JP6454434B1 - Inspection device for performance evaluation of inspection device, performance evaluation program for inspection device, performance evaluation method for inspection device, and performance evaluation device for inspection device - Google Patents
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- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
【課題】検査装置の面内均一性、検査装置間の性能、及び検査施設間の性能を適正に評価することができる検査デバイスの提供。【解決手段】複数のウェルを有し、特定分子数の増幅可能な試薬を含む試薬組成物を前記複数のウェルに配した検査デバイスであって、前記複数のウェルに配される前記増幅可能な試薬は、特定分子数を互いに異ならせてなる2以上の群を構成してなる検査デバイスである。【選択図】図1An inspection device capable of appropriately evaluating in-plane uniformity of an inspection apparatus, performance between inspection apparatuses, and performance between inspection facilities. A test device having a plurality of wells and a reagent composition containing a reagent capable of amplifying a specific number of molecules arranged in the plurality of wells, the amplifying device arranged in the plurality of wells The reagent is a test device that is composed of two or more groups having different numbers of specific molecules. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、検査デバイス、検査装置の性能評価プログラム、検査装置の性能評価方法、及び検査装置の性能評価装置に関する。 The present invention relates to an inspection device, an inspection apparatus performance evaluation program, an inspection apparatus performance evaluation method, and an inspection apparatus performance evaluation apparatus.
近年、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(リアルタイムPCR)は、遺伝子検査の定性及び定量においてますます重要になってきており、その性能評価、特に装置間、施設間の性能評価は重要である。現状では、吸光度を用いた外部標準による検量線を用いているが、核酸の絶対数を正確に規定するものではなく、特に低分子数ではその影響が顕著となる。 In recent years, real-time polymerase chain reaction (real-time PCR) has become more and more important in qualitative and quantitative genetic testing, and performance evaluation, particularly between devices and between facilities, is important. At present, a calibration curve based on an external standard using absorbance is used, but it does not accurately define the absolute number of nucleic acids, and the effect is particularly noticeable at low molecular numbers.
このような検量線の核酸試料系列は、既知濃度の核酸試料の系列希釈法により作製されている。例えば、特定の塩基配列を有するDNA断片を限界希釈し、得られた希釈液のリアルタイムPCRの結果から、目的とする分子数を含む希釈液を選別する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また最近では、特定の分子数のDNA断片を細胞に遺伝子組み換え技術により導入し、培養した細胞をマニュピレートで単離することにより、目的の塩基配列を有するDNAを1分子含む試料の調製方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Such a calibration sample nucleic acid sample series is prepared by a serial dilution method of nucleic acid samples of known concentration. For example, there has been proposed a method of limiting dilution of a DNA fragment having a specific base sequence, and selecting a diluted solution containing the target number of molecules from the result of real-time PCR of the obtained diluted solution (for example, patent document) 1).
Recently, a method for preparing a sample containing one molecule of DNA having the desired base sequence has been proposed by introducing a DNA fragment of a specific number of molecules into cells by genetic recombination technology and isolating the cultured cells with manipulate. (For example, refer to Patent Document 2).
本発明は、検査装置の面内均一性、検査装置間の性能、及び検査施設間の性能を適正に評価することができる検査デバイスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an inspection device capable of appropriately evaluating in-plane uniformity of an inspection apparatus, performance between inspection apparatuses, and performance between inspection facilities.
上記課題を解決するための手段としての本発明の検査デバイスは、複数のウェルを有し、特定分子数の増幅可能な試薬を含む試薬組成物を複数のウェルに配した検査デバイスであって、複数のウェルに配される増幅可能な試薬は、特定分子数を互いに異ならせてなる2以上の群を構成してなる。 The test device of the present invention as a means for solving the above problems is a test device having a plurality of wells and a reagent composition containing a reagent capable of amplifying a specific number of molecules arranged in the plurality of wells, Amplifiable reagents arranged in a plurality of wells constitute two or more groups having different numbers of specific molecules.
本発明によると、検査装置の面内均一性、検査装置間の性能、及び検査施設間の性能を適正に評価することができる検査デバイスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inspection device which can evaluate appropriately the in-plane uniformity of an inspection apparatus, the performance between inspection apparatuses, and the performance between inspection facilities can be provided.
(検査デバイス)
本発明の検査デバイスは、複数のウェルを有し、特定分子数の増幅可能な試薬を含む試薬組成物を複数のウェルに配した検査デバイスであって、
複数のウェルに配される増幅可能な試薬は、特定分子数を互いに異ならせてなる2以上の群を構成してなる。
(Inspection device)
The test device of the present invention is a test device having a plurality of wells and a reagent composition containing a reagent capable of amplifying a specific number of molecules arranged in the plurality of wells,
Amplifiable reagents arranged in a plurality of wells constitute two or more groups having different numbers of specific molecules.
本発明の検査デバイスは、従来の希釈法では、確率的に充填されていない部分があることや配置する絶対数が1分子のみであり設計値どおりに配置できないため、検査装置の面内特性や定量評価には使用できないという知見に基づくものである。
また、本発明の検査デバイスは、従来のマニュピレートを用いた方法では、試料溶液の調製方法に関する技術であって、検査装置の性能評価について記載も示唆もされておらず、更に、スループットの点で課題があるという知見に基づくものである。
In the inspection device of the present invention, in the conventional dilution method, since there is a portion that is not stochastically filled or the absolute number to be arranged is only one molecule and cannot be arranged as designed, This is based on the knowledge that it cannot be used for quantitative evaluation.
In addition, the inspection device of the present invention is a technique relating to a method for preparing a sample solution in the conventional method using manipulate, and neither describes nor suggests performance evaluation of the inspection apparatus, and further, in terms of throughput. This is based on the knowledge that there is a problem.
本発明の検査デバイスによると、複数のウェルに配される増幅可能な試薬は、特定分子数を互いに異ならせてなる2以上の群を構成してなることにより、検査装置の面内均一性、検査装置間の性能、及び検査施設間の性能を適正に評価することができる。 According to the test device of the present invention, the amplifiable reagent arranged in the plurality of wells constitutes two or more groups having different numbers of specific molecules, thereby achieving in-plane uniformity of the test apparatus, It is possible to appropriately evaluate the performance between inspection devices and the performance between inspection facilities.
<ウェル>
ウェルは、その形状、数、容積、材質、色などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
ウェルの形状としては、特定分子数の増幅可能な試薬を含む試薬組成物を配することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平底、丸底、U底、V底等の凹部、基板上の区画などが挙げられる。
ウェルの数は、2以上の複数であることが好ましく、5以上がより好ましく、50以上が更に好ましい。
ウェルの数が2以上であるマルチウェルプレートが好適に用いられる。
マルチウェルプレートとしては、例えば、24、48、96、384、又は1,536のウェルプレートが挙げられる。
ウェルの容積としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、一般的な核酸検査装置に用いられる試料量を考慮すると、10μL以上1,000μL以下が好ましい。
ウェルの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ふっ素樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
ウェルの色としては、例えば、透明、半透明、着色、完全遮光などが挙げられる。
<Well>
The shape, number, volume, material, color and the like of the well are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
The shape of the well is not particularly limited as long as a reagent composition containing an amplifiable reagent having a specific number of molecules can be arranged, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a flat bottom, a round bottom, a U bottom , Recesses such as the V bottom, and compartments on the substrate.
The number of wells is preferably two or more, more preferably 5 or more, and still more preferably 50 or more.
A multi-well plate having two or more wells is preferably used.
Examples of the multiwell plate include 24, 48, 96, 384, or 1,536 well plates.
The volume of the well is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, considering the amount of sample used in a general nucleic acid test apparatus, it is preferably 10 μL or more and 1,000 μL or less.
The material of the well is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include polystyrene, polypropylene, polyethylene, fluorine resin, acrylic resin, polycarbonate, polyurethane, polyvinyl chloride, and polyethylene terephthalate. .
Examples of the color of the well include transparent, translucent, coloring, and complete light shielding.
<基材>
検査デバイスは、ウェルが基材に設けられたプレート状のものが好ましいが、8連チューブ等の連結タイプのウェルチューブであってもよい。
基材としては、その材質、形状、大きさ、構造などについて特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体、セラミックス、金属、ガラス、石英ガラス、プラスチックスなどが挙げられる。これらの中でも、プラスチックスが好ましい。
プラスチックスとしては、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ふっ素樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
基材の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、板状、プレート状などが好ましい。
基材の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層構造であっても複数層構造であっても構わない。
<Base material>
The inspection device is preferably in the form of a plate in which wells are provided on a base material, but may be a connection type well tube such as an 8-unit tube.
There is no restriction | limiting in particular about the material, a shape, a magnitude | size, a structure etc. as a base material, According to the objective, it can select suitably.
There is no restriction | limiting in particular as a material of a base material, According to the objective, it can select suitably, For example, a semiconductor, ceramics, a metal, glass, quartz glass, plastics etc. are mentioned. Among these, plastics are preferable.
Examples of the plastics include polystyrene, polypropylene, polyethylene, fluorine resin, acrylic resin, polycarbonate, polyurethane, polyvinyl chloride, and polyethylene terephthalate.
There is no restriction | limiting in particular as a shape of a base material, Although it can select suitably according to the objective, For example, plate shape, plate shape, etc. are preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a structure of a base material, According to the objective, it can select suitably, For example, a single layer structure or a multilayer structure may be sufficient.
<識別手段>
検査デバイスは、増幅可能な試薬の特定分子数の情報を識別可能な識別手段を有することが好ましい。
識別手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メモリ、ICチップ、バーコード、QRコード(登録商標)、Radio Frequency Identifier(以下、「RFID」とも称することがある)、色分け、印刷などが挙げられる。
識別手段を設ける位置及び識別手段の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
識別手段に記憶させる情報としては、増幅可能な試薬の特定分子数の情報以外にも、例えば、分析結果(例えば、活性値、発光強度等)、増幅可能な試薬の数(例えば、細胞の数)、細胞の生死、特定塩基配列のコピー数、複数のウェルのうちどのウェルに増幅可能な試薬が充填されているのか、増幅可能な試薬の種類、測定日時、測定者の氏名などが挙げられる。
識別手段に記憶された情報は、各種読取手段を用いて読み取ることができ、例えば、識別手段がバーコードであれば読取手段としてバーコードリーダーが用いられる。
<Identification means>
The test device preferably has an identification means capable of identifying information on the number of specific molecules of the amplifiable reagent.
The identification means is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, it can be selected as a memory, an IC chip, a barcode, a QR code (registered trademark), a radio frequency identifier (hereinafter also referred to as “RFID”). Color coding, printing, etc.
There is no restriction | limiting in particular as a position which provides an identification means, and the number of identification means, According to the objective, it can select suitably.
As information to be stored in the identification means, in addition to the information on the number of specific molecules of the amplifiable reagent, for example, the analysis result (for example, activity value, luminescence intensity, etc.) ), Life and death of cells, copy number of specific base sequence, which well is filled with amplifiable reagent, type of amplifiable reagent, measurement date and time, name of measurer, etc. .
The information stored in the identification means can be read using various reading means. For example, if the identification means is a barcode, a barcode reader is used as the reading means.
識別手段に情報を書き込む方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、手入力、ウェルに増幅可能な試薬を分注する際に増幅可能な試薬の個数を計数する液滴形成装置から直接データを書き込む方法、サーバに保存されているデータの転送、クラウドに保存されているデータの転送などが挙げられる。 The method for writing information to the identification means is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.For example, the number of amplifiable reagents can be selected manually or when dispensing the amplifiable reagent into the well. Examples include a method of directly writing data from a droplet forming apparatus to count, transfer of data stored in a server, transfer of data stored in a cloud, and the like.
<その他の部材>
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、密閉部材などが挙げられる。
<Other members>
There is no restriction | limiting in particular as another member, According to the objective, it can select suitably, For example, a sealing member etc. are mentioned.
−密閉部材−
検査デバイスは、ウェルへの異物混入は充填物の流出などを防ぐために、密閉部材を有することが好ましい。
密閉部材としては、少なくとも1つのウェルを密閉可能であり、1つ1つのウェルを個別に密閉乃至開封できるように、切り取り線により切り離し可能に構成することが好ましい。
密閉部材の形状としては、ウェル内壁径と一致するキャップ状、又はウェル開口部を被覆するフィルム状であることが好ましい。
密閉部材の材質としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。
密閉部材としては、全てのウェルを一度に密閉可能なフィルム状であることが好ましい。また、使用者の誤使用を低減化できるように再開封が必要なウェルと不必要なウェルとの接着強度が異なるように構成されていることが好ましい。
-Sealing member-
The inspection device preferably has a sealing member in order to prevent foreign matter from entering the well from flowing out the filler.
The sealing member is preferably configured to be separable by a tear line so that at least one well can be sealed and each well can be individually sealed or opened.
The shape of the sealing member is preferably a cap shape that matches the well inner wall diameter or a film shape that covers the well opening.
Examples of the material for the sealing member include polyolefin resin, polyester resin, polystyrene resin, polyamide resin, and the like.
The sealing member is preferably a film that can seal all wells at once. Moreover, it is preferable that the adhesive strength between the wells that need to be resealed and the unnecessary wells is different so that user misuse can be reduced.
本発明の検査デバイスは、複数のウェルを有し、特定分子数の増幅可能な試薬を含む試薬組成物を複数のウェルに配している。
特定分子数とは、ウェルに含まれる増幅可能な試薬の分子数であり、具体的には、ウェル内に含まれる核酸のコピー数を意味する。
試薬組成物は、特定分子数の増幅可能な試薬以外にも、プライマー、増幅試薬などを含有する。
プライマーは、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)において、鋳型DNAに特異的な18塩基〜30塩基の相補的塩基配列を持つ合成オリゴヌクレオチドであり、増幅したい領域を挟むようにフォワードプライマーとリバースプライマーとの2か所(一対)設定される。
増幅試薬としては、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)において、例えば、酵素としてDNAポリメラーゼ、基質として4種の塩基(dGTP、dCTP、dATP、dTTP)、Mg2+(2mMの塩化マグネシウム)、最適pH(pH7.5〜9.5)を保持するバッファーなどが挙げられる。
The inspection device of the present invention has a plurality of wells, and a reagent composition containing a reagent capable of amplifying a specific number of molecules is arranged in the plurality of wells.
The specific molecule number is the number of molecules of the amplifiable reagent contained in the well, and specifically means the copy number of the nucleic acid contained in the well.
The reagent composition contains primers, amplification reagents and the like in addition to the amplifiable reagent having a specific number of molecules.
The primer is a synthetic oligonucleotide having a complementary base sequence of 18 to 30 bases specific to the template DNA in the polymerase chain reaction (PCR). Two primers, a forward primer and a reverse primer, sandwich the region to be amplified. Place (pair) is set.
As an amplification reagent, in polymerase chain reaction (PCR), for example, a DNA polymerase as an enzyme, four types of bases (dGTP, dCTP, dATP, dTTP), Mg 2+ (2 mM magnesium chloride), an optimum pH (pH 7. 5 to 9.5).
本発明の検査デバイスは、一のウェルにおける増幅可能な試薬の特定分子数と、他のウェルにおける増幅可能な試薬の特定分子数とが互いに異なる2以上であることが好ましく、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10の場合、1、3、5、7、9の場合、2、4、6、8、10の場合などが挙げられる。
また、検査デバイスは、一のウェルにおける増幅可能な試薬の特定分子数が10N1であり、他のウェルにおける増幅可能な試薬の特定分子数が10N2である、(ただし、N1及びN2は互いに連続した整数である)ことが好ましく、例えば、1、10、100、1,000の場合、100、1,000、10,000、100,000、1,000,000の場合などが挙げられる。これにより、検査デバイスは、低分子数から高分子数までの広い範囲における検量線の作成が容易に行える。
In the test device of the present invention, the specific molecule number of the amplifiable reagent in one well and the specific molecule number of the amplifiable reagent in the other well are preferably two or more, for example, 1, 2 In the case of 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, the case of 1, 3, 5, 7, 9, the case of 2, 4, 6, 8, 10, etc. are mentioned.
In the test device, the specific molecule number of the amplifiable reagent in one well is 10 N1 , and the specific molecule number of the amplifiable reagent in the other well is 10 N2 , wherein N1 and N2 are For example, the case of 1, 10, 100, 1,000 includes 100, 1,000, 10,000, 100,000, 1,000,000, and the like. Thereby, the inspection device can easily create a calibration curve in a wide range from the low molecular number to the high molecular number.
検査デバイスは、試薬組成物における増幅可能な試薬の特定分子数が異なる2以上のウェルのグループ(群)を有する。例えば、検査デバイスの基材が、複数のウェルを有するプレートの場合には、プレート上で各グループにより各グループ「領域」が形成される。なお、試薬組成物における増幅可能な試薬の特定分子数が異なる2以上のグループで形成される「領域」は、ウェル同士が隣接していてもよく、また、離れていても構わない。
これにより、検査デバイスは、例えば、再度リアルタイムPCRの校正を行うか、実際のサンプルでは適用除外とするかの判断ができる。また、検査デバイスを用いて、一定期間の計測を行うことにより、Ct値の経時変化を得ることができ、それによって、検査装置の面内特性を評価することができる。更に、同じ特定分子数を配置した検査デバイスを用いることにより、検査装置間の性能を比較することができる。
The test device has a group (group) of two or more wells having different specific molecule numbers of the amplifiable reagent in the reagent composition. For example, when the substrate of the inspection device is a plate having a plurality of wells, each group “region” is formed by each group on the plate. The “region” formed by two or more groups having different numbers of specific molecules of the amplifiable reagent in the reagent composition may be adjacent to each other or may be separated from each other.
Thereby, for example, the inspection device can determine whether to calibrate real-time PCR again or to exclude application from an actual sample. Further, by performing measurement for a certain period using an inspection device, it is possible to obtain a change in Ct value with time, thereby evaluating in-plane characteristics of the inspection apparatus. Furthermore, the performance between inspection apparatuses can be compared by using an inspection device having the same number of specific molecules.
増幅可能な試薬の特定分子数が異なる2以上の群は、増幅可能な試薬の特定分子数が0であるネガティブコントロール群と、増幅可能な試薬の特定分子数が、本検査デバイスが用いられる検査装置の検出限界付近である群と、を含むことが好ましい。
検出限界(Limit of Detection;LOD)とは、核酸を検出できる手法において、検出できる最少の核酸の分子数を表し、特に制限はなく、測定法に応じて適宜選択することができ、例えば、平均値+3σなどが挙げられる。
本明細書においては、特定の分子数のサンプル21個のサンプル中の未検出が1個の場合(95%の確率で判定した2σに相当)のうち、最小の分子数に相当数するものを検出限界として用いることができる。
検出限界付近とは、上記検出限界の分子数の±1までの範囲の分子数を意味する。
ネガティブコントロール群で、増幅可能な試薬の検出がなされたときは、検出系(試薬や装置)に異常があることが示唆される。検査デバイス内にネガティブコントロール群を設けておくことにより、問題が生じたときにユーザーは直ちに問題に気づくことができ、測定を中止して問題がどこにあるかの点検を行うことができる。
Two or more groups differing in the number of specific molecules of the amplifiable reagent include a negative control group in which the number of specific molecules of the amplifiable reagent is 0, and a test in which the specific molecular number of the amplifiable reagent is used for this test device And a group that is near the detection limit of the device.
The detection limit (Limit of Detection; LOD) represents the minimum number of molecules of nucleic acid that can be detected in a technique capable of detecting nucleic acid, and is not particularly limited and can be appropriately selected according to the measurement method. The value + 3σ is exemplified.
In this specification, the number corresponding to the minimum number of molecules is one in the case of one undetected sample of 21 samples of a specific number of molecules (corresponding to 2σ determined with a probability of 95%). It can be used as a detection limit.
The vicinity of the detection limit means the number of molecules in a range up to ± 1 of the number of molecules at the detection limit.
When a negative control group detects an amplifiable reagent, it indicates that there is an abnormality in the detection system (reagent or device). By providing a negative control group in the inspection device, the user can immediately notice the problem when the problem occurs, and can stop the measurement and check where the problem is.
増幅可能な試薬の特定分子数が異なる2以上の群は、増幅可能な試薬の特定分子数が100以上であるポジティブコントロール群を含むことが好ましい。
ポジティブコントロール群で増幅可能な試薬が不検出とされたときは、検出系(試薬や装置)に異常があることが示唆される。検査デバイス内にポジティブコントロール群を設けておくことにより、問題が生じたときにユーザーは直ちにそれに気づくことができ、測定を中止して問題がどこにあるかの点検を行うことができる。
増幅可能な試薬の特定分子数は、定量限界を超える分子数であることが好ましい。
定量限界(Limit of qualification;LOQ)とは、核酸の定量が可能な手法において、定量が可能な最小の核酸の分子数を表し、特に制限はなく、測定法に応じて適宜選択することができる。
本明細書においては、複数の分子種からなるサンプルより、検量線を作成し、その検量線の直線性から外れる分子数の値を定量限界としてもよい。もしくは検量線の不確かさをCVで表し、横軸に分子数をとり、縦軸にCt値をとってCVをプロットしたグラフにおいて、例えば、CV値が5%、又は10%を切る値を定量限界とすることができる。
The two or more groups having different specific molecule numbers of the amplifiable reagent preferably include a positive control group in which the specific molecule number of the amplifiable reagent is 100 or more.
When a reagent that can be amplified in the positive control group is not detected, it is suggested that there is an abnormality in the detection system (reagent or device). By providing a group of positive controls in the test device, the user can immediately notice when a problem occurs and can stop the measurement and check where the problem is.
The number of specific molecules of the amplifiable reagent is preferably the number of molecules exceeding the limit of quantification.
The limit of qualification (LOQ) represents the minimum number of molecules of nucleic acid that can be quantified in a method capable of quantifying nucleic acid, and is not particularly limited and can be appropriately selected according to the measurement method. .
In the present specification, a calibration curve is created from a sample consisting of a plurality of molecular species, and the value of the number of molecules that deviates from the linearity of the calibration curve may be used as the quantification limit. Alternatively, in a graph in which the uncertainty of the calibration curve is represented by CV, the number of molecules is plotted on the horizontal axis, and the Ct value is plotted on the vertical axis, CV is plotted. It can be a limit.
増幅可能な試薬は核酸であることが好ましい。核酸は細胞の核中に組み込まれていることが好ましい。 The amplifiable reagent is preferably a nucleic acid. The nucleic acid is preferably incorporated in the nucleus of the cell.
−核酸−
核酸とは、プリン又はピリミジンから導かれる含窒素塩基、糖、及びリン酸が規則的に結合した高分子の有機化合物を意味し、核酸の断片、あるいはこれら核酸又はその断片のアナログなども含まれる。
核酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、DNA、RNA、cDNAなどが挙げられる。また、核酸としては、プラスミドも使用することができる。核酸は修飾又は変異されていてもよい。
核酸又は核酸断片のアナログとしては、核酸又は核酸断片に非核酸成分を結合させたもの、核酸又は核酸断片を蛍光色素や同位元素等の標識剤で標識したもの(例えば、蛍光色素や放射線同位体で標識されたプライマーやプローブ)、核酸又は核酸断片を構成するヌクレオチドの一部の化学構造を変化させたもの(例えば、ペプチド核酸など)などが挙げられる。これらは、生物から得られる天然物であっても又はそれらの加工物であってもよく、或いは、遺伝子組換技術を利用して製造されたものでも、また化学的に合成されたものでもよい。
-Nucleic acid-
Nucleic acid means a macromolecular organic compound in which nitrogen-containing bases derived from purines or pyrimidines, sugars, and phosphates are regularly bonded, and also includes fragments of nucleic acids or analogs of these nucleic acids or fragments thereof. .
There is no restriction | limiting in particular as a nucleic acid, According to the objective, it can select suitably, For example, DNA, RNA, cDNA etc. are mentioned. Moreover, a plasmid can also be used as a nucleic acid. The nucleic acid may be modified or mutated.
Examples of nucleic acid or nucleic acid fragment analogs include non-nucleic acid components bound to nucleic acids or nucleic acid fragments, nucleic acids or nucleic acid fragments labeled with a labeling agent such as a fluorescent dye or an isotope (for example, fluorescent dyes or radioisotopes) And a primer or probe labeled with a nucleic acid or a nucleic acid or a fragment of a nucleotide constituting a nucleic acid fragment (for example, a peptide nucleic acid). These may be natural products obtained from living organisms or processed products thereof, or may be manufactured using genetic recombination techniques, or may be chemically synthesized. .
核酸は、担体に担持された状態で扱うことが好ましい、担体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、細胞、樹脂などが挙げられる。
核酸としては、遺伝子導入を行うことができる核酸であれば特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができ、前述の細胞種を問わず使用することができる。
核酸は、特定の塩基配列を有することが好ましい。特定とは、特に定められていることを意味する。
特定の塩基配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、感染症検査に用いられる塩基配列、自然界には存在しない非天然の塩基配列、動物細胞由来の塩基配列、植物細胞由来の塩基配列などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
非天然の塩基配列を用いる場合、GC含量が一定であることが好ましい(例えば、配列番号1など参照)。
特定の塩基配列の塩基長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、20以上10,000以下の塩基長など挙げられる。
感染症検査に用いられる塩基配列を用いる場合、その感染症特有の塩基配列を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公定法や通知法で指定されている塩基配列を含んでいることが好ましい(例えば、配列番号2及び3など参照)。
The nucleic acid is preferably handled in a state of being supported on a carrier. The carrier is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include cells and resins.
The nucleic acid is not particularly limited as long as it is a nucleic acid capable of gene introduction, can be appropriately selected according to the purpose, and can be used regardless of the aforementioned cell types.
The nucleic acid preferably has a specific base sequence. Specific means that it is specifically defined.
The specific base sequence is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, base sequences used for infectious disease tests, non-natural base sequences that do not exist in nature, bases derived from animal cells Examples thereof include sequences and base sequences derived from plant cells. These may be used alone or in combination of two or more.
When a non-natural base sequence is used, it is preferable that the GC content is constant (see, for example, SEQ ID NO: 1).
There is no restriction | limiting in particular as base length of a specific base sequence, According to the objective, it can select suitably, For example, 20 or more and 10,000 or less base length etc. are mentioned.
When using a base sequence used for an infectious disease test, as long as it contains a base sequence peculiar to the infectious disease, there is no particular limitation, and it can be appropriately selected according to the purpose. It is preferable that the nucleotide sequence is included (see, for example, SEQ ID NOs: 2 and 3).
核酸を有する細胞は、使用する細胞由来の核酸であってもよく、遺伝子導入により導入された細胞であってもよい。核酸として、遺伝子導入により導入された核酸、及びプラスミドを使用する場合は、1細胞に1コピーの核酸が導入されていることを確認することが好ましい。1コピーの核酸が導入されていることの確認方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シーケンサー、PCR法、サザンブロット法などを用いて確認することができる。 The cell having the nucleic acid may be a nucleic acid derived from the cell to be used, or a cell introduced by gene transfer. When using a nucleic acid introduced by gene introduction and a plasmid as the nucleic acid, it is preferable to confirm that one copy of the nucleic acid is introduced into one cell. The method for confirming that one copy of the nucleic acid has been introduced is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, confirmation can be performed using a sequencer, PCR method, Southern blot method, or the like. it can.
遺伝子導入の方法としては、特定の核酸配列が狙いの場所に狙いの分子数導入できれば特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、相同組換え、CRISPR/Cas9、TALEN、Zinc finger nuclease、Flip−in、Jump−inなどが挙げられる。これらの中でも、酵母菌の場合は、効率の高さ、及び制御のしやすさの点から、相同組換えが好ましい。 The method of gene introduction is not particularly limited as long as a specific nucleic acid sequence can be introduced into a target location and can be appropriately selected according to the purpose. For example, homologous recombination, CRISPR / Cas9, TALEN, Zinc finger nuclease, Flip-in, Jump-in, etc. are mentioned. Among these, in the case of yeast, homologous recombination is preferable from the viewpoint of high efficiency and ease of control.
−細胞−
細胞は、核酸を有し、生物体を形成する構造的及び機能的単位を意味する。
細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真核細胞、原核細胞、多細胞生物細胞、単細胞生物細胞を問わず、すべての細胞について使用することができる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
-Cell-
A cell refers to a structural and functional unit that has nucleic acids and forms an organism.
There is no restriction | limiting in particular as a cell, According to the objective, it can select suitably, For example, it can use about all cells regardless of a eukaryotic cell, a prokaryotic cell, a multicellular biological cell, and a unicellular biological cell. . These may be used alone or in combination of two or more.
真核細胞としては、特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができ、例えば、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、真菌、藻類、原生動物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、動物細胞、真菌が好ましい。 The eukaryotic cell is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include animal cells, insect cells, plant cells, fungi, algae, protozoa and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, animal cells and fungi are preferable.
接着性細胞としては、組織や器官から直接採取した初代細胞でもよく、組織や器官から直接採取した初代細胞を何代か継代させたものでもよく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、分化した細胞、未分化の細胞などが挙げられる。 Adhesive cells may be primary cells collected directly from tissues or organs, or may be passaged from some primary cells directly collected from tissues or organs, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include differentiated cells and undifferentiated cells.
分化した細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、肝臓の実質細胞である肝細胞;星細胞;クッパー細胞;血管内皮細胞;類道内皮細胞、角膜内皮細胞等の内皮細胞;繊維芽細胞;骨芽細胞;砕骨細胞;歯根膜由来細胞;表皮角化細胞等の表皮細胞;気管上皮細胞;消化管上皮細胞;子宮頸部上皮細胞;角膜上皮細胞等の上皮細胞;乳腺細胞;ペリサイト;平滑筋細胞、心筋細胞等の筋細胞;腎細胞;膵ランゲルハンス島細胞;末梢神経細胞、視神経細胞等の神経細胞;軟骨細胞;骨細胞などが挙げられる。 The differentiated cell is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, hepatocytes that are parenchymal cells of the liver; stellate cells; Kupffer cells; vascular endothelial cells; Endothelial cells such as cells; fibroblasts; osteoblasts; osteoclasts; periodontal ligament-derived cells; epidermal cells such as epidermal keratinocytes; tracheal epithelial cells; gastrointestinal epithelial cells; cervical epithelial cells; Such as epithelial cells; mammary cells; pericytes; muscle cells such as smooth muscle cells and cardiomyocytes; kidney cells; pancreatic Langerhans islet cells; peripheral nerve cells, nerve cells such as optic nerve cells; chondrocytes; .
未分化の細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、未分化細胞である胚性幹細胞、多分化能を有する間葉系幹細胞等の多能性幹細胞;単分化能を有する血管内皮前駆細胞等の単能性幹細胞;iPS細胞などが挙げられる。 The undifferentiated cells are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, pluripotent stem cells such as embryonic stem cells which are undifferentiated cells, mesenchymal stem cells having multipotency; Examples include unipotent stem cells such as vascular endothelial progenitor cells having unipotency; iPS cells and the like.
真菌としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カビ、酵母菌などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞周期を調節することができ、1倍体を使用することができる点から、酵母菌が好ましい。
細胞周期とは、細胞が増えるとき、細胞分裂が生じ、細胞分裂で生じた細胞(娘細胞)が再び細胞分裂を行う細胞(母細胞)となって新しい娘細胞を生み出す過程を意味する。
There is no restriction | limiting in particular as fungi, According to the objective, it can select suitably, For example, a mold, yeast, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, yeast is preferable because the cell cycle can be regulated and a haploid can be used.
The cell cycle means a process in which cell division occurs when cells increase, and a cell (daughter cell) generated by cell division again becomes a cell (mother cell) that undergoes cell division to generate a new daughter cell.
酵母菌としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、G0/G1期に同調して同調培養され、G1期で固定されているものが好ましい。
また、酵母菌としては、例えば、細胞周期をG1期に制御するフェロモン(性ホルモン)の感受性が増加したBar−1欠損酵母が好ましい。酵母菌がBar−1欠損酵母であると、細胞周期が制御できていない酵母菌の存在比率を低くすることができるため、ウェル内に収容された細胞の特定の核酸の数の増加等を防ぐことができる。
There is no restriction | limiting in particular as a yeast, According to the objective, it can select suitably, For example, the thing culture | cultivated synchronously in synchronism with G0 / G1 phase, and being fixed in G1 phase is preferable.
Moreover, as yeast, for example, a Bar-1-deficient yeast in which the sensitivity of a pheromone (sex hormone) that controls the cell cycle to the G1 phase is increased is preferable. If the yeast is a Bar-1-deficient yeast, the abundance ratio of yeasts whose cell cycle cannot be controlled can be lowered, so that an increase in the number of specific nucleic acids in the cells accommodated in the wells is prevented. be able to.
原核細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真正細菌、古細菌などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The prokaryotic cell is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include eubacteria and archaea. These may be used alone or in combination of two or more.
細胞としては、死細胞が好ましい。死細胞であると、分取後に細胞分裂が起こることを防ぐことができる。
細胞としては、光を受光したときに発光可能な細胞であることが好ましい。光を受光したときに発光可能な細胞であると、細胞の数を高精度に制御してウェル内に着弾させることができる。
受光とは、光を受けることを意味する。
光学センサとは、人間の目で見ることができる可視光線と、それより波長の長い近赤外線や短波長赤外線、熱赤外線領域までの光のいずれかの光をレンズで集め、対象物である細胞の形状などを画像データとして取得する受動型センサを意味する。
As the cell, a dead cell is preferable. A dead cell can prevent cell division from occurring after sorting.
The cell is preferably a cell that can emit light when receiving light. If the cells can emit light when receiving light, the number of cells can be controlled with high accuracy and landed in the well.
Light reception means receiving light.
An optical sensor is a cell that collects visible light that can be seen by the human eye and light from the near-infrared, short-wavelength infrared, and thermal infrared regions with longer wavelengths. This means a passive sensor that acquires the shape of the image as image data.
−−光を受光したときに発光可能な細胞−−
光を受光したときに発光可能な細胞としては、光を受光したときに発光可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、蛍光色素によって染色された細胞、蛍光タンパク質を発現した細胞、蛍光標識抗体により標識された細胞などが挙げられる。
細胞における蛍光色素による染色部位、蛍光タンパク質の発現部位、又は蛍光標識抗体による標識部位としては、特に制限はなく、細胞全体、細胞核、細胞膜などが挙げられる。
-Cells that can emit light when receiving light-
The cells that can emit light when receiving light are not particularly limited as long as they can emit light when receiving light, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include cells that express proteins, cells that are labeled with fluorescently labeled antibodies, and the like.
There are no particular limitations on the site of staining with a fluorescent dye, the site of expression of a fluorescent protein, or the site of labeling with a fluorescently labeled antibody in cells, and examples include whole cells, cell nuclei, and cell membranes.
−−蛍光色素−−
蛍光色素としては、例えば、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類、クマリン類、ピレン類、シアニン類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類が好ましく、エオシン、エバンスブルー、トリパンブルー、ローダミン6G、ローダミンB、ローダミン123がより好ましい。
--Fluorescent dye--
Examples of fluorescent dyes include fluoresceins, azos, rhodamines, coumarins, pyrenes, and cyanines. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, fluoresceins, azos, and rhodamines are preferable, and eosin, evans blue, trypan blue, rhodamine 6G, rhodamine B, and rhodamine 123 are more preferable.
蛍光色素としては、市販品を用いることができ、市販品としては、例えば、商品名:EosinY(和光純薬工業株式会社製)、商品名:エバンスブルー(和光純薬工業株式会社製)、商品名:トリパンブルー(和光純薬工業株式会社製)、商品名:ローダミン6G(和光純薬工業株式会社製)、商品名:ローダミンB(和光純薬工業株式会社製)、商品名:ローダミン123(和光純薬工業株式会社製)などが挙げられる。 Commercially available products can be used as the fluorescent dye. Examples of commercially available products include trade name: EosinY (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), trade name: Evans Blue (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), product Name: Trypan Blue (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), trade name: Rhodamine 6G (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), trade name: rhodamine B (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), trade name: rhodamine 123 ( Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
−−蛍光タンパク質−−
蛍光タンパク質としては、例えば、Sirius、EBFP、ECFP、mTurquoise、TagCFP、AmCyan、mTFP1、MidoriishiCyan、CFP、TurboGFP、AcGFP、TagGFP、Azami−Green、ZsGreen、EmGFP、EGFP、GFP2、HyPer、TagYFP、EYFP、Venus、YFP、PhiYFP、PhiYFP−m、TurboYFP、ZsYellow、mBanana、KusabiraOrange、mOrange、TurboRFP、DsRed−Express、DsRed2、TagRFP、DsRed−Monomer、AsRed2、mStrawberry、TurboFP602、mRFP1、JRed、KillerRed、mCherry、mPlum、PS−CFP、Dendra2、Kaede、EosFP、KikumeGRなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--Fluorescent protein--
Examples of the fluorescent protein include Sirius, EBFP, ECFP, mTurquoise, TagCFP, AmCyan, mTFP1, MidorishiCyan, CFP, TurboGFP, AcGFP, TagGFP, AGFP-G, P, Gs, P. , YFP, PhiYFP, PhiYFP-m, TurboYFP, ZsYellow, mBanaLa, KusiraOrange, mOrange, TurboRFP, DsRed-Express2, DsRed2, TagRFP, DsRed-MrR d, mCherry, mPlum, PS-CFP, Dendra2, Kaede, EosFP, and the like KikumeGR. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
−−蛍光標識抗体−−
蛍光標識抗体としては、蛍光標識されていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CD4−FITC、CD8−PEなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--Fluorescently labeled antibody--
The fluorescently labeled antibody is not particularly limited as long as it is fluorescently labeled, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include CD4-FITC and CD8-PE. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
細胞の体積平均粒径としては、遊離状態において、30μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、7μm以下が特に好ましい。体積平均粒径が、30μm以下であれば、インクジェット法やセルソーターなどの液滴吐出手段に好適に用いることができる。 The volume average particle diameter of the cells is preferably 30 μm or less, more preferably 10 μm or less, and particularly preferably 7 μm or less in the free state. If the volume average particle diameter is 30 μm or less, it can be suitably used for droplet discharge means such as an ink jet method or a cell sorter.
細胞の体積平均粒径としては、例えば、下記の測定方法で測定することができる。
作製した染色済み酵母分散液から10μL取り出してPMMA製プラスチックスライドに載せ、自動セルカウンター(商品名:Countess Automated Cell Counter、invitrogen社製)を用いることにより、体積平均粒径を測定することができる。なお、細胞数も同様の測定方法により求めることができる。
As a volume average particle diameter of a cell, it can measure with the following measuring method, for example.
By removing 10 μL from the prepared dyed yeast dispersion and placing it on a plastic slide made of PMMA, the volume average particle diameter can be measured by using an automatic cell counter (trade name: Countess Automated Cell Counter, manufactured by Invitrogen). The number of cells can also be determined by the same measurement method.
細胞懸濁液における細胞の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5×104個/mL以上5×108個/mL以下が好ましく、5×104個/mL以上5×107個/mL以下がより好ましい。細胞数が、5×104個/mL以上5×108個/mL以下であると、吐出した液滴中に細胞を確実に含むことができる。細胞数としては、体積平均粒径の測定方法と同様にして、自動セルカウンター(商品名:Countess Automated Cell Counter、invitrogen社製)を用いて測定することができる。 There is no restriction | limiting in particular as a density | concentration of the cell in a cell suspension, Although it can select suitably according to the objective, 5 * 10 < 4 > / mL or more and 5 * 10 < 8 > / mL or less are preferable, and 5 * 10 More preferably, 4 pieces / mL or more and 5 × 10 7 pieces / mL or less. When the number of cells is 5 × 10 4 cells / mL or more and 5 × 10 8 cells / mL or less, the discharged droplets can surely contain cells. The number of cells can be measured using an automatic cell counter (trade name: Countess Automated Cell Counter, manufactured by Invitrogen) in the same manner as the volume average particle diameter measurement method.
核酸を有する細胞の細胞数は、複数であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The number of cells having a nucleic acid is not particularly limited as long as it is plural, and can be appropriately selected according to the purpose.
ここで、図1は、本発明の検査デバイスの一例を示す斜視図である。図2は、図1の検査デバイスの側面図である。検査デバイス1は、基材2に複数のウェル3が設けられており、ウェル3に増幅可能な試薬としての核酸4が特定分子数で充填されている。なお、図1及び図2中5は、密閉部材である。
また、例えば、各ウェル3に充填する核酸4の特定分子数の情報、もしくはこれらの情報と関連付けられた情報を記憶するICチップまたはバーコード(識別手段6)が、密閉部材5と基材2との間で且つウェルの開口部以外の位置に配置されている。これは、識別手段の意図しない改変等を防止するのに好適である。
また、検査デバイスが識別手段を有することで、識別手段を有しない一般のウェルプレートとの区別可能である。このため、取り違えを防止することが可能である。
Here, FIG. 1 is a perspective view showing an example of the inspection device of the present invention. FIG. 2 is a side view of the inspection device of FIG. In the inspection device 1, a plurality of wells 3 are provided on a base 2, and the wells 3 are filled with nucleic acids 4 as reagents that can be amplified with a specific number of molecules. In FIG. 1 and FIG. 2, 5 is a sealing member.
Further, for example, the IC chip or the bar code (identification means 6) that stores the information on the specific number of molecules of the nucleic acid 4 filled in each well 3 or the information associated with the information includes the sealing member 5 and the base 2 And a position other than the opening of the well. This is suitable for preventing unintended modification of the identification means.
Further, since the inspection device has the identification means, it can be distinguished from a general well plate not having the identification means. For this reason, it is possible to prevent confusion.
図3は、本発明の検査デバイスの一例を示す平面図である。この図3の検査デバイスは、96穴プレートに、特定分子数が10分子である核酸とプライマーをほぼ全面に配置している。また、中央部にネガティブコントロール(NTC)として0分子を2箇所、ポジティブコントロール(PC)として1,000分子の核酸とプライマーと増幅試薬を2箇所配置している。
この図3の検査デバイスを用いて、リアルタイムPCRを行い、測定したCt(Threshold Cycle)値の結果を図4に示す。平均Ctは37.1、Ct値の標準偏差は1.00、CV値[(標準偏差/平均Ct)×100]は2.70である。なお、図3中「UD」はCt値を不検出である。
リアルタイムPCRは、例えば、まず、検査デバイス中の各サンプルに対して、マスターミックス(Thermo Fisher社製、TaqMan Universal PCR Master Mix)1μL、特定のDNA配列を増幅するためのフォワードプライマー及びリバースプライマーをそれぞれ0.5nmol、プローブ0.4nmolを加える。その後、リアルタイムPCR装置(Thermo Fisher社製、QuantStudio 7 Flex)を用いて増幅及び検出を行うことができる。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the inspection device of the present invention. In the inspection device of FIG. 3, a nucleic acid and a primer having a specific number of molecules of 10 are arranged on almost the entire surface of a 96-well plate. Further, two molecules of 0 molecules as negative control (NTC) and 1,000 molecules of nucleic acid, primer and amplification reagent as positive control (PC) are arranged in the center.
FIG. 4 shows the results of Ct (Threshold Cycle) values measured by performing real-time PCR using the inspection device of FIG. The average Ct is 37.1, the standard deviation of the Ct value is 1.00, and the CV value [(standard deviation / average Ct) × 100] is 2.70. In FIG. 3, “UD” does not detect the Ct value.
In real-time PCR, for example, for each sample in the test device, first, a master mix (manufactured by Thermo Fisher, TaqMan Universal PCR Master Mix) 1 μL, a forward primer and a reverse primer for amplifying a specific DNA sequence, respectively. 0.5 nmol and probe 0.4 nmol are added. Thereafter, amplification and detection can be carried out using a real-time PCR device (manufactured by Thermo Fisher, Quant Studio 7 Flex).
Ct値は、反応の蛍光シグナルがThreshold Lineと交差する時点のサイクル数である。Ct値はターゲットの初期量に比例するため、DNAの初期コピー数を算出することができる。
Threshold Lineは、算出したベースラインシグナルに対して、統計学的に有意な増加が見られるシグナルレベルであり、リアルタイムPCR反応の閾値を意味する。
このように検査デバイスの面内特性は、平均Ct、Ct値の標準偏差、CV値[(標準偏差/平均Ct)×100]、[(Ct(Max)−Ct(min))/2平均Ct]×100などから評価することができる。
The Ct value is the number of cycles at which the fluorescent signal of the reaction crosses the Threshold Line. Since the Ct value is proportional to the initial amount of the target, the initial copy number of DNA can be calculated.
Threshold Line is a signal level at which a statistically significant increase is observed with respect to the calculated baseline signal, and means a threshold value of a real-time PCR reaction.
As described above, the in-plane characteristics of the inspection device include average Ct, standard deviation of Ct value, CV value [(standard deviation / average Ct) × 100], [(Ct (Max) −Ct (min)) / 2 average Ct. ] × 100 or the like.
図5の検査デバイスは、96穴プレートに、特定分子数が3分子の核酸とプライマーと増幅試薬をほぼ全面に配置し、ネガティブコントロール(NTC)0分子をプレート中央部に4箇所に配置している。
図5の検査デバイスを用い、リアルタイムPCRを行ってCt値を測定し、平均Ctを算出した。特定分子数(3分子)のウェルのCt値が平均Ctの10%以内であれば「○」、特定分子数(3分子)のウェルのCt値が平均Ctの10%より大きい場合を「×」で示した。結果を図6に示した。なお、図6中「UD」はCt値を不検出である。
その結果、96穴プレート中、外周の4箇所のウェルで、平均Ctの10%を超える値となった。これら外周の4箇所は低分子数での使用には不適であることがわかった。このため、再度リアルタイムPCRの校正を行うか、実際のサンプルではこれら外周の4箇所のウェルを使用しないとする判断が可能となる。
The test device of FIG. 5 has a 96-well plate in which a nucleic acid having a specific number of molecules of 3 molecules, a primer, and an amplification reagent are arranged almost on the entire surface, and negative control (NTC) 0 molecules are arranged in four locations in the center of the plate. Yes.
Using the inspection device of FIG. 5, real-time PCR was performed to measure Ct values, and average Ct was calculated. If the Ct value of a well with a specific number of molecules (3 molecules) is within 10% of the average Ct, “◯”, and if the Ct value of a well with a specific number of molecules (3 molecules) is greater than 10% of the average Ct, ". The results are shown in FIG. Note that “UD” in FIG. 6 does not detect the Ct value.
As a result, a value exceeding 10% of the average Ct was obtained in four wells on the outer periphery of the 96-well plate. It was found that these four places on the outer periphery are unsuitable for use with a low molecular number. For this reason, it is possible to determine whether to calibrate real-time PCR again or not to use the four wells on the outer periphery in an actual sample.
例えば、図3〜図6を用いて説明した検査デバイスを用いて、一定期間の計測を行うことにより、Ct値の経時変化を得ることができる。それによって、検査装置の面内特性と同様に、各ウェルのCt値が平均Ctの10%を超える数値が得られた場合は、検査装置の校正を行うか、その計測場所を使用しないという対応をとることができる。また、配置された特定分子数が絶対値であることから、同じ特定分子数を配置した検査デバイスを用いることにより、検査装置間の性能を比較することができる。 For example, the time-dependent change in the Ct value can be obtained by measuring for a certain period using the inspection device described with reference to FIGS. As a result, as in the in-plane characteristics of the inspection apparatus, when the Ct value of each well exceeds 10% of the average Ct, the inspection apparatus is calibrated or the measurement location is not used. Can be taken. In addition, since the number of specific molecules arranged is an absolute value, the performance between inspection apparatuses can be compared by using an inspection device in which the same number of specific molecules are arranged.
図7に示すように、96穴プレートに、特定分子数が2分子、3分子、5分子、10分子、20分子、50分子、及び100分子の核酸とプライマーと増幅試薬を配置し、ネガティブコントロール(NTC)として0分子、ポジティブコントロール(PC)として500分子の核酸とプライマーを中央部に配置した。
図7の検査デバイスを用いて、リアルタイムPCRを行ってCt値を測定した。これらのCt値を縦軸に、横軸に分子数をプロットした検量線を図8に示す。検査装置の性能を表す指標として、相関係数(R2)があり、この場合は0.99である。相関係数はデータがどの程度検量線に合致しているかを示す値であり、検量線の直線性を反映している。また、最低分子数(この場合は2分子)は最外周に配置されていることで、面内均一性の指標とすることができる。
As shown in FIG. 7, nucleic acid, primer and amplification reagent with specific molecule number of 2, 3, 5, 10, 20, 50 and 100 molecules are arranged in 96-well plate, and negative control (NTC) 0 molecules and positive control (PC) 500 molecules of nucleic acids and primers were arranged in the center.
Using the inspection device shown in FIG. 7, real-time PCR was performed to measure the Ct value. A calibration curve in which the Ct values are plotted on the vertical axis and the number of molecules is plotted on the horizontal axis is shown in FIG. As an index representing the performance of the inspection apparatus, there is a correlation coefficient (R 2 ), which is 0.99 in this case. The correlation coefficient is a value indicating how much the data matches the calibration curve, and reflects the linearity of the calibration curve. In addition, the minimum number of molecules (in this case, two molecules) can be used as an in-plane uniformity index by being arranged on the outermost periphery.
図9の検査デバイスは、96穴プレート内の中央部に、特定分子数が2分子、10分子、及び100分子の核酸とプライマーと増幅試薬を配置し、ネガティブコントロール(NTC)として0分子、ポジティブコントロール(PC)として500分子の核酸とプライマーを中央部に配置したものである。 The test device of FIG. 9 has a specific number of molecules of 2, 10, and 100 molecules arranged in the center of a 96-well plate, a primer, and an amplification reagent. As a negative control (NTC), 0 molecule, positive As a control (PC), 500 molecules of nucleic acid and a primer are arranged in the center.
図10の検査デバイスは、96穴プレート内に、特定分子数が2分子、10分子、及び100分子の核酸とプライマーと増幅試薬をそれぞれ20ウェル配置し、最外周に最低分子数(この場合は2分子)を配置し、特定分子数が100分子のウェルがポジティブコントロール(PC)を兼ねている。 The test device of FIG. 10 has 20 wells of nucleic acid, primer, and amplification reagent each having a specific molecule number of 2, 10, and 100 molecules in a 96-well plate, and the minimum number of molecules (in this case, in this case) 2 molecules) and a well having a specific molecule number of 100 molecules also serves as a positive control (PC).
図11の検査デバイスは、96穴プレート内に、特定分子数が3分子、5分子、10分子、及び100分子の核酸とプライマーを配置し、最低分子数(この場合は2分子)を最外周及び十字に配置したものである。ネガティブコントロール(NTC)として0分子、ポジティブコントロール(PC)として500分子の核酸とプライマーと増幅試薬を配置している。 The inspection device of FIG. 11 has nucleic acid and primer of specific molecule number 3, 5, 10, and 100 molecules in a 96-well plate, and the minimum number of molecules (in this case, 2 molecules) is the outermost circumference. And arranged in a cross. As a negative control (NTC), 0 molecules are arranged, and as a positive control (PC), 500 molecules of nucleic acid, a primer and an amplification reagent are arranged.
図12の検査デバイスは、96穴プレート内に、特定分子数が2分子、5分子、10分子、及び100分子の核酸とプライマーを配置し、最外周に最低分子数(この場合は2分子)を配置したものである。ネガティブコントロール(NTC)として0分子、ポジティブコントロール(PC)として500分子の核酸とプライマーを中央部に配置している。 In the inspection device of FIG. 12, nucleic acids and primers having a specific molecule number of 2, 5, 10, and 100 molecules are arranged in a 96-well plate, and the minimum number of molecules (in this case, 2 molecules) on the outermost periphery. Is arranged. As a negative control (NTC), 0 molecules of nucleic acid and a primer are arranged in the center, and as a positive control (PC) 500 molecules of nucleic acid and a primer are arranged.
図13の検査デバイスは、384穴プレート内に、特定分子数が2分子、10分子、及び100分子の核酸とプライマーと増幅試薬を中央部に配置し、それ以外に最低分子数(この場合は2分子)を配置したものである。 The inspection device of FIG. 13 has a specific number of molecules of 2, 10, and 100 molecules in the center in a 384-well plate, and a minimum number of molecules (in this case, in this case). 2 molecules).
上記図7及び図9〜図13の検査デバイスを用いて、一定期間の計測を行うことにより、Ct値の経時変化を得ることができる。これによって、検査装置の面内特性と同様にして、品質管理値から逸脱した数値が得られた場合は、検査装置の校正を行うか、その計測場所を使用しないなどの対応をとることができる。また、配置された分子数が絶対値であることから、同じ分子数を配置した検査デバイスを用いることにより、検査装置間の性能を比較することができる。 The time-dependent change in the Ct value can be obtained by measuring for a certain period using the inspection devices shown in FIGS. 7 and 9 to 13. As a result, in the same way as the in-plane characteristics of the inspection apparatus, when a numerical value deviating from the quality control value is obtained, it is possible to take measures such as calibrating the inspection apparatus or not using the measurement location. . Further, since the number of molecules arranged is an absolute value, the performance between the inspection apparatuses can be compared by using an inspection device having the same number of molecules arranged.
<検査デバイスの製造方法>
以下、特定の核酸を有する細胞を用いた検査デバイスの製造方法について説明する。
本発明の検査デバイスの製造方法は、特定の核酸を有する複数の細胞、及び溶剤を含む細胞懸濁液を生成する細胞懸濁液生成工程と、細胞懸濁液を液滴として吐出することによりプレートのウェル内に液滴を順次着弾させる液滴着弾工程と、液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサによって計数する細胞数計数工程と、ウェル内の細胞から核酸を抽出する核酸抽出工程とを含み、細胞懸濁液生成工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程における推定する核酸の数の確からしさを算出する工程、出力工程、記録工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含む。
<Inspection device manufacturing method>
Hereinafter, the manufacturing method of the test | inspection device using the cell which has a specific nucleic acid is demonstrated.
The method for producing a test device of the present invention includes a cell suspension generation step for generating a cell suspension containing a plurality of cells having a specific nucleic acid and a solvent, and discharging the cell suspension as droplets. Droplet landing process for sequentially landing droplets in the wells of the plate, and cell number counting process for counting the number of cells contained in the droplets by the sensor after the droplets are discharged and before the droplets land on the wells And a nucleic acid extraction step for extracting nucleic acids from the cells in the well, and a step of calculating the probability of the number of nucleic acids to be estimated in the cell suspension generation step, the droplet landing step, and the cell number counting step, and an output It is preferable to include a process and a recording process, and further include other processes as necessary.
<<細胞懸濁液生成工程>>
細胞懸濁液生成工程は、特定の核酸を有する複数の細胞、及び溶剤を含む細胞懸濁液を生成する工程である。
溶剤とは、細胞を分散させるために用いる液体を意味する。
細胞懸濁液における懸濁とは、細胞が溶剤中に分散して存在する状態を意味する。
生成とは、作り出すことを意味する。
<< Cell suspension production process >>
The cell suspension generation step is a step of generating a cell suspension containing a plurality of cells having a specific nucleic acid and a solvent.
The solvent means a liquid used for dispersing cells.
Suspension in a cell suspension means a state where cells are dispersed in a solvent.
Generating means creating.
−細胞懸濁液−
細胞懸濁液は、特定の核酸を有する複数の細胞、及び溶剤を含み、添加剤を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含む。
特定の核酸を有する複数の細胞については、上述したとおりである。
-Cell suspension-
The cell suspension contains a plurality of cells having a specific nucleic acid and a solvent, preferably contains an additive, and further contains other components as necessary.
The plurality of cells having a specific nucleic acid are as described above.
−−溶剤−−
溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、培養液、分離液、希釈液、緩衝液、有機物溶解液、有機溶剤、高分子ゲル溶液、コロイド分散液、電解質水溶液、無機塩水溶液、金属水溶液、又はこれらの混合液体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、水、緩衝液が好ましく、水、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)、Tris−EDTA緩衝液(TE)がより好ましい。
--Solvent--
The solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, water, culture solution, separation solution, dilution solution, buffer solution, organic solution solution, organic solvent, polymer gel solution, colloidal dispersion Liquid, electrolyte aqueous solution, inorganic salt aqueous solution, metal aqueous solution, or a mixed liquid thereof. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, water and a buffer solution are preferable, and water, phosphate buffered saline (PBS), and Tris-EDTA buffer (TE) are more preferable.
−−添加剤−−
添加剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、核酸、樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
--Additives--
There is no restriction | limiting in particular as an additive, According to the objective, it can select suitably, For example, surfactant, a nucleic acid, resin etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
界面活性剤は、細胞同士の凝集を防止し、連続吐出安定性を向上することができる。 The surfactant can prevent aggregation between cells and improve the continuous ejection stability.
界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、添加量にもよるが、タンパク質を変性及び失活させない点から、非イオン性界面活性剤が好ましい。 There is no restriction | limiting in particular as surfactant, According to the objective, it can select suitably, For example, an ionic surfactant, a nonionic surfactant, etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, although it depends on the amount added, a nonionic surfactant is preferable from the viewpoint of not denaturing and deactivating the protein.
イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、脂肪酸ナトリウムが好ましく、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)がより好ましい。 Examples of the ionic surfactant include fatty acid sodium, fatty acid potassium, sodium alphasulfo fatty acid ester, linear sodium alkylbenzene sulfonate, sodium alkyl sulfate ester, sodium alkyl ether sulfate, sodium alpha olefin sulfonate, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, fatty acid sodium is preferable and sodium dodecyl sulfate (SDS) is more preferable.
非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルグリコシド、アルキルポリオキシエチレンエーテル(Brijシリーズ等)、オクチルフェノールエトキシレート(Triton Xシリーズ、Igepal CAシリーズ、Nonidet Pシリーズ、Nikkol OPシリーズ等)、ポリソルベート類(Tween20等のTweenシリーズなど)、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、アルキルマルトシド、ショ糖脂肪酸エステル、グリコシド脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリソルベート類が好ましい。 Nonionic surfactants include, for example, alkyl glycosides, alkyl polyoxyethylene ethers (such as Brij series), octylphenol ethoxylates (Triton X series, Igepal CA series, Nonidet P series, Nikol OP series, etc.), polysorbates ( Tween series such as Tween 20), sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, alkyl maltoside, sucrose fatty acid ester, glycoside fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, fatty acid monoglyceride and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, polysorbates are preferable.
界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、細胞懸濁液全量に対して、0.001質量%以上30質量%以下が好ましい。含有量が、0.001質量%以上であると、界面活性剤の添加による効果を得ることができ、30質量%以下であると、細胞の凝集を抑制することができるため、細胞懸濁液中の核酸の分子数を厳密に制御することができる。 There is no restriction | limiting in particular as content of surfactant, Although it can select suitably according to the objective, 0.001 to 30 mass% is preferable with respect to the whole cell suspension. When the content is 0.001% by mass or more, the effect of adding a surfactant can be obtained, and when the content is 30% by mass or less, cell aggregation can be suppressed. It is possible to strictly control the number of molecules of the nucleic acid therein.
核酸としては、検査対象の核酸の検出に影響しないものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ColE1 DNAなどが挙げられる。核酸であると、特定の塩基配列を有する核酸が、ウェルの壁面などに付着することを防ぐことができる。 The nucleic acid is not particularly limited as long as it does not affect the detection of the nucleic acid to be examined, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include ColE1 DNA. When it is a nucleic acid, it is possible to prevent a nucleic acid having a specific base sequence from adhering to the wall surface of a well.
樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンイミドなどが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as resin, According to the objective, it can select suitably, For example, a polyethyleneimide etc. are mentioned.
−−その他の材料−−
その他の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、架橋剤、pH調整剤、防腐剤、酸化防止剤、浸透圧調整剤、湿潤剤、分散剤などが挙げられる。
-Other materials-
Other materials are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a crosslinking agent, a pH adjuster, an antiseptic, an antioxidant, an osmotic pressure adjuster, a wetting agent, and a dispersant. Can be mentioned.
[細胞を分散する方法]
細胞を分散する方法としては、特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビーズミル等のメディア方式、超音波ホモジナイザー等の超音波方式、フレンチプレス等の圧力差を利用する方式などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞へのダメージが少ないことから超音波方式がより好ましい。メディア方式では、解砕能力が強く、細胞膜や細胞壁を破壊する可能性やメディアがコンタミとして混入することがある。
[Method of dispersing cells]
The method for dispersing cells is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a media method such as a bead mill, an ultrasonic method such as an ultrasonic homogenizer, or a pressure difference such as a French press is used. Examples include methods. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, the ultrasonic method is more preferable because of less damage to cells. In the media method, the crushing ability is strong, and the possibility of destroying the cell membrane and cell wall and media may be mixed as contamination.
[細胞のスクリーニング方法]
細胞のスクリーニング方法としては、特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、湿式分級、セルソーター、フィルタによるスクリーニングなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞へのダメージが少ないことから、セルソーター、フィルタによるスクリーニングが好ましい。
[Cell screening method]
There is no restriction | limiting in particular as a screening method of a cell, According to the objective, it can select suitably, For example, the screening by wet classification, a cell sorter, a filter, etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, screening with a cell sorter or a filter is preferable because damage to cells is small.
細胞は、細胞の細胞周期を測定することにより、細胞懸濁液に含まれる細胞数から特定の配列を有する核酸の数を推定することが好ましい。
細胞周期を測定するとは、細胞分裂による細胞数を数値化することを意味する。
核酸の数を推定するとは、細胞数から、核酸のコピー数を求めることを意味する。
The cell preferably estimates the number of nucleic acids having a specific sequence from the number of cells contained in the cell suspension by measuring the cell cycle of the cells.
Measuring the cell cycle means quantifying the number of cells by cell division.
Estimating the number of nucleic acids means obtaining the copy number of nucleic acids from the number of cells.
計数対象が細胞数ではなく特定のDNA配列が何個入っているかであってもよい。通常は、特定のDNA配列は細胞1個につき1つの領域が入っているものを選択する、あるいは遺伝子組み換えにより導入するため、特定のDNA配列の数は細胞数と等しいと考えてよい。ただし、細胞は特定の周期で細胞分裂を起こすために細胞内で核酸の複製が行われる。細胞周期は細胞の種類によって異なるが、細胞懸濁液から所定量の溶液を抜き取り複数細胞の周期を測定することによって、細胞1個中に含まれる特定の核酸数に対する期待値及びその確からしさを算出することが可能である。これは、例えば、核染色した細胞をフローサイトメーターによって観測することによって可能である。
確からしさとは、いくつかの事象の生じる可能性がある時、特定の1つの事象が起こる可能性の程度を事前に予測して、その事象の起こる確率を意味する。
算出とは、計算して求める数値を出すことを意味する。
The counting target may be not the number of cells but the number of specific DNA sequences. Usually, a specific DNA sequence is selected by selecting one containing one region per cell, or introduced by genetic recombination, so that the number of specific DNA sequences may be considered to be equal to the number of cells. However, in order for cells to undergo cell division at a specific cycle, nucleic acid replication occurs in the cells. Although the cell cycle varies depending on the cell type, by extracting a predetermined amount of solution from the cell suspension and measuring the cycle of multiple cells, the expected value and the certainty for the number of specific nucleic acids contained in one cell can be determined. It is possible to calculate. This can be done, for example, by observing the nuclear-stained cells with a flow cytometer.
Probability means the probability that an event will occur by predicting in advance the degree of probability that a particular event will occur when there is a possibility that some event will occur.
Calculation means calculating a numerical value obtained by calculation.
図14は、DNA複製済みの細胞の頻度と、蛍光強度との関係の一例を示すグラフである。図14に示すように、ヒストグラム上でDNAの複製有無により2つのピークが現れるため、DNA複製済みの細胞がどの程度の割合で存在するかを算出することが可能である。この算出結果から1細胞中に含まれる平均的なDNA数を算出することが可能であり、前述の細胞数計数結果に乗じることにより、核酸の推定数を算出することが可能である。
また、細胞懸濁液を作製する前に細胞周期を制御する処理を行うことが好ましく、前述のような複製が起きる前、又は後の状態に揃えることによって、特定の核酸の数を細胞数からより精度良く算出することが可能になる。
FIG. 14 is a graph showing an example of the relationship between the frequency of cells replicated with DNA and the fluorescence intensity. As shown in FIG. 14, since two peaks appear on the histogram depending on the presence or absence of DNA replication, it is possible to calculate the proportion of cells that have undergone DNA replication. From this calculation result, the average number of DNA contained in one cell can be calculated, and the estimated number of nucleic acids can be calculated by multiplying the above-mentioned cell number counting result.
In addition, it is preferable to perform a process for controlling the cell cycle before preparing the cell suspension, and the number of specific nucleic acids can be determined from the number of cells by aligning with the state before or after the above-described replication occurs. It becomes possible to calculate more accurately.
推定する核酸の数は、確からしさ(確率)を算出することが好ましい。確からしさ(確率)を算出することにより、これらの数値に基づき確からしさを分散又は標準偏差として表現して出力することが可能である。複数因子の影響を合算する場合には、一般的に用いられる標準偏差の二乗和平方根を用いることが可能である。例えば、因子として吐出した細胞数の正答率、細胞内のDNA数、吐出された細胞がウェル内に着弾する着弾率などを用いることができる。これらの中で影響の大きい項目を選択して算出することもできる。 It is preferable to calculate the probability (probability) of the number of nucleic acids to be estimated. By calculating the probability (probability), the probability can be expressed as variance or standard deviation based on these numerical values and output. When summing up the effects of multiple factors, it is possible to use a square root sum of squares of standard deviation that is generally used. For example, the correct answer rate of the number of cells ejected as factors, the number of DNA in the cells, the landing rate at which the ejected cells land in the well, and the like can be used. It is also possible to select and calculate an item having a large influence among these.
<<液滴着弾工程>>
液滴着弾工程は、細胞懸濁液を液滴として吐出することによりプレートのウェル内に液滴を順次着弾させる工程である。
液滴とは、表面張力によりまとまった液体のかたまりを意味する。
吐出とは、細胞懸濁液を液滴として飛翔させることを意味する。
順次とは、次々に順序どおりにすることを意味する。
着弾とは、液滴をウェルに到達させることを意味する。
<< Droplet landing process >>
The droplet landing step is a step of sequentially landing droplets in the wells of the plate by discharging the cell suspension as droplets.
A droplet means a lump of liquid collected by surface tension.
Discharge means that the cell suspension is allowed to fly as droplets.
Sequential means to follow the order one after another.
Landing means that a droplet reaches the well.
吐出手段としては、細胞懸濁液を液滴として吐出する手段(以下、「吐出ヘッド」とも称することがある)を好適に用いることができる。 As the ejection means, a means for ejecting the cell suspension as droplets (hereinafter also referred to as “ejection head”) can be suitably used.
細胞懸濁液を液滴として吐出する方式としては、例えば、オンデマンド方式、コンティニュアス方式などが挙げられる。これらの中でもコンティニュアス方式の場合、安定的な吐出状態に至るまでの空吐出、液滴量の調整、ウェル間を移動する際にも連続的に液滴形成を行い続ける等の理由から、用いる細胞懸濁液のデッドボリュームが多くなる傾向にある。本発明では細胞数を調整する観点からデッドボリュームによる影響を低減させることが好ましく、そのため、上記2つの方式では、オンデマンド方式の方がより好適である。 Examples of the method for discharging the cell suspension as droplets include an on-demand method and a continuous method. Among these, in the case of the continuous method, for reasons such as empty ejection until reaching a stable ejection state, adjustment of the amount of droplets, and continuous droplet formation even when moving between wells, etc. The dead volume of the cell suspension used tends to increase. In the present invention, it is preferable to reduce the influence of dead volume from the viewpoint of adjusting the number of cells. Therefore, the on-demand method is more preferable in the above two methods.
オンデマンド方式としては、例えば、液体に圧力を加えることによって液体を吐出する圧力印加方式、加熱による膜沸騰によって液体を吐出するサーマル方式、静電引力によって液滴を引っ張ることによって液滴を形成する静電方式等の既知の複数の方式などが挙げられる。これらの中でも、以下の理由から、圧力印加方式が好ましい。 As an on-demand method, for example, a pressure application method in which liquid is discharged by applying pressure to the liquid, a thermal method in which liquid is discharged by film boiling by heating, or a droplet is formed by pulling a droplet by electrostatic attraction A plurality of known methods such as an electrostatic method may be used. Among these, the pressure application method is preferable for the following reasons.
静電方式は、細胞懸濁液を保持して液滴を形成する吐出部に対向して電極を設置する必要がある。検査デバイスの製造方法では、液滴を受けるためのプレートが対向して配置されており、プレート構成の自由度を上げるため電極の配置は無いほうが好ましい。
サーマル方式は、局所的な加熱が発生するため生体材料である細胞への影響や、ヒーター部への焦げ付き(コゲーション)が懸念される。熱による影響は、含有物やプレートの用途に依存するため、一概に除外する必要はないが、圧力印加方式は、サーマル方式よりヒーター部への焦げ付きの懸念がないという点から好ましい。
In the electrostatic method, it is necessary to install an electrode so as to face a discharge portion that holds a cell suspension and forms a droplet. In the manufacturing method of the inspection device, it is preferable that the plates for receiving the droplets are arranged to face each other, and no electrode is arranged in order to increase the degree of freedom of the plate configuration.
In the thermal method, since local heating occurs, there is a concern about the influence on the cells that are biomaterials and the scorching (kogation) of the heater part. The influence of heat depends on the contents and the use of the plate, and therefore it is not necessary to exclude it in general. However, the pressure application method is preferable from the point that there is no fear of scorching on the heater part than the thermal method.
圧力印加方式としては、ピエゾ素子を用いて液体に圧力を加える方式、電磁バルブ等のバルブによって圧力を加える方式などが挙げられる。細胞懸濁液の液滴吐出に使用可能な液滴生成デバイスの構成例を図15A〜図15Cに示す。
図15Aは、電磁バルブ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。電磁バルブ方式の吐出ヘッドは、電動機13a、電磁弁112、液室11a、細胞懸濁液300a、及びノズル111aを有する。
電磁バルブ方式の吐出ヘッドとしては、例えば、TechElan社のディスペンサなどを好適に用いることができる。
また、図15Bは、ピエゾ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。ピエゾ方式の吐出ヘッドは、圧電素子13b、液室11b、細胞懸濁液300b、及びノズル111bを有する。
ピエゾ方式の吐出ヘッドとしては、Cytena社のシングルセルプリンターなどを好適に用いることができる。
これらの吐出ヘッドのいずれも用いることが可能であるが、電磁バルブによる圧力印加方式では高速に繰り返し液滴を形成することができないため、プレートの生成のスループットを上げるためにはピエゾ方式を用いることが好ましい。また、一般的な圧電素子13bを用いたピエゾ方式の吐出ヘッドでは、沈降によって細胞濃度のムラが発生することや、ノズル詰まりが生じることが問題として生じることがある。
このため、より好ましい構成として図16Cに示した構成などが挙げられる。図15Cは、図15Bにおける圧電素子を用いたピエゾ方式の吐出ヘッドの変形例の模式図である。図15Cの吐出ヘッドは、圧電素子13c、液室11c、細胞懸濁液300c、及びノズル111cを有する。
図15Cの吐出ヘッドでは、図示していない制御装置からの圧電素子13cに対して電圧印加することにより、紙面横方向に圧縮応力が加わりメンブレンを紙面上下方向に変形させることができる。
Examples of the pressure application method include a method of applying pressure to the liquid using a piezo element and a method of applying pressure using a valve such as an electromagnetic valve. 15A to 15C show configuration examples of a droplet generation device that can be used for discharging a cell suspension droplet.
FIG. 15A is a schematic diagram illustrating an example of an electromagnetic valve type ejection head. The electromagnetic valve type discharge head includes an electric motor 13a, an electromagnetic valve 112, a liquid chamber 11a, a cell suspension 300a, and a nozzle 111a.
As an electromagnetic valve type ejection head, for example, a dispenser manufactured by TechElan Co., Ltd. can be preferably used.
FIG. 15B is a schematic diagram illustrating an example of a piezo-type ejection head. The piezo-type ejection head includes a piezoelectric element 13b, a liquid chamber 11b, a cell suspension 300b, and a nozzle 111b.
As the piezo type ejection head, a Cytena single cell printer or the like can be suitably used.
Any of these discharge heads can be used, but the pressure application method using an electromagnetic valve cannot repeatedly form droplets at high speed, so the piezo method should be used to increase the plate generation throughput. Is preferred. In addition, in a piezo-type ejection head using a general piezoelectric element 13b, problems such as uneven cell concentration due to sedimentation and nozzle clogging may occur.
For this reason, the structure shown in FIG. FIG. 15C is a schematic diagram of a modification of the piezo-type ejection head using the piezoelectric element in FIG. 15B. The discharge head of FIG. 15C includes a piezoelectric element 13c, a liquid chamber 11c, a cell suspension 300c, and a nozzle 111c.
In the ejection head of FIG. 15C, by applying a voltage to the piezoelectric element 13c from a control device (not shown), a compressive stress is applied in the horizontal direction of the paper surface, and the membrane can be deformed in the vertical direction of the paper surface.
オンデマンド方式以外の方式としては、例えば、連続的に液滴を形成させるコンティニュアス方式などが挙げられる。コンティニュアス方式では、液滴を加圧してノズルから押し出す際に圧電素子やヒーターによって定期的なゆらぎを与え、それによって微小な液滴を連続的に作り出すことができる。更に、飛翔中の液滴の吐出方向を電圧を印加することによって制御することにより、ウェルに着弾させるか、回収部に回収するかを選ぶことも可能である。このような方式は、セルソーター、又はフローサイトメーターで用いられており、例えば、ソニー株式会社製の装置名:セルソーターSH800Zを用いることができる。 As a method other than the on-demand method, for example, a continuous method in which droplets are continuously formed can be cited. In the continuous method, when liquid droplets are pressurized and pushed out from a nozzle, periodic fluctuations are given by a piezoelectric element or a heater, whereby fine droplets can be continuously produced. Furthermore, by controlling the ejection direction of the droplets in flight by applying a voltage, it is possible to select whether to land on the well or to collect in the recovery unit. Such a method is used in a cell sorter or a flow cytometer. For example, a device name: Cell Sorter SH800Z manufactured by Sony Corporation can be used.
図16Aは、圧電素子に印加する電圧の一例を示す模式図である。また、図16Bは、圧電素子に印加する電圧の他の一例を示す模式図である。図16Aは、液滴を形成するための駆動電圧を示す。電圧(VA、VB、VC)の強弱により、液滴を形成することができる。図16Bは、液滴の吐出を行わずに細胞懸濁液を撹拌するための電圧を示している。 FIG. 16A is a schematic diagram illustrating an example of a voltage applied to the piezoelectric element. FIG. 16B is a schematic diagram illustrating another example of the voltage applied to the piezoelectric element. FIG. 16A shows a driving voltage for forming a droplet. A droplet can be formed by the strength of the voltage (V A , V B , V C ). FIG. 16B shows the voltage for stirring the cell suspension without discharging the droplets.
液滴を吐出しない期間中に、液滴を吐出するほどには強くない複数のパルスを入力することによって、液質内の細胞懸濁液を撹拌することが可能であり、細胞沈降による濃度分布の発生を抑制することができる。 By inputting multiple pulses that are not strong enough to eject droplets during periods when droplets are not ejected, it is possible to agitate the cell suspension in the liquid, and concentration distribution due to cell sedimentation Can be suppressed.
本発明において使用することができる吐出ヘッドの液滴形成動作に関して、以下に説明する。
吐出ヘッドは、圧電素子に形成された上下電極に、パルス状の電圧を印加することにより液滴を吐出することができる。図17A〜図17Cは、それぞれのタイミングにおける液滴の状態を示す模式図である。
図17Aは、まず、圧電素子13cに電圧を印加することにより、メンブレン12cが急激に変形することによって、液室11c内に保持された細胞懸濁液とメンブレン12cとの間に高い圧力が発生し、この圧力によってノズル部から液滴が外に押し出される。
次に、図17Bに示すように、圧力が上方に緩和するまでの時間、ノズル部からの液押し出しが続き液滴が成長する。
最後に、図17Cに示すように、メンブレン12cが元の状態に戻る際に細胞懸濁液とメンブレン12cとの界面近傍の液圧力が低下し、液滴310’が形成される。
The droplet forming operation of the ejection head that can be used in the present invention will be described below.
The ejection head can eject droplets by applying a pulsed voltage to the upper and lower electrodes formed on the piezoelectric element. FIG. 17A to FIG. 17C are schematic diagrams showing the state of the droplets at each timing.
FIG. 17A shows that a high pressure is generated between the cell suspension held in the liquid chamber 11c and the membrane 12c by applying a voltage to the piezoelectric element 13c to rapidly deform the membrane 12c. However, the liquid droplet is pushed out from the nozzle portion by this pressure.
Next, as shown in FIG. 17B, liquid extrusion from the nozzle portion continues for the time until the pressure relaxes upward, and droplets grow.
Finally, as shown in FIG. 17C, when the membrane 12c returns to its original state, the fluid pressure near the interface between the cell suspension and the membrane 12c decreases, and a droplet 310 ′ is formed.
検査デバイスの製造方法では、ウェルが形成されたプレートを移動可能なステージ上に固定し、ステージの駆動と吐出ヘッドとからの液滴形成を組み合わせることにより、凹部に順次液滴を着弾させる。ここで、ステージの移動としてプレートを移動させる方法を示したが、当然のことながら吐出ヘッドを移動させてもよい。 In the manufacturing method of the inspection device, the plate on which the well is formed is fixed on a movable stage, and droplets are sequentially landed on the concave portions by combining the driving of the stage and the droplet formation from the ejection head. Here, the method of moving the plate as the movement of the stage has been described, but the ejection head may be moved as a matter of course.
プレートとしては、特に制限はなく、バイオ分野において一般的に用いられるウェルが形成されたものを用いることが可能である。
プレートにおけるウェルの数は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単数であってもよく、複数であってもよい。
There is no restriction | limiting in particular as a plate, It is possible to use what formed the well generally used in the bio field | area.
The number of wells in the plate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be singular or plural.
図18は、プレートのウェル内に順次液滴を着弾させるための分注装置400の一例を示す概略図である。
図18に示すように、液滴を着弾させるための分注装置400は、液滴形成装置401と、プレート700と、ステージ800と、制御装置900とを有している。
FIG. 18 is a schematic view showing an example of a dispensing apparatus 400 for sequentially landing droplets in the wells of the plate.
As shown in FIG. 18, the dispensing device 400 for landing droplets includes a droplet forming device 401, a plate 700, a stage 800, and a control device 900.
分注装置400において、プレート700は、移動可能に構成されたステージ800上に配置されている。プレート700には液滴形成装置401の吐出ヘッドから吐出された液滴310が着滴する複数のウェル710(凹部)が形成されている。制御装置900は、ステージ800を移動させ、液滴形成装置401の吐出ヘッドとそれぞれのウェル710との相対的な位置関係を制御する。これにより、液滴形成装置401の吐出ヘッドからそれぞれのウェル710中に順次、蛍光染色細胞350を含む液滴310を吐出することができる。 In the dispensing apparatus 400, the plate 700 is disposed on a stage 800 configured to be movable. The plate 700 is formed with a plurality of wells 710 (concave portions) on which droplets 310 ejected from the ejection head of the droplet forming apparatus 401 are deposited. The control device 900 moves the stage 800 and controls the relative positional relationship between the ejection head of the droplet forming device 401 and each well 710. Accordingly, the droplets 310 including the fluorescently stained cells 350 can be sequentially discharged from the discharge head of the droplet forming apparatus 401 into the respective wells 710.
制御装置900は、例えば、CPU、ROM、RAM、メインメモリ等を含む構成とすることができる。この場合、制御装置900の各種機能は、ROM等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてCPUにより実行されることによって実現できる。ただし、制御装置900の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、制御装置900は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。 The control device 900 can be configured to include, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a main memory, and the like. In this case, various functions of the control device 900 can be realized by reading a program recorded in the ROM or the like into the main memory and executing it by the CPU. However, part or all of the control device 900 may be realized only by hardware. The control device 900 may be physically configured by a plurality of devices.
吐出する液滴としては、ウェル内に細胞懸濁液を着弾させる際に、複数の水準を得るように液滴をウェル内に着弾させることが好ましい。
複数の水準とは、標準となる複数の基準を意味する。
複数の水準としては、ウェル内に特定の核酸を有する複数の細胞が所定の濃度勾配を有することが好ましい。濃度勾配を有することにより、検量線用試薬として好適に使用することができる。複数の水準は、センサによって計数される値を用いて制御することができる。
As the liquid droplets to be discharged, it is preferable that the liquid droplets are landed in the well so as to obtain a plurality of levels when the cell suspension is landed in the well.
A plurality of levels means a plurality of standards serving as standards.
As a plurality of levels, it is preferable that a plurality of cells having a specific nucleic acid in a well have a predetermined concentration gradient. By having a concentration gradient, it can be suitably used as a calibration curve reagent. The plurality of levels can be controlled using values counted by the sensor.
プレートとしては、1穴マイクロチューブ、8連チューブ、96穴、384穴のウェルプレートなどを用いることが好ましいが、ウェルが複数である場合には、これらのプレートにおけるウェルには同じ個数の細胞を分注することも可能であるし、異なる水準の個数を入れることも可能である。また、細胞が含まれないウェルが存在していてもよい。特に核酸の量を定量的に評価するリアルタイムPCR装置やデジタルPCR装置の評価に用いるプレートを作成する際には、複数水準の数の核酸が分注されたものを用いることが好ましい。例えば、細胞(又は核酸)が、おおよそ1個、2個、4個、8個、16個、32個、64個の7水準で分注したプレートを作製することが考えられる。このようなプレートを用いることによって、リアルタイムPCR装置やデジタルPCR装置の定量性、線形性、評価下限値などを調べることが可能である。 As the plate, it is preferable to use a 1-well microtube, 8-strip tube, 96-well, 384-well well plate or the like. However, when there are a plurality of wells, the same number of cells are placed in the wells of these plates. It can be dispensed or it can contain a number of different levels. There may also be wells that do not contain cells. In particular, when a plate used for evaluation of a real-time PCR apparatus or a digital PCR apparatus that quantitatively evaluates the amount of nucleic acid is prepared, it is preferable to use a plate in which a plurality of levels of nucleic acids are dispensed. For example, it is conceivable to produce a plate in which cells (or nucleic acids) are dispensed in seven levels of approximately 1, 2, 4, 8, 16, 32, and 64. By using such a plate, it is possible to examine the quantitativeness, linearity, evaluation lower limit value, etc. of the real-time PCR device or digital PCR device.
<<細胞数計数工程>>
細胞数計数工程は、液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサによって計数する工程である。
センサとは、自然現象や人工物の機械的・電磁気的、熱的、音響的、又は化学的性質、或いはそれらにより示される空間情報・時間情報を、何らかの科学的原理を応用して、人間や機械が扱い易い別媒体の信号に置き換える装置を意味する。
計数とは、数を数えることを意味する。
<< Cell count process >>
The cell number counting step is a step of counting the number of cells contained in the droplet by a sensor after the droplet is discharged and before the droplet reaches the well.
A sensor is a natural phenomenon or the mechanical / electromagnetic, thermal, acoustic, or chemical properties of artifacts, or spatial information / temporal information indicated by them, applying some scientific principle to human or It means a device that replaces the signal with another medium that is easy for the machine to handle.
Counting means counting numbers.
細胞数計数工程としては、液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサによって計数すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、吐出前に細胞を観測する処理、着弾後の細胞をカウントする処理を含んでもよい。 The cell number counting step is not particularly limited as long as the number of cells contained in the droplet is counted by a sensor after the droplet is discharged and before the droplet reaches the well, and is appropriately selected according to the purpose. And may include a process of observing cells before discharge and a process of counting cells after landing.
液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数の計数としては、液滴がプレートのウェルに確実に入ることが予測されるウェル開口部の直上の位置にあるタイミングにて液滴中の細胞を観測することが好ましい。 After discharging the droplet and before landing on the well of the droplet, the number of cells contained in the droplet is counted just above the well opening where the droplet is expected to enter the well of the plate. It is preferable to observe the cells in the droplets at the timing at the position.
液滴中の細胞を観測する方法としては、例えば、光学的に検出する方法、電気的・磁気的に検出方法などが挙げられる。 Examples of the method for observing cells in the droplet include an optical detection method and an electrical / magnetic detection method.
−光学的に検出する方法−
図19、図23、及び図24を用いて、光学的に検出する方法に関して以下に述べる。
図19は、液滴形成装置401の一例を示す模式図である。図23、及び図24は、液滴形成装置401A、401Bの他の一例を示す模式図である。図19に示すように、液滴形成装置401は、吐出ヘッド(液滴吐出手段)10と、駆動手段20と、光源30と、受光素子60と、制御手段70とを有する。
-Optical detection method-
A method for optical detection will be described below with reference to FIGS. 19, 23, and 24.
FIG. 19 is a schematic diagram illustrating an example of the droplet forming apparatus 401. 23 and 24 are schematic views showing another example of the droplet forming apparatuses 401A and 401B. As shown in FIG. 19, the droplet forming apparatus 401 includes a discharge head (droplet discharge unit) 10, a drive unit 20, a light source 30, a light receiving element 60, and a control unit 70.
図19では、細胞懸濁液として細胞を特定の色素によって蛍光染色した後に所定の溶液に分散した液を用いており、吐出ヘッドから形成した液滴に光源から発せられる特定の波長を有する光を照射し細胞から発せられる蛍光を受光素子によって検出することによって計数を行う。このとき、蛍光色素によって細胞を染色する方法に加え、細胞中に元々含まれる分子が発する自家蛍光を利用してもよいし、細胞に蛍光タンパク質(例えば、GFP(Green Fluorescent Protein))を生産するための遺伝子を予め導入しておき細胞が蛍光を発するようにしておいてもよい。
光を照射とは、光をあてることを意味する。
In FIG. 19, a cell suspension is used that is obtained by fluorescently staining cells with a specific dye and then dispersed in a predetermined solution. Light having a specific wavelength emitted from a light source is emitted to a droplet formed from an ejection head. Counting is performed by detecting the fluorescence emitted from the cells by irradiation with a light receiving element. At this time, in addition to the method of staining cells with a fluorescent dye, autofluorescence emitted from molecules originally contained in the cells may be used, or fluorescent proteins (for example, GFP (Green Fluorescent Protein)) are produced in the cells. Alternatively, a gene may be introduced in advance so that the cells emit fluorescence.
Irradiation means applying light.
吐出ヘッド10は、液室11と、メンブレン12と、駆動素子13とを有しており、蛍光染色細胞350を懸濁した細胞懸濁液300を液滴として吐出することができる。 The discharge head 10 has a liquid chamber 11, a membrane 12, and a drive element 13, and can discharge a cell suspension 300 in which fluorescent stained cells 350 are suspended as droplets.
液室11は、蛍光染色細胞350を懸濁した細胞懸濁液300を保持する液体保持部であり、下面側には貫通孔であるノズル111が形成されている。液室11は、例えば、金属やシリコン、セラミック等から形成することができる。蛍光染色細胞350としては、蛍光色素によって染色された無機微粒子や有機ポリマー粒子などが挙げられる。 The liquid chamber 11 is a liquid holding unit that holds the cell suspension 300 in which the fluorescent staining cells 350 are suspended, and a nozzle 111 that is a through hole is formed on the lower surface side. The liquid chamber 11 can be formed from, for example, metal, silicon, ceramic, or the like. Examples of the fluorescent dyed cells 350 include inorganic fine particles and organic polymer particles stained with a fluorescent dye.
メンブレン12は、液室11の上端部に固定された膜状部材である。メンブレン12の平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。 The membrane 12 is a film-like member fixed to the upper end portion of the liquid chamber 11. The planar shape of the membrane 12 can be a circle, for example, but may be an ellipse or a rectangle.
駆動素子13は、メンブレン12の上面側に設けられている。駆動素子13の形状は、メンブレン12の形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン12の平面形状が円形である場合には、円形の駆動素子13を設けることが好ましい。 The drive element 13 is provided on the upper surface side of the membrane 12. The shape of the drive element 13 can be designed according to the shape of the membrane 12. For example, when the planar shape of the membrane 12 is circular, it is preferable to provide a circular driving element 13.
駆動素子13に駆動手段20から駆動信号を供給することにより、メンブレン12を振動させることができる。メンブレン12の振動により、蛍光染色細胞350を含有する液滴310を、ノズル111から吐出させることができる。 The membrane 12 can be vibrated by supplying a drive signal from the drive means 20 to the drive element 13. Due to the vibration of the membrane 12, a droplet 310 containing fluorescently stained cells 350 can be discharged from the nozzle 111.
駆動素子13として圧電素子を用いる場合には、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた構造とすることができる。この場合、駆動手段20から圧電素子の上下電極間に電圧を印加することによって紙面横方向に圧縮応力が加わり、メンブレン12を紙面上下方向に振動させることができる。圧電材料としては、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)を用いることができる。この他にも、ビスマス鉄酸化物、ニオブ酸金属物、チタン酸バリウム、或いはこれらの材料に金属や異なる酸化物を加えたもの等、様々な圧電材料を用いることができる。 When a piezoelectric element is used as the driving element 13, for example, a structure in which electrodes for applying a voltage to the upper surface and the lower surface of a piezoelectric material can be provided. In this case, by applying a voltage between the upper and lower electrodes of the piezoelectric element from the driving means 20, a compressive stress is applied in the horizontal direction on the paper surface, and the membrane 12 can be vibrated in the vertical direction on the paper surface. As the piezoelectric material, for example, lead zirconate titanate (PZT) can be used. In addition, various piezoelectric materials such as bismuth iron oxide, metal niobate, barium titanate, or a material obtained by adding a metal or a different oxide to these materials can be used.
光源30は、飛翔中の液滴310に光Lを照射する。なお、飛翔中とは、液滴310が液滴吐出手段10から吐出されてから、着滴対象物に着滴するまでの状態を意味する。飛翔中の液滴310は、光Lが照射される位置では略球状となっている。又、光Lのビーム形状は略円形状である。 The light source 30 irradiates the flying droplet 310 with light L. Note that “in flight” means a state from when the droplet 310 is ejected from the droplet ejection means 10 until it has landed on the droplet deposition target. The flying droplet 310 is substantially spherical at the position where the light L is irradiated. Further, the beam shape of the light L is substantially circular.
ここで、液滴310の直径に対し、光Lのビーム直径が10倍〜100倍程度であることが好ましい。これは、液滴310の位置ばらつきが存在する場合においても、光源30からの光Lを確実に液滴310に照射するためである。 Here, the beam diameter of the light L is preferably about 10 to 100 times the diameter of the droplet 310. This is because the droplet 310 is surely irradiated with the light L from the light source 30 even when the position variation of the droplet 310 exists.
ただし、液滴310の直径に対し、光Lのビーム直径が100倍を大きく超えることは好ましくない。これは、液滴310に照射される光のエネルギー密度が下がるため、光Lを励起光として発する蛍光Lfの光量が低下し、受光素子60で検出し難くなるからである。 However, it is not preferable that the beam diameter of the light L greatly exceeds 100 times the diameter of the droplet 310. This is because the energy density of the light applied to the droplet 310 is lowered, so that the amount of the fluorescence Lf emitted using the light L as excitation light is reduced and is difficult to detect by the light receiving element 60.
光源30から発せられる光Lはパルス光であることが好ましく、例えば、固体レーザー、半導体レーザー、色素レーザー等が好適に用いられる。光Lがパルス光である場合のパルス幅は10μs以下が好ましく、1μs以下がより好ましい。単位パルス当たりのエネルギーとしては、集光の有無等、光学系に大きく依存するが、概ね0.1μJ以上が好ましく、1μJ以上がより好ましい。 The light L emitted from the light source 30 is preferably pulsed light. For example, a solid laser, a semiconductor laser, a dye laser, or the like is preferably used. When the light L is pulsed light, the pulse width is preferably 10 μs or less, and more preferably 1 μs or less. The energy per unit pulse largely depends on the optical system, such as the presence or absence of light collection, but is generally preferably 0.1 μJ or more, and more preferably 1 μJ or more.
受光素子60は、飛翔中の液滴310に蛍光染色細胞350が含有されていた場合に、蛍光染色細胞350が光Lを励起光として吸収して発する蛍光Lfを受光する。蛍光Lfは、蛍光染色細胞350から四方八方に発せられるため、受光素子60は蛍光Lfを受光可能な任意の位置に配置することができる。この際、コントラストを向上するため、光源30から出射される光Lが直接入射しない位置に受光素子60を配置することが好ましい。 The light receiving element 60 receives the fluorescence Lf generated by the fluorescence stained cells 350 absorbing the light L as excitation light when the flying droplets 310 contain the fluorescence stained cells 350. Since the fluorescence Lf is emitted from the fluorescence-stained cells 350 in all directions, the light receiving element 60 can be disposed at any position where the fluorescence Lf can be received. At this time, in order to improve the contrast, it is preferable to arrange the light receiving element 60 at a position where the light L emitted from the light source 30 is not directly incident.
受光素子60は、蛍光染色細胞350から発せられる蛍光Lfを受光できる素子であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液滴に特定の波長を有する光を照射して液滴内の細胞からの蛍光を受光する光学センサが好ましい。受光素子60としては、例えば、フォトダイオード、フォトセンサ等の1次元素子が挙げられるが、高感度な測定が必要な場合には、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードを用いることが好ましい。受光素子60として、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、ゲートCCD等の2次元素子を用いてもよい。 The light receiving element 60 is not particularly limited as long as it can receive the fluorescence Lf emitted from the fluorescence-stained cells 350 and can be appropriately selected according to the purpose. However, the light receiving element 60 irradiates the droplet with light having a specific wavelength. An optical sensor that receives fluorescence from the cells in the droplet is preferable. As the light receiving element 60, for example, a one-dimensional element such as a photodiode or a photosensor may be used. However, when highly sensitive measurement is required, it is preferable to use a photomultiplier tube or an avalanche photodiode. As the light receiving element 60, for example, a two-dimensional element such as a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or a gate CCD may be used.
なお、光源30が発する光Lと比較して蛍光染色細胞350の発する蛍光Lfが弱いため、受光素子60の前段(受光面側)に光Lの波長域を減衰させるフィルタを設置してもよい。これにより、受光素子60において、非常にコントラストの高い蛍光染色細胞350の画像を得ることができる。フィルタとしては、例えば、光Lの波長を含む特定波長域を減衰させるノッチフィルタ等を用いることができる。 In addition, since the fluorescence Lf emitted from the fluorescent staining cell 350 is weaker than the light L emitted from the light source 30, a filter that attenuates the wavelength region of the light L may be installed in the front stage (light receiving surface side) of the light receiving element 60. . Thereby, in the light receiving element 60, it is possible to obtain an image of the fluorescence-stained cells 350 with very high contrast. As the filter, for example, a notch filter that attenuates a specific wavelength region including the wavelength of the light L can be used.
また、前述のように、光源30から発せられる光Lはパルス光であることが好ましいが、光源30から発せられる光Lを連続発振の光としてもよい。この場合には、連続発振の光が飛翔中の液滴310に照射されるタイミングで受光素子60が光を取り込み可能となるように制御し、受光素子60に蛍光Lfを受光させることが好ましい。 As described above, the light L emitted from the light source 30 is preferably pulsed light, but the light L emitted from the light source 30 may be continuous wave light. In this case, it is preferable to control the light receiving element 60 so that the light receiving element 60 can take in light at the timing when the continuously oscillating light is applied to the flying droplet 310, so that the light receiving element 60 receives the fluorescence Lf.
制御手段70は、駆動手段20及び光源30を制御する機能を有している。また、制御手段70は、受光素子60が受光した光量に基づく情報を入手し、液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数(ゼロである場合も含む)を計数する機能を有している。以下、図20〜図22を参照し、制御手段70の動作を含む液滴形成装置401の動作について説明する。 The control unit 70 has a function of controlling the driving unit 20 and the light source 30. The control means 70 has a function of obtaining information based on the amount of light received by the light receiving element 60 and counting the number of fluorescently stained cells 350 contained in the droplet 310 (including a case where it is zero). Yes. Hereinafter, the operation of the droplet forming apparatus 401 including the operation of the control means 70 will be described with reference to FIGS.
図20は、図19の液滴形成装置の制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。図21は、図19の液滴形成装置の制御手段の機能ブロックを例示する図である。図22は、液滴形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。 FIG. 20 is a diagram illustrating hardware blocks of control means of the droplet forming apparatus of FIG. FIG. 21 is a diagram illustrating functional blocks of control means of the droplet forming apparatus of FIG. FIG. 22 is a flowchart showing an example of the operation of the droplet forming apparatus.
図20に示すように、制御手段70は、CPU71と、ROM72と、RAM73と、I/F74と、バスライン75とを有している。CPU71、ROM72、RAM73、及びI/F74は、バスライン75を介して相互に接続されている。 As shown in FIG. 20, the control means 70 includes a CPU 71, a ROM 72, a RAM 73, an I / F 74, and a bus line 75. The CPU 71, ROM 72, RAM 73, and I / F 74 are connected to each other via a bus line 75.
CPU71は、制御手段70の各機能を制御する。記憶手段であるROM72は、CPU71が制御手段70の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるRAM73は、CPU71のワークエリア等として使用される。また、RAM73は、所定の情報を一時的に記憶することができる。I/F74は、液滴形成装置401を他の機器等と接続するためのインターフェイスである。液滴形成装置401は、I/F74を介して、外部ネットワーク等と接続されてもよい。 The CPU 71 controls each function of the control means 70. A ROM 72 serving as storage means stores programs executed by the CPU 71 to control each function of the control means 70 and various types of information. A RAM 73 serving as storage means is used as a work area for the CPU 71. The RAM 73 can temporarily store predetermined information. The I / F 74 is an interface for connecting the droplet forming apparatus 401 to other devices. The droplet forming apparatus 401 may be connected to an external network or the like via the I / F 74.
図21に示すように、制御手段70は、機能ブロックとして、吐出制御手段701と、光源制御手段702と、細胞数計数手段(細胞数検知手段)703とを有している。 As shown in FIG. 21, the control means 70 has a discharge control means 701, a light source control means 702, and a cell number counting means (cell number detection means) 703 as functional blocks.
図21及び図22を参照しながら、液滴形成装置401の細胞数計数について説明する。
まず、ステップS11において、制御手段70の吐出制御手段701は、駆動手段20に吐出の指令を出す。吐出制御手段701から吐出の指令を受けた駆動手段20は、駆動素子13に駆動信号を供給してメンブレン12を振動させる。メンブレン12の振動により、蛍光染色細胞350を含有する液滴310が、ノズル111から吐出される。
With reference to FIGS. 21 and 22, the cell count of the droplet forming apparatus 401 will be described.
First, in step S <b> 11, the discharge control unit 701 of the control unit 70 issues a discharge command to the drive unit 20. The drive unit 20 that has received a discharge command from the discharge control unit 701 supplies a drive signal to the drive element 13 to vibrate the membrane 12. Due to the vibration of the membrane 12, a droplet 310 containing fluorescently stained cells 350 is discharged from the nozzle 111.
次に、ステップS12において、制御手段70の光源制御手段702は、液滴310の吐出に同期して(駆動手段20から液滴吐出手段10に供給される駆動信号に同期して)光源30に点灯の指令を出す。これにより、光源30が点灯し、飛翔中の液滴310に光Lを照射する。 Next, in step S <b> 12, the light source control unit 702 of the control unit 70 supplies the light source 30 in synchronization with the discharge of the droplet 310 (in synchronization with the drive signal supplied from the drive unit 20 to the droplet discharge unit 10). Give a lighting command. As a result, the light source 30 is turned on and the light L is irradiated to the flying droplet 310.
なお、ここで、同期するとは、液滴吐出手段10による液滴310の吐出と同時に(駆動手段20が液滴吐出手段10に駆動信号を供給するのと同時に)発光することではなく、液滴310が飛翔して所定位置に達したときに液滴310に光Lが照射されるタイミングで、光源30が発光することを意味する。つまり、光源制御手段702は、液滴吐出手段10による液滴310の吐出(駆動手段20から液滴吐出手段10に供給される駆動信号)に対して、所定時間だけ遅延して発光するように光源30を制御する。 Here, synchronizing means not emitting light at the same time as the droplet 310 is ejected by the droplet ejecting means 10 (simultaneously with the drive means 20 supplying a drive signal to the droplet ejecting means 10), but not the droplet. It means that the light source 30 emits light at the timing when the droplet 310 is irradiated with the light L when the 310 jumps and reaches a predetermined position. That is, the light source control unit 702 emits light with a delay of a predetermined time with respect to the ejection of the droplet 310 by the droplet ejection unit 10 (a driving signal supplied from the driving unit 20 to the droplet ejection unit 10). The light source 30 is controlled.
例えば、液滴吐出手段10に駆動信号を供給した際に吐出する液滴310の速度vを予め測定しておく。そして、測定した速度vに基づいて液滴310が吐出されてから所定位置まで到達する時間tを算出し、液滴吐出手段10に駆動信号を供給するタイミングに対して、光源30が光を照射するタイミングをtだけ遅延させる。これにより、良好な発光制御が可能となり、光源30からの光を確実に液滴310に照射することができる。 For example, the velocity v of the droplet 310 ejected when a drive signal is supplied to the droplet ejection means 10 is measured in advance. Then, based on the measured velocity v, the time t to reach a predetermined position after the droplet 310 is ejected is calculated, and the light source 30 emits light at the timing when the drive signal is supplied to the droplet ejecting means 10. The timing to perform is delayed by t. Thereby, good light emission control is possible, and the light from the light source 30 can be reliably irradiated to the droplet 310.
次に、ステップS13において、制御手段70の細胞数計数手段703は、受光素子60からの情報に基づいて、液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数(ゼロである場合も含む)を計数する。ここで、受光素子60からの情報とは、蛍光染色細胞350の輝度値(光量)や面積値である。 Next, in step S <b> 13, the cell number counting unit 703 of the control unit 70 determines the number of fluorescent stained cells 350 contained in the droplet 310 (including the case of zero) based on the information from the light receiving element 60. Count. Here, the information from the light receiving element 60 is a luminance value (light quantity) or an area value of the fluorescent staining cell 350.
細胞数計数手段703は、例えば、受光素子60が受光した光量と予め設定された閾値とを比較して、蛍光染色細胞350の個数を計数することができる。この場合には、受光素子60として1次元素子を用いても2次元素子を用いても構わない。 For example, the cell number counting unit 703 can count the number of fluorescent stained cells 350 by comparing the amount of light received by the light receiving element 60 with a preset threshold value. In this case, a one-dimensional element or a two-dimensional element may be used as the light receiving element 60.
受光素子60として2次元素子を用いる場合は、細胞数計数手段703は、受光素子60から得られた2次元画像に基づいて、蛍光染色細胞350の輝度値或いは面積を算出するための画像処理を行う手法を用いてもよい。この場合、細胞数計数手段703は、画像処理により蛍光染色細胞350の輝度値或いは面積値を算出し、算出された輝度値或いは面積値と、予め設定された閾値とを比較することにより、蛍光染色細胞350の個数を計数することができる。 When a two-dimensional element is used as the light receiving element 60, the cell number counting unit 703 performs image processing for calculating the luminance value or area of the fluorescent stained cell 350 based on the two-dimensional image obtained from the light receiving element 60. The technique to perform may be used. In this case, the cell number counting means 703 calculates the luminance value or area value of the fluorescence-stained cells 350 by image processing, and compares the calculated luminance value or area value with a preset threshold value, thereby obtaining the fluorescence value. The number of stained cells 350 can be counted.
なお、蛍光染色細胞350は、細胞や染色細胞であってもよい。染色細胞とは、蛍光色素によって染色された細胞、又は、蛍光タンパク質を発現可能な細胞を意味する。 Note that the fluorescence-stained cells 350 may be cells or stained cells. The stained cell means a cell stained with a fluorescent dye or a cell capable of expressing a fluorescent protein.
染色細胞において、蛍光色素としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フルオレセイン類、ローダミン類、クマリン類、ピレン類、シアニン類、アゾ類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、エオシン、エバンスブルー、トリパンブルー、ローダミン6G、ローダミンB、ローダミン123がより好ましい。
蛍光タンパク質としては、例えば、Sirius、EBFP、ECFP、mTurquoise、TagCFP、AmCyan、mTFP1、MidoriishiCyan、CFP、TurboGFP、AcGFP、TagGFP、Azami−Green、ZsGreen、EmGFP、EGFP、GFP2、HyPer、TagYFP、EYFP、Venus、YFP、PhiYFP、PhiYFP−m、TurboYFP、ZsYellow、mBanana、KusabiraOrange、mOrange、TurboRFP、DsRed−Express、DsRed2、TagRFP、DsRed−Monomer、AsRed2、mStrawberry、TurboFP602、mRFP1、JRed、KillerRed、mCherry、mPlum、PS−CFP、Dendra2、Kaede、EosFP、KikumeGRなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
In the stained cells, the fluorescent dye is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include fluoresceins, rhodamines, coumarins, pyrenes, cyanines and azos. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, eosin, Evans blue, trypan blue, rhodamine 6G, rhodamine B, and rhodamine 123 are more preferable.
Examples of the fluorescent protein include Sirius, EBFP, ECFP, mTurquoise, TagCFP, AmCyan, mTFP1, MidorishiCyan, CFP, TurboGFP, AcGFP, TagGFP, AGFP-G, P, Gs, P. , YFP, PhiYFP, PhiYFP-m, TurboYFP, ZsYellow, mBanaLa, KusiraOrange, mOrange, TurboRFP, DsRed-Express2, DsRed2, TagRFP, DsRed-MrR d, mCherry, mPlum, PS-CFP, Dendra2, Kaede, EosFP, and the like KikumeGR. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
このように、液滴形成装置401では、蛍光染色細胞350を縣濁した細胞懸濁液300を保持する液滴吐出手段10に、駆動手段20から駆動信号を供給して、蛍光染色細胞350を含有する液滴310を吐出させ、飛翔中の液滴310に光源30から光Lを照射する。そして、飛翔する液滴310に含有された蛍光染色細胞350が光Lを励起光として蛍光Lfを発し、蛍光Lfを受光素子60が受光する。更に、受光素子60からの情報に基づいて、細胞数計数手段703が、飛翔する液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数を計数(カウント)する。 As described above, in the droplet forming apparatus 401, the drive signal is supplied from the driving unit 20 to the droplet discharge unit 10 that holds the cell suspension 300 in which the fluorescent stained cells 350 are suspended. The contained droplet 310 is ejected, and light L is irradiated from the light source 30 to the droplet 310 in flight. Then, the fluorescence-stained cells 350 contained in the flying droplet 310 emit fluorescence Lf using the light L as excitation light, and the light receiving element 60 receives the fluorescence Lf. Further, based on information from the light receiving element 60, the cell number counting means 703 counts (counts) the number of fluorescent stained cells 350 contained in the flying droplet 310.
つまり、液滴形成装置401では、飛翔する液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数を実際にその場で観察するため、蛍光染色細胞350の個数の計数精度を従来よりも向上することが可能となる。又、飛翔する液滴310に含有された蛍光染色細胞350に光Lを照射して蛍光Lfを発光させて蛍光Lfを受光素子60で受光するため、高いコントラストで蛍光染色細胞350の画像を得ることが可能となり、蛍光染色細胞350の個数の誤計数の発生頻度を低減できる。 In other words, since the droplet forming apparatus 401 actually observes the number of fluorescent stained cells 350 contained in the flying droplet 310 on the spot, the counting accuracy of the number of fluorescent stained cells 350 can be improved as compared with the conventional case. Is possible. Further, since the fluorescence stained cells 350 contained in the flying droplets 310 are irradiated with the light L to emit the fluorescence Lf and the fluorescence Lf is received by the light receiving element 60, an image of the fluorescence stained cells 350 is obtained with high contrast. Thus, the frequency of erroneous counting of the number of fluorescently stained cells 350 can be reduced.
図23は、図19の液滴形成装置401の変形例を示す模式図である。図23に示すように、液滴形成装置401Aは、受光素子60の前段にミラー40を配置した点が、液滴形成装置401(図19参照)と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。 FIG. 23 is a schematic diagram showing a modification of the droplet forming apparatus 401 of FIG. As shown in FIG. 23, the droplet forming apparatus 401A is different from the droplet forming apparatus 401 (see FIG. 19) in that the mirror 40 is disposed in front of the light receiving element 60. Note that description of the same components as those of the above-described embodiment may be omitted.
このように、液滴形成装置401Aでは、受光素子60の前段にミラー40を配置したことにより、受光素子60のレイアウトの自由度を向上することができる。 As described above, in the droplet forming apparatus 401A, the mirror 40 is arranged in front of the light receiving element 60, so that the degree of freedom of the layout of the light receiving element 60 can be improved.
例えば、ノズル111と着滴対象物を近づけた際に、図19のレイアウトでは着滴対象物と液滴形成装置401の光学系(特に受光素子60)との干渉が発生するおそれがあるが、図23のレイアウトにすることで、干渉の発生を回避することができる。 For example, when the nozzle 111 and the landing target are brought close to each other, there is a possibility that interference between the landing target and the optical system (particularly, the light receiving element 60) of the droplet forming apparatus 401 may occur in the layout of FIG. By using the layout of FIG. 23, occurrence of interference can be avoided.
図23に示すように、受光素子60のレイアウトを変更することにより、液滴310が着滴する着滴対象物とノズル111との距離(ギャップ)を縮めることが可能となり、着滴位置のばらつきを抑制することができる。その結果、分注の精度を向上することが可能となる。 As shown in FIG. 23, by changing the layout of the light receiving element 60, it is possible to reduce the distance (gap) between the droplet landing object to which the droplet 310 is deposited and the nozzle 111, and variations in the landing position. Can be suppressed. As a result, the dispensing accuracy can be improved.
図24は、図19の液滴形成装置401の他の変形例を示す模式図である。図24に示すように、液滴形成装置401Bは、蛍光染色細胞350から発せられる蛍光Lf1を受光する受光素子60に加え、蛍光染色細胞350から発せられる蛍光Lf2を受光する受光素子61を設けた点が、液滴形成装置401(図19参照)と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。 FIG. 24 is a schematic diagram showing another modification of the droplet forming apparatus 401 of FIG. As shown in FIG. 24, the droplet forming apparatus 401B includes a light receiving element 61 that receives the fluorescence Lf 2 emitted from the fluorescence stained cell 350 in addition to the light receiving element 60 that receives the fluorescence Lf 1 emitted from the fluorescence stained cell 350. The provided point is different from the droplet forming apparatus 401 (see FIG. 19). Note that description of the same components as those of the above-described embodiment may be omitted.
ここで、蛍光Lf1及びLf2は、蛍光染色細胞350から四方八方に発せられる蛍光の一部を示している。受光素子60及び61は、蛍光染色細胞350から異なる方向に発せられる蛍光を受光できる任意の位置に配置することができる。なお、蛍光染色細胞350から異なる方向に発せられる蛍光を受光できる位置に3つ以上の受光素子を配置してもよい。又、各受光素子は同一仕様としてもよいし、異なる仕様としてもよい。 Here, the fluorescences Lf 1 and Lf 2 indicate a part of the fluorescence emitted from the fluorescence-stained cells 350 in all directions. The light receiving elements 60 and 61 can be arranged at arbitrary positions where the fluorescence emitted from the fluorescent stained cells 350 in different directions can be received. Note that three or more light receiving elements may be arranged at positions where fluorescence emitted from the fluorescently stained cells 350 in different directions can be received. Each light receiving element may have the same specifications or different specifications.
受光素子が1つであると、飛翔する液滴310に複数個の蛍光染色細胞350が含まれる場合に、蛍光染色細胞350同士が重なることに起因して、細胞数計数手段703が液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数を誤計数する(カウントエラーが発生する)おそれがある。 When the number of the fluorescence-stained cells 350 is included in the flying droplet 310 when the number of the light-receiving elements is one, the cell-counting unit 703 causes the droplet 310 to overlap. There is a risk of erroneously counting the number of fluorescently stained cells 350 contained in (count error occurs).
図25A及び図25Bは、飛翔する液滴に2個の蛍光染色細胞が含まれる場合を例示する図である。例えば、図25Aに示すように、蛍光染色細胞3501と3502とに重なりが発生する場合や、図25Bに示すように、蛍光染色細胞3501と3502とに重なりが発生しない場合があり得る。受光素子を2つ以上設けることで、蛍光染色細胞が重なる影響を低減することが可能である。 FIG. 25A and FIG. 25B are diagrams illustrating a case where two fluorescent-stained cells are included in a flying droplet. For example, as shown in FIG. 25A, and if the overlap and staining cells 350 1 and 350 2 is generated, as shown in FIG. 25B, may overlap the fluorescent stained cells 350 1 and 350 2 will not occur obtain. By providing two or more light receiving elements, it is possible to reduce the influence of overlapping fluorescent stained cells.
前述のように、細胞数計数手段703は、画像処理により蛍光粒子の輝度値或いは面積値を算出し、算出された輝度値或いは面積値と、予め設定された閾値とを比較することにより、蛍光粒子の個数を計数することができる。 As described above, the cell number counting means 703 calculates the luminance value or area value of the fluorescent particles by image processing, and compares the calculated luminance value or area value with a preset threshold value, thereby obtaining the fluorescence value. The number of particles can be counted.
受光素子を2つ以上設置する場合,それぞれの受光素子から得られる輝度値或いは面積値のうち、最大値を示すデータを採択することで、カウントエラーの発生を抑制することが可能である。これに関して、図26を参照して、より詳しく説明する。 When two or more light receiving elements are installed, it is possible to suppress the occurrence of a count error by adopting data indicating the maximum value among luminance values or area values obtained from the respective light receiving elements. This will be described in more detail with reference to FIG.
図26は、粒子同士の重なりが生じない場合の輝度値Liと、実測される輝度値Leとの関係を例示する図である。図26に示すように、液滴内の粒子同士の重なりがない場合には、Le=Liとなる。例えば、細胞1個の輝度値をLuとすると、細胞数/滴=1個の場合はLe=Luであり、細胞数/滴=n個の場合はLe=nLuである(n:自然数)。 FIG. 26 is a diagram illustrating the relationship between the luminance value Li when the particles do not overlap and the actually measured luminance value Le. As shown in FIG. 26, when there is no overlap between the particles in the droplet, Le = Li. For example, when the luminance value of one cell is Lu, Le = Lu when the number of cells / droplet = 1, and Le = nLu when the number of cells / droplet = n (n: natural number).
しかし、実際には、nが2以上の場合には粒子同士の重なりが発生し得るため、実測される輝度値はLu≦Le≦nLu(図26の網掛部分)となる。そこで、細胞数/滴=n個の場合、例えば、閾値を(nLu−Lu/2)≦閾値<(nLu+Lu/2)と設定することができる。そして、複数の受光素子を設置する場合、それぞれの受光素子から得られたデータのうち最大値を示すものを採択することで、カウントエラーの発生を抑制することが可能となる。なお、輝度値に代えて面積値を用いてもよい。 However, in practice, when n is 2 or more, particles may overlap each other, and thus the actually measured luminance value is Lu ≦ Le ≦ nLu (shaded portion in FIG. 26). Therefore, when the number of cells / droplet = n, for example, the threshold can be set as (nLu−Lu / 2) ≦ threshold <(nLu + Lu / 2). When a plurality of light receiving elements are installed, it is possible to suppress the occurrence of a count error by adopting the data indicating the maximum value among the data obtained from the respective light receiving elements. Note that an area value may be used instead of the luminance value.
また、受光素子を複数設置する場合、得られる複数の形状データを基に、細胞数を推定するアルゴリズムにより細胞数を決定づけてもよい。
このように、液滴形成装置401Bでは、蛍光染色細胞350が異なる方向に発した蛍光を受光する複数の受光素子を有しているため、蛍光染色細胞350の個数の誤計数の発生頻度を更に低減できる。
When a plurality of light receiving elements are installed, the number of cells may be determined by an algorithm for estimating the number of cells based on a plurality of obtained shape data.
As described above, the droplet forming apparatus 401B has a plurality of light receiving elements that receive fluorescence emitted in different directions by the fluorescence stained cells 350, and therefore the frequency of erroneous counting of the number of fluorescence stained cells 350 is further increased. Can be reduced.
図27は、図19の液滴形成装置401の他の変形例を示す模式図である。図27に示すように、液滴形成装置401Cは、液滴吐出手段10が液滴吐出手段10Cに置換された点が、液滴形成装置401(図19参照)と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。 FIG. 27 is a schematic diagram showing another modification of the droplet forming apparatus 401 of FIG. As shown in FIG. 27, the droplet forming apparatus 401C is different from the droplet forming apparatus 401 (see FIG. 19) in that the droplet discharging unit 10 is replaced with the droplet discharging unit 10C. Note that description of the same components as those of the above-described embodiment may be omitted.
液滴吐出手段10Cは、液室11Cと、メンブレン12Cと、駆動素子13Cとを有している。液室11Cは、液室11C内を大気に開放する大気開放部115を上部に有しており、細胞懸濁液300中に混入した気泡を大気開放部115から排出可能に構成されている。 The droplet discharge means 10C has a liquid chamber 11C, a membrane 12C, and a drive element 13C. The liquid chamber 11 </ b> C has an air release portion 115 that opens the inside of the liquid chamber 11 </ b> C to the atmosphere, and is configured so that air bubbles mixed in the cell suspension 300 can be discharged from the air release portion 115.
メンブレン12Cは、液室11Cの下端部に固定された膜状部材である。メンブレン12Cの略中心には貫通孔であるノズル121が形成されており、液室11Cに保持された細胞懸濁液300はメンブレン12Cの振動によりノズル121から液滴310として吐出される。メンブレン12Cの振動の慣性により液滴310を形成するため、高表面張力(高粘度)の細胞懸濁液300でも吐出が可能である。メンブレン12Cの平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。 The membrane 12C is a film-like member fixed to the lower end portion of the liquid chamber 11C. A nozzle 121 that is a through hole is formed in the approximate center of the membrane 12C, and the cell suspension 300 held in the liquid chamber 11C is discharged as a droplet 310 from the nozzle 121 by the vibration of the membrane 12C. Since the droplet 310 is formed by the inertia of the vibration of the membrane 12C, the cell suspension 300 having a high surface tension (high viscosity) can be discharged. The planar shape of the membrane 12C can be, for example, a circular shape, but may be an elliptical shape, a rectangular shape, or the like.
メンブレン12Cの材質としては特に限定はないが、柔らか過ぎるとメンブレン12Cが簡単に振動し、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが困難であるため、ある程度の硬さがある材質を用いることが好ましい。メンブレン12Cの材質としては、例えば、金属材料やセラミック材料、ある程度硬さのある高分子材料等を用いることができる。 There is no particular limitation on the material of the membrane 12C, but if it is too soft, the membrane 12C will vibrate easily, and it is difficult to suppress vibration immediately when it is not ejected. . As a material of the membrane 12C, for example, a metal material, a ceramic material, a polymer material having a certain degree of hardness, or the like can be used.
特に、蛍光染色細胞350として細胞を用いる際には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料であることが好ましい。細胞の付着性は一般的に材質の水との接触角に依存性があると言われており、材質の親水性が高い又は疎水性が高いときには細胞の付着性が低い。親水性の高い材料としては各種金属材料やセラミック(金属酸化物)を用いることが可能であり、疎水性が高い材料としてはフッ素樹脂等を用いることが可能である。 In particular, when a cell is used as the fluorescence-stained cell 350, a material having low adhesion to cells and proteins is preferable. Cell adhesion is generally said to be dependent on the contact angle of the material with water. When the material is highly hydrophilic or highly hydrophobic, the cell adhesion is low. Various metal materials and ceramics (metal oxides) can be used as the highly hydrophilic material, and fluorine resin or the like can be used as the highly hydrophobic material.
このような材料の他の例としては、ステンレス鋼やニッケル、アルミニウム等や、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニア等を挙げることができる。これ以外にも、材料表面をコーティングすることで細胞接着性を低下させることも考えられる。例えば、材料表面を前述の金属又は金属酸化物材料でコーティングすることや、細胞膜を模した合成リン脂質ポリマー(例えば、日油株式会社製、Lipidure)によってコーティングすることが可能である。 Other examples of such materials include stainless steel, nickel, aluminum and the like, silicon dioxide, alumina, zirconia and the like. In addition to this, it is also conceivable to reduce cell adhesion by coating the material surface. For example, the surface of the material can be coated with the above-mentioned metal or metal oxide material, or can be coated with a synthetic phospholipid polymer that imitates a cell membrane (for example, Lipidure manufactured by NOF Corporation).
ノズル121は、メンブレン12Cの略中心に実質的に真円状の貫通孔として形成されていることが好ましい。この場合、ノズル121の径としては特に限定はないが、蛍光染色細胞350がノズル121に詰まることを避けるため、蛍光染色細胞350の大きさの2倍以上とすることが好ましい。蛍光染色細胞350が例えば、動物細胞、特にヒトの細胞である場合、ヒトの細胞の大きさは一般的に5μm〜50μm程度であるため、ノズル121の径を、使用する細胞に合わせて10μm以上が好ましく、100μm以上がより好ましい。 The nozzle 121 is preferably formed as a substantially circular through hole substantially at the center of the membrane 12C. In this case, the diameter of the nozzle 121 is not particularly limited, but is preferably at least twice the size of the fluorescent stained cell 350 in order to avoid the fluorescent stained cell 350 from clogging the nozzle 121. When the fluorescence-stained cell 350 is, for example, an animal cell, particularly a human cell, the size of the human cell is generally about 5 μm to 50 μm, so the diameter of the nozzle 121 is 10 μm or more in accordance with the cell to be used. Is preferable, and 100 μm or more is more preferable.
一方で、液滴が大きくなり過ぎると微小液滴を形成するという目的の達成が困難となるため、ノズル121の径は200μm以下であることが好ましい。つまり、液滴吐出手段10Cにおいては、ノズル121の径は、典型的には10μm〜200μmの範囲となる。 On the other hand, if the droplets are too large, it is difficult to achieve the purpose of forming microdroplets, so the diameter of the nozzle 121 is preferably 200 μm or less. That is, in the droplet discharge means 10C, the diameter of the nozzle 121 is typically in the range of 10 μm to 200 μm.
駆動素子13Cは、メンブレン12Cの下面側に形成されている。駆動素子13Cの形状は、メンブレン12Cの形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン12Cの平面形状が円形である場合には、ノズル121の周囲に平面形状が円環状(リング状)の駆動素子13Cを形成することが好ましい。駆動素子13Cの駆動方式は、駆動素子13と同様とすることができる。 The drive element 13C is formed on the lower surface side of the membrane 12C. The shape of the drive element 13C can be designed according to the shape of the membrane 12C. For example, when the planar shape of the membrane 12 </ b> C is a circle, it is preferable to form a driving element 13 </ b> C having an annular shape (ring shape) around the nozzle 121. The drive method of the drive element 13C can be the same as that of the drive element 13.
駆動手段20は、メンブレン12Cを振動させて液滴310を形成する吐出波形と、液滴310を形成しない範囲でメンブレン12Cを振動させる撹拌波形とを駆動素子13Cに選択的に(例えば、交互に)付与することができる。 The drive means 20 selectively (for example, alternately) the ejection waveform that forms the droplet 310 by vibrating the membrane 12C and the stirring waveform that vibrates the membrane 12C within a range where the droplet 310 is not formed. ) Can be granted.
例えば、吐出波形及び撹拌波形を何れも矩形波とし、吐出波形の駆動電圧よりも撹拌波形の駆動電圧を低くすることで、撹拌波形の印加により液滴310が形成されないようにすることができる。つまり、駆動電圧の高低により、メンブレン12Cの振動状態(振動の程度)を制御することができる。 For example, the discharge waveform and the stirring waveform are both rectangular waves, and the driving voltage of the stirring waveform is lower than the driving voltage of the discharging waveform, so that the droplet 310 can be prevented from being formed by applying the stirring waveform. That is, the vibration state (degree of vibration) of the membrane 12C can be controlled by the level of the drive voltage.
液滴吐出手段10Cでは、駆動素子13Cがメンブレン12Cの下面側に形成されているため、駆動素子13Cによりメンブレン12が振動すると、液室11Cの下部方向から上部方向への流れを生じさせることが可能である。 In the droplet discharge means 10C, since the driving element 13C is formed on the lower surface side of the membrane 12C, when the membrane 12 vibrates by the driving element 13C, a flow from the lower direction to the upper direction of the liquid chamber 11C may be generated. Is possible.
この時、蛍光染色細胞350の動きは下から上への運動となり、液室11C内で対流が発生して蛍光染色細胞350を含有する細胞懸濁液300の撹拌が起きる。液室11Cの下部方向から上部方向への流れにより、沈降、凝集した蛍光染色細胞350が液室11Cの内部に均一に分散する。 At this time, the movement of the fluorescence-stained cells 350 is a movement from the bottom to the top, and convection is generated in the liquid chamber 11C, and the cell suspension 300 containing the fluorescence-stained cells 350 is stirred. Due to the flow from the lower direction to the upper direction of the liquid chamber 11C, the sedimented and aggregated fluorescent stained cells 350 are uniformly dispersed inside the liquid chamber 11C.
つまり、駆動手段20は、吐出波形を駆動素子13Cに加え、メンブレン12Cの振動状態を制御することにより、液室11Cに保持された細胞懸濁液300をノズル121から液滴310として吐出させることができる。又、駆動手段20は、撹拌波形を駆動素子13Cに加え、メンブレン12Cの振動状態を制御することにより、液室11Cに保持された細胞懸濁液300を撹拌することができる。なお、撹拌時には、ノズル121から液滴310は吐出されない。 That is, the drive unit 20 applies the discharge waveform to the drive element 13C and controls the vibration state of the membrane 12C, thereby causing the cell suspension 300 held in the liquid chamber 11C to be discharged from the nozzle 121 as the droplet 310. Can do. Further, the driving means 20 can stir the cell suspension 300 held in the liquid chamber 11C by applying a stirring waveform to the driving element 13C and controlling the vibration state of the membrane 12C. In addition, the droplet 310 is not discharged from the nozzle 121 at the time of stirring.
このように、液滴310を形成していない間に細胞懸濁液300を撹拌することにより、蛍光染色細胞350がメンブレン12C上に沈降、凝集することを防ぐと共に、蛍光染色細胞350を細胞懸濁液300中にムラなく分散させることができる。これにより、ノズル121の詰まり、及び吐出する液滴310中の蛍光染色細胞350の個数のばらつきを抑えることが可能となる。その結果、蛍光染色細胞350を含有する細胞懸濁液300を、長時間連続して安定的に液滴310として吐出することができる。 Thus, stirring the cell suspension 300 while the droplet 310 is not formed prevents the fluorescently stained cells 350 from settling and aggregating on the membrane 12C, and the fluorescently stained cells 350 are suspended. It can be dispersed uniformly in the turbid liquid 300. As a result, it is possible to suppress clogging of the nozzle 121 and variations in the number of fluorescent stained cells 350 in the ejected droplets 310. As a result, the cell suspension 300 containing the fluorescence-stained cells 350 can be stably discharged as droplets 310 continuously for a long time.
また、液滴形成装置401Cにおいて、液室11C内の細胞懸濁液300中に気泡が混入する場合がある。この場合でも、液滴形成装置401Cでは、液室11Cの上部に大気開放部115が設けられているため、細胞懸濁液300中に混入した気泡を、大気開放部115を通じて外気に排出できる。これによって、気泡排出のために大量の液を捨てることなく、連続して安定的に液滴310を形成することが可能となる。 In the droplet forming apparatus 401C, bubbles may be mixed into the cell suspension 300 in the liquid chamber 11C. Even in this case, in the droplet forming apparatus 401C, since the atmosphere opening portion 115 is provided above the liquid chamber 11C, bubbles mixed in the cell suspension 300 can be discharged to the outside air through the atmosphere opening portion 115. Thereby, it is possible to continuously and stably form the droplets 310 without discarding a large amount of liquid for discharging the bubbles.
即ち、ノズル121の近傍に気泡が混入した場合や、メンブレン12C上に多数の気泡が混入した場合には吐出状態に影響を及ぼすため、長い時間安定的に液滴の形成を行うためには、混入した気泡を排出する必要がある。通常、メンブレン12C上に混入した気泡は、自然に若しくはメンブレン12Cの振動によって上方に移動するが、液室11Cには大気開放部115が設けられているため、混入した気泡を大気開放部115から排出可能となる。そのため、液室11Cに気泡が混入しても不吐出が発生することを防止可能となり、連続して安定的に液滴310を形成することができる。 That is, when bubbles are mixed in the vicinity of the nozzle 121 or when a large number of bubbles are mixed on the membrane 12C, the discharge state is affected. It is necessary to discharge the mixed bubbles. Normally, air bubbles mixed on the membrane 12C move upward naturally or by vibration of the membrane 12C. However, since the liquid chamber 11C is provided with an air release portion 115, the air bubbles mixed from the air release portion 115 are removed. It becomes possible to discharge. Therefore, it is possible to prevent non-ejection from occurring even if bubbles are mixed in the liquid chamber 11C, and the droplets 310 can be formed continuously and stably.
なお、液滴を形成しないタイミングで、液滴を形成しない範囲でメンブレン12Cを振動させ、積極的に気泡を液室11Cの上方に移動させてもよい。 It should be noted that the membrane 12C may be vibrated within a range where droplets are not formed at the timing when droplets are not formed, and the bubbles may be positively moved above the liquid chamber 11C.
−電気的又は磁気的な検出する方法−
電気的又は磁気的な検出する方法としては、図28に示すように、液室11’から細胞懸濁液を液滴310’としてプレート700’に吐出する吐出ヘッドの直下に、細胞計数のためのコイル200がセンサとして設置されている。細胞は特定のタンパク質によって修飾され細胞に接着することが可能な磁気ビーズによって覆うことにより、磁気ビーズが付着した細胞がコイル中を通過する際に発生する誘導電流によって、飛翔液滴中の細胞の有無を検出することが可能である。一般的に、細胞はその表面に細胞特有のタンパク質を有しており、このタンパク質に接着することが可能な抗体を磁気ビーズに修飾することによって、細胞に磁気ビーズを付着させることが可能である。このような磁気ビーズとしては既製品を用いることが可能であり、例えば、株式会社ベリタス製のDynabeads(商標登録)が利用可能である。
-Electrical or magnetic detection method-
As an electrical or magnetic detection method, as shown in FIG. 28, for cell counting, a cell suspension is discharged from a liquid chamber 11 ′ as a droplet 310 ′ onto a plate 700 ′. The coil 200 is installed as a sensor. The cells are covered with magnetic beads that are modified by specific proteins and can adhere to the cells, so that the induced current generated when the cells with the magnetic beads attached pass through the coil. The presence or absence can be detected. In general, cells have cell-specific proteins on their surfaces, and it is possible to attach magnetic beads to cells by modifying antibodies that can adhere to this protein to magnetic beads. . As such magnetic beads, ready-made products can be used. For example, Dynabeads (registered trademark) manufactured by Veritas Co., Ltd. can be used.
[吐出前に細胞を観測する処理]
吐出前に細胞を観測する処理としては、図29に示すマイクロ流路250中を通過してきた細胞350’をカウントする方法や、図30に示す吐出ヘッドのノズル部近傍の画像を取得する方法などが挙げられる。図29はセルソーター装置において用いられている方法であり、例えば、ソニー株式会社製のセルソーターSH800Zを用いることができる。図29では、マイクロ流路250中に光源260からレーザー光を照射して散乱光や蛍光を、集光レンズ265を用いて検出器255により検出することによって細胞の有無や、細胞の種類を識別しながら液滴を形成することが可能である。本方法を用いることによって、マイクロ流路250中に通過した細胞の数から所定のウェル中に着弾した細胞の数を推測することが可能である。
また、図30に示す吐出ヘッド10’としては、Cytena社製のシングルセルプリンターを用いることが可能である。図30では、吐出前において、ノズル部近傍をレンズ265’を介して、画像取得部255’において画像取得した結果からノズル部近傍の細胞350”が吐出されたと推定することや、吐出前後の画像から差分により吐出されたと考えられる細胞の数を推定することによって、所定のウェル中に着弾した細胞の数を推測することができる。図29に示すマイクロ流路中を通過してきた細胞をカウントする方法では、液滴が連続的に生成されるのに対して、図30は、オンデマンドで液滴形成が可能であるため、より好ましい。
[Process to observe cells before discharge]
Examples of the process for observing cells before discharge include a method of counting cells 350 ′ that have passed through the microchannel 250 shown in FIG. 29, a method of acquiring an image near the nozzle portion of the discharge head shown in FIG. Is mentioned. FIG. 29 shows a method used in the cell sorter apparatus. For example, a cell sorter SH800Z manufactured by Sony Corporation can be used. In FIG. 29, the presence or absence of a cell and the type of cell are identified by irradiating laser light from a light source 260 into a microchannel 250 and detecting scattered light and fluorescence with a detector 255 using a condenser lens 265. However, it is possible to form droplets. By using this method, it is possible to estimate the number of cells that have landed in a predetermined well from the number of cells that have passed through the microchannel 250.
Further, as the ejection head 10 ′ shown in FIG. 30, a single cell printer manufactured by Cytena can be used. In FIG. 30, it is estimated that the cells 350 ″ near the nozzle portion have been discharged from the result of image acquisition in the image acquisition unit 255 ′ through the lens 265 ′ before the discharge, or images before and after the discharge. It is possible to estimate the number of cells that have landed in a given well by estimating the number of cells that are considered to have been ejected due to the difference from the number of cells that have passed through the microchannel shown in FIG. In the method, droplets are generated continuously, whereas FIG. 30 is more preferable because droplet formation is possible on demand.
[着弾後の細胞をカウントする処理]
着弾後の細胞をカウントする処理としては、プレートにおけるウェルを蛍光顕微鏡などにより観測することにより、蛍光染色した細胞を検出する方法を取ることが可能である。この方法は、例えば、Sangjun et al.,PLoS One,Volume 6(3),e17455などに記載されている。
[Process to count cells after landing]
As a process of counting the cells after landing, it is possible to take a method of detecting fluorescently stained cells by observing the wells in the plate with a fluorescence microscope or the like. This method is described, for example, in Sangjun et al. , PLoS One, Volume 6 (3), e17455, and the like.
液滴の吐出前及び着弾後に、細胞を観測する方法では、以下に述べる問題があるが、生成するプレートの種類によっては吐出中の液滴内の細胞を観測することがもっとも好ましい。吐出前に細胞を観測する手法においては、流路中を通過した細胞数や吐出前(及び吐出後)の画像観測から、着弾したと思われる細胞数を計数するため、実際にその細胞が吐出されたのかどうかの確認は行われておらず、思いがけないエラーが発生することがある。例えば、ノズル部が汚れていることにより液滴が正しく吐出せず、ノズルプレートに付着し、それに伴い液滴中の細胞も着弾しない、といったケースが発生する。他にも、ノズル部の狭い領域に細胞が残留することや、細胞が吐出動作によって想定以上に移動し観測範囲外に出てしまうといった問題の発生も起こりうる。
また、着弾後のプレート上の細胞を検出する手法においても問題がある。まず、プレートとして顕微鏡観察が可能であるものを準備する必要がある。観測可能なプレートとして、一般的に底面が透明かつ平坦なプレート、特に底面がガラス製となっているプレートが用いられるが、特殊なプレートとなってしまうため、一般的なウェルを使用することができなくなる問題がある。また、細胞数が数十個など多いときには、細胞の重なりが発生するため正確な計数ができなくなる問題もある。そのため、液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサ及び細胞数計数手段によって計数することに加えて、吐出前に細胞を観測する処理、着弾後の細胞をカウントする処理を行うことが好ましい。
The method of observing cells before and after droplet ejection has the following problems, but it is most preferable to observe cells in the droplet being ejected depending on the type of plate to be generated. In the method of observing cells before discharge, the number of cells that have landed is counted from the number of cells that have passed through the flow path and image observation before (and after) discharge. It has not been confirmed whether it was done, and unexpected errors may occur. For example, there are cases where the nozzle portion is dirty and the droplets are not ejected correctly, adhere to the nozzle plate, and the cells in the droplets do not land accordingly. In addition, there may be a problem that cells remain in a narrow region of the nozzle portion, or that the cells move more than expected due to the ejection operation and go out of the observation range.
There is also a problem in the method of detecting cells on the plate after landing. First, it is necessary to prepare a plate that can be observed with a microscope. As an observable plate, a plate with a transparent and flat bottom surface is generally used, particularly a plate with a glass bottom surface. However, since a special plate is used, a general well may be used. There is a problem that can not be done. In addition, when the number of cells is large, such as several tens of cells, there is a problem in that accurate counting cannot be performed because of overlapping of cells. Therefore, in addition to counting the number of cells contained in the droplet by the sensor and the cell number counting means after the droplet is discharged and before landing on the well of the droplet, a process for observing the cell before discharging, It is preferable to perform a process of counting the cells after landing.
また、受光素子としては1又は少数の受光部を有する受光素子、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管を用いることが可能であるし、その他に2次元アレイ状に受光素子が設けられたCCD(Charge Copuled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、ゲートCCDなど二次元センサを用いることも可能である。
1又は少数の受光部を有する受光素子を用いる際には、蛍光強度から細胞が何個入っているかを予め用意された検量線を用いて決定することも考えられるが、主として飛翔液滴中の細胞有無を二値的に検出することが行われる。細胞懸濁液の細胞濃度が十分に低く、液滴中に細胞が1個又は0個しかほぼ入らない状態で吐出を行う際には、二値的な検出で十分精度よく計数を行うことが可能である。細胞懸濁液中で細胞はランダムに配置していることを前提とすれば、飛翔液滴中の細胞数はポアソン分布に従うと考えられ、液滴中に細胞数が2個以上入る確率P(>2)は下記式(1)で表される。図31は、確率P(>2)と平均細胞数の関係を表すグラフである。ここで、λは液滴中の平均細胞数であり、細胞懸濁液中の細胞濃度に吐出液滴の体積を乗じたものになる。
P(>2)=1−(1+λ)×e−λ ・・・ 式(1)
As the light receiving element, a light receiving element having one or a small number of light receiving portions, for example, a photodiode, an avalanche photodiode, or a photomultiplier tube can be used. In addition, the light receiving elements are provided in a two-dimensional array. It is also possible to use a two-dimensional sensor such as a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or a gate CCD.
When using a light receiving element having one or a small number of light receiving parts, it is conceivable to determine how many cells are contained from the fluorescence intensity using a calibration curve prepared in advance. A binary detection of the presence or absence of cells is performed. When discharging in a state where the cell concentration of the cell suspension is sufficiently low and only 1 or 0 cells are contained in the droplet, counting can be performed with sufficient accuracy by binary detection. Is possible. Assuming that the cells are randomly arranged in the cell suspension, the number of cells in the flying droplet is considered to follow the Poisson distribution, and the probability P (2) > 2) is represented by the following formula (1). FIG. 31 is a graph showing the relationship between the probability P (> 2) and the average number of cells. Here, λ is the average number of cells in the droplet, and is obtained by multiplying the cell concentration in the cell suspension by the volume of the discharged droplet.
P (> 2) = 1− (1 + λ) × e −λ Formula (1)
二値的な検出で細胞計数を行う場合には、確率P(>2)が十分小さい値であることが精度を確保する上では好ましく、確率P(>2)が1%以下となるλ<0.15であることが好ましい。光源としては、細胞の蛍光を励起できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、水銀ランプやハロゲンランプなどの一般的なランプに特定の波長を照射するようにフィルタをかけたものや、LED(Light Emitting Diode)、レーザーなどを用いることが可能である。ただし、特に1nL以下の微小な液滴を形成するときには、狭い領域に高い光強度を照射する必要があるため、レーザーを用いるのが好ましい。レーザー光源としては、固体レーザーやガスレーザー、半導体レーザーなど一般的に知られている多種のレーザーを用いることが可能である。また、励起光源としては、液滴が通過する領域を連続的に照射したものであってもよいし、液滴の吐出に同期して液滴吐出動作に対して所定時間遅延を付けたタイミングでパルス的に照射するものであってもよい。 When performing cell counting by binary detection, it is preferable that the probability P (> 2) is a sufficiently small value to ensure accuracy, and that the probability P (> 2) is 1% or less λ < It is preferably 0.15. The light source is not particularly limited as long as it can excite the fluorescence of the cell, and can be appropriately selected according to the purpose, so that a general lamp such as a mercury lamp or a halogen lamp is irradiated with a specific wavelength. It is possible to use a filter, an LED (Light Emitting Diode), a laser, or the like. However, it is preferable to use a laser because it is necessary to irradiate a narrow region with high light intensity, particularly when forming a micro droplet of 1 nL or less. As the laser light source, it is possible to use a variety of generally known lasers such as a solid laser, a gas laser, and a semiconductor laser. Further, the excitation light source may be one that continuously irradiates the region through which the droplets pass, or at a timing with a predetermined time delay with respect to the droplet discharge operation in synchronization with the droplet discharge. Irradiation in a pulse manner may be used.
<<細胞懸濁液生成工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程における推定する核酸の数の確からしさを算出する工程>>
細胞懸濁液生成工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程における推定する核酸の数の確からしさを算出する工程は、細胞懸濁液生成工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程それぞれの工程における確からしさを算出する工程である。
当該推定する核酸の数の確からしさの算出は、細胞懸濁液生成工程における確からしさと同様に算出することができる。
なお、確からしさの算出タイミングは、細胞数計数工程の次工程で、纏めて算出してもよいし、細胞懸濁液生成工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程の各工程の最後に算出し、細胞数計数工程の次工程で各不確かさを合成して算出してもよい。言い換えれば、上記各工程での確からしさは、合成算出までに適宜算出しておけばよい。
<< Calculating the certainty of the number of nucleic acids to be estimated in the cell suspension generating step, the droplet landing step, and the cell number counting step >>
The cell suspension generation step, the droplet landing step, and the step of calculating the probability of the number of nucleic acids to be estimated in the cell number counting step are the cell suspension generation step, the droplet landing step, and the cell number counting step, respectively. This is a step of calculating the certainty in the step.
The probability of the estimated number of nucleic acids can be calculated in the same manner as the probability in the cell suspension generation step.
The calculation timing of the probability may be calculated collectively in the next step of the cell number counting step, or at the end of each step of the cell suspension generation step, the droplet landing step, and the cell number counting step. It is also possible to calculate and synthesize each uncertainty in the next step of the cell number counting step. In other words, the certainty in each of the above steps may be appropriately calculated before the synthesis calculation.
<<出力工程>>
出力工程は、ウェル内に着弾した細胞懸濁液に含まれる細胞数を、センサにより測定された検出結果に基づいて細胞数計数手段にて計数された値を出力する工程である。
計数された値とは、センサにより測定された検出結果から、細胞数計数手段にて当該ウェルに含まれる細胞数を意味する。
出力とは、原動機、通信機、計算機などの装置が入力を受けて計数された値を外部の計数結果記憶手段としてのサーバに電子情報として送信することや、計数された値を印刷物として印刷することを意味する。
<< Output process >>
The output step is a step of outputting the value obtained by counting the number of cells contained in the cell suspension landed in the well by the cell number counting means based on the detection result measured by the sensor.
The counted value means the number of cells contained in the well by the cell number counting means from the detection result measured by the sensor.
Output refers to sending a value counted by a device such as a prime mover, a communication device, or a computer as electronic information to a server as an external counting result storage means, or printing the counted value as printed matter. Means that.
出力工程は、プレートの生成時に、プレートにおける各ウェルの細胞数又は核酸数を観察又は推測し、観測値又は推測値、外部の記憶部に出力する。
出力は、細胞数計数工程と同時に行ってもよく、細胞数計数工程の後に行ってもよい。
The output step observes or estimates the number of cells or the number of nucleic acids in each well in the plate at the time of generating the plate, and outputs the observed value or estimated value to an external storage unit.
The output may be performed simultaneously with the cell number counting step or may be performed after the cell number counting step.
<<記録工程>>
記録工程は、出力工程において、出力された観測値又は推測値を記録する工程である。
記録工程は、記録部において好適に実施することができる。
記録は、出力工程と同時に行ってもよく、出力工程の後に行ってもよい。
記録とは、記録媒体に情報を付与することだけでなく、記録部に情報を保存することも含む意味である。
<< Recording process >>
The recording step is a step of recording the observation value or the estimated value output in the output step.
The recording step can be preferably performed in the recording unit.
Recording may be performed simultaneously with the output process or after the output process.
Recording means not only adding information to a recording medium but also storing information in a recording unit.
<<核酸抽出工程>>
核酸抽出工程は、ウェル内の細胞から核酸を抽出する工程である。
抽出とは、細胞膜や細胞壁などを破壊し、核酸をぬき出すことを意味する。
<< Nucleic acid extraction process >>
The nucleic acid extraction step is a step of extracting nucleic acid from cells in the well.
Extraction means destroying a cell membrane, a cell wall, etc., and extracting nucleic acid.
細胞から核酸を抽出する方法としては、90℃〜100℃で熱処置する方法が知られている。90℃以下で熱処理するとDNAが抽出されない可能性があり、100℃以上で熱処理するとDNAが分解される可能性がある。このとき界面活性剤を添加し熱処理することが好ましい。 As a method for extracting nucleic acid from cells, a method of heat treatment at 90 ° C. to 100 ° C. is known. When heat treatment is performed at 90 ° C. or lower, DNA may not be extracted, and when heat treatment is performed at 100 ° C. or higher, DNA may be decomposed. At this time, it is preferable to add a surfactant and heat-treat.
界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、添加量にもよるが、タンパク質を変性・失活させない点から、非イオン性界面活性剤が好ましい。 There is no restriction | limiting in particular as surfactant, According to the objective, it can select suitably, For example, an ionic surfactant, a nonionic surfactant, etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, although it depends on the amount added, nonionic surfactants are preferred from the viewpoint of not denaturing and deactivating proteins.
イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、脂肪酸ナトリウムが好ましく、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)がより好ましい。 Examples of the ionic surfactant include fatty acid sodium, fatty acid potassium, sodium alphasulfo fatty acid ester, linear sodium alkylbenzene sulfonate, sodium alkyl sulfate ester, sodium alkyl ether sulfate, sodium alpha olefin sulfonate, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, fatty acid sodium is preferable and sodium dodecyl sulfate (SDS) is more preferable.
非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルグリコシド、アルキルポリオキシエチレンエーテル(Brijシリーズ等)、オクチルフェノールエトキシレート(Totiton Xシリーズ、Igepal CAシリーズ、Nonidet Pシリーズ、Nikkol OPシリーズ等)、ポリソルベート類(Tween20等のTweenシリーズなど)、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、アルキルマルトシド、ショ糖脂肪酸エステル、グリコシド脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリソルベート類が好ましい。 Nonionic surfactants include, for example, alkyl glycosides, alkyl polyoxyethylene ethers (such as Brij series), octylphenol ethoxylates (Totonton X series, Igepal CA series, Nonidet P series, Nikol OP series, etc.), polysorbates ( Tween series such as Tween 20), sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, alkyl maltoside, sucrose fatty acid ester, glycoside fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, fatty acid monoglyceride and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, polysorbates are preferable.
界面活性剤の含有量としては、ウェル中の細胞懸濁液全量に対して、0.01質量%以上5.00質量%以下が好ましい。含有量が、0.01質量%以上であると、DNA抽出に対して効果を発揮でき、5.00質量%以下であると、PCRの際に増幅の阻害を防止することができるため、両方の効果を得られる数値範囲として上記0.01質量%以上5.00質量%以下が好適である。
細胞壁を保有している細胞に関しては、上記の方法で十分にDNA抽出されないことがある。その場合、例えば、浸透圧ショック法、凍結融解法、酵素消化法、DNA抽出用キットの使用、超音波処理法、フレンチプレス法、ホモジナイザーなどの方式などが挙げられる。これらの中でも、抽出DNAのロスが少ないことから、酵素消化法が好ましい。
The content of the surfactant is preferably 0.01% by mass or more and 5.00% by mass or less based on the total amount of the cell suspension in the well. If the content is 0.01% by mass or more, an effect can be exerted on DNA extraction, and if it is 5.00% by mass or less, inhibition of amplification can be prevented during PCR. The above-mentioned range of 0.01% by mass to 5.00% by mass is preferable for obtaining the above effect.
For cells having cell walls, DNA may not be sufficiently extracted by the above method. In this case, for example, osmotic shock method, freeze-thaw method, enzyme digestion method, use of DNA extraction kit, ultrasonic treatment method, French press method, homogenizer and the like can be mentioned. Among these, the enzymatic digestion method is preferable because the loss of extracted DNA is small.
<<その他の工程>>
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酵素失活工程などが挙げられる。
<< Other processes >>
There is no restriction | limiting in particular as another process, According to the objective, it can select suitably, For example, an enzyme deactivation process etc. are mentioned.
−酵素失活工程−
酵素失活工程は、酵素を失活させる工程である。
酵素としては、例えば、DNase、RNase、核酸抽出工程において核酸を抽出するために使用した酵素などが挙げられる。
酵素を失活させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の方法を好適に用いることができる。
-Enzyme deactivation process-
The enzyme deactivation step is a step of deactivating the enzyme.
Examples of the enzyme include DNase, RNase, and the enzyme used for nucleic acid extraction in the nucleic acid extraction step.
There is no restriction | limiting in particular as a method of inactivating an enzyme, According to the objective, it can select suitably, A well-known method can be used suitably.
本発明の検査デバイスは、バイオ関連産業、ライフサイエンス産業、及び医療産業等において幅広く使用され、例えば、装置構成や検量線作成、検査装置の精度管理などに好適に用いることができる。
検査デバイスとしては、感染症に対して実施する場合は公定法や通知法などに定められている方法に適用することができる。
The inspection device of the present invention is widely used in the bio-related industry, the life science industry, the medical industry, and the like, and can be suitably used for, for example, apparatus configuration, calibration curve creation, inspection apparatus accuracy management, and the like.
The inspection device can be applied to a method stipulated in the official law or the notification law when implemented for infectious diseases.
(検査装置の性能評価方法、検査装置の性能評価装置、及び検査装置の性能評価プログラム)
本発明の検査装置の性能評価方法は、検査対象を検査する検査装置の性能を評価する検査装置の性能評価方法であって、
本発明の検査デバイスを用い、検査デバイスにおけるCt値の情報を取得するCt値情報取得工程と、
Ct値の情報に基づき検査装置の性能を評価する性能評価工程と、含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
(Inspection device performance evaluation method, inspection device performance evaluation device, and inspection device performance evaluation program)
The performance evaluation method for an inspection apparatus of the present invention is a performance evaluation method for an inspection apparatus for evaluating the performance of an inspection apparatus for inspecting an inspection object,
Using the inspection device of the present invention, a Ct value information acquisition step of acquiring information on the Ct value in the inspection device;
A performance evaluation process for evaluating the performance of the inspection apparatus based on the information on the Ct value, and other processes as necessary.
本発明の検査装置の性能評価装置は、検査対象を検査する検査装置の性能を評価する検査装置の性能評価装置であって、
本発明の検査デバイスを用い、検査デバイスにおけるCt値の情報を取得するCt値情報取得部と、
Ct値の情報に基づき検査装置の性能を評価する性能評価部と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
The performance evaluation apparatus for an inspection apparatus of the present invention is a performance evaluation apparatus for an inspection apparatus for evaluating the performance of an inspection apparatus for inspecting an inspection object,
Using the inspection device of the present invention, a Ct value information acquisition unit for acquiring information on the Ct value in the inspection device;
A performance evaluation unit that evaluates the performance of the inspection apparatus based on the information of the Ct value, and further includes other means as necessary.
本発明の検査装置の性能評価プログラムは、検査対象を検査する検査装置の性能を評価する検査装置の性能評価プログラムであって、
本発明の検査デバイスを用い、検査デバイスにおけるCt値の情報を取得し、
Ct値の情報に基づき検査装置の性能を評価する処理をコンピュータに実行させる。
The inspection apparatus performance evaluation program of the present invention is an inspection apparatus performance evaluation program for evaluating the performance of an inspection apparatus for inspecting an inspection object,
Using the inspection device of the present invention, obtain information on the Ct value in the inspection device,
The computer is caused to execute a process for evaluating the performance of the inspection apparatus based on the information of the Ct value.
本発明の検査装置の性能評価装置における制御部等が行う制御は、本発明の検査装置の性能評価方法を実施することと同義であるので、本発明の検査装置の性能評価装置の説明を通じて本発明の検査装置の性能評価方法の詳細についても明らかにする。また、本発明の検査装置の性能評価プログラムは、ハードウェア資源としてのコンピュータ等を用いることにより、本発明の検査装置の性能評価装置として実現させることから、本発明の検査装置の性能評価装置の説明を通じて本発明の検査装置の性能評価プログラムの詳細についても明らかにする。 The control performed by the control unit or the like in the performance evaluation apparatus for an inspection apparatus according to the present invention is synonymous with the performance evaluation method for the inspection apparatus according to the present invention. The details of the performance evaluation method of the inspection apparatus of the invention will also be clarified. Moreover, since the performance evaluation program of the inspection apparatus of the present invention is realized as the performance evaluation apparatus of the inspection apparatus of the present invention by using a computer or the like as a hardware resource, the performance evaluation apparatus of the inspection apparatus of the present invention The details of the performance evaluation program of the inspection apparatus of the present invention will be clarified through the explanation.
<Ct値情報取得工程及びCt値情報取得部>
Ct値情報取得工程は、本発明の検査デバイスを用い、検査デバイスにおけるCt値の情報を取得する工程であり、Ct値情報取得部により実施される。
Ct値は、本発明の検査デバイスを用い、リアルタイムPCRを行うことにより求めることができる。
Ct値の情報としては、例えば、平均Ct、Ct値の標準偏差、CV値[(標準偏差/平均Ct)×100]、[(Ct(Max)−Ct(min))/2平均Ct]×100などが挙げられる。
Ct値の情報は、検査デバイスの増幅可能な試薬の特定分子数が異なる2以上の群毎に求めることができる。
<Ct value information acquisition step and Ct value information acquisition unit>
The Ct value information acquisition step is a step of acquiring Ct value information in the inspection device using the inspection device of the present invention, and is performed by the Ct value information acquisition unit.
The Ct value can be obtained by performing real-time PCR using the inspection device of the present invention.
As information on Ct values, for example, average Ct, standard deviation of Ct values, CV value [(standard deviation / average Ct) × 100], [(Ct (Max) −Ct (min)) / 2 average Ct] × 100 or the like.
Information on the Ct value can be obtained for each of two or more groups having different numbers of specific molecules of the amplifiable reagent of the test device.
<性能評価工程及び性能評価部>
性能評価工程は、Ct値の情報に基づき検査装置の性能を評価する工程であり、性能評価部により実施される。
<Performance evaluation process and performance evaluation section>
The performance evaluation step is a step of evaluating the performance of the inspection apparatus based on the information of the Ct value, and is performed by the performance evaluation unit.
定性的な評価では、本発明の検査デバイスを用い、リアルタイムPCRを行ってCt値を測定し、平均Ctを算出する。各ウェルのCt値が平均Ctの10%以内であれば「○」、各ウェルのCt値が平均Ctの10%より大きい場合を「×」として、面内特性を評価することができる。
また、本発明の検査デバイスを用い、一定期間の計測を行うことにより、Ct値の経時変化を得ることができる。それによって、面内特性と同様に、各ウェルのCt値が平均Ctの10%を超える場合は、検査装置の校正を行うか、その計測場所を使用しないという対応をとることができる。また、配置された特定分子数が絶対値であることから、同じ特定分子数を配置した検査デバイスを用いることにより、検査装置間の性能を比較することができる。
In the qualitative evaluation, using the inspection device of the present invention, real-time PCR is performed to measure the Ct value, and the average Ct is calculated. The in-plane characteristics can be evaluated as “◯” when the Ct value of each well is within 10% of the average Ct, and “X” when the Ct value of each well is larger than 10% of the average Ct.
Moreover, the time-dependent change of Ct value can be obtained by measuring for a fixed period using the test | inspection device of this invention. As a result, as in the in-plane characteristics, when the Ct value of each well exceeds 10% of the average Ct, it is possible to take a measure that the inspection apparatus is calibrated or the measurement location is not used. In addition, since the number of specific molecules arranged is an absolute value, the performance between inspection apparatuses can be compared by using an inspection device in which the same number of specific molecules are arranged.
定量的な評価では、本発明の検査デバイスを用い、一定期間の計測を行うことにより、Ct値の経時変化を得ることができる。それによって、面内特性と同様に、品質管理値から逸脱した数値が得られた場合は、検査装置の校正を行うか、その計測場所を使用しないという対応をとることができる。また、配置された分子数が絶対値であることから、同じ分子数を配置した検査デバイスを用いることにより、検査装置間の性能を比較することができる。 In quantitative evaluation, the time-dependent change of Ct value can be obtained by measuring for a fixed period using the test | inspection device of this invention. As a result, as in the case of the in-plane characteristics, when a numerical value deviating from the quality control value is obtained, it is possible to take measures to calibrate the inspection apparatus or not to use the measurement location. Further, since the number of molecules arranged is an absolute value, the performance between the inspection apparatuses can be compared by using an inspection device having the same number of molecules arranged.
<その他の工程及びその他の部>
その他の工程及びその他の部としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、表示工程及び表示部などが挙げられる。
<Other processes and other parts>
Other processes and other parts are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a display process and a display part.
本発明の検査装置の性能評価プログラムによる処理は、検査装置の性能評価装置を構成する制御部を有するコンピュータを用いて実行することができる。
以下、検査装置の性能評価装置のハードウェア構成、及び機能構成について説明する。
The processing by the performance evaluation program of the inspection apparatus of the present invention can be executed using a computer having a control unit constituting the performance evaluation apparatus of the inspection apparatus.
Hereinafter, the hardware configuration and functional configuration of the performance evaluation apparatus for an inspection apparatus will be described.
<検査装置の性能評価装置のハードウェア構成>
図32は、検査装置の性能評価装置100のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図32で示すように、検査装置の性能評価装置100は、CPU(Central Processing Unit)101、主記憶装置102、補助記憶装置103、出力装置104、入力装置105、通信インターフェイス(通信I/F)106の各部を有する。これらの各部は、バス107を介してそれぞれ接続されている。
CPU101は、種々の制御や演算を行う処理装置である。CPU101は、主記憶装置102などが記憶するOS(Operating System)やプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。即ち、CPU101は、本実施例では、検査装置の性能評価プログラムを実行することにより、検査装置の性能評価装置100の制御部130として機能する。
また、CPU101は、検査装置の性能評価装置100全体の動作を制御する。なお、本実施例では、検査装置の性能評価装置100全体の動作を制御する装置をCPU101としたが、これに限ることなく、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)などとしてもよい。
<Hardware configuration of inspection device performance evaluation device>
FIG. 32 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the performance evaluation apparatus 100 for an inspection apparatus.
As shown in FIG. 32, the performance evaluation apparatus 100 for an inspection apparatus includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a main storage device 102, an auxiliary storage device 103, an output device 104, an input device 105, a communication interface (communication I / F). 106 parts. These units are connected to each other via a bus 107.
The CPU 101 is a processing device that performs various controls and calculations. The CPU 101 implements various functions by executing an OS (Operating System) and programs stored in the main storage device 102 and the like. That is, in this embodiment, the CPU 101 functions as the control unit 130 of the inspection apparatus performance evaluation apparatus 100 by executing the inspection apparatus performance evaluation program.
The CPU 101 controls the operation of the entire performance evaluation apparatus 100 for the inspection apparatus. In this embodiment, the CPU 101 controls the operation of the entire performance evaluation apparatus 100 of the inspection apparatus. However, the present invention is not limited thereto, and may be, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array).
検査装置の性能評価プログラムや各種データベースは、必ずしも主記憶装置102や、補助記憶装置103などに記憶されていなくともよい。インターネット、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)などを介して、検査装置の性能評価装置100に接続される他の情報処理装置などに検査装置の性能評価プログラムや各種データベースを記憶させてもよい。検査装置の性能評価装置100がこれら他の情報処理装置から検査装置の性能評価プログラムや各種データベースを取得して実行するようにしてもよい。
主記憶装置102は、各種プログラムを記憶し、各種プログラムを実行するために必要なデータ等を記憶する。
主記憶装置102は、図示しない、ROM(Reed Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、を有する。
ROMは、BIOS(Basic Input/Output System)等の各種プログラムなどを記憶している。
RAMは、ROMに記憶された各種プログラムがCPU101により実行される際に展開される作業範囲として機能する。RAMとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。RAMとしては、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)などが挙げられる。
補助記憶装置103としては、各種情報を記憶できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブなどが挙げられる。また、補助記憶装置103は、例えば、CD(Compact Disc)ドライブ、DVD(Digital Versatile Disc)ドライブ、BD(Blu−ray(登録商標) Disc)ドライブなどの可搬記憶装置としてもよい。
The performance evaluation program and various databases of the inspection apparatus are not necessarily stored in the main storage device 102, the auxiliary storage device 103, or the like. The performance evaluation program of the inspection device and various databases are stored in another information processing device connected to the performance evaluation device 100 of the inspection device via the Internet, LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), etc. May be. The performance evaluation apparatus 100 of the inspection apparatus may acquire and execute the performance evaluation program of the inspection apparatus and various databases from these other information processing apparatuses.
The main storage device 102 stores various programs, and stores data necessary for executing the various programs.
The main storage device 102 includes a ROM (Reed Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) not shown.
The ROM stores various programs such as BIOS (Basic Input / Output System).
The RAM functions as a work range that is expanded when various programs stored in the ROM are executed by the CPU 101. There is no restriction | limiting in particular as RAM, According to the objective, it can select suitably. Examples of the RAM include DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory).
The auxiliary storage device 103 is not particularly limited as long as various kinds of information can be stored, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a solid state drive and a hard disk drive. The auxiliary storage device 103 may be a portable storage device such as a CD (Compact Disc) drive, a DVD (Digital Versatile Disc) drive, or a BD (Blu-ray (registered trademark) Disc) drive.
出力装置104は、ディスプレイやスピーカーなどを用いることができる。ディスプレイとしては、特に制限はなく、適宜公知のものを用いることができ、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイが挙げられる。
入力装置105は、検査装置の性能評価装置100に対する各種要求を受け付けることができれば、特に制限はなく、適宜公知のものを用いることができ、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。
通信インターフェイス(通信I/F)106は、特に制限はなく、適宜公知のものを用いることができ、例えば、無線又は有線を用いた通信デバイスなどが挙げられる。
以上のようなハードウェア構成によって、検査装置の性能評価装置100の処理機能を実現することができる。
As the output device 104, a display, a speaker, or the like can be used. There is no restriction | limiting in particular as a display, A well-known thing can be used suitably, For example, a liquid crystal display and an organic EL display are mentioned.
The input device 105 is not particularly limited as long as it can accept various requests to the performance evaluation device 100 of the inspection device, and a known device can be used as appropriate, and examples thereof include a keyboard, a mouse, and a touch panel.
The communication interface (communication I / F) 106 is not particularly limited, and a known one can be used as appropriate, and examples thereof include a wireless or wired communication device.
With the hardware configuration as described above, the processing function of the performance evaluation apparatus 100 of the inspection apparatus can be realized.
<検査装置の性能評価装置の機能構成>
図33は、検査装置の性能評価装置100の機能構成の一例を示す図である。
この図33に示すように、検査装置の性能評価装置100は、入力部110、出力部120、制御部130、記憶部140を有する。
制御部130は、Ct値情報取得部131と、性能評価部132とを有する。制御部130は、検査装置の性能評価装置100全体を制御する。
記憶部140は、Ct値情報データベース141、性能評価結果データベース142を有する。以下、「データベース」を「DB」と称することもある。
<Functional configuration of inspection device performance evaluation device>
FIG. 33 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the performance evaluation apparatus 100 for an inspection apparatus.
As shown in FIG. 33, the performance evaluation apparatus 100 for an inspection apparatus includes an input unit 110, an output unit 120, a control unit 130, and a storage unit 140.
The control unit 130 includes a Ct value information acquisition unit 131 and a performance evaluation unit 132. The control unit 130 controls the entire performance evaluation apparatus 100 of the inspection apparatus.
The storage unit 140 includes a Ct value information database 141 and a performance evaluation result database 142. Hereinafter, the “database” may be referred to as “DB”.
Ct値情報取得部131は、記憶部140のCt値情報DB141で記憶されているCt値の情報のデータを用い、Ct値の情報を取得する。Ct値情報DB141には、例えば、上述したように予め実験により得られたCt値のデータが記憶されている。なお、検査デバイスに紐付けられているCt値の情報が、Ct値情報DB141に記憶されていてもよい。DBへの入力は、検査装置の性能評価装置100に接続される他の情報処理装置から行っても、作業者が行っても構わない。
性能評価部132は、Ct値の情報に基づき、検査装置の性能を評価する。なお、検査装置の性能を評価する具体的な手法は、上述したとおりである。
性能評価部132において求められた検査装置の性能評価結果は、記憶部140の性能評価結果DB142へ記憶される。
The Ct value information acquisition unit 131 uses the Ct value information data stored in the Ct value information DB 141 of the storage unit 140 to acquire Ct value information. In the Ct value information DB 141, for example, Ct value data obtained in advance by experiments as described above is stored. Note that Ct value information associated with the inspection device may be stored in the Ct value information DB 141. Input to the DB may be performed from another information processing apparatus connected to the performance evaluation apparatus 100 of the inspection apparatus or may be performed by an operator.
The performance evaluation unit 132 evaluates the performance of the inspection apparatus based on the Ct value information. A specific method for evaluating the performance of the inspection apparatus is as described above.
The performance evaluation result of the inspection apparatus obtained by the performance evaluation unit 132 is stored in the performance evaluation result DB 142 of the storage unit 140.
次に、本発明の検査装置の性能評価プログラムの処理手順を示す。図34は、検査装置の性能評価装置100の制御部130における検査装置の性能評価プログラムの処理手順を示すフローチャートである。 Next, the processing procedure of the performance evaluation program for the inspection apparatus of the present invention is shown. FIG. 34 is a flowchart showing the processing procedure of the inspection apparatus performance evaluation program in the control unit 130 of the inspection apparatus performance evaluation apparatus 100.
ステップS110では、検査装置の性能評価装置100の制御部130のCt値情報取得部131は、記憶部140のCt値情報DB141に記憶されたCt値の情報データを取得し、処理をS111に移行する。
ステップS111では、検査装置の性能評価装置100の制御部130の性能評価部132は、取得したCt値情報に基づき検査装置の性能を評価し、処理をS112に移行する。
ステップS112では、検査装置の性能評価装置100の制御部130は、得られた検査装置の性能評価結果を記憶部140の性能評価結果DB142へ保存し、本処理を終了する。
In step S110, the Ct value information acquisition unit 131 of the control unit 130 of the performance evaluation apparatus 100 of the inspection apparatus acquires the Ct value information data stored in the Ct value information DB 141 of the storage unit 140, and the process proceeds to S111. To do.
In step S111, the performance evaluation unit 132 of the control unit 130 of the performance evaluation apparatus 100 of the inspection apparatus evaluates the performance of the inspection apparatus based on the acquired Ct value information, and the process proceeds to S112.
In step S112, the control unit 130 of the inspection device performance evaluation apparatus 100 stores the obtained inspection device performance evaluation result in the performance evaluation result DB 142 of the storage unit 140, and ends this process.
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> 複数のウェルを有し、
特定分子数の増幅可能な試薬を含む試薬組成物を前記複数のウェルに配した検査デバイスであって、
前記複数のウェルに配される前記増幅可能な試薬は、特定分子数を互いに異ならせてなる2以上の群を構成してなることを特徴とする検査デバイスである。
<2> 前記増幅可能な試薬の特定分子数が異なる2以上の群は、前記増幅可能な試薬の特定分子数が0であるネガティブコントロール群と、前記増幅可能な試薬の特定分子数が検出限界付近である群と、を含む前記<1>に記載の検査デバイスである。
<3> 前記増幅可能な試薬の特定分子数が異なる2以上の群は、前記増幅可能な試薬の特定分子数が100以上であるポジティブコントロール群を更に含む前記<2>に記載の検査デバイスである。
<4> 前記増幅可能な試薬の特定分子数が、定量限界を超える分子数である前記<1>から<3>のいずれかに記載の検査デバイスである。
<5> 前記増幅可能な試薬の特定分子数の情報を識別可能な識別手段を有する前記<1>から<4>のいずれかに記載の検査デバイスである。
<6> 前記増幅可能な試薬が核酸である前記<1>から<5>のいずれかに記載の検査デバイスである。
<7> 前記核酸が細胞の核中の核酸に組み込まれた前記<6>に記載の検査デバイスである。
<8> 前記細胞が酵母である前記<7>に記載の検査デバイスである。
<9> 前記試薬組成物がプライマー及び増幅試薬の少なくともいずれかを有する前記<1>から<8>のいずれかに記載の検査デバイスである。
<10> 検査対象を検査する検査装置の性能を評価する検査装置の性能評価プログラムであって、
前記<1>から<9>のいずれかに記載の検査デバイスを用い、前記検査デバイスにおけるCt値の情報を取得し、
前記Ct値の情報に基づき前記検査装置の性能を評価する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする検査装置の性能評価プログラムである。
<11> 検査対象を検査する検査装置の性能を評価する検査装置の性能評価方法であって、
前記<1>から<9>のいずれかに記載の検査デバイスを用い、前記検査デバイスにおけるCt値の情報を取得するCt値情報取得工程と、
前記Ct値の情報に基づき前記検査装置の性能を評価する性能評価工程と、
を含むことを特徴とする検査装置の性能評価方法である。
<12> 検査対象を検査する検査装置の性能を評価する検査装置の性能評価装置であって、
前記<1>から<9>のいずれかに記載の検査デバイスを用い、前記検査デバイスにおけるCt値の情報を取得するCt値情報取得部と、
前記Ct値の情報に基づき前記検査装置の性能を評価する性能評価部と、
を有することを特徴とする検査装置の性能評価装置である。
Aspects of the present invention are as follows, for example.
<1> It has a plurality of wells,
A test device in which a reagent composition containing an amplifiable reagent having a specific number of molecules is arranged in the plurality of wells,
The amplifiable reagent arranged in the plurality of wells constitutes two or more groups having different specific molecule numbers from each other.
<2> The two or more groups having different specific molecule numbers of the amplifiable reagent are a negative control group in which the specific molecule number of the amplifiable reagent is 0 and the specific molecule number of the amplifiable reagent is a detection limit. It is a test | inspection device as described in said <1> containing the group which is vicinity.
<3> The test device according to <2>, wherein the two or more groups having different specific molecule numbers of the amplifiable reagent further include a positive control group in which the specific molecule number of the amplifiable reagent is 100 or more. is there.
<4> The inspection device according to any one of <1> to <3>, wherein the number of specific molecules of the amplifiable reagent is more than a quantification limit.
<5> The inspection device according to any one of <1> to <4>, further including an identification unit capable of identifying information on a specific number of molecules of the amplifiable reagent.
<6> The inspection device according to any one of <1> to <5>, wherein the amplifiable reagent is a nucleic acid.
<7> The inspection device according to <6>, wherein the nucleic acid is incorporated into a nucleic acid in a cell nucleus.
<8> The inspection device according to <7>, wherein the cell is yeast.
<9> The inspection device according to any one of <1> to <8>, wherein the reagent composition includes at least one of a primer and an amplification reagent.
<10> A performance evaluation program for an inspection apparatus for evaluating the performance of an inspection apparatus for inspecting an inspection object,
Using the inspection device according to any one of <1> to <9>, obtaining information on a Ct value in the inspection device,
A performance evaluation program for an inspection apparatus, which causes a computer to execute a process for evaluating the performance of the inspection apparatus based on information on the Ct value.
<11> A performance evaluation method for an inspection apparatus for evaluating the performance of an inspection apparatus for inspecting an inspection object,
Using the inspection device according to any one of <1> to <9>, a Ct value information acquisition step of acquiring information on a Ct value in the inspection device;
A performance evaluation step of evaluating the performance of the inspection device based on the information of the Ct value;
It is the performance evaluation method of the inspection apparatus characterized by including these.
<12> A performance evaluation device for an inspection device for evaluating the performance of an inspection device for inspecting an inspection object,
Using the inspection device according to any one of <1> to <9>, a Ct value information acquisition unit that acquires information on a Ct value in the inspection device;
A performance evaluation unit that evaluates the performance of the inspection device based on the information of the Ct value;
It is the performance evaluation apparatus of the inspection apparatus characterized by having.
前記<1>から<9>のいずれかに記載の検査デバイス、前記<10>に記載の検査装置の性能評価プログラム、前記<11>に記載の検査装置の性能評価方法、及び前記<12>に記載の検査装置の性能評価装置は、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 The inspection device according to any one of <1> to <9>, the performance evaluation program for the inspection device according to <10>, the performance evaluation method for the inspection device according to <11>, and the <12> The inspection apparatus performance evaluation apparatus described in 1 can solve the above-described problems and achieve the object of the present invention.
1 検査デバイス
2 基材
3 ウェル
4 増幅可能な試薬
5 密閉部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection device 2 Base material 3 Well 4 Amplifiable reagent 5 Sealing member
Claims (13)
細胞が前記ウェルに配され、前記ウェルに配された前記細胞から抽出された核酸を特定の分子数で配した前記ウェルの群であって、前記核酸の特定の分子数を互いに異ならせた前記ウェルの群を2以上有してなり、
前記ウェルの群の内の少なくとも1つの群が、前記核酸の特定の分子数が検出限界付近である群、又は、前記核酸の特定の分子数が定量下限を超える分子数である群である
ことを特徴とする検査装置の性能評価用検査デバイス。 Have multiple wells,
A group of the wells in which cells are arranged in the wells and nucleic acids extracted from the cells arranged in the wells are arranged with a specific number of molecules, wherein the specific number of molecules of the nucleic acid is different from each other Has two or more groups of wells,
At least one of the well groups is a group in which the number of specific molecules of the nucleic acid is near the detection limit, or a group in which the number of specific molecules of the nucleic acid exceeds the lower limit of quantification. Inspection device for performance evaluation of inspection equipment characterized by
請求項1から10のいずれかに記載の検査装置の性能評価用検査デバイスを用い、前記検査デバイスにおけるCt値の情報を取得し、Using the inspection device for performance evaluation of an inspection apparatus according to any one of claims 1 to 10, obtain information on a Ct value in the inspection device,
前記Ct値の情報に基づき前記検査装置の性能を評価するThe performance of the inspection apparatus is evaluated based on the information on the Ct value.
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする検査装置の性能評価プログラム。An inspection apparatus performance evaluation program for causing a computer to execute processing.
請求項1から10のいずれかに記載の検査装置の性能評価用検査デバイスを用い、前記検査デバイスにおけるCt値の情報を取得するCt値情報取得工程と、Using the inspection device for performance evaluation of an inspection apparatus according to any one of claims 1 to 10, a Ct value information acquisition step of acquiring information on a Ct value in the inspection device;
前記Ct値の情報に基づき前記検査装置の性能を評価する性能評価工程と、A performance evaluation step of evaluating the performance of the inspection device based on the information of the Ct value;
を含むことを特徴とする検査装置の性能評価方法。A method for evaluating the performance of an inspection apparatus, comprising:
請求項1から10のいずれかに記載の検査装置の性能評価用検査デバイスを用い、前記検査デバイスにおけるCt値の情報を取得するCt値情報取得部と、A Ct value information acquisition unit that acquires information on a Ct value in the inspection device, using the inspection device for performance evaluation of an inspection apparatus according to any one of claims 1 to 10,
前記Ct値の情報に基づき前記検査装置の性能を評価する性能評価部と、A performance evaluation unit that evaluates the performance of the inspection device based on the information of the Ct value;
を有することを特徴とする検査装置の性能評価装置。An apparatus for evaluating performance of an inspection apparatus, comprising:
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