JP4884361B2 - マイクロビーズを利用した化学反応装置 - Google Patents
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前記マイクロ反応路チップは、円形状であり、前記交互に逆向きの状態で尻窄み形状出口同士が対向するように配置された複数の一対の反応槽の内側の反応槽が、前記円形状マイクロ反応路チップの回転中心を周回するように配置され、前記複数の一対の反応槽の外側の反応槽が、前記円形状マイクロ反応路チップの外周内側を周回するに外周側に配置され、これらの一対の反応槽同士を連結するマイクロ流路が、回転中心側から外周に向かって放射状に配置された構造であることを特徴とする。
さらに特定の物質と特異的に反応できるよう人工的に作成されたDNAアプタマーも有用である。
特に抗体は物理吸着によって、簡易かつ強固にマイクロビーズ表面に固定化でき、極めて高い特異性を有するため、反応物質として優れている。
図1〜3に基づいて実施の形態1を説明する。図1は、実施の形態1にかかる化学反応装置90を上方から見た模式図であり、図2は、同化学反応装置90を横方向から見た場合における内部構造を模式的に示す図である。図3は、本実施の形態にかかるマイクロ反応路チップ1の平面模式図である。以下、スギ花粉の主要アレルゲンであるcryj-1の量を測定する場合を想定例にして、説明する。
マイクロビーズ5の表面へ固定化する反応物質としては、通常、タンパク質または核酸、糖鎖、糖タンパク質、などのホスト分子となり得る、特異的にターゲットを認識する分子を用いる。このような反応物質としては、抗原、抗体、リガンド、アプタマー及び受容体からなる群から選択される1種類以上の物質が挙げられる。また、核酸としては、DNA(Deoxy Ribo Nucleic Acid)、RNA(Ribo Nucleic Acid)、PNA(Peptid Nucleic Acid)、LNA(Locked Nucleic Acid) 及びその混成体からなる群より選択される1種以上の物質が挙げられる。
図7は、実施の形態2にかかる化学反応装置91の平面模式図であり、この図に基づいて実施の形態2を説明する。図7に示されるように、実施の形態2にかかる化学反応装置91は、回転盤17に複数のマイクロ反応路チップ(図7では4枚)を載置できるようになっている点において、上記した実施の形態1の化学反応装置90と異なり、これ以外の要素については、上記実施の形態1と同様である。
図8に基づいて実施の形態3にかかる化学反応装置92の内容を説明する。図8は、実施の形態3にかかる化学反応装置92の平面模式図であり、符号17が回転盤、符号100が実施の形態3にかかるマイクロ反応路チップ、符号139が主基板に形成されたマイクロ反応路である。
図9に基づいて、実施の形態4の内容を説明する。実施の形態4は、磁性をおびることのできるマイクロビーズ(磁性ビーズ5)と、非磁性体からなる第2のマイクロビーズ(非磁性ビーズ23)の2種類のマイクロビーズを用いる点に特徴を有する。
上記実施の形態1〜3では、反応槽内に収容されたマイクロビーズがマイクロ流路に流出しない範囲内で磁力の強度を変動させることによりマイクロビーズを振動させ、反応槽内の溶液を攪拌せたが、この方式に代え、回転盤17を上下方向に小刻みに振動させる方式としてもよい。
2:マイクロ反応路入口、
3、6、8、10、12、25、28:マイクロ流路、
4、9、14、27:反応槽、
5:マイクロビーズ、
7、11、24:回転中心側反応槽
14、15、26:注入口、
16:回転軸、
17:回転盤
18:電磁石、
19:磁力発生部、
20:回転駆動部、
21:蓋基板、
22:主基板、
23:第2のマイクロビーズ(非磁性ビーズ)、
29:測定器
30:反応槽入口
31:反応槽出口
90、91、92:化学反応装置、
100 :円形状のマイクロ反応路チップ
101 :マイクロ反応路入口、
102,104,106,108,110,112,114,116,118,12 0,122,124,126,128,130 : マイクロ流路、
105,109,113,117,121,125,129: 内側反応槽、
103,107,111,115,119,123,127,131: 外側反応槽、
132,133,134,135,136,137,138: 溶液導入路
139: マイクロ反応路
A 回転中心側、
B 回転盤外周側。
Claims (18)
- マイクロ反応路チップと、
前記マイクロ反応路チップを載置し回転させる回転盤を備える回転駆動部と、
前記マイクロ反応路チップの流路形成領域よりも回転中心側に配置された磁力発生部と、
を備えた化学反応装置であって、
前記マイクロ反応路チップは、入口と尻窄み形状出口とを有する複数の反応槽と、該複数の反応槽を繋ぐマイクロ流路と、を備えるマイクロ反応路を有し、
前記複数の反応槽のそれぞれは、交互に逆向きの状態で尻窄み形状の出口同士が対向するようにして上流側から下流側に向かって順次配置され、隣り合う反応槽の入口と尻窄み形状出口とが、前記マイクロ流路で連結され、
前記マイクロ反応路内には、前記マイクロ反応路を通過できる大きさ又は形状の磁性を帯びることのできるマイクロビーズが配置されており、
前記回転盤を回転させたとき、前記マイクロビーズが回転中心から遠ざかる方向に移動可能であり、前記磁力発生部で発生させた磁力引力が前記回転遠心力に勝る場合には、前記マイクロビーズが回転中心側に移動可能で、前記回転遠心力と前記磁力引力の作用により、前記マイクロビーズが前記複数の反応槽の回転中心側に位置する反応槽とこれに対向する側の反応槽との間を移動できる構造である、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1に記載の化学反応装置において、
前記複数の反応槽を連結するそれぞれのマイクロ流路には、溶液を導入する溶液導入路が設けられている、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1または2に記載の化学反応装置において、
前記化学反応装置は、前記回転駆動部と前記磁力発生部とを制御する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部が、前記磁力発生部で発生させる磁力の強度を変動させることにより、反応槽内に収容されたマイクロビーズがマイクロ流路に流出しない範囲内でマイクロビーズを振動させる、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1または2に記載の化学反応装置において、
前記化学反応装置は、前記回転駆動部と前記磁力発生部とを制御する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部は、前記回転盤の回転と前記磁力発生部による磁力発生とが交互になるように制御する、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載の化学反応装置において、
前記マイクロ反応路チップは、前記回転盤上に複数個配置されている、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載の化学反応装置において、
前記マイクロ反応路チップは、円形状であり、
前記交互に逆向きの状態で尻窄み形状出口同士が対向するように配置された複数の一対の反応槽の内側の反応槽が、前記円形状マイクロ反応路チップの回転中心を周回するように配置され、
前記複数の一対の反応槽の外側の反応槽が、前記円形状マイクロ反応路チップの外周内側を周回するに外周側に配置され、
これらの一対の反応槽同士を連結するマイクロ流路が、回転中心側から外周に向かって放射状に配置された構造である、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1乃至6の何れか1項に記載の化学反応装置において、
前記マイクロビーズの表面には、反応物質が固定されている、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1乃至7の何れか1項に記載の化学反応装置において、
前記磁力発生部によって出力される磁束密度が、0.01〜1T(テスラ)である、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項8に記載の化学反応装置において、
前記回転盤の回転数が、5〜30rpmである、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1乃至9の何れか1項に記載の化学反応装置において、
前記マイクロ流路の最小径をp、前記反応槽の出口の最小径をq、及びマイクロビーズの最大径をrとした場合に、
p、q及びrが、p≧q≧r の条件を満たす、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1乃至10に記載の化学反応装置において、
前記マイクロ反応路チップは、主基板と当該主基板に重ねあわされた蓋基板とで構成され、前記主基盤に前記反応槽及びマイクロ流路が形成されている、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項11に記載の化学反応装置において、
前記マイクロ反応路チップは、縦長が2cm〜10cm、横長が1cm〜10cm、厚
さが0.11mm〜5mmである、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項11に記載の化学反応装置において、
前記反応槽は、主基板面に平行な縦長が0.1mm〜5mmであり、主基板面に平行な横長が0.1mm〜5mmである、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項11に記載の化学反応装置において、
前記マイクロビーズの最大径は、0.01μm〜500μmであり、
前記マイクロ流路の最小径は、0.1μm〜1mmである、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項7に記載の化学反応装置において、
前記マイクロビーズの表面に固定化される反応物質は、核酸、タンパク質、糖鎖、糖タンパク質、ペプチドである、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項15に記載の化学反応装置において、
前記核酸は、DNA、RNA、PNA、LNA、DNAアプタマー及びその混成体からな
る群より選択される1種以上の物質である、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項15に記載の化学反応装置において、
前記タンパク質は、抗原、抗体、リガンド、ビオチン、アビジン、及び受容体からなる群より選択される1種類以上の物質である、
ことを特徴とする化学反応装置。 - 請求項1乃至17の何れか1項に記載の化学反応装置において、
前記マイクロ反応路内には、磁性を帯びることのできるマイクロビーズとともに、非磁性体からなる第2のマイクロビーズが配置されている、
ことを特徴とする化学反応装置。
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