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JP5000861B2 - Reaction chip - Google Patents
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Description

本発明は、反応チップに関する。   The present invention relates to a reaction chip.

従来、例えば生化学反応等において微量の試料溶液を処理する反応装置として、反応チップの母材の表面上に設けられた複数の反応場としての凹部と、各凹部毎に温度状態を制御可能なペルチェ素子等からなる温度制御装置とを備えると共に、複数の凹部の各開口部を閉塞可能な蓋を搬送する搬送装置を備える反応装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、従来、例えば生化学反応等において用いられる反応器として、反応チップの基材の表面上に設けられた複数の反応場としての凹部と、基材に熱溶着または圧着されて複数の凹部の各開口部を閉塞可能なフィルムとを備える反応器が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開平5−317030号公報 特開平9−99932号公報
Conventionally, as a reaction apparatus for processing a small amount of sample solution in, for example, a biochemical reaction, a plurality of recesses as reaction fields provided on the surface of a reaction chip base material, and the temperature state can be controlled for each recess There is known a reaction apparatus that includes a temperature control device that includes a Peltier element or the like and includes a transport device that transports a lid that can close each opening of a plurality of recesses (see, for example, Patent Document 1).
Conventionally, as a reactor used in, for example, a biochemical reaction, a plurality of concave portions as reaction fields provided on the surface of a base material of a reaction chip, and a plurality of concave portions that are thermally welded or pressure-bonded to the base material A reactor including a film capable of closing each opening is known (see, for example, Patent Document 2).
JP-A-5-317030 JP-A-9-99932

ところで、上記従来技術に係る反応装置および反応器によれば、母材または基材の表面上に設けた凹部を反応場としており、この凹部に貯留された試料溶液の温度状態を制御する際に、試料溶液全体の温度状態を均一に制御することが困難となる虞がある。つまり、反応チップの母材または基材は、例えばシリコンやポリプロピレン等の相対的に熱伝導性が低い材料により形成されていることから、母材または基材の凹部に貯留された試料溶液に対して、例えば反応チップの外部に配置された温度制御装置等によって、加熱または冷却が行われると、母材または基材からの距離が近い領域に位置する試料溶液ほど、温度変化が抑制されることになり、試料溶液全体に対して所望の反応を均一に発生させることが困難となる虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、反応部において所望の反応を均一に発生させることが可能な反応チップを提供することを目的とする。
By the way, according to the reaction apparatus and the reactor according to the above prior art, the concave portion provided on the surface of the base material or the base material is used as the reaction field, and when the temperature state of the sample solution stored in the concave portion is controlled. The temperature state of the entire sample solution may be difficult to control uniformly. That is, since the base material or base material of the reaction chip is formed of a material having relatively low thermal conductivity, such as silicon or polypropylene, the sample solution stored in the recess of the base material or base material is used. Thus, for example, when heating or cooling is performed by a temperature control device or the like disposed outside the reaction chip, the sample solution located in a region closer to the base material or the base material can suppress the temperature change. Thus, it may be difficult to uniformly generate a desired reaction for the entire sample solution.
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the reaction chip which can generate | occur | produce a desired reaction uniformly in a reaction part.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の反応チップ(例えば、実施の形態での反応チップ10)は、生化学的反応に用いられる反応チップであって、基材(例えば、実施の形態での基材10a)の表面上に設けられた溝部(例えば、実施の形態での溝部21)および該溝部の開口端(例えば、実施の形態での開口端21a)の少なくとも一部を覆う熱伝導性フィルム(例えば、実施の形態でのフィルム23)を具備する流路状の反応部(例えば、実施の形態での反応部12)と、前記基材の表面上であって前記熱伝導性フィルムが配された側と反対側の表面において前記溝部の開口部と干渉しない位置に設けられ、前記溝部に接続される第2の溝部(例えば、実施の形態での第2の溝部31)と、前記第2の溝部の底面に貼付された熱伝導性フィルムからなる第2のフィルム(例えば、実施の形態での第2のフィルム32)と、を備え、前記第2の溝部及び前記第2のフィルムは、前記生化学的反応を前記反応部において行なう際に熱源が前記第2フィルム上に接するように形成され、前記第2のフィルムを介して前記反応部が温度調節されることを特徴としている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the reaction chip of the present invention according to claim 1 (for example, the reaction chip 10 in the embodiment) is a reaction chip used for a biochemical reaction. The groove (for example, the groove 21 in the embodiment) provided on the surface of the substrate (for example, the substrate 10a in the embodiment) and the opening end of the groove (for example, the opening in the embodiment) A channel-like reaction section (for example, the reaction section 12 in the embodiment) including a heat conductive film (for example, the film 23 in the embodiment) covering at least a part of the end 21a), and the base material A second groove portion (for example, an embodiment of the present invention) that is provided at a position that does not interfere with the opening portion of the groove portion on the surface opposite to the surface on which the thermal conductive film is disposed and connected to the groove portion. Second groove 31) in the form and the second Second film of a thermally conductive film attached on the bottom surface of the groove (e.g., the second film 32 in the embodiment) and, wherein the second groove portion and the second film, the When performing a biochemical reaction in the reaction part, a heat source is formed so as to be in contact with the second film, and the temperature of the reaction part is adjusted via the second film .

さらに、請求項2に記載の本発明の反応チップでは、前記熱伝導性フィルムは、金属からなる層を有するフィルムであることを特徴としている。 Furthermore, in the reaction chip of the present invention according to claim 2, the heat conductive film is a film having a layer made of metal .

さらに、請求項3に記載の本発明の反応チップは、前記基材の表面上に、光学分析可能な検出部(例えば、実施の形態での検出部13、検出凹部13a)を備えることを特徴としている。   Furthermore, the reaction chip according to the third aspect of the present invention includes a detection unit (for example, the detection unit 13 and the detection recess 13a in the embodiment) capable of optical analysis on the surface of the base material. It is said.

さらに、請求項4に記載の本発明の反応チップでは、前記検出部は凹状であることを特徴としている。   Furthermore, in the reaction chip according to the fourth aspect of the present invention, the detection section is concave.

さらに、請求項5に記載の本発明の反応チップは、前記基材の表面上に、反応試薬を収容可能な試薬収容部(例えば、実施の形態での試薬収容部11、試薬収容凹部11a)を備えることを特徴としている。   Furthermore, the reaction chip of the present invention according to claim 5 is a reagent storage unit that can store a reaction reagent on the surface of the base material (for example, reagent storage unit 11 and reagent storage recess 11a in the embodiment). It is characterized by having.

さらに、請求項6に記載の本発明の反応チップでは、前記試薬収容部は凹状であることを特徴としている。   Furthermore, in the reaction chip according to the sixth aspect of the present invention, the reagent container is concave.

さらに、請求項7に記載の本発明の反応チップでは、前記反応部は、酵素反応用であることを特徴としている。   Furthermore, in the reaction chip of the present invention as set forth in claim 7, the reaction part is for enzyme reaction.

さらに、請求項8に記載の本発明の反応チップでは、前記酵素反応は、ポリメラーゼ連鎖反応であることを特徴としている。   Furthermore, in the reaction chip of the present invention according to claim 8, the enzyme reaction is a polymerase chain reaction.

請求項1に記載の本発明の反応チップによれば、反応部が流路状であることから、反応部への溶液の供給および反応部からの溶液の回収が容易となり、しかも、溝部を形成する基材に対して相対的に厚さが薄くなることで熱伝導率が大きくなるフィルムによって反応部が形成されていることから、反応部に貯留された溶液全体の温度状態を容易に均一に制御することができる。
さらに、請求項2に記載の本発明の反応チップによれば、反応部が熱伝導性フィルムにより形成されていることから、反応部に貯留された溶液全体の温度状態を、より一層、容易に均一に制御することができる。
According to the reaction chip of the present invention as set forth in claim 1, since the reaction part is in the form of a channel, the supply of the solution to the reaction part and the recovery of the solution from the reaction part are facilitated, and the groove part is formed. Since the reaction part is formed by a film whose thermal conductivity is increased by reducing the thickness relative to the base material to be processed, the temperature state of the entire solution stored in the reaction part can be easily and uniformly set. Can be controlled.
Furthermore, according to the reaction chip of the present invention as set forth in claim 2, since the reaction part is formed of a heat conductive film, the temperature state of the entire solution stored in the reaction part can be more easily determined. It can be controlled uniformly.

さらに、請求項3に記載の本発明の反応チップによれば、単一の基材に対して、少なくとも、所望の反応を生じさせる処理と、検出処理とを連続的に効率よく実行することができる。
さらに、請求項4に記載の本発明の反応チップによれば、基材の表面上に検出部を容易に形成することができる。
さらに、請求項5に記載の本発明の反応チップによれば、単一の基材に対して、少なくとも、反応試薬を収容する処理と、所望の反応を生じさせる処理とを連続的に効率よく実行することができる。
さらに、請求項6に記載の本発明の反応チップによれば、基材の表面上に試薬収容部を容易に形成することができる。
Furthermore, according to the reaction chip of the present invention as set forth in claim 3, at least a process for causing a desired reaction and a detection process can be continuously and efficiently performed on a single substrate. it can.
Furthermore, according to the reaction chip of the present invention as set forth in claim 4, the detection part can be easily formed on the surface of the substrate.
Furthermore, according to the reaction chip of the present invention as set forth in claim 5, at least a process for containing a reaction reagent and a process for causing a desired reaction are continuously and efficiently performed on a single substrate. Can be executed.
Furthermore, according to the reaction chip of the present invention as set forth in claim 6, it is possible to easily form the reagent container on the surface of the base material.

さらに、請求項7に記載の本発明の反応チップによれば、反応部の溶液全体に対して酵素反応を容易に均一に発生させることができる。
さらに、請求項8に記載の本発明の反応チップによれば、反応部の溶液全体に対してポリメラーゼ連鎖反応を容易に均一に発生させることができる。
Furthermore, according to the reaction chip of the present invention as set forth in claim 7, the enzyme reaction can be easily and uniformly generated with respect to the entire solution in the reaction part.
Furthermore, according to the reaction chip of the present invention described in claim 8, the polymerase chain reaction can be easily and uniformly generated with respect to the entire solution in the reaction part.

以下、本発明の実施の形態に係る反応チップについて添付図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a reaction chip according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本実施形態に係る生化学反応装置1は、例えば図1に示すように、反応チップ10に対して反応試薬を収容する試薬収容工程を実行する試薬収容装置2と、例えば酵素反応であるポリメラーゼ連鎖反応(PCR:Polymerase Chain Reaction)等の所定反応を生じさせる反応工程を実行する反応装置3と、例えば光学分析等によりDNA等の検体を検出する検出工程を実行する検出装置4とを備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, for example, the biochemical reaction device 1 according to the present embodiment includes a reagent storage device 2 that executes a reagent storage step of storing a reaction reagent in a reaction chip 10, and a polymerase chain that is an enzyme reaction, for example. Consists of a reaction device 3 that executes a reaction step that causes a predetermined reaction such as a reaction (PCR: Polymerase Chain Reaction), and a detection device 4 that executes a detection step that detects a sample such as DNA by optical analysis, for example. Has been.

そして、生化学反応装置1の試薬収容装置2は、例えばポリメラーゼ連鎖反応等の各種の反応処理に用いる検体試薬および他の試薬と、検出工程で用いる各種の試薬と、希釈液またはバッファー液等とを、反応チップ10の試薬収容部11に収容する。   The reagent storage device 2 of the biochemical reaction apparatus 1 includes, for example, sample reagents and other reagents used in various reaction processes such as polymerase chain reaction, various reagents used in the detection process, dilution liquid or buffer liquid, and the like. Is stored in the reagent storage portion 11 of the reaction chip 10.

そして、生化学反応装置1の反応装置3は、例えば反応工程での反応溶液の温度状態を制御するペルチェ素子等を具備する温度制御装置5を備えて構成されている。
例えば図1に示すように、温度制御装置5は、後述する反応チップ10の反応部12を厚さ方向の両側(つまり、表面側および裏面側)から挟み込むようにして配置される2つのペルチェ素子部5a,5bを備え、反応チップ10の表面と当接する各ペルチェ素子部5a,5bの表面は、後述する反応チップ10の反応部12の表面形状(例えば、凸形状等)に沿った形状(例えば、凹形状等)を有するように形成されている。
And the reaction apparatus 3 of the biochemical reaction apparatus 1 is equipped with the temperature control apparatus 5 which comprises the Peltier device etc. which control the temperature state of the reaction solution in a reaction process, for example.
For example, as shown in FIG. 1, the temperature control device 5 includes two Peltier elements arranged so as to sandwich a reaction portion 12 of a reaction chip 10 to be described later from both sides in the thickness direction (that is, the front surface side and the back surface side). The surface of each Peltier element part 5a, 5b provided with the parts 5a, 5b and abutting on the surface of the reaction chip 10 is shaped along the surface shape (for example, convex shape) of the reaction part 12 of the reaction chip 10 described later (for example, a convex shape). For example, a concave shape is formed.

そして、生化学反応装置1の検出装置4は、反応装置3によるポリメラーゼ連鎖反応等の所定反応によって調整された検体と、検出用の各種の試薬とを、反応チップ10の検出部13において反応させ、予め検体あるいは核酸プローブに付けた標識物質(例えば、蛍光物質)の有無を、例えば反応チップ10の検出部13の裏面側等から検出する発光検出を行う。   The detection device 4 of the biochemical reaction device 1 causes the sample adjusted by a predetermined reaction such as a polymerase chain reaction by the reaction device 3 to react with various detection reagents in the detection unit 13 of the reaction chip 10. In addition, luminescence detection is performed to detect the presence or absence of a labeling substance (for example, a fluorescent substance) previously attached to the specimen or the nucleic acid probe, for example, from the back side of the detection unit 13 of the reaction chip 10.

反応チップ10は、例えば図2に示すように、単一の略長方形板状の基材10aに設けられた試薬収容部11と、反応部12と、検出部13とを備えて構成されている。
なお、基材10aは、好ましくは、例えばPC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)、シクロオレフィン系ポリマー、フッ素ポリマー、シリコン樹脂等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせ、あるいは、ガラス等により形成されることで、耐熱性、耐薬品性、成形加工性等に優れたものとなる。
For example, as shown in FIG. 2, the reaction chip 10 includes a reagent storage unit 11, a reaction unit 12, and a detection unit 13 provided on a single substantially rectangular plate-like base material 10 a. .
The base material 10a is preferably formed of, for example, each plastic such as PC (polycarbonate), PP (polypropylene), cycloolefin polymer, fluoropolymer, silicon resin, or an appropriate combination of a plurality of plastics, or glass. By doing so, it becomes excellent in heat resistance, chemical resistance, molding processability and the like.

そして、試薬収容部11は、例えば基材10aの長手方向に沿った一方の端部に設けられ、基材10aの表面上に設けられた複数の凹穴状の試薬収容凹部11a,…,11aを備えて構成され、例えばポリメラーゼ連鎖反応等の各種の反応処理に用いる検体試薬および他の試薬と、検出工程で用いる各種の試薬と、希釈液またはバッファー液等を収容する。   And the reagent storage part 11 is provided in one edge part along the longitudinal direction of the base material 10a, for example, and several concave hole-shaped reagent storage recessed parts 11a, ..., 11a provided on the surface of the base material 10a are provided. And contains, for example, sample reagents and other reagents used in various reaction processes such as polymerase chain reaction, various reagents used in the detection step, and a diluent or buffer solution.

そして、後述する反応部12は、例えば基材10aの長手方向に沿った央部に設けられている。
そして、検出部13は、例えば基材10aの長手方向に沿った他方の端部に設けられ、基材10aの表面上に設けられた複数の凹穴状の検出凹部13a,…,13aを備えて構成され、反応部12においてポリメラーゼ連鎖反応等の所定反応により調整された検体と、検出用の各種の試薬とを収容する。
And the reaction part 12 mentioned later is provided in the center part along the longitudinal direction of the base material 10a, for example.
And the detection part 13 is provided in the other edge part along the longitudinal direction of the base material 10a, for example, and is equipped with the several recessed hole-shaped detection recessed parts 13a, ..., 13a provided on the surface of the base material 10a. The reaction unit 12 accommodates a specimen adjusted by a predetermined reaction such as a polymerase chain reaction and various detection reagents.

なお、各試薬収容凹部11aおよび各検出凹部13aの形状は、特に限定されるものではなく、例えば円錐台形、角錐台形、円錐、角錐、曲面状の底部を有する形状等の適宜のウェル形状であってもよく、加工成形性、溶液の注入性等により適宜に設定される。
なお、各試薬収容凹部11aおよび各検出凹部13aは、基材10aがプラスチックからなる場合には、例えば切削加工、成型加工等により形成される。また、基材10aがガラスからなる場合には、例えば切削加工等により形成される。
The shape of each reagent storage recess 11a and each detection recess 13a is not particularly limited, and may be an appropriate well shape such as a truncated cone shape, a truncated pyramid shape, a cone shape, a truncated pyramid shape, or a curved bottom shape. It may be set appropriately depending on the processability, the solution injection property, and the like.
In addition, each reagent accommodation recessed part 11a and each detection recessed part 13a are formed by cutting, a shaping | molding process, etc., for example, when the base material 10a consists of plastics. Moreover, when the base material 10a consists of glass, it forms by cutting etc., for example.

なお、各試薬収容凹部11aの大きさは収容する試薬の量に応じて設定され、例えば開孔径0.1〜10mm、深さ0.1〜10mmである。
なお、DNAの分析に用いる試薬の量は微量であるため、各検出凹部13aは、好ましくは、開孔径5mm以下、特に、開孔径0.01mm〜5mmであって、深さ5mm以下、特に、深さ0.01mm〜5mmである。
また、各試薬収容凹部11aおよび各検出凹部13aの内面は、例えば親水化または撥水化等の表面処理が施されてもよい。
In addition, the magnitude | size of each reagent accommodation recessed part 11a is set according to the quantity of the reagent to accommodate, for example, the hole diameter is 0.1-10 mm and the depth is 0.1-10 mm.
Since the amount of the reagent used for DNA analysis is very small, each detection recess 13a preferably has an opening diameter of 5 mm or less, particularly an opening diameter of 0.01 mm to 5 mm, and a depth of 5 mm or less. The depth is 0.01 mm to 5 mm.
Further, the inner surfaces of each reagent storage recess 11a and each detection recess 13a may be subjected to a surface treatment such as hydrophilicity or water repellency.

また、各試薬収容凹部11aおよび各検出凹部13aは、例えばPP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PS(ポリスチレン)、PE(ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、POM(ポリアセタール)、PA(ポリアミド)、PAN(ポリアクリロニトリル)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、TPXフィルム(三井化学株式会社製)などのメチルペンテン系フィルム、ゼオノア(日本ゼオン株式会社製)などのシクロオレフィン系フィルム、シリコン樹脂フィルム、フッ素系ポリマーフィルム等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせによる被覆フィルムにより被覆されてもよい。   Each reagent storage recess 11a and each detection recess 13a are, for example, PP (polypropylene), PC (polycarbonate), PS (polystyrene), PE (polyethylene), PET (polyethylene terephthalate), POM (polyacetal), PA (polyamide). , PAN (polyacrylonitrile), PMMA (polymethyl methacrylate), methylpentene films such as TPX film (Mitsui Chemicals), cycloolefin films such as ZEONOR (made by Nippon Zeon Co., Ltd.), silicon resin films, fluorine You may coat | cover with the coating film by each plastics, such as a polymer polymer film, or a suitable combination of several plastics.

反応部12は、例えば図3(a)〜(d)に示すように、基材10aの裏面10B上に設けられた溝部21と、この溝部21の開口端21aを覆うことで溝部21の開口部を封止して流路22を形成するフィルム23と、基材10aを厚さ方向に貫通し、基材10aの表面10A上に設けられた2つの各開口部24,24に接続されると共に溝部21の内部で開口する2つの貫通孔25,25とを備えて構成されている。つまり、この反応部12は流路状であって、基材10aの表面10A上で開口する一方の開口部24から反応部12の内部に供給された溶液は、順次、一方の貫通孔25と、溝部21およびフィルム23により形成された流路22と、他方の貫通孔25と、他方の開口部24とを流通可能となっている。
なお、基材10aの表面10A側から溝部21に向かって切削又は金型形成等による凹部を形成し、流路22の表面10A側の壁厚を薄くしてもよい。このようにすれば、表面10Aに対向する位置(例えば、表面10Aの上方の位置)に反応のための熱源を配置する場合において、流路22内に熱が迅速かつ均一に伝達される。
For example, as illustrated in FIGS. 3A to 3D, the reaction unit 12 covers the groove 21 provided on the back surface 10 </ b> B of the base material 10 a and the opening end 21 a of the groove 21 to open the groove 21. The film 23 that seals the portion and forms the flow path 22 and the base material 10a are penetrated in the thickness direction and connected to two openings 24 and 24 provided on the surface 10A of the base material 10a. In addition, two through holes 25 and 25 that open inside the groove portion 21 are provided. That is, the reaction part 12 has a flow path shape, and the solution supplied into the reaction part 12 from the one opening part 24 opened on the surface 10A of the base material 10a sequentially passes through the one through hole 25. The flow path 22 formed by the groove 21 and the film 23, the other through hole 25, and the other opening 24 can be circulated.
In addition, the recessed part by cutting or metal mold | die formation etc. may be formed toward the groove part 21 from the surface 10A side of the base material 10a, and the wall thickness by the side of the surface 10A of the flow path 22 may be made thin. In this way, when the heat source for reaction is arranged at a position facing the surface 10A (for example, a position above the surface 10A), heat is quickly and uniformly transferred into the flow path 22.

なお、フィルム23は、例えばPP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PS(ポリスチレン)、PE(ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、POM(ポリアセタール)、PA(ポリアミド)、PAN(ポリアクリロニトリル)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、TPXフィルム(三井化学株式会社製)などのメチルペンテン系フィルム、ゼオノア(日本ゼオン株式会社製)などのシクロオレフィン系フィルム、シリコン樹脂フィルム、フッ素系ポリマーフィルム等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせによる単層構造あるいは多層構造のフィルム、あるいは、例えばアルミニウム、銅、金等の各金属あるいは複数の金属の合金による単層構造あるいは多層構造のフィルム、さらには、プラスチックと金属との組み合わせによる多層構造のフィルム等である。   The film 23 may be, for example, PP (polypropylene), PC (polycarbonate), PS (polystyrene), PE (polyethylene), PET (polyethylene terephthalate), POM (polyacetal), PA (polyamide), PAN (polyacrylonitrile), PMMA. (Polymethyl methacrylate), methylpentene films such as TPX films (manufactured by Mitsui Chemicals), cycloolefin films such as ZEONOR (manufactured by ZEON CORPORATION), plastics such as silicon resin films, fluorine polymer films, or A film of a single layer structure or a multilayer structure made of an appropriate combination of a plurality of plastics, or a single layer structure or a multilayer structure of an alloy of each metal such as aluminum, copper, gold, etc. Beam, further, a film such as a multilayer structure with a combination of plastic and metal.

そして、フィルム23の厚さは、例えば1〜500μmであって、好ましくは、1〜100μmであって、この範囲内で薄くなることに伴い、より好ましくなる。
なお、厚さが1μm未満であると、熱変形が過剰に大きくなると共に所望の強度を確保することができなくなり、一方、厚さが500μmよりも厚くなると、熱伝導性が過剰に低下し、反応部12内の溶液の温度状態を外部から制御する際に、溶液全体に対して温度状態を均一に制御することが困難となって、反応状態に対する所望の均一性を確保することができなくなる。
また、金属からなるフィルム23は、好ましくは、厚さが1〜50μmである。
And the thickness of the film 23 is 1-500 micrometers, for example, Preferably, it is 1-100 micrometers, Comprising: It becomes more preferable with becoming thin within this range.
If the thickness is less than 1 μm, the thermal deformation becomes excessively large and the desired strength cannot be ensured. On the other hand, if the thickness is greater than 500 μm, the thermal conductivity is excessively reduced, When controlling the temperature state of the solution in the reaction unit 12 from the outside, it becomes difficult to control the temperature state uniformly over the entire solution, and it becomes impossible to ensure the desired uniformity with respect to the reaction state. .
The film 23 made of metal preferably has a thickness of 1 to 50 μm.

また、プラスチックからなるフィルム23は、好ましくは、熱伝導率が0,1kcal/mh℃以上であって、例えばPP(ポリプロピレン)では熱伝導率が0,119kcal/mh℃程度であり、PC(ポリカーボネート)では熱伝導率が0,166kcal/mh℃程度であり、PE(ポリエチレン)では熱伝導率が0,252kcal/mh℃程度である。
また、金属からなるフィルム23は、好ましくは、熱伝導率が100kcal/mh℃以上であって、例えばアルミニウムでは熱伝導率が177kcal/mh℃程度であり、銅では熱伝導率が324kcal/mh℃程度であり、金では熱伝導率が254kcal/mh℃程度である。
The plastic film 23 preferably has a thermal conductivity of 0.1 kcal / mh ° C. or higher. For example, PP (polypropylene) has a thermal conductivity of about 0,119 kcal / mh ° C., and PC (polycarbonate). ) Has a thermal conductivity of about 0,166 kcal / mh ° C., and PE (polyethylene) has a thermal conductivity of about 0,252 kcal / mh ° C.
The metal film 23 preferably has a thermal conductivity of 100 kcal / mh ° C. or higher, for example, aluminum has a thermal conductivity of about 177 kcal / mh ° C., and copper has a thermal conductivity of 324 kcal / mh ° C. The thermal conductivity of gold is about 254 kcal / mh ° C.

なお、プラスチックからなる単層構造のフィルム23は、好ましくは、厚さが10〜100μm程度である。
なお、金属からなる単層構造のフィルム23は、例えば軟質アルミニウムの場合、好ましくは、厚さが5〜80μm程度であり、硬質アルミニウムの場合、好ましくは、厚さが5〜50μm程度である。
The single-layer film 23 made of plastic preferably has a thickness of about 10 to 100 μm.
In addition, the film 23 having a single layer structure made of metal preferably has a thickness of about 5 to 80 μm in the case of soft aluminum, for example, and preferably has a thickness of about 5 to 50 μm in the case of hard aluminum.

また、プラスチックからなる多層構造のフィルム23は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)またはOPP(延伸ポリプロピレン)等により形成され、好ましくは、厚さが1〜20μm程度に設定されることで、所望の強靭性および柔軟性が確保される。
また、プラスチックと金属との組み合わせによる多層構造のフィルム23は、例えばアルミニウムの場合、好ましくは、厚さが7〜50μm程度であり、さらに、アルミニウムの表面上には、反応チップ10の基材10aの表面に、例えば熱溶着あるいは圧着により貼付可能なシール層が、アルミニウムと一体となるように設けられている。このシール層は、例えばナイロン等の樹脂フィルム状のシーラントがアルミニウムの表面上に積層、あるいは、例えばマレイン酸変性ポリプロピレン等がアルミニウムの表面上に塗工されて形成されている。このフィルム23では、さらに、強度を増大させるために、アルミニウム層側にPET(ポリエチレンテレフタレート)またはOPP(延伸ポリプロピレン)等のフィルムを積層させても良い。
Further, the multilayer film 23 made of plastic is formed of, for example, PET (polyethylene terephthalate) or OPP (stretched polypropylene), and preferably has a thickness of about 1 to 20 μm so that desired toughness can be obtained. And flexibility is ensured.
Further, the film 23 having a multilayer structure made of a combination of plastic and metal preferably has a thickness of about 7 to 50 μm, for example, in the case of aluminum. Further, the base material 10a of the reaction chip 10 is formed on the surface of the aluminum. A seal layer that can be attached to the surface by, for example, heat welding or pressure bonding is provided so as to be integrated with aluminum. This seal layer is formed, for example, by laminating a resin film-like sealant such as nylon on the surface of aluminum, or coating maleic acid-modified polypropylene or the like on the surface of aluminum. In this film 23, a film such as PET (polyethylene terephthalate) or OPP (stretched polypropylene) may be laminated on the aluminum layer side in order to further increase the strength.

なお、フィルム23が貼付される基材10aの表面上には、例えば反応部12の溝部21や開口部24の周囲において表面上から突出する突出部を設け、この突出部とフィルム23とが当接するように設定してもよい。   On the surface of the base material 10a to which the film 23 is attached, for example, a protrusion protruding from the surface around the groove 21 and the opening 24 of the reaction part 12 is provided, and the protrusion and the film 23 are in contact with each other. You may set so that it may touch.

本実施形態の反応方法に係る生化学反応装置1および反応チップ10は上記構成を備えており、次に、この生化学反応装置1の動作について説明する。   The biochemical reaction device 1 and the reaction chip 10 according to the reaction method of the present embodiment have the above-described configuration. Next, the operation of the biochemical reaction device 1 will be described.

先ず、例えば図4に示すステップS01においては、試薬収容工程として、試薬収容装置2により、例えばポリメラーゼ連鎖反応等の各種の反応処理に用いる検体試薬および他の試薬と、検出工程で用いる各種の試薬と、希釈液またはバッファー液等とを、反応チップ10の試薬収容部11に収容する。   First, for example, in step S01 shown in FIG. 4, as a reagent storage process, the reagent storage device 2 performs, for example, sample reagents and other reagents used in various reaction processes such as polymerase chain reaction, and various reagents used in the detection process. Then, the diluted solution or the buffer solution is stored in the reagent storage unit 11 of the reaction chip 10.

次に、ステップS02においては、後述する反応工程として、所定反応(例えば、ポリメラーゼ連鎖反応)を生じさせる。   Next, in step S02, a predetermined reaction (for example, a polymerase chain reaction) is caused as a reaction process described later.

次に、ステップS03においては、検出工程として、反応工程でのポリメラーゼ連鎖反応によって調整された検体と、検出用の各種の試薬(例えば、核酸プローブ等)とを、反応チップ10の検出部13においてハイブリダイゼーション等により反応させ、予め検体あるいは核酸プローブに付けた標識物質(例えば、蛍光物質)の有無を、例えば反応チップ10の検出部13の裏面側等から検出する発光検出を行い、一連の処理を終了する。   Next, in step S03, as a detection process, the sample adjusted by the polymerase chain reaction in the reaction process and various reagents for detection (for example, nucleic acid probes) are detected in the detection unit 13 of the reaction chip 10. A series of processes is performed by detecting the presence or absence of a labeling substance (for example, a fluorescent substance) previously attached to a specimen or a nucleic acid probe by hybridization or the like, for example, from the back side of the detection unit 13 of the reaction chip 10 or the like. Exit.

以下に、上述したステップS02での反応工程について説明する。
先ず、例えば図5に示すステップS11においては、反応液供給工程として、反応チップ10の流路状の反応部12の開口部24から、反応部12の内部へと向かい反応溶液を供給する。
なお、ポリメラーゼ連鎖反応に対する反応溶液は、例えば血液等から抽出したDNAまたは予め精製された鋳型DNAと、ポリメラーゼ酵素と、各塩基の材料であるdNTP(デオキシヌクレオチド3リン酸)と、pHおよび濃度調整のための希釈液またはバッファー液とからなる。
Below, the reaction process in step S02 mentioned above is demonstrated.
First, for example, in step S11 shown in FIG. 5, as a reaction liquid supply process, the reaction solution is supplied from the opening 24 of the reaction part 12 in the flow channel shape of the reaction chip 10 toward the inside of the reaction part 12.
The reaction solution for the polymerase chain reaction includes, for example, DNA extracted from blood or the like, or pre-purified template DNA, polymerase enzyme, dNTP (deoxynucleotide triphosphate) which is a material of each base, pH and concentration adjustment. And a diluting solution or buffer solution.

次に、ステップS12においては、封止工程として、反応溶液を貯留する反応部12の内部へと向かい、開口部24からミネラルオイルを供給し、例えば図6(a),(b)に示すように、反応部12の内部において雰囲気中に露出する反応溶液Rの液面上にミネラルオイルMを重層させ、反応部12の内部を封止する。なお、ミネラルオイルを重層させず、適宜のフィルム(例えば、フィルム23と同等のフィルム等)によって開口部24を覆うようにしてもよい。   Next, in step S12, as a sealing process, the mineral oil is supplied from the opening 24 toward the inside of the reaction unit 12 storing the reaction solution, for example, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). Next, the mineral oil M is overlaid on the liquid surface of the reaction solution R exposed to the atmosphere inside the reaction unit 12 to seal the inside of the reaction unit 12. Note that the opening 24 may be covered with an appropriate film (for example, a film equivalent to the film 23 or the like) without being overlaid with mineral oil.

次に、ステップS13においては、後述する反応生成工程として、ポリメラーゼ連鎖反応を生じさせ、一連の処理を終了する。   Next, in step S13, a polymerase chain reaction is caused as a reaction generation step to be described later, and a series of processes is terminated.

以下に、上述したステップS13での反応生成工程について説明する。
先ず、例えば図7に示すステップS21においては、変性工程として、温度制御装置5により反応部12の温度状態を、所定時間(例えば、5〜25秒等)に亘って、所定温度(例えば、90〜100℃程度)となるように制御し、反応溶液のDNAを熱変性させる。
Below, the reaction production | generation process in step S13 mentioned above is demonstrated.
First, in step S21 shown in FIG. 7, for example, as a denaturing step, the temperature control device 5 changes the temperature state of the reaction unit 12 to a predetermined temperature (for example, 90 to 25 seconds) for a predetermined time (for example, 5 to 25 seconds). The reaction solution DNA is heat denatured.

次に、ステップS22においては、アニーリング工程として、温度制御装置5により反応部12の温度状態を、所定時間(例えば、15〜60秒等)に亘って、所定温度(例えば、50〜60℃程度)となるように制御し、各種のプライマー(つまり、DNAの断片)を所望の遺伝子配列と結合(アニーリング)させる。   Next, in step S22, as the annealing process, the temperature control device 5 changes the temperature state of the reaction unit 12 to a predetermined temperature (for example, about 50 to 60 ° C.) over a predetermined time (for example, 15 to 60 seconds). And various primers (that is, DNA fragments) are combined (annealed) with a desired gene sequence.

次に、ステップS23においては、伸長反応工程として、温度制御装置5により反応部12の温度状態を、所定時間(例えば、1〜5分等)に亘って、所定温度(例えば、65〜75℃程度)となるように制御し、DNAポリメラーゼによる相補鎖合成を行う。   Next, in step S23, as the extension reaction process, the temperature control device 5 changes the temperature state of the reaction unit 12 to a predetermined temperature (for example, 65 to 75 ° C.) for a predetermined time (for example, 1 to 5 minutes). The complementary strand synthesis by DNA polymerase is performed.

次に、ステップS24においては、一連の処理を継続するか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、上述したステップS21に戻る。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
Next, in step S24, it is determined whether or not to continue a series of processes.
If this determination is “YES”, the flow returns to step S 21 described above.
On the other hand, when the determination result is “NO”, the series of processing ends.

なお、以下に、上述した反応チップ10の反応部12の製造方法について説明する。
先ず、例えば射出成型法あるいは切削加工法により、例えばPC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)、シクロオレフィン系ポリマー、フッ素ポリマー、シリコン樹脂等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせからなる基材10aの裏面10B上に溝部21を形成する(ステップS31)。
Hereinafter, a method for manufacturing the reaction section 12 of the reaction chip 10 described above will be described.
First, a base material 10a made of an appropriate combination of plastics or a plurality of plastics such as PC (polycarbonate), PP (polypropylene), cycloolefin-based polymer, fluoropolymer, silicon resin, etc. The groove portion 21 is formed on the back surface 10B of (No. S31).

次に、例えば切削加工法により、基材10aを厚さ方向に貫通し、基材10aの表面10A上に設けられた2つの各開口部24,24に接続されると共に溝部21の内部で開口する2つの貫通孔25,25を形成する(ステップS32)。   Next, the substrate 10a is penetrated in the thickness direction by, for example, a cutting method, and is connected to the two openings 24 and 24 provided on the surface 10A of the substrate 10a and is opened inside the groove 21. Two through holes 25, 25 to be formed are formed (step S32).

次に、フィルム23によって溝部21の開口端21aを覆い、溝部21の開口部を封止するようにして、フィルム23を基材10aの裏面10B上に熱溶着あるいは圧着により、あるいは、例えばポリ酢酸ビニル系およびポリアミド系等の熱可塑性樹脂接着剤を介して貼付し、溝部21とフィルム23とにより流路22を形成する(ステップS33)。
なお、PE(ポリエチレン)等からなるフィルム23は、熱溶着性であるため、接着剤を用いずに基材10aと貼り合わせることができる。
また、フィルム23は、樹脂フィルムや金属フィルム、または、これらを積層したフィルムに、接着層を積層あるいはシーラントを塗布することにより形成したものを用いてもよい。
Next, the film 23 covers the opening end 21a of the groove portion 21 and seals the opening portion of the groove portion 21, and the film 23 is thermally welded or pressed onto the back surface 10B of the base material 10a or, for example, polyacetic acid. Affixed via a thermoplastic resin adhesive such as vinyl and polyamide, and the flow path 22 is formed by the groove 21 and the film 23 (step S33).
Since the film 23 made of PE (polyethylene) or the like is heat-weldable, it can be bonded to the base material 10a without using an adhesive.
The film 23 may be formed by laminating an adhesive layer or applying a sealant to a resin film, a metal film, or a film obtained by laminating these films.

以下に、上述した反応チップ10を実際に試験に用いた試験結果について説明する。   Below, the test result which actually used the reaction chip 10 mentioned above for the test is demonstrated.

ポリプロピレンからなる樹脂板(ノバテック社製PP、3mm厚)の基材10aに切削加工により溝部21および貫通孔25,25を形成した。この溝部21の開口部を封止するようにして、フィルム23としてABI PRISM Optical Cover(ABI社製、厚み100um)を貼り、中空の流路22を有する反応チップ10を作成した。
そして、開口部24から反応部12の内部にミネラルオイル5ul、反応液5ul、ミネラルオイル5ulを順に入れ、両開口部24,24にフィルム23を貼って密封した。
そして、反応チップ10に対して一連の反応生成工程を実行した。
この試験により、反応チップ10の代わりにポリプロピレンのマイクロチューブを用いて一連の反応生成工程を実行した場合と同程度の効率で、増幅産物が得られる事が分かった。
The groove part 21 and the through-holes 25 and 25 were formed in the base material 10a of the resin plate (PP made from Novatec, 3 mm thickness) which consists of polypropylene by cutting. ABI PRISM Optical Cover (manufactured by ABI, thickness 100 um) was pasted as the film 23 so as to seal the opening of the groove portion 21, thereby producing a reaction chip 10 having a hollow flow path 22.
Then, 5 ul of mineral oil, 5 ul of reaction solution, and 5 ul of mineral oil were put into the reaction part 12 through the opening 24 in this order, and the film 23 was stuck on both the openings 24 and 24 and sealed.
Then, a series of reaction generation steps were performed on the reaction chip 10.
From this test, it was found that an amplification product was obtained with the same efficiency as when a series of reaction generation steps were performed using a polypropylene microtube instead of the reaction chip 10.

上述したように、本実施の形態による反応チップ10によれば、反応チップ10の反応部12が流路状であることから、反応部12への溶液の供給および反応部12からの溶液の回収が容易となる。これに加えて、溝部21を形成する基材10aに対して相対的に厚さが薄くなることで熱伝導率が大きくなるフィルム23によって反応部12が形成されていることから、反応部12に貯留された溶液全体の温度状態を容易に均一に制御することができる。
さらに、フィルム23が熱伝導性フィルムにより形成されることで、反応部12に貯留された溶液全体の温度状態を、より一層、容易に均一に制御することができる。
しかも、反応チップ10は、単一の基材10aに試薬収容部11と、反応部12と、検出部13とを備えて構成されることから、一連の試薬収容工程と反応工程と検出工程とを連続的に効率よく実行することができる。
As described above, according to the reaction chip 10 according to the present embodiment, since the reaction part 12 of the reaction chip 10 has a flow path shape, supply of the solution to the reaction part 12 and recovery of the solution from the reaction part 12 are performed. Becomes easy. In addition to this, since the reaction part 12 is formed by the film 23 whose thermal conductivity is increased by reducing the thickness relative to the base material 10a forming the groove part 21, the reaction part 12 has The temperature state of the entire stored solution can be easily and uniformly controlled.
Furthermore, since the film 23 is formed of a heat conductive film, the temperature state of the entire solution stored in the reaction unit 12 can be more easily and uniformly controlled.
Moreover, since the reaction chip 10 is configured to include the reagent storage unit 11, the reaction unit 12, and the detection unit 13 on a single base material 10a, a series of reagent storage process, reaction process, and detection process are performed. Can be executed continuously and efficiently.

なお、上述した実施の形態においては、反応チップ10を、試薬収容部11と、反応部12と、検出部13とを備えて構成するとしたが、これに限定されず、例えば試薬の種類や数、検体の種類や数等に応じて、複数の試薬収容部11,…,11と、複数の反応部12,…,12と、複数の検出部13,…,13とを備えて構成してもよい。
また、上述した実施の形態においては、反応チップ10において、試薬収容部11と、反応部12と、検出部13とを、流路等によって互いに接続してもよい。この場合には、検査時間を短縮することができると共に、微量の試料および試薬で各種の分析を精度良く行うことができ、分析に要する費用を削減することができる。
In the above-described embodiment, the reaction chip 10 includes the reagent storage unit 11, the reaction unit 12, and the detection unit 13. However, the present invention is not limited to this, and for example, the type and number of reagents .., 11, a plurality of reaction units 12,..., And a plurality of detection units 13,. Also good.
In the above-described embodiment, in the reaction chip 10, the reagent storage unit 11, the reaction unit 12, and the detection unit 13 may be connected to each other by a flow path or the like. In this case, the inspection time can be shortened, various analyzes can be performed with a small amount of sample and reagent with high accuracy, and the cost required for the analysis can be reduced.

なお、上述した実施の形態においては、流路状の反応部12において、基材10aの裏面10B上に設けられた溝部21および基材10aの裏面10B上に貼付されたフィルム23により流路22が形成されるとしたが、これに限定されず、例えば図8(a)〜(d)に示す第1変形例のように、反応部12を、基材10aの裏面10B上に設けられた溝部21と、この溝部21の開口端21aを覆うことで溝部21の開口部を封止するフィルム23と、基材10aを厚さ方向に貫通し、基材10aの表面10A上に設けられた2つの各開口部24,24に接続されると共に溝部21の内部で開口する2つの貫通孔25,25と、基材10aの表面10A上において2つの各開口部24,24と干渉しない位置に設けられ、溝部21に接続される第2の溝部31と、第2の溝部31の底面31A上に貼付された第2のフィルム32とを備えて構成してもよい。
つまり、この第1変形例において、第2の溝部31の底面31A上には、溝部21に接続される開口部31aが形成されており、底面31A上に貼付された第2のフィルム32が開口部31aを封止すると共に、フィルム23が溝部21の開口端21aを覆うことで流路22が形成されている。
なお、この第2のフィルム32は、例えばフィルム23と同等のフィルムである。
このようにすれば、基材10aの表面10Aに対向する位置(例えば、表面10Aの上方の位置)に反応のための熱源を配置する場合において、流路22内に熱が迅速かつ均一に伝達される。
In the above-described embodiment, in the channel-shaped reaction part 12, the channel 22 is formed by the groove portion 21 provided on the back surface 10B of the base material 10a and the film 23 attached on the back surface 10B of the base material 10a. However, the present invention is not limited to this. For example, as in the first modification shown in FIGS. 8A to 8D, the reaction unit 12 is provided on the back surface 10B of the base material 10a. The groove portion 21, the film 23 for sealing the opening portion of the groove portion 21 by covering the opening end 21a of the groove portion 21, and the base material 10a are penetrated in the thickness direction and provided on the surface 10A of the base material 10a. Two through holes 25, 25 connected to the two openings 24, 24 and opened inside the groove 21 and at positions where the two openings 24, 24 do not interfere with each other on the surface 10A of the substrate 10a. Provided and connected to the groove 21 The two groove portions 31, the second film 32 and may be configured with affixed on the bottom surface 31A of the second groove 31 that.
That is, in the first modification, an opening 31a connected to the groove 21 is formed on the bottom surface 31A of the second groove 31, and the second film 32 attached to the bottom 31A is opened. The channel 31 is formed by sealing the portion 31 a and covering the opening end 21 a of the groove portion 21 with the film 23.
In addition, this 2nd film 32 is a film equivalent to the film 23, for example.
In this way, when a heat source for reaction is disposed at a position facing the surface 10A of the base material 10a (for example, a position above the surface 10A), heat is quickly and uniformly transferred into the flow path 22. Is done.

以下に、この第1変形例に係る反応チップ10の反応部12の製造方法について説明する。
先ず、例えば射出成型法あるいは切削加工法により、例えばPC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)、シクロオレフィン系ポリマー、フッ素ポリマー、シリコン樹脂等の各プラスチックあるいは複数のプラスチックの適宜の組み合わせからなる基材10aの裏面10B上に溝部21を形成する(ステップS41)。
Below, the manufacturing method of the reaction part 12 of the reaction chip 10 which concerns on this 1st modification is demonstrated.
First, a base material 10a made of an appropriate combination of plastics or a plurality of plastics such as PC (polycarbonate), PP (polypropylene), cycloolefin-based polymer, fluoropolymer, silicon resin, etc. The groove portion 21 is formed on the back surface 10B of (No. S41).

次に、例えば切削加工法により、基材10aを厚さ方向に貫通し、基材10aの表面10A上に設けられた2つの各開口部24,24に接続されると共に溝部21の内部で開口する2つの貫通孔25,25を形成する(ステップS42)。   Next, the substrate 10a is penetrated in the thickness direction by, for example, a cutting method, and is connected to the two openings 24 and 24 provided on the surface 10A of the substrate 10a and is opened inside the groove 21. Two through holes 25, 25 to be formed are formed (step S42).

次に、例えば切削加工法により、基材10aの表面10A上において2つの各開口部24,24と干渉しない位置に第2の溝部31を形成し、この第2の溝部31の底面31A上の央部に、溝部21に接続される開口部31aを形成する(ステップS43)。   Next, the second groove portion 31 is formed on the surface 10A of the base material 10a at a position where it does not interfere with the two openings 24, 24 by, for example, a cutting method, and the second groove portion 31 on the bottom surface 31A. An opening 31a connected to the groove 21 is formed in the central part (step S43).

次に、フィルム23によって溝部21の開口端21aを覆い、溝部21の開口部を封止するようにして、フィルム23を基材10aの裏面10B上に熱溶着あるいは圧着により、あるいは、例えばポリ酢酸ビニル系およびポリアミド系等の熱可塑性樹脂接着剤を介して貼付し、溝部21とフィルム23とにより流路22を形成する(ステップS44)。   Next, the film 23 covers the opening end 21a of the groove portion 21 and seals the opening portion of the groove portion 21, and the film 23 is thermally welded or pressed onto the back surface 10B of the base material 10a or, for example, polyacetic acid. Affixed via a thermoplastic resin adhesive such as vinyl and polyamide, and the flow path 22 is formed by the groove 21 and the film 23 (step S44).

次に、第2のフィルム32によって第2の溝部31の開口部31aを封止するようにして、第2のフィルム32を第2の溝部31の底面31A上に熱溶着あるいは圧着により、あるいは、例えばポリ酢酸ビニル系およびポリアミド系等の熱可塑性樹脂接着剤を介して貼付し、溝部21とフィルム23および第2の溝部31と第2のフィルム32とにより流路22を形成する(ステップS45)。
この第1変形例においては、溝部21を形成する基材10aに対して相対的に厚さが薄くなることで熱伝導率が大きくなる第2のフィルム32によって流路22が形成されていることから、反応生成工程において反応部12に貯留された反応溶液全体の温度状態を容易に均一に制御することができる。これにより、反応部12の反応溶液全体に対して所定反応を容易に均一に発生させることができる。
Next, the opening 31a of the second groove 31 is sealed with the second film 32, and the second film 32 is thermally welded or pressed onto the bottom surface 31A of the second groove 31, or For example, it is pasted through a thermoplastic resin adhesive such as polyvinyl acetate and polyamide, and the flow path 22 is formed by the groove 21 and the film 23 and the second groove 31 and the second film 32 (step S45). .
In the first modification, the flow path 22 is formed by the second film 32 whose thermal conductivity is increased by reducing the thickness relative to the base material 10a forming the groove 21. Therefore, the temperature state of the entire reaction solution stored in the reaction unit 12 in the reaction generation step can be easily and uniformly controlled. Thereby, a predetermined reaction can be easily and uniformly generated with respect to the entire reaction solution in the reaction unit 12.

なお、上述した実施の形態においては、例えば図4に示すように、ステップS12のアニーリング工程と、ステップS13の伸長反応工程とを、順次、実行するとしたが、これに限定されず、例えばアニーリング工程および伸長反応工程を同時に実行してもよい。この場合には、温度制御装置5により反応部12の温度状態を、所定時間(例えば、1〜5分等)に亘って、所定温度(例えば、50〜70℃程度)となるように制御することで、各種のプライマー(つまり、DNAの断片)を所望の遺伝子配列と結合(アニーリング)させると共に、DNAポリメラーゼによる相補鎖合成を行う。
また、上述した実施の形態においては、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を、マルチプレックスPCRとしてもよい。このマルチプレックスPCRでは、ホットスタート法(つまり、プライマーのミスアニーリングやオリゴマー化の発生を抑制するために、反応溶液が相対的に高温状態になってから伸長反応工程の実行を開始する方法)を適用することが好ましい。
In the above-described embodiment, for example, as shown in FIG. 4, the annealing process in step S12 and the extension reaction process in step S13 are sequentially performed. However, the present invention is not limited to this. For example, the annealing process And the extension reaction step may be performed simultaneously. In this case, the temperature state of the reaction unit 12 is controlled by the temperature control device 5 so as to reach a predetermined temperature (for example, about 50 to 70 ° C.) over a predetermined time (for example, 1 to 5 minutes). Thus, various primers (that is, DNA fragments) are combined (annealed) with a desired gene sequence, and complementary strand synthesis by DNA polymerase is performed.
In the embodiment described above, the polymerase chain reaction (PCR) may be multiplex PCR. In this multiplex PCR, a hot start method (that is, a method of starting the extension reaction step after the reaction solution becomes relatively high temperature in order to suppress the occurrence of primer misannealing and oligomerization) is used. It is preferable to apply.

なお、本発明の実施の形態に係る生化学反応装置1は、様々な生化学系の反応用として用いることができ、例えば抗原抗体反応及びDNA反応の検出などに用いることができる。
抗原抗体反応による抗原検出の場合、例えば、予め各反応部12内に抗原を含む試料を入れておき、後から抗体を含む試薬を添加し、抗原または抗体に標識物質を付けておくことで、反応の有無を検出できる。標識物質としては、蛍光などの発光物質が一般的に用いられる。
The biochemical reaction apparatus 1 according to the embodiment of the present invention can be used for various biochemical reactions, and can be used, for example, for detection of antigen-antibody reaction and DNA reaction.
In the case of antigen detection by antigen-antibody reaction, for example, a sample containing an antigen is previously placed in each reaction part 12, a reagent containing an antibody is added later, and a labeling substance is attached to the antigen or antibody. The presence or absence of reaction can be detected. As the labeling substance, a luminescent substance such as fluorescence is generally used.

DNAの検出の場合、例えば、予め各検出部13内に核酸プローブを用意しておく。次に、検体DNAをウェル状の検出部13に供給し、核酸プローブと検体DNAとのハイブリダイゼーション反応により、DNAの検出を行うことができる。その際、検体DNAに標識物質を付けておけば、その標識物質の有無を検出することにより検出が可能となる。また、検体DNAとして、血液等から抽出したDNAをPCR法、LAMP法などにより調整しておいたものを用いることができる。また、核酸プローブとして配列の異なる核酸を複数用意することで検体DNAがどのような配列であるかを検出することができる。   In the case of DNA detection, for example, a nucleic acid probe is prepared in advance in each detection unit 13. Next, the sample DNA is supplied to the well-shaped detection unit 13, and the DNA can be detected by a hybridization reaction between the nucleic acid probe and the sample DNA. At this time, if a labeling substance is attached to the sample DNA, detection can be performed by detecting the presence or absence of the labeling substance. Further, as the sample DNA, DNA prepared by extracting DNA extracted from blood or the like by the PCR method, the LAMP method, or the like can be used. Further, by preparing a plurality of nucleic acids having different sequences as nucleic acid probes, it is possible to detect the sequence of the sample DNA.

また、一塩基遺伝子多型(SNP)の解析にも用いることができる。なお、その場合、プローブ核酸やその検出に用いる物質は複数あってもよく、それらの物質のひとつが標識されていればよい。   It can also be used to analyze single nucleotide gene polymorphisms (SNPs). In that case, there may be a plurality of probe nucleic acids and substances used for the detection, and one of these substances only needs to be labeled.

また、標識物質は、結合したプローブ核酸と検体DNAに特異的に作用するものを、反応後に加えることもできる。このようなものとしては、インターカレーターなどがある。また、ここでいう標識物質とは間接的なものも含む。すなわち、蛍光物質などに結合する物質を標識物質として検体DNAに結合させておき、後から蛍光物質を加えても良い。   In addition, as the labeling substance, a substance that specifically acts on the bound probe nucleic acid and the sample DNA can be added after the reaction. Such a thing includes an intercalator. Further, the labeling substance here includes indirect substances. That is, a substance that binds to a fluorescent substance or the like may be bound to the sample DNA as a labeling substance, and the fluorescent substance may be added later.

また、多段階反応を行ってSNPまたはDNAを検出してもよい。
例えば、インベーダー・アッセイ法(サードウェイブテクノロジーズ,Inc(米国ウィスコンシン州マディソン市)を用いても良い。これによりSNP解析の具現化を図ることが可能となる。
Alternatively, SNP or DNA may be detected by performing a multistep reaction.
For example, an invader assay method (Third Wave Technologies, Inc. (Madison, Wisconsin, USA)) may be used, thereby enabling realization of SNP analysis.

この場合、検出DNAの検出に用いるプローブ核酸などの物質が複数種でもよく、予め各反応部12内に少なくとも1種の物質を入れておき、その後、検出DNAと他の物質を同時または順次注入し、反応をおこなっても良い。   In this case, a plurality of kinds of substances such as probe nucleic acids used for detection of detection DNA may be used. At least one kind of substance is put in advance in each reaction unit 12, and then the detection DNA and other substances are injected simultaneously or sequentially. However, a reaction may be performed.

また、反応部12には、反応用液の乾燥を防ぐ目的でミネラルオイルなどの反応用液より比重の軽い溶液を加えても良い。
また、検体DNA又は抗原などは反応部12内に固定してもよいし、固定させずに保持させておくだけでもよい。
In addition, a solution having a lighter specific gravity than the reaction solution such as mineral oil may be added to the reaction unit 12 for the purpose of preventing the reaction solution from drying.
The sample DNA or antigen may be fixed in the reaction unit 12 or may be held without being fixed.

本発明の実施の形態に係る生化学反応装置の構成図である。It is a block diagram of the biochemical reaction apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る反応チップの斜視図である。It is a perspective view of the reaction chip concerning an embodiment of the invention. 図3(a)は、本発明の実施の形態に係る反応部の斜視図であり、図3(b)は、本発明の実施の形態に係る反応部を表面側から見た平面図であり、図3(c)は、本発明の実施の形態に係る反応部を裏面側から見た平面図であり、図3(d)は、本発明の実施の形態に係る反応部の断面図である。FIG. 3A is a perspective view of the reaction unit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a plan view of the reaction unit according to the embodiment of the present invention as viewed from the surface side. 3 (c) is a plan view of the reaction part according to the embodiment of the present invention as seen from the back side, and FIG. 3 (d) is a cross-sectional view of the reaction part according to the embodiment of the present invention. is there. 図1に示す生化学反応装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the biochemical reaction apparatus shown in FIG. 図4に示すステップS02での反応工程の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the reaction process in step S02 shown in FIG. 図6(a)は、本発明の実施の形態に係る反応部の斜視図であって,反応部の内部において反応溶液の液面上にミネラルオイルを重層した状態を示す図であり、図6(b)は、本発明の実施の形態に係る反応部の断面図であって,反応部の内部において反応溶液の液面上にミネラルオイルを重層した状態を示す図である。FIG. 6 (a) is a perspective view of the reaction unit according to the embodiment of the present invention, and shows a state in which mineral oil is overlaid on the liquid surface of the reaction solution inside the reaction unit. (B) is sectional drawing of the reaction part which concerns on embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the state which overlaid the mineral oil on the liquid level of the reaction solution inside the reaction part. 図5に示すステップS13での反応生成工程の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the reaction production | generation process in step S13 shown in FIG. 図8(a)は、本発明の実施の形態の第1変形例に係る反応部の斜視図であり、図8(b)は、本発明の実施の形態の第1変形例に係る反応部を表面側から見た平面図であり、図8(c)は、本発明の実施の形態の第1変形例に係る反応部を裏面側から見た平面図であり、図8(d)は、本発明の実施の形態の第1変形例に係る反応部の断面図である。FIG. 8A is a perspective view of a reaction unit according to a first modification of the embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a reaction unit according to the first modification of the embodiment of the present invention. FIG. 8C is a plan view of the reaction unit according to the first modification of the embodiment of the present invention viewed from the back side, and FIG. 8D is a plan view of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of a reaction unit according to a first modification of the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 反応チップ
10a 基材
11a 試薬収容凹部(試薬収容部)
12 反応部
13 検出部
13a 検出凹部(検出部)
21 溝部
21a 開口端
22 流路
23 フィルム
24 開口部

10 reaction chip 10a base material 11a reagent storage recess (reagent storage)
12 reaction part 13 detection part 13a detection recessed part (detection part)
21 Groove 21a Open end 22 Channel 23 Film 24 Open

Claims (8)

生化学的反応に用いられる反応チップであって、
基材の表面上に設けられた溝部および該溝部の開口端の少なくとも一部を覆う熱伝導性フィルムを具備する流路状の反応部と、
前記基材の表面上であって前記熱伝導性フィルムが配された側と反対側の表面において前記溝部の開口部と干渉しない位置に設けられ、前記溝部に接続される第2の溝部と、
前記第2の溝部の底面に貼付された熱伝導性フィルムからなる第2のフィルムと、
を備え
前記第2の溝部及び前記第2のフィルムは、前記生化学的反応を前記反応部において行なう際に熱源が前記第2フィルム上に接するように形成され、前記第2のフィルムを介して前記反応部が温度調節される
ることを特徴とする反応チップ。
A reaction chip used for biochemical reaction,
A channel-shaped reaction section comprising a groove provided on the surface of the substrate and a heat conductive film covering at least a part of the opening end of the groove;
A second groove connected to the groove provided on the surface of the base material at a position that does not interfere with the opening of the groove on the surface opposite to the side on which the thermally conductive film is disposed ;
A second film comprising a thermally conductive film affixed to the bottom surface of the second groove,
Equipped with a,
The second groove and the second film are formed such that a heat source is in contact with the second film when the biochemical reaction is performed in the reaction part, and the reaction is performed via the second film. A reaction chip characterized in that the temperature of the part is adjusted .
前記熱伝導性フィルムは、金属からなる層を有するフィルムであることを特徴とする請求項1に記載の反応チップ。 The reaction chip according to claim 1, wherein the heat conductive film is a film having a layer made of metal. 前記基材の表面上に、光学分析可能な検出部を備えることを特徴とする請求項1または請求項2の何れか1つに記載の反応チップ。 The reaction chip according to claim 1, further comprising a detection unit capable of optical analysis on the surface of the base material. 前記検出部は凹状であることを特徴とする請求項3に記載の反応チップ。 The reaction chip according to claim 3, wherein the detection unit is concave. 前記基材の表面上に、反応試薬を収容可能な試薬収容部を備えることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1つに記載の反応チップ。 The reaction chip according to any one of claims 1 to 4, further comprising a reagent storage unit capable of storing a reaction reagent on a surface of the base material. 前記試薬収容部は凹状であることを特徴とする請求項5に記載の反応チップ。 The reaction chip according to claim 5, wherein the reagent container is concave. 前記反応部は、酵素反応用であることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1つに記載の反応チップ。 The reaction chip according to any one of claims 1 to 6, wherein the reaction unit is for enzyme reaction. 前記酵素反応は、ポリメラーゼ連鎖反応であることを特徴とする請求項7に記載の反応チップ。 The reaction chip according to claim 7, wherein the enzyme reaction is a polymerase chain reaction.
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