JP2017138137A - Pcr microchip and nucleic acid amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PCR用マイクロチップ及び核酸増幅装置に関する。 The present invention relates to a PCR microchip and a nucleic acid amplification apparatus.
従来、PCR(Polymerase Chain Reaction)による各種検査及び診断にマイクロチップが用いられている。 Conventionally, microchips are used for various inspections and diagnoses by PCR (Polymerase Chain Reaction).
下記の特許文献1には、PCRに利用可能なマイクロチップが開示されている。特許文献1のマイクロチップは、流路用溝及び反応室用凹部が形成された基板と、カバー部材とを備えている。特許文献1では、凹部が設けられている基板の表面にカバー部材を熱接合することにより、反応室が形成されている。
ところで、PCRによる各種検査及び診断を行う場合、判定結果のフィードバックに時間がかかるという問題がある。判定結果のフィードバックの時間を短縮するためには、PCRの高速化が必要となる。しかしながら、特許文献1のようなマイクロチップでは、十分にPCRの高速化を図ることができなかった。従って、PCRの高速化を可能とするマイクロチップが求められている。
By the way, when performing various tests and diagnoses by PCR, there is a problem that it takes time to feed back the determination result. In order to shorten the time for feedback of determination results, it is necessary to increase the speed of PCR. However, the microchip as in
本発明の目的は、PCRを高速で行うことを可能とする、PCR用マイクロチップ及び核酸増幅装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a microchip for PCR and a nucleic acid amplification apparatus that enable PCR to be performed at high speed.
本発明に係るPCR用マイクロチップは、マイクロ流路と、温度調節装置により加熱される加熱面と、PCRが行われる反応室とを有するPCR用マイクロチップであって、互いに対向している第1の面及び第2の面を有し、前記第1の面に少なくとも一つの凹部が設けられている基板と、前記基板の前記第1の面上に設けられたカバー部材とを備え、前記反応室が、前記カバー部材と前記凹部とにより構成されており、前記加熱面と前記反応室との距離が0.2mm未満であり、前記反応室の容量が、1μL以上、10μL以下である。 The microchip for PCR according to the present invention is a microchip for PCR having a microchannel, a heating surface heated by a temperature control device, and a reaction chamber in which PCR is performed, and the first microchips are opposed to each other. A substrate having at least one recess on the first surface, and a cover member provided on the first surface of the substrate, the reaction A chamber is constituted by the cover member and the recess, a distance between the heating surface and the reaction chamber is less than 0.2 mm, and a volume of the reaction chamber is 1 μL or more and 10 μL or less.
このように構成することで、反応室をより効率的に加熱又は冷却することができ、PCRの高速化を実現することができる。また、PCR用マイクロチップを従来のものよりも小型化することができる。 By configuring in this way, the reaction chamber can be heated or cooled more efficiently, and the speeding up of PCR can be realized. In addition, the PCR microchip can be made smaller than the conventional one.
本発明に係るPCR用マイクロチップは、好ましくは、前記反応室の個数が、5個以上、20個以下である。 In the PCR microchip according to the present invention, the number of reaction chambers is preferably 5 or more and 20 or less.
このように構成することで、多項目の検査を高速に行うことができる。 By comprising in this way, the test | inspection of many items can be performed at high speed.
本発明に係るPCR用マイクロチップは、前記基板の第1の面と前記カバー部材との間に配置されている接着剤層をさらに備えていてもよい。 The PCR microchip according to the present invention may further include an adhesive layer disposed between the first surface of the substrate and the cover member.
この場合、融着等のように熱を加える必要がないため、PCR用マイクロチップをより一層簡便に作製することができる。 In this case, since it is not necessary to apply heat as in the case of fusion or the like, the PCR microchip can be more easily produced.
本発明に係るPCR用マイクロチップのある特定の局面では、前記基板の前記第1の面と前記加熱面との距離が0.18mm以上である。 In a specific aspect of the microchip for PCR according to the present invention, a distance between the first surface of the substrate and the heating surface is 0.18 mm or more.
この場合、基板とカバー部材の接合部分が加熱面から離れているため、PCRを行う際の加熱による接合部分の劣化や反応液の漏出をより一層防ぐことができ、検査の信頼性をより一層高めることができる。 In this case, since the joining portion of the substrate and the cover member is separated from the heating surface, deterioration of the joining portion and leakage of the reaction liquid due to heating during PCR can be further prevented, and the reliability of the inspection is further improved. Can be increased.
本発明に係るPCR用マイクロチップの他の特定の局面では、前記基板の前記第1の面と前記カバー部材との105℃における接着強度が、1N/インチ以上である。 In another specific aspect of the microchip for PCR according to the present invention, an adhesive strength between the first surface of the substrate and the cover member at 105 ° C. is 1 N / inch or more.
このように構成することで、PCRを行う際の加熱による接合部分の劣化や反応液の漏出をより一層防ぐことができ、検査の信頼性をより一層高めることができる。 By comprising in this way, deterioration of the junction part by the heating at the time of performing PCR and the leakage of a reaction liquid can be prevented further, and the reliability of a test | inspection can be improved further.
本発明に係るPCR用マイクロチップは、前記基板が、前記反応室と外部とを接続する貫通孔を有していてもよい。 In the PCR microchip according to the present invention, the substrate may have a through-hole connecting the reaction chamber and the outside.
このように構成することで、基板とカバー部材とを接合した後でも反応液を注液することができる。 By comprising in this way, a reaction liquid can be poured even after joining a board | substrate and a cover member.
本発明に係るPCR用マイクロチップは、前記反応室の容量の80%以上の割合で、前記反応室に試薬が収容されていてもよい。 The PCR microchip according to the present invention may contain reagents in the reaction chamber at a ratio of 80% or more of the capacity of the reaction chamber.
このように構成することで、反応室の容量が小さくとも十分な量の反応液が確保されるため、PCRをより一層高速かつ確実に行うことができる。 With such a configuration, a sufficient amount of reaction solution is ensured even if the reaction chamber has a small capacity, so that PCR can be performed more rapidly and reliably.
本発明の核酸増幅装置は、上記本発明に従って構成されるPCR用マイクロチップと、温度調節装置と、を備える。 The nucleic acid amplification device of the present invention includes a PCR microchip configured according to the present invention and a temperature control device.
このような核酸増幅装置であれば、PCRを高速で行うことができる。 With such a nucleic acid amplification apparatus, PCR can be performed at high speed.
本発明によれば、PCRを高速で行うことを可能とする、PCR用マイクロチップ及び核酸増幅装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microchip for PCR and the nucleic acid amplifier which enable it to perform PCR at high speed can be provided.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る核酸増幅装置を示す概略構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a nucleic acid amplification apparatus according to the first embodiment of the present invention.
核酸増幅装置10は、PCR用マイクロチップ1及び温度調節装置11を備える。PCR用マイクロチップ1は、マイクロ流路と、温度調節装置11により加熱される加熱面と、PCRが行われる反応室4とを有し、PCRに用いられるマイクロチップである。PCR用マイクロチップ1は、温度調節装置11上に設けられている。核酸増幅装置10では、温度調節装置11によりPCR用マイクロチップ1が加熱又は冷却されることによりPCRが行われる。なお、加熱面は、マイクロチップ1において、温度調節装置11上に設けられた際に温度調節装置11と接する面である。
The nucleic
PCR用マイクロチップ1は、基板2及びカバー部材3を有する。基板2は、互いに対向している第1の面2a及び第2の面2bを有する。基板2の第1の面2aには少なくとも一つの凹部2cが設けられている。より具体的には、基板2の第1の面2a側に少なくとも一つの凹部2cが設けられている。基板2の第1の面2a上には、カバー部材3が設けられている。PCRを行うための反応室4は、凹部2cとカバー部材3によって構成されている。凹部2cが複数設けられている場合は、複数の凹部2cそれぞれがカバー部材3と対向することで、複数の反応室4が形成される。また、複数の反応室4はそれぞれマイクロ流路に接続されている。なお、本実施形態において、PCR用マイクロチップ1は、基板2側から温度調節装置11上に載置されている。本実施形態においては、基板2の第2の面2bが加熱面である。
The
PCR用マイクロチップ1において、加熱面と反応室4との距離は、0.2mm未満である。このように、PCR用マイクロチップ1では、反応室4が、温度調節装置11に近づけられている。従って、温度調節装置11の熱が反応室4に伝わりやすい。よって、PCR用マイクロチップ1及び核酸増幅装置10では、PCRの高速化が可能となる。なお、加熱面と反応室4との距離とは、加熱面と反応室4との最短距離を指す。例えば、加熱面が基板2の第2の面2bである場合は、凹部2cの底部2dから加熱面に下ろした垂線の長さを指す。また、加熱面がカバー部材3の外表面3aである場合は、基板2の第1の面2aから、カバー部材3の外表面3aに下ろした垂線の長さを指す。また、PCRのより一層の高速化を図る観点から、加熱面と反応室4との距離は、0.02mm以上であることが好ましく、0.2mm未満であることが好ましい。
In the
反応室4の容量は、1μL以上、10μL以下である。PCR用マイクロチップ1では、反応室4の容量が上記範囲内にあり、従来技術における反応室の容量に比べて小さいので、温度調節装置11からの熱が反応室4に伝わりやすい。よって、この点からも、PCR用マイクロチップ1及び核酸増幅装置10では、PCRを高速化することができる。なお、PCR用マイクロチップ1が、複数の反応室4を有する場合、反応室4の容量とは、各反応室4それぞれの容量のことをいう。従って、PCR用マイクロチップ1が、複数の反応室4を有する場合、各反応室4の容量がそれぞれ、1μL以上、10μL以下である。また、PCR用マイクロチップ1が、複数の反応室4を有する場合、多項目の同時検査に用いることができる。
The volume of the
PCR用マイクロチップ1において、基板2の第1の面2aと加熱面との距離は、0.18mm以上である。本願発明者らは、PCR用マイクロチップ1が基板2とカバー部材3とを接合して形成されている場合に、以下の課題があることを見出した。すなわち、PCR反応を行う際に、温度調節装置11の熱が反応室4のみならず基板2とカバー部材3の接合部分にも伝わることで接合強度が弱くなったり、その結果カバー部材3が基板2から剥離して反応室4から反応液が漏出したりしてしまうおそれがあることを見出した。このような場合であっても、反応室4の容量を1μL以上、10μL以下とすることで、反応室4の容量に対して反応室4の外周の接着面が大きくなるので、カバー部材3が基板2から剥離し難くなる。さらに、基板2の第1の面2aと加熱面との距離を上記範囲内とすることで、温度変化による接合強度の低下や反応液の漏出をより一層防ぐことができ、検査の信頼性をより一層高めることができる。なお、基板2の第1の面2aと加熱面との距離とは、第1の面2aと加熱面との最短距離を指す。本実施形態のように、基板2の第2の面2bが加熱面である場合は、基板2の第1の面2aと加熱面との距離は、基板2の厚みに等しい。
In the
また、基板2の第1の面2aと、カバー部材3との105℃における接着強度は、1N/インチ以上であることが好ましい。この場合、熱によるカバー部材3の剥がれが生じ難いので、反応室4からの液漏れがより一層生じ難く、蛍光検出の信頼性をより一層高めることができる。
The adhesive strength between the
以下、PCR用マイクロチップ1及び温度調節装置11について、より詳細に説明する。
Hereinafter, the
(PCR用マイクロチップ)
PCR用マイクロチップ1は、マイクロ流体が搬送されるマイクロ流路を有する。上記マイクロ流路の途中に、複数の反応室4が設けられている。具体的にPCR用マイクロチップ1内には、図2に示す流路構造が設けられている。
(Microchip for PCR)
The
図2に示すように、導入部5に、マイクロ流路6が接続されている。マイクロ流路6が、マイクロ流路6a〜6cに分岐されている。そして、マイクロ流路6a〜6cに、秤取部7a〜7iを介して、反応室4a〜4iが接続されている。マイクロ流路6a〜6cは、排出部8に接続されている。
As shown in FIG. 2, a micro flow path 6 is connected to the introduction part 5. The micro flow path 6 is branched into the
反応室4a〜4iの容量は、それぞれ、1μL以上、10μL以下である。反応室4a〜4iの容量が上記範囲内にあり小さいため、温度調節装置11からの熱が各反応室4a〜4iに伝わりやすく、PCRの高速化が可能とされている。反応室の個数は、5個以上であることが好ましく、20個以下であることが好ましい。より好ましくは、8個以上であり、より好ましくは、15個以下である。反応室の個数が上記範囲にある場合、多項目の同時検査をより一層精度良く行うことができる。
The volumes of the
また、反応室4a〜4iの高さは、それぞれ、0.1mm以上であることが好ましく、0.9mm以下であることが好ましい。より好ましくは、0.3mm以上であり、より好ましくは、0.6mm以下である。反応室4a〜4iの高さを上記範囲内とすることにより、反応室全体をより一層効率よく加熱することができ、PCRをより一層高速化することができる。なお、反応室4a〜4iの高さとは、図1に示す基板2の凹部2cの底部2dと、第1の面2aとの距離をいう。
Further, the height of each of the
図1に戻り、複数の反応室4は、基板2の複数の凹部2cが、カバー部材3によって閉成されることにより構成されている。なお、図示していないが、マイクロ流路は、基板2の第1の面2a側に設けられたマイクロ流路用溝が、カバー部材3によって閉成されることにより構成されている。
Returning to FIG. 1, the plurality of
より具体的には、基板2の第1の面2a上にカバー部材3が貼り合わされている。基板2の第1の面2aと、カバー部材3とは熱融着により接着されている。それによって、基板2の複数の凹部2c及びマイクロ流路用溝が閉成されている。なお、基板2の第1の面2aと、カバー部材3とは光硬化性接着剤などの接着剤により接着されていてもよい。従って、図3に変形例で示すように基板2の第1の面2aとカバー部材3との間に接着剤層9が設けられていてもよい。
More specifically, the
カバー部材3には、フィルムを用いることができる。フィルムを構成する材料としては、特に限定されず、例えばポリオレフィンなどを用いることができる。カバー部材3は、同種または異種のフィルムを積層して融着したものを用いてもよい。また、カバー部材3そのものが、感圧接着テープであってもよい。その場合は、接着剤を使用しなくとも、感圧接着により基板2の第1の面2aと接着させることができる。なお、本発明のPCR用マイクロチップにおいては、封止材としてのカバー部材3の他にも、送液用のガス発生テープなどがさらに設けられていてもよい。
A film can be used for the
基板2を構成する材料としては、特に限定されず、合成樹脂、ゴム又は金属などが挙げられる。好ましくは、ポリオレフィンなどの高い成形性を有する樹脂が用いられる。
The material constituting the
基板2は、例えば、射出成形により形成することができる。また、インモールド成形により、カバー部材3としてのフィルムを金型に入れた状態で、基板2を成形し、熱融着により一体化してもよい。
The
カバー部材3の全光線透過率は、90%以上である。また、カバー部材3は自家蛍光を有さない。このように温度調節装置11側とは反対側のカバー部材3の全光線透過率を高めたり、自家蛍光を有さない材料を用いたりすることで、蛍光検出の信頼性をより一層高めることができる。
The total light transmittance of the
また、基板2及びカバー部材3の温度37.7℃及び湿度90%RHにおける水蒸気透過率は、150g/m2/day以下であることが好ましい。この場合、反応室4で気泡が生じ難く、蛍光検出の信頼性をより一層高めることができる。
Further, the water vapor transmission rate of the
なお、PCR用マイクロチップ1では、反応室4の容量の80%以上の割合で、反応室4に試薬を収容することが可能とされている。反応室4の容量の80%以上の割合で試薬が収容されている場合、蛍光検出の信頼性をより一層高めることができる。蛍光検出の信頼性をさらに一層高める観点から、反応室4の容量の90%以上の割合で、反応室4に試薬を収容することが可能とされていることが好ましい。また、試薬は、反応室4の容量の90%以上の割合で試薬が収容されていることが好ましい。より好ましくは、反応室4の容量の95%以上であり、さらに好ましくは99%以上である。このような割合で、試薬を充填できる理由としては、以下のように説明される。
In the
例えば、基板2の凹部2cに試薬を充填した後にカバー部材3を貼り合わせる方法では、貼り合わせ時に液がこぼれたり、貼り合わせ時の加熱や光照射が試薬に悪影響を及ぼす可能性があるため、多くとも50%以下の容量にしか試薬を充填することができない。これに対して、PCR用マイクロチップ1では、図4に示すように、カバー部材3を貼り合わせた後、基板2のカバー部材3とは反対側の第2の面2b側から貫通孔2eを通って試薬を注入するので、より高い充填率で試薬を注入することが可能とされている。すなわち、反応室4の容量を小さくしても、信頼性の高いPCRを行うことができる。なお、本発明において、試薬の注液に用いられる貫通孔2eの容量は、反応室4の容量には含まない。また、試薬の注液後は貫通孔2eを塞いでもよい。例えば基板2表面にフィルムを配置したり、樹脂を貫通孔2e内部に充填して封止してもよい。
For example, in the method of pasting the
(温度調節装置)
図5は、本発明の第1の実施形態に係る核酸増幅装置を構成する温度調節装置を説明するための概略構成図である。
(Temperature control device)
FIG. 5 is a schematic configuration diagram for explaining a temperature control device constituting the nucleic acid amplification device according to the first embodiment of the present invention.
温度制御装置11は、ペルチェ素子12を有する。ペルチェ素子12は、第3の面12aと、第3の面12aと対向している第4の面12bとを有する。
The
第3の面12a上に、熱伝導材料層13が積層されている。熱伝導材料層13が積層されているため、本実施形態では、加熱面の温度ムラをより一層効果的に低減することができる。熱伝導材料層13としては、熱伝導率が高い、AlまたはAl合金などの金属板を用いることができる。熱伝導材料層13の上面に、温度制御対象物として、PCR用マイクロチップ1が積層されている。PCR用マイクロチップ1は、図1に示す基板2側から熱伝導性材料層13に積層されている。
A heat
一方、ペルチェ素子12の第4の面12b側には、放熱部材14が連結されている。放熱部材14は、ペルチェ素子12において生じた熱を放散するために設けられている。放熱部材14としては、例えば、金属からなるヒートシンクを用いることができる。
On the other hand, a
なお、放熱部材14は、ペルチェ素子12の第4の面12b側に配置されておればよい。第4の面12bに放熱部材14が直接接触するように配置されていてもよく、第4の面12bと他の部材を介して連結されていてもよい。
In addition, the
熱伝導材料層13の上面の温度を検出するために、温度センサ15が設けられている。温度センサ15は、熱伝導材料層13の上面の温度を検出し得る、適宜の感温素子により構成することができる。また、温度センサ15は、制御装置16に接続されており検出された温度に基づく信号を制御装置16に与える。
A
制御装置16には、ペルチェ素子駆動回路17が接続されている。ペルチェ素子駆動回路17を制御装置16により駆動し、ペルチェ素子12を駆動する。具体的には、ペルチェ素子駆動回路17は、ペルチェ素子12を加熱もしくは冷却する電圧をペルチェ素子12に与える。それによって、ペルチェ素子12が加熱あるいは冷却される。
A Peltier
このようにして、ペルチェ素子12により、図1に示す反応室4の温度をコントロールする。すなわち、PCRを行うための複数の温度域の間で、加熱及び冷却を行う。それによって、PCR反応により、核酸を増幅する。
In this way, the temperature of the
核酸増幅装置10では、上記PCR反応により、核酸を増幅させたのち、増幅された核酸を検出する。検出方法は特に限定されず、インターカレータを用いた方法、Qプローブを用いた方法などを用いることができる。好ましくは、あらかじめ、複数の反応室4に、増幅された核酸を検出するための蛍光物質を収容させておくことが望ましい。それによって、蛍光法により増幅された核酸を容易に検出することができる。
In the nucleic
[第2の実施形態]
図6は、本発明の第2の実施形態に係る核酸増幅装置を示す概略構成図である。図6に示すように、核酸増幅装置20では、PCR用マイクロチップ1が、カバー部材3側から温度調節装置11上に載置されている。本実施形態においては、カバー部材3の外表面3aが加熱面である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a nucleic acid amplification device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the nucleic
第2の実施形態では、加熱面と反応室4との距離は、0.2mm未満である。カバー部材3の全光線透過率は、90%以上である。また、カバー部材3は自家蛍光を有さない。その他の点は、第1の実施形態と同様である。
In the second embodiment, the distance between the heating surface and the
第2の実施形態においても、加熱面と反応室4との距離が0.2mm未満であり、反応室4が温度調節装置11と近づけられているので、温度調節装置11の熱が反応室4に伝わりやすい。そのため、PCRの高速化が可能である。なお、PCRのより一層の高速化を図る観点から、カバー部材3の厚みは、0.02mm以上であることが好ましく、0.2mm以下であることが好ましい。
Also in the second embodiment, the distance between the heating surface and the
また、第1の実施形態同様に、反応室4の容量が、1μL以上、10μL以下であり、反応室4の大きさが小さいので、温度調節装置11からの熱が伝わりやすい。よって、この点からも、PCRの高速化が可能とされている。
Further, as in the first embodiment, the
第1の実施形態同様に、PCR用マイクロチップ1において、基板2の第1の面2aと加熱面との距離は、0.18mm以上である。このように構成することで、基板2とカバー部材3との接合強度の低下や反応液の漏出をより一層防ぐことができ、検査の信頼性をより一層高めることができる。また、本実施形態においては、基板2とカバー部材3との接合面から加熱面までの距離を、基板2の厚みにかかわらず調節することができるため、反応室4(凹部2c)の高さや、加熱面と反応室4との距離を自由に設定しやすい。なお、本実施形態においては、基板2の第1の面2aと加熱面との距離は、カバー部材3の厚みに等しい。
As in the first embodiment, in the
また、基板2の第1の面2aと、カバー部材3との105℃における接着強度は、1N/インチ以上であることが好ましい。この場合、熱によるカバー部材3の剥がれが生じ難いので、反応室4からの液漏れがより一層生じ難く、蛍光検出の信頼性をより一層高めることができる。
The adhesive strength between the
また、第2の実施形態のように、温度調節装置11側とは反対側の基板2の全光線透過率を高めたり、基板2に自家蛍光を有さない材料を用いたりすることで、蛍光検出の信頼性をより一層高めることができる。よって、第2の実施形態の核酸増幅装置20及びPCR用マイクロチップ1においても、PCRの高速化が可能とされており、しかも蛍光検出の信頼性が高められている。なお、第2の実施形態においても、図7に変形例で示すように基板2の第1の面2aとカバー部材3との間に接着剤層9が設けられていてもよい。この場合、基板2の第1の面2aと加熱面との距離は、カバー部材3の厚みと接着剤層9の厚みの和に等しい。
Further, as in the second embodiment, by increasing the total light transmittance of the
[第3の実施形態]
図8は、本発明の第3の実施形態に係る核酸増幅装置を示す概略構成図である。図8に示すように、核酸増幅装置30では、貫通孔を有する基板部材2Aの一方面をカバー部材3Aで封止することにより、複数の凹部2cを有する基板2が構成されている。その他の点は第2の実施形態と同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a nucleic acid amplification device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, in the nucleic
第3の実施形態においても、加熱面と反応室4との距離が0.2mm未満であり、反応室4が温度調節装置11と近づけられているので、温度調節装置11の熱が反応室4に伝わりやすい。そのため、PCRの高速化が可能である。また、第1の実施形態と同様に、反応室4の容量が、1μL以上、10μL以下であり、反応室4の大きさが小さいので、温度調節装置11からの熱が伝わりやすい。よって、この点からも、PCRの高速化が可能とされている。
Also in the third embodiment, the distance between the heating surface and the
また、図9に変形例で示すように、貫通孔を有する基板部材2Aと、カバー部材3Aとは、接着剤により貼り合わされていてもよい。すなわち、貫通孔を有する基板部材2A、接着剤層9A及びカバー部材3Aによって、複数の凹部2cを有する基板2が構成されていてもよい。その場合においても、第1〜第3の実施形態のPCR用マイクロチップ及び核酸増幅装置と同様の効果を得ることができる。
Moreover, as shown in a modified example in FIG. 9, the
[実施例及び比較例]
次に、本発明の具体的な実施例及び比較例を挙げることにより本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[Examples and Comparative Examples]
Next, the present invention will be clarified by giving specific examples and comparative examples of the present invention. In addition, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
実施例1では、図6に示すPCR用マイクロチップ1を以下のようにして作製した。
Example 1
In Example 1, the
まず、基板2を構成する材料として、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア1420R」)を用い、これを射出成形することにより、凹部2cを10個有し、厚みが0.5mmである基板2を作製した。続いて、カバー部材3として、厚み0.16mmのシクロオレフィンポリマーフィルム(日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア14F)を用い、140℃で熱融着することにより基板2と貼り合わせた。それによって、10個の反応室4を有し、各反応室4の容量が5μLであるPCR用マイクロチップ1を得た。なお、得られたPCR用マイクロチップ1では、温度調節装置11側に配置される部材が、カバー部材3である。すなわち、カバー部材3の外表面3aが加熱面である。
First, as a material constituting the
(実施例2)
基板2と、カバー部材3とを熱融着ではなく、光硬化性接着剤(スリーボンド社製、商品名「3017E」)により貼り合わせたこと以外は、実施例1と同様にして、PCR用マイクロチップ1を得た。光硬化性接着剤の厚みは0.02mmであった。なお、得られたPCR用マイクロチップ1では、温度調節装置11側に配置される部材が、カバー部材3である。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, except that the
(実施例3)
カバー部材3として、フィルムではなく、厚み0.1mmの感圧接着テープ(3M社製、商品名「9795R」)を用い、基板2と、感圧接着テープとを感圧接着により貼り合わせたこと以外は、実施例1と同様にしてPCR用マイクロチップ1を得た。なお、得られたPCR用マイクロチップ1では、温度調節装置11側に配置される部材が、カバー部材3である。
(Example 3)
The
(実施例4)
カバー部材3として、フィルムではなく、厚み0.1mmの感圧接着テープ(3M社製、商品名「9795R」)を用い、基板2と、カバー部材3とを感圧接着により貼り合わせたこと以外は、実施例1と同様にしてPCR用マイクロチップ1を得た。なお、得られたPCR用マイクロチップ1では、温度調節装置11側に配置される部材が、基板2である。すなわち、基板2の第2の面2bが加熱面である。基板2において、加熱面と反応室4との距離は、0.1mmである。
Example 4
The
(実施例5)
基板2を構成する材料として、厚み0.5mmのポリプロピレン(PP、日本ポリプロ社製、商品名「MA3H」)を用い、カバー部材3として、厚み0.16mmのポリプロピレン(PP、アクリサンデー社製、商品名「PF−11」)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてPCR用マイクロチップ1を得た。なお、得られたPCR用マイクロチップ1では、温度調節装置11側に配置される部材が、カバー部材3である。
(Example 5)
As a material constituting the
(比較例1)
得られる反応室4の個数が1個であり、その容量が50μLとなるように基板2を構成する材料を射出成形したこと以外は、実施例1と同様にしてPCR用マイクロチップを得た。なお、得られたPCR用マイクロチップでは、温度調節装置11側に配置される部材が、カバー部材3である。
(Comparative Example 1)
A PCR microchip was obtained in the same manner as in Example 1 except that the number of
(比較例2)
得られる反応室4の個数が2個であり、各反応室4の容量が20μLとなるように基板を構成する材料を射出成形し、カバー部材3として、厚み0.2mmのシクロオレフィンポリマーフィルム(日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア14F)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてPCR用マイクロチップを得た。なお、得られたPCR用マイクロチップでは、温度調節装置11側に配置される部材が、カバー部材3である。
(Comparative Example 2)
The number of
(実施例及び比較例の評価)
実施例及び比較例で得られたPCR用マイクロチップについて、下記(1)〜(3)に示す評価を実施した。結果を、下記の表1に示す。
(Evaluation of Examples and Comparative Examples)
Evaluations shown in the following (1) to (3) were performed on the PCR microchips obtained in the examples and comparative examples. The results are shown in Table 1 below.
(1)Ct値
蛍光色素としてFAMを用い、波長494nmの励起光を当て、波長534.5nmの光を検出することで評価した。また、解析手法としてCrossing Point法を用いた。実施例1〜5のマイクロチップを用いたPCRにおいては、比較例1及び2のマイクロチップを用いた場合と比べてCt値が小さく、高速なPCRが実現できている。
(1) Ct value It evaluated by using FAM as a fluorescent pigment | dye, applying excitation light with a wavelength of 494 nm, and detecting the light with a wavelength of 534.5 nm. Moreover, the Crossing Point method was used as an analysis method. In the PCR using the microchips of Examples 1 to 5, the Ct value is small compared to the case of using the microchips of Comparative Examples 1 and 2, and high-speed PCR can be realized.
(2)ピール強度(接着強度)
オリエンテック社製、商品名「RTC−1310A」を用いて、基板2とカバー部材3との界面のピール強度を測定した。測定は105℃の雰囲気下において基板2とカバー部材3の端部をそれぞれチャックして、両者の面が90°となるように300mm/minの速さで剥がすことにより行った。
(2) Peel strength (adhesive strength)
The peel strength at the interface between the
(3)ガスリーク試験
フクダ社製、商品名「FL−610」を用いて、105℃加熱中の反応室の圧力を測定した。基板2及びカバー部材3のヒーターと接する面の温度が105℃となった時点から5分後の圧力が1.15atm以上なら合格、1.15atm未満なら不合格とした。
(3) Gas leak test The pressure in the reaction chamber during heating at 105 ° C. was measured using a product name “FL-610” manufactured by Fukuda. If the pressure at 5 minutes after the temperature of the surface of the
実施例1〜5のマイクロチップを用いたPCRにおいては、比較例1及び2のマイクロチップを用いた場合と比べてCt値が小さく、高速なPCRが実現できていることがわかる。 In the PCR using the microchips of Examples 1 to 5, the Ct value is smaller than in the case of using the microchips of Comparative Examples 1 and 2, and it can be seen that high-speed PCR can be realized.
また、実施例1〜5におけるガスリーク試験の結果から、基板2の第1の面2aと加熱面との距離が0.18mm以上であること、もしくは、基板2の第1の面2aとカバー部材3との界面のピール強度(接着強度)が1N/インチ以上であることの少なくとも一方を満たせば、封止性に優れることがわかる。比較例1及び2においては、各反応室4の容量が10μLより大きいため、良好な封止性が得られなかったと考えられる。
Further, from the results of the gas leak test in Examples 1 to 5, the distance between the
1…PCR用マイクロチップ
2…基板
2a,2b…第1,第2の面
2c…凹部
2d…底部
2e…貫通孔
2A…基板部材
3,3A…カバー部材
3a…外表面
4,4a〜4i…反応室
5…導入部
6,6a〜6c…マイクロ流路
7a〜7i…秤取部
8…排出部
9…接着剤層
10,20,30…核酸増幅装置
11…温度調節装置
12…ペルチェ素子
12a,12b…第3,第4の面
13…熱伝導材料層
14…放熱部材
15…温度センサ
16…制御装置
17…ペルチェ素子駆動回路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
互いに対向している第1の面及び第2の面を有し、前記第1の面に少なくとも一つの凹部が設けられている基板と、
前記基板の前記第1の面上に設けられたカバー部材とを備え、
前記反応室が、前記カバー部材と前記凹部とにより構成されており、
前記加熱面と前記反応室との距離が0.2mm未満であり、
前記反応室の容量が、1μL以上、10μL以下である、PCR用マイクロチップ。 A microchip for PCR having a microchannel, a heating surface heated by a temperature control device, and a reaction chamber in which PCR is performed,
A substrate having a first surface and a second surface facing each other, wherein the first surface is provided with at least one recess;
A cover member provided on the first surface of the substrate,
The reaction chamber is constituted by the cover member and the recess;
The distance between the heating surface and the reaction chamber is less than 0.2 mm;
A PCR microchip, wherein the reaction chamber has a volume of 1 μL or more and 10 μL or less.
温度調節装置と、
を備える、核酸増幅装置。 The microchip for PCR according to any one of claims 1 to 7,
A temperature control device;
A nucleic acid amplification apparatus comprising:
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