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JP4458334B2 - Biochemical reaction cartridge - Google Patents
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JP4458334B2 - Biochemical reaction cartridge - Google Patents

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Description

本発明は、検体中の細胞、微生物、或いは染色体、核酸などを、抗原抗体反応や核酸ハイブリダイゼーション反応などの生化学反応を利用して分析する装置に組み込んで用いる生化学反応カートリッジに関するものである。   The present invention relates to a biochemical reaction cartridge that is used by being incorporated in an apparatus for analyzing cells, microorganisms, chromosomes, nucleic acids, and the like in a specimen using biochemical reactions such as antigen-antibody reaction and nucleic acid hybridization reaction. .

血液等の検体の分析装置の多くは、抗原坑体反応を利用した免疫学的な方法、又は核酸ハイブリダイゼーションを利用した方法を用いている。このような分析方法の例を挙げると、被検出物質と特異的に結合する抗体又は抗原などのタンパク質或いは一本鎖の核酸をプローブとして使い、微粒子、ビーズ、ガラス板などの固相表面に固定し、被検出物質と抗原抗体反応又は核酸ハイブリダイゼーションを行わせる。   Many analyzers for specimens such as blood use an immunological method utilizing an antigen-antibody reaction or a method utilizing nucleic acid hybridization. An example of such an analysis method is that a protein such as an antibody or an antigen that specifically binds to a substance to be detected or a single-stranded nucleic acid is used as a probe and immobilized on a solid surface such as a fine particle, a bead, or a glass plate. Then, an antigen-antibody reaction or nucleic acid hybridization is performed with the substance to be detected.

そして、酵素、蛍光性物質、発光性物質などの検知感度の高い標識物質を担持した特異的な相互作用を持つ標識化物質、例えば標識化抗体や標識化抗原又は標識化核酸などを用いて、抗原抗体化合物や二本鎖の核酸を検出して、被検物質の有無を検出又は被検物質の定量を行うものである。   And using a labeling substance having a specific interaction carrying a labeling substance with high detection sensitivity such as an enzyme, a fluorescent substance, a luminescent substance, such as a labeled antibody, a labeled antigen or a labeled nucleic acid, An antigen-antibody compound or double-stranded nucleic acid is detected to detect the presence or absence of a test substance or to quantify the test substance.

これらの技術を発展させたものとして、米国特許5,445,934号公報には、互いに異なる塩基配列を有する多数のDNA(デオキシリボ核酸)プローブを基板上にアレイ状に並べた所謂DNAアレイが記載されている。また、Anal.Biochem.、270(1)、103−111、1999には、多種類のタンパク質をメンブレンフィルタ上に並べ、DNAアレイのような構成のタンパク質アレイの作製方法が開示されている。そして、DNAアレイ、タンパク質アレイなどによって、極めて多数の項目の検査を一度に行うことが可能になってきている。   As a development of these techniques, US Pat. No. 5,445,934 discloses a so-called DNA array in which a large number of DNA (deoxyribonucleic acid) probes having different base sequences are arranged in an array on a substrate. Has been. Anal. Biochem. 270 (1), 103-111, 1999 discloses a method for producing a protein array having a structure like a DNA array in which many types of proteins are arranged on a membrane filter. And it has become possible to perform inspection of a very large number of items at once by using a DNA array, a protein array, or the like.

また、様々な検体分析方法において、検体による汚染の軽減、反応の効率化、装置の小型化、作業の簡便化などの目的で、内部で必要な反応を行う使い捨ての生化学反応カートリッジも提案され、特表平11−509094号公報には、DNAアレイを含む生化学反応カートリッジ内に複数のチャンバを配し、差圧によって溶液を移動させ、カートリッジ内部で検体中のDNAの抽出或いは増幅、又はハイブリダイゼーションなどの反応を可能とした生化学反応カートリッジが開示されている。   In various specimen analysis methods, disposable biochemical reaction cartridges that perform necessary reactions internally have been proposed for the purpose of reducing contamination by specimens, improving reaction efficiency, miniaturizing equipment, and simplifying operations. JP-T-11-509094 discloses that a plurality of chambers are arranged in a biochemical reaction cartridge including a DNA array, a solution is moved by differential pressure, and DNA in a specimen is extracted or amplified inside the cartridge, or A biochemical reaction cartridge that enables reactions such as hybridization is disclosed.

生化学反応カートリッジでの試薬の供給方法として、特開2000−266759号公報には使い捨ての分析カセットに外部の試薬ボトルから試薬を供給することが開示されており、特表平11−509094号公報にはチャンバ内に試薬を前もって内蔵することの開示がある。   As a reagent supply method using a biochemical reaction cartridge, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-266759 discloses that a reagent is supplied from an external reagent bottle to a disposable analysis cassette. Discloses that a reagent is built in the chamber in advance.

しかしながら、外部から試薬を供給する場合には、生化学反応カートリッジとは別に複数の試薬を用意しなければならず、更に検査項目が多いと必要な試薬の種類も多くなり、補充が煩わしくなるだけでなく、試薬の種類を間違える虞れがある。
特開2000−266759 特表平11−509094
However, when reagents are supplied from the outside, a plurality of reagents must be prepared separately from the biochemical reaction cartridge, and if there are more inspection items, the number of necessary reagents increases and replenishment only becomes troublesome. In addition, there is a possibility that the type of reagent is wrong.
JP 2000-266759 A Special table flat 11-509094

本発明の目的は、上述の問題点を確実に解消し、試薬の補充の煩わしさ、試薬の種類、処理順序の間違いのおそれがなく、かつ保存時、運搬時、処理時に環境変化や振動があってもチャンバ内の試薬が流路や他のチャンバに流れ込むことのない生化学反応カートリッジを提供することにある。   The object of the present invention is to reliably solve the above-mentioned problems, there is no risk of troublesome reagent replenishment, reagent type, and processing order, and there is no environmental change or vibration during storage, transportation, or processing. An object of the present invention is to provide a biochemical reaction cartridge in which a reagent in a chamber does not flow into a flow path or another chamber.

上述の課題を解決するために本発明では、複数のチャンバおよび複数の流路を含む反応部分と、該反応部分と別体にして前記複数のチャンバのそれぞれと対応する位置に溶液を蓄える複数の貯蔵用チャンバを含む溶液貯蔵部分とを有し、前記溶液貯蔵部分から溶液を前記反応部分のチャンバに移動させるための貫通可能な仕切り部材と該仕切り部材を貫通するための弁棒とを前記溶液貯蔵部分に設け、前記反応部分と前記溶液貯蔵部分とを使用時に重ね合わせた状態で前記仕切り部材を貫通して前記溶液の移動が行われる、生化学反応カートリッジを用いた生化学反応処理方法であって、前記生化学反応カートリッジは、前記仕切部材に対する工具用ニードルによる前記弁棒の1段目の押し込みで、前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して開となって前記溶液貯蔵部分の溶液が前記反応部分のチャンバに移動し、2段目の押し込みで前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して密封されるものであり、
少なくとも1つの前記仕切り部材を貫通させ、前記弁棒の前記1段目の押し込みで、前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して開となって、対応する貯蔵用チャンバ内の溶液を対応する反応部分のチャンバへ移動する第一のステップ、前記弁棒の2段目の押し込みで前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して密封した状態にして、該反応部分のチャンバへ移動された溶液を用いて処理を行う第二のステップ、第一のステップで選択的に利用した仕切り部材以外の少なくとも1つの第二の仕切り部材を選択的に貫通させ、前記第一のステップで溶液を移動した貯蔵用チャンバ以外の貯蔵用チャンバ内の溶液を対応する反応部分のチャンバへ移動する第三のステップ、前記第三のステップで移動された貯蔵用チャンバの溶液を用いて、前記第二のステップで処理された被処理物に対して、更なる処理を行う第四のステップ、を有することを特徴とする生化学反応処理方法である。
In order to solve the above-described problem, in the present invention, a reaction portion including a plurality of chambers and a plurality of flow paths, and a plurality of solutions that are separated from the reaction portion and store solutions at positions corresponding to the plurality of chambers. A solution storage part including a storage chamber, and a penetrable partition member for moving the solution from the solution storage part to the reaction part chamber and a valve rod for penetrating the partition member. A biochemical reaction processing method using a biochemical reaction cartridge, wherein the solution is moved through the partition member in a state where the reaction portion and the solution storage portion are overlapped at the time of use. there, the biochemical reaction cartridge, the in the first stage of depression of the valve stem by the needle tool for the partition member, said solution storage chamber is opened to the outside and The solution solution reservoir portion is moved into the chamber of the reaction section, which said solution storage chamber by pushing the second stage is sealed to the outside I,
The solution storage chamber is opened to the outside by penetrating at least one of the partition members, and the first stage of the valve rod is pushed, and the solution in the corresponding storage chamber is opened to the corresponding reaction portion. The first step of moving to the chamber, the solution storage chamber being sealed from the outside by pushing the second stage of the valve stem, and processing is performed using the solution moved to the chamber of the reaction part Storage other than the storage chamber that selectively penetrates at least one second partition member other than the partition member selectively used in the second step and the first step and moves the solution in the first step. A third step of moving the solution in the working chamber to the corresponding reaction portion chamber, the second step using the solution in the storage chamber moved in the third step Respect treated article to be treated, a biochemical reaction treatment method characterized in that it comprises a fourth step, performing the further processing.

その他の目的及び解決手段は以下の実施例で詳細に述べる。   Other objects and solutions will be described in detail in the following examples.

以上説明したように本発明に係る生化学反応カートリッジは、チャンバ・流路を含む反応部分と、反応部分と別体で試薬・洗浄剤などの溶液を蓄える溶液貯蔵部分とを有し、溶液を溶液貯蔵部分から反応部分に移動するために溶液貯蔵部分と反応部分とを接触させてそれらの壁面が貫通できる部材で構成され、各処理ステップの直前に、各溶液を生化学反応カートリッジ内に準備できるので、他の溶液を用いた処理ステップの最中の環境変化や振動でもチャンバ内の試薬が流路や他のチャンバに流れ込むことがなく、意図する反応を正しく起こさせ得るという利点がある。 As described above, the biochemical reaction cartridge according to the present invention has a reaction part including a chamber and a flow path, and a solution storage part that stores a solution such as a reagent and a cleaning agent separately from the reaction part. In order to move from the solution storage part to the reaction part, the solution storage part and the reaction part are brought into contact with each other so that their walls can be penetrated. Each solution is prepared in a biochemical reaction cartridge immediately before each processing step. Therefore, the reagent in the chamber does not flow into the flow path or the other chamber even when the environment changes or vibrates during the processing step using another solution, and there is an advantage that the intended reaction can be caused correctly.

特に、溶液貯蔵部の各溶液を使用する直前に反応部分へ移動させる工程としているため、各ステップの処理中に処理装置の振動または圧力の制御誤差などがあっても近隣のチャンバや流路へ流れ込むことなく確実な反応を行うことができる。   In particular, since each solution in the solution storage unit is moved to the reaction part immediately before use, even if there is a vibration of the processing apparatus or a pressure control error during the processing of each step, it is transferred to the adjacent chamber or flow path. A reliable reaction can be performed without flowing in.

また、処理装置がカートリッジに貼付されたバーコードリーダを自動的に読み取り、カートリッジの種類の判別を行い必要な処理ステップを自動設定するため、操作者はカートリッジの種類が複数あってもその度に複雑な処理順序の設定を行う必要がなく、簡易に、かつ確実に処理を行うことができる。   In addition, the processing device automatically reads the barcode reader attached to the cartridge, determines the type of cartridge, and automatically sets the necessary processing steps. It is not necessary to set a complicated processing order, and processing can be performed easily and reliably.

本発明を図示の第1の実施の形態に基づいて詳細に説明する。   The present invention will be described in detail based on the illustrated first embodiment.

図1は本実施の形態における生化学反応カートリッジの斜視図を示している。カートリッジは反応が行われる反応部分1と、その上に配置され試薬・洗浄剤などの溶液を貯蔵する溶液貯蔵部分2の2層構造とされている。反応部分1と溶液貯蔵部分2の本体は、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂で構成されている。反応物についての光学的な測定を行う場合は、反応部分1には透明又は半透明のプラスチックが必要になる。   FIG. 1 is a perspective view of a biochemical reaction cartridge in the present embodiment. The cartridge has a two-layer structure of a reaction portion 1 where a reaction is performed and a solution storage portion 2 which is disposed on the cartridge and stores a solution such as a reagent / cleaning agent. The main body of the reaction part 1 and the solution storage part 2 is composed of a synthetic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) copolymer, polystyrene, polycarbonate, polyester, polyvinyl chloride and the like. Yes. When performing optical measurements on the reactants, the reaction portion 1 requires a transparent or translucent plastic.

反応部分1の上部には、注射器を用いて血液等の検体を注入する検体入口3が設けられ、この検体入口3はゴムキャップにより封止されている。また、反応部分1の両側面には、反応部分1内の溶液を移動するために、ノズルを挿入して加圧或いは減圧を行うための複数のノズル入口4が設けられ、これらのノズル入口4はゴムキャップにより封止され、反対側の面も同じ構成になっている。   A sample inlet 3 for injecting a sample such as blood using a syringe is provided above the reaction portion 1, and the sample inlet 3 is sealed with a rubber cap. Moreover, in order to move the solution in the reaction part 1, a plurality of nozzle inlets 4 for inserting a nozzle and performing pressurization or decompression are provided on both side surfaces of the reaction part 1. Is sealed with a rubber cap, and the opposite surface has the same configuration.

また、溶液貯蔵部分2の上部には、後述する溶液貯蔵チャンバの上部を塞ぐための3枚のアルミ箔シート5が貼り付けられている。そして、反応部分1と溶液貯蔵部分2は別体の構成にして、使用時に重ね合わせるようになっているFurther, three aluminum foil sheets 5 are attached to the upper portion of the solution storage portion 2 to block the upper portion of a solution storage chamber described later. Then, the reaction portion 1 and the solution storage portion 2 in the configuration of the separate, so that the superimposed upon use.

カートリッジの側面にはカートリッジの種類識別のためのバーコードラベル40が貼られている。このカートリッジが後述する処理装置にセットされるとバーコードが読み取られ、その結果によりカートリッジの種類が判別され、適切な処理順序を行うように処理装置の設定が自動的になされる。   A bar code label 40 for identifying the type of cartridge is attached to the side surface of the cartridge. When this cartridge is set in a processing apparatus, which will be described later, the bar code is read, the type of the cartridge is determined based on the result, and the processing apparatus is automatically set so as to perform an appropriate processing order.

図2は図1の溶液貯蔵部分2の平面断面図を示し、溶液が入った独立したチャンバ6a〜6mが設けられ、チャンバ6a、6bにはそれぞれ細胞壁を壊すEDTAを含む第1の溶血剤、界面活性剤などのタンパク質変性剤を含む第2の溶血剤が蓄積されている。チャンバ6cにはDNAが吸着するシリカコーティングされた磁性体粒子が蓄積され、チャンバ6l、チャンバ6mには、DNAの抽出の際にDNAの精製を行うために用いる第1、第2の抽出洗浄剤が蓄積されている。   FIG. 2 shows a plan cross-sectional view of the solution storage part 2 of FIG. 1, wherein independent chambers 6a to 6m containing the solution are provided, and the chambers 6a and 6b each include a first hemolytic agent containing EDTA that breaks the cell wall, A second hemolytic agent containing a protein denaturant such as a surfactant is accumulated. Silica-coated magnetic particles adsorbing DNA are accumulated in the chamber 6c, and the first and second extraction detergents used for purifying the DNA at the time of DNA extraction are stored in the chambers 6l and 6m. Is accumulated.

チャンバ6dにはDNAを磁性体粒子から溶出する低濃度塩のバッファから成る溶出液、チャンバ6gにはPCRで必要なプライマ、ポリメラーゼ、dNTP溶液、バッファ、蛍光剤を含むCy−3dUTPなどの混合液が充填されている。チャンバ6h、6jには、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体DNAと蛍光標識とを洗浄するための界面活性剤を含む洗浄剤、チャンバ6iには後述するDNAマイクロアレイを含むチャンバ内を乾燥させるためのアルコールが蓄積されている。そして、各チャンバ6a〜6mには後述するシートを貫通するための尖った弁棒7a〜7mが付設されている。   The chamber 6d has an eluate composed of a low-concentration salt buffer that elutes DNA from magnetic particles, and the chamber 6g has a primer, polymerase, dNTP solution, buffer, and a mixed solution such as Cy-3dUTP containing a fluorescent agent. Is filled. The chambers 6h and 6j have a cleaning agent containing a detergent for washing the fluorescently labeled sample DNA and fluorescent label, and the chamber 6i has a chamber containing a DNA microarray to be described later dried. Because of the accumulation of alcohol. Each chamber 6a to 6m is provided with a pointed valve rod 7a to 7m for penetrating a sheet to be described later.

図3は生化学反応カートリッジの保存時の状態を示した断面図であり、溶液が入った溶液貯蔵部分2のチャンバ6には切欠き8を持つ弁棒7が挿入され、2個のOリング9により保持されている。溶液チャンバ6の下部はアルミ箔シート10により塞がれ、チャンバ6と反応部分1のチャンバ11間には空気が出入りできないようにするシール材12が介在されている。環境による溶液、空気の体積変化や圧力の変化は、アルミ箔シート10の変形で吸収できるようにされており、不時にチャンバ6の溶液が反応部分1に浸入することはない。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the state of the biochemical reaction cartridge during storage. A valve stem 7 having a notch 8 is inserted into the chamber 6 of the solution storage portion 2 containing the solution, and two O-rings. 9 is held. The lower part of the solution chamber 6 is closed with an aluminum foil sheet 10, and a sealing material 12 is interposed between the chamber 6 and the chamber 11 of the reaction portion 1 to prevent air from entering and exiting. Changes in the volume and pressure of the solution and air due to the environment can be absorbed by the deformation of the aluminum foil sheet 10, and the solution in the chamber 6 does not enter the reaction portion 1 at any time.

図4は検査者が血液等の液体状の検体を検体入口3から注入し、後述する処理装置にセットすると、処理装置のロボットアーム(不図示)が工具用ニードル13の短い押圧棒13aを用いて1段目に弁棒7を押し込んで、アルミ箔シート10を破り、溶液がチャンバ6からチャンバ11に移動を始めた状態である。この状態では、弁棒7に設けた切欠き8は2個のOリング9の上下につながっているので、チャンバ6内と外部とで空気が通じ溶液は円滑に移動することができる。   In FIG. 4, when a tester injects a liquid specimen such as blood from the specimen inlet 3 and sets it in a processing apparatus described later, a robot arm (not shown) of the processing apparatus uses a short pressing rod 13 a of the tool needle 13. The valve rod 7 is pushed into the first stage, the aluminum foil sheet 10 is broken, and the solution starts to move from the chamber 6 to the chamber 11. In this state, the notches 8 provided in the valve stem 7 are connected to the upper and lower sides of the two O-rings 9, so that the air can pass between the chamber 6 and the outside so that the solution can move smoothly.

このように、仕切り部材として貫通可能なアルミ箔シート10を有しているので、工具用ニードル13の押圧棒13aを反応部分1側に押し込むだけで、工具用ニードル13が触れることなく、極めて簡単に溶液をチャンバ6からチャンバ11内に流し込むことができる。なお、本実施の形態では、溶液貯蔵部分2のチャンバの位置の真下に反応部分1の対応するチャンバがあるが、流路を形成するなどして対応するチャンバが真下になくても構わない。   As described above, since the penetrating aluminum foil sheet 10 is provided as the partition member, the tool needle 13 is not touched by simply pushing the pressing rod 13a of the tool needle 13 into the reaction portion 1 side, and is extremely simple. The solution can be poured into the chamber 11 from the chamber 6. In the present embodiment, the corresponding chamber of the reaction portion 1 is directly below the position of the chamber of the solution storage portion 2, but the corresponding chamber may not be directly below by forming a flow path.

また、本実施例の形態では反応部分1のチャンバと溶液貯蔵部分2のチャンバは一対一に対応しているが、反応部分1の1つのチャンバに対して複数の溶液貯蔵用チャンバを配置しても良い。また、本実施例の形態では溶液貯蔵用チャンバから反応部分1の空のチャンバに溶液を移動しているが、溶液貯蔵用チャンバから処理中の検体や溶液が既に入っている反応部分1のチャンバに直接溶液を移動する構成としても良い。さらに、本実施例では仕切り部材としてアルミ箔シートを用いているが、仕切り部材自身は貫通しない部材でそれに一般的な弁を加え、その弁を貫通すなわち開にして溶液を流し込んでも良い。   In this embodiment, the reaction portion 1 chamber and the solution storage portion 2 have a one-to-one correspondence. However, a plurality of solution storage chambers are arranged in one reaction portion 1 chamber. Also good. Further, in the embodiment, the solution is moved from the solution storage chamber to the empty chamber of the reaction portion 1, but the chamber of the reaction portion 1 that already contains the sample or solution being processed from the solution storage chamber. It is good also as a structure which moves a solution directly to. Furthermore, in this embodiment, an aluminum foil sheet is used as the partition member. However, the partition member itself may be a member that does not penetrate and a general valve may be added thereto, and the solution may be poured by opening or closing the valve.

次に、処理装置はロボットアームを用いて工具用ニードル13を一旦抜き取り、図5に示すように逆さにして長い側の押圧棒13bによる2段目の押し込みによって、更に弁棒7を押し下げる。すると、上側のOリング9により空気は密閉され、後述する反応部分1内での溶液の移動が可能になる。このように、工具用ニードル13を用いて1段目の押し込みで溶液を流し込み、2段目の押し込みにより密閉できるので、押し込みという簡単な動作だけで、溶液のチャンバ11への流し込み、密閉という2つの作業が同時に実行できる。   Next, the processing apparatus pulls out the tool needle 13 once using the robot arm, and as shown in FIG. 5, it is inverted, and the valve rod 7 is further pushed down by pushing in the second stage with the long side pressing rod 13 b. Then, the air is sealed by the upper O-ring 9, and the solution can move within the reaction portion 1 described later. As described above, the solution can be poured by pushing the first stage using the tool needle 13 and sealed by pushing the second stage. Therefore, the solution can be poured into the chamber 11 and sealed by a simple operation of pushing. Two tasks can be performed simultaneously.

図6は反応部分1の平面断面図である。片側の側面には10個のノズル入口4a〜4jが設けられ、反対側の側面にも10個のノズル入口4k〜4tが設けられている。各ノズル入口4a〜4tは空気が流れる空気流路14a〜14tを介して、溶液を貯蔵する場所或いは反応を起こす場所であるチャンバ11a〜11tに連通している。ただし、ノズル入口4n、4p、4q、4sは本実施の形態の工程では使用しないので、チャンバに連通しておらず予備になっている。   FIG. 6 is a plan sectional view of the reaction portion 1. Ten nozzle inlets 4a to 4j are provided on one side surface, and ten nozzle inlets 4k to 4t are provided on the opposite side surface. The nozzle inlets 4a to 4t communicate with chambers 11a to 11t, which are places where solutions are stored or where reactions occur, via air flow paths 14a to 14t through which air flows. However, since the nozzle inlets 4n, 4p, 4q, and 4s are not used in the process of the present embodiment, they are not communicated with the chamber and are reserved.

つまりは、ノズル入口4a〜4jは流路14a〜14jを介してチャンバ11a〜11jに連通して、反対側のノズル入口4k、4l、4m、4o、4r、4tは、それぞれ流路14k、14l、14m、14o、14r、14tを介して、チャンバ11k、11l、11m、11o、11r、11tに連通している。   That is, the nozzle inlets 4a to 4j communicate with the chambers 11a to 11j via the flow paths 14a to 14j, and the nozzle inlets 4k, 4l, 4m, 4o, 4r, and 4t on the opposite side are respectively connected to the flow paths 14k and 14l. , 14m, 14o, 14r, and 14t communicate with the chambers 11k, 11l, 11m, 11o, 11r, and 11t.

そして、検体入口3はチャンバ16に連通され、チャンバ11a、11b、11c、11kはチャンバ16に、チャンバ11g、11oはチャンバ17に、チャンバ11h、11i、11j、11r、11tはチャンバ18に連通している。更に、チャンバ16は流路19を介してチャンバ17に、チャンバ17は流路20を介してチャンバ18に連通している。流路19にはチャンバ11d、11e、11f、11l、11mが、それぞれ流路15d、15e、15f、15l、15mを介して連通している。   The specimen inlet 3 communicates with the chamber 16, the chambers 11a, 11b, 11c, and 11k communicate with the chamber 16, the chambers 11g and 11o communicate with the chamber 17, and the chambers 11h, 11i, 11j, 11r, and 11t communicate with the chamber 18. ing. Further, the chamber 16 communicates with the chamber 17 via the flow path 19, and the chamber 17 communicates with the chamber 18 via the flow path 20. Chambers 11d, 11e, 11f, 11l, and 11m communicate with the flow path 19 through flow paths 15d, 15e, 15f, 15l, and 15m, respectively.

また、チャンバ18の底面には角孔があけられ、この角孔にガラス基板で作製されたDNAマイクロアレイ21が、プローブ面を上にして貼り付けられている。DNAマイクロアレイ21には、1インチ四方程度のガラス板等の固相表面に、異なる種類のDNAプローブが数10〜数10万種高密度に並べられている。このDNAマイクロアレイ21を用いて検体DNAとハイブリダイゼーション反応を行うことによって、一度に数多くの遺伝子の検査ができる。また、これらのDNAプローブはマトリックス状に規則正しく並んでおり、それぞれのDNAプローブのアドレス(何行・何列)を情報として、容易に取り出せるという利点がある。検査の対象となる遺伝子としては、感染症ウイルス・細菌、疾患関連遺伝子の他に各個人の遺伝子多型等がある。   A square hole is formed in the bottom surface of the chamber 18, and a DNA microarray 21 made of a glass substrate is attached to the square hole with the probe surface facing upward. In the DNA microarray 21, different types of DNA probes are arranged in a high density of several hundreds to several hundreds of thousands on a solid phase surface such as a glass plate of about 1 inch square. By performing a hybridization reaction with the sample DNA using this DNA microarray 21, a large number of genes can be examined at once. Further, these DNA probes are regularly arranged in a matrix, and there is an advantage that the addresses (how many rows and what columns) of each DNA probe can be easily taken out as information. In addition to infectious disease viruses / bacteria and disease-related genes, genes to be tested include individual gene polymorphisms.

反応部分1のチャンバ11a、11bには、それぞれ溶液貯蔵部分2のチャンバ6a、6bから移動される第1の溶血剤、第2の溶血剤が蓄積される。チャンバ11cには、チャンバ6cから移動される磁性体粒子が蓄積され、チャンバ11l、チャンバ11mには、それぞれチャンバ6l、チャンバ6mから移動される第1、第2の抽出洗浄剤が蓄積される。チャンバ11dには、チャンバ6dから流れる溶出液、チャンバ11gには、チャンバ6gから移動されるPCR(Polymerase Chain Reaction)で必要な混合液が充填されている。チャンバ11h、11jには、それぞれチャンバ6h、6jから移動される洗浄剤、チャンバ11iには、チャンバ6iから移動されるアルコールが蓄積される。   In the chambers 11a and 11b of the reaction portion 1, the first hemolytic agent and the second hemolytic agent transferred from the chambers 6a and 6b of the solution storage portion 2 are accumulated, respectively. In the chamber 11c, magnetic particles moved from the chamber 6c are accumulated, and in the chamber 11l and the chamber 11m, the first and second extracted cleaning agents moved from the chamber 6l and the chamber 6m, respectively, are accumulated. The chamber 11d is filled with an eluate flowing from the chamber 6d, and the chamber 11g is filled with a mixed solution necessary for PCR (Polymerase Chain Reaction) moved from the chamber 6g. The chambers 11h and 11j accumulate the cleaning agent moved from the chambers 6h and 6j, respectively, and the chamber 11i accumulates the alcohol moved from the chamber 6i.

なお、チャンバ11eは血液のDNA以外の塵埃が溜まるチャンバ、チャンバ11fはチャンバ11l、11mの第1、第2の抽出洗浄剤の廃液が溜まるチャンバ、チャンバ11rは第1、第2の洗浄剤の廃液が溜まるチャンバであり、チャンバ11k、11o、11tは溶液がノズル入口に流れ込まないために設けたブランクのチャンバである。   The chamber 11e is a chamber for collecting dust other than blood DNA, the chamber 11f is a chamber for collecting waste liquids of the first and second extraction detergents in the chambers 11l and 11m, and the chamber 11r is for the first and second detergents. Chambers 11k, 11o, and 11t are blank chambers provided to prevent the solution from flowing into the nozzle inlet.

図7は生化学反応カートリッジ内での溶液の移動や種々の反応を制御する処理装置である。テーブル22は生化学反応カートリッジをセットする場所であり、テーブル22上には、カートリッジ内で検体からのDNAなどを抽出する際に作動させる電磁石23、検体からのDNAをPCRなどの方法で増幅させる際に温度制御するためのペルチェ素子24、増幅した検体DNAとカートリッジ内部にあるDNAマイクロアレイ上のDNAプローブとの間でハイブリダイゼーションを行う際と、ハイブリダイゼーションしなかった検体DNAの洗浄を行う際に温度制御するためのペルチェ素子25が配置され、これらは処理装置全体を制御する制御部26に接続されている。また、処理装置には、前述したように工具用ニードル13をカートリッジ上の所定のチャンバ上に移動し、弁棒を押し下げるためのロボットアーム(不図示)、カートリッジに貼られたバーコードリーダを読み取るためのバーコードリーダ(不図示)が配備されている。   FIG. 7 shows a processing apparatus for controlling the movement of the solution and various reactions in the biochemical reaction cartridge. The table 22 is a place where a biochemical reaction cartridge is set. On the table 22, an electromagnet 23 that is operated when extracting DNA or the like from the sample in the cartridge, and amplifying the DNA from the sample by a method such as PCR. When performing hybridization between the Peltier element 24 for temperature control, the amplified sample DNA and the DNA probe on the DNA microarray in the cartridge, and when washing the sample DNA that has not been hybridized A Peltier element 25 for temperature control is disposed, and these are connected to a control unit 26 for controlling the entire processing apparatus. Further, as described above, the processing apparatus moves the tool needle 13 onto a predetermined chamber on the cartridge, reads a robot arm (not shown) for pushing down the valve rod, and a barcode reader attached to the cartridge. A barcode reader (not shown) is provided.

図7のテーブル22の上下には、電動シリンジポンプ27、28と、これらのポンプ27、28により空気を吐出或いは吸引を行う出入口で複数のポンプノズル29、30を片側10個ずつ設けたポンプブロック31、32が配置されている。また、制御部26は検査者が入力を行う入力部33に接続されている。   On the upper and lower sides of the table 22 in FIG. 7, electric syringe pumps 27 and 28 and pump blocks in which a plurality of pump nozzles 29 and 30 are provided on each side at the inlet / outlet for discharging or sucking air by these pumps 27 and 28. 31 and 32 are arranged. In addition, the control unit 26 is connected to an input unit 33 that is input by an inspector.

電動シリンジポンプ27、28とポンプノズル29、30の間には、図示しない複数の良く知られた電動切換バルブが配置され、ポンプ27、28と共に制御部26に接続されている。制御部26により、片側10個のうち1個ずつのポンプノズル29、30を選択的にポンプ27、28に対して開にしたり、全てのポンプノズル29、30を閉にしたりする制御が可能とされている。   A plurality of well-known electric switching valves (not shown) are arranged between the electric syringe pumps 27 and 28 and the pump nozzles 29 and 30, and are connected to the control unit 26 together with the pumps 27 and 28. The control unit 26 can control to selectively open one pump nozzle 29, 30 out of 10 on each side with respect to the pumps 27, 28, or to close all pump nozzles 29, 30. Has been.

溶液を溶液貯蔵部分2から反応部分1に移動して、処理の開始信号を入力すると、反応部分1の内部でDNAなどの抽出、増幅が行われ、増幅した検体DNAと反応部分1の内部にあるDNAマイクロアレイ上のDNAプローブとの間でハイブリダイゼーションと、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体DNAと蛍光標識の洗浄とが行われる。   When the solution is moved from the solution storage part 2 to the reaction part 1 and a processing start signal is input, DNA and the like are extracted and amplified in the reaction part 1. Hybridization is performed with a DNA probe on a certain DNA microarray, and the fluorescence-labeled sample DNA that has not been hybridized and the fluorescence label are washed.

本実施の形態では、血液を検体とし検査者が注射器により検体入口のゴムキャップを貫通させて血液を注入すると、血液はチャンバ16に流れ込む。その後に、検査者は生化学反応カートリッジをテーブル22に置き、図示しないレバーを操作して、図示しない機構によりポンプブロック31、32を図7の矢印の方向に移動させると、ゴムキャップを貫通してポンプノズル29、30が反応部分1のノズル入口4に挿入される。 In the present embodiment, when blood is used as a specimen and the examiner injects the blood through the rubber cap of the specimen inlet 3 using a syringe, the blood flows into the chamber 16. Thereafter, the examiner places the biochemical reaction cartridge on the table 22, operates a lever (not shown), and moves the pump blocks 31 and 32 in the direction of the arrow in FIG. Then, pump nozzles 29 and 30 are inserted into the nozzle inlet 4 of the reaction portion 1.

図6で説明したように、ノズル入口4が生化学反応カートリッジの両側の2つの面に集中しているので、電動シリンジポンプ27、28、電動切換バルブ、ポンプノズル29、30を内蔵したポンプブロック31、32の形状、配置が単純になる。更に、必要なチャンバや流路を確保しながら、ポンプブロック31、32でカートリッジを同時に挟み込むという単純な動作だけで、ポンプノズル29、30を挿入することができ、ポンプブロック31、32の構成も簡単なものになる。そして、ノズル入口4a〜4tを全て同じ高さ、即ち直線状に配置すると、ノズル入口4a〜4tに接続する流路14a〜14tの高さが全て同じになり、流路14a〜14tの作製が容易になる。   As explained in FIG. 6, since the nozzle inlet 4 is concentrated on the two surfaces on both sides of the biochemical reaction cartridge, the pump block incorporating the electric syringe pumps 27 and 28, the electric switching valve, and the pump nozzles 29 and 30 The shape and arrangement of 31 and 32 are simplified. Furthermore, the pump nozzles 29 and 30 can be inserted by a simple operation of sandwiching the cartridges at the same time with the pump blocks 31 and 32 while securing the necessary chambers and flow paths. It will be easy. And if all the nozzle inlets 4a-4t are arrange | positioned at the same height, ie, linear form, all the height of the flow paths 14a-14t connected to the nozzle inlets 4a-4t will become the same, and preparation of the flow paths 14a-14t will be carried out. It becomes easy.

また、図7の処理装置で、n個の生化学反応カートリッジ用にポンプブロック31、32をn倍に長くした構成にすれば、n個のカートリッジを直列に並べることによって、n個のカートリッジに対して必要な工程を同時に行うことができ、構成は極めて簡単ながら多数のカートリッジに対して生化学反応を行わせることができる。   In the processing apparatus of FIG. 7, if the pump blocks 31 and 32 are made n times longer for n biochemical reaction cartridges, n cartridges can be arranged in series by arranging the n cartridges in series. On the other hand, necessary steps can be performed simultaneously, and a biochemical reaction can be performed on a large number of cartridges with a very simple configuration.

検査者はカートリッジを処理装置にセットし、次に入力部33で処理開始の命令を入力すると、まず、処理装置のバーコードリーダ(不図示)によりカートリッジに貼られたバーコードが読み込まれる。装置には予めそれぞれの種類のカートリッジについて必要とされる処理シーケンスが記憶されており、読み取られたバーコードによりカートリッジの種類が判別されるとそのカートリッジに必要な処理の内容と手順が自動的に決定され処理が開始される。バーコードが読み取れない時、または、読み込まれたバーコードが所定のコードでない時には、操作者が入力部33により処理のステップをマニュアル入力することもできる。   When the inspector sets the cartridge in the processing device and then inputs a processing start command through the input unit 33, first, the barcode attached to the cartridge is read by a barcode reader (not shown) of the processing device. The processing sequence required for each type of cartridge is stored in advance in the apparatus, and when the type of cartridge is determined by the read bar code, the processing contents and procedure required for that cartridge are automatically determined. It is determined and processing is started. When the barcode cannot be read, or when the read barcode is not a predetermined code, the operator can manually input the processing steps by the input unit 33.

図8は本実施の形態の処理装置における処理手順の一例を説明するフローチャート図である。まずステップS1で、溶血剤1の入った溶液貯蔵用チャンバ6aについて図4、図5で説明したように溶液の流し込みと密閉の工程を行い、溶血剤1を反応部分のチャンバ11aに移動する。次のステップS2で、制御部26はノズル入口4a、4kのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引してチャンバ11aの第1の溶血剤を血液の入ったチャンバ16に流し込む。このときに、溶血剤の粘性や流路の抵抗によるが、ポンプ28からの空気の吸引を、ポンプ27からの空気の吐出開始10〜200m秒後に開始するように制御すると、流れる溶液の先頭で溶液が飛び出すことがなく溶液が円滑に流れる。   FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of a processing procedure in the processing apparatus according to the present embodiment. First, in step S1, the solution storage chamber 6a containing the hemolytic agent 1 is subjected to solution pouring and sealing steps as described with reference to FIGS. 4 and 5, and the hemolytic agent 1 is moved to the reaction chamber 11a. In the next step S2, the control unit 26 opens only the nozzle inlets 4a and 4k, discharges air from the electric syringe pump 27, sucks air from the pump 28, and puts the first hemolytic agent in the chamber 11a into the blood. Into the chamber 16. At this time, depending on the viscosity of the hemolytic agent and the resistance of the flow path, if the suction of the air from the pump 28 is controlled to start 10 to 200 milliseconds after the start of the discharge of the air from the pump 27, at the head of the flowing solution The solution flows smoothly without splashing out.

このように、空気の供給、吸引のタイミングをずらして、加圧、減圧を制御すれば溶液を円滑に流すことができるが、電動シリンジポンプ28からの空気の吸引を、ポンプ27からの空気の吐出開始時からリニアに増加させるなど、細かな制御を行えば、更に円滑に流すことが可能になる。また、加圧と減圧の両方を用いることで反応部分1内に発生する圧力を軽減することができ、この結果、溶液の移動の途中に溶液を流し込みたくない分岐流路やチャンバがある場合に、そこに流れ込むことを防ぐという効果もある。以下の溶液の移動についても同様である。   As described above, by controlling the pressurization and decompression by shifting the air supply and suction timings, the solution can flow smoothly. However, the suction of air from the electric syringe pump 28 If fine control is performed, such as increasing linearly from the start of discharge, it becomes possible to flow more smoothly. Further, by using both pressurization and decompression, the pressure generated in the reaction portion 1 can be reduced. As a result, when there are branch channels or chambers in which the solution is not desired to flow during the solution movement, , There is also an effect to prevent flowing into there. The same applies to the movement of the following solutions.

空気の供給の制御は、電動シリンジポンプ27、28を用いることで容易に実現でき、ノズル入口4a、4oのみを開にし、シリンジポンプ27、28で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ6の溶液を流路19に流してその後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。或いは、ポンプ28から空気を連続的に吐出し、気泡を発生させながら攪拌してもよい。   Control of the air supply can be easily realized by using the electric syringe pumps 27 and 28. Only the nozzle inlets 4a and 4o are opened, and the discharge and suction of air are alternately repeated by the syringe pumps 27 and 28. The operation of flowing the solution into the flow path 19 and returning it to the flow path 19 is repeated to perform stirring. Alternatively, the air may be continuously discharged from the pump 28 and stirred while generating bubbles.

図9は図6のチャンバ11a、チャンバ16、チャンバ11kを通る反応部分1の断面図であり、ノズル入口4aにポンプノズル29が挿入されて加圧され、ノズル入口4kにポンプノズル30が挿入されて減圧され、チャンバ11aの第1の溶血剤が血液の入ったチャンバ16に流れ込む様子を示している。チャンバ11aは実際は溶液貯蔵部分2と連通しているが、便宜上、天井を設けて連通していない図になっている。   FIG. 9 is a cross-sectional view of the reaction portion 1 passing through the chamber 11a, the chamber 16, and the chamber 11k of FIG. 6, and the pump nozzle 29 is inserted into the nozzle inlet 4a and pressurized, and the pump nozzle 30 is inserted into the nozzle inlet 4k. The pressure is reduced and the first hemolytic agent in the chamber 11a flows into the chamber 16 containing blood. The chamber 11a actually communicates with the solution storage portion 2, but for convenience, a ceiling is provided and is not communicated.

次のステップS3で溶血剤2の入った溶液貯蔵用チャンバ6bについてもステップS1と同様に溶液の流し込みと密閉の工程を行い、溶血剤2を反応部分のチャンバ11aに移動する。図8において、次のステップS4でノズル入口4b、4kのみを開にし、同様にしてチャンバ11bの第2の溶血剤をチャンバ16に流し込み、ステップS5で磁性体粒子を6cから11cに移動した後、ノズル入口4c、4kのみを開にし、同様にしてチャンバ11cの磁性体粒子をチャンバ16に流し込む。ステップS4、S6共に、ステップS2と同様にして攪拌を行う。ステップS6では磁性体粒子にステップS2、S4で細胞が溶解して出てきたDNAが磁性体粒子に付着する。   In the next step S3, the solution storage chamber 6b containing the hemolytic agent 2 is also subjected to a solution pouring and sealing process in the same manner as in step S1, and the hemolytic agent 2 is moved to the reaction portion chamber 11a. In FIG. 8, only the nozzle inlets 4b and 4k are opened in the next step S4, the second hemolytic agent in the chamber 11b is poured into the chamber 16 in the same manner, and the magnetic particles are moved from 6c to 11c in the step S5. Only the nozzle inlets 4 c and 4 k are opened, and the magnetic particles in the chamber 11 c are poured into the chamber 16 in the same manner. In steps S4 and S6, stirring is performed in the same manner as in step S2. In step S6, the DNA produced by the dissolution of the cells in steps S2 and S4 adheres to the magnetic particles.

そして、ステップS7で電磁石23をオンにし、ノズル入口4e、4kのみを開にし、電動シリンジポンプ28から空気を吐出し、ポンプ27から空気を吸引して、チャンバ16の溶液をチャンバ11eに移動すると、この移動の際に磁性体粒子とDNAが流路19の電磁石23の上で捕捉される。電動シリンジポンプ27、28の吸引、吐出を交互に繰り返して、溶液をチャンバ16、11e間を2回往復させてDNAの捕捉効率を高める。更に回数を増やすと、捕捉効率は一層高まるが、処理時間が余分にかかることになる。   In step S7, the electromagnet 23 is turned on, only the nozzle inlets 4e and 4k are opened, air is discharged from the electric syringe pump 28, air is sucked from the pump 27, and the solution in the chamber 16 is moved to the chamber 11e. During this movement, magnetic particles and DNA are captured on the electromagnet 23 of the flow path 19. The suction and discharge of the electric syringe pumps 27 and 28 are alternately repeated, and the solution is reciprocated twice between the chambers 16 and 11e to increase the DNA capture efficiency. Increasing the number of times further increases the capture efficiency, but increases the processing time.

このように、磁性体粒子を利用してDNAを、幅1〜2mm程度、高さ0.2〜1mm程度の小さい流路上で、しかも流れている状態で捕捉するので、極めて効率良く捕捉することができる。捕捉ターゲット物質がRNA或いはタンパク質の場合も同様である。   In this way, DNA is captured in a flowing state on a small channel having a width of about 1 to 2 mm and a height of about 0.2 to 1 mm using magnetic particles, so that it can be captured extremely efficiently. Can do. The same applies when the capture target substance is RNA or protein.

次に、ステップS8で抽出洗浄液1を6lから11lに移動し、ステップS9で電磁石23をオフにし、ノズル入口4f、4lのみを開にし、電動シリンジポンプ28から空気を吐出し、ポンプ27から空気を吸引してチャンバ11lの第1の抽出洗浄液をチャンバ11fに移動する。このとき、ステップS7で捕捉された磁性体粒子とDNAが抽出洗浄液と共に移動して洗浄が行われる。ステップS7と同様にして2回往復した後に電磁石23をオンにし、同様にして2回往復させて磁性体粒子とDNAを流路19の電磁石23の上に回収し、溶液をチャンバ11lに戻しておく。   Next, the extraction cleaning liquid 1 is moved from 6 l to 11 l in step S8, the electromagnet 23 is turned off in step S9, only the nozzle inlets 4f and 4l are opened, air is discharged from the electric syringe pump 28, and air is discharged from the pump 27. To move the first extraction cleaning liquid from the chamber 11l to the chamber 11f. At this time, the magnetic particles and DNA captured in step S7 move together with the extraction cleaning liquid, and cleaning is performed. After reciprocating twice in the same manner as in step S7, the electromagnet 23 is turned on, and reciprocating twice in the same manner to collect the magnetic particles and DNA on the electromagnet 23 in the flow path 19, and return the solution to the chamber 11l. deep.

ステップS10で、抽出洗浄液2を6mから11mに移動した後、ステップS11で、ノズル入口4f、4mを用いてチャンバ11mの第2の抽出洗浄液に対して、ステップS9と同じ工程を行って更に洗浄する。ステップS12で溶出液を6dから11dに移動し、ステップS13では電磁石23をオンにしたまま、ノズル入口4d、4oのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ11dの溶出液をチャンバ17に移動する。   In step S10, the extraction cleaning liquid 2 is moved from 6 m to 11 m, and in step S11, the second extraction cleaning liquid in the chamber 11m is further cleaned by using the nozzle inlets 4f and 4m by performing the same process as in step S9. To do. In step S12, the eluate is moved from 6d to 11d. In step S13, with the electromagnet 23 turned on, only the nozzle inlets 4d and 4o are opened, air is discharged from the electric syringe pump 27, and air is sucked from the pump 28. Then, the eluate in the chamber 11 d is moved to the chamber 17.

このとき、溶出液の作用によって磁性体粒子とDNAが分離し、DNAのみが溶出液と共にチャンバ17に移動し、磁性体粒子は流路19に残り、このようにしてDNAの抽出、精製が行われる。抽出洗浄液が入ったチャンバ11l、11mと洗浄後の廃液が入るチャンバ11fを用意することにより、生化学反応カートリッジ内でDNAの抽出、精製を行うことが可能になる。 At this time, the magnetic particles and DNA are separated by the action of the eluate, and only the DNA moves to the chamber 17 together with the eluate, and the magnetic particles remain in the flow path 19, thus performing DNA extraction and purification. Is called. Extraction cleaning liquid containing chamber 11l, by providing a chamber 11f which waste liquid after washing with 11m enters, it is possible to perform the extraction of DNA with biochemical reaction cartridge in di- purification.

次に、ステップS14でPCR用薬剤を6gから11gに移動し、ステップS15でノズル入口4g、4oのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ11gのPCR用薬剤をチャンバ17に流し込む。更に、ノズル入口4g、4tのみを開にし、電動シリンジポンプ27、28で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ16の溶液を流路20に流して、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。そして、ペルチェ素子24を制御して、チャンバ17内の溶液を96℃の温度に10分保持した後に、96℃・10秒、55℃・10秒、72℃・1分の工程を30回繰り返し、溶出されたDNAにPCRを行って増幅する。   Next, in step S14, the PCR drug is moved from 6g to 11g, and in step S15, only the nozzle inlets 4g and 4o are opened, the air is discharged from the electric syringe pump 27, the air is sucked from the pump 28, and the chamber 11 g of PCR drug is poured into the chamber 17. Further, only the nozzle inlets 4g and 4t are opened, and the electric syringe pumps 27 and 28 alternately discharge and suck air, and the solution in the chamber 16 is allowed to flow through the flow path 20, and then the operation of returning to it is repeated for stirring. Do. Then, after controlling the Peltier element 24 and holding the solution in the chamber 17 at a temperature of 96 ° C. for 10 minutes, the process of 96 ° C. · 10 seconds, 55 ° C. · 10 seconds, 72 ° C. · 1 minute is repeated 30 times. The amplified DNA is amplified by PCR.

ステップS16では、ノズル入口4g、4tのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ17の溶液をチャンバ18に移動する。更に、ペルチェ素子25を制御して、チャンバ18内の溶液を45℃で2時間保ってハイブリダイゼーションを行う。このとき、ポンプ27、28で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ18の溶液を流路15tに移動し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌しながら、ハイブリダイゼーションを進める。   In Step S16, only the nozzle inlets 4g and 4t are opened, air is discharged from the electric syringe pump 27, air is sucked from the pump 28, and the solution in the chamber 17 is moved to the chamber 18. Further, the Peltier element 25 is controlled to perform hybridization by keeping the solution in the chamber 18 at 45 ° C. for 2 hours. At this time, the pumps 27 and 28 alternately discharge and suck air, and move the solution in the chamber 18 to the flow path 15t, and then repeat the operation of returning to the subsequent, and the hybridization proceeds.

次に、ステップ17で洗浄液1を6hから11hに移動した後、ステップS18で、同じ45℃を保持したまま、今度はノズル入口4h、4rのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ18内の溶液をチャンバ11rに移動しながら、チャンバ11hの第1の洗浄液をチャンバ18を通してチャンバ11rに流し込む。ポンプ27、28の吸引、吐出を交互に繰り返して、溶液をチャンバ11h、18、11r間を2回往復させ、最後にチャンバ11hに戻す。このようにして、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体DNAと蛍光標識とが洗浄される。   Next, after the cleaning liquid 1 is moved from 6h to 11h in Step 17, in Step S18, only the nozzle inlets 4h and 4r are opened while maintaining the same 45 ° C., and air is discharged from the electric syringe pump 27. Then, air is sucked from the pump 28 and the solution in the chamber 18 is moved to the chamber 11r, and the first cleaning liquid in the chamber 11h is poured into the chamber 11r through the chamber 18. By alternately repeating suction and discharge of the pumps 27 and 28, the solution is reciprocated twice between the chambers 11h, 18 and 11r, and finally returned to the chamber 11h. In this way, the fluorescently labeled sample DNA and the fluorescent label that have not been hybridized are washed.

図10は図6のチャンバ11h、チャンバ18、チャンバ11rを通る断面図であり、ノズル入口4hにポンプノズル29が挿入されて加圧され、ノズル入口4rにポンプノズル30が挿入されて減圧され、チャンバ11hの第1の洗浄液がチャンバ18を通して、チャンバ11rに流れ込む様子を示している。チャンバ11hは実際は溶液貯蔵部分2と連通しているが、便宜上、天井を設けて連通していない図になっている。   FIG. 10 is a cross-sectional view passing through the chamber 11h, the chamber 18, and the chamber 11r of FIG. 6, the pump nozzle 29 is inserted into the nozzle inlet 4h and pressurized, the pump nozzle 30 is inserted into the nozzle inlet 4r, and the pressure is reduced. A state in which the first cleaning liquid in the chamber 11h flows into the chamber 11r through the chamber 18 is shown. The chamber 11h actually communicates with the solution storage portion 2, but for convenience, a ceiling is provided and is not communicated.

図8において、ステップS19で洗浄液2を6jから11jに移動した後、ステップS20では同じ45℃を保持したまま、ノズル入口4j、4rを用いてチャンバ11jの第2の洗浄液に対して、ステップS10と同じ工程を行って更に洗浄し、最後にチャンバ11jに戻す。このように洗浄液が入ったチャンバ11h、11jと洗浄後の廃液が入るチャンバ11rを用意しているので、生化学反応カートリッジ内でDNAマイクロアレイ21の洗浄を行うことが可能になる。   In FIG. 8, after the cleaning liquid 2 is moved from 6j to 11j in step S19, the same 45 ° C. is maintained in step S20, and the second cleaning liquid in the chamber 11j is used for the second cleaning liquid in the chamber 11j using the nozzle inlets 4j and 4r. The same process is performed for further cleaning, and finally the chamber is returned to the chamber 11j. Thus, since the chambers 11h and 11j containing the cleaning liquid and the chamber 11r containing the cleaned waste liquid are prepared, the DNA microarray 21 can be cleaned in the biochemical reaction cartridge.

ステップS21でアルコールを6iから11iに移動した後、ステップS22では、ノズル入口4i、4rのみを開にし、電動シリンジポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ11iのアルコールをチャンバ18を通してチャンバ11rに移動する。その後、ノズル入口4i、4tのみを開にし、ポンプ27から空気を吐出し、ポンプ28から空気を吸引して、チャンバ18内を乾燥させる。   After the alcohol is moved from 6i to 11i in step S21, in step S22, only the nozzle inlets 4i and 4r are opened, the air is discharged from the electric syringe pump 27, the air is sucked from the pump 28, and the alcohol in the chamber 11i Is moved through the chamber 18 to the chamber 11r. Thereafter, only the nozzle inlets 4i and 4t are opened, air is discharged from the pump 27, air is sucked from the pump 28, and the inside of the chamber 18 is dried.

この後に、検査者が図示しないレバーを操作すると、図示しない機構によりポンプブロック31、32は生化学反応カートリッジから離れる方向に移動し、ポンプノズル29、30がカートリッジのノズル入口4から外れる。そして、検査者はこのカートリッジを、図示しない良く知られたスキャナなどのDNAマイクロアレイ用読取装置に挿入して測定、解析を行う。   Thereafter, when the inspector operates a lever (not shown), the pump blocks 31 and 32 are moved away from the biochemical reaction cartridge by a mechanism (not shown), and the pump nozzles 29 and 30 are detached from the nozzle inlet 4 of the cartridge. Then, the examiner inserts this cartridge into a DNA microarray reader such as a well-known scanner (not shown) to perform measurement and analysis.

本発明の他の実施形態を、次に列挙する。   Other embodiments of the present invention are listed below.

[実施形態2]
上記実施例では、カートリッジの識別はバーコードラベルを用いていたが、勿論これに限るものではなく、二次元バーコード、ICチップ、RFID、等を用いることができる。また、カートリッジの高さや長さなど外形的寸法、あるいは、カートリッジの側面や上面・下面につけたくぼみや突起の数、またはその組み合わせなどなど多様な方法によってカートリッジの種類を識別し同様の効果を得ることができる。
[Embodiment 2]
In the above embodiment, the barcode label is used to identify the cartridge. However, the present invention is not limited to this, and a two-dimensional barcode, IC chip, RFID, or the like can be used. Also, the same effect can be obtained by identifying the cartridge type by various methods such as external dimensions such as the height and length of the cartridge, the number of depressions and protrusions on the side, top and bottom surfaces of the cartridge, or combinations thereof. be able to.

[実施形態3]
上記実施例では、カートリッジの識別を行ってその種類に応じた処理ステップを設定していたが、二次元バーコードなどに処理ステップの内容とその順序を示す情報を書き込み、その情報に基づいて処理シーケンスを設定することもできる。反応時間など検査する条件をカートリッジごとに変えたい場合、異なる処理ステップを二次元バーコードに書き込みカートリッジにはりつけることで確実に所望の反応ステップを行うことができる。
[Embodiment 3]
In the above embodiment, the cartridge is identified and the processing step corresponding to its type is set. However, information indicating the contents and order of the processing steps is written on a two-dimensional barcode or the like, and processing is performed based on the information. A sequence can also be set. When it is desired to change the inspection conditions such as the reaction time for each cartridge, a desired reaction step can be surely performed by writing different processing steps on the two-dimensional bar code and attaching them to the cartridge.

実施の形態の生化学反応カートリッジの斜視図である。It is a perspective view of the biochemical reaction cartridge of an embodiment. 溶液貯蔵部分の平面断面図である。It is a plane sectional view of a solution storage part. 保存時の生化学反応カートリッジの一部断面図である。It is a partial cross section figure of a biochemical reaction cartridge at the time of preservation. 弁棒を1段押し込んだ状態の生化学反応カートリッジの一部の断面図である。It is sectional drawing of a part of biochemical reaction cartridge of the state which pushed in the valve stem 1 step | paragraph. 弁棒を2段押し込んだ状態の生化学反応カートリッジの一部断面図である。It is a partial cross section figure of the biochemical reaction cartridge of the state which pushed the valve rod 2 steps | paragraphs. 反応部分の平面断面図である。It is a plane sectional view of a reaction part. 本実施形態の生化学反応カートリッジ内での溶液の移動や種々の反応を制御する処理装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the processing apparatus which controls the movement of the solution in the biochemical reaction cartridge of this embodiment, and various reactions. 処理手順のフローチャート図である。It is a flowchart figure of a processing procedure. 図6の一部のチャンバの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a portion of the chamber of FIG. 図6の一部のチャンバの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a portion of the chamber of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 反応部分
2 溶液貯蔵部分
3 検体入口
4 ノズル入口
5、10 アルミ箔シート
7 弁棒
8 切欠き
9 Oリング
11、16〜18 チャンバ
13 工具用ニードル
15、19、20 流路
21 DNAマイクロアレイ
22 テーブル
26 制御部
27、28 電動シリンジポンプ
29、30 ポンプノズル
31、32 ポンプブロック
40 カートリッジ識別用バーコードラベル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction part 2 Solution storage part 3 Sample inlet 4 Nozzle inlet 5, 10 Aluminum foil sheet 7 Valve rod 8 Notch 9 O-ring 11, 16-18 Chamber 13 Tool needle 15, 19, 20 Channel 21 DNA microarray 22 Table 26 Control unit 27, 28 Electric syringe pump 29, 30 Pump nozzle 31, 32 Pump block 40 Bar code label for cartridge identification

Claims (4)

複数のチャンバおよび複数の流路を含む反応部分と、該反応部分と別体にして前記複数のチャンバのそれぞれと対応する位置に溶液を蓄える複数の貯蔵用チャンバを含む溶液貯蔵部分とを有し、前記溶液貯蔵部分から溶液を前記反応部分のチャンバに移動させるための貫通可能な仕切り部材と該仕切り部材を貫通するための弁棒とを前記溶液貯蔵部分に設け、前記反応部分と前記溶液貯蔵部分とを使用時に重ね合わせた状態で前記仕切り部材を貫通して前記溶液の移動が行われる、生化学反応カートリッジを用いた生化学反応処理方法であって、前記生化学反応カートリッジは、前記仕切部材に対する工具用ニードルによる前記弁棒の1段目の押し込みで、前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して開となって前記溶液貯蔵部分の溶液が前記反応部分のチャンバに移動し、2段目の押し込みで前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して密封されるものであり、
少なくとも1つの前記仕切り部材を貫通させ、前記弁棒の前記1段目の押し込みで、前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して開となって、対応する貯蔵用チャンバ内の溶液を対応する反応部分のチャンバへ移動する第一のステップ、
前記弁棒の2段目の押し込みで前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して密封した状態にして、該反応部分のチャンバへ移動された溶液を用いて処理を行う第二のステップ、
第一のステップで選択的に利用した仕切り部材以外の少なくとも1つの第二の仕切り部材を選択的に貫通させ、前記第一のステップで溶液を移動した貯蔵用チャンバ以外の貯蔵用チャンバ内の溶液を対応する反応部分のチャンバへ移動する第三のステップ、
前記第三のステップで移動された貯蔵用チャンバの溶液を用いて、前記第二のステップで処理された被処理物に対して、更なる処理を行う第四のステップ、
を有することを特徴とする、生化学反応処理方法。
A reaction portion including a plurality of chambers and a plurality of flow paths; and a solution storage portion including a plurality of storage chambers separately storing the reaction portion and storing a solution at a position corresponding to each of the plurality of chambers. A penetrable partition member for moving the solution from the solution storage portion to the reaction portion chamber and a valve rod for penetrating the partition member are provided in the solution storage portion, and the reaction portion and the solution storage A biochemical reaction processing method using a biochemical reaction cartridge, wherein the solution is moved through the partition member in a state where the portion is overlapped in use, wherein the biochemical reaction cartridge includes the partition Pushing the first stage of the valve stem with the tool needle into the member opens the solution storage chamber to the outside, so that the solution in the solution storage portion reacts with the reaction. Go to the minute of the chamber, which said solution storage chamber by pushing the second stage is sealed to the outside,
The solution storage chamber is opened to the outside by penetrating at least one of the partition members, and the first stage of the valve rod is pushed, and the solution in the corresponding storage chamber is opened to the corresponding reaction portion. A first step to move into the chamber,
A second step of performing processing using the solution transferred to the reaction portion chamber , with the solution storage chamber sealed against the outside by pushing the second stage of the valve stem ;
A solution in a storage chamber other than the storage chamber that selectively passes through at least one second partition member other than the partition member selectively used in the first step and moves the solution in the first step. A third step of moving the
A fourth step of performing further processing on the workpiece processed in the second step using the solution in the storage chamber moved in the third step;
The biochemical reaction processing method characterized by having.
前記第一から第四のステップの処理を行う使用時に、前記反応部分と前記溶液貯蔵部分とを重ね合わせるステップを更に有する請求項1に記載の生化学反応処理方法。   The biochemical reaction processing method according to claim 1, further comprising a step of superimposing the reaction portion and the solution storage portion at the time of use for performing the processing of the first to fourth steps. 複数のチャンバおよび複数の流路を含む反応部分と、
該反応部分と別体にして前記複数のチャンバのそれぞれと対応する位置に溶液を蓄える複数の貯蔵用チャンバを含む溶液貯蔵部分とを有し、前記溶液貯蔵部分から溶液を前記反応部分のチャンバに移動させるための貫通可能な仕切り部材と該仕切り部材を貫通する弁棒とを前記溶液貯蔵部分に設け、前記仕切り部材の貫通順序を含む処理シーケンスに関する情報を表すコードとを有し、前記反応部分と前記溶液貯蔵部分とを使用時に重ね合わせた状態で前記仕切り部材を貫通して前記溶液の移動が行われる生化学反応カートリッジにおいて、前記仕切部材に対する工具用ニードルによる前記弁棒の1段目の押し込みで、前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して開となって前記溶液貯蔵部分の溶液が前記反応部分のチャンバに移動し、2段目の押し込みで前記溶液貯蔵チャンバが外部に対して密封されることを特徴とする生化学反応カートリッジ。
A reaction portion comprising a plurality of chambers and a plurality of flow paths;
A solution storage part including a plurality of storage chambers separately storing the reaction part and storing a solution at a position corresponding to each of the plurality of chambers, and transferring the solution from the solution storage part to the chamber of the reaction part A reaction member having a penetrable partition member for movement and a valve rod penetrating the partition member in the solution storage portion, and a code representing information relating to a processing sequence including a penetration order of the partition member; In the biochemical reaction cartridge in which the solution is transferred through the partition member in a state where the solution storage portion is overlapped with the solution storage portion at the time of use , the first stage of the valve stem by the tool needle with respect to the partition member By pushing, the solution storage chamber is opened to the outside, and the solution in the solution storage portion moves to the reaction portion chamber, and the second-stage press is performed. Biochemical reaction cartridge, wherein said solution storage chamber is sealed against the outside lump.
前記コードはカートリッジの種別を表す識別コードであることを特徴とする請求項3に記載の生化学反応カートリッジ。   The biochemical reaction cartridge according to claim 3, wherein the code is an identification code indicating a type of the cartridge.
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