JP2011022031A - 反応処理装置および反応処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 生化学反応システムで使用するマイクロチップ内で複数の溶液を混合する場合に、溶液上流流路に溶液内の溶質濃度分布を変化させる電界発生領域を設ける。そして溶質濃度の高い領域を他の溶液と接触させることで溶液間の拡散を促進する。その結果、溶液混合必要時間を短縮できる。
【選択図】 図3
Description
以下に本発明を適用できる第1の実施形態を図1〜図5を用いて説明する。
(参考文献:BUNSEKI KAGAKU Vol.54,No.12,pp1189−1195)
検体は検体溶液内で濃縮された結果、試薬溶液との界面部分の検体の濃度が高い状態で試薬溶液と接触する。
以上より図3で示したように、第1の電極27と第2の電極28を好ましくは合流流路11近傍に設けるほうが良い。
以下に本発明を適用できる第2の実施形態を図4を用いて説明する。
図4は上流流路の合流部付近の拡大図である。第2の実施形態は、第1の実施形態に対して第1の電極40と第2の電極41の位置が変更されている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。合流流路11には第1の電極40と第2の電極41が対向して設けられている。第1の電極40と第2の電極41は交流電源29に電気的に接続されている。第1の電極40と第2の電極41の合流流路11と接する部分は、第1の電極40のほうが第2の電極41より小さく形成されている。第1の電極40と第2の電極41の合流流路11と接する部分の大きさが異なるため第1の電極40と第2の電極41の間には不均一な電場が生じる。すなわち第1の電極40と第2の電極41の間の電気力線30には粗密部が存在する。第1の上流流路9には塩基・プライマー24(●は全て塩基またはプライマーを表す)が含まれた試薬が送液される。第2の上流流路10には検体25(〇は全て検体を表す)が含まれた溶液が送液される。第1の電極40付近の検体は第1の電極40と第2の電極41の間に生じる電場の影響(誘電泳動)により図中矢印の方向に偏向される。偏向された検体は塩基・プライマーが含まれた試薬側へ移動し濃縮される。その結果、検体の濃度の高い部分と塩基・プライマーが含まれた試薬間での拡散が促進され混合は短時間で行われる。第1の電極40から離れた位置では、電気力線の粗密変化が乏しい。そのため塩基・プライマー24は電場の影響(誘電泳動)により偏向されにくい。
以下に本発明を適用できる第3の実施形態を図5(a)〜図5(c)を用いて説明する。
図5(a)はマイクロチップ2の平面図である。第3の実施形態は、第1の実施形態に対して第1の分岐流路21・第2の廃液チャンバー22・第2の開口23が追加されている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。合流流路11には第1の分岐流路21が連通している。第1の分岐流路21は第2の廃液チャンバー22に連通している。第2の廃液チャンバー22は第2の開口23に連通している。第2の開口23には不図示ではあるがシートが貼り付けられている。第2の開口23から異物がマイクロチップ2内に侵入するのを防止している。第1の実施形態において図1・図2(a)を用いて説明したように、マイクロチップ2を生化学反応システム1のセット部3に挿入すると生化学反応システム1内に設けられた穿孔部材によりシートに開口が形成される。第2の開口23上に設けられたシートの開口部に気密に接合する接合部を介してポンプにより吸引を行うことで送液を補助しても良い。
図5(b)は図5(a)の第1の上流流路9と第2の上流流路10の合流部付近の拡大図である。第2の上流流路10には第1の電極27と第2の電極28が対向して設けられている。第1の電極27と第2の電極28は交流電源29に電気的に接続されている。第1の電極27と第2の電極28は第2の上流流路10の合流流路11近傍に対向して設けられている。第1の電極27と第2の電極28の第2の上流流路10と接する部分は、第1の電極27のほうが第2の電極28より小さく形成されている。第1の電極27と第2の電極28の第2の上流流路10と接する部分の大きさが異なるため第1の電極27と第2の電極28の間には不均一な電場が電場が生じる。すなわち第1の電極27と第2の電極28の間の電気力線32には粗密部が存在する。合流流路11には流路隔壁26が設けられており、流路隔壁26により分岐された第1の分岐流路21が設けられている。第1の上流流路9には塩基・プライマー24(●は全て塩基またはプライマーを表す)が含まれた試薬が図4で示した第1のチャンバー6から送液される。第2の上流流路10には検体25(〇は全て検体を表す)が含まれた溶液が図5(a)で示した第2のチャンバー8から送液される。第1の電極27と第2の電極28付近の検体は第1の電極27と第2の電極28の間に生じる電場の影響(誘電泳動)により図中矢印の方向に偏向される。偏向された検体は検体溶液内で濃縮された状態で合流流路11内に導入される。第1の分岐流路21には検体が含まれた溶液の溶媒部が導入される。
以下に本発明を適用できる第4の実施形態を図6を用いて説明する。
図6は第4の実施形態のマイクロチップの上面図である。第4の実施形態は、第3の実施形態に対してマイクロチップ2に第3の導入口31・第3のチャンバー32・第3の上流流路33を設けた点が第2の実施形態と異なる点である。その他の部分の構成は第3の実施形態と同様であるので説明は省略する。
図6において、第3の導入口31は第3のチャンバー32に連通している。第3のチャンバー32は第3の上流流路33に連通しており、第3の上流流路33は第1の上流流路9に連通している。このように構成することで検体以外に2種類の試薬を供給することが可能となる。更に導入口・チャンバー・上流流路を追加することで供給可能な試薬数を増加することは可能である。
以下に本発明を適用できる第5の実施形態を図7を用いて説明する。
図7は第5の実施形態のマイクロチップの上面図である。第5の実施形態は、第3の実施形態に対してマイクロチップ2に第4の導入口34・第4のチャンバー35・第4の上流流路36・第2の分岐流路39・第3の廃液チャンバー37・第3の開口38を設けた点が第3の実施形態と異なる点である。その他の部分の構成は第3の実施形態と同様であるので説明は省略する。
図7において、第4の導入口34は第4のチャンバー35に連通している。第4のチャンバー35は第4の上流流路36に連通しており、第4の上流流路36は合流流路11に連通している。第2の分岐流路39は合流流路11に連通している。第2の分岐流路39は第3の廃液チャンバー37に連通しており、第2の廃液チャンバー37は第3の開口38に連通している。第2の分岐流路39には、第2の実施形態の第2の上流流路10と同様に電極が設けられている。このように構成することで第4の導入口34に誘電泳動により濃縮可能な溶質を含む溶液を導入し、第4の上流流路36内で溶質を濃縮し、合流流路11に導入することが可能となる。そして第1の上流流路9と第2の上流流路10から合流流路11に導入された溶液と第4の上流流路36から合流流路11に導入された溶液の混合を促進することが可能となる。第2の分岐流路39には第4の導入口34に導入された溶液の溶媒の一部が分流される。
また、導入口・チャンバー・上流流路・分岐流路・廃液チャンバー・開口を追加することで供給可能な試薬類を増加することは可能である。
10 第2の上流流路
11 合流流路
24 塩基・プライマー
25 検体
27・40 第1の電極
28・41 第2の電極
29 交流電源
30 電気力線
Claims (13)
- 反応処理に利用される物質を有する流体の複数種をそれぞれ合流して下流の反応処理領域へ導く反応処理装置であって、前記複数種の流体をそれぞれ流す複数の上流流路と、前記上流流路の複数と連通し、合流した流体を下流の反応処理領域に導くための合流流路と、前記合流流路を流れる少なくとも一つの流体中において、他の流体と接する側に前記物質を密集させる手段と、を有することを特徴とする反応処理装置。
- 前記密集させる手段は、前記複数の上流流路の少なくとも一つに、液体の流れ方向と垂直な方向に対して前記物質の濃度分布を発生させる手段である請求項1に記載の反応処理装置。
- 前記密集させる手段は、前記合流流路に配置され、液体の流れ方向と垂直な方向に対して前記物質の濃度分布を発生させる手段である請求項1に記載の反応処理装置。
- 前記濃度分布を発生させる手段は、電界発生領域を有する電界発生手段である請求項2または3に記載の反応処理装置。
- 前記電界発生領域を前記上流流路と前記合流流路が接続する合流位置の近傍に設けたことを特徴とする請求項4に記載の反応処理装置。
- 前記上流流路内に前記溶液の一部を分流する分岐流路を設けたことを特徴とする請求項1または4〜5のいずれかに記載の反応処理装置。
- 前記合流流路内に前記液体の一部を分流する分岐流路を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の反応処理装置。
- 前記電界発生手段が前記反応処理に利用される物質の誘電泳動を誘起する手段であることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の反応処理装置。
- 前記反応処理領域が、加熱または冷却を行う熱処理領域を有する請求項1〜8のいずれかに記載の反応処理装置。
- 前記反応処理領域が、反応を検出する処理を行う処理領域を有する請求項1〜9のいずれかに記載の反応処理装置。
- 前記反応処理が、生化学反応処理であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の生化学反応処理装置。
- 前記反応処理に利用される物質が、検出対象の核酸、PCR用核酸プライマー、PCR増幅用の塩基およびポリメラーゼ酵素の少なくともいずれかである請求項1〜11のいずれかに記載の生化学反応処理装置。
- 反応処理に利用される物質を有する流体の複数種をそれぞれ合流して下流の反応処理領域へ導く反応処理方法であって、前記複数種の流体を複数の上流流路を用いて上流から流して合流させる際に、少なくとも一つの流体中において、他の流体と接する側に前記物質を密集させることを特徴とする反応処理方法。
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