CN108508225A - 使用样本处理片的液体输送方法、样本处理片的液体输送装置 - Google Patents
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Abstract
在往样本处理片注入液体时,为了防止作业复杂化并迅速输送所需要量的液体,本发明提供一种使用样本处理片的液体输送方法,使样本处理片(100)所设置的液体安放部(120)所安放的第1液体(10)通过往液体安放部(120)施加压力而输送到流路(110);向与样本处理片(100)连接的液体输送装置(500)所配设的贮存部(600)施加压力,使贮存部(600)内的第2液体(20)从样本处理片(100)所设置的注入口(130)输送到流路(110);在流路(110)内形成包含从液体安放部(120)输送来的第1液体(10)、从注入口(130)输送来的第2液体(20)在内的流体。
Description
技术领域
有一种为了用盒式样本处理片进行样本处理而将各种液体往样本处理片输送的技术(比如,参考专利文献1)。
背景技术
如图38所示,所述专利文献1公开的技术中,为了进行样本处理而使用形成有数个室901的样本处理片对各种液体进行输送,样本处理片即盒900。数个室901上安装有:活塞902,在室901内上下移动来往室901内外输送液体;毛细管连接器904,其与把外部机器(图中没显示出)和室901连接起来的毛细管903(指的是利用毛细现象的细管)相连接。各室901通过盒900内部形成的流体通道(图中没显示出)得到连接。
使用者可通过手工作业往各室901注入液体。另外,在所述专利文献1中,通过毛细管903及毛细管连接器904使各种液体从外部机器移动到室901内。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 美国专利第9126160号说明书。
发明内容
发明要解决的技术问题
在所述专利文献1所记载的技术中,利用了毛细现象的毛细管903进行液体输送时,存在难以增大流量的问题,因此,如果要输送所需要量的液体,需要耗费较长时间。另一方面,如果要预先在全部室901中注入各种液体,那么将液体注入室内的作业将会变得繁杂。
在样本处理片中,根据液体种类的不同,所使用的液体的量也会有所不同,因此在往样本处理片注入液体时,人们希望能在防止作业烦杂化的同时迅速输送所需要量的液体。
本发明的目的在于,防止往样本处理片注入液体时的作业烦杂化并迅速输送所需要量的液体。
解决技术问题的技术方案
本发明第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,样本处理片(100)具备供多种液体流入的流路(110),其特征在于:将设置在样本处理片(100)的液体安放部(120)所安放的第1液体(10)通过往液体安放部(120)施加压力而输送到流路(110);通过往与样本处理片(100)连接的液体输送装置(500)所配设的贮存部(600)施加压力来将贮存部(600)内的第2液体(20)从设置在样本处理片(100)的注入口(130)输送到流路(110);在流路(110)内形成包含从所述液体安放部(120)输送的第1液体(10)和从注入口(130)输送的所述第2液体(20)的流体。
第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,通过所述结构,能将用于样本处理的第2液体(20)贮存在配设于液体输送装置(500)的贮存部(600),并通过往贮存部(600)施加压力从贮存部(600)通过样本处理片(100)的注入口(130)往流路(110)输送液体。由此,在第1液体(10)及第2液体(20)中,对于第2液体(20),就不需要通过手工作业往样本处理片(100)进行注入,因此,在往样本处理片(100)注入液体时能够防止作业的复杂化。而且,和使用毛细管进行液体输送的情况不同,本发明是往配设于液体输送装置(500)的贮存部(600)施加压力来进行第2液体(20)的液体输送,因此能使用泵等压力源以较大的流量轻松且迅速地进行液体输送。综上的结果,在往样本处理片(100)注入液体时,能够在防止作业复杂化的同时迅速进行所需要量的液体输送。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选第1液体(10)包含来自生物体的样本(11)。若为这样的结构,来自生物体的样本(11)就不必通过液体输送装置(500)的液体输送管等,而是能够从设置在样本处理片(100)的液体安放部(120)往流路(110)直接输送。因此,即使通过同一液体输送装置(500)对不同的数个样本处理片(100)反复进行液体输送处理,也能防止样本(11)发生污染。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选第1液体(10)包含与使用样本处理片(100)所进行的样本检查的与检查项目相应的成分(12)。如果是这样的结构,和样本检查的与检查项目相应的成分(12)就不用通过液体输送装置(500)的液体输送管等,能够从设置在样本处理片(100)的液体安放部(120)直接被输送到流路(110)。因此,即使对进行不同检查项目的样本检查的数个样本处理片(100)通过同一液体输送装置(500)反复进行液体输送处理,也能防止与检查项目相应的成分(12)发生污染。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选使数个液体安放部(120)所安放的数种第1液体(10)通过往各个液体安放部(120)施加压力而分别被输送到流路(110)。如果是这样的结构,就能对数种第1液体(10)同时进行液体输送。因此能够迅速地输送所需要量的液体。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选往通过注射工具(700)注入了第1液体(10)的液体安放部(120)施加压力,由此将第1液体(10)输送到流路(110)。如果是这样的结构,和往孔板等注入液体的情形同样地,作业者能使用移液管等注射工具(700)轻松地将第1液体(10)注入到液体安放部(120),因此,对作业者来说更方便。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选将贮存在数个贮存部(600)的数种第2液体(20)中的每一种通过通用的注入口(130)输送到流路(110)。如果是这样的结构,在样本处理片(100)上就不必设置和数种第2液体(20)对应的数个注入口(130),这样就能将样本处理片(100)做得简单而紧凑。而且,对液体输送装置(500)来说,因为不用设置和数个注入口(130)对应的数个液体输送管,因此能将液体输送装置(500)的结构做得简单。即,即使使用数种第2液体(20),也能将液体输送所涉及的结构做得简单化。
这种情况中,优选对液体输送装置(500)中设置在数个贮存部(600)中的每一贮存部和注入口(130)之间的阀门(507)进行切换,由此将数种第2液体(20)中的每一种通过注入口(130)输送到流路(110)。如果是这样的结构,就不用进行重接液体输送装置(500)内的液体输送管一类的作业,也不用为选择要输送的第2液体(20)而进行移动贮存部(600)一类的作业,通过对阀门(507)的切换,很轻松地就能将数种第2液体(20)中的每一种输送到流路(110)。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选控制往安放第1液体(10)的液体安放部(120)施加的压力以及往贮存第2液体(20)的贮存部(600)施加的压力,由此在流路(110)内形成以第2液体(20)为分散剂以第1液体(10)为分散质的乳浊液状态的流体。在此,乳浊液是指,在分散剂中分散着分散质的分散系溶液。分散系是指,分散质在分散剂中成浮游或悬浮状态。分散质不和分散剂混合。即,分散剂和分散质不会通过混合形成均匀相。分散质通过分散剂相互分离,由分散剂包围住其周围。由此,在乳浊液状态下,分散剂中形成分散质的液滴。形成乳浊液状态的流体叫做“乳化”。所述结构能在流路(110)内形成在第2液体(20)中分散着第1液体(10)的液滴(50)的乳浊液状态的流体。由此,比如,通过将样本中的成分分割为1个单位的程度并使其收纳在液滴(50)中,就能在样本处理片(100)中实施每1单位成分的样本处理。为了形成第1液体(10)的液滴(50),优选以相对较大的流量输送第2液体(20),因此,如果所要进行的处理需要形成乳浊液状态的流体,则能够从液体输送装置(500)一侧的贮存部(600)将第2液体(20)输送到样本处理片(100)的本发明非常适合。另外,关于每1单位的成分,比如,样本中的成分如果是核酸,以1个核酸分子为单位。比如,样本处理是对各液滴(50)进行核酸扩增处理,则能够在液滴(50)中生成仅由1个分子得到的核酸扩增产物。
这种情况中,优选在具备相互交叉的第1通道(111a)和第2通道(111b)的流路(110)中往第1通道(111a)和第2通道(111b)分别输送第1液体(10)和第2液体(20),由此形成包含第2液体(20)和第1液体(10)的乳浊液状态的流体。这样一来,在第1通道(111a)和第2通道(111b)的交叉部分,将第2液体(20)的液流所产生的剪切力施加到第1液体(10),以此就能在第2液体(20)中连续高效地生成第1液体(10)的多个液滴(50),这样就能有效率地形成乳浊液状态。
于所述流路(110)内在第2液体(20)中形成第1液体(10)的液滴(50)的上述结构中,优选第1液体(10)包含来自生物体的样本(11),第2液体(20)是油(21)。此时,来自生物体的样本(11)一般成水相,易和油(21)之间形成界面,因此就能轻松在油(21)中形成分散着第1液体(10)的液滴(50)的乳浊液状态。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选方案为:使呈现为乳浊液状态的流体的第1液体(10)通过往液体安放部(120)施加压力输送到流路(110),将用于使第1液体(10)破乳的第2液体(20)通过往贮存部(600)施加的压力从注入口(130)输送到流路(110),在流路(110)内混合第1液体(10)和第2液体(20)。另外,破乳(demulsification)是指,破坏(解除)分散剂中存在分散质的乳浊液状态,使各相分离。也就是指,从分散剂中分散有分散质的状态形成相互分离的多种相。这样,通过破乳就能在样本处理片(100)内对第1液体(10)所包含的液滴(50)进行破坏处理。在此,为了能有效率地破坏多个液滴(50),优选相对于第1液体(10)来说以相对较大的流量输送第2液体(20),以促进其和第1液体(10)的混合,由此,能从液体输送装置(500)一侧的贮存部(600)将第2液体(20)输送到样本处理片(100)的本发明适合对液滴(50)进行破坏处理(即,破乳)。
这种情况中优选方案为:第1液体(10)是油(21)中存在着包含来自生物体的样本(11)及与样本(11)结合的载体(13)的分散质的乳浊液状态的流体。这样,针对对每1单位的成分进行了样本处理的、且担载在载体(13)上的成分以液滴(50)状态存在的第1液体(10),能够通过破乳取出液滴(50)内的成分,在流路(110)内统一进行处理。
在将用于破乳的第2液体(20)输送到流路(110)的结构中,优选方案为:使设置在样本处理片(100)的数个液体安放部(120)中的某一液体安放部所安放的第3液体(30)通过往液体安放部(120)施加的压力而输送到流路(110),在流路(110)内混合通过和第2液体(20)混合而被破乳的第1液体(10)、包含用于检测包含于第1液体(10)的样本(11)的标记物质(31)的第3液体(30)。这样就能在流路(110)内对已经针对每1单位成分进行了样本处理的样本(11)中的成分通过标记物质(31)进行标记处理。而且,因为标记物质(31)会因目标成分不同而不同,因此使第3液体(30)安放在样本处理片。(100)的液体安放部(120)中而不是液体输送装置(500)一侧的贮存部(600)中,由此,通过同一液体输送装置(500)对数个样本处理片(100)进行液体输送时能防止标记物质(31)的污染。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选方案为:从设置在样本处理片(100)的排出口(150)回收流路(110)内的流体。这样就能通过排出口(150)很轻松地从样本处理片(100)回收样本处理后的试样。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选方案为:使贮存在贮存部(600)的第4液体(40)通过往贮存部(600)施加压力而从注入口(130)输送到流路(110)并配置在流路(110)内,第4液体(40)被配置在流路(110)内之后、或者与第4液体(40)向流路(110)的配置同步地,使所述第1液体(10)处于能向所述液体安放部(120)注入的状态。这样,第1液体(10)被注入到液体安放部(120)的情况下,通过第4液体(40)防止第1液体(10)往流路(110)移动。因此,比如,可能由于进行样本处理的作业者的个人原因,第1液体(10)安放在液体安放部(120)后到进行液体输送前需要较长时间,这时本发明能将第1液体(10)安放在液体安放部(120)内。
这种情况中,第4液体(40)优选使用被贮存在贮存部(600)的第2液体(20)。这样,就能将用于样本处理的第2液体(20)转用作第4液体(40),因此就没有必要在第2液体(20)之外准备专用的第4液体(40)。另外,用于输送第4液体(40)的液体输送装置(500)的结构也能和第2液体(20)通用,因此就能将涉及液体输送的结构做得简单化。
在将所述第4液体(40)配置在流路(110)的结构中,优选方案为:在流路(110)中至少包括与安放第1液体(10)的液体安放部(120)的连接部分(140)在内的范围内使第4液体(40)充满流路(110)。这样,通过充满流路(110)内与液体安放部(120)的连接部分(140)的第4液体(40)就能有效防止第1液体(10)往流路(110)一侧移动。
所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选方案为,将第2液体(20)以比第1液体(10)大的流量从贮存部(600)通过注入口(130)输送到流路(110)。这样,就能从液体输送装置(500)输送比第1液体(10)流量大的第2液体(20)。而且,比起样本处理片(100)的液体安放部(120),设置在液体输送装置(500)的贮存部(600)在配设空间等方面受到的限制更少,较易于做大体积,因此,针对使用量较大的第2液体(20)能轻松地确保充分的液体输送量。
在所述第1层面中的使用样本处理片的液体输送方法中,优选方案为,通过往贮存部(600)施加压力,将贮存部(600)内的第2液体(20)从分别设置在样本处理片(100)的数个流路(110)的数个注入口(130)分别输送到数个流路(110)。这样,相较于在数个流路(110)分别设置第2液体(20)用的液体安放部并进行注入的情况,本发明只要在液体输送装置(500)的贮存部(600)内贮存第2液体(20)就能实现往数个流路(110)一并输送液体,因此贮存第2液体(20)的作业就能变得简便。另外,因为本发明能从贮存部(600)并行往数个流路(110)输送第2液体(20),即使样本处理片(100)具备数个流路(110),本发明也能迅速地进行液体输送。
本发明的第2层面中的样本处理片的液体输送装置是一种向样本处理片(100)输送液体的液体输送装置(500),样本处理片(100)具备供多种液体流入的流路(110),液体输送装置(500)具备:第1液体输送机构(510),通过往设置在样本处理片(100)的液体安放部(120)施加压力来将液体安放部(120)所安放的第1液体(10)输送到样本处理片(100)的流路(110);第2液体输送机构(520),通过往贮存第2液体(20)的贮存部(600)施加压力来将贮存部(600)内的第2液体(20)从设置在样本处理片(100)的注入口(130)输送到流路(110);其中,通过第1液体输送机构 (510)及第2液体输送机构(520)的液体输送在流路(110)内形成包含第1液体(10)和第2液体(20)的流体。
在第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,通过所述结构,将用于样本处理的第2液体(20)先贮存在贮存部(600),通过第2液体输送机构(520)往贮存部(600)施加压力就能从贮存部(600)通过样本处理片(100)的注入口(130)往流路(110)输送液体。由此,在第1液体(10)及第2液体(20)中,对于第2液体(20)就没有必要通过手工作业往样本处理片(100)注入,因此能防止往样本处理片(100)注入液体时的作业复杂化。另外,和使用毛细管进行液体输送的情况不同,本发明是通过第2液体输送机构(520)从液体输送装置(500)往贮存部(600)施加压力来输送第2液体(20),因此能使用泵等压力源以较大的流量轻松且迅速地进行液体输送。综上的结果,在往样本处理片(100)注入液体时,能够在防止作业复杂化的同时迅速进行所需要量的液体输送。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,第1液体输送机构(510)包含用于往液体安放部(120)施加压力的第1压力源(511),第2液体输送机构(520)包含用于往贮存部(600)施加压力的第2压力源(521)。这样,安放在液体安放部(120)的第1液体(10)的液体输送和贮存在贮存部(600)的第2液体(20)的液体输送就能通过第1压力源(511)和第2压力源(521)分别进行。因此,能够对液体输送压力、液体输送的开始时机进行自由控制,因此,液体输送处理的自由度就得到提高。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,第1液体输送机构(510)包含连接第1压力源(511)和液体安放部(120)的压力路径(512);第2液体输送机构(520)包含连接贮存部(600)和注入口(130)的液体输送管(522)。这样,就能在各自的路径中分别进行第1液体(10)的液体输送和第2液体(20)的液体输送。基于此,液体输送处理的自由度也得到了提高。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,贮存部(600)包含收纳第2液体(20)的液体容器(610);所述装置还具备放置液体容器(610)的容器放置部(505)。这样就能从配设于液体输送装置(500)的容器放置部(505)的液体容器(610)直接输送第2液体(20)。因此,比如,相较于将第2液体(20)移动到液体输送装置(500)内的液体室等的贮存部的情形,本发明液体容器(610)能原封不动作为贮存部(600)利用,因此,对作业者来说更方便。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,贮存部(600)包含收纳第2液体(20)的液体容器(610);所述装置还具备用于连接外部的液体容器(610)和第2液体输送机构(520)的外部连接部(506)。这样就能将第2液体(20)的贮存部(600)配置在装置的外部,和将贮存部(600)设置在装置内相比能够将液体输送装置(500)做得紧凑。另外,比如,相较于将第2液体(20)移动到液体输送装置(500)内的液体室等的贮存部的情形,本发明液体容器(610)能原封不动作为贮存部(600)利用,因此,对作业者来说更方便。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,第1液体输送机构(510)通过控制往安放第1液体的液体安放部(120)施加的压力来将第1液体(10)输送到流路(110),第1液体(10)包含来自生物体的样本(11)。这样,来自生物体的样本(11)就不必取入装置内部,而是能从设置在样本处理片(100)的液体安放部(120)直接输送到流路(110)。因此,即使对不同的数个样本处理片(100)反复进行液体输送处理,也能防止样本(11)污染。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,第1液体输送机构(510)通过控制往安放第1液体(10)的液体安放部(120)施加的压力来将第1液体(10)输送到流路(110),所述第1液体(10)包含与使用样本处理片(100)所进行的样本(11)检查的与检查项目相应的成分(12)。这样,就不必将和样本检查的与检查项目相应的成分(12)取入装置内部,能够从设置在样本处理片(100)的液体安放部(120)直接往流路(110)进行液体输送。因此,即使对进行不同检查项目的样本检查的数个样本处理片(100)反复进行液体输送处理,也能防止与检查项目相应的成分(12)被污染。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,第1液体输送机构(510)控制施加到数个液体安放部(120)分别贮存的数种第1液体(10)的压力,由此将数种第1液体(10)中的每一种输送到流路(110)。这样就能将数种第1液体(10)通过各自的压力分别以不同的流速进行输送,能分别在不同时机开始输送数种第1液体(10)。因此,能够将数种第1液体(10)自由地输送到样本处理片(100),因此就能根据各种各样的样本处理化验进行液体输送。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,第1液体输送机构(510)往通过注射工具(700)注入了第1液体(10)的液体安放部(120)施加压力,将第1液体(10)输送到流路(110)。这样,和往孔板等注入液体的情形同样地,作业者使用移液管等注射工具(700)就能很轻松地从液体安放部(120)的开口(121)注入第1液体(10),对作业者来说更方便。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,第2液体输送机构(520)将安放在数个贮存部(600)中的数种第2液体(20)中的每一种通过通用的注入口(130)输送到流路(110)。这样,因为不用设置和数个注入口(130)对应的数个液体输送管,能够实现装置结构的简单化。即,即使使用数种第2液体(20),也能将涉及液体输送的结构做得简单化。
在这种情况中,优选方案为,第2液体输送机构(520)包含用于对通用的注入口(130)与各贮存部(600)的连接进行切换的阀门(507),通过阀门(507)的切换将数种第2液体(20)中的每一种通过通用的注入口(130)输送到流路(110)。这样,无需重接液体输送装置(500)内的液体输送管一类的作业,无需以选择所要输送的第2液体(20)为目的而进行移动贮存部(600)一类的作业,通过阀门(507)的切换就能很轻松地将数种第2液体(20)的每一种输送到流路(110)。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,对通过第1液体输送机构(510)施加到安放第1液体(10)的液体安放部(120)的压力、通过第2液体输送机构(520)施加到贮存第2液体(20)的贮存部(600)的压力分别进行控制,以在流路(110)内形成以第2液体(20)为分散剂以第1液体(10)为分散质的乳浊液状态的流体。这样,将样本中的成分分割为每1个单位并收纳到微小的液滴(50)中,对于能够进行每1单位成分的样本处理的样本处理片(100)来说,本发明能在流路(110)内形成第2液体(20)中分散着第1液体(10)的液滴(50)的乳浊液状态的流体。为形成第1液体(10)的液滴(50),优选以相对较大的流量输送第2液体(20),因此能够通过第2液体输送机构(520)从贮存部(600)将第2液体(20)输送到样本处理片(100)的本发明适合需要形成乳浊液状态的流体的处理。
在这种情况中,优选方案为,通过第1液体输送机构(510)及第2液体输送机构(520)往设置在流路(110)的相互交叉的第1通道(111a)和第2通道(111b)分别输送第1液体(10)和第2液体(20),由此形成包含第2液体(20)和第1液体(10)的乳浊液状态的流体。这样一来,在第1通道(111a)和第2通道(111b)的交叉部分,将第2液体(20)的液流所产生的剪切力施加到第1液体(10),以此就能连续高效地生成第1液体(10)的多个液滴(50),这样就能有效率地形成乳浊液状态。
上述结构于所述流路(110)内在第2液体(20)中形成第1液体(10)的液滴(50),优选方案为,第1液体输送机构(510)使包含来自生物体的样本(11)的第1液体(10)通过往液体安放部(120)施加的压力向流路(110)输送,第2液体输送机构(520)使油这一第2液体(20)通过往贮存部(600)施加的压力向流路(110)输送。来自生物体的样本(11)一般成水相,易和油(21)之间形成界面,因此就能轻松形成在油(21)中分散着第1液体(10)的液滴(50)的乳浊液状态。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,第1液体输送机构(510)往安放呈现为乳浊液状态流体的第1液体(10)的液体安放部(120)施加压力,将第1液体(10)输送到流路(110),第2液体输送机构(520)往贮存用于使第1液体(10)破乳的第2液体(20)的贮存部(600)施加压力,将第2液体(20)从注入口(130)输送到流路(110),通过第1液体输送机构(510)及第2液体输送机构(520)的液体输送在流路(110)内形成第1液体(10)和第2液体(20)的混合液。这样,通过破乳就能在样本处理片(100)内对第1液体(10)所包含的液滴(50)进行破坏处理。在此,为了能有效率地破坏多个液滴(50),优选相对于第1液体(10)来说以相对较大的流量输送第2液体(20),以促进其和第1液体(10)的混合,由此,通过第2液体输送机构(520)从贮存部(600)将第2液体(20)输送到样本处理片(100)的本发明适合对液滴(50)进行破坏处理(即,破乳)。
在这种情况中,优选方案为,第1液体输送机构(510)将第1液体(10)输送到流路(110),其中所述第1液体(10)是含有来自生物体的样本(11)以及与样本(11)结合的载体(13)在内的分散质存在于油中所形成的乳浊液状态的流体。这样,针对对每1单位的成分进行了样本处理的、且担载在载体(13)的成分以液滴(50)状态存在的第1液体(10),能够通过破乳取出液滴(50)内的成分,在流路(110)内统一进行处理。
在在将用于所述破乳的第2液体(20)输送到流路(110)的结构中,优选方案为,第1液体输送机构(510)使设置在样本处理片(100)的数个液体安放部(120)中的某一液体安放部所安放的第3液体(30)通过往液体安放部(120)施加的压力而输送到流路(110),通过第1液体输送机构(510)和第2液体输送机构(520)的液体输送在流路(110)中混合通过和第2液体(20)混合而被破乳的第1液体(10)、包含用于检测包含于第1液体(10)的样本(11)的标记物质(31)的第3液体(30)。这样就能在流路(110)中对已经针对每1单位成分进行了样本处理的样本(11)中的成分通过标记物质(31)进行标记处理。而且,因为标记物质(31)会因目标成分不同而不同,因此不将标记物质(31)取入装置内,而是将第3液体(30)从样本处理片(100)的液体安放部(120)向流路(110)运送,因此对数个样本处理片(100)进行液体输送时能防止标记物质(31)的污染。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,还具备用于从设置在样本处理片(100)的排出口(150)回收形成于流路(110)的流体的第3液体输送机构(530)。这样,通过排出口(150)能够轻松地从样本处理片(100)回收样本处理后的试样。
在所述第2层面的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,更进一步具备第4液体输送机构(540),第4液体输送机构(540)通过向贮存部(600)施加压力将贮存在贮存部(600)的第4液体(40)从注入口(130)输送到流路(110),第4液体输送机构(540)往第1液体(10)还没有被安放在液体安放部(120)的状态下的样本处理片(100)的流路(110)内配置第4液体(40)。这样,在第1液体(10)被注入到液体安放部(120)的情况下,通过第4液体(40)防止第1液体(10)往流路(110)移动。因此,比如,可能由于进行样本处理的作业者的个人原因,第1液体(10)安放在液体安放部(120)后到进行液体输送前需要较长时间,这时本发明能将第1液体(10)安放在液体安放部(120)内。
在这种情况中,优选方案为,第4液体输送机构(540)由第2液体输送机构(520)构成并将贮存在贮存部(600)的第2液体(20)作为第4液体(40)输送到流路(110)。这样,可将用于样本处理的第2液体(20)转用作第4液体(40),因此就没必要在第2液体(20)外另外再准备专用的第4液体(40)。还能使用于输送第4液体(40)的第4液体输送机构(540)的结构与第2液体输送机构(520)通用,因此能够实现装置结构的简单化。
在将所述第4液体(40)配置在流路(110)内的结构中,优选方案为,第4液体输送机构(540)在流路(110)中至少包括与安放第1液体(10)的液体安放部(120)的连接部分(140)在内的范围内使第4液体(40)充满流路(110)。这样,通过充满流路(110)内与液体安放部(120)的连接部分(140)的第4液体(40)就能有效防止第1液体(10)往流路(110)一侧移动。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,所述装置还具备放置样本处理片(100)的放置部(550)、与放置部(550)相对应的盖(580),盖(580)包含连接器(400),连接器(400)用来将第1液体输送机构(510)及第2液体输送机构(520)与样本处理片(100)上的各个液体安放部(120)和注入口(130)进行流体连通。这样就能在装置内放置样本处理片(100),并通过盖(580)一侧的连接器(400)容易且稳固地连接液体输送装置(500)和样本处理片(100)。另外,通过在装置内放置样本处理片(100)还能够防止用于进行液体输送的液体输送管、压力路径等不必要地变长,能够使液体输送处理的响应速度变快、控制性变高。
在这种情况中,优选方案为,盖(580)能够相对于放置部(550)开、关,通过对放置部(550)关闭盖(580)来使连接器(400)与各个液体安放部(120)及注入口(130)连接。这样,只需将样本处理片(100)放置于放置部(550)并关闭盖(580)这一简单动作就能将液体输送装置(500)和样本处理片(100)进行连接。因此,对作业者来说更方便。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,与通过第1液体输送机构(510)输送的第1液体(10)的流量相比,第2液体输送机构(520)以更大的流量将第2液体(20)输送到流路(110)。这样就能从贮存部(600)输送与第1液体(10)相比流量更大的第2液体(20)。而且,与样本处理片(100)的液体安放部(120)相比,设置在液体输送装置(500)的贮存部(600)受到的配设空间等的限制更小,较易于做大体积,因此对于使用量较大的第2液体(20)能轻松的确保充分的液体输送量。
在所述第2层面中的样本处理片的液体输送装置中,优选方案为,第2液体输送机构(520)通过给贮存部(600)施加压力将贮存部(600)内的第2液体(20)从分别设在样本处理片(100)的数个流路(110)的数个注入口(130)分别输送到数个流路(110)。这样,相较于在数个流路(110)分别设置第2液体(20)用的液体安放部并进行注入的情况,本发明只要在液体输送装置(500)的贮存部(600)内贮存第2液体(20)就能实现往数个流路(110)一并输送液体,因此贮存第2液体(20)的作业就能变得简便。另外,因为本发明能从贮存部(600)并行往数个流路(110)输送第2液体(20),即使样本处理片(100)具备数个流路(110),本发明也能迅速地进行液体输送。
发明效果
在往样本处理片注入液体时,能够在防止作业复杂化的同时迅速输送所需要量的液体。
附图说明
图1为对液体输送方法的概要进行说明的图;
图2为往液体安放部注入第1液体的示例图;
图3为第2液体的液体输送示例图;
图4为通过阀门的开关对所要输送的第2液体进行切换的示例图;
图5为将第4液体配置于流路的示例图;
图6为样本处理片的结构示例斜视图;
图7为样本处理片的基板的结构示例俯视图;
图8为向基板配置流体构件的示例的示意性纵截面图;
图9为样本处理片中流路的第1配置示例俯视图;
图10为样本处理片中流路的第2配置示例俯视图;
图11为对液体输送装置的概要进行说明的图;
图12为第2液体输送机构的结构示例图;
图13为具备第3液体输送机构的结构示例图;
图14为具备第4液体输送机构的结构示例图;
图15为液体输送装置的结构示例框图;
图16为液体输送装置的结构示例斜视图;
图17为往具有多路的样本处理片输送液体的液体输送装置的结构示例图;
图18为连接液体输送装置和样本处理片的结构示例纵截面图;
图19为样本处理片的结构示例斜视图;
图20为通过样本处理片形成液滴的液体输送示例图;
图21为形成液滴的流路的第1结构示例俯视图;
图22为通过样本处理片进行PCR的液体输送示例图;
图23为通过样本处理片进行液滴破坏的液体输送示例图;
图24为乳浊液PCR化验一例的示例流程图;
图25为乳浊液PCR化验的反应进行过程的说明图;
图26为用于乳浊液PCR化验的样本处理片的结构示例图;
图27为进行Pre-PCR的流路的结构示例图;
图28为用于形成乳浊液的流路的结构示例图;
图29为用于形成液滴的流路的第2结构示例俯视图;
图30为用于进行PCR的流路的结构示例图;
图31为用于进行乳浊液破除的流路的结构示例图;
图32为用于进行清洗工序(1次清洗)的流路的结构示例图;
图33为流路中磁性粒子的清洗・浓缩作业示例图;
图34为被用于单个细胞分析的样本处理片的结构示例图;
图35为被用于免疫测定的样本处理片的结构示例图;
图36为说明免疫测定中反应的进行过程的图;
图37为被用于PCR化验的样本处理片的结构示例图;
图38为以往技术中往样本处理片输送液体的结构示意图。
具体实施方式
接下来,基于附图对实施方式进行说明。
[液体输送方法的概要]
参考图1,针对基于本实施方式的使用样本处理片的液体输送方法的概要进行说明。
基于本实施方式的液体输送方法是一种使用样本处理片100的液体输送方法,所述样本处理片100具备供多种液体流入的流路110;该液体输送方法用于对输送到流路110内的样本中的对象成分进行包含一个或者数个处理工序的样本处理。可通过与样本处理片100分开的另外设置的液体输送装置500给液体施加压力使液体移动到流路110内,由此进行液体输送。
样本处理片100是盒式的样本处理片,其能够接受含有对象成分的样本。盒式样本处理片100比如可放置在组装有液体输送装置500的样本处理装置中。另外,如后所述,样本处理片100是具备流体构件200(参考图6)的微流体片,所述流体构件200形成有用于实施所需要的处理工序的微细流路。流路比如是截面尺寸(宽、高、内径)为0.1μm~1000μm的微流路。
如图1所示,样本处理片100设有流路110、液体安放部120和注入口130。
流路110设置在样本处理片100且使液体在一定的路径中流动。只要能使液体流动即可,流路110可以是任意结构。流路110具有与流路中进行的处理相应的形状。流路110根据在流路中进行的处理形成有相应的流路宽度、流路高度或流路深度、流路长度、容积。流路110比如由细长的管状通路或通道构成。通道可以是直线、曲线、锯齿等形状。流路110还可以采用的形状示例有:流路的宽、高等流路尺寸会有所变化的形状、流路的一部分或全部平面状伸展的形状、能够贮存流入液体的室状等。
液体安放部120有一定容积来安放第1液体10。液体安放部120和样本处理片100内的流路110相连接。第1液体10能通过液体安放部120和流路110的连接部分140往流路110移动。液体安放部120既可以设置在样本处理片100的表面,也可以置入样本处理片100的内部。如果在使用样本处理片100时需要将第1液体10从样本处理片100的外部供给到液体安放部120,则液体安放部120是设在样本处理片100的表面并向外部露出,比如将其设为具有从外部注入液体用的开口121的筒状结构。往液体安放部120注入第1液体10的作业既可以通过作业者的手工作业进行,也可以利用自动化的注入装置来进行。若所供应的样本处理片100是第1液体10已被预先安放在液体安放部120的状态,那么液体安放部120可以被置入样本处理片100的内部。
本实施方式的液体输送方法中,通过往液体安放部120施加压力将安放在液体安放部120中的第1液体10移动到流路110。压力是由样本处理片100外部的液体输送装置500供应给液体安放部120。通过连接液体输送装置500和液体安放部120的压力路径512供应压力。用于移动第1液体10的压力既可以是液压,也可以是气体压或空气压。即,既可以往液体安放部120内加压供应气体来移动第1液体10,也可以往液体安放部120内加压供应液体来移动第1液体10。通过往液体安放部120内施加的压力,将第1液体10从液体安放部120中挤出,通过连接部分140往流路110移动。
注入口130是从液体输送装置500一侧往样本处理片100内注入第2液体20的端口。注入口130在样本处理片100表面上开口,且其连接着流路110。第2液体20可以从样本处理片100外部的液体输送装置500一侧通过注入口130往流路110内移动。注入口130可以是样本处理片100表面直接形成的开口。如图1所示,注入口130还可以采用下述结构:将适合和外部液体输送装置500一侧进行连接的管状部分设置在样本处理片100的表面,在管状部分的前端开口。
第2液体20被贮存在液体输送装置500一侧的贮存部600,而不是安放在样本处理片100一侧。在本实施方式的液体输送方法中,通过往配设于液体输送装置500一侧的贮存部600施加的压力,贮存部600内的第2液体20向样本处理片100一侧移动,通过注入口130被输送到流路110内。贮存部600既可以设置在液体输送装置500的内部,也可以配设于液体输送装置500的外部并和液体输送装置500相连接。压力从液体输送装置500被施加到贮存部600。用于移动第2液体20的压力既可以是液压,又可以是气体压或空气压。第2液体20被压力从贮存部600内被挤出,通过连接液体输送装置500和注入口130的液体输送管522进行供应。
从液体安放部120移动来的第1液体10和通过注入口130移动来的第2液体20汇流并在同一流路110内流动。由此,在流路110内形成包含从液体安放部120输送来的第1液体10和从注入口130输送来的第2液体20在内的流体。随着第1液体10和第2液体20的输送实施样本处理片100中的样本处理的一部分或全部。样本处理所包括的示例工序有:样本和试剂混合的工序、样本和试剂反应的工序、形成乳浊液状态的流体的工序、将乳浊液破乳的工序、将包含在样本中的不需要的成分从样本中分离并进行清洗的工序等。
如上所述,至少通过如下工序来实现本实施方式的液体输送方法:(A)往设置在样本处理片100的液体安放部120施加压力,由此将液体安放部120安放的第1液体10输送到流路110;(B)往样本处理片100连接的液体输送装置500所配设的贮存部600施加压力,由此将贮存部600内的第2液体20从设置在样本处理片100的注入口130输送到流路110;(C)在流路110内形成包含从液体安放部120输送来的第1液体10和从注入口130输送来的第2液体20在内的流体。
由此,把用于样本处理的第2液体20贮存到配设于液体输送装置500的贮存部600中,通过往贮存部600施加压力就能够从贮存部600经由样本处理片100的注入口130往流路110输送液体。由此,在第1液体10及第2液体20中,因为第2液体20不需要通过手工作业注入到样本处理片100,因此能在往样本处理片100注入液体时防止作业的复杂化。而且,和利用毛细管进行液体输送的情况不同,本发明是通过往配设于液体输送装置500的贮存部600施加压力来进行第2液体20的输送,对应较大的流量时能用泵等压力源轻松且快速地输送液体。综上,本发明能在往样本处理片100注入液体时防止作业复杂化并迅速输送所需要量的液体。且先进行(A)第1液体10的液体输送或先进行(B)第2液体的液体输送皆可。
(第1液体)
作为第1液体10使用的液体只要是用于进行样本处理片100中样本处理的液体即可,并无特别限定。所使用的液体满足以下条件时宜将其作为第1液体10从液体安放部120供应:和第2液体20相比是一种向流路110供应的量较小的液体,且当液体输送装置500往数个样本处理片100反复进行液体输送处理时,针对每个样本处理片100都使用不同液体。
比如图2的例子中,第1液体10包含来自于生物体的样本11。由此,来自于生物体的样本11就能在不通过液体输送装置500的液体输送管等的情况下直接从设置在样本处理片100的液体安放部120输送到流路110。因此,即使对数个不同的样本处理片100通过同一液体输送装置500反复进行液体输送处理,也能够防止样本11发生污染。
来自于生物体的样本11比如是从患者身上采集的体液或血液(全血、血清或血浆)等液体,或者是对所采集的体液或血液进行一定的预处理而得到的液体等。样本所含有的作为样本处理的对象的成分比如有DNA(脱氧核糖核酸)等核酸、细胞及细胞中的物质、抗原或抗体、蛋白质、肽等。比如若对象成分为核酸,通过一定的预处理从血液等中抽取核酸所得到的抽取液被用做来自于生物体的样本11。
而且,在图2的例子中,第1液体10包含和使用样本处理片100所进行的样本检查的检查项目相应的成分12。由此,和样本检查的检查项目相应的成分12在不经过液体输送装置500的液体输送管等的情况下能够从设置在样本处理片100的液体安放部120直接输送到流路110。因此,即使针对进行不同检查项目的样本检查的数个样本处理片100通过同一液体输送装置500反复进行液体输送处理,也能够防止与检查项目相应的成分12被污染。
和样本检查的检查项目相应的成分12视包含于样本11中的对象成分、样本处理的内容而决定。和样本检查的检查项目相应的成分12比如包含与包含于样本11中的对象成分进行特异性反应的成分。比如包含于样本11中的对象成分若为DNA时,那么和样本检查的检查项目相应的成分12包括PCR扩增用的聚合酶、引物等。又,包含于样本11中的对象成分若为抗原或者抗体时,那么和样本检查的检查项目相应的成分12包括和作为对象成分的抗原或抗体进行特异性结合的抗体或抗原等。又,和样本检查的检查项目相应的成分12比如还可包括担载包含于样本11中的对象成分的载体、使载体和对象成分结合的物质等。
在图1的例子中,往通过注射工具700(参考图2)注入了第1液体10的液体安放部120施加压力,由此将第1液体10输送到流路110。即,如图2所示,在液体输送之前,第1液体10通过注射工具700经由开口121被注入到具有开口121的筒状的液体安放部120。注射工具700,比如是移液管、注射器、分液器装置等。由此,和往一般的孔板等注入液体的情形同样地,作业者使用移液管等注射工具700就能轻松将第1液体10注入到液体安放部120。因此,对作业者来说就更加便利。
另外,在图2的构成例中,在样本处理片100设置了数个液体安放部120,数个液体安放部120分别安放不同种类的第1液体10。各第1液体10通过液体输送在流路110内混合,被用于一定的样本处理。在图2中,样本处理后的试样被输送到设置在样本处理片100的液体安放部160。
如图3所示地设置有数个液体安放部120的情况下,通过往各个液体安放部120施加压力使安放在数个液体安放部120的数种第1液体10分别被输送到流路110。由此,数种第1液体10能并行进行液体输送。因此,能够迅速地输送所需要量的液体。比如液体输送装置500通过分别往各液体安放部120施加压力来使数种第1液体10以不同的流速得到输送。另外,比如液体输送装置500分别在不同时机往各液体安放部120施加压力,由此使数种第1液体10分别在不同的时机开始液体输送。由此,能够将数种第1液体10往样本处理片100自由地进行液体输送,因此,能够进行适合各种各样的样本处理化验的液体输送。
此外,数个液体安放部120中的第1液体10还可以通过通用的压力路径512供应的压力往流路110进行输送。也可以让数个液体安放部120安放同种类的第1液体10。
(第2液体)
作为第2液体20使用的液体只要是被用于样本处理片100中的样本处理的液体即可,并无特别限定。所使用的液体满足以下条件时宜将其作为第2液体20从贮存部600进行供应:和第1液体10相比是一种向流路110供应的量较大的液体,对数个样本处理片100反复实施液体输送处理时通用的液体。
比如,在样本和试剂混合的工序中、样本和试剂反应的工序中,以包含样本的液体为第1液体10,以不包含样本的试剂为第2液体20。在形成乳浊液状态流体的工序中,将使液滴分散的液体介质作为第2液体20。对乳浊液进行破乳的工序中,将用于破乳的试剂作为第2液体20。在将包含于样本中的不需要成分从样本分离并进行清洗的工序中,将清洗液等作为第2液体20。
在图1的例子中,贮存部600具有比液体安放部120更大的容积。另外,在图1的例子中,第2液体20以比第1液体10大的流量从贮存部600通过注入口130输送到流路110。这样就能从液体输送装置500输送比第1液体10流量大的第2液体20。而且,比起样本处理片100的液体安放部120,设置在液体输送装置500的贮存部600在配设空间等方面受到的限制更少,较易于做大体积,因此,针对使用量较大的第2液体20能轻松地确保充分的液体输送量。比如第2液体20流量是第1液体10流量的2倍以上。
还可供应数种第2液体20到样本处理片100。如图3的示例,被贮存于数个贮存部600的数种第2液体20分别通过通用的注入口130被输送到流路110。数种第2液体20被贮存于不同的贮存部600,在液体输送过程中通过通用的液体输送管522从相同的注入口130被输送到流路110内。由此就没有必要在样本处理片100上设置对应数种第2液体20的数个注入口130,样本处理片100就能够做得简单又紧凑。而且对于液体输送装置500来说,因为不用设置对应数个注入口130的多个液体输送管,因此也能实现液体输送装置500结构的简单化。即,即使使用数种第2液体20的情况下,液体输送相关的结构也能实现简单化。
又,如图3所示,从设置在样本处理片100的排出口150回收流路110内的流体。由此,通过排出口150,能够轻松地从样本处理片100回收样本处理后的试样或排出的液体。
在图4的例子中,对液体输送装置500中设置在数个贮存部600中的每一个和注入口130之间的阀门507进行切换,以此数种第2液体20分别通过注入口130输送到流路110。由此,无需对液体输送装置500中的液体输送管进行重新衔接等的作业,也无需为选择所要输送的第2液体20而进行移动贮存部600等的作业,通过阀门507的切换,能够轻松地实现将数种第2液体20中的每一种输送到流路110。在图4中,对应数个贮存部600分别设置阀门507。而且,液体输送管522上设有使液体输送开始或停止的阀门507。阀门507除了是简单的二通阀以外,还可以是能够实现多条路径切换的多路阀。比如3个贮存部600和压力源之间可连接1个能进行切换的四通阀。
除了通过阀门507进行路径切换外,比如还可以设置能在数个贮存部600之间移动的吸移机构,通过吸移机构的移动实现对所供应的第2液体20的切换。另外,还可以使数个贮存部600能够移动,在吸移机构的配置位置处有选择性地放置贮存部600。若使用数种第2液体20,还可以将各第2液体20输送到不同的注入口130。
图5是为防止第1液体10从液体安放部120泄露而预先输送第4液体40的示例图。第1液体10在开始样本处理片100的样本处理之前就预先安放在液体安放部120。在往流路110输送液体之前,流路110是中空的空间,因此往液体安放部120注入第1液体10之后,如果液体输送暂不开始,那么按照样本处理片100的结构,随着时间的经过,第1液体10有可能自然地往流路110移动。
这里,在图5的例子中,通过往贮存部600施加压力,将贮存在贮存部600的第4液体40从注入口130往流路110输送并将其配置在流路110内。在第4液体40被配置在流路110内之后,或者与第4液体40向流路110的配置同步地,使所述第1液体10处于能向所述液体安放部120注入的状态。比如在图5中,对第4液体40进行输送时,液体安放部120的开口121被盖580覆盖。盖580由锁定机构585固定。第4液体40被配置到流路110之后,或者与第4液体40向流路110的配置同步地,解除锁定机构585对盖580的锁定。由此,盖580打开后露出开口121,处于能通过注射工具700(参考图2)向液体安放部120注入第1液体10的状态。第1液体10往液体安放部120注入结束时,第4液体40被配置在流路110内。由此,通过流路110内的第4液体40阻止第1液体10往流路110内的移动。
由此,第1液体10安放在液体安放部120时,能够通过第4液体40防止第1液体10往流路110移动。因此,比如,即使进行样本处理的作业者的个人原因导致从第1液体10安放到液体安放部120到进行液体输送需要一些时间,也能使第1液体10安放在液体安放部120内。
优选方案为,往流路110内配置第4液体40的液体输送处理在第1液体10注入液体安放部120前结束。但是,在流路口径小的微流路中流路阻力相对较大,注入第1液体10之后第1液体10不会立即往流路110一侧移动,因此也可以在配置第4液体40的液体输送处理的中途开始往液体安放部120注入第1液体10。
优选方案为,在流路110中至少包括与安放第1液体10的液体安放部120的连接部分140在内的范围内使第4液体40充满流路110。即,和安放第1液体10的液体安放部120进行连接的连接部分140是被第4液体40填充的状态。这样,通过充满流路110内与液体安放部120的连接部分140的第4液体40就能有效防止第1液体10往流路110一侧移动。第4液体40也可以充满整个流路110。
第4液体40也可以使用防止第1液体10往流路110一侧移动的专用液体。此时,和第2液体20同样地,第4液体收纳在贮存部600并在此状态下配设于液体输送装置500内或者从外部与液体输送装置500连接。在图5的例子中,第4液体40使用贮存在贮存部600中的第2液体20。这样,就能将用于样本处理的第2液体20转用作第4液体40,因此就没有必要在第2液体20之外准备专用的第4液体40。另外,用于输送第4液体40的液体输送装置500的结构也能和第2液体20通用,因此就能将涉及液体输送的结构做得简单化。
[样本处理片的结构例]
图6是本实施方式的样本处理片100的结构示例。样本处理片100包括数个流体构件200,还包括基板300。在流体构件200中形成有流路110。在基板300上配设有1个或数个流体构件200。在图6的例子中,包含对象成分的样本、试剂等按顺序流过流体构件200a、200b、200c,由此执行与数种流体构件的组合相应的化验。流体构件200a、200b、200c分别是不同种类的流体构件。也就是说,在各个流体构件200a、200b、200c,通过液体输送实施的样本处理工序是不同的。通过变更配设于基板300的流体构件200的组合就能实施与组合相应的各种化验。配设于基板300的流体构件200的个数没有限制。也可以使流体构件200的形状随其种类而不同。
图7是基板300的结构示例。基板300具有数个基板流路310。基板300呈平板形状,具有作为主表面的第1面301及第2面302(参考图6)。第2面302是和第1面301相反的一面。在图6中,将图中基板300的上面作为第1面301,但第1面301也可以是下面。基板300由玻璃或树脂等形成。
基板300的厚度d比如是1mm以上5mm以下。由此,和形成于流体构件200的流路110的流路高度(大约10μm~500μm的程度)相比,基板300能具有足够的厚度。因此,能够轻松确保基板300有充分的耐压性能。
基板流路310比如以一定的间距配置。在图7的例子中,各基板流路310以纵向距离V、横向距离H排列。此时,将流体构件200配置在基板300上的间距单位的任意位置就能将流路110连接在任意的基板流路310上。因此,要改变流体构件200的组合时,能够在基板300上轻松实现流体构件200的任意组合及任意排列。
基板流路310比如是在厚度方向贯通基板300的贯通孔。基板流路310除了和流体构件200的流路110相连接之外,还构成了与往样本处理片100内供应第1液体10的液体安放部120进行连接的连接部分140、与往样本处理片100内供应第2液体20的注入口130进行连接的连接部分140。比如,在第1面301及第2面302的其中一方配设具有流路110的流体构件200,在第1面301及第2面302的另一方设置液体安放部120、注入口130。基板流路310连接流体构件200的流路110和液体安放部120及注入口130。
流体构件200比如由树脂材料形成。比如使各流体构件200和基板300通过固相接合进行连接。固相接合比如可采用下述方法:对接合面进行等离子处理形成OH基,接合面之间通过氢键结合的方法;或真空压焊方法等。流体构件200还可通过接合剂等和基板300连接。
在图8的结构例中,样本处理片100具备:配置在基板300第1面301的流体构件200a、200b及200c;配置在第2面302的流体构件200d及200e。各流体构件200通过基板300的基板流路310相连接。样本处理片100还可以如上所述在第1面301及第2面302分别具有流体构件200。
如图9所示,可以在样本处理片100上并列配置用于进行一定处理工序的单位结构,即单位流路结构101。单位流路结构101包括流路110、液体安放部120及注入口130、排出口150等。在图9中,实质等同的单位流路结构101排列于样本处理片100。各个单位流路结构101可分别由不同的流体构件200形成,也可以在通用的流体构件200中排列配置数个单位流路结构101。例如可在样本处理片100中将数个单位流路结构101等间隔直线状排列或如图10所示成阵列状纵横排列。
如图9及图10所示,若在样本处理片100设置数个流路110,通过往贮存部600施加压力,将贮存部600内的第2液体20从分别设置在样本处理片100的数个流路110的数个注入口130分别输送到数个流路110。由此,相较于在数个流路110分别设置第2液体20用的液体安放部并进行注入的情况,本发明只要在液体输送装置500的贮存部600内贮存第2液体20就能实现往数个流路110一并输送液体,因此贮存第2液体20的作业就能变得简便。另外,因为本发明能从贮存部600并行往数个流路110输送第2液体20,即使样本处理片100具备数个流路110,本发明也能迅速地进行液体输送。
[液体输送装置的概要]
接下来,对基于本实施方式来实现液体输送方法的液体输送装置的概要进行说明。
液体输送装置500这一液体输送装置用于往具备供数种液体流入的流路110的样本处理片100输送液体。样本处理的内容由样本处理片100的结构决定。由此,与所用的样本处理片100的种类相应地,液体输送装置500能够实施液体输送来进行不同种类的样本处理。
液体输送装置500具备第1液体输送机构510、第2液体输送机构520。第1液体输送机构510及第2液体输送机构520的结构可以包含:作为压力源的泵、用于施加压力的配管、用于控制液体输送的阀门等。
第1液体输送机构510将设置在样本处理片100的液体安放部120所安放的第1液体10输送到样本处理片100的流路110。第1液体输送机构510通过往液体安放部120施加压力将安放在液体安放部120的第1液体10输送到流路110。在图11的结构例中,液体安放部120上安装有连接器400,第1液体输送机构510和液体安放部120的内部相连通。连接器400封住液体安放部120的开口121。第1液体输送机构510通过连接器400从液体安放部120的开口121一侧施加压力,将第1液体10挤到流路110一侧。第1液体10在压力作用下通过连接部分140往流路110内移动。
第2液体输送机构520将贮存部600内的第2液体20从设置在样本处理片100的注入口130输送到流路110。第2液体输送机构520通过往贮存第2液体20的贮存部600施加压力将贮存部600内的第2液体20通过注入口130输送到流路110。在图11的结构例中,注入口130上安装有连接器400,第2液体输送机构520和注入口130相连接。连接器400封住注入口130。另外,第2液体输送机构520和贮存部600的内部进行流体连通。第2液体输送机构520往贮存部600内部施加压力,使贮存部600中的第2液体20往注入口130移动。第2液体20在压力作用下通过贮存部600、注入口130往流路110内移动。
液体输送装置500通过第1液体输送机构510及第2液体输送机构520的液体输送在流路110内形成包含第1液体10和第2液体20的流体。即,从液体安放部120移动来的第1液体10和通过注入口130移动来的第2液体20发生汇流,在同一个流路110内流动。伴随着第1液体10和第2液体20的液体输送,样本处理片100中的样本处理的一部分或全部得以实施。
在本实施方式的样本处理片100的液体输送装置500中,通过所述结构就能预先将用于样本处理的第2液体20贮存在贮存部600并通过第2液体输送机构520往贮存部600施加压力来实现从贮存部600通过样本处理片100的注入口130往流路110输送液体。由此,关于第1液体10及第2液体20中的第2液体20,因为其没有必要通过手工作业往样本处理片100注入,因此能够防止在往样本处理片100注入液体时防止作业的复杂化。另外,和使用毛细管进行液体输送的情况不同,本发明从液体输送装置500通过第2液体输送机构520往贮存部600施加压力来输送第2液体20,所以针对较大的流量,通过使用泵等压力源就能轻松且迅速地输送液体。综上,在往样本处理片100注入液体时,能在防止作业的复杂化的同时迅速地输送所需要量的液体。
在图11的结构例中,第1液体输送机构510包括用于往液体安放部120施加压力的第1压力源511。第2液体输送机构520包括用于往贮存部600施加压力的第2压力源521。第1液体输送机构510和第2液体输送机构520分别具备压力源,能够独立施加压力。由此,安放于液体安放部120的第1液体10的液体输送和贮存于贮存部600的第2液体20的液体输送能分别通过第1压力源511和第2压力源521进行。由此能够对液体输送压力、液体输送的开始时机进行自由控制,所以提高了液体输送处理的自由度。
第1压力源511及第2压力源521可使用如压力泵、注射泵、隔膜泵等各种泵。样本处理片100的液体输送装置500所使用的泵优选定量性能、对流量或压力的控制性能高的注射泵等。在此,也可以使第1液体输送机构510和第2液体输送机构520具有通用的压力源。这种情况下,通过切换压力路径512等方式切换所要输送的液体即可。
在图11的结构例中,第1液体输送机构510包括连接第1压力源511和液体安放部120的压力路径512。第2液体输送机构520包括连接贮存部600和注入口130的液体输送管522。第1液体输送机构510将第1压力源511的压力通过压力路径512施加于液体安放部120。第2液体输送机构520通过第2压力源521压力将第2液体20从贮存部600通过液体输送管522移动到注入口130。由此,能通过不同的路径使第1液体10的液体输送和第2液体20的液体输送得到进行。因此,相较于以通用的路径通过连接切换来进行第1液体输送机构510对第1液体10的液体输送和第2液体输送机构520对第2液体20的液体输送的情况,本发明提高了液体输送处理的自由度。
压力路径512及液体输送管522由配管部件构成。通过压力路径512进行的压力传送可以以气体压、空气压或液压为媒介进行。比如,第1压力源511通过将惰性气体、空气等送入压力路径512,加压供应到液体安放部120。第1压力源511也可以将用于向第1液体10加压的液体介质加压供应到液体安放部120内。液体输送管522由供第2液体20流通的管部件构成。通过第2压力源521往贮存部600内施加压力时可用正压也可用负压。比如在图11中,通过注射泵等第2压力源521的负压将贮存部600内的第2液体20吸入注射器中,再通过正压面向注入口130将第2液体20送出到液体输送管522。在图12中,通过压力泵等第2压力源521的正压使贮存部600中的第2液体20被挤出,面向注入口130将第2液体20送出到液体输送管522。
如图11所示,贮存部600可采用各种各样的结构。贮存部600可以配置在液体输送装置500的内部,也可以配置在其外部。比如,贮存部600a是收纳第2液体20的液体容器610。液体输送装置500具备放置液体容器610的容器放置部505。即,液体输送装置500直接利用第2液体20的瓶子往样本处理片100进行液体输送。由此,能从配设于液体输送装置500的容器放置部505的液体容器610直接输送第2液体20。作业者只需在容器放置部505放置液体容器610即可。因此,比如,与将第2液体20移动到液体输送装置500内的液体室等的贮存部的方式相比,本发明能够将液体容器610直接作为贮存部600进行利用,对作业者来说更方便。
另外,在图11的例子中,贮存部600b是安放第2液体20的液体容器610,液体输送装置500具备用于连接外部的液体容器610和第2液体输送机构520的外部连接部506。外部连接部506包含配管,配管用于将液体容器610内的第2液体20转送到液体输送装置500的第2液体输送机构520。作业者只要将外部连接部506组装到液体容器610上来和第2液体输送机构520进行连接即可。由此,第2液体20的贮存部600能配置在装置的外部,相较于将贮存部600设置在装置内的情形,本发明能够使液体输送装置500变得紧凑。而且,比如,相较于将第2液体20移动到液体输送装置500内的液体室等贮存部的情形,本发明能将液体容器610直接作为贮存部600利用,对作业者来说更方便。
在图11中,贮存部600c是设置在液体输送装置500内的室。第2液体20从液体容器610被移动到室内,安放在液体输送装置500。贮存部600也可以采用如此结构。
第1液体输送机构510通过控制往安放第1液体的液体安放部120施加的压力来将第1液体10输送到流路110,第1液体10包含来自生物体的样本11。这样,来自生物体的样本11就不必取入装置内部,而是能从设置在样本处理片100的液体安放部120直接输送到流路110。因此,即使对不同的数个样本处理片100反复进行液体输送处理,也能防止样本11污染。
第1液体输送机构510通过控制往安放第1液体10的液体安放部120施加的压力来将第1液体10输送到流路110,所述第1液体10包含与使用样本处理片100所进行的样本检查的与检查项目相应的成分12。这样,就不必将和样本检查的与检查项目相应的成分12取入装置内部,能够从设置在样本处理片100的液体安放部120直接往流路110进行液体输送。因此,即使对进行不同检查项目的样本检查的数个样本处理片100反复进行液体输送处理,也能防止与检查项目相应的成分12被污染。
在图11中,第1液体输送机构510控制施加到数个液体安放部120分别贮存的数种第1液体10的压力,由此将数种第1液体10中的每一种输送到流路110。这样就能将数种第1液体10通过各自的压力分别以不同的流速进行输送,能分别在不同时机开始输送数种第1液体10。因此,能够将数种第1液体10自由地输送到样本处理片100,因此就能根据各种各样的样本处理化验进行液体输送。
第1液体10通过注射工具700(参考图2)注入液体安放部120。第1液体输送机构510往通过注射工具700注入了第1液体10的液体安放部120施加压力,将第1液体10输送到流路110。这样,和往孔板等注入液体的情形同样地,作业者使用移液管等注射工具700就能很轻松地从液体安放部120的开口121注入第1液体10,对作业者来说更方便。
在图11的结构例中,与通过第1液体输送机构510输送的第1液体10的流量相比,第2液体输送机构520以更大的流量将第2液体20输送到流路110。由此,与第1液体10相比流量更大的第2液体20能从贮存部600进行液体输送。而且,比起样本处理片100的液体安放部120,设置在液体输送装置500的贮存部600在配设空间等方面受到的限制更少,较易于做大体积,因此,针对使用量较大的第2液体20能轻松地确保充分的液体输送量。
在图11的结构例中,第2液体输送机构520将安放在数个贮存部600中的数种第2液体20中的每一种通过通用的注入口130输送到流路110。可以使贮存部600的数量与从液体输送装置500往样本处理片100供应的第2液体20的种类数目相对应。这样,因为不用设置和数个注入口130对应的数个液体输送管,能够实现装置结构的简单化。即,即使使用数种第2液体20,也能将涉及液体输送的结构做得简单化。
比如,如图12所示,第2液体输送机构520包括阀门507,阀门507用于切换通用的注入口130与各个贮存部600之间的连接,通过切换阀门507将数种第2液体20中的每一种经由通用的注入口130分别输送到流路110。
在图12中,第2液体输送机构520的第2压力源521和数个(3个)贮存部600分别连接。3个贮存部600分别收纳不同种类的第2液体20。3个贮存部600分别通过阀门507和在一端分岔的通用的液体输送管522相连接。液体输送管522的另一端连接在样本处理片100的注入口130。选择性地打开容许或遮断从贮存部600往液体输送管522的液体移动的3个阀门507,由此就能够对往注入口130输送的第2液体20进行选择。
设置阀门507来对通用的注入口130与各个贮存部600之间的连接进行切换,这样就不需要重接液体输送装置500内的液体输送管一类的作业,不需要为了选择要输送的第2液体20而移动贮存部600一类的作业,通过对阀门507的切换就能够轻松地将数种第2液体20分别输送到流路110。
图13的结构例中,液体输送装置500具备第3液体输送机构530,该第3液体输送机构530用于从设置在样本处理片100的排出口150回收形成于流路110的流体。比如,形成液滴50的工序中用的油、清洗对象成分的工序中用的清洗液等能通过第3液体输送机构530回收到回收容器611。由此,通过排出口150能够轻松地从样本处理片100回收样本处理后的试样。
在图13中,第3液体输送机构530包含连接排出口150和回收容器611的液体输送管531以及阀门532。另外,样本处理片100具备用于安放样本处理结束的试样的液体安放部160。用于安放样本处理结束的试样的液体安放部160通过阀门508切换为开放或密闭状态。在关闭阀门508的状态下开放阀门532进行液体输送,由此,需要被回收到回收容器611的流体从流路110经由排出口150被送往回收容器611。关闭阀门532并开放阀门508进行液体输送,由此,样本处理结束的试样被送往液体安放部160。第3液体输送机构530也可不必包含压力源。也可通过来自于第1液体输送机构510、第2液体输送机构520的压力将流体从流路110送往第3液体输送机构530。
在图14中显示的是能够将第4液体40配置到流路110内的液体输送装置500的例子。在图14的例子中,液体输送装置500具备第4液体输送机构540,第4液体输送机构540用于通过向贮存部600施加压力而将贮存在贮存部600的第4液体40从注入口130输送到流路110。
第4液体输送机构540往第1液体10还没有被安放在液体安放部120的状态下的样本处理片100的流路110内配置第4液体40。比如,在第1液体10在被注入液体安放部120之前,第4液体输送机构540预先将第4液体40配置在流路110内。第4液体输送机构540也可以与第1液体10注入液体安放部120的作业同步地将第4液体40配置在流路110内。通过流路110内的第4液体40阻止第1液体10往流路110内移动。
由此,第1液体10安放到液体安放部120后,能通过第4液体40防止第1液体10往流路110移动。因此,比如,由于进行样本处理的作业者的个人原因导致第1液体10安放于液体安放部120后开始液体输送前出现一段较长时间时,能将第1液体10安放在液体安放部120内。在图14中,通过第4液体输送机构540输送第4液体40的过程中,液体输送装置500启动盖580锁定机构585,往液体安放部120内注入第1液体10的作业被禁止。将第4液体40配置在流路110内后,液体输送装置500解除锁定机构585。由此能打开盖580往液体安放部120注入第1液体10。
在图14中,第4液体输送机构540由第2液体输送机构520构成并将贮存在贮存部600的第2液体20作为第4液体40输送到流路110。换言之,第2液体输送机构520还作为第4液体输送机构540发挥作用。第2液体输送机构520在样本处理时往样本处理片100的流路110输送第2液体20,此外还会在样本处理前针对往液体安放部120注入第1液体10这一情形将贮存在贮存部600的第2液体20用做第4液体配置到流路110内。这样,可将用于样本处理的第2液体20转用作第4液体40,因此就没必要在第2液体20外另外再准备专用的第4液体40。还能使用于输送第4液体40的第4液体输送机构540的结构与第2液体输送机构520通用,因此能够实现装置结构的简单化。也可以在第2液体输送机构520之外另行设置第4液体输送机构540。
在图14中,第4液体输送机构540在流路110中至少包括与安放第1液体10的液体安放部120的连接部分140在内的范围内使第4液体40充满流路110。这样,通过充满流路110内与液体安放部120的连接部分140的第4液体40就能有效防止第1液体10往流路110一侧移动。在图14示例中,第4液体输送机构540使第4液体40充满整个流路110。
(液体输送装置的结构例)
接下来给出液体输送装置500具体的装置结构例。在图15中,液体输送装置500具备:放置样本处理片100的放置部550、液体输送部560、对液体输送部560进行控制的控制部570。
放置部550是与样本处理片100相对应的形状,其支撑样本处理片100。为配设用于与样本处理片100的流路进行连接、用于样本处理片100内各种处理工序的处理单元,放置部550使样本处理片100的上方及下方中至少一方呈开放状态。放置部550比如可以采用支撑样本处理片100的周边部的凹状或框状的结构。
液体输送部560具有往样本处理片100供应包含对象成分的样本并进行移送的功能。即,液体输送部560具备至少包含第1液体输送机构510和第2液体输送机构520在内的各液体输送机构。第1液体输送机构510及第2液体输送机构520可分别设置数个。液体输送部560还可包含第3液体输送机构530、第4液体输送机构540。
控制部570控制液体输送部560向样本处理片100内供应样本及试剂等各种液体并依次向流路110移送,使得与样本处理片100的结构相应的一定的1个或数个处理工序得到实施。样本及试剂等各种液体作为第1液体10、第2液体20输送到流路110。
比如,通过设置在液体供应路径上的流量传感器、压力传感器等对液体输送部560施加的压力进行控制,由此进行液体输送部560的控制。在图15中,液体输送部560具备测量所输送液体的流量的流量传感器561。液体输送部560若使用注射泵、隔膜泵等定量泵的情况下,流量传感器不是必须的。
在图15的结构中,流量传感器561向进行液体输送的液体输送机构(第1液体输送机构510、第2液体输送机构520等)进行反馈。液体输送机构与来自于流量传感器561的反馈相应地控制压力。
流量传感器561还可以向控制部570反馈。控制部570根据流量传感器561所测量的流量控制液体输送部560移送液体的压力。由此,包含对象成分的样本、试剂向样本处理片100供应时所施加的压力就能得到正确控制。
用于各种处理工序的处理单元被配设于液体输送装置500的情况下,控制部570也可对这些处理单元进行控制。用于各种处理工序的单元比如有控制液体温度的加热单元或冷却单元、给液体磁力作用的磁石单元、进行液体拍摄的相机单元、进行液体中样本或标记的检测的检测单元等。在样本处理片100的流路110中实施处理工序时这些处理单元会进行运转。
除此以外,液体输送装置500还可具备显示器571、输入部572及读取部573等。通过控制部570,与液体输送装置500的作业相应的一定的显示界面显示在显示器571上。还可以将液体输送装置500与外部电脑(图中没显示出)连接,将界面显示在电脑显示器上。输入部572比如由键盘等构成,具有接受信息输入的功能。读取部573比如由条形码、二维码等的读码器、RFID标签等标签读取器构成,具有读取样本处理片100所附信息的功能。读取部573也能对包含对象成分的样本所在的样本容器(图中没显示出)等的信息进行读取。
通过这样的装置结构,控制部570控制液体输送部560将包含对象成分的样本及试剂输送到样本处理片100内。由此,在样本处理片100中实施与样本处理片100的流路结构相应的1个或数个处理工序。
图16是液体输送装置500外观的示意图。在图16中,液体输送装置500具备放置样本处理片100的放置部550、与放置部550相应的盖580。液体输送装置500包含装置主体501、与装置主体501连接的盖580。箱子状的装置主体501的上表面配置有放置部550。
盖580包含连接器400,连接器400用于将第1液体输送机构510及第2液体输送机构520与样本处理片100上的各个液体安放部120及注入口130进行流体连通。即,连接器400包含对应于样本处理片100液体安放部120的连接口、对应于注入口130的连接口。使放置于放置部550的样本处理片100的液体安放部120及注入口130分别和连接器400连接,由此就能实现第1液体输送机构510往液体安放部120施加压力,由此就能实现第2液体输送机构520往注入口130输送第2液体20。
这样就能在装置内放置样本处理片100,并通过盖580一侧的连接器400轻松且稳固地连接液体输送装置500和样本处理片100。另外,通过在装置内放置样本处理片100还能够防止用于进行液体输送的液体输送管、压力路径等不必要地变长,能够使液体输送处理的应答速度变快、控制性变高。连接器400既可以以可拆装的形式安装在盖580上,也可以固定在盖580上。也可以设置数个连接器400并使每一个和1个液体安放部120或注入口130连接。
虽然在图16中省略了详细的图示,具备数路单位流路结构101的样本处理片100被放置在放置部550,其中所述单位流路结构101包含流路110、液体安放部120及注入口130。连接器400设置在盖580的下侧面。连接器400是歧管结构,能够一次性地与数个多路单位流路结构101中分别设置的液体安放部120及注入口130进行连接。即,一个连接器400包含了与样本处理片100的路数相应的数个液体安放部120用的连接口、与路数相应的数个注入口130用的连接口。通过关闭盖580来一次性连接连接器400与数路单位流路结构101中分别设置的液体安放部120及注入口130。
像这样,在图16的例子中,盖580能够相对于放置部550开、关,通过对放置部550关闭盖580来使连接器400与各个液体安放部120及注入口130连接。这样,只需将样本处理片100放置于放置部550并关闭盖580这一简单动作就能将液体输送装置500和样本处理片100进行连接。因此,对作业者来说更方便。在图16的例子中,盖580通过转轴581和装置主体501相连接,通过以转轴581为中心进行转动来实现开、关。
图17所示结构例中,液体输送装置500往具备数路单位流路结构101的样本处理片100输送液体,其中所述单位流路结构101包含流路110、液体安放部120及注入口130。在图17中,样本处理片100是12路结构,具备12个单位流路结构101。
在图17的例子中,第1液体输送机构510往各路的液体安放部120一并施加压力。第1液体输送机构510具备由注射泵构成的第1压力源511,所述注射泵包含多个注射器511a、一并驱动多个注射器511a的马达511b。第1液体输送机构510包含数个(12个)压力路径512,压力路径512分别使得第1压力源511的各注射器511a与各路中的液体安放部120逐个连接。各路单位流路结构101中设有数个液体安放部120,各压力路径512通过由多通阀构成的阀门507a和每一通道中分别设置的数个液体安放部120相连接。第1液体输送机构510通过阀门507a的切换和第1压力源511的驱动往数路单位流路结构101的各液体安放部120一并施加压力。在图17中,第1压力源511的注射器511a和空气路径相连接,第1压力源511供应的是空气压。
第2液体输送机构520将第2液体20一并输送到各路中的注入口130。第2液体输送机构520具备由注射泵构成的第2压力源521,所述注射泵包含多个注射器521a和一并驱动多个注射器的马达521b。第2液体输送机构520包含数个(12个)液体输送管522,其中液体输送管522使得第2压力源521的各注射器521a与各路中的注入口130逐个连接。在图17的例子中,装置主体501的外部配设3个贮存部600来分别贮存不同种类的第2液体20。第2液体输送机构520通过包含阀门507b在内的外部连接部506与各贮存部600进行连接。第2液体输送机构520通过阀门507b的切换对所输送的第2液体20进行切换,通过第2压力源521的驱动和对阀门507c的切换,往数路单位流路结构101的各注入口130一并输送所选定的第2液体20。通过这个结构,第2液体输送机构520也能作为第4液体输送机构540发挥作用。
这样,第2液体输送机构520通过往贮存部600施加压力,将贮存部600内的第2液体20从分别设置在样本处理片100的数个流路110的数个注入口130分别输送到数个流路110。由此,相较于在数个流路110分别设置第2液体20用的液体安放部并进行注入的情况,本发明只要在液体输送装置500的贮存部600内贮存第2液体20就能实现往数个流路110一并输送液体,因此贮存第2液体20的作业就能变得简便。另外,因为本发明能从贮存部600并行往数个流路110输送第2液体20,即使样本处理片100具备数个流路110,本发明也能迅速地进行液体输送。
综上,图17的液体输送装置500能够往设置在样本处理片100的各路中的液体安放部120一并施加第1液体输送机构510的压力。液体输送装置500能够通过第2液体输送机构520往设置在各路的注入口130一并输送第2液体20。另外,在图17示例中设置有第3液体输送机构530,该第3液体输送机构530能够将流体从各路中的排出口150一并输送到回收容器611。
(针对样本处理片的连接结构)
图18中显示了放置于放置部550的样本处理片100和与放置部550相应的盖580上设置的连接器400。图18展示了如图17所示的12路样本处理片100中的一个单位流路结构101。在歧管型的连接器400上设置了数个液体输送管522及压力路径512。若盖580闭合,液体输送管522及各压力路径512与样本处理片100的注入口130及各液体安放部120通过连接器400一次性实现连接。
连接器400还可具备阀门507或流量传感器561。在图18的连接器400内设置了阀门507、508、532及流量传感器561。
在图18中,样本处理片100一侧的液体安放部120的上侧面(开口121的形成位置)、及形成有注入口130的管部131的上侧面相对于基板300来说高度基本一致。由此,和样本处理片100进行连接的位置基本配置于同一平面,因此靠近样本处理片100一侧的连接器400的表面大致是平坦的面状。连接器400和液体安放部120的上侧面之间、以及连接器400和管部131的上侧面之间通过比如O型环、垫圈等的密封部件401密封。
如图18,连接器400上可以设置用于样本处理的处理单元590。另外,放置样本处理片100的放置部550上也可设置处理单元590。这些处理单元根据在流路110进行的样本处理的内容而设。连接器400及放置部550上也可不设置处理单元590。
图19显示了的是样本处理片100结构例,其中显示了数路单位流路结构101中的一路。图19的结构例中包含:2个液体安放部120及1个液体安放部160、形成有注入口130的1个管部131、形成有排出口150的1个管部131。液体安放部120、160和管部131相对于样本处理片100的基板300的表面而言均向上方延伸,均具有筒状形状。3个液体安放部120收纳第1液体10、样本处理后的试样。液体安放部120具有内径d1,从而确保与所要收纳的液体的量相应的一定的容积。液体安放部120上端部具有开口121,下端部具有和流路110进行连接的连接部分140。
管部131设有比液体安放部120的内径d1小的内径为d2的液体通路。管部131的上端部设有注入口130或排出口150,下端部连接流路110。在图19的例子中,管部131的外径和液体安放部120的外径大致相等。在管部131的上端部的注入口130或排出口150处,内径扩大为比内径d2大的内径d3。内径d3和液体安放部120的开口121的内径d1大致相等。由此,样本处理片100中液体安放部120和连接器400之间的连接部、注入口130和连接器的连接部的内径就大略一致。由此,连接器400一侧的各连接部的形状、密封部件401的形状就能统一。
(液体输送的例子)
在图20的液体输送例显示的是形成乳浊液状态流体的工序。即,通过液体输送在流路110内形成以第2液体20为分散剂、以第1液体10为分散质的乳浊液状态的流体。图20显示了用于形成乳浊液的样本处理片100。
在液体安放部120中安放第1液体10。注入口130连接液体输送装置500一侧的贮存部600。贮存部600内收纳着第2液体20。在图20中,通过控制往安放第1液体10的液安放部120施加的压力、及往贮存第2液体20的贮存部600施加的压力于流路110内在第2液体20中形成第1液体10的液滴50(参考图21)。通过液体输送,于流路110内使第1液体10分散在第2液体20中,形成液滴50。即,形成一种乳浊液,其中第2液体20为分散剂,在第2液体20中作为液滴50存在的第1液体10为分散质。
由此,就能于流路110内形成第2液体20中分散着第1液体10的液滴50的乳浊液状态的流体。因此,比如将样本中的成分分割为1个单位并收纳于液滴50中,在样本处理片100针对每1单位成分进行样本处理成为可能。为形成第1液体10的液滴50,优选以相对较大的流量输送第2液体20。因此,将第2液体20从液体输送装置500一侧的贮存部600输送到样本处理片100的本实施方式的液体输送方法适合用于形成乳浊液状态的流体的处理。关于将成分分割为1单位并收纳在液滴50中的含义,比如,当样本中的成分为核酸时指的是进行极限稀释(各液滴所含有的对象成分为1或0的稀释)使各个液滴50内收纳1个核酸分子。比如,样本处理是对各液滴50进行核酸扩增处理时,能够在液滴50中生成只来自于1个分子的核酸扩增产物。
液体输送装置500对通过第1液体输送机构510施加到安放第1液体10的液体安放部120的压力、通过第2液体输送机构520施加到贮存第2液体20的贮存部600的压力分别进行控制,以在流路110内形成以第2液体20为分散剂以第1液体10为分散质的乳浊液状态的流体。这样,将样本中的成分分割为每1个单位并收纳到微小的液滴50中,对于能够进行每1单位成分的样本处理的样本处理片100来说,本发明能在流路110内形成第2液体20中分散着第1液体10的液滴50的乳浊液状态的流体。为形成第1液体10的液滴50,优选以相对较大的流量输送第2液体20,因此能够通过第2液体输送机构520从贮存部600将第2液体20输送到样本处理片100的本实施方式的液体输送装置500适合需要形成乳浊液状态的流体的处理。
在图20及图21的例子中,第1液体10包含来自生物体的样本11,第2液体20为油21。第1液体输送机构510使包含来自生物体的样本11的第1液体10通过往液体安放部120施加的压力向流路110输送,第2液体输送机构520使油这一第2液体20通过往贮存部600施加的压力向流路110输送。来自生物体的样本11一般成水相,易和油21之间形成界面,因此就能轻松形成在油21中分散着第1液体10的液滴50的乳浊液状态。即,易于形成第1液体10和第2液体20的乳浊液。
图21的例子显示的是向用于在第2液体20中形成第1液体10的液滴50的流路110输送液体。在图21中,流路110具备相互交叉的第1通道111a和第2通道111b。在图21中,通过分别往第1通道111a和第2通道111b输送第1液体10和第2液体20,在第2液体20中形成第1液体10的液滴50。即,形成包含第2液体20和第1液体10在内的乳浊液状态的流体。在第1通道111a和第2通道111b的交叉部分112,相对于第1液体10的流动来说,第2液体20在其横断方向流动。在交叉部分112,第1液体10被第2液体20的流动产生的剪切力断成液滴状。因此,在第2液体20中形成第1液体10的液滴50。这样一来,在第1通道111a和第2通道111b的交叉部分,第2液体20的液流所产生的剪切力施加到第1液体10,以此就能连续高效地生成第1液体10的多个液滴50,这样就能有效率地形成乳浊液状态。通过对第1液体10的流量和第2液体20的流量进行适当控制就能连续形成多个均匀直径的液滴50。
液体输送装置500通过第1液体输送机构510及第2液体输送机构520往设置在流路110的相互交叉的第1通道111a和第2通道111b分别输送第1液体10和第2液体20,由此,在第2液体20中形成第1液体10的液滴50。由此,在第1通道111a和第2通道111b的交叉部分对第1液体10施加第2液体20的流动所产生的剪切力,这样就能连续有效率地生成第1液体10的多个液滴50。
在图21中,第1通道111a和第2通道111b相互成正交。且,在第1通道111a的两侧设置一对第2通道111b。一对第2通道111b中的第2液体20的液流以夹住第1液体10的液流的形式流入交叉部分112,因此用于形成液滴50的剪切力就能高効地发挥作用。第1液体10的液滴50和第2液体20的混合液从交叉部分112流向和第1通道111a向相反一侧延伸的第3通道111c。
图22的示例显示的是对含样本的第1液体10的液滴50进行样本处理的样本处理片100。在图22中,作为第1液体10供应的液滴50所含有的样本中对象成分是DNA,且试剂包含通过PCR(Polymerase Chain Reaction)扩增DNA的试剂。用于扩增的试剂包含与DNA相应的引物、聚合酶等。
在图22的例子中,通过往液体安放部120施加压力将液体中存在着液滴50的乳浊液状态流体-即第1液体10输送到流路110。又,用于搬送流路110内的乳浊液的第1液体10的第2液体20通过往贮存部600施加的压力从注入口130输送到流路110。在流路110内,第1液体10通过第2液体20得到搬送。
图22的情况中,使用了在流路110内通过PCR扩增DNA的加热器591,将加热器591作为图18所示的处理单元590。加热器591加热样本处理片100。流路110数次经过由加热器591形成的数个温度带TZ1~TZ3。温度带TZ还可以是3个以外的其他数量。通道111经过各温度带TZ1~TZ3的次数与热循环次数相对应。
从液体安放部120导入到流路110的第1液体10被从注入口130输送来的第2液体20所推动,在流路110内以一定的速度移动。分散在第1液体10中的液滴50内的DNA在流经流路110的过程中被扩增。包含扩增后的DNA的液滴被回收到回收用的液体安放部120。与对多个DNA分子统一进行PCR处理的情况不同,本实施方式能够通过在液滴50中进行扩增处理来将区分为1分子单位的各DNA分别进行扩增。
在图23中的液体输送例子针对的是对乳浊液状态的第1液体10进行破乳的工序。比如,在乳浊液形成处理之后破坏所形成的乳浊液中的液滴50。通过对液滴50进行破坏来使第1液体10实现破乳。图23显示了被用于破乳的样本处理片100。
在图23的例子中,通过往液体安放部120施加压力,将呈现为乳浊液状态流体的第1液体10输送到流路110,通过向贮存部600施加压力,将用于第1液体10的破乳的第2液体20从注入口130输送到流路110,在流路110内使第1液体10和第2液体20得到混合。如果第1液体10是油中存在水相液滴50的乳浊液,则用于破乳的第2液体20使用包含酒精、表面活性剂等在内的一种或数种乳浊液破坏试剂。第1液体10和第2液体20在经过反复弯曲的第1通道111a的过程中被搅拌,得到充分混合。
由此就能在样本处理片100内进行第1液体10的破乳处理。在此,为了能有效率地破坏多个液滴50,优选相对于第1液体10来说以相对较大的流量输送第2液体20,以促进其和第1液体10的混合,由此,能从液体输送装置500一侧的贮存部600将第2液体20输送到样本处理片100的本实施方式的液体输送方法适合对乳浊液状态的流体进行破乳处理。通过第1液体10和第2液体20的混合,液滴50的界面被破坏,之前收纳在液滴50内的成分被取出到流路110内。
在液体输送装置500中,第1液体输送机构510往安放呈现为乳浊液状态流体的第1液体10的液体安放部120施加压力,将第1液体10输送到流路110,第2液体输送机构520往贮存用于使第1液体10破乳的第2液体20的贮存部600施加压力,将第2液体20从注入口130输送到流路110,通过第1液体输送机构510及第2液体输送机构520的液体输送在流路110内形成第1液体10和第2液体20的混合液。由此,在样本处理片100中就能进行第1液体10的破乳处理。在此,为了能有效率地破坏多个液滴50,优选相对于第1液体10来说以相对较大的流量输送第2液体20,以促进其和第1液体10的混合,由此,通过第2液体输送机构520从贮存部600将第2液体20输送到样本处理片100的本实施方式的液体输送装置500适合对乳浊液状态的流体进行破乳处理。
在图23的例子中,第1液体10是一种在油21中有分散质存在的乳浊液状态的流体,所述分散质包含来自于生物体的样本11以及和样本11结合的载体13(参考图25)。第1液体输送机构510将第1液体10输送到流路110,其中所述第1液体10是含有来自生物体的样本11以及与样本11结合的载体13在内的分散质存在于油中所形成的乳浊液状态的流体。这样,针对对每1单位的成分进行了样本处理的、且担载在载体13的成分以液滴50状态存在的第1液体10,能够通过破乳取出液滴50内的成分,在流路110内统一进行处理。
在图23的例子中,更进一步进行破乳的第1液体10和标记物质31的反应工序。在图23的例子中,样本处理片100中设置的数个液体安放部120中的某液体安放部120所安放的第3液体30通过往液体安放部120施加的压力输送到流路110,与第2液体20混合而破乳的第1液体10、包含用于检测第1液体10中所含的样本11的标记物质31在内的第3液体30在流路110内进行混合。通过混合,包含在样本11中的对象成分和标记物质31结合,这样就能根据标记物质31进行检测。
标记物质31是和样本11中的对象成分进行特异性结合的、且能通过检测器测定的物质。标记比如有酶、荧光物质、放射性同位素等。比如,对象成分DNA的互补性DNA所构成的探针与荧光物质相结合,由此得到标记物质31。
由此就能够在流路110内通过标记物质31标记已经在液滴50内针对每1单位成分进行了样本处理的样本11中的成分。而且,因为标记物质31会根据目标成分而有所不同,所以将第3液体30安放在样本处理片100的液体安放部120而非液体输送装置500一侧的贮存部600,这样,通过同一液体输送装置500对数个样本处理片100进行液体输送时能够防止标记物质31污染。
在液体输送装置500中,样本处理片100中设置的数个液体安放部120中的某液体安放部120所安放的第3液体30通过第1液体输送机构510往液体安放部120施加的压力而输送到流路110。液体输送装置500通过基于第1液体输送机构510及第2液体输送机构520的液体输送在流路110内混合与第2液体20的混合并破乳的第1液体10、包含用于检测第1液体10中所含有的样本11的标记物质31在内的第3液体30。这样就能在流路110内对已经针对每1单位成分进行了样本处理的样本11中的成分通过标记物质31进行标记处理。而且,因为标记物质31会因目标成分不同而不同,因此不将标记物质31取入装置内,而是将第3液体30从样本处理片100的液体安放部120向流路110运送,因此对数个样本处理片100进行液体输送时能防止标记物质31的污染。
在图23中,第1液体10及第3液体30分别从从连接部分140a及连接部分140b被输送到流路110内,并在用于进行标记处理的比较宽的第2通道111b中被混合。为促进对象成分和标记物质的结合,还可从流路110的外部作用以热、电场、磁场等。第1液体10和第3液体30在第2通道111b中被混合。乳浊液破坏试剂从连接部分140c输送进来。
[使用样本处理片进行化验的示例]
接下来,对使用样本处理片100进行的具体的化验例进行说明。
(乳浊液PCR化验)
对使用上述液体输送装置500和样本处理片100实施乳浊液PCR化验的例子进行说明。
图24显示了乳浊液PCR化验的流程示例。图24是对乳浊液PCR化验中反应的进行过程进行说明的图。
在步骤S1中,通过预处理,从血液等试样中抽取DNA(参考图25(A))。预处理可以通过专用的核酸抽取装置进行,也可在液体输送装置500中设置预处理机构。
在步骤S2中,抽取的DNA通过Pre-PCR处理被扩增(参考图25(A))。Pre-PCR处理是一种预扩增处理,其将预处理后的抽取液中所含DNA预扩增到使后续乳浊液制作处理成为可能的程度。在Pre-PCR处理中,将所抽取的DNA和包含聚合酶、引物的PCR扩增用试剂进行混合,通过热循环器进行温度控制使混合液中的DNA扩增。热循环器对混合液进行热循环处理,所述热循环处理中,使混合液变化为数个不同的温度为1次循环,这样的循环重复数次。
步骤S3是乳浊液形成工序,即在分散剂中形成作为分散质的、包含作为对象成分的核酸(DNA)、用于核酸扩增反应的试剂、以及核酸载体的混合液在内的液滴。用于核酸的扩增反应的试剂包含DNA 聚合酶等PCR所必要的物质。在步骤S3中形成的乳浊液包含DNA、还包含含磁性粒子、聚合酶等的试剂(参考图25(B))。在步骤S3所形成的液滴的内部包含含磁性粒子、聚合酶等的试剂与DNA的混合液,多个由液滴构成的分散质分散在分散剂中。被封闭在液滴中的磁性粒子的表面带有核酸扩增用的引物。所形成的每个液滴中分别包含的磁性粒子和目标DNA分子各为1个。分散剂相对于混合液来说是非混和性的。在这个例子中,混合液为水系,分散剂为油系。分散剂比如是油。
步骤S4是对乳浊液形成工序所形成的液滴中的核酸(DNA)进行扩增的乳浊液PCR工序。在步骤S4中,通过热循环器进行温度控制,在乳浊液的各液滴内使DNA和磁性粒子上的引物结合并扩增(乳浊液PCR)(参考图25(C))。由此,在各个液滴内目标DNA分子得到扩增。即,在各液滴内形成核酸的扩增产物。被扩增后的核酸在液滴内通过引物和载体结合。
步骤S5是乳浊液破除工序,即破坏乳浊液PCR工序得到的、含担载着核酸(DNA)扩增产物的载体(磁性粒子)在内的液滴。换言之,步骤S5是对乳浊液PCR工序后的乳浊液状态的流体进行破乳的工序。在步骤S4中在磁性粒子上将DNA扩增,然后在步骤S5中,乳浊液被破坏,包含扩增后DNA的磁性粒子从液滴中被取出(乳浊液破除)。破坏乳浊液时使用包含酒精、表面活性剂等在内的一种或数种乳浊液破坏试剂。
步骤S6是清洗工序,该工序使因乳浊液破除工序的破坏而从液滴取出来的载体(磁性粒子)聚集。在步骤S6中,从液滴中取出的磁性粒子通过BF分离工序被清洗(1次清洗)。BF分离工序中,使包含扩增后的DNA的磁性粒子通过磁力而聚集并在聚集状态下通过清洗液,由此除去附着在磁性粒子上的不需要的物质。在1次清洗工序中,比如使用含有酒精的清洗液。酒精除去磁性粒子上的油膜并且将扩增后的双链DNA变性为单链。
步骤S7是使通过清洗工序而聚集的载体(磁性粒子)上的扩增产物和标记物质进行反应的杂交工序。清洗后,在步骤S7中,在磁性粒子上改性为单链的DNA和检测用的标记物质进行杂交(杂交)(参考图25(D))。标记物质比如包含能发出荧光的物质。所设计的标记物质能够和检测对象DNA特异性结合。
在步骤S8中,和标记物质结合了的磁性粒子通过BF分离工序被清洗(2次清洗)。2次BF分离工序和1次BF分离工序通过相同的处理进行。在2次清洗工序中,比如用PBS(磷酸盐缓冲盐水)为清洗液。PBS除去没有和DNA结合的未反应的标记物质(包含非特异性吸附在磁性粒子上的标记物质)。
在步骤S9中,通过杂交了的标记物质检测DNA。DNA比如用流式细胞分析仪来检测。在流式细胞分析仪中,包含与标记物质结合了的DNA在内的磁性粒子流经流动室,往磁性粒子上照射激光。因照射激光而发出的标记物质的荧光被检测到。
DNA也可通过图像处理检测出来。比如包含和标记物质结合的DNA的磁性粒子被分散在平板玻片上,被分散的磁性粒子被相机单元拍摄。根据被拍摄的图像计数发荧光的磁性粒子数。
以下说明用于进行乳浊液PCR化验的流路110的结构例及液体输送方法的例子。以下所示的各流路110既可以像图26所示形成于一个样本处理片100上,也可以如图20、图22及图23等所示分别形成于不同的样本处理片100上。用于实施不同的处理工序的流路110形成于一个样本处理片100的情况下,液体输送装置500能够在一个样本处理片100中一并实施数个处理工序。若使用的是形成有用来实施不同的处理工序的流路110的数个样本处理片100,则按照处理工序的顺序,先往第一个样本处理片100实施液体输送处理,将处理后的试样注入到第2个样本处理片100的液体安放部120,再针对第2个样本处理片100实施液体输送处理,第3个、第三个以后也是同样操作。如此,通过依次更换样本处理片100来实施不同的样本处理工序就能实施一系列的乳浊液PCR化验。
〈Pre-PCR〉
图27是进行Pre-PCR处理的流路的结构示例。流路110A具有通道111、注入试剂或样本的连接部分140a及140b、排出液体的连接部分140c。为控制液体的流速,通道111比如成菱形。
流路110A比如由聚碳酸酯等耐热性高的材料形成。通道111的高度比如为50μm~500μm。
比如,通过第1液体输送机构510,从连接第1的液体安放部120的连接部分140a将预处理中抽取出来的DNA作为第1液体10注入,从连接第2的液体安放部120的连接部分140b将PCR扩增用试剂作为第1液体10注入。在DNA和试剂的混合液在流过通道111的过程中,通过加热器591控制温度。通过温度控制,DNA和试剂进行反应,DNA被扩增。包含扩增后的DNA的液体通过连接部分140c被移送到相邻的流路110或试样回收用的液体安放部160。
〈乳浊液形成〉
图28是进行乳浊液形成处理的流路110B的结构示例。流路110B具有:通道111;注入样本、试剂等液体的连接部分140a、140b及140c;排出液体的连接部分140d。通道111至少具有2条通道交叉的交叉部分112。形成交叉部分112的各通道的宽度为数十微米(μm)。在本实施例中,通道的宽度为20μm。也可在流路110B中仅设置连接部分140b、140c中的任意一者。
流路110B的通道111的高度比如为10μm~20μm。为了改善相对于油的润湿性,比如对通道111的壁面用疏水性材料或氟进行处理。流路110B的材料比如为PDMS、PMMA等。
比如,通过第1液体输送机构510将包含在Pre-PCR中扩增了的DNA在内的第1液体10从第1的液体安放部120输送到连接部分140b。通过第1液体输送机构510,含有磁性粒子和PCR扩增用试剂的第1液体10从第2液体安放部120被输送到连接部分140c。分别从连接部分140b和140c注入的液体在通道111中被混合并流入交叉部分112。磁性粒子的粒径比如为0.5μm-3μm。为了往连接部分140b及140c输送液体,第1液体输送机构510的第1压力源511会施加压力P(1000mbar≦P≦10000mbar)。
比如,通过第2液体输送机构520将乳浊液形成用的油-即第2液体20输送到和注入口130连接的连接部分140a。注入的油在通道111中分岔至数个路径,再从分岔的数个路径流入交叉部分112。为往连接部分140a输送油,第2液体输送机构520的第2压力源521会施加压力P(1000mbar≦P≦10000mbar)。
如图21所示,第1液体10的混合液在交叉部分112被因油的包夹而产生的剪切力断成液滴状。断开获得的液滴被流入交叉部分112的油包住,由此形成乳浊液。成为乳浊液的试样流通过连接部分140d被移送到相邻的流路110或试样回收用的液体安放部160。
比如,DNA和试剂的混合液以0.4μL/min~7μL/min的流量流入交叉部分112,油以1μL/min~50μL/min的流量流入交叉部分112。通过第2液体输送机构520所施加的压力控制流量。比如,使DNA和试剂的混合液以2μL/min(约5200mbar)、油以14μL/min(约8200mbar)的流量分别流入交叉部分112,由此形成约1千万个/min的液滴。比如,液滴以约60万个/min~约1800万个/min(约1万个/sec~约30万个/sec)的速率形成。
还可如图29所示,由3个通道111组成T字状的交叉部分112。图29的情况下,从第1通道111a流入混合液,从第2通道111b流入油。通过油流动的剪切力使混合液在油中变成液滴,形成乳浊液。
〈PCR〉
图30是进行乳浊液PCR处理的流路110C的结构示例。流路110C具有:通道111、液体流入的连接部分140a及140b、液体排出的连接部分140c。
流路110C比如由聚碳酸酯一类的耐热性高的材料形成。通道111的高度比如为50μm~500μm。
通道111数次经过由加热器591形成的数个温度带TZ1~TZ3。通道111经过各温度带TZ1~TZ3的次数和热循环次数相对应。乳浊液PCR的热循环次数比如设定为40次循环左右。由此,图30的示图进行了简化,通道111横穿各温度带TZ1~TZ3 40次左右,其通过与循环次数相应的往返次数形成往返形状或反复弯曲形状。
比如,通过第1液体输送机构510,包含磁性粒子和PCR 扩增用试剂的液滴50和油所形成的乳浊液-即第1液体10从液体安放部120被输送到连接部分140a。通过第2液体输送机构520,用于搬送第1液体10的第2液体20经由注入口130被输送到连接部分140b。第1液体10中的各个液滴50中的DNA在流过通道111的过程中被扩增。即,如图25(C)所示,在各个液滴50内DNA被扩增,DNA的扩增产物通过引物和磁性粒子结合。包含含扩增后的DNA的液滴50在内的流体通过连接部分140c被移送到相邻的流路110或试样回收用的液体安放部160。
〈乳浊液破除〉
图31是进行乳浊液破除处理的流路110D的结构示例。流路110D具有混合多种液体的功能。流路110D包含:通道111;供乳浊液、乳浊液破除用的破乳试剂流入的连接部分140a、140b及140c;排出液体的连接部分140d。
流路110D比如由聚碳酸酯、聚苯乙烯一类的耐化学药品性高的材料形成。通道111的高度比如是50μm~500μm。
比如,通过第1液体输送机构510,由经过乳浊液PCR工序之后的乳浊液构成的第1液体10从安放第1液体10的液体安放部120输送到连接部分140b。通过第2液体输送机构520,含乳浊液破除用试剂的第2液体20从注入口130输送到连接部分140a及140c。作为其中一例,比如由乳浊液构成的第1液体10以约2μL/min的流量被输送到流路110D,乳浊液破除用的试剂以约30μL/min的流量输送到流路110D。乳浊液和乳浊液破除用的试剂在流经通道111的过程中被混合,乳浊液中的液滴被破坏。通道111的结构有利于促进液体的混合。比如,通道111使液体在样本处理片100的宽度方向上进行数次往返。从液滴中取出的磁性粒子通过连接部分140d被移送到相邻流路110或试样回收用的液体安放部160。
〈清洗(1次清洗)〉
图32是在清洗工序(1次清洗)中使用的流路110E的结构示例。流路110E包含:供液体流入的连接部分140a、140b;液体排出用的连接部分140c、140d;通道111。
通道111是在一定方向直线状延伸的形状,比如,近似于长方形的形状等。另外,通道111比较宽,能使磁性粒子的磁力聚集、分散得以充分进行。流入一侧的连接部分140a、140b被配置在通道111的一端,排出一侧的连接部分140c、140d被配置在通道111的另一端。
流路110E比如由聚碳酸酯、聚苯乙烯一类的耐化学药品性高的材料形成。通道111的高度比如为50μm~500μm。
图33是通过流路110E对担载DNA的磁性粒子进行清洗・浓缩的作业示例。含有磁性粒子的液体从连接部分140a向140c流动。比如,通过第1液体输送机构510使经历了乳浊液PCR工序的乳浊液所组成的第1液体10从安放第1液体10的液体安放部120输送到连接部分140a。在图33的情况中,使磁力作用于流路110的磁石单元592被用作图18所示的处理单元590。磁石单元592通过磁石640使流路110内的磁性粒子因磁力聚集。液体中的磁性粒子通过磁石640的磁力被浓缩。磁石640能够在通道111的纵长方向来回移动。磁性粒子追随磁石640的往返运动在通道111内往返移动并实现凝集。
通过第2液体输送机构520,由酒精等清洗液构成的第2液体20从注入口130输送到连接部分140b。第2液体输送机构520将清洗液从连接部分140b向140d进行连续输送。连接部分140d连接排出口150,其作为用于排出清洗液的排液管发挥作用。在清洗液液流中,磁性粒子追随磁石640的动作在通道111内来回移动,由此,清洗处理得到进行。磁性粒子追随磁石640的动作在通道111内来回移动,由此防止磁性粒子相互紧贴形成块状。
在1次清洗工序中,含有酒精的清洗液作为第2液体20使用。通过使用清洗液进行的1次清洗除去磁性粒子上的油膜,将扩增了的双链DNA改性为单链。
〈杂交〉
通过第1液体输送机构510将含标记物质的试剂所组成的第3液体30从安放第3液体30的液体安放部120输送到连接部分140a。使DNA在流路110内通过PCR扩增的加热器591被用作图18所示的处理单元590。加热器591加热样本处理片100。1次清洗工序后的磁性粒子在通道111中和包含标记物质的试剂混合并供于热循环。通过热循环,磁性粒子上的DNA和标记物质结合。
〈清洗(2次清洗)〉
标记物质杂交(结合)之后的2次清洗工序在通道111进行。在2次清洗工序使用的清洗液为PBS。通过第2液体输送机构520,由PBS构成的第2液体20从注入口130被输送到连接部分140b。通过磁石640(参考图33)以磁力将磁性粒子聚集在通道111内,在此状态下,清洗液流经通道111。通过用清洗液进行2次清洗,没有和DNA结合的未反应的标记物质(包含非特异性吸附在磁性粒子上的标记物质)被除去。2次清洗后的、包含标记物质的磁性粒子通过连接部分140c被移送到试样回收用的液体安放部160。
〈检测〉
2次清洗后的、包含标记物质的磁性粒子比如通过流式细胞分析仪或图像分析被检测出来。为在流式细胞分析仪中进行检测,例如将包含标记物质的磁性粒子从样本处理片100的试样回收用液体安放部160回收并移送到另外设置的流式细胞分析仪。另外,液体输送装置500还可具备检测部,将检测部作为图18所示的处理单元590来检测流路110内的含标记物质的磁性粒子的标记的荧光等。另外,液体输送装置500还可具备对含标记物质的磁性粒子进行拍摄的相机单元,将相机单元作为处理单元590。通过液体输送装置500或连接液体输送装置500的电脑对所拍摄的图像进行分析。
(单个细胞分析〈Single Cell Analysis〉)
对使用上述样本处理片100分析单个细胞的例子进行说明。以下所述是一种以血液等试样中包含的各个细胞为分析对象,以细胞为单位进行分析的手法。图34是用于单个细胞分析的样本处理片100的结构示例。
样本处理片100比如由液体混合用的流路110D、乳浊液形成用的流路110B、PCR扩增用的流路110C组合而成。
单个细胞分析包括以下工序:将作为对象成分的细胞和细胞中核酸的扩增反应的试剂进行混合的工序(第1工序);在分散剂中形成包含混合液在内的液滴的工序(第2工序),混合液是指第1工序所混合的液体和细胞溶解试剂的混合液;将液滴中通过第2工序从细胞溶出的核酸在液滴中扩增的工序(第3工序)。
流路110D的结构(材质、通道高度等)和图31中示例的结构相同,省略详细说明。
血液等样本从流路110D的连接部分140b注入,PCR 扩增用试剂从连接部分140a及140c注入。包含在样本中的细胞和PCR 扩增用试剂在流经通道111的过程中被混合。混合后的液体通过连接部分140d被移送到相邻的流路110B。
流路110B的结构(材质、通道高度等)和图28中示例的结构相同,省略详细说明。
细胞和PCR 扩增用试剂、荧光色素的混合液从流路110B的连接部分140b注入。细胞溶解试剂从连接部分140c注入。乳浊液形成用的油从连接部分140a注入。细胞、PCR 扩增用试剂及细胞溶解试剂的混合液在交叉部分112成为被油所包裹的液滴50,乳浊液形成。包裹有混合液的液滴50通过连接部分140d被移送到相邻的流路110C。液滴内的细胞在乳浊液被移送到流路110C的过程中被细胞溶解试剂溶解。细胞内的DNA从被溶解的细胞溶出到含有PCR扩增用试剂的液滴中。
流路110C的结构(材质、通道高度等)和图30示例的结构相同,省略详细说明。
被移送到流路110C中的乳浊液于流路110C的通道111中流动的过程中被供于热循环。通过热循环,液滴中从细胞溶出的DNA被扩增。还可以通过酶与底物的反应等来检测液滴中从细胞溶出的蛋白质。
(免疫测定〈Digital ELISA〉)
对使用上述样本处理片100实施免疫测定的例子进行说明。免疫测定以包含在血液等中的抗原、抗体等的蛋白质为对象成分。图35是用于Digital ELISA(Enzyme-LinkedImmunoSorbent Assay)的样本处理片100的结构示例。
样本处理片100由温度控制用的流路110A、BF分离用的流路110E、乳浊液形成用的流路110B、温度控制用的流路110A组合而成。
图36显示了Digital ELISA的概要。ELISA是一种将作为对象成分的抗原(也可以是抗体)及标记物质担载在磁性粒子上形成免疫复合体并根据免疫复合体中的标记检测对象成分的手法。在Digital ELISA法中,使极限稀释(各微小区块中对象成分为1或0的稀释)过的样本分散在微小区块中,直接计数基于标记所得到的信号为正的微小区块的数目,由此对样本中的对象成分浓度进行绝对测定。图36的情况中,乳浊液中的各个液滴就是微小区块。通过样本处理片100实施图36示例的化验。
更加具体来说,Digital ELISA化验包含以下工序:通过抗原抗体反应形成对象成分(抗原或抗体)与载体相结合的免疫复合体的工序(第1工序);使通过第1工序形成的免疫复合体和标记物质进行反应的工序(第2工序);在分散剂中形成的液滴的工序(第3工序),所述液滴包含通过第2工序而结合有标记物质的免疫复合体、用于检测标记物质的底物;使第3工序所形成的液滴中的标记物质与底物反应的工序(第4工序)。
流路110A的结构(材质、通道高度等)和图27所示例的结构相同,省略详细说明。
从流路110A的连接部分140a注入包含抗原的样本,从连接部分140b注入包含一级抗体及磁性粒子的试剂。样本和试剂在通道111中混合。在通道111中对混合液进行温度控制,生成包含抗原、一级抗体及磁性粒子的免疫复合体。温度大约控制在40℃~50℃,更加优选42℃左右。包含所生成的复合体的液体通过连接部分140c被移送到相邻的流路110E。
流路110E的结构(材质、通道高度等)和图33所示例的结构相同,省略详细说明。
在流路110E的通道111中,包含磁性粒子的复合体被磁石640以磁力聚集,然后进行清洗(1次BF分离)。1次BF分离后,排除由磁石640产生的磁力的影响,使免疫复合体分散。被分散的免疫复合体和酶标记抗体反应。反应后再次通过磁石640以磁力聚集免疫复合体并进行清洗(2次BF分离)。清洗后免疫复合体被移送到相邻的流路110B。
流路110B的结构(材质、通道高度等)和图28所示例的结构相同,省略详细说明。
复合体从流路110B的连接部分140b注入,包含荧光/发光底物的试剂从连接部分140c注入。乳浊液形成用的油从连接部分140a注入。包含免疫复合体的液体和包含荧光/发光底物的试剂在交叉部分112被包裹到油中成为液滴,由此,形成乳浊液。乳浊液从连接部分140c被移送到相邻的流路110A。
被移送到流路110A的乳浊液在通道111中被加热,在各个液滴内底物和免疫复合体发生反应,发出荧光。作为液体输送装置500的处理单元590的检测部对荧光进行检测。这样就能对各个液滴中所包含的对象成分以一分子为单位进行检测。
(PCR化验)
下面说明使用上述的样本处理片100实施PCR化验的例子。图37是用于PCR化验的样本处理片100的结构示例。
在流路110D中,作为对象成分的核酸和基因扩增用试剂被混合。比如通过钳制PCR(clamp PCR)法对突变基因进行扩增的情况下,包含有选择性地与突变型基因结合的探针在内的基因扩增用试剂和对象成分。混合后的试样从连接部分140d移送到相邻的流路110C。在流路110C中,在连续流体内在加热器591的温度控制下实施PCR。在图37的例子中,能用小型样本处理片100很方便地进行实时PCR,因此能为在患者的治疗现场进行检查或诊断的及时检测(Point of care,POC)提供一种合适的小型片。
使用样本处理片100所进行的化验不限于所述例子,可以通过流路110的组合使样本处理片100用于其他的任意化验。
而且,本次公开的实施方式在所有的点上都是示例,并无限制性。本发明的范围由权利要求规定而不受所述的实施方式的说明所限,本发明还包括和权利要求具有同等意义的所有变更,包括权利要求范围内的所有的变更(变形例)。
标号说明
10:第1液体、11:样本、12:与检查项目相应的成分、13:载体、20:第2液体、21:油、30:第3液体、31:标记物质、40:第4液体、100:样本处理片、110:流路、111a:第1通道、111b:第2通道、120:液体安放部、121:开口、130:注入口、140:连接部分、150:排出口、500:液体输送装置、505:容器放置部、506:外部连接部、507:阀门、510:第1液体输送机构、511:第1压力源、512:压力路径、520:第2液体输送机构、521:第2压力源、522:液体输送管、530:第3液体输送机构、540:第4液体输送机构、550:放置部、580:盖、600:贮存部、610:液体容器、700:注射工具。
Claims (26)
1.一种使用样本处理片的液体输送方法,所述样本处理片包括供多种液体流入的流路,所述方法包括以下步骤:
使设置在所述样本处理片的液体安放部中所安放的第1液体通过向所述液体安放部施加压力而被输送到所述流路;
通过向与所述样本处理片连接的液体输送装置所配设的贮存部施加压力来将所述贮存部内的第2液体从设置在所述样本处理片的注入口输送到所述流路;
在所述流路内形成包含从所述液体安放部输送的所述第1液体和从所述注入口输送的所述第2液体的流体。
2.根据权利要求1所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
所述第1液体包含来自生物体的样本。
3.根据权利要求1所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
所述第1液体包含与使用所述样本处理片的样本检查的检查项目相应的成分。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
使安放在数个所述液体安放部的数种所述第1液体通过对各个所述液体安放部施加压力而分别被输送到所述流路。
5.根据权利要求1~3中任意一项所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
向通过注射工具注入了所述第1液体的所述液体安放部施加压力,由此将所述第1液体输送到所述流路。
6.根据权利要求1~3中任意一项所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
将贮存在数个所述贮存部的数种所述第2液体中的每一种通过通用的所述注入口输送到所述流路。
7.根据权利要求6所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
对所述液体输送装置中设置在所述数个贮存部中的每一贮存部和所述注入口之间的阀门进行切换,由此将数种所述第2液体中的每一种通过所述注入口输送到所述流路。
8.根据权利要求1~3中任意一项所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
控制施加于安放所述第1液体的所述液体安放部的压力、施加于贮存所述第2液体的所述贮存部的压力,以此在所述流路内形成以所述第2液体为分散剂、以所述第1液体为分散质的乳浊液状态的流体。
9.根据权利要求8所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
在具备相互交叉的第1通道和第2通道的所述流路中,向所述第1通道和所述第2通道分别输送所述第1液体和所述第2液体,由此形成包含所述第2液体和所述第1液体的乳浊液状态的流体。
10.根据权利要求8所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
所述第1液体包含来自生物体的样本,所述第2液体是油。
11.根据权利要求1~3中任意一项所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
使乳浊液状态的所述第1液体通过对所述液体安放部施加的压力而被输送到所述流路;
将用于对所述第1液体破乳的所述第2液体通过对所述贮存部施加的压力从所述注入口被输送到所述流路;
在所述流路内混合所述第1液体和所述第2液体。
12.根据权利要求11所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
所述第1液体是指包含来自生物体的样本以及和所述样本结合的载体在内的分散质存在于油中所形成的乳浊液状态的流体。
13.根据权利要求11所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
使所述样本处理片中设置的数个所述液体安放部中的某液体安放部所安放的第3液体通过向所述液体安放部施加的压力而被输送到所述流路;
在所述流路内混合通过与所述第2液体的混合而被破乳的所述第1液体和包含用来检测所述第1液体中所包含的样本的标记物质的所述第3液体。
14.根据权利要求1~3中任意一项所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
从设置在所述样本处理片的排出口回收所述流路内的所述流体。
15.根据权利要求1~3中任意一项所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
将贮存在所述贮存部的第4液体通过向所述贮存部施加压力而从所述注入口被输送到所述流路并配置在所述流路内;
所述第4液体被配置在所述流路内之后、或者和所述第4液体向所述流路的配置同步地,使所述第1液体处于能向所述液体安放部注入的状态。
16.根据权利要求15所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
所述第4液体使用贮存在所述贮存部的所述第2液体。
17.根据权利要求15所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
在所述流路中至少包括与安放所述第1液体的所述液体安放部的连接部分在内的范围内使所述第4液体充满所述流路。
18.根据权利要求1~3中任意一项所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
将所述第2液体以比所述第1液体的流量大的流量从所述贮存部通过所述注入口输送到所述流路。
19.根据权利要求1~3中任意一项所述的使用样本处理片的液体输送方法,其特征在于:
向所述贮存部施加压力,由此将所述贮存部内的所述第2液体从分别设在所述样本处理片的数个所述流路的数个所述注入口分别输送到数个所述流路。
20.一种用于向样本处理片进行液体输送的样本处理片的液体输送装置,所述样本处理片具备供多种液体流入的流路,所述液体输送装置包括:
第1液体输送机构,通过向设置在所述样本处理片的液体安放部施加压力来将所述液体安放部所安放的第1液体输送到所述样本处理片的所述流路;
第2液体输送机构,通过向贮存第2液体的贮存部施加压力来将所述贮存部内的所述第2液体从设置在所述样本处理片的注入口输送到所述流路;
其中,通过所述第1液体输送机构及所述第2液体输送机构的液体输送在所述流路内形成包含所述第1液体和所述第2液体的流体。
21.根据权利要求20所述的样本处理片的液体输送装置,其特征在于:
所述第1液体输送机构包括用于向所述液体安放部施加压力的第1压力源;
所述第2液体输送机构包括用于向所述贮存部施加压力的第2压力源。
22.根据权利要求21所述的样本处理片的液体输送装置,其特征在于:
所述第1液体输送机构包括连接所述第1压力源和所述液体安放部的压力路径;
所述第2液体输送机构包括连接所述贮存部和所述注入口的液体输送管。
23.根据权利要求20~22中任意一项所述的样本处理片的液体输送装置,其特征在于:
所述贮存部包括收纳所述第2液体的液体容器;
所述装置还包括放置所述液体容器的容器放置部。
24.根据权利要求20~22中任意一项所述的样本处理片的液体输送装置,其特征在于:
所述贮存部包括收纳所述第2液体的液体容器;
所述装置还包括用于连接外部的所述液体容器和所述第2液体输送机构的外部连接部。
25.根据权利要求20~22中任意一项所述的样本处理片的液体输送装置,还包括:
放置所述样本处理片的放置部,以及
与所述放置部对应的盖;
其中,所述盖包括连接器,所述连接器用于使所述第1液体输送机构及所述第2液体输送机构与所述样本处理片上的各所述液体安放部及所述注入口之间进行流体连通。
26.根据权利要求25所述的样本处理片的液体输送装置,其特征在于:
所述盖能够相对于所述放置部打开和关闭;
相对于所述放置部关闭所述盖,由此使所述连接器和各所述液体安放部及所述注入口连接。
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