JP4591409B2 - 分注チップ及びそれを用いた反応キット - Google Patents
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Description
そこで本発明は、分注チップ内のエアロゾルを介して外部や分注する溶液の汚染を防ぐことを目的とするものである。
反応生成物の分析を反応容器内で行なうようにした形態の反応キットでは、反応容器は底部から光学的に測定が可能なように光透過性の材質にて構成されていることが好ましい。
そのような分析部の他の例は、反応生成物に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブが配置されている領域である。そのようなプローブ配置領域の例は、DNAチップやハイブリダイズ領域である。
本発明の反応キットを用いて測定されるサンプルは、化学物質、生体試料、生体由来試料など種々のものを挙げることができ、特に限定されない。
反応プレートが遺伝子増幅部をさらに備えている場合には、測定対象の遺伝子を微量にしか含んでいないサンプルでもPCR法やLAMP法など遺伝子増幅反応によって遺伝子を増幅して分析精度を高めることができるようになる。
図1に示されるように、反応プレート2は基板3の表面側にサンプルに反応を起こさせる反応容器4及びサンプルの反応に使用される試薬を収容しフイルム14で封止された試薬容器12を備えている。
図3は分注チップ20とそれを装着するキャッチ機構を表わしたものであり、(A)は分注チップにキャッチ機構を装着する前の状態、(B)はキャッチ機構を分注チップに装着した状態、(C)は分注チップ内のプランジャ22を引き上げる状態の断面図を示している。
分注チップ20は、先端から液体の吸引・吐出を行なう分注ノズル19と、分注ノズル19の上部に接続し、内部が空洞になっているシリンジ21と、そのシリンジ21内を上下に摺動することにより液体の吸引・吐出を行なうプランジャ22とを備えている。
プランジャホルダ36bとチップホルダ36aの先端は、摩擦又は止め具等によって、プランジャ22と分注チップ20を把持する。例えば、プランジャホルダ36bの内表面に凹凸部を有し、プランジャ22の外表面にはその凹凸に嵌めあう形状を有するようにすればよい。
このループ状空間95はプランジャ22の移動により体積が変化する。ループ状空間95とベローズフイルム28により覆われているプレート上空間との間で空気が交換できるように、シリンジ21の基端部のうちプレート上空間の内側に配置されている部位には空気穴99が設けられている。
(A1)はキャッチ機構90が分注チップ20を装着する前の初期状態であり、プランジャホルダ36bは、スリーブ93内に収められている。プランジャホルダ36bの先端にはシャープペンシルの先端のような切れ込みが設けられており、先端の外径はスリーブ93から出た際に広げられるようになっている。
(A3)は先端が広げられたプランジャホルダ36bがプランジャ22を仮装着したときの状態である。コイルバネ92a,94aは共に縮んでいるので、チップホルダ36aも同時に降下し、シリンジ21に接触して装着に備えている。
(A5)はプランジャホルダ36bとチップホルダ36aを同時に降下させ、プランジャホルダ36bがプランジャ22を、チップホルダ36aがシリンジ21を本装着したときの状態である。
(A6)は本装着後、プランジャ22を上下方向に摺動させている状態を示している。
(B2)はキャッチ機構90から分注チップ20を解放する状態を示し、プランジャホルダ36bには降下させる力を加え、チップホルダ36aには引き上げる力を加える。
プランジャホルダ36bの先端がプランジャ22を解放する大きさまで広がることにより、キャッチ機構90は分注チップ20を解放する。
カバー24は反応プレート2の表面側の上部空間を覆うように設けられている。カバー24は周辺部を覆うカバー本体26と、上部を覆うベローズフイルム28とからなっており、反応プレート2の表面側の空間を外部から遮断している。カバー本体26は下端部が反応プレート2に固着されているか、又はシール材を介して反応プレート2と一体として組み立てられており、剛性をもってカバー24の形状を維持している。ベローズフイルム28は柔軟性のあるダイヤフラムや柔軟性のあるフイルムからなり、分注チップ20をその先端部がカバー24で覆われた空間の内側、基端部がカバー24で覆われた空間の外側になるようにして移動可能に保持している。
この反応キットは使い捨て可能なものであり、1つのサンプルについて分析を行なった後は反応プレート2がカバー24で覆われた状態のままでこの反応キット全体を破棄する。
分析に先立ち、サンプルは開口31からサンプル容器32に注入され、その後サンプル容器32により開口31が閉じられることによってカバー本体26にサンプル容器32が固着されて、サンプルがこの反応キットのカバー24で覆われた空間内に導入された状態で外部と遮断される。
まず、図6に示されるように、シリンジ駆動部であるプランジャホルダ36bが下降してシリンジ21のプランジャ22と係合する。
続いて、図7に示されるように、チップホルダ36aも下降して分注チップ20に圧入されて分注チップ20を保持する。
続いて分注チップ20は試薬容器12へ移動させられ、フイルム14を貫通して試薬容器12から試薬を反応容器4へ分注して、反応に供される。この反応時に、必要に応じて反応容器4が外部の熱源と接触させられ、所定の温度に制御される。
図9は吸光度検出器からなる検出ユニットの例である。この場合、反応容器4は測定光の入射面と出射面となる互いに平行な一対の平面を備えていることが好ましい。
この検出ユニット38aでは光源40aからの光から反応生成物の検出に適した波長をフィルタ44a,54aにより選択し、その波長での吸光度を測定して反応生成物の検出を行なう。
この検出ユニット38bは励起光学系として光源40bと、光源40bからの光を集めていったん平行光とした後、反応容器4に集光して照射するための一対のレンズ42bと、レンズ42bで平行光とされた光線の光路に配置されて光源からの光から所定の励起光波長を選択するフィルタ44bとを備えている。また、受光光学系として光検出器48bと、反応容器4から発生する蛍光を受光し、いったん平行光とした後、集光して検出器48bに入射させる一対のレンズ52bと、レンズ52bにより平行光とされた蛍光の光路に配置され、所定の蛍光波長を選択するフィルタ54bとを備えている。ここでも、レンズ42b,52bでそれぞれの光をいったん平行光にするのは、フィルタ44b,54bにおける波長選択の精度を高めるためである。
この検出ユニット38cは、反応容器4からの発光を検出するために、光検出器48cと、反応容器4からの発光を受光して光検出器48cに導くためのレンズ52cと、集められた光から所定の発光波長を選択するフィルタ54cを備えている。
この検出ユニット38cでは反応容器4中の反応生成物からの化学発光又は生物発光による光がレンズ52cで集められ、フィルタ54cで波長が選択されて光検出器48cで検出される。
流路102,104の端にはリザーバが設けられ、分離バッファ液容器15に収容された分離バッファ液はそれらのリザーバに入れられる。
この実施例を遺伝子の分析に使用する場合の一例を示すと、試薬容器12にはPCR反応試薬を収容しておく。反応容器4はPCR反応容器となる。
電気泳動チップ100では、分注チップ20によって分離バッファ液を分離バッファ液容器15から電気泳動チップ100のリザーバを介して流路102,104に供給する。
ここでは、反応容器4をPCR反応容器として使用しているが、反応容器4とは別にPCR反応容器を設けてもよい。
この実施例を遺伝子の分析に使用する場合の一例を示すと、試薬容器12にはPCR反応試薬を収容しておく。反応容器4はPCR反応容器となる。
分注チップ20でプローブと結合した反応生成物を検出するために、処理装置には検出ユニット38eが設けられている。
反応プレート2cも、その表面側に、DNAチップ120においてプローブと結合した反応生成物から結合しなかった反応生成物を分離して除去するための洗浄液を収容し分注チップ20の先端で挿入可能なフイルムで封止された洗浄液容器17を備えている。試薬容器12にはPCR反応試薬を収容しておく。反応容器4はPCR反応容器となる。
図14又は図16の実施例において、DNAチップ110,120をハイブリダイズ用の領域に替えても同様に遺伝子を測定することができる。
この実施例では分注チップ20を移動可能に支持するカバーが剛性をもった素材で構成されている。カバー24aのカバー本体60は反応プレート2の上方に開口62をもち、その開口62にはその開口62の範囲内で分注チップ20を移動可能に支持するためのカバープレート64が設けられている。カバー本体60は開口部62の周辺が隙間をもつ二重構造になっており、カバープレート64はその周辺にシール材66を備え、シール材66がカバー本体60の開口部62の周辺の二重構造の隙間に挟まれてX方向に移動することにより、カバープレート64が水平面内でX方向に移動することができる。カバープレート64には分注チップ20が他のシール材68を介して垂直方向(Z方向)に摺動可能に支持されている。
80は上記の実施例に示される反応キットを表わしている。反応キット80は反応キット装着部であるテーブル82上に装着される。テーブル82は反応キット80の下面側に開口をもち、テーブル82の下部には反応キット82の反応容器4の反応生成物を光学的に検出する検出ユニット38が配置されている。テーブル82上には反応キット82の温度制御を行なう温調(温度調節)ユニット83も配置されている。反応キットの反応容器4又は別に設けた遺伝子増幅反応容器により遺伝子増幅反応を行なうものである場合には、温調ユニット83はその遺伝子増幅反応のための温度制御を行なうものとなる。また、反応キットが温度制御を必要とする分析部を備えている場合には、温調ユニット83はその分析部の温度制御を行なうものとなる。温調ユニット83はそれらの両方の機能を備えたものであるものも含む。検出ユニット38は図9〜図11に示されたものなどである。テーブル82は前後方向(X方向)に移動し、一方、検出ユニット38はそれに直交する横方向(Y方向)に移動するように支持されている。
3 基板
4 反応容器
12 試薬容器
14 フイルム
19 分注ノズル
20 分注チップ
21 シリンジ
22 プランジャ
23 フィルタ
24 カバー
26 カバー本体
28 ベローズフイルム
32,32a サンプル容器
36a チップホルダ
36b プランジャホルダ
64,64a,71 カバープレート
66,68,72 シール材
90 キャッチ機構
92a,94a コイルネジ
93 スリーブ
95 ループ状空間
96 隔離部材
98a,98b パッキン
99 空気穴
100,110,120 DNAチップ
106 電極
102 電気泳動分離用流路
Claims (14)
- 表面側にサンプルに反応を起こさせる反応容器を備えた反応プレートと、前記反応プレートの表面側の上方に配置された分注チップと、前記反応プレート上の表面側のプレート上部を覆い、前記表面側の上部に外部と遮断された空間を形成するとともに、前記分注チップをその先端部が前記プレート上部空間の内側、基端部が外側になるようにして移動可能に支持しているカバーと、前記空間内部に収容された、前記反応プレートとは別体のサンプル容器と、を備え、前記分注チップは前記サンプル容器と前記反応容器との間で移動可能で、サンプルは前記サンプル容器から前記反応容器に分注される反応キットにおける前記分注チップであって、
先端部に設けられた分注ノズル、前記分注ノズルの上部に接続し、内部が空洞になっているシリンジ、及び前記シリンジ内を上下に摺動して前記分注ノズルでの液体の吸引・吐出を行なうプランジャを備え、
前記プランジャの上部と前記シリンジの上部間に、前記ノズル内を外部と隔てる気密性および前記プランジャが摺動可能な柔軟性を有する隔離部材が備えられたことを特徴とする分注チップ。 - 前記シリンジ、前記プランジャ及び前記隔離部材により形成されるループ状空間に通じる空気穴が設けられている請求項1に記載の分注チップ。
- 表面側にサンプルに反応を起こさせる反応容器を備えた反応プレートと、
前記反応プレートの表面側の上方に配置された請求項1に記載の分注チップと、
前記反応プレート上の表面側のプレート上部を覆い、前記表面側の上部に外部と遮断された空間を形成するとともに、前記分注チップをその先端部が前記プレート上部空間の内側、基端部が外側になるようにして移動可能に支持しているカバーと、
前記空間内部に収容された、前記反応プレートとは別体のサンプル容器と、
を備え、
前記分注チップは前記サンプル容器と前記反応容器との間で移動可能で、サンプルは前記サンプル容器から前記反応容器に分注される反応キット。 - 前記分注チップには前記シリンジ、前記プランジャ及び前記隔離部材により形成されるループ状空間に通じる空気穴が設けられており、前記空気穴は前記カバーで被われたプレート上空間の内側に配置されている請求項3に記載の反応キット。
- 前記カバーの一部に密閉可能に設けられた開口を介して外部から前記サンプル容器にサンプルを注入するサンプル導入部をさらに備えた請求項3又は4に記載の反応キット。
- 前記反応プレートはその表面側にサンプルの反応に使用される試薬を収容しフイルムで封止された試薬容器も備え、
前記分注チップは前記試薬容器と前記反応容器との間で移動可能で、前記試薬は前記試薬容器から前記反応容器に分注される請求項3から5のいずれかに記載の反応キット。 - 前記分注チップは先端部の内部にフィルタを備えている請求項3から6のいずれかに記載の反応キット。
- 前記反応プレートはその表面側に遺伝子増幅反応を行なう遺伝子増幅部を備えている請求項3から7のいずれかに記載の反応キット。
- 前記反応容器は底部から光学的に測定が可能なように光透過性の材質にて構成されている請求項3から8のいずれかに記載の反応キット。
- 前記反応プレートはその表面側に前記反応容器での反応生成物の分析を行なう分析部をさらに備えている請求項3から9のいずれかに記載の反応キット。
- 前記分析部は反応生成物の電気泳動分離を行なう電気泳動部である請求項10に記載の反応キット。
- 前記分析部は反応生成物に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブが配置されている領域である請求項10に記載の反応キット。
- 前記カバーは気密性をもち柔軟性のある素材によって前記分注チップを保持し移動可能に支持している請求項3から12のいずれかに記載の反応キット。
- 前記カバーは前記反応プレートと一体化されたカバー本体と、前記反応プレートの表面側の上部に配置され、前記カバー本体に対してシール材により気密を保って水平面内で摺動可能に保持されたカバープレートとからなり、
前記分注チップが前記カバープレートに他のシール材により気密を保って垂直方向に摺動可能に保持されている請求項3から12のいずれかに記載の反応キット。
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