, the processing apparatus stores in the
ステップS12では、ノズル入口3i、3rのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を吐出し、ポンプ19から空気を吸引してチャンバ5iのアルコールをチャンバ9を通してチャンバ5rに移動する。その後に、ノズル入口3i、3tのみを開にし、ポンプ18から空気を吐出し、ポンプ19から空気を吸引してチャンバ9内を乾燥させる。
In step S12, only the
処理装置は、アルコールの移動、乾燥工程終了時に、通信部26を経由して、アルコールの移動、乾燥工程を終了したことと各種条件と終了時刻をICチップ25に記憶させる。
At the end of the movement and drying process of the alcohol, the processing device stores in the
検査者が図示しないレバーを操作すると、ポンプブロック22、23は生化学反応カートリッジ1から離れる方向に移動し、ポンプノズル20、21がカートリッジ1のノズル入口3から外れる。
When the examiner operates a lever (not shown), the pump blocks 22 and 23 move away from the
このようにして,各工程の推移がカートリッジ1内蔵のICチップ25に記憶される。
In this way, the transition of each process is stored in the
そして、検査者はこのカートリッジ1を良く知られたスキャナ等のDNAマイクロアレイ用読取用の装置に挿入して測定、解析を行う。このような読取用の装置を処理装置に組込み連続的に動作させることも可能である。
The inspector inserts the
もしもカートリッジの種別が読取用の装置に記憶されていない種別であった場合には,読取用の装置は測定後、ICチップ25に書き込まれている分析用情報を呼び出した上で,解析を行う。
If the cartridge type is a type that is not stored in the reading device, the reading device calls the analysis information written in the
感染症検出用の生化学反応カートリッジ1で使われるDNAチップでは、アレイを構成するプローブの選定によりいくつかの感染症が一度に検出される。
In the DNA chip used in the
ここで検出原理を模式的に説明する。 Here, the detection principle will be schematically described.
例えば5×5のマトリックス配置されたプローブアレイでは、感染症A〜Eが単独で検出されたときのパターンは図7〜図11のような5種類のものが設計されている。●はターゲットがプローブとハイブリダイゼーションしていて蛍光標識があり光っている状態、○は、ターゲットがプローブとハイブリダイゼーションせず蛍光標識がなく光っていない状態を示している。 For example, in a 5 × 5 matrix-arranged probe array, five patterns as shown in FIGS. 7 to 11 are designed when infectious diseases A to E are detected alone. ● indicates that the target is hybridized with the probe and is fluorescent with a fluorescent label, and ○ indicates that the target is not hybridized with the probe and is not fluorescent with a fluorescent label.
実際の検出パターンをこれらのパターンとの一致具合を見ることで感染症に罹っているかどうかの分析を行っている。このような分析に使われるパターンがアレイの構成に合わせて生化学反応カートリッジ1の記憶手段に記憶されている。
We are analyzing whether or not we have an infection by looking at how the actual detection pattern matches these patterns. The pattern used for such analysis is stored in the storage means of the
本発明の実施の形態の幾つかを、次に列挙する。 Some of the embodiments of the present invention are listed below.
[実施の態様1] 検体の注入口と、検体が入るチャンバと、試薬が入ったチャンバと、検体・試薬の混合液・反応液が流れるチャンバと、流路と、加圧又は減圧を行うノズルを挿入する複数のノズル入口とを有し、該ノズル入口は前記チャンバに連通して、前記ノズル入口と前記チャンバの間には空気が介在し、前記ノズルによって前記空気が加圧又は減圧されて検体・試薬が移動し、一連の生化学反応を内部で行われるが,その工程の推移を記憶する記憶手段を内部に有することを特徴とする生化学反応カートリッジ。 [Embodiment 1] Specimen inlet, chamber for containing specimen, chamber for containing reagent, chamber for flowing mixed liquid / reaction liquid of specimen / reagent, flow path, and nozzle for pressurizing or depressurizing A plurality of nozzle inlets through which the nozzle inlet communicates with the chamber, air is interposed between the nozzle inlet and the chamber, and the air is pressurized or depressurized by the nozzle. A biochemical reaction cartridge having a storage means for storing a transition of a process, in which a specimen / reagent moves and a series of biochemical reactions are performed inside.
[実施の態様2] 前記ノズル入口を2つの面に集中して配置した実施の態様1に記載の生化学反応カートリッジ。
[Embodiment 2] The biochemical reaction cartridge according to
[実施の態様3] 前記ノズル入口を直線上に配置した実施の態様2に記載の生化学反応カートリッジ。
[Embodiment 3] The biochemical reaction cartridge according to
[実施の態様4] 前記2つの面を両側の側面とした実施の態様2に記載の生化学反応カートリッジ。
[Embodiment 4] The biochemical reaction cartridge according to
[実施の態様5] DNA又はRNA又はタンパク質のターゲット物質が吸着する磁性体粒子を前記試薬の1つとして用い、吸着反応の後に、流路近くに配置した磁石の磁力を作用させて移動の途中に前記磁性体粒子を捕捉して、前記ターゲット物質を精製する実施の態様1に記載の生化学反応カートリッジ。
[Embodiment 5] A magnetic particle adsorbed by a target substance of DNA, RNA, or protein is used as one of the reagents, and after the adsorption reaction, the magnetic force of a magnet arranged near the flow path is applied to the middle of the movement. The biochemical reaction cartridge according to
[実施の態様6] 洗浄液が入ったチャンバと、洗浄した後の廃液が入るチャンバとを有する実施の態様1に記載の生化学反応カートリッジ。
[Embodiment 6] The biochemical reaction cartridge according to
1 生化学反応カートリッジ
2 検体入口
3 ノズル入口
4 空気流路
5、7〜9 チャンバ
6、10、11 流路
12 DNAマイクロアレイ
13 テーブル
17 制御部
18、19 電動シリンジポンプ
20、21 ポンプノズル
22、23 ポンプブロック
24 入力部
25 ICチップ
26 通信部
DESCRIPTION OF
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007319103A (en) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Microorganism separation system |
JP2020506389A (en) * | 2017-02-03 | 2020-02-27 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | Cap attaching / detaching device and method of operating the device |
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-
2004
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007319103A (en) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Microorganism separation system |
JP2020506389A (en) * | 2017-02-03 | 2020-02-27 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | Cap attaching / detaching device and method of operating the device |
US11267683B2 (en) | 2017-02-03 | 2022-03-08 | Brooks Automation, Inc. | Capping and de-capping apparatus and a method of operating such an apparatus |
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