JP2008134199A - Microfluid-device electrophoretic method and system - Google Patents

Microfluid-device electrophoretic method and system Download PDF

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Nobuhiro Mochizuki
宣宏 望月
Takashi Matsumura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for separating double-stranded nucleic acids under the presence of denaturing gradient using a microfluid device on the basis of the differences of base sequences by a double-stranded nucleic acid electrophoretic method, and to provide a system for the method. <P>SOLUTION: The method includes the process of forming denaturing gradient by moving a solution from a microchannel for liquid introduction, the process of introducing double-stranded nucleic acids from a microchannel for sample introduction to a microchannel for separation, the process of separating the introduced double-stranded nucleic acids, and the process of detecting the separated double-stranded nucleic acids. The temperature of a part at which the microchannel for liquid introduction is positioned is controlled during the forming process of the denaturing gradient in the method and the system suitable for the method. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、微小流体デバイスを用いた電気泳動法によって二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離する方法、及び当該方法のための装置に関する。さらには、微小流体デバイスを用いた変性剤濃度勾配存在下での二本鎖核酸電気泳動法により二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離する方法、及び当該方法のための装置に関する。   The present invention relates to a method for separating a double-stranded nucleic acid based on a difference in base sequence by electrophoresis using a microfluidic device, and an apparatus for the method. Furthermore, the present invention relates to a method for separating double-stranded nucleic acids based on differences in base sequences by double-stranded nucleic acid electrophoresis in the presence of a denaturing agent concentration gradient using a microfluidic device, and an apparatus for the method.

キャピラリー又は微小流体デバイスなどを用いた分離技術に関して、下記の先行技術が知られている。特表2001−515204号公報(特許文献1)には、流体の温度を決定するためのマイクロ流体システムで、チャンネルに操作可能に連結されたセンサーおよび温度に応答性のエネルギー源を備えるマイクロ流体システムが開示されている。特開2003−117409号公報(特許文献2)には、マイクロチップが耐熱性プラスチックを用いて成形されると共に、温度調整手段が設けられていることを特徴とする微小化学分析用デバイスが開示されている。特開2004−279340号公報(特許文献3)には、複数の温度センサーを備えたマイクロチップが開示されている。国際公開WO2002/090912号(特許文献4)には、マイクロチップ上の微細流路内の液相温度を蛍光物質からの発光強度の検知によって非接触で測定することを特徴とするマイクロチップ微細流路内液相の温度測定方法が開示されている。しかしながら、これら先行技術は、二本鎖核酸の塩基配列の違いによる分離技術に関するものではない。   The following prior arts are known for separation techniques using capillaries or microfluidic devices. Japanese Patent Publication No. 2001-515204 (Patent Document 1) discloses a microfluidic system for determining the temperature of a fluid, which includes a sensor operably connected to a channel and a temperature-responsive energy source. Is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-117409 (Patent Document 2) discloses a microchemical analysis device characterized in that a microchip is molded using a heat-resistant plastic and provided with temperature adjusting means. ing. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-279340 (Patent Document 3) discloses a microchip having a plurality of temperature sensors. International Publication No. WO2002 / 090912 (Patent Document 4) discloses a microchip microflow characterized in that a liquid phase temperature in a microchannel on a microchip is measured in a non-contact manner by detecting light emission intensity from a fluorescent substance. A method for measuring the temperature of the liquid phase in the channel is disclosed. However, these prior arts are not related to separation techniques based on differences in the base sequences of double-stranded nucleic acids.

キャピラリー内で二本鎖核酸を分離する技術に関与するものとして、特表平10−502738号公報(特許文献5)が知られている。これは、電気泳動分離媒体中で非ミセル電気泳動により二本鎖核酸を分離する方法に関し、DNA塩基配列の違いにより変性温度が違うことを利用するものである。すなわち、この分離技術は、二本鎖間の水素結合を弱くするための条件として、経時的な温度変化を利用している。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-502738 (Patent Document 5) is known as one relating to a technique for separating a double-stranded nucleic acid in a capillary. This relates to a method for separating double-stranded nucleic acid by non-micellar electrophoresis in an electrophoretic separation medium, and utilizes the fact that the denaturation temperature differs due to the difference in DNA base sequence. That is, this separation technique uses a temperature change over time as a condition for weakening the hydrogen bond between the double strands.

ところで、微小流体デバイスを用いた電気泳動法によって二本鎖核酸の分離を行うことが知られている(特許文献6)。該微小流体デバイスを用いた装置の特徴は次に示すとおりである。
1.二本鎖DNAを塩基配列の違いにより分離するための装置であって、DNA変性剤の濃度勾配を形成する変性剤濃度勾配形成部と、DNA試料を装置内に導入する試料導入部と、変性剤濃度勾配形成部で形成された変性剤濃度勾配領域を有し、試料導入部で導入されたDNA試料を電気泳動的に分離する電気泳動部とを含むマイクロチップ電気泳動装置。
2.前記変性剤濃度勾配形成部には、変性剤含有緩衝液が充填された第1のリザーバーと、緩衝液が充填された第2のリザーバーと、第1のリザーバーに通じる第1のチャンネルと、第2のリザーバーに通じる第2のチャンネルと、第1のチャンネルと第2のチャンネルが連結する第3のチャンネルとを含み、さらに第1のリザーバーには、第1の電極と、第1の電極に接続された第1の電源とを含み、さらに第2のリザーバーには、第2の電極と、第2の電極に接続された第2の電源とを含み、第1の電源と第2の電源の電圧を制御することにより生じる電気浸透流を利用して、変性剤含有緩衝液と緩衝液を任意の割合で混合し、第3のチャンネルに変性剤濃度勾配領域を形成するとともに、変性剤濃度勾配領域を電気泳動部に導入することを特徴とする前記1.のマイクロチップ電気泳動装置。
3.前記変性剤濃度勾配形成部には、変性剤含有緩衝液が充填された第1のリザーバーと、緩衝液が充填された第2のリザーバーと、第1のリザーバーに通じる第1のチャンネルと、第2のリザーバーに通じる第2のチャンネルと、第1のチャンネルと第2のチャンネルが連結する第3のチャンネルとを含み、さらに第1のリザーバーには、第1の電極と、第1の電極に接続された第1の電源とを含み、かつ第1のポンプが接続され、第2のリザーバーには、第2の電極と、第2の電極に接続された第2の電源とを含み、かつ第2のポンプが接続され、第1の電源と第2の電源の電圧及び第1のポンプと第2のポンプの流量を制御することにより、変性剤含有緩衝液と緩衝液を任意の割合で混合し、第3のチャンネルに変性剤濃度勾配領域を形成するとともに、変性剤濃度勾配領域を電気泳動部に導入することを特徴とする前記1.のマイクロチップ電気泳動装置。
4.前記試料導入部には、DNA試料が充填された第3のリザーバーと、DNA試料廃液用の第4のリザーバーと、第3のリザーバーと前記第3のチャンネルとに通じる第4のチャンネルと、第4のリザーバーと前記第3のチャンネルとに通じる第5のチャンネルとを含み、さらに第3のリザーバーには、第3の電極と、第3の電極に接続された第3の電源とを含み、さらに第4のリザーバーには、第4の電極と、第4の電極に接続された第4の電源とを含み、第3の電源と第4の電源の電圧を制御することにより生じる電気浸透流と電気泳動を利用して、前記第3のチャンネルにDNA試料を導入することを特徴とする前記1.のマイクロチップ電気泳動装置。
5.前記電気泳動部には、廃液用の第5のリザーバーと、第5のリザーバーに通じる前記第3のチャンネルとを含み、さらに第5のリザーバーには、第5の電極と、第5の電極に接続された第5の電源とを含み、さらに前記2.記載の変性剤濃度勾配形成部と、前記4.記載の試料導入部を含み、前記第3のチャンネルに形成された変性剤濃度勾配領域において、前記第3のチャンネルに導入されたDNA試料を電気泳動的に分離することを特徴とするマイクロチップ電気泳動装置。
6.前記電気泳動部には、廃液用の第5のリザーバーと、第5のリザーバーに通じる前記第3のチャンネルとを含み、さらに第5のリザーバーには、第5の電極と、第5の電極に接続された第5の電源とを含み、さらに前記3.記載の変性剤濃度勾配形成部と、前記4.記載の試料導入部を含み、前記第3のチャンネルに形成された変性剤濃度勾配領域において、前記第3のチャンネルに導入されたDNA試料を電気泳動的に分離することを特徴とするマイクロチップ電気泳動装置。
特表2001−515204号公報 特開2003−117409号公報 特開2004−279340号公報 国際公開第2002/090912号パンフレット 特表平10−502738号公報 国際公開第2005/049196号パンフレット
By the way, it is known that double-stranded nucleic acid is separated by electrophoresis using a microfluidic device (Patent Document 6). The features of the apparatus using the microfluidic device are as follows.
1. An apparatus for separating double-stranded DNA based on a difference in base sequence, a denaturant concentration gradient forming part for forming a DNA denaturant concentration gradient, a sample introducing part for introducing a DNA sample into the apparatus, and denaturation A microchip electrophoresis apparatus including an electrophoresis unit that has a denaturant concentration gradient region formed by an agent concentration gradient forming unit and electrophoretically separates a DNA sample introduced by a sample introduction unit.
2. The denaturant concentration gradient forming section includes a first reservoir filled with a denaturant-containing buffer, a second reservoir filled with a buffer, a first channel communicating with the first reservoir, A second channel communicating with the second reservoir, a third channel connecting the first channel and the second channel, and the first reservoir includes a first electrode and a first electrode. And a second reservoir including a second electrode and a second power source connected to the second electrode, wherein the first power source and the second power source are connected to each other. Using the electroosmotic flow generated by controlling the voltage of the denaturant, the denaturant-containing buffer solution and the buffer solution are mixed at an arbitrary ratio to form a denaturant concentration gradient region in the third channel, and the denaturant concentration Introducing the gradient region into the electrophoresis section. The 1, butterflies. Microchip electrophoresis device.
3. The denaturant concentration gradient forming section includes a first reservoir filled with a denaturant-containing buffer, a second reservoir filled with a buffer, a first channel communicating with the first reservoir, A second channel communicating with the second reservoir, a third channel connecting the first channel and the second channel, and the first reservoir includes a first electrode and a first electrode. And a first pump connected to the second reservoir, the second reservoir including a second electrode and a second power source connected to the second electrode; and A second pump is connected to control the voltage of the first power source and the second power source and the flow rate of the first pump and the second pump, so that the denaturant-containing buffer solution and the buffer solution can be added at an arbitrary ratio. Mix to form a denaturant gradient region in the third channel And a denaturant concentration gradient region is introduced into the electrophoresis section. Microchip electrophoresis device.
4). The sample introduction section includes a third reservoir filled with a DNA sample, a fourth reservoir for a DNA sample waste solution, a fourth channel communicating with the third reservoir and the third channel, 4 reservoir and a fifth channel communicating with the third channel, and the third reservoir further includes a third electrode and a third power source connected to the third electrode, Furthermore, the fourth reservoir includes a fourth electrode and a fourth power source connected to the fourth electrode, and the electroosmotic flow generated by controlling the voltage of the third power source and the fourth power source. And a DNA sample is introduced into the third channel using electrophoresis. Microchip electrophoresis device.
5. The electrophoresis unit includes a fifth reservoir for waste liquid and the third channel communicating with the fifth reservoir. The fifth reservoir further includes a fifth electrode and a fifth electrode. A fifth power source connected thereto; and 3. the denaturant concentration gradient forming part described above; A microchip electrophoretic separation comprising a DNA sample introduced into the third channel in a denaturant concentration gradient region formed in the third channel, including the sample introduction part described above Electrophoresis device.
6). The electrophoresis unit includes a fifth reservoir for waste liquid and the third channel communicating with the fifth reservoir, and the fifth reservoir includes a fifth electrode and a fifth electrode. A fifth power source connected thereto; and 3. the denaturant concentration gradient forming part described above; A microchip electrophoretic separation comprising a DNA sample introduced into the third channel in a denaturant concentration gradient region formed in the third channel, including the sample introduction part described above Electrophoresis device.
Special table 2001-515204 gazette JP 2003-117409 A JP 2004-279340 A International Publication No. 2002/090912 Pamphlet Japanese National Patent Publication No. 10-502738 International Publication No. 2005/049196 Pamphlet

しかしながら、国際公開第2005/049196号に記載の微小流体デバイスを用いた装置及び分析方法は、その分析方法はその効率等の観点から満足できるものではなく、新たな方法及びそのための装置が求められている。例えば、マイクロチャンネル内に導入する変性剤含有溶液の粘度が高いために、マイクロチャンネルへの導入が非常に困難であることが考えられる。そのため、高性能なポンプなどの装置が必要となったり、高圧流体に耐えられる微小流体デバイスが必要になる可能性がある。また、マイクロチャンネルの内壁の材質がアクリル樹脂などの電気浸透流が起こりにくい材質である場合には、電気浸透流を用いた際の溶液の導入に非常に時間がかかったりしてしまうという問題があった。これらの問題は微小流体デバイスを用いた分析の利点である高速、省スペース、低いランニングコストなどが達成できない可能性があった。   However, the apparatus and analysis method using the microfluidic device described in International Publication No. 2005/049196 are not satisfactory from the viewpoint of efficiency and the like, and a new method and apparatus therefor are required. ing. For example, since the viscosity of the denaturant-containing solution introduced into the microchannel is high, it can be considered that introduction into the microchannel is very difficult. Therefore, there is a possibility that a device such as a high-performance pump is required, or a microfluidic device that can withstand a high-pressure fluid is required. In addition, when the material of the inner wall of the microchannel is a material such as an acrylic resin that does not easily cause electroosmotic flow, there is a problem that it takes a very long time to introduce the solution when using electroosmotic flow. there were. These problems may not be able to achieve the high speed, space saving, low running cost, etc. that are advantages of the analysis using the microfluidic device.

そこで本発明は、微小流体デバイスを用いた変性剤濃度勾配存在下での二本鎖核酸電気泳動法により、二本鎖核酸を塩基配列の構造的な違いによって、効率良く、そして分離能良く、分離する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、当該方法に適した微小流体システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a double-stranded nucleic acid electrophoretic method using a microfluidic device in the presence of a denaturing agent concentration gradient. The object is to provide a method of separation. It is another object of the present invention to provide a microfluidic system suitable for the method.

このような状況に鑑み本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成したものである。   In view of such a situation, the present inventors have completed the present invention as a result of intensive studies.

すなわち、本発明は、
第1に、
分離用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された二本の液体導入用マイクロチャンネル、及び
前記分離用マイクロチャンネルと接続された試料導入用マイクロチャンネル、
とを、少なくとも有する微小流体デバイスを用いて変性剤濃度勾配存在下で電気泳動を行うことによって二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離する方法であって、
該方法は、
少なくとも、
(a)前記二本の液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルに変性剤を含む第一の液体を導入し、同時に、他方のマイクロチャンネルに前記第一の液体の変性剤の濃度より低濃度の変性剤を含むか、または変性剤を含まないか第二の液体を導入して、前記分離用マイクロチャンネルに変性剤濃度勾配を形成する工程、
(b)前記試料導入用マイクロチャンネルから二本鎖核酸を前記分離用マイクロチャンネルに導入する工程、
(c)前記導入された二本鎖核酸を分離する工程、及び
(d)分離された二本鎖核酸を検出する工程、
を含み、
前記(a)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルの温度を制御することを特徴とする、前記方法、
第2に
分離用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された二本の液体導入用マイクロチャンネル、及び
前記分離用マイクロチャンネルに接続された試料導入用マイクロチャンネル、
とを、少なくとも有する微小流体デバイスを用いて変性剤濃度勾配存在下で電気泳動を行うことによって二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離する方法であって、
該方法は、
少なくとも、
(a)前記二本の液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルに変性剤を含む第一の液体を導入し、同時に、他方のマイクロチャンネルに前記第一の液体の変性剤の濃度より低濃度で変性剤を含むか、または変性剤を含まない第二の液体を導入して、前記分離用マイクロチャンネルに変性剤濃度勾配を形成する工程、
(b)前記試料導入用マイクロチャンネルから二本鎖核酸を前記分離用マイクロチャンネルに導入する工程、
(c)前記導入された二本鎖核酸を分離する工程、及び
(d)分離された二本鎖核酸を検出する工程、
を含み、
前記液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を、前記(a)の工程の間、30乃至80℃とする、前記方法、
第3に、
分離用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された二本の液体導入用マイクロチャンネル、及び
前記分離用マイクロチャンネルと接続された試料導入用マイクロチャンネル、
とを、少なくとも有する微小流体デバイスを用いて変性剤濃度勾配存在下で電気泳動を行うことによって二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離する方法であって、
該方法は、
少なくとも、
(a)前記二本の液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルに変性剤を含む第一の液体を導入し、同時に、他方のマイクロチャンネルに前記第一の液体の変性剤の濃度より低濃度で変性剤を含むか、または変性剤を含まない第二の液体を導入して、前記分離用マイクロチャンネルに変性剤濃度勾配を形成する工程、
(b)前記試料導入用マイクロチャンネルから二本鎖核酸を前記分離用マイクロチャンネルに導入する工程、
(c)前記導入された二本鎖核酸を分離する工程、及び
(d)分離された二本鎖核酸を検出する工程、
を含み、
前記(a)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を上昇させ、同時に他方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を下降させることを特徴とする、前記方法、
第4に、
前記(a)の工程の後、前記液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を10乃至30℃とすることを特徴とする、前記第2に記載の方法、
第5に、
前記(b)乃至(c)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を10乃至30℃とすることを特徴とする、前記第2または第4に記載の方法。
That is, the present invention
First,
Microchannel for separation,
Two liquid introduction microchannels connected to the separation microchannel, and a sample introduction microchannel connected to the separation microchannel;
, By performing electrophoresis in the presence of a denaturant concentration gradient using a microfluidic device having at least a double-stranded nucleic acid based on a difference in base sequence,
The method
at least,
(A) A first liquid containing a denaturant is introduced into one microchannel of the two liquid introduction microchannels, and at the same time, the concentration is lower than the concentration of the denaturant of the first liquid into the other microchannel. Introducing a second liquid containing or not containing a denaturant to form a denaturant concentration gradient in the separation microchannel,
(B) introducing a double-stranded nucleic acid from the sample introduction microchannel into the separation microchannel;
(C) separating the introduced double-stranded nucleic acid, and (d) detecting the separated double-stranded nucleic acid,
Including
Controlling the temperature of the liquid-introducing microchannel during the step (a),
Second, microchannel for separation,
Two liquid introduction microchannels connected to the separation microchannel, and a sample introduction microchannel connected to the separation microchannel;
, By performing electrophoresis in the presence of a denaturant concentration gradient using a microfluidic device having at least a double-stranded nucleic acid based on a difference in base sequence,
The method
at least,
(A) A first liquid containing a denaturant is introduced into one microchannel of the two liquid introduction microchannels, and at the same time, the concentration is lower than the concentration of the denaturant of the first liquid into the other microchannel. Introducing a second liquid containing a denaturant or not containing a denaturant to form a denaturant concentration gradient in the separation microchannel,
(B) introducing a double-stranded nucleic acid from the sample introduction microchannel into the separation microchannel;
(C) separating the introduced double-stranded nucleic acid, and (d) detecting the separated double-stranded nucleic acid,
Including
The method, wherein the temperature of the portion where the liquid-introducing microchannel is located is set to 30 to 80 ° C. during the step (a),
Third,
Microchannel for separation,
Two liquid introduction microchannels connected to the separation microchannel, and a sample introduction microchannel connected to the separation microchannel;
, By performing electrophoresis in the presence of a denaturant concentration gradient using a microfluidic device having at least a double-stranded nucleic acid based on a difference in base sequence,
The method
at least,
(A) A first liquid containing a denaturant is introduced into one microchannel of the two liquid introduction microchannels, and at the same time, the concentration is lower than the concentration of the denaturant of the first liquid into the other microchannel. Introducing a second liquid containing a denaturant or not containing a denaturant to form a denaturant concentration gradient in the separation microchannel,
(B) introducing a double-stranded nucleic acid from the sample introduction microchannel into the separation microchannel;
(C) separating the introduced double-stranded nucleic acid, and (d) detecting the separated double-stranded nucleic acid,
Including
During the step (a), the temperature of the portion where one of the microchannels for liquid introduction is located is raised, and the temperature of the portion where the other microchannel is located is lowered at the same time, Said method,
Fourth,
The method according to the second aspect, wherein after the step (a), the temperature of the portion where the liquid introduction microchannel is located is 10 to 30 ° C.,
Fifth,
5. The method according to the second or fourth method, wherein a temperature of a portion where the liquid introduction microchannel is located is set to 10 to 30 ° C. during the steps (b) to (c).

第6に、
前記(b)の工程の間、前記試料導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を10乃至30℃とすることを特徴とする、前記第2または第3に記載の方法、
第7に、
前記(d)の工程の間、前記分離用マイクロチャンネルが位置する部分の少なくとも一部であって、前記分離された二本鎖核酸が存在する部分の温度を10乃至50℃とすることを特徴とする、前記第2または第3に記載の方法、
第8に、
前記(a)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を上昇させ、同時に他方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を下降させ、その時の前記液体導入用マイクロチャンネルの温度の変化量が30℃から80℃であることを特徴とする、前記第3に記載の方法、
第9に
前記(a)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を該一方のマイクロチャンネル内に導入された液体の粘度が3分の1乃至2分の1になるように上昇させ、同時に他方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を該他方のマイクロチャンネル内に導入された液体の粘度が2倍乃至3倍になるように下降させることを特徴とする、前記第3に記載の方法、
第10に
分離用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された二本の液体導入用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された試料導入用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルが位置する部分の少なくとも一部の温度を制御するための少なくとも一つの温度制御手段、
前記二本の液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の少なくとも一部の温度を制御するための少なくとも一つの温度制御手段、及び
前記試料導入用マイクロチャンネルが位置する部分の少なくとも一部の温度を制御するための少なくとも一つの温度制御手段、
とを、少なくとも有することを特徴とする、変性剤濃度勾配存在下で電気泳動を行うことによって二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離するための微小流体システム、
である。
Sixth,
The method according to the second or third method, characterized in that, during the step (b), the temperature of the portion where the sample introduction microchannel is located is 10 to 30 ° C.,
Seventh,
During the step (d), the temperature of at least a part of the part where the separation microchannel is located and the part where the separated double-stranded nucleic acid is present is 10 to 50 ° C. The method according to the second or third,
Eighth,
During the step (a), the temperature of the portion where one microchannel of the liquid introduction microchannel is located is increased, and the temperature of the portion where the other microchannel is located is lowered at the same time. The method according to the third aspect, wherein the amount of change in temperature of the microchannel for use is 30 ° C to 80 ° C,
Ninthly, during the step (a), the temperature of the portion where one of the liquid introduction microchannels is located is set so that the viscosity of the liquid introduced into the one microchannel is one third to two. The temperature is raised to a fraction, and at the same time, the temperature of the portion where the other microchannel is located is lowered so that the viscosity of the liquid introduced into the other microchannel is 2 to 3 times. The method according to the third aspect,
Tenth, microchannel for separation,
Two liquid introduction microchannels connected to the separation microchannel,
A sample introduction microchannel connected to the separation microchannel,
At least one temperature control means for controlling the temperature of at least a part of the portion where the separation microchannel is located;
At least one temperature control means for controlling the temperature of at least a part of the portion where the two liquid introduction microchannels are located, and controls the temperature of at least a part of the portion where the sample introduction microchannel is located At least one temperature control means,
A microfluidic system for separating double-stranded nucleic acids based on differences in base sequences by performing electrophoresis in the presence of a denaturant concentration gradient,
It is.

本発明の方法により、微小流体デバイスを用いた変性剤濃度勾配存在下での二本鎖核酸電気泳動法により二本鎖核酸を塩基配列の違いによって、効率良く、そして分離能良く分離することができる。また、本発明の方法により、変性剤濃度勾配を再現性良く、効率良く形成することができ、このため二本鎖核酸の分離を再現性よく、効率良く行うことができる。   According to the method of the present invention, a double-stranded nucleic acid electrophoresis method using a microfluidic device in the presence of a concentration gradient of a denaturant can efficiently separate a double-stranded nucleic acid by a difference in base sequence and with a good resolution. it can. In addition, the method of the present invention makes it possible to form a denaturant concentration gradient with good reproducibility and efficiency, so that separation of double-stranded nucleic acids can be performed with good reproducibility and efficiency.

また、本発明の微小流体システムにより、二本鎖核酸の分離を効率良く、そして分離能良く行うことができる。   In addition, the microfluidic system of the present invention can perform separation of double-stranded nucleic acid efficiently and with good separation ability.

本発明の方法及び装置について、図1乃至図6を用いて説明する。   The method and apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明の方法に用いられる微小流体デバイスは、少なくとも、分離用マイクロチャンネル(3)、分離用マイクロチャンネル(3)に接続された二本の液体導入用マイクロチャンネル(1)及び(2)、及び分離用マイクロチャンネル(3)と接続している試料導入用マイクロチャンネル(4)、を有する。このようなマイクロチャンネルは、周知の手法、例えばフォトリソグラフィー技術、金型を用いた精密成形、レーザー加工、精密機械加工などの微細加工技術を用いて、適切な材質(ガラス、石英、プラスチック、シリコン樹脂等)に形成することができる。   The microfluidic device used in the method of the present invention comprises at least a separation microchannel (3), two liquid introduction microchannels (1) and (2) connected to the separation microchannel (3), and A sample introduction microchannel (4) connected to the separation microchannel (3). Such microchannels can be produced by using well-known techniques such as photolithography technology, precision molding using a mold, laser processing, precision machining, and other suitable materials (glass, quartz, plastic, silicon, etc.). Resin).

各チャンネル(1)乃至(4)の溝幅、溝深さ及び長さは任意に選択することができる。溝幅および溝深さは1μm〜1000μmであり、好ましくは10μm〜500μmであり、さらに好ましくは30μm〜100μmである。そして長さは、チャンネル(1)については、例えば1mm〜100mmであり、好ましくは5mm〜70mmであり、さらに好ましくは10mm〜50mmである。チャンネル(2)については、例えば1mm〜100mmであり、好ましくは5mm〜70mmであり、さらに好ましくは10mm〜50mmである。チャンネル(3)については、例えば1mm〜500mmであり、好ましくは5mm〜200mmであり、さらに好ましくは10mm〜100mmである。そしてチャンネル(4)につては、例えば1mm〜1000mmであり、好ましくは5mm〜500mmであり、さらに好ましくは10mm〜200mmである。   The groove width, groove depth and length of each channel (1) to (4) can be arbitrarily selected. The groove width and depth are 1 μm to 1000 μm, preferably 10 μm to 500 μm, and more preferably 30 μm to 100 μm. And about a channel (1), length is 1 mm-100 mm, for example, Preferably it is 5 mm-70 mm, More preferably, it is 10 mm-50 mm. The channel (2) is, for example, 1 mm to 100 mm, preferably 5 mm to 70 mm, and more preferably 10 mm to 50 mm. About channel (3), they are 1 mm-500 mm, for example, Preferably they are 5 mm-200 mm, More preferably, they are 10 mm-100 mm. The channel (4) is, for example, 1 mm to 1000 mm, preferably 5 mm to 500 mm, and more preferably 10 mm to 200 mm.

チャンネル(1)及び(2)はチャンネル(3)の端部で接続していることが好ましい。   Channels (1) and (2) are preferably connected at the end of channel (3).

試料導入用マイクロチャンネル(4)は任意の位置で分離用マイクロチャンネル(3)と接続していてよく、交差していても良い。また、試料導入用マイクロチャンネル(4)は試料の調製や前処理に必要な微小構造物や微小空間等を含んだり、他のマイクロチャンネルと接続されることもできる。例えば、試料の精製に必要な微粒子などを充填するための微小空間や、試料の増幅を行うための反応槽としての微小空間、各種反応溶液と混合、反応させるための混合槽や混合のためのマイクロチャンネル、反応溶液の移動を制限するための構造物などである。   The sample introduction microchannel (4) may be connected to or separated from the separation microchannel (3) at an arbitrary position. The sample introduction microchannel (4) may include a microstructure or a microspace necessary for sample preparation or pretreatment, or may be connected to another microchannel. For example, a minute space for filling fine particles necessary for sample purification, a minute space as a reaction vessel for performing sample amplification, a mixing vessel for mixing and reacting with various reaction solutions, and for mixing These include a microchannel and a structure for restricting the movement of the reaction solution.

このようなチャンネル(1)乃至(4)のうち、少なくとも分離用マイクロチャンネル(3)に分子篩い分け能力を持つ高分子材料(高分子マトリックス)を含有する緩衝液を充填する。緩衝液は、当該技術分野で既知の方法、例えばポンプによる圧入、真空ポンプによる吸入を用いた機械的な手法により、または界面動電現象、又は重力、遠心力などの物理的現象を利用して導入することができる。ポンプにはシリンジポンプ、真空ポンプ、ダイヤフラムポンプ、などを用いることができる。また、一般的に知られているMEMS(微小電気機械システム)技術を用いて、ポンプを微小流体システム内に構築することもできる。緩衝液としては、トリス−酢酸緩衝液及びトリス−ホウ酸緩衝液等、周知の緩衝液を使用することができる。特に本発明での分離手法では30℃以上で分離が行なわれることが予想されるため、30℃以上の高温においても緩衝能力を持つ緩衝液を選択することが好ましい。分子篩い分け能力を有する高分子マトリックスとしては、ヒドロキシエチルセルロースやヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、等、周知の高分子マトリックスを使用することができる。また、例えば、国際公開第2005/049196号に開示されているような高分子マトリックスを使用することができる。緩衝液中の高分子マトリックスの濃度は高分子マトリックスの種類や平均分子量、また、試料の種類などにも依存するが、例えば0.1%〜10質量%である。例えば、200bpのDNA試料を用い、高分子マトリックスとして平均分子量が100000前後のヒドロキシエチルセルロースを用いる場合は、0.1〜3質量%の濃度が好適である。   Among such channels (1) to (4), at least the separation microchannel (3) is filled with a buffer containing a polymer material (polymer matrix) having a molecular sieving ability. Buffers can be obtained by methods known in the art, for example, mechanical injection using pumping, vacuum pumping, or using electrokinetic phenomena or physical phenomena such as gravity, centrifugal force, etc. Can be introduced. A syringe pump, a vacuum pump, a diaphragm pump, or the like can be used as the pump. The pump can also be built into a microfluidic system using commonly known MEMS (microelectromechanical system) technology. As the buffer, well-known buffers such as Tris-acetate buffer and Tris-borate buffer can be used. In particular, in the separation method of the present invention, separation is expected to be performed at 30 ° C. or higher. Therefore, it is preferable to select a buffer solution having a buffer capacity even at a high temperature of 30 ° C. or higher. As the polymer matrix having molecular sieving ability, a known polymer matrix such as cellulose derivatives such as hydroxyethyl cellulose and hydroxymethyl cellulose, polyethylene oxide, polyacrylamide, polyvinyl pyrrolidone and the like can be used. Moreover, for example, a polymer matrix as disclosed in International Publication No. 2005/049196 can be used. The concentration of the polymer matrix in the buffer solution is, for example, 0.1% to 10% by mass, although it depends on the type and average molecular weight of the polymer matrix and the type of sample. For example, when a 200 bp DNA sample is used and hydroxyethyl cellulose having an average molecular weight of around 100,000 is used as the polymer matrix, a concentration of 0.1 to 3% by mass is suitable.

本発明の方法に用いられる微小流体デバイスでは、前記(c)の工程は通常電気泳動を利用するものである。また、前記(a)乃至(d)の工程は、ポンプによる圧送や電気浸透流を利用することもできる。以下では、電気浸透流を用いて送液する場合を例に説明する。そのため、電気泳動や電気浸透流の発生等に必要な、電極及び電源が適切に備えられているものである。   In the microfluidic device used in the method of the present invention, the step (c) usually uses electrophoresis. In the steps (a) to (d), pumping by pump or electroosmotic flow can be used. Below, the case where it delivers using an electroosmotic flow is demonstrated to an example. Therefore, electrodes and a power source necessary for electrophoresis, generation of electroosmotic flow, and the like are appropriately provided.

また、本発明の方法に用いられる微小流体デバイスでは、各マイクロチャンネルの端部において、必要に応じ、送液のための装置(ポンプ等)、並びに液体及び試料用の充填部等が適切に備えられているものである。   Further, in the microfluidic device used in the method of the present invention, at the end of each microchannel, a device for feeding liquid (pump, etc.), a filling unit for liquid and sample, etc. are appropriately provided as necessary. It is what has been.

次に、チャンネル(1)及び(2)の一方に変性剤を含む第一の液体を、そして他方に変性剤を含まないかまたは第一の液体の変性剤の濃度より低濃度で変性剤を含む第二の液体を、基本的に、同時に導入して、分離用マイクロチャンネル内に変性剤濃度勾配を形成する((a)の工程)。   Next, one of the channels (1) and (2) is filled with a first liquid containing a denaturing agent and the other with no denaturing agent or at a concentration lower than that of the first liquid denaturing agent. The second liquid containing is basically introduced simultaneously to form a denaturant concentration gradient in the separation microchannel (step (a)).

変性剤としては、当該技術分野で既知の変性剤、例えば尿素、ホルムアミド及びホルムアルデヒド、グアニジン塩酸塩、酸性物質、塩基性物質等、またはそれらの混合物から適宜選択して使用することができる。そして、このような変性剤は、例えば前記の緩衝液を用いて変性剤を含む液体に用いることができる。   As the denaturing agent, a denaturing agent known in the art, for example, urea, formamide and formaldehyde, guanidine hydrochloride, acidic substance, basic substance and the like, or a mixture thereof can be used as appropriate. And such a denaturant can be used for the liquid containing a denaturant, for example using the said buffer solution.

第一の液体と第二の液体の変性剤の濃度は異なるものであれば特に制限は無い。第一の液体と第二の液体の変性剤の濃度は試料の種類などの情報や予備検討などにより適宜選択することができる。また、一方の液体が変性剤を含まないものであってもよい。   If the density | concentration of the modifier | denaturant of a 1st liquid and a 2nd liquid differs, there will be no restriction | limiting in particular. The concentration of the denaturant in the first liquid and the second liquid can be appropriately selected based on information such as the type of sample and preliminary examination. Moreover, one liquid may not contain a modifier.

変性剤の濃度勾配を形成するには、第一の液体と第二の液体の導入量を経時的に変化させることが必要である。これによって、チャンネル(1)乃至(3)の接続点において、変性剤濃度の経時的な変化が、第一の液体と第二の液体の混合によって形成される。   In order to form a concentration gradient of the denaturant, it is necessary to change the introduction amounts of the first liquid and the second liquid over time. Thereby, a change with time of the denaturant concentration is formed by mixing the first liquid and the second liquid at the connection points of the channels (1) to (3).

方法の形態1.
本発明の方法の一つの形態においては、(a)の工程における第一の液体及び第二の液体の導入量の経時的な変化は、液体導入用マイクロチャンネル(1)及び(2)の電気浸透流発生のための電圧を経時的に変化させるか、ポンプの流量を経時的に変化させるか、あるいは電圧とポンプの流量の両方を経時的に変化させることによって行なわれる((a)の工程)。これによって、分離用マイクロチャンネル内に変性剤濃度勾配を形成する。
Method Form 1.
In one embodiment of the method of the present invention, the change over time of the introduction amounts of the first liquid and the second liquid in the step (a) is caused by the electrical properties of the liquid introduction microchannels (1) and (2). This is performed by changing the voltage for generating the osmotic flow with time, changing the flow rate of the pump with time, or changing both the voltage and the flow rate of the pump with time (step (a)). ). Thereby, a denaturant concentration gradient is formed in the separation microchannel.

この形態においては、(a)の工程の間、液体導入用マイクロチャンネル(1)及び(2)が位置する部分の温度が30乃至80℃とされる。好ましくは、(a)の工程の間、マイクロチャンネル(1)及び(2)が位置する部分の温度が40乃至70℃、または50乃至60℃とされる。
このような温度とすることによって、第一の液体及び第二の液体の導入速度を高めることができる。そのため、変性剤の濃度勾配の形成に要する時間が短縮され、二本鎖核酸の分離を効率的に行うことができる。そして、(a)の工程の後、液体導入用マイクロチャンネル(1)及び(2)が位置する部分の温度は10乃至30℃とされる。好ましくは(b)乃至(c)の工程の間に10乃至30℃とする。これにより、(d)の工程での再現性のよい高感度検出が可能になる。
In this embodiment, during the step (a), the temperature of the portion where the liquid introduction microchannels (1) and (2) are located is 30 to 80 ° C. Preferably, during the step (a), the temperature of the portion where the microchannels (1) and (2) are located is 40 to 70 ° C. or 50 to 60 ° C.
By setting it as such temperature, the introduction speed | rate of a 1st liquid and a 2nd liquid can be raised. Therefore, the time required for forming the concentration gradient of the denaturant is shortened, and the double-stranded nucleic acid can be separated efficiently. After the step (a), the temperature of the portion where the liquid introduction microchannels (1) and (2) are located is 10 to 30 ° C. Preferably, the temperature is 10 to 30 ° C. during the steps (b) to (c). Thereby, highly sensitive detection with good reproducibility in the process of (d) becomes possible.

次に、試料導入用マイクロチャンネルから二本鎖核酸を分離用マイクロチャンネルに導入する((b)の工程)。   Next, double-stranded nucleic acid is introduced from the sample introduction microchannel into the separation microchannel (step (b)).

試料の二本鎖核酸としては特に制限が無く、多様な核酸を使用することができる。変性剤濃度勾配存在下での二本鎖核酸電気泳動法は複数の核酸試料の混合物が解析可能であり、同じ鎖長で核酸配列の異なる試料も分析可能である。例えば、人の血液や細胞などのような生体試料や、食品、土壌や河川水、海水などの環境試料、あるいは活性汚泥やメタン発酵汚泥などから抽出した核酸などである。核酸にはRNAやDNA等があるが、好ましくは核酸はデオキシリボ核酸(DNA)であり、さらに好ましくはDNAの所定の領域をポリメラーゼ連鎖反応などにより、端部にDNA変性に対する耐性の高い人工的なDNA配列(GCクランプ)をつけて増幅した二本鎖DNAを用いる。   There is no restriction | limiting in particular as a double stranded nucleic acid of a sample, A various nucleic acid can be used. Double-stranded nucleic acid electrophoresis in the presence of a denaturant concentration gradient can analyze a mixture of a plurality of nucleic acid samples, and can also analyze samples having the same chain length and different nucleic acid sequences. For example, biological samples such as human blood and cells, environmental samples such as food, soil, river water, and seawater, or nucleic acids extracted from activated sludge and methane fermentation sludge. The nucleic acid includes RNA and DNA, but preferably the nucleic acid is deoxyribonucleic acid (DNA), and more preferably, a predetermined region of DNA is artificially highly resistant to DNA denaturation at the end by polymerase chain reaction or the like. Double-stranded DNA amplified with a DNA sequence (GC clamp) is used.

試料の二本鎖核酸が溶液の場合はそのまま試料として用いてよい。また、試料の二本鎖核酸が溶液でない場合や、溶媒が分析に悪影響を及ぼす可能性がある場合などは水系の溶媒に溶解させたものを試料として用いることができる。溶媒は水や緩衝液から選択できる。好ましくは、二本鎖核酸はpHが6乃至9である緩衝溶液に溶解している。緩衝溶液はトリスヒドロキシエチルアミノメタン−塩酸緩衝液や遺伝子工学分野で従来用いられるグッドバッファーなどより選択することができる。添加剤として、エチレンジアミン四酢酸などを試料に添加することもできる。二本鎖核酸の濃度は、検出手法や検出装置の検出感度に依存するので、仕様や予備検討により決定することができる。   When the double-stranded nucleic acid of the sample is a solution, it may be used as a sample as it is. In addition, when the double-stranded nucleic acid of the sample is not a solution or when the solvent may adversely affect the analysis, a sample dissolved in an aqueous solvent can be used as the sample. The solvent can be selected from water and a buffer solution. Preferably, the double-stranded nucleic acid is dissolved in a buffer solution having a pH of 6-9. The buffer solution can be selected from a trishydroxyethylaminomethane-hydrochloric acid buffer solution or a good buffer conventionally used in the field of genetic engineering. As an additive, ethylenediaminetetraacetic acid or the like can be added to the sample. Since the concentration of the double-stranded nucleic acid depends on the detection method and the detection sensitivity of the detection apparatus, it can be determined by specifications or preliminary examination.

(b)の工程では、二本鎖核酸の変性による高次構造変化が起こらないことが好ましい。導入される試料が温度や変性剤濃度で規定される変性条件に曝されると、試料導入用マイクロチャンネル内で二本鎖核酸の分離が始まってしまうので、均一な試料の適正な導入が妨げられる。また、一本鎖核酸にまで変性してしまう条件では異なる種類の核酸が二本鎖を形成する(ヘテロデュープレックスが形成される)ことにより分離結果に再現性が低下するおそれがある。そのため、(b)の工程の間、試料導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度は分析対象となる二本鎖核酸の変性温度以下とすることが好ましい。たとえば、200bpのDNA試料で変性剤濃度が80%であった場合、温度は80℃以下、または60℃以下、または40℃以下、にすることが好ましい。例えば10乃至80℃、または10乃至60℃、または20乃至40℃、または10乃至30℃である。   In the step (b), it is preferable that no higher-order structural change occurs due to denaturation of the double-stranded nucleic acid. When the sample to be introduced is exposed to denaturing conditions specified by temperature and denaturant concentration, separation of double-stranded nucleic acids begins in the microchannel for sample introduction, preventing proper introduction of uniform samples. It is done. In addition, under the condition that the nucleic acid is denatured to a single-stranded nucleic acid, different types of nucleic acids form double strands (a heteroduplex is formed), which may reduce the reproducibility of the separation results. Therefore, during the step (b), it is preferable that the temperature of the portion where the sample introduction microchannel is located is equal to or lower than the denaturation temperature of the double-stranded nucleic acid to be analyzed. For example, when the denaturant concentration is 80% in a 200 bp DNA sample, the temperature is preferably 80 ° C. or lower, 60 ° C. or lower, or 40 ° C. or lower. For example, the temperature is 10 to 80 ° C., 10 to 60 ° C., 20 to 40 ° C., or 10 to 30 ° C.

導入された核酸試料は、分離用マイクロチャンネル内の変性剤濃度勾配の中を電気泳動され、所定の方向へ移動し、分離される((c)の工程)。   The introduced nucleic acid sample is electrophoresed in the denaturant concentration gradient in the separation microchannel, moves in a predetermined direction, and is separated (step (c)).

変性剤濃度勾配が存在する分離用マイクロチャンネル内での試料の移動の方向は、分析に用いられる二本鎖核酸の種類と分子量と配列、微小流体デバイスの材質、電場強度の大きさ、圧力勾配等に依存して異なるものである。そのため、二本鎖核酸の分離が行なわれる部分及び分離された二本鎖核酸を検出する部分も変わりえるものである。   The direction of sample movement in the separation microchannel where a denaturant concentration gradient exists is the type, molecular weight, and arrangement of double-stranded nucleic acids used in the analysis, the material of the microfluidic device, the magnitude of the electric field strength, and the pressure gradient. It depends on etc. Therefore, the part where the double-stranded nucleic acid is separated and the part where the separated double-stranded nucleic acid is detected can also be changed.

図1は、二本鎖核酸が導入される位置から液体導入用マイクロチャンネルの存在する方向と逆の方向に移動、分離される形態を示している。   FIG. 1 shows a form in which the double-stranded nucleic acid is moved and separated from the position where the double-stranded nucleic acid is introduced in the direction opposite to the direction in which the liquid-introducing microchannel exists.

図2は、二本鎖核酸が導入される位置から液体導入用マイクロチャンネルの存在する方向に移動、分離される形態を示している。   FIG. 2 shows a form in which the double-stranded nucleic acid is moved and separated from the position where the double-stranded nucleic acid is introduced in the direction in which the liquid introduction microchannel exists.

(c)の工程の間、分離用マイクロチャンネルが位置する部分であって、導入された二本鎖核酸の分離が行なわれている部分の温度を30乃至70℃とすることが好ましい。このような温度にすることによって、分離能が向上する。70℃以上にすると尿素は熱分解を起こすことが知られている。   During the step (c), the temperature of the portion where the separation microchannel is located and the portion where the introduced double-stranded nucleic acid is separated is preferably 30 to 70 ° C. By setting such a temperature, the separation performance is improved. It is known that urea is thermally decomposed at 70 ° C. or higher.

次いで、分離された二本鎖核酸の検出が行なわれる((d)の工程)。   Next, the separated double-stranded nucleic acid is detected (step (d)).

検出は、一般によく用いられる核酸検出手段である蛍光検出、発光検出、吸光検出、電気化学的検出等の周知の方法から、用途、コスト、感度、精度、装置形状から適宜検討を行い、選択される。蛍光検出を行う場合には、例えば、二本鎖核酸をPCR反応に用いられるオリゴヌクレオチド等を蛍光標識しておく方法や予め蛍光標識物質で標識しておく方法や核酸染色剤を電気泳動を行う溶液に加えておく方法などがある。検出器にはカメラ、光電子増倍管、UV検出器、フォトダイオード検出器などを用いることができる。   The detection is selected from well-known methods such as fluorescence detection, luminescence detection, absorption detection, and electrochemical detection, which are commonly used nucleic acid detection means, by appropriate examination from the application, cost, sensitivity, accuracy, and device shape. The When performing fluorescence detection, for example, a method of fluorescently labeling a double-stranded nucleic acid with an oligonucleotide used for PCR reaction, a method of labeling with a fluorescent labeling substance in advance, or electrophoresis of a nucleic acid stain is performed. There are ways to add it to the solution. As the detector, a camera, a photomultiplier tube, a UV detector, a photodiode detector, or the like can be used.

(d)の工程の間、分離用マイクロチャンネルが位置する部分であって、分離された二本鎖核酸が存在する部分、すなわち検出部分、の温度を(c)の工程の温度よりも低く保つことが好ましい。好ましくは10乃至50℃の温度範囲、または10乃至30℃の温度範囲で一定とする。このような温度にすることによって、検出感度が向上する。   During the step (d), the temperature of the portion where the separation microchannel is located and where the separated double-stranded nucleic acid exists, that is, the detection portion is kept lower than the temperature of the step (c). It is preferable. Preferably, it is constant in a temperature range of 10 to 50 ° C. or a temperature range of 10 to 30 ° C. By setting such a temperature, the detection sensitivity is improved.

液体導入用マイクロチャンネル(1)及び(2)が位置する部分の温度を経時的に変化させる本形態は、図2に示した、二本鎖核酸が液体導入用マイクロチャンネルの存在する方向に移動、分離される形態の場合に特に適している。図2に示した形態の場合、二本鎖核酸が液体導入用マイクロチャンネルの存在する方向に移動して分離されるので、検出部分が液体導入用マイクロチャンネルの存在する位置に近接することになる。そのため、検出部分の近傍となる部分、すなわち、液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分、の温度を10乃至30℃とすることによって、検出感度の低下を防ぎ、若しくは検出感度を向上することができる。   In this embodiment in which the temperature of the portion where the liquid introduction microchannels (1) and (2) are located is changed over time, the double-stranded nucleic acid shown in FIG. 2 moves in the direction in which the liquid introduction microchannel exists. Particularly suitable in the case of separated forms. In the case of the form shown in FIG. 2, the double-stranded nucleic acid moves and is separated in the direction in which the liquid introduction microchannel is present, so that the detection portion is close to the position where the liquid introduction microchannel is present. . Therefore, by setting the temperature in the vicinity of the detection portion, that is, the portion where the liquid introduction microchannel is located, to 10 to 30 ° C., it is possible to prevent the detection sensitivity from being lowered or to improve the detection sensitivity. .

方法の形態2.
国際公開第2005/049196号には第一の液体及び第二の液体の導入量の経時的な変化は、チャンネル(1)及び(2)の電気浸透流発生のための電圧を経時的に変化させることによって行うことができることが開示されている。
Method form 2.
In WO 2005/049196, the change over time of the introduction amount of the first liquid and the second liquid changes the voltage for the generation of electroosmotic flow in the channels (1) and (2) over time. It is disclosed that this can be done.

本発明の方法のもう一つの形態においては、(a)の工程における第一の液体及び第二の液体の導入量の経時的な変化は、チャンネル(1)及び(2)が位置する部分の温度を経時的に変化させることによって行うことができる。すなわち、予め液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネル(例えばチャンネル(1))が位置する部分の温度を相対的に高い温度(例えば80℃)に、そして、他方のマイクロチャンネル(例えばチャンネル(2))が位置する部分の温度を相対的に低い温度(例えば20℃)に、設定しておく。そして、第一の液体及び第二の液体の導入とともに経時的に、高い温度を低い温度(例えば80℃から20℃)に変化させ、同時に低い温度を高い温度(例えば20℃から80℃)に変化させることによる。液体の粘度は温度依存性があるので、電気浸透流発生のための電圧が一定の場合、液体の粘度が小さいほどその液体の移動速度が大きくなる、すなわち導入量が大きくなる。そのため、上記のように、マイクロチャンネルが位置する部分の温度を経時的に変化することによって液体の粘度を経時的に変化することができる。この際の温度の変化率は核酸試料の種類、高分子マトリックスの種類、分析時間等を予備的に検討することにより決定することができる。これによって経時的に第一の液体と第二の液体の導入量を変化することができ、そのため、変性剤の濃度勾配を形成することができる。また、一般的には温度が高い方が粘度が低いので、液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を30℃から80℃と、室温より高い値に設定することにより、全体的に第一の液体と第二の液体の導入速度を室温での導入条件より上げることができる。そのため、変性剤の濃度勾配の形成に要する時間が短縮され、全体として二本鎖核酸の分離に要する時間が短縮され、分析を短時間で行うことができる。   In another embodiment of the method of the present invention, the change over time of the introduction amounts of the first liquid and the second liquid in the step (a) is caused in the portion where the channels (1) and (2) are located. This can be done by changing the temperature over time. That is, the temperature of the portion where one of the liquid introduction microchannels (for example, the channel (1)) is located is set to a relatively high temperature (for example, 80 ° C.), and the other microchannel (for example, the channel (2) )) Is set to a relatively low temperature (for example, 20 ° C.). Then, with the introduction of the first liquid and the second liquid, over time, the high temperature is changed to a low temperature (eg, 80 ° C. to 20 ° C.), and at the same time, the low temperature is changed to a high temperature (eg, 20 ° C. to 80 ° C.). By changing. Since the viscosity of the liquid is temperature-dependent, when the voltage for generating the electroosmotic flow is constant, the moving speed of the liquid increases, that is, the introduction amount increases as the viscosity of the liquid decreases. Therefore, as described above, the viscosity of the liquid can be changed over time by changing the temperature of the portion where the microchannel is located over time. The rate of change in temperature at this time can be determined by preliminarily examining the type of nucleic acid sample, the type of polymer matrix, the analysis time, and the like. As a result, the introduction amounts of the first liquid and the second liquid can be changed over time, so that a concentration gradient of the denaturant can be formed. In general, the higher the temperature, the lower the viscosity. Therefore, by setting the temperature of the portion where the liquid-introducing microchannel is located to 30 ° C. to 80 ° C., a value higher than room temperature, the first The introduction speed of the liquid and the second liquid can be increased from the introduction conditions at room temperature. Therefore, the time required for forming the concentration gradient of the denaturant is reduced, the time required for separating the double-stranded nucleic acid as a whole is reduced, and the analysis can be performed in a short time.

液体導入用マイクロチャンネルの部分の温度の変化量は実用上効果的である20℃〜90℃であることが好ましく、さらに好ましくは30℃以上80℃以下である。   The amount of change in the temperature of the liquid-introducing microchannel is preferably 20 ° C. to 90 ° C., and more preferably 30 ° C. to 80 ° C., which is practically effective.

本発明の一つの形態においては、(a)の工程の間、液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を20℃から90℃に上昇させ、同時に他方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を90℃から20℃に下降させる。または、(a)の工程の間、液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を30℃から80℃に上昇させ、同時に他方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を80℃から30℃に下降させる。または、(a)の工程の間、液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を30℃から60℃に上昇させ、同時に他方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を60℃から30℃に下降させる。   In one embodiment of the present invention, during the step (a), the temperature of the portion where one of the microchannels for introducing liquid is located is raised from 20 ° C. to 90 ° C., and at the same time the other microchannel is located. The temperature of the portion to be reduced is lowered from 90 ° C. to 20 ° C. Alternatively, during the step (a), the temperature of the portion where one microchannel of the liquid introduction microchannel is located is increased from 30 ° C. to 80 ° C., and at the same time, the temperature of the portion where the other microchannel is located is 80 ° C. To 30 ° C. Alternatively, during the step (a), the temperature of the portion where one of the microchannels for introducing liquid is located is increased from 30 ° C. to 60 ° C., and the temperature of the portion where the other microchannel is located is simultaneously raised to 60 ° C. To 30 ° C.

また、液体導入用マイクロチャンネル位置するの部分の温度は、一方のマイクロチャンネル内に導入された液体の粘度が3分の1乃至2分の1になるように上昇し、同時に他方のマイクロチャンネル内に導入された液体の粘度が2倍乃至3倍になるように下降するように変化させることが好ましい。   In addition, the temperature of the portion located at the liquid introduction microchannel rises so that the viscosity of the liquid introduced into one microchannel becomes one third to one half, and at the same time, the other microchannel. It is preferable to change the viscosity of the liquid introduced into the liquid so as to decrease so that the viscosity becomes 2 to 3 times.

上記の各チャンネルの温度変化は、送液のための各チャンネルの電圧を一定として行うことができる。また、液体の導入量の経時的な変化が同傾向になるような様式で各チャンネルの電圧を変化させながら温度を変化させることもできる。   The temperature change of each channel described above can be performed with a constant voltage of each channel for liquid feeding. It is also possible to change the temperature while changing the voltage of each channel in such a manner that the change over time in the amount of liquid introduced has the same tendency.

(a)の工程に続く(b)乃至(d)の工程は、形態1.において記載したようにして行うことができる。   The steps (b) to (d) following the step (a) are performed in the form 1. Can be carried out as described in.

本発明の方法において、上述したように、各マイクロチャンネルが位置する部分の温度を制御することが必要である。そのような温度の制御は、例えば、演算機能を有するCPU等を含む制御装置に接続された加熱冷却装置及び温度検出装置を有する温度制御装置を用いて行うことができる。すなわち、温度制御が必要とされるマイクロチャンネルに沿って、微小流体デバイス本体の上面及び/または下面に適切な加熱冷却装置や冷却装置及び温度検出装置を設け、その部分の温度を制御装置によって制御することによって行うことができる。   In the method of the present invention, as described above, it is necessary to control the temperature of the portion where each microchannel is located. Such temperature control can be performed using, for example, a temperature control device including a heating / cooling device and a temperature detection device connected to a control device including a CPU having an arithmetic function. That is, along the microchannel where temperature control is required, an appropriate heating / cooling device, cooling device, and temperature detection device are provided on the upper surface and / or lower surface of the microfluidic device body, and the temperature of that portion is controlled by the control device. Can be done.

本発明の方法において、液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分、等の記述における「位置する部分」とは、温度制御が意図されている当該チャンネルの少なくとも一部及びその近傍を含む領域であって、他のチャンネルを含まない領域を意味する。そのような「位置する部分」の大きさは、温度制御に用いる加熱冷却装置の大きさを選択することにより、適宜、変化させることができる。   In the method of the present invention, the “positioned portion” in the description of the portion where the liquid introduction microchannel is located, etc., is a region including at least a portion of the channel where temperature control is intended and the vicinity thereof. Means an area that does not include other channels. The size of such a “positioned portion” can be appropriately changed by selecting the size of the heating / cooling device used for temperature control.

微小流体システムの形態
従って、本発明は、マイクロチャンネルが位置する部分の温度を制御するための温度制御手段を備えた微小流体システムに関する。
Accordingly, the present invention relates to a microfluidic system having temperature control means for controlling the temperature of a portion where a microchannel is located.

温度制御手段は、例えば、演算機能を有するCPU等を含む制御装置並びに、その制御装置に接続された加熱冷却装置及び温度検出装置から構成される。   The temperature control means includes, for example, a control device including a CPU having a calculation function, and a heating / cooling device and a temperature detection device connected to the control device.

加熱冷却装置としては、例えば、一般的なヒーター及びペルチェ素子等を使用することができる。ペルチェ素子を使用すれば、加熱、冷却ができるので、より応答性がよく精密で広範囲な温度制御が可能となる。またメッキ、蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、貼付などにより、高い電気抵抗を持つ金属の薄膜を、直接微小流体デバイス本体にパターニングし、ヒーターとして設けてもよい。また酸化インジウムスズなどの透明導電膜をヒーターとして設けてもよい。また、冷却手段は例えばファンや冷凍機、熱交換器を使用してもよい。外部に冷却手段を有することによって、より高範囲の温度制御が可能となる。 温度検出装置としては、例えば、熱電対、測温抵抗体及びサーミスタ等である。   As the heating / cooling device, for example, a general heater, a Peltier element, or the like can be used. If a Peltier element is used, heating and cooling can be performed, so that more responsive and precise temperature control over a wide range is possible. Alternatively, a metal thin film having high electrical resistance may be directly patterned on the microfluidic device main body by plating, vapor deposition, sputtering, ion plating, sticking, etc., and provided as a heater. A transparent conductive film such as indium tin oxide may be provided as a heater. The cooling means may use a fan, a refrigerator, or a heat exchanger, for example. By having an external cooling means, a higher range of temperature control is possible. Examples of the temperature detection device include a thermocouple, a resistance temperature detector, a thermistor, and the like.

微小流体デバイスの寸法、材質などの条件により、温度検出装置の固定が困難であれば、放射温度計も使用できる。またメッキ、蒸着、スパッタ、イオンプレーティング及び貼付等により、温度依存性のある金属の薄膜を直接微小流体デバイス本体にパターニングし、温度検出装置を設けてもよい。   A radiation thermometer can also be used if it is difficult to fix the temperature detection device depending on the dimensions and material of the microfluidic device. Alternatively, a temperature detecting device may be provided by patterning a metal thin film having temperature dependence directly on the microfluidic device body by plating, vapor deposition, sputtering, ion plating, sticking, or the like.

本発明の微小流体システムにおいては、加熱冷却装置及び温度検出装置は温度制御を必要とされる部分に適宜、設置することができる。微小流体システムに設置される加熱冷却装置及び温度検出装置は単数でもよく、複数でもよい。また、加熱冷却装置の大きさは、適宜設定できる。例えば、分離用マイクロチャンネルが位置する部分の全体を含むような大きさの加熱冷却装置とすることができ、また、分離用マイクロチャンネルが位置する部分の一部を含むような大きさの加熱冷却装置とすることもできる。   In the microfluidic system of the present invention, the heating / cooling device and the temperature detection device can be appropriately installed in a portion requiring temperature control. One or more heating / cooling devices and temperature detection devices may be installed in the microfluidic system. The size of the heating / cooling device can be set as appropriate. For example, the heating / cooling device can be a size that includes the entire portion where the separation microchannel is located, and the heating / cooling device can be a size that includes a portion of the portion where the separation microchannel is located. It can also be a device.

図3及び図4、並びに図5及び図6に温度検出装置と加熱冷却装置としてペルチェ素子を用いた微小流体システムの一例を示す(図には記載していないが、各温度検出装置と加熱冷却装置は制御装置に接続されている)。図3及び図5は上面図であり、図4及び図6は断面図である。温度検出装置とペルチェ素子は、各々、微小流体デバイスの上面及び下面に設置されている。液体導入用マイクロチャンネル、試料導入用マイクロチャンネルを含む部分及び分離用マイクロチャンネルを含む部分に温度検出装置とペルチェ素子を備えている。   FIGS. 3 and 4 and FIGS. 5 and 6 show an example of a microfluidic system using a Peltier element as a temperature detection device and a heating / cooling device. The device is connected to the control device). 3 and 5 are top views, and FIGS. 4 and 6 are cross-sectional views. The temperature detection device and the Peltier element are respectively installed on the upper surface and the lower surface of the microfluidic device. A temperature detecting device and a Peltier device are provided in the liquid introducing microchannel, the portion including the sample introducing microchannel, and the portion including the separation microchannel.

図5の構成では、各液体導入用マイクロチャンネル、及び試料導入用マイクロチャンネルを含む部分には一対の温度検出装置とペルチェ素子が設置されている。また分離用マイクロチャンネルには二対の温度検出装置と加ペルチェ素子が設置されている。各対の温度検出装置とペルチェ素子によってその部分の温度が制御される。図3の構成では、二つの液体導入用マイクロチャンネルに対して一対の温度検出装置とペルチェ素子が設置されている。   In the configuration of FIG. 5, a pair of temperature detection devices and Peltier elements are installed in a portion including each liquid introduction microchannel and sample introduction microchannel. The separation microchannel is provided with two pairs of temperature detecting devices and an additional Peltier element. The temperature of the part is controlled by each pair of temperature detection devices and Peltier elements. In the configuration of FIG. 3, a pair of temperature detection devices and Peltier elements are installed for two liquid introduction microchannels.

図5では、各々の部分に一つずつの温度検出装置とペルチェ素子を備えているが、各々の部分に複数個のペルチェ素子および複数個のペルチェ素子を備えてもよい。   In FIG. 5, one temperature detection device and one Peltier element are provided in each part, but a plurality of Peltier elements and a plurality of Peltier elements may be provided in each part.

図5の微小流体システムは、図1の形態、すなわち二本鎖核酸が導入される位置から液体導入用マイクロチャンネルの存在する方向と逆の方向に移動、分離される形態、に対応したものである。図3の微小流体システムは、図2の形態、すなわち二本鎖核酸が導入される位置から液体導入用マイクロチャンネルの存在する方向に移動、分離される形態、に対応したものである。   The microfluidic system of FIG. 5 corresponds to the form of FIG. 1, that is, the form in which the microfluidic system is moved and separated from the position where the double-stranded nucleic acid is introduced in the direction opposite to the direction in which the liquid-introducing microchannel exists. is there. The microfluidic system of FIG. 3 corresponds to the configuration of FIG. 2, that is, the configuration in which the microfluidic system is moved and separated from the position where the double-stranded nucleic acid is introduced in the direction in which the liquid-introducing microchannel exists.

図3及び図5の微小流体システムでは分離用マイクロチャンネルの二つの部分に、温度検出装置とペルチェ素子が設置されており、それぞれ、二本鎖核酸の分離が行なわれている部分(分離部分)及び検出部分の温度制御を行うことができる。   In the microfluidic system of FIGS. 3 and 5, a temperature detecting device and a Peltier element are installed in two parts of the separation microchannel, and the parts where the double-stranded nucleic acids are separated (separation parts), respectively. In addition, the temperature of the detection portion can be controlled.

図5の微小流体システムでは各々の液体導入用マイクロチャンネルに温度制御手段(一対の温度検出装置とペルチェ素子)が設置されているので、各液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を独立して制御することができる。そのため、図5のシステムによって本発明の上記方法の形態1.及び方法の形態2.を行うことができる。   In the microfluidic system of FIG. 5, temperature control means (a pair of temperature detection devices and Peltier elements) are installed in each liquid introduction microchannel, so that the temperature of the portion where each liquid introduction microchannel is located is independent. Can be controlled. Therefore, the system of FIG. And method form 2. It can be performed.

図3の微小流体システムでは二つの液体導入用マイクロチャンネルに一つの温度制御手段(一対の温度検出装置とペルチェ素子)が設置されているので、各液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度が一体として制御される。そのため、図3のシステムによって本発明の上記方法の形態2.を行うことができる。   In the microfluidic system of FIG. 3, since one temperature control means (a pair of temperature detecting devices and a Peltier element) is installed in two liquid introduction microchannels, the temperature of the portion where each liquid introduction microchannel is located It is controlled as a unit. Therefore, the above-described method mode 2. of the present invention is performed by the system of FIG. It can be performed.

以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

使用する微小流体デバイスは図2の形状をしており、アクリル樹脂製である。(1)と(2)のマイクロチャンネルの長さは21.5mm、(3)のマイクロチャンネルの長さは40mmであった。(1)のマイクロチャンネルに蛍光物質であるローダミンBと高分子マトリックスであるヒドロキシエチルセルロース1.75%を含むトリス−酢酸緩衝液を充填し、(2)のマイクロチャンネルにヒドロキシエチルセルロース1.75%を含むトリス−酢酸緩衝液を充填した。微小流体デバイス全体の温度は30℃で一定に保っていた。(1)乃至(4)のチャンネルの端部には電極が接続してあり、各電極には高圧電源が接続されていた。(1)および(2)のチャンネルに接続された電極に3KVの電位を与え、(3)のマイクロチャンネルに接続された電極をアースに接続した。この条件で(1)のマイクロチャンネルより(3)のマイクロチャンネルへ流入するローダミンBの蛍光を顕微鏡用CCDカメラにより撮影した。得られた動画よりローダミンBの移動速度を計算すると、約20μm/secとなった。   The microfluidic device used has the shape shown in FIG. 2 and is made of acrylic resin. The length of the microchannels (1) and (2) was 21.5 mm, and the length of the microchannel (3) was 40 mm. The microchannel of (1) is filled with a tris-acetate buffer solution containing rhodamine B as a fluorescent substance and 1.75% of hydroxyethylcellulose as a polymer matrix, and 1.75% of hydroxyethylcellulose is loaded into the microchannel of (2). Filled with Tris-acetate buffer. The temperature of the entire microfluidic device was kept constant at 30 ° C. Electrodes are connected to the ends of the channels (1) to (4), and a high voltage power source is connected to each electrode. A potential of 3 KV was applied to the electrodes connected to the channels (1) and (2), and the electrode connected to the microchannel (3) was connected to the ground. Under this condition, the fluorescence of rhodamine B flowing into the microchannel (3) from the microchannel (1) was photographed with a CCD camera for microscope. When the moving speed of rhodamine B was calculated from the obtained moving image, it was about 20 μm / sec.

これより、実際の変性剤濃度勾配が50mmである場合、変性剤濃度勾配の形成に必要な時間は42分間となる。   Accordingly, when the actual denaturant concentration gradient is 50 mm, the time required for forming the denaturant concentration gradient is 42 minutes.

(1)と(2)のマイクロチャンネルの温度を60℃とする場合、ヒドロキシエチルセルロースの粘度は30℃の場合と比べて約3分の1となり、それにより電気浸透流速度も約3分の1となる。そのため、同じ電圧を印加しても変性剤濃度勾配形成にかかる時間は14分間となる。核酸試料の導入にかかる時間が1分間、電気泳動による分離時間が15分間とすると、全体の分析にかかる時間は58分間から30分間と約半分になる。   When the temperature of the microchannel of (1) and (2) is 60 ° C., the viscosity of hydroxyethyl cellulose is about one-third that of 30 ° C., and the electroosmotic flow rate is also about one-third. It becomes. Therefore, even when the same voltage is applied, the time required for forming the denaturant concentration gradient is 14 minutes. If the time required for introduction of the nucleic acid sample is 1 minute and the separation time by electrophoresis is 15 minutes, the total analysis time is about half from 58 minutes to 30 minutes.

図1は微小流体デバイスを示す概略図。FIG. 1 is a schematic view showing a microfluidic device. 図2は微小流体デバイスを示す概略図。FIG. 2 is a schematic view showing a microfluidic device. 図3は温度制御手段を備えた微小流体システムの上面図。FIG. 3 is a top view of a microfluidic system provided with temperature control means. 図4は温度制御手段を備えた微小流体システムの断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a microfluidic system provided with temperature control means. 図5は温度制御手段を備えた微小流体システムの上面図。FIG. 5 is a top view of a microfluidic system provided with temperature control means. 図6は温度制御手段を備えた微小流体システムの断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a microfluidic system provided with temperature control means.

符号の説明Explanation of symbols

(1)は液体導入用マイクロチャンネルである。   (1) is a microchannel for liquid introduction.

(2)は液体導入用マイクロチャンネルである。   (2) is a microchannel for liquid introduction.

(3)は分離用マイクロチャンネルである。   (3) is a separation microchannel.

(4)は試料導入用マイクロチャンネルである。   (4) is a microchannel for sample introduction.

Claims (10)

分離用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された二本の液体導入用マイクロチャンネル、及び
前記分離用マイクロチャンネルと接続された試料導入用マイクロチャンネル、
とを、少なくとも有する微小流体デバイスを用いて変性剤濃度勾配存在下で電気泳動を行うことによって二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離する方法であって、
該方法は、
少なくとも、
(a)前記二本の液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルに変性剤を含む第一の液体を導入し、同時に、他方のマイクロチャンネルに前記第一の液体の変性剤の濃度より低濃度の変性剤を含むか、または変性剤を含まない第二の液体を導入して、前記分離用マイクロチャンネルに変性剤濃度勾配を形成する工程、
(b)前記試料導入用マイクロチャンネルから二本鎖核酸を前記分離用マイクロチャンネルに導入する工程、
(c)前記導入された二本鎖核酸を分離する工程、及び
(d)分離された二本鎖核酸を検出する工程、
を含み、
前記(a)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルの温度を制御することを特徴とする、前記方法。
Microchannel for separation,
Two liquid introduction microchannels connected to the separation microchannel, and a sample introduction microchannel connected to the separation microchannel;
, By performing electrophoresis in the presence of a denaturant concentration gradient using a microfluidic device having at least a double-stranded nucleic acid based on a difference in base sequence,
The method
at least,
(A) A first liquid containing a denaturant is introduced into one microchannel of the two liquid introduction microchannels, and at the same time, the concentration is lower than the concentration of the denaturant of the first liquid into the other microchannel. Introducing a second liquid containing or not containing a denaturant to form a denaturant concentration gradient in the separation microchannel,
(B) introducing a double-stranded nucleic acid from the sample introduction microchannel into the separation microchannel;
(C) separating the introduced double-stranded nucleic acid, and (d) detecting the separated double-stranded nucleic acid,
Including
The method according to claim 1, wherein the temperature of the microchannel for liquid introduction is controlled during the step (a).
分離用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された二本の液体導入用マイクロチャンネル、及び
前記分離用マイクロチャンネルに接続された試料導入用マイクロチャンネル、
とを、少なくとも有する微小流体デバイスを用いて変性剤濃度勾配存在下で電気泳動を行うことによって二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離する方法であって、
該方法は、
少なくとも、
(a)前記二本の液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルに変性剤を含む第一の液体を導入し、同時に、他方のマイクロチャンネルに前記第一の液体の変性剤の濃度より低濃度で変性剤を含むか、または変性剤を含まない第二の液体を導入して、前記分離用マイクロチャンネルに変性剤濃度勾配を形成する工程、
(b)前記試料導入用マイクロチャンネルから二本鎖核酸を前記分離用マイクロチャンネルに導入する工程、
(c)前記導入された二本鎖核酸を分離する工程、及び
(d)分離された二本鎖核酸を検出する工程、
を含み、
前記液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を、前記(a)の工程の間、30乃至80℃とする、前記方法。
Microchannel for separation,
Two liquid introduction microchannels connected to the separation microchannel, and a sample introduction microchannel connected to the separation microchannel;
, By performing electrophoresis in the presence of a denaturant concentration gradient using a microfluidic device having at least a double-stranded nucleic acid based on a difference in base sequence,
The method
at least,
(A) A first liquid containing a denaturant is introduced into one microchannel of the two liquid introduction microchannels, and at the same time, the concentration is lower than the concentration of the denaturant of the first liquid into the other microchannel. Introducing a second liquid containing a denaturant or not containing a denaturant to form a denaturant concentration gradient in the separation microchannel,
(B) introducing a double-stranded nucleic acid from the sample introduction microchannel into the separation microchannel;
(C) separating the introduced double-stranded nucleic acid, and (d) detecting the separated double-stranded nucleic acid,
Including
The method, wherein a temperature of a portion where the liquid introduction microchannel is located is set to 30 to 80 ° C. during the step (a).
分離用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された二本の液体導入用マイクロチャンネル、及び
前記分離用マイクロチャンネルと接続された試料導入用マイクロチャンネル、
とを、少なくとも有する微小流体デバイスを用いて変性剤濃度勾配存在下で電気泳動を行うことによって二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離する方法であって、
該方法は、
少なくとも、
(a)前記二本の液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルに変性剤を含む第一の液体を導入し、同時に、他方のマイクロチャンネルに前記第一の液体の変性剤の濃度より低濃度で変性剤を含むか、または変性剤を含まない第二の液体を導入して、前記分離用マイクロチャンネルに変性剤濃度勾配を形成する工程、
(b)前記試料導入用マイクロチャンネルから二本鎖核酸を前記分離用マイクロチャンネルに導入する工程、
(c)前記導入された二本鎖核酸を分離する工程、及び
(d)分離された二本鎖核酸を検出する工程、
を含み、
前記(a)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を上昇させ、同時に他方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を下降させることを特徴とする、前記方法。
Microchannel for separation,
Two liquid introduction microchannels connected to the separation microchannel, and a sample introduction microchannel connected to the separation microchannel;
, By performing electrophoresis in the presence of a denaturant concentration gradient using a microfluidic device having at least a double-stranded nucleic acid based on a difference in base sequence,
The method
at least,
(A) A first liquid containing a denaturant is introduced into one microchannel of the two liquid introduction microchannels, and at the same time, the concentration is lower than the concentration of the denaturant of the first liquid into the other microchannel. Introducing a second liquid containing a denaturant or not containing a denaturant to form a denaturant concentration gradient in the separation microchannel,
(B) introducing a double-stranded nucleic acid from the sample introduction microchannel into the separation microchannel;
(C) separating the introduced double-stranded nucleic acid, and (d) detecting the separated double-stranded nucleic acid,
Including
During the step (a), the temperature of the portion where one of the microchannels for liquid introduction is located is raised, and the temperature of the portion where the other microchannel is located is lowered at the same time, Said method.
前記(a)の工程の後、前記液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を10乃至30℃とすることを特徴とする、請求項2に記載の方法。   The method according to claim 2, wherein after the step (a), the temperature of the portion where the liquid introduction microchannel is located is set to 10 to 30 ° C. 前記(b)乃至(c)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を10乃至30℃とすることを特徴とする、請求項2または請求項4に記載の方法。   5. The method according to claim 2, wherein a temperature of a portion where the liquid introduction microchannel is located is set to 10 to 30 ° C. during the steps (b) to (c). 前記(b)の工程の間、前記試料導入用マイクロチャンネルが位置する部分の温度を10乃至30℃とすることを特徴とする、請求項2または請求項3に記載の方法。   4. The method according to claim 2, wherein a temperature of a portion where the sample introduction microchannel is located is set to 10 to 30 ° C. during the step (b). 5. 前記(d)の工程の間、前記分離用マイクロチャンネルが位置する部分の少なくとも一部であって、前記分離された二本鎖核酸が存在する部分の温度を10乃至50℃とすることを特徴とする、請求項2または請求項3に記載の方法。   During the step (d), the temperature of at least a part of the part where the separation microchannel is located and the part where the separated double-stranded nucleic acid is present is 10 to 50 ° C. The method according to claim 2 or claim 3. 前記(a)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を上昇させ、同時に他方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を下降させ、その時の前記液体導入用マイクロチャンネルの温度の変化量が30℃から80℃であることを特徴とする、請求項3に記載の方法。   During the step (a), the temperature of the portion where one microchannel of the liquid introduction microchannel is located is increased, and the temperature of the portion where the other microchannel is located is lowered at the same time. The method according to claim 3, wherein the temperature change of the microchannel is 30 ° C. to 80 ° C. 前記(a)の工程の間、前記液体導入用マイクロチャンネルの一方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を該一方のマイクロチャンネル内に導入された液体の粘度が3分の1乃至2分の1になるように上昇させ、同時に他方のマイクロチャンネルが位置する部分の温度を該他方のマイクロチャンネル内に導入された液体の粘度が2倍乃至3倍になるように下降させることを特徴とする、請求項3に記載の方法。   During the step (a), the temperature of the portion where one of the liquid introduction microchannels is located is adjusted so that the viscosity of the liquid introduced into the one microchannel is one third to one half. And at the same time, the temperature of the portion where the other microchannel is located is lowered so that the viscosity of the liquid introduced into the other microchannel is two to three times, The method of claim 3. 分離用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された二本の液体導入用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルに接続された試料導入用マイクロチャンネル、
前記分離用マイクロチャンネルが位置する部分の少なくとも一部の温度を制御するための少なくとも一つの温度制御手段、
前記二本の液体導入用マイクロチャンネルが位置する部分の少なくとも一部の温度を制御するための少なくとも一つの温度制御手段、及び
前記試料導入用マイクロチャンネルが位置する部分の少なくとも一部の温度を制御するための少なくとも一つの温度制御手段、
とを、少なくとも有することを特徴とする、変性剤濃度勾配存在下で電気泳動を行うことによって二本鎖核酸を塩基配列の違いによって分離するための微小流体システム。
Microchannel for separation,
Two liquid introduction microchannels connected to the separation microchannel,
A sample introduction microchannel connected to the separation microchannel,
At least one temperature control means for controlling the temperature of at least a part of the portion where the separation microchannel is located;
At least one temperature control means for controlling the temperature of at least a part of the portion where the two liquid introduction microchannels are located, and controls the temperature of at least a part of the portion where the sample introduction microchannel is located At least one temperature control means,
And a microfluidic system for separating double-stranded nucleic acids based on the difference in base sequence by performing electrophoresis in the presence of a denaturant concentration gradient.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096655A (en) * 2008-10-17 2010-04-30 Kurabo Ind Ltd Fluid controlling method
JP2013501936A (en) * 2009-08-12 2013-01-17 カリパー・ライフ・サイエンシズ・インク. Clamping channel for fractionated sample separation
JP2013061354A (en) * 2013-01-04 2013-04-04 Kurabo Ind Ltd Device and method for fluid control
WO2014148193A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 日本電気株式会社 Electrophoresis device, and electrophoresis method
JP2017063778A (en) * 2015-05-12 2017-04-06 積水化学工業株式会社 Temperature control device, nucleic acid amplification device and temperature control method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096655A (en) * 2008-10-17 2010-04-30 Kurabo Ind Ltd Fluid controlling method
JP2013501936A (en) * 2009-08-12 2013-01-17 カリパー・ライフ・サイエンシズ・インク. Clamping channel for fractionated sample separation
JP2013061354A (en) * 2013-01-04 2013-04-04 Kurabo Ind Ltd Device and method for fluid control
WO2014148193A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 日本電気株式会社 Electrophoresis device, and electrophoresis method
JPWO2014148193A1 (en) * 2013-03-21 2017-02-16 日本電気株式会社 Electrophoresis apparatus and electrophoresis method
JP2017063778A (en) * 2015-05-12 2017-04-06 積水化学工業株式会社 Temperature control device, nucleic acid amplification device and temperature control method

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