生物化学用滤芯、生物化学用滤芯和滤芯座的组 |
|||||||
| 申请号 | CN201480006607.9 | 申请日 | 2014-01-27 | 公开(公告)号 | CN104969076A | 公开(公告)日 | 2015-10-07 |
| 申请人 | 株式会社日立高新技术; | 发明人 | 木村隆介; 山下裕巳; 山崎基博; 中泽太朗; | ||||
| 摘要 | 使用与外部气体密闭的 滤芯 ，在未 接触 滤芯内的 流体 的状态下进行输送液体。由此，能够防止与悬浮在空气中的DNA的污染，同时进行 试剂 的混合、搅拌、提纯、反应等。而且简化滤芯的结构，抑制滤芯自身的成本。与外部气体密闭的滤芯(1)内部具有输送液体的试剂的室和输送液体目的地的室，在底面上粘贴作为弹性体的膜片(51)。在滤芯主体(51)没有形成成为流道的槽等，成为流道的部分不进行膜片(51)的接合。在通常状态下不形成流道，但通过使没有接合的部分的膜片(51)通过空气压 力 产生 变形 而形成流道，使内部的流体流动。各室的入口具有 阀 功能，按照流道的变形而使内部的流体向任意的方向流动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种滤芯，在密闭的空间内进行输送液体，其特征在于，具备： |
||||||
| 说明书全文 | 生物化学用滤芯、生物化学用滤芯和滤芯座的组技术领域[0001] 本发明涉及用于通过生物化学反应提取生物体物质、并根据需要进行合成分析的生物化学用滤芯、生物化学用滤芯和滤芯座的组。 背景技术[0002] 例如，要进行基因的分析，需要对从生物等获取的样品(还称之为检测体或试样)进行DNA或RNA之类的核酸的提取、放大等各种生物化学性的处理和反应。这些处理和反应需要将几种试剂高精度地混合在样品中。在如此向样品中投入各种试剂并进行各种生物化学处理的情况下，要求向各种处理用的单元搬运试剂。 [0003] 作为混合试剂的方法，如专利文献1所记载，在自动分析装置等中大多使用利用了分注机器人的吸移管方式。所谓分注机器人是指，在装置的一定范围内使分注机构以二维或三维方式驱动，利用安装在分注机构的前端上的喷嘴或尖嘴等自动地进行液体的吸引、排出的单元。 [0004] 另一方面，在基因分析领域中，存在所谓PCR反应(聚合连锁反应Polymerase Chain Reaction)的、使DNA放大的工序。在基因分析领域中，需要通过PCR反应使成为样板的DNA放大到检测器能够检测的程度，并且已知这种方法非常有效。 [0005] 在对DNA或RNA进行处理的情况下，需要防止不作为对象的DNA或RNA的混入(以下称为污染)。PCR有可能将微量(一个分子)的DNA作为模型进行放大。因此，尤其需要防止低分子的克隆DNA、通过PCR放大的DNA片段(PCR产物)污染而成为样板。为此，需要分别设置进行提取等对成为标的的DNA进行处理的室、和进行PCR的室，经由放入有样品的管来搬运样品，以防悬浮在空气中的DNA进入，PCR反应在净化台下进行作业。 [0006] 在使用专利文献1的分注机器人的吸移管方式的情况下，通过洗净喷嘴或一次性使用尖嘴等来防止污染。然而，由于喷嘴或尖嘴在空气中移动，因此很难防止针对悬浮在空气中的DNA的污染。因此，分为处理DNA的室和进行PCR的室，而且在净化台下进行作业，尽量降低污染的可能性。 [0007] 近年来，进行着如下研究，在使用了微型器件的微小空间内，使样品与试剂进行反应，从而进行生物体物质的提取、提纯、放大、分析的一系列的处理。微型器件能够应用于基因分析等宽广的用途中。通过使用微型器件，与一般的装置相比具有样品以及试剂的消耗量少的优点，与安装各种试剂的情况相比，具有携带简单且能够一次性使用等的优点。另外，在小型的器件内在密闭空间内完成反应，因此认为容易应对之前所述的污染的问题。在专利文献2中，作为微型器件的应用例，提出了使用前处理尖嘴提取DNA的技术方案。 [0008] 现有技术文献 [0009] 专利文献 [0010] 专利文献1：日本特开昭63-315956号公报 [0011] 专利文献2：日本特开2007-330179号公报 发明内容[0012] 发明要解决的问题 [0013] 要想在微型器件内混合微量的试剂与样品并进行化学反应和分析，重要的是对微型器件内的试剂和样品等流体的量进行控制。这是因为，如果未在适当的时刻对试剂以及样品进行适当量的输送液体，则化学反应和分析无法如愿实现。为此，需要适当地控制进行输送液体的流体的流量、流速、流体压力等。 [0014] 作为微型器件内的输送液体方式，有离心方式、将空气压力直接封入流道中的方式。两种方式均很难在与外部气体隔断的状态下进行输送液体，因此有可能与悬浮在空气中的DNA污染。另外，很难管理流体的流量、输送液体时间。 [0015] 本发明为了解决上述的问题，提供一种能够在与外部气体隔断的状态下且容易进行试剂等液体的流量控制的一次性类型的生物化学用滤芯以及使用该生物化学用滤芯的生物化学处理装置。 [0016] 用于解决问题的技术方案 [0018] 作为具体的一例，(1)本发明的生物化学用滤芯具备进行输送液体的封入试剂的输送液体源的室、和上述试剂的输送液体目的地的室，这些室密闭设置在滤芯主体中，在上述滤芯主体的底面粘贴由弹性体构成的膜片，膜片的成为各室之间的输送液体通路的部分未接合，上述膜片具有在使未接合的部分的膜片产生了变形时才形成输送液体通路、且通过从外部提供的压力的变化进行往复动作而使输送液体通路的容积产生变化的泵功能。 [0019] 举一个详细的例子，上述生物化学用滤芯具备：封入液体试样的室；封入试剂的室；以及依次进行用于从混合了液体试样与试剂的混合液中对于成为标的的生物体物质进行提取、提纯、放大、改性、分析的一系列的处理的多个室。这些室密闭设置在滤芯主体中。在滤芯主体的底面上粘贴由弹性体构成的膜片。该膜片的成为各室之间的输送液体通路的部分未接合，该膜片具有在使未接合的部分的膜片产生了变形时才形成输送液体通路、且通过从外部提供的压力的变化进行往复动作而使输送液体通路的容积产生变化的泵功能。 [0020] 作为具体的一例，(2)本发明的生物化学处理装置除了具有上述生物化学处理用滤芯之外，还具有如下结构要素，即，具有：保持上述滤芯，并具有提供用于使上述膜片作为上述泵机构而工作的空气压力的空气压力施加部的滤芯座；以及与空气压力源连接，并控制针对上述滤芯座的上述空气压力的供给、排气的空气给排机构。 [0021] 发明的效果 [0022] 根据上述(1)中的生物化学用滤芯，能够在密闭的空间内，进行与试剂或样品等不接触的输送液体，且能够进行生物化学处理，因此能够防止污染。 [0023] 根据上述(2)中的生物化学处理装置，通过使滤芯座侧具有进行上述滤芯的各室的输送液体口的开闭的阀功能的驱动用空气给排机构、以及用于使滤芯的输送液体泵(膜片)工作的空气压力施加部，能实现滤芯的小型化以及成本的降低。 [0025] 图1是用于解决问题的单元结构图。 [0026] 图2是表示滤芯的整体概要的俯视图。 [0027] 图3是空气压力控制系统的结构图。 [0028] 图4是三通阀的通常时和通电时的方向控制图。 [0029] 图5是滤芯的A-A剖视图。 [0030] 图6是滤芯座的A-A剖视图。 [0031] 图7是将滤芯安装在滤芯座上时的A-A剖视图。 [0032] 图8是流道的B-B剖视图。 [0033] 图9是用于提高输送液体精度的流道形状的一例。 [0034] 图10是用于进行本发明的一系列的动作。 [0035] 图11是用于进行本发明的一系列的动作。 [0036] 图12是用于进行本发明的一系列的动作。 [0037] 图13是用于进行本发明的一系列的动作。 [0038] 图14是用于进行本发明的一系列的动作。 [0039] 图15是用于进行本发明的一系列的动作。 [0040] 图16是用于进行本发明的一系列的动作。 [0041] 图17是用于进行本发明的一系列的动作。 [0042] 图18是用于进行本发明的一系列的动作。 [0043] 图19是用于进行本发明的一系列的动作。 [0044] 图20是用于进行本发明的一系列的动作。 [0045] 图21是微量试剂封入部的剖视图。 具体实施方式[0046] 以下，参照附图并使用一个实施例来说明本发明的实施方式。 [0047] 图1所示的本发明的一个实施例的生物化学处理装置，作为核酸的提取放大的一例，举例说明了进行从DNA的提取至放大为止的一系列的处理的装置。生物化学处理装置包括如下三个单元：在密闭状态下执行上述一系列的处理的生物化学用滤芯1；具有用于支撑上述滤芯1且进行滤芯1的输送液体通路的开闭、使滤芯1进行泵动作的空气压力施加部的滤芯座2；以及与空气泵(空气压力源)30连接并对朝向滤芯座2的空气压力的供给、排气、吸引进行控制的空气压力控制系统3。 [0048] 首先，参照图2说明滤芯1的一例的整体概要。图2使用俯视图来表示滤芯1的概要。 [0049] 滤芯1包括如下四个通道：用于判断滤芯1内的处理是否准确进行了的控制通道25-a、25-b；对采取的包含生物体物质的试样(以下，称为样品)进行分析的样品分析通道 26；以及用于设定分析的范围的基准的基准通道27。 [0050] 滤芯1具备：直接封入采取样品的拭子5的拭子封入室6；封入各试剂的试剂封入室(例如封入核酸提取用的溶解液的溶解液封入室7、封入PCR放大用试剂的放大用试剂封入室8-a、8-b、预先封入用于在放大后进行改性的试剂的改性试剂封入室9)；用于混合两种放大用试剂并使其分支而输送液体的分支中继室10；用于与改性试剂混合的改性试剂混合室11；为了PCR、改性而用于进行温度调节的温度调节室12；用于在处理结束后与毛细管连接而进行电泳的毛细管连接室13；连接这些各室的一个输送液体流道14、分支输送液体流道15；以及用于将微量试剂预先封入流道内、并在输送液体的同时混合微量试剂的微量试剂封入部16。各个流道14、15通过阀功能(在后叙述)来打开设置于对应的室上的输送液体口，且在利用空气压力控制系统3进行了吸引时能够使液体流通，在该流通中使用泵功能(在后叙述)。在以下说明中，各个流道14、15在相关工序中使流体流通，但在使液体流通时，相应的流道处于利用阀机构打开的状态，除此之外的流道通过阀功能被关闭。 [0051] 在本实施例中，拭子封入室6兼作从溶解液封入室7经由一个输送液体流道14导入溶解液并进行搅拌(在后叙述)、提取的室。另外，放大试剂封入室8-a、8-b兼作经由一个输送液体流道14导入放大试剂并搅拌两种液体的室。而且，分支中继室10还兼作为了对PCR后的试剂进行定量而用于废弃不需要的部分的试剂的试剂排气室。这些室也可以分别另行设置。 [0052] 以下，对本滤芯1上的处理流程的一例进行说明。首先，将采取了样品的拭子5封入拭子封入室6，进行密闭。从溶解液封入室7向拭子封入室6输送溶解液，进行搅拌，从样品提取核酸。通过使溶解液在拭子封入室6与一个输送液体流道14之间来回而进行搅拌。也可以在输送溶解液之后输送空气，使其起泡。之后，将提取液的全部量输送至溶解液封入室7中，从其中将一定量输送至改性试剂封入室9。在此期间，将放大试剂封入室8-a的试剂输送至放大试剂封入室8-b中，同样进行搅拌。从此处利用分支输送液体流道15输送至分支中继室10，从此处进一步输送至改性试剂混合室11。此时，当向控制通道25-a、25-b输送液体时，还从微量试剂封入部16混合微量试剂后进行输送液体。在控制通道25-a、25-b、样品分析通道11的改性试剂混合室中分别进行搅拌，将全部量输送至温度调节室12，在温度调节室12中进行PCR。在PCR之后，使PCR溶液的全部量返回改性试剂混合室11，然后将一定量废弃到分支中继室10中。由此，仅将PCR溶液的一部分残留在改性试剂混合室11中。对此处从改性试剂封入室9输送改性试剂，在改性试剂混合室11中与PCR溶液进行混合。之后，再次输送至温度调节室12中进行改性，最后将改性后的溶液输送至毛细管连接室13。在毛细管连接室13上连接有毛细管(省略图示)，通过毛细管电泳进行DNA分析。 [0053] 这次，在滤芯1内进行处理时，使放大试剂的混合液分支后进行输送液体。如此一来，在每个通道中分析结果不同的情况下，由于从一个混合液进行了输送液体，因此能够保证封入滤芯1内的试剂的劣化、组成的不同未产生影响。由此，提高分析结果的可靠性。 [0054] 另外，使用了如下手法：在PCR之后向正在进行一次输送液体的改性试剂混合室11返回，而且将多余的溶液废弃在分支中继室10中，对残留的溶液与改性试剂进行混合。 这次的输送液体方法由于试剂能够在任意的室中来回，因此能够再次使用已经进行了一次输送液体的室、流道。如此一来，能够实现滤芯1的小型化，由此能够提高滤芯1的操纵难易度，能够降低成本。 [0055] 在此，使用图5～图9、图21说明滤芯1以及滤芯座2的结构。 [0056] 图5是滤芯1的A-A剖视图(记载在图2中)，表示放大试剂封入室8-a、8-b、分支中继室10的概要。此外，由于别的各室也呈现类似的形态，因此省略图示。 [0057] 如图5所示，在滤芯1中，在滤芯主体50中形成有放大试剂封入室8-a、8-b、分支中继室10，在滤芯主体50的底面上粘贴有膜片51。该膜片51并不是粘贴在滤芯主体50的所有底面上，而是仅粘贴在膜片粘贴部53，未粘贴在成为一个输送液体流道14、分支输送液体流道15的部分。另外，在滤芯主体中，在成为一个输送液体流道14、分支输送液体流道15的部分未形成如成为流道那样的槽。即，在滤芯1中，未形成作为连接各室的流道的空间，非接合状态的膜片51成为重叠的状态。利用空气压力对成为一个输送液体流道14部、分支输送液体流道15的部分的膜片51进行吸引，使膜片51膨胀之后才形成流道。通过该膜片51的往复动作，作为使输送液体流道的容积产生变化的泵功能而构成。通过设置成这次的最初不存在流道的滤芯结构，能够尽量减少进入滤芯1的流道中的空气的量。在最初在滤芯1上形成有流道的情况下，因流道内的空气的影响而使输送液体精度恶化。例如，在将滤芯1安装于滤芯座2上时，若对流道施加一点点力，则内部的空气流动，导致所封入的试剂卷入空气。另外，在滤芯1的操作方面也需要注意。但是，通过设置成最初不存在流道的滤芯结构，能够解决这些问题。 [0058] 在各室中具有能够利用阀机构(在后叙述)进行密闭的开口部54-a～54-d。而且，在滤芯内预先封入试剂，在封入后从上表面粘贴薄膜52，对滤芯1内进行密闭。 [0059] 在图21中，表示滤芯1内的微量试剂封入部16的剖视图。基因分析中所需的试剂大多数价格昂贵。因此。为了抑制运转费用，需要减少所使用的试剂的量。若要抑制试剂的使用量，则需要保存微量的试剂，并将此高精度地进行输送液体。对此，如图21所示预先在流道中封入微量试剂，从而能够在输送输送液体量多的试剂的同时还与微量试剂进行混合。由此，不需要处理微量试剂。另外，能够减少封入有微量试剂的空间的空气量，因此还能够减小因结露等引起的试剂的浓度变化。 [0060] 滤芯1由于是一次性用品，因此需要采用批量生产率优良的材料。由于在滤芯1中进行PCR反应，因此要求其具有耐热性，由于封入试剂后长期保存，因此要求其具有抗药性且相对于生物化学比较稳定等。因此，还考虑到通过树脂成型来进行大批量生产，滤芯主体50优选使用聚碳酸酯树脂、聚丙烯树脂、聚烯烃树脂。膜片51优选使用在生物化学领域中具有实际成绩的硅酮橡胶、PDMS。但是，在硅酮系的情况下，保存试剂时等的因水蒸气渗透所引起的试剂浓度的变化将成为问题。于是，也可以使用水蒸气渗透较低的EPDM。将这些材料利用化学方法、或者粘接剂、双面胶带进行粘贴而制作。从保存试剂的观点出发，粘贴在上表面的薄膜52需要是是水蒸气渗透较低的薄膜。另外，需要接合力强且作业也简单，因此优选使用粘贴在PCR用板上的板密封件那样的材料。 [0061] 图6是滤芯座2的A-A剖视图(记载在图2中)，是与图5的滤芯1的A-A剖视图对应的图。作为一例，具有：用于进行对图5所示的放大试剂封入室8-a、8-b、分支中继室10的开口部54-a～54-d进行开闭的阀机构的气缸机构；以及用于通过膜片51的往复动作而具有泵功能的空气压力给排机构。虽然在图5中为图示，但还分别具有与别的室对应的气缸机构、空气压力给排机构。以下，对这些气缸机构、空气压力给排机构以及滤芯座2的结构进行说明。 [0062] 滤芯座2由座基部60、座顶部61、座中板62这三层结构构成，在它们之间分别经由垫圈63-a、63-b进行固定。在内部内置有通过空气压力的变化来驱动的成为气缸机构的销状的柱塞64-a～64-d，分别装入了密封件65-a、65-b。另外，设有用于导入空气压力而使柱塞64-a～64-d上升的上升空气压力口66-a～66-d、用于使柱塞64-a～64-d下降的下降空气压力口67-a～67-d。在使该柱塞64-a～64-d上升、下降时，使膜片51的一部分产生弹性变形而对开口部54-a～54-d进行开闭。从而，能够利用该气缸机构具有阀功能。在座顶部61设有成为流道的槽。在图6中，图示了在使膜片51产生了变形时所形成的一个输送液体流道14和分支输送液体流道15。除此之外的流道也是同样的。如之前说明，在吸引膜片51使其变形之后才形成流道，且使其具有泵功能，因此设有流道负压口69-a、 69-b。而且，若要提高输送液体精度则需要使膜片与座顶部61、滤芯主体50相互贴紧，因此还设有流道加压口68-a、68-b。由此，不仅能够利用膜片51自身的弹力，而且还能强制性地使膜片51产生变形，因此能够控制变形量，能够提高输送液体精度。在这些流道的边缘设有用于防止空气压力泄漏的流道突起70，通过对各个流道进行划分，能够仅对想要驱动的流道提供空气压力。 [0063] 座基部60、座顶部61、座中板62优选使用丙烯树脂。输送液体部位越增加，提供空气压力的流道变得越复杂。如果使用丙烯树脂则能够进行接合，因此还能够应对复杂的流道，能够使系统变得小型化。输送液体部位越增加，柱塞的个数也快速增加。因此，柱塞也通过使用PPS树脂等具有刚性的树脂来成型，从而能够使其便宜。但是，在通过成型来制作的情况下形成分型线，因此需要注意空气从此处泄漏。密封件做成空气压力往复运动用的密封件，对滑动部分还涂覆润滑脂。润滑脂也选用空气压力驱动用的材料。由此能够减小柱塞的滑动阻力。 [0064] 图7是在滤芯座2上安装了滤芯1时的A-A剖视图(记载在图2中)。以使滤芯1侧的各室的开口部54-a～54-d与滤芯座2侧的柱塞64-a～64-d的位置一致的方式进行安装。由此，通过用气缸机构来驱动柱塞64-a～64-d，能够对各室的开口部54-a～54-d进行开闭。 [0065] 图8是在滤芯座2上安装了滤芯1时的B-B剖视图(记载在图7中)。在座顶部61的流道的边缘设有流道突起70，在滤芯主体50上刻设有供流道突起进入的流道槽71。 这次，通过在该流道槽71中放入流道突起70进行安装，从而制作出流道。如果没有该流道槽71与流道突起70的关系，则未粘贴滤芯主体50与膜片51的区域直接成为流道。在滤芯制造工序中，很难高精度地管理滤芯主体50与膜片51的粘贴尺寸，因此通过以利用流道突起70进行了切边的区域作为流道，能够提高流道的尺寸精度。这次的输送液体方法是根据流道的容量来确定输送液体量，因此流道的尺寸精度的提高直接关系到输送液体精度的提高。另外，通过采用本结构，能够防止在接合滤芯主体50与膜片51时所使用的溶剂、粘接剂、双面胶带之类的物质与流道接触。这些物质在生物化学方面大多数不稳定，而且还有可能产生排气。通过防止这些物质露出到流道中，能够提高可靠性。而且，如果采用本结构将滤芯1安装在滤芯座2上，则膜片51成为稍微拉伸的状态。由此，能够防止膜片51的压曲，并且使膜片51安全贴紧滤芯主体50，因此能够提高输送液体精度。 [0066] 而且，为了高精度地进行输送液体，需要在刻设于座顶部61的成为流道的槽中完全贴紧膜片51。为此，如图9的一个输送液体流道14-a、分支输送液体流道15-a那样，通过在流道中设置深度差，能够使其完全贴紧。在没有深度差的情况下直接吸引流道的情况下，有可能在膜片51与成为流道的整个槽贴紧之前会堵塞进行吸引的空气压力口。对此，通过如图9所示在流道中设置深度差，能够使膜片51完全与流道贴紧，能够进一步提高输送液体精度。通过使流道宽度具有差异也能够得到相同的效果。但是，仅适用于向一个方向进行输送液体时，在返回进行了一次输送液体的流道的情况下反而使精度变差，因此要注意。 [0067] 将到此为止进行说明的滤芯1安装在滤芯座2上，在滤芯座2上连接空气压力控制系统3而使其发挥泵功能、阀功能进行输送液体，但是如果不利用空气压力控制系统3进行空气压力的控制则无法进行输送液体。在通常状态下滤芯座2的提供空气压力的各口全部处于大气开放状态。 [0068] 以下，使用图3表示空气压力控制系统3的结构。成为空气压力的驱动源的空气泵30进行空气的吸引、排出。排出后的空气进过配管并经过过滤器31、压力调整阀32与分支管35连接。分支管35的一方与大气开放二通阀33连接，在其前端的消音器34-b成为大气开放。另一方经过加压配管二通阀36与加压用三通阀歧管38-a连接。大气开放二通阀33和加压配管二通阀36常闭，在通常时流道关闭，仅在通电时打开。在加压用三通阀歧管38-a上搭载有加压用三通阀39-a，从此处经由加压用调速器40-a与滤芯座2连接。在加压用三通阀歧管38-a的大气开放部安装消音器34-a。空气泵30的吸引侧经过配管与负压配管三通阀37连接。负压配管三通阀37的一方成为大气开放部41，另一方与负压用三通阀歧管38-b连接。在负压用三通阀歧管38-b上搭载有负压用三通阀39-b，从此处经由负压用调速器40-b与滤芯座2连接。在负压用三通阀歧管38-b的大气开放部安装负压大气开放用调速器40-c、消音器34-c。 [0069] 从空气泵30排出的空气经过过滤器31，从而去除包含于空气中的垃圾和灰尘。由此，防止异物混入配管内。另外，能够利用压力调整阀32将向滤芯座2提供的空气压力调整为适当的压力。加压用三通阀39-a、负压用三通阀39-b分别搭载在歧管上，从而能够将配管的连接集中在一个部位。即使三通阀的个数增加，配管的连接只有一处即可，因此能够进一步收成小型化。通过在与滤芯座2连接的配管上分别连接调速器，能够控制空气的流量。这次是利用空气压力进行输送液体，因此空气压力的流量与输送液体的流量存在密切的关系，从而变得非常重要。而且，通过在负压用三通阀歧管38-b的大气开放部也设置调速器，能够使提供给膜片51的负压逐渐返回到大气压。由此也能够对输送液体的流量进行控制。另外，通过在大气开放部设置消音器，能够减小排气时的声音。 [0070] 图4是表示在空气压力控制系统3中构成的三通阀的方向控制的图。在这次的配管系统中，在搭载于歧管上的三通阀和未搭载于歧管上的三通阀中方向控制不同。 [0071] 首先，对搭载于歧管上的三通阀的方向控制进行说明。搭载于三通阀歧管38上的三通阀39分别被切换为从IN侧向滤芯座2侧连接的空气压力流道45、和从滤芯座2侧向OUT侧连接的空气压力流道46。三通阀39常闭，在通常状态下空气压力流道45成为关闭状态，连接空气压力流道46。此时，来自IN侧的空气与三通阀歧管38连接，但由于空气压力流道45关闭，因此对滤芯座2侧未施加空气压力。但是，由于空气压力流道46打开，因此滤芯座2侧和OUT侧的流道成为大气开放。如果使三通阀39处于通电状态，则空气压力流道45打开，空气压力流道46关闭。此时，来自IN侧的空气压力与三通阀歧管38连接，空气压力流道45打开，因此能够对滤芯座2侧提供空气压力。分别经由三通阀39向滤芯座2侧连接配管，因此仅对通电的三通阀的部分提供空气压力。由此，能够仅对任意的流道提供空气压力。该方向控制在加压用三通阀歧管38-a、负压用三通阀歧管38-b中均相同。 [0072] 其次，对负压配管三通阀37的方向控制进行说明。负压配管三通阀37能够切换连接负压用三通阀歧管38-b侧与空气泵30的空气压力流道47、和从大气开放部41连接到空气泵30的空气压力流道48。负压配管用三通阀也同样常闭，在通常状态下空气压力流道47成为关闭的状态，空气压力流道48打开，因此空气泵30从大气开放部41吸引空气。如果对负压配管用三通阀37通电，则空气压力流道47打开，空气压力流道48关闭，因此空气泵30从负压用三通阀歧管38-b吸引空气。 [0073] 以下，使用图10～图20表示基于这些结构的在滤芯1内的输送液体的流程。本说明是从放大试剂封入室8-a向放大试剂封入室8-b进行输送液体、然后向分支中继室10进行输送液体的流程。 [0074] 作为进行输送液体的前序准备，首先，在连接滤芯座2与空气压力控制系统3之前驱动空气泵30。负压配管三通阀37与大气开放部41连接，大气开放二通阀33、加压配管二通阀36常闭，因此从空气泵30到各二通阀之间压力提高。在此状态下利用压力调整阀32调整为适当的压力。之后，对加压配管二通阀36通电，对加压用三通阀39-a通电。于是，空气被输送到与滤芯座2连接的配管中，因此在此状态下利用加压配管调速器40-a对与滤芯座2连接的各配管的流量进行调整。同样，在负压配管侧也进行流量的调整。在空气的压力、流量的调整结束之后，停止空气泵30，排出配管内的剩余压力，在滤芯座2上连接空气压力控制系统3。仅在滤芯座2的流道负压口69-a、69-b连接来自负压用三通阀39-b的配管，在除此之外的空气压力口连接来自加压用三通阀39-a的配管。在配管连接结束之后，在滤芯座2上安装滤芯1。 [0075] 以下，对空气压力的控制方法、伴随该方法的柱塞和流体的动作进行说明。 [0076] (1)驱动空气泵30。于是，从负压配管三通阀37的大气开放部41吸引空气，从空气泵30到大气开放二通阀33、加压配管二通阀36为止的配管内被加压。 [0077] (2)对加压配管二通阀36通电。于是，加压配管二通阀36打开，对加压用三通阀歧管38-a提供空气压力。由于加压用三通阀39-a未通电，因此空气压力不会传递到滤芯座2。 [0078] (3)对与滤芯座2连接的、与下降空气压力口67-a～67-b连接的加压用三通阀39-a通电。于是，如图10所示内置于滤芯座2内的柱塞64-a～64-d下降。该动作是为了在初始状态下可靠地使柱塞64-a～64-d下降而进行。 [0079] (4)对与上升空气压力口66-b连接的加压用三通阀39-a通电，解除与下降空气压力口67-b连接的加压用三通阀39-a的通电。于是，如图11所示柱塞64-b上升，开口部54-b被密闭。 [0080] (5)解除对加压配管二通阀36的通电。于是，由于加压配管二通阀36常闭，因此加压配管二通阀36的配管关闭。由此，加压用三通阀歧管38-a保持被加压的状态。 [0081] (6)对大气开放二通阀33通电，而且对负压配管三通阀37通电。于是，从负压用三通阀歧管38-b吸引空气，大气开放二通阀33被打开，因此从空气泵30到负压配管用三通阀歧管38-b为止的配管内成为负压。 [0082] (7)对与流道负压口69-a连接的负压用三通阀39-b通电。于是，如图12所示一个输送液体流道14部分成为负压，膜片51贴紧座顶部61。此时，开口部54-a被打开，开口部54-b被密闭，因此试剂被输送到从放大试剂封入室8-a形成的一个输送液体流道14中。 [0083] (8)解除对负压配管三通阀37的通电。于是，从负压配管三通阀37到负压用三通阀歧管38-b为止的配管维持负压。 [0084] (9)解除对大气开放二通阀33的通电。于是，从空气泵30到大气开放二通阀33、加压配管二通阀36为止的配管再次被加压。 [0085] (10)对加压配管二通阀36通电。于是，从空气泵30到加压用三通阀歧管38-a为止的配管再次被加压。 [0086] (11)对与上升空气压力口66-a连接的加压用三通阀39-a通电，解除对与下降空气压力口67-a连接的加压用三通阀39-a的通电。于是，如图13所示柱塞64-a上升，开口部54-a被密闭。 [0087] (12)解除对与上升空气压力口66-b连接的加压用三通阀39-a的通电，对与下降空气压力口67-b连接的加压用三通阀39-a通电。于是，如图14所示柱塞64-b下降，开口部54-b被打开。 [0088] (13)解除对与流道负压口69-a连接的负压用三通阀39-b的通电，对与流道加压口68-a连接的加压用三通阀39-a通电。于是，如图15所示一个输送液体流道14部分被加压，膜片51贴紧滤芯主体50。此时，开口部54-a被密闭，54-b被打开，因此进入到一个输送液体流道14中的试剂被输送到放大试剂封入室8-b中。 [0089] (14)对与上升空气压力口66-d连接的加压用三通阀39-a通电，解除对与下降空气压力口67-d连接的加压用三通阀39-a的通电。于是，如图16所示柱塞64-d上升，开口部54-d被密闭。 [0090] (15)解除对加压配管二通阀36的通电。于是，由于加压配管二通阀36常闭，因此加压配管二通阀36的配管关闭。由此，加压用三通阀歧管38-a保持被加压的状态。 [0091] (16)对大气开放二通阀33通电，而且对负压配管三通阀37通电。于是，从负压用三通阀歧管38-b吸引空气，大气开放二通阀33被打开，因此从空气泵30到负压配管用三通阀歧管38-b为止的配管内成为负压。 [0092] (17)对与流道负压口69-b连接的负压用三通阀39-b通电。于是，如图17所示分支输送液体流道15部分成为负压，膜片51贴紧座顶部61。此时，开口部54-c被打开，开口部54-d被密闭，因此试剂被输送到从放大试剂封入室8-b形成的分支输送液体流道15中。 [0093] (18)解除对与流道负压口69-b连接的负压用三通阀39-b的通电。于是，所形成的分支输送液体流道15通过膜片51的弹力而恢复到原状。此时，开口部54-c被打开，开口部54-d保持被密闭的状态，因此试剂返回到放大试剂封入室8-b。 [0094] (19)反复多次进行上述(17)、(18)的动作。由此，进行放大试剂彼此的搅拌。在搅拌结束后，仅进行(17)的动作，再次如图17所示形成分支输送液体流道15，输送试剂。 [0095] (20)解除对负压配管三通阀37的通电。于是，从负压配管三通阀37到负压用三通阀歧管38-b为止的配管维持负压。 [0096] (21)解除对大气开放二通阀33的通电。于是，从空气泵30到大气开放二通阀33、加压配管二通阀36为止的配管再次被加压。 [0097] (22)对加压配管二通阀36通电。于是，从空气泵30到加压用三通阀歧管38-a为止的配管再次被加压。 [0098] (23)对与上升空气压力口66-c连接的加压用三通阀39-a通电，解除对与下降空气压力口67-c连接的加压用三通阀39-a的通电。于是，如图18所示柱塞64-c上升，开口部54-c被密闭。 [0099] (24)解除对与上升空气压力口66-d连接的加压用三通阀39-a的通电，对与下降空气压力口67-d连接的加压用三通阀39-a通电。于是，如图19所示柱塞64-d下降，开口部54-d被打开。 [0100] (25)解除对与流道负压口69-c连接的负压用三通阀39-b的通电，对与流道加压口68-c连接的加压用三通阀39-a通电。于是，如图20所示分支输送液体流道15部分被加压，膜片51贴紧滤芯主体50。此时，由于开口部54-c被密闭，且54-d被打开，因此进入到分支输送液体流道15中的试剂被输送到分支中继室10。 [0101] 通过在滤芯1中的所有的室的相关的各室之间进行该动作，能够将任意的室的试剂在任意的时刻输送到任意的场所。其输送液体量可以由膜片51的变形次数来确定。另外，当进行提取、反应、搅拌时，能够任意地对各室之间进行密闭，因此能够使流体的控制变得稳定。由此，能够在密闭的滤芯1内部以未接触流体的状态下稳定地进行输送液体，能够进行各种各样的处理。 [0102] 如图2所示，基因分析中的前处理所需的试剂的种类有多种。对此，通过采用本输送液体系统，驱动源能够直接使用空气压力控制系统3中所构成的空气泵30，能够应对多种试剂。另外，即使在装置上增设滤芯1等的情况下，通过在本系统中增设三通阀与配管的连接，不增加驱动源也能进行应对。因此，可以说是具有通用性的系统。而且，还能够实现装置成本的降低和装置小型化。 [0103] 这次，使内置于滤芯座2侧的柱塞具有阀的功能，因此能够简化滤芯1自身的结构。由于滤芯1是一次性用品，因此降低滤芯1自身的单价直接关系到运转费用的减少。也可以使滤芯1内部具有阀功能。也可以在用销密闭的位置的滤芯1内部安装止回阀，利用空气压力使流道产生变形，从而进行输送液体。作为内置止回阀的方法，有内置市场上出售的止回阀的方法、利用橡皮球使其具有止回阀功能的方法、将膜片51成型为三维形状、并将此粘贴多张的方法等。由此，能够简化滤芯座2侧的结构，因此能够降低装置成本。但是，由于在滤芯1中内置了止回阀，因此滤芯1自身的单价上升。 [0104] 使用空气压力进行输送液体的方法有几种，而通过应用本系统，任一种方法都能够容易进行流体的控制的同时进行输送液体。也可以不利用空气压力来使流道产生变形，而是利用空气压力来使各室自身产生变形而进行输送液体。或者，也可以不利用空气压力，而是利用滚子等别的物体来使其产生变形。另外，即使是对流道直接提供空气压力的方法，也能够在进行流体的控制的同时进行输送液体。但是，在对流道直接提供空气压力的情况下，需要防止与悬浮在空气中的DNA污染，需要设置过滤器，因此导致滤芯1的成本上升。 [0105] 以上，对本发明的例子进行了说明，但本发明并不局限于此，本领域技术人员应该能够理解，在权利要求书所记载的发明的范围内能够进行各种各样的变更。对各实施例进行适当组合之后的方案也属于本发明的范围。此外，在上述实施例中，作为适用对象的生物体物质，举例说明了核酸、尤其是DNA，但并不局限于此，能够适用于RNA、蛋白质、多糖、微生物等所有物质中。 [0106] 附图标记说明 [0107] 1-滤芯，2-滤芯座，3-空气压力控制系统，5-拭子，6-拭子封入室，7-溶解液封入室，8-放大试剂封入室，9-改性试剂封入室，10-分支中继室，11-改性试剂混合室，12-温度调节室，13-毛细管连接室，14-一个输送液体流道，15-分支输送液体流道，16-微量试剂封入部，25-控制通道，26-样品分析通道，27-基准通道，30-空气泵，31-过滤器，32-压力调整阀，33-大气开放二通阀，34-消音器，35-分支管，36-加压配管二通阀，37-负压配管三通阀，38-三通阀歧管，39-三通阀，40-调速器，41-大气开放部，45、46、47、48-空气压力流道，50-滤芯主体，51-膜片，52-薄膜，53-膜片粘贴部，54-开口部，60-座基部，61-座顶部，62-座中板，63-垫圈，64-柱塞，65-密封件，66-上升空气压力口，67-下降空气压力口，68-流道加压口，69-流道负压口，70-流道突起，71-流道槽。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈