デジタルPCR技術における高周波圧電微小振動制御の応用

20世紀末、VogelsteinらはデジタルPCR(digital PCR、dPCR)の概念を提案し、1つのサンプルを数十から数万コピーに分割し、それぞれのユニットに少なくとも1つの標的分子コピー(DNAテンプレート)を含む異なる反応ユニットに分配することによって、1つのユニットに目標分子コピー(DNAテンプレート)を含む。各反応ユニットにおいて、ターゲット分子をPCRにより増幅し、増幅が完了した後、各反応ユニットの蛍光信号を統計的に分析する。

デジタルPCR核酸分子の絶対定量技術であり、現在流行している分析化学研究分野では主にマイクロ流体または滴下方法を採用している。デジタルPCRは一般に、PCR増幅と蛍光定量分析の2つの部分を含む。PCR増幅段階では、従来技術と異なり、dPCRは通常、サンプルを単一分子レベルに希釈し、数万の反応室に均等に分布させる必要がある。これは、変相的に標的遺伝子を濃縮することに相当し、同時に原始サンプルの大量希釈によりPCR抑制剤の濃度が著しく低下し、初期PCR反応における抑制剤に対するdPCR要求がqPCR(定量リアルタイムPCR)より著しく低下した。各サイクルのリアルタイム蛍光測定にqPCRを使用する方法とは異なり、dPCR技術は増幅完了後に各反応セルの蛍光信号を収集する。蛍光信号を有する液滴は1と解釈され、蛍光信号を持たない液滴は0と解釈され、最後にポアソン分布原理と陽性液滴の数と割合に基づいて目標分子の初期コピー数または濃度を得る。

画像デジタルPCRの基本原理

 

液体分離の異なる方法によって、デジタルPCRは主に3種類に分けられる:マイクロ流体デジタルPCR(mdPCR)、マイクロ滴デジタルPCR(ddPCR)、チップデジタルPCR(chip digital PCR、cdPCR)。液体分離はマイクロ流体通路、マイクロ滴またはマイクロ流体チップを通じて実現される。分離された小領域ごとに個別のPCR反応を行うことができる。ここで、mdPCRはマイクロ流体技術に基づいてDNAテンプレートを分離する。制御技術はサンプルのナノアップグレードを実現したり、より小さな液滴を生成したりすることができるが、液滴には特殊な吸着方法が必要であり、その後PCR反応システムと結合する。mdPCRは徐々に他の方法に取って代わられている、ddPCR技術は比較的成熟したデジタルPCRプラットフォームであり、油水滴生成技術を用いて、核酸分子を含む反応システムから20000ナノメートル級の液滴を生成する。PCR増幅後、液滴分析器は1つ1つの液滴を検出した、cdPCRはマイクロ流体チップ技術を用いてサンプルの製造、反応、分離、検出をチップに集積し、集積流体経路技術を用いてシリコンシートまたは石英ガラスに多くのマイクロチューブとマイクロキャビティを彫刻し、そして異なる制御弁を通じて溶液の流れを制御して、分離、混合、及び生物試料のPCR増幅により絶対定量を実現する。

CoreMorrowの圧電セラミックアクチュエータは、優れた性能と便利な操作でさまざまなマイクロ操作とマイクロ制御アプリケーションに適しています。CoreMorowの圧電セラミックアクチュエータは圧電振動技術を採用し、高精度、高周波、制御可能な微小振動を発生することができ、PCR装置における微小流体制御や材料分散に最適である。

CoreMorrow圧電セラミックアクチュエータ

CoreMorrowの圧電セラミックアクチュエータには、小サイズ、高周波、高出力、低温真空などの多くのタイプがあります。具体的な選択は、ユーザ機器の動作パラメータや構造に依存します。

圧電セラミック積層

CoreMorrowには数百種類の圧電セラミックスタックモデルがあり、サイズとパラメータが多様化し、発生した変形と変位は1‰から2‰まであり、空荷共振周波数は非常に高く、500 kHz近くに達している。また、圧電セラミックススタックのサイズは非常に小さい。一般的な断面寸法は2×2 mm、3.5×3.5 mm、5×5 mm、7×7 mm、10×10 mmなどである。断面がこんなに小さくても、出力力は数千ニュートンに達することができる。

圧電セラミック積層体は通常、接着によって固定され、取り付けられている。

ピエゾアクチュエータ

圧電セラミックアクチュエータは振動励起源として最適で、動作周波数は千ヘルツに達することができる。

CoreMorowの圧電セラミックアクチュエータは、圧電セラミック積層に比べて外部に金属保護シェルを有しており、信頼性が高く、一定の引張力に耐えることができる。また、ねじれ防止圧電セラミックスアクチュエータには一定のねじれ防止機能があり、内部圧電セラミックスが取り付け中にねじれ損傷を受けるのを防止することができる。

圧電セラミックアクチュエータの移動端には、フラットヘッド、ボールヘッド、雄ねじ、雌ねじ、カスタムインタフェースなど、さまざまな取り付けオプションがあり、取り付け方法は非常に柔軟で便利です。

圧電セラミックアクチュエータの長さが長いほど、変位範囲が大きくなります。直径が大きいほど出力が大きくなります。リングと柱状の2種類の形状があります。使用にあたっては、直立、倒置、水平設置が可能ですが、具体的な負荷とその他のパラメータを提供する必要があり、技術者はその実現可能性と安全性を分析します。

ピエゾナノポジショニングフェーズ

CoreMorowの圧電ナノポジショニングプラットフォームは、圧電セラミックアクチュエータと比較して多方向(多次元)運動制御が可能であり、1〜6次元で運動方向とストローク範囲を自由に選択することができる。

圧電ナノポジショニングテーブルは一般的に機械増幅構造を採用し、ストロークは1 mm長く、形状構造はカスタマイズできる。センタースルーホール設計を選択でき、サンプルの取り付けに最適です。

ロード後の圧電ナノポジショニングステーションの動作周波数は、通常、約数十Hzである。

圧電対物レンズポジショナ/圧電対物レンズスキャナ

CoreMorrowの圧電対物レンズロケータは、対物レンズを駆動するために設計されています。対物レンズを携帯して単軸焦点と位置決めを行うことができ、精度は2.5 nmであり、高精度顕微イメージングなどの応用に最適である。

圧電対物レンズロケータはアダプタを介して対物レンズに接続され、アダプタは対物レンズを必要な位置に迅速にロックすることができます。M 27×0.75、M 26×0.75、M 26×1/36"、M 25×0.75、W 0.8×1/36"など、さまざまなねじを提供することができます。また、ねじをカスタマイズして、顕微鏡との統合インストールを容易にすることもできます。

ピエゾヘッド傾斜台

CoreMorrowの圧電先端傾斜プラットフォームは圧電プラットフォームであり、角運動を実行することができ、通常はθx、θyの2次元偏向であり、θx、αy、θzとXYZの6軸運動を選択することもでき、運動調整がより柔軟である。

圧電先端傾斜台は顕微イメージングにおけるサンプルのレベリングに適しており、イメージングにおける光路調整にも適している。調整速度はミリ秒スケールに達することができ、偏向精度はナノラジアンに達することができる。

上記の製品のほか、CoreMorrowには数十ミリのストロークを持つ複数の圧電運動制御製品があります。さらに医療応用ソリューションに関する情報もありますので、お問い合わせください。