マイクロ流路とPCR / On-chip PCR

マイクロ流体デバイス

Microfluidic Devices

マイクロ流体チップ: 高速PCR / On-chip PCR

オンチップPCR: 高速化と産出効率の向上を実現

従来のサーマルサイクラーにおけるPCRでは，プラスチックチューブ内の分散媒中でDNAサンプルがプライマーやポリメラーゼ分子とともに繰り返し温度循環されます。この場合，温度を循環させるサーマルマスに対し，実際に対象となるDNAは極めて少なく，時間もかかるという課題があります。

そこで，マイクロ流路を用いてPCRの熱反応時間を減少させる2種類の解決法を提案いたします。

▶ チャンバサイズの縮小と高速並行処理 (クリックでジャンプ)

▶ 蛇行流路を用いる高速連続流PCR (クリックでジャンプ)

チャンバサイズの縮小とPCRの高速化

PCRの熱反応時間を減らすためには，サンプル量を減らすことが得策です。反応速度は，拡散による分子輸送で試薬とサンプルが結合する時間で決まるため，反応チャンバのサイズを縮小し拡散距離を短くすることが有効です。

オンチップPCRシステム ChipGenie edition TSO

ChipGenie edition TSOは，マイクロ流体チップ上でリアルタイムPCRを実現する小型のサーマルサイクル式PCRシステムです。DNAに反応する蛍光染料を測定することで，増幅の急激な上昇をリアルタイムで確認することができます。
測定する蛍光染料の励起，検出波長はカスタマイズ可能です。サンプルはスライドガラスサイズのチップにて，同時に最大16個まで検出できます。

PCRマイクロ流体チップの例 / 反応チャンバチップ[750]
チャンバボリューム5 µL，チャンバ数16個のタイプ。

オンチップPCRシステム / ChipGenie edition TSO
温度ゾーンの温度，加熱・冷却速度を制御できる。リアルタイム検出用に蛍光光学ユニットを搭載。

ChipGenie edition TSO測定例
ChipGenie edition TSOと付属ソフトウェアを使用して得られたqPCRの解析結果。

[動画] オンチップPCRシステム / ChipGenie edition TSO
microfluidic ChipShopによる，マイクロ流体チップを用いる高速小型PCR装置のデモビデオ

▶ChipGenie edition TSO 詳細 (クリックで展開)

連続流PCR

サーマルサイクル処理を行う代わりに，下の左図のように，異なる固定温度を持つホットプレート上の流路内をサンプルが移動することで，チップ上の連続流にて変性，プライマーのアニーリング，伸長が高速で実施されるコンセプトです。
例えば500 µm x 100 µmのマイクロ流路では，長さ2 mmのサンプルプラグの場合サーマルマスは0.1 mg程度と非常に小さくなり，極めて短時間のうちにPCRが実行可能です。

連続流PCRのコンセプト
異なる温度を持つ加熱ゾーンの上に置かれた流路を試薬が通りPCRが連続的に実施される。

連続流PCRシステム / ChipGenie edition TSO-3Z
マイクロ流体チップを用いる連続流PCRシステム。蛍光検出による増幅の測定が可能。

ChipGenie edition TSO-3Zの温度制御
連続流PCRシステムChipGenie edition TSO-3Zのコントロールパネル。各加熱ゾーンの温度を設定可能。

連続流PCR機能を組み込んだカスタマイズチップの例: Multisense Chip
オンチップのDNA抽出，PCR，検出等の機能を統合。
Integrated microfluidic chip for continuous-flow PCR and parallel immunoassay, FP7 project Multisense Chip, No. 261810

▶ChipGenie edition TSO-3Z 詳細 (クリックで展開)

連続流PCR向けのマイクロ流体チップ

デザイン番号	［47］	［65］	［243］	［708］
流路容積 [μL]	50	40	270	45
PCRサイクル数	15	36	40	41
入口 / 出口の個数	1 / 1	2 / 3	1 / 1	1 / 1

連続流PCRチップ[47]
15サイクル (3ステップ用)

連続流PCRチップ[65]
36サイクル (3ステップ用)

連続流PCRチップ[243]
15サイクル (3ステップ用)

連続流PCRチップ[708]
41サイクル (3ステップ用)

[OEMサービス] POCTカートリッジへのPCRの統合

サンプルからのDNAの抽出とPCRによる増幅，検出までのプロセスをすべて1つのマイクロ流体チップに統合することができます。microfluidic ChipShopではこのようなカスタマイズデザインのPOCTカートリッジをデザイン，試作，OEM生産しています。

カスタマイズ例1: リアルタイムPCRチップ
病原体検出用PCRチップの例
Real-time PCR chip for B-agent detection, Horizon 2020 project, No. 700264

カスタマイズ例2: Multisense Chip
オンチップのDNA抽出，PCR，検出等の機能を統合。
Integrated microfluidic chip for continuous-flow PCR and parallel immunoassay, FP7 project Multisense Chip, No. 261810

■ 詳細ページ: POCT (point-of-care testing) / IVD

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