JP2009180697A - Analysis plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DNAやタンパクその他の生体試料を緩衝剤中で移動させ、その輸送反応を検出して生体試料を判別する分析プレートに関する。 The present invention relates to an analysis plate for discriminating a biological sample by moving a DNA, protein or other biological sample in a buffer and detecting its transport reaction.
一般的な生体試料にはDNAがあり、このDNAに関しては、現在地球上に同じSNPs(single nucleotide polymorphismの略で「1塩基多型」と一般に訳された、遺伝子における1暗号(1塩基)の違いの総称である。)を持つ人間は絶対に存在しない事から個人の完全な特定ができるなどで注目されている。現在SNPsを調べる方法としては、DNAの塩基配列を端から直接読んでいくシーケンシング(塩基配列の決定)が最も一般的に用いられている。そして、前記シーケンシングを行う方法としては、いくつかの報告があるが、もっとも一般的に行われているのは、ジデオキシシーケリング(Sanger法)である。なお、シーケンシングは、このSanger法を含め何れの方法においても、分離能の高い変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動か、キャピラリー電気泳動によって1塩基長の長さの違いを分離・識別する技術が基になって成り立っている。 A common biological sample is DNA, and for this DNA, currently the same SNPs (short for single nucleotide polymorphism, generally translated as “single nucleotide polymorphism”), one code (one base) in a gene. It is a collective term for differences.) Since there is absolutely no human being, it has attracted attention because it can completely identify an individual. Currently, as a method for examining SNPs, sequencing (determination of base sequence) in which the base sequence of DNA is directly read from the end is most commonly used. There are several reports on the sequencing method, but the most common method is dideoxy sequencing (Sanger method). Sequencing is based on a technique that separates and identifies the difference in length of one base length by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis with high resolution or capillary electrophoresis in any method including the Sanger method. This is true.
このキャピラリー電気泳動を用いたSNPs用流路の構成として図7(a)に示すように、流路パターンは、分析プレート28の重心30を中心とした同心円上に形成されている。分析プレート28の外形は8センチ四方の正方形で4角のうち3角はRが設けられ、残りの1角は面取りされている。次に図7(b)に示すように、試料が流れる経路には試料注入部5、流路14、チャンバー13、流路16、送液流路17A、送液流路17B、流路18、流路19、試料保持部15、バッファ部21、定量チャンバー22、第一の接続流路24A、第二の接続流路24Bで構成されている。
As shown in FIG. 7A, the flow path pattern is formed on concentric circles with the center of
次にSNPsの測定方法として、モータ等に分析プレート28を固定し、重心30を軸に2000rpmで回転させる(第1の回転)。ピペッターなどで3μl充填されたDNAコンジュゲート注入部内のDNAコンジュゲート32は正電極部6と負電極部7へそれぞれ7割程度まで充填され、流路8を満たし定量チャンバー22まで移動する。正電極部6と負電極部7内に存在するDNAコンジュゲート32の液面高さと定量チャンバー22の液面高さは、重心30を中心とする同一円上となる。同様に1μl充填されたDNA試料注入部5内のDNA試料27は流路14を通りチャンバー部13さらには流路16、流路18を通り外周側に位置する空気抜き用の穴のない試料保持部15まで達する。
Next, as a method of measuring SNPs, the
試料保持部15内に充填されたDNA試料27と加圧された空気が充填した状態となる。試料保持部15内の加圧された空気は、回転中のみこのような遠心力と加圧力とが平衡となった状態を維持する。次にDNAコンジュゲート32とDNA試料27の移動が停止した状態で回転を急停止させる。すると試料保持部15のDNA試料27は空気の圧力により流路18、送液流路17A、第一の接続流路24Aを通り定量チャンバー22および送液流路17B、バッファ部21まで達する(試料充填処理)。
It will be in the state filled with the
特に定量チャンバー22では、検査に必要な量が充填されたDNAコンジュゲート32と接することになる。次に、分析プレート28を中速にて数秒間もう一度回転させ(第2の回転)定量チャンバー22内に特定の量を定量する。この時減速を緩やかにすることが重要である。送液流路17A、B及び送液流路25に充填されていた余分なDNA試料27はチャンバー部13へと排除され、定量チャンバー22にはDNA試料27が定量される。定量したDNA試料27は他DNA試料27に対して電気的にも絶縁されている(例えば、特許文献1参照。)。
In particular, the
次に送液流路17A、17B、定量チャンバー22を拡大した図8を示す。上述した調査方法の中で、空気の圧力によりDNA試料27を定量チャンバー22まで導入する際、送液流路17Aを通過し、送液流路25と定量チャンバー22に導入した後、送液流路17Bを満たす。またDNA試料27が定量チャンバー22内に導入された後、定量チャンバー22以外の送液流路17A、B内にある余分なDNA試料27は、第2の回転により、流路18及び流路19に戻される。この時、定量チャンバー22から前記送液流路17AへDNA試料27が流出してしまうのを防ぐために隔壁23を設けている。これにより一定量のDNA試料27を定量チャンバー22内に確保することが出来る(例えば、特許文献2参照。)。
前記従来の構成では、隔壁を設けることで定量チャンバー内にDNA試料を定量することが出来たが、流路内部の壁面が親水状態であると、定量チャンバー内で保持するべきDNA試料の一部をチャンバー部に移送させてしまい定量できないという課題を有していた。 In the conventional configuration, the DNA sample can be quantified in the quantification chamber by providing the partition wall. However, if the wall surface inside the flow path is in a hydrophilic state, a part of the DNA sample to be held in the quantification chamber. Has been transferred to the chamber portion and cannot be quantified.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、生体試料を正確に定量出来る定量チャンバーを持つ分析プレートを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide an analysis plate having a quantitative chamber capable of accurately quantifying a biological sample.
前記従来の課題を解決するために、本発明の分析プレートは、生体試料を送液するための送液流路に接するように設けられた前記生体試料を定量するための定量チャンバーとからなる分析プレートにおいて、前記定量チャンバーは、その中央部で前記送液流路と前記定量チャンバーとを隔てるための隔壁と前記隔壁の両端部に前記送液流路と前記定量チャンバーとを接続するための接続流路とを持ち、前記接続流路の幅が前記隔壁に接する前記送液流路の幅より狭いことを特徴としたものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the analysis plate of the present invention is an analysis comprising a quantitative chamber for quantifying the biological sample provided so as to be in contact with a liquid supply channel for supplying the biological sample. In the plate, the metering chamber has a partition for separating the liquid feeding channel and the metering chamber at a central portion thereof, and a connection for connecting the liquid feeding channel and the metering chamber to both ends of the partition. And the width of the connection flow path is narrower than the width of the liquid supply flow path in contact with the partition wall.
本発明の分析プレートによれば、隔壁を挟んで定量チャンバーの反対側の送液流路の幅を第二の接続流路より広く設けることで、定量チャンバーに一定量のDNA試料を保持しつつ、余分なDNA試料のみを排除することが出来る。 According to the analysis plate of the present invention, a fixed amount of DNA sample is held in the quantitative chamber by providing the width of the liquid supply channel on the opposite side of the quantitative chamber across the partition wall as compared with the second connection channel. Only the extra DNA sample can be excluded.
以下に、本発明の分析プレートの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the analysis plate of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1から図6においてに本発明の実施の形態1における分析プレート28について説明する。
(Embodiment 1)
The
図1(a)に、本実施の形態1における分析プレート28を示す。分析プレート28は、その表面に溝が形成されており、この面にフィルム26を貼付することで分析プレート28として使用する。溝は流路パターン1で構成された流路やチャンバーであり、流路内に導入されたDNA試料27は分析プレート28を回転させた際の遠心力によって先の流路へと移送する。
FIG. 1A shows the
図1(b)は、分析プレート28に形成される流路パターン1を拡大したものである。図1(b)において緩衝剤注入口2は緩衝剤であるDNAコンジュゲート32を注入する緩衝剤注入口2、緩衝剤注入部3は注入された緩衝剤を一旦保持するための緩衝剤注入部3、試料注入口4はDNA試料27を注入するための試料注入口4、試料注入部5は注入されたDNA試料27を一旦保持するための試料注入部5である。正電極の挿入部6、負電極の挿入部7は、流路8を介して接続されており、さらには流路9、10により緩衝剤注入部3ともそれぞれ接続されている。チャンバー部13は流路14により試料注入部5と接続されている。また15は試料保持部であり流路16と第2の流路18によりチャンバー部13と接続されている。また流路18には送液流路17Aと流路19とも接続している。
FIG. 1B is an enlarged view of the
バッファ部21、送液流路17A、17B、流路18、流路19により定量チャンバー22、第一の接続流路24A、第二の接続流路24B、送液流路25とそれぞれ接続されており、更に試料注入部5とバッファ部21とを繋ぐ流路20によってバッファ部21の空気抜きが可能となる。定量チャンバー22と送液流路25が接続する部分に隔壁23を設けることで第一の接続流路24A、第二の接続流路24Bは形成される。緩衝剤注入部3、流路9、流路10、正電極部6、負電極部7、流路8は閉じられた流路となっており、この閉じられた流路を緩衝剤が流れ、緩衝剤用の流路として構成している。
The
また、試料注入部5、流路14、チャンバー部13、流路16、送液流路17A、17B、流路18、流路19、試料保持部15、流路20、バッファ部21、定量チャンバー22、隔壁23、第一の接続流路24A、第二の接続流路24B、送液流路25も閉じられた流路なっており、DNA試料用の流路として構成している。DNA試料27が通過する流路とDNAコンジュゲート32が通過する流路とは定量チャンバー22で合流し、この定量チャンバー22で定量されたDNA試料27が測定に供せられる。
Further, the sample injection unit 5, the
流路パターン1を構成する壁面には、疎水処理を施されている。疎水処理を施すことでチャンバーから流路、流路からチャンバーへ毛細管力による試料液の導入を防ぎ、遠心力などの外力を利用して流路内を進ませることができるため検査に支障をきたすことなく運用できる。疎水処理には生分解性の疎水性ポリエステルを高温高圧水で処理する方法などがある。
The wall surface constituting the
図2に本発明の実施の形態1における定量チャンバー22を含む送液流路25の拡大図について示す。これは図1において定量チャンバー22とその定量チャンバー22に接続した送液流路25、送液流路17A、17B、隔壁23、第一の接続流路24A、第二の接続流路24Bを拡大したものである。送液流路17A、Bは試料充填処理の際は、送液流路17Aから17Bへ、また定量保持部22内に定量する際は、送液流路17Bから17AへDNA試料27を搬送する役割を持つ。隔壁23は定量チャンバー22内に保持されるDNA試料27を定量するために設けたものである。この隔壁23を挟んで定量チャンバー22の反対に第二の接続流路24Bの幅より広い幅を有する送液流路25を設けている。これは定量チャンバー22に定量されるべきDNA試料27が第2の回転により排除されるのを防ぐためであり、これにより第2の回転後、送液流路17A、17B、送液流路25内の余分なDNA試料27のみを排除することができる。
FIG. 2 shows an enlarged view of the liquid
本実施例にて使用した分析プレート28の詳細を図3に示す。図3(a)、(b)に本発明の実施の形態1の分析プレート28における送液流路17A、17Bと定量チャンバー22の近傍の断面A−A'について示す。図3(b)は右側が流路形成面である。斜線でハッチングした部分が分析プレート28である。図3(a)に示すように、送液流路17A、17Bと送液流路25の幅は0.1mmとし、定量チャンバーの幅は0.3mmとしている。また第一の接続流路24A、第二の接続流路24Bの幅は0.15mmとして、送液流路25の幅が第二の接続流路24Bよりも広くなるよう設定している。図3(b)に示すように、これらの流路の深さは共に0.08mmとしている。本実施例の送液流路25の幅は、回転中心側に試料注入口4及び試料注入部5が配置されているため1mm以下とする。しかし導入されるDNA試料27の量によって送液流路25の幅は適宜変更することが可能である。
Details of the
図4に第2の回転時に定量チャンバー近傍に働く力について示す。図4(a)には分析プレート28の表面が疎水状態において第2の回転中に見られる力の状態について、図4(b)には分析プレート28の表面が親水状態において第2の回転中に見られる力の状態について示す。分析プレート28が疎水状態であれば、液体はファンデルワース力により球状になろうとする力も大きい。よって送液流路17A、Bの幅が第一の接続流路24A、第二の接続流路24Bの幅より狭くても遠心力で外周に押し出す力と慣性力で円周方向に流す力が働くことで定量チャンバー22内に保持するDNA試料27と送液流路17Aを通るDNA試料27に分断される。しかし分析プレート28が親水状態であれば、液体は毛細管力が働き壁を伝うような流れになる。
FIG. 4 shows the force acting in the vicinity of the quantitative chamber during the second rotation. FIG. 4A shows the state of the force observed during the second rotation when the surface of the
毛細管力が働くことでDNAサンプル27は細い流路内を流れようとするが、回転による慣性力でDNAサンプル27は送液流路17Bから17Aへ、遠心力で定量チャンバー22の方向へ流れようとする。この時、流路幅の狭い送液流路17A、Bよりも流路幅の広い第一の接続流路24A、第二の接続流路24B内を優先的に流れてしまう。よって隔壁23を設けていても定量チャンバー22内のDNA試料27は送液流路17Bより押し出されるように排除されてしまう。そこで第一の接続流路24A、第二の接続流路24B部分に第一の接続流路24A、第二の接続流路24Bよりも広い流路を確保する必要があるため隔壁23を挟んで定量チャンバー22の反対側に第2の接続流路24Bより幅の広い送液流路25を設けた。
The capillary force acts to cause the
図5に、本発明の分析プレート28における広い幅を有する送液流路25を設けたことによる効果を示す。図5(a)は第二の接続流路24Bの幅よりも広い送液流路25を持つ場合、図5(b)は第二の接続流路24Bの幅よりも狭い送液流路25を持つ場合について示したものである。どちらも分析プレート28の表面は親水状態において実施している。また図5(a)、(b)には共通した(1)〜(3)までの流れの変化について示している。(1)は定量チャンバー22へDNA試料27を充填した状態、(2)は第2の回転によりDNA試料27を定量している状態、(3)は第2の回転を停止した状態について示している。
In FIG. 5, the effect by having provided the liquid
図5(b)の(3)は、定量チャンバー22内のDNA試料27を除去している状態を示す。これは、余分なDNA試料27が隔壁23の上の送液流路25を通過せずに定量チャンバー22内を通過したために起こる。すなわち、分析プレート28の表面が親水状態で、且つ、隔壁23の上部の送液流路25の幅が接続流路24Bの幅より狭いため、回転による遠心力、慣性力の影響で流れやすい幅の広い第2の接続流路24Bを通過したことが原因である。
FIG. 5B (3) shows a state in which the
次に図5(a)の(3)は、定量チャンバー22内のDNA試料27が除去されずに定量された状態を示す。これは、送液流路17A、17B及び送液流路25に滞留している余分なDNA試料27は、送液流路25内を通過したために起こる。したがって、送液流路25の幅が接続流路24Bの幅よりも広ければ、分析プレート28の表面が親水状態の場合でも、定量チャンバー22でDNA試料27が定量出来ることを示している。
Next, (3) in FIG. 5A shows a state in which the
図6に送液流路25の類似形状について示す。図6には送液流路25の形状が半円弧の場合について示す。図のような形状でも第一の接続流路24A、第二の接続流路24Bより送液流路25の幅を広く設けることで定量チャンバー22近傍のDNA試料27は排除され、定量チャンバー22内にのみDNA試料27を保持し、その効果を確認することが出来た。
FIG. 6 shows a similar shape of the
以上のように、本実施の形態1によれば、第2の回転後、遠心力により送液流路17A、17Bに残る余分なDNA試料27のみを排除し、定量チャンバー22に特定量のDNA試料27を正確に定量させることが出来る。
As described above, according to the first embodiment, after the second rotation, only the
本発明の分析プレートは、DNA試料等の生体試料の判別を行う遺伝子解析装置などとして有用である。 The analysis plate of the present invention is useful as a gene analyzer for discriminating biological samples such as DNA samples.
1 流路パターン
2 緩衝剤注入口
3 緩衝剤注入部
4 試料注入口
5 試料注入部
6 正電極部
7 負電極部
8 流路
9 流路
10 流路
11 流路
12 流路
13 チャンバー部
14 流路
15 試料保持部
16 流路
17A 送液流路
17B 送液流路
18 流路
19 流路
20 流路
21 バッファ部
22 定量チャンバー
23 隔壁
24A 第1の接続流路
24B 第2の接続流路
25 送液流路
26 フィルム
27 DNA試料
28 分析プレート
29 回転部固定用穴
30 プレート重心
31 位置決め穴
32 DNAコンジュゲート
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記定量チャンバーは、その中央部で前記送液流路と前記定量チャンバーとを隔てるための隔壁と前記隔壁の両端部に前記送液流路と前記定量チャンバーとを接続するための接続流路とを持ち、
前記接続流路の幅が前記隔壁に接する前記送液流路の幅より狭い分析プレート。 In an analysis plate comprising a quantitative chamber for quantifying the biological sample provided so as to be in contact with a liquid supply flow path for supplying a biological sample,
The metering chamber has a partition for separating the liquid feeding channel and the metering chamber at a central portion thereof, and a connection channel for connecting the liquid feeding channel and the metering chamber to both ends of the partition. Have
An analysis plate in which the width of the connection channel is narrower than the width of the liquid supply channel in contact with the partition wall.
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