JP2008268194A - Analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は分析方法に関し、詳しくは、正確かつ高感度な分析の可能な分析方法に関する。 The present invention relates to an analysis method, and more particularly to an analysis method capable of accurate and sensitive analysis.
現在、臨床診断や食品衛生、環境分析に関わる微量分子の分析の殆どは、臨床検査会社や分析会社で行われているが、世の中の流れとして、ベッドサイドでの簡便・迅速診断や、食品の加工、輸入の各現場において分析・測定を行い、事故を未然に防ぐことや、河川や廃棄物中の有害物質の分析を河川や廃棄物処理場等の現場で行うことの重要性が注目されている。そのため、近年、簡便、迅速、安価かつ高感度に測定が可能な検出法や分析装置の開発が重要視されている。 Currently, most of the analysis of trace molecules related to clinical diagnosis, food hygiene, and environmental analysis is performed by clinical testing companies and analysis companies. As a trend in the world, simple and rapid diagnosis at the bedside, The importance of conducting analysis and measurement at each processing and import site to prevent accidents in advance and analyzing hazardous substances in rivers and wastes at sites such as rivers and waste treatment plants is drawing attention. ing. Therefore, in recent years, the development of detection methods and analyzers that can be measured simply, quickly, inexpensively and with high sensitivity has been regarded as important.
特に、臨床診断のための分析においては、分析時間の短縮や、分析に要する検体量の微量化と同時に、病気の状態を早期に発見するために、微量の検体を用いて高感度に検出することが重要な課題である。これらの課題を解決するために、検体中の微量の被検物質を分析するための免疫分析において、Lab−on−chip(μTAS)と呼ばれる小型のチップの利用が提案されている。近年、このような回転による遠心力を利用して送液させるチップに関する技術が開発されている。 In particular, in the analysis for clinical diagnosis, the analysis time is shortened and the amount of the sample required for the analysis is reduced, and at the same time, in order to detect the disease state at an early stage, it is detected with a high sensitivity using a small amount of sample. This is an important issue. In order to solve these problems, use of a small chip called Lab-on-chip (μTAS) has been proposed in immunoassay for analyzing a small amount of a test substance in a specimen. In recent years, a technique related to a chip for feeding liquid using centrifugal force due to such rotation has been developed.
例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、および特許文献4には、2つまたはそれ以上のマイクロチャンネル構造体の第1の集合を有し、マイクロチャンネル構造体それぞれが有する特定の構造ユニットが、マイクロ導路で接続されているディスク型のマイクロ流体デバイスを、回転させることによって遠心力を利用して試薬・検体リザーバから反応室に液体を流し、化学的、生物学的化学領域内の測定、合成、分解準備などを行う技術が記載されている。さらに、特許文献5には、微細チャンネルを埋設した微量システムプラットホームを回転させて、これにより生じる向心力を利用してプラットホーム上の流体運動を誘導する技術が記載されている。
For example, Patent Document 1, Patent Document 2,
しかし、上述の従来技術では、チップの構造がCD様のディスク型の形状であるため、試薬・検体リザーバと反応室が略水平面上に配列されている。そのため試薬送液後、低速もしくは停止した際に、反応室から試薬・検体リザーバへの反応液の逆流を起こすことがあり、測定が不正確になるという課題があった。特に大容量の試薬や検体を用いた場合、反応室から試薬・検体リザーバへの逆流を起こす可能性が高まることから、用いることができる試薬や検体の容量には実質的な限界があった。 However, in the above-described prior art, since the structure of the chip is a CD-like disk shape, the reagent / sample reservoir and the reaction chamber are arranged on a substantially horizontal plane. For this reason, there is a problem that when the reagent solution is fed at low speed or stopped, the reaction solution may flow backward from the reaction chamber to the reagent / sample reservoir, resulting in inaccurate measurement. In particular, when a large volume of reagent or sample is used, the possibility of causing a back flow from the reaction chamber to the reagent / sample reservoir increases, so there is a substantial limit to the volume of reagent or sample that can be used.
また、上記の従来技術では、反応室と反応室に連通した廃液槽が略水平面上に配置されており、そのため試薬送液後、低速もしくは停止した際に、廃液槽から反応室への廃液の逆流を起こすこともあり、測定が不正確になるという課題があった。特に大容量の試薬や検体を用いた場合、廃液槽から反応室への逆流を起こす可能性が高まることから、用いることができる試薬や検体の容量には実質的な限界があった。 Further, in the above-described prior art, the reaction chamber and the waste liquid tank communicating with the reaction chamber are arranged on a substantially horizontal plane, and therefore, when the reagent liquid is fed, the waste liquid from the waste liquid tank to the reaction chamber is stopped when stopped or stopped. There was also a problem that measurement might become inaccurate due to backflow. In particular, when a large volume of reagent or specimen is used, the possibility of causing a back flow from the waste liquid tank to the reaction chamber is increased, so there is a substantial limit on the volume of the reagent or specimen that can be used.
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、遠心力を利用した送液チップを用いた分析方法において、反応室から試薬・検体リザーバへの反応液の逆流を効果的に防止できる分析方法、および、廃液槽から反応室への廃液の逆流を効果的に防止できる分析方法の提供を目的とする。さらに、反応室の容積に対して大容量の試薬や検体を用いることの可能な分析方法の提供を目的とする。 In view of such conventional problems, the present invention provides an analysis method that can effectively prevent backflow of a reaction solution from a reaction chamber to a reagent / sample reservoir in an analysis method using a liquid-feeding chip utilizing centrifugal force. Another object of the present invention is to provide an analysis method capable of effectively preventing the backflow of waste liquid from the waste liquid tank to the reaction chamber. It is another object of the present invention to provide an analysis method capable of using a reagent or specimen having a large capacity with respect to the volume of the reaction chamber.
本発明は、以下の〔1〕〜〔19〕を提供するものである。
〔1〕 選択的結合性物質が結合した担体を収容するカラム状の反応室と前記反応室に連通した試薬・検体リザーバを有するチップを、前記チップ外にある略鉛直方向の回転軸に対して回転させて被検物質を分析する工程を含む分析方法であって、前記回転軸と停止中の前記チップのリザーバ・反応室軸のなす角度θが0°≦θ≦80°であることを特徴とする分析方法。
〔2〕 選択的結合性物質が結合した担体を収容するカラム状の反応室と前記反応室に連通した試薬・検体リザーバと、該試薬・検体リザーバと反対側で前記反応室に連通した廃液槽を有するチップを、前記チップ外にある略鉛直方向の回転軸に対して回転させて被検物質を分析する工程を含む分析方法であって、前記回転軸と停止中の前記チップの反応室・廃液槽軸のなす角度θ’が0°≦θ’≦80°であることを特徴とする分析方法。
〔3〕 前記チップが試薬・検体リザーバと反対側で反応室に連通した廃液槽を有し、前記回転軸と停止中の前記チップの反応室・廃液槽軸のなす角度θ’が0°≦θ’≦80°であることを特徴とする〔1〕に記載の分析方法。
〔4〕 前記試薬・検体リザーバの前記反応室に対する容積比が、50以上であることを特徴とする、〔1〕から〔3〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔5〕 前記試薬・検体リザーバの前記反応室に対する容積比が、50〜5×108であることを特徴とする、〔1〕から〔4〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔6〕 前記試薬・検体リザーバの送液方向の投影断面積と、前記反応室の送液方向の投影断面積の比が、50以上であることを特徴とする、〔1〕から〔5〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔7〕 前記試薬・検体リザーバの送液方向に対して平行の最大断面積と、前記反応室の送液方向に対して平行の最大断面積の比が、2〜400であることを特徴とする、〔1〕から〔6〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔8〕 前記チップを回転させることにより生じる遠心力を用いて被検物質を含む液体を前記反応室に通過させ、被検物質を前記選択的結合性物質が結合した担体に結合せしめる工程、および前記チップを回転させることにより生じる遠心力を用いて標識物質を含む溶液を反応室に通過させる工程を含む〔1〕から〔7〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔9〕 前記チップを回転させることにより生じる遠心力を用いて被検物質を含む液体と標識物質を含む液体の混合液を前記反応室に通過させ、被検物質と標識物質の複合体を前記選択的結合性物質が結合した担体に結合せしめる工程を含む〔1〕から〔7〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔10〕 前記反応室において、選択的結合性物質が結合した担体に結合した被検物質の検出を光学的手段を用いて行うことを特徴とする〔1〕から〔9〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔11〕 前記光学的手段が蛍光測定であることを特徴とする〔10〕に記載の分析方法。
〔12〕 前記光学的手段が発光測定であることを特徴とする〔10〕に記載の分析方法。
〔13〕 前記光学的手段が吸光度測定であることを特徴とする〔10〕に記載の分析方法。
〔14〕 前記反応室において、選択的結合性物質が結合した担体に結合した被検物質の検出を放射線検知手段を用いて行うことを特徴とする〔1〕から〔9〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔15〕 前記選択的結合性物質が、抗原または抗体であることを特徴とする〔1〕から〔14〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔16〕 前記標識物質が、標識抗体であることを特徴とする、〔8〕から〔15〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔17〕 前記被検物質が、タンパク質である〔1〕から〔16〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔18〕 前記被検物質が、サイトカインおよび/またはケモカインである〔1〕から〔17〕のいずれか一項に記載の分析方法。
〔19〕 前記被検物質が、IL−6、IL−8、またはTNFである〔1〕から〔18〕のいずれか一項に記載の分析方法。
The present invention provides the following [1] to [19].
[1] A chip having a column-shaped reaction chamber containing a carrier to which a selective binding substance is bound and a reagent / specimen reservoir communicating with the reaction chamber with respect to a rotation axis in a substantially vertical direction outside the chip. An analysis method including a step of analyzing a test substance by rotating, wherein an angle θ formed by the rotation axis and the reservoir / reaction chamber axis of the stopped chip is 0 ° ≦ θ ≦ 80 °. Analysis method.
[2] A column-shaped reaction chamber containing a carrier to which a selective binding substance is bound, a reagent / specimen reservoir communicating with the reaction chamber, and a waste liquid tank communicating with the reaction chamber on the opposite side of the reagent / sample reservoir The analysis method includes a step of analyzing a test substance by rotating a chip having a rotation axis with respect to a rotation axis in a substantially vertical direction outside the chip, and a reaction chamber of the chip that is stopped The angle θ ′ formed by the waste liquid tank axis is 0 ° ≦ θ ′ ≦ 80 °.
[3] The chip has a waste tank connected to the reaction chamber on the side opposite to the reagent / sample reservoir, and an angle θ ′ formed between the rotating shaft and the reaction chamber / waste tank axis of the stopped chip is 0 ° ≦ The analysis method according to [1], wherein θ ′ ≦ 80 °.
[4] The analysis method according to any one of [1] to [3], wherein a volume ratio of the reagent / sample reservoir to the reaction chamber is 50 or more.
[5] The analysis method according to any one of [1] to [4], wherein the volume ratio of the reagent / sample reservoir to the reaction chamber is 50 to 5 × 10 8 .
[6] The ratio of the projected sectional area of the reagent / specimen reservoir in the liquid feeding direction to the projected sectional area of the reaction chamber in the liquid feeding direction is 50 or more, [1] to [5] The analysis method as described in any one of.
[7] The ratio of the maximum cross-sectional area parallel to the liquid feeding direction of the reagent / sample reservoir and the maximum cross-sectional area parallel to the liquid feeding direction of the reaction chamber is 2 to 400, The analysis method according to any one of [1] to [6].
[8] A step of allowing a liquid containing a test substance to pass through the reaction chamber using centrifugal force generated by rotating the chip, and binding the test substance to a carrier to which the selective binding substance is bound, and The analysis method according to any one of [1] to [7], further including a step of allowing a solution containing a labeling substance to pass through a reaction chamber using a centrifugal force generated by rotating the chip.
[9] Using a centrifugal force generated by rotating the chip, a liquid mixture containing a test substance and a liquid containing a labeling substance is passed through the reaction chamber, and the complex of the test substance and the labeling substance is passed through the reaction chamber. The analysis method according to any one of [1] to [7], which comprises a step of binding to a carrier to which a selective binding substance is bound.
[10] Any one of [1] to [9], wherein in the reaction chamber, the test substance bound to the carrier bound with the selective binding substance is detected using optical means. Analysis method described in 1.
[11] The analysis method according to [10], wherein the optical means is fluorescence measurement.
[12] The analysis method according to [10], wherein the optical means is luminescence measurement.
[13] The analysis method according to [10], wherein the optical means is absorbance measurement.
[14] Any one of [1] to [9], wherein in the reaction chamber, the test substance bound to the carrier to which the selective binding substance is bound is detected using a radiation detection means. Analysis method described in 1.
[15] The analysis method according to any one of [1] to [14], wherein the selective binding substance is an antigen or an antibody.
[16] The analysis method according to any one of [8] to [15], wherein the labeling substance is a labeled antibody.
[17] The analysis method according to any one of [1] to [16], wherein the test substance is a protein.
[18] The analysis method according to any one of [1] to [17], wherein the test substance is a cytokine and / or a chemokine.
[19] The analysis method according to any one of [1] to [18], wherein the test substance is IL-6, IL-8, or TNF.
本発明の分析方法によれば、分析中チップのリザーバ・反応室軸を所定の角度に保つことにより、従来技術にはない着想として、重力を利用することで反応室から試薬・検体リザーバへの反応液の逆流を効果的に防止することが可能となり、測定精度が向上する。また、分析中チップの反応室・廃液槽軸を所定の角度に保つことにより、従来技術にはない着想として、重力を利用することで廃液槽から反応室への廃液の逆流を効果的に防止することが可能となり、測定精度が向上する。さらに、このように逆流を効果的に防止することが可能となることにより、従来技術では実質的に困難であった、反応室の容積に対して大容量の試薬や検体を用いることが可能となる。反応室の容積に対して大容量の試薬や検体を用いることにより反応室での被検物質および/または標識物質の濃縮が可能となり、結果として測定感度が向上し、微量な被検物質を検出することが可能となる。 According to the analysis method of the present invention, by keeping the reservoir / reaction chamber axis of the chip under analysis at a predetermined angle, as an idea not in the prior art, gravity is used to transfer the reaction chamber to the reagent / sample reservoir. It becomes possible to effectively prevent the reaction solution from flowing backward, and the measurement accuracy is improved. In addition, by maintaining the reaction chamber / waste tank axis of the chip under analysis at a predetermined angle, as an idea not in the prior art, the backflow of waste liquid from the waste tank to the reaction chamber is effectively prevented by using gravity. Measurement accuracy can be improved. In addition, since it becomes possible to effectively prevent the backflow in this way, it is possible to use a reagent or sample having a large capacity with respect to the volume of the reaction chamber, which was substantially difficult with the prior art. Become. By using a large volume of reagents and specimens relative to the reaction chamber volume, it is possible to concentrate the test substance and / or labeling substance in the reaction chamber, resulting in improved measurement sensitivity and detection of trace amounts of test substances. It becomes possible to do.
本発明において分析方法とは、被検物質を含む液体(以下、検体ということがある。)を、選択的結合性物質を利用して分析する手法を意味する。本発明における選択的結合性物質とは、被検物質に対し、直接的または間接的に、選択的に結合する性質を有する物質を意味し、代表的な例として、DNAやRNAなどの核酸、抗原や抗体、アビジン、リガンドやレセプターなどのタンパク質、ビオチンや金属などの化合物を挙げることができる。特定の塩基配列を有する一本鎖核酸は、相補的な塩基配列と選択的にハイブリダイズし結合するので、本発明でいう選択的結合性物質に該当する。特定の塩基配列を有する核酸は、その配列を認識するタンパク質と選択的に結合することが知られているので、本発明でいう選択的結合性物質に該当する。抗体や抗原は、対応する抗原や抗体と選択的に結合するので、選択的結合性物質に該当する。アビジンやストレプトアビジンはビオチンと選択的に結合するので、本発明における選択的結合性物質に該当する。リガンドやレセプターも、対応するレセプターやリガンドと選択的に結合するので、本発明における選択的結合性物質に該当する。ビオチンもまた、アビジンやストレプトアビジンと選択的に結合するので、選択的結合性物質である。ニッケルやコバルトなどの金属は、ヒスチジンタグとして知られるペプチドと選択的に結合する物質であることから、選択的結合性物質に該当する。 In the present invention, the analysis method means a method of analyzing a liquid containing a test substance (hereinafter sometimes referred to as a specimen) using a selective binding substance. The selective binding substance in the present invention means a substance having a property of selectively binding to a test substance directly or indirectly, and representative examples include nucleic acids such as DNA and RNA, Examples include antigens, antibodies, avidin, proteins such as ligands and receptors, and compounds such as biotin and metals. A single-stranded nucleic acid having a specific base sequence selectively hybridizes and binds to a complementary base sequence, and thus corresponds to the selective binding substance referred to in the present invention. Since a nucleic acid having a specific base sequence is known to selectively bind to a protein that recognizes the sequence, it corresponds to the selective binding substance referred to in the present invention. Since an antibody or an antigen selectively binds to the corresponding antigen or antibody, it corresponds to a selective binding substance. Since avidin and streptavidin selectively bind to biotin, they correspond to the selective binding substance in the present invention. Since ligands and receptors also selectively bind to the corresponding receptors and ligands, they correspond to the selective binding substances in the present invention. Biotin is also a selective binding substance because it binds selectively to avidin and streptavidin. Metals such as nickel and cobalt are substances that selectively bind to peptides known as histidine tags, and thus correspond to selective binding substances.
なかでも本発明における選択的結合性物質は、好ましくは、抗原や抗体、アビジン、リガンドやレセプターなどのタンパク質であり、さらに好ましくは抗原または抗体である。本発明における選択的結合性物質が抗原または抗体の場合、本発明における分析方法は抗原抗体反応を利用して分析する免疫分析方法を意味し、その代表的なものとしてELISA(Enzyme−Linked Immunosorbent Assay 固相酵素免疫検定法)、RIA(Radioimmunoassay 放射線免疫検定法)、FIA(Fluorescenceimmunoassay 蛍光免疫検定法)、FLISA(Fluorescence−Linked Immunosorbent Assay 固相蛍光免疫検定法)を挙げることができる。選択的結合性物質が抗原もしくは抗体の場合、本発明における分析チップは免疫分析チップ、分析方法は免疫分析方法と定義される。 Among them, the selective binding substance in the present invention is preferably a protein such as an antigen, an antibody, avidin, a ligand or a receptor, and more preferably an antigen or an antibody. When the selective binding substance in the present invention is an antigen or an antibody, the analysis method in the present invention means an immunoassay method using an antigen-antibody reaction, and representatively, ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) is used. Examples thereof include solid phase enzyme immunoassay (RIA), radioimmunoassay radioimmunoassay (RIA), FIA (fluorescence immunoassay fluorescence immunoassay), and FLISA (fluorescence-linked immunoassay solid phase immunofluorescence assay). When the selective binding substance is an antigen or an antibody, the analysis chip in the present invention is defined as an immunoassay chip, and the analysis method is defined as an immunoassay method.
免疫分析方法としては
1)標識した抗体により目的とする物質を直接認識し検出する直接法、
2)目的とする物質を抗体により認識し、目的物質と結合した抗体を、標識した抗体により認識し検出する間接法、
3)競合法、
4)目的とする物質を固相化した抗体により捕捉し、さらに別の標識した抗体により検出する二抗体サンドイッチ法、
5)目的とする物質を固相化した抗体により捕捉し、さらに別の抗体により目的とする物質を認識し、目的とする物質を認識した抗体を、標識した抗体により検出する三抗体サンドイッチ法、
等が挙げられる。
また、ABC法などの、アビジン、ストレプトアビジン等を用いて、被検物質を検出する手法を利用しても良い。
As an immunoassay method, 1) a direct method for directly recognizing and detecting a target substance with a labeled antibody,
2) An indirect method of recognizing a target substance with an antibody and recognizing and detecting an antibody bound to the target substance with a labeled antibody,
3) Competition method,
4) A two-antibody sandwich method in which a target substance is captured by an immobilized antibody and further detected by another labeled antibody,
5) A three-antibody sandwich method in which a target substance is captured by an immobilized antibody, a target substance is recognized by another antibody, and an antibody that has recognized the target substance is detected by a labeled antibody.
Etc.
Further, a method of detecting a test substance using avidin, streptavidin or the like, such as ABC method, may be used.
分析方法における被検物質は、タンパク質、糖、脂質、核酸、糖タンパク質、糖脂質など、選択的結合性物質と結合する性質を有する物質であればよい。選択的結合性物質が抗原または抗体の場合、本発明における被検物質は抗原や抗体と特異的に結合する物質であればいずれであってもよい。例えばサイトカイン、ケモカイン、インターロイキン、アレルゲン、DNA、RNA、抗体、脂質、酵素、その他化学物質等を挙げることができる。特に、本発明における被検物質は抗原または抗体と結合するタンパク質であることが好ましく、より好ましくはサイトカイン/ケモカインである。さらに好ましくは、IL−6、IL−8、TNFである。被検物質の由来生物は問わない。被検物質は1種類であってもよし、2種類以上であってもよい。 The test substance in the analysis method may be a substance having a property of binding to a selective binding substance such as protein, sugar, lipid, nucleic acid, glycoprotein, glycolipid, or the like. When the selective binding substance is an antigen or an antibody, the test substance in the present invention may be any substance that specifically binds to the antigen or antibody. Examples include cytokines, chemokines, interleukins, allergens, DNA, RNA, antibodies, lipids, enzymes, and other chemical substances. In particular, the test substance in the present invention is preferably a protein that binds to an antigen or an antibody, more preferably a cytokine / chemokine. More preferred are IL-6, IL-8, and TNF. The organism from which the test substance is derived does not matter. The test substance may be one type or two or more types.
また、分析の目的は特に限定されず、検体中の被検物質の有無の検出、被検物質の定量などが挙げられる。本発明における分析は、臨床検査、食品検査、環境検査などにおける分析に用いることができる。 Further, the purpose of the analysis is not particularly limited, and examples include detection of the presence or absence of a test substance in a specimen, quantification of the test substance, and the like. The analysis in the present invention can be used for analysis in clinical tests, food tests, environmental tests and the like.
検体とは、前記被検物質を含む可能性がある試料をいい、液体であることが好ましい。例えば、血液、尿、髄液、唾液、痰、細胞懸濁液などの体液をはじめとする生体から採取される液体を挙げることができる。 The specimen refers to a sample that may contain the test substance, and is preferably a liquid. For example, liquids collected from living bodies including body fluids such as blood, urine, spinal fluid, saliva, sputum, and cell suspension can be exemplified.
本発明の分析方法においては、選択的結合性物質を結合する担体を収容するカラム状の反応室と前記反応室に連通した試薬・検体リザーバを有するチップ(以下、分析チップと称することがある。)を前記チップ外にある略鉛直方向の回転軸を回転させて被検物質を分析する工程(以下、工程(I)という。)を含む。 In the analysis method of the present invention, a chip having a column-like reaction chamber containing a carrier that binds a selective binding substance and a reagent / sample reservoir communicating with the reaction chamber (hereinafter sometimes referred to as an analysis chip). ) Includes a step (hereinafter referred to as step (I)) of analyzing a test substance by rotating a rotation axis in a substantially vertical direction outside the chip.
本発明において用いる分析チップは、選択的結合性物質を結合する担体を収容するカラム状の反応室を有する。反応室の形状およびサイズは、選択的結合性物質を結合する担体を収容できればよい。形状はカラム状、すなわち管状であることが好ましく、管の横断面は円、多角形等特に限定されない。反応室のサイズは、検体中の被検物質を濃縮して検出できるよう、幅がある程度狭いことが望ましく、横断面の短径が通常0.1〜1mm、好ましくは0.2〜0.5mmであり、長さが通常0.5〜10mm、好ましくは0.5〜5mmである。 The analysis chip used in the present invention has a column-shaped reaction chamber that accommodates a carrier that binds a selective binding substance. The shape and size of the reaction chamber need only accommodate a carrier that binds a selective binding substance. The shape is preferably columnar, that is, tubular, and the cross section of the tube is not particularly limited, such as a circle or a polygon. The size of the reaction chamber is desirably narrow to some extent so that the analyte in the sample can be concentrated and detected, and the minor axis of the cross section is usually 0.1 to 1 mm, preferably 0.2 to 0.5 mm. The length is usually 0.5 to 10 mm, preferably 0.5 to 5 mm.
反応室には、選択的結合性物質が結合した担体が収容される。担体の収容数は1つ以上であればよく、分析の効率を上げる観点から、複数の担体を収容することが好ましい。 The reaction chamber contains a carrier to which a selectively binding substance is bound. The number of carriers to be accommodated may be one or more, and it is preferable to accommodate a plurality of carriers from the viewpoint of increasing the efficiency of analysis.
担体の形状は、球状、楕円球状などのマイクロビーズのほか、円柱、多角柱などのいわゆるマイクロロッド、板状のマイクロプレートであってもよい。また、多孔質体であってもよい。
担体のサイズは、反応室のサイズによるが、担体の形状にかかわらず短径が1〜1000μm、好ましくは短径が10〜200μmの範囲であることが好ましい。
The shape of the carrier may be a so-called microrod such as a cylinder or a polygonal column, or a plate-like microplate, in addition to spherical or elliptical microbeads. Moreover, a porous body may be sufficient.
The size of the carrier depends on the size of the reaction chamber, but it is preferred that the minor axis is 1-1000 μm, preferably the minor axis is 10-200 μm, regardless of the shape of the carrier.
担体の材料は特に限定されず、ガラス、セラミック(例えばイットリウム部分安定化ジルコニア)、金属(例えば金、白金、ステンレス)、樹脂(例えばナイロンやポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリルアミドなど)、アガロース等を用いることができるが、この中でも樹脂、特にポリスチレンが好ましい。
反応室に複数の担体が収納される場合、各担体の形状、サイズ、素材は均一であってもよいし、多様であってもよい。また、反応室に格納する担体のすべてに選択的結合性物質が結合されている必要はなく、何も結合しない担体が一部含まれていてもよい。
The material of the carrier is not particularly limited, and glass, ceramic (for example, yttrium partially stabilized zirconia), metal (for example, gold, platinum, stainless steel), resin (for example, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylamide, etc.), Agarose or the like can be used, and among these, resins, particularly polystyrene, are preferable.
When a plurality of carriers are stored in the reaction chamber, the shape, size, and material of each carrier may be uniform or varied. Further, it is not necessary that the selective binding substance is bound to all the carriers stored in the reaction chamber, and a part of the carrier that does not bind anything may be included.
選択的結合性物質が抗原又は抗体の場合、担体に結合させる抗原または抗体は、種々の抗体、FabフラグメントやF(ab')2フラグメントのような抗体の抗原結合性断片、並びに種々の抗原などの中から、免疫分析における検体中の被検物質に特異的に結合する抗原や抗体を適宜選択することができ、1種類であっても、また複数であってもよい。抗原や抗体の担体への結合密度、結合数、結合様式などに特に制限はない。 When the selective binding substance is an antigen or antibody, the antigen or antibody to be bound to the carrier may be various antibodies, antigen-binding fragments of antibodies such as Fab fragments and F (ab ′) 2 fragments, and various antigens. Among them, an antigen or an antibody that specifically binds to a test substance in a sample in an immunoassay can be appropriately selected, and may be one kind or plural kinds. There are no particular restrictions on the binding density, number of bindings, binding mode, etc. of the antigen or antibody to the carrier.
担体に選択的結合性物質を結合させる方法に特に制限はない。例えば、選択的結合性物質が抗原もしくは抗体の場合、担体と抗原や抗体とを緩衝液等の溶液中で混合し接触させる方法によることができる。接触は、通常1時間〜24時間(日)、低温、一般には4〜37℃の条件で、必要に応じて攪拌しながら実施することができる。得られた担体は、使用前に緩衝液、洗浄液等で洗浄してもよい。尚、結合方法はこれに限定されず、例えば抗原や抗体と担体とを親水性ポリマー(ポリエチレンイミン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリスルホン酸ナトリウム等)を含む架橋剤を使って化学的に結合させる方法などを利用することもできる。またアビジンとビオチンを利用して担体に結合させても良い。 There is no particular limitation on the method for binding the selective binding substance to the carrier. For example, when the selective binding substance is an antigen or an antibody, the carrier and the antigen or antibody can be mixed and brought into contact in a solution such as a buffer solution. The contact can be carried out usually under conditions of 1 hour to 24 hours (days) at a low temperature, generally 4 to 37 ° C., with stirring as necessary. The obtained carrier may be washed with a buffer solution, a washing solution or the like before use. The binding method is not limited to this. For example, a method of chemically binding an antigen or antibody and a carrier using a crosslinking agent containing a hydrophilic polymer (polyethyleneimine, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, sodium polysulfonate, etc.). Etc. can also be used. Alternatively, avidin and biotin may be used to bind to the carrier.
反応室には、分析のための被検物質を含む液体、標識物質を含む液体が送り込まれる。
本発明における標識とは、蛍光物質、発光物質、吸光物質、放射性物質、ホースラディッシュペルオキシダーゼやアルカリフォスファターゼ、ルシフェラーゼやベータガラクトシダーゼ、グルコースオキシダーゼなどの酵素を意味する。
A liquid containing a test substance for analysis and a liquid containing a labeling substance are fed into the reaction chamber.
The label in the present invention means an enzyme such as a fluorescent substance, a luminescent substance, a light absorbing substance, a radioactive substance, horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, luciferase, beta galactosidase, glucose oxidase and the like.
本発明における標識物質とは、標識を有しており、かつ被検物質もしくは選択的結合性物質に直接/間接的に結合可能な物質を意味する。好ましくは酵素標識抗体、放射性物質標識抗体、または蛍光標識抗体などの標識抗体が用いられる。酵素標識抗体を用いる場合、酵素の基質を含む溶液を回転により送液し、酵素反応の結果生じる蛍光、吸光、発光などを検出することができる。
また、被検物質が標識を有していても良く、検体中の濃度未知の被検物質と競合的に選択的結合性物質に結合させることができる。被検物質についてはすでに説明したとおりである。その他、必要に応じて洗浄液などを通過させることもできる。
The labeling substance in the present invention means a substance having a label and capable of binding directly / indirectly to a test substance or a selective binding substance. Preferably, a labeled antibody such as an enzyme-labeled antibody, a radioactive substance-labeled antibody, or a fluorescent-labeled antibody is used. When an enzyme-labeled antibody is used, a solution containing an enzyme substrate is fed by rotation, and fluorescence, light absorption, luminescence, and the like generated as a result of the enzyme reaction can be detected.
Further, the test substance may have a label, and can be bound to the selective binding substance competitively with the test substance whose concentration in the sample is unknown. The test substance is as described above. In addition, a cleaning solution or the like can be passed as necessary.
前記工程(I)においては、上述のチップを前記チップ外にある略鉛直方向の回転軸を回転させて、被検物質を含む液体や標識物質を含む溶液を反応室に送液する。 In the step (I), a liquid containing a test substance or a solution containing a labeling substance is sent to the reaction chamber by rotating the above-described chip around a rotation axis in a substantially vertical direction outside the chip.
本発明の分析方法における、回転軸とは、前記分析チップ外にある略鉛直方向の回転軸を指す。すなわち、回転軸はチップの外側にあり略鉛直方向を指しているが、この回転軸を中心とした軌道に沿って分析チップの、少なくとも反応室が回転する(公転する)ことが必要である。軌道は略円形であればよく、楕円軌道などであってもよい。ここで略鉛直方向とは、重力方向とまったく同じ方向、あるいは微細な差(例えば0〜5°)を持つ方向を含む意味である。 In the analysis method of the present invention, the rotation axis refers to a rotation axis in a substantially vertical direction outside the analysis chip. In other words, the rotation axis is outside the chip and points in a substantially vertical direction, but at least the reaction chamber of the analysis chip needs to rotate (revolve) along a trajectory centered on the rotation axis. The trajectory may be substantially circular, and may be an elliptical trajectory. Here, the “substantially vertical direction” means the same direction as the gravitational direction or a direction having a minute difference (for example, 0 to 5 °).
本発明の分析方法における試薬・検体リザーバとは、遠心力により反応室に送液される試薬もしくは検体、洗浄液や標識物質、基質などを保持する領域を意味する。試薬・検体リザーバは、反応室と直接もしくは流路を介して連結されており、反応室に送液するために反応室側に「リザーバ出口」を有している。 The reagent / sample reservoir in the analysis method of the present invention means an area for holding a reagent or sample, a cleaning solution, a labeling substance, a substrate, or the like that is sent to the reaction chamber by centrifugal force. The reagent / specimen reservoir is connected to the reaction chamber directly or via a flow path, and has a “reservoir outlet” on the reaction chamber side for feeding the reaction chamber.
本発明の分析方法において、分析チップの反応室には、遠心力により、試薬・検体リザーバから、「リザーバ出口」を通過して、直接もしくは流路を介して、液体が流入する。流入した液体は、反応室を通過し、「反応室出口」から排出される。 In the analysis method of the present invention, the liquid flows into the reaction chamber of the analysis chip from the reagent / specimen reservoir through the “reservoir outlet” and directly or via a flow path by centrifugal force. The inflowing liquid passes through the reaction chamber and is discharged from the “reaction chamber outlet”.
本発明の分析方法において用いる分析チップは、該試薬検体リザーバと反対側で前記反応室に連通した廃液槽を有するものであってもよい。この場合、「反応室出口」から直接もしくは流路を介して反応室と廃液槽とが連結されるものとすることができる。 The analysis chip used in the analysis method of the present invention may have a waste liquid tank communicating with the reaction chamber on the side opposite to the reagent specimen reservoir. In this case, the reaction chamber and the waste liquid tank can be connected directly from the “reaction chamber outlet” or via a flow path.
本発明の分析方法における廃液槽とは、遠心力により反応室から「反応室出口」を通過して送液される試薬もしくは検体、洗浄液や標識物質、基質などの溶液を保持する領域を意味する。廃液槽は「反応室出口」と直接もしくは流路を介して連結されており、反応室から送液される溶液を流入させるために、反応室側に「廃液槽入口」を有している。 The waste liquid tank in the analysis method of the present invention means a region that holds a solution such as a reagent or a specimen, a cleaning liquid, a labeling substance, and a substrate that are sent from a reaction chamber through a “reaction chamber outlet” by centrifugal force. . The waste liquid tank is connected to the “reaction chamber outlet” directly or via a flow path, and has a “waste liquid tank inlet” on the reaction chamber side in order to allow the solution sent from the reaction chamber to flow in.
本発明における「リザーバ・反応室軸」とは、回転停止中のチップの「リザーバ出口」と「反応室出口」を結ぶ軸を意味する。例えば、図11から図17記載の回転停止中のチップJ、K、L、M、N、Pにおける「リザーバ・反応室軸」103は、「リザーバ出口」101と「反応室出口」102を結ぶ軸として表される。 The “reservoir / reaction chamber axis” in the present invention means an axis connecting the “reservoir outlet” and the “reaction chamber outlet” of the chip whose rotation is stopped. For example, the “reservoir / reaction chamber shaft” 103 in the chips J, K, L, M, N, and P in the rotation stop state illustrated in FIGS. 11 to 17 connects the “reservoir outlet” 101 and the “reaction chamber outlet” 102. Expressed as an axis.
本発明においては、回転停止中のチップの「リザーバ・反応室軸」と略鉛直方向の回転軸がなす角度θを0°≦θ≦80°に調整する。これにより、従来技術にはない着想として、重力を利用することで、反応室内の反応液がリザーバに逆流することを効果的に防止することができ、その結果測定精度を向上させることが可能となる。さらに、反応室の容積に対して大容量の試薬や検体を用いても効果的に逆流を防止することが可能となるため、反応室で被検物質を濃縮することができることから、測定感度が向上し、微量な被検物質を検出することが可能となる。 In the present invention, the angle θ formed between the “reservoir / reaction chamber axis” of the chip whose rotation is stopped and the rotation axis in the substantially vertical direction is adjusted to 0 ° ≦ θ ≦ 80 °. This makes it possible to effectively prevent the reaction solution in the reaction chamber from flowing back into the reservoir by using gravity as an idea not found in the prior art, and as a result, the measurement accuracy can be improved. Become. Furthermore, since it is possible to effectively prevent backflow even if a large amount of reagent or sample is used with respect to the volume of the reaction chamber, the test substance can be concentrated in the reaction chamber, so the measurement sensitivity is high. It is possible to improve and detect a very small amount of a test substance.
上記「リザーバ・反応室軸」と略鉛直方向の回転軸がなす角度θは、特に0°≦θ≦60°であることにより、より効果的な逆流防止が可能になるので好ましい。 The angle θ formed by the “reservoir / reaction chamber axis” and the rotation axis in the substantially vertical direction is preferably 0 ° ≦ θ ≦ 60 °, so that more effective backflow prevention can be achieved.
本発明における「反応室・廃液槽軸」とは、回転停止中のチップの「反応室出口」と「廃液槽入口」を結ぶ軸を意味する。例えば、図17記載の回転停止中のチップPにおける「反応室・廃液槽軸」106は、「反応室出口」102と「廃液槽入口」105を結ぶ軸として表される。 In the present invention, the “reaction chamber / waste liquid tank axis” means an axis connecting the “reaction chamber outlet” and the “waste liquid tank inlet” of the chip whose rotation is stopped. For example, the “reaction chamber / waste liquid tank axis” 106 in the rotation-stopped chip P shown in FIG. 17 is represented as an axis connecting the “reaction chamber outlet” 102 and the “waste liquid tank inlet” 105.
本発明において廃液槽を有する分析チップを用いる場合には、回転停止中の「反応室・廃液槽軸」と略鉛直方向の回転軸がなす角度θ’を0°≦θ’≦80°に調整することが好ましい。これにより、従来技術にはない着想として、重力を利用することで、廃液槽内の廃液が反応室に逆流することを効果的に防止することができる。その結果、測定精度を向上させることが可能となる。さらに、反応室の容積に対して大容量の試薬や検体を用いても効果的に逆流を防止することが可能となるため、反応室で被検物質を濃縮することができることから、測定感度が向上し、微量な被検物質を検出することが可能となる。 In the present invention, when an analysis chip having a waste liquid tank is used, the angle θ ′ formed between the “reaction chamber / waste liquid tank axis” and the rotation axis in the substantially vertical direction is adjusted to 0 ° ≦ θ ′ ≦ 80 °. It is preferable to do. Thereby, as an idea not in the prior art, by utilizing gravity, it is possible to effectively prevent the waste liquid in the waste liquid tank from flowing back into the reaction chamber. As a result, measurement accuracy can be improved. Furthermore, since it is possible to effectively prevent backflow even if a large amount of reagent or sample is used with respect to the volume of the reaction chamber, the test substance can be concentrated in the reaction chamber, so the measurement sensitivity is high. It is possible to improve and detect a very small amount of a test substance.
上記「反応室・廃液槽軸」と略鉛直方向の回転軸がなす角度θ’は、特に0°≦θ’≦60°であることにより、より効果的な逆流防止が可能になるので好ましい。 The angle θ ′ formed between the “reaction chamber / waste liquid tank axis” and the rotation axis in the substantially vertical direction is preferably 0 ° ≦ θ ′ ≦ 60 °, because it is possible to prevent backflow more effectively.
更に、市販の遠心機の角度にチップを装着した場合に上記各角度の範囲を満たすように設計されたチップを利用すれば、市販の遠心機を使用して本発明を簡便に実施することもできる。 Furthermore, when a tip designed to satisfy the above angle ranges is used when the tip is mounted at an angle of a commercially available centrifuge, the present invention can be easily implemented using a commercially available centrifuge. it can.
また、回転停止中のチップの「リザーバ・反応室軸」と略鉛直方向の回転軸がなす角度θを0°≦θ≦80°かつ、回転停止中の「反応室・廃液槽軸」と略鉛直方向の回転軸がなす角度θ’を0°≦θ’≦80°とすることにより、上記逆流防止効果はより高まることが期待される。 Further, the angle θ formed by the “reservoir / reaction chamber axis” of the chip whose rotation is stopped and the rotation axis in the substantially vertical direction is 0 ° ≦ θ ≦ 80 °, and is substantially the same as the “reaction chamber / waste liquid tank axis” whose rotation is stopped. By setting the angle θ ′ formed by the vertical rotation axis to 0 ° ≦ θ ′ ≦ 80 °, it is expected that the backflow prevention effect is further enhanced.
本発明の分析方法における上記角度について、図11〜図17を例にとって説明する。図11〜図17は、本発明の分析方法において用いるチップの一例を示す図である。図11〜図17のチップJ、K、L、M、N、Pは、いずれもカラム状の反応室11と試薬・検体リザーバ12とを有し、反応室11と試薬・検体リザーバ12とは、「リザーバ出口」101により連結されている。
The angle in the analysis method of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 17 are diagrams showing an example of a chip used in the analysis method of the present invention. The chips J, K, L, M, N, and P in FIGS. 11 to 17 all have a column-shaped
図11−1および図11−2は、停止中の前記チップJにおける「リザーバ出口」101と「反応室出口」102により定義される「リザーバ・反応室軸」103と、チップ外にある略鉛直方向の回転軸104との位置関係を示しており、両者がなす角度が0°≦θ≦80°である状態を示している。図11−1については、「リザーバ・反応室軸」103と回転軸104が並行であることから、両者がなす角度θがθ=0°である状態を示している。一方、図11−2については、「リザーバ・反応室軸」103と回転軸104のなす角度θが0°<θ≦80°で角度をなす状態を示している。
FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating a “reservoir / reaction chamber axis” 103 defined by a “reservoir outlet” 101 and a “reaction chamber outlet” 102 in the stopped chip J, and a substantially vertical position outside the chip. The positional relationship with the
図12は、停止中のチップKにおける「リザーバ出口」101と「反応室出口」102により定義される「リザーバ・反応室軸」103と、チップ外にある略鉛直方向の回転軸104との位置関係を示しており、両者がなす角度θが0°≦θ≦80°である状態を示している。
FIG. 12 shows the positions of the “reservoir / reaction chamber axis” 103 defined by the “reservoir outlet” 101 and the “reaction chamber outlet” 102 in the stopped chip K, and the substantially
図13は、停止中のチップLにおける「リザーバ出口」101と「反応室出口」102により定義される「リザーバ・反応室軸」103と、チップ外にある略鉛直方向の回転軸104との位置関係を示しており、「リザーバ・反応室軸」103と回転軸104が並行であることから、両者がなす角度θがθ=0°である状態を示している。
FIG. 13 shows the positions of the “reservoir / reaction chamber axis” 103 defined by the “reservoir outlet” 101 and the “reaction chamber outlet” 102 in the stopped chip L, and the substantially
図14は、停止中のチップMにおける「リザーバ出口」101と「反応室出口」102により定義される「リザーバ・反応室軸」103と、チップ外にある略鉛直方向の回転軸104との位置関係を示しており、両者がなす角度θが0°≦θ≦80°である状態を示している。
FIG. 14 shows the positions of the “reservoir / reaction chamber axis” 103 defined by the “reservoir outlet” 101 and the “reaction chamber outlet” 102 in the stopped chip M, and the
図15は、停止中のチップNにおける「リザーバ出口」101と「反応室出口」102により定義される「リザーバ・反応室軸」103と、チップ外にある略鉛直方向の回転軸104との位置関係を示しており、両者がなす角度θが0°≦θ≦80°である状態を示している。
FIG. 15 shows the positions of the “reservoir / reaction chamber axis” 103 defined by the “reservoir outlet” 101 and the “reaction chamber outlet” 102 in the stopped chip N, and the
図16は、停止中のチップMにおける「リザーバ出口」101と「反応室出口」102により定義される「リザーバ・反応室軸」103と、チップ外にある略鉛直方向の回転軸104との位置関係を示しており、図14のチップMの向きとは異なるが両者がなす角度θは0°≦θ≦80°の範囲内である状態を示している。
FIG. 16 shows the positions of the “reservoir / reaction chamber axis” 103 defined by the “reservoir outlet” 101 and the “reaction chamber outlet” 102 in the stopped chip M, and the substantially
図17は、停止中のチップPにおける「リザーバ出口」101と「反応室出口」102により定義される「リザーバ・反応室軸」103と、チップ外にある略鉛直方向の回転軸104との位置関係を示しており、両者がなす角度θが0°≦θ≦80°である状態を示している。また、停止中の前記チップPにおける「反応室出口」102と「廃液槽入口」105により定義される「反応室・廃液槽軸」106と、チップ外にある略鉛直方向の回転軸104との位置関係を示しており、両者がなす角度θ’0°≦θ’≦80°である状態を示している。
FIG. 17 shows the positions of the “reservoir / reaction chamber axis” 103 defined by the “reservoir outlet” 101 and the “reaction chamber outlet” 102 in the stopped chip P, and the
本発明の分析方法における流路は、長さ1μm以上の流路長を有するものを意味し、好ましくは10μm以上の流路長を有する。 The flow path in the analysis method of the present invention means a flow path having a length of 1 μm or more, preferably 10 μm or more.
上記のようなチップとして最も好ましいものとして、選択的結合性物質が結合した担体を収容する反応室と前記反応室に連通した試薬・検体リザーバを有し、遠心分離器のアングルローターおよび/またはスイングローターに装着可能な分析チップが挙げられる。 The most preferable chip as described above has a reaction chamber containing a carrier to which a selective binding substance is bound, a reagent / specimen reservoir communicating with the reaction chamber, an angle rotor and / or a swing of a centrifuge An analysis chip that can be attached to a rotor is an example.
前記分析チップの第1のタイプとしては、遠沈管内部に挿入嵌合が可能なものを挙げることができる。すなわち、遠沈管内部に嵌合させた状態で遠心分離器のアングルローターおよび/またはスイングローターに装着可能なタイプであってもよい。このタイプのチップの場合には、遠沈管内に本発明のチップを入れた場合に、遠沈管の内壁面にチップが固定される。言い換えれば、分析チップの外側面のいずれかの点または面が遠沈管の内壁面の任意の点または面で固定される。代表的なものとしては、図1〜図4、図7、図18のそれぞれに示す分析チップA、B、C、D、F、Q、図11〜図16に示す分析チップJ,K,L,M,Nを挙げることができる。これらのチップは、図8に示すように遠沈管Gに挿入し、チップ側面の角15を遠沈管の内壁に突張らして固定させる形で嵌合させて用いることができる。
As the first type of the analysis chip, one that can be inserted and fitted into the centrifuge tube can be cited. That is, it may be a type that can be attached to the angle rotor and / or swing rotor of the centrifuge while being fitted inside the centrifuge tube. In the case of this type of tip, when the tip of the present invention is put in the centrifuge tube, the tip is fixed to the inner wall surface of the centrifuge tube. In other words, any point or surface on the outer surface of the analysis chip is fixed at any point or surface on the inner wall surface of the centrifuge tube. Typical examples include analysis chips A, B, C, D, F, and Q shown in FIGS. 1 to 4, 7, and 18, and analysis chips J, K, and L shown in FIGS. , M, N. These tips can be used by being inserted into a centrifuge tube G as shown in FIG. 8 and fitted in such a manner that the
一方、前記分析チップの第2のタイプとしては、遠心分離機のアングルローターやスイングローターの遠沈管等のチップ装着部位にそのまま装着できるタイプのものを挙げることができる。代表的なものとしては、図5や図6に示す分析チップE、図17に示す分析チップPを挙げることができる。 On the other hand, the second type of the analysis chip includes a type that can be directly mounted on a chip mounting site such as an angle rotor of a centrifuge or a centrifuge tube of a swing rotor. Typical examples include an analysis chip E shown in FIGS. 5 and 6 and an analysis chip P shown in FIG.
ここで、本発明において遠沈管とは、遠心機に適用可能ないわゆる試験管(通常は、キャップのついたもの)を意味し、遠心チューブ、コニカルチューブ、エッペンドルフチューブなどと呼ばれるものをすべて含む。遠心機も遠沈管に対応するものであれば特に限定はなく、遠沈管を装着できるものであれば、小型の卓上型遠心機などでよい。 Here, the centrifuge tube in the present invention means a so-called test tube (usually a cap tube) that can be applied to a centrifuge, and includes all those called centrifuge tubes, conical tubes, Eppendorf tubes, and the like. The centrifuge is not particularly limited as long as it is compatible with a centrifuge tube, and a small desktop centrifuge may be used as long as the centrifuge tube can be attached.
上記分析チップの反応室の形状およびサイズは、選択的結合性物質が結合した担体を収容することができればよい。形状は管状であることが好ましく、管の横断面は円、多角形等特に限定されない。反応室のサイズは小さいほど、選択的結合性物質が結合した担体の量を少なくしてコストダウンを図り、かつリザーバとの容積比を大きくすることを容易にし、市販の遠心機に装着可能なサイズでおおきな濃縮効果が得られる。反応室の容積は、通常は1nL〜100μL、好ましくは10nL〜10μLである。更に好ましくは100nL〜1μLである。 The shape and size of the reaction chamber of the analysis chip need only be able to accommodate a carrier to which a selective binding substance is bound. The shape is preferably tubular, and the cross section of the tube is not particularly limited, such as a circle or a polygon. The smaller the reaction chamber size, the smaller the amount of the carrier to which the selective binding substance is bound, the cost can be reduced, and the volume ratio with the reservoir can be easily increased, so that it can be mounted on a commercially available centrifuge. A large concentration effect can be obtained by size. The volume of the reaction chamber is usually 1 nL to 100 μL, preferably 10 nL to 10 μL. More preferably, it is 100 nL-1 microliter.
上記分析チップにおける反応室について、図1、図5および図6に示す実施例に基づいて説明する。図1の分析チップAは、反応室11が後述の試薬・検体リザーバ12に、「リザーバ出口」101を介して連結して設けられており、試薬・検体リザーバ12の開口部12Aと反対側に「反応室出口」102を有する。反応室11には、選択的結合性物質を結合する担体13が収納されている。また、図5および図6の分析チップEの反応室11は、分析チップEの中部の管壁に隣接して設けられており、試薬・検体リザーバ12の開口部12Aと反対側に「反応室出口」102を有する。
The reaction chamber in the analysis chip will be described based on the examples shown in FIGS. The analysis chip A in FIG. 1 has a
上記分析チップにおいて、反応室出口には、担体の堰き止め手段11A´を設けることができ、これによりチップから担体が漏れないよう保持することができる。堰き止め手段としては、例えば金網やフィルタを用いることができる。金網の場合、適当なサイズの金網(例えば開口部分が20μm×20μmのもの)を開口部にプレスして堰き止め手段とすることができる。また、フィルタの場合はセルロース・アセテート製フィルタ等を開口部に圧入して得ることができる。尚、堰き止め手段は金網には限定されず、フィルタ、キャップ等を用いることができる。 In the analysis chip, a carrier damming means 11A ′ can be provided at the outlet of the reaction chamber, so that the carrier can be kept from leaking from the chip. As the damming means, for example, a wire mesh or a filter can be used. In the case of a wire mesh, a wire mesh of an appropriate size (for example, an opening having a size of 20 μm × 20 μm) can be pressed into the opening to form a damming means. In the case of a filter, it can be obtained by press-fitting a cellulose acetate filter or the like into the opening. The damming means is not limited to a wire mesh, and a filter, a cap, or the like can be used.
担体の堰き止め手段として、フィルタで塞いだ場合を図2、図4、図7の実施例を例にとって説明する。図2は、本発明において好ましく用いられる分析チップBの縦断面を模式的に示す図である。担体の堰き止め手段11A´は、反応室11よりも幅が広く取られており、この部分にフィルタが圧入される。また、図4、図7の分析チップD、Fにも同様の堰き止め手段11A´が設けられている。尚、堰き止め手段を設けるにあたり幅が広く取られている必要はなく、図1の分析チップAなどの「反応室出口」102や、図5及び図6に示す分析チップEの「反応室出口」102や、図11〜図17に示す分析チップJ、K、L、M、N、Pの「反応室出口」102において金網をプレスして堰き止め手段(図示せず)を設けることができる。
A case where the filter is blocked with a filter as a carrier blocking means will be described with reference to the embodiments shown in FIGS. FIG. 2 is a diagram schematically showing a longitudinal section of an analysis chip B preferably used in the present invention. The carrier blocking means 11A ′ is wider than the
上記分析チップにおいては、反応室に選択的結合性物質が結合した担体が収容されている。選択的結合性物質、担体等の定義は既に述べたとおりである。選択的結合性物質が結合した担体を、チップ本体の反応室に収納する方法は、例えば以下のようにして行うことができる。すなわち、選択的結合性物質が結合したビーズを界面活性剤および/またはブロッキング剤などを含有する緩衝液で懸濁し、この懸濁液を、チップ本体の検体・試薬リザーバに注いだ後に、チップ本体を遠沈管に挿入し遠心機にかけて10秒〜1分遠心する。 In the analysis chip, a carrier in which a selective binding substance is bound is accommodated in a reaction chamber. The definitions of the selective binding substance, the carrier and the like are as described above. The method for accommodating the carrier having the selectively binding substance bound in the reaction chamber of the chip body can be performed, for example, as follows. That is, the beads to which the selective binding substance is bound are suspended in a buffer solution containing a surfactant and / or a blocking agent, and this suspension is poured into the sample / reagent reservoir of the chip body, and then the chip body. Is inserted into a centrifuge tube and centrifuged in a centrifuge for 10 seconds to 1 minute.
上記分析チップは、試薬・検体リザーバを備えるため、被検物質を含む液体や標識物質を含む液体を試薬・検体リザーバに保持してから遠心機にかけるだけで反応を行うことができ、かつ、反応室をより狭い管状として、担体の収納密度を向上させて分析の効率を高めることができる。 Since the analysis chip includes a reagent / sample reservoir, the reaction can be performed simply by holding the liquid containing the test substance or the liquid containing the labeling substance in the reagent / sample reservoir and then applying the centrifuge. By making the reaction chamber narrower, the storage density of the carrier can be improved and the efficiency of analysis can be increased.
図1の分析チップAは、試薬・検体リザーバ12が「リザーバ出口」101で反応室11に連結して設けられており、試薬・検体リザーバ12は外部に開口部12Aを有する。また、図5及び図6の分析チップEでも、同様に、試薬・検体リザーバ12が反応室11に、「リザーバ出口」101で連結して設けられている。
The analysis chip A in FIG. 1 is provided with a reagent /
前記試薬・検体リザーバの容積(サイズ)は、前記反応室のそれよりも大きいことが好ましい。反応室がリザーバに比べて十分小さいことにより、被検物質の濃縮効果があるからであり、さらにリザーバに試薬や検体を保持させることが容易となるからである。具体的には例えば、試薬・検体リザーバの反応室に対する容積比が通常は50以上で、中でも50〜5×108の範囲で、特に100〜3000の範囲で、適宜定められることが好ましい。ディスク上に分析機構を集積化させた従来技術では約15倍程度が限界であることから、上述の範囲とすることにより、被検物質の濃縮効果が、従来技術と比較して非常に大きいものとなる。
尚、試薬・検体リザーバの容積は、一般には30μL〜500mLであり、好ましくは30μL〜1000μL(1mL)である。
The volume (size) of the reagent / sample reservoir is preferably larger than that of the reaction chamber. This is because the reaction chamber is sufficiently smaller than the reservoir to provide a concentration effect of the test substance, and it is easy to hold the reagent and specimen in the reservoir. Specifically, for example, the volume ratio of the reagent / sample reservoir to the reaction chamber is usually 50 or more, preferably 50 to 5 × 10 8 , particularly preferably 100 to 3000. In the conventional technology in which the analysis mechanism is integrated on the disk, the limit is about 15 times. By setting the above range, the concentration effect of the test substance is very large compared to the conventional technology. It becomes.
The volume of the reagent / sample reservoir is generally 30 μL to 500 mL, and preferably 30 μL to 1000 μL (1 mL).
一方、前記試薬・検体リザーバの送液方向の投影断面積(送液方向と垂直な面に投影したときの面積)と、前記反応室の送液方向の投影断面積の比は、通常は50以上であり、好ましくは100以上である。また、上限は、一般には10000以下とする。ディスク上に分析機構を集積化させた従来技術の場合、装置全体が2次元構造であるためにリザーバと反応室の送液方向の投影断面積比がせいぜい10数倍程度までしか差を着けられないが、本発明において用いる分析チップは立体構造であるため、同面積比を拡大し、被検物質の濃縮効率を著しく向上させることができる。 On the other hand, the ratio of the projected sectional area of the reagent / sample reservoir in the liquid feeding direction (area when projected onto a plane perpendicular to the liquid feeding direction) to the projected sectional area of the reaction chamber in the liquid feeding direction is usually 50. Or more, preferably 100 or more. Moreover, generally an upper limit shall be 10,000 or less. In the case of the conventional technology in which the analysis mechanism is integrated on the disk, the entire apparatus has a two-dimensional structure, so that the projected cross-sectional area ratio in the liquid feeding direction between the reservoir and the reaction chamber can only differ by a factor of about 10 times at most. However, since the analysis chip used in the present invention has a three-dimensional structure, the area ratio can be increased and the concentration efficiency of the test substance can be remarkably improved.
さらに、前記試薬・検体リザーバの送液方向に対して平行の最大断面積と、前記反応室の送液方向に対して平行の最大断面積の比は、被検物質の濃縮効果を得る観点から、2〜400であることが好ましい。尚、試薬・検体リザーバの送液方向に対して平行の最大断面積は、10mm2〜200mm2とすることが好ましい。また、反応室の送液方向に対して平行の最大断面積は、0.5mm2〜5mm2とすることが好ましい。 Further, the ratio of the maximum cross-sectional area parallel to the liquid feeding direction of the reagent / sample reservoir and the maximum cross-sectional area parallel to the liquid feeding direction of the reaction chamber is determined from the viewpoint of obtaining the concentration effect of the test substance. 2 to 400 is preferable. The maximum cross-sectional area parallel to the liquid feeding direction of the reagent-analyte reservoir is preferably a 10 mm 2 to 200 mm 2. The maximum cross-sectional area parallel to the liquid feeding direction of the reaction chamber is preferably set to 0.5 mm 2 to 5 mm 2.
試薬・検体リザーバの形状は特に限定されず、円筒形、多角形などの各種形状から適宜選択することができるが、遠心力で試薬や検体を反応室へ円滑に送り込む観点から、横断面の面積が、反応室への接続側に向かってが徐々に狭くなる形状であることが好ましい。例えば、図1に示す分析チップAにおける試薬・検体リザーバ12の形状は、基本的には直方体であり、反応室11側の4つの隅の角が丸みを帯びた形状となっている。一方、図2、図3および図4のそれぞれに示す免疫分析チップB,C,Dにおける試薬・検体リザーバ12の形状も、基本的には直方体であり、4つの側面が反応室側で反応室に向けて絞られている。図5、図6および図18の分析チップE、Qの試薬・検体リザーバ12の形状も図2〜図4に示す実施例と同様である。
The shape of the reagent / sample reservoir is not particularly limited, and can be appropriately selected from various shapes such as a cylindrical shape and a polygonal shape. However, from the viewpoint of smoothly feeding the reagent or sample into the reaction chamber by centrifugal force, the area of the cross section However, it is preferable that the shape gradually narrows toward the side connected to the reaction chamber. For example, the shape of the reagent /
試薬・検体リザーバは反応室に直接接続していてもよく、流路を介して連結されていても良い。例えば図1の分析チップAのように試薬・検体リザーバ12と反応室11が直接連結していてもよいし、図13のチップL、図14および図16のチップM、図15のチップN、図17のチップPのように、試薬・検体リザーバ12のリザーバ出口101と反応室11とが流路200で連結されていてもよい。そして、試薬・検体リザーバと反応室とは、それぞれの送液方向の中心軸が平行となるように連結されていてもよいし、角度をなして連結されていてもよい。例えば、図12のチップKでは、試薬・検体リザーバ12に対し反応室11が、「反応室出口」102が回転軸の外周側に向けて開口する角度で連結している。
The reagent / sample reservoir may be directly connected to the reaction chamber, or may be connected via a flow path. For example, the reagent /
試薬・検体リザーバは、反応室と反対側に開口部を有する。外部への開口部の形状は特に問わないが、注入した試薬や検体が外に漏出しない程度の大きさで適宜定めることができる。例えば、短径が1mm〜100mm、好ましくは1〜20mmの範囲となるよう適宜定めることができる。 The reagent / sample reservoir has an opening on the side opposite to the reaction chamber. Although the shape of the opening to the outside is not particularly limited, it can be appropriately determined in such a size that the injected reagent or specimen does not leak out. For example, the minor axis can be appropriately determined to be in the range of 1 mm to 100 mm, preferably 1 to 20 mm.
上記分析チップにおいては更に、廃液槽を備えるものであってもよい。廃液槽を備えることにより、遠心機に廃液が飛散することを防ぐことができる。廃液槽は、反応室と、直接、または流路で接続される。前述のように堰き止め手段を設ける場合には、廃液槽は堰き止め手段の先に接続される。 The analysis chip may further include a waste liquid tank. By providing the waste liquid tank, it is possible to prevent the waste liquid from being scattered in the centrifuge. The waste liquid tank is connected to the reaction chamber directly or through a flow path. When the damming means is provided as described above, the waste liquid tank is connected to the tip of the damming means.
例えば、図1〜図4に示すような遠沈管内部に挿入嵌合が可能なタイプの分析チップの場合、図8のように遠沈管に装着した際に遠沈管GとチップHとの間に形成される空間が廃液槽16となりうる。一方、図1〜4中には図示しないが、「反応室出口」102に担体の堰き止め手段を設け、さらに何らかの袋或いは容器を装着して廃液槽とすることも可能である。また、図17のチップPの場合には、反応室11と廃液槽16の廃液槽入口105とが、流路200Aで接続されている。
For example, in the case of an analysis chip of a type that can be inserted and fitted into the centrifuge tube as shown in FIGS. 1 to 4, when it is attached to the centrifuge tube as shown in FIG. The formed space can be the
また、図5および図6、ならびに図17に示すような、アングルローターやスイングローターにそのまま装着できるタイプの分析チップの場合には、チップ内に廃液槽16を設けることができる。
In the case of an analysis chip of the type that can be directly mounted on an angle rotor or swing rotor as shown in FIGS. 5, 6, and 17, the
また、上記の分析チップのうち、遠沈管内部に挿入嵌合が可能なチップの場合には、その外壁に突出部が更に設けられていてもよい。突出部を設けることにより、チップを遠沈管に嵌合させる際に、遠沈管壁面に前記突出部が接触した状態で嵌合させて、遠沈管の底部に前述したような廃液槽としてのスペースを確保することができる。また、チップの遠沈管からの取り出しを容易にすることができる。さらに、チップを遠沈管から取り出す際に、廃液を遠沈管に残した状態でチップのみを取り出して分析することができるので、廃液由来の測定ノイズの影響を無くすことができる。 In addition, in the case of a chip that can be inserted and fitted into the centrifuge tube among the above analysis chips, a protrusion may be further provided on the outer wall. When the tip is fitted to the centrifuge tube by providing the protrusion, the tip is fitted with the protrusion in contact with the wall of the centrifuge tube, and a space as a waste liquid tank as described above is formed at the bottom of the centrifuge tube. Can be secured. In addition, the chip can be easily removed from the centrifuge tube. Furthermore, when the chip is taken out from the centrifuge tube, the chip can be taken out and analyzed in a state where the waste liquid remains in the centrifuge tube, so that the influence of measurement noise derived from the waste liquid can be eliminated.
突出部はチップの外壁に設けられるものであればよく、その形状や位置は特定されない。チップを遠沈管に納めた際に遠沈管の内壁面の任意の点又は面で固定されるような位置および形状を、適宜定めることができる。遠沈管の内壁面における固定の態様としては、例えばチップが懸垂して固定される態様、チップが遠沈管底部に足場を介して底上げされる態様が挙げられる。 The protrusion may be provided on the outer wall of the chip, and its shape and position are not specified. A position and shape that can be fixed at an arbitrary point or surface on the inner wall surface of the centrifuge tube when the tip is placed in the centrifuge tube can be appropriately determined. Examples of the manner of fixing on the inner wall surface of the centrifuge tube include a mode in which the tip is suspended and fixed, and a mode in which the tip is raised to the bottom of the centrifuge tube via a scaffold.
例えば突出部はチップの側面に設けて、遠沈管の内壁面と突出部との接点又は接面によりチップを懸垂させて固定することができる。具体的には、前記試薬・検体リザーバの開口部の周囲に垂直方向に突出した耳を設けることができる。図4の分析チップDでは、開口部12Aの周囲に耳14Aが設けられている。耳の形状及びサイズは、遠沈管のサイズとの関係で適宜定めることができる。
For example, the protruding portion can be provided on the side surface of the tip, and the tip can be suspended and fixed by the contact or contact surface between the inner wall surface of the centrifuge tube and the protruding portion. Specifically, an ear protruding in the vertical direction can be provided around the opening of the reagent / sample reservoir. In the analysis chip D of FIG. 4, an
また、突出部をチップの底面に設けて、遠沈管の底面まで延伸させてチップを固定することができる。具体的には、前記試薬・検体リザーバの底面から延伸する足を設けることができる。図7の分析チップFでは、チップ底面からチップの延伸する2本の足14Bが設けられている。遠沈管に分析チップFを装着した場合、2本の足14Bにより底上げがなされ、遠沈管底面とチップとの間(主に足14Bの間の空間14C)が廃液槽として確保される。
Moreover, a protrusion can be provided on the bottom surface of the chip and extended to the bottom surface of the centrifuge tube to fix the chip. Specifically, a leg extending from the bottom surface of the reagent / sample reservoir can be provided. In the analysis chip F of FIG. 7, two
前記分析チップのうち、遠沈管内部に嵌合するタイプのチップの場合には、その後の操作の便宜から、遠沈管から取り外し可能に嵌合することが好ましい。 In the case of a chip of the type that fits inside the centrifuge tube among the analysis chips, it is preferable to detachably fit the centrifuge tube for the convenience of subsequent operations.
前記の分析チップの、チップ本体のサイズおよび形状は、そのタイプにより適切なサイズを定めることができる。
すなわち、遠沈管に着脱自在に嵌合するタイプのチップの場合、チップ本体のサイズは、上述したように遠沈管内部に挿入嵌合可能とすることを考慮して定めることができる。一般的に用いられる遠沈管のサイズは、短径8〜40mm、高さ5〜120mmであるので、これを考慮すると例えば、チップ本体の短径は通常6〜40mm、高さは通常5〜120mmの範囲で定めることが出来る。より小型であることから、遠沈管として好ましい、エッペンドルフチューブのように容積が0.5ml〜2.5mlの遠沈管は、そのサイズが、8〜10mmであるので、これを考慮すると、チップ本体のサイズは、短径は通常6〜10mm、高さは通常5〜30mm、より好ましくは5〜15mmの範囲で定めることができる。一方、遠心分離機のアングルローターやスイングローターの遠沈管装着部位にそのまま装着できるタイプのチップの場合には、装着先の遠心分離機のロータのサイズに合わせたサイズであればよい。
The size and shape of the chip body of the analysis chip can be determined appropriately depending on the type.
That is, in the case of a chip that is detachably fitted to the centrifuge tube, the size of the chip body can be determined in consideration of the fact that it can be inserted and fitted into the centrifuge tube as described above. The size of the centrifuge tube generally used is 8 to 40 mm in short diameter and 5 to 120 mm in height. Therefore, for example, the short diameter of the chip body is usually 6 to 40 mm and the height is usually 5 to 120 mm. It can be determined within the range. Since a centrifuge tube having a volume of 0.5 ml to 2.5 ml, such as an Eppendorf tube, which is preferable as a centrifuge tube because of its smaller size, its size is 8 to 10 mm. The size can be determined in the range of 6 to 10 mm for the minor axis, 5 to 30 mm for the height, and more preferably 5 to 15 mm for the height. On the other hand, in the case of a type of chip that can be directly mounted on the centrifuge tube mounting portion of the centrifuge, the size may be adjusted to the size of the rotor of the mounting centrifuge.
また、前記の分析チップのチップ本体の形状も、成形の容易さも考慮して定めることができる。例えば遠沈管に着脱自在に嵌合するタイプのチップの場合、三角柱、四角柱などの多角柱形、円柱形、角錐形、円錐形などから選択することができる。図1〜図4、図18に示す実施例においては、いずれも立方体形状である。一方、遠心分離機のアングルローターやスイングローターの遠沈管装着部位にそのまま装着できるタイプのチップの場合には、装着先の遠心分離機のロータのサイズに合わせた形状、すなわち遠沈管と同様の形状であればよい。 Further, the shape of the chip body of the analysis chip can be determined in consideration of the ease of molding. For example, in the case of a chip that is detachably fitted to a centrifuge tube, it can be selected from a polygonal column shape such as a triangular column or a quadrangular column, a cylindrical shape, a pyramid shape, a conical shape, or the like. In the embodiments shown in FIGS. 1 to 4 and 18, all have a cubic shape. On the other hand, in the case of a tip that can be directly attached to the centrifuge tube's angle rotor or swing rotor's centrifuge tube mounting site, the shape matches the size of the centrifuge's rotor, that is, the same shape as the centrifuge tube. If it is.
分析チップの材料は特に限定されず、例えば、樹脂、ガラスなどが挙げられる。特に、反応室を外部から観察することが容易になる観点から、少なくとも反応室の一部が透明であることが好ましい。反応室の少なくとも一部を透明とすることにより、より濃縮された被検物質を容易に検出することができる。したがって、反応室の一部に透明材料を用いることが好ましく、特に全体を透明材料から形成することが好ましい。また、反応室の透明材料からなる部分の表面は、平面であってもよいし、レンズ状(凹面)であってもよい。図18に示すチップは形状の保持が可能であるチップ部品A 107と薄い透明材料であるチップ部品B 108にて構成されている。チップ部品Bを薄くすることで材料からの自家蛍光を低減することが可能であり、図18の右側に示すようにチップ部品B 108側から観察することにより、外部からの検出をより容易にすることが可能である。また、反応室11に対して観察側と反対側に位置するチップ部品Aの材料は樹脂にカーボンブラックなどを混ぜることで自家蛍光を小さくしてもよい。
The material of the analysis chip is not particularly limited, and examples thereof include resin and glass. In particular, from the viewpoint of facilitating observation of the reaction chamber from the outside, it is preferable that at least a part of the reaction chamber is transparent. By making at least a part of the reaction chamber transparent, a more concentrated test substance can be easily detected. Therefore, it is preferable to use a transparent material for a part of the reaction chamber, and it is particularly preferable to form the whole from a transparent material. Further, the surface of the reaction chamber made of a transparent material may be a flat surface or a lens shape (concave surface). The chip shown in FIG. 18 includes a
透明材料としては、各種有機材料、無機材料を挙げることができ、例えば、ポリメチルメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ABS樹脂、ポリジメチルシロキサン、シリコン等の樹脂、それらの高分子化合物を含む共重合体あるいは複合体;石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、ソーダガラス、ホウ酸ガラス、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス類およびその複合体;表面を絶縁材料で被覆した金属及びその複合体、セラミックス及びその複合体等が好ましく用いられる。このうち、ポリメチルメタクリル酸メチル(PMMA)が特に好ましく用いられる。 Examples of the transparent material include various organic materials and inorganic materials, such as polymethyl methyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, polypropylene, polyethylene, polymethylpentene, polystyrene, polytetrafluoroethylene, ABS resin, polydimethyl. Resins such as siloxane and silicon, copolymers or composites containing such polymer compounds; quartz glass, pyrex (registered trademark) glass, soda glass, borate glass, silicate glass, borosilicate glass, and the like; The composite; a metal whose surface is coated with an insulating material, a composite thereof, a ceramic, a composite thereof, and the like are preferably used. Of these, polymethyl methyl methacrylate (PMMA) is particularly preferably used.
また、反応室、試薬・検体リザーバの表面は、生体分子の非特異的吸着を抑制する吸着抑制処理が施されていることが好ましい。吸着抑制処理の方法は、親水性高分子材料を静電的に表面に吸着させるコーティング処理、高エネルギー線を照射し、親水性高分子を樹脂表面に共有結合させて強固に固定化する方法などが用いられる。 Moreover, it is preferable that the reaction chamber and the surface of the reagent / specimen reservoir are subjected to an adsorption suppression treatment for suppressing nonspecific adsorption of biomolecules. Adsorption suppression treatment methods include a coating treatment that electrostatically adsorbs hydrophilic polymer material to the surface, a method of irradiating high-energy rays and covalently bonding the hydrophilic polymer to the resin surface to immobilize it firmly. Is used.
本発明の分析方法において、上述の工程(I)、すなわち、上述のチップを、前記チップ外にある略鉛直方向の回転軸に対して回転させて被検物質を分析する工程は、以下の(a)および(b)の2工程により実施することが好ましい。
(a) 前記チップを回転させることにより生じる遠心力を用いて被検物質を含む液体を前記反応室に通過させ、被検物質を前記選択的結合性物質が結合した担体に結合せしめる工程、および
(b) 前記チップを回転させることにより生じる遠心力を用いて標識物質を含む溶液を反応室に通過させる工程
In the analysis method of the present invention, the above-described step (I), that is, the step of analyzing the test substance by rotating the above-described chip with respect to the rotation axis in the substantially vertical direction outside the chip includes the following ( It is preferable to carry out by the two steps a) and (b).
(A) passing a liquid containing a test substance through the reaction chamber using centrifugal force generated by rotating the chip, and binding the test substance to a carrier to which the selective binding substance is bound; and (B) A step of passing a solution containing a labeling substance through a reaction chamber using centrifugal force generated by rotating the chip.
また、上述の工程(I)は、以下の1工程(A)により実施するものであってもよい。
(A) 前記チップを回転させることにより生じる遠心力を用いて被検物質を含む液体と標識物質を含む液体の混合液を前記反応室に通過させ、被検物質と標識物質の複合体を前記選択的結合性物質が結合した担体に結合せしめる工程
Moreover, the above-mentioned process (I) may be implemented by the following 1 process (A).
(A) Using a centrifugal force generated by rotating the chip, a liquid mixture containing a test substance and a liquid containing a labeling substance is passed through the reaction chamber, and the complex of the test substance and the labeling substance is passed through the reaction chamber. A step of binding a selective binding substance to a bound carrier
本発明の分析方法においては、上述の工程(I)の後、続いてチップの反応室において選択的結合性物質が結合した担体に結合した被検物質の検出を行うことができる。被検物質の検出は、光学的手段、放射線検知手段などを用いて行うことが好ましく、特に光学的手段を用いて行うことが好ましい。光学的手段としては、例えば、蛍光測定、発光測定、吸光度測定を挙げることができ、好ましくは蛍光測定が挙げられる。 In the analysis method of the present invention, after the above-described step (I), the test substance bound to the carrier to which the selective binding substance is bound can be subsequently detected in the reaction chamber of the chip. The detection of the test substance is preferably performed using an optical means, a radiation detection means, or the like, and particularly preferably performed using an optical means. Examples of the optical means include fluorescence measurement, luminescence measurement, and absorbance measurement, and preferably fluorescence measurement.
以下、本発明の分析方法において、選択的結合性物質が結合した担体を収容した反応室を有する分析装置を、前記分析装置外の回転軸に対して回転させることにより、検体および試薬を前記反応室に送液して、前記反応室内の被検物質量を測定する手順(1回ごとの測定結果を得るための手順)を、前記分析チップを用いてELISA法によりサイトカインを分析する場合を例にとって図9を参照しつつ説明する。分析チップの反応室には、サイトカインの1次抗体吸着ビーズが収納されている。 Hereinafter, in the analysis method of the present invention, an analyzer having a reaction chamber containing a carrier bound with a selective binding substance is rotated with respect to a rotating shaft outside the analyzer, whereby the specimen and reagent are reacted with the reaction. An example of a procedure for measuring the amount of a test substance in the reaction chamber (procedure for obtaining each measurement result) by analyzing the cytokine by the ELISA method using the analysis chip The explanation will be given with reference to FIG. In the reaction chamber of the analysis chip, primary antibody adsorption beads of cytokine are accommodated.
本発明の分析方法を、前記分析チップを用いて実施する場合、以下のようにして実施することができる。以下、図9を利用して説明する。 When the analysis method of the present invention is performed using the analysis chip, it can be performed as follows. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本発明の工程(I)を、(a)および(b)の2工程により実施する場合には、以下のようにして行う。
工程(a)については、まず、検体・試薬リザーバに被検物質を含む液体(検体)を注入(図9の(1))した後、検体を遠心力により反応室に移送し(図9の(2))ビーズ担体上の選択的結合性物質と抗原抗体反応させる(図9の(3))。すなわち、検体注入後の分析チップを遠沈管に挿入し、この遠沈管を遠心機にセットして、回転させる。この処理により、遠心力により検体が検体・試薬リザーバから反応室に移送されると同時に反応が行われる。
When the step (I) of the present invention is performed by the two steps (a) and (b), it is performed as follows.
For step (a), first, a liquid (specimen) containing a test substance is injected into the specimen / reagent reservoir ((1) in FIG. 9), and then the specimen is transferred to the reaction chamber by centrifugal force (FIG. 9). (2) An antigen-antibody reaction is carried out with a selective binding substance on the bead carrier ((3) in FIG. 9). That is, the analysis chip after sample injection is inserted into a centrifuge tube, and this centrifuge tube is set in a centrifuge and rotated. By this process, the sample is transferred from the sample / reagent reservoir to the reaction chamber by centrifugal force, and the reaction is performed at the same time.
続いて、工程(b)については、酵素標識または蛍光標識を有する標識抗体を含む溶液を検体・試薬リザーバに注入した後(図9の(1))、この基質を同様に遠心力により反応室に移送し(図9の(2))、ビーズ担体上の選択的結合性物質と結合した被検物質と反応させる(図9の(3))。すなわち、上記検体の移送において、検体を標識抗体を含む溶液に代えたほかは同様にして遠心処理を行う。 Subsequently, for step (b), after injecting a solution containing a labeled antibody having an enzyme label or a fluorescent label into the specimen / reagent reservoir ((1) in FIG. 9), this substrate is similarly subjected to a reaction chamber by centrifugal force. (2 in FIG. 9) and reacted with the test substance bound to the selective binding substance on the bead carrier ((3) in FIG. 9). That is, in the transfer of the sample, centrifugation is performed in the same manner except that the sample is replaced with a solution containing a labeled antibody.
工程(b)の後、反応室において選択的結合性物質が結合した担体に結合した被検物質の検出を行う。すなわち、遠沈管からチップを取り出して、あるいはチップを遠沈管に挿入したまま、反応室内の蛍光強度を蛍光検出装置(蛍光顕微鏡など)により測定する。標識抗体の標識が、酵素標識である場合、酵素の基質となる試薬を、遠心力により反応室に移送し、酵素の働きにより蛍光物質もしくは発光物質を生成させる。この発光もしくは蛍光強度を測定する。被検物質が検体中のサイトカインの有無検出の場合は、蛍光強度が測定可能な場合には、検体中にサイトカインが存在することが確認される。一方、検体中のサイトカインの定量を目的とした免疫分析の場合には、予めサイトカインの濃度を変えて同様に測定して作成しておいた検量線と比較して、サイトカインの濃度を特定する。 After the step (b), the test substance bound to the carrier to which the selective binding substance is bound is detected in the reaction chamber. That is, the fluorescence intensity in the reaction chamber is measured by a fluorescence detection device (fluorescence microscope or the like) while the chip is taken out from the centrifuge tube or the chip is inserted into the centrifuge tube. When the label of the labeled antibody is an enzyme label, a reagent serving as an enzyme substrate is transferred to the reaction chamber by centrifugal force, and a fluorescent substance or a luminescent substance is generated by the action of the enzyme. The luminescence or fluorescence intensity is measured. In the case of detecting the presence or absence of a cytokine in a sample as a test substance, if the fluorescence intensity can be measured, it is confirmed that the cytokine is present in the sample. On the other hand, in the case of immunoassay for the purpose of quantifying cytokines in a sample, the concentration of cytokines is specified in comparison with a calibration curve prepared by measuring the concentrations of cytokines in advance in the same manner.
一方、本発明の工程(I)を、工程(A)、前記チップを回転させることにより生じる遠心力を用いて被検物質を含む液体に標識抗体を添加した液体を、被検物質を含む液体と標識物質を含む液体の混合液を前記反応室に通過させ、被検物質と標識物質の複合体を前記選択的結合性物質が結合した担体に結合せしめる工程のみで実施する場合には、上述の工程(a)の説明において、検体に代えて検体に標識物質(標識抗体)などを添加した液体を注入することにより実施することができる。 On the other hand, the step (I) of the present invention is the step (A), a liquid obtained by adding a labeled antibody to a liquid containing a test substance using a centrifugal force generated by rotating the chip, and a liquid containing a test substance. And a liquid mixture containing a labeling substance are allowed to pass through the reaction chamber and the complex of the test substance and the labeling substance is bound only to the carrier to which the selective binding substance is bound. In the description of the step (a), it can be carried out by injecting a liquid added with a labeling substance (labeled antibody) or the like into the specimen instead of the specimen.
ここまで説明したように、本発明の分析方法を、上述の分析チップを用いる場合の操作は、図9に示すように(1)検体・試薬の導入、(2)遠心力による送液、(3)ビーズ部におけるELISAの各反応、の3工程を繰り返しにより進めることができる。尚、検体注入後、および基質注入後には、反応室洗浄のため、必要に応じて洗浄液や緩衝液をリザーバに注入し、同様に遠心処理を行ってもよい。本発明においては、このような測定手順を、異なる遠心力により2回以上繰り返して、2以上の被検物質の測定結果を得るものであってもよい。 As described above, in the analysis method of the present invention, the operations in the case of using the above-described analysis chip are as follows: (1) Sample / reagent introduction, (2) Liquid feeding by centrifugal force, ( 3) The three steps of the ELISA reaction in the bead portion can be repeated. In addition, after the sample injection and the substrate injection, a washing solution or a buffer solution may be injected into the reservoir as necessary for washing the reaction chamber, and the centrifugal treatment may be similarly performed. In the present invention, such a measurement procedure may be repeated twice or more with different centrifugal forces to obtain measurement results of two or more test substances.
実施例1
以下のようにして、分析チップを製作した。図2にチップの横断面図を示す。分析チップは円筒形のチップ本体からなり、内部に管状の反応室11と円筒形で反応室側が絞り形状の検体・試薬リザーバ12を備え、両者は「リザーバ出口」101で連結している。検体・試薬リザーバと反応室はそれぞれ外部への開口部を有し、検体・試薬リザーバの開口部には、外部に突出した耳が設けられている。反応室には一次抗体を結合したビーズ担体が充填されるので、ビーズ堰き止め用のフィルタ圧入穴が設けられている。
Example 1
An analysis chip was manufactured as follows. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the chip. The analysis chip is composed of a cylindrical chip body, and includes a
まず、ポリメチルメタクリレート製の樹脂(クラレ製)を切削加工でチップ本体を製作した。直径φ2mm、長さ2mmのセルロース・アセテート製フィルタをフィルタ圧入穴より圧入し分析チップを製作した。 First, a chip body was manufactured by cutting a resin (made by Kuraray) made of polymethyl methacrylate. A cellulose acetate filter having a diameter of 2 mm and a length of 2 mm was press-fitted through a filter press-fitting hole to produce an analysis chip.
続いて、分析チップの反応室にビーズ担体を充填した。
ポリスチレンビーズ(Polyscience社、粒径:25μm)をリン酸緩衝液で洗浄し、ポリスチレンビーズと同量の0.1μg/ml抗hIL−6抗体0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液を添加し、4℃で一晩振とうさせた。振とう後、ポリスチレンビーズ2μlを150μlの0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液で懸濁した。この懸濁物を上記分析チップのリザーバに注いだ後に、チップを遠沈管(商品名:エッペンマイクロチューブ、メーカー名:エッペンドルフ、サイズ:1.5mL)に入れ、遠心機(商品名:微量高速冷却遠心機、メーカー名:株式会社トミー精工、型名:MX−300)が停止中のチップのリザーバ・反応室軸と略鉛直方向の回転軸とがなす角度が45°になるようにロータ(商品名:ロータ、メーカー名:株式会社トミー精工、型名:TMP−21)を使用し2000Gで30秒間遠心した。反応室の容積に対する抗体結合ポリスチレンビーズの密度は、9×104個/mm3であった。
Subsequently, the reaction chamber of the analysis chip was filled with a bead carrier.
Polystyrene beads (Polyscience, particle size: 25 μm) were washed with phosphate buffer, and the same amount of 0.1 μg / ml anti-hIL-6 antibody 0.05% Tween 20 phosphate buffer as polystyrene beads was added. Shake overnight at 4 ° C. After shaking, 2 μl of polystyrene beads were suspended in 150 μl of a phosphate buffer containing 0.05% Tween 20. After pouring this suspension into the reservoir of the above analysis chip, the chip is put into a centrifuge tube (trade name: Eppen microtube, manufacturer name: Eppendorf, size: 1.5 mL), and centrifuged (trade name: micro high-speed cooling). Centrifuge, manufacturer name: Tommy Seiko Co., Ltd., model name: MX-300) Rotor (product) so that the angle between the reservoir / reaction chamber axis of the chip and the rotation axis in the almost vertical direction is 45 ° Name: rotor, manufacturer name: Tommy Seiko Co., Ltd., model name: TMP-21), and centrifuged at 2000 G for 30 seconds. The density of antibody-bound polystyrene beads relative to the reaction chamber volume was 9 × 10 4 pieces / mm 3 .
分析チップのリザーバに、0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液100μlを注いで、遠心機にて2000Gで60秒間遠心し、ビーズを洗浄した。その後、0.25%ウシ血清アルブミン(BSA)、0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液で溶解させたhIL−6(ヒトインターロイキン−6、鎌倉テクノサイエンス社)50μlと、0.25%BSA、0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液で溶解させた0.6μg/mlのHRP(ホースラディッシュペルオキシダーゼ)標識抗hIL−6抗体(鎌倉テクノサイエンス社)50μlとを混合し、上記チップのリザーバに注入した。そしてチップを500Gで600秒間遠心し反応させた。反応後0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液100μlを上記リザーバに注入し、チップを2000Gで60秒間遠心し再びビーズを洗浄した。洗浄後、20μM過酸化水素水、13μg/ml Amplex Red(Molecular Probes社)を含む0.1Mトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)100μlをリザーバに注ぎ2000Gで10秒間遠心して送液した。その後に、チップを遠沈管から出して、反応室内で産生されたレゾルフィンの量を蛍光顕微鏡IX−71(オリンパス社)を用いて測定した。各濃度でのhIL−6の蛍光強度の測定結果を図10に示す。尚、測定条件は励起波長510−560nm、発光波長575−650nm、露光時間5ミリ秒とした。
尚、回転軸と停止中のチップのリザーバ・反応室軸のなす角度θは、45°であった。
To the reservoir of the analysis chip, 100 μl of 0.05% Tween 20-containing phosphate buffer was poured, and centrifuged at 2000 G for 60 seconds in a centrifuge to wash the beads. Thereafter, 50 μl of hIL-6 (human interleukin-6, Kamakura Technoscience) dissolved in a phosphate buffer containing 0.25% bovine serum albumin (BSA) and 0.05% Tween 20 and 0.25% 50 μl of 0.6 μg / ml HRP (horseradish peroxidase) -labeled anti-hIL-6 antibody (Kamakura Technoscience) dissolved in a phosphate buffer containing BSA and 0.05% Tween 20 was mixed. Injected into reservoir. The chip was then reacted by centrifugation at 500 G for 600 seconds. After the reaction, 100 μl of 0.05% Tween 20-containing phosphate buffer was injected into the reservoir, and the chip was centrifuged at 2000 G for 60 seconds to wash the beads again. After washing, 100 μl of 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 20 μM hydrogen peroxide solution and 13 μg / ml Amplex Red (Molecular Probes) was poured into a reservoir and centrifuged at 2000 G for 10 seconds to send the solution. Thereafter, the chip was taken out from the centrifuge tube, and the amount of resorufin produced in the reaction chamber was measured using a fluorescence microscope IX-71 (Olympus). The measurement results of the fluorescence intensity of hIL-6 at each concentration are shown in FIG. The measurement conditions were an excitation wavelength of 510-560 nm, an emission wavelength of 575-650 nm, and an exposure time of 5 milliseconds.
The angle θ formed between the rotating shaft and the reservoir / reaction chamber axis of the stopped chip was 45 °.
表1および図10から明らかなように、各試薬送液後の反応室から試薬・検体リザーバへの廃液逆流が無く、良好な測定結果を得ることができた。 As is clear from Table 1 and FIG. 10, there was no waste liquid backflow from the reaction chamber to the reagent / specimen reservoir after each reagent feeding, and good measurement results could be obtained.
11 反応室
11A´ 担体の堰き止め手段
12 試薬・検体リザーバ
12A 開口部
13 抗原および/または抗体が結合した担体
14A 耳
14B 足
14C 空間
15 免疫分析チップの側面の角
16 廃液槽
101 リザーバ出口
102 反応室出口
103 リザーバ・反応室軸
104 回転軸
105 廃液槽入口
106 反応室・廃液槽軸
200、200A 流路
A〜F,J〜M,P,Q チップ
G 遠沈管
107 チップ部品A
108 チップ部品B
11
108 Chip part B
Claims (19)
前記チップを回転させることにより生じる遠心力を用いて標識物質を含む溶液を反応室に通過させる工程
を含む請求項1から7のいずれか一項に記載の分析方法。 A step of passing a liquid containing a test substance through the reaction chamber using a centrifugal force generated by rotating the chip, and binding the test substance to a carrier to which the selective binding substance is bound; and The analysis method according to any one of claims 1 to 7, further comprising a step of allowing a solution containing a labeling substance to pass through a reaction chamber using centrifugal force generated by rotation.
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