JP2011196849A - 回転式分析チップおよびそれを用いた測定システム - Google Patents
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【解決手段】本発明は、サンプル液が収容されるサンプルリザーバと、試薬液が収容される試薬リザーバと、前記サンプルリザーバおよび前記試リザーバに対して外周部方向に設けられ、反応ビーズが収容される反応測定リザーバと、前記サンプルリザーバと前記反応測定リザーバとを接続するサンプル流路と、前記試薬リザーバと前記反応測定リザーバとを接続する試薬流路とを備え、前記反応測定リザーバが、前記反応ビーズの移動を制限できる形状であることを特徴とする、回転式分析チップである。
【選択図】図5
Description
試薬液が収容される試薬リザーバと、
前記サンプルリザーバおよび前記試薬リザーバに対して外周部方向に設けられ、反応ビーズが収容される反応測定リザーバと、
前記サンプルリザーバと前記反応測定リザーバとを接続するサンプル流路と、
前記試薬リザーバと前記反応測定リザーバとを接続する試薬流路とを備え、
前記反応測定リザーバが、前記反応ビーズの移動を制限できる形状であることを特徴とする、回転式分析チップである。
前記試薬リザーバは、前記試薬流路との接続部を除いて密閉されており、該試薬リザーバの壁の一部が開通可能なシール部材で構成されることが好ましい。
前記試薬流路の断面積が前記廃液流路の断面積よりも大きいことが好ましい。
上記の回転式分析チップは、遠心装置に配置された前記回転式分析チップが、該遠心装置によって回転することにより生じる遠心力を利用して、少なくとも前記サンプルおよび前記試薬液を前記反応測定リザーバに移送した後に、反応測定リザーバを光学的方法により測定する測定方法に用いられることが好ましい。
該密閉チャンバは、上記の回転式分析チップに結合された状態で、該密閉チャンバと前記試薬リザーバとを連通させるための連通手段を有する、試薬カセットにも関する。
遠心装置に配置された前記回転式分析チップが、該遠心装置によって回転することにより生じる遠心力を利用して、少なくとも前記サンプルおよび前記試薬液を前記反応測定リザーバに移送した後に、反応測定リザーバを光学的方法により測定するための、測定システムに関する。
図1Aに、本発明の回転式分析チップが適用される測定装置の概略を示す。回転式検査チップ1はターンテーブル21上に設置されており、モータ22で回転させることができる。回転式分析チップ1に設けられた流路内における種々の流体処理は、回転式分析チップに対して働く、遠心装置2のターンテーブル21の中心から外周部方向への遠心力を順次変化させることにより行なうことができる。回転式分析チップに働く遠心力は、モータ22およびターンテーブル21などの回転機構を有する遠心装置に、回転式分析チップ1を載置して回転させることにより発生する。ターンテーブル21の回転数を変化させることにより、回転式分析チップに働く遠心力を変化させることができる。
フトウェアに基づいたコンピュータからの指示通りに検体、試薬を回転式分析チップに注入したり、回転式分析チップの回転速度を制御し、コンピュータの画面上に測定結果のグラフや測定値などを表示させることができる。この場合は、コンピュータ以外の測定システムの構成点数が少なくなり、小型化した安価なシステムを提供することができる。
図5は、本発明の回転式分析チップのより具体的な態様を示す上面図である。図5に示される回転式分析チップは、少なくともサンプルリザーバ11、反応測定リザーバ12および試薬リザーバ(第1の試薬リザーバ14aおよび第2の試薬リザーバ14b)とを備えており、反応測定リザーバ12内には反応ビーズ4が収容されている。
以下、図5に示す回転式分析チップを用いて測定を行う方法について説明する。なお、図5に示す回転式分析チップ1は、遠心装置のターンテーブル21上に図6に示される状態で配置される。
(1) サンプル液を、サンプルリザーバ11からサンプル流路101aを通して秤量リザーバ11aに移送する(回転数500rpm)。
(2) サンプル液を、秤量リザーバ11aからサンプル流路101bを通して反応測定リザーバ12に移送する(回転数1700rpm)。
(3) サンプル液を、反応測定リザーバ12から廃液流路102を通して廃液リザーバ13に移送する(回転数3000pm)。
(4) 洗浄液リザーバ15に貫通穴を開け、洗浄液を反応測定リザーバ12に移送する(回転数2000rpm)。
(5) 洗浄液を反応測定リザーバ12から廃液リザーバ13に排出する(回転数3000rpm)。
(6) 試薬リザーバに貫通穴を開け試薬液を反応測定リザーバ12に導入する(回転数2000rpm)。
(1) サンプル液がサンプルリザーバ11に注入された状態を示す。
(2) サンプル液が秤量リザーバ11bに移送された状態を示す。(分注と秤量が同時に行われる。)
(3) 反応測定リザーバ12へサンプル液が移送された状態を示す。
(4) 反応測定リザーバ12の1回目の洗浄状態を示す。(洗浄液リザーバ15aの洗浄液が移送されることで、洗浄液リザーバ15bの洗浄液が反応測定リザーバ12へ移送され、さらに廃液リザーバ13に移送される。)
(5) 反応測定リザーバ12の2回目の洗浄状態を示す。(洗浄液リザーバ15bの洗浄液が反応測定リザーバ12へ移送され、さらに廃液リザーバ13に移送される。)
(6) 反応測定リザーバ12の洗浄液が完全に廃液リザーバ13へ排出された状態を示す。
(7) 試薬リザーバ14の試薬液が反応測定リザーバ12に導入された状態を示す。
上記試薬リザーバの好適な一例としては、反応測定リザーバに通じる流路との接続部を除いて密閉されており、一部が開通可能なシール部材で構成されている試薬リザーバが挙げられる。図8は、本発明の回転式分析チップにおける試薬リザーバの一形態を示す断面模式図である。図8では、試薬リザーバ14の上部がシール部材141で塞がれており、反応測定リザーバに通じる流路103との接続部を除いて密閉されている。このような構造により、回転式分析チップを遠心装置によって回転させても試薬リザーバ14内の試薬液が移送されないようにすることができる。そして、使用時にシール部材141を外部と開通させた後に、遠心装置によって回転式分析チップ1を回転させることにより、試薬液を流路103を通して反応測定リザーバ12に移送することができる。
本発明の回転式分析チップの試薬リザーバに、使用時に試薬液を充填する方法として、試薬カセットを用いる方法が挙げられる。該試薬カセットは、試薬液が収容された密閉チャンバを備えている。該密閉チャンバは、上記の回転式分析チップに結合された状態で、該密閉チャンバと前記試薬リザーバとを連通させるための連通手段を備えている。
PMMAからなる2枚の板状体に、凹部をNCフライス加工機により形成した。一方の板状体の凹部内に、直径1.0mmの反応ビーズ(抗体等は固定されていない試験用のガラスビーズ)を収容し、さらに、1μMレゾルフィン溶液(溶媒:リン酸塩緩衝溶液)を凹部から該溶液が表面張力で盛り上がり反応ビーズを覆う程度の量で添加した。次に、この板状体に他方の板状体を、2つの板状体の凹部同士が一体となって1つの密閉リザーバ(本発明の回転式分析チップの反応測定リザーバに相当する)を形成するように、熱圧着して試験用の分析チップを作製した。なお、密閉リザーバ中には上記反応ビーズとレゾルフィン溶液が封入されており、少量の空気も封入されている。
蛍光強度の測定は、光ファイバー型蛍光検出器(FLE1000:日本板硝子製)を用いて、暗室、室温の条件で行った。各実施例および比較例の試験用分析チップを遠心装置に設置し、500rpmで10秒間回転させた後、分析チップが静止してから一定時間経過後(10秒後)に反応測定リザーバの一定範囲を上記装置でスキャンした。
図10Aは、実施例1の反応測定リザーバの形状を示す上面図である。該反応測定リザーバの形状は、図10Aに示す底面を有する高さ1.5mmの柱状(垂直に掘り込まれた形状)である(以下、同様)。
図11Aは、実施例2の反応測定リザーバの形状を示す上面図である。実施例3の反応測定リザーバ12は、反応ビーズ4が移動可能な領域12a(反応ビーズ4が収容された円形部分)と反応ビーズが移動不可能な領域12b(反応ビーズの直径よりも細い溝状部分)から構成されている。このため、反応ビーズ4は実施例1よりも狭い領域12a内しか移動することができず、蛍光スキャンプロファイルの測定毎の変動が少なくなる。また、図10Aに示されるように、蛍光スキャンの経路が反応ビーズ4を通らないようにすることができるため、蛍光スキャンスペクトルが反応ビーズ4の影響を受けず、より再現性の高い測定を行うことができる。
図12Aは、実施例3の反応測定リザーバの形状を示す上面図である。実施例3の反応測定リザーバ12は、反応ビーズ4が移動可能な領域12a(反応ビーズ4が収容された円形部分)と反応ビーズが移動不可能な領域12b(反応ビーズの直径よりも細い溝状部分)から構成されている。このため、反応ビーズ4は実施例2と同様の狭い領域12a内しか移動することができず、蛍光スキャンプロファイルの測定毎の変動が少なくなる。なお、実施例2と比べると、蛍光スキャンの経路が反応ビーズ4を横切るため、蛍光スキャンスペクトルの反応ビーズ4に相当する部分は測定毎の変動が生じるが、これ以外の部分に基いて測定を行うことができる。
図13Aは、実施例4の反応測定リザーバの形状を示す上面図である。実施例4の反応測定リザーバ12は、反応ビーズ4の両側(横方向)に存在する2つのビーズ固定部材12cによって、反応ビーズ4が移動可能な領域12aと反応ビーズが移動不可能な領域12bに分けられている。このため、反応ビーズ4は一定の狭い領域12a内しか移動することができず、蛍光スキャンプロファイルの測定毎の変動が少なくなる。なお、実施例3と同様に、蛍光スキャンの経路が反応ビーズ4を横切るため、蛍光スキャンスペクトルの反応ビーズ4に相当する部分は測定毎の変動が生じるが、これ以外の部分に基いて測定を行うことができる。
図14Aは、実施例5の反応測定リザーバの形状を示す上面図である。実施例5の反応測定リザーバ12は、反応ビーズ4の両側(縦方向)に存在する2つのビーズ固定部材12cによって、反応ビーズ4が移動可能な領域12aと反応ビーズが移動不可能な領域12bに分けられている。このため、反応ビーズ4は一定の狭い領域12a内しか移動することができず、蛍光スキャンプロファイルの測定毎の変動が少なくなる。また、図14Aに示されるように、蛍光スキャンの経路が反応ビーズ4を通らないようにすることができるため、蛍光スキャンスペクトルが反応ビーズ4の影響を受けず、より再現性の高い測定を行うことができる。
比較例1の反応測定リザーバの形状は、底面が直径2.0mmの真円であり高さ0.96mmの円柱状(容積3.02μL)である。図15Aに、蛍光強度の測定結果を示す。
比較例2の反応測定リザーバの形状は、底面が直径1.8mmの真円であり高さ1.5mmの円柱状(容積3.82μL)である。図15Bに、蛍光強度の測定結果を示す。
比較例3の反応測定リザーバの形状は、底面が直径1.6mmの真円であり高さ2.3mmの円柱状(容積4.71μL)である。図15Cに、蛍光強度の測定結果を示す。
比較例4の反応測定リザーバの形状は、底面が長径2.0mm、短径1.3mmの楕円であり、高さ1.5mmの楕円柱状(容積3.06μL)である。比較例4の試験用分析チップは、楕円の短軸方向が遠心方向となるように(横向きに)、遠心装置に設置されて上記の蛍光強度測定試験に付された。図16Aに、蛍光強度の測定結果を示す。
比較例5の反応測定リザーバの形状は、比較例4と同様に底面が長径2.0mm、短径1.3mmの楕円であり、高さ1.5mmの楕円柱状(容積3.02μL)である。比較例5の試験用分析チップは、楕円の長軸方向が遠心方向となるように(縦向きに)、遠心装置に設置されて上記の蛍光強度測定試験に付された。図16Bに、蛍光強度の測定結果を示す。
Claims (13)
- サンプル液が収容されるサンプルリザーバと、
試薬液が収容される試薬リザーバと、
前記サンプルリザーバおよび前記試薬リザーバに対して外周部方向に設けられ、反応ビーズが収容される反応測定リザーバと、
前記サンプルリザーバと前記反応測定リザーバとを接続するサンプル流路と、
前記試薬リザーバと前記反応測定リザーバとを接続する試薬流路とを備え、
前記反応測定リザーバが、前記反応ビーズの移動を制限できる形状であることを特徴とする、回転式分析チップ。 - 前記反応測定リザーバが、前記反応ビーズが移動可能な領域と移動不可能な領域とからなる、請求項1に記載の回転式分析チップ。
- 前記反応測定リザーバが、少なくとも1つのビーズ固定部材を有する、請求項2に記載の回転式分析チップ。
- 前記試薬リザーバは、前記試薬流路との接続部を除いて密閉されており、該試薬リザーバの壁の一部が開通可能なシール部材で構成される、請求項1に記載の回転式分析チップ。
- さらに、前記反応測定リザーバに対して外周部方向に設けられた廃液リザーバ、および、前記反応測定リザーバと前記廃液リザーバとを接続する廃液流路を備える、請求項1に記載の回転式分析チップ。
- 前記サンプル流路の断面積が前記廃液流路の断面積よりも大きい、請求項5に記載の回転式分析チップ。
- 前記試薬流路の断面積が前記廃液流路の断面積よりも大きい、請求項5に記載の回転式分析チップ。
- さらに、前記反応測定リザーバに対して中心方向に設けられた洗浄液リザーバ、および、該洗浄液リザーバと前記反応測定リザーバとを接続する洗浄液流路を備える、請求項3に記載の回転式分析チップ。
- 前記洗浄液リザーバは、前記洗浄液流路との接続部を除いて密閉されており、該試薬リザーバの壁の一部が開通可能なシール部材で構成される、請求項8に記載の回転式分析チップ。
- 前記洗浄液流路の断面積が前記廃液流路の断面積よりも大きい、請求項8に記載の回転式分析チップ。
- 遠心装置に配置された前記回転式分析チップが、該遠心装置によって回転することにより生じる遠心力を利用して、少なくとも前記サンプルおよび前記試薬液を前記反応測定リザーバに移送した後に、反応測定リザーバを光学的方法により測定する測定方法に用いられる、請求項1に記載の回転式分析チップ。
- 前記試薬液が収容された密閉チャンバを備え、
該密閉チャンバは、請求項1に記載の回転式分析チップに結合された状態で、該密閉チャンバと前記試薬リザーバとを連通させるための連通手段を有する、試薬カセット。 - 請求項1に記載の回転式分析チップ、および、遠心装置を備え、
遠心装置に配置された前記回転式分析チップが、該遠心装置によって回転することにより生じる遠心力を利用して、少なくとも前記サンプルおよび前記試薬液を前記反応測定リザーバに移送した後に、反応測定リザーバを光学的方法により測定するための、測定システム。
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