WO2007043619A1 - 試験デバイス - Google Patents

Abstract

　チップを用いることなく、複数の反応部に対して簡便な操作で液体試料を分配させることができ、さらに各反応部間が液体試料で連通することなくそれぞれ独立な反応系を実現可能な試験デバイスを提供する。 　透明な成形体の内部に、液体試料を注入・保持するための貯蔵室と、試料を反応させるための反応室と、試料を吸引・トラップするためのトラップ室を具備し、前記貯蔵室と反応室が分配流路を介して連通し、反応室とトラップ室が吸引流路を介して連通し、前記反応室とトラップ室の間に液止め部を有してなる試験デバイス。

Description

明 細 書

試験デバイス

技術分野

[0001] 本発明は、液体試料の分析に適した試験デバイスに関する。

背景技術

[0002] 複数の反応部を有する試験デバイスとして、マイクロプレート等が広く知られており 、通常、試料の分配はチップ等を用いて 1つ 1つの反応部に分注する方法がとられて いる。近年、より小型の試験デバイスが開発され、遠心力を利用したり（特許文献 2参 照）、デバイス内を陰圧にすることで (特許文献 1参照）、チップ等を用いずに各反応 部へ液体を分配するシステムが考案されて 、る。

[0003] 陰圧にすることを利用して分配するシステムでは、チップを用いた方法に比べ、分 注が容易で時間を要さな 、と 、う利点があるが、各反応部へ試料を分配するための 流路には試料が残存してしまい、反応部間が試料で連通した状態となることから、完 全な独立系を形成させることは不可能であった。

[0004] また、陰圧にすることを利用して分配する方法では、デバイス全体を陰圧下におく ための特別な減圧装置 (容器)が必要であり、遠心力を利用する方法においても遠 心装置が必要であり、何れも操作が煩雑である。

特許文献 1：特開平 9— 196852号公報

特許文献 2：特開平 7 - 260774号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明は、反応部への試料の分注にチップを用いることなぐ複数の反応部に対し て簡便な操作で液体試料を分配させることができ、さらに各反応部間が液体試料で 連通することなぐそれぞれ独立した反応系を形成する試験デバイスを提供すること に関する。

課題を解決するための手段

[0006] すなわち、本発明は、透明な成形体の内部に、液体試料を注入'保持するための 貯蔵室と、試料を反応させるための反応室と、試料を吸引'トラップするためのトラッ プ室を具備し、前記貯蔵室と反応室が分配流路を介して連通し、反応室とトラップ室 が吸引流路を介して連通し、前記反応室とトラップ室の間に液止め部を有してなる試 験デバイスに係るものである。

発明の効果

[0007] 本発明の試験デバイスによれば、複数の反応部に対して簡便な操作で液体試料を 確実に分配させることができ、さらに各反応部間が液体試料で連通することなくそれ ぞれ独立した反応系を形成することが可能である。従って、本発明の試験デバイスは 、微生物の薬剤感受性及び同定等の細菌学的検査、抗体等の測定や酵素活性の 測定等の生化学'免疫学的検査、 DNAや RNA検出等の遺伝子検査等で用いられ る光学的測定 (吸光測定、蛍光測定、発光測定等)等を簡易に行うためのデバイスと して有用である。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]本発明試験デバイスの平面図である。

[図 2]図 1に示す試験デバイスの側面図である。

[図 3]本発明試験デバイス (分配流路の上部に第 2のトラップ室を設けたもの）の平面 図である。

圆 4]本発明試験デバイス (分配流路と吸引流路を接続する新たな貫通流路を設け たもの）の平面図である。

[図 5]本発明試験デバイス (分配流路を分岐させたもの）の平面図である。

[図 6]本発明試験デバイス (貯蔵室を 2つ設け、その間にろ過流路を設けたもの）の平 面図である。

[図 7]本発明試験デバイス (分配流路を 2分岐させ、計 48の反応室を設けたもの）の 平面図である。

[図 8]本発明試験デバイスを用いたサンプルの分配手順を示した図である。

[図 9]本発明試験デバイスを用いて液体を分注した状態を示した図である。

[図 10]培養試験の測定結果（|8—ガラクトシダーゼ)を示したグラフである。

[図 11]培養試験の測定結果 (MIC)を示したグラフである。 符号の説明

1 基板

2 貯蔵室

3, 3a〜3d 反応室

4 トラップ室

5 吸引口

6 分配流路

7 吸引流路

8, 8a〜8d 液止め部

9 液止め部

10 フィルム又は榭脂板

11 トラップ室

12 吸引口

13 液止め部

14 液止め部

15 貫通流路

16 貯蔵室

17 ろ過流路

18 空気槽

19 液止め部

20 接 fe;流路

21 トラップ室

発明を実施するための最良の形態

本発明の試験デバイスは、透明な成形体の内部に、液体試料を注入'保持するた めの貯蔵室と、試料を反応させるための反応室と、反応後の試料を吸引'トラップす るためのトラップ室を具備し、前記貯蔵室と反応室が分配流路を介して連通し、反応 室とトラップ室が吸引流路を介して連通し、前記反応室とトラップ室の間に液止め部 を有してなる。当該デバイスは、トラップ室に設けられた吸引ロカも液体吸引手段を 用 、て試料を吸引することにより、液体試料を貯蔵室から反応室に分注するものであ る。

[0011] 以下に、本発明の実施態様を、図 1〜7を用いて説明する。

図中、 1は基板、 2、 16は貯蔵室、 3、 3a〜3dは反応室、 4、 11及び 21はトラップ室 、 5は吸引口、 6は分配流路、 7は吸引流路、 8、 8a〜8d、 9、 13、 14及び 19は液止 め部、 10はフィルム又は榭脂板、 15は貫通流路、 17はろ過流路、 18は空気槽、 20 は接続流路である。

[0012] 図 1は、本発明試験デバイスの基本的構成例を示した平面図である。

基板 1は、貯蔵室、反応室、分配流路、吸引流路を固定支持し成形体を構成する ための透明な構造体であるが、反応室が外部力 光学測定可能な状態にあれば、 全体が必ずしも透明である必要はな 、。

[0013] 基板の材質は、光学測定や温度制御が可能なものであれば特に限定されるもので はなぐ例えば金属、ガラス、石英ガラス、アルミナ、サフアイャ、フォルスライト、炭化 珪素、酸化珪素、窒化珪素等の無機材料、もしくは、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニ ル共重合榭脂、ポリプロピレン、ポリスチレン (PS)、 AS榭脂、 ABS榭脂、メタクリル 榭脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネート（PC)、ポリエチレンテレフタレート 、ポリブチレンテレフタレート、フエノール榭脂、ユリア榭脂、エポキシ榭脂、メラミン榭 脂、シクロォレフイン榭脂、アクリル榭脂 (PMMA)等の有機材料が挙げられる。

[0014] 成形体 (基板)の形状は、特に限定されるものではないが、反応室における生化学 反応を外部から直接検出する点から、プレート形状であるのが好ましい。

[0015] また、成形体 (基板）は、必ずしも一体成形されて!、る必要はなぐ図 2 (側面図）に 示すように、貯蔵室、反応室、分配流路、吸引流路等に相当する溝を形成したプレ ート基板に対して、透明なフィルムや榭脂板等で当該基板を被覆加工することでもよ い。ここで、フィルムとしては、例えば、シリコーン榭脂、ポリエチレン、エチレン酢酸ビ -ル共重合榭脂、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリビュルブチラール、ポリビニルァ ルコール、酢酸ビュル榭脂、フエノール榭脂、ユリア榭脂、エポキシ榭脂、メラミン榭 脂等の有機材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、ポリ ォレフィンシート、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート等が挙げられる。 [0016] 貯蔵室 2は、液体試料を注入'保持する部位であり、液体試料を注入するための注 入口により外部に開口している。貯蔵室の形状は特に限定されるものではないが、液 体の流れを均一化できる点から、分配流路方向で先に行くに従って断面積を小さく するのが好ましい。貯蔵室は、必要に応じて複数設けることができ（図 6参照）、また、 その貯蔵室間には、ろ過機能を有する流路 (ろ過流路 17)を設けることができる（図 6 参照)。

[0017] 試料液は、特に限定されな ヽが、血液、髄液、尿等の臨床分野で使用される液性 サンプル;環境水、飲料水、食品破砕懸濁液等の環境'食品分野のサンプル;微生 物 (細菌、真菌等）、細菌懸濁液、液体培養物等の微生物'細胞分野のサンプル等 が挙げられる。

[0018] 貯蔵室 2に注入された液体試料は、トラップ室 4に設けられた吸引口 5から、適当な 液体吸引手段、例えばシリンジポンプ、ダイアフラムポンプ等を用いて試料を吸引す ることにより、分配流路 6を介して反応室 3a〜3dに分注される。尚、当該分配流路 6 は、各反応室の手前で分岐させて反応室へ導くことにより、各反応室への試料の分 注時間を短縮することができる（図 5〜7参照)。

[0019] 反応室 3a〜3dには、例えば試薬を予め充填しておくことができる。斯かる試薬とし ては、例えば抗原、抗体、培地成分、基質、核酸等が挙げられる。反応室の数は限 定されるものではなぐ基板の大きさによって制限はある力 48個、 64個、 80個、 96 個等も可能である（図 7参照)。

反応結果の測定は、反応室内部の反応物を光学的手段を用いて測定することによ り行われる。

[0020] 反応室 3a〜3dとトラップ室 4の間には液止め部 8a〜8dが設けられていることから、 これが抵抗となって、この液止め部が試料で満たされる前に全ての反応室に試料が 分配されることになり、複数の反応室に確実に試料を分配することができる。

液止め部の構造は、全ての反応室に試料が分配される前に、試料で満たされること 力 Sないように設計されていればよぐ例えば、吸引流路の断面積が分配流路の断面 積より小さくなるように、流路の太さ又は深さを調整すればよい。

また、トラップ室は、必要に応じて 2以上設けてもよい（図 3,図 7参照)。 [0021] 図 3に、分配流路 6の上部に新たに、吸引口 12を備えた第 2のトラップ室 11を設け たデバイスを示す。上述したように液体試料を各反応室に分配させた後、トラップ室 1 1に設けられた吸引口 12から吸引を行うことにより、分配流路 6に残存する液体試料 をトラップ室 11へ回収することが可能となる。このことにより各反応室は液体試料で連 通することがなくなり、それぞれ独立した反応系を形成することが可能となる。

[0022] 図 4に、分配流路 6と吸引流路 7を接続する新たな貫通流路 15を設けたデバイスを 示す。この場合は、吸引口 5から吸引を行うことにより各反応室に試料を分配した後、 さらに吸引を続けると分配流路 6に残存する液体試料は貫通流路 15を通ってトラップ 室 4へ誘導される。このとき、貫通流路 15の断面積は、吸引流路 7の断面積より大きく 、分配流路 6の断面積よりも小さいことが望ましい。具体的には、貫通流路 15に液止 め部（13, 14)等を設けて断面積を調整することにより、当該流路が選択的に貫通す るように設計される。このように、分配流路と吸引流路の間に新たな貫通流路を設け ることにより、反応室への分配と分配流路中の液体試料の廃棄を 1回の吸引操作で 実施することが可能となる。

[0023] 図 5に、分配流路 6を分岐させて複数の反応室に同時に試料が分配されるようにし たデバイスを示す。

トラップ室 4に設けられた吸引口 5から吸引すると、分配流路 6を介して 8個の各反 応室に試料が分配される。さらに吸引を続けると、分配流路中のサンプルは中央の 貫通流路 15を介してトラップ室 4に誘導される。

本デバイスによれば、分配流路を分岐させたことにより、分配に力かる時間を短縮 することができる。また、各反応室間の間隔を小さくできるため、全体サイズを縮小す ることがでさる。

[0024] 図 6 (A)に、貯蔵室を 2つ設け、その間にろ過流路 17を設けたデバイスを示す。

第 1の貯蔵室 2に添加された試料は、吸引によってろ過流路 17を介して第 2の貯蔵 室 16に誘導される。続いて、分配流路 6を介して 16個の反応室に順次試料が分配さ れる。貯蔵室を 2つに分け、その間に 1以上のろ過流路を設けることにより、試料中の ゴミ等をろ過でき、これにより流路が詰まり分配不良になることを防止できる。

図 6 (B)は、当該デバイスの反応室部分の拡大図であり、 18は、反応室へ酸素を供 給するための空気槽、 19は液止め部（流路の太さを調節）である。空気槽 18には液 体試料が充満しない構造となっており、試料分配後も空気の層が残るため酸素の供 給が可能となり、酸素を必要とする培養試験が可能となる。

[0025] 図 7 (A)に、分配流路 6を 2分岐させ一対の反応室を設けた分配系を 8段繰り返し、 さらにそれを 3列並べて合計 48の反応室を設けたデバイスを示す。また、図 7 (B)に 反応室部分の拡大図を示す。

本デバイスでは、一対の分配系ごとに貫通流路 15及び液止め部が設けられている ことから、各反応室へ確実に試料を分配することが可能である。

[0026] 図 8に、分配流路と吸引流路を接続する新たな貫通流路を設けた試験デバイスを 例に、本発明の試験デバイスを用いたサンプルの分配手順を示す。

すなわち、注入ロカゝら貯蔵室 2に注入された試料液体（図 8a)は、トラップ室 4に設 けられた吸引口 5から液体吸引手段により吸引され、分配流路 6を介して反応室 3a 〜3dに到達し分配される（図 8b)。この時、試料液体は、液止め部 8a〜8dの手前で 抵抗のため一時止まる、同じく液止め部 14の手前でも止まる。さらに吸引を続けて、 液止め部 14のある流路を貫通させる（図 8c)。さらに吸引を続け、分配流路中のサン プルを空気で置換し、各反応室を独立させる（図 8d)。最後に上部をシールし、密閉 系とする。

実施例

[0027] 実施例 1

図 9に示す試験デバイスを用い、精製水 100 Lを注入口に分注してから、吸引口 にシリンジポンプを装着し、吸引した。精製水は図 9に示すとおり、全ての反応室に到 達し、独立な反応系として分注できることが確認された。

[0028] 実施例 2 培養試験（1)

図 7に示すデバイスの反応室に、蛍光基質 4- Methylumbellifery卜 β - D- galactoside 10 μ g/ゥエルを乾燥固定した。あらかじめ非選択培地で増菌した E.coli ATCC25922 を滅菌生理食塩水に懸濁し、検体槽に分注した後、吸引口より吸引することにより各 反応ゥエルに分配した。これを市販のプレートリーダーを用いて培養し、 1時間おきに 蛍光 (励起波長： 360nm、蛍光波長： 450nm)を測定した。 図 10に示すように、培養時間の経過とともに蛍光強度が上昇することが確認され、 本株が β -ガラタトシダーゼを保有することが確認できた。

実施例 3 培養試験（2)

図 7に示すデバイスの反応室に、 WST-1 (2-(4-Indophenyl)-3-(4-nitrophenyl) - 5- ( 2,4— disulfophenyl)— 2H— tetrazolium, monosodium salt) 130〜200 μ g/mLとアミカシン（ AMK) 0.125 μ g/mL, 0.25 μ g/mL, 0.5 μ g/mL, 1 μ g/mL, 2 μ g/mL, 4 μ g/mL, 8 μ g/mL, 16 g/mL、 32 g/mLを乾燥固定した。あら力じめ非選択培地で増菌した E.c oli ATCC25922を滅菌生理食塩水に懸濁し、さらに MHB (ミュラーヒントン液体培地） で希釈したものを検体槽に分注した後、吸引口より吸引することにより各反応ゥエル に分配した。これを市販のプレートリーダーを用いて培養し、 30分おきに 440nmの吸 光度を測定した。

図 11に示すように、菌の増殖に伴い吸光度が上昇することが確認され、薬剤濃度 による増殖曲線の違いから最小発育阻止濃度 (MIC)を算出することができた。

Claims

請求の範囲

[1] 透明な成形体の内部に、液体試料を注入'保持するための貯蔵室と、試料を反応 させるための反応室と、試料を吸引'トラップするためのトラップ室を具備し、前記貯 蔵室と反応室が分配流路を介して連通し、反応室とトラップ室が吸引流路を介して連 通し、前記反応室とトラップ室の間に液止め部を有してなる試験デバイス。

[2] 反応室を複数有する請求項 1記載の試験デバイス。

[3] 反応室毎に液止め部を有する請求項 2記載の試験デバイス。

[4] 貯蔵室と反応室とを連通する分配流路に、吸引口を具備する第 2のトラップ室を連 通させてなる請求項 1〜3のいずれか 1項記載の試験デバイス。

[5] 分配流路と吸引流路の間に新たな貫通流路を設けてなる請求項 1〜4のいずれか

1項記載の試験デバイス。

[6] 分配流路を反応室の手前で分岐させてなる請求項 2〜5の！、ずれか 1項記載の試 験デバイス。

[7] 更に、反応室へ酸素を供給するための空気槽を設けてなる請求項 1〜6のいずれ カゝ 1項記載の試験デバイス。