JP2015206715A - sample analysis chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料分析チップ、より詳しくは、生化学反応の検出や分析等に用いられ、複数の処理が可能な試料分析チップに関する。 The present invention relates to a sample analysis chip, and more particularly, to a sample analysis chip that can be used for detection and analysis of biochemical reactions and the like and can perform a plurality of processes.
従来、例えばDNA反応、たんぱく質反応等の生化学反応の分野において、微量のサンプル溶液を処理する反応装置として、μ−TAS(Total Analysis System)やLab−on−Chipと呼ばれる技術が知られている。この技術では、1個の試料分析チップ(以下、「チップ」とも略称する)やカートリッジに、複数の反応室であるウェル(主収容部)や流路を備えたものを用いる。試料分析チップを用いることで、複数の検体(試料)の解析、あるいは複数の反応を行うことができる。これらの技術はチップ及びカートリッジを小型化することで、扱う薬品を少量にすることができ、様々なメリットがあるとされてきた。 Conventionally, in the field of biochemical reactions such as DNA reaction and protein reaction, as a reaction apparatus for processing a small amount of sample solution, a technique called μ-TAS (Total Analysis System) or Lab-on-Chip is known. . In this technique, one sample analysis chip (hereinafter also abbreviated as “chip”) or cartridge is provided with a plurality of wells (main housing portions) and flow paths as reaction chambers. By using the sample analysis chip, analysis of a plurality of specimens (samples) or a plurality of reactions can be performed. These technologies have been considered to have various merits by reducing the size of chips and cartridges, thereby reducing the amount of chemicals to be handled.
そのメリットとは、例えば従来使用していた強酸や強アルカリ薬品の分量が微量化することで、人体への影響や環境への影響が格段に低くなること、また、生化学反応等に用いられる高額な試薬類の消費量が微量化することで、分析、反応に費やすコストを低減できること、などが挙げられる。 The merit is, for example, that the amount of strong acid and strong alkali chemicals that have been used in the past is reduced to a very small amount, and the influence on the human body and the environment is significantly reduced, and it is also used for biochemical reactions, etc. The amount of expensive reagents consumed can be reduced so that the cost for analysis and reaction can be reduced.
チップやカートリッジを用いて生化学反応を最も効率よく行うためには、複数のウェルにそれぞれ異なる種類の薬品や検体、酵素等の反応試薬を配置し、これら薬品や検体、酵素と反応を起こす試薬を一本ないし数本の主導管(主流路)からまとめてウェルに流し入れ、異なった複数の反応を生じさせる必要がある。
この手法を用いれば、複数種の検体を同じ試薬で同時に処理をしたり、また逆に一種類の検体に同時に複数の処理を施したりすることができ、所要時間や手間を大幅に減らすことが可能である。
In order to perform biochemical reactions most efficiently using chips and cartridges, reagent reagents that react with different chemicals, specimens, and enzymes are placed in multiple wells and react with these chemicals, specimens, and enzymes. Need to flow from one to several main conduits (main flow paths) into the well to produce different reactions.
Using this method, multiple types of specimens can be processed simultaneously with the same reagent, and conversely, multiple types of specimens can be processed simultaneously, greatly reducing the time and effort required. Is possible.
しかし、この際に流し入れるサンプル(試料)には高価あるいは貴重なものが多い。また、これらのサンプルに対して、予め幾つかの生化学反応処理を行うことが多い。したがって、事前に生化学反応処理をしたサンプルを使用して、ウェル内で反応を行う使用方法が少なくない。 However, many samples (specimens) poured at this time are expensive or valuable. In many cases, these samples are previously subjected to several biochemical reaction treatments. Therefore, there are many usage methods in which a reaction is performed in a well using a sample subjected to biochemical reaction treatment in advance.
つまり、この種の手法を用いる際、最初にサンプル全体に処理を行う技術と、その後複数の反応場に等量のサンプルを送液する技術と、送液後に各ウェルの中身を混ざり合わないようにする3つの技術が重要となる。
このようなウェルへの送液を行うチップについての先行技術としては、以下のものが挙げられる。
In other words, when using this type of technique, the technology that processes the entire sample first, the technology that sends an equal amount of sample to multiple reaction fields, and the contents of each well after feeding are not mixed. Three technologies to make are important.
The following is mentioned as a prior art about the chip | tip which performs liquid feeding to such a well.
特許文献1では、液溜めから遠心力を用いてウェルへの送液を行うチップにおいて、ウェルを独立させるために流路を変形、密封している。
特許文献2では、遠心において自転と公転とを織り交ぜることで各ウェルへの送液量のばらつきを解決している。
特許文献3には、液体貯留部と遠心方向に伸びる流路とを有するウェルを複数連結させた分析用媒体が記載されている。
In
In
Patent Document 3 describes an analysis medium in which a plurality of wells each having a liquid reservoir and a flow path extending in the centrifugal direction are connected.
特許文献4には、マイクロチャネル内に予め充填しておいた熱溶融性物質を、ヒーターで粘度制御しつつ、入り口からの空圧により移動させて、マイクロチャネル内での流体制御を行う方法が記載されている。
特許文献5には、平らな円形を有する基材に、開口部のないチャンネル、第1、第2のサンプルウェルを含む試料分析チップが開示されている。
In Patent Document 4, there is a method of performing fluid control in a microchannel by moving a hot-melt material previously filled in a microchannel by air pressure from an inlet while controlling the viscosity with a heater. Have been described.
Patent Document 5 discloses a sample analysis chip including a flat circular base material, a channel having no opening, and first and second sample wells.
しかしながら、特許文献1に記載された方法では、流路を押しつぶす機構が必要であり、自動化が困難である。また、従来の遠心送液チップのように中央の液溜りから周囲のウェルに遠心送液を行うと、各ウェルへの送液量にばらつきが生じてしまう。
特許文献2に記載された方法では、チップが自転及び公転をするための複雑な機構とスペースが必要となる。また、サンプル液に複数の処理を加えようとした場合、分配を行った後に複数の処理を行ってしまうと、反応ウェル毎のバラつきが重なり安定した処理が行えない。
However, the method described in
The method described in
特許文献3では液の配液性などが考慮されておらず、逆にウェルに詰まった空気との押し合いで流体を制御するとある。この手法では液体貯留部と液体貯留部の間の流路の液体は送液されない上、各ウェルに送液される液量は大きくバラつき、反応のたびに結果に差異が生じてしまう。
特許文献4に記載された方法では、空圧制御機構が必要であり、一度に多くの反応を行なう溶液処理チップにおいては、熱溶融性物質の移動を制御するための形状や機構が複雑になってしまう。
特許文献5に記載された試料分析チップでは、使用者がピペット又はシリンジを使用して、サンプル、試薬又は液を試料分析チップに導入するため、使用者の作業の負担が大きい。
In Patent Document 3, the liquid distribution property of the liquid is not considered, and conversely, the fluid is controlled by pressing against the air clogged in the well. In this method, the liquid in the flow path between the liquid storage part and the liquid storage part is not supplied, and the amount of liquid supplied to each well varies greatly, resulting in a difference in the results for each reaction.
In the method described in Patent Document 4, an air pressure control mechanism is required, and in a solution processing chip that performs many reactions at once, the shape and mechanism for controlling the movement of the hot-melt material are complicated. End up.
In the sample analysis chip described in Patent Document 5, since the user introduces the sample, reagent, or liquid into the sample analysis chip using a pipette or a syringe, the burden on the user's work is large.
また、一般的に酵素反応を行なう際、反応開始温度になる前に酵素と基質が接触すると、望んでいない副反応や反応阻害が起こり、反応効率が低下するという問題が発生する場合がある。チップ上での酵素反応においても、例えば酵素を各反応チャンバに充填しておき、試料溶液として基質を送液する場合、送液が完了した時点で酵素と基質が接触し、副反応や反応阻害が起きてしまう可能性がある。 In general, when an enzyme reaction is performed, if the enzyme and the substrate come into contact before reaching the reaction start temperature, an undesirable side reaction or reaction inhibition may occur, resulting in a problem that the reaction efficiency is lowered. In the enzyme reaction on the chip, for example, when each reaction chamber is filled with the enzyme and the substrate is fed as a sample solution, the enzyme and the substrate come into contact with each other when the liquid feeding is completed, and side reactions and reaction inhibition occur. May happen.
さらに、生化学反応をチップ上で行う際、試料溶液を分配した後で、反応チャンバ内を加熱して反応を行なう場合が多い。この場合には、試料溶液の蒸発を防ぐために、さらにミネラルオイル等の蒸発防止材を注入したり、チップの物理的な封止を行なったりしなければならないことがあり、作業工程が多くなるという問題がある。 Further, when biochemical reaction is performed on the chip, the reaction is often performed by heating the inside of the reaction chamber after distributing the sample solution. In this case, in order to prevent evaporation of the sample solution, it may be necessary to inject an evaporation preventing material such as mineral oil or to physically seal the chip, which increases the number of work steps. There's a problem.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、複数の処理を行うことを可能としつつ、外部環境に試薬類が影響を及ぼすのを防ぐことが可能な試料分析チップを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a sample analysis chip capable of performing a plurality of processes while preventing reagents from affecting the external environment. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の試料分析チップは、円板状の基材に、前記基材の中央部に配置されて注入口に連通するとともに液状の試料を収容可能な初期反応部、前記基材の厚さ方向に見たときに螺旋状に形成されて前記初期反応部の周りに配置されるとともに一端部が前記初期反応部に連通した主流路、前記主流路における前記基材の径方向外側の内面から凹むように設けられた複数の鋸歯状収容部、及び、それぞれの前記鋸歯状収容部における前記主流路とは反対側に設けられた複数の主収容部が形成された試料分析チップであって、前記鋸歯状収容部は、一端が前記主流路の前記内面に連なるとともに他端が前記径方向外側に向かって延びる第一内面と第二内面との間に規定される空間であり、前記第二内面よりも前記第一内面の方が、前記主流路に沿った前記主流路の前記一端部側である上流側に配置され、前記第一内面の前記一端と前記第二内面の前記一端とを結ぶ基準線を規定したときに、前記基準線と前記第一内面とが前記鋸歯状収容部側になす上流側角度よりも、前記基準線と前記第二内面とが前記鋸歯状収容部側になす下流側角度の方が大きいことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The sample analysis chip of the present invention is a disk-shaped base material, an initial reaction portion that is disposed in the center of the base material and communicates with an injection port and can store a liquid sample, and the thickness direction of the base material The main flow path is formed around the initial reaction section and is disposed around the initial reaction section, and one end thereof is recessed from the radially inner surface of the base material in the main flow path. A plurality of serrated accommodation portions provided in the manner described above, and a sample analysis chip in which a plurality of main accommodation portions provided on the opposite side of the main flow path in each of the serrated accommodation portions is formed, The sawtooth-shaped accommodation portion is a space defined between a first inner surface and a second inner surface, one end of which is continuous with the inner surface of the main flow path and the other end extending outward in the radial direction. The first inner surface is more along the main flow path than The reference line and the first inner surface are arranged on the upstream side which is the one end portion side of the main flow path and define a reference line connecting the one end of the first inner surface and the one end of the second inner surface. Is characterized in that the downstream angle between the reference line and the second inner surface on the sawtooth accommodation portion side is larger than the upstream angle formed on the sawtooth accommodation portion side.
また、上記の試料分析チップにおいて、前記主流路の前記内面に沿って隣り合う一対の前記鋸歯状収容部において、前記上流側の前記鋸歯状収容部の前記第二内面の前記一端と、前記主流路に沿った前記主流路の他端部側の前記鋸歯状収容部の前記第一内面の前記一端とが接触し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、前記主流路の他端部に余剰液収容部が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、前記上流側角度は80°よりも小さく、前記下流側角度は80°よりも大きいことがより好ましい。
Further, in the sample analysis chip, in the pair of serrated accommodation units adjacent to each other along the inner surface of the main flow path, the one end of the second inner surface of the upstream serrated accommodation unit and the mainstream It is more preferable that the one end of the first inner surface of the serrated accommodation portion on the other end side of the main flow path along the path is in contact with the first flow passage.
In the sample analysis chip, it is more preferable that a surplus liquid container is formed at the other end of the main channel.
In the sample analysis chip, it is more preferable that the upstream angle is smaller than 80 ° and the downstream angle is larger than 80 °.
また、上記の試料分析チップにおいて、前記主流路の前記内面に沿って隣り合う一対の前記鋸歯状収容部において、前記上流側の前記鋸歯状収容部の前記上流側角度は、前記主流路に沿った前記主流路の他端部側の前記鋸歯状収容部の前記上流側角度以下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、前記初期反応部が、前記基材の中心軸線と平行な軸線を有する円錐台状に形成されていることがより好ましい。
In the sample analysis chip described above, in the pair of serrated accommodation portions adjacent to each other along the inner surface of the main flow path, the upstream angle of the upstream serrated accommodation section is along the main flow path. More preferably, the angle is equal to or smaller than the upstream angle of the serrated housing portion on the other end side of the main flow path.
In the sample analysis chip, it is more preferable that the initial reaction part is formed in a truncated cone shape having an axis parallel to the central axis of the substrate.
また、上記の試料分析チップにおいて、前記主流路は、前記主流路の軸線が、a、bを定数としたときに、前記基材の中心軸線周りの回転角θに対する前記中心軸線と前記主流路の軸線との距離rが(1)式となるように形成されていることがより好ましい。
r=a+b×θ ・・(1)
また、上記の試料分析チップにおいて、前記主流路は、前記主流路の軸線が、a、bを定数、eをネイピア数としたときに、前記基材の中心軸線周りの回転角θに対する前記中心軸線と前記主流路の軸線との距離rが(2)式となるように形成されていることがより好ましい。
r=a×e(bθ) ・・(2)
In the sample analysis chip, the main flow path may be configured such that the axis of the main flow path and the main flow path with respect to a rotation angle θ around the central axis of the base material when a and b are constants. It is more preferable that the distance r to the axis is formed so as to satisfy the equation (1).
r = a + b × θ (1)
In the sample analysis chip, the main flow path may be configured such that the axis of the main flow path has a center with respect to a rotation angle θ around the central axis of the substrate when a and b are constants and e is the Napier number. More preferably, the distance r between the axis and the axis of the main flow path is expressed by the equation (2).
r = a × e (bθ) (2)
本発明の試料分析チップによれば、複数の処理を行うことを可能としつつ、外部環境に試薬類が影響を及ぼすのを防ぐことができる。 According to the sample analysis chip of the present invention, it is possible to prevent a reagent from affecting the external environment while enabling a plurality of processes to be performed.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る試料分析チップ1の第1実施形態を、図1から図10を参照しながら説明する。
図1から図3に示すように、本実施形態の試料分析チップ1は、後述する初期反応部23、スパイラル状流路(主流路)24、鋸歯状収容部25、及びウェル(主収容部)26にそれぞれ対応する凹部13、14、15、16が形成された本体10と、本体10に接合されて凹部13、14、15、16の蓋となる蓋部30とを備えている。
図3から図11では、蓋部30を透過させて示している。
なお、本体10及び蓋部30で基材40を構成する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a
As shown in FIGS. 1 to 3, the
In FIGS. 3 to 11, the
The
本体10及び蓋部30を形成する材料としては、試料分析チップ1に収容される試料に影響を与えないものであれば特に制限はない。この材料として、特にポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル、環状ポリオレフィン等を含む樹脂材料を用いれば、良好な可視光透過性を確保することができ、初期反応や、ウェル26における試料分析時に光学的な検出方法を用いることが可能である。
ポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレンやポリプロピレンとポリエチレンとのランダム共重合体を使用することができる。
また、アクリルとしては、ポリメタクリル酸メチル、又は、メタクリル酸メチルとその他のメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレン等のモノマーとの共重合体を使用することができる。また、これらの樹脂材料を使用する場合、チップ1の耐熱性や強度を確保することもできる。
The material forming the
As polypropylene, homopolypropylene or a random copolymer of polypropylene and polyethylene can be used.
Moreover, as an acryl, the copolymer of monomers, such as polymethyl methacrylate or methyl methacrylate, and other methacrylic acid ester, acrylic acid ester, styrene, can be used. Moreover, when using these resin materials, the heat resistance and intensity | strength of the chip |
本体10及び蓋部30を形成する樹脂材料以外の材料としては、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、真鍮、金等の金属材料を挙げることができる。金属材料を用いると、本体10及び蓋部30は熱伝導率及び封止性能に優れたものとなる。
なお、本発明における「光透過性」とは、検出光の波長領域での平均透過率が70%以上であるものとする。可視光領域(波長350〜780nm(ナノメートル))において光透過性を有する材料を用いれば、チップ1内の試料の状態の視認が容易であるが、本発明に試料可能な材料はこれに限られない。
Examples of materials other than the resin material forming the
In the present invention, “light transmittance” means that the average transmittance in the wavelength region of detection light is 70% or more. If a material having optical transparency in the visible light region (wavelength 350 to 780 nm (nanometer)) is used, it is easy to visually recognize the state of the sample in the
まず、蓋部30について説明する。
蓋部30は、円板状に形成されている。蓋部30には、本体10に液状の試料であるサンプル液(不図示)を注入するための注入口31と、サンプル液をスムーズに注入するための脱気口32とが、蓋部30を貫通するように形成されている。
First, the
The
本体10は、円板状に形成されている。
本体10の一方の面10aには、円錐台状に突出した突部11が形成されている。突部11は、基材40の中心軸線C1上に形成されている。突部11を形成することで、本体10に突部11が形成されていない場合に比べて、後述するように突部11内に形成される初期反応部23に貯留されるサンプル液の温度を上昇させやすくなる。
The
On one
本体10の他方の面10bには、本体10の中央部に配置された初期反応部用凹部13、基材40の厚さ方向Xに見たときに螺旋状に形成されて初期反応部用凹部13の周りに配置されたスパイラル状流路用凹部14、スパイラル状流路用凹部14における基材40の径方向外側の内面14aから径方向外側に向かって凹むように設けられた複数の鋸歯状収容部用凹部15、及び、それぞれの鋸歯状収容部用凹部15におけるスパイラル状流路用凹部14とは反対側に設けられた複数のウェル用凹部16が形成されている。
ここで言う螺旋状とは、所定の軸線 (例えば基材40の中心軸線C1)周りの、対象線に対する回転角(中心角)が大きくなるのにしたがって、自身の軸線が前記所定の軸線から離間する形状のことを意味する。
On the
As used herein, the term “spiral” refers to an increase in the rotation angle (center angle) with respect to the target line around a predetermined axis (for example, the central axis C1 of the base material 40). It means the shape to be.
本体10の他方の面10bに蓋部30が接合されることで、初期反応部用凹部13と蓋部30の一方の面30a(図2参照)とで初期反応部23が構成される。同様に、スパイラル状流路用凹部14と蓋部30の一方の面30aとでスパイラル状流路24が構成され、鋸歯状収容部用凹部15と蓋部30の一方の面30aとで鋸歯状収容部25が構成され、ウェル用凹部16と蓋部30の一方の面30aとでウェル26が構成される。
By joining the
初期反応部23は、中心軸線C1と平行な軸線を有する円錐台状に形成され、中心軸線C1と同軸に配置されている。初期反応部23の外径は、本体10の他方の面10bに近づくにしたがって大きくなる。
図1内の平面図に示すように、初期反応部23の他方の面10b側の縁部内に、蓋部30の注入口31及び脱気口32が形成されている。これにより、注入口31及び脱気口32と初期反応部23とが連通している。
初期反応部23には、注入口31を通して注入したサンプル液を収容可能であり、初期反応部23内で一段階目の生化学反応を行うこともできる。初期反応部23は、サンプル液を収容する収容部である。
初期反応部23内に、一段階目の生化学反応に用いられる薬品等が配置されてもよい。
The
As shown in the plan view in FIG. 1, the
The
In the
スパイラル状流路用凹部14は、図3に示すように、基材40の中心軸線C1周りの、対象線L1に対する回転角θが大きくなるのにしたがって、スパイラル状流路用凹部14の軸線C2が中心軸線C1から離間するように形成されている。
スパイラル状流路用凹部14の深さ(厚さ方向Xの長さ)は、初期反応部用凹部13の深さよりも浅く(長さが短く)、鋸歯状収容部用凹部15の深さ及びウェル用凹部16の深さにほぼ等しい。
スパイラル状流路用凹部14の一端部14bは、初期反応部用凹部13の内周面に連なっている。すなわち、スパイラル状流路24の一端部24bは初期反応部23に連通している。本実施形態では、初期反応部23とスパイラル状流路24の一端部24bとは、初期反応部23とスパイラル状流路24の一端部24bとが直接接触することで連通している。
図3に示す厚さ方向Xに見たときに、スパイラル状流路24は螺旋状に形成され、初期反応部23の周りに配置されている。言い換えれば、スパイラル状流路24は初期反応部23を囲うように配置されている。
スパイラル状流路用凹部14の他端部14cと中心軸線C1との距離は、スパイラル状流路用凹部14の一端部14bと中心軸線C1との距離よりも長い。
この例では、スパイラル状流路24の中心角は、約360°である。
As shown in FIG. 3, the
The depth (length in the thickness direction X) of the
One
When viewed in the thickness direction X shown in FIG. 3, the
The distance between the
In this example, the central angle of the
なお、後述するように初期反応部23に収容されたサンプル液は、スパイラル状流路24に沿ってスパイラル状流路24の一端部24b側からスパイラル状流路24の他端部24c側へ向かって流れる。このため、以下ではスパイラル状流路24に沿った一端部24b側を上流側D1、スパイラル状流路24に沿った他端部24c側を下流側D2と称する。
スパイラル状流路24の他端部24cには、余ったサンプル液を貯留する余剰液収容部27が形成されている。余剰液収容部27は、下流側D2に向かうにしたがって流路の幅を狭めた形状に形成されている。
As will be described later, the sample liquid stored in the
In the
図4に示すように、鋸歯状収容部用凹部15は、一端17aがスパイラル状流路用凹部14の内面14aに連なるとともに他端17bが基材40の径方向外側に向かって延びる第一内面17と、一端18aがスパイラル状流路用凹部14の内面14aに連なるとともに他端18bが基材40の径方向外側に向かって延びる第二内面18とを有している。鋸歯状収容部用凹部15の第二内面18よりも第一内面17の方が、上流側D1に配置されている。
鋸歯状収容部25は、鋸歯状収容部用凹部15の第一内面17と第二内面18との間、さらに鋸歯状収容部用凹部15の底面15aと蓋部30の一方の面30aとの間に規定される空間である。
As shown in FIG. 4, the
The
ここで、第一内面17の一端17aと第二内面18の一端18aとを結ぶ基準線L2を規定する。鋸歯状収容部用凹部15は、基準線L2と第一内面17とが鋸歯状収容部25側になす上流側角度α1よりも、基準線L2と第二内面18とが鋸歯状収容部25側になす下流側角度α2の方が大きくなるように形成されている。
なお、上流側角度α1は0°よりも大きく、90°よりも小さい。下流側角度α2は0°よりも大きく、180°よりも小さい。
鋸歯状収容部用凹部15は、ウェル26に近づくにしたがって幅が狭くなり、ウェル26との間に括れ部15bが形成されている。
Here, a reference line L2 connecting the one
The upstream angle α1 is larger than 0 ° and smaller than 90 °. The downstream angle α2 is larger than 0 ° and smaller than 180 °.
The
ここで、スパイラル状流路24の内面24aに沿って隣り合う一対の鋸歯状収容部25のうち、上流側D1の鋸歯状収容部25を鋸歯状収容部25A、下流側D2の鋸歯状収容部25を鋸歯状収容部25Bと称することにする。鋸歯状収容部25Aの上流側角度α1を上流側角度α11、鋸歯状収容部25Bの上流側角度α1を上流側角度α12と称することにする。
鋸歯状収容部25Aの第二内面18の一端18aと、鋸歯状収容部25Bの第一内面17の一端17aとが接触している。このため、鋸歯状収容部25Aと鋸歯状収容部25Bとの距離が短くなる。
鋸歯状収容部25Aの上流側角度α11は、鋸歯状収容部25Bの上流側角度α12以下である。
Here, of the pair of
One
The upstream angle α11 of the serrated housing portion 25A is equal to or smaller than the upstream angle α12 of the sawtooth housing portion 25B.
各鋸歯状収容部25には1つのウェル26が連通している。ウェル26は、鋸歯状収容部25におけるスパイラル状流路24とは反対側(径方向外側)に設けられている。
この例では複数のウェル26の容積は互いに等しい。各鋸歯状収容部25は、ウェル26の容積に対応した所定の容積を有している。
本体10と蓋部30との接合には、溶着や公知の接着剤が用いられている。
One
In this example, the volumes of the plurality of
For joining the
次に、以上のように構成された試料分析チップ1の製造方法の一例について説明する。
試料分析チップ1は、凹部13、14、15、16が形成された本体10に、蓋部30を貼り合わせて接合することで作製することができる。
Next, an example of a method for manufacturing the
The
本体10に凹部13、14、15、16を形成するための加工方法としては、本体10が樹脂材料で形成されている場合には、射出成形、真空成形等の各種樹脂成形法や、機械切削などを用いることができる。本体10が金属材料で形成されている場合には、厚手のベース材料を用いた研削加工やエッチングを、薄手の金属シートにプレス加工や絞り加工を、それぞれ施すことで形成することができる。
As a processing method for forming the
本体10の凹部13、14、15、16に反応用の試薬等の薬品を固定する場合は、本体10と蓋部30とを貼り合わせる前に行う。例えば、初期反応部23には共通の処理のための反応試薬を、ウェル26にはウェル26ごとに異なる試薬を配置してもよい。各ウェル26にそれぞれ異なる試薬を固定することによって、1つの検体(試料)に対して複数の処理を施すことができる。
When fixing chemicals such as a reagent for reaction in the
試薬の固定方法としては、例えば液体試薬をピペット等で本体10の凹部13、14、15、16内に滴下し、遠心装置で試料分析チップ1を中心軸線C1周りに2000〜3000回転/分(rpm)、5分程度遠心すると、適量の液体試薬が液面を平坦にした状態で残存する。これを乾燥させることで試薬を固定することができる。
また、試薬の固定方法として、熱溶融性物質を使用することもできる。試薬上に溶融した熱溶融性物質を滴下することで、試薬を覆うように熱溶融性物質が配置され、試薬が固定される。熱溶融性物質としては、使用する温度で固化−液化を起こすこと、反応や送液に悪影響を与えないこと、熱溶融性物質がサンプル液と入れ替わりを起こすことができること等の条件を満たせば、使用要求に合ったものを適宜選択することができる。
例えば生化学反応を行う等の場合は、市販の専用のワックスを利用することができる。その他の利用形態では、パラフィンワックスを使用することができる。所望の温度で溶融するように、融点の異なる複数のワックスを混合して使用することもできる。
As a reagent fixing method, for example, a liquid reagent is dropped into the
In addition, a hot-melt material can be used as a reagent fixing method. By dripping the melted hot melt substance on the reagent, the hot melt substance is arranged so as to cover the reagent, and the reagent is fixed. As the heat-meltable substance, if it satisfies the conditions such as solidification-liquefaction at the temperature to be used, no adverse effect on the reaction and liquid feeding, the heat-meltable substance can be replaced with the sample liquid, Those that meet the usage requirements can be selected as appropriate.
For example, in the case of performing a biochemical reaction, a commercially available dedicated wax can be used. In other application forms, paraffin wax can be used. A plurality of waxes having different melting points can be mixed and used so as to melt at a desired temperature.
本体10と蓋部30とを貼り合せる方法としては、一方に接着層として樹脂コーティング層を設け、これを溶融させて両者を接着する方法が挙げられる。樹脂コーティング層は、熱伝導率の高い金属材料で形成されたベース材料に設けて溶融接着することが好ましい。樹脂コーティング層の材料としては、PETやポリアセタール、ポリエステルやポリプロピレン等の樹脂材料を用いることができる。
As a method of bonding the
本体10や蓋部30に樹脂コーティング層を形成する際、樹脂コーティング層の下地としてアンカー層を形成することによりレーザを用いた融着が可能である。
アンカー層にレーザ波長光を吸収するカーボンブラック(光吸収性材料)を練り込んでおくと、レーザ光を照射することにより発熱して樹脂コーティング層を溶融接着することができる。あるいは、アンカー層にカーボンブラックを添加することに代えて、樹脂コーティング層にカーボンブラックを添加したり、樹脂コーティング層の表面を黒色に塗装したりしてもよい。
例えば波長900nm程度の赤外光フォトダイオードレーザーの光を照射することによっても、樹脂コーティング層を効率良く溶融することができる。レーザ溶着は、熱溶着と異なり、チップを加熱する必要がないことから、チップや、チップに固定されている試薬に殆ど影響を与えずに貼り合せをすることができる。
When the resin coating layer is formed on the
When carbon black (light-absorbing material) that absorbs laser wavelength light is kneaded into the anchor layer, the resin coating layer can be melted and bonded by irradiating the laser light. Alternatively, instead of adding carbon black to the anchor layer, carbon black may be added to the resin coating layer, or the surface of the resin coating layer may be painted black.
For example, the resin coating layer can be efficiently melted by irradiating light of an infrared photodiode laser having a wavelength of about 900 nm. Laser welding, unlike thermal welding, does not require heating of the chip, so that bonding can be performed with almost no influence on the chip and the reagent fixed to the chip.
次に、以上のように構成された本実施形態の試料分析チップ1の使用時の動作について説明する。
使用者は、ピペット等にサンプル液を取り、ピペット等の先端部を注入口31に差し込んで試料分析チップ1の初期反応部23内にサンプル液を注入する。図5に示すように、サンプル液Mは初期反応部23に貯留される。初期反応部23内の空気が脱気口32から抜けることで、初期反応部23内にサンプル液Mを容易に注入することができる。
次に、使用者は、初期反応部23に必要な薬品等を供給し、サンプル液Mに対して一段階目の生化学反応を行ってもよい。薬品等は、上述のように、予め初期反応部23内に配置しておいてもよいし、サンプル液Mと前後して注入口31から供給してもよい。
また、試料分析チップ1を遠心分離器に設置し、中心軸線C1周りに軽く回転させることにより、攪拌しながら一段階目の生化学反応を行ってもよい。
一段階目の生化学反応が、混合するだけでは開始されない、例えばPCR(Polymerase Chain Reaction)反応の様なものである場合、必要に応じて初期反応部23に対し熱処理等を行ってもよい。熱処理をかけるための機構としては、例えばカートリッジヒーター、電熱線、ペルチェ素子等があげられる。
Next, the operation at the time of using the
The user takes the sample solution into a pipette or the like, inserts the tip of the pipette or the like into the
Next, the user may supply necessary chemicals to the
Alternatively, the first stage biochemical reaction may be performed with stirring by installing the
When the first stage biochemical reaction is not started only by mixing, such as a PCR (Polymerase Chain Reaction) reaction, heat treatment or the like may be performed on the
使用者は、遠心分離器に試料分析チップ1を設置し、サンプル液Mの分配を行うために、試料分析チップ1を比較的遅い回転速度で中心軸線C1周りに回転させる。比較的遅い回転速度とは、例えば、数百回転/分〜2000回転/分程度である。
サンプル液Mは、回転に伴って発生する遠心力により、初期反応部23の内面をつたいながら、図6に示すように初期反応部23の径方向外側に向かって移動し、スパイラル状流路24の一端部24bに入る。サンプル液Mは、図7に示すようにスパイラル状流路24の内面14aに沿って下流側D2に移動し、上流側D1から下流側D2の順に鋸歯状収容部25を満たすように移動する。
The user installs the
The sample liquid M moves toward the outside in the radial direction of the
このとき、鋸歯状収容部25において上流側角度α1よりも下流側角度α2の方が大きい。これにより、鋸歯状収容部25内にサンプル液Mが容易に入ることができる。第二内面18にサンプル液Mが当たるように流れることで、一度鋸歯状収容部25内に入ったサンプル液Mが下流側D2に向かうサンプル液Mの流れに引きずられて鋸歯状収容部25内から出てしまうことが抑えられる。
At this time, the downstream angle α2 is larger than the upstream angle α1 in the
試料分析チップ1の中心軸線C1周りの回転速度が一定の場合、中心軸線C1からの距離が近い上流側D1のサンプル液Mよりも中心軸線C1からの距離が遠い下流側D2のサンプル液Mの方が受ける遠心力が大きくなる。そのため上流側D1の鋸歯状収容部25Aの上流側角度α11よりも下流側D2の鋸歯状収容部25Bの上流側角度α12を大きく設計してもサンプル液Mが鋸歯状収容部25内に同じように進入することが可能である。下流側D2に行くほど鋸歯状収容部25の上流側角度α1を大きくしていく、つまりスパイラル状流路24に対して切り立った鋸歯状収容部25を設けることが可能であり、鋸歯状収容部25及びウェル26を本体10に密に集積することが可能である。
また、本実施形態の試料分析チップ1では、大きな遠心力を必要とせずにサンプル液Mの送液ができるため、全ての鋸歯状収容部25において上流側角度α1が同じ角度であっても同様の送液が可能である。この場合、全ての鋸歯状収容部25を同じ形状にすることができ、試料分析チップ1を非常に簡単に設計することができる。
When the rotation speed around the central axis C1 of the
Further, in the
このようにして、図8に示すように、各鋸歯状収容部25においてサンプル液Mが鋸歯状収容部25の容積分だけ量り取られる。
複数の鋸歯状収容部25に入りきらなかったサンプル液Mは、余剰液収容部27に貯留される。
In this manner, as shown in FIG. 8, the sample liquid M is weighed by the volume of the
The sample liquid M that does not fully enter the plurality of sawtooth-shaped
試料分析チップ1の回転速度を速くして、比較的速い回転速度で中心軸線C1周りに回転させる。比較的速い回転速度とは、例えば、1000回転/分〜10000回転/分程度である。
サンプル液Mは、遠心力が強められたことにより、図9に示すように鋸歯状収容部25内から括れ部15bを通してウェル26内に移動する。
その結果、複数のウェル26のそれぞれに、所定量のサンプル液Mが分配される。ウェル26の内部に、それぞれ異なる反応試薬等を配置しておけば、サンプル液Mに対して、ウェル26ごとに異なる処理を施すことが可能となる。
The rotation speed of the
As the centrifugal force is increased, the sample liquid M moves from the
As a result, a predetermined amount of sample liquid M is distributed to each of the plurality of
以上説明したように、本実施形態の試料分析チップ1によれば、初期反応部23を備えるため、一段階目の生化学反応のような、全てのサンプル液Mに対して必ず行う共通の処理を、初期反応部23において衛生的かつ効率良く行うことができ、試薬への外部環境の影響も抑制することができる。
また、基材40の中央部に初期反応部23が配置され、初期反応部23の周りにスパイラル状流路24が設けられている。このため、試料分析チップ1を中心軸線C1周りに回転させることで、初期反応部23からスパイラル状流路24、さらに鋸歯状収容部25を介してウェル26に、遠心力を利用して好適にサンプル液Mを送り込むことができる。
鋸歯状収容部25の上流側角度α1よりも下流側角度α2の方が大きいため、鋸歯状収容部25内にサンプル液Mが容易に入るとともに、一度鋸歯状収容部25内に入ったサンプル液Mが鋸歯状収容部25内から出てしまうことを抑制することができる。
As described above, according to the
In addition, an
Since the downstream angle α2 is larger than the upstream angle α1 of the
鋸歯状収容部25に括れ部15bが形成されていることで、前述の比較的遅い回転速度と比較的速い回転速度との間の閾値となる回転速度未満の回転速度で試料分析チップ1を回転させるとサンプル液Mは鋸歯状収容部25内に留まり、閾値となる回転速度を越えた回転速度で試料分析チップ1を回転させると、サンプル液Mは鋸歯状収容部25内からウェル26内に移動する。このため、比較的遅い回転速度や比較的速い回転速度をある程度の幅をもって設定することができ、試料分析チップ1の回転数の制御が容易になる。
使用者は、初期反応部23内にサンプル液Mを注入すればよく、スパイラル状流路24内に使用者自身がサンプル液Mを注入する必要がないため、使用者の作業の負担を低減することができる。
Since the
The user only has to inject the sample liquid M into the
鋸歯状収容部25Aの第二内面18の一端18aと、鋸歯状収容部25Bの第一内面17の一端17aとが接触している。したがって、複数の鋸歯状収容部25やウェル26を基材40のより狭い面積内に形成することができる。
スパイラル状流路24の他端部24cに余剰液収容部27が形成されているため、余ったサンプル液Mを確実に貯留することができる。
One
Since the surplus
なお、本実施形態では、図10に示すように、鋸歯状収容部25Aの第二内面18の一端18aと、鋸歯状収容部25Bの第一内面17の一端17aとが接触せずに、鋸歯状収容部25Aの第二内面18の一端18aと鋸歯状収容部25Bの第一内面17の一端17aとの間にスパイラル状流路24の内面14aを設けてもよい。
スパイラル状流路24に沿う方向における鋸歯状収容部25やウェル26のピッチは、試料分析チップ1に要求される仕様に応じて適宜設定することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the one
The pitches of the sawtooth-shaped
鋸歯状収容部25の上流側角度α1を80°よりも小さくしてもよい。このようにすることで、鋸歯状収容部25内にサンプル液Mがより容易に入るようになる。また、下流側角度α2を80°よりも大きくしてもよい。このようにすることで、一度鋸歯状収容部25内に入ったサンプル液Mが鋸歯状収容部25内からさらに出にくくなり、鋸歯状収容部25で量り取られるサンプル液Mの量をさらに安定させることができる。
The upstream angle α1 of the
また、スパイラル状流路は、その軸線の形状を以下に説明するようなものとすることができる。
例えば、a、bをそれぞれ定数としたときに、基材40の中心軸線C1周りの回転角θに対する中心軸線C1とスパイラル状流路の軸線との距離rが(3)式となるように、スパイラル状流路を形成してもよい。
r=a+b×θ ・・(3)
また、a、bをそれぞれ定数とし、eをネイピア数(オイラー数。2.718‥という値。)としたときに、基材40の中心軸線C1周りの回転角θに対する中心軸線C1とスパイラル状流路の軸線との距離rが(4)式となるように、スパイラル状流路を形成してもよい。(4)式による線は、対数螺旋とも呼ばれる。
r=a×e(bθ) ・・(4)
(3)式や(4)式を用いてスパイラル状流路を形成することで、スパイラル状流路の設計が容易になるとともに、試料分析チップ1におけるスパイラル状流路の各部位の位置を(3)式や(4)式から容易に求めることができる。
In addition, the spiral channel can have an axis shape described below.
For example, when each of a and b is a constant, the distance r between the center axis C1 and the axis of the spiral channel with respect to the rotation angle θ around the center axis C1 of the
r = a + b × θ (3)
Further, when a and b are constants and e is a Napier number (Eulerian number: 2.718...), The central axis C1 and the spiral shape with respect to the rotation angle θ around the central axis C1 of the substrate 40 A spiral channel may be formed so that the distance r from the channel axis is expressed by the equation (4). The line according to equation (4) is also called a logarithmic spiral.
r = a × e (bθ) (4)
By forming the spiral channel using the equations (3) and (4), the design of the spiral channel is facilitated, and the position of each part of the spiral channel in the sample analysis chip 1 ( It can be easily obtained from the equations (3) and (4).
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図11を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図11に示すように、本実施形態の試料分析チップ2には、第1実施形態の試料分析チップ1のスパイラル状流路24及び余剰液収容部27に代えて、スパイラル状流路51、溶液放出部52、及び余剰液収容部53を備えている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11, but the same parts as those of the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and only different points will be described.
As shown in FIG. 11, the
スパイラル状流路51の中心角は、約720°である。
本実施形態では、初期反応部23とスパイラル状流路51の一端部51bとは直接接触することなく、溶液放出部52を介して連通している。溶液放出部52は、基材40の径方向に延びる流路である。
試料分析チップ2に溶液放出部52を形成することで、初期反応部23から供給されるサンプル液Mを、スパイラル状流路51の一端部51bの狭い範囲に集中させることができる。
本実施形態では、鋸歯状収容部25やウェル26が、第1実施形態に比べて単位面積当たりの配置密度を高めて配置されている。
本実施形態の余剰液収容部53は、スパイラル状流路51よりも幅の広い楕円形状に形成されている。
The central angle of the
In the present embodiment, the
By forming the
In the present embodiment, the sawtooth
The surplus
このように構成された本実施形態の試料分析チップ2によれば、複数の処理を行うことを可能としつつ、外部環境に試薬類が影響を及ぼすのを防ぐことができる。
According to the
以上、本発明の第1実施形態及び第2実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第1実施形態及び第2実施形態では、スパイラル状流路に余剰液収容部は形成されなくてもよい。初期反応部23に注入するサンプル液Mの量を全鋸歯状収容部25の容積以下にすればよいからである。
鋸歯状収容部25Aの上流側角度α11は、鋸歯状収容部25Bの上流側角度α12よりも大きくてもよい。
本体10に、突部11は形成されなくてもよい。蓋部30に脱気口32は形成されなくてもよい。
As mentioned above, although 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention were explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The structure of the range which does not deviate from the summary of this invention Changes, combinations, deletions, etc. are also included. Furthermore, it goes without saying that the configurations shown in the embodiments can be used in appropriate combinations.
For example, in the first embodiment and the second embodiment, the surplus liquid container may not be formed in the spiral flow path. This is because the amount of the sample liquid M to be injected into the
The upstream angle α11 of the serrated housing portion 25A may be larger than the upstream angle α12 of the sawtooth housing portion 25B.
The
最後に、本発明の試料分析チップを用いた試料分析方法について説明する。
本発明の試料分析チップは、例えば、DNA、たんぱく質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。
Finally, a sample analysis method using the sample analysis chip of the present invention will be described.
The sample analysis chip of the present invention can be used, for example, for detection and analysis of biochemical substances in a sample such as DNA or protein.
遺伝子解析の1例としては、例えば体細胞変異の検出や、生殖細胞変異の検出が挙げられる。遺伝子型の違いによって、発現するタンパク質の種類等が異なるため、例えば薬の代謝酵素の働きの違いを生み、結果として薬の最適投与量や副作用の出やすさ等に個人差が生じる。このことを医療現場で利用し、各患者の“遺伝子型”を調べることで、オーダーメイド医療を行うことができる。 Examples of gene analysis include detection of somatic mutation and detection of germ cell mutation. Since the type of protein to be expressed differs depending on the genotype, for example, it causes a difference in the function of the metabolic enzyme of the drug, resulting in individual differences in the optimal dose of the drug and the likelihood of side effects. By making use of this in medical practice and examining the “genotype” of each patient, tailor-made medical care can be performed.
(SNPsの検出)
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する。これは、SNP(Single Nucleotide Polymorphism)と呼ばれており、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と、各ウェルに均等にサンプル液を分配することができ、正確なSNPs検出を行うことができる。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。
(Detection of SNPs)
In the human genome, there are differences in individual base sequences in about 0.1%. This is called SNP (Single Nucleotide Polymorphism) and is one of germline mutations. As one of the SNP identification methods, for example, a PCR-PHFA (PCR-Preferred Modulation Formation Assay) method using fluorescence is used.
The PCR-PHFA method includes a PCR process for amplifying a detection mutation site and a competitive strand displacement reaction process using an amplified fragment and a corresponding probe. According to this method, mutation is detected by the difference in luminescence of the fluorescent reagent. However, when the sample analysis chip of the present invention is used, the sample solution can be evenly distributed to each well, and accurate SNPs can be detected. it can. In addition, the sample analysis chip of the present invention can also be used for the Invader method (registered trademark), the Taqman PCR method and the like as SNP detection methods other than those described above.
以下に、本発明を用いてワルファリン(抗血液凝固剤。心臓病や高血圧用の薬として用いられる)に対する副作用に関与するSNPについて、PCR‐PHFA法を使った解析例を説明する。 Below, the analysis example using PCR-PHFA method is demonstrated about the SNP which concerns on the side effect with respect to warfarin (Anti-coagulant. Used as a medicine for heart disease and hypertension) using this invention.
血液などから得られる検体核酸を精製して、溶液試料とする。本発明の試料分析チップに注入後、初期反応部にて配液前に、検体核酸の増幅を行なう。なお、ワルファリンに関与するSNPの検出にはVKORC1やCYP2C9内のSNPが議論されることが多く、CYP2C9*2やCYP2C9*3などが有名である。検体からこれらのSNPを含む遺伝子断片をマルチプレックスPCRにて増幅する。 A sample nucleic acid obtained from blood or the like is purified to obtain a solution sample. After injecting into the sample analysis chip of the present invention, the sample nucleic acid is amplified in the initial reaction part before liquid distribution. Note that SNPs in VKORC1 and CYP2C9 are often discussed for detection of SNPs involved in warfarin, and CYP2C9 * 2 and CYP2C9 * 3 are famous. Gene fragments containing these SNPs from the specimen are amplified by multiplex PCR.
上記の検出方法では、一つのSNPを判定するために2つの検出用のウェルが必要となるので1検体試料につき10個以上のウェルが形成された試料分析チップを使用すると良く、それぞれのウェルに競合的鎖置換反応を行うためのSNP検出用の試薬を固定すればよい。 In the detection method described above, two detection wells are required to determine one SNP. Therefore, it is preferable to use a sample analysis chip in which 10 or more wells are formed for each specimen sample. What is necessary is just to fix the reagent for SNP detection for performing competitive strand displacement reaction.
上記PCRにより核酸が増幅されたサンプル液を、各ウェルに配液充填する。各ウェルを温調し、ウェル内に配置した試薬に混入された蛍光試薬の発光差によって変異を検出する。一つのSNPに対し2つのウェルのうち一つのみ陽性反応ならばホモ、二つ陽性ならヘテロと判定することができる。 The sample solution in which the nucleic acid is amplified by the PCR is filled in each well. Each well is temperature-controlled, and a mutation is detected by a difference in luminescence of a fluorescent reagent mixed in a reagent arranged in the well. If only one of the two wells is positive for one SNP, it can be determined to be homozygous, and if two are positive, it can be determined to be heterogeneous.
(K‐ras遺伝子変異の検出)
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。
(Detection of K-ras gene mutation)
Most of the mutations characteristic of cancer cells and mutations that are resistant to molecularly targeted drugs are somatic mutations. In the case of germ cell mutations (SNP, etc.), a common mutation is seen in all cells, whereas in somatic mutations, cells are mutated only in the mutated cells, and cells that are not mutated (usually normal cells) ) Shows no mutation.
つまり、サンプル試料のうちの多くは正常細胞で一部変異細胞が含まれる場合、多くの正常な遺伝子中に存在するわずかな変異遺伝子を検出しなければならず、この点が生殖細胞における変異検出と異なる点で、体細胞の遺伝子変異検出をより困難にしている点である。 In other words, when many of the sample samples are normal cells and some mutant cells are included, it is necessary to detect a few mutant genes present in many normal genes. This is the detection of mutations in germ cells. The difference is that it makes it more difficult to detect genetic mutations in somatic cells.
K‐ras遺伝子は、変異ががん細胞に存在すると分子標的薬がほとんどの患者群で効を奏しないことが示された遺伝子であり、この遺伝子を簡便、迅速、安価、高精度に検出することが希望されつつある。以下に、K‐ras遺伝子のPCR‐PHFA法での解析例を説明する。 The K-ras gene is a gene whose molecular target drug has been shown to be ineffective in most patient groups when mutations are present in cancer cells. This gene can be detected simply, quickly, inexpensively and with high accuracy. It is being hoped for. Below, the example of analysis by PCR-PHFA method of a K-ras gene is demonstrated.
上記遺伝子変異の検出用のウェルにはプローブ核酸を含む試薬が固定される。K‐ras遺伝子の検出は野生型と13種類の変異があるので少なくとも14のウェルが形成された本発明の試料分析チップを使用し、当該ウェルのそれぞれに対応した試薬が固定化されていることが好ましい。 A reagent containing a probe nucleic acid is fixed to the well for detecting a genetic mutation. Since detection of K-ras gene has 13 types of mutations in the wild type, the sample analysis chip of the present invention in which at least 14 wells are formed is used, and reagents corresponding to each of the wells are immobilized. Is preferred.
大腸癌などのがん細胞を採取し、検体核酸を精製して、サンプル液とする。本発明の試料分析チップに注入後、まず初期反応部にて、検体核酸の増幅を行う。 Collect cancer cells such as colorectal cancer and purify the sample nucleic acid to obtain a sample solution. After injection into the sample analysis chip of the present invention, the sample nucleic acid is first amplified in the initial reaction part.
上記PCRにより核酸が増幅されたサンプル液を、各ウェルに配液充填する。ウェルを温調し、ウェル内に配置した試薬に混入された蛍光試薬の発光差によって変異を検出することができる。 The sample solution in which the nucleic acid is amplified by the PCR is filled in each well. The temperature of the well is controlled, and the mutation can be detected by the difference in luminescence of the fluorescent reagent mixed in the reagent arranged in the well.
1、2 試料分析チップ
14a 内面
17 第一内面
17a、18a 一端
17b、18b 他端
18 第二内面
23 初期反応部
24、51 スパイラル状流路(主流路)
24b、51b 一端部
25 鋸歯状収容部
26 ウェル(主収容部)
27、53 余剰液収容部
31 注入口
40 基材
C1 中心軸線
C2 軸線
L2 基準線
M サンプル液(試料)
X 厚さ方向
α1、α11、α12 上流側角度
α2 下流側角度
1, 2
24b, 51b One
27, 53 Excess
X Thickness direction α1, α11, α12 Upstream angle α2 Downstream angle
Claims (8)
前記基材の中央部に配置されて注入口に連通するとともに液状の試料を収容可能な初期反応部、
前記基材の厚さ方向に見たときに螺旋状に形成されて前記初期反応部の周りに配置されるとともに一端部が前記初期反応部に連通した主流路、
前記主流路における前記基材の径方向外側の内面から凹むように設けられた複数の鋸歯状収容部、
及び、それぞれの前記鋸歯状収容部における前記主流路とは反対側に設けられた複数の主収容部が形成された試料分析チップであって、
前記鋸歯状収容部は、一端が前記主流路の前記内面に連なるとともに他端が前記径方向外側に向かって延びる第一内面と第二内面との間に規定される空間であり、
前記第二内面よりも前記第一内面の方が、前記主流路に沿った前記主流路の前記一端部側である上流側に配置され、
前記第一内面の前記一端と前記第二内面の前記一端とを結ぶ基準線を規定したときに、
前記基準線と前記第一内面とが前記鋸歯状収容部側になす上流側角度よりも、前記基準線と前記第二内面とが前記鋸歯状収容部側になす下流側角度の方が大きいことを特徴とする試料分析チップ。 On a disk-shaped substrate,
An initial reaction part arranged in the central part of the base material and communicating with the inlet and accommodating a liquid sample;
A main channel formed in a spiral shape when viewed in the thickness direction of the base material and disposed around the initial reaction part and having one end communicating with the initial reaction part,
A plurality of serrated accommodation portions provided so as to be recessed from the radially inner inner surface of the base material in the main channel;
And a sample analysis chip in which a plurality of main housing portions provided on the opposite side to the main flow path in each of the sawtooth housing portions are formed,
The serrated container is a space defined between a first inner surface and a second inner surface, one end of which is continuous with the inner surface of the main channel and the other end of which extends toward the radially outer side,
The first inner surface is arranged on the upstream side, which is the one end side of the main channel along the main channel, than the second inner surface,
When defining a reference line connecting the one end of the first inner surface and the one end of the second inner surface,
The downstream angle formed by the reference line and the second inner surface on the serrated housing portion side is larger than the upstream angle formed by the reference line and the first inner surface on the sawtooth housing portion side. A sample analysis chip characterized by
前記上流側の前記鋸歯状収容部の前記第二内面の前記一端と、前記主流路に沿った前記主流路の他端部側の前記鋸歯状収容部の前記第一内面の前記一端とが接触し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。 In the pair of sawtooth accommodating portions adjacent along the inner surface of the main flow path,
The one end of the second inner surface of the serrated housing portion on the upstream side contacts the one end of the first inner surface of the serrated housing portion on the other end side of the main channel along the main channel. The sample analysis chip according to claim 1, wherein the sample analysis chip is provided.
前記下流側角度は80°よりも大きいことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の試料分析チップ。 The upstream angle is less than 80 °,
The sample analysis chip according to any one of claims 1 to 3, wherein the downstream side angle is larger than 80 °.
前記上流側の前記鋸歯状収容部の前記上流側角度は、前記主流路に沿った前記主流路の他端部側の前記鋸歯状収容部の前記上流側角度以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の試料分析チップ。 In the pair of sawtooth accommodating portions adjacent along the inner surface of the main flow path,
The upstream angle of the upstream serrated accommodation portion is less than or equal to the upstream angle of the serrated accommodation portion on the other end side of the main flow path along the main flow path. Item 5. The sample analysis chip according to any one of Items 1 to 4.
r=a+b×θ ・・(1) The main channel has a distance r between the center axis and the axis of the main channel with respect to the rotation angle θ around the center axis of the base material when the axis of the main channel is a and b are constants (1 The sample analysis chip according to claim 1, wherein the sample analysis chip is formed so that
r = a + b × θ (1)
r=a×e(bθ) ・・(2) The main flow path has an axis between the central axis and the axis of the main flow path with respect to a rotation angle θ around the central axis of the substrate, where a and b are constants and e is the Napier number. The sample analysis chip according to any one of claims 1 to 6, wherein the distance r is formed to satisfy formula (2).
r = a × e (bθ) (2)
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