JP2008203158A - 流路反応方法および流路反応装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応物質が固定された反応流路と、反応流路内に試料流体を導く試料注入路と、反応流路内に試料流体以外の流体を導く他の注入路と、を少なくとも備えた反応流路構造体を用いて、試料流体中の特定分子を反応流路内に固定された反応物質に反応させる流路反応方式において、試料注入路により、試料流体が反応物質の固定された反応流路壁面に沿って流れるように導くとともに、他の注入路により、試料流体が前記壁面側に押しやられるように試料流体以外の流体を同時並行的に反応流路内に導く。
【選択図】図3
Description
上記課題を解決するための第2の発明は、反応物質が固定された反応流路と、前記反応流路内に試料流体を導く試料注入路と、前記反応流路内に試料流体以外の流体を導く他の注入路と、を少なくとも有する反応流路構造体を備え、更に、前記試料注入路から、前記反応流路内に試料流体を導入するとともに、前記他の注入路から反応流路内に試料流体以外の他の流体を導入して前記試料流体と前記他の流体とを並行的に流し、前記試料流体が前記反応流路の壁面側に押しやられるように制御する流体制御手段を、備える流路反応装置である。
本実施の形態を、図1を参照に説明する。図1に示すように、本実施の形態にかかる流路内反応方法に用いる流路反応装置は、抗原抗体反応または、酵素基質反応を行わせる反応流路構造体11と、酵素基質反応後、生成される物質を電気化学手段を用いて測定する検出流路構造体12と、を備えており、反応流路構造体11と電流検出流路構造体12とが、直径1/16インチのテフロン(登録商標)製のチューブ18により連結されている。また、チューブ18には、気体を抜くパージ181が設けられている。
まず、反応流路構造体11の作成方法について説明する。
3インチシリコン基板に、フォトリソグラフィーを用いて流路パターンを設け、ドライエッチングにより、試料注入路16と、他の注入路17と、反応流路15とを形成する。また、流路形成基板としては、シリコン基板以外に、ガラス、石英基板、高分子樹脂基板等を用いることができる。また、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより形成された流路構造体の金型を用いて、ホットエンボス法を用いてプラスティック流路構造体を作製してもよい。
幅1mm、長さ8mm、深さ50μmの流路を、フォトリソグラフィーを用いてPDMS基板に形成し、直径1mmの注入孔121と排出孔122用の貫通穴を流路の両側末端に形成する。
まず、反応流路構造体11、12を液で満たすため、試料注入孔13と他の流体注入孔14から10mMTris緩衝液(pH9.0、137mM NaCl、1mM MgCl2、0.05%Tween20を含む)を、シリンジポンプを用いて0.1μl/分〜10μl/分の流量で送液する。
本実施の形態を、図5を参照に説明する。図5に示すように、本実施の形態にかかる流路内反応方法に用いる流路反応装置は、抗原抗体反応または、酵素基質反応を行わせる反応流路構造体51と、酵素基質反応後、生成される物質を電気化学手段を用いて測定する電流検出流路構造体52と、を備えており、反応流路構造体51と電流検出流路構造体52とは、直径1/16インチのテフロン(登録商標)製のチューブ58により連結されている。この実施の形態は、試料注入路が2つ配置され、2つある試料注入路の間に、試料流体以外の流体を導く他の注入路が1つ配置された点以外は、上記実施の形態1と同様である。このため、反応流路構造体の作製方法は、流路構造を変化させること以外は、上記実施の形態1と同様でよい。
試料注入路56a,56bの流量が0.1μl/分になるように試料注入孔53a、53bから試料流体を反応流路55に流す。試料流体が反応流路55の全体を満たした後、他の流体注入孔から、他の流体(例えば、特定分子を含まない緩衝液)を流量5μl/分〜100μl/分となるように流す。試料流体に含まれている特定分子は、反応流路55の内面に固定化されている反応物質(抗体)と反応し結合する。
本実施の形態を、図7を参照に説明する。図7に示すように、本実施の形態にかかる流路内反応方法に用いる流路反応装置は、電気化学的反応を行わせる検出反応流路構造体71を備えている。
流体制御手段がシリンジポンプを制御して、電流検出流路構造体71の試料注入孔73から、試料注入路76に、電気化学活性物質(例えばpAP)を含む試料流体を注入する。また、他の流体注入孔74から、他の注入路77に、気体若しくは特定分子を含んでない液(他の流体)を注入する。
本実施の形態を、図8を参照に説明する。図8に示すように、本実施の形態にかかる流路内反応方法に用いる流路反応装置は、抗原抗体反応、酵素基質反応、電気化学的反応を行わせる反応流路構造体81を備えている。
試料注入孔83から特定分子を含む試料流体を0.1μl/分の流量流し、反応流路85に試料流体を満たす。この後、他の流体注入孔84から他の流体(トリス緩衝液)を1μl/分の流量で流し、サンプル溶液層が反応流路内の右側に形成されるのを観察しながら緩衝液の流量を9.9μl/分まで上昇させる。サンプル溶液層が流路幅の20%以下になるように他の流体の流量(Tris緩衝液)を調整する。このような他の流体の注入制御は、流体制御手段がシリンジポンプの動作を制御することによって行われる。
本実施の形態を、図9を参照に説明する。図9に示すように、本実施の形態にかかる流路内反応方法に用いる流路反応装置は、抗原抗体反応、酵素基質反応、電気化学的反応を行わせる反応流路構造体91を備えている。
12 電流検出流路構造体
121 注入孔
122 排出孔
123 電流検出流路
128 電極
13 試料注入孔
14 他の流体注入孔
15 反応流路
16 試料注入路
17 他の注入路
18 チューブ
181 パージ
19 排出孔
41 仕切り体
51 反応流路構造体
52 電流検出流路構造体
521 注入孔
522 排出孔
523 電流検出流路
528 電極
53a 試料注入孔
53b 試料注入孔
54 他の流体注入孔
55 反応流路
56a 試料注入路
56b 試料注入路
57 他の注入路
58 チューブ
581 パージ
59 排出孔
71 電流検出流路構造体
72 検出流路
73 試料注入孔
74 他の流体注入孔
76 試料注入路
77 他の注入路
78 電極部
781 作用電極
782 参照電極
783 対象電極
79 排出孔
81 反応流路構造体
82 電流検出流路
83 試料注入孔
84 他の流体注入孔
85 反応流路
86 試料注入路
87 他の注入路
88 電極部
881 作用電極
882 参照電極
883 対象電極
89 排出孔
91 反応流路構造体
92 シリコン基板
93 試料注入孔
94 他の流体注入孔
95 反応流路
951 反応物質固定部
98 電極
99 排出孔
101 ビーズ
102 せき止め部
103 流路
Claims (23)
- 反応物質が固定された反応流路と、
前記反応流路内に試料流体を導く試料注入路と、
前記反応流路内に試料流体以外の流体を導く他の注入路と、
を少なくとも備えた反応流路構造体を用いて、前記試料流体中の特定分子を前記反応流路内に固定された反応物質に反応させる流路反応方法であって、
前記試料注入路より導入した試料流体を前記反応流路内の反応物質に接触可能に流すとともに、
前記反応流路内に他の注入路より導入した流体を同時並行的に流す、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求項1に記載の流路反応方法において、
前記反応物質が前記反応流路の壁面に固定され、
前記試料注入路により、試料流体が前記反応物質の固定された反応流路壁面に沿って流れるように導くとともに、
前記他の注入路により、試料流体が前記壁面側に押しやられるように前記流体を同時並行的に反応流路内に導く、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求項1又は2に記載の流路反応方法において、
前記他の注入路より前記試料流体以外の流体を流す、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求項1、2又は3に記載の流路反応方法において、
前記反応流路構造体は、試料注入路が2つ配置され、2つある試料注入路の間に、試料流体以外の流体を導く他の注入路が1つ配置された構造である、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求1、2、3、又は4に記載の流路反応方法において、
前記反応流路構造体として、基板に作り込まれたチップ状反応流路構造体を用いる、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の流路反応方法において、
前記試料流体以外の流体が液体であり、前記試料流体と当該液体との流れが層流である、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の流路反応方法において、
前記試料流体以外の流体が気体であり、前記試料流体と当該気体との流れが層流である、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の流路反応方法において、
前記試料流体は液体であり、前記試料流体以外の流体は気体であり、
前記試料流体を前記気体からなる気泡を散在させた状態で前記反応流路内を流す、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の流路反応方法において、
前記試料流体と、前記試料流体以外の流体との合計流量を100としたとき、前記試料流体の流量が50以下である、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の流路反応方法において、
前記特定分子と反応物質の反応が、抗原抗体反応である、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の流路反応方法において、
前記特定分子と反応物質の反応が、酵素基質反応である、
ことを特徴とする流路反応方法。 - 反応物質が固定された反応流路と、
前記反応流路内に試料流体を導く試料注入路と、
前記反応流路内に試料流体以外の流体を導く他の注入路と、
を少なくとも有する反応流路構造体を備え、
更に、前記試料注入路から、前記反応流路内に試料流体を導入するとともに、前記他の注入路から反応流路内に試料流体以外の他の流体を導入して前記試料流体と前記他の流体とを並行的に流し、前記試料流体が前記反応流路の壁面側に押しやられるように制御する流体制御手段を、
備える流路反応装置。 - 試料流体に含まれる電気化学活性物質を酸化還元反応させる電極が設けられた電流検出流路と、
前記電流検出流路内に試料流体を導く試料注入路と、
前記電流検出流路内に試料流体以外の流体を導く他の注入路と、
を少なくとも有する反応流路構造体を備え、
更に、前記試料注入路より試料流体を前記電極に接触可能に導入するとともに、前記他の注入路より前記試料流体以外の流体を導入し、前記電流検出流路内に両流体を並行的に流すことにより、前記試料流体が前記電極に接触しつつ流れるよう制御する流体制御手段を、
備える流路反応装置。 - 反応流路内に試料流体を導く試料注入路と、
前記反応流路内に試料流体以外の流体を導く他の注入路と、
前記試料流体に含まれる特定分子と反応する反応物質が固定された反応流路と、
前記反応流路の下流側に位置し、前記特定分子が前記反応物質と反応して生じた電気化学活性物質を酸化還元反応させる電極が設けられた電流検出流路と、
を少なくとも有する反応流路構造体を備え、
更に、前記試料注入路より試料流体を前記電極に接触可能に導入するとともに、前記他の注入路より前記試料流体以外の流体を導入し、前記反応流路内及び前記電流検出流路内に両流体を並行的に流すことにより、前記試料流体が前記反応物質と前記電極の双方に接触しつつ流れるよう制御する流体制御手段を、
備える流路反応装置。 - 請求項12、13、又は14に記載の流路反応装置において、
前記反応流路構造体は、基板に作り込まれたチップ状反応流路構造体である、
ことを特徴とする流路反応装置。 - 請求項12、13、14、又は15に記載の流路反応装置において、
前記反応流路構造体は、試料流体を導入する1つの試料注入路と前記試料流体以外の流体を導入する他の1つの注入路とが鋭角に交わって1つの流路となり、前記反応流路に繋がる構造であり、
前記試料注入路と前記他の流路が交わる交差部には、2方向からの流れを制御する仕切り体が設けられている、
ことを特徴とする流路反応装置。 - 請求項12、13、14、又は15に記載の流路反応装置において、
前記反応流路構造体は、試料注入路が2つ配置され、2つある試料注入路の間に、試料流体以外の流体を導く他の注入路が1つ配置された構造である、
ことを特徴とする流路反応装置。 - 請求項12ないし17のいずれか1項に記載の流路反応装置において、
前記試料流体と試料流体以外の流体がともに液体であり、
前記流体制御手段が、試料流体と試料流体以外の流体の流れを層流に制御する、
ことを特徴とする流路反応装置。 - 請求項12ないし17のいずれか1項に記載の流路反応装置において、
前記試料流体が液体であり、前記試料流体以外の流体が気体であり、
前記流体制御手段が、前記試料流体に前記気体からなる気泡を散在させて流路内を流すよう制御する、
ことを特徴とする流路反応装置。 - 請求項12ないし17のいずれか1項に記載の流路反応装置において、
前記試料流体が液体であり、前記試料流体以外の流体が気体であり、
前記流体制御手段が、試料流体と試料流体以外の気体の流れを層流に制御する、
ことを特徴とする流路反応装置。 - 請求項12ないし20のいずれか1項に記載の流路反応装置において、
前記試料流体と、前記試料流体以外の流体との合計流量を100としたとき、前記流体制御手段が、前記試料流体の流量が50以下となるよう制御する、
ことを特徴とする流路反応装置。 - 請求項12ないし21のいずれか1項に記載の流路反応装置において、
特定分子と反応物質の反応が、抗原抗体反応であり、前記反応物質が抗体物質である、
ことを特徴とする流路反応装置。 - 請求項12ないし21のいずれか1項に記載の流路反応装置において、
特定分子と反応物質の反応が、酵素基質反応であり、前記反応物質が抗原抗体複合体である、
ことを特徴とする流路反応装置。
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