JP2006115775A - バイオセパレーション用キットおよびその使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
バイオセパレーション用フィルター1は、軸線がストレートな細孔3が形成されたフィルター部1と、このフィルター部1を収納する容器12と、を備え、容器12の内部におけるフィルター部1が配置された位置から離間した領域に、被検体とプローブ担持粒子とを反応させる反応部41を有している。また、B/F分離を行うためのB/F分離用フィルター部と、プローブ担持粒子に捕捉されたターゲット物質を剥離するための剥離用フィルター部の2つのフィルター部を容器12に収納し、B/F分離およびターゲット物質の剥離を別のフィルターで行うようにした。
【選択図】 図2
Description
また、容器から容器へ液を移動させる場合、シリンジを経由する方法が一般的であるが、この場合にはさらに、シリンジ壁への粒子液もしくは被検体の付着によりこれらが減耗する。
易くなるので流速が制限される。
前記容器の内部における前記フィルター部が配置された位置から離間した領域に、被検体とプローブ担持粒子とを反応させる反応部を有することを特徴とする。
上記の発明において、前記容器に、B/F分離を行うためのB/F分離用フィルター部と、前記プローブ担持粒子に捕捉されたターゲット物質を剥離するための剥離用フィルター部の2つのフィルター部を収納することが好ましい。
前記フィルター部収納空間における前記B/F分離用フィルター部および前記剥離用フィルター部で挟まれた内側空間が、該内側空間から分岐する少なくとも1つの分岐空間を介して外部へ開放されていることが好ましい。
上記の発明において、前記分岐空間を少なくとも2つ有し、1つの該分岐空間から前記フィルター部収納空間へ洗浄液を投入し、他の1つの該分岐空間から前記フィルター部収納空間へ剥離液を投入するように構成することが好ましい。
該分岐空間と、前記フィルター部収納空間との分岐点から延びる3本の流路空間l,m,nについて、流路空間mの断面積Mを流路空間nの断面積Nよりも小さくし、流路空間
lから、流路空間mおよび流路空間nのうち流路空間mへ選択的に液を移動させるように構成することが好ましい。
本発明のバイオセパレーション方法は、上記のバイオセパレーション用キットを用いて、前記反応部でプローブ担持粒子と被検体とを反応させた後、前記フィルター部にプローブ担持粒子を移動させ、次いで、洗浄液をプローブ担持粒子に接触させることにより、プローブ担持粒子に捕捉されたターゲット物質と、それ以外の物質とを分離することを特徴とする。
上記の発明において、被検体、洗浄液、および剥離液のうち少なくとも1つの液を、容器の内部で移動させるに際して、当該液を水平方向もしくは重力方向に移動させることが好ましい。
イオセパレーション用キット11は、容器12にフィルター部1が収納されている。
<フィルター部>
フィルター部1は、被検体、洗浄液および剥離液などの各液を、細孔3を通じて透過するとともに、プローブ担持粒子の通過を遮断し、このフィルター部1においてB/F分離、プローブ担持粒子からのターゲット物質の剥離などを行う。
フィルター2の上面側には、必要に応じて、フィルター2と実質的に一体化されたリブ4が設けられる。この場合、リブ4を側面とし、フィルター2を底面としてウエル5を構成するようにしてもよい。
ることが可能であり、フィルター部を収納する容器を、その機械的な耐圧強度を最小にし
た薄い容器壁構造とすることができるので、極めて微小な容器を使用できる。
フィルター細孔が孔径分布を有する場合、その孔径パターンはランダムであってもよいが、所定の孔径パターンとすることもできる。孔径分布を有する所定の孔径パターンの一つの形態として、隣り合わせた細孔の孔径が異なると共に、1つおきに孔径が同一となるパターンが挙げられる。この場合、均一な粒子径を有するプローブ担持粒子を使用した際に、粒子が孔を塞ぐ確率が低下するために、フィルターの濾過性が良好になる。この場合において、プローブを担持する粒子が実質的に均一な粒子径を有し、その粒子径dと、フィルターに形成された細孔の孔径hと、隣り合う2つの細孔3,3間の孔間隔pとの関係が、d>h+pであることが好ましい。なお、ここで細孔の孔径hおよび孔間隔pは、ウエルの上面もしくは下面を構成するフィルター部全体での平均値である。上記の関係を満たす場合、粒子がフィルター細孔を塞ぐ確率が著しく低下する。
流を流すことによって厚さ5μmの電気メッキ物を得ることができる。
方性エッチングを行うことができる。これらの方法は、「’02最新半導体プロセス技術」、プレスジャーナル社(2001)に記載されている。
あるいは金属チタン/チタニアなどについて、それぞれ両側からパターンエッチングを行うことによりフィルターとリブを形成する方法である。具体的には、片側組成層、例えばアルミナ、シリカ、チタニアなどの金属酸化物層を、酸化物層と金属層との境界までパターンエッチングしてフィルターを形成し、次いでアルミ、金属シリコン、金属チタンなどの金属層を、金属層と酸化物層との境界までパターンエッチングすることにより、リブとフィルターとを一体に形成することができる。
On Insulator)ウエハーなどが使用できる。
<反応部>
本発明のバイオセパレーション用キットでは、図1にも示したように、容器12の内部におけるフィルター部1が配置された位置から離間した領域(反応部41:図中点線で囲んだ領域)において、被検体とプローブ担持粒子とを反応させるようにしている。反応は、プローブ担持粒子分散液31と被検体32とを、例えば正逆方向へ液を移動させる等の方法で混合して行う。反応部41は、フィルター部1の上面側、下面側のいずれの位置であってもよい。
<容器>
本発明のバイオセパレーション用キットにおける容器の形成材には、無機材料、有機材料、有機無機ハイブリッド材料を使用できる。無機材料としては、例えば、ニッケル、アルミニウム、シリコン、チタン、金、ステンレス等の金属;シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラス、パイレックス(登録商標)、石英ガラス等のガラスが挙げられる。
フィン、ポリメチルペンテン、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン,ポリエチレンビニルアルコール、架橋ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸、ポリアミド、ポリイミド、セルロースアセテート、トリアセチルセルロース、硝酸セルロース、エポキシ、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンとメタクリレートとの共重合体などの各種アクリレートの共重合体が挙げられる。
<プローブ担持粒子>
プローブ担持粒子として、それぞれ同一のプローブが担持された各粒子を用いて被検体との反応を行ってもよく、互いに異なるプローブが担持された各粒子を用いて被検体との反応を行ってもよい。なお、本明細書において「プローブ担持粒子」には、リガンドを担持した粒子を含むものとする。
セルロース、デンプン、アガロース、ガラクトース等の天然物架橋ゲル、アクリルアミド等の合成架橋ゲルも使用できる。
図23(a)は、本発明のバイオセパレーション用キットにおける他の実施形態を示した断面図である。図2の実施形態では、反応部41とフィルター部1とが、フィルター部1のフィルター面の法線方向に位置しており、反応部41および容器12の外部への開口がフィルター部の面方向と垂直に設けられているが、本実施形態では、反応部41、そして容器12の外部への開口が、フィルター部の面方向と平行に設けられている。即ち、フィルター部1を収納する空間から、この空間とは流路方向が垂直となる分岐空間15A,15Bが分岐し、これらの分岐空間15A,15Bの一端が外部へ開放されており、また分岐空間15Aの内部を被検体とプローブ担持粒子との反応部41としている。
いが、d1<d2とすれば、毛細管作用あるいは表面張力差によって、分岐空間15Aからフィルター部1の収納空間への液の流入が容易になり、また、このフィルター部1の収納空間における液の流速を分岐空間15Aにおける流速よりも大きくすることができるため、液をフィルター部へ均一に浸透させることができる。
せることにより、剥離液とプローブ担持粒子との接触を効率化している。
せることができ、フィルターを介した液の繰り返し移動によるフィルターの損傷や、被検体のフィルターへの非特異的な吸着を最小限とすることができる。
このプローブ担持粒子と液との接触、液の排出、次の液の投入およびプローブ担持粒子との接触の一連の操作は、プローブ担持粒子と被検体との反応、プローブ担持粒子からのターゲット物質の剥離にも好ましく適用される。プローブ担持粒子と被検体との反応にこの操作を適用した場合、反応はいわゆるバッチ反応となり、少ない液量で効率的に反応を行うことができる。
持粒子を移動させる。粒子液を剥離部43に移動させる際に、後述するように、流路分岐点から延びる各流路の断面積の差異、あるいは流路分岐点に設けたバルブにより粒子の移動流路を選択できる。
(i)移動液を容器外部に排出させない場合
(ii)差圧により液を移動させる場合
(iii)後述するように流路分岐点から延びる各流路の断面積を相違させて毛細管作用により液を選択的に一方の流路へ移動させる場合
である。即ち、移動前の地点と移動後の地点との重力差を無くすことができ、液は重力に逆らう移動をしないので、上記(i)〜(iii)の場合に適切である。
(i)移動液を容器外部に排出させる場合
(ii)差圧により液を移動させる場合
(iii)後述するように流路分岐点から延びる各流路の断面積を相違させて毛細管作用により液を選択的に一方の流路へ移動させる場合
である。即ち、重力を利用して液を移動させることで、上記(i)〜(iii)の液の移動を適切に行うことができる。
せるためには差圧で液を移動させる対象空間の内径もしくは内幅が5mm以下であることが好ましく、より好ましくは3mm以下、さらに好ましくは2mm以下である。なお、ここで「内径」とは、上記の平行面による容器の内部空間の断面形状が円である場合にはその直径を、楕円である場合には短軸の直径を表し、「内幅」とは、当該断面形状が正方形である場合にはその対向する両辺間の幅を、矩形である場合には対向する短辺間の幅を表し、当該断面形状がその他の場合であってもこれらと同様に規定される。このようにすることで、液を気体による差圧制御で容易に移動させることができる。
cの通路C2を閉止し、通路C1と通路C3を開放する。洗浄後のプローブ担持粒子を剥離用フィルター部1bへ移動させる際には、バルブ18bの通路B1を閉止し、通路B2と通路B3を開放するとともに、バルブ18aの通路A3を閉止し、通路A1と通路A2を開放する。分岐空間15cからフィルター部収納空間14の剥離用フィルター部1b側へ剥離液を投入する際には、バルブ18aの通路A1を閉止し、通路A2と通路A3を開放する。
1a B/F分離用フィルター部
1b 剥離用フィルター部
2 フィルター
3 細孔
4 リブ
5 ウエル
11 バイオセパレーション用キット
12 容器
14 フィルター部収納空間
14a,14b 端面
15 分岐空間
15a 分岐空間(被検体および粒子投入用)
15b 分岐空間(洗浄液投入用)
15c 分岐空間(剥離液投入用)
15A〜15D 分岐空間
16 開口
17 攪拌板
18a〜18c バルブ
21 プローブ担持粒子
31 プローブ担持粒子分散液
32 被検体
33 洗浄液
41 反応部
42 B/F分離部
43 剥離部
51,51a〜51e 液入排出用容器
53 液入排出路
54a〜54e シリンジポンプ
55a,55b 界面
Claims (15)
- 軸線がストレートな細孔が形成されたフィルター部と、前記フィルター部を収納する容器と、を備え、
前記容器の内部における前記フィルター部が配置された位置から離間した領域に、被検体とプローブ担持粒子とを反応させる反応部を有することを特徴とするバイオセパレーション用キット。 - 前記容器の内部における前記反応部および前記フィルター部の近傍位置のうち、少なくともいずれかの位置に攪拌板が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のバイオセパレーション用キット。
- 前記容器に2つの前記フィルター部が収納され、その一方は、B/F分離を行うためのB/F分離用フィルター部であり、その他方は、前記プローブ担持粒子に捕捉されたターゲット物質を剥離するための剥離用フィルター部であることを特徴とする請求項1または2に記載のバイオセパレーション用キット。
- 前記容器における前記B/F分離用フィルター部および前記剥離用フィルター部を収納するフィルター部収納空間の両端面が外部へ開放され、
前記フィルター部収納空間における前記B/F分離用フィルター部および前記剥離用フィルター部で挟まれた内側空間が、該内側空間から分岐する少なくとも1つの分岐空間を介して外部へ開放されていることを特徴とする請求項3に記載のバイオセパレーション用キット。 - 前記容器における前記B/F分離用フィルター部および前記剥離用フィルター部を収納するフィルター部収納空間から分岐し、その一端側に外部へ開放された開口が設けられた分岐空間を少なくとも1つ有し、該開口から該分岐空間を介して、プローブ担持粒子の分散液、被検体、洗浄液、および剥離液のうち少なくとも1つの液を前記フィルター部収納空間へ投入するようにしたことを特徴とする請求項3に記載のバイオセパレーション用キット。
- 前記分岐空間に、被検体とプローブ担持粒子とを反応させる前記反応部を有することを特徴とする請求項5に記載のバイオセパレーション用キット。
- 前記分岐空間を少なくとも2つ有し、1つの該分岐空間から前記フィルター部収納空間へ洗浄液を投入し、他の1つの該分岐空間から前記フィルター部収納空間へ剥離液を投入するようにしたことを特徴とする請求項5または6に記載のバイオセパレーション用キット。
- 前記容器における前記B/F分離用フィルター部および前記剥離用フィルター部を収納するフィルター部収納空間から分岐し、その一端側に外部へ開放された開口が設けられた分岐空間を少なくとも1つ有し、
該分岐空間と、前記フィルター部収納空間との分岐点から延びる3本の流路空間l,m,nについて、流路空間mの断面積Mを流路空間nの断面積Nよりも小さくし、流路空間lから、流路空間mおよび流路空間nのうち流路空間mへ選択的に液を移動させるようにしたことを特徴とする請求項3に記載のバイオセパレーション用キット。 - 複数の前記バイオセパレーション用キットが同一基板上に集積搭載されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のバイオセパレーション用キット。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のバイオセパレーション用キットを用いて、前記反応部でプローブ担持粒子と被検体とを反応させた後、前記フィルター部にプローブ担持粒子を移動させ、次いで、洗浄液をプローブ担持粒子に接触させることにより、プローブ担持粒子に捕捉されたターゲット物質と、それ以外の物質とを分離することを特徴とするバイオセパレーション方法。
- 請求項3〜8のいずれかに記載のバイオセパレーション用キットを用いて、前記反応部でプローブ担持粒子と被検体とを反応させた後、前記B/F分離用フィルター部にプローブ担持粒子を移動させ、次いで、洗浄液をプローブ担持粒子に接触させることにより、プローブ担持粒子に捕捉されたターゲット物質と、それ以外の物質とを分離した後、前記剥離用フィルター部にプローブ担持粒子を移動させ、次いで、剥離液をプローブ担持粒子に接触させることにより、プローブ担持粒子からターゲット物質を剥離することを特徴とするバイオセパレーション方法。
- プローブ担持粒子を前記フィルター部の近傍に位置させ、被検体、洗浄液、および剥離液のうち少なくとも1つの液を、前記フィルター部収納空間内で複数回往復移動させることにより、プローブ担持粒子を前記フィルター部に対して接離させながら当該液とプローブ担持粒子とを接触させることを特徴とする請求項10または11に記載のバイオセパレーション方法。
- 被検体、洗浄液、および剥離液のうち少なくとも1つの液を、プローブ担持粒子と接触させた後、当該液を、前記フィルター部を通して排出するとともにプローブ担持粒子を該フィルター部上に残留させ、次いで、次の当該液を該フィルター部へ投入してプローブ担持粒子と接触させることを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載のバイオセパレーション方法。
- 前記フィルター部収納空間を減圧した後、被検体、洗浄液、および剥離液のうち少なくとも1つの液を当該空間へ投入することを特徴とする10〜13のいずれかに記載のバイオセパレーション方法。
- 被検体、洗浄液、および剥離液のうち少なくとも1つの液を、容器の内部で移動させるに際して、当該液を水平方向もしくは重力方向に移動させることを特徴とする請求項10〜14のいずれかに記載のバイオセパレーション方法。
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