JP2005245401A - 核酸単離部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 チップは、本体部3と、本体部3の上面をカバーするカバー部4とから構成される。本体部3には、核酸単離部3bとして、保持部5と、核酸単離器15と、廃液保持部9と、保持部11と、流路27、29と、弁51とを備えている。核酸単離器15の中には、円柱状の突起21が多数形成されており、その表面には粒状のシリカ部材39が露出している。また、チップは、増幅部3cとして、流路25と、混合部57と、導入流路26と、弁55と、PCR増幅器23と、流路31と、保持部13とを備えている。生体材料は、保持部5から核酸単離器15に供給され、生体材料中のDNAは突起21に吸着する。吸着したDNAは試薬で溶離され、PCR増幅器23にて増幅される。
【選択図】 図1
Description
核酸を含む生体材料を供給される被供給部と、前記被供給部において前記生体材料と接触する位置に設けられた突出部とを備え、前記突出部は、樹脂とシリカとを含むとともに、前記突出部の表面における少なくとも一部には前記シリカが露出していることを特徴とする核酸単離部材を要旨とする。
(2)請求項2の発明は、
前記突出部は略円筒形状を有することを特徴とする請求項1に記載の核酸単離部材を要旨とする。
(3)請求項3の発明は、
前記突出部の形状は、略円錐台形状、又はテーパ部分を有する形状であることを特徴とする請求項1に記載の核酸単離部材を要旨とする。
(4)請求項4の発明は、
前記突出部は、前記樹脂と粒状、フレーク状、線状の少なくとも一つの形状を有するシリカ部材とから成り、当該シリカ部材の大きさが前記突出部の幅の1/2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の核酸単離部材を要旨とする。
(5)請求項5の発明は、
前記突出部を複数有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の核酸単離部材を要旨とする。
(6)請求項6の発明は、
前記突出部は、前記被供給部における前記生体材料の移動方向に対して交差する方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項5に記載の核酸単離部材を要旨とする。
(7)請求項7の発明は、
前記突出部が千鳥格子状に配置されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の核酸単離部材を要旨とする。
(8)請求項8の発明は、
隣接する前記突出部の間隔が 0.001〜1mmの範囲にあることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の核酸単離部材を要旨とする。
また、本発明では、突出部の間隔が0.001mm以上であるので、長鎖のDNAでも突出部の間をすり抜けて通ることが可能である。
(9)請求項9の発明は、
前記突出部は、前記樹脂と、前記樹脂中に分散された粒状、フレーク状、及び線状のうちの少なくとも一つの形状を有するシリカ部材とから成り、前記シリカ部材の一部が前記突出部の表面に露出していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の核酸単離部材を要旨とする。
(10)請求項10の発明は、
前記突出部全体に対する前記シリカ部材の重量比が、5〜90重量%の範囲にあることを特徴とする請求項9に記載の核酸単離部材を要旨とする。
(11)請求項11の発明は、
前記突出部は、樹脂からなる中心部と、前記中心部の表面を覆う、シリカを含むシリカ層とから成ることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の核酸単離部材を要旨とする。
(12)請求項12の発明は、
前記突出部をカバーするカバー部材を備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の核酸単離部材を要旨とする。
(13)請求項13の発明は、
前記カバー部材は前記核酸単離部材の本体と同じ樹脂から成ることを特徴とする請求項12に記載の核酸単離部材を要旨とする。
・前記核酸単離部材の本体とは、カバー部材以外の部分をいう。
(14)請求項14の発明は、
前記カバー部材と、前記核酸単離部材の本体とは、熱溶着、超音波溶着、及び接着方法のうちの少なくとも1つの方法により接合されていることを特徴とする請求項12又は13に記載の核酸単離部材を要旨とする。
(15)請求項15の発明は、
請求項1〜14のいずれかに記載の核酸単離部材の製造に用いる金型の製造方法であって、レジストの表面を、前記核酸単離部材の形状に対応したマスクで覆い、光線で露光する第1工程と、露光された前記レジストを現像する第2工程と、前記レジストを金型材料で電鋳する第3工程と、前記レジストを除去する第4工程と、を有することを特徴とする核酸単離部材のための金型の製造方法を要旨とする。
(16)請求項16の発明は、
前記光線がX線であることを特徴とする請求項15記載の金型の製造方法を要旨とする。
(17)請求項17の発明は、
請求項1〜14のいずれかに記載の核酸単離部材の製造方法において、前記核酸単離部材のための金型に前記樹脂と前記シリカとから成る材料を流し込むA工程と、固化した前記材料を前記金型から分離するB工程と、を有することを特徴とする核酸単離部材の製造方法。
(18)請求項18の発明は、
請求項11に記載の核酸単離部材の製造方法において、前記シリカ層をCVDを用いて形成することを特徴とする核酸単離部材の製造方法を要旨とする。
(19)請求項19の発明は、
CVDを用いてシリカ層を形成する前記突出部の形状が、円錐台形状、又はテーパ部分を有する形状であることを特徴とする請求項18に記載の核酸単離部材の製造方法を要旨とする。
ここで、保持部5と、廃液保持部9と、保持部11とは、それぞれ、本体部3の上面3aにおいて上方が開口した凹部である。核酸単離器15は、上面3aに形成された溝の中に、突起21を備えたものである。この核酸単離器15は、その一方の端部において保持部5とつながっており、反対側の端部では、流路27を介して廃液保持部9と繋がっているとともに、流路29を介して、保持部11に繋がっている。尚、流路27、29は、上面3aに設けられた溝である。弁51は、核酸単離器15と流路27、29との接続部に設けられている。この弁51は、核酸単離器15と流路27との間を開とするときは、核酸単離器15と流路29との間は閉とし、逆に、核酸単離器15と流路27との間を閉とするときは、核酸単離器15と流路29との間を開とする弁である。弁53は、流路29と保持部11との接続部に設けられている。
流路25は、上面3aに形成された溝であって、保持部11と混合部57とを繋いでいる。弁55は、保持部11と流路25との接続部に位置し、保持部11と流路25との間を開閉する弁である。混合部57は、上面3aに形成された溝であって、屈曲した形状となるように設けられている。導入流路26は、上面3aに形成された溝であって、混合部57とPCR増幅器23とを繋げている。
チップを構成するカバー部4は、図2に示すように、板状部材において4カ所の孔4a、4b、4c、4dを有するものである。このカバー部4は、熱溶着により、本体部3の上面3aに接合される。このとき、4カ所の孔4a、4b、4c、4dはそれぞれ、保持部5、廃液保持部9、保持部11、保持部13に位置する。従って、本体部3の上面3aのうち、保持部5、廃液保持部9、保持部11、保持部13の上面の一部又は全部は上方が開放されているが、それ以外の部分は、上方が閉鎖されている。
図3(a)は、核酸単離器15を上方から見た平面図であり、図3(b)は、図3(a)に示された突起21のうちの一部についての拡大図である。また図4は、図3(b)におけるA-A断面図である。
突起21は図3(b)に示すように、千鳥格子状に配置されている。つまり、突起21は、核酸単離器15の液体の流れ方向に直交する複数の列の何れかに属しており、液体の流れ方向に沿って見たとき、第(n+1)列目に属する突起21は第n列目に属する突起21の間に位置する様に配列されている。尚、nは、列の番号を示す自然数であり、核酸単離器15の曲線流路部や、径の異なる円柱22の立設付近は、おおよそ中間に位置する様に配置されている。
まず、チップを構成する本体部3の形状に対応した金型を周知のリソグラフィー技術を用いて製造する。具体的には、まず、導電性がある基材にレジストを塗布し、レジスト層を形成し、レジストの表面を、核酸単離部材1の形状に対応したマスクで覆い、紫外線で露光する(第1工程)。次に、露光されたレジストを現像し(第2工程)、現像されたレジストを金型材料で電鋳する(第3工程)。最後に、レジストと基材とを除去する(第4工程)ことにより金型が製造される。
単離後のDNAの検出について、最終濃度の予測がつかないと初期のDNA濃度を適正に合わせることが出来ず、電気泳動でのバンドの輝度も適正に出せない恐れがある。
よって、DNA濃度の推測が出来る様、PCR増幅した後の溶液のDNA濃度の推測を試みた。
溶液は、核酸単離器15の中では、突起21の間を移動する。このとき溶液中のDNAは突起21の表面に露出したシリカ部材39に吸着する。
vi)次に、バッファー6を50μl保持部5に流し込む。このバッファー6を、シリンジポンプによるairで駆動して、核酸精単離器15、弁51、流路29を経て弁53を開放して保持部11に移動させる。このバッファー6は、10mMトリスとHClとを含むpH8.5の溶液であり、核酸単離器15の突起21のシリカに吸着したDNAを溶出させる。溶出されたDNAを含むバッファー6が保持部11に全て移動した後、弁53を閉じる。
保持部11に移動させた、溶出されたDNAを含むバッファー6に、保持部11からPCRの反応液を加える。PCRの反応液は、酵素、プライマー(In-FとIn-R)、基質dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTPのmix)、バッファー(ExTaq バッファー)、滅菌水から構成されている。酵素は、ExTaq DNA polymeraseを用い、PCRの反応液の量は450μlを流し込んだ。
保持部13に移動した溶液は、直ちにピペットで回収し−20℃にて保存する。
i)本実施例1のチップでは、突起21の表面に、DNAを吸着し易いシリカ部材39が露出している。そのため、そのシリカ部材39にDNAを吸着させることにより、DNAの単離を効率よく行うことができる。
更に、本実施例2のチップでは、突起21の表面をシリカ層21bが均一に覆っているので、シリカ層21bと生体材料との接触面積が高まり、DNAの吸着効率が高い。そのため、DNAの単離を一層効率良く行うことができる。
本実施例3のチップでは、突起21は、図7又は図8に示すような、円錐台形状、又はテーパ部分を有する形状であり、突出方向に対して傾斜している部分を有している。そのような傾斜している部分は、垂直的な部分(突出方向に平行な部分)に比べてCVDによりシリカ層21bが形成されやすくなり、そのことにより、本実施例3のDNAの吸着効率が増加する。
例えば、前記実施例1における突起21の形状は、図7又は図8に記載されたものであってもよい。
3・・・本体部
4・・・カバー部
5・・・保持部
9・・・廃液保持部
15・・・核酸単離器
25、26、27、29、31・・・流路
21・・・突起
21a・・・中心部
21b・・・シリカ層
23・・・PCR増幅器
37・・・樹脂
39・・・シリカ部材
Claims (19)
- 核酸を含む生体材料を供給される被供給部と、
前記被供給部において前記生体材料と接触する位置に設けられた突出部とを備え、
前記突出部は、樹脂とシリカとを含むとともに、前記突出部の表面における少なくとも一部には前記シリカが露出していることを特徴とする核酸単離部材。 - 前記突出部は略円筒形状を有することを特徴とする請求項1に記載の核酸単離部材。
- 前記突出部の形状は、略円錐台形状、又はテーパ部分を有する形状であることを特徴とする請求項1に記載の核酸単離部材。
- 前記突出部は、前記樹脂と粒状、フレーク状、線状の少なくとも一つの形状を有するシリカ部材とから成り、当該シリカ部材の大きさが前記突出部の幅の1/2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の核酸単離部材。
- 前記突出部を複数有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の核酸単離部材。
- 前記突出部は、前記被供給部における前記生体材料の移動方向に対して交差する方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項5に記載の核酸単離部材。
- 前記突出部が千鳥格子状に配置されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の核酸単離部材。
- 隣接する前記突出部の間隔が 0.001〜1mmの範囲にあることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の核酸単離部材。
- 前記突出部は、前記樹脂と、前記樹脂中に分散された粒状、フレーク状、及び線状のうちの少なくとも一つの形状を有するシリカ部材とから成り、前記シリカ部材の一部が前記突出部の表面に露出していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の核酸単離部材。
- 前記突出部全体に対する前記シリカ部材の重量比が、5〜90重量%の範囲にあることを特徴とする請求項9に記載の核酸単離部材。
- 前記突出部は、樹脂からなる中心部と、前記中心部の表面を覆う、シリカを含むシリカ層とから成ることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の核酸単離部材。
- 前記突出部をカバーするカバー部材を備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の核酸単離部材。
- 前記カバー部材は前記核酸単離部材の本体と同じ樹脂から成ることを特徴とする請求項12に記載の核酸単離部材。
- 前記カバー部材と、前記核酸単離部材の本体とは、熱溶着、超音波溶着、及び接着方法のうちの少なくとも1つの方法により接合されていることを特徴とする請求項12又は13に記載の核酸単離部材。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の核酸単離部材の製造に用いる金型の製造方法であって、
レジストの表面を、前記核酸単離部材の形状に対応したマスクで覆い、光線で露光する第1工程と、
露光された前記レジストを現像する第2工程と、
前記レジストを金型材料で電鋳する第3工程と、
前記レジストを除去する第4工程と、を有することを特徴とする核酸単離部材のための金型の製造方法。 - 前記光線がX線であることを特徴とする請求項15記載の金型の製造方法。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の核酸単離部材の製造方法において、
前記核酸単離部材のための金型に前記樹脂と前記シリカとから成る材料を流し込むA工程と、
固化した前記材料を前記金型から分離するB工程と、
を有することを特徴とする核酸単離部材の製造方法。 - 請求項11に記載の核酸単離部材の製造方法において、
前記シリカ層をCVDを用いて形成することを特徴とする核酸単離部材の製造方法。 - CVDを用いてシリカ層を形成する前記突出部の形状が、円錐台形状、又はテーパ部分を有する形状であることを特徴とする請求項18に記載の核酸単離部材の形成方法。
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