JP4944603B2 - Biochemical reaction vessel - Google Patents
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Description
本発明は、血液等の検体中での病原菌などに由来する遺伝子又はタンパク質の有無に関する検査を行って、検査対象者の健康状態の判定材料とする場合に好適に利用できるマイクロアレイなどのプローブ担体を備える生化学反応容器に関する。さらに詳しくは、少なくとも反応チャンバ内を流れる液体の流速を均一にさせるための生化学反応容器の構造に関するものである。 The present invention provides a probe carrier such as a microarray that can be suitably used when a test is performed on the presence or absence of a gene or protein derived from a pathogenic bacterium in a specimen such as blood and used as a material for determining the health condition of a test subject. The present invention relates to a biochemical reaction vessel provided. More specifically, the present invention relates to the structure of a biochemical reaction vessel for at least uniforming the flow rate of the liquid flowing in the reaction chamber.
核酸の塩基配列の解析、核酸試料中の標的核酸の検出を迅速、正確に行う方法として、DNAマイクロアレイに代表されるプローブ担体を用いたハイブリダイゼーション反応を利用した方法が多く提案されている。DNAマイクロアレイとは、標的核酸と相補的な塩基配列を有するプローブを、ビーズ、ガラス板等の固相上に高密度で固定したものであり、これを用いた標的核酸の検出は一般に以下のような工程を有する。 Many methods using a hybridization reaction using a probe carrier typified by a DNA microarray have been proposed as a method for quickly and accurately analyzing a nucleic acid base sequence and detecting a target nucleic acid in a nucleic acid sample. A DNA microarray is a probe having a base sequence complementary to a target nucleic acid fixed on a solid phase such as a bead or a glass plate at a high density. The detection of a target nucleic acid using this probe is generally as follows. It has a process.
第1の工程として、PCR法に代表される増幅方法によって、標的核酸を増幅する。具体的には、まず、核酸試料中に第1及び第2のプライマーを加え、温度サイクルをかける。第1のプライマーは標的核酸の一部と特異的に結合し、第2のプライマーは標的核酸と相補的な核酸の一部と特異的に結合する。標的核酸を含む二本鎖核酸と第1及び第2のプライマーが結合すると伸長反応によって標的核酸を含む二本鎖核酸が増幅される。十分に標的核酸を含む二本鎖核酸が増幅された後に、核酸試料中に第3のプライマーを加えて温度サイクルをかける。第3のプライマーは、酵素、蛍光物質、発光物質等で標識されており、標的核酸と相補的な核酸の一部と特異的に結合する。標的核酸に相補的な核酸と、第3のプライマーが結合すると伸長反応によって酵素、蛍光物質、発光物質等で標識された標的核酸が増幅されるのである。結果として、核酸試料中に標的核酸が含まれている場合は標識された標的核酸が生成され、核酸試料中に標的核酸が含まれない場合は標識された標的核酸は生成されない。 As a first step, a target nucleic acid is amplified by an amplification method typified by a PCR method. Specifically, first, first and second primers are added to a nucleic acid sample, and a temperature cycle is applied. The first primer specifically binds to a part of the target nucleic acid, and the second primer specifically binds to a part of the nucleic acid complementary to the target nucleic acid. When the double-stranded nucleic acid containing the target nucleic acid is bound to the first and second primers, the double-stranded nucleic acid containing the target nucleic acid is amplified by the extension reaction. After the double-stranded nucleic acid sufficiently containing the target nucleic acid is amplified, a third primer is added to the nucleic acid sample and subjected to a temperature cycle. The third primer is labeled with an enzyme, a fluorescent substance, a luminescent substance, or the like, and specifically binds to a part of the nucleic acid complementary to the target nucleic acid. When a nucleic acid complementary to the target nucleic acid and the third primer are bound, the target nucleic acid labeled with an enzyme, a fluorescent substance, a luminescent substance or the like is amplified by an extension reaction. As a result, a labeled target nucleic acid is produced when the target nucleic acid is contained in the nucleic acid sample, and a labeled target nucleic acid is not produced when the target nucleic acid is not contained in the nucleic acid sample.
第2の工程として、この核酸試料をDNAマイクロアレイに接触させ、DNAマイクロアレイのプローブとハイブリダイゼーション反応させる。プローブと相補的な標的核酸がある場合は、プローブと標的核酸がハイブリッド体を形成する。 As a second step, the nucleic acid sample is brought into contact with a DNA microarray and subjected to a hybridization reaction with a probe of the DNA microarray. When there is a target nucleic acid complementary to the probe, the probe and the target nucleic acid form a hybrid.
第3の工程として、標的核酸の検出を行う。プローブと標的核酸がハイブリッド体を形成しているかどうかは、標的核酸の標識物質によって検出が可能であり、これにより特定の塩基配列の有無を確認できる。 As a third step, the target nucleic acid is detected. Whether the probe and the target nucleic acid form a hybrid can be detected by a labeling substance of the target nucleic acid, thereby confirming the presence or absence of a specific base sequence.
このハイブリダイゼーション反応を利用したDNAマイクロアレイは、病原菌を特定する医療診断や患者の体質等を検査する遺伝子診断への応用が期待されている。しかしながら、核酸の増幅、ハイブリダイゼーション、検出の各工程は、それぞれ個別の装置で行われている事が多く、作業が煩雑であり、診断にかなりの時間を要してしまう。特に、スライドグラス上でハイブリダイゼーション反応を行う構成では、プローブ固定面が露出しているため、スライドグラス上に指などが触れることでプローブが欠落したり汚染されたりする可能性があり、その取り扱いは慎重に行う必要がある。これらの問題を解決するために、反応チャンバ内にDNAマイクロアレイを備え、反応チャンバ内でハイブリダイゼーション反応を行い、その後に検出もできる生化学反応容器の構造がいくつか提案されている。 DNA microarrays utilizing this hybridization reaction are expected to be applied to medical diagnosis for identifying pathogenic bacteria and genetic diagnosis for examining patient constitutions. However, the nucleic acid amplification, hybridization, and detection steps are often performed by individual apparatuses, and the work is complicated, requiring a considerable amount of time for diagnosis. In particular, in a configuration in which a hybridization reaction is performed on a slide glass, the probe fixing surface is exposed, and there is a possibility that the probe may be lost or contaminated when a finger touches the slide glass. Must be done carefully. In order to solve these problems, several biochemical reaction vessel structures have been proposed in which a DNA microarray is provided in a reaction chamber, a hybridization reaction is performed in the reaction chamber, and detection is possible thereafter.
特表平10-505410号公報では、キャビティを形成するための構造および製造方法が開示されている。また、特開2003-302399号公報および特開2004-093558号公報では、液体の初期充填時に気泡が残ってしまうことを防止するためのチャンバ構造が開示されている。さらに、特開2002-243748号公報では液体の均一な広がり、流れを形成するための構造が開示されている。 Japanese National Publication No. 10-505410 discloses a structure and a manufacturing method for forming a cavity. Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-302399 and 2004-093558 disclose a chamber structure for preventing bubbles from remaining during the initial filling of the liquid. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-243748 discloses a structure for forming a uniform spread and flow of a liquid.
このような生化学反応容器の構造では、反応チャンバの体積は数十μL程度と少なく、反応チャンバの高さは低く、平面状に空間が広がっている反応チャンバ形状になっている。これにより、使用する試薬類の液量が少なくてすみ、反応チャンバ内に層流の流れが生じるようになる。さらに、固相上のプローブと標的核酸のハイブリダイゼーション反応を効率化させるためには、反応チャンバ内で液体を攪拌させると良い。最も簡単な方法としては、注入口で液体を押し引きし、反応チャンバ内の液体を揺動させる方法がある。
生化学反応容器の一例を図8に示す。この生化学反応容器110の有する反応チャンバ103には液体が充填されているものとする。注入口106からさらに液体を送液した場合、反応チャンバ103の中央付近の流速122と端付近の流速121及び123とを比べると、中央付近の流速122の方が速くなってしまう。よって、注入口106または排出口107で液体を押し引きして反応チャンバ103内の液体を揺動させると、固相上のプローブと標的核酸が接触する頻度は反応チャンバ103の中央付近と端付近では異なってくる。また、ハイブリダイゼーション反応終了後には、未反応の核酸を除去するために、反応チャンバ103内に洗浄液を流す。この時も、反応チャンバ103の中央付近の流速122と端付近の流速121及び123が異なるため、未反応の核酸が除去される割合や、固相上のプローブと反応した標的核酸が引き剥がされる確率が異なってくる。結果として、プローブの位置によって検出時の輝度にばらつきが生じ、診断結果に悪影響を与える可能性がある。
An example of a biochemical reaction vessel is shown in FIG. It is assumed that the
特表平10-505410号公報の構成では、キャビティ内には層流流れが生じるものの、キャビティの中心付近と端付近の流速の違いまでは解消されない場合がある。また、特開2003-302399号公報および特開2004-093558号公報の構成では、液体の初期充填時にはチャンバ内に液体が均一に広がるものの、チャンバに液体が充填された状態ではチャンバ内の流速を均一化させる効力がない場合がある。さらに、特開2002-243748号公報の構成は、構造が複雑で容器製造のためのコストの低減に限界がある場合がある。 In the configuration disclosed in Japanese Patent Publication No. 10-505410, although a laminar flow is generated in the cavity, there are cases where the difference in flow velocity between the center and the end of the cavity cannot be resolved. In addition, in the configurations of Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-302399 and 2004-093558, the liquid spreads uniformly in the chamber at the initial filling of the liquid, but the flow rate in the chamber is increased when the liquid is filled in the chamber. There may be no effect of homogenizing. Further, the configuration of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-243748 has a complicated structure, and there are cases where there is a limit in reducing the cost for manufacturing the container.
本発明の目的は、簡易な構成の付加によって平面方向、鉛直方向の、反応チャンバ内での液体の流れを均一化できる構成を有する生化学反応容器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a biochemical reaction vessel having a configuration capable of uniformizing the flow of liquid in a reaction chamber in a planar direction and a vertical direction by adding a simple configuration.
本発明の生化学反応容器は、標的核酸検出用のプローブ固定領域に試料を反応させるための反応チャンバと、該反応チャンバ両端のうち一方の端部に連通するように設けられた第一の孔、および前記反応チャンバの他方の端部に設けられた第二の孔を有し、前記第一の孔と第二の孔との間の反応チャンバが流路を形成しており、該流路中に前記プローブ固定領域と、前記流路の断面積を減少させる突起部材からなる流体抵抗部を具備する生化学反応容器であって、
前記突起部材がテーパ形状を有する領域を含み、
前記第一の孔と前記プローブ固定領域の間と、前記第二の孔と前記プローブ固定領域の間の両方に前記突起部材があり、
前記第一の孔と前記プローブ固定領域の間にある突起部材と、前記第二の孔と前記プローブ固定領域の間にある突起部材の両方が、前記テーパ形状を有する領域を少なくとも前記プローブ固定領域側に有し、
前記反応チャンバが天井部及び底部を有し、前記突起部材は、前記反応チャンバの天井部から底部へ向けて鉛直方向に突出しており、前記テーパ形状は、前記天井部と前記底部との間隔が前記天井部に至るまで徐々に広がる傾斜を有するテーパ形状であり、
前記プローブ固定領域が前記底部の表面の一部に設けられている
ことを特徴とする生化学反応容器である。
The biochemical reaction container of the present invention includes a reaction chamber for reacting a sample with a probe fixing region for detecting a target nucleic acid, and a first hole provided so as to communicate with one end of both ends of the reaction chamber. And a second hole provided at the other end of the reaction chamber, and the reaction chamber between the first hole and the second hole forms a flow path, and the flow path A biochemical reaction container comprising a fluid resistance portion comprising a probe fixing region and a projecting member for reducing a cross-sectional area of the flow path;
The protruding member includes a region having a tapered shape,
There are the protruding members both between the first hole and the probe fixing region, and between the second hole and the probe fixing region ,
Both the protruding member between the first hole and the probe fixing region and the protruding member between the second hole and the probe fixing region have at least the region having the tapered shape as the probe fixing region. On the side,
The reaction chamber has a ceiling portion and a bottom portion, and the protruding member protrudes in a vertical direction from the ceiling portion to the bottom portion of the reaction chamber, and the taper shape has an interval between the ceiling portion and the bottom portion. The taper shape has an inclination that gradually spreads to the ceiling,
The biochemical reaction vessel , wherein the probe fixing region is provided on a part of the bottom surface .
本発明によれば、注入口として利用しえる第一の孔、反応チャンバ及び排出口として利用しえる第二の孔を有して構成される流路中に流路断面積を減少させる部材を配置させる事で、面内の流速が制御できる。更には、該流体抵抗部がテーパ形状を有する事で、流体抵抗部通過後の空気、液体の流体が安定し、乱流が軽減され、液溜まり、空気溜まりが改善出来るという効果がある。 According to the present invention, the member for reducing the cross-sectional area of the flow path in the flow path configured to have the first hole that can be used as the inlet, the reaction chamber, and the second hole that can be used as the outlet. By arranging it, the in-plane flow velocity can be controlled. Furthermore, since the fluid resistance portion has a tapered shape, air and liquid fluid after passing through the fluid resistance portion are stabilized, turbulent flow is reduced, and there is an effect that liquid accumulation and air accumulation can be improved.
以下、図面に基づいて本発明にかかる実施形態について説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態1)
本実施形態では、反応チャンバ内に流体抵抗部を有し、流体抵抗部がテーパ形状を有する領域を含む事を特徴とした生化学反応容器において、流体抵抗部の突起形状を最適化して、液体の流れを制御し、液溜まりを改善した例について示す。
(Embodiment 1)
In this embodiment, in the biochemical reaction vessel characterized in that the reaction chamber has a fluid resistance portion, and the fluid resistance portion includes a region having a tapered shape, the protrusion shape of the fluid resistance portion is optimized, and the liquid An example of controlling the flow of the liquid and improving the liquid pool will be described.
図1は本発明の第1の実施形態に係る生化学反応容器(以下、生化学反応カセットと記す)の構造を示す斜視図である。図2(a)、(b)及び(c)は本発明の第1の実施形態に係る生化学反応カセットの構造を示す平面図、断面図及び断面拡大図である。また、図3、4は本発明の第1の実施形態に係る生化学反応カセット内部を流れる液体の様子を示す平面、鉛直断面模式図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a biochemical reaction vessel (hereinafter referred to as a biochemical reaction cassette) according to the first embodiment of the present invention. 2A, 2B, and 2C are a plan view, a cross-sectional view, and an enlarged cross-sectional view showing the structure of the biochemical reaction cassette according to the first embodiment of the present invention. 3 and 4 are plan and vertical sectional schematic views showing the state of the liquid flowing inside the biochemical reaction cassette according to the first embodiment of the present invention.
図1又は図2(a)に示す、カセットの構造について説明する。カセット10は、ガラス基板11と材質がポリカーボネードである筐体12が接合された構成からなる。なお、ガラス基板に対する筺体部分の接合形態は図示した例に限定されず、種々の形態を採り得る。また、筐体12の材質はポリカーボネードに限定されるものではなく、ポリカーボネード以外のプラスチック、ガラス、ゴム、シリコン等でも良い。ガラス基板11と筐体12の接合面において、筐体12に所定の断面形状の窪みが設けられており、ガラス基板11と筐体12との間に第1バッファー室1、第1スロット部2、反応チャンバ3、第2スロット部4及び第2バッファー室5が形成されている。これらの部分は互いに隣接して配置されており、流路を形成している。ガラス基板11と筺体12との間に形成されたこれらの部分を構成する各空間の底面はガラス基板11の表面の一部からなる。ここでは筐体12にバッファー室、スロット部、反応チャンバとなる空間を設けているため各空間の底面は同一平面をなしているが、バッファー室、スロット部、反応チャンバの一部または全部をガラス基板11に設け、各空間の底面が同一平面をなしていない構成でも良い。
The structure of the cassette shown in FIG. 1 or FIG. 2 (a) will be described. The
図2(b)に示すように、各スロット部の天井部分がバッファー室及び反応チャンバの天井部分よりも低く、図の様な形状になっており、各スロット部の上部が、バッファー室及び反応チャンバの仕切り部を形成している。 As shown in FIG. 2B, the ceiling of each slot is lower than the ceiling of the buffer chamber and the reaction chamber, and has a shape as shown in the figure. The upper part of each slot is the buffer chamber and the reaction. A partition of the chamber is formed.
また、図2(a)のように、反応チャンバ3の底面にあるガラス基板11の表面の一部にはプローブ固定領域13が設けられており、反応チャンバ3に充填された液体中に標的核酸が含まれている場合に、標的核酸がプローブ固定領域13のプローブが反応するようになっている。標的核酸とプローブの組み合わせは、これらの両方がDNAである場合など検出目的に応じて選択できる。
As shown in FIG. 2A, a
反応チャンバ3には2つの外部との連通孔が設けられており、本実施形態では、それらの一方は注入口6として、他方は排出口7として利用される。
The
液体は注入口6から第1バッファー室1に注入され、第1スロット部2、反応チャンバ3、第2スロット部4及び第2バッファー室5をこの順に通り、第2バッファー室5に接続された排出口7からカセット10外に排出される。すなわち、これらの部分から液体の流路が形成されている。
The liquid was injected into the
本実施形態で用いた各チャンバの寸法を図1中の座標X(幅)×Y(長さ)×Z(高さ:各底面からの天井部までの距離)で表示する。図2(a)に示すように幅(座標X)の値はバッファー室に依存せず一定で、10mmである。また、長さ(座標Y)は各々以下の通りである。図2(b)、(c)を参考に、第1バッファー室1と第2バッファー室5は同じ長さ2.0mm、反応チャンバ3は10mmである。第1スロット部2、第2スロット部4の高さが一定である領域の長さが1.0mmで、各々高さが変化している領域の長さが1.5mmである。高さ(座標Z)はスロット部以外一定で0.5mmである。スロット部の高さが一定の領域は0.1mmである。また、本実施形態における突起部材のテーパ部(図9のθ)は、72°程度である。
The dimensions of each chamber used in this embodiment are displayed as coordinates X (width) × Y (length) × Z (height: distance from each bottom surface to the ceiling) in FIG. As shown in FIG. 2A, the value of the width (coordinate X) is constant regardless of the buffer chamber and is 10 mm. The length (coordinate Y) is as follows. 2B and 2C, the
なお、テーパ部の傾斜は本発明が目的とする効果が得られる程度に設定すればよく、好ましくは30〜85°、より好ましくは45〜80°の範囲から選択できる。 Note that the inclination of the tapered portion may be set to such an extent that the intended effect of the present invention is obtained, and can be selected from a range of preferably 30 to 85 °, more preferably 45 to 80 °.
次に、カセットを用いた標的核酸の反応方法について説明する。まず、核酸試料を準備し、必要に応じて先に述べた方法により標的核酸の増幅を行う。核酸試料の中に標的核酸が存在する場合、増幅工程において蛍光物質で標識された標的核酸が生成される。ここで、標識物質は蛍光物質としたが、発光物質や酵素等でも良い。この核酸試料の溶液を、液体注入手段(不図示)を用いて、カセット10内に注入口6から注入する。溶液を第1バッファー室1、第1スロット部2、反応チャンバ3、第2スロット部4及び第2バッファー室5に充填させる。これと、ほぼ同時にカセットと基板そして、溶液を加熱し、溶液中の標的核酸とプローブ固定領域13上のプローブとのハイブリダイゼーション反応を進行させる。この時、溶液中の標的核酸がプローブ固定領域13上のプローブと接触する頻度を増加させるため、溶液を反応チャンバ3内で往復運動させて攪拌する。この時、常に第1バッファー室1、第1スロット部2、反応チャンバ3、第2スロット部4及び第2バッファー室5は溶液で満たされるようにしている。
Next, a method for reacting a target nucleic acid using a cassette will be described. First, a nucleic acid sample is prepared, and the target nucleic acid is amplified according to the method described above as necessary. When the target nucleic acid is present in the nucleic acid sample, a target nucleic acid labeled with a fluorescent substance is generated in the amplification step. Here, the labeling substance is a fluorescent substance, but it may be a luminescent substance or an enzyme. The nucleic acid sample solution is injected into the
攪拌のために注入口6側から核酸試料の溶液が送液された場合、平面方向では、図3(a)に示すような流れが生じる。液体の通り道に抵抗がなければ、図8のように、溶液は注入口6から排出口7に向かってほぼ一直線に流れる。本実施形態のように、第1スロット部2を有する系では、図3のように、液体の抵抗となるので、第1バッファー室1全体に広がるような溶液の流れ21、22及び23などが生じる。これにより第1バッファー室1全体の圧力が上昇し、第1スロット部2に均等な圧力が加わるようになる。よって、第1スロット部2から押し出された溶液は反応チャンバ3内で均一な流速24、25及び26などを持つようになる。攪拌に必要な量の核酸試料の溶液を注入口6から送液したら、今度は排出口7側から核酸試料の溶液を送液する。注入口6側から溶液を送液した場合と同様の原理で、平面では、図3(b)に示すように反応チャンバ3内に均一な流速34、35及び36などが生じる。攪拌に必要な量の核酸試料の溶液を排出口7から送液した後に、再び注入口6から核酸試料の溶液を送液する。この後も、排出口7からの送液、注入口6からの送液を繰り返し、反応チャンバ3内の溶液を攪拌する。反応チャンバ3内には均一な流速が生じるので、プローブ固定領域13のどの位置に存在するプローブも核酸試料中の標的核酸と接触する頻度が同じになり、プローブ固定領域13の位置によるハイブリダイゼーション反応の進行度合の差がなくなる。標的核酸とプローブの組み合わせは、これらの両方がDNAである場合など検出目的に応じて選択できる。また、プローブ固定領域は、多数のプローブを担体に配列固定したDNAチップなどのプローブ担体を用いて形成することができる。
When a solution of a nucleic acid sample is fed from the
また、注入口6側から核酸試料の溶液が送液された場合、鉛直方向では、図4(a)に示すような流れが生じる。注入口6より注入された核酸試料の溶液は第1スロット2を通過した後、流れ14のように通過する。スロット形状が図4(b)のように矩形の形状をしていると、溶液は流れ15のように流れ、スロット通過後に乱流が生じ、効率的に核酸試料を供給できなくなりハイブリダイゼーション反応効率が低下する。本実施形態の様なスロット形状をしている事で、スロット通過後の溶液の流れも安定する。
When a nucleic acid sample solution is fed from the
以上の様に、本実施形態では、反応チャンバ内に流体抵抗部を有し、流体抵抗部の形状にテーパを持たせる事で、流体抵抗部の突起形状を最適化して、液体の流れを制御し、液溜まりを改善し、少ない試料で効率的にハイブリダイゼーション反応を行う事が出来る。 As described above, in this embodiment, the fluid resistance portion is provided in the reaction chamber, and the shape of the fluid resistance portion is tapered to optimize the protrusion shape of the fluid resistance portion and control the flow of the liquid. In addition, the liquid pool can be improved and the hybridization reaction can be performed efficiently with a small number of samples.
また、本実施形態では核酸試料の溶液を往復運動させる事で、ハイブリダイゼーション反応を促進させていたので、スロットを2個:注入側(スロット2)、排出側(スロット4)に設けていた。しかしながら、往復運動をさせない場合などでは、スロットは注入側又は排出側どちらか一つでも良い。 In this embodiment, since the hybridization reaction was promoted by reciprocating the solution of the nucleic acid sample, two slots were provided on the injection side (slot 2) and the discharge side (slot 4). However, when the reciprocation is not performed, the slot may be either one of the injection side or the discharge side.
更に、ハイブリダイゼーション反応を促進させる往復運動を高速に行う系に於いては、スロット形状を図5(a)のような構成にする事で、往復運動のどちらの運動に於いても図4の(b)の15の様な溶液の乱流がなくなり、泡などの発生を抑える事が出来る。また、液溜まりを考慮し、スロット形状が図5(b)、(c)に示すような形状でも、本実施形態と同様の効果が得られ、且つ、図5の(a)のように傾斜を両端に設けても良い。 Furthermore, in a system that reciprocates at a high speed to promote the hybridization reaction, the slot shape is configured as shown in FIG. The turbulent flow of the solution as in (b) 15 is eliminated, and the generation of bubbles and the like can be suppressed. Further, considering the liquid pool, even if the slot shape is as shown in FIGS. 5B and 5C, the same effect as the present embodiment can be obtained, and the slot shape is inclined as shown in FIG. May be provided at both ends.
なお、プローブ固定領域をカセットに対して着脱自在な構成としてもよい。この点は以下の実施形態においても同様である。 The probe fixing region may be configured to be detachable from the cassette. This also applies to the following embodiments.
(実施形態2)
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
本実施形態では、検出時、反応チャンバ内の液体を排出する(チャンバ内を気体で満たした場合)工程を有した系について述べる。すなわち、本実施形態は、スロット形状の最適化を行い、気流に関しても面内方向、鉛直方の安定化を図り、ハイブリダイゼーション効率向上と検出時の安定した輝度確保を実現した例である。 In this embodiment, a system having a step of discharging the liquid in the reaction chamber at the time of detection (when the chamber is filled with gas) will be described. That is, the present embodiment is an example in which the slot shape is optimized, the airflow is stabilized in the in-plane direction and the vertical direction, and hybridization efficiency is improved and stable luminance is ensured at the time of detection.
本実施形態で用いるカセットで、実施形態1で述べたカセットと同様の項目に関しては説明を省略する。図6(a)、(b)及び(c)は本発明の第2の実施形態に係る生化学反応カセットを示す。構成的に実施形態1と異なる点は、スロット形状である。 With respect to the cassette used in this embodiment, the description of the same items as those described in the first embodiment will be omitted. 6 (a), 6 (b) and 6 (c) show a biochemical reaction cassette according to the second embodiment of the present invention. A structural difference from the first embodiment is a slot shape.
本実施形態のスロット形状は、図6(b)、(c)に示す、第1スロット20と第2スロット21の様な形状をしている。第1スロット20と第2スロット21のスロット先端の高さは0.1mmである。チャンバの高さは実施形態1と同様、0.5mmである。また、本実施形態における突起部材のテーパ部の傾斜(図9のθ)も、72°程度である。
The slot shape of this embodiment is a shape like the
次に、カセットを用いた標的核酸の反応方法について説明する。核酸試料の溶液を液体注入手段(不図示)を用いて、カセット10内に注入口6から注入する。溶液を第1バッファー室1、第1スロット部20、反応チャンバ3、第2スロット部21及び第2バッファー室5に充填させる。これと、ほぼ同時にカセットと基板と溶液を加熱し、溶液中の標的核酸とプローブ固定領域13上のプローブとのハイブリダイゼーション反応を進行させる。この時、溶液中の標的核酸がプローブ固定領域13上のプローブと接触する頻度を増加させるため、溶液を反応チャンバ3内で往復運動させて攪拌する。この時、常に第1バッファー室1、第1スロット部2、反応チャンバ3、第2スロット部4及び第2バッファー室5は溶液で満たされるようにしている。
Next, a method for reacting a target nucleic acid using a cassette will be described. A solution of the nucleic acid sample is injected into the
実施形態1と同様に、攪拌のために注入口6側から核酸試料の溶液が送液された場合、平面方向では、図3(a)に示すような流れが生じる。また、注入口6側から核酸試料の溶液が送液された場合、スロット通過後の鉛直方向では、図4(a)に示すような流れが生じる。ハイブリダイゼーション反応後、反応チャンバ3内を洗浄液で蛍光物質などを取り除き、その後、空気で反応チャンバ3を乾燥させる。その際の、空気の流れも、図3(a)、図4(a)に示すような流れとなる。以上の様な、スロット形状とする事で、反応チャンバ3を乾燥させた後、検出器により、蛍光を観測した際にも安定した輝度を確保できた。
As in
以上の様に、本実施形態では、検出時、反応チャンバ内の液体を排出する(チャンバ内を気体で満たした場合)工程を有した系について、スロット形状の最適化を行い、気流に関しても面内方向、鉛直方の安定化を図る事で、ハイブリダイゼーション効率向上と検出時の安定した輝度確保が実現できた。 As described above, in this embodiment, the slot shape is optimized for a system having a process of discharging the liquid in the reaction chamber at the time of detection (when the inside of the chamber is filled with gas), and the airflow is also improved. By stabilizing the inward and vertical directions, it was possible to improve hybridization efficiency and ensure stable brightness during detection.
また、本実施形態では核酸試料の溶液を往復運動させる事で、ハイブリダイゼーション反応を促進させていたので、スロットを2個:注入側(スロット2)、排出側(スロット4)に設けていた。しかしながら、往復運動をさせない場合などでは、スロットは注入側又は排出側どちらか一つでも良い。 In this embodiment, since the hybridization reaction was promoted by reciprocating the solution of the nucleic acid sample, two slots were provided on the injection side (slot 2) and the discharge side (slot 4). However, when the reciprocation is not performed, the slot may be either one of the injection side or the discharge side.
更に、ハイブリダイゼーション反応を促進させる往復運動を高速に行う系に於いては、スロット形状を図7(a)、(d)のような構成にする事で、往復運動のどちらの運動に於いても図4の(b)の15の様な溶液の乱流がなくなり、泡などの発生を抑える事が出来る。 Furthermore, in a system that reciprocates at a high speed to promote the hybridization reaction, the slot shape is configured as shown in FIGS. However, the turbulent flow of the solution as shown in FIG. 4 (b) 15 can be eliminated, and the generation of bubbles and the like can be suppressed.
また、空気乾燥を有する系では、スロット形状が図7(a)、(b)、(c)、(d)に示すような形状でも、本実施形態と同様の効果が得られる。 In the system having air drying, the same effect as that of the present embodiment can be obtained even when the slot shape is as shown in FIGS. 7 (a), (b), (c), and (d).
1 第1バッファー室
2、16、18、30、20、22、24、26、28 第1スロット部
3、103 反応チャンバ
4、17、19、21,23、25、27、29、31 第2スロット部
5 第2バッファー室
6、106 注入口
7、107 排出口
10、110 カセット
11、111 ガラス基板
12、112 筐体
13、113 プローブ固定領域
51 バッファー室
52 スロット部
1
Claims (4)
前記突起部材がテーパ形状を有する領域を含み、
前記第一の孔と前記プローブ固定領域の間と、前記第二の孔と前記プローブ固定領域の間の両方に前記突起部材があり、
前記第一の孔と前記プローブ固定領域の間にある突起部材と、前記第二の孔と前記プローブ固定領域の間にある突起部材の両方が、前記テーパ形状を有する領域を少なくとも前記プローブ固定領域側に有し、
前記反応チャンバが天井部及び底部を有し、前記突起部材は、前記反応チャンバの天井部から底部へ向けて鉛直方向に突出しており、前記テーパ形状は、前記天井部と前記底部との間隔が前記天井部に至るまで徐々に広がる傾斜を有するテーパ形状であり、
前記プローブ固定領域が前記底部の表面の一部に設けられている
ことを特徴とする生化学反応容器。 A reaction chamber for reacting a sample with a probe fixing region for detecting a target nucleic acid, a first hole provided to communicate with one end of both ends of the reaction chamber, and the other end of the reaction chamber The reaction chamber between the first hole and the second hole forms a flow path, the probe fixing region in the flow path, and the A biochemical reaction vessel comprising a fluid resistance portion comprising a protruding member that reduces the cross-sectional area of the flow path,
The protruding member includes a region having a tapered shape,
There are the protruding members both between the first hole and the probe fixing region, and between the second hole and the probe fixing region ,
Both the protruding member between the first hole and the probe fixing region and the protruding member between the second hole and the probe fixing region have at least the region having the tapered shape as the probe fixing region. On the side,
The reaction chamber has a ceiling portion and a bottom portion, and the protruding member protrudes in a vertical direction from the ceiling portion to the bottom portion of the reaction chamber, and the taper shape has an interval between the ceiling portion and the bottom portion. The taper shape has an inclination that gradually spreads to the ceiling,
The biochemical reaction vessel, wherein the probe fixing region is provided on a part of the bottom surface .
前記第二の孔と前記プローブ固定領域の間にある突起部材が、前記第二の孔側と前記プローブ固定領域側の両方の側に前記テーパ形状を有する領域を含む
請求項1または2に記載の生化学反応容器。 A projecting member between the first hole and the probe fixing region includes a region having the tapered shape on both the first hole side and the probe fixing region side; and
3. The projecting member between the second hole and the probe fixing region includes a region having the tapered shape on both the second hole side and the probe fixing region side. Biochemical reaction vessel.
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