JP2012132935A - 試料分析チップ、これを用いた試料分析装置、試料分析方法及び遺伝子解析方法、並びに試料分析チップの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材101に複数のウェル102と、各ウェルに繋がる流路と、流路に溶液を注入するための注入口107とを有し、基材を回転させてウェルに溶液を配液する試料分析チップであって、流路は、各ウェルに送液する主流路103、および主流路とウェルとを連絡する側路105を有し、主流路はウェルより回転中心側に設けられ、隣り合うウェルの間で回転中心に対して一つの山103aを有するように形成され、側路が、回転中心方向に対して傾いて形成され、山は、山の頂点と回転中心とを通る基準線に対して、一方側で隣り合う主流路の山と連絡する幅広主流路と、他方側で隣り合う主流路の山と連絡し幅広主流路より路幅が小さい幅狭主流路とを有し、幅広主流路における回転中心から離間した端部が、側路と連絡している。
【選択図】図7
Description
本願は、2009年3月31日に日本に出願された特願2009−085272号、特願2009−085273号及び特願2009−085274号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、容易に作製することができ、かつチップ上のウェルでの試料汚染等の生じることのない試料分析チップ、これを用いた試料分析装置、試料分析方法及び遺伝子解析方法、並びに試料分析チップの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の試料分析チップは、基材に複数のウェルと、各前記ウェルに繋がる流路と、前記流路に溶液を注入するための注入口とを有し、前記基材を回転させて前記ウェルに溶液を配液する試料分析チップであって、前記流路は、各前記ウェルに送液する主流路、および前記主流路と前記ウェルとを連絡する側路を有し、該主流路は前記ウェルより回転中心側に設けられ、隣り合う前記ウェルの間で前記回転中心に対して一つの山を有するように形成され、前記側路が、前記回転中心方向に対して傾いて形成され、前記山は、前記山の頂点と前記回転中心とを通る基準線に対して、一方側で隣り合う前記主流路の山と連絡する幅広主流路と、他方側で隣り合う前記主流路の山と連絡し前記幅広主流路より路幅が小さい幅狭主流路とを有し、前記幅広主流路における前記回転中心から離間した端部が、前記側路と連絡していることを特徴としている。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記主流路が、前記回転中心方向に対して傾いて形成されていることがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記側路に余剰溶液を溜める廃液部が設けられたことがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記廃液部は、前記回転中心方向に対して前記側路の内側に設けられていることがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記ウェルに連通する分岐流路は前記廃液チャンバ分岐流路より送液時の圧力損失が低いことがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記廃液チャンバ分岐流路よりも前記ウェルに連絡する分岐流路の表面粗さが小さいことがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記廃液チャンバ分岐流路の流路内表面を撥水処理したことがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記試料分析チップは前記ウェル及び前記流路を形成した第一の基材と、該基材と貼り合わせた第二の基材とを有することがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記基材のいずれか一方が光透過性材料で形成されていることがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記第一の基材が、可視光に対して光透過性でありかつ赤外線に対して光吸収性の樹脂からなり、前記第二の基材が、少なくとも波長800nm以上の赤外線を透過する板状又はフィルム状であることがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記第一の基材は、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂のいずれかの樹脂基材であることがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記第二の基材は、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂のいずれかの樹脂基材であることがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記第二の基材の厚みが、0.05〜0.5mmの範囲にあることがより好ましい。
また、上記の試料分析チップにおいて、前記第一の基材に試料分析チップを回転させるための担特部が設けられていることがより好ましい。
また、上記の試料分析チップの製造方法において、前記赤外線レーザの波長が、800〜1200nmの範囲にあることがより好ましい。
また、上記の試料分析チップの製造方法において、前記第一の基材と前記第二の基材とを張り合わせる前に、前記ウェルに試薬を固定する工程を含むことがより好ましい。
また、本発明の試料分析方法は、上記のいずれかに記載の試料分析チップの前記主流路に溶液を注入する工程と、該試料分析チップを回転させて溶液を前記各ウェルに配液する工程と、を有することを特徴としている。
また、上記の試料分析方法において、前記ウェルに配液する工程の後に、ミネラルオイルを前記各ウェルに配液する工程を有ることがより好ましい。
また、本発明の遺伝子解析方法は、上記のいずれかに記載の試料分析方法を用いたことを特徴としている。
図1は本発明の試料分析チップの一様態を示した平面図である。本発明のチップは、基材101上に複数のウェル102と、ウェルに溶液、例えば液体試料(溶液)を送液するための流路を有している。流路は、各ウェルに送液するために、少なくとも各ウェルと連絡する一つの主流路103を有し、さらに主流路とウェルをつなぐ側路105を有する。流路には溶液を注入するための注入口を有する。図1の様態では、主流路の端部に注入口(INLET)及びもう一方の端部に空気の脱出口を兼ねた余剰溶液の出口(OUTLET)を有している。
図4は本発明の試料分析チップの一様態を示した平面図である。本発明のチップは、基材101上に複数のウェル102と、ウェルに溶液、例えば液体試料(溶液)を送液するための流路を有している。流路は、各ウェルに送液するために、少なくとも各ウェルと連絡する一つの主流路103を有し、さらに主流路とウェルをつなぐ側路105を有する。流路には溶液を注入するための注入口を有する。図4の様態では、主流路の端部に注入口(INLET)及びもう一方の端部に空気の脱出口を兼ねた余剰溶液の出口(OUTLET)を有している。
なお、下記の様態で説明していない第一の形態の試料分析チップの事項についても、第二の形態と矛盾しない限り、組み合わせて本発明の試料分析チップとすることができる。
本発明の試料分析チップはウェル及び流路(主流路及び側路を含む)を形成した第一の基材401に、第二の基材402を貼り合わせることで作製することができる。第一の基材及び第二の基材の少なくとも一方には試料分析装置の具備するチップ回転機構によってチップを回転させるための回転手段として、例えばチップ回転機構に固定するための担持部405を有する。また注入口及び空気の脱出口を兼ねた出口(INLET/OUTLET)のための貫通孔を第一の基材及び第二の基材の一方に、少なくとも一つ形成する。貫通孔は基材を貼り合わせたときに主流路の端部に一致する。以下では、説明の便宜上、蛍光反応等を検出、測定する際に測定する面に位置する基材側を「上側」、下側に位置する側を「下側」とする。
性、強度を確保でき、凹部の加工を確実に行うことができる。
なお、説明の便宜上、蛍光反応等を検出、測定する際に測定する面の側に位置する基材側を「上側」、下側に位置する側を「下側」とする。
ヒトゲノムの中には、その約0.1%に個人特有の塩基配列の違いが存在し、SNP(Single Nucleotide Polymorphism)と呼ばれおり、生殖細胞変異のひとつである。SNPの特定方法の一つとして、例えば蛍光を用いたPCR‐PHFA(PCR−Preferential Homoduplex Formation Assay)法が利用されている。PCR‐PHFA法は検出変異部位を増幅するPCR工程と、増幅断片と対応プローブによる競合的鎖置換反応工程から成り立っている。当該方法によれば、蛍光試薬の発光差によって変異を検出するが、本発明の試料分析チップを用いることで、各ウェルの配液バラツキが少ないため、正確なSNPs検出を行うことが出来る。また上記以外のSNP検出方法としてインベーダー法(登録商標)、Taqman PCR法等についても同様に本発明の試料分析チップを用いることが可能である。
上がん細胞に特徴的な変異、また分子標的薬に抵抗性を示す変異はそのほとんどが体細胞変異である.生殖細胞変異(SNPなど)の場合、どの細胞でも共通の変異が見られるのに対し、体細胞変異では変異を起こした細胞でのみ変異がみられ、変異を起こしていない細胞(通常は正常細胞)では変異は見られない.
以下に本発明における実施例を示すが本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1では、本発明の試料分析チップをSNPs解析チップとして用いた例を示す。
SNPsチップ基材として、ポリプロピレン樹脂を用いて、図2に示すような円盤状の外形を持ち、同心円上に波状の主流路103と、主流路谷部103bに連絡口を持つ側路105と、側路の末端にウェル102を有するチップを射出成形により形成した。この基材(ポリプロピレン基材)にはそれぞれ23個のウェル及び側路が形成されている。また主流路は周期的に面積を変え、隣接する主流路山部103aの間の主流路の容積は12μlとなるように設計した。
実施例2として、別の流路の形状の本発明試料分析チップの検討を行なった。
実施例3における本発明に係る試料分析チップの第一の基材401として、ポリプロピレン樹脂を用いて、図7に示すような円盤状の外形を持ち、同心円上に波状の主流路103と、主流路谷部103bに連絡口を持つ側路105と、側路の末端にウェル102を有し、さらに側路から分岐したウェル分岐流路105aと廃液チャンバ分岐流路104a、及び廃液チャンバ105bを有するチップを射出成型により形成した。この基材(ポリプロピレン基材)にはそれぞれ23個のウェル及び側路が形成されている。主流路は周期的に面積を変え、主流路の山と山の間の谷部103bの容積は15μlとなるように設計し、また、ウェル分岐流路の容積が、2μl、ウェルの内容積が11μl、廃液チャンバの容積が5μlとなるように設計した。
本発明の試料分析チップの実施例として、図11(B)及び図3に記載された試料分析チップを作製した。第一の基材401’は、ポリプロピレン樹脂を用いて射出成形により加工した。側路105の幅は約1mmであり、ウェル102は上部が平坦な台形になっており、ウェル底部の直径は約3mmで、容積約7μlである。
本発明の反応チップは、例えば核酸等の試料において生化学物質の検出や分析に用いることができる。特にSNPの変異を検出できることから、がんなどの遺伝子、生殖細胞や体細胞遺伝子の変異を検出する手法へ利用することができる。また、複数の溶液を混合する容器、反応容器として利用することが可能である。
本発明の反応チップは、例えば核酸等の試料において生化学物質の検出や分析に用いることができる。特にSNPの変異を検出できることから、がんなどの遺伝子、生殖細胞や体細胞遺伝子の変異を検出する手法へ利用することができる。また、複数の溶液を混合する容器、反応容器として利用することが可能である。
102・・・ウェル
103・・・主流路
103a・・主流路山部
103b・・主流路谷部
104・・・廃液部
104a・・・廃液チャンバ分岐流路
104b・・・廃液チャンバ
105a・・・ウェル分岐流路
105・・・側路
107・・・INLET/OUTLET
401・・・第一の基材
401’・・・第一の基材(光透過性樹脂)
402・・・第二の基材
402’・・・第二の基材(赤外線透過性樹脂)
403・・・INLET/OUTLET(貫通孔)
405・・・担持部
501・・・固定試薬類
502・・・ワックス
Claims (27)
- 基材に複数のウェルと、各前記ウェルに繋がる流路と、前記流路に溶液を注入するための注入口とを有し、前記基材を回転させて前記ウェルに溶液を配液する試料分析チップであって、
前記流路は、各前記ウェルに送液する主流路、および前記主流路と前記ウェルとを連絡する側路を有し、
該主流路は前記ウェルより回転中心側に設けられ、隣り合う前記ウェルの間で前記回転中心に対して一つの山を有するように形成され、
前記側路が、前記回転中心方向に対して傾いて形成され、
前記山は、前記山の頂点と前記回転中心とを通る基準線に対して、一方側で隣り合う前記主流路の山と連絡する幅広主流路と、他方側で隣り合う前記主流路の山と連絡し前記幅広主流路より路幅が小さい幅狭主流路とを有し、
前記幅広主流路における前記回転中心から離間した端部が、前記側路と連絡していることを特徴とする試料分析チップ。 - 前記基材が円盤状であり、前記ウェルは該基材と同心円状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の試料分析チップ。
- 前記主流路が、前記回転中心方向に対して傾いて形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の試料分析チップ。
- 前記側路に余剰溶液を溜める廃液部が設けられたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の試料分析チップ。
- 前記廃液部が、廃液を溜める廃液チャンバと、
前記側路を分岐し、該廃液チャンバと連絡する廃液チャンバ分岐流路と
を有することを特徴とする請求項4記載の試料分析チップ。 - 前記廃液部は、前記回転中心方向に対して前記側路の内側に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の試料分析チップ。
- 前記ウェルに連通する分岐流路は前記廃液チャンバ分岐流路より送液時の圧力損失が低いことを特徴とする請求項5または6に記載の試料分析チップ。
- 前記ウェルに連絡する分岐流路の断面積が、前記廃液チャンバ分岐流路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項7に記載の試料分析チップ。
- 前記廃液チャンバ分岐流路よりも前記ウェルに連絡する分岐流路の表面粗さが小さいことを特徴とする請求項7に記載の試料分析チップ。
- 前記廃液チャンバ分岐流路の流路内表面を撥水処理したことを特徴とする請求項7に記載の試料分析チップ。
- 前記ウェルに連絡する分岐流路の流路内表面を親水処理したことを特徴とする請求項7に記載の試料分析チップ。
- 前記試料分析チップは前記ウェル及び前記流路を形成した第一の基材と、該基材と貼り合わせた第二の基材とを有する請求項1ないし11のいずれかに記載の試料分析チップ。
- 前記基材のいずれか一方が光透過性材料で形成されていることを特徴とする請求項12に記載の試料分析チップ。
- 前記第一の基材が光透過性の樹脂材料であり、前記第二の基材が金属材料であることを特徴とする請求項13に記載の試料分析チップ。
- 前記第一の基材が、可視光に対して光透過性でありかつ赤外線に対して光吸収性の樹脂からなり、
前記第二の基材が、少なくとも波長800nm以上の赤外線を透過する板状又はフィルム状であることを特徴とする請求項13に記載の試料分析チップ。 - 前記第一の基材は、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂のいずれかの樹脂基材であることを特徴とする請求項15に記載の試料分析チップ。
- 前記第一の基材は、800nm以上の波長領域に吸収を有する赤外線吸収剤を含むことを特徴とする請求項15又は16に記載の試料分析チップ。
- 前記第二の基材は、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂のいずれかの樹脂基材であることを特徴とする請求項15に記載の試料分析チップ。
- 前記第二の基材の厚みが、0.05〜0.5mmの範囲にあることを特徴とする請求項12ないし18のいずれか1項に記載の試料分析チップ。
- 前記第一の基材に試料分析チップを回転させるための担特部が設けられていることを特徴とする請求項12ないし19のいずれかに記載の試料分析チップ。
- 請求項15〜19のいずれかに記載の試料分析チップの製造方法であって、
前記第二の基材側から赤外線レーザを照射し、
前記第一の基材と前記第二の基材とを溶融接着し、張り合わせることを特徴とする試料分析チップの製造方法。 - 前記赤外線レーザの波長が、800〜1200nmの範囲にあることを特徴とする請求項21に記載の試料分析チップの製造方法。
- 前記第一の基材と前記第二の基材とを張り合わせる前に、前記ウェルに試薬を固定する工程を含むことを特徴とする請求項21又は22に記載の試料分析チップの製造方法。
- 請求項1ないし20のいずれかに記載の試料分析チップを設置し、回転させる手段と、
前記ウェルでの反応を検出するための検出測定手段と、を有する試料分析装置。 - 請求項1ないし20のいずれかに記載の試料分析チップの前記主流路に溶液を注入する工程と、
該試料分析チップを回転させて溶液を前記各ウェルに配液する工程と、
を有する試料分析方法。 - 請求項25に記載の試料分析方法において、
前記ウェルに配液する工程の後に、ミネラルオイルを前記各ウェルに配液する工程を有することを特徴とする試料分析方法。 - 請求項25又は26に記載の試料分析方法を用いたことを特徴とする遺伝子解析方法。
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