待测样品处理方法、待测样品处理芯片及待测样品处理装置

申请号 CN201710139527.6 申请日 2017-03-09 公开(公告)号 CN107356736A 公开(公告)日 2017-11-17
申请人 希森美康株式会社; 发明人 山胁幸也; 田川礼人; 中野毅;
摘要 本 发明 涉及待测样品处理方法、待测样品处理芯片及待测样品处理装置。本发明旨在即使进行用于使用待测样品处理芯片执行数字检测的处理时,也不使流路结构或对象成分及稀释液的搬送控制复杂化地混合对象成分及稀释液。此待测样品处理方法使用有贮留部(172)及液滴形成流路(110)的待测样品处理芯片(100),将待测样品中的对象成分(10)和用于在液滴(14)中以每1分子或每1个包含对象成分(10)的 指定 量的稀释液(18)的 混合液 贮留到贮留部(173)中,对贮留部(173)内的混合液进行加热,使贮留部(173)内产生热 对流 而混合对象成分(10)和稀释液(18),在液滴形成流路(110)中,在分散介质(15)中形成含被稀释的对象成分(10)和与对象成分(10)反应的 试剂 (11)的液滴(14)。
权利要求

1.待测样品处理方法,其为用于使用有贮留部及液滴形成流路的待测样品处理芯片处理待测样品中的对象成分的待测样品处理方法,其中
将上述对象成分和用于在液滴中以每1分子或每1个包含上述对象成分的指定量的稀释液的混合液贮留到贮留部中,
对上述贮留部内的上述混合液进行加热,使上述贮留部内发生热对流而混合上述对象成分和上述稀释液,
在上述液滴形成流路中,在分散介质中形成含被稀释的上述对象成分和与上述对象成分反应的试剂的液滴。
2.权利要求1所述的待测样品处理方法,其中在使在平板状的上述待测样品处理芯片的主平面的长边方向或短边方向的任一方与重方向一致的状态下,对上述贮留部内的上述混合液进行加热而使上述贮留部内发生热对流。
3.权利要求2所述的待测样品处理方法,其中上述贮留部之中,通过对重力方向的下侧部分的上述混合液进行加热,形成用于使上述贮留部内发生热对流的温度分布。
4.权利要求2所述的待测样品处理方法,其中
在使在平板状的上述待测样品处理芯片的主平面的长边方向或短边方向的任一方与重力方向一致的状态下,使沿重力方向的方向作为上述贮留部的纵方向,沿上述长边方向或上述短边方向的任一方之外的另一方的方向作为上述贮留部的横方向时,将上述混合液在上述贮留部中所占的纵方向的长度和上述混合液在上述贮留部中所占的横方向的长度的长宽比成为0.1以上10以下的指定量的混合液贮留到上述贮留部。
5.权利要求1所述的待测样品处理方法,其中将上述混合液加热到50℃以上85℃以下的温度而使上述贮留部内发生热对流。
6.权利要求1所述的待测样品处理方法,其中通过在不足10分钟的指时刻间期间、对上述混合液进行加热,使上述对象成分和上述稀释液完成混合。
7.待测样品处理芯片,其为设置于待测样品处理装置、用于处理由上述待测样品处理装置供给的待测样品中的对象成分的待测样品处理芯片,其具备:
稀释流路,其具有用于贮留上述对象成分和用于在液滴中以每1分子或每1个包含上述对象成分的指定量的稀释液的混合液的贮留部,用于通过由配置于上述待测样品处理装置的加热部发生的热使上述贮留部内发生热对流,混合上述对象成分和上述稀释液,及液滴形成流路,其用于在分散介质中形成含有在上述稀释流路中被稀释的上述对象成分和与上述对象成分反应的试剂的液滴。
8.权利要求7所述的待测样品处理芯片,其具备:
多个流体模,其上各自形成上述稀释流路及上述液滴形成流路,
基板,其配置有上述多个流体模块,及
连接流路,其用于连接配置于上述基板的各上述流体模块,使被稀释的上述对象成分自上述稀释流路移动到上述液滴形成流路。
9.权利要求8所述的待测样品处理芯片,其中上述基板的厚度是0.1mm以上5mm以下。
10.权利要求7所述的待测样品处理芯片,其具备串联连接的多个上述稀释流路,在前段的上述稀释流路中被稀释的上述对象成分和上述稀释液的混合液之中,将指定量的混合液供给于后段的上述稀释流路。
11.权利要求10所述的待测样品处理芯片,其中上述多个稀释流路,作为整体,以乘以各种上述稀释流路的稀释倍率而得到的稀释倍率稀释上述对象成分。
12.权利要求10所述的待测样品处理芯片,其中上述多个稀释流路,作为整体,以103倍以上107倍以下的稀释倍率稀释上述对象成分。
13.权利要求7所述的待测样品处理芯片,其中上述稀释流路以25倍以上1500倍以下的稀释倍率稀释上述对象成分。
14.权利要求8所述的待测样品处理芯片,其中上述稀释流路含用于向上述贮留部供给液体的第1流路,所述待测样品处理芯片以沿上述基板的主表面延伸的方式形成,上述贮留部具有在沿上述主表面的方向,上述贮留部的流路宽度相对于上述第1流路的流路宽度扩大的形状。
15.权利要求14所述的待测样品处理芯片,其中上述贮留部有沿上述主表面的长边方向的上述贮留部的第1长度和沿短边方向的第2长度的长宽比成为0.1以上10以下的形状。
16.权利要求7所述的待测样品处理芯片,其中上述稀释流路还含用于将上述贮留部内的液体送出至上述液滴形成流路的第2流路,
上述第2流路有比上述贮留部的最大流路宽度小的流路宽度。
17.权利要求7所述的待测样品处理芯片,其中上述液滴形成流路含:
流过上述对象成分和上述试剂的混合液的第1通道,
流过对于上述混合液有非混合性的上述分散介质的第2通道,及
上述第1通道和上述第2通道交叉的交叉部分。
18.权利要求7所述的待测样品处理芯片,其中上述稀释流路由环烯聚合物或环烯烃共聚物形成。
19.权利要求8所述的待测样品处理芯片,其中上述稀释流路和上述液滴形成流路各自设于由互相不同的材料形成的上述流体模块。
20.权利要求7所述的待测样品处理芯片,其中
上述对象成分是核酸,
上述待测样品处理芯片还具备第1流路,其用于将由上述待测样品处理装置供给的待测样品中的上述核酸扩增至对于形成指定量以上的上述液滴所必要的数,上述稀释流路混合由上述第1流路扩增的上述核酸和指定量的上述稀释液。
21.权利要求7所述的待测样品处理芯片,其中上述对象成分是核酸,其还具备:
第2流路,其用于扩增由上述液滴形成流路形成的上述液滴中的上述核酸,及第3流路,其用于将上述液滴和用于破坏上述液滴的试剂混合而破坏上述液滴,所述液滴含由上述第2流路所得的上述核酸的扩增产物与引物结合的载体。
22.权利要求21所述的待测样品处理芯片,其还具备:
第4流路,其用于收集自被破坏的上述液滴取出的上述载体,及
第5流路,其用于使收集的上述载体上的上述扩增产物和标记物质反应。
23.待测样品处理装置,其为用于使用权利要求7~22之任一项所述的待测样品处理芯片处理待测样品中的对象成分的待测样品处理装置,其具备:
设置部,其上设置有上述待测样品处理芯片,
送液部,其用于将含上述对象成分的液体和用于稀释上述对象成分的稀释液供给移送到上述待测样品处理芯片,
加热部,其用于对供给于上述待测样品处理芯片内的贮留部的上述对象成分和上述稀释液的混合液进行加热而使上述贮留部内发生热对流。
24.权利要求23所述的待测样品处理装置,其中上述加热部通过对上述待测样品处理芯片的上述贮留部的一部分进行部分加热,形成用于使上述贮留部内发生热对流的温度分布。
25.权利要求24所述的待测样品处理装置,其中上述加热部对在上述贮留部之中重力方向下侧的大致一半进行加热。
26.权利要求23所述的待测样品处理装置,其中上述设置部以在使在平板状的上述待测样品处理芯片的主平面的长边方向或短边方向的任一方与重力方向一致的状态下,保持上述待测样品处理芯片的方式构成。
27.权利要求23所述的待测样品处理装置,其中上述加热部发热到50℃以上85℃以下的温度而对上述混合液进行加热。
28.权利要求23所述的待测样品处理装置,其中上述加热部通过在不足10分钟的指时刻间期间、对上述混合液进行加热来完成利用热对流的上述对象成分和上述稀释液的混合。

说明书全文

待测样品处理方法、待测样品处理芯片及待测样品处理装置

【技术领域】

[0001] 有使用待测样品处理芯片混合多个成分的技术(例如,参照美国专利发明第6517234号说明书)。
【背景技术】
[0002] 上述美国专利发明第6517234号说明书公开了向待测样品处理芯片的送液通道注入多个成分,在送液通道内混合多个成分的技术。多个成分由在被称为送液通道的流路内搬送的过程中混合。
[0003] 使用待测样品处理芯片混合多个成分的技术,例如,被用于为了稀释处理对象的成分而混合对象成分和稀释液。近年,要求以每1分子或每1个检测待测样品中的对象成分的技术(以下称为“数字检测”)。对象成分是例如,核酸、蛋白质、细胞等。在数字检测中,例如,使对象成分以每1分子或每1个包含在1个液滴内。这由于在由每个液滴构成的单位区域内各配置1分子或1个对象成分,被称为将对象成分以每1分子或每1个“隔区化”。为了将对象成分以每1分子或每1个隔区化,要求将对象成分以高的稀释倍率稀释。【发明内容】
[0004] 【发明要解决的技术课题】
[0005] 在上述美国发明专利第6517234号说明书中,由于一直是将多个成分在流路内一边搬送一边混合,因此,为了将多个成分充分均匀地混合,流路的结构、混合的成分或液体的搬送控制变得复杂。因此,为了进行用于使用待测样品处理芯片执行数字检测的处理,期望不使流路结构、对象成分及稀释液的搬送控制复杂化而混合对象成分及稀释液。
[0006] 【解决课题的技术方案】
[0007] 此发明的第1方面的待测样品处理方法是用于使用有贮留部及液滴形成流路的待测样品处理芯片处理待测样品中的对象成分的待测样品处理方法,其中将对象成分和用于在液滴中以每1分子或每1个包含对象成分的指定量的稀释液的混合液贮留到贮留部中,对贮留部内的混合液进行加热,使贮留部内发生热对流而混合对象成分和稀释液,在液滴形成流路中,在分散介质中形成含被稀释的对象成分和与对象成分反应的试剂的液滴。
[0008] 此发明的第2方面的待测样品处理芯片是设置于待测样品处理装置,用于处理由待测样品处理装置供给的待测样品中的对象成分的待测样品处理芯片,其具备:稀释流路,该稀释流路具有用于贮留对象成分和用于在液滴中以每1分子或每1个包含对象成分的指定量的稀释液的混合液的贮留部,通过由配置于待测样品处理装置的加热部发生的热而使贮留部内发生热对流,用于混合对象成分和稀释液;及液滴形成流路,该液滴形成流路用于在分散介质中形成含有在稀释流路中被稀释的对象成分和与对象成分反应的试剂的液滴。
[0009] 此发明的第3方面的待测样品处理装置是用于使用上述第2方面的待测样品处理芯片处理待测样品中的对象成分的待测样品处理装置,其具备:设置有待测样品处理芯片的设置部;用于向待测样品处理芯片供给含对象成分的液体和用于稀释对象成分的稀释液而移送的送液部;用于对供给于待测样品处理芯片内的贮留部的对象成分和稀释液的混合液进行加热而使贮留部内发生热对流的加热部。
[0010] 【发明效果】
[0011] 在进行用于使用待测样品处理芯片执行数字检测的处理时,也可不使流路结构、对象成分及稀释液的搬送控制复杂化而混合对象成分及稀释液。【附图说明】
[0012] 【图1】是用于说明待测样品处理芯片的概要的图。
[0013] 【图2】是用于说明待测样品处理装置的概要的图。
[0014] 【图3】是显示待测样品处理芯片的构成例的立体图。
[0015] 【图4】是显示待测样品处理芯片的基板的构成例的平面图。
[0016] 【图5】是显示流体模的构成例的平面图。
[0017] 【图6】是显示流体模块向基板的配置例的模式平面图。
[0018] 【图7】是显示流体模块向基板的配置例的模式的纵截面图。
[0019] 【图8】是显示待测样品处理芯片的第1变形例的纵截面图。
[0020] 【图9】是显示待测样品处理芯片的第2变形例的纵截面图。
[0021] 【图10】是显示待测样品处理装置的构成例的框图
[0022] 【图11】是显示的构成例的截面图。
[0023] 【图12】是显示液体储液池的构成例的纵截面图。
[0024] 【图13】是显示液体储液池用的盖的第1构成例的纵截面图。
[0025] 【图14】是显示液体储液池用的盖的第2构成例的纵截面图。
[0026] 【图15】是显示设置部的盖的第1构成例的纵截面图。
[0027] 【图16】是显示设置部的盖的第2构成例的纵截面图。
[0028] 【图17】是显示连接器的第1构成例的纵截面图。
[0029] 【图18】是显示连接器的第2构成例的纵截面图。
[0030] 【图19】是显示连接器的第3构成例的模式图。
[0031] 【图20】是显示固定器具的构成例的分解图。
[0032] 【图21】是显示固定待测样品处理芯片的状态的固定器具的图。
[0033] 【图22】是图21中的待测样品处理芯片的第2面侧的图(A)及第1面侧的图(B)。
[0034] 【图23】是显示各种单元的设置例的模式图。
[0035] 【图24】是显示固定器具中的加热器单元的配置例的图(A)、显示设置部中的加热器单元的配置例的模式的截面图(B)、显示对稀释流路的加热部(加热器单元)的配置例的模式图(C)。
[0036] 【图25】是显示固定器具中的检测单元的配置例的图(A)及显示设置部中的检测单元的配置例的模式的截面图(B)。
[0037] 【图26】是显示固定器具中的磁单元的配置例的图(A)及显示设置部中的检测单元的配置例的模式的截面图(B)。
[0038] 【图27】是显示由控制部对阀进行开闭控制的一例的流程图
[0039] 【图28】是显示由控制部对阀进行开闭时刻的控制的一例的流程图。
[0040] 【图29】是显示由控制部向液体储液池进行液体的储存处理的一例的流程图。
[0041] 【图30】是显示乳液PCR测定的一例的流程图。
[0042] 【图31】是说明乳液PCR测定中的处理的进行过程的图。
[0043] 【图32】是显示在乳液PCR测定中使用的待测样品处理芯片的构成例的图。
[0044] 【图33】是显示第1流路的构成例的图。
[0045] 【图34】是显示稀释流路的构成例(A)、(B)、(C)、(D)的图。
[0046] 【图35】是显示对稀释流路的加热部的配置例(A)、(B)、(C)、(D)的图。
[0047] 【图36】是用于说明稀释流路利用热对流而混合的实验例的图。
[0048] 【图37】是用于说明关于稀释流路利用热对流而混合的第1模拟的图(A)及(B)。
[0049] 【图38】是用于说明第1模拟中使用的贮留部的尺寸的图(A)、(B)、(C)。
[0050] 【图39】是显示第1模拟中使用的贮留部的加热区域的图(A)、(B)。
[0051] 【图40】是显示贮留部的实施例1及比较例1的模拟结果的图。
[0052] 【图41】是显示贮留部的实施例2及比较例2的模拟结果的图。
[0053] 【图42】是显示第2模拟中使用的贮留部(No.1~No.6)的条件设定的图。
[0054] 【图43】是显示第2模拟的结果(No.1~No.6)的图。
[0055] 【图44】是显示稀释流路的其他构成例的图。
[0056] 【图45】是显示液滴形成流路的构成例的图。
[0057] 【图46】是显示形成了乳液的交叉部分的第1例的扩大图。
[0058] 【图47】是显示形成了乳液的交叉部分的第2例的扩大图。
[0059] 【图48】是显示第2流路的构成例的图。
[0060] 【图49】是显示第3流路的构成例的图。
[0061] 【图50】是显示第4流路的构成例的图。
[0062] 【图51】是显示由第4流路清洗-浓缩磁性粒子的动作例的图。
[0063] 【图52】是显示第5流路的构成例的图。【具体实施方式】
[0064] 以下,基于附图说明实施方式。
[0065] [待测样品处理芯片的概要]
[0066] 参照图1,对于本实施方式的待测样品处理芯片的概要进行说明。
[0067] 本实施方式的待测样品处理芯片100是设置于待测样品处理装置500(参照图2),用于处理由待测样品处理装置500供给的待测样品中的对象成分的芯片。待测样品处理芯片100以能收纳含对象成分的液体的方式构成,其为通过设置于待测样品处理装置500,用于可由待测样品处理装置500进行待测样品处理的筒型的芯片。另外,待测样品处理芯片100是如后所述,形成了用于实施期望的处理工序的微细的流路的微流体芯片。流路是例如,截面尺寸(宽度、高度,内径)0.1μm~1000μm的微流路。
[0068] 待测样品处理芯片100以实施用于以每1分子或每1个检测待测样品中的对象成分的指定的待测样品处理的方式构成。对象成分是例如,核酸或细胞等。将自患者采集的体液或血液(全血、血清或血浆)等的液体、或者对采集的体液或血液实施指定的预处理而得到的液体作为待测样品注入待测样品处理芯片100。例如,从血液等由指定的预处理将提取核酸的提取液注入到待测样品处理芯片100中。也可在待测样品处理芯片100的内部进行对象成分的提取。
[0069] 将注入到待测样品处理芯片100中的含对象成分的液体由待测样品处理装置500送到待测样品处理芯片100内。在输送含对象成分的液体的过程中,利用多个工序的处理以指定的顺序实施。多个处理工序的结果,在待测样品处理芯片100内,生成对于检测对象成分适宜的测定用样品。
[0070] 待测样品处理芯片100具备稀释流路170和液滴形成流路110。稀释流路170和液滴形成流路110以此顺序供给含对象成分10的液体的方式串联地排列。再者,在稀释流路170和液滴形成流路110之间,也可介有别的流路。
[0071] 待测样品处理芯片100的流路只要可使自待测样品处理芯片100的入口部分注入的液体流过,就可以是任何结构。流路作为例如在构成待测样品处理芯片100的基板的表面形成的沟、或者在基板的内部形成的空间形成。另外,也可通过例如将形成了各个流路的流体模块设置在基板上,构成具备各流路的待测样品处理芯片100。
[0072] 流路有根据在该流路内进行的处理的形状。流路以有根据在该流路内进行的处理的流路宽度、流路高度或流路深度、流路长度、容积的方式形成。流路由例如细长的管状的通路或通道构成。通道可为直线状、曲线状、之字形状等的形状。如后述,流路可为例如流路宽度或高度等的流路尺寸变化的形状(参照图33)、流路的一部分或全部沿待测样品处理芯片100的表面以平面状扩展的形状(参照图50)、能贮留流入的液体的形状等。
[0073] 当对于作为对象成分的核酸10执行数字检测时,有要求作为对象成分的核酸10的稀释的情况。稀释流路170,为了数字检测,由稀释液18稀释作为对象成分的核酸10。为了在待测样品处理芯片100执行数字检测,稀释流路170将作为对象成分的核酸10以例如约1000倍至数万倍或数百万倍的稀释倍率稀释。在由微细的微流路构成的微流体芯片中,在流路的结构,或对象成分10和稀释液18的搬送控制变得复杂时,难以达成用于执行数字检测的上述稀释倍率。
[0074] 由稀释液18稀释对象成分10时,在对象成分10和稀释液18的混合液中,优选对象成分10充分地混合分散。稀释流路170以有贮留部173,通过由配置于待测样品处理装置500的加热部560发生的热使贮留部173内发生热对流,混合对象成分10和稀释液18的方式构成。此外,稀释流路170可含向贮留部173供给液体的流路、从贮留部173送出液体的流路。
[0075] 贮留部173以贮留对象成分10和用于在液滴中以每1分子或每1个包含对象成分10的指定量的稀释液18的混合液的方式构成。对象成分10通过与指定量的稀释液18混合,对象成分被有限稀释,统计学上成为对象成分10以每1分子或每1个包含于在液滴形成流路110中形成的每种液滴14中的状态。稀释至某浓度时的被液滴14包含的对象成分10的分子数或个数能在统计学上根据泊松分布概率地算出。即使在由贮留部173将对象成分10稀释至预先算出的稀释倍率时,被各个液滴14包含的对象成分10的数也有0个、1个或多个的情况。但是,当在液滴形成流路110中形成的多数液滴14各自包含的对象成分10的数为例如平均比0大且1以下之时,在统计学上包含对象成分10的液滴14的大多数含1分子或1个对象成分10。
[0076] 贮留部173有对应于能达成用于执行数字检测的稀释倍率的稀释液量的容量。贮留部173是例如矩形或菱形、圆形状、椭圆形状这样的简易的形状。由此,可使贮留部173内的涉及宽范围的热对流容易地发生。在贮留部173中,不要求在由流路中的强制流混合多个成分时采用的如蛇行形状的流路一样的复杂的结构。稀释流路170在贮留部173内贮留稀释液18和作为对象成分的核酸10的状态下,由热对流混合核酸10和稀释液18。因此,不要求为了搬送对象成分10和稀释液18而进行复杂的控制。
[0077] 液滴形成流路110以在分散介质15中形成含有在稀释流路170中被稀释的对象成分10和与对象成分10反应的试剂11的液滴14的方式构成。由此,液滴形成流路110使对象成分10以统计学上每1分子或每1个包含在液滴14中。
[0078] 例如,对象成分10是核酸时,核酸10在稀释流路170中被稀释,被注入到液滴形成流路110中。由于作为对象成分的核酸10在稀释流路170中被稀释,在核酸10包含在液滴14中时,作为对象成分的核酸10的仅1分子包含在液滴14中。再者,由于作为对象成分的核酸10在稀释流路170中被稀释,从而未必在液滴形成流路110中形成的全部液滴14包含核酸
10。例如,核酸10包含在液滴形成流路110中形成的全部液滴14之中的约20%的液滴14中,包含核酸10和载体13的双方的液滴14是在液滴形成流路110中形成的全部液滴14的约5%以下。
[0079] 例如,对象成分和试剂的混合液是系,分散介质15是油系。在分散介质15中,例如使用对混合液有非混合性的油等的液体。在液滴形成流路110中,例如,从与分散介质15的流方向交叉的方向供给混合液,通过混合液的流动被分散介质15的流动剪切,在分散介质15中形成混合液的液滴14。在液滴形成流路110中,也可在分散介质15的流动之中间歇地供给微少量的混合液而形成液滴14。在液滴形成流路110中,形成混合液的液滴14在分散介质15中分散的乳液。
[0080] 对象成分10是核酸时,液滴形成流路110在分散介质15中形成含作为对象成分的核酸10、用于核酸10的扩增反应的试剂11、及附加了与核酸10结合的引物12的载体13的混合液的液滴14。例如,在液滴形成流路110中,各自供给含核酸10的液体、含用于扩增反应的试剂11及载体13的液体,在液滴形成流路110内混合。这些液体也可在混合液的状态下供给于液滴形成流路110。用于扩增反应的试剂11含对于DNA聚合酶等的PCR(聚合酶链式反应)必要的物质。在载体13上,可使用非磁性的粒子或磁性粒子。
[0081] 对于在液滴形成流路110中形成的液滴14,为了移送到进行用于执行数字检测的处理的外部装置,可从待测样品处理芯片100排出,也可移送到待测样品处理芯片100内的其他流路。作为用于执行数字检测的处理的一例,依次进行:用于在液滴14内扩增在液滴形成流路110中形成的液滴14中的核酸10的PCR处理;破坏含核酸10的扩增产物与引物12结合的载体13的液滴14的处理;收集从被破坏的液滴14取出的载体13,使收集的载体13上的扩增产物和用于检测扩增产物的标记物质反应的杂交处理等。标记物质是被设计为与检测对象的DNA特异性地结合,作为光学信号荧光的物质。此时,使用将由激光照射发生的荧光由检测器检测的流式细胞术等,使基于标记的核酸的检测变得可能。
[0082] 待测样品处理芯片100也可还具备用于实施这些各处理的流路。此时,可由待测样品处理芯片100实施用于执行数字检测的一系列的待测样品处理的大部分或全部。
[0083] 在本实施方式的待测样品处理芯片100及待测样品处理方法中,由于在稀释流路170的贮留部173中由热对流混合对象成分10和稀释液18,从而可例如以矩形或菱形等简易的形状形成。因此,在贮留部173中不要求如蛇行形状的流路一样的复杂的结构。由于稀释流路170以在贮留部173内贮留稀释液18和对象成分10的状态,由热对流混合对象成分10和稀释液18,从而不需要为搬送对象成分10和稀释液18而进行复杂的控制。结果,即使在进行用于使用待测样品处理芯片100执行数字检测的处理时,也可不使流路结构或对象成分10及稀释液18的搬送控制复杂化而混合对象成分10及稀释液18。
[0084] [待测样品处理装置的概要]
[0085] 接下来,对于本实施方式的待测样品处理装置的概要进行说明。
[0086] 待测样品处理装置500是用于使用待测样品处理芯片100处理待测样品中的对象成分的待测样品处理装置。
[0087] 待测样品处理装置500具备设置有待测样品处理芯片100的设置部510、送液部520和加热部560。
[0088] 设置部510以对应于待测样品处理芯片100的形状形成,支持待测样品处理芯片100。设置部510有如下结构:为了与待测样品处理芯片100的流路连接,或为了设置在待测样品处理芯片100内的各种处理工序中使用的单元,而开放待测样品处理芯片100的主表面及背面的至少一方。
[0089] 送液部520有将含核酸10等的对象成分的液体和用于稀释对象成分10的稀释液18供给于待测样品处理芯片100而移送的功能。送液部520,例如,由及阀的组合构成,由压移送待测样品处理芯片100内的液体。由此,送液部520在向贮留部173内供给对象成分10和稀释液18之后使其保持在贮留部173内,在利用热对流的混合结束之前的期间,可将在贮留部173内保持对象成分10和稀释液18的混合液。
[0090] 送液部520不仅供给含对象成分10的液体及稀释液18,还例如向待测样品处理芯片100供给在待测样品处理芯片100内使用的各种试剂。送液部520,例如,与收容含核酸的液体的储液池或收容含稀释液18的各种的试剂的储液池连接,进行液体及试剂的供给。
[0091] 另外,送液部520可由正压的供给将待测样品处理芯片100内的液体根据工序的顺序推进,或使液体自待测样品处理芯片100内排出。送液部520也可由负压的供给移送或排出待测样品处理芯片100的液体。
[0092] 送液部520的控制,例如,通过由设在液体的供给途径的流量传感器压力传感器等控制送液部520的供给压力来进行。在送液部520中使用了注射器泵或隔膜泵等的定量泵时等,流量传感器未必是必要的。
[0093] 加热部560对供给于待测样品处理芯片100内的贮留部173的对象成分10和稀释液18的混合液进行加热。加热部560对贮留部173内的混合液进行加热,可以有相对暖和的区域和相对冷的区域的方式形成温度分布。通过在贮留部173内的混合液中形成温度分布,加热部560使贮留部173内发生热对流。由混合液的热对流,促进对象成分10和稀释液18的混合。
[0094] 加热部560具备例如电热线等的将电能变换为热能的热电元件,加热部560自身发热而对待测样品处理芯片100进行加热。加热部560也可利用例如光或电磁等对待测样品处理芯片100或贮留部173内的液体进行加热。加热部560通过例如对贮留部173的一部分进行加热,在贮留部173内的混合液中形成温度分布。当加热部560自身有温度分布时,加热部560也可对贮留部173的全部进行加热。
[0095] 在待测样品处理芯片100中进一步实施稀释处理及液滴形成处理以外的处理时,待测样品处理装置500也可还具备在实施的处理工序中使用的处理单元。作为在各种的处理工序中使用的处理单元,例如,在PCR处理时控制液体的温度循环的加热器单元或冷却单元、使磁力作用于液体的磁铁单元、进行液体的摄像的照相机单元或检测单元等。这些处理单元对应于多个流路的至少任一者来设置,以在对应的流路中实施处理工序时操作的方式构成。此时,成为可由待测样品处理装置500实施用于执行数字检测的一系列的待测样品处理的大部分或全部。
[0096] 待测样品处理装置500使用待测样品处理芯片100实施用于核酸检测的一系列的待测样品处理。即,待测样品处理装置500由送液部520,向稀释流路170供给对象成分10和稀释液18。待测样品处理装置500由加热部560向贮留部173供热,使稀释流路170的贮留部173内发生热对流。
[0097] 如上所述,在本实施方式中,待测样品处理装置500通过具备对贮留于贮留部173内的对象成分10及稀释液18的混合液进行加热的加热部560,由热对流使对象成分10和稀释液18混合。由于利用热对流进行混合,可将稀释流路170的贮留部173设为例如矩形或菱形等简易的形状。稀释流路170以在上述贮留部173内贮留稀释液18和对象成分10的状态,利用热对流混合对象成分10和稀释液18,因此不需要为了搬送对象成分10和稀释液18而进行复杂的控制。结果,在进行用于使用待测样品处理芯片100执行数字检测的处理时,也可不使流路结构或对象成分10及稀释液18的搬送控制复杂化而混合对象成分10及稀释液18。
[0098] [待测样品处理芯片的构成例]
[0099] 图3显示本实施方式的待测样品处理芯片100的构成例。待测样品处理芯片100含流体模块200和基板300。在基板300上设置流体模块200。流体模块200,例如,具备稀释流路170和液滴形成流路110。
[0100] 图4显示基板300的构成例。基板300有平板形状,有作为主表面的第1面301及第2面302(参照图3)。待测样品处理芯片100是在基板300上设置有平板状的流体模块200的板状的部件。基板300的第1面301可被称为待测样品处理芯片100的主表面。以下,有时将第1面301称为“主表面301”。第2面302是与第1面301相反的面。在图3中将图中的基板300的上表面作为第1面301,但第1面301也可为下表面。基板300由有刚性的材质形成。例如,基板300由玻璃形成。由此,即使在使根据处理工序向流体模块200供给的液体的压力变高时,也可在基板300上确保充分的耐压力性能。基板300例如,有含向长边方向Y延伸的长边和向短边方向X延伸的短边的长方形状。
[0101] 基板300的厚度d(参照图3)是例如,0.1mm以上5mm以下。由此,与在流体模块200上形成的流路的流路高度(大概10μm~500μm的量级)相比,可将基板300以有充分大的厚度的方式形成。从容易在基板300上确保充分的耐压力性能的观点考虑,基板300的厚度d优选是1mm以上5mm以下。
[0102] 基板300例如,有用于向流体模块200注入液体的贯通孔310。贯通孔310是在厚度方向贯通基板300的贯通孔。贯通孔310除了与流体模块200的流路连接之外,可作为用于向待测样品处理芯片100内供给液体或试剂的端口101(参照图7),或用于自待测样品处理芯片100内回收液体的端口102(参照图7)来发挥功能。由此,可经比形成流路的流体模块200易确保耐压力性能的基板300注入液体。因此,能够容易以足够的压力注入液体。
[0103] 再者,待测样品处理芯片100的端口101或端口102也可由贯通孔310以外构成。例如,端口101及端口102也可在流体模块200中形成。
[0104] 在图4的例中,基板300有2组4行×6列的贯通孔310。当在基板300上设多个组贯通孔310时,流体模块200可在基板300上构成多个列。此时,成为可用1个待测样品处理芯片100并列实施待测样品处理。设于基板300的贯通孔310的个数及组数不限于图4的例。基板
300也可1组有8行×6列的贯通孔310。
[0105] 贯通孔310例如,在基板300上以指定的间距配置。在图4的例中,各贯通孔310以纵方向的间距V、横方向的间距H排列。此时,可在基板300上在间距单位的任意的位置配置流体模块200,将流路与任意的贯通孔310连接。因此,在变更流体模块200的流路形状等的结构时,也无使基板300侧的结构变更的必要,可灵活地应对设计变更。
[0106] 图5显示流体模块200的构成例。在此构成例中,流体模块200具备稀释流路170及液滴形成流路110,还具备第1流路160、第2流路120、第3流路130、第4流路140及第5流路150。
[0107] 流体模块200有作为待测样品或试剂等的液体流动的流路的通道201,和与贯通孔310连接的连接部202。连接部202用于将液体注入到通道201中,或者从通道201吸出液体。
各流路由这些通道201和连接部202的组合构成。后详述流体模块200。
[0108] 连接部202配置于与在基板300上以指定的间距V及H形成的贯通孔310对应的位置,与贯通孔310连接。即,连接部202以基板300的贯通孔310的间距V及H的整数倍的间距配置于流体模块200上。通道201配置成:对以指定的间距配置的连接部202之间进行连接。
[0109] 图6及图7显示向基板300的流体模块200的配置例。在图6的例中,流体模块200的连接部202各自与基板300的对应的贯通孔310位置重叠地配置。在通过使流体模块200的连接部202和基板300的贯通孔310对应来接合个别地形成的流体模块200和基板300时,也可容易地将各自的连接部202和对应的贯通孔310综合连接。
[0110] 贯通孔310也可仅在需要与配置于基板300上的各种流体模块200连接的位置上形成。在图6的例中,例如,对应于流体模块200的连接部202a~202m,在实线表示的贯通孔310a~310m的位置各自形成了贯通孔。由此,可使基板300的结构进一步简化。如图4所示,也可在基板300的整体上以指定的间距形成贯通孔310。
[0111] 流体模块200,例如,与基板300由固相接合连接。固相接合例如,可对接合面进行等离子体处理而形成OH基,采用将接合面彼此间由氢键接合的方法或真空压接等的方法。由固相接合,可使流体模块200和基板300牢固地接合。由此,在使向流体模块200供给的液体的压力变高时,可在基板300上确保充分的耐压力性能。再者,流体模块200也可由粘接剂等与基板300连接。
[0112] 基板300可含用于将在多个工序的至少1个中使用的检查用的液体注入到待测样品处理芯片100中的贯通孔310。用于注入液体的贯通孔310与配置于基板300的流体模块200的至少1个连接部202连接。
[0113] 在图6及图7的例中,基板300的贯通孔310a~310j、310l及310m作为用于注入液体的端口101发挥功能。贯通孔310a~310j、310l及310m各自与流体模块200的连接部202a~202j、202l及202m连接。贯通孔310k与流体模块200的连接部202k连接,作为用于回收液体的端口102发挥功能。
[0114] 待测样品或试剂经连接器400(参照图7)等的冶具注入到发挥端口101功能的贯通孔310中。连接器400等的冶具与和贯通孔310的流体模块200侧的端部相反侧的端部连接。即,连接器400等的冶具设置于与配置了流体模块200的基板300的第1面301相反的第2面
302。
[0115] 也可将稀释流路170、液滴形成流路110及第1流路160~第5流路150分割为多个流体模块200而形成。在图8所示的例中,待测样品处理芯片100具备:各自形成稀释流路170及液滴形成流路110的多个流体模块200;配置有多个流体模块200的基板300;及用于连接配置于基板300的各流体模块200,使被稀释的对象成分自稀释流路170移动到液滴形成流路110的连接流路350。由此,可在各自单独的流体模块200上形成稀释流路170及液滴形成流路110,从而可降低设计上的制约而容易地优化各自的流路形状。
[0116] 在图8的例中,待测样品处理芯片100具备3个流体模块200a、200b及200c。连接流路350以连接多个流体模块200a~200c之间而输送液体的方式构成。
[0117] 多个流体模块200各自个别地设在基板300上。即,多个流体模块200不是形成于共同的部件的多个要素部分,而是作为互相独立的不同部件构成。各自的流体模块200具有例如在由树脂或玻璃等形成的块体上形成了流路的结构。另外,多个流体模块200在互相相离的状态下设置于基板300。可通过将这些多个流体模块200各自设置于基板300,经连接流路350连接而在流体模块间液体移送。
[0118] 在图8的例中,流体模块200a、200b及200c各自分担具备液滴形成流路110、稀释流路170及第1流路160~第5流路150之中的1个或多个。作为一例,在各流体模块200a、200b及200c上各自个别地形成第1流路160及稀释流路170、液滴形成流路110及第2流路120、第3流路130~第5流路150。每个流体模块200分担的流路的组合不限于此。
[0119] 在此例中,基板300具备各自连接邻接的流体模块200a、200b及200c之间的基板流路320。在图8的例中,连接流路350由在基板300上一体形成的基板流路320构成。由此,可经基板流路320,向液滴形成流路110、稀释流路170及第1流路160~第5流路150各自以根据处理工序的顺序的指定的顺序移送液体。连接流路350也可例如由与流体模块200及基板300个别地设置的管部件等构成,也可由基板流路320和管部件等的组合连接流体模块200彼此。
[0120] 另外,在图9的构成例中,待测样品处理芯片100在与配置有第1流体模块210的第1面301相反的第2面302具备用于各自连接邻接的第1流体模块210a、210b及210c之间的第2流体模块220。在基板300中,形成了贯通孔310,不形成基板流路320。在图9的例中,连接流路350由与基板300一体形成的贯通孔310和第2流体模块220构成。
[0121] 在第2流体模块220中形成用于与贯通孔310连接的连接部222和连接连接部222彼此的通道221。从第1流体模块210a排出的液体经贯通孔310及第2流体模块220被移送到邻接的第1流体模块210b。流入第2流体模块220的一方的连接部222的液体通过通道221,从另一方的连接部222排出,通过贯通孔流入第1流体模块210b。同样地,从第1流体模块210b排出的液体经贯通孔310及第2流体模块220被移送到邻接的第1流体模块210c。
[0122] 由此,将液滴形成流路110、稀释流路170及第1流路160~第5流路150分割为多个流体模块200而形成,即使是在基板300中仅形成贯通孔310的构成,也可经第2流体模块220,对液滴形成流路110、稀释流路170及第1流路160~第5流路150各自以根据处理工序的顺序的指定的顺序移送液体。
[0123] 再者,在第2流体模块220上也可形成液滴形成流路110、稀释流路170及第1流路160~第5流路150之中的1个或多个。此时,在第1流体模块210a、210b及210c和第2流体模块
220上各自分担形成液滴形成流路110、稀释流路170及第1流路160~第5流路150之中的1个或多个。
[0124] 如图8及图9的构成例一样,当将液滴形成流路110、稀释流路170及第1流路160~第5流路150各自在多个流体模块200或210上个别地形成时,可使各个流体模块200(210)的材料、流路尺寸(宽度及深度)、流体模块200(210)自身的尺寸等的流体模块的结构互相不同。即,可将各自的流体模块的结构配合液滴形成流路110、稀释流路170及第1流路160~第5流路150的各自中的处理工序而优化。
[0125] 例如,第1流体模块210a、210b及210c各自由不同的材料形成。可根据在各自的流体模块形成的流路的种类,选择适宜的材质的材料形成流体模块200。
[0126] 具体而言,稀释流路170优选由对象成分10难附着于贮留部173的内壁面的材质的材料构成。这样的材料是例如环烯聚合物(COC)或环烯烃共聚物(COP)。由此,在从贮留部173移送被稀释的混合液时,可抑制对象成分10附着于贮留部173的内壁面。
[0127] 在液滴形成流路110中,作为分散介质15使用油,存在水系的混合液和油系的分散介质时,对于液滴形成流路110,优选由有疏水性的材料或由实施了氟化处理的材料构成。作为这样的材料,有例如聚二甲基烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)等。由此,混合液的液滴14不附着于液滴形成流路110的内壁面,可在分散介质15中有效形成均一的形状的液滴14。
[0128] 例如,在图9中的一构成例中,在第1流体模块210a及210b上各自形成了稀释流路170和液滴形成流路110。有稀释流路170的第1流体模块210a由环烯烃聚合物(COC)或环烯烃共聚物(COP)形成。有液滴形成流路110的流体模块210b由聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)形成。从而,稀释流路170及液滴形成流路110各自设在由互相不同的材料形成的流体模块200(210)上。由此,由于在待测样品处理芯片100中可由对各自的功能适宜的材料构成稀释流路170及液滴形成流路110,从而各个流路中的处理效率提高,待测样品处理芯片100的处理性能提高。
[0129] [待测样品处理装置的构成例]
[0130] 图10显示待测样品处理装置500的构成例。待测样品处理装置500有向待测样品处理芯片100的液体注入、自待测样品处理芯片100的液体回收、在待测样品处理芯片100内发生的反应的检测等的功能。
[0131] 在图10的构成例中,送液部520含控制用于驱动液体的压力的泵521和用于控制对液体的压力供给的开关的阀522。另外,送液部520含用于收容向待测样品处理芯片100注入的液体的液体储液池523和待测样品保持部524。另外,送液部520具备测量流过待测样品处理芯片内的液体的流速的流量传感器525。
[0132] 泵521、液体储液池523、阀522及流量传感器525由送液管526顺序连接。待测样品处理装置500由泵521、液体储液池523及阀522经连接器400,进行向待测样品处理芯片100的液体注入或自待测样品处理芯片100的液体回收。在图10的例中,一组泵521、液体储液池523及阀522对应于指定的连接器400。例如,待测样品处理装置500有与能与待测样品处理芯片100连接的连接器400的数(即,端口的行数)同数的组的泵521、液体储液池523及阀
522。但是,至少1个液体储液池523作为保持待测样品的待测样品保持部524构成。
[0133] 例如,也可对于1个泵521,连接多个液体储液池523及多个阀522。可通过由阀522进行途径切换,用共同的泵521向待测样品处理芯片100供给多个液体或试剂。
[0134] 泵521向液体储液池523或待测样品保持部524赋予压力。泵521通过向液体储液池523附加正压,从液体储液池523送出液体。泵521通过向液体储液池523附加负压,液体从待测样品处理芯片100流入液体储液池523。泵521是例如供给空气压的压力泵。此外,作为泵
521,可采用注射器泵、隔膜泵等。
[0135] 待测样品处理装置500具备控制部530。控制部530可个别地控制各泵521的动作。控制部530通过个别地控制各泵521,对于配置于待测样品处理芯片100的各流路分别个别的送液控制变得可能。
[0136] 控制部530例如,以在稀释流路170中稀释处理之后,含核酸10的液体连续流过液滴形成流路110、第2流路120及第3流路130的方式控制送液部520。由此,可容易地缩短待测样品处理所要求的时间。
[0137] 在图10的构成中,流量传感器525检测流过送液管526的液体的流速(单位的例:μL/min)。流量传感器525向泵521反馈流速的检测结果。泵521根据来自流量传感器525的反馈,控制压力。
[0138] 流量传感器525也可向控制部530反馈。控制部530基于由流量传感器525测量的流速,控制用于移送液体的送液部520的压力。由此,可正确地控制向待测样品处理芯片100供给含核酸的待测样品或试剂时的供给压力。
[0139] 连接器400,例如,设于设置部510的后述的盖621。连接器400与送液管526连接。待测样品等的液体经连接器400向待测样品处理芯片100送液。另外,从待测样品处理芯片100,经连接器400回收液体。
[0140] 待测样品处理芯片100设置于设置部510。例如,待测样品处理芯片100以基板300的第2面302成为上侧的方式保持,贯通孔310的第2面302侧的端部和连接器400连接。
[0141] 另外,例如,设置部510以在使平板状的待测样品处理芯片100的主平面(即,基板300的第1面301)中的长边方向或短边方向的任一方与重力方向一致的状态下保持待测样品处理芯片100的方式构成。在待测样品处理芯片100是矩形板状形状的情况中,设置部510在使待测样品处理芯片100的长边或短边与重力方向大致一致的状态下保持待测样品处理芯片100。
[0142] 换言之,设置部510以基板300的第1面301及第2面302相对于重力方向大致平行的方式保持待测样品处理芯片100。由此,由于可将沿平板状的待测样品处理芯片100形成的稀释流路170的贮留部173沿重力方向配置,从而可使热对流有效发生。设置部510也可以基板300的第1面301及第2面302相对于重力方向倾斜不足90度的指定度地保持待测样品处理芯片100。为了热对流,贮留部173优选尽可能沿重力方向配置,从而指定角度越接近0度越优选。
[0143] 待测样品处理芯片100也可具备用于在设置部510设置的固定器具450。固定器具450可自设置部510分离,也可固定于设置部510。
[0144] 此外,待测样品处理装置500可具备监视器531、输入部532、及读取部533等。在监视器531中,由控制部530显示根据待测样品处理装置500的动作的指定的显示画面。待测样品处理装置500也可与外部的计算机(未图示)连接,在计算机的监视器上显示画面。输入部532例如由键盘等构成,有接受信息输入的功能。读取部533例如由条码或2维编码等的编码读取器、RFID标签等的标签读取器构成,有读取向待测样品处理芯片100赋予的信息的功能。读取部533还能读取收容待测样品的待测样品容器(未图示)等的信息。
[0145] (阀的构成例)
[0146] 图11显示阀522的构成例。阀522由瓣601控制来自液体储液池523的液体的送出和向液体储液池523的液体的流入。
[0147] 阀522是例如电磁阀。阀522具备线圈602。线圈602通过由流过线圈602的电流发生的磁场,使柱塞603在开位置和闭位置之间移动。控制部530控制在线圈602流过的电流。根据柱塞603的移动,瓣601开闭送液管526。
[0148] 如图10的例一样,在待测样品处理装置500上配置多个阀522。控制部530可个别地控制各阀522的开闭。
[0149] 控制部530通过控制送液部520的各自的阀522的开闭,由压力将待测样品处理芯片100内的液体移送到稀释流路170或液滴形成流路110。
[0150] 控制部530例如,基于向待测样品处理芯片100内注入液体后的经过时间或向待测样品处理芯片100内的液体的注入量,控制开阀522的时刻。由此,基于在使流速保持一定的状态下的经过时间或液体的注入量,可正确地控制向待测样品处理芯片100内的液体的供给量。结果,对待测样品处理芯片100的各流路适宜的各种液体的定量供给变得可能。再者,控制部530,例如,也可基于在待测样品处理芯片100内的液体流动的图像解析的结果,决定开各阀522的时刻。
[0151] (送液管的构成例)
[0152] 待测样品处理装置500例如在液体储液池523a和阀522a之间、及阀522a和连接器400之间图示,有与连接器400的孔402的数对应的数的送液管526a。在图10的例中,在液体储液池523a和阀522a之间及阀522a和连接器400之间各自配置8条的送液管526a。此时,相对于8条送液管526a各自配置阀522a。
[0153] 待测样品处理装置500也可例如在液体储液池523b和阀522b之间、及阀522b和连接器400之间图示,有相对于连接器400的孔402而支化的送液管526b。在图10的例中,1条送液管526b配置于液体储液池523b和阀522b之间,此送液管526b相对于连接器400的各个孔402而支化。
[0154] (液体储液池及待测样品保持部的构成例)
[0155] 图12显示液体储液池523及待测样品保持部524的构成例。
[0156] 待测样品、试剂、稀释液等的液体容器611配置于液体储液池523及待测样品保持部524内的容器设置部612。如图12所示,容器设置部612可配置多个,容器设置部612也可为单独一个。
[0157] 液体储液池523及待测样品保持部524由盖613气密封闭。在盖613中设有送液管526,通过用盖613封闭液体储液池523,向待测样品、试剂的容器611插入送液管526。设于盖
613的送液管526经阀522与待测样品处理芯片100连接。由泵521调整由盖613封闭的液体储液池523内的压力。如果提高液体储液池523内的压力来开放阀522,就可将容器611内的液体供给于待测样品处理芯片100侧。
[0158] 控制部530例如,决定要收容液体的液体储液池523和在液体储液池523中收容的液体的种别,报知决定的液体储液池523及收容的液体的种别。例如,可由向与待测样品处理装置500的监视器531、待测样品处理装置500连接的计算机的监视器(未图示)显示要收容液体的液体储液池523和在该液体储液池523中储存的液体的种类的方法等进行报知。由此,可抑制使用者的误操作。
[0159] 图13及图14显示液体储液池用的盖613的构成例。
[0160] 图13中例示的盖613由铰链614与待测样品处理装置本体501连接。盖613可由铰链614的旋转移动而开闭液体储液池523或待测样品保持部524的内部。设于盖613的送液管
526是至少一部分由橡胶管等构成,能根据盖613的开闭而变形。
[0161] 图14中例示的盖613能与待测样品处理装置本体501脱离。如果盖613安装到待测样品处理装置本体501上,则盖613的连接器615和待测样品处理装置500侧的连接器502连接,盖613和阀522之间的送液管526连接。
[0162] 由于盖613能与待测样品处理装置500连离,在送液管526被污染等劣化时,仅通过更换盖613而维护送液管526变得可能。
[0163] (设置部的盖的构成例)
[0164] 在设置部510中,也可设对应于设置部510的盖621。图15及图16显示设置部510的盖621的构成例。盖621被设为覆盖设置于设置部510的待测样品处理芯片100。
[0165] 图15中例示的盖621由铰链622与待测样品处理装置本体501连接。盖621由铰链622的旋转而开闭。设于盖621的送液管526是至少一部分由橡胶管等构成,能根据盖621的开闭而变形。
[0166] 盖621也可含用于经设于待测样品处理芯片100上的指定的位置的端口供给或回收液体的连接器400。端口是例如作为液体或试剂的注入用的端口101发挥功能的贯通孔310,或作为液体回收用的端口102发挥功能的贯通孔310。自阀522延伸的送液管526的尖端与连接器400的孔402连接。经连接器400而在待测样品处理芯片100和送液管526之间移送液体。由此,可仅通过闭合设置部510的盖621,连接设置于设置部510的待测样品处理芯片
100和连接器400。
[0167] 图16中例示的盖621能对待测样品处理装置本体501连离。
[0168] 当盖621被安装在待测样品处理装置本体501时,盖621的连接器623和待测样品处理装置500的连接器503连接,盖621和阀522之间的送液管526连接。另外,盖621的连接器400与待测样品处理芯片100的端口连接。经连接器503、623及400在待测样品处理芯片100和送液管526之间移送液体。
[0169] 这样,如果使盖621能与待测样品处理装置本体501连离的方式构成,则在送液管526被污染等劣化时,仅通过更换盖621维护送液管526变得可能。
[0170] (连接器的构成例)
[0171] 图17~图19显示连接器400的构成例。
[0172] 连接器400设于盖621。连接器400具有用于接入基板300的贯通孔310的孔402。连接器400设置于对应于基板300的贯通孔310的位置。连接器400也可仅设置于对应于任意的贯通孔310的位置。
[0173] 待测样品或试剂等的液体经孔402从送液管526注入到待测样品处理芯片100中。流过待测样品处理芯片100的液体经孔402从待测样品处理芯片100回收。可通过向孔402插入栓401(参照图7等)来封闭任意的贯通孔310。
[0174] 连接器400在与待测样品处理芯片100的接触面上有密封垫403等的密封材。密封垫403抑制在端口101或端口102和孔402之间的液漏或者异物混入。
[0175] 由连接器400执行液体的注入或回收的贯通孔310根据配置于待测样品处理芯片100的流路的形状不同。因此,没必要对全部贯通孔310配置连接器400。
[0176] 例如,盖621也可为能在盖621的内部收容连接器400。
[0177] 在图18的例中,盖621含多个连接器400和使多个连接器400在各自盖621的内部及外部进退的驱动部624。进而,控制部530基于待测样品处理芯片100的端口位置决定在盖621的内部收容的连接器400,在盖621上指示决定的连接器400的收容。驱动部624在由控制部530指定的连接器400突出到盖621的外部时,后退到盖621的内部。
[0178] 连接器400也可与盖621以能连离的方式构成。在显示盖621的下表面的图19的例中,盖621以能与多个连接器400连离的方式构成。待测样品处理装置500的使用者可根据待测样品处理芯片100的端口位置,将必要的连接器400安装到盖621的指定的位置。此时,例如,控制部530基于待测样品处理芯片100的端口位置,报知安装连接器400的位置。报知可采用向待测样品处理装置500的监视器531或与待测样品处理装置500连接的计算机的监视器(未图示)显示要安装连接器400的位置等方法。由此,可由简单的构成仅将待测样品处理芯片100使用时必要的连接器400与待测样品处理芯片100连接,可抑制由使用者导致的连接器400的误安装。
[0179] 〈固定器具的构成例〉
[0180] 图20~图22显示用于将待测样品处理芯片100设置在待测样品处理装置500上的固定器具450的例。
[0181] 如图20所示,待测样品处理芯片100例如,由固定器具451及452固定。固定器具451和452由嵌合部件453固定。例如,待测样品处理芯片100由在图20的下侧的固定器具451上形成的位置确定部454进行水平方向的位置确定。在图20的例中,位置确定部454由凹状下洼的段差部构成。由位置确定部454,确定待测样品处理芯片100和固定器具451及452的相对位置。
[0182] 图21显示用固定器具451及452固定的状态的待测样品处理芯片100的侧面图。在基板300上接合有流体模块200的待测样品处理芯片100,如图21所示,用固定器具固定。
[0183] 如图22(A)所示,固定器具452在对应于基板300的位置有贯通孔组成的开口部455。待测样品处理装置500的连接器400等能经开口部455自第2面302侧接入基板300。另外,如图22(B)所示,固定器具451在对应于基板300及流体模块200的位置有贯通孔组成的开口部456,能经开口部456自第1面301侧接入基板300及流体模块200。
[0184] 通过将保持于固定器具451及452的待测样品处理芯片100设置于设置部510,或者在固定于设置部510的固定器具451上设置待测样品处理芯片100来安装固定器具452,将待测样品处理芯片100设置于设置部510。也可将固定器具452固定于设置部510的盖621,与盖621的设置同时将固定器具452安装于固定器具451。
[0185] 如图22所示,固定器具451及452也可具有用于配置设在待测样品处理装置500的各种处理单元的安装孔457。在图22的例中,在开口部455的外侧,沿固定器具452(451)的长边设多个安装孔457。
[0186] (各种单元的设置例)
[0187] 图23显示在待测样品处理装置500的各种处理工序中使用的处理单元的设置例。
[0188] 如图23所示,例如,用于对流体模块200内的液体进行加温的加热器单元541、用于使磁力作用于流体模块200内的液体的磁铁单元542、用于冷却流体模块200内的液体的冷却单元543、用于在待测样品处理芯片100内进行对象成分的检测的检测单元544、用于对流体模块200内的液体的流动进行摄影的照相机单元545等经安装孔457设置于固定器具451或452。也可将连接器400安装于固定器具451或452。处理单元也可为具备这些中多个功能的复合型的单元。例如,也可使用具备对液体进行加温的功能和使磁力作用于液体的功能的处理单元。
[0189] 可仅通过将这些处理单元和待测样品处理芯片100安装在固定器具451及452,经固定器具451(452)容易地进行各处理单元和待测样品处理芯片100的相对位置确定。
[0190] 例如,以指定的间距W设置多个安装孔457。由此,在使用在流体模块200中形成的流路的配置或形状不同的待测样品处理芯片100时,也可根据流路结构,以间距W单位自由变更各处理单元的位置。间距W可例如与基板300的贯通孔310的间距H相同,也可设为间距H的整数倍。此时,能够使流体模块200的各流路的位置和各处理单元的位置容易地一致。
[0191] 〈加热部(加热器单元)〉
[0192] 图24显示待测样品处理装置500中的加热器单元541及加热部560的配置例。
[0193] 加热器单元541调整待测样品处理芯片100的温度。用于对贮留部173进行加热的加热部560由加热器单元541构成。加热器单元541也可设作为用于对贮留部173进行加热的加热部560以外的加热部。例如,加热器单元541为了在流体模块200内将DNA由PCR扩增,对待测样品处理芯片100进行加温。更具体而言,加热器单元541在待测样品处理芯片100的第2流路120形成多个温度区TZ1、TZ2、TZ3(参照图48)。可仅通过使在加热器单元541上形成多个温度区TZ1、TZ2、TZ3,使流过第2流路120的液体通过各温度区TZ1~TZ3而进行热循环处理。此时,由于各温度区TZ1~TZ3可仅维持各自不同的一定温度,从而与使加热器单元541整体的温度周期性地变化进行热循环处理时相比,可容易地温度控制
[0194] 如图24(A)及(B)所示,加热器单元541设于设置部510。例如,加热器单元541安装于设置了待测样品处理芯片100的流体模块200的第1面301侧的固定器具451。加热器单元541从设置于设置部510的待测样品处理芯片100的第1面301侧,调节待测样品处理芯片100的温度。加热器单元541配置于对应于成为温度调节的对象的流路的位置。
[0195] 加热器单元541也可为能移动的。待测样品处理装置500的控制部530以在待测样品处理芯片100上搭载的流体模块200之中,在对应于成为温度调节的对象的流路的位置配置有加热器单元541的方式移动加热器单元541。
[0196] 如图24(C)所示,构成加热部560的加热器单元541也可以以配置于对应于稀释流路170的贮留部173的一部分的区域的位置的尺寸构成。加热部560通过对待测样品处理芯片100的贮留部173的一部分进行部分加热,在贮留部173内形成用于使热对流发生的温度分布。利用温度分布,使贮留部173发生热对流。贮留于贮留部173内的待测样品中的对象成分和稀释液18由上述热对流混合。加热部560可如后述的图35所示,对贮留部173的一部分的区域进行加热。这样,通过部分加热贮留部173的一部分,可不使加热部560大型化而使贮留部173内有效率地发生热对流。
[0197] 〈检测单元〉
[0198] 图25显示待测样品处理装置500的检测单元544的构成例。
[0199] 检测单元544例如,检测与核酸结合的标记物质的荧光。检测单元544是例如,光电倍增管。检测单元544例如,安装于待测样品处理芯片100的第2面302侧的固定器具452。也可将检测单元544设在盖621上。检测单元544从与待测样品处理芯片100连接的连接器400之间检测荧光。检测单元544也可设于待测样品处理芯片100的第1面301侧的固定器具451上,或待测样品处理装置本体501上。此时,检测单元544从待测样品处理芯片100的第1面301侧检测荧光。
[0200] 〈磁铁单元〉
[0201] 图26显示在待测样品处理芯片100内的液体中所含的磁性粒子的控制中使用的磁铁单元542的构成例。磁铁单元542在作为载体13使用磁性粒子时,使磁力作用于磁性粒子而执行收集载体13的处理。由此,在设在待测样品处理芯片100的微小的流路或孔之中,也可由磁力容易地收集液体中的载体13。
[0202] 磁铁单元542例如,安装于待测样品处理芯片100的第1面301侧的固定器具451。磁铁单元542也可设于待测样品处理装置本体501。磁铁单元542含磁铁640。磁铁640向待测样品处理芯片100内的液体中所含的磁性粒子施加磁力。例如,磁铁640由磁力在流体模块200的流路内的指定的位置固定磁性粒子。通过使清洗用的液体流过固定于指定的位置的磁性粒子,清洗磁性粒子。磁铁单元542,例如,能使磁铁640在待测样品处理芯片100的长边方向移动。
[0203] 图示虽省略,但对于照相机单元545、冷却单元543也是同样的。
[0204] (待测样品处理装置的动作)
[0205] 由图27~图29的流程图,说明待测样品处理装置500的动作例。
[0206] 〈阀的开闭控制〉
[0207] 在图27的步骤S1中,待测样品处理装置500读取向待测样品处理芯片100赋予的识别信息。识别信息例如,以条码或QR编码(注册商标)的形式赋予,待测样品处理装置500由读取部533读取识别信息。读取的信息被送到控制部530。
[0208] 识别信息例如,含根据待测样品处理芯片100的流路的组合或连接部202的配置等的流路的结构决定的信息。识别信息除了待测样品处理芯片100的流路的结构之外,也可含其他要素(例如,测定法的种别等)的信息。识别信息也可例如,也可含以下的信息。
[0209] ·注入液体的贯通孔310的ID及位置信息
[0210] ·回收液体的贯通孔310的ID及位置信息
[0211] ·显示注入或回收液体的顺序的信息
[0212] (顺序例如,由上述的贯通孔310的ID的序列顺序表现)
[0213] ·显示注入或回收液体的时刻的信息
[0214] (时刻例如,由开始液体的注入后的经过时间或注入量表现。对注入的贯通孔310的每个ID设定时刻。)
[0215] ·在检查中使用的液体(试剂等)的ID
[0216] ·显示储存在检查中使用的液体的位置的信息
[0217] (储存位置例如,由显示储存的液体储液池523的编号等表现)
[0218] 在步骤S2中,控制部530从读取的识别信息提取关于阀的开闭的信息。控制部530例如,提取关于液体的注入或回收的贯通孔310的ID及位置信息。
[0219] 在步骤S3中,控制部530判断对应的信息的有无。控制部530,当关于阀的开闭的信息未含在识别信息中时,进到步骤S4。此时,在步骤S4中,控制部530在与待测样品处理装置500的监视器531或待测样品处理装置500连接的计算机的监视器(未图示)显示促进关于阀的开闭的信息的输入的内容。
[0220] 在步骤S3中识别信息中含关于阀的开闭的信息时,控制部530进到步骤S5。在步骤S5中,控制部530基于由读取部533自待测样品处理芯片100读取的识别信息,控制送液部520的各自的阀522的开闭。在经输入部532接受关于阀的开闭的信息时,控制部530基于输入的识别信息,控制送液部520的各自的阀522的开闭。
[0221] 控制部530控制对应于关于液体的注入或回收的贯通孔310的位置的阀522的开闭。控制部530将对应于不与注入或回收液体关联的贯通孔310的位置的阀522,在检查中控制为时常闭合。
[0222] 这样,通过以基于显示流体模块200的流路的结构的识别信息控制阀522的开闭的方式构成控制部530,即使根据流体模块200的流路的结构注入或回收液体的贯通孔310不同,使用者每次使用待测样品处理芯片100时也可不个别地指定进行开闭控制的阀522。
[0223] 再者,通过以基于向输入部532输入的识别信息控制阀522的开闭的方式构成控制部530,使用者可仅通过在待测样品处理芯片100的使用时输入识别信息决定进行开闭控制的阀522。
[0224] 再者,通过以基于由读取部533自待测样品处理芯片100读取的识别信息控制阀522的开闭的方式构成控制部530,没必要在待测样品处理芯片100的使用时输入识别信息。
因此,由于无需关于阀522的开闭的准备作业而待测样品处理装置500的便利性提高。
[0225] 〈阀的开闭时刻的控制〉
[0226] 图28显示控制部530控制开阀522的时刻时的动作例。
[0227] 在步骤S10中,控制部530基于流体模块200的流路的结构,决定待测样品处理中使用的阀522。控制部530例如,由在图27中说明的动作,基于流体模块200的流路的结构决定为了向流体模块200注入液体而设于待测样品处理芯片100上的端口101的位置。即,控制部530决定发挥用于注入液体的端口101的功能的贯通孔310。控制部530基于决定的端口101的位置,控制送液部520的各自的阀522的开闭。
[0228] 在步骤S11中,控制部530关闭不使用的阀522。在步骤S12中,控制部530决定开待测样品处理中使用的阀522的顺序。控制部530例如,基于上述的识别信息中所含的信息(显示注入或回收液体的顺序的信息),决定开阀522的顺序。
[0229] 在步骤S13中,控制部530判断结束确定的顺序中的最终的阀522的控制与否。当不结束最终的阀522的控制时,在步骤S14中,控制部530监视向待测样品处理芯片100的液体注入开始后的经过时间。控制部530,例如,监视开顺序最初的阀522的时间点起的经过时间。
[0230] 在步骤S15中,控制部530判断到了向待测样品处理芯片100的送液时刻与否。当到了向待测样品处理芯片100的送液时刻时,在步骤S16中,控制部530开对应的阀522。控制部530例如,根据上述的经过时间是否达到自识别信息提取的时刻,判断送液时刻。当经过时间未到达送液时刻时,控制部530回到步骤S14而监视经过时间。
[0231] 控制部530,如果在待测样品处理中使用,将步骤S14~S16的动作重复至对于决定的全部阀522执行。当结束最终的阀522的控制时,控制部530结束处理。
[0232] 〈向液体储液池的液体的储存处理〉
[0233] 图29显示将检查中使用的液体储存到液体储液池时的动作例。
[0234] 步骤S21是与图27的步骤S1同样的动作。
[0235] 在步骤S22中,控制部530从读取的识别信息提取关于液体储液池523的信息。控制部530例如,提取显示在检查中使用的液体(试剂等)的信息和显示储存在检查中使用的液体的位置的信息。
[0236] 在步骤S23中,控制部530判断对应的信息的有无。关于液体储液池523的信息未含在识别信息中时,在步骤S24中,控制部530在监视器531上显示,放入液体的液体储液池523和放入液体储液池523的液体不明。显示也可由与待测样品处理装置500连接的计算机的监视器(未图示)进行。
[0237] 在识别信息中含关联的信息时,在步骤S25中,控制部530基于提取的信息,在监视器531显示放入液体的液体储液池523和放入该液体储液池523的液体的种别。通过显示液体储液池523和液体的种别,抑制使用者的误操作。显示也可由与待测样品处理装置500连接的计算机的监视器(未图示)进行。
[0238] [待测样品处理芯片的构成例]
[0239] 接下来,以具体的构成例说明待测样品处理芯片100。对使用上述的待测样品处理芯片100实施乳液PCR测定的例进行说明。
[0240] 〈乳液PCR测定的说明〉
[0241] 图30显示乳液PCR测定的流程的例。图31是说明乳液PCR测定中的处理的进行过程的图。其中,对象成分10是核酸的DNA,载体13是磁性粒子。
[0242] 在步骤S31中,由预处理,从血液等的样品提取DNA(图31(A)参照)。预处理可使用专用的核酸提取装置进行,也可在待测样品处理装置500设置预处理结构。
[0243] 在步骤S32中,提取的DNA由预PCR处理扩增(图31(B)参照)。预PCR处理是以后续的乳液制成处理变得可能的程度预备扩增预处理后的提取液中所含的DNA的处理。在预PCR处理中,混合提取的DNA和含聚合酶、引物的PCR扩增用的试剂,通过利用热循环仪的温度控制,混合液中的DNA被扩增。热循环仪对于混合液,进行多次重复变化为多个不同的温度的1个循环的处理。为了使扩增后的DNA数稳定,优选扩增至对于乳液制成处理必要的以上的充分的数。因此,将由预PCR处理扩增的DNA通过稀释处理稀释至指定倍率。
[0244] 在步骤S33中,由稀释液稀释DNA(图31(C)参照)。步骤S33的稀释处理在图31(B)的处理和图31(D)的乳液化的处理之间执行。DNA以例如约1000倍至数十万倍的稀释倍率被稀释。通过稀释处理,使得由预PCR处理扩增的DNA被稀释至对于乳液制成处理必要的指定浓度(每单位体积混合液的DNA数)。
[0245] 在步骤S34中,形成包含磁性粒子、用于扩增反应的试剂11和DNA的乳液(图31(D)参照)。即,形成了在内部含有含磁性粒子、聚合酶等的试剂11和DNA的混合液的液滴14,多数的液滴14在分散介质15中分散。在液滴14内包入的磁性粒子在表面赋予核酸扩增用的引物12。液滴14以在液滴14内含各自1个左右的磁性粒子和靶DNA分子的方式形成。分散介质15对于混合液有非混合性。在此例中,混合液是水系,分散介质是油系。分散介质15是例如,油。
[0246] 在步骤S35中,通过由热循环仪实施的温度控制,在乳液的各液滴14内,DNA与磁性粒子上的引物12结合,被扩增(乳液PCR)(图31(E)参照)。由此,在各个液滴14内,靶DNA分子被扩增。
[0247] 在磁性粒子上扩增DNA后,在步骤S36中,乳液被破坏,从液滴14取出含被扩增的DNA的磁性粒子(乳液破坏)(图31(F)参照)。作为用于破坏液滴14的试剂16,使用含醇或表面活性剂等的1种或多种试剂16。
[0248] 在步骤S37中,从液滴14取出的磁性粒子由BF分离工序清洗(第1次清洗)。BF分离工序是通过使含在被扩增的DNA的磁性粒子在由磁力集磁的状态下通过清洗液中,除去附着于磁性粒子的不要的物质的处理工序。在第1次清洗工序中,例如,使用含醇的清洗液。醇除去磁性粒子上的油膜,并且使被扩增的双链DNA变性为单链(图31(G)参照)。
[0249] 清洗后,在步骤S38中,在磁性粒子上变性为单链的DNA与检测用的标记物质17结合(杂交)(图31(H)参照)。标记物质17是例如,发荧光的物质。标记物质17被设计为与检测对象的DNA特异性结合。
[0250] 在步骤S39中,与标记物质17结合的磁性粒子由BF分离工序清洗(第2次清洗)。第2次BF分离工序由与第1次BF分离工序同样的处理来进行。在第2次清洗工序中,例如,PBS(磷酸缓冲生理盐水)作为清洗液使用。PBS除去未与DNA结合的未反应的标记物质(含非特异性地吸附于磁性粒子的标记物质)。
[0251] 在步骤S40中,经杂交的标记物质17检测DNA。DNA例如,由流式细胞仪检测。在流式细胞仪中,含与标记物质17结合的DNA的磁性粒子流过流动池,向磁性粒子照射激光。检测标记物质17由照射的激光而发出的荧光。
[0252] DNA也可由图像处理检测。例如,含与标记物质17结合的DNA的磁性粒子在平板载玻片上或流路上分散,将分散的磁性粒子由照相机单元摄像。基于摄像的图像,对发荧光的磁性粒子数进行计数。
[0253] (待测样品处理芯片的流路构成的例)
[0254] 图32显示在乳液PCR测定中使用的待测样品处理芯片100的流路构成的构成例。
[0255] 图32的待测样品处理芯片100由有多种功能的流体模块200构成。流体模块的多种功能对应于在流体模块200上形成的流路的构成。在图32的例中,流体模块200有稀释流路170及液滴形成流路110。在图32的例中,流体模块200还有第1流路160、第2流路120、第3流路130、第4流路140及第5流路150。在图32的例中,各流路从含DNA的液体的流入侧,以第1流路160、稀释流路170、液滴形成流路110、第2流路120、第3流路130、第4流路140、第5流路150的顺序串联地连接。
[0256] 液滴形成流路110、第2流路120及第3流路130以例如,含DNA的液体连续流动的方式连接。由此,由于使液体从液滴形成流路110连续流到第3流路130,可容易地缩短待测样品处理所要求的时间。在图32的例的情况中,也可使液体连续流过第1流路160~第5流路150的全部的流路。另外,在图32的例的情况中,在例如液滴形成流路110~第3流路130中使液体连续流动,在第4流路140、第5流路150、第1流路160及稀释流路170的任一个或多个中,也可为了待测样品处理而暂时停止液体的流动。例如,在稀释流路170中,由于利用热对流实施混合,液体的流动以指定时间的期间暂时停止。
[0257] 通过作为对象成分的DNA或试剂等的液体依次流过待测样品处理芯片100上的各流体模块内的流路,执行乳液PCR测定。在图32的例中,第1流路160进行预PCR,稀释流路170进行稀释,液滴形成流路110进行液滴14的形成(乳液化)。第2流路120进行核酸扩增(PCR),第3流路130进行液滴14的破坏(乳液破坏)。第4流路140进行收集载体13的处理(清洗),第5流路150进行扩增产物和标记物质17的结合(杂交)。
[0258] 这样,在图32的构成例中,待测样品处理芯片100具备用于将由待测样品处理装置500供给的待测样品中的核酸10扩增至对于形成指定量以上的液滴14必要的数的第1流路
160。稀释流路170混合由第1流路160扩增的核酸10和指定量的稀释液18。由此,由于没必要由外部装置预先扩增核酸,从而可使待测样品处理芯片100的便利性提高。这样,即使在待测样品处理芯片100内进行预PCR处理时,也由于可由稀释流路170将核酸稀释至期望的稀释倍率,可稳定形成仅含1分子核酸的液滴14。
[0259] 另外,在图32的上述构成例中,待测样品处理芯片100还具备:用于扩增由液滴形成流路110形成的液滴14中的核酸10的第2流路120;用于将含由第2流路120所得的核酸10的扩增产物与引物12结合的载体13的液滴14和用于破坏液滴14的试剂进行混合、来破坏液滴的第3流路130。由此,可由单一的待测样品处理芯片100实施扩增液滴14内的核酸的PCR处理和破坏PCR处理后的液滴14的乳液破坏处理。因此,与将由液滴形成流路110形成的液滴从待测样品处理芯片100取出,由外部装置实施PCR处理和乳液破坏处理时相比,可使待测样品处理芯片100的便利性提高,可迅速地进行乳液PCR测定的一系列的处理。
[0260] 另外,在图32的上述构成例中,待测样品处理芯片100还具备:用于收集从被破坏的液滴14取出的载体13的第4流路140;用于使收集的载体13上的扩增产物和标记物质17反应的第5流路150。由此,可在待测样品处理芯片100的流路上进行收集载体13的处理、使扩增产物和标记物质17反应的处理。例如,与向在待测样品处理芯片100上形成的多数的孔分注液滴14的构成相比,由于可仅通过使液体流过这些流路而进行各处理,从而可容易并且迅速地进行乳液PCR测定的一系列的处理。
[0261] 以下,根据含核酸的液体流过的顺序说明各流路的构成。
[0262] 〈第1流路〉
[0263] 图33显示在预PCR中使用的第1流路160的构成例。第1流路160有通道161、注入试剂或待测样品的连接部162a及162b和排出液体的连接部162c。通道161为了液体的流速控制而以例如菱形成形。
[0264] 例如,从连接部162a注入用预处理提取的DNA,从连接部162b注入PCR扩增用试剂。DNA和试剂的混合液在流过通道161的过程中,由加热器单元541控制温度。通过温度控制,使得DNA和试剂反应,DNA被扩增。含被扩增的DNA的液体经连接部162c被移送到邻接的流体模块200。
[0265] 例如,由外部的装置作为预处理进行预PCR时,也可不在待测样品处理芯片100设置第1流路160。
[0266] 〈稀释流路〉
[0267] 图34(A)~(D)作为在稀释中使用的稀释流路170的构成例,显示170A、170B、170C及170D。170A、170B、170C及170D的任一方均有贮留部173。
[0268] 在图34的构成例中,稀释流路170以沿基板300的主表面301(参照图3)延伸的方式形成,含用于向贮留部173供给液体的第1流路(通道)171。贮留部173有在沿主表面301的方向相对于第1流路171的流路宽度W11而贮留部173的流路宽度扩大的形状。贮留部173的流路宽度自流路宽度W11扩大而成最大流路宽度W12。由此,在平板状的待测样品处理芯片100上形成由微流路构成的稀释流路170时,也可以以扁平的形状形成对于实现期望的稀释倍率充分的容量的贮留部173。再者,流路宽度是与流路中的液体流过的方向正交的方向的宽度。
[0269] 稀释流路170还含用于将贮留部173内的液体送出到液滴形成流路110的第2流路174。第2流路174有比贮留部173的最大流路宽度W12小的流路宽度W13。由此,可容易地提高自贮留部173送出到液滴形成流路110的液体的流速。结果,变得可在液滴形成流路110中有效率地形成液滴14。
[0270] 在图34的构成例中,稀释流路170具有用于注入含对象成分的液体及稀释液的连接部172a及172b,和排出稀释后的混合液的连接部172c。连接部172a及172b经第1流路171与贮留部173连接,贮留部173经第2流路174与连接部172c连接。含在贮留部173被稀释的DNA的液体进入第2流路174经连接部172c被移送到邻接的液滴形成流路110。
[0271] 稀释流路170A有大致菱形的贮留部173。稀释流路170B及170C有大致六角形的贮留部173。大致六角形的贮留部173有指定的2边比其他边长的形状。稀释流路170C及170D各自是大致形状与稀释流路170B及170A同样的六角形及菱形,但贮留部173的外缘部以带圆形的形状形成。即,在稀释流路170C及170D中无角部。通过外缘部成带圆形的形状,在将由热对流混合后的液体从贮留部173排出时,变得DNA难以残留在贮留部173内。稀释流路170B和170C与贮留部173的长边的方向不同。
[0272] 这样,稀释流路170的贮留部173可以以图34所示的大致菱形或大致六角形等的简易的形状形成,不要求蛇行流路这样复杂的结构。稀释流路170由于以在上述贮留部173内贮留稀释液18和作为对象成分10的DNA的状态,利用热对流混合DNA和稀释液,而无需为了搬送DNA和稀释液而进行复杂的控制。结果,由于使用待测样品处理芯片100执行数字检测,可不使通道结构、混合成分的搬送控制复杂化而混合多个成分。
[0273] 稀释流路170例如,以25倍以上1500倍以下的稀释倍率稀释对象成分。稀释倍率是指稀释前的对象成分浓度与稀释后的对象成分浓度的比(稀释倍率=稀释前的对象成分浓度/稀释后的对象成分浓度)。由此,可将被预先扩增的DNA容易地稀释至期望的浓度。
[0274] 在贮留部173中,例如,从连接部172a注入含在第1流路160被扩增的DNA(=对象成分10)的溶液。从连接部172b注入能达成用于执行数字检测的稀释倍率的量的稀释液18。自连接部172b注入的稀释液18的量由所要求的稀释倍率和自连接部172a注入的溶液的量决定。例如,在自连接部172a注入的溶液的量是1μL,要求的稀释倍率是50倍的情况中,从连接部172b注入49μL的稀释液18。
[0275] 如图35(A)~(D)所示,稀释流路170优选配置为与重力方向G大致平行。即,设置部510在使平板状的待测样品处理芯片100的主平面301中的长边方向Y或短边方向X(参照图
32)的任一方与重力方向G一致的状态下,保持待测样品处理芯片100。进而,加热部560对贮留部173内的混合液进行加热而使贮留部173内发生热对流。
[0276] 加热部560可对贮留部173的一部分的区域进行加热。例如,加热部560在贮留部173之中,对重力方向G的下侧的大致一半进行加热。由此,可将贮留部173分成相对高温的下侧区域和相对低温的上侧区域2部分。结果,抑制在贮留部173内形成多个局部的热对流,容易形成在贮留部173的内部全体的大的热对流。由此,可使贮留部173内的液体的混合更快速进行,使对象成分的浓度均匀化。
[0277] 为了使热对流发生,优选加热温度高。一方面,当温度过高时,有DNA的扩增开始的可能性。因此,加热部560的上限温度优选为比扩增温度的下限值低的值。扩增温度的下限值是例如90℃。从而,加热部560发热到例如,50℃以上85℃以下的温度而对混合液进行加热。由此,可一边防止DNA的扩增一边有效的混合。加热温度在50℃以上85℃以下的范围内,优选尽可能高,例如优选约80℃。
[0278] 加热部560例如,通过在不足10分钟的指定时间的期间对混合液进行加热,使热对流导致的对象成分和稀释液混合完成。虽然也受液量或稀释倍率的影响,但只要是不足10分钟的指定时间,就不用使待测样品处理芯片100的整体的处理时间增大至所需之上,能快速的混合。
[0279] 以下显示使用由来自加热部560的热而在贮留部173内发生的热对流稀释DNA的实验方法。
[0280] 【实验方法1】
[0281] 使用图36所示的有带圆形的菱形的贮留部173的稀释流路170D进行实验。菱形的贮留部173是2个对角线各自约12mm、约15mm。另外,贮留部173的深度(=厚度)是约540μm。由图36所示的稀释流路170D,将DNA的稀释倍率的目标值(理论值)设定为30倍及50倍而各自进行稀释。再者,稀释倍率是指稀释前的DNA浓度和稀释后的DNA浓度的比(稀释倍率=稀释前的DNA浓度/稀释后的DNA浓度)。
[0282] 以菱形贮留部173的2个对角线之中的任一方与重力方向G平行的方式配置稀释流路170。在本实验中,如图36所示,以菱形贮留部的2个对角线之中的长的一方与重力方向G平行的方式配置稀释流路170。
[0283] 从连接部172a注入含DNA的溶液1μL。当以30倍的稀释倍率稀释DNA时,从连接部172b注入29μL的稀释液(无核酸酶的水、以下同样)。当以50倍的稀释倍率稀释DNA时,从连接部172b注入49μL的稀释液。
[0284] 将DNA和稀释液贮留到贮留部173中之后,用加热部560对贮留部173的约一半的面积进行加热。加热温度设为约80℃。由热使贮留部173内发生热对流,静置约10分钟。
[0285] 静置约10分钟后,回收贮留部173内的混合液,将回收的混合液供于定量PCR。由定量PCR对混合液内的DNA进行定量,算出稀释倍率(稀释前的DNA浓度/稀释后的DNA浓度)。
[0286] 以30倍的稀释倍率稀释DNA时的实验值是平均28.7倍,以50倍的稀释倍率稀释DNA时的实验值是平均60.6倍。确认了通过用使稀释流路170的贮留部173发生热对流而混合DNA和稀释液,得到期望的稀释倍率。
[0287] 【实验方法2】
[0288] 对于稀释流路170的贮留部173内的热对流,还进行由计算机模拟的实验。在模拟中,使用热对流解析用的软件“STAR-CCM+(注册商标)”。
[0289] 如图37(A)及(B)所示,将矩形的贮留部173作为解析模型。在解析模型中,对填充了液体的贮留部173的约一半的面积于80℃加热10分钟。将贮留部内的液体的初期温度设为25℃、周边温度设为25℃。矩形贮留部的长边与重力方向变得平行的方式制成解析模型。
[0290] 图38(A)~(C)显示解析模型中的贮留部173的尺寸数据。在本实验中,制成2种矩形贮留部173A及173B(参照图38(A)及(B))的解析模型。填充到贮留部173中的液体的厚度(即,贮留部173的深度)是如图38(C)所示,在2种矩形贮留部173A及173B中共同设为0.5mm。
[0291] 在模拟中,为了使液体完全地填充于贮留部173内,贮留部173的尺寸与填充到贮留部173内的液体的尺寸相等。在图38(A)的解析模型中,贮留部173A的尺寸是34.4mm×4.5mm,长宽比是约7.6。在图38(B)的解析模型中,贮留部173b的尺寸是17.2mm×4.5mm,长宽比是约3.8。
[0292] 填充到贮留部173中的液体是样品(DNA)和稀释液的混合液。在图38(A)的解析模型中,样品设定为0.0516μL、稀释液设定为77.3484μL。在图38(B)的解析模型中,样品设定为0.0258μL、稀释液设定为38.6742μL。无论任何情况,理论上的稀释倍率均是1500倍。
[0293] 如图39(A)及(B)所示,使各自的解析模型的矩形贮留部173A(实施例1)、173B(实施例2)的长边方向与重力方向G一致,将下侧的约一半的面积加热到80℃,执行由热对流实施的贮留部内的混合液的搅拌模拟。另外,作为比较例,在图39(A)及(B)的各自的解析模型中,对于不进行加热而使自然扩散的情况(比较例1、2)也执行模拟。
[0294] 图40及图41是显示模拟的结果的坐标图。
[0295] 坐标图纵轴是体积标准偏差。体积标准偏差显示在贮留部173内的混合液中的样品(DNA)的偏差。体积标准偏差越变小,在混合液中的样品偏在于局部的程度越变少。即,体积标准偏差越变小,样品在混合液中越进行均匀地混合。
[0296] 坐标图横轴是搅拌混合液的时间。
[0297] 从图40及图41确认,与未进行加热的比较例1、2(虚线)相比,由加热使热对流发生的实施例1、2(实线)的混合更快速进行。另外确认,相比图39(A)的解析模型(参照图40),图39(B)的解析模型(参照图41)的混合更快速进行。即,贮留部173内的混合液的长宽比越变小(即,长宽比越接近于1),越快速进行混合,稀释效率越提高。
[0298] 【实验方法3】
[0299] 再在不同的条件下实施与实验方法2同样的模拟。如图42所示,设定条件不同的6种解析模型。No.1~No.6的各解析模型是各贮留部173的尺寸各自不同。模拟在对于各贮留部173的尺寸不同的6种解析模型,使共同的量的液体贮留的条件下实施。
[0300] 各解析模型通过对(纵尺寸×横尺寸)=(43mm×11.25mm)、(41.7mm×12mm)、(33.4mm×15mm)的3种尺寸变化各自设定厚度0.5mm和0.8mm这两个样式,准备合计6种贮留部173(No.1~No.6)。重力方向G在图42中向下,与贮留部173的长边方向一致。贮留部173的纵尺寸和横尺寸的长宽比是约3.82(No.1、No.4)、约3.48(No.2、No.5)、约2.23(No.3、No.6)。
[0301] 在各解析模型中的贮留部173的容量如图42所示。对于6种解析模型,使180μL的液体贮留,贮留的液体的纵尺寸像图42的阴影部那样变化。结果,贮留的混合液的纵尺寸和横尺寸的长宽比变成约2.84(No.1)、2.5(No.2)、1.6(No.3)、约1.78(No.4)、约1.56(No.5)、1(No.6)。
[0302] 图43是显示模拟的结果的坐标图。作为混合的进行速度的基准,计算从模拟开始起至体积标准偏差到达1.0×10-5所要求的时间。到达时间成为长的一方起No.1~No.6的顺序的结果。在No.1~No.3的组和No.4~No.6的组中混合的进行速度不同被认为是因为贮留部173的厚度不同。
[0303] 如果在相同的厚度的组内比较,则在No.1~No.3的组中,长宽比最小的No.3(长宽比1.6)最快速进行混合(484秒钟)。在No.4~No.6的组中,也是长宽比最小的No.6(长宽比1)最快速进行混合(122秒钟)。
[0304] 如此,贮留于贮留部173内的混合液的纵尺寸和横尺寸的长宽比越变小(即,长宽比越接近于1),越快速进行混合,稀释效率越提高。从该结果可知,与贮留部173的形状无关,通过以贮留于贮留部173内的混合液的纵尺寸和横尺寸的长宽比成为期望的值的方式调整混合液的贮留量,有效率地进行由热对流实施的混合。
[0305] 从而,在本实施方式中,如图39及图42所示,在使平板状的待测样品处理芯片100的主平面301(参照图3)中的长边方向Y或短边方向X的任一方(参照图32)与重力方向G一致的状态下,将沿重力方向G的方向作为贮留部173的纵方向,将沿长边方向Y或短边方向X的任一方之外的另一方的方向作为贮留部173的横方向时,优选在贮留部173中贮留混合液在贮留部173中所占的纵方向的长度L1和混合液在贮留部173中所占的横方向的长度L2的长宽比(L1/L2)成为0.1以上10以下的指定量的混合液。由此,可由热对流快速进行混合。
[0306] 另外可知,贮留部173自身的纵尺寸L3和横尺寸L4的长宽比越接近1,即使贮留混合液至接近贮留部173的容量上限,也由于混合液的长宽比接近1,从而可削减使适量的混合液贮留时的死空间。
[0307] 从而,在本实施方式中,如图42所示,贮留部173优选有沿第1面301的长边方向Y的贮留部173的第1长度L3和沿短边方向X的第2长度L4的长宽比(L3/L4)成为0.1以上10以下的形状。由此,在使待测样品处理芯片100的长边或短边与重力方向一致的使用状态中,可将贮留部173的长宽比设为期望的范围。结果,不用使贮留部173过度变大,也可容易地将贮留部173内的混合液的长宽比设为接近1。
[0308] 【稀释流路的其他构成例】
[0309] 图44显示稀释流路170的其他构成例。
[0310] 在图44的构成例中,待测样品处理芯片100具备串联连接的多个稀释流路170(170E、170F、170G)。在前段的稀释流路170E中被稀释的对象成分10和稀释液18的混合液之中,将指定量的混合液供给于后段的稀释流路170F。由此,串联连接的各多个稀释流路170可依次稀释对象成分10,从而可容易地实现用单独的稀释流路170得不到的高的稀释倍率。另外,由于可通过仅改变具备例如1个稀释流路170的流体模块200的串联连接数而自由地改变稀释倍率,从而即使是共同的稀释流路170,也可灵活地对应于所要求的稀释倍率或用途不同的各种的待测样品处理芯片100。
[0311] 在图44的例中,3个稀释流路170(170E、170F、170G)串联连接。多个稀释流路170以作为整体将各个稀释流路170的稀释倍率相乘而得到稀释倍率稀释对象成分10。由此,可容易地实现高的稀释倍率。
[0312] 例如,如果从稀释流路170E的连接部172a注入1μLDNA,从连接部172b注入49μL稀释液,在贮留部173内由热对流进行混合,则DNA以稀释倍率50倍被稀释。
[0313] 将在稀释流路170E中被稀释的DNA注入稀释流路170F。具体而言,自稀释流路170F的连接部172a注入1μL在稀释流路170E中被稀释的DNA,自稀释流路170F的连接部172b注入49μL的稀释液。将DNA和稀释液的混合液在稀释流路170F的贮留部173内由热对流进行混合。在稀释流路170E中被稀释50倍的DNA在稀释流路170F中再以50倍的倍率被稀释,作为结果,得到被稀释2500倍(502)的DNA。
[0314] 将在稀释流路170F中被稀释的DNA注入稀释流路170G。具体而言,自稀释流路170G的连接部172a注入在稀释流路170F中被稀释的DNA 1μL,自稀释流路170G的连接部172b注入49μL的稀释液。将DNA和稀释液的混合液在稀释流路170G的贮留部173内由热对流进行混合。在稀释流路170E及170F中被稀释2500倍的DNA在稀释流路170G中再以50倍的倍率被稀释,作为结果,得到被稀释125000倍(503)的DNA。
[0315] 由串联连接的稀释流路170的数和向各流路注入的DNA及稀释液的量,可控制达成的稀释倍率。例如,将2个稀释流路170(各自设为170E、170F)串联连接,向稀释流路170E注入0.1μL的DNA和149.9μL的稀释液而混合。从在稀释流路170E中被稀释的混合液将0.1μL注入到稀释流路170F中,用149.9μL的稀释液稀释。结果,在2个稀释流路170中达成的稀释倍率达225万倍(15002)。
[0316] 多个稀释流路170优选作为整体,以103倍以上107倍以下的稀释倍率稀释对象成分。由此,在预备扩增DNA至预PCR的扩增结果充分稳定的程度的数时,也可由多个稀释流路170,容易地稀释至对于乳液制成处理必要的稀释倍率。例如,当预PCR处理后的DNA数达108~1012程度时,1个或多个稀释流路170整体要求46倍~46万倍左右。因此,即使特别扩增的DNA数多时,只要是103倍以上107倍以下的稀释倍率,则充分的稀释变得可能。
[0317] 〈液滴形成流路〉
[0318] 图45显示在乳液形成中使用的液滴形成流路110的构成例。液滴形成流路110有通道111,注入待测样品或试剂等的液体的连接部112a、112b、112c及112d,和排出液体的连接部112e。再者,在液滴形成流路110中,也可仅设连接部112a或112b的任何一方。通道111例如含至少2个通道交叉的交叉部分113。
[0319] 例如,含经预PCR扩增的DNA的液体从连接部112a流入,含载体13和用于扩增反应的试剂11的液体自连接部112b注入。在此例中,载体13是磁性粒子。自连接部112a和112b各自注入的液体在通道111中混合,流入交叉部分113。磁性粒子的粒径是例如0.5μm-3μm。为了向连接部112a及112b送液,泵521附加压力P(1000mbar≤P≤10000mbar)。
[0320] 例如,分散介质15自连接部112c及112d注入。分散介质15是例如乳液形成用的油。注入的油由各自不同的途径流入交叉部分113。为了向连接部112a送油,泵521附加压力P(1000mbar≤P≤10000mbar)。通过在交叉部分113中使混合液流动和分散介质15流动交汇,形成乳液。
[0321] 为了提高对于向泵521附加的压力的抗性,在本实施例中,基板300的厚度d优选设为2mm以上。例如如果将送液的压力设为8000mbar左右,则有在基板300过薄时发生割裂的担忧。通过将基板300的厚度d设为2mm以上,抑制基板300的割裂。
[0322] 图46显示交叉部分113的构成例。
[0323] 在图46的例中,液滴形成流路110含混合液流过的第1通道111a,对于混合液有非混合性的分散介质15流过的第2通道111b和第1通道111a与第2通道111b混合的交叉部分113。由此,可对混合液的流动,由分散介质15的流动赋予剪切力,有效率地形成混合液的液滴14。
[0324] 在图46的例中,交叉部分113以第1通道111a和第2通道111b正交的方式形成。另外,在交叉部分113中,第1通道111a和与排出用的连接部112e连接的第3通道111c以直线状形成,以第2通道111b相对于第1通道111a及第3通道111c正交的方式连接。另外,在交叉部分113中,2个第2通道111b以从两侧夹入1个第1通道111a的方式交叉。
[0325] 交叉部分113中的各通道111a~111c的宽度W1是例如,5μm以上100μm以下。由此,可一边充分地确保液滴14的生成速度(即,每单位时间内生成的液滴数),一边抑制通道111a~111c的阻塞。在本实施例中,通道111a~111c的宽度W1是约20μm。
[0326] DNA与试剂的混合液流过第1通道111a而流入交叉部分113。油从图46的上下方向的第2通道111b流入交叉部分113。混合液由在交叉部分113中通过由油参与而发生的剪切力切断,成为液滴14。通过被切断的液滴14被包在流入交叉部分113的油内,形成了乳液。即,液滴形成流路110使作为对象成分10的DNA以每1分子包含在液滴14中。变成乳液的样品流进入第3通道111c,经连接部112e移送到邻接的第2流路120。
[0327] 控制部530以向液滴形成流路110施加压力而移送混合液和分散介质15形成液滴14的方式控制由送液部520供给混合液和分散介质15的压力。由此,例如与旨在向贮留到孔中的分散介质15中滴下混合液的构成相比,可在施加压力的分散介质15中连续形成液滴
14。结果,可高速生成液滴14。
[0328] 例如,DNA与试剂的混合液以0.4μL/min~7μL/min的流速流入交叉部分113,油以1μL/min~50μL/min的流速流入交叉部分113。流速由泵521附加的压力控制。例如,通过分别使DNA和试剂的混合液以2μL/min(约5200mbar)、使油以14μL/min(约8200mbar)的流速流入自交叉部分113形成约1千万个/min的液滴14。
[0329] 控制部530,例如以60万个/分钟以上、1800万个/分钟以下的比例形成液滴14的方式控制送液部520的压力。如此,通过高速形成液滴14,可缩短待测样品处理所要求的时间。再者,在高速形成液滴14时,精密控制各个液滴14的粒径,或生成速度的偏差等变难。与此相比,在本实施方式中,通过在第3流路130中破坏扩增处理后的液滴14,可无需液滴14的粒径或生成速度等的精确的控制,从而可不给核酸检测的精度带来影响,使液滴形成高速化。
[0330] 这样,为了高速形成液滴14,有向待测样品处理芯片100施加高的压力的必要。如上所述,可由基板300的厚度d的设定或基板300的材料的选定,容易地得到耐高压的基板300。再者,通过将设在基板300的贯通孔310作为液体注入用的端口101使用,可容易地提高待测样品处理芯片100的液体注入用的端口101的耐压力性能。将贯通孔310形成为厚度方向的贯通孔等的单纯的形状,在提高耐压力性能的方面也是有效的。
[0331] 再者,在图46的例中,交叉部分113由1个混合液的流入的第1通道111a、2个油的流入的第2通道111b、1个流出乳液的第3通道111c的这样合计4个通道111以十字形成。在图47的例中,交叉部分113由3个通道111以T字状形成。在图47的例中,混合液从1个第1通道111a流入,油从1个第2通道111b流入。由油流动的剪切力,使得混合液在油中变成液滴,形成乳液。乳液化的样品流从1个第3通道111c流出。
[0332] 〈第2流路〉
[0333] 图48显示在乳液PCR中使用的第2流路120的构成例。第2流路120有通道121、液体流入的连接部122a和排出液体的连接部122b。
[0334] 第2流路120,例如以液滴14交替通过多个温度区TZ的方式形成。由此,可仅通过在第2流路120内移送液滴14而实施热循环处理。即,与在例如第2流路120中使液滴14停止,使加热器单元541的温度周期性地变化的构成相比,可迅速地进行处理。另外,也可使处理待测样品处理芯片100的待测样品处理装置500侧的动作控制简便化。温度区TZ也可为3个以外的其他数。
[0335] 在图48的例中,通道121有旨在多次经由由加热器单元541形成的多个温度区TZ1~TZ3的蛇行结构。通道121经由各温度区TZ1~TZ3的次数对应于热循环数。即,第2流路120以横切多个温度区TZ,仅按照根据热循环数的次数往返多个温度区TZ的形状来形成。由此,可仅通过使含液滴14的乳液通过第2流路120,容易地实施期望的循环数的热循环处理。
[0336] 乳液PCR的热循环数,例如,设定为40个循环左右。从而,虽在图48中简略化图示,但通道121以将各温度区TZ1~TZ3横切40次左右的方式,以根据循环数的次数的往返形状或蛇行形状来形成。
[0337] 如图48所示,各自的液滴14内的DNA在流过通道121的过程中被扩增。含被扩增的DNA的液滴14经连接部122b被移送到邻接的第3流路130。
[0338] 〈第3流路〉
[0339] 图49显示在乳液的破坏中使用的第3流路130的构成例。第3流路130有混合多个液体的功能。第3流路130含通道131,用于破坏乳液或液滴的试剂16等流入的连接部132a、132b及132c,和排出液体的连接部132d。
[0340] 例如,经乳液PCR工序的乳液从连接部132b流入,用于破坏液滴的试剂从连接部132a及132c流入。乳液和用于破坏液滴的试剂在流过通道131的过程中混合,乳液中的液滴
14被破坏。通道131以促进液体的混合的形状构成。
[0341] 例如,第3流路130有旨在生成用于混合液滴14和用于破坏液滴的试剂的湍流的弯曲的形状。由此,由于在通过弯曲的第3流路130时可搅拌液滴14和用于破坏液滴的试剂,从而可促进混合。
[0342] 具体而言,第3流路130有例如蛇行形状。由此,可在第3流路130设置多个弯曲或弯曲的部分,从而可更有效促进混合。在图49的构成例中,第3流路130含多个弯曲部133和连接弯曲部133间的多个直线部134。换言之,第3流路130有直线部134在弯曲部133向相反侧折返的折返结构。由此,可通过液体交替通过直线部134和弯曲部133,反复生成湍流而进行搅拌。结果,可更加有效促进混合。从液滴14取出的磁性粒子经连接部132d被移送到邻接的第4流路140。
[0343] 〈第4流路〉
[0344] 图50显示在清洗工序(第1次清洗)中使用的第4流路140的构成例。第4流路140含通道141,液体流入的连接部142a及142b,和排出液体的连接部142c及142d。
[0345] 第4流路140,例如,含由磁力捕获磁性粒子而用于使磁性粒子在沿第4流路140的方向往复移动的直线部143。由此,可在直线部143上容易地收集清洗磁性粒子。另外,通过在清洗液中使磁性粒子在直线部143上往复移动,可抑制磁性粒子互相固着而成块状。直线部143,例如,有大致长方形的形状等,在指定方向直线状延伸的形状。在图50的例中,通道141的整体成直线部143。直线部143也可作为通道141的一部分形成。
[0346] 在图50的例中,流入侧的连接部142a及142b与直线部143的一端侧连接,排出侧的连接部142c及142d与直线部143的另一端侧连接。连接部142a及142b的一方是用于供给清洗液的连接部,连接部142a及142b的另一方是用于供给磁性粒子的连接部。另外,连接部142c及142d的一方是用于排出清洗液的连接部,连接部142c及142d的另一方是用于向之后的流路送出磁性粒子的连接部。由此,可通过使液体向相同的方向流动而各自进行将磁性粒子送入第4流路140内的动作、使清洗液流过第4流路140而排出的动作、将清洗后的磁性粒子自第4流路140送出的动作。因此,由于不发生液体的逆流,从而有效率地进行清洗工序。
[0347] 另外,在图50的例中,直线部143有比用于使液体流入的连接部142a中的流路宽度W2大的流路宽度W3。由此,直线部143可设为能使磁性粒子与清洗液充分地接触的宽幅形状。结果,可提高清洗效率。
[0348] 图51显示由第4流路140清洗-浓缩磁性粒子的动作例。含磁性粒子的液体从连接部142a流入通道141。液体中的磁性粒子由磁铁640的磁力浓缩。磁铁640可在直线部143的长边方向往复移动。磁性粒子追随磁铁640的往复运动而在直线部143内一边往复移动一边凝集。
[0349] 从连接部142b供给清洗液。清洗液从连接部142b通过直线部143连续流向连接部142d。连接部142d作为用于排出清洗液的排水道发挥功能。通过清洗液的流动之中磁性粒子追随磁铁640的动作而在直线部143内往复移动而进行清洗处理。通过磁性粒子追随磁铁
640的动作而在直线部143内往复移动,抑制磁性粒子互相固着成块状。
[0350] 在第1次清洗工序中,使用含醇的清洗液。由使用清洗液的第1次清洗,除去磁性粒子上的油膜,被扩增的双链DNA变性为单链。清洗-浓缩过的磁性粒子从连接部142c排出,被移送到邻接的第5流路150。
[0351] 〈第5流路〉
[0352] 图52显示在杂交工序中使用的第5流路150的构成例。磁性粒子,在第5流路150中,与含标记物质的试剂混合,被供于热循环。第5流路150可设为与图33的第1流路160同样的构成。即,第5流路150含用于使液体流入的一方的连接部152a及152b、用于使液体流出的另一方的连接部152c、和连接流入侧的连接部152a及152b和流出侧的连接部152c之间的通道151。
[0353] 在图52的构成例中,例如,从连接部152a移送含磁性粒子的液体,从连接部152b注入含标记物质17的试剂。利用热循环,磁性粒子上的DNA与标记物质17结合。
[0354] 在图52的构成例中,第5流路150的通道151的流路宽度W4沿液体的流通方向变化。即,从通道151的上游侧沿流通方向宽度逐渐地变大,自大致中央的位置起向下游侧宽度逐渐地变小。在图52的例中,通道151有菱形形状。这样,通过使流路宽度W4沿流通方向变化,可控制在通道151的内部的液体的流速。结果,可控制为与其他流路中的流速不同的、对于使核酸10的扩增产物和标记物质17结合适宜的流速。
[0355] 与标记物质17杂交(结合)后的第2次清洗工序也可在第5流路150中进行。在例如图52中,在由磁铁640(参照图51)使磁性粒子在通道151内集磁的状态下,从连接部152b注入清洗液。在第2次清洗工序中,PBS被作为清洗液使用。由使用清洗液的第2次清洗,除去未与DNA结合的未反应的标记物质17(含非特异性吸附于磁性粒子的标记物质)。此时,与第4流路140(参照图50)同样地,在第5流路150中也可设置排水道用的排出侧的连接部152。第2次清洗后的含标记物质17的磁性粒子从连接部152c排出。
[0356] 再者,也可在进行杂交的第5流路150的下游侧追加进行第2次清洗的第4流路140。
[0357] 〈流路构成的变形例〉
[0358] 作为其他构成例,也可以构成为在1个第4流路140(参照图51)中实施第1次清洗、杂交及第2次清洗。此时,从连接部142a将乳液破坏后的样品导入通道141而由磁铁640集磁。从连接部142b,顺序注入第1次清洗用的含有醇的清洗液、杂交用的标记试剂、第2次清洗用的清洗液(PBS)而执行各工序的处理。此时,无设置第4流路140的下游侧的第5流路150的必要。
[0359] 【检测工序的说明】
[0360] 第2次清洗后的含标记物质17的磁性粒子例如由流式细胞仪或图像解析来检测。由于用流式细胞仪检测,含标记物质17的磁性粒子,例如,从待测样品处理装置500回收,移送到检测部550或设于装置外的流式细胞仪。另外,含标记物质17的磁性粒子由待测样品处理装置500的检测单元544检测基于标记的荧光等。另外,含标记物质17的磁性粒子由待测样品处理装置500的照相机单元545摄像,由与待测样品处理装置500或待测样品处理装置
500连接的计算机解析摄像的图像。
[0361] 再者,需知,本次公开的实施方式在全部方面是例示而不是限制。本发明的范围不限于上述实施方式说明而由专利权利要求表示,进而,包括与专利权利要求等同的含义及在该范围内的全部的变更(变形例)。
[0362] 【符号的说明】
[0363] 10:对象成分(核酸)、
[0364] 11:与对象成分反应的试剂、
[0365] 12:引物、
[0366] 13:载体、
[0367] 14:液滴、
[0368] 15:分散介质、
[0369] 16:用于破坏液滴的试剂、
[0370] 17:标记物质、
[0371] 18:稀释液、
[0372] 100:待测样品处理芯片、
[0373] 110:液滴形成流路、
[0374] 111a:第1通道、
[0375] 111b:第2通道、
[0376] 113:交叉部分、
[0377] 120:第2流路、
[0378] 130:第3流路、
[0379] 140:第4流路、
[0380] 150:第5流路、
[0381] 160:第1流路、
[0382] 170:稀释流路、
[0383] 171:第1流路、
[0384] 173:贮留部、
[0385] 174:第2流路、
[0386] 200:流体模块、
[0387] 300:基板、
[0388] 301:第1面(主表面)、
[0389] 350:连接流路、
[0390] 500:待测样品处理装置、
[0391] 510:设置部、
[0392] 520:送液部、
[0393] 560:加热部
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