JP2006345814A - Method for reaction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反応方法に関する。 The present invention relates to a reaction method.
従来、例えば生化学反応等において微量の試料溶液を処理する反応装置として、反応チップの母材の表面上に設けられた複数の反応場としての凹部と、各凹部毎に温度状態を制御可能なペルチェ素子等からなる温度制御装置とを備えると共に、複数の凹部の各開口部を閉塞可能な蓋を搬送する搬送装置を備える反応装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、従来、例えば生化学反応等において用いられる反応器として、反応チップの基材の表面上に設けられた複数の反応場としての凹部と、基材に熱溶着または圧着されて複数の凹部の各開口部を閉塞可能なフィルムとを備える反応器が知られている(例えば、特許文献2参照)。
Conventionally, as a reactor used in, for example, a biochemical reaction, a plurality of concave portions as reaction fields provided on the surface of a base material of a reaction chip, and a plurality of concave portions that are thermally welded or pressure-bonded to the base material A reactor including a film capable of closing each opening is known (see, for example, Patent Document 2).
ところで、上記従来技術に係る反応装置および反応器によれば、微量の試料溶液の蒸発による損失を抑制するために蓋またはフィルムにより複数の凹部の各開口部が閉塞されるようになっている。
しかしながら、上記従来技術に係る反応装置のように蓋を搬送する搬送装置を備える場合には、反応装置の装置構成が複雑化してしまうという問題が生じる。また、この搬送装置によって異なる反応チップに対して共通の蓋を用いる場合には、蓋を洗浄する洗浄装置が必要となり、より一層、装置構成が複雑化してしまうという問題が生じる。
また、上記従来技術に係る反応器のようにフィルムによって各開口部を閉塞する場合には、反応終了後にフィルムを剥離するという煩雑な手間が必要となり、一連の処理工程を効率良く実行することが困難となる。
また、試料溶液に相対的に比重が軽いミネラルオイルを重層させる方法では、試料溶液の蒸発を抑制する作用を向上させることが困難であって、しかも、反応終了後に試料溶液を回収する際にミネラルオイルの混入を防ぐことが困難になるという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、反応に用いる溶液の蒸発損失を容易に抑制しつつ、反応液の供給および回収を適切かつ容易に行うことが可能な反応方法を提供することを目的とする。
By the way, according to the reaction apparatus and the reactor according to the prior art, each opening of the plurality of recesses is closed by a lid or a film in order to suppress loss due to evaporation of a small amount of sample solution.
However, when a transport device that transports the lid is provided as in the reaction device according to the above-described prior art, there is a problem that the device configuration of the reaction device becomes complicated. In addition, when a common lid is used for reaction chips that are different depending on the transfer device, a cleaning device for cleaning the lid is required, which causes a problem that the device configuration is further complicated.
In addition, when each opening is closed with a film as in the reactor according to the above prior art, a troublesome work of peeling the film after completion of the reaction is required, and a series of processing steps can be efficiently performed. It becomes difficult.
In addition, in the method in which mineral oil having a relatively low specific gravity is layered on the sample solution, it is difficult to improve the effect of suppressing the evaporation of the sample solution, and when collecting the sample solution after the reaction is completed, There arises a problem that it is difficult to prevent oil from being mixed.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a reaction method capable of appropriately and easily supplying and recovering a reaction solution while easily suppressing evaporation loss of a solution used for the reaction. Objective.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の反応方法は、少なくとも1つの開口部(例えば、実施の形態での開口部24、41b)を有する容器(例えば、実施の形態での反応部12、反応部材41)に反応液を供給する反応液供給工程と、前記容器に貯留された前記反応液の液面に液体状の熱硬化性樹脂を重層させる熱硬化性樹脂供給工程と、前記反応液に対して、前記熱硬化性樹脂の硬化温度を超える温度状態となる所定反応を生じさせる反応生成工程とを含むことを特徴としている。
In order to solve the above problems and achieve the object, the reaction method of the present invention according to
さらに、請求項2に記載の本発明の反応方法は、前記熱硬化性樹脂供給工程は、前記反応液に対して不溶となる前記熱硬化性樹脂を供給することを特徴としている。
Furthermore, the reaction method of the present invention described in
さらに、請求項3に記載の本発明の反応方法は、前記熱硬化性樹脂供給工程は、前記反応液の比重未満の比重を有する前記熱硬化性樹脂を供給することを特徴としている。 Furthermore, the reaction method of the present invention described in claim 3 is characterized in that the thermosetting resin supply step supplies the thermosetting resin having a specific gravity less than the specific gravity of the reaction solution.
さらに、請求項4に記載の本発明の反応方法では、前記熱硬化性樹脂供給工程は、前記反応液の反応温度よりも低い硬化温度を有する前記熱硬化性樹脂を供給することを特徴としている。 Furthermore, in the reaction method of the present invention according to claim 4, the thermosetting resin supply step supplies the thermosetting resin having a curing temperature lower than a reaction temperature of the reaction solution. .
さらに、請求項5に記載の本発明の反応方法では、前記熱硬化性樹脂供給工程は、粘度が、23℃において100dPa・s〜1000dPa・sとなる前記熱硬化性樹脂を供給することを特徴としている。
Furthermore, in the reaction method of the present invention according to
さらに、請求項6に記載の本発明の反応方法では、前記反応生成工程は、酵素反応を生じさせることを特徴としている。 Furthermore, the reaction method of the present invention according to claim 6 is characterized in that the reaction generation step generates an enzyme reaction.
さらに、請求項7に記載の本発明の反応方法では、前記酵素反応は、ポリメラーゼ連鎖反応であることを特徴としている。 Furthermore, in the reaction method of the present invention according to claim 7, the enzyme reaction is a polymerase chain reaction.
請求項1に記載の本発明の反応方法によれば、容器に貯留された反応液に重層するようにして熱硬化性樹脂が供給され、反応生成工程での所定反応によって液体状の熱硬化性樹脂が硬化して反応液の液面全体を覆う蓋となり、反応液の蒸発損失を抑制することができる。
According to the reaction method of the present invention described in
さらに、請求項2に記載の本発明の反応方法によれば、反応液に重層される熱硬化性樹脂が反応液に不溶となることで、反応液と熱硬化性樹脂とが混合せずに、熱硬化性樹脂によって反応液の蒸発損失を抑制することができる。
Furthermore, according to the reaction method of the present invention described in
さらに、請求項3に記載の本発明の反応方法によれば、反応液に重層される熱硬化性樹脂の比重が反応液の比重未満となることで、反応液の蒸発損失を抑制することができる。
なお、熱硬化性樹脂の比重が反応液の比重よりも大きくなる場合には、熱硬化性樹脂を反応液の液面上に重層させることができなくなる。
Furthermore, according to the reaction method of the present invention described in claim 3, the evaporation loss of the reaction liquid can be suppressed by making the specific gravity of the thermosetting resin layered on the reaction liquid less than the specific gravity of the reaction liquid. it can.
When the specific gravity of the thermosetting resin is larger than the specific gravity of the reaction liquid, the thermosetting resin cannot be overlaid on the liquid surface of the reaction liquid.
さらに、請求項4に記載の本発明の反応方法によれば、熱硬化性樹脂の硬化温度が反応液の反応温度よりも低いことから、反応生成工程での所定反応によって液体状の熱硬化性樹脂が適切に硬化して反応液の液面全体を覆う蓋となり、反応液の蒸発損失を抑制することができる。 Furthermore, according to the reaction method of the present invention as set forth in claim 4, since the curing temperature of the thermosetting resin is lower than the reaction temperature of the reaction liquid, the liquid thermosetting property is obtained by a predetermined reaction in the reaction generation step. The resin is properly cured and becomes a lid that covers the entire liquid surface of the reaction solution, and evaporation loss of the reaction solution can be suppressed.
さらに、請求項5に記載の本発明の反応方法によれば、反応液に重層される熱硬化性樹脂の粘度が、23℃において100dPa・s〜1000dPa・sとなることで、反応液の蒸発損失を抑制することができる。
なお、熱硬化性樹脂の粘度が、23℃において100dPa・s未満となる場合には、熱硬化性樹脂と反応液との混合が生じ、熱硬化性樹脂を反応液の液面上に重層させることができず、一方、熱硬化性樹脂の粘度が、23℃において1000dPa・sよりも大きくなる場合には、反応液の液面の全体を覆うことができなくなる。
Furthermore, according to the reaction method of the present invention as set forth in
When the viscosity of the thermosetting resin is less than 100 dPa · s at 23 ° C., the thermosetting resin and the reaction liquid are mixed, and the thermosetting resin is layered on the liquid surface of the reaction liquid. On the other hand, when the viscosity of the thermosetting resin is greater than 1000 dPa · s at 23 ° C., the entire liquid surface of the reaction solution cannot be covered.
さらに、請求項6に記載の本発明の反応方法によれば、酵素反応に用いられる反応液の蒸発損失を容易に抑制することができる。
さらに、請求項7に記載の本発明の反応方法によれば、ポリメラーゼ連鎖反応に用いられる反応液の蒸発損失を容易に抑制することができる。
Furthermore, according to the reaction method of the present invention described in claim 6, it is possible to easily suppress the evaporation loss of the reaction solution used in the enzyme reaction.
Furthermore, according to the reaction method of the present invention described in claim 7, it is possible to easily suppress the evaporation loss of the reaction solution used in the polymerase chain reaction.
以下、本発明の実施の形態に係る反応方法について添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a reaction method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本実施形態の反応方法に係る生化学反応装置1は、例えば図1に示すように、反応チップ10に対して反応試薬を収容する試薬収容工程を実行する試薬収容装置2と、例えば酵素反応であるポリメラーゼ連鎖反応(PCR:Polymerase Chain Reaction)等の所定反応を生じさせる反応工程を実行する反応装置3と、例えば光学分析等によりDNA等の検体を検出する検出工程を実行する検出装置4とを備えて構成されている。
The
そして、生化学反応装置1の試薬収容装置2は、例えばポリメラーゼ連鎖反応等の各種の反応処理に用いる検体試薬および他の試薬と、検出工程で用いる各種の試薬と、希釈液またはバッファー液等とを、反応チップ10の試薬収容部11に収容する。
The
そして、生化学反応装置1の反応装置3は、例えば反応工程での反応液の温度状態を制御するペルチェ素子等を具備する温度制御装置5を備えて構成されている。
例えば図1に示すように、温度制御装置5は、後述する反応チップ10の反応部12を厚さ方向の両側(つまり、表面側および裏面側)から挟み込むようにして配置される2つのペルチェ素子部5a,5bを備え、反応チップ10の表面と当接する各ペルチェ素子部5a,5bの表面は、後述する反応チップ10の反応部12の表面形状(例えば、凸形状等)に沿った形状(例えば、凹形状等)を有するように形成されている。
And the reaction apparatus 3 of the
For example, as shown in FIG. 1, the
そして、生化学反応装置1の検出装置4は、反応装置3によるポリメラーゼ連鎖反応等の所定反応によって調整された検体と、検出用の各種の試薬とを、反応チップ10の検出部13において反応させ、予め検体あるいは核酸プローブに付けた標識物質(例えば、蛍光物質)の有無を、例えば反応チップ10の検出部13の裏面側等から検出する発光検出を行う。
The detection device 4 of the
反応チップ10は、例えば図2に示すように、単一の略長方形板状の基材10aに設けられた試薬収容部11と、反応部12と、検出部13とを備えて構成されている。
なお、基材10aは、好ましくは、例えばPC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)、シクロオレフィン系ポリマー、フッ素ポリマー、シリコン樹脂等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせ、あるいは、ガラス等により形成されることで、耐熱性、耐薬品性、成形加工性等に優れたものとなる。
For example, as shown in FIG. 2, the
The
そして、試薬収容部11は、例えば基材10aの長手方向に沿った一方の端部に設けられ、基材10aの表面上に設けられた複数の凹穴状の試薬収容凹部11a,…,11aを備えて構成され、例えばポリメラーゼ連鎖反応等の各種の反応処理に用いる検体試薬および他の試薬と、検出工程で用いる各種の試薬と、希釈液またはバッファー液等を収容する。
And the
そして、後述する反応部12は、例えば基材10aの長手方向に沿った央部に設けられている。
そして、検出部13は、例えば基材10aの長手方向に沿った他方の端部に設けられ、基材10aの表面上に設けられた複数の凹穴状の検出凹部13a,…,13aを備えて構成され、反応部12においてポリメラーゼ連鎖反応等の所定反応により調整された検体と、検出用の各種の試薬とを収容する。
And the
And the
なお、各試薬収容凹部11aおよび各検出凹部13aの形状は、特に限定されるものではなく、例えば円錐台形、角錐台形、円錐、角錐、曲面状の底部を有する形状等の適宜のウェル形状であってもよく、加工成形性、溶液の注入性等により適宜に設定される。
なお、各試薬収容凹部11aおよび各検出凹部13aは、基材10aがプラスチックからなる場合には、例えば切削加工、成型加工等により形成される。また、基材10aがガラスからなる場合には、例えば切削加工等により形成される。
The shape of each reagent storage recess 11a and each
In addition, each reagent accommodation recessed
なお、各試薬収容凹部11aの大きさは収容する試薬の量に応じて設定され、例えば開孔径0.1〜10mm、深さ0.1〜10mmである。
なお、DNAの分析に用いる試薬の量は微量であるため、各検出凹部13aは、好ましくは、開孔径5mm以下、特に、開孔径0.01mm〜5mmであって、深さ5mm以下、特に、深さ0.01mm〜5mmである。
また、各試薬収容凹部11aおよび各検出凹部13aの内面は、例えば親水化または撥水化等の表面処理が施されてもよい。
In addition, the magnitude | size of each reagent accommodation recessed
Since the amount of the reagent used for DNA analysis is very small, each detection recess 13a preferably has an opening diameter of 5 mm or less, particularly an opening diameter of 0.01 mm to 5 mm, and a depth of 5 mm or less. The depth is 0.01 mm to 5 mm.
Further, the inner surfaces of each
また、各試薬収容凹部11aおよび各検出凹部13aは、例えばPP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PS(ポリスチレン)、PE(ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、POM(ポリアセタール)、PA(ポリアミド)、PAN(ポリアクリロニトリル)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、TPXフィルム(三井化学株式会社製)などのメチルペンテン系フィルム、ゼオノア(日本ゼオン株式会社製)などのシクロオレフィン系フィルム、シリコン樹脂フィルム、フッ素系ポリマーフィルム等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせによる被覆フィルムにより被覆されてもよい。
Each
反応部12は、例えば図3(a)〜(d)に示すように、基材10aの裏面10B上に設けられた溝部21と、この溝部21の開口端21aを覆うことで溝部21の開口部を封止して流路22を形成するフィルム23と、基材10aを厚さ方向に貫通し、基材10aの表面10A上に設けられた2つの各開口部24,24に接続されると共に溝部21の内部で開口する2つの貫通孔25,25とを備えて構成されている。つまり、この反応部12は流路状であって、基材10aの表面10A上で開口する一方の開口部24から反応部12の内部に供給された溶液は、順次、一方の貫通孔25と、溝部21およびフィルム23により形成された流路22と、他方の貫通孔25と、他方の開口部24とを流通可能となっている。
For example, as illustrated in FIGS. 3A to 3D, the
なお、フィルム23は、例えばPP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PS(ポリスチレン)、PE(ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、POM(ポリアセタール)、PA(ポリアミド)、PAN(ポリアクリロニトリル)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、TPXフィルム(三井化学株式会社製)などのメチルペンテン系フィルム、ゼオノア(日本ゼオン株式会社製)などのシクロオレフィン系フィルム、シリコン樹脂フィルム、フッ素系ポリマーフィルム等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせによる単層構造あるいは多層構造のフィルム、あるいは、例えばアルミニウム、銅、金等の各金属あるいは複数の金属の合金による単層構造あるいは多層構造のフィルム、さらには、プラスチックと金属との組み合わせによる多層構造のフィルム等である。
The
そして、フィルム23の厚さは、例えば1〜500μmであって、好ましくは、1〜100μmであって、この範囲内で薄くなることに伴い、より好ましくなる。
なお、厚さが1μm未満であると、熱変形が過剰に大きくなると共に所望の強度を確保することができなくなり、一方、厚さが500μmよりも厚くなると、熱伝導性が過剰に低下し、反応部12内の溶液の温度状態を外部から制御する際に、溶液全体に対して温度状態を均一に制御することが困難となって、反応状態に対する所望の均一性を確保することができなくなる。
また、金属からなるフィルム23は、好ましくは、厚さが1〜50μmである。
And the thickness of the
If the thickness is less than 1 μm, the thermal deformation becomes excessively large and the desired strength cannot be ensured. On the other hand, if the thickness is greater than 500 μm, the thermal conductivity is excessively reduced, When controlling the temperature state of the solution in the
The
また、プラスチックからなるフィルム23は、好ましくは、熱伝導率が0,1kcal/mh℃以上であって、例えばPP(ポリプロピレン)では熱伝導率が0,119kcal/mh℃程度であり、PC(ポリカーボネート)では熱伝導率が0,166kcal/mh℃程度であり、PE(ポリエチレン)では熱伝導率が0,252kcal/mh℃程度である。
また、金属からなるフィルム23は、好ましくは、熱伝導率が100kcal/mh℃以上であって、例えばアルミニウムでは熱伝導率が177kcal/mh℃程度であり、銅では熱伝導率が324kcal/mh℃程度であり、金では熱伝導率が254kcal/mh℃程度である。
The
Further, the
なお、プラスチックからなる単層構造のフィルム23は、好ましくは、厚さが10〜100μm程度である。
なお、金属からなる単層構造のフィルム23は、例えば軟質アルミニウムの場合、好ましくは、厚さが5〜80μm程度であり、硬質アルミニウムの場合、好ましくは、厚さが5〜50μm程度である。
The single-
In addition, the
また、プラスチックからなる多層構造のフィルム23は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)またはOPP(延伸ポリプロピレン)等により形成され、好ましくは、厚さが1〜20μm程度に設定されることで、所望の強靭性および柔軟性が確保される。
また、プラスチックと金属との組み合わせによる多層構造のフィルム23は、例えばアルミニウムの場合、好ましくは、厚さが7〜50μm程度であり、さらに、アルミニウムの表面上には、反応チップ10の基材10aの表面に、例えば熱溶着あるいは圧着により貼付可能なシール層が、アルミニウムと一体となるように設けられている。このシール層は、例えばナイロン等の樹脂フィルム状のシーラントがアルミニウムの表面上に積層、あるいは、例えばマレイン酸変性ポリプロピレン等がアルミニウムの表面上に塗工されて形成されている。このフィルム23では、さらに、強度を増大させるために、アルミニウム層側にPET(ポリエチレンテレフタレート)またはOPP(延伸ポリプロピレン)等のフィルムを積層させても良い。
Further, the
Further, the
なお、フィルム23が貼付される基材10aの表面上には、例えば反応部12の溝部21や開口部24の周囲において表面上から突出する突出部を設け、この突出部とフィルム23とが当接するように設定してもよい。
On the surface of the
本実施形態の反応方法に係る生化学反応装置1および反応チップ10は上記構成を備えており、次に、この生化学反応装置1の動作について説明する。
The
先ず、例えば図4に示すステップS01においては、試薬収容工程として、試薬収容装置2により、例えばポリメラーゼ連鎖反応等の各種の反応処理に用いる検体試薬および他の試薬と、検出工程で用いる各種の試薬と、希釈液またはバッファー液等とを、反応チップ10の試薬収容部11に収容する。
First, for example, in step S01 shown in FIG. 4, as a reagent storage process, the
次に、ステップS02においては、後述する反応工程として、所定反応(例えば、ポリメラーゼ連鎖反応)を生じさせる。 Next, in step S02, a predetermined reaction (for example, a polymerase chain reaction) is caused as a reaction process described later.
次に、ステップS03においては、検出工程として、反応工程でのポリメラーゼ連鎖反応によって調整された検体と、検出用の各種の試薬(例えば、核酸プローブ等)とを、反応チップ10の検出部13においてハイブリダイゼーション等により反応させ、予め検体あるいは核酸プローブに付けた標識物質(例えば、蛍光物質)の有無を、例えば反応チップ10の検出部13の裏面側等から検出する発光検出を行い、一連の処理を終了する。
Next, in step S03, as a detection process, the sample adjusted by the polymerase chain reaction in the reaction process and various reagents for detection (for example, nucleic acid probes) are detected in the
以下に、上述したステップS02での反応工程について説明する。
先ず、例えば図5に示すステップS11においては、反応液供給工程として、反応チップ10の流路状の反応部12の開口部24から、反応部12の内部へと向かい反応液を供給する。
なお、ポリメラーゼ連鎖反応に対する反応液は、例えば血液等から抽出したDNAまたは予め生成された鋳型DNAと、ポリメラーゼ酵素と、各塩基の材料であるdNTP(デオキシヌクレオチド3リン酸)と、pHおよび濃度調整のための希釈液またはバッファー液とからなる。
Below, the reaction process in step S02 mentioned above is demonstrated.
First, for example, in step S <b> 11 shown in FIG. 5, as a reaction liquid supply process, the reaction liquid is supplied from the
The reaction solution for the polymerase chain reaction is, for example, DNA extracted from blood or the like, template DNA generated in advance, polymerase enzyme, dNTP (deoxynucleotide triphosphate) which is a material of each base, pH and concentration adjustment. And a diluting solution or buffer solution.
次に、ステップS12においては、熱硬化性樹脂供給工程として、反応液を貯留する反応部12の内部へと向かい、開口部24から液体状の熱硬化性樹脂を供給し、例えば図6(a),(b)に示すように、反応部12の内部において雰囲気中に露出する反応液Rの液面上に液体状の熱硬化性樹脂Hを重層させる。
この熱硬化性樹脂は、例えば後述する反応生成工程での温度状態(例えば、96℃程度)よりも低い硬化温度を有する液状エポキシ樹脂等であって、粘度が、23℃において100dPa・s〜1000dPa・s、かつ、比重が反応液の比重未満、かつ、反応液に対して不溶とされている。
Next, in step S12, as the thermosetting resin supply step, the liquid thermosetting resin is supplied from the
This thermosetting resin is, for example, a liquid epoxy resin having a curing temperature lower than a temperature state (for example, about 96 ° C.) in a reaction generation step described later, and has a viscosity of 100 dPa · s to 1000 dPa at 23 ° C. S and the specific gravity is less than the specific gravity of the reaction solution and is insoluble in the reaction solution.
なお、熱硬化性樹脂の粘度が23℃において100dPa・s未満となる場合には、熱硬化性樹脂と反応液との混合が生じ、熱硬化性樹脂を反応液の液面上に重層させることができず、一方、熱硬化性樹脂の粘度が23℃において1000dPa・sよりも大きくなる場合には、反応液の液面の全体を覆うことができなくなる。
また、熱硬化性樹脂の比重が反応液の比重よりも大きくなる場合には、熱硬化性樹脂を反応液の液面上に重層させることができなくなる。
In addition, when the viscosity of the thermosetting resin is less than 100 dPa · s at 23 ° C., the thermosetting resin and the reaction liquid are mixed, and the thermosetting resin is layered on the liquid surface of the reaction liquid. On the other hand, when the viscosity of the thermosetting resin is greater than 1000 dPa · s at 23 ° C., the entire liquid surface of the reaction solution cannot be covered.
In addition, when the specific gravity of the thermosetting resin is larger than the specific gravity of the reaction solution, the thermosetting resin cannot be overlaid on the surface of the reaction solution.
なお、熱硬化性樹脂の比重が相対的に重い場合には、この熱硬化性樹脂中に比重調整が可能な添加物を混入させてもよい。例えば、中空粒子を分散配置させて比重を調整することができる。この中空粒子としては、例えば、シリカ等の無機粒子、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の有機粒子を用いることができる。
また、熱硬化性樹脂が反応液に不溶であれば、熱硬化性樹脂と反応液との混合が生じない。一般に、反応液は水系であるため、熱硬化性樹脂は、水に不溶な疎水性樹脂であればよい。
また、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、キシレン樹脂、メラミン樹脂等を用いることができる。
In addition, when the specific gravity of a thermosetting resin is relatively heavy, you may mix the additive which can adjust specific gravity in this thermosetting resin. For example, the specific gravity can be adjusted by dispersing and arranging hollow particles. As the hollow particles, for example, inorganic particles such as silica and organic particles such as epoxy resin and acrylic resin can be used.
Further, if the thermosetting resin is insoluble in the reaction solution, mixing of the thermosetting resin and the reaction solution does not occur. In general, since the reaction solution is aqueous, the thermosetting resin may be a hydrophobic resin that is insoluble in water.
Moreover, as a thermosetting resin, a phenol resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a polyurethane resin, a xylene resin, a melamine resin etc. can be used, for example.
次に、ステップS13においては、後述する反応生成工程として、ポリメラーゼ連鎖反応を生じさせ、一連の処理を終了する。 Next, in step S13, a polymerase chain reaction is caused as a reaction generation step to be described later, and a series of processes is terminated.
以下に、上述したステップS13での反応生成工程について説明する。
先ず、例えば図7に示すステップS21においては、変性工程として、温度制御装置5により反応部12の温度状態を、所定時間(例えば、5〜25秒等)に亘って、所定温度(例えば、90〜100℃程度)となるように制御し、反応液のDNAを熱変性させる。
この変性工程においては、反応液の液面上に重層された熱硬化性樹脂が硬化して、反応液の液面全体を覆う蓋となり、反応液の液面が反応部12の内部の雰囲気に曝されることが、より一層、抑制される。
Below, the reaction production | generation process in step S13 mentioned above is demonstrated.
First, in step S21 shown in FIG. 7, for example, as a denaturing step, the
In this denaturation step, the thermosetting resin layered on the liquid surface of the reaction liquid is cured to become a lid that covers the entire liquid surface of the reaction liquid, and the liquid surface of the reaction liquid is brought into the atmosphere inside the
次に、ステップS22においては、アニーリング工程として、温度制御装置5により反応部12の温度状態を、所定時間(例えば、15〜60秒等)に亘って、所定温度(例えば、50〜60℃程度)となるように制御し、各種のプライマー(つまり、DNAの断片)を所望の遺伝子配列と結合(アニーリング)させる。
Next, in step S22, as the annealing process, the
次に、ステップS23においては、伸長反応工程として、温度制御装置5により反応部12の温度状態を、所定時間(例えば、1〜5分等)に亘って、所定温度(例えば、65〜75℃程度)となるように制御し、DNAポリメラーゼによる相補鎖合成を行う。
Next, in step S23, as the extension reaction process, the
次に、ステップS24においては、一連の処理を継続するか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、上述したステップS21に戻る。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
Next, in step S24, it is determined whether or not to continue a series of processes.
If this determination is “YES”, the flow returns to step
On the other hand, when the determination result is “NO”, the series of processing ends.
なお、以下に、上述した反応チップ10の反応部12の製造方法について説明する。
先ず、例えば射出成型法あるいは切削加工法により、例えばPC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)、シクロオレフィン系ポリマー、フッ素ポリマー、シリコン樹脂等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせからなる基材10aの裏面10B上に溝部21を形成する(ステップS31)。
Hereinafter, a method for manufacturing the
First, a
次に、例えば切削加工法により、基材10aを厚さ方向に貫通し、基材10aの表面10A上に設けられた2つの各開口部24,24に接続されると共に溝部21の内部で開口する2つの貫通孔25,25を形成する(ステップS32)。
Next, the
次に、フィルム23によって溝部21の開口端21aを覆い、溝部21の開口部を封止するようにして、フィルム23を基材10aの裏面10B上に熱溶着あるいは圧着により、あるいは、例えばポリ酢酸ビニル系およびポリアミド系等の熱可塑性樹脂接着剤を介して貼付し、溝部21とフィルム23とにより流路22を形成する(ステップS33)。
なお、PE(ポリエチレン)等からなるフィルム23は、熱溶着性であるため、接着剤を用いずに基材10aと貼り合わせることができる。
Next, the
Since the
上述したように、本実施の形態による反応方法によれば、反応チップ10の反応部12が流路状であることから、反応部12への溶液の供給および反応部12からの溶液の回収が容易となる。これに加えて、反応チップ10の反応部12に貯留された反応液に重層するようにして液体状の熱硬化性樹脂が供給されることから、反応液の蒸発損失を容易に抑制することができる。しかも、反応生成工程での所定反応(例えば、ポリメラーゼ連鎖反応)において、反応液に重層された熱硬化性樹脂の温度が増大することにより、熱硬化性樹脂が硬化して反応液の液面全体を覆う蓋となり、反応液の蒸発損失を、より一層、抑制することができる。
しかも、反応チップ10は、単一の基材10aに試薬収容部11と、反応部12と、検出部13とを備えて構成されることから、一連の試薬収容工程と反応工程と検出工程とを連続的に効率よく実行することができる。
As described above, according to the reaction method according to the present embodiment, since the
In addition, since the
なお、上述した実施の形態においては、反応チップ10を、試薬収容部11と、反応部12と、検出部13とを備えて構成するとしたが、これに限定されず、例えば試薬の種類や数、検体の種類や数等に応じて、複数の試薬収容部11,…,11と、複数の反応部12,…,12と、複数の検出部13,…,13とを備えて構成してもよい。
また、上述した実施の形態においては、反応チップ10において、試薬収容部11と、反応部12と、検出部13とを、流路等によって互いに接続してもよい。この場合には、検査時間を短縮することができると共に、微量の試料および試薬で各種の分析を精度良く行うことができ、分析に要する費用を削減することができる。
In the above-described embodiment, the
In the above-described embodiment, in the
なお、上述した実施の形態においては、流路状の反応部12において、基材10aの裏面10B上に設けられた溝部21および基材10aの裏面10B上に貼付されたフィルム23により流路22が形成されるとしたが、これに限定されず、例えば図8に示す第1変形例のように、反応部12を、基材10aの裏面10B上に設けられた溝部21と、この溝部21の開口端21aを覆うことで溝部21の開口部を封止するフィルム23と、基材10aを厚さ方向に貫通し、基材10aの表面10A上に設けられた2つの各開口部24,24に接続されると共に溝部21の内部で開口する2つの貫通孔25,25と、基材10aの表面10A上において2つの各開口部24,24と干渉しない位置に設けられ、溝部21に接続される第2の溝部31と、第2の溝部31の底面31A上に貼付された第2のフィルム32とを備えて構成してもよい。
つまり、この第1変形例において、第2の溝部31の底面31A上には、溝部21に接続される開口部31aが形成されており、底面31A上に貼付された第2のフィルム32が開口部31aを封止すると共に、フィルム23が溝部21の開口端21aを覆うことで流路22が形成されている。
なお、この第2のフィルム32は、例えばフィルム23と同等のフィルムである。
In the above-described embodiment, in the channel-shaped
That is, in the first modification, an
In addition, this
以下に、この第1変形例に係る反応チップ10の反応部12の製造方法について説明する。
先ず、例えば射出成型法あるいは切削加工法により、例えばPC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)、シクロオレフィン系ポリマー、フッ素ポリマー、シリコン樹脂等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせからなる基材10aの裏面10B上に溝部21を形成する(ステップS41)。
Below, the manufacturing method of the
First, a
次に、例えば切削加工法により、基材10aを厚さ方向に貫通し、基材10aの表面10A上に設けられた2つの各開口部24,24に接続されると共に溝部21の内部で開口する2つの貫通孔25,25を形成する(ステップS42)。
Next, the
次に、例えば切削加工法により、基材10aの表面10A上において2つの各開口部24,24と干渉しない位置に第2の溝部31を形成し、この第2の溝部31の底面31A上の央部に、溝部21に接続される開口部31aを形成する(ステップS43)。
Next, the
次に、フィルム23によって溝部21の開口端21aを覆い、溝部21の開口部を封止するようにして、フィルム23を基材10aの裏面10B上に熱溶着あるいは圧着により、あるいは、例えばポリ酢酸ビニル系およびポリアミド系等の熱可塑性樹脂接着剤を介して貼付し、溝部21とフィルム23とにより流路22を形成する(ステップS44)。
Next, the
次に、第2のフィルム32によって第2の溝部31の開口部31aを封止するようにして、第2のフィルム32を第2の溝部31の底面31A上に熱溶着あるいは圧着により、あるいは、例えばポリ酢酸ビニル系およびポリアミド系等の熱可塑性樹脂接着剤を介して貼付し、溝部21とフィルム23および第2の溝部31と第2のフィルム32とにより流路22を形成する(ステップS45)。
この第1変形例においては、溝部21を形成する基材10aに対して相対的に厚さが薄くなることで熱伝導率が大きくなる第2のフィルム32によって流路22が形成されていることから、反応生成工程において反応部12に貯留された反応液全体の温度状態を容易に均一に制御することができる。これにより、反応部12の反応液全体に対して所定反応を容易に均一に発生させることができる。
Next, the
In the first modification, the
なお、この第1変形例に係る反応チップ10において、反応生成工程の実行以後、つまり反応液の液面上に重層された熱硬化性樹脂が硬化して、反応液の液面全体を覆う蓋となった以後において、反応液を回収する際には、例えば図9に示すように、反応液回収用プローブPを、第2のフィルム32を貫通するようにして反応液中に挿入する。
In the
なお、上述した実施の形態においては、流路状の反応部12をフィルム23を備えて構成するとしたが、これに限定されず、例えば図10(a)〜(d)に示す第2変形例のように、反応部12を、基材10aの内部で中空となり、基材10aの表面10A上に設けられた2つの各開口部24,24に接続される中空孔35を備えて構成してもよい。
この第2変形例に係る反応チップ10の反応部12の製造方法では、例えば、上述した実施の形態でのフィルム23に代わりに、基材10aと同等の略長方形板状の第2の基材35aを基材10aの裏面10B上に、例えばポリ酢酸ビニル系およびポリアミド系等の熱可塑性樹脂接着剤を介して貼付して、第2の基材35aにより溝部21の開口端21aを覆うことで溝部21の開口部を封止して流路22を形成する。
また、この第2変形例に係る反応チップ10の反応部12の製造方法では、例えば射出成型法により、例えばPC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)、シクロオレフィン系ポリマー、フッ素ポリマー、シリコン樹脂等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせからなる基材10aの内部に中空孔35を形成してもよい
。
In the above-described embodiment, the flow path-
In the method for manufacturing the
Moreover, in the manufacturing method of the
なお、上述した実施の形態においては、流路状の反応部12を反応チップ10に設けるとしたが、これに限定されず、例えば図11(a),(b)に示す第3変形例のように、反応部12を、例えば射出成型法あるいは切削加工法により、例えばPC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)、シクロオレフィン系ポリマー、フッ素ポリマー、シリコン樹脂等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせからなる基材10aの表面10A上に形成された凹穴状の凹部36を備えて構成してもよい。
なお、この第3変形例に係る反応チップ10において、例えば図12に示すように、凹部36が、基材10aを厚さ方向に貫通する貫通孔36aと、基材10aの裏面10Bを覆うフィルム23とにより構成されている場合には、反応生成工程の実行以後、つまり反応液の液面上に重層された熱硬化性樹脂が硬化して、反応液の液面全体を覆う蓋となった以後において、反応液を回収する際には、反応液回収用プローブPを、基材10aの裏面10B側から、フィルム23を貫通するようにして反応液中に挿入する。
なお、この第3変形例においては、反応部12を、基材10aの表面10A上に形成された凹穴状の複数の凹部36,…,36を備えて構成し、各凹部36,…,36を適宜の流路により接続してもよい。
In the above-described embodiment, the
In the
In the third modified example, the
なお、上述した実施の形態においては、反応装置3の反応工程で流路状の反応部12を具備する反応チップ10を用いるとしたが、これに限定されず、例えば図13に示す第4変形例のように、閉塞部41aおよび開口部41bを有する管状の容器からなる反応部材41を用いてもよい。
なお、この第4変形例に係る反応部材41において、反応部材41が相対的に薄いプラスチック等により形成されている場合には、反応生成工程の実行以後、つまり反応液の液面上に重層された熱硬化性樹脂が硬化して、反応液の液面全体を覆う蓋となった以後において、反応液を回収する際には、例えば図12に示すように、反応液回収用プローブPを、反応部材41を貫通するようにして反応液中に挿入する。
In the above-described embodiment, the
In the
なお、上述した実施の形態においては、例えば図4に示すように、ステップS12のアニーリング工程と、ステップS13の伸長反応工程とを、順次、実行するとしたが、これに限定されず、例えばアニーリング工程および伸長反応工程を同時に実行してもよい。この場合には、温度制御装置5により反応部12の温度状態を、所定時間(例えば、1〜5分等)に亘って、所定温度(例えば、50〜70℃程度)となるように制御することで、各種のプライマー(つまり、DNAの断片)を所望の遺伝子配列と結合(アニーリング)させると共に、DNAポリメラーゼによる相補鎖合成を行う。
また、上述した実施の形態においては、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を、マルチプレックスPCRとしてもよい。このマルチプレックスPCRでは、ホットスタート法(つまり、プライマーのミスアニーリングやオリゴマー化の発生を抑制するために、反応液が相対的に高温状態になってから伸長反応工程の実行を開始する方法)を適用することが好ましい。
In the above-described embodiment, for example, as shown in FIG. 4, the annealing process in step S12 and the extension reaction process in step S13 are sequentially performed. However, the present invention is not limited to this. For example, the annealing process And the extension reaction step may be performed simultaneously. In this case, the temperature state of the
In the embodiment described above, the polymerase chain reaction (PCR) may be multiplex PCR. In this multiplex PCR, a hot start method (that is, a method in which the extension reaction step is started after the reaction solution becomes relatively high temperature in order to suppress the occurrence of primer misannealing and oligomerization). It is preferable to apply.
なお、本発明の実施の形態に係る生化学反応装置1は、様々な生化学系の反応用として用いることができ、例えば抗原抗体反応及びDNA反応の検出などに用いることができる。
抗原抗体反応による抗原検出の場合、例えば、予め各反応部12内に抗原を含む試料を入れておき、後から抗体を含む試薬を添加し、抗原または抗体に標識物質を付けておくことで、反応の有無を検出できる。標識物質としては、蛍光などの発光物質が一般的に用いられる。
The
In the case of antigen detection by antigen-antibody reaction, for example, a sample containing an antigen is previously placed in each
DNAの検出の場合、例えば、予め各検出部13内に核酸プローブを用意しておく。次に、検体DNAをウェル状の検出部13に供給し、核酸プローブと検体DNAとのハイブリダイゼーション反応により、DNAの検出を行うことができる。その際、検体DNAに標識物質を付けておけば、その標識物質の有無を検出することにより検出が可能となる。また、検体DNAとして、血液等から抽出したDNAをPCR法、LAMP法などにより調整しておいたものを用いることができる。また、核酸プローブとして配列の異なる核酸を複数用意することで検体DNAがどのような配列であるかを検出することができる。
In the case of DNA detection, for example, a nucleic acid probe is prepared in advance in each
また、一塩基遺伝子多型(SNP)の解析にも用いることができる。なお、その場合、プローブ核酸やその検出に用いる物質は複数あってもよく、それらの物質のひとつが標識されていればよい。 It can also be used to analyze single nucleotide gene polymorphisms (SNPs). In that case, there may be a plurality of probe nucleic acids and substances used for the detection, and one of these substances only needs to be labeled.
また、標識物質は、結合したプローブ核酸と検体DNAに特異的に作用するものを、反応後に加えることもできる。このようなものとしては、インターカレーターなどがある。また、ここでいう標識物質とは間接的なものも含む。すなわち、蛍光物質などに結合する物質を標識物質として検体DNAに結合させておき、後から蛍光物質を加えても良い。 In addition, as the labeling substance, a substance that specifically acts on the bound probe nucleic acid and the sample DNA can be added after the reaction. Such a thing includes an intercalator. Further, the labeling substance here includes indirect substances. That is, a substance that binds to a fluorescent substance or the like may be bound to the sample DNA as a labeling substance, and the fluorescent substance may be added later.
また、多段階反応を行ってSNPまたはDNAを検出してもよい。
例えば、インベーダー・アッセイ法(サードウェイブテクノロジーズ,Inc(米国ウィスコンシン州マディソン市)を用いても良い。これによりSNP解析の具現化を図ることが可能となる。
Alternatively, SNP or DNA may be detected by performing a multistep reaction.
For example, an invader assay method (Third Wave Technologies, Inc. (Madison, Wisconsin, USA)) may be used, thereby enabling realization of SNP analysis.
この場合、検出DNAの検出に用いるプローブ核酸などの物質が複数種でもよく、予め各反応部12内に少なくとも1種の物質を入れておき、その後、検出DNAと他の物質を同時または順次注入し、反応をおこなっても良い。
In this case, a plurality of kinds of substances such as probe nucleic acids used for detection of detection DNA may be used. At least one kind of substance is put in advance in each
また、反応部12には、反応用液の乾燥を防ぐ目的でミネラルオイルなどの反応用液より比重の軽い溶液を加えても良い。
また、検体DNA又は抗原などは反応部12内に固定してもよいし、固定させずに保持させておくだけでもよい。
In addition, a solution having a lighter specific gravity than the reaction solution such as mineral oil may be added to the
The sample DNA or antigen may be fixed in the
10 反応チップ
12 反応部(容器)
24 開口部
41 反応部材(容器)
41b 開口部
10
24
41b opening
Claims (7)
前記容器に貯留された前記反応液の液面に液体状の熱硬化性樹脂を重層させる熱硬化性樹脂供給工程と、
前記反応液に対して、前記熱硬化性樹脂の硬化温度を超える温度状態となる所定反応を生じさせる反応生成工程と
を含むことを特徴とする反応方法。 A reaction liquid supply step of supplying the reaction liquid to a container having at least one opening;
A thermosetting resin supply step of overlaying a liquid thermosetting resin on the liquid surface of the reaction solution stored in the container;
A reaction generating step of causing a predetermined reaction that causes a temperature state exceeding the curing temperature of the thermosetting resin to the reaction liquid.
The reaction method according to claim 6, wherein the enzyme reaction is a polymerase chain reaction.
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JPH0999932A (en) * | 1995-08-03 | 1997-04-15 | Dainippon Printing Co Ltd | Reactor |
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