JP2009270922A - Biosample reaction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、核酸増幅などの生体試料反応方法に関するものである。 The present invention relates to a biological sample reaction method such as nucleic acid amplification.
ガラス基板等に微細流路が設けられたマイクロ流体チップを使用して、化学分析や化学合成、あるいはバイオ関連の分析などを行う方法が注目されている。マイクロ流体チップは、マイクロTotal Analytical System (マイクロTAS)や、Lab-on-a-chip等とも呼ばれ、従来の装置に比較して試料や試薬の必要量が少ない、反応時間が短い、廃棄物が少ないなどのメリットがあり、医療診断、環境や食品のオンサイト分析、医薬品や化学品などの生産等、広い分野での利用が期待されている。試薬の量が少なくてよいことから、検査のコストを下げることが可能となり、また、試料および試薬の量が少ないことにより、反応時間も大幅に短縮されて検査の効率化が図れる。特に、医療診断に使用する場合には、試料となる血液など検体を少なくすることができるため、患者の負担を軽減できるというメリットもある。 A method of performing chemical analysis, chemical synthesis, bio-related analysis, or the like using a microfluidic chip in which a fine flow path is provided on a glass substrate or the like has attracted attention. Microfluidic chips are also called Micro Total Analytical System (Micro TAS), Lab-on-a-chip, etc., and require less samples and reagents than conventional devices, have shorter reaction times, and waste It is expected to be used in a wide range of fields, such as medical diagnosis, on-site analysis of the environment and food, and production of pharmaceuticals and chemicals. Since the amount of the reagent may be small, it is possible to reduce the cost of the inspection, and because the amount of the sample and the reagent is small, the reaction time is greatly shortened and the inspection can be made more efficient. In particular, when used for medical diagnosis, it is possible to reduce the number of specimens such as blood as a sample.
試料として用いるDNAやRNAなどの遺伝子を増幅する方法として、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法がよく知られている。PCR法は、ターゲットのDNAと試薬を混合したものをチューブに入れ、サーマルサイクラーという温度制御装置で、例えば55℃、72℃、94℃の3段階の温度変化を数分の周期で繰り返し反応させるもので、ポリメラーゼという酵素の作用により温度サイクル1回あたり、約2倍にターゲットDNAだけを増幅することができる。 As a method for amplifying a gene such as DNA or RNA used as a sample, a polymerase chain reaction (PCR) method is well known. In the PCR method, a mixture of target DNA and reagents is put in a tube, and a temperature control device called a thermal cycler is used to repeatedly react, for example, three steps of temperature changes of 55 ° C, 72 ° C, and 94 ° C with a period of several minutes. Therefore, only the target DNA can be amplified about twice as much per temperature cycle by the action of an enzyme called polymerase.
近年、特殊な蛍光プローブを用いたリアルタイムPCRという方法が実用化され、増幅反応を行いながらDNAの定量ができるようになった。リアルタイムPCRは、測定の感度、信頼性が高いことから、研究用、臨床検査用に広く使われている。 In recent years, a method called real-time PCR using a special fluorescent probe has been put into practical use, and DNA can be quantified while performing an amplification reaction. Real-time PCR is widely used for research and clinical tests because of its high measurement sensitivity and reliability.
しかし、従来の装置では、PCRに必要な反応液の量は数十μlが標準的であり、また、1つの反応系では基本的に1つの遺伝子の測定しかできないという問題があった。蛍光プローブを複数入れてその色で区別することにより4種類程度の遺伝子を同時に測定する方法もあるが、それ以上の遺伝子を同時に測定するためには反応系の数を増やすしかなかった。検体から抽出されるDNAの量は一般に少量であり、また試薬も高価なため同時に多数の反応系を測定することは困難であった。 However, in the conventional apparatus, the standard amount of reaction solution required for PCR is several tens of μl, and there is a problem that basically one reaction system can measure only one gene. There is a method of simultaneously measuring about four types of genes by inserting a plurality of fluorescent probes and distinguishing them by their colors, but the only way to measure more genes simultaneously is to increase the number of reaction systems. Since the amount of DNA extracted from the specimen is generally small and the reagents are expensive, it is difficult to measure a large number of reaction systems at the same time.
特許文献1や2には、回転駆動装置を使用して、PCR反応溶液や血液などの液状の検体試料を複数のチャンバに正確に流し込む発明が開示されている。
また、特許文献3には、半導体基板上に集積化されたマイクロウェルを作製して、当該ウェルの中でPCRを行うことにより、微量のサンプルで、多数のDNA試料を一度に増幅して解析を行う方法が開示されている。
Patent Document 3 discloses that microwells integrated on a semiconductor substrate are prepared, and PCR is performed in the wells to amplify and analyze a large number of DNA samples at once with a small amount of samples. A method of performing is disclosed.
本発明の目的は、微量な反応液での反応処理が可能であり、また一度に多くの検体の処理を効率よく行うことが可能な、生体試料反応方法を得ることである。 An object of the present invention is to obtain a biological sample reaction method that can perform a reaction process with a very small amount of a reaction solution and that can efficiently process a large number of specimens at a time.
本発明に係る生体試料反応方法は、複数の反応容器と、各々の前記反応容器に接続された反応液導入用流路と、前記反応液導入用流路に接続された反応液収容部と、前記反応液導入用流路に接続された廃液収容部と、を備えた生体試料反応用チップを用いた生体試料反応方法であって、遠心力により、前記反応液導入用流路と前記反応容器に前記反応液を充填する第1の工程と、遠心力により、前記反応液導入用流路内の反応液を前記廃液収容部に送出する第2の工程と、生体試料反応処理を実行する第3の工程と、を有するものである。 The biological sample reaction method according to the present invention includes a plurality of reaction vessels, a reaction solution introduction channel connected to each of the reaction vessels, a reaction solution storage unit connected to the reaction solution introduction channel, A biological sample reaction method using a biological sample reaction chip provided with a waste liquid storage section connected to the reaction liquid introduction flow path, wherein the reaction liquid introduction flow path and the reaction container by centrifugal force A first step of filling the reaction solution into the second step, a second step of sending the reaction solution in the reaction solution introduction channel to the waste liquid storage unit by centrifugal force, and a biological sample reaction process. 3 processes.
本発明によれば、遠心力を用いて反応液導入用流路を通して反応容器内に反応液を供給することにより、ピペットで定量することが難しい非常に少量の反応液での反応処理が可能となる。反応液の量が少量になると、試薬等のコストを下げることが可能となり、また、反応時間も大幅に短縮されて処理の効率化が図れる。また、一度に多数の反応容器内で処理を行うことができるため、多種類の検査等を効率よく行うことができる。
また、反応液導入用流路と反応容器に反応液を充填した後、反応液導入用流路内の反応液を廃液収容部に送出するようにしたので、個々の反応容器を分離することができるため、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
According to the present invention, by supplying the reaction solution into the reaction vessel through the reaction solution introduction channel using centrifugal force, it is possible to perform a reaction process with a very small amount of the reaction solution that is difficult to quantify with a pipette. Become. When the amount of the reaction solution is small, it is possible to reduce the cost of reagents and the like, and the reaction time is greatly shortened so that the processing efficiency can be improved. In addition, since processing can be performed in a large number of reaction vessels at a time, various types of inspections and the like can be performed efficiently.
In addition, after filling the reaction liquid into the reaction liquid introduction channel and the reaction container, the reaction liquid in the reaction liquid introduction flow path is sent to the waste liquid container, so that the individual reaction containers can be separated. Therefore, contamination between reaction vessels can be prevented.
また、前記第1の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、前記第2の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してβの角度を有し、90度≦α≦180度かつ0度≦β<90度、としてもよい。
本発明によれば、第1の工程と第2の工程で遠心力のかかる向きを変えることにより、簡易な方法で効率よく反応容器に反応液を充填し、反応液導入用流路内の反応液のみを送出することができる。
In the first step, the direction of the flow path from the reaction liquid introduction flow path to the waste liquid storage portion has an angle α with respect to the direction of centrifugal force. In the second process, The direction of the flow path from the reaction liquid introduction flow path to the waste liquid container has an angle β with respect to the direction of the centrifugal force, and 90 degrees ≦ α ≦ 180 degrees and 0 degrees ≦ β <90 degrees. Good.
According to the present invention, by changing the direction in which the centrifugal force is applied in the first step and the second step, the reaction vessel is efficiently filled with the reaction solution by a simple method, and the reaction in the reaction solution introduction flow path is performed. Only liquid can be delivered.
また、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、90度≦α≦180度であり、前記第1の工程では、前記廃液収容部は外部と隔絶されており、前記第2の工程では、前記廃液収容部は外部と連通されているようにしてもよい。
本発明によれば、第2の工程で廃液収容部を外部と連通させることにより、簡易な方法で効率よく反応容器に反応液を充填し、反応液導入用流路内の反応液のみを送出することができる。
The direction of the flow path from the reaction liquid introduction flow path to the waste liquid storage section has an angle α with respect to the direction of centrifugal force, and 90 degrees ≦ α ≦ 180 degrees, and the first step Then, the waste liquid container may be isolated from the outside, and in the second step, the waste liquid container may be communicated with the outside.
According to the present invention, the reaction liquid is efficiently filled into the reaction vessel by a simple method by communicating the waste liquid container with the outside in the second step, and only the reaction liquid in the reaction liquid introduction channel is sent out. can do.
また、前記第2の工程では、前記第1の工程よりも、前記廃液収容部の容量を大きくするようにしてもよい。
本発明によれば、廃液収容部の容量を調整することにより、簡易な方法で効率よく反応容器に反応液を充填し、反応液導入用流路内の反応液のみを送出することができる。
Further, in the second step, the capacity of the waste liquid storage unit may be made larger than that in the first step.
According to the present invention, by adjusting the capacity of the waste liquid storage unit, it is possible to efficiently fill the reaction vessel into the reaction vessel by a simple method and send out only the reaction solution in the reaction solution introduction channel.
また、各々の前記反応容器には、反応に必要な試薬が塗布されていることが望ましい。これにより、使用者は、反応液を充填するだけで簡易に検査等を行うことができる。 Moreover, it is desirable that each reaction container is coated with a reagent necessary for the reaction. Thereby, the user can perform a test | inspection etc. simply by filling a reaction liquid.
また、前記生体試料反応処理は核酸増幅を含む処理であり、前記反応液には、ターゲット核酸、核酸を増幅するための酵素、及びヌクレオチドが所定の濃度で含まれており、前記反応容器には、予めプライマーが塗布されていることとすることができる。
また、リアルタイムPCR処理を行う場合には、反応装置内に予め蛍光プローブを塗布しておいてもよい。
The biological sample reaction process is a process including nucleic acid amplification, and the reaction solution contains a target nucleic acid, an enzyme for amplifying the nucleic acid, and nucleotides at a predetermined concentration. A primer can be applied in advance.
When performing real-time PCR processing, a fluorescent probe may be applied in advance in the reaction apparatus.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1(A)は、本発明の実施の形態1によるマイクロリアクターアレイ(生体試料反応用チップ)10の概略構成を示す上面図、図1(B)は図1(A)のC−C断面図である。図に示すように、マイクロリアクターアレイ10は、透明基板101,102、反応容器103、反応液導入用流路104、反応液導入用流路104から廃液収容部105へ向かう流路104a、廃液収容部105、反応液収容部106、反応液供給口107を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1A is a top view showing a schematic configuration of a microreactor array (biological sample reaction chip) 10 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. As shown in the figure, the
図1に示すように、マイクロリアクターアレイ10は、透明基板101と透明基板102を貼り合わせて構成されている。透明基板101には、複数の反応容器103、反応液導入用流路104、流路104a、廃液収容部105、反応液収容部106が形成されている。透明基板102には、反応液供給口107が形成されている。透明基板101,102は例えば樹脂基板とすることができる。
As shown in FIG. 1, the
反応容器103は、例えば直径500μmの円形状で、深さ100μmに形成されている。反応液導入用流路104は、反応液の流れる方向に垂直な断面が、幅200μm、深さ100μmに形成されている。隣り合う反応容器103間の距離は、反応容器103間での反応液の混合を防止できるように十分に確保されている。なお、反応容器103、及び反応液導入用流路104は、気泡の吸着を防止するため内壁面が親液性となるように表面処理を施しておくことが望ましい。また、反応容器103、及び反応液導入用流路104、の内壁面にはタンパク質などの生体分子の非特異吸着を抑制する表面処理が施されていることが望ましい。
The
また、透明基板101と透明基板102の互いに接触する面が撥液性を有するように表面処理を施したり、あるいは、透明基板101と透明基板102の接触面にシール性を持たせることにより、反応容器103から反応液が漏れ、基板表面を伝わって別の反応容器103に入ることを防ぐことができる。具体的には接触面をシリコーンゴムやフッ素樹脂でコートするなどの方法が考えられる。
In addition, the surface of the
次に、マイクロリアクターアレイ10に反応液を充填する方法を説明する。反応液を充填する工程では、まず、反応液供給口107から、ピペット等を用いて反応液収容部106に反応液を供給する。
Next, a method for filling the
反応液には、ターゲット核酸、ポリメラーゼ、及びヌクレオチド(dNTP)が反応に適した所定の濃度で含まれている。
ターゲット核酸は、例えば血液、尿、唾液、髄液のような生体サンプルから抽出したDNA、または抽出したRNAから逆転写したcDNAなどを用いることができる。
プライマーは反応液に含まれていてもよいが、本実施例のマイクロリアクターアレイでは、各反応容器103内に、予め塗付され乾燥状態で収容されている。それぞれの反応容器104には、異なるプライマーが塗付されており、同時に多数のPCRが行えるようになっている。
The reaction solution contains target nucleic acid, polymerase, and nucleotide (dNTP) at a predetermined concentration suitable for the reaction.
As the target nucleic acid, for example, DNA extracted from a biological sample such as blood, urine, saliva, spinal fluid, or cDNA reversely transcribed from the extracted RNA can be used.
The primer may be contained in the reaction solution, but in the microreactor array of this example, each primer is applied in advance and stored in a dry state. Each
次に、マイクロリアクターアレイ10を図2に示すような遠心装置50を用いて回転させる。
図2に示すように、遠心装置50の回転テーブル51上にマイクロリアクターアレイ10を固定し、遠心装置50を回転させることにより、マイクロリアクターアレイ10には、反応液収容部106から反応容器103に向かう方向に遠心力がかかる。
Next, the
As shown in FIG. 2, by fixing the
まず、図3(A)に示す方向に遠心力がかかるようにマイクロリアクターアレイ10を遠心装置50に固定し、回転させる。図3(A)に示す状態で遠心装置50を回転させると、マイクロリアクターアレイ10に遠心力がかかることにより、反応液は反応液導入用流路104を充填しながら進み、さらに反応容器103を充填する。反応液よりも比重の軽い空気は反応液導入用流路104内へ押し出され、反応液と入れ替わることにより、反応容器103が反応液で満たされる。
First, the
図3(A)に示す状態でマイクロリアクターアレイ10に遠心力をかけた場合、反応液は廃液収容部105へは送出されない。これは、図に示すように、反応液導入用流路104から廃液収容部105へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対して135度の角度をなしているため、遠心力の廃液収容部105へ向かう流路の方向の成分が0以下となるからである。なお、反応液導入用流路104から廃液収容部105へ向かう流路104aの方向と遠心力の方向のなす角度が90度以上180度以下であれば、反応液は廃液収容部105へ送出されない。このように、反応液が廃液収容部105の方へ流れていかないため、すべての反応容器103に反応液を充填することができる。
When centrifugal force is applied to the
次に、遠心装置50の回転を一端停止し、今度はマイクロリアクターアレイ10を図3(B)に示す方向に遠心力がかかるように遠心装置50に固定する。再び遠心装置50を回転させることにより、今度は反応液導入用流路104内の反応液が廃液収容部105に送出される。これは、図3(B)の状態では、反応液導入用流路104から廃液収容部105へ向かう流路104aの方向が、遠心力の方向に対して45度の角度をなしているため、遠心力の廃液収容部105へ向かう流路の方向の成分が0以上となるからである。なお、反応液導入用流路104から廃液収容部105へ向かう流路の方向と遠心力の方向のなす角度が0度以上かつ90度より小さければ、反応液は廃液収容部105へ送出される。なお、反応液導入用流路104内の反応液は廃液収容部105へ送出されるが、反応容器103内の反応液は反応容器103内に留まる。
Next, the rotation of the
このように、反応液導入用流路104内の反応液を廃液収容部105に送出しておくことにより、各反応容器103を分離することができる。
In this way, each
以上のような手順でマイクロリアクターアレイ10に反応液を供給したら、次に、PCR処理(生体試料反応処理)を行う。具体的には、マイクロリアクターアレイ10をサーマルサイクラーに設置してPCR処理を行う。一般的には、まず、94℃で2本鎖DNAを解離させる工程を実行し、次に、プライマーを約55℃でアニーリングする工程を実行し、次に耐熱性のDNAポリメラーゼを使用して約72℃で相補鎖の複製を行う工程を含むサイクルを繰り返す。
Once the reaction solution is supplied to the
また、マイクロリアクターアレイ10を用いてリアルタイムPCRを行う場合には、あらかじめ反応容器103の内壁にはPCR反応に用いるプライマーと蛍光プローブを塗布しておき、1サイクル毎にCCDセンサ等を用いて蛍光強度を測定する。特定の蛍光強度に到達したサイクル数から、初期のターゲット核酸の量を算出測定する。なお、リアルタイムPCRの実施方法は上記のものに限られない。例えば、SYBR(登録商標) Greenのような二本鎖結合蛍光色素を用いる場合には、蛍光プローブは不要である。
In addition, when performing real-time PCR using the
以上のように、実施の形態1によれば、遠心力を利用して、反応液導入用流路104を通して反応容器103内に反応液を供給することにより、ピペットで定量することが難しい非常に少量の反応液での反応処理が可能となる。また、一度に多数の反応容器103内で処理を行うことができるため、多種類の検査等を効率よく行うことができる。
また、遠心力により、反応液導入用流路104と反応容器103に反応液を充填した後、遠心力のかかる向きを変えて、再度遠心力により、反応液導入用流路104内の反応液を廃液収容部105に送出するようにしたので、反応処理時には個々の反応容器103を分離することができるため、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
As described above, according to the first embodiment, it is difficult to quantify with a pipette by supplying the reaction liquid into the
Further, after filling the reaction liquid
なお、実施の形態1では、マイクロリアクターアレイ10をリアルタイムPCR反応用の反応装置として用いたが、遺伝子や生体試料を用いた様々な反応に利用することができる。例えば、特定のタンパク質を特異的に捕捉(例えば、吸着、結合等)する抗原、抗体、レセプター、酵素等のタンパク質、ペプチド(オリゴペプチド)等を反応容器103内に塗布しておき、反応液からターゲットのタンパク質を検出する処理等に用いることもできる。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
図4(A)は、本発明の実施の形態2によるマイクロリアクターアレイ(生体試料反応用チップ)20の概略構成を示す上面図、図4(B)は図4(A)のC−C断面図である。図に示すように、マイクロリアクターアレイ20は、透明基板101,102、反応容器103、反応液導入用流路104、反応液導入用流路104から廃液収容部105へ向かう流路104a、廃液収容部105、反応液収容部106、反応液供給口107、外部連通孔201、外部連通路202を備えている。
Embodiment 2. FIG.
4A is a top view showing a schematic configuration of a microreactor array (biological sample reaction chip) 20 according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 4A. FIG. As shown in the figure, the
図4に示すように、マイクロリアクターアレイ20は、透明基板101と透明基板102を貼り合わせて構成されている。透明基板101には、複数の反応容器103、反応液導入用流路104、流路104a、廃液収容部105、反応液収容部106、外部連通路202が形成されている。透明基板102には、反応液供給口107、外部連通孔201が形成されている。外部連通孔201は、薄いフィルム等で上面がシールされている。透明基板101,102は例えば樹脂基板とすることができる。
As shown in FIG. 4, the
反応容器103は、例えば直径500μmの円形状で、深さ100μmに形成されている。反応液導入用流路104は、反応液の流れる方向に垂直な断面が、幅200μm、深さ100μmに形成されている。隣り合う反応容器103間の距離は、反応容器103間での反応液の混合を防止できるように十分に確保されている。なお、反応容器103、及び反応液導入用流路104は、気泡の吸着を防止するため内壁面が親液性となるように表面処理を施しておくことが望ましい。また、反応容器103、及び反応液導入用流路104、の内壁面にはタンパク質などの生体分子の非特異吸着を抑制する表面処理が施されていることが望ましい。
The
また、透明基板101と透明基板102の互いに接触する面が撥液性を有するように表面処理を施したり、あるいは、透明基板101と透明基板102の接触面にシール性を持たせることにより、反応容器103から反応液が漏れ、基板表面を伝わって別の反応容器103に入ることを防ぐことができる。具体的には接触面をシリコーンゴムやフッ素樹脂でコートするなどの方法が考えられる。
In addition, the surface of the
次に、マイクロリアクターアレイ10に反応液を充填する方法を説明する。反応液を充填する工程では、まず、反応液供給口107から、ピペット等を用いて反応液収容部106に反応液を供給する。
Next, a method for filling the
反応液には、ターゲット核酸、ポリメラーゼ、及びヌクレオチド(dNTP)が反応に適した所定の濃度で含まれている。
ターゲット核酸は、例えば血液、尿、唾液、髄液のような生体サンプルから抽出したDNA、または抽出したRNAから逆転写したcDNAなどを用いることができる。
プライマーは反応液に含まれていてもよいが、本実施例のマイクロリアクターアレイでは、各反応容器103内に、予め塗付され乾燥状態で収容されている。それぞれの反応容器104には、異なるプライマーが塗付されており、同時に多数のPCRが行えるようになっている。
The reaction solution contains target nucleic acid, polymerase, and nucleotide (dNTP) at a predetermined concentration suitable for the reaction.
As the target nucleic acid, for example, DNA extracted from a biological sample such as blood, urine, saliva, spinal fluid, or cDNA reversely transcribed from the extracted RNA can be used.
The primer may be contained in the reaction solution, but in the microreactor array of this example, each primer is applied in advance and stored in a dry state. Each
次に、実施の形態1と同様に、マイクロリアクターアレイ20を図2に示すような遠心装置50を用いて回転させる。
まず、図5(A)に示す方向に遠心力がかかるようにマイクロリアクターアレイ20を遠心装置50に固定し、回転させる。図5(A)に示す状態で遠心装置50を回転させると、マイクロリアクターアレイ20に遠心力がかかることにより、反応液は反応液導入用流路104を充填しながら進み、さらに反応容器103を充填する。反応液よりも比重の軽い空気は反応液導入用流路104内へ押し出され、反応液と入れ替わることにより、反応容器103が反応液で満たされる。
Next, as in the first embodiment, the
First, the
図5(A)に示す状態でマイクロリアクターアレイ20に遠心力をかけた場合、反応液は廃液収容部105へは送出されない。これは、図に示すように、反応液導入用流路104から廃液収容部105へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対して135度の角度をなしているため、遠心力の廃液収容部105へ向かう流路の方向の成分が0以下となるからである。なお、反応液導入用流路104から廃液収容部105へ向かう流路104aの方向と遠心力の方向のなす角度が90度以上180度以下であれば、反応液は廃液収容部105へ送出されない。このように、反応液が廃液収容部105の方へ流れていかないため、すべての反応容器103に反応液を充填することができる。
When a centrifugal force is applied to the
次に、遠心装置50の回転を一端停止し、今度は図5(B)に示すように、外部連通孔201の上面のシール部を針などを用いて空気抜き用の穴を開口する。さらに、再び遠心装置50を回転させることにより、今度は反応液導入用流路104内の反応液が廃液収容部105に送出される。このとき、反応液導入用流路104内の反応液は廃液収容部105へ送出されるが、反応容器103内の反応液は反応容器103内に留まる。なお、外部連通孔201は、廃液収容部105内へ送出された反応液が漏れでないように、廃液収容部105から離れた位置に配置することが望ましい。
Next, the rotation of the
このように、反応液導入用流路104内の反応液を廃液収容部105に送出しておくことにより、各反応容器103を分離することができる。
In this way, each
以上のような手順でマイクロリアクターアレイ10に反応液を供給したら、マイクロリアクターアレイ20の開口部をテープ等でシールして、実施の形態1と同様にPCR処理(生体試料反応処理)を行う。
When the reaction solution is supplied to the
以上のように、実施の形態2によれば、遠心力を利用して、反応液導入用流路104を通して反応容器103内に反応液を供給することにより、ピペットで定量することが難しい非常に少量の反応液での反応処理が可能となる。また、一度に多数の反応容器103内で処理を行うことができるため、多種類の検査等を効率よく行うことができる。
また、遠心力により、反応液導入用流路104と反応容器103に反応液を充填した後、廃液収容部105と外部連通路202を介して接続された外部連通孔201を開口し、再度遠心力により、反応液導入用流路104内の反応液を廃液収容部103に送出するようにしたので、反応処理時には個々の反応容器103を分離することができるため、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
As described above, according to the second embodiment, it is difficult to quantify with a pipette by supplying a reaction solution into the
Further, after filling the reaction liquid
なお、実施の形態2では、マイクロリアクターアレイ20をリアルタイムPCR反応用の反応装置として用いたが、遺伝子や生体試料を用いた様々な反応に利用することができる。例えば、特定のタンパク質を特異的に捕捉(例えば、吸着、結合等)する抗原、抗体、レセプター、酵素等のタンパク質、ペプチド(オリゴペプチド)等を反応容器103内に塗布しておき、反応液からターゲットのタンパク質を検出する処理等に用いることもできる。
In the second embodiment, the
実施の形態3.
図6(A)は、本発明の実施の形態3によるマイクロリアクターアレイ(生体試料反応用チップ)30の概略構成を示す上面図、図6(B)は図6(A)のC−C断面図である。図に示すように、マイクロリアクターアレイ30は、透明基板101,102、反応容器103、反応液導入用流路104、廃液収容部105、反応液収容部106、反応液供給口107、廃液収容部容量調整部301を備えている。
Embodiment 3 FIG.
6A is a top view showing a schematic configuration of a microreactor array (biological sample reaction chip) 30 according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 6A. FIG. As shown in the figure, the
図6に示すように、マイクロリアクターアレイ30は、透明基板101と透明基板102を貼り合わせて構成されている。透明基板101には、複数の反応容器103、反応液導入用流路104、廃液収容部105、反応液収容部106が形成されている。廃液収容部105の開口部には、廃液収容部容量調整部301が設けられている。透明基板102には、反応液供給口107が形成されている。透明基板101,102は例えば樹脂基板とすることができる。
As shown in FIG. 6, the
反応容器103は、例えば直径500μmの円形状で、深さ100μmに形成されている。反応液導入用流路104は、反応液の流れる方向に垂直な断面が、幅200μm、深さ100μmに形成されている。隣り合う反応容器103間の距離は、反応容器103間での反応液の混合を防止できるように十分に確保されている。なお、反応容器103、及び反応液導入用流路104は、気泡の吸着を防止するため内壁面が親液性となるように表面処理を施しておくことが望ましい。また、反応容器103、及び反応液導入用流路104、の内壁面にはタンパク質などの生体分子の非特異吸着を抑制する表面処理が施されていることが望ましい。
The
また、透明基板101と透明基板102の互いに接触する面が撥液性を有するように表面処理を施したり、あるいは、透明基板101と透明基板102の接触面にシール性を持たせることにより、反応容器103から反応液が漏れ、基板表面を伝わって別の反応容器103に入ることを防ぐことができる。具体的には接触面をシリコーンゴムやフッ素樹脂でコートするなどの方法が考えられる。
In addition, the surface of the
次に、マイクロリアクターアレイ10に反応液を充填する方法を説明する。反応液を充填する工程では、まず、反応液供給口107から、ピペット等を用いて反応液収容部106に反応液を供給する。
Next, a method for filling the
反応液には、ターゲット核酸、ポリメラーゼ、及びヌクレオチド(dNTP)が反応に適した所定の濃度で含まれている。
ターゲット核酸は、例えば血液、尿、唾液、髄液のような生体サンプルから抽出したDNA、または抽出したRNAから逆転写したcDNAなどを用いることができる。
プライマーは反応液に含まれていてもよいが、本実施例のマイクロリアクターアレイでは、各反応容器103内に、予め塗付され乾燥状態で収容されている。それぞれの反応容器104には、異なるプライマーが塗付されており、同時に多数のPCRが行えるようになっている。
The reaction solution contains target nucleic acid, polymerase, and nucleotide (dNTP) at a predetermined concentration suitable for the reaction.
As the target nucleic acid, for example, DNA extracted from a biological sample such as blood, urine, saliva, spinal fluid, or cDNA reversely transcribed from the extracted RNA can be used.
The primer may be contained in the reaction solution, but in the microreactor array of this example, each primer is applied in advance and stored in a dry state. Each
次に、実施の形態1と同様に、マイクロリアクターアレイ30を図2に示すような遠心装置50を用いて回転させる。
まず、図7(A)に示す方向に遠心力がかかるようにマイクロリアクターアレイ30を遠心装置50に固定し、回転させる。図7(A)に示す状態で遠心装置50を回転させると、マイクロリアクターアレイ30に遠心力がかかることにより、反応液は反応液導入用流路104を充填しながら進み、さらに反応容器103を充填する。反応液よりも比重の軽い空気は反応液導入用流路104内へ押し出され、反応液と入れ替わることにより、反応容器103が反応液で満たされる。
Next, as in the first embodiment, the
First, the
また、この時廃液収容部105の廃液収容部容量調整部301は、図7(B)に示す位置で固定されている。図7(B)の状態では、廃液収容部105の容量が最小となる。この状態でマイクロリアクターアレイ30に遠心力をかけた場合、反応液は遠心力によって廃液収容部105まで送出されるが、廃液収容部105の容量が小さいため、廃液収容部105に送出される反応液は少量であり、残りの反応液は反応容器103に充填される。
At this time, the waste liquid storage section
次に、遠心装置50の回転を一端停止し、今度は図7(C)に示すように、廃液収容部容量調整部301の位置をずらし、廃液収容部105の容量を大きくする。さらに、再び遠心装置50を回転させることにより、今度は反応液導入用流路104内の反応液が廃液収容部105に送出される。このとき、反応液導入用流路104内の反応液は廃液収容部105へ送出されるが、反応容器103内の反応液は反応容器103内に留まる。
Next, the rotation of the
このように、反応液導入用流路104内の反応液を廃液収容部105に送出しておくことにより、各反応容器103を分離することができる。
In this way, each
以上のように、実施の形態3によれば、遠心力を利用して、反応液導入用流路104を通して反応容器103内に反応液を供給することにより、ピペットで定量することが難しい非常に少量の反応液での反応処理が可能となる。また、一度に多数の反応容器103内で処理を行うことができるため、多種類の検査等を効率よく行うことができる。
また、遠心力により、反応液導入用流路104と反応容器103に反応液を充填した後、廃液収容部容量調整部301の位置を変えて廃液収容部105の容量を大きくし、再度遠心力により、反応液導入用流路104内の反応液を廃液収容部105に送出するようにしたので、反応処理時には個々の反応容器103を分離することができ、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
As described above, according to the third embodiment, it is difficult to quantify with a pipette by supplying the reaction solution into the
Further, after filling the reaction liquid
なお、実施の形態3では、マイクロリアクターアレイ20をリアルタイムPCR反応用の反応装置として用いたが、遺伝子や生体試料を用いた様々な反応に利用することができる。例えば、特定のタンパク質を特異的に捕捉(例えば、吸着、結合等)する抗原、抗体、レセプター、酵素等のタンパク質、ペプチド(オリゴペプチド)等を反応容器103内に塗布しておき、反応液からターゲットのタンパク質を検出する処理等に用いることもできる。
In the third embodiment, the
10 マイクロリアクターアレイ、101,102 透明基板、103 反応容器、104 反応液導入用流路、104a 流路、105 廃液収容部、106 反応液収容部、107 反応液供給口、50 遠心装置、201 外部連通孔、202 外部連通路、301 廃液収容部容量調整部 10 Microreactor array, 101, 102 Transparent substrate, 103 Reaction vessel, 104 Reaction liquid introduction flow path, 104a flow path, 105 Waste liquid storage section, 106 Reaction liquid storage section, 107 Reaction liquid supply port, 50 Centrifugal device, 201 External Communication hole, 202 External communication path, 301 Waste liquid storage unit capacity adjustment unit
Claims (6)
遠心力により、前記反応液導入用流路と前記反応容器に前記反応液を充填する第1の工程と、
遠心力により、前記反応液導入用流路内の反応液を前記廃液収容部に送出する第2の工程と、
生体試料反応処理を実行する第3の工程と、を有することを特徴とする生体試料反応方法。 A plurality of reaction vessels, a reaction solution introduction channel connected to each of the reaction vessels, a reaction solution storage unit connected to the reaction solution introduction channel, and a reaction solution introduction channel A biological sample reaction method using a biological sample reaction chip comprising:
A first step of filling the reaction solution into the reaction solution introduction channel and the reaction vessel by centrifugal force;
A second step of sending the reaction liquid in the reaction liquid introduction flow path to the waste liquid container by centrifugal force;
And a third step of performing a biological sample reaction process.
前記第2の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してβの角度を有し、
90度≦α≦180度かつ0度≦β<90度、であることを特徴とする請求項1に記載の生体試料反応方法。 In the first step, the direction of the flow path from the reaction liquid introduction flow path to the waste liquid storage portion has an angle α with respect to the direction of centrifugal force,
In the second step, the direction of the flow path from the reaction liquid introduction flow path to the waste liquid container has an angle β with respect to the direction of centrifugal force,
The biological sample reaction method according to claim 1, wherein 90 degrees ≦ α ≦ 180 degrees and 0 degrees ≦ β <90 degrees.
前記第1の工程では、前記廃液収容部は外部と隔絶されており、
前記第2の工程では、前記廃液収容部は外部と連通されていることを特徴とする請求項1に記載の生体試料反応方法。 The direction of the flow path from the reaction liquid introduction flow path to the waste liquid container has an angle α with respect to the direction of centrifugal force, and 90 degrees ≦ α ≦ 180 degrees,
In the first step, the waste liquid container is isolated from the outside,
The biological sample reaction method according to claim 1, wherein in the second step, the waste liquid container is communicated with the outside.
前記反応容器には、予めプライマーが塗布されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の生体試料反応方法。 The biological sample reaction process is a process including nucleic acid amplification, and the reaction solution contains a target nucleic acid, an enzyme for amplifying the nucleic acid, and nucleotides at a predetermined concentration,
The biological sample reaction method according to any one of claims 1 to 5, wherein a primer is previously applied to the reaction container.
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