JP2006025693A - 逐次移送式反応槽、逐次移送式反応槽の製造方法及び逐次移送式反応槽を用いた試験方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 試薬6及び試料7を反応させるための密封された収容部Sと、該収容部Sを配置する基盤2とを備え、前記収容部Sは、充填される試薬6に対応してヒートシール4によって複数の小部屋8、9、10に分割及び合体可能に区画されることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
このように構成することで、複数の小部屋に必要に応じて試料、試薬を収容し、反応に際しては仕切り手段を開放して小部屋を合体し、試料と試薬を反応させることが可能となる。
このように構成することで、収容部がチューブ内に密封されることにより外部から覆われることになり、試薬及び試料の蒸発を防ぐとともに試薬及び試料を外部環境から確実に遮断することが可能となる。
このように構成することで、試薬または試料及び試薬を確実に凹部内に配置することが可能となる。
このように構成することで、チューブ内を接着部により自由に仕切ることが可能となる。
このように構成することで、押圧具を開放することで必要な小部屋の合体が可能となる。
このように構成することで、仕切り部分自体に、隣接する小部屋を仕切る機能と小部屋を合体する機能を併せ持たせることが可能となる。
このように構成することで、複数の小部屋に必要に応じて試料、試薬を収容し、反応に際しては、仕切り手段を開放して小部屋を合体し、加圧して試料と試薬を反応させることが可能となる。
図1は、本発明における第1の実施形態を示す図であって、本発明を適用した逐次移送式反応槽を示す。
前記逐次移送式反応槽(以下、チップと称する)1は、略長方形の板状基盤2の上に、全体として円筒状をなしているチューブ3と、接着剤4及び細板状のヒートシール4などの仕切り手段とを設けて構成されている。以下、ヒートシール4を仕切り手段として用いた場合で説明する。
尚、逆止弁5を設けずに、チューブ3に孔を空けてシリンジ17により試薬6または試料7を注入し、ヒートシール4で封印してもよい。
図1に示すように、前記チップ1の小部屋8に試料7、小部屋9に試薬6、小部屋10に別の試薬6が充填された状態で、図2に示すように小部屋8に圧力を印加すると(矢印で示す)、前記第1ヒートシール4a(形成部位を鎖線で示す)が開放され、小部屋8内の試料7が小部屋9内の試薬6と混合される。次に、さらに一体となった小部屋8と小部屋9のいずれかの部位を間欠的に押圧すれば統一された両小部屋8、9の内部で試薬6と試料7とが撹拌される。この状態で必要に応じて反応等の観察を行う。さらに統一された両小部屋8、9に圧力を印加すると今度は第2ヒートシール4bが開放され、さらに小部屋10がこれらに合体して全体が統一された部屋となり、新たに別の試薬6が混合される。そして、全体が一体となった小部屋8〜小部屋10のいずれかの部位を間欠的に押圧すれば統一された両小部屋8〜小部屋10の内部で別の試薬6と試料7とが撹拌される。この状態でこの別の試薬6による反応等の観察を行う。
まず、図3の矢印で示すように、基盤2の上面2aに、チューブ3の一部を超音波あるいは熱により溶着して強い接着力のヒートシール40を形成し、チューブ3を固定する。または、接着剤を用いて基盤2の上面2aにチューブ3を固定する。
次に、図4に示すように、逆止弁5がある側に超音波あるいは熱により、チューブ3の幅方向に横断する向きに第1のヒートシール4aを形成して、ここに小部屋8を密封して設ける。そして、矢印で示すようにチューブ3の開放端側から試薬6を入れ、所定間隔を隔てて再度第2ヒートシール4bを形成して小部屋9を密封して設ける。ここで、この第1ヒートシール4aと第2ヒートシール4bは、弱い接着力となっている。
次に、第2ヒートシール4bとチューブ3の開放端との間に別の試薬6を入れ、チューブ3の開放端をヒートシール4で閉塞する。チップ1を使用するにあたっては、逆止弁5から小部屋8内に試料7を注入すればよい。
したがって、この製造方法によれば、微細な加工を必要とせず簡単に且つ確実に低コストでチップ1を製造することができる。
ここで、試薬6等を入れるのに先立って予め小部屋を形成し、孔を空けて試薬6等を各小部屋に注入し、この孔とチューブ3の開放端を閉塞する方法も採用できる。
第2の実施形態のチップ1‘は、前記第1の実施形態のヒートシール4に変えて、例えば金属棒またはロール12(仕切り手段)等を用いたものである。具体的には、第1のロール12aにより、チューブ3を基盤2に押し付けてチューブ3内を圧着し、小部屋8と小部屋9とを仕切り、第2のロール12bにより、同様に、チューブ3を基盤2に押し付けてチューブ3内を圧着し、小部屋9と小部屋10とを仕切るものである。一方このロール12のいずれか一方の押圧を解除すれば、隣接する小部屋は合体して各小部屋内の試薬6等は混合されることとなる。また、各ロール12は、基盤2の上面2aからやや上方に離隔してチューブ3を押圧した状態で、チューブ3の長手方向に沿って移動させることで撹拌操作なども同時に行うこともできる。
したがって、第2の実施形態によれば、ロール12を開放することで必要な小部屋の合体が可能となるため、チューブ3の損傷を最小限に食い止めることができる。
第3の実施形態のチップ20は、基盤2と、この基盤2の上面2aを覆うフィルム14で構成されている。具体的にはチューブ3同様、上記した材料の単層フィルム、または、多層フィルムからなる。そして、フィルム14の径は、数10μm〜数cmであり、その長さは反応形態によって自由に調節可能なものとする。
また、基盤2の上面aの周囲にフィルム14の周縁がヒートシール14aにより溶着され、基盤2の上面2aとフィルム14との間に、密封された収容部Sが形成されている。
または、接着剤を用いて、基盤2の上面2aとフィルム14とを接着することにより、密封された収容部Sが形成されている。
前記基盤2の上面2aは試薬6等を配置するための凹部13が形成され、この凹部13は、固体及び液体等の試薬6が配置可能な形状となっている。この実施形態では、3つの凹部13が形成されている。前記収容部Sの一方の端部には逆止弁5が設けられている。そして基盤2の各凹部13との間を仕切るようにヒートシール4が設けられ、収容部S内に複数の小部屋(例えば3つ)8、9、10が区画形成されている。
この第3の実施形態によれば、固体及び液体の試薬6を確実に凹部13内に配置することが可能となるため、試薬6の各小部屋への収容作業が容易となる。
第3の実施形態の製造方法によれば、微細な加工を必要とせず簡単且つ確実に低コストでチップ20を製造することができる。
第1の実施形態のヒートシール4は、チューブ3の幅方向に横断する向きの全幅に渡って形成されているのに対して、第4の実施形態のチップ30は、加圧されることで流通可能な微細な隙間c(仕切り手段)を残した第1ヒートシール4c、第2ヒートシール4dが形成されたものである。したがって、第1ヒートシール4c、第2ヒートシール4dにより、圧力が掛からない通常状態では、小部屋8〜小部屋10は区画されることとなり、圧力が作用すると隙間cにより各小部屋間で試薬6等が流通できる。
したがって、第4の実施形態によれば、第1のヒートシール4c、第2ヒートシール4d自体に、隣接する小部屋を仕切る機能と小部屋を合体する機能を併せ持たせることが可能となるため、一旦第1のヒートシール4c、第2ヒートシール4dを形成しさえすれば、後においてこの第1のヒートシール4c、第2ヒートシール4dを開放する作業が必要なくなるため試験工程を削減できる。
尚、実際の試験では、チップ1は、後述する検査装置18にセットされて用いられるが、以下の説明では試料の注入から検出までを簡単に説明する。ここで試料7とは、血液、抽出試料、PCR産物等である。
まず、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)産物の確認について説明する。
図11に示すように、第1の小部屋8に、逆止弁5からシリンジ17を用いて試料7を注入する。尚、図示都合上逆支弁5については符号のみを示し、図示は省略する。次に、注入が完了した後、図12の矢印で示すように圧力を掛けることによって、弱めに接着されていたヒートシール4が破線で示すように開放され、区画されていた第1の小部屋8及び第2の小部屋9とを統一させる。チューブ3の第2の小部屋9には、例えばポリメラーゼ連鎖反応(PCR)用試薬の凍結乾燥もしくは液体試薬が試薬として充填されているものとする。このとき撹拌が必要な場合は、超音波、振動、回転及び後述するロール12等によって撹拌を行う。次に、図13に示すように、全体をヒートブロックにより加熱冷却し、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行う。反応終了後、図14、図15に示すように、再び圧力を掛けて、蛍光試薬が充填されている第3の小部屋(検出部)10と統一させ、PCR反応溶液と検出溶液とを混合し、PCR産物を蛍光検出により確認する。
尚、検出方法はこれに限った方法だけではなく、比色、化学発光、沈殿、発熱、RI法等も利用することができる。
まず、30mm×70mmの長方形状の基盤上に、長さ25mm、径5mmのチューブを設置した、チップ1を用意する。前記チューブは、第1の小部屋8、第2の小部屋9、第3の小部屋10の長さが、それぞれ5mm、10mm、10mmとなるようにヒートシール4を用いて仕切られている。そして、チップ1の第2の小部屋9には、DNA分解酵素と界面活性剤等が充填され、さらに第3の小部屋10には検出したい抗原に対する抗体が充填されている。ここで、例えばDNA分解酵素と界面活性剤とは合わせて50マイクロリットルであり、具体的には、20mM Tris−HCl(PH7.4)、2mM NaCl(塩化ナトリウム)、10mM EDTA、2% Triton X−100、2% DOC、0.2% SDS、2% Trasylol からなっている。
図11に示すように、第1の小部屋8に、逆止弁5からシリンジ17を用いて、試料7を注入する。次に、注入が完了した後、図12の矢印で示すように圧力を掛けることによって、弱めに接着されていたヒートシール4が破線で示すように開放され、区画されていた第1の小部屋8及び第2の小部屋9とを統一させた後、超音波、振動、回転及び後述するロール12等のいずれかの方法によって、図13に示すように(この例では、ヒートブロックは行わない)撹拌を行う。撹拌終了後、上述したように、統一された第1の小部屋と第2の小部屋9に再び圧力を掛けて、第3の小部屋10(検出部)との間に介在するヒートシール4を開放し、図14の破線で示すように、開放された区画部分から反応液を移動させて第3の小部屋10(検出部)と統一し、図15にて抗原抗体反応を行う。ここで、凝集が起これば試料中に目的の抗原が含まれると判断することができるので、沈殿方法により抗原検出を行う。
チップ1の第2の小部屋9には、DNA分解酵素と界面活性剤等が充填されている。そして、第3の小部屋10(検出部)には、酵素反応により、例えば蛍光色素とクエンチャーを標識したペプチドであれば、プロテアーゼによりクエンチャー蛍光色素がはずれ、発色する蛍光試薬が充填されている。
この場合においても、第1の小部屋8の逆止弁5からシリンジ17を用いて試料7を注入する(図11)。注入が完了した後、図12の矢印で示すように圧力を掛けることによって、弱めに接着されていたヒートシール4が破線で示すように開放され、開放された区画部分から試薬6及び試料7を移動させる(図13)。第1の小部屋8及び第2の小部屋9とを統一させた後、超音波、振動、回転及び後述するロール12等のいずれかの方法によって撹拌を行う。このとき、試料7の溶解も含まれる。撹拌及び試料7の溶解が終了した後、上述したように、再び圧力を掛けてヒートシール4を開放する(図14)。そして、第3の小部屋10(検出部)と統一して(図15)反応液を移動させ、標識したペプチドあるいは蛋白質を切断するプロテアーゼの測定を行う。
尚、酵素と基質の組み合わせにより種々の酵素活性測定を行うことができる。
試薬6を充填し各小部屋に区画されたチップ1は、まず装着部Aにセットされる。そして、充填部Bより試料7が充填され、第1加圧部Cに移動して第1の小部屋に圧力を掛けて、第2の小部屋と統一させる。その後、加熱が必要とされる検査には、加熱部Dに移動して全体の加熱が行われる。このとき撹拌が必要な場合には、撹拌が同時に行われる。さらに、第2加圧部Eで、統一された第1の小部屋及び第2の小部屋に圧力を掛けて、第3の小部屋と統一させ、表示部Fにおいて観察する。
また、キット18には、場合によってはロール12を設けてもよく、試薬6の充填及び区画形成されていない状態でチップ1をキット18の装着部Aに装着した後、ロール12の押圧によって区画形成される。そして、充填部Bからチューブ3に設けられた逆止弁5を通して試薬6及び試料7が各小部屋に充填される。その後、ロール12を移動させることにより隣接した小部屋が統一され、同時に試薬6及び試料7が撹拌される。
ここで、キット18内を移動するチップ1は、上述した順番通りに行われるものではなく、検査内容に応じて任意の各部に移動することができる。尚、このキット18で、前記チップ1のヒートシール4をも形成できるようにしてもよい。
また、チップ1を垂直に立てた状態で使用することもできるし、試薬6及び試料7の移動時のみ垂直にして使用してもよい。
2a 上面
3 チューブ
4 ヒートシール(仕切り手段)
6 試薬
7 試料
8、9、10 小部屋
S 収容部
Claims (11)
- 試料及び試薬を反応させるための密封された収容部と、該収容部を配置する基盤とを備え、前記収容部は、充填される試料及び試薬に対応して仕切り手段によって複数の小部屋に分割および合体可能に区画されることを特徴とする逐次移送式反応槽。
- 収容部はチューブ内に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の逐次移送式反応槽。
- 収容部は基盤とこの基盤上面を覆うフィルムとの間に形成されていることを特徴とする請求項1記載または請求項2のいずれかに記載の逐次移送式反応槽。
- 基盤に試薬または試料及び試薬を配置するための凹部が形成されていることを特徴とする請求項3記載の逐次移送式反応槽。
- 仕切り手段は、チューブ内あるいはフィルムを接着して仕切る接着部であることを特徴とする請求項1記載から4のいずれかに記載の逐次移送式反応槽。
- 仕切り手段は、チューブ内あるいはフィルムを基盤に圧着して仕切る押圧具であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の逐次移送式反応槽。
- 仕切り手段は、加圧されることで流通可能な微細な隙間を備えた仕切り部分であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の逐次移送式反応槽。
- 仕切り手段により区画され、加圧されることで混合可能な試薬または試料及び試薬を収容する複数の密封された小部屋を備えたことを特徴とする逐次移送式反応槽。
- 基盤にチューブを接着する工程と、チューブ内に試薬または試料及び試薬を入れる工程と、仕切り手段により密封する工程と、チューブの開放端を閉塞する工程とを有することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の逐次移送式反応槽の製造方法。
- 基盤上に、試薬または試料及び試薬を配置する工程と、基盤と該試薬または試料及び試薬とをフィルムで覆う工程と、仕切り手段により密封する工程と、フィルムと基盤との間の開放端を閉塞する工程とを有することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の逐次移送式反応槽の製造方法。
- 少なくともひとつの密封された小部屋に試料を充填する工程と、この試料が充填された小部屋と隣接する試薬が充填された小部屋との区画を開放する工程と、この試料が充填された小部屋を加圧して隣接する試薬用の小部屋内の試薬と混合・撹拌する工程とを有することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の逐次移送式反応槽を用いた試験方法。
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