JP2017053650A - Sample analysis chip, sample analysis method, and sample analyzer - Google Patents
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Abstract
【課題】生化学反応に必要な温度制御を高効率に行いつつ、生化学反応の測定を行う事ができる簡易な試料分析チップ、及び試料分析方法、試料分析装置を提供する。
【解決手段】複数の反応場と複数の反応場に供給する溶液が導入される流路とが形成された基材を有し、反応場の溶液を温度制御して生化学反応を誘起させる試料分析チップにおいて、反応場を、少なくとも2方向から温調制御を行うことの可能な主反応部104と、主反応部104と連通された副反応部105とを含んで構成し、副反応部105に、測定機構による生化学反応を測定するための測定面を少なくとも設ける。主反応部104を2方向から温度制御を行いつつ副反応部105の測定面で測定を行うことで、高効率な温度制御を行いつつ、試料分析を行う。
【選択図】図2Provided are a simple sample analysis chip, a sample analysis method, and a sample analysis apparatus capable of measuring a biochemical reaction while performing temperature control necessary for the biochemical reaction with high efficiency.
A sample having a base material on which a plurality of reaction fields and a channel into which a solution to be supplied to the plurality of reaction fields is introduced, and inducing a biochemical reaction by controlling the temperature of the solution in the reaction field. In the analysis chip, the reaction field includes a main reaction unit 104 capable of controlling temperature control from at least two directions, and a sub reaction unit 105 communicated with the main reaction unit 104. And at least a measurement surface for measuring a biochemical reaction by the measurement mechanism. By performing measurement on the measurement surface of the secondary reaction unit 105 while controlling the temperature of the main reaction unit 104 from two directions, sample analysis is performed while performing highly efficient temperature control.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、試料分析チップ、試料分析方法及び試料分析装置に関する。 The present invention relates to a sample analysis chip, a sample analysis method, and a sample analysis apparatus.
従来、例えばDNA反応、たんぱく質反応等の生化学反応の分野において、微量の試料溶液を処理する反応装置として、μ−TAS(Total Analysis System)やLab−on−Chipと呼ばれる技術が知られている。これは、1個のチップやカートリッジに複数の反応室(以下、ウェル)や流路を備えたものであり、複数の検体の解析を行うことや、複数の反応を生じさせることができる。これらの技術はチップ及びカートリッジを小型化することで扱う薬品を少量にすることができ、様々なメリットがあるとされている。
そのメリットとは例えば従来使用していた強酸や強アルカリ薬品の分量が微量化することで人体への影響や環境への影響が格段に低くなること、また、生化学反応等に用いられる高額な試薬類の消費量が微量化することで分析や反応に費やすコストを低減できること、等が挙げられる。
Conventionally, in the field of biochemical reactions such as DNA reaction and protein reaction, a technique called μ-TAS (Total Analysis System) or Lab-on-Chip is known as a reaction apparatus for processing a small amount of sample solution. . This is a single chip or cartridge provided with a plurality of reaction chambers (hereinafter referred to as wells) and channels, and can analyze a plurality of specimens and generate a plurality of reactions. These technologies are said to have various merits by reducing the amount of chemicals handled by downsizing the chip and cartridge.
The benefits include, for example, the fact that the amount of strong acids and strong alkaline chemicals that have been used in the past has been reduced to a much lower level, and the impact on the human body and the environment will be significantly reduced. For example, the amount of reagents consumed can be reduced so that the cost for analysis and reaction can be reduced.
チップやカートリッジを用いて生化学反応を最も効率よく行うためには、複数のウェルにそれぞれ異なる種類の薬品や検体、酵素を配置し、これら薬品や検体、酵素と反応を起こす試薬を一本又は数本の主導管からまとめてウェルに流し入れ、異なった複数の反応を生じさせる必要がある。
この手法を用いれば、複数種の検体を同じ試薬で同時に処理をしたり、また逆に一種類の検体に同時に複数の処理を施したりすることができ、従来かかっていた時間や手間、コストを大幅に減らすことが可能である。
この種の手法を用いる際、複数の反応場に等量のサンプルを送液する技術と、各ウェルの中身を混ざり合わないようにする技術とが重要となり、反応場への温度制御と反応結果の測定方法が重要となる。
In order to perform biochemical reactions most efficiently using chips and cartridges, different types of chemicals, specimens, and enzymes are placed in a plurality of wells, and a single reagent or reagent that reacts with these chemicals, specimens, and enzymes is used. It is necessary to pour into several wells from several main conduits to produce different reactions.
By using this method, multiple types of specimens can be processed simultaneously with the same reagent, and conversely, multiple types of specimens can be processed simultaneously. This saves time, effort, and cost. It can be greatly reduced.
When using this type of technique, it is important to use a technique that delivers equal amounts of sample to multiple reaction fields and a technique that prevents the contents of each well from being mixed together. The measurement method is important.
特許文献1では、円周上に配置された円形の反応部に対して送液し、反応部での生化学反応を光学検出する技術を供している。
特許文献2では、非接触で円形基板上の反応場を温度制御し、反応場における各種検出を行う技術を供している。
In Patent Document 1, a technique is provided in which liquid is fed to a circular reaction portion arranged on the circumference, and a biochemical reaction in the reaction portion is optically detected.
Patent Document 2 provides a technique for controlling the temperature of a reaction field on a circular substrate in a non-contact manner and performing various detections in the reaction field.
しかしながら、特許文献1に記載のチップでは、少なくとも反応場を測定する際には反応場の片面は温度制御できず、片側から温度制御を行うだけでは効率が悪くなるという課題があった。
また、特許文献2に記載の非接触での温度制御は、チップを含む空間全部を温度制御するため、室温や装置の温度状況に影響を受けてしまう上、温度制御と同時に反応結果を測定するためには回転するチップから反応結果を検出しなければならないという課題があった。
However, the chip described in Patent Document 1 has a problem in that the temperature of one side of the reaction field cannot be controlled at least when measuring the reaction field, and efficiency is deteriorated only by controlling the temperature from one side.
In addition, the non-contact temperature control described in Patent Document 2 controls the temperature of the entire space including the chip, and thus is affected by the room temperature and the temperature condition of the apparatus, and measures the reaction result simultaneously with the temperature control. For this purpose, there is a problem that the reaction result must be detected from the rotating chip.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、加熱冷却や加温による化学反応や、酵素反応等の生化学反応を好適に行なうことができ且つ制約の少ない反応結果の測定を行うための、低コストの試料分析チップ、試料分析方法及び試料分析装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the purpose thereof is a reaction that can suitably perform a chemical reaction by heating and cooling or heating, a biochemical reaction such as an enzyme reaction, and the like, and has few restrictions. An object of the present invention is to provide a low-cost sample analysis chip, a sample analysis method, and a sample analysis apparatus for measuring results.
本発明の一実施形態に係る試料分析チップは、複数の反応場と複数の反応場に溶液を供給するための流路とが形成された基材を有し、反応場の溶液を温度制御して生化学反応を誘起させる試料分析チップであって、反応場は、少なくとも2方向から温調制御を行うことの可能な主反応部と、主反応部と連通された副反応部とを備え、副反応部は、測定機構による生化学反応を測定するための測定面を少なくとも有する。
また、本発明の他の実施形態に係る試料分析方法は、上記実施形態における試料分析チップの少なくとも主反応部を、少なくとも2方向から温調機構により挟み込み、温調機構により主反応部の温調を行いながら、副反応部の測定面で測定機構により化学反応を測定する。
さらに、本発明の他の実施形態に係る試料分析装置は、上記実施形態における試料分析チップと、試料分析チップを、少なくとも前記主反応部の位置で少なくとも2方向から挟み込んで温度調節を行う温調機構と、副反応部の測定面で生化学反応を測定する測定機構と、を備える。
A sample analysis chip according to an embodiment of the present invention includes a substrate on which a plurality of reaction fields and flow paths for supplying solutions to the plurality of reaction fields are formed, and controls the temperature of the solution in the reaction field. A sample analysis chip for inducing a biochemical reaction, wherein the reaction field includes a main reaction part capable of controlling temperature control from at least two directions, and a side reaction part communicating with the main reaction part, The side reaction part has at least a measurement surface for measuring a biochemical reaction by the measurement mechanism.
In addition, the sample analysis method according to another embodiment of the present invention includes at least the main reaction part of the sample analysis chip in the embodiment described above sandwiched by the temperature control mechanism from at least two directions, and the temperature control mechanism controls the temperature of the main reaction part. The chemical reaction is measured by the measurement mechanism on the measurement surface of the side reaction part.
Furthermore, a sample analyzer according to another embodiment of the present invention is a temperature controller that performs temperature control by sandwiching the sample analysis chip in the above embodiment and the sample analysis chip from at least two directions at least at the position of the main reaction unit. A mechanism and a measurement mechanism for measuring a biochemical reaction on the measurement surface of the side reaction part.
本発明の一態様によれば、試料分析チップを挟み込みながら生化学反応に必要な温度調節を反応場にかけると同時に生化学反応の結果を測定する事ができる。そのため、高速な生化学反応を実施できると同時に生化学反応の測定及び解析を行うことができる。 According to one embodiment of the present invention, the temperature adjustment necessary for the biochemical reaction can be applied to the reaction field while sandwiching the sample analysis chip, and at the same time, the result of the biochemical reaction can be measured. Therefore, high-speed biochemical reaction can be performed, and at the same time, biochemical reaction can be measured and analyzed.
以下に、本発明の一実施形態に係る試料分析チップについて図面に基づいて説明する。
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても1つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。他にも図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
本実施形態に係る試料分析チップは、検出したい物質が含まれるサンプルが含まれる容液を送液し、予め混合されたり、試料分析チップ内に内包されたりしている検出試薬と混合された後、決められた温度条件により生化学反応が生じる試料分析チップにおいて、試料分析チップを少なくとも2方向から温調しながら反応結果を測定するようにしたものである。なお、ここでは、検出試薬等は予め試料分析チップ内に内包されている場合について説明するが、予め試料分析チップ内にサンプルが含まれる溶液を内包しておき、検出試薬等を含む溶液を送液するようにしてもよい。
Below, the sample analysis chip concerning one embodiment of the present invention is explained based on a drawing.
In the following detailed description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of embodiments of the present invention. It will be apparent, however, that one or more embodiments may be practiced without such specific details. In other instances, well-known structures and devices are schematically shown in order to simplify the drawing.
The sample analysis chip according to the present embodiment sends a solution containing a sample containing a substance to be detected and mixed with a detection reagent mixed in advance or contained in the sample analysis chip. In the sample analysis chip in which a biochemical reaction occurs under a predetermined temperature condition, the reaction result is measured while the temperature of the sample analysis chip is controlled from at least two directions. Here, the case where the detection reagent is included in the sample analysis chip in advance will be described. However, the solution containing the sample is included in the sample analysis chip in advance, and the solution including the detection reagent is sent. You may make it liquid.
図1は、本発明の第一実施形態に係る試料分析チップの一様態を示した斜視分解図である。
図1に示すように、試料分析チップ1は、平面視が円形の第一基材101及び第二基材102を貼り合せて作成する事ができる。この場合は第一基材101又は第二基材102に流路構造を設け、流路構造を設けた基材に、これとは別の基材を貼りあわせることで、第一基材101に形成された流路構造を密封する。第一基材101及び第二基材102は、単一の基材である必要は無く、それぞれの基材をさらに層状に積層して作成する事が可能である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a sample analysis chip according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the sample analysis chip 1 can be formed by bonding a first base material 101 and a second base material 102 having a circular plan view. In this case, the first base material 101 or the second base material 102 is provided with a flow path structure, and another base material is bonded to the base material provided with the flow path structure, so that the first base material 101 The formed channel structure is sealed. The first base material 101 and the second base material 102 do not have to be a single base material, and can be prepared by further laminating the respective base materials in layers.
図2は、図1の試料分析チップの第一基材101の平面図である。
第一基材101には流路103と、反応場110とが形成され、反応場110は、主反応部104及び副反応部105を備える。
平面視で第一基材101の中央には、第一基材101の同心円状の凹部を有する流路103が形成されている。また、第一基材101の中心を基準として放射状に延びる溝状の側路107が形成される。主反応部104は凹部形状に形成され、それぞれ対応する側路107を介して流路103に連通される。また、主反応部104のそれぞれには、対応する側路107の延長上に位置し、主反応部104から第一基材101の縁方向に延びる溝状の副反応部105が形成されている。
FIG. 2 is a plan view of the first substrate 101 of the sample analysis chip of FIG.
A flow path 103 and a reaction field 110 are formed in the first substrate 101, and the reaction field 110 includes a main reaction unit 104 and a sub reaction unit 105.
A flow path 103 having a concentric concave portion of the first base material 101 is formed in the center of the first base material 101 in plan view. Further, a groove-like side passage 107 extending radially from the center of the first base material 101 is formed. The main reaction part 104 is formed in a concave shape, and communicates with the flow path 103 via the corresponding side passage 107. Each of the main reaction portions 104 is formed with a groove-like sub reaction portion 105 that is located on the extension of the corresponding side passage 107 and extends from the main reaction portion 104 in the edge direction of the first base material 101. .
さらに、流路103の中心には、サンプル液の導入口106が形成されている。
なお、図2では、第一基材101側にサンプル液の導入口106が設けられているが、流路103内にサンプルを導入できれば第二基材102側に設けることもできる。
サンプル液の導入口106へのサンプル液の導入は、生化学で一般的に使用されるピペットチップで行うことができる。サンプル液の導入は、手作業で行っても良いし、自動化器具や装置で行っても良い。
流路103と主反応部104は側路107によって連通し、流路103に導入されたサンプル液を、円形基材の中心部を軸に遠心回転させる事で遠心力を用いて側路107を経て主反応部104、副反応部105へと送液できるようになっている。
Further, a sample liquid inlet 106 is formed at the center of the flow path 103.
In FIG. 2, the sample solution inlet 106 is provided on the first base material 101 side, but may be provided on the second base material 102 side as long as the sample can be introduced into the flow path 103.
The sample liquid can be introduced into the sample liquid inlet 106 by a pipette tip generally used in biochemistry. The introduction of the sample liquid may be performed manually, or may be performed by an automated instrument or device.
The flow path 103 and the main reaction part 104 communicate with each other through a side path 107, and the sample liquid introduced into the flow path 103 is rotated about the center of the circular base material by using a centrifugal force to circulate the side path 107. Then, the liquid can be sent to the main reaction unit 104 and the sub reaction unit 105.
後述する第2実施形態のチップのように長方形基材や多角形基材の場合には、前述のピペットチップを用いて流路103から主反応部104、副反応部105にサンプル液を導入しても良い。ピペットチップで全ての反応場110に送液できないときは、別途空気などで加圧して送液することもできる。また、長方形基材や多角形基材の場合、図2の円形基材の場合と同様に、重心に設けられたサンプル液の導入口106を中心に反応場110が放射状に配置されている場合には、重心を軸に遠心回転させて送液するようにしてもよく、サンプル液の導入口106と主反応部104、副反応部105が、遠心力を用いて主反応部104、副反応部105への送液を行うことができる位置関係に配置されている場合等には、遠心回転させて送液するようにしてもよい。 In the case of a rectangular substrate or a polygonal substrate such as the chip of the second embodiment to be described later, the sample solution is introduced from the flow path 103 into the main reaction unit 104 and the sub reaction unit 105 using the pipette chip described above. May be. When the solution cannot be sent to all the reaction fields 110 with a pipette tip, the solution can be sent under pressure with air or the like. In the case of a rectangular base material or a polygonal base material, as in the case of the circular base material in FIG. 2, the reaction fields 110 are arranged radially around the sample solution inlet 106 provided at the center of gravity. For example, the sample liquid inlet 106, the main reaction unit 104, and the side reaction unit 105 may be sent by centrifugal rotation about the center of gravity. In the case where the liquid is supplied to the unit 105 in a positional relationship where the liquid can be supplied, the liquid may be sent by centrifugal rotation.
図3は、本実施形態に係る試料分析チップのその他の例を示す第一基材101の平面図である。
本実施形態に係る試料分析チップにおいて、副反応部105は、図2に示すように、側路107の延長上に配置する場合に限るものではなく、図3に示すように、副反応部105が、側路107の延長上から多少傾けた方向に配置されていてもよい。この場合には、サンプル液が、側路107、主反応部104を経て副反応部105に十分導入される位置に、副反応部105を配置すればよい。
FIG. 3 is a plan view of the first substrate 101 showing another example of the sample analysis chip according to the present embodiment.
In the sample analysis chip according to the present embodiment, the side reaction unit 105 is not limited to being arranged on the extension of the side passage 107 as shown in FIG. 2, but the side reaction unit 105 as shown in FIG. However, it may be arranged in a direction slightly inclined from the extension of the side path 107. In this case, the side reaction part 105 may be arranged at a position where the sample liquid is sufficiently introduced into the side reaction part 105 via the side passage 107 and the main reaction part 104.
図4は、本実施形態に係る試料分析チップのその他の例を示す第一基材101の平面図である。
図4に示すように、流路103は、第一基材101の同心円の円周上に配置された円環状の溝形状を有し、円環の一端をサンプル液の導入口106、他端をサンプル液の排出口として、流路103にサンプル液を導入するようにしてもよい。この場合には、側路107は、第一基材101の中心を基準として放射状に配置するのではなく、導入口106から導入されたサンプル液の進行方向に対して第一基材101の縁方向に多少傾けた方向に配置し、サンプル液が、側路107、主反応部104を経て副反応部105に十分導入されるように、側路107及び副反応部105を配置すればよい。
FIG. 4 is a plan view of the first substrate 101 showing another example of the sample analysis chip according to the present embodiment.
As shown in FIG. 4, the flow path 103 has an annular groove shape arranged on the circumference of a concentric circle of the first base material 101, one end of the ring being the sample solution inlet 106 and the other end. The sample solution may be introduced into the flow path 103 using the sample solution outlet. In this case, the side passages 107 are not arranged radially with respect to the center of the first base material 101, but the edge of the first base material 101 with respect to the traveling direction of the sample liquid introduced from the inlet 106. The side channel 107 and the side reaction unit 105 may be arranged so that the sample liquid is sufficiently introduced into the side reaction unit 105 through the side channel 107 and the main reaction unit 104.
図5は、本実施形態に係る試料分析チップのその他の例を示す第一基材101の平面図である。
図5に示すように、流路103を、第一基材101の中心を基準として放射状に配置し、流路103の、第一基材101の縁側の一端を主反応部104に連接し、流路103の他端に導入口106を設けることで、流路103毎に、導入口106からサンプル液を導入し、流路103、主反応部104を経て副反応部105にサンプル液を導入するようにしてもよい。また、副反応部105は、図2に示すように放射状に配置された流路103の延長上に主反応部104と連通するように配置してもよく、図5に示すように流路103の延長上から多少傾けた方向に配置してもよい。
FIG. 5 is a plan view of the first substrate 101 showing another example of the sample analysis chip according to the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the flow path 103 is arranged radially with respect to the center of the first base material 101, and one end of the flow path 103 on the edge side of the first base material 101 is connected to the main reaction unit 104, By providing the introduction port 106 at the other end of the channel 103, the sample solution is introduced from the introduction port 106 for each channel 103, and the sample solution is introduced into the side reaction unit 105 through the channel 103 and the main reaction unit 104. You may make it do. Moreover, the side reaction part 105 may be arrange | positioned so that it may connect with the main reaction part 104 on the extension of the flow path 103 arrange | positioned radially as shown in FIG. 2, and the flow path 103 is shown in FIG. It may be arranged in a direction slightly tilted from the extension.
図6は、本発明の第2実施形態に係る試料分析チップ1の一様態を示した斜視分解図である。
第2実施形態における試料分析チップは、図6に示すように、第一基材101及び第二基材102は例えば平面視が長方形を有する。なお、ここでは、第一基材101及び第二基材102は、平面視が長方形である場合について説明するが、長方形に限るものではなく、平面視が、楕円形、台形、三角形等の形状を含み、長手方向と短手方向とを有する形状とする事ができる。もちろん、正方形や正五角形の様な形状の基材であっても適用することができるが、長手方向と短手方向とを有する基材とすることで、基材面積内の無駄な面積を削減することができる。
これらの形態においてサンプル液を送液するためには、基材表面を親水化させて液の導入を促したり、遠心回転した際にサンプル送液入り口が最中心側になるように遠心送液したりする事で実現できるが、主反応部、副反応部がサンプルで満たされれば方法は問わない。
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a uniform state of the sample analysis chip 1 according to the second embodiment of the present invention.
In the sample analysis chip in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the first base material 101 and the second base material 102 have, for example, a rectangular shape in plan view. Here, the first base material 101 and the second base material 102 will be described in the case where the plan view is rectangular. However, the first base material 101 and the second base material 102 are not limited to the rectangular shape, and the plan view has a shape such as an ellipse, a trapezoid, and a triangle. And having a longitudinal direction and a lateral direction. Of course, it can also be applied to a base material having a shape such as a square or a regular pentagon, but by using a base material having a longitudinal direction and a short direction, a useless area within the substrate area is reduced. can do.
In order to send the sample solution in these forms, the substrate surface is hydrophilized to promote introduction of the solution, or the solution is centrifuged so that the sample solution inlet is at the most central side when it is centrifuged. However, the method is not limited as long as the main reaction part and the side reaction part are filled with the sample.
図7は図6の第2実施形態に係る試料分析チップ1の第一基材101の平面図である。
図7に示すように、主反応部104は平面視が円形の凹部形状を有し、第一基材101の長手方向に沿って複数配置される。主反応部104どうしの間には、溝状の流路103が形成される。主反応部104の、この主反応部104が並ぶ方向と直交するように、溝状の副反応部105が形成される。
また、第一基材101の長手方向一端寄りに形成された、流路103の端部は、図6に示すように、第二基材102に設けられたサンプル液の導入口106と対向して配置される。
そして、第一基材101と第二基材102とを貼り合わせた状態で、導入口106からサンプル液を導入することで、流路103と主反応部104とを交互に経て第一基材101の一端側から他端側の主反応部104にサンプル液が導入されると共に、各主反応部104に導入されたサンプル液が、各主反応部104に設けられた副反応部105に導入される。
FIG. 7 is a plan view of the first substrate 101 of the sample analysis chip 1 according to the second embodiment of FIG.
As shown in FIG. 7, the main reaction portion 104 has a concave shape that is circular in plan view, and a plurality of main reaction portions 104 are arranged along the longitudinal direction of the first base material 101. A groove-like flow path 103 is formed between the main reaction portions 104. A groove-like sub-reaction portion 105 is formed so as to be orthogonal to the direction in which the main reaction portions 104 are arranged in the main reaction portion 104.
Further, the end portion of the flow path 103 formed near one end in the longitudinal direction of the first base material 101 is opposed to the sample liquid inlet 106 provided in the second base material 102 as shown in FIG. Arranged.
Then, the first base material 101 and the second base material 102 are bonded together, and the sample liquid is introduced from the inlet 106 so that the first base material passes through the flow path 103 and the main reaction portion 104 alternately. 101, the sample liquid is introduced from one end side to the main reaction section 104 on the other end side, and the sample liquid introduced into each main reaction section 104 is introduced into the sub reaction section 105 provided in each main reaction section 104. Is done.
なお、副反応部105の形状は自由であり、図8に示すように、副反応部105において、測定を行う測定部105aと、測定部105aと主反応部104とを連通する測定部105aよりも平面視で幅の狭い連通部105bと、を設け、連通部105bの体積をより小さく絞ることも可能である。
実際に測定が行われる測定部105aは後述の測定機構の検出部の大きさに合わせてある程度の有効なサイズにすることで光量を増加し、感度や精度を増強する事が出来るが、連通部105bでは挟み込んでの温度調節もされず、測光もされない部分であるため、サンプル液量は少ない事が好ましい。
The shape of the side reaction part 105 is arbitrary. As shown in FIG. 8, in the side reaction part 105, a
The
図9は、第2実施形態に係る試料分析チップ1の第一基材101のその他の例を示す平面図である。
図9に示す第一基材101では、第一基材101の長手方向に沿って配置した流路103に沿って、複数の主反応部104が配置され、流路103から略直交する方向に分岐した側路107によって各主反応部104と流路103とが連通される。さらに、側路107の延長上に、主反応部104から延びる溝状の副反応部105が設けられている。副反応部105は、図7に示すように、平面視で溝の幅が一定であってもよく、また、図8と同様に、測定部105aと連通部105bとを備える形状としてもよい。
なお、上記第一及び第二実施形態における試料分析チップ1において、流路103、主反応部104、副反応部105、側路107のそれぞれにおいて深さは自由に設定しても問題なく、副反応部105の体積を減らし反応効率を向上させたい場合は副反応部105を浅く作成すると良い。
FIG. 9 is a plan view showing another example of the first base material 101 of the sample analysis chip 1 according to the second embodiment.
In the first base material 101 shown in FIG. 9, a plurality of main reaction portions 104 are arranged along the flow path 103 arranged along the longitudinal direction of the first base material 101, and in a direction substantially orthogonal to the flow path 103. Each main reaction part 104 and the flow path 103 communicate with each other by the branched side path 107. Further, on the extension of the side passage 107, a groove-like sub reaction portion 105 extending from the main reaction portion 104 is provided. As shown in FIG. 7, the side reaction part 105 may have a constant groove width in a plan view, and may have a shape including a
In the sample analysis chip 1 in the first and second embodiments, there is no problem even if the depth is set freely in each of the flow path 103, the main reaction section 104, the sub reaction section 105, and the side path 107. In order to reduce the volume of the reaction unit 105 and improve the reaction efficiency, the side reaction unit 105 is preferably made shallow.
図10に第一実施形態における円形状の試料分析チップ1を用いた試料分析装置の一例を示す構成図である。
試料分析チップ1は主温調機構201と副温調機構202によって挟み込まれるように配置され、試料分析チップ1の両面から温度調節が行われる。具体的には、試料分析チップ1の第一基材101側と主温調機構201とが接するように配置され、第二基材102と副温調機構202とが接するように配置される。
この時、主温調機構201は少なくとも主反応部104全てを覆う領域を調温可能に構成され、例えば図10に示すように、平面視で第一基材101側全面を覆う領域を調温可能に形成されてもよく、或いは平面視で全ての主反応部104を覆うドーナツ状の領域を調温可能に形成されてもよい。
FIG. 10 is a configuration diagram showing an example of a sample analyzer using the circular sample analysis chip 1 in the first embodiment.
The sample analysis chip 1 is disposed so as to be sandwiched between the main temperature adjustment mechanism 201 and the sub temperature adjustment mechanism 202, and temperature adjustment is performed from both surfaces of the sample analysis chip 1. Specifically, the first base material 101 side of the sample analysis chip 1 and the main temperature control mechanism 201 are disposed so as to contact each other, and the second base material 102 and the sub temperature control mechanism 202 are disposed so as to contact each other.
At this time, the main temperature adjustment mechanism 201 is configured to be able to adjust the temperature covering at least the entire area of the main reaction unit 104. For example, as shown in FIG. Alternatively, it may be formed, or a donut-shaped region covering all the main reaction parts 104 in a plan view may be formed to be temperature-controllable.
副温調機構202は、第二基材102の、平面視で主反応部104と重なる領域全てを覆うと共に、副反応部105と重なる領域の少なくとも一部を覆わないように配置される。この第二基材102の副温調機構202で覆われない領域が、生化学反応を測定するための測定面となる。
このように主温調機構201及び副温調機構202が配置された状態で、測定機構203を副温調機構202の外周に沿って移動させ、副反応部105の上面の円環状の領域を測定する事で反応溶液の大部分に2方向から強く温度制御を行いながら測定する事ができる。
測定機構203は、例えば光電子増倍管と光ファイバとを組み合わせてなる。試料分析チップ1に対し、その両面から温度調節を行うことによって、試料分析チップ1内のサンプル液に対して蛍光検出反応を生じさせ、この蛍光検出反応により生じた蛍光波長等を測定機構203によって測定することで、サンプル液の分析を行う。
The sub-temperature control mechanism 202 is disposed so as to cover the entire area of the second base material 102 that overlaps the main reaction part 104 in a plan view and does not cover at least a part of the area that overlaps the sub-reaction part 105. A region of the second base material 102 that is not covered with the sub temperature control mechanism 202 is a measurement surface for measuring a biochemical reaction.
With the main temperature adjustment mechanism 201 and the auxiliary temperature adjustment mechanism 202 arranged in this manner, the measurement mechanism 203 is moved along the outer periphery of the auxiliary temperature adjustment mechanism 202, and the annular region on the upper surface of the auxiliary reaction unit 105 is moved. By measuring, most of the reaction solution can be measured while strongly controlling the temperature from two directions.
The measurement mechanism 203 is formed by combining, for example, a photomultiplier tube and an optical fiber. By adjusting the temperature from both sides of the sample analysis chip 1, a fluorescence detection reaction is caused to the sample liquid in the sample analysis chip 1, and the fluorescence wavelength generated by the fluorescence detection reaction is measured by the measurement mechanism 203. The sample solution is analyzed by measuring.
また、第一実施形態における試料分析チップ1を用いた試料分析装置の他の例としては、図11に示すように主温調機構201を試料分析チップ1以上の大きさに掘り込んだ形状とする事で、試料分析チップ1の側面を含む第一基材101側を主温調機構201によりすっぽりと覆い、副反応部105の一部を除いて、第二基材102側を副温調機構202によって覆うことによって、温度制御の強さや温度変化速度を向上させる事が可能である。 Further, as another example of the sample analyzer using the sample analysis chip 1 in the first embodiment, as shown in FIG. 11, the main temperature adjustment mechanism 201 is dug into a size larger than that of the sample analysis chip 1. Thus, the first base material 101 side including the side surface of the sample analysis chip 1 is completely covered by the main temperature control mechanism 201, and the second base material 102 side is sub-temperature controlled except for a part of the side reaction part 105. By covering with the mechanism 202, the strength of temperature control and the temperature change rate can be improved.
図12は、本発明の第二実施形態における長方形状の試料分析チップ1を用いた試料分析装置の一例を示す構成図である。
試料分析チップ1は、第一基材101側が主温調機構201に接し、第二基材102側が副温調機構202に接するように配置することで、主温調機構201及び副温調機構202によって挟み込まれるようにして温度調節が行われる。
この時、主温調機構201は全ての主反応部104を含む領域を温度調節可能に形成され、図12に示すように、試料分析チップ1の第一基材1側の面全面を調温可能に構成されてもよく、或いは、第一基材1側の面の平面視で主反応部104のみを含む領域を調温可能に構成されていてもよい。
FIG. 12 is a configuration diagram showing an example of a sample analyzer using the rectangular sample analysis chip 1 in the second embodiment of the present invention.
The sample analysis chip 1 is arranged such that the first base material 101 side is in contact with the main temperature control mechanism 201 and the second base material 102 side is in contact with the sub temperature control mechanism 202, whereby the main temperature control mechanism 201 and the sub temperature control mechanism are arranged. The temperature is adjusted so as to be sandwiched by 202.
At this time, the main temperature adjustment mechanism 201 is formed so that the temperature of the region including all the main reaction units 104 can be adjusted, and as shown in FIG. 12, the temperature of the entire surface of the sample analysis chip 1 on the first substrate 1 side is adjusted. Alternatively, the region including only the main reaction unit 104 in a plan view of the surface on the first base material 1 side may be configured to be temperature-controllable.
副温調機構202は全ての主反応部104全面を覆うと同時に副反応部105の少なくとも一部を覆わないように配置される。
このように、副反応部105の少なくとも一部が、副温調機構202や主温調機構201によって覆われない状態で、測定機構203は副温調機構202の側面に沿って、副反応部105の上面を直線状に測定する事で反応溶液の大部分に2方向から強く温度制御を行いながら測定することができる。
これらの主反応部104と副反応部105は体積比率に応じて反応効率を向上させる事が可能であり、副反応部105の体積と主反応部104の体積比率は1:1以下、すなわち、副反応部105の体積が主反応部104の体積以下であることが望ましく、例えば副反応部105の体積0.1μlに対して主反応部104の体積10μlであれば反応液はほぼ2方向からの挟み込み温調を実施する事ができるため、非常に高効率な温度調節能力を得る事ができるし、副反応部0.5μlに対して主反応部3μl程度であっても十分な効率を得る事ができる。
The sub-temperature control mechanism 202 is disposed so as to cover the entire surface of all the main reaction units 104 and at the same time not cover at least a part of the sub-reaction units 105.
As described above, the measurement mechanism 203 moves along the side surface of the sub temperature control mechanism 202 in a state where at least a part of the sub reaction unit 105 is not covered by the sub temperature control mechanism 202 or the main temperature control mechanism 201. By measuring the upper surface of 105 linearly, most of the reaction solution can be measured while strongly controlling the temperature from two directions.
The main reaction unit 104 and the sub reaction unit 105 can improve the reaction efficiency according to the volume ratio, and the volume ratio of the sub reaction unit 105 and the main reaction unit 104 is 1: 1 or less. It is desirable that the volume of the secondary reaction unit 105 is equal to or less than the volume of the main reaction unit 104. For example, if the volume of the main reaction unit 104 is 10 μl with respect to the volume of 0.1 μl of the secondary reaction unit 105, the reaction solution is almost from two directions. Therefore, it is possible to obtain a highly efficient temperature control capability, and sufficient efficiency can be obtained even with about 3 μl of the main reaction part with respect to 0.5 μl of the secondary reaction part. I can do things.
仮に、反応部が一つしかなく、温度調節を反応部に適用しながら測光を行おうとすると、温度調節機構に接触する面と、測定する面とが必要である。そのため、片面から熱をかけても、温調機構と接触していない面から熱が逃げてしまう。冷却も同様である。
そこで、温度調節をしたい液体の大部分は挟みこんで急激な熱温度変更を行えるようにし、その一部を挟み込まず結果の測定や測光を行う事で高効率な温調−測定機能が実現できる。
この試料分析チップ1は、特に、PCR(ポリメラーザ連鎖反応)法の様な温度調節プログラムが複雑な反応や、90度を上回る様な熱の逃げ易い温度反応で特に効果を発揮する。
If there is only one reaction part and photometry is performed while applying temperature control to the reaction part, a surface that contacts the temperature control mechanism and a surface to be measured are required. Therefore, even if heat is applied from one side, the heat escapes from the side that is not in contact with the temperature control mechanism. The same applies to cooling.
Therefore, it is possible to realize a highly efficient temperature control-measurement function by sandwiching most of the liquid whose temperature is to be adjusted so that the temperature can be changed suddenly, and by measuring and measuring the result without inserting a part of the liquid. .
The sample analysis chip 1 is particularly effective in a reaction in which a temperature control program such as a PCR (polymerase chain reaction) method is complicated, or in a temperature reaction in which heat is more than 90 degrees, which easily escapes heat.
次に本発明の試料分析チップの製造方法について説明する。
まず、成形型を使用した成形により、第一基材101を形成する。
第一基材101は100μm以上10mm以下程度の厚みの範囲で選択する事ができる。
第二基材102の厚みが10μm以上300μm以下の範囲にある場合、第一基材101の熱伝導性及び蓋性能の双方を好適に満足することができる。第二基材102の厚みが300μmよりも大きいと、熱容量が大きくなり、熱応答性が低下するおそれがある。
Next, the manufacturing method of the sample analysis chip of the present invention will be described.
First, the first substrate 101 is formed by molding using a mold.
The 1st base material 101 can be selected in the thickness range of about 100 micrometers or more and 10 mm or less.
When the thickness of the 2nd base material 102 exists in the range of 10 micrometers or more and 300 micrometers or less, both the heat conductivity of the 1st base material 101 and lid | cover performance can be satisfied suitably. When the thickness of the second base material 102 is larger than 300 μm, the heat capacity becomes large and the thermal responsiveness may be lowered.
第一基材101の材料としては、光透過性を有する樹脂を使用することができる。また、副反応部105における溶液に対して光学的分析(蛍光測定や比色測定など)をする場合には、第一基材101の透明性が高いことが好ましい。例えば、第一基材101の材料は、試料に影響を与えないものであれば特に制限はないが、特にポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリルのいずれかを含む樹脂材料を用いれば、良好な可視光透過性を確保することができる。ポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレンやポリプロピレンとポリエチレンとのランダム共重合体を使用することができる。また、アクリルとしては、ポリメタクリル酸メチル、又は、メタクリル酸メチルとその他のメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレンなどのモノマーとの共重合体を使用することができる。また、これらの樹脂材料を使用する場合、チップの耐熱性や強度を確保することもできる。樹脂材料以外としては、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、真鍮、金等の金属材料を挙げることができる。金属材料を用いた場合、加えて熱伝導率及び封止性能に優れるが、第一基材101側又は第二基材102側の少なくとも一方の側の、上面視で副反応部105と重なる領域を、光透過性の材料に一部変更する必要がある。 As a material of the first base material 101, a resin having optical transparency can be used. In addition, when optical analysis (fluorescence measurement, colorimetric measurement, or the like) is performed on the solution in the side reaction unit 105, it is preferable that the first substrate 101 has high transparency. For example, the material of the first base material 101 is not particularly limited as long as it does not affect the sample. However, if a resin material containing any of polypropylene, polycarbonate, and acrylic is used, good visible light transmittance can be obtained. Can be secured. As polypropylene, homopolypropylene or a random copolymer of polypropylene and polyethylene can be used. Moreover, as an acryl, the copolymer of monomers, such as polymethyl methacrylate or methyl methacrylate, and other methacrylic acid ester, acrylic acid ester, styrene, can be used. Moreover, when using these resin materials, the heat resistance and intensity | strength of a chip | tip can also be ensured. Examples of the material other than the resin material include aluminum, copper, silver, nickel, brass, and gold. In the case where a metal material is used, in addition, it has excellent thermal conductivity and sealing performance, but overlaps with the side reaction part 105 in top view on at least one side of the first base material 101 side or the second base material 102 side. Need to be partially changed to a light transmissive material.
なお本発明の実施形態において、「透明」及び「光透過性」とは、形成した際の可視光域(波長350nm以上780nm以下)の全平均透過率が70%以上であるものとする。測定(測光)対象が、可視光以外の波長域の場合、測定対象の波長域で、測定可能な程度の光透過性を有することが好ましい。
第一基材101と第二基材102との貼り合わせ方法としては、一方の基材に接着層として樹脂コーティング層を設け、これを溶融させて両基材を接着する方法が挙げられる。樹脂コーティング層は、熱伝導率の高い金属材料基材に設けて溶融接着することが好ましい。樹脂コーティング層の材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリアセタール、ポリエステルやポリプロピレン等の樹脂材料を用いることができる。
In the embodiment of the present invention, “transparent” and “light transmissive” mean that the total average transmittance in the visible light region (wavelength of 350 nm or more and 780 nm or less) when formed is 70% or more. When the measurement (photometry) target is in a wavelength range other than visible light, it is preferable that the measurement target has a light transmittance that is measurable in the wavelength range of the measurement target.
As a method of bonding the first base material 101 and the second base material 102, there is a method in which a resin coating layer is provided as an adhesive layer on one base material, and this is melted to bond both base materials. The resin coating layer is preferably provided on a metal material substrate having high thermal conductivity and melt bonded. As a material for the resin coating layer, a resin material such as polyethylene terephthalate (PET), polyacetal, polyester, or polypropylene can be used.
第一基材101と第二基材102との貼り合わせ工程においては、微細加工しやすく、蛍光測定に好適な光透過性の樹脂材料を第一基材101に用い、第一基材101に対して溶融接着による貼り合わせが容易な材料を第二基材102に用いることが好ましい。
第二基材102の材料としては、熱伝導率が高く、溶融接着のための樹脂コーティング層を有する金属材料を好適に採用することができる。金属材料の表面に樹脂コーティング層を形成することにより、材料を選定する際に金属材料自体の耐薬品性は考慮しなくて良い。
In the bonding process of the first base material 101 and the second base material 102, a finely transmissive and light-transmitting resin material suitable for fluorescence measurement is used for the first base material 101. On the other hand, it is preferable to use a material that can be easily bonded by fusion bonding for the second substrate 102.
As the material of the second base material 102, a metal material having a high thermal conductivity and having a resin coating layer for fusion bonding can be suitably used. By forming the resin coating layer on the surface of the metal material, it is not necessary to consider the chemical resistance of the metal material itself when selecting the material.
また、第二基材102において金属材料の表面に樹脂コーティング層を形成する際、樹脂コーティング層の下地としてアンカー層を形成すると、レーザを用いた融着が可能である。レーザを用いた融着をさせるために好適なアンカー層は、レーザ波長光を吸収するカーボンブラック(光吸収性材料)が練り込まれていることが好ましい。この場合、レーザ光を照射することによりアンカー層が発熱して樹脂コーティング層を溶融接着することができる。
また、アンカー層にカーボンブラックを添加することに代えて、樹脂コーティング層にカーボンブラックを添加したり、樹脂コーティング層の表面を黒色に塗装したりしても良い。例えば波長900nm程度の赤外光フォトダイオードレーザーの光を照射することによっても樹脂コーティング層を効率良く溶融させることができる。レーザ溶着は、熱溶着と異なり、試料分析チップ1の全体を加熱する必要がないことから、試料分析チップ1や試料分析チップ1に固定されている試薬に殆ど影響を与えずに第一基材101と第二基材102とを貼り合わせることができる。
Further, when a resin coating layer is formed on the surface of the metal material in the second base material 102, if an anchor layer is formed as a base of the resin coating layer, fusion using a laser is possible. The anchor layer suitable for fusing using a laser is preferably incorporated with carbon black (light absorbing material) that absorbs laser wavelength light. In this case, by irradiating the laser beam, the anchor layer generates heat and the resin coating layer can be melt bonded.
Further, instead of adding carbon black to the anchor layer, carbon black may be added to the resin coating layer, or the surface of the resin coating layer may be painted black. For example, the resin coating layer can be efficiently melted by irradiating light of an infrared photodiode laser having a wavelength of about 900 nm. Laser welding, unlike thermal welding, does not require heating of the entire sample analysis chip 1, so that the first base material hardly affects the sample analysis chip 1 or the reagent fixed to the sample analysis chip 1. 101 and the 2nd base material 102 can be bonded together.
次に、本実施形態の試料分析方法の具体例を用いて試料分析方法の詳細について説明する。
遺伝子解析の一例としては、例えばK‐ras遺伝子変異の検出や、生殖細胞変異の検出が挙げられる。K‐ras遺伝子変異の特定はがん治療のために特定方法の確立が望まれており、生殖細胞変異の特定は薬効の推定等に利用できると考えられている。
Next, details of the sample analysis method will be described using a specific example of the sample analysis method of the present embodiment.
Examples of gene analysis include detection of K-ras gene mutation and detection of germline mutation. The identification of K-ras gene mutation is desired to establish a specific method for cancer treatment, and the identification of germ cell mutation is considered to be usable for estimation of drug efficacy.
・生殖細胞変異の検出
生殖細胞変異はSNPsの特定によって検出できる。SNPsの特定方法の一つとして、例えば蛍光を用いたPC‐PHFA(PCR−Preferential Homoduplex Formation Assay)法が利用されている。当該方法によれば、蛍光試薬の発光差によって変異を検出するが、本発明の試料分析チップ1を用いることで、各ウェルの配液バラツキが少ないので、正確な分析が可能であることから、SNPs検出に好適である。また上記以外のSNPs検出方法としてインベーダー(登録商標)法、等についても同様に試料分析チップを用いることが可能である。
Germline mutation detection Germline mutations can be detected by identifying SNPs. As one of the methods for identifying SNPs, for example, a PC-PHFA (PCR-Preferred Modulation Formation Assay) method using fluorescence is used. According to the method, mutation is detected by the difference in luminescence of the fluorescent reagent, but by using the sample analysis chip 1 of the present invention, since there is little liquid distribution variation in each well, accurate analysis is possible. Suitable for detecting SNPs. In addition, a sample analysis chip can be similarly used for the Invader (registered trademark) method and the like as a method for detecting SNPs other than the above.
蛍光測定の場合、励起光を照射して発生する蛍光を測定するものがある。その場合、測定機構は、測光機構であり、光ファイバーや特定の波長域を選択するフィルター、励起光の光源、光電子増倍管などを備えることが好ましい。
血液などから得られる検体核酸を精製して、溶液試料とする。本実施形態の試料分析チップ1に注入前又は注入後配液前に、検体核酸の増幅を行なう。例えばVK4、VK1、CYP2C9*3、CYP2C9*2、及びポジティブコントロール(MTHFRなど)をマルチプレックスPCRにてサンプル内の遺伝子断片を増幅する。サンプルを送液し、PCRを行う。
In the case of fluorescence measurement, there is one that measures fluorescence generated by irradiating excitation light. In that case, the measurement mechanism is a photometry mechanism, and preferably includes an optical fiber, a filter for selecting a specific wavelength range, a light source for excitation light, a photomultiplier tube, and the like.
A sample nucleic acid obtained from blood or the like is purified to obtain a solution sample. The sample nucleic acid is amplified before or after injection into the sample analysis chip 1 of the present embodiment. For example, VK4, VK1, CYP2C9 * 3, CYP2C9 * 2, and positive controls (such as MTHFR) are used to amplify gene fragments in the sample by multiplex PCR. Transfer sample and perform PCR.
上記の検出方法では、一つのSNPを判定するために2つの検出用の主反応部104、副反応部105が必要となるので1検体試料につき10個以上の主反応部104、副反応部105が形成された試料分析チップを使用すると良く、それぞれの反応部にSNP検出用の試薬を固定する。
上記PCRにより核酸が増幅された試料を、各主反応部104に配液する。各主反応部104を温調し、副反応部105の測定を行いSNP検出用試薬に混入された蛍光試薬の発光差によって変異を検出する。一つのSNPに対し2つの副反応部105のうち一つのみ陽性反応ならばホモ、二つ陽性ならヘテロと判定することができる。
In the above detection method, two main reaction units 104 and sub reaction units 105 for detection are required to determine one SNP, and therefore, 10 or more main reaction units 104 and sub reaction units 105 are required for each specimen sample. It is preferable to use a sample analysis chip on which SNP is formed, and a reagent for SNP detection is fixed to each reaction part.
The sample whose nucleic acid is amplified by the PCR is distributed to each main reaction unit 104. Each main reaction unit 104 is temperature-controlled, the measurement of the sub-reaction unit 105 is performed, and a mutation is detected based on the difference in luminescence of the fluorescent reagent mixed in the SNP detection reagent. If only one of the two side reaction parts 105 is positive with respect to one SNP, it can be determined to be homo, and if two are positive, it can be determined to be hetero.
・K‐ras遺伝子変異の検出
本例においては、上記生殖細胞変異の検出に使用される試料分析チップ1とは異なる試料分析チップ1を使用する。
上記遺伝子変異の検出用の主反応部104、副反応部105にはプローブ核酸を含む試薬が固定される。また、プローブ核酸を含んだ前記試薬には、蛍光試薬が含まれている。K‐ras遺伝子の検出は野生型と13種類の変異があるので少なくとも14の主反応部104、副反応部105が形成された試料分析チップを使用し、当該主反応部104のそれぞれに対応した試薬が固定化されていることが好ましい。
大腸癌などのがん細胞を採取し、検体核酸を精製して、溶液試料とする。本発明の試料分析チップ1に注入前又は注入後配液前に、検体核酸の増幅を行なう。サンプルを送液し、PCRを行い、同様に検出を行う。
-Detection of K-ras gene mutation In this example, the sample analysis chip 1 different from the sample analysis chip 1 used for the detection of the germ cell mutation is used.
A reagent containing a probe nucleic acid is fixed to the main reaction part 104 and the side reaction part 105 for detecting the gene mutation. The reagent containing the probe nucleic acid contains a fluorescent reagent. Since there are 13 types of mutations in the detection of the K-ras gene, a sample analysis chip in which at least 14 main reaction parts 104 and side reaction parts 105 are formed is used, and corresponding to each of the main reaction parts 104 It is preferable that the reagent is immobilized.
Collect cancer cells such as colorectal cancer, purify the sample nucleic acid, and use it as a solution sample. The sample nucleic acid is amplified before or after the injection into the sample analysis chip 1 of the present invention. The sample is fed, PCR is performed, and detection is performed in the same manner.
以上説明したように、本実施形態に係る試料分析チップ1は、サンプルを送液するための流路を備えた第一基材101と、主反応部104、副反応部105や流路103に蓋をするための少なくとも第二基材102とを持ち、温度調節によって生化学反応をおこなうための反応場を、温調反応を行うための主反応部104と生化学反応を測定するための副反応部105とに分割した。
試料分析チップ1は温度調節を行うために少なくとも2方向から温調機構で挟み込んで主反応部104の温度を調節するが、その際に副反応部105は測定が可能であるように少なくとも1方向の温調機構から開放されている。そのため、主反応部104を温度調節し生化学反応を生じさせつつ、この生化学反応を副反応部105で測定することができる。つまり、主反応部104において少なくとも2方向から温調機構により温調を行うことで効率よく温調が行われる。一方、副反応部105については1方向からの温調機構のみにより温調を行っているため主反応部104に比較して温調効率は悪いが、主反応部104は副反応部105と連通しているため、主反応部104内の温度変化によって生じた生化学反応を起した溶液と、副反応部105の溶液は互いに行き来し合い、混ざり合う。特に、PCRの様な温度変化を繰り返す生化学反応や、高温を用いる生化学反応においては溶液の行き来は激しく、結果として主反応部104と副反応部105の反応はほとんど同じタイミングで生じる事になる。
As described above, the sample analysis chip 1 according to the present embodiment includes the first base material 101 including the flow path for feeding the sample, the main reaction unit 104, the sub reaction unit 105, and the flow path 103. It has at least a second base material 102 for covering, and a reaction field for performing a biochemical reaction by adjusting temperature, a main reaction unit 104 for performing a temperature control reaction, and a sub-field for measuring a biochemical reaction. The reaction part 105 was divided.
In order to adjust the temperature, the sample analysis chip 1 is sandwiched by a temperature control mechanism from at least two directions to adjust the temperature of the main reaction unit 104. At this time, the side reaction unit 105 is at least in one direction so that measurement is possible. It is released from the temperature control mechanism. Therefore, this biochemical reaction can be measured by the side reaction unit 105 while the temperature of the main reaction unit 104 is adjusted to cause a biochemical reaction. That is, the temperature is efficiently adjusted by adjusting the temperature in at least two directions by the temperature adjustment mechanism in the main reaction unit 104. On the other hand, because the temperature of the secondary reaction unit 105 is controlled only by the temperature control mechanism from one direction, the temperature control efficiency is lower than that of the main reaction unit 104, but the main reaction unit 104 communicates with the secondary reaction unit 105. Therefore, the solution causing the biochemical reaction caused by the temperature change in the main reaction unit 104 and the solution in the sub reaction unit 105 come and go to each other and are mixed. In particular, in biochemical reactions that repeat temperature changes such as PCR and biochemical reactions that use high temperatures, the solution flow is intense, and as a result, the reactions of the main reaction unit 104 and the sub reaction unit 105 occur at almost the same timing. Become.
また、このとき、副反応部105の体積を主反応部104の体積以下としているため、主反応部104での生化学反応の発生速度が支配的であり、状況に追従して速やかに副反応部105内のサンプルに生化学反応を生じさせることができ、主反応部104での生化学反応の測定を、副反応部105において高精度に行うことができる。
また、主反応部104を円周上に配置し、副反応部105を主反応部104の外側の同心円上に配置しているため、円形の温調機構を副反応部105は覆わずに主反応部104を覆うように配置することで、温調機構の外周に沿って測定機構を移動させることによって、副反応部105と対向する位置に測定機構を容易に位置決めすることができる。
At this time, since the volume of the side reaction part 105 is set to be equal to or less than the volume of the main reaction part 104, the generation rate of the biochemical reaction in the main reaction part 104 is dominant, and the side reaction rapidly follows the situation. A biochemical reaction can be caused in the sample in the unit 105, and the biochemical reaction in the main reaction unit 104 can be measured with high accuracy in the sub-reaction unit 105.
In addition, since the main reaction unit 104 is arranged on the circumference and the sub reaction unit 105 is arranged on a concentric circle outside the main reaction unit 104, the circular temperature control mechanism is not covered by the sub reaction unit 105 and the main reaction unit 105 is not covered. By disposing the reaction unit 104 so as to cover it, the measurement mechanism can be easily positioned at a position facing the sub-reaction unit 105 by moving the measurement mechanism along the outer periphery of the temperature control mechanism.
同様に、主反応部104を直線上に配置し、主反応部104の列の片側にこの主反応部104に沿って副反応部105を配置しているため、矩形状の温調機構を副反応部105は覆わずに主反応部104を覆うように配置することで、温調機構の縁に沿って測定機構を移動させることによって、副反応部105と対向する位置に測定機構を容易に位置決めすることができる。
なお、測定機構による測定を効率よく行うために、主反応部104同士が円形状、線形上に並んで設けられている事が好ましいが、温調機構と測定機構の組み合わせにより効率の良い測定が可能であればその限りではない。
Similarly, the main reaction unit 104 is arranged on a straight line, and the sub reaction unit 105 is arranged along the main reaction unit 104 on one side of the row of the main reaction units 104. By disposing the reaction unit 105 so as to cover the main reaction unit 104 without covering it, the measurement mechanism can be easily moved to a position facing the sub reaction unit 105 by moving the measurement mechanism along the edge of the temperature control mechanism. Can be positioned.
In order to efficiently perform measurement by the measurement mechanism, it is preferable that the main reaction units 104 are provided in a circular shape and linearly. However, efficient measurement can be performed by combining the temperature control mechanism and the measurement mechanism. This is not the case if possible.
また、測定機構による測定を効率よく行うために、副反応部105同士が円形状、線形上に並んで設けられている事が好ましいが、温調機構と測定機構、主反応部104の並び方の組み合わせにより効率の良い測定が可能であればその限りではない。
また、第一基材101、第二基材102を円形状にすることで、サンプルの送液に遠心力を使いやすくする事もできる。
第一基材101及び第二基材102が円形状である試料分析チップ1においては、第一基材101又は第二基材102に、その同心円の円周上に主反応部104を配置し、さらにその外側に副反応部105を同心円の円周上に整列させる事で効率よく主反応部104を挟み込んで温度調節しながら、副反応部105での測定を行うことができる。
Further, in order to efficiently perform the measurement by the measurement mechanism, it is preferable that the side reaction parts 105 are provided in a circular shape and linearly, but the temperature adjustment mechanism, the measurement mechanism, and the main reaction part 104 are arranged in a line. This is not necessarily the case as long as efficient measurement is possible by combination.
Further, by making the first base material 101 and the second base material 102 into a circular shape, it is possible to make it easy to use centrifugal force for feeding the sample.
In the sample analysis chip 1 in which the first base material 101 and the second base material 102 are circular, the main reaction unit 104 is arranged on the circumference of the concentric circle on the first base material 101 or the second base material 102. In addition, the side reaction part 105 can be measured on the side reaction part 105 while efficiently adjusting the temperature by sandwiching the main reaction part 104 by arranging the side reaction part 105 on the outer circumference of the concentric circle.
また、第一基材101、第二基材102を一方向に長い形状とし、主反応部104、副反応部105を直線上に配置することで、測定機構を一方向に順に移動させればよいため、副反応部105での測定効率を上げることも可能となる。
また、上記実施形態においては、円形状の基材に、その同心円の円周上に主反応部、副反応部を配置する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、多角形状の基材に、同心円の円周上に主反応部、副反応部を配置するようにしてもよい。
以上、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。したがって、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例又は実施形態も網羅すると解すべきである。
In addition, if the first base material 101 and the second base material 102 are long in one direction and the main reaction unit 104 and the sub reaction unit 105 are arranged on a straight line, the measurement mechanism is sequentially moved in one direction. Therefore, the measurement efficiency in the side reaction unit 105 can be increased.
In the above embodiment, the case where the main reaction part and the sub reaction part are arranged on the circumference of the concentric circle on the circular base material has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, a polygonal shape. You may make it arrange | position a main reaction part and a sub reaction part on the base material on the circumference of a concentric circle.
Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to these descriptions. From the description of the invention, other embodiments of the invention will be apparent to persons skilled in the art, along with various variations of the disclosed embodiments. Therefore, it is to be understood that the claims encompass these modifications and embodiments that fall within the scope and spirit of the present invention.
本発明の試料分析チップは、例えば核酸等の試料において生化学物質の検出や分析に用いることができる。特にSNPの変異を検出できることから、がん等の遺伝子、生殖細胞や体細胞遺伝子の変異を検出する手法へ利用することができる。また、複数の溶液を混合する容器、反応容器として利用することが可能である。 The sample analysis chip of the present invention can be used for detection and analysis of biochemical substances in a sample such as a nucleic acid. In particular, since the mutation of SNP can be detected, it can be used for a technique for detecting mutations in genes such as cancer, germ cells and somatic cells. Further, it can be used as a container or a reaction container for mixing a plurality of solutions.
101 第一基材
102 第二基材
103 流路
104 主反応部
105 副反応部
106 導入口
107 側路
101 First base material 102 Second base material 103 Channel 104 Main reaction part 105 Sub reaction part 106 Inlet 107 Side path
Claims (13)
前記反応場の前記溶液を温度制御して生化学反応を誘起させる試料分析チップであって、
前記反応場は、少なくとも2方向から温調制御を行うことの可能な主反応部と、
当該主反応部と連通された副反応部とを備え、
前記副反応部は、測定機構による前記生化学反応を測定するための測定面を少なくとも有することを特徴とする試料分析チップ。 A substrate having a plurality of reaction fields and a flow path for supplying a solution to the plurality of reaction fields;
A sample analysis chip for inducing a biochemical reaction by controlling the temperature of the solution in the reaction field,
The reaction field is a main reaction part capable of controlling the temperature from at least two directions,
A secondary reaction part communicated with the main reaction part,
The side reaction part has at least a measurement surface for measuring the biochemical reaction by a measurement mechanism.
前記基材は円形状又は多角形状を有し、
前記反応場は、
前記主反応部が円周上に位置し、
前記副反応部が前記主反応部の外側の同心円の円周上に位置するように配置されることを特徴とする試料分析チップ。 The sample analysis chip according to claim 1,
The substrate has a circular shape or a polygonal shape,
The reaction field is
The main reaction part is located on the circumference;
The sample analysis chip, wherein the side reaction part is arranged so as to be positioned on a circumference of a concentric circle outside the main reaction part.
前記基材は長手方向と短手方向とを有し、
前記反応場は、
前記主反応部が前記長手方向に沿って直線上に位置し、
前記副反応部が前記主反応部の片側に前記主反応部の列に沿って直線上に位置するように配置されることを特徴とする試料分析チップ。 The sample analysis chip according to claim 1,
The substrate has a longitudinal direction and a transverse direction;
The reaction field is
The main reaction part is located on a straight line along the longitudinal direction;
The sample analysis chip, wherein the side reaction part is arranged on one side of the main reaction part so as to be positioned along a line of the main reaction part.
前記主反応部毎に当該主反応部に一端が連通する側路を有し、前記側路の他端は前記流路に連通されることを特徴とする試料分析チップ。 The sample analysis chip according to claim 1 or 2,
A sample analysis chip, wherein each main reaction part has a side path whose one end communicates with the main reaction part, and the other end of the side path communicates with the flow path.
前記流路に前記溶液を導入するための導入口が設けられていることを特徴とする試料分析チップ。 The sample analysis chip according to any one of claims 1 to 4,
A sample analysis chip, wherein an introduction port for introducing the solution into the channel is provided.
前記主反応部の体積は前記副反応部の体積よりも大きいことを特徴とする試料分析チップ。 The sample analysis chip according to any one of claims 1 to 5,
The volume of the said main reaction part is larger than the volume of the said secondary reaction part, The sample analysis chip characterized by the above-mentioned.
前記副反応部は、前記主反応部と連通する連通部と前記生化学反応の測定用の測定部とを備えることを特徴とする試料分析チップ。 The sample analysis chip according to any one of claims 1 to 6,
The side reaction unit includes a communication unit communicating with the main reaction unit and a measurement unit for measuring the biochemical reaction.
前記反応場及び前記流路が形成される第一基材と、前記第一基材と貼り合わせられて前記第一基材を密閉する第二基材とを備えることを特徴とする試料分析チップ。 The sample analysis chip according to any one of claims 1 to 7,
A sample analysis chip comprising: a first base on which the reaction field and the flow path are formed; and a second base that is bonded to the first base and seals the first base. .
前記第一基材と前記第二基材との少なくともいずれか一方が光透過性材料で形成されていることを特徴とする試料分析チップ。 The sample analysis chip according to claim 8, wherein
A sample analysis chip, wherein at least one of the first base material and the second base material is formed of a light transmissive material.
前記第一基材と前記第二基材との少なくともいずれか一方が金属材料からなることを特徴とする試料分析チップ。 The sample analysis chip according to claim 8, wherein
A sample analysis chip, wherein at least one of the first substrate and the second substrate is made of a metal material.
前記温調機構により前記主反応部の温調を行いながら、前記副反応部の前記測定面で前記測定機構により前記生化学反応を測定することを特徴とする試料分析方法。 At least the main reaction part of the sample analysis chip according to any one of claims 1 to 10, is sandwiched by a temperature control mechanism from at least two directions,
A sample analysis method, wherein the biochemical reaction is measured by the measurement mechanism on the measurement surface of the sub-reaction part while the temperature of the main reaction part is adjusted by the temperature adjustment mechanism.
前記試料分析チップを、少なくとも前記主反応部の位置で少なくとも2方向から挟み込んで温度調節を行う温調機構と、
前記副反応部の前記測定面で前記生化学反応を測定する測定機構と、を備えたことを特徴とする試料分析装置。 The sample analysis chip according to any one of claims 1 to 10,
A temperature control mechanism for adjusting the temperature by sandwiching the sample analysis chip at least at the position of the main reaction part from at least two directions;
And a measurement mechanism for measuring the biochemical reaction on the measurement surface of the side reaction unit.
前記試料分析チップを挟んで前記主温調機構と逆側に配置され、前記主反応部全体と、前記副反応部の少なくとも前記測定面を除く領域と、を覆う副温調機構と、を含むことを特徴とする請求項12に記載の試料分析装置。 The temperature control mechanism includes a main temperature control mechanism that covers the entire main reaction part and the sub reaction part, and
A sub-temperature control mechanism that is disposed on the opposite side of the main temperature control mechanism across the sample analysis chip and covers the entire main reaction unit and a region excluding at least the measurement surface of the sub-reaction unit. The sample analyzer according to claim 12.
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