CN108970656A - 受试体处理芯片、受试体处理芯片的送液装置及送液方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及受试体处理芯片、受试体处理芯片的送液装置及送液方法。在向受试体处理芯片注入液体时,抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。此受试体处理芯片100具备:流路110,有由操作者注入第1液体10的第1注入口121和口径比第1注入口121小、用于向流路110输送从第1注入口121注入的第1液体10的第1送液口122的第1孔120,有注入有从送液装置500输送的第2液体20的第2注入口131和口径比第2注入口131小、用于向流路110输送从第2注入口131注入的第2液体20的第2送液口132的第2孔130,和用于区别第1注入口121和第2注入口131的识别部180。
Description
【技术领域】
有为了使用盒式的受试体处理芯片进行受试体处理而向受试体处理芯片输送各种液体的技术(参照例如,专利文献1)。
【背景技术】
上述专利文献1公开了如下的技术:如图62所示,为了使用作为形成了保持液体的多个孔901的受试体处理芯片的盒900进行受试体处理,输送各种液体。在图62中,盒900具备4个孔901,其中2个油用孔901a、1个试样用孔901b和1个回收用孔901c。各孔901经形成在盒900的流体通道902连接。从2个油用孔901a输送的油和从试样用孔901b输送的样品及试剂在流体通道902中合流,在油中形成样品及试剂的液滴而收容在回收用孔901c。使用者可由手工作业向各孔901注入液体。
【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
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
在由上述专利文献1记载的技术中,在将处理中使用的油或试样等的多种液体各自注入到对应的孔901之后,为了进行送液,在注入各自的液体时,有不注入到误认的孔901的必要。但是,有多个相同的孔901,则操作者容易误认要注入液体的孔901,期望抑制液体的注入位置的错误。
另外,使用者对于保持液体的全部孔901进行注入液体的操作导致受试体处理作业的烦琐化。因此,期望削减注入在处理中使用的各种液体的操作。从抑制向误认的孔901的液体的注入的观点来看,也优选削减注入液体的操作。
此发明适合于在向受试体处理芯片注入液体时,抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
【用于解决课题的手段】
此发明的第1方面的受试体处理芯片是设置在送液装置(500)的受试体处理芯片(100),其具备:第1液体(10)和第2液体(20)流入的流路(110);有由操作者注入第1液体(10)的第1注入口(121)和口径比第1注入口(121)小、用于向流路(110)输送从第1注入口(121)注入的第1液体(10)的第1送液口(122)的第1孔(120);有注入有从送液装置(500)输送的第2液体(20)的第2注入口(131)和口径比第2注入口(131)小、用于向流路(110)输送从第2注入口(131)注入的第2液体(20)的第2送液口(132)的第2孔(130),及用于区别第1注入口(121)和第2注入口(131)的识别部(180)。
第1注入口(121)及第2注入口(131)比第1送液口(122)及第2送液口(132)大的情况,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,在第1方面的受试体处理芯片上,可由上述的构成,由用于识别要注入第1液体(10)的第1注入口(121)的识别部(180),将第1液体(10)的注入位置与其他第2注入口(131)区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,第1孔(120)以保持含生物体来源的受试体(11)的第1液体(10)的方式构成。当这样构成时,可将生物体来源的受试体(11)不经送液装置(500)的送液管等,从设在受试体处理芯片(100)的第1孔(120)直接输送到流路(110)。结果,即使在对于不同的多个受试体处理芯片(100)重复进行利用相同的送液装置(500)实施的送液处理时,也可防止发生受试体(11)的污染。进而,由于在操作者向第1孔(120)注入含受试体(11)的第1液体(10)时,也可由识别部(180)抑制液体注入位置的错误,可有效抑制受试体(11)的注入错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,具备多个第1孔(120),识别部(180)以互相识别多个第1孔(120)的第1注入口(121)的方式设置。当这样构成时,即使在有多个要注入第1液体(10)的第1孔(120)时,操作者也可由识别部(180)识别第1注入口(121)和第2注入口(131)等的其他结构的同时,互相区别各第1注入口(121)。由此,即使在有多个第1孔(120)而易错误的状况,也可抑制误认注入到第1注入口(121)的液体。
此时,优选为,多个第1孔(120)含保持第1液体(10)的第1孔(120)和保持含有对应于使用受试体处理芯片(100)的受试体检查的检查项目的成分的第3液体(30)的第1孔(120)。当这样构成时,可将对应于受试体检查的检查项目的成分(31)不经送液装置(500)的送液管等,从设在受试体处理芯片(100)的第1孔(120)直接输送到流路(110)。结果,即使在对于进行不同的检查项目的受试体检查的多个受试体处理芯片(100)重复进行利用相同的送液装置(500)实施的送液处理时,也可防止发生对应于检查项目的成分(31)的污染。进而,由于在操作者向第1孔(120)注入含对应于检查项目的成分(31)的第3液体(30)时,也可由识别部(180)抑制液体注入位置的错误,因此可有效抑制对应于检查项目的成分(31)的注入错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,识别部(180)含赋予受试体处理芯片(100)的表面(102)的识别标记(181)。当这样构成时,操作者仅通过从外部用眼睛确认识别标记(181),即可容易地区别第1注入口(121)。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,识别标记(181)含印刷的标记、刻印的标记及标签标记的至少任一者。当这样构成时,无在受试体处理芯片(100)设识别用的特别的结构的必要,可容易地设置识别部(180)。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,识别部(180)含设在受试体处理芯片(100)的着色部(182)。当这样构成时,操作者可基于附在受试体处理芯片(100)的色彩的差异而识别第1注入口(121)。由于色彩的差异容易用眼睛确认,可容易地实现可与其他结构一眼识别的配色,可设操作者易识别的识别部(180)。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,识别部(180)以含构成第1孔(120)的筒状结构,可基于筒状结构的外径、平面形状及高度,的至少任一者而识别要注入第1液体(10)的第1注入口(121)的方式构成。当这样构成时,变得操作者可基于第1注入口(121)和第2注入口(131)等的其他结构的结构上的差异而识别第1注入口(121)。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,具备形成了流路(110)的本体部(105),第1孔(120)以从本体部(105)的表面突出的方式形成,由在上端形成第1注入口(121)的筒状结构构成,第2孔(130)以从本体部(105)的表面突出的方式形成,由在上端形成第2注入口(131)的筒状结构构成。当这样构成时,通过将第1孔(120)及第2孔(130)从本体部(105)的表面突出,可各自与送液装置(500)容易地连接。另外,由于在与送液装置(500)连接时,容易使突出的筒状结构(170)的上端面和密封部件(401)紧密附着,可在连接部分中容易地得到高的密闭度。再者,如果以第1孔(120)及第2孔(130)相同的方式由筒状结构(170)构成,会变得难以识别,因此由识别部(180)的识别对于抑制注入错误有效。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,具备形成了流路(110)的本体部(105),第1孔(120)在本体部(105)的表面形成第1注入口(121),由向本体部(105)的内侧下洼的凹部构成,第2孔(130)在本体部(105)的表面形成第2注入口(131),由向本体部(105)的内侧下洼的凹部构成。第1孔(120)及第2孔(130)也可由这样的凹部(171)构成。如果以第1孔(120)及第2孔(130)相同的方式由凹部(171)构成,会变得难以识别,因此由识别部(180)的第1注入口(121)的识别对于抑制注入错误特别有效。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,第1注入口(121)及第2注入口(131)都有能插入有对应于第1孔(120)的容量的分注量的注入器具(700)的尖端部的开口形状。当这样构成时,由于第1注入口(121)及第2注入口(131)之任一者均可使用注入器具(700)注入液体,易发生注入错误。因此,由识别部(180)的第1注入口(121)的识别对于抑制注入错误特别有效。
此时,优选为,第1注入口(121)直径是2mm以上15mm以下,第2注入口(131)直径是2mm以上15mm以下。开口部的直径为2mm以上15mm以下的情况,因为可使用一般的移液器等的注入器具(700),将第1液体(10)不仅是注入到第1注入口(121),还注入到第2注入口(131),从而有操作者误认注入位置的担忧。因此,注入时,可由识别部(180),有效抑制向第2注入口(131)错误注入第1液体(10)。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,第1注入口(121)及第2注入口(131)在受试体处理芯片(100)的厚度方向的位置大致一致。当这样构成时,可将第1注入口(121)和送液装置(500)的连接、第2注入口(131)和送液装置(500)的连接在受试体处理芯片(100)的厚度方向相同的位置进行。因此,在送液装置(500)设含第1注入口(121)用的连接器(400)和第2注入口(131)用的连接器(400)的歧管时,可以片状形成用于密封各自的连接部分的密封部件(401),容易地进行连接。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,具备多个含第1孔(120)、第2孔(130)及流路(110)的单位流路结构(101),识别部(180)以识别多个单位流路结构(101)的各自中的要注入第1液体(10)的第1注入口(121)的方式构成。当这样构成时,可由多个单位流路结构(101),用1个受试体处理芯片(100)并行实施多个受试体处理。其中,具备多个单位流路结构(101)时,由于在受试体处理芯片(100)设多个第2注入口(131)或多个第1注入口(121),变得操作者容易误认注入位置,但由于可由识别部(180)识别各自的第1注入口(121),因此可抑制液体的注入错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,识别部(180)以一并识别多个单位流路结构(101)的第1孔(120)的方式经多个单位流路结构(101)设置。当这样构成时,可在设有多个单位流路结构(101)而结构复杂的受试体处理芯片(100)中,对于多个单位流路结构(101)而综合掌握向何位置注入第1液体(10)合适。另外,由于经多个单位流路结构(101)设识别部(180),可容易地使识别部(180)变得大大易识别。由此,可有效抑制液体的注入错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,识别部(180)是沿单位流路结构(101)的排列方向延伸的框状的识别标记(181)。当这样构成时,通过由框状的识别标记(181)将多个第1孔(120)用包围隔区,可极其容易地识别第1孔(120)和其他结构。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,具备多个第1孔(120),多个第1孔(120)以指定的间距(PR)配置。当这样构成时,由于多个第1孔(120)规则排列,与多个第1孔(120)以不规则的间距排列时比,可使由操作者实施的液体的注入作业变得容易。再者,“间距”是指邻接的2个物体之间的长度,其中,相当于邻接的2个第1孔(120)的中心间的距离。
此时,优选为,多个第1孔(120)以根据确定微平板上的孔间的间距的标准规格的间距(PR)配置。当这样构成时,由于多个第1孔(120)以标准化的间距(PR)排列,可使用根据标准规格的多连移液器等的注入器具,向多个第1孔(120)综合注入液体。结果,可使由操作者实施的液体的注入作业变得更容易。再者,作为确定微平板上的孔间的间距的标准规格,例如,有ANSI/SBS(American National Standards Institute/Society forBiomolecular Screening)4-2004。
在上述多个第1孔(120)以根据标准规格的间距(PR)配置的构成中,优选为,多个第1孔(120)以对应于96孔微平板上的孔间的间距的间距(PR)排列,在排列方向并排设8个或12个。当这样构成时,由于操作者可使用对应于96孔微平板的标准规格的注入器具而综合实施液体的注入作业,可使注入作业效率化。一方面,在如96孔微平板一样第1孔(120)并排排列8个或12个的构成中,第1注入口(121)、第2注入口(131)密集设置,外观上也容易相似,操作者识别变难。因此,可由识别部(180)识别第1注入口(121)的本发明在设有多个第1注入口(121)、第2注入口(131)的构成中特别有效。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,具备多个第1孔(120),多个第1孔(120)含用于保持含生物体来源的受试体的第1液体(10)的第1孔(120a)和用于保持含有对应于使用受试体处理芯片(100)的受试体检查的检查项目的成分的第3液体(30)的第1孔(120b),识别部(180)至少设在用于保持第1液体(10)的第1孔(120a)。当这样构成时,可由识别部(180)掌握含受试体(11)的第1液体(10)的注入位置,可抑制操作者误认含受试体(11)的第1液体(10)的注入位置。
此时,优选为,向用于保持第3液体(30)的第1孔(120b)预先封入第3液体(30)。当这样构成时,可省略由作业者向用于保持第3液体(30)的第1孔(120b)注入第3液体(30)。因此,不注入第3液体(30)也可的情况,可有效抑制注入液体时的作业的烦琐化。另外,由于向用于保持第3液体(30)的第1孔(120b)预先封入第3液体(30),也可容易地进行与用于保持第1液体(10)的第1孔(120a)的识别,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,第1注入口(121)和第2注入口(131)与受试体处理芯片(100)的表面邻接而并排设置。当这样构成时,由于可使第1注入口(121)和第2注入口(131)处于互相接近的位置,可容易地进行第1注入口(121)及第2注入口(131)的各自和送液装置(500)的连接。一方面,通过第1注入口(121)和第2注入口(131)邻接,变得操作者难以区别,但通过具备识别部(180),可容易地识别第1注入口(121),结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,具备多个第1孔(120),多个第1孔(120)的各自的第1注入口(121)在受试体处理芯片(100)的厚度方向的位置大致一致。当这样构成时,由于多个第1注入口(121)在厚度方向的位置齐整,可容易地进行用于送液的送液装置(500)和多个第1注入口(121)的连接。一方面,由于第1注入口(121)彼此高度一致,变得操作者难以识别,但通过具备识别部(180),可容易地区别各自的第1注入口(121),结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,具备多个第1孔(120),多个第1孔(120)在平面视下的外形形状互相大致一致或有相似的形状。当这样构成时,由于多个第1孔(120)的平面形状大致一致或相似,可容易地进行用于送液的送液装置(500)和多个第1孔(120)的连接。一方面,由于第1孔(120)彼此平面形状相似,变得操作者难以区别第1注入口(121),但通过具备识别部(180),可容易地区别各自的第1注入口(121),结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,有开口(161),还具备用于保持通过流路(110)的含第1液体(10)及第2液体(20)的流体的回收用保持部(160)。当这样构成时,通过流路(110)而使由受试体处理芯片(100)实施的受试体处理结束的流体保持在回收用保持部(160),可由移液器等的注入器具从开口(161)容易地取出。一方面,具备回收用保持部(160)的情况,变得操作者容易误认回收用保持部(160)和第1孔(120),但通过具备识别部(180),可容易地识别第1注入口(121),结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,还具备用于从流路(110)排出排液的排出口(150)。当这样构成时,可将伴随受试体处理发生的排液经排出口(150)排出到外部。一方面,具备排出口(150)的情况,变得操作者容易误认排出口(150)和第1注入口(121),但通过具备识别部(180),可容易地识别第1注入口(121),结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,第2注入口(131)以收纳贮留于送液装置(500)的多个贮留部(600)的多种第2液体(20)的各自的方式构成。当这样构成时,由于可使用于输送多种第2液体(20)的第2注入口(131)共同化,无需为了输送多种第2液体(20)的各自而个别地设第2注入口(131)。结果,由于可抑制第2注入口(131)的数,可抑制操作者将第2注入口(131)误认为第1注入口(121)。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,流路(110)以含互相交叉的第1通道(111a)和第2通道(111b),由输送到第1通道(111a)的第1液体(10)和输送到第2通道(111b)的第2液体(20),形成以第2液体(20)作为分散剂、以第1液体(10)作为分散质的乳液状态的流体的方式构成。其中,乳液是指在分散剂中,分散质所分散的分散系溶液。分散系是指分散质浮游或悬浮到分散剂中的状态。分散质不与分散剂混合。即,分散剂和分散质不由混合形成均质的相。分散质由分散剂互相分离,由分散剂包围周围。因此,在乳液状态下分散质的液滴在分散剂中形成。将形成乳液状态的流体的称为“乳化”。当如上所述构成时,通过在第1通道(111a)和第2通道(111b)的交叉部分中对于第1液体(10)赋予第2液体(20)的流动导致的剪切力,可形成在第2液体(20)中使第1液体(10)的液滴(50)分散的乳液状态。由此,通过例如将受试体中的成分分割成每1单位而收容在液滴(50)中,可将每1单位成分的受试体处理用受试体处理芯片(100)实施。其中,如果误认第1液体(10)的注入位置,例如第1液体(10)和第2液体(20)的两方从第2通道(111b)流入,有在交叉部分中无法形成乳液状态的可能性。因此,可由识别部(180)容易地预防第1液体(10)的注入位置的误认的本发明适宜于形成乳液状态的受试体处理芯片(100)。再者,每1单位的成分是指,例如受试体中的成分是核酸时,以1分子核酸作为单位。作为例如受试体处理对于各液滴(50)进行核酸扩增处理时,在液滴(50)中生成来源于仅1分子的核酸扩增产物变得可能。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,第1孔(120)含用于保持含生物体来源的受试体(11)的乳液状态的第1液体(10)的孔(120a),流路(110)含用于将第1液体(10)和用于使第1液体(10)破乳化的第2液体(20)混合的通道(111)。再者,破乳化(demulsification)是指破坏(解除)在分散剂中存在分散质的乳液状态而使相分离。即,是指从分散剂中分散质分散的状态形成分离的多个相。当这样构成时,由破乳化,在受试体处理芯片(100)内可进行破坏第1液体(10)中所含的液滴(50)的处理。其中,误认第1液体(10)的注入位置,例如第1液体(10)和第2液体(20)在通道(111)中不充分地混合的情况,有破乳化被抑制的可能性。因此,可由识别部(180)容易地预防第1液体(10)的注入位置的误认的本发明适宜于进行破乳化的受试体处理芯片(100)。
此时,优选为,第1孔(120)含用于保持含用于检测受试体的标记物质(32)的第3液体(30)的孔(120b),流路(110)含用于将由与第2液体(20)的混合破乳化的第1液体(10)和第3液体(30)混合的通道(111)。当这样构成时,可将受试体(11)中的成分由标记物质(32)标记的处理在流路(110)中进行。再者,对于标记物质(32),通过使第3液体(30)保持在受试体处理芯片(100)的第1孔(120b),而不是送液装置(500)侧的贮留部(600),可防止将对于多个受试体处理芯片(100)的送液利用相同的送液装置(500)进行时的标记物质(32)的污染。一方面,除了用于保持第1液体(10)的第1孔(120a)之外,通过设用于保持第3液体(30)的第1孔(120b),变得容易误认第1液体(10)及第3液体(30)的注入位置,与此相对,根据本发明可由识别部(180)抑制操作者误认注入位置。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,流路(110)截面积是0.01μm2以上10mm2以下。再者,在流路(110)中的截面积是指在与流路(110)中的液体的流通方向正交的截面的截面积。当这样构成时,由于用于输送到0.01μm2以上10mm2以下的小的截面积的流路(110)的第1注入口(121)、第2注入口(131)也成为小口径,变得容易相互误认。因此,由识别部(180)的第1注入口(121)的识别对于抑制注入错误有效。
此时,优选为,流路(110)截面积是0.01μm2以上1mm2以下。当这样构成时,由于可由识别部(180)区别对于输送到截面积1mm2以下的流路(110)适宜的小口径的第1注入口(121)及第2注入口(131),对于抑制注入错误特别有效。
在形成在上述受试体处理芯片(100)内的流路(110)的截面积是0.01μm2以上1mm2以下的构成中,优选为,流路(110)高度是1μm以上500μm以下,宽度是1μm以上500μm以下。当这样构成时,高度是1μm以上500μm以下,由于用于输送到宽度1μm以上500μm以下的小的流路(110)的第1注入口(121)、第2注入口(131)也成为小口径,变得容易相互误认。因此,由识别部(180)的第1注入口(121)的识别对于抑制注入错误有效。
此时,优选为,流路(110)高度是1μm以上250μm以下,宽度是1μm以上250μm以下。当这样构成时,由于用于输送到高度是250μm以下,宽度250μm以下的更小的流路(110)的第1注入口(121)、第2注入口(131)也易成为更小口径,由识别部(180)的第1注入口(121)的识别对于抑制注入错误特别有效。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,第2孔(130)从受试体处理芯片(100)的表面突出,从第2注入口(131)至第2送液口(132)的距离比第2孔(130)的高度短。当这样构成时,即使在送液装置(500)在密闭第2注入口(131)的状态下注入时,输送注入到第2孔(130)的液体时,也可使第2孔(130)中的空气变少,可高精度地输送。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,第1注入口(121)及第2注入口(131)的口径大致相同,从第2注入口(131)至第2送液口(132)的距离比从第1注入口(121)至第1送液口(122)的距离短。当这样构成时,操作者不使第1注入口(121)密闭地将液体注入到第1孔(120)中,送液装置(500)在密闭第2注入口(131)的状态下注入时,第1孔(120)注入有液体的情况,可使第1孔(120)内的空气少,另一方面,第2孔(130)难以那样。但是,通过这样构成,可使第2孔(130)中的空气变少,可高精度地输送。
在上述第1方面的受试体处理芯片上,优选为,送液装置(500)还具备含与第1注入口(121)连接的第1连接器(400a)和与第2注入口(131)连接的第2连接器(400b)的盖(580),第1注入口(121)以与第1连接器(400a)连接的方式构成,第2注入口(131)以与第2连接器(400b)连接的方式构成。通过这样构成,在将孔和连接器连接时,因为可多少容许位置错开,可容易地进行孔和连接器的定位。
根据此发明的第2方面的受试体处理芯片是设置在送液装置(500)的受试体处理芯片(100),其具备:第1液体(10)和第2液体(20)流入的流路(110);有由操作者注入第1液体(10)的第1注入口(121)的第1孔(120);有注入有从送液装置(500)输送的第2液体(20)的第2注入口(131)的第2孔(130);和用于区别第1注入口(121)和第2注入口(131)的识别部(180),第1注入口(121)和第2注入口(131)的口径大致相同。
第1注入口(121)和第2注入口(131)的口径大致相同时,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,可在第2方面的受试体处理芯片上,由用于利用上述的构成识别要注入第1液体(10)的第1注入口(121)的识别部(180),将第1液体(10)的注入位置与其他第2注入口(131)区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
根据此发明的第3方面的受试体处理芯片是设置在送液装置(500)的受试体处理芯片(100),其具备:第1液体(10)和第2液体(20)流入的流路(110);有直径是2mm以上15mm以下的第1注入口(121),由操作者从第1注入口(121)注入第1液体(10)的第1孔(120);有直径是2mm以上15mm以下的第2注入口(131),注入有从送液装置(500)输送的第2液体(20)的第2孔(130);及用于区别第1注入口(121)和第2注入口(131)的识别部(180)。
第1注入口(121)的直径和第2注入口(131)的直径均是2mm以上15mm以下大致相同时,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,可在第3方面的受试体处理芯片上,由上述的构成,由用于识别要注入第1液体(10)的第1注入口(121)的识别部(180),将第1液体(10)的注入位置与其他第2注入口(131)区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
根据此发明的第4方面的受试体处理芯片是设置在送液装置(500)的受试体处理芯片(100),其具备:第1液体(10)和第2液体(20)流入的流路(110);有由操作者注入第1液体(10)的第1注入口(121)的第1孔(120);有注入有从送液装置(500)输送的第2液体(20)的第2注入口(131)的第2孔(130);及用于区别第1注入口(121)和第2注入口(131)的识别部(180),第1注入口(121)和第2注入口(131)在受试体处理芯片(100)的厚度方向的位置大致一致。
第1注入口(121)和第2注入口(131)的在受试体处理芯片(100)的厚度方向的位置大致一致时,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,可在第4方面的受试体处理芯片上,由上述的构成,由用于识别要注入第1液体(10)的第1注入口(121)的识别部(180),将第1液体(10)的注入位置与其他第2注入口(131)区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
根据此发明的第5方面的受试体处理芯片的送液装置是用于向具备流入液体的流路(110)的受试体处理芯片(100)进行送液的送液装置(500),其具备:设置受试体处理芯片(100)的设置部(550),用于将经形成在受试体处理芯片(100)的第1孔(120)的第1注入口(121)注入到第1孔(120)的第1液体(10)从形成在第1孔(120)的比第1注入口(121)小的第1送液口(122)输送到流路(110)的第1送液机构(510),用于将经形成在受试体处理芯片(100)的第2孔(130)的第2注入口(131)输送到第2孔(130),输送到第2孔(130)的第2液体(20)从比形成在第2孔(130)的第2注入口(131)小的第2送液口(132)输送到流路(110)的第2送液机构(520),及在设置在设置部(550)的受试体处理芯片(100)上的用于区别第1注入口(121)和第2注入口(131)的识别机构(540)。
第1注入口(121)及第2注入口(131)比第1送液口(122)及第2送液口(132)大的情况,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,可在第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,由上述的构成,由用于区别第1注入口(121)和第2注入口(131)的识别机构(540),将第1液体(10)的注入位置与其他第2注入口(131)区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,识别机构(540)含在设置在设置部(550)的受试体处理芯片(100)上的用于表示第1注入口(121)的位置的发光部(541)。当这样构成时,操作者可将设置在设置部(550)的受试体处理芯片(100)的第1注入口(121)借助于发光部(541)的光,与第2注入口(131)等的其他结构识别开。因此,变得操作者可仅通过从外部用眼睛确认发光部(541),容易地区别第1注入口(121)。
此时,优选为,发光部(541)配置在对应于设置部(550)的周围的第1注入口(121)的位置。当这样构成时,在例如设置部(550)的周围并排配置发光部(541),使以平面视与第1注入口(121)以纵横直线状排列的发光部(541)点灯,则可使操作者容易理解地识别要注入第1液体(10)的第1注入口(121)。
在上述识别机构(540)含发光部(541)的构成中,优选为,发光部(541)在设置在设置部(550)的受试体处理芯片(100)的下方配置在与第1注入口(121)重叠的位置。当这样构成时,在受试体处理芯片(100)有透明或透光性时,通过使位于第1注入口(121)的正下方的发光部(541)点灯而可使第1注入口(121)或第1孔(120)有光而使从外部用眼睛确认的操作者识别。此时,由于要注入第1液体(10)的第1注入口(121)有光,可容易并且确实地使操作者识别成为对象的第1注入口(121)。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,识别机构(540)含在设置在设置部(550)的受试体处理芯片(100)上的显示第1注入口(121)的配置的显示部(542)。当这样构成时,操作者仅通过看显示部(542)的显示,就可容易并且确实地使操作者识别要注入第1液体(10)的第1注入口(121)。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,还具备对应于设置部(550)而设,覆盖受试体处理芯片(100)的盖(580),识别机构(540)含以露出设置在设置部(550)的受试体处理芯片(100)的第1注入口(121)的方式设在盖(580)的一部分的开口窗部(582)。当这样构成时,通过在由盖(580)覆盖受试体处理芯片(100)的状态下,从开口窗部(582)露出第1注入口(121),可使操作者识别要注入第1液体(10)的第1注入口(121)。另外,如果将第2注入口(131)等的其他结构由盖(580)覆盖,则可防操作者错误地向第1注入口(121)之外注入第1液体(10)。
此时,优选为,识别机构(540)含用于开闭开口窗部(582)的开闭部件(583)。当这样构成时,由于可在仅注入第1液体(10)时开放开口窗部(582),在设使第1注入口(121)露出的开口窗部(582)时,也可防从外部进入异物等。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,第1送液机构(510)从保持含生物体来源的受试体的第1液体(10)的第1孔(120)向流路(110)输送第1液体(10)。当这样构成时,不向装置内部摄入生物体来源的受试体(11),可从设在受试体处理芯片(100)的第1孔(120)直接输送到流路(110)。结果,在对于不同的多个受试体处理芯片(100)重复进行利用相同的送液装置(500)实施的送液处理时,也可防止发生受试体(11)的污染。进而,由于在操作者向第1孔(120)注入含受试体的第1液体(10)时,也可由识别机构(540)抑制液体注入位置的错误,可有效抑制受试体(11)的注入错误。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,第1送液机构(510)从保持第1液体(10)的第1孔(120a)向流路(110)输送第1液体(10),从保持含对应于使用受试体处理芯片(100)的受试体检查的检查项目的成分的第3液体(30)的第1孔(120b)向流路(110)输送第3液体(30)。当这样构成时,不向装置内部摄入对应于受试体检查的检查项目的成分,可从设在受试体处理芯片(100)的第1孔(120)直接输送到流路(110)。结果,在对于进行不同的检查项目的受试体检查的多个受试体处理芯片(100)重复进行利用相同的送液装置(500)实施的送液处理时,也可防止发生对应于检查项目的成分的污染。进而,由于在操作者向第1孔(120)注入含对应于检查项目的成分的第3液体(30)时,也可由识别机构(540)抑制液体注入位置的错误,可有效抑制对应于检查项目的成分的注入错误。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,第1送液机构(510)从贮留于多个第1孔(120)的各自的多种第1液体(10)向流路(110)输送多种第1液体(10)的各自,识别机构(540)以使操作者互相识别多个第1孔(120)的各第1注入口(121)的方式构成。当这样构成时,在有多个要注入第1液体(10)的第1注入口(121)时,操作者也可由识别机构(540)识别第1注入口(121)和第2注入口(131)等的其他结构的同时,互相区别各第1注入口(121)。由此,在有多个第1注入口(121)而易错误的状况中,也可抑制误认注入到第1注入口(121)的液体。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,第2送液机构(520)从对于共同的第2注入口(131)连接的多个贮留部(600),将多种第2液体(20)的各经第2注入口(131)输送到流路(110)。当这样构成时,可将多种第2液体(20)经共同的第2注入口(131)输送到受试体处理芯片(100)的流路(110)。结果,由于可抑制第2注入口(131)的数,可抑制操作者将第2注入口(131)误认为第1注入口(121)。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,以在流路(110)内形成以第2液体(20)作为分散剂、以第1液体(10)作为分散质的乳液状态的流体的方式由第1送液机构(510)从第1孔(120)输送第1液体(10),由第2送液机构(520)从第2孔(130)输送第2液体(20)。当这样构成时,可使用受试体处理芯片(100),形成在第2液体(20)中使第1液体(10)的液滴(50)分散的乳液状态。由此,通过例如将受试体中的成分分割成每1单位而收容在液滴(50)中,可将每1单位成分的受试体处理用受试体处理芯片(100)实施。其中,如误认第1液体(10)的注入位置,例如第1液体(10)和第2液体(20)的两方从第2注入口(131)流入,则有变得无法形成乳液状态的可能性。因此,可由识别机构(540)容易地预防第1液体(10)的注入位置的误认的本发明适宜于进行形成乳液状态的处理的受试体处理芯片(100)的送液装置(500)。
此时,优选为,通过由第1送液机构(510)及第2送液机构(520),向设在流路(110)的互相交叉的第1通道(111a)和第2通道(111b)各自输送第1液体(10)和第2液体(20)而在流路(110)内形成以第2液体(20)作为分散剂、以第1液体(10)作为分散质的乳液状态的流体。当这样构成时,通过在第1通道(111a)和第2通道(111b)的交叉部分中对于第1液体(10)赋予由第2液体(20)的流动导致的剪切力,可有效率地形成在第2液体(20)中使第1液体(10)的液滴(50)分散的乳液状态。
在向上述第1通道(111a)和第2通道(111b)各自输送第1液体(10)和第2液体(20)的构成中,优选为,由第1送液机构(510)及第2送液机构(520),以600个/分以上6亿个/分以下的比例形成第1液体(10)的分散质。当这样构成时,可以600个/分以上6亿个/分以下的高效率有效形成多数的分散质。为了形成多数的分散质,除了使作为分散质的第1液体(10)的流量变高之外,有使作为分散剂的第2液体(20)的流量进一步变高的必要。由第2送液机构(520)从贮留部(600)将第2液体(20)直接输送到流路(110)的本发明在难以受受试体处理芯片(100)的结构上的制约,易确保第2液体(20)的液量的方面、及易使第2液体(20)的流量变高的方面是适宜的。
此时,优选为,由第1送液机构(510)及第2送液机构(520),以3000个/分以上1800万个/分以下的比例形成第1液体(10)的分散质。当这样构成时,可以3000个/分以上1800万个/分以下的高效率有效形成多数的分散质。
在向上述第1通道(111a)和第2通道(111b)各自输送第1液体(10)和第2液体(20)的构成中,优选为,由第1送液机构(510)及第2送液机构(520),将平均粒径0.1μm以上500μm以下的分散质由第1液体(10)形成。当这样构成时,可有效形成具备平均粒径是0.1μm以上500μm以下的粒径的乳液。
此时,优选为,由第1送液机构(510)及第2送液机构(520),将平均粒径0.1μm以上200μm以下的分散质由第1液体(10)形成。当这样构成时,可有效形成适宜于生物测定的平均粒径是200μm以下的分散质的乳液。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,第1送液机构(510)将作为乳液状态的流体的第1液体(10)从第1孔(120)输送到流路(110),第2送液机构(520)将用于使第1液体(10)破乳化的第2液体(20)从第2孔(130)输送到流路(110),通过由第1送液机构(510)及第2送液机构(520)的送液,在流路(110)内,形成了第1液体(10)和第2液体(20)的混合液。当这样构成时,由破乳化,在受试体处理芯片(100)内可进行破坏第1液体(10)中所含的液滴(50)的处理。其中,误认第1液体(10)的注入位置,例如第1液体(10)和第2液体(20)在流路(110)中不充分地混合的情况,有破乳化被抑制的可能性。因此,可由识别机构(540)容易地预防第1液体(10)的注入位置的误认的本发明适宜于进行破乳化处理的受试体处理芯片(100)的送液装置(500)。
此时,优选为,第1送液机构(510)向流路(110)输送保持在设在受试体处理芯片(100)的多个第1孔(120)之任一者的第3液体(30),通过由第1送液机构(510)及第2送液机构(520)的送液,将由与第2液体(20)的混合破乳化的第1液体(10)和含用于检测第1液体(10)中所含的受试体的标记物质的第3液体(30)在流路(110)内混合。当这样构成时,可将每1单位成分进行受试体处理的受试体(11)中的成分由标记物质(32)标记的处理在受试体处理芯片(100)的流路(110)中进行。受试体处理芯片(100)具备多个第1孔(120)时,变得容易误认第1液体(10)及第3液体(30)的注入位置,与此相对,根据本发明可由识别机构(540)抑制操作者误认注入位置。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,第1送液机构(510)将第1液体(10)以0.1μL/分以上5mL/分以下的流量导入到受试体处理芯片(100)内的流路(110)。更优选为,第1送液机构(510)将第1液体(10)以0.1μL/分以上1mL/分以下的流量导入到受试体处理芯片(100)内的流路(110)。当这样构成时,通过用高的流量输送第1液体(10),可有效率地进行由受试体处理芯片(100)实施的受试体处理。
在上述第5方面的受试体处理芯片的送液装置中,优选为,第2送液机构(520)将第2液体(20)以0.1μL/分以上5mL/分以下的流量导入到受试体处理芯片(100)内的流路(110)。更优选为,第2送液机构(520)将第2液体(20)以0.1μL/分以上1mL/分以下的流量导入到受试体处理芯片(100)内的流路(110)。当这样构成时,通过用高的流量输送第2液体(20),可有效率地进行由受试体处理芯片(100)实施的受试体处理。
根据此发明的第6方面的受试体处理芯片(100)的送液方法是用于向具备流入液体的流路(110)的受试体处理芯片(100)进行送液的送液方法而从设在受试体处理芯片(100)的赋予识别部(180)的第1孔(120)的第1注入口(121)使用注入器具(700)注入第1液体(10),将经第1注入口(121)注入的第1液体(10)从口径比第1注入口(121)小的第1孔(120)的第1送液口(122)由送液装置(500)输送到流路(110),经设在受试体处理芯片(100)的未赋予识别部(180)的第2孔(130)的第2注入口(131)而从送液装置(500)输送第2液体(20),从口径比第2注入口(131)小的第2孔(130)的第2送液口(132)向流路(110)输送输送到第2孔(130)的第2液体(20),在流路(110)内形成含从第1送液口(122)输送的第1液体(10)和经第2送液口(132)输送的第2液体(20)的流体。
第1注入口(121)及第2注入口(131)比第1送液口(122)及第2送液口(132)大的情况,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,在第6方面的受试体处理芯片的送液方法中,可由上述的构成,由识别部(180),将第1液体(10)的注入位置与其他第2注入口(131)区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。根据以上的结果,可在向受试体处理芯片注入液体时,抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在上述第6方面的受试体处理芯片的送液方法中,优选为,将第1液体(10)以0.1μL/分以上5mL/分以下的流量导入到受试体处理芯片(100)内的流路(110)。当这样构成时,通过用0.1μL/分以上5mL/分以下的高的流量输送第1液体(10),可有效率地进行由受试体处理芯片(100)实施的受试体处理。
此时,优选为,将第1液体(10)以0.1μL/分以上1mL/分以下的流量导入到受试体处理芯片(100)内的流路(110)。当这样构成时,通过用0.1μL/分以上1mL/分以下的高的流量输送第1液体(10),可实现在IVD中的高的通量。
在上述第6方面的受试体处理芯片的送液方法中,优选为,向第2注入口(131)导入作为用于乳液形成的分散剂的第2液体(20)而进行以第1液体(10)作为分散质的乳液的形成,在乳液的形成中,以600个/分以上6亿个/分以下的比例形成第1液体(10)的分散质。当这样构成时,可用600个/分以上6亿个/分以下的高效率有效形成多数的分散质。为了形成多个分散质,除了使作为分散质的第1液体(10)的流量变高之外,有使作为分散剂的第2液体(20)的流量进一步变高的必要。由第2送液机构(520)从贮留部(600)将第2液体(20)直接输送到流路(110)的本发明在难以受受试体处理芯片(100)的结构上的制约,易确保第2液体(20)的液量的方面、及易使第2液体(20)的流量变高的方面是适宜的。
此时,优选为,在乳液的形成中,以3000个/分以上1800万个/分以下的比例形成第1液体(10)的分散质。当这样构成时,可用3000个/分以上1800万个/分以下的高效率有效形成多数的分散质。
在上述第6方面的受试体处理芯片的送液方法中,优选为,向第2注入口(131)导入作为用于乳液形成的分散剂的第2液体(20)而形成以第1液体(10)作为分散质的乳液状态,在乳液状态的形成中,将平均粒径0.1μm以上500μm以下的分散质由第1液体(10)形成。当这样构成时,可有效形成具备平均粒径是0.1μm以上500μm以下的粒径的乳液。
此时,优选为,在乳液状态的形成中,将平均粒径0.1μm以上200μm以下的分散质由第1液体(10)形成。当这样构成时,可有效形成适宜于生物测定的平均粒径是200μm以下的分散质的乳液。
在上述第6方面的受试体处理芯片的送液方法中,优选为,开始向第2液体(20)的流路(110)的送液之后,开始向第1液体(10)的流路(110)的送液,通过向第2液体(20)的流中导入第1液体(10),在流路(110)内,形成以第2液体(20)作为分散剂、以第1液体(10)作为分散质的乳液状态的流体。当这样构成时,通过向第2液体(20)的流之中导入第1液体(10),可有效形成乳液状态。
此时,优选为,通过向设在流路(110)的互相交叉的第1通道(111a)和第2通道(111b)各自输送第1液体(10)和第2液体(20)而形成乳液状态的流体。当这样构成时,通过在第1通道(111a)和第2通道(111b)的交叉部分中对于第1液体(10)赋予由第2液体(20)的流动导致的剪切力,可有效率地形成在第2液体(20)中使第1液体(10)的液滴(50)分散的乳液状态。
在上述第6方面的受试体处理芯片的送液方法中,优选为,送液装置(500)具备含与第1注入口(121)连接的第1连接器(400a)和与第2注入口(131)连接的第2连接器(400b)的盖(580),在第1注入口(121)与第1连接器(400a)连接的状态下,将经第1注入口(121)注入的第1液体(10)从第1送液口(122)输送到流路(110),在第2注入口(131)与第2连接器(400b)连接的状态下,将经第2注入口(131)注入的第2液体(20)从第2送液口(132)输送到流路(110)。通过这样构成,在将孔和连接器连接时,因为可多少容许位置错开,可容易地进行孔和连接器的定位。
【发明的效果】
在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
【附图的简单的说明】
【图1】是用于对受试体处理芯片的概要进行说明的图。
【图2】是显示向孔的第1液体的注入例的图。
【图3】是显示受试体处理芯片的构成例的图。
【图4】是显示向共同的注入口输送多种第2液体的构成的例的图。
【图5】是显示由筒状结构构成的孔的例的图。
【图6】是显示由凹部构成的孔的例的图。
【图7】是显示在第2开口部在本体部的表面开口的例的图。
【图8】是在开口部和连接器的第1连接结构例中的连接前(A)及连接后(B)的图。
【图9】是在开口部和连接器的第2连接结构例中的连接前(A)及连接后(B)的图。
【图10】是在开口部和连接器的第3连接结构例中的连接前(A)及连接后(B)的图。
【图11】是显示开口部的大小的例(A)~(C)的图。
【图12】是作为识别部的例,显示印刷的标记(A)、刻印的标记(B)、标记标记(C)、赋予孔的表面的标记(D)的图。
【图13】是作为识别部的例,显示根据外径的识别(A)、根据平面形状的识别(B)、根据高度的识别(C)的图。
【图14】是作为识别部的例,显示着色部的第1例(A)、着色部的第2及第3例(B)的图。
【图15】是显示受试体处理芯片的构成例的斜视图。
【图16】是显示受试体处理芯片的基板的构成例的平面图。
【图17】是显示向基板的流体模块的配置例的模式的纵截面图。
【图18】是显示在受试体处理芯片上的流路的第1配置例(A)及第2配置例(B)的平面图。
【图19】是显示在受试体处理芯片上的流路的第3配置例(C)的平面图。
【图20】是显示一并识别多个孔的识别部的例的平面图。
【图21】是显示向多个孔注入多种样品的例(A)及向多个孔注入多种项目别试剂的例(B)的图。
【图22】是显示将多个孔用指定的间距配置的例的图。
【图23】是显示向一定间距的多个孔一并注入液体的例的图。
【图24】是显示孔或注入口的配置例的图。
【图25】是识别受试体处理用的单位流路结构和对照用的单位流路结构的例。
【图26】是显示向孔预包装第3液体的例的图。
【图27】是显示预包装的孔的开封例的图。
【图28】是显示受试体处理芯片的构成例的斜视图。
【图29】是打开芯片保持具的状态的平面视(A)及侧面视(B)的模式图。
【图30】是闭合芯片保持具的状态的平面视(A)及侧面视(B)的模式图。
【图31】是用于对送液装置的概要进行说明的图。
【图32】是显示第2送液机构的构成例的图。
【图33】是显示含发光部的识别机构的第1例的图。
【图34】是显示含发光部的识别机构的第2例的图。
【图35】是图34的平面图。
【图36】是显示含显示部的识别机构的第1例的图。
【图37】是显示含显示部的识别机构的第2例的图。
【图38】是显示送液装置的构成例的框图。
【图39】是显示送液装置的构成例的斜视图。
【图40】是显示含盖的开口窗部的识别机构的例的截面图。
【图41】是根据图40的构成例的送液装置的斜视图。
【图42】是显示输送到有多个通道的受试体处理芯片的送液装置的构成例的图。
【图43】是显示连接送液装置和受试体处理芯片的构成的例的纵截面图。
【图44】是显示由受试体处理芯片进行乳液状态的形成的例的图。
【图45】是显示用于形成乳液状态的流路的第1构成例的平面图。
【图46】是显示用于形成乳液状态的流路的第2构成例的平面图。
【图47】是显示由受试体处理芯片进行PCR的例的图。
【图48】是显示由受试体处理芯片进行破乳化的例的图。
【图49】是显示乳液PCR测定的一例的流程图。
【图50】是对在乳液PCR测定中的反应的进行过程进行说明的图。
【图51】是显示在乳液PCR测定中使用的受试体处理芯片的构成例的图。
【图52】是显示用于进行Pre-PCR的流路的构成例的图。
【图53】是显示用于进行乳液形成的流路的构成例的图。
【图54】是显示用于进行PCR的流路的构成例的图。
【图55】是显示用于进行乳液破坏的流路的构成例的图。
【图56】是显示用于进行清洗工序(第1次清洗)的流路的构成例的图。
【图57】是显示在流路中清洗-浓缩磁性粒子的动作例的图。
【图58】是显示在单细胞解析中使用的受试体处理芯片的构成例的图。
【图59】是显示在免疫测定中使用的受试体处理芯片的构成例的图。
【图60】是对在免疫测定中的反应的进行过程进行说明的图。
【图61】是显示在PCR测定中使用的受试体处理芯片的构成例的图。
【图62】是显示用于输送到以往技术中的受试体处理芯片的构成的图。
【具体实施方式】
以下,基于附图而说明实施方式。
[受试体处理芯片的概要]
参照图1,对于根据本实施方式的受试体处理芯片的概要进行说明。
受试体处理芯片100是能收纳含对象成分的受试体地构成的盒型的受试体处理芯片。盒型的受试体处理芯片100设置在具备送液机构的送液装置500。另外,受试体处理芯片100是具备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,例如,是截面尺寸(宽度、高度,内径)0.1μm~1000μm的微流路。
如图1所示,在受试体处理芯片100设流路110,有第1注入口121的第1孔120和有第2注入口131的第2孔130。
流路110设在受试体处理芯片100,以在指定的通路中形成液体的流的方式构成。流路110只要可使液体流动,就可为任何结构。流路110有对应于在该流路内进行的处理的形状。流路110以有对应于在其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110,例如由细长的管状的通路或通道构成。通道可设为直线状、曲线状、之字形状等的形状。流路110也可为例如流路宽度或高度等的流路尺寸发生改变的形状、流路的一部分或全部以平面状扩展的形状、能贮留流入的液体的室形状等。
孔是在内部蓄积液体而能保持地构成的结构。孔形成为有用于保持液体的指定的容积的结构。孔与流路110连通,可向流路110移动保持在内部的液体。孔有用于从外部注入液体的开口部。孔可为突出的形状,也可为凹进的形状。
第1孔120有由操作者注入第1液体10的第1注入口121和口径比第1注入口121小、用于向流路110输送从第1注入口121注入的第1液体10的第1送液口122。第1孔120保持由操作者从第1注入口121注入的第1液体10。第1孔120在第1送液口122与受试体处理芯片100内的流路110连接。第1液体10可从第1送液口122,经第1孔120和流路110的连接部分140向流路110内移动。第1孔120可设在受试体处理芯片100的表面上,也可以埋入受试体处理芯片100的内部的方式设置。
第1孔120有用于从外部注入液体的第1注入口121。用于保持第1液体10的第1孔120的内部空间经第1注入口121露出到受试体处理芯片100的外部。第1孔120以保持从第1注入口121注入的第1液体10的方式构成。
如图2所示,送液之前,由注入器具700经第1注入口121将第1液体10注入到有第1注入口121的第1孔120。注入器具700是例如移液器、注射器、分注器装置等。由此,作业者可以与向一般的孔板等的液体的注入相同的方式向第1孔120注入第1液体10。
保持在第1孔120的第1液体10由送液装置500,从第1孔120输送到流路110。送液方法不特别限定。送液由例如利用压力的液体的移动、利用毛细管现象的液体的移动、利用离心力的液体的移动等实现。
在图1的例中,通过向由注入器具700(参照图2)注入第1液体10的第1孔120赋予压力,第1液体10从第1孔120的第1送液口122输送到流路110。在图1的例中,压力从受试体处理芯片100的外部的送液装置500经压力通路512向第1孔120供给。用于使第1液体10移动的压力可为液压,也可为气体压或空气压。
第2孔130有注入有从送液装置500输送的第2液体20的第2注入口131和口径比第2注入口131小、用于向流路110输送从第2注入口131注入的第2液体20的第2送液口132。
第2注入口131以收纳从设置在送液装置500的贮留部600输送的第2液体20的方式构成。第2注入口131是用于从送液装置500侧将第2液体20注入到受试体处理芯片100内中的端口。第2注入口131在受试体处理芯片100的表面开口,经第2送液口132与流路110连接。第2注入口131例如设在与设有第1孔120的表面相同的表面。第2液体20可从受试体处理芯片100的外部的送液装置500侧经第2注入口131注入,从第2送液口132经连接部分140向流路110内移动。第2注入口131可作为直接形成在受试体处理芯片100的表面的开口设置。第2注入口131也可如图1一样,以将适宜于与外部的送液装置500侧连接的管状结构设在受试体处理芯片100的表面,在管状结构的尖端开口的形态形成。
第2液体20不在受试体处理芯片100侧保持,贮留于送液装置500侧的贮留部600。第2液体20的送液方法不特别限定,例如有利用压力的液体的移动、利用毛细管现象的液体的移动、利用离心力的液体的移动、等。在图1中,由赋予设置在送液装置500侧的贮留部600的压力,贮留部600内的第2液体20向受试体处理芯片100侧移动,经第2送液口132输送到流路110内。压力从送液装置500向贮留部600供给。用于使第2液体20移动的压力可为液压,也可为气体压或空气压。第2液体20从贮留部600内压出,经连接送液装置500和第2注入口131的送液管522供给。
向流路110流入从第1孔120输送的第1液体10和经第2孔130输送的第2液体20。第1液体10和第2液体20合流而在相同的流路110内流动。结果,在流路110内形成含从第1孔120输送的第1液体10和从第2孔130输送的第2液体20的流体。伴随第1液体10和第2液体20的送液,实施了受试体处理芯片100上的受试体处理的一部分或全部。受试体处理含将例如受试体和试剂混合的工序、使受试体和试剂反应的工序、形成乳液状态的流体的工序、使乳液破乳化的工序、将受试体中所含的不需要成分从受试体分离而清洗的工序、等。
这样,用于向受试体处理芯片100注入第1液体10的第1注入口121,或输送第2液体20的第2注入口131以露出到外部的形态设置。有第1注入口121的第1孔120在受试体处理芯片100上设1个或多个。第2注入口131也在受试体处理芯片100上设1个或多个。因此,在受试体处理芯片100形成多个第1注入口121或第2注入口131等的收纳液体的区域。在本实施方式中,受试体处理芯片100如图2所示,具备用于区别第1注入口121和第2注入口131的识别部180。
注入第1液体10时,操作者可借助于识别部180,将要注入第1液体10的第1注入口121从受试体处理芯片100的第2注入口131等的其他结构识别。在图1的例中,操作者可由识别部180,区别第2注入口131和要注入第1液体10的第1注入口121。
如上所述,第1注入口121及第2注入口131比第1送液口122及第2送液口132大的情况,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,在本实施方式的受试体处理芯片100上,可由上述的构成,由用于识别要注入第1液体10的第1注入口121的识别部180,将第1液体10的注入位置与其他第2注入口131区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
(送液方法)
对于本实施方式的送液方法进行说明。本实施方式的送液方法是用于向具备流入液体的流路110的受试体处理芯片100进行送液的送液方法。送液方法是(A)用于向具备流入液体的流路110的受试体处理芯片100进行送液的送液方法,从设在受试体处理芯片100的赋予识别部180的第1孔120的第1注入口121使用注入器具700注入第1液体10(参照图2)、(B)将经第1注入口121注入的第1液体10从口径比第1注入口121小的第1孔120的第1送液口122由送液装置500输送到流路110,(C)经设在受试体处理芯片100的未赋予识别部180的第2孔130的第2注入口131,从送液装置500输送第2液体20,(D)从口径比第2注入口131小的第2孔130的第2送液口132向流路110输送输送到第2孔130的第2液体20,在流路110内形成含从第1送液口122输送的第1液体10和经第2送液口132输送的第2液体20的流体。
(A)第1液体10的向第1注入口121的注入(B)在第1液体10的向流路110的送液之前进行。(B)第1液体10的向流路110的送液和(C)向第2注入口131的第2液体20的送液可任何一方先进行。送液的顺序对应于受试体处理的内容设定。(B)第1液体10的向流路110的送液和(C)向第2注入口131的第2液体20的送液的结果,(D)进行含第1液体10和第2液体20的流体的形成。
第1注入口121及第2注入口131比第1送液口122及第2送液口132大的情况,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,在由本实施方式的受试体处理芯片的送液方法中,可由上述的构成,由识别部180,将第1液体10的注入位置与其他第2注入口131区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
(第2实施方式)
对与上述实施方式不同的第2实施方式进行说明。受试体处理芯片100是设置在送液装置500的受试体处理芯片100上,其具备:第1液体10和第2液体20流入的流路110、第1孔120、第2孔130、及用于区别第1注入口121和第2注入口131的识别部180。第1孔120有由操作者注入第1液体10的第1注入口121。第2孔130有第1孔120和注入从送液装置500输送的第2液体20的第2注入口131。第1注入口121和第2注入口131的口径大致相同(参照图6、图28)。即,在第1孔120和第2孔130开口径大致相等。在此实施方式中,第1注入口121及第2注入口131可与第1送液口122及第2送液口132相同,或者比其小。
第1注入口121和第2注入口131的口径大致相同(参照图6、图28)时,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,在第2实施方式的受试体处理芯片100上,可由上述的构成,由用于识别要注入第1液体10的第1注入口121的识别部180,将第1液体10的注入位置与其他第2注入口131区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
(第3实施方式)
对与上述实施方式不同的第3实施方式进行说明。受试体处理芯片100是设置在送液装置500的受试体处理芯片100,其具备:第1液体10和第2液体20流入的流路110、第1孔120、第2孔130、及用于区别第1注入口121和第2注入口131的识别部180。第1孔120有直径(参照图28的直径d11)是2mm以上15mm以下的第1注入口121,由操作者从第1注入口121注入第1液体10。第2孔130有直径(参照图28的直径d13)是2mm以上15mm以下的第2注入口131,注入有从送液装置500输送的第2液体20。在此实施方式中,第1注入口121及第2注入口131可与第1送液口122及第2送液口132相同,或者比其小。第1注入口121和第2注入口131的直径也可在2mm以上15mm以下的范围内不同。
第1注入口121的直径和第2注入口131的直径均是2mm以上15mm以下大致相同时,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,在第3实施方式的受试体处理芯片100上,可由上述的构成,由用于识别要注入第1液体10的第1注入口121的识别部180,将第1液体10的注入位置与其他第2注入口131区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
(第4实施方式)
对与上述实施方式不同的第4实施方式进行说明。受试体处理芯片100是设置在送液装置500的受试体处理芯片100,其具备:第1液体10和第2液体20流入的流路110、第1孔120、第2孔130、及用于区别第1注入口121和第2注入口131的识别部180。第1孔120有由操作者注入第1液体10的第1注入口121。第2孔130有注入有从送液装置500输送的第2液体20的第2注入口131。第1注入口121和第2注入口131在受试体处理芯片100的厚度方向的位置大致一致(参照图1)。在此实施方式中,第1注入口121及第2注入口131可与第1送液口122及第2送液口132相同,或者比其小。第1注入口121和第2注入口131的直径也可在2mm以上15mm以下的范围外。
第1注入口121和第2注入口131的在受试体处理芯片100的厚度方向的位置大致一致时,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,在第4实施方式的受试体处理芯片100上,可由上述的构成,由用于识别要注入第1液体10的第1注入口121的识别部180,将第1液体10的注入位置与其他第2注入口131区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
接下来,对于受试体处理芯片100的各部的构成例详细地进行说明。
(第1液体)
保持在第1孔120的第1液体10只要是在受试体处理芯片100上的受试体处理中利用的液体,就不特别限定。
例如,在图2的例中,第1孔120以保持含生物体来源的受试体11的第1液体10的方式构成。由此,可将生物体来源的受试体11,不经送液装置500的送液管等,从设在受试体处理芯片100的第1孔120直接输送到流路110。结果,在对于不同的多个受试体处理芯片100重复进行利用相同的送液装置500的送液处理时,也可防止发生受试体11的污染。进而,由于在操作者向第1孔120注入含受试体的第1液体10时,也可由识别部180抑制液体注入位置的错误,可有效抑制受试体的注入错误。
生物体来源的受试体11是例如,对从患者采集的体液或血液(全血、血清或血浆)等的液体、或者,采集的体液或血液实施指定的预处理而得到的液体等。受试体含例如,DNA(脱氧核糖核酸)等的核酸、细胞及细胞内物质、抗原或抗体、蛋白质、肽等作为受试体处理的对象成分。例如对象成分是核酸时,以从血液等由指定的预处理提取核酸的提取液作为生物体来源的受试体11使用。
受试体处理芯片100也可具备多个第1孔120。在图3的例中,设有2个第1孔120。设有多个第1孔120时,识别部180以互相识别多个第1孔120的第1注入口121的方式设置。由此,在有多个要注入第1液体10的第1孔120时,操作者也可由识别部180识别第1注入口121和第2注入口131等的其他结构的同时,互相区别各第1注入口121。由此,在有多个第1孔120而易错误的状况中,也可抑制误认注入到第1注入口121的液体。再者,对于具体性的识别部180的构成例而后述。
设有多个第1孔120时,各第1孔120可保持不同的种类的液体。保持在各自的第1孔120的液体由送液在流路110内混合,供于指定的受试体处理。在图3的例中,多个第1孔120含用于保持第1液体10的第1孔120a和用于保持含有对应于使用受试体处理芯片100的受试体检查的检查项目的成分31的第3液体30的第1孔120b。由此,可将对应于受试体检查的检查项目的成分31,不经送液装置500的送液管等,从设在受试体处理芯片100的第1孔120直接输送到流路110。结果,在对于进行不同的检查项目的受试体检查的多个受试体处理芯片100重复进行利用相同的送液装置500的送液处理时,也可防止发生对应于检查项目的成分31的污染。进而,由于在操作者向第1孔120注入含对应于检查项目的成分31的第3液体30时,也可由识别部180抑制液体注入位置的错误,可有效抑制对应于检查项目的成分31的注入错误。
对应于受试体检查的检查项目的成分31对应于受试体11中所含的对象成分或受试体处理的内容确定。对应于受试体检查的检查项目的成分31含例如与受试体11中所含的对象成分特异性地反应的成分。例如受试体11中所含的对象成分是DNA时,对应于受试体检查的检查项目的成分31含PCR扩增用的聚合酶或引物等。另外,受试体11中所含的对象成分是抗原或抗体时,对应于受试体检查的检查项目的成分31含与作为对象成分的抗原或抗体特异性地结合的抗体或抗原等。另外,对应于受试体检查的检查项目的成分31也可负载例如受试体11中所含的对象成分的载体,或含使载体和对象成分结合的物质等。
(第2液体)
作为第2液体20使用的液体只要是在受试体处理芯片100上的受试体处理中利用的液体,就不特别限定。是与第1液体10比较,向流路110的供给量大的液体,且优选在使用对于多个受试体处理芯片100重复实施送液处理时共同利用的液体时,从贮留部600作为第2液体20供给。
在将例如受试体和试剂混合的工序或使受试体和试剂反应的工序中,以含受试体的液体作为第1液体10,以不含受试体的试剂作为第2液体20使用。在形成乳液状态的流体的工序中,以分散液滴的液介质作为第2液体20使用。在使乳液破乳化的工序中,以用于破乳化的试剂作为第2液体20使用。在将受试体中所含的不需要成分从受试体分离而清洗的工序中,以清洗液等作为第2液体20使用。
也可向受试体处理芯片100供给多种第2液体20。在图4中所示的例中,第2注入口131以收纳贮留于送液装置500的多个贮留部600的多种第2液体20的各自的方式构成。送液装置500将贮留于多个贮留部600的多种第2液体20的各经共同的第2注入口131输送到流路110。由此,由于可使用于输送多种第2液体20的第2注入口131共同化,无需为了输送多种第2液体20的各自而个别地设第2注入口131。结果,由于可抑制第2注入口131的数,可抑制操作者将第2注入口131误认为第1注入口121。多种第2液体20可在流路110中混合,也可各自的第2液体20以分别的目的在分别的时机输送。
(回收用保持部)
再者,在图3的例中,受试体处理芯片100具备用于保持通过流路110的含第1液体10及第2液体20的流体的回收用保持部160。向流路110内移动的含第1液体10和第2液体20的流体从流路110向回收用保持部160内移动。在图3的例中,回收用保持部160有与第1孔120同样的指定的容积。回收用保持部160有用于向外部取出回收的液体的开口161。在设有回收用保持部160的构成中,识别部180以识别要注入第1液体10的第1孔120和回收用保持部160的方式设置。在图3中,由识别部180的有无,赋予识别部180的第1孔120,但也可从未赋予识别部180的回收用保持部160识别。
由此,可通过流路110而使由受试体处理芯片100完成的受试体处理的流体保持在回收用保持部160,由移液器等的注入器具700从开口161容易地取出。一方面,具备回收用保持部160的情况,变得操作者容易误认回收用保持部160和第1孔120,但通过具备识别部180,可容易地识别第1注入口121,结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
(排出口)
另外,在图3的例中,受试体处理芯片100具备用于从流路110排出排液的排出口150。伴随受试体处理发生的排液从排出口150向受试体处理芯片100的外部排出。例如向载体负载受试体中成为处理的对象的成分之后,向流路110内输送清洗液而进行冲洗不要物质的处理时,从排出口150排出清洗液。排出口150例如与送液装置500连接,由送液装置500回收排液。在设有排出口150的构成中,识别部180以识别要注入第1液体10的第1孔120和排出口150的方式设置。在图3中,因识别部180的有无,赋予识别部180的第1注入口121,但也可从未赋予识别部180的排出口150识别。
由此,可将伴随受试体处理发生的排液经排出口150排出到外部。一方面,具备排出口150的情况,变得操作者容易误认排出口150和第1注入口121,但通过具备识别部180,可容易地识别第1注入口121,结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
(受试体处理芯片的各部的结构例)
在受试体处理芯片100上,为了统一例如与送液装置500的连接部分的结构等,有构成第1注入口121和第2注入口131等的各部的构成变得相似的形状的情况。
在例如图3的例中,受试体处理芯片100具备形成了流路110的本体部105。第1注入口121及第2注入口131各自形成在以从本体部105的表面突出的方式形成的筒状结构170的上端部。
即,第1孔120以从本体部105的表面突出的方式形成,由在上端形成第1注入口121的筒状结构构成,第2孔130以从本体部105的表面突出的方式形成,由在上端形成第2注入口131的筒状结构构成。由此,通过将第1孔120及第2孔130从本体部105的表面突出,可各自与送液装置500容易地连接。另外,由于在与送液装置500的连接时,容易使突出的筒状结构170的上端面和密封部件401紧密附着,可在连接部分中容易地得到高的密闭度。再者,由于如果以第1孔120及第2孔130相同的方式由筒状结构170构成,会变得难以识别,由识别部180的识别对于抑制注入错误有效。
另外,在图3的例中,第1注入口121和第2注入口131与受试体处理芯片100的表面邻接而并排设置。由此,由于可使第1注入口121和第2注入口131处于互相近的位置,容易地进行第1注入口121及第2注入口131的各和送液装置500的连接。一方面,随着第1注入口121和第2注入口131邻接,变得操作者难以区别,但通过具备识别部180,可容易地识别第1注入口121,结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。再者,在图3的例中,排出口150设在与第2注入口131同样的筒状结构170。另外,回收用保持部160由与第1孔120同样的筒状结构170构成。
另外,在图3的例中,多个第1孔120的各自的第1注入口121在受试体处理芯片100的厚度方向的位置大致一致。在图3的例中,由于第1孔120由筒状结构170构成,筒状结构170的上端面的自本体部105的突出高度相等。因此,在多个第1注入口121的厚度方向的位置大致一致。由此,由于具备在多个第1注入口121的厚度方向的位置,容易地进行用于送液的送液装置500和多个第1注入口121的连接。一方面,由于第1注入口121彼此高度一致,变得操作者难以识别,但通过具备识别部180,可容易地区别各自的第1注入口121,结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
另外,在图3的例中,多个第1孔120在平面视下的外形形状互相大致一致或有相似的形状。在图3的例中,各自的第1孔120有圆形的外形形状,外径也大致相同地形成。因此,外形形状互相大致一致。各自的第1孔120例如虽外径不同,但为相同的圆形形状,此时各自的第1孔120有相似的形状。
由此,由于多个第1孔120的平面形状大致一致或相似,容易地进行用于送液的送液装置500和多个第1孔120的连接。即,与送液装置500的连接用的连接器形状等可统一。一方面,由于第1孔120彼此平面形状相似,变得操作者难以区别第1注入口121。与此相比,通过受试体处理芯片100具备识别部180,可容易地区别各自的第1注入口121,结果,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在图5的例中,受试体处理芯片100具备形成了流路110的本体部105。第1孔120及第2孔130各自以从本体部105的表面突出的方式形成,由在上端形成开口部的筒状结构170构成。第1孔120由在上端形成第1注入口121的筒状结构170构成。第2孔130由在上端形成第2注入口131的筒状结构170构成。将第1注入口121及第2注入口131与送液装置500连接时,以覆盖筒状结构170的上端部的方式配置连接器400(参照图9),由密封部件401封闭筒状结构170的上端部和连接器400之间。第1孔120及第2孔130也可高度不同。
在图6的例中,第1孔120及第2孔130一同在本体部105的表面形成开口部,由向本体部105的内侧下洼的凹部171构成。第1孔120及第2孔130也可由这样的凹部171构成。以第1孔120及第2孔130相同的方式由凹部171构成,则由于变得难以识别,由识别部180的第1注入口121的识别对于抑制注入错误特别有效。
在图7的例中,第2注入口131形成在形成有流路110的本体部105的表面。
图8~图10显示用于连接第1注入口121或第2注入口131和送液装置500的构成的例。第1注入口121或第2注入口131经连接器400与送液装置500连接。连接器400有用于封闭与开口部的连接部分的密封部件401。密封部件401是例如O环或如密封垫一样的部件,由有可挠性的材质构成。连接器400以在密封部件401的内周侧的位置开口的方式设有送液装置500的压力通路512或送液管526(参照图3)。
图8显示第1孔120及/或第2孔130由凹部171构成时的与连接器400的连接例。在图8(A)中,连接器400有以嵌套到凹部171的内周面的方式形成的环状的密封部件401。连接连接器400时,如图8(B)一样,以环状的密封部件401的外周面与凹部171的内周面紧密附着的方式嵌入到凹部171内。由此,密闭第1注入口121或第2注入口131和连接器400的连接部分。
图9显示第1孔120及/或第2孔130由筒状结构170构成时的与连接器400的连接例。在图9(A)中,连接器400有以嵌套到筒状结构170的外周面的方式形成的环状的密封部件401。连接连接器400时,如图9(B)一样,以环状的密封部件401的内周面与筒状结构170的外周面紧密附着的方式筒状结构170嵌入到密封部件401的内周侧。由此,密闭第1注入口121或第2注入口131和连接器400的连接部分。通过筒状结构170的外周面被嵌入到密封部件401,可使连接部分的密闭度提升。
图10显示第1孔120及/或第2孔130由筒状结构170构成时的与连接器400的其他连接例。在图10(A)中,连接器400有以与筒状结构170的上端面接触的方式形成的环状的密封部件401。密封部件401有与筒状结构170的周壁部分的壁厚同等或大的壁厚。在连接连接器400时接近筒状结构170,则环状的密封部件401的下端面与筒状结构170的上端面接触。由此,筒状结构170的上端面和密封部件401的下端面紧密附着而密闭连接部分。由于筒状结构170的上端面的外边缘部受到高的压力,可使连接部分的密闭度提升。
在图10的例中,优选为,密封部件401由弹性体形成。密封部件401是弹性体的情况,通过使连接器400接近于筒状结构170,如图10(B)一样,筒状结构170的上端面嵌入密封部件401的下端面而使密封部件401变形,紧密附着。由此,可使连接部分的密闭度提升。
(注入口)
对于第1注入口121及第2注入口131,开口形状或开口面积不特别限定,至少第1注入口121形成为操作者可使用注入器具700而注入第1液体10的形状。即,第1注入口121比注入器具700的尖端部的外形形状大地形成,可插入注入器具700的尖端部。
对于第2注入口131,由于从送液装置500输送第2液体20,没必要非得是可使用注入器具700而注入液体的大小。但是,在由识别部180区别第1注入口121和第2注入口131的本实施方式中,在第2注入口131有与第1注入口121类似的大小时特别有效。
在图11中,显示开口部的大小的例。第1注入口121有直径(内径)d11,第2注入口131有直径(内径)d13。在图11的例中,第1注入口121及第2注入口131一同有能插入有对应于第1孔120的容量的分注量的注入器具700的尖端部的开口形状。由此,由于对于第1注入口121及第2注入口131之任一者均可使用注入器具700注入液体,易发生注入错误。因此,由识别部180的第1注入口121的识别对于抑制注入错误特别有效。
具体而言,图11(A)显示第2注入口131在本体部105的表面开口的例。尽管第2注入口131有比第1注入口121的内径d11小的内径d13,有能插入注入器具700的尖端部的大小。图11(B)显示第2注入口131形成在由筒状结构170构成的第2孔130的例。第2注入口131有与第1注入口121的内径d11大致相等的内径d13,有能插入注入器具700的尖端部的大小。图11(C)显示第2注入口131形成在由凹部171构成的第2孔130的例。第2注入口131有与第1注入口121的内径d11大致相等的内径d13,有能插入注入器具700的尖端部的大小。
在图11的各例中,有操作者错误地向第2注入口131注入第1液体10的担忧。在这样的受试体处理芯片100上,因为可通过由识别部180的第1注入口121的识别抑制注入错误而特别有效。一方面,第2注入口131有难以插入注入器具700的尖端部小的内径时,操作者一看就明白第2注入口131不是要注入第1液体10的开口部。从而,除了第1注入口121之外,对于不存在能插入注入器具700的尖端部的大小的开口部的受试体处理芯片无设识别部180的必要性。
作为能插入注入器具700的尖端部的大小的例,例如,第1注入口121及第2注入口131一同直径(d11、d13)是2mm以上15mm以下。第1孔120及第2孔130的容量是例如30μL以上2mL以下。在开口径是2mm以上15mm以下的情况,因为可使用一般的移液器等的注入器具700,将第1液体10,不仅是注入到第1注入口121,还注入到第2注入口131,有操作者误认注入位置的担忧。因此,注入时,可由识别部180,有效抑制向第2注入口131错误注入第1液体10。开口径比15mm大的开口部由于作为受试体处理芯片100的结构过大而不优选。优选为,第1注入口121及第2注入口131直径(内径)都是5mm以上10mm以下。第1孔120及第2孔130的容量优选为200μL以上800mL以下。由此,得到了适宜于进行使用微量受试体的受试体处理的微流体芯片的液体保持容量。更优选为,第1注入口121及第2注入口131直径(内径)都是5mm以上8mm以下。第1孔120及第2孔130的容量优选为200μL以上500mL以下。此时,如后所述,即使以根据96孔微平板的标准规格的9mm间距的间隔,也可容易地排列第1注入口121及第2注入口131。另外,例如,第1注入口121及第2注入口131都有比在流路110中进行受试体处理的通道111的截面积大的开口面积。
(识别部)
识别部180只要可将注入对象的第1孔120从第2注入口131等识别,则任何识别部均可。识别部180以视觉识别注入对象的第1孔120的方式构成。
在图12(A)~图12(D)中,识别部180含赋予受试体处理芯片100的表面102的识别标记181。其中,以受试体处理芯片100的表面102作为含构成受试体处理芯片100的结构全部的表面。即,受试体处理芯片100的表面102含本体部105的表面。在第1孔120由筒状结构170构成时,受试体处理芯片100的表面102含筒状结构170的表面。即,受试体处理芯片100的表面102全部含在受试体处理芯片100上露出到外部的面。
识别部180例如,设在本体部105之中与形成第1孔120的表面相同的表面。由此,变得操作者可仅通过从外部用眼睛确认识别标记181,容易地区别第1注入口121。在操作者使用注入器具700而将第1液体10注入到第1孔120中时,由于成为从第1孔120的第1注入口121侧俯视受试体处理芯片100,设在表面102的识别标记181易被操作者用眼睛确认。
受试体处理芯片100的表面102的识别部180例如,由印刷、刻印、密封贴附等设置。即,识别标记181含印刷的标记、刻印的标记及标签标记的至少任一者。由此,无在受试体处理芯片100设识别用的特别的结构的必要,可容易地设识别部180。识别标记181例如,可含文字、记号、图形、形符等的图标、箭头等的标记之任一者。
在图12(A)的例中,识别标记181是印刷到受试体处理芯片100的表面102的标记。在图12(A)中,识别标记181是显示注入对象的第1注入口121的标记(三角形印)。可以在设有多个有第1注入口121的第1孔120时互相识别多个第1注入口121的方式设互相不同的识别部180。在图12(A)中,识别标记181的色彩不同。三角形和四角形、圆形等,标记的形状也可不同。
在图12(B)的例中,识别标记181是以突起状或沟状刻印到受试体处理芯片100的表面102的标记。在图12(B)的例中,识别标记181是表示注入对象的液体的文字。设有多个第1孔120时,可赋予表示要注入到各自的第1注入口121的第1液体10的文字。在图12(B)的例中,在第1孔120a附表示要注入的第1液体10是含受试体的试样(Sample)的头文字“S”的识别标记181。在第1孔120b附表示要注入的第3液体30是含有检查项目别的成分的试剂(Reagent)的头文字“R”的识别标记181。
在图12(C)的例中,识别标记181是贴附在受试体处理芯片100的表面102的标记标记。在图12(C)中,识别标记181是表示注入对象的液体的形符(图标)。在设有多个第1孔120时,可赋予表示要注入到各自的第1孔120的第1注入口121的第1液体10的图标。在图12(C)的例中,在第1孔120a附表示要注入的第1液体10是含受试体的样品的形符的识别标记181。在第1孔120b附表示要注入的第3液体30是项目别的试剂的形符(试剂瓶)的识别标记181。
在图12(A)~图12(C)中,显示向设了第1孔120的本体部105的表面赋予识别标记181的例,在图12(D)的例中,显示识别标记181赋予构成第1孔120的筒状结构170的表面的例。识别标记181赋予筒状结构170的外周面。
在图13(A)~图13(C)中,显示由第1孔120的结构的差异,构成识别部180的例。即,识别部180以含构成第1孔120的筒状结构170,可基于筒状结构170的外径d1、平面形状及高度h1的至少任一者而识别要注入第1液体10的第1注入口121的方式构成。由此,变得操作者可基于第1注入口121和第2注入口131等的其他结构的结构上的差异而识别第1注入口121。
图13(A)通过第1孔120的筒状结构170的外径d1与第2孔130的外径d2及回收用保持部160的外径d3不同,构成将第1注入口121从第2注入口131及回收用保持部160识别的识别部180。在图13(A)中,成为d2<d1<d3的关系。
图13(B)通过第1孔120的筒状结构170的平面形状与第2注入口131的平面形状及回收用保持部160的平面形状不同,构成将第1注入口121从第2注入口131及回收用保持部160识别的识别部180。在图13(B)中,第1孔120的筒状结构170是矩形形状,与此相对,第2注入口131及回收用保持部160的平面形状是圆形状。
图13(C)通过第1孔120的筒状结构170的高度h1与第2注入口131的高度h2及回收用保持部160的高度h3不同,构成将第1注入口121从第2注入口131及回收用保持部160识别的识别部180。筒状结构170的高度是指从本体部105的表面至筒状结构170的上端面的长度。在图13(C)中,成为h2<h1<h3的关系。
在图14(A)及图14(B)中,显示识别部180由附在受试体处理芯片100的色彩构成的例。即,识别部180含设在受试体处理芯片100的着色部182。由此,操作者可基于附在受试体处理芯片100的色彩的差异而识别第1注入口121。由于色彩的差异容易地用眼睛确认,可容易地实现可与其他结构一眼识别的配色,可设操作者易识别的识别部180。
构成识别部180的着色部182有与构成至少第2注入口131的部分或回收用保持部160等的其他结构不同的色彩。色彩的差异只要使有第1注入口121的第1孔120以可与其他结构区别的程度不同即可。例如受试体处理芯片100之中,含仅识别部180以指定的色彩着色的着色部182,识别部180以外的其他部分也可无着色。着色部182的色彩是红、青、黄、绿等任意的色彩。受试体处理芯片100可由透明材料形成,即使透明,也可视觉识别着色部182。
在图14中,将着色部182由阴影表示。图14(A)显示第1孔120的整体成为着色部182的例。在图14(B)的左侧的第1孔120b中,显示仅筒状结构170的周壁部分成为着色部182,筒状结构170的内侧的第1孔120b的底部不被着色的例。在图14(B)的右侧的第1孔120a中,显示仅第1孔120a的底部成为着色部182,筒状结构170的周壁部分不被着色的例。
着色部182可通过在筒状结构170等的表面涂布染料形成,也可通过向构成筒状结构170的材料中混入染料而使筒状结构170成形形成。此外,也可在本体部105中的含有第1注入口121的第1孔120的范围设着色部182。再者,受试体处理芯片100之中,也可通过在第1孔120以外的部分设着色部182,不在第1孔120设着色部182,使得可识别第1孔120。
图12~图14中所示的识别部180是一例,也可将图12~图14中所示的识别部180之中多个组合。
(受试体处理芯片的构成例)
图15显示本实施方式的受试体处理芯片100的构成例。受试体处理芯片100含多个流体模块200和基板300。在流体模块200形成流路110。在基板300上设置1个或多个流体模块200。在图15的例中,通过含对象成分的受试体或试剂等依次流过流体模块200a、200b、200c,对应于多种流体模块的组合的测定被执行。流体模块200a、200b、200c,各自是不同的种类的流体模块。即,在各流体模块200a、200b、200c中,由送液实施的受试体处理工序不同。通过变更设置在基板300的流体模块200的组合,能实施对应于组合的各种各样的测定。设置在基板300的流体模块200的数无限制。流体模块200的形状也可每种类不同。
由流体模块200和基板300,构成有流路110的本体部105。也可将内部有流路110的本体部105由单一材料一体形成。将第1孔120由筒状结构170构成时,在本体部105的表面进一步设筒状结构170。
图16显示基板300的构成例。基板300有多个基板流路310。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15)。第2面302是与第1面301相对的面。在图15中以图中的基板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的厚度t是例如,1mm以上5mm以下。由此,与在流体模块200上形成的流路110的流路高度(大概10μm~500μm的量级)比较,可以有充分大的厚度的方式形成基板300。结果,可容易地在基板300上确保充分的耐压力性能。
基板流路310例如,以指定的间距配置。在图16的例中,各基板流路310以纵方向的间距V、横方向的间距H排列。此时,可将流体模块200,在基板300上配置在间距单位的任意的位置,将流路110与任意的基板流路310连接。因此,在变更流体模块200的组合时,也可容易地实现在基板300上将流体模块200任意组合及任意排列。
基板流路310是例如,将基板300在厚度方向贯通的贯通孔。基板流路310除了与流体模块200的流路110连接之外,作为与用于向受试体处理芯片100内供给第1液体10的第1孔120的连接部分,或与用于向受试体处理芯片100内供给第2液体20的第2注入口131的连接部分构成。例如,在第1面301及第2面302的一方设置有流路110的流体模块200,在第1面301及第2面302的另一方面设有第1注入口121的第1孔120或第2注入口131。基板流路310以连接流体模块200的流路110和第1孔120及第2注入口131的方式设置。
基板300由玻璃或树脂材料等形成。流体模块200例如由树脂材料形成。各流体模块200例如,由与基板300固相接合连接。固相接合例如,可采用等离子体处理接合面而形成OH基,将接合面彼此由氢键接合的方法,或真空压接等的方法。流体模块200也可由接附剂等与基板300连接。
作为一例,基板300例如由聚碳酸酯(PC)构成。流体模块200例如由聚二甲基硅氧烷(PDMS)构成。作为材料,例如,也可使用环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)等。
在图17的构成例中,受试体处理芯片100具备配置在基板300的第1面301的流体模块200a、200b及200c和配置在第2面302的流体模块200d及200e。各流体模块200经基板300的基板流路310连接。这样,受试体处理芯片100也可在第1面301及第2面302的各自有流体模块200。
(单位流路结构)
如图18所示,也可在受试体处理芯片100并列配置多个作为进行指定的处理工序的单位结构的单位流路结构101。各自的单位流路结构101至少含有第1注入口121的第1孔120、第2注入口131及流路110。在各自的单位流路结构101可设多个第1孔120,也可设有排出口150或回收用保持部160。
在图18(A)中,实质上同等的单位流路结构101并排形成在受试体处理芯片100。每种单位流路结构101可由分别的流体模块200形成,也可在共同的流体模块200并排配置多个单位流路结构101。实质上同等的单位流路结构101具备有相同形状或相同的功能的流路110。实质上同等的单位流路结构101由第1液体10及第2液体20的送液进行相同种类的受试体处理。
在图18(B)中,互相不同的种类的单位流路结构101并排形成在受试体处理芯片100。每种单位流路结构101可由分别的流体模块200形成,也可在共同的流体模块200并排配置多个单位流路结构101。互相不同的种类的单位流路结构101各自具备有不同的形状或不同的功能的流路110。互相不同的种类的单位流路结构101由第1液体10及第2液体20的送液进行不同的种类的受试体处理。
多个单位流路结构101,在受试体处理芯片100上,可如图18一样以直线状并排排列,也可如图19所示纵横并排以行列状排列。受试体处理芯片100具备多个单位流路结构101时,可由多个单位流路结构101,用1个受试体处理芯片100并行实施多个受试体处理。
其中,受试体处理芯片100具备多个单位流路结构101时,如图18或图19所示,由于在受试体处理芯片100设多个第2注入口131个或多个第1孔120,变得操作者容易误认注入位置。从而,受试体处理芯片100具备多个单位流路结构101时,识别部180以识别多个单位流路结构101的各自中的要注入第1液体10的第1注入口121的方式构成。由此,由于可由识别部180识别各自的第1注入口121,可抑制液体的注入错误。
识别部180可对于多个单位流路结构101中所含的第1孔120的各自,以如图12~图14所示的形态个别地设置。此外,在图20的例中,识别部180以一并识别多个单位流路结构101的第1孔120的方式经多个单位流路结构101设置。由此,可对于多个单位流路结构101而综合掌握在设有多个单位流路结构101而结构复杂的受试体处理芯片100上,向何位置注入第1液体10合适。另外,由于经多个单位流路结构101设识别部180,可容易地使识别部180变得大大容易识别。由此,可有效抑制液体的注入错误。
在图20中,识别部180是沿单位流路结构101的排列方向延伸的框状的识别标记181。具体而言,识别部180作为以包围直线状排列的N个单位流路结构101的各第1孔120的方式,沿单位流路结构101的排列方向延伸的框状的识别标记181构成。通过由框状的识别标记181将多个第1孔120用包围隔区,可极其容易地识别第1孔120和其他结构。
在图20中,在各单位流路结构101设多个第1孔120。即,第1孔120含保持含生物体来源的受试体的第1液体10的第1孔120a和保持含有对应于受试体检查的检查项目的成分的第3液体30的第1孔120b。因此,识别部180含赋予表示第1液体10中所含的受试体的“S”的文字的识别部180a和附显示由第3液体30构成的项目别试剂的“R”的文字的识别部180b。由此,可一并互相识别保持各单位流路结构101的第1液体10的第1孔120a和保持第3液体30的第1孔120b。
具备图20中所示的n个单位流路结构101的受试体处理芯片100可能为各种各样的利用方式。例如,在图21(A)中,显示对于多个样品并行实施相同的检查项目的受试体处理的例。在图21(A)中,对于n个第1孔120a注入有含样品编号1~n的各自不同的受试体的第1液体10。例如,向第1孔120a各自注入含从n人的受试者各自采集的受试体的第1液体10。进而,对于n个第1孔120b,各自注入有含有试剂编号1的相同的检查项目的成分的第3液体30。由送液装置500的送液后,成为n个回收用保持部160各自收容各自进行对应于检查项目的相同的受试体处理的n人份的样品。这样,可对于n人份的受试体,由受试体处理芯片100并行实施相同的检查项目的受试体处理。
在图21(B)中,显示对于相同的样品并行实施多个检查项目的受试体处理的例。在图21(B)中,对于n个第1孔120a注入有含各自样品编号1的相同的受试体的第1液体10。进而,对于n个第1孔120b各自注入含有试剂编号1~n的各自不同的检查项目的成分的第3液体30。由送液装置500的送液后,n个回收用保持部160变得对于相同的受试体各自收容各自进行对应于n种类的检查项目的受试体处理的样品。这样,可对于1人份的受试体,由单一的受试体处理芯片100并行实施n种类的检查项目的受试体处理。
(孔的排列间隔)
具备多个第1孔120时,多个第1孔120优选以相同的间距PR配置。在图22中,多个第1孔120以指定的间距PR配置。因此,多个第1孔120的各第1注入口121以指定的间距PR配置。多个第1孔120的各以直线状并排排列,在排列方向的间距PR变得大致一定。当这样构成时,由于多个第1孔120规则排列,与多个第1孔120以不规则的间隔排列时比,可使由操作者实施的液体的注入作业变得容易。
在图22的例中,多个第1孔120将微平板上的孔间的间距以根据确定的标准规格的间距PR配置。作为确定微平板上的孔间的间距的标准规格,如上所述,有ANSI/SBS 4-2004。由ANSI/SBS 4-2004确定的孔间间距是在96孔的微平板上9mm、在384孔的微平板上4.5mm、在1536孔的微平板上2.25mm。由于微平板孔以行列状排列,有列彼此的间距、行彼此的间距,但均在上述尺寸上共同。
对应于微平板的孔间间距,以根据标准规格的间距构成的多连移液器等的注入器具被广泛利用。由于多个第1孔120以标准化的间距PR排列,如图23所示,可使用根据标准规格的多连移液器等的注入器具700,向多个第1孔120综合注入液体。结果,可使由操作者实施的液体的注入作业变得更容易。
图24显示多个第1孔120以根据标准规格的间距PR排列的受试体处理芯片100的例。在图24的受试体处理芯片100上,多个第1孔120以对应于96孔微平板上的孔间的间距的间距PR排列,在排列方向并排设8个或12个。即,各第1注入口121之间的间距PR是9mm。96孔微平板及,对应于96孔微平板的注入器具700被特别广泛利用。操作者由于可使用对应于广泛利用的96孔微平板的标准规格的注入器具700而综合实施液体的注入作业,可使注入作业效率化。
再者,图24显示根据96孔微平板的标准规格的间距PR,不仅是第1孔120,还排列多个第2注入口131或回收用保持部160的例。在图24中,显示以第1~第12行编号及A~H的列编号表示的12行×8列的排列例。例如,以各行的A~D列构成有1个第2注入口131、2个第1孔120及1个回收用保持部160的单位流路结构101,以各行的E~H列构成有1个第2注入口131、2个第1孔120及1个回收用保持部160的单位流路结构101。受试体处理芯片100有每1行2个单位流路结构101,有12行24个单位流路结构101。各行、各列之间的间距PR共同成为根据96孔微平板的标准规格的9mm。省略图示,但第1孔120也可在横方向的A列~H列并排8个。
这样,在如96孔微平板一样第1孔120并排排列8个或12个构成中,第1注入口121或第2注入口131密集设置,外观上也容易相似,操作者识别变难。因此,可由识别部180识别第1注入口121的本实施方式的受试体处理芯片100在设有多个第1注入口121或第2注入口131的构成中特别有效。
再者,在受试体处理芯片100上,可对于多个单位流路结构101之中一部分,代替含受试体的第1液体10而将含标准物质的液体注入到第1孔120中而作为对照用的单位流路结构101使用。由用注入含标准物质的液体的单位流路结构101处理的液体的处理结果,可担保在注入含受试体的第1液体10的单位流路结构101的处理结果的可靠性。
图25显示设对照用的单位流路结构101的受试体处理芯片100的例。在图25中,行编号的第1~第9是注入含受试体的第1液体10的受试体处理用的单位流路结构101,第10~第12是注入含标准物质的液体的对照用的单位流路结构101。此时,识别部180各自设在对于行编号的第1~第9注入含受试体的第1液体10的第1孔120a和注入含有对应于检查项目的成分的第3液体30的第1孔120b。再者,为了识别受试体处理用的单位流路结构101和对照用的单位流路结构101,以区分行编号的第1~第9块和第10~第12块的方式设有线状的识别部180。另外,对于行编号的第10~第12,在注入了含标准物质的液体的第1孔120设标注表示对照的“C”的文字的识别部180。由此,操作者可借助于各自的识别部180,将第1液体10、第3液体30、含标准物质的液体的各不误认地注入到指定位置的第1孔120。
(试剂的预包装)
如图26所示,多个第1孔120含用于保持含生物体来源的受试体的第1液体10的第1孔120a和用于保持含有对应于使用受试体处理芯片100的受试体检查的检查项目的成分的第3液体30的第1孔120b时,识别部180设在用于保持至少第1液体10的第1孔120a。由此,可由识别部180掌握含受试体的第1液体10的注入位置,可抑制操作者误认含受试体的第1液体10的注入位置。
进而,也可对于用于保持第3液体30的第1孔120b,在受试体处理芯片100上预包装。即,在图26中,向用于保持第3液体30的第1孔120b预先封入含有对应于检查项目的成分的第3液体30。第1孔120b保持第3液体30的同时,第1注入口121由有密封性的膜145或栓部件(未图示)等堵塞,封闭。由此,可省略由作业者的向第1孔120b的第3液体30的注入。因此,在不注入第3液体30的情况,可有效抑制注入液体时的作业的烦琐化。另外,由于向第1孔120b预先封入第3液体30,与第1孔120a的识别也可容易地进行,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在向第1孔120b预先封入第3液体30的构成中,如图27所示,可作为通过闭合送液装置500的盖580,解除第1孔120b的封闭而与送液装置500连接构成。在图27中,在送液装置500设覆盖受试体处理芯片100的盖580。在盖580设用于贯通封闭第1孔120b的膜145的穿刺部件585,通过闭合盖580,穿刺部件585贯通膜145。通过破膜145,第1孔120b与设在盖580上的压力通路512连接,变得可向流路110侧输送内部的第3液体30。
作为变形例,也可在受试体处理芯片100设堵塞第2注入口131的膜145。此时,识别部180含堵塞第2注入口131的膜145。操作者通过第1注入口121不被识别部180堵塞而可识别第1注入口121。另外,通过堵塞第2注入口131,可防止第1液体10的误注入。此时,如图27一样,使得可在与第2注入口131连接的连接器400设穿刺部件585,在连接时贯通膜145而输送即可。由于向第2注入口131输送第2液体20,可不预包装第2液体20而第2注入口131的内部在空的状态下。
再者,在图27的例中,显示作为能将送液装置500的连接器400与第1注入口121及第2注入口131一并连接的歧管构成的例。由此,可仅通过将连接器400与受试体处理芯片100连接,将第1注入口121及第2注入口131的各自与送液装置500连接。
在图27的例中,第1注入口121及第2注入口131在受试体处理芯片100的厚度方向的位置大致一致。即,由于第1孔120及第2孔130由筒状结构170构成,筒状结构170的上端面的自本体部105的突出高度相等。因此,在第1注入口121及第2注入口131的厚度方向的位置大致一致。由此,可在受试体处理芯片100的厚度方向的相同的位置进行第1注入口121和送液装置500的连接、第2注入口131和送液装置500的连接。因此,在送液装置500设含第1注入口121用的连接器400和第2注入口131用的连接器400的歧管时,可以片状形成用于密封各自的连接部分的密封部件401,容易地进行连接。
图28显示表示受试体处理芯片100的单位流路结构101之一的构成例。在图28的构成例中,受试体处理芯片100含2个第1孔120及1个回收用保持部160、形成第2注入口131的1个第2孔130和形成排出口150的1个第2孔130。再者,在图28中省略识别部180的图示。第1注入口121以有对应于收容的液体的量的指定的容积的方式,有内径d11。第1孔120在上端部有第1注入口121,在下端部有与流路110的连接部分140。
在第2孔130设比第1孔120的内径d11小的内径d12的液体通路。在第2孔130的上端部设第2注入口131或排出口150,下端部与流路110连接。在图28的例中,第2孔130的外径与第1孔120的外径大致相等。在第2孔130的上端部的第2注入口131或排出口150中,以成为比内径d12大的内径d13的方式内径被扩大。内径d13与第1孔120的第1注入口121的内径d11大致相等。
在图28的例中,第2孔130从受试体处理芯片100的表面突出,第2注入口131~第2送液口132的距离比第2孔130的高度短。即,在第2孔130的高度方向的中间位置(即,上端和下端之间的任一者的位置)设第2送液口132。由此,即使在送液装置500在密闭第2注入口131的状态下注入时,输送注入到第2孔130的液体时,也可使第2孔130中的空气变少,可高精度地输送。
另外,在图28的例中,第1注入口121及第2注入口131的口径(内径d11、d13)大致相同,第2注入口131~第2送液口132的距离比第1注入口121~第1送液口122的距离短。其中,注入口~送液口的距离相当于孔的深度。从而,第1孔120的方比第2孔130深。由于第1注入口121及第2注入口131的径大致相同,第1孔120的容积比第2孔130大。其中,操作者不使第1注入口121密闭地将液体注入到第1孔120中,在送液装置500密闭第2注入口131的状态下注入时,在第1孔120注入有液体的情况,可使第1孔120内的空气变少,另一方面,第2孔130难以那样。但是,通过这样构成,可使第2孔130中的空气变少,可高精度地输送。
流路110含用于进行受试体处理的通道111和第1孔120及第2孔130的连接部分140。
用于进行受试体处理的通道111(流路110)的截面积是例如0.01μm2以上10mm2以下。再者,在流路110中的截面积是指在与流路110中的液体的流通方向正交的截面的截面积。这样,设有0.01μm2以上10mm2以下的小的截面积的流路110时,由于用于输送到流路110的第1注入口121或第2注入口131也成为小口径,变得容易相互误认。因此,由识别部180的第1注入口121的识别对于抑制注入错误有效。优选为,通道111(流路110)截面积是0.01μm2以上1mm2以下。由此,由于可将对于输送到截面积1mm2以下的流路110适宜的小口径的第1注入口121及第2注入口131由识别部180区别,对于抑制注入错误特别有效。更优选为,通道111(流路110)截面积是0.01μm2以上0.25mm2以下。
形成在上述受试体处理芯片100内的流路110例如,高度是1μm以上500μm以下,宽度是1μm以上500μm以下。这样,由于在高度是1μm以上500μm以下,宽度是1μm以上500μm以下的小的流路110中,用于输送到流路110的第1注入口121或第2注入口131也成为小口径,变得容易相互误认。因此,由识别部180的第1注入口121的识别对于抑制注入错误有效。优选为,流路110高度是1μm以上250μm以下,宽度是1μm以上250μm以下。当这样构成时,由于用于输送到高度是250μm以下、宽度250μm以下的更小的流路110的第1注入口121或第2注入口131也易成为更小口径,从而由识别部180的第1注入口121的识别对于抑制注入错误特别有效。更优选为,流路110高度是1μm以上100μm以下,宽度是1μm以上100μm以下。
如图29及图30所示,在受试体处理芯片100上,也可具备在设置在送液装置500时利用的保持具或适配体、此外的附属品。例如,受试体处理芯片100也可以与送液装置500的连接用的连接器400作为附属品具备。
在图29中,受试体处理芯片100以用于将受试体处理芯片100设置在送液装置500的芯片保持具350作为附属品具备。在图29的例中,芯片保持具350以含左右分割的一对卡合部351,可使一对卡合部351以互相靠近的方向及远离的方向滑动的方式构成。在受试体处理芯片100使一对卡合部351互相离开的状态下,设置在形成在卡合部351的中央部的凹状的芯片设置部352。
如图30所示,在芯片设置部352设置受试体处理芯片100的状态下,使一对卡合部351互相接近,则受试体处理芯片100固定在芯片保持具350。即,使一对卡合部351互相接近,则向受试体处理芯片100的上表面侧移动一对卡合部351的爪部351a,以受试体处理芯片100不从芯片设置部352脱离的方式与受试体处理芯片100卡合。在卡合状态下,一对卡合部351之间的间隔(即,芯片设置部352的尺寸)与受试体处理芯片100的尺寸大致一致,以在芯片保持具350的内部受试体处理芯片100不动的方式保持。
设芯片保持具350时,识别部180也可如图30一样赋予芯片保持具350。但是,此时,由于在不将受试体处理芯片100设置在芯片保持具350的状态下操作者无法利用识别部180,有在将受试体处理芯片100设置在芯片保持具350的状态下进行第1液体10的注入的必要。因此,为了受试体处理芯片100单独也可利用识别部180而使得进行第1液体10的注入,识别部180优选直接设在受试体处理芯片100的本体。
[送液装置的概要]
接下来,参照图31,对于本实施方式的送液装置的概要进行说明。
送液装置500是向具备流入液体的流路110的受试体处理芯片100进行送液的送液装置。受试体处理的内容由受试体处理芯片100的结构决定。因此,送液装置500能实施用于根据使用的受试体处理芯片100的种类,进行不同的种类的受试体处理的送液。
送液装置500具备第1送液机构510、第2送液机构520和设置了受试体处理芯片100的设置部550。第1送液机构510及第2送液机构520可含成为压力源的泵、用于供给压力的配管、用于控制送液的阀等而构成。
第1送液机构510将经形成在受试体处理芯片100的第1孔120的第1注入口121注入到第1孔120的第1液体10从形成在第1孔120的比第1注入口121小的第1送液口122输送到流路110。第1送液机构510由利用空气压或液压的压力、通过旋转受试体处理芯片100的离心力、或者毛细管现象等输送第1液体10。例如,第1送液机构510通过向由注入器具700(参照图2)注入第1液体10的第1孔120赋予压力而向流路110输送第1液体10。在图31的构成例中,在第1孔120设置连接器400,第1送液机构510和第1孔120的内部被连接。连接器400封闭第1孔120的第1注入口121。第1送液机构510经连接器400而从第1孔120的第1注入口121侧供给压力,向流路110侧压出第1液体10。第1液体10由压力经连接部分140而向流路110内移动。
第2送液机构520经形成在受试体处理芯片100的第2孔130的第2注入口131而输送到第2孔130,将输送到第2孔130的第2液体20从形成在第2孔130的比第2注入口131小的第2送液口132输送到流路110。第2送液机构520由利用空气压或液压的压力、通过旋转受试体处理芯片100的离心力、或者毛细管现象等输送第2液体20。例如,第2送液机构520通过向贮留第2液体20的贮留部600赋予压力,将贮留部600内的第2液体20经第2注入口131输送到流路110。在图31的构成例中,在第2注入口131设置连接器400,第2送液机构520和第2注入口131被连接。连接器400封闭第2注入口131。另外,第2送液机构520与贮留部600的内部流体连接。第2送液机构520向贮留部600的内部供给压力而向第2注入口131移动贮留部600内的第2液体20。第2液体20由压力经贮留部600、第2注入口131而向流路110内移动。
设置部550形成为对应于受试体处理芯片100的形状,支持受试体处理芯片100。由于设置部550与受试体处理芯片100的流路的连接,或设置在受试体处理芯片100内的各种处理工序中使用的处理单元,有开放受试体处理芯片100的上方及下方的至少一方的结构。设置部550可作为例如支持受试体处理芯片100的边缘部的凹状或框状的结构。受试体处理芯片100具备芯片保持具350时,设置部550以收纳并支持设置受试体处理芯片100的状态的芯片保持具350的方式构成。但是,使用芯片保持具350时,将受试体处理芯片100设置在芯片保持具350的作业变得必要。在图31的例中,设置部550以直接支持受试体处理芯片100的本体部105的方式构成。可使由此操作者的作业简便化。
送液装置500通过由第1送液机构510及第2送液机构520的送液,在流路110内形成含第1液体10和第2液体20的流体。即,从第1孔120移动的第1液体10和经第2注入口131移动的第2液体20合流而在相同的流路110内流动。伴随第1液体10和第2液体20的送液,实施了受试体处理芯片100上的受试体处理的一部分或全部。
本实施方式的受试体处理芯片100的送液装置500具备在设置在设置部550的受试体处理芯片100上的用于区别第1注入口121和第2注入口131的识别机构540。识别机构540例如,由发光的指示物、画面显示、图像或导航光的投影、声音、或者这些的组合,使操作者识别在设置在设置部550的受试体处理芯片100之中,向何位置注入第1液体10适合。识别机构540使操作者识别受试体处理芯片100中的第1孔120的位置。
第1注入口121及第2注入口131比第1送液口122及第2送液口132大的情况,易发生由操作者导致的注入场所的放入错误。但是,在本实施方式的送液装置500中,可由上述的构成,由用于区别第1注入口121和第2注入口131的识别机构540,将第1液体10的注入位置与其他第2注入口131区别而识别。因此,可抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。以上的结果,在向受试体处理芯片注入液体时,可抑制作业的烦琐化的同时抑制由操作者导致的液体注入位置的错误。
在图31的构成例中,第1送液机构510含用于向第1孔120赋予压力的第1压力源511。第2送液机构520含用于向贮留部600赋予压力的第2压力源521。第1送液机构510和第2送液机构520可分别具备压力源,独立赋予压力。
作为第1压力源511及第2压力源521,可使用例如压力泵、注射器泵、隔膜泵等各种泵。第1送液机构510和第2送液机构520也可有共同的压力源。
在图31的构成例中,第1送液机构510含连接第1压力源511和第1孔120的压力通路512。第2送液机构520含连接贮留部600和第2注入口131的送液管522。第1送液机构510经压力通路512向第1孔120供给第1压力源511的压力。第2送液机构520由第2压力源521的压力,将第2液体20从贮留部600经送液管522向第2注入口131移动。
压力通路512及送液管522由配管部件构成。由压力通路512的压力的传递可以气体压、空气压、或者液压作为介质进行。例如,第1压力源511向压力通路512送入非活性气体或空气等,向第1孔120内加压供给。第1压力源511也可向第1孔120内加压供给用于对第1液体10加压的液介质。
如图31所示,在贮留部600中,可采用各种各样的构成。贮留部600可配置在送液装置500的内部,也可配置在外部。例如,贮留部600a是收容第2液体20的液体容器610。送液装置500具备设置有液体容器610的容器设置部505。即,送液装置500直接利用第2液体20的瓶而进行向受试体处理芯片100的送液。
另外,在图31的例中,贮留部600b是收容第2液体20的液体容器610,送液装置500具备用于连接外部的液体容器610和第2送液机构520的外部连接部506。
在图31中,贮留部600c是设在送液装置500内的室。第2液体20通过从液体容器610转移到室内,设置在送液装置500。
第1送液机构510从保持含生物体来源的受试体11的第1液体10的第1孔120向流路110输送第1液体10。由此,不向装置内部摄入生物体来源的受试体11,可从设在受试体处理芯片100的第1孔120直接输送到流路110。结果,在对于不同的多个受试体处理芯片100重复进行利用相同的送液装置500的送液处理时,也可防止发生受试体11的污染。进而,由于在操作者向第1孔120注入含受试体11的第1液体10时,也可由识别机构540抑制液体注入位置的错误,可有效抑制受试体11的注入错误。
另外,第1送液机构510从保持第1液体10的第1孔120a向流路110输送第1液体10,从保持含对应于使用受试体处理芯片100的受试体检查的检查项目的成分31的第3液体30的第1孔120b向流路110输送第3液体30。由此,可将对应于受试体检查的检查项目的成分31,不经送液装置500的送液管等,从设在受试体处理芯片100的第1孔120直接输送到流路110。结果,在对于多个受试体处理芯片100重复进行利用相同的送液装置500的送液处理时,也可防止发生对应于检查项目的成分31的污染。进而,由于在操作者向第1孔120注入含对应于检查项目的成分31的第3液体30时,也可由识别机构540抑制液体注入位置的错误,可有效抑制对应于检查项目的成分31的注入错误。
在图31的构成例中,第2送液机构520从对于共同的第2注入口131连接的多个贮留部600,将多种第2液体20的各经第2注入口131输送到流路110。由此,可将多种第2液体20经共同的第2注入口131输送到受试体处理芯片100的流路110。结果,由于可抑制第2注入口131的数,可抑制操作者将第2注入口131误认为第1注入口121。
例如,如图32所示,第2送液机构520含切换对于共同的第2注入口131的各自的贮留部600的连接的阀507,通过切换阀507,将多种第2液体20的各经共同的第2注入口131分别输送到流路110。
(识别机构)
在图33~图35中所示的例中,识别机构540含在设置在设置部550的受试体处理芯片100上的用于显示第1注入口121的位置的发光部541。即,识别机构540由指示物的点灯使操作者识别第1注入口121的位置。发光部541可例如由LED等的发光元件构成。发光部541以可与其他第2注入口131区别而识别第1注入口121的方式,对应于受试体处理芯片100上的第1注入口121的配置位置而设置。由此,操作者可将设置在设置部550的受试体处理芯片100的第1注入口121,借助于发光部541的光,从第2注入口131等的其他结构识别。因此,变得操作者可仅通过从外部用眼睛确认发光部541,容易地区别第1注入口121。
在图33的例中,发光部541配置在对应于设置部550的周围的第1注入口121的位置。发光部541沿着受试体处理芯片100的边缘,在纵方向及横方向并排设置多个。多个发光部541设在与第1孔120以纵方向及横方向各自排列的位置。即,在横方向并排的发光部541表示横方向的位置,在纵方向并排的发光部541表示纵方向的位置,可由点灯的纵横的发光部541彼此的交点位置识别第1注入口121的位置。由此,可使操作者容易理解地识别要注入第1液体10的第1注入口121。各发光部541也可为可在多个点灯状态下发光的构成。在图33中,各发光部541能切换由第1色彩的点灯A、由第2色彩的点灯B和消灯。由此,可相互识别多个第1注入口121。点灯状态,除了发光色之外,也可能区别继续点灯和点灭。
在图34的例中,发光部541在设置在设置部550的受试体处理芯片100的下方配置在与第1注入口121重叠的位置。发光部541向上方的受试体处理芯片100的下表面发光。图34的情况,受试体处理芯片100作为有透明或透光性的。由此,如图35所示,从第1注入口121或第2注入口131的正下方的位置照射光,变得可使第1注入口121或第2注入口131有光。通过使位于第1注入口121的正下方的发光部541点灯,可使第1注入口121或第1孔120有光而从外部用眼睛确认的使操作者识别。图34的情况,由于有要注入第1液体10的第1注入口121的第1孔120有光,可容易并且确实地,使操作者识别成为对象的第1注入口121。
在图33及图35的例中,发光部541以指定的间距PR隔间隔排列。因此,在受试体处理芯片100的第1注入口121、第2注入口131、回收用保持部160及排出口150以指定的间距PR排列的构成中,在对应于流路110的形状而有第1注入口121的第1孔120的配置位置与图示的位置不同时,也可通过切换点灯的发光部541,确实地显示第1注入口121的位置。因此,可将各种各样的种类的受试体处理芯片100用相同的送液装置500处理。
在图36及图37中所示的例中,识别机构540含在设置在设置部550的受试体处理芯片100上的显示第1注入口121的配置的显示部542。显示部542例如设在设置部550的附近。在图36中,显示部542设在与设置部550邻接的位置。显示部542以由文字、图形、影像等的显示使操作者识别第1注入口121的配置的方式构成。显示部542可例如由液晶显示等构成。由此,操作者仅通过看显示部542的显示,可容易并且确实地,使操作者识别要注入第1液体10的第1注入口121。
在图36的例中,在受试体处理芯片100上附行编号(第1~第n)及列编号(A~F),第1孔120在列方向(纵方向)并排排列。C列是保持第1液体10的第1孔120a、B列保持第3液体30的第1孔120b。显示部542在显示列编号A~F的同时,显示第1液体10的“S”的图像显示于列编号C之上,显示第3液体30的“R”的图像显示于列编号B之上。由此,操作者一看就可识别,向C列的第1孔120a注入第1液体10,向B列的第1孔120b注入第3液体30即可。
在图37的例中,受试体处理芯片100具备多个单位流路结构101。显示部542显示1个单位流路结构101的图像,要注入第1液体10的第1孔120a、及对于要注入第3液体30的第1孔120b,各自显示附消息的箭头。由此,操作者可对比显示部542的显示和设置部550上的受试体处理芯片100而视觉识别各自的第1孔120的位置。
此外,也可显示设置在设置部550的状态的受试体处理芯片100的实物的摄像图像,使操作者识别第1孔120的位置。另外,也可由动图像显示第1孔120的位置,或使用受试体处理芯片100的受试体处理的顺序等。也可还追加由声音的导航。
在图33~图37中所示的各构成例中,受试体处理芯片100有多个第1孔120。第1送液机构510从贮留于多个第1孔120的各自的多种第1液体10向流路110输送多种第1液体10的各。进而,识别机构540如图33~图37中所示的各构成例一样,以使操作者互相识别多个第1孔120的各自的方式构成。由此,在有多个要注入第1液体10的第1注入口121时,操作者也可由识别机构540识别第1注入口121和第2注入口131等的其他结构的同时,互相区别各第1注入口121。由此,在有多个第1注入口121而易错误的状况,也可抑制误认注入到第1注入口121的液体。
(送液装置的构成例)
接下来,显示送液装置500的具体性的装置构成例。在图38中,送液装置500具备设置部550、送液部560和控制送液部560的控制部570。
送液部560有向受试体处理芯片100输送各种液体的功能。即,送液部560具备至少含第1送液机构510、第2送液机构520的各送液机构。
控制部570以实施了对应于受试体处理芯片100的结构的指定的1个或多个处理工序的方式,以向受试体处理芯片100内供给受试体及试剂等的各种液体,向流路110依次移送的方式控制送液部560。
送液部560的控制例如,通过由设在液体的供给通路的流量传感器或压力传感器等控制送液部560的供给压力进行。在图38中,送液部560具备测量输送的液体的流速的流量传感器561。
在图38的构成中,流量传感器561向进行送液的送液机构(第1送液机构510、第2送液机构520等)反馈。送液机构对应于来自流量传感器561的反馈,控制压力。
流量传感器561也可向控制部570反馈。控制部570基于由流量传感器561测量的流速而控制用于移送液体的送液部560的压力。
在各种处理工序中使用的处理单元590设置在送液装置500时,控制部570也可控制它们的处理单元590。在各种处理工序中使用的单元是例如,控制液体的温度的加热单元或冷却单元、向液体施加磁力的磁铁单元、进行液体的摄像的摄像单元、进行液体中的受试体或标记的检测的检测单元等。这些处理单元590以在受试体处理芯片100的流路110中实施处理工序时操作的方式构成。
此外,送液装置500可具备显示部571、输入部572及读取部573等。在显示部571中,由控制部570显示对应于送液装置500的动作的指定的显示画面。显示部571可与作为识别机构540的显示部542共同,也可在显示部571显示第1注入口121的位置。也可分别设液体注入位置的显示用的亚显示部542和送液装置500的主的显示部571。送液装置500也可与外部的计算机(未图示)连接,在计算机的显示部上显示画面。输入部572由例如键盘等构成,有接受信息输入的功能。读取部573例如由条码或2维编码等的读码器、RFID标签等的标签读取器构成,有读取赋予受试体处理芯片100的信息的功能。读取部573还能读取收容含对象成分的受试体的受试体容器(未图示)等的信息。
由这样的装置构成,控制部570控制送液部560而在受试体处理芯片100向受试体处理芯片100内输送含对象成分的受试体及试剂。由此,在受试体处理芯片100上,实施了对应于受试体处理芯片100的流路构成的1个或多个处理工序。
图39是显示送液装置500的外观的模式图。在图39中,送液装置500具备对应于设置部550的盖580。盖580与装置本体501连接。盖580也可以能从装置本体501拆下的方式设置。在箱状的装置本体501的上表面配置设置部550。盖580通过闭合覆盖设置部550上的受试体处理芯片100,并通过打开而将受试体处理芯片100在设置部550上露出到外部。
盖580含用于将第1送液机构510及第2送液机构520和各受试体处理芯片100上的第1注入口121及第2注入口131流体连接的连接器400。即,连接器400含与受试体处理芯片100的第1注入口121的连接口,或与第2注入口131的连接口。通过对于设置在设置部550的受试体处理芯片100的第1孔120及第2注入口131各自连接连接器400,由第1送液机构510的向第1孔120的压力供给、及由第2送液机构520的向第2注入口131的第2液体20的送液变得可能。
连接器400可以能与盖580连离的方式设置,也可固定在盖580。连接器400也可以与1个第1注入口121或第2注入口131连接的方式设多个。
在图39中省略详细的图示具备多个通道的单位流路结构101的受试体处理芯片100设置在设置部550。连接器400设在盖580的下表面。连接器400作为能与设在多个通道的各单位流路结构101的第1注入口121及第2注入口131一并连接的歧管构成。即,连接器400一体含与受试体处理芯片100的根据通道数的多个第1注入口121的连接口及与根据通道数的多个第2注入口131的连接口。通过闭合盖580,连接器400和设在多个通道的各单位流路结构101的第1注入口121及第2注入口131被一并连接。
这样,在图39的例中,盖580对于设置部550能开闭地构成,通过对于设置部550闭合盖580,连接器400与第1注入口121及第2注入口131的各连接。在图39的例中,盖580由铰链581与装置本体501连接,通过以铰链581为中心转动开闭。
在图40中,识别机构540含以露出设置在设置部550的受试体处理芯片100的第1注入口121的方式设在盖580的一部分的开口窗部582。即,在盖580覆盖受试体处理芯片100的状态下,开口窗部582使仅第1注入口121的形成位置露出到外部。第2注入口131、回收用保持部160及排出口150保持由盖580覆盖。操作者可在闭合盖580的状态下,使用注入器具700,经开口窗部582向第1注入口121注入液体。由此,在由盖580覆盖受试体处理芯片100的状态下,通过从开口窗部582露出第1注入口121,可使操作者识别要注入第1液体10的第1注入口121。另外,通过将第2注入口131等的其他结构由盖580覆盖,可防操作者错误地向第1注入口121之外注入第1液体10。
在图40的例中,识别机构540含用于开闭开口窗部582的开闭部件583。可由开闭部件583,仅在注入第1液体10时开放开口窗部582。结果,在设使第1注入口121露出的开口窗部582时,也可防从外部进入异物等。
例如,如图41所示,开闭部件583一端部相对于盖580而能转动地设置,可通过使开闭部件583转动而开闭开口窗部582。此外,开闭部件583也可有以开闭开口窗部582的方式滑动的快门结构。也可不在开口窗部582设开闭部件583而保持开放。
图42显示输送到具备多个通道含流路110、有第1注入口121的第1孔120及第2注入口131的单位流路结构101的受试体处理芯片100的送液装置500的构成例。在图42中,受试体处理芯片100成为12个通道结构,具备12个单位流路结构101。
在图42的例中,第1送液机构510具备由含多连的注射器511a和一并驱动多连的注射器511a的电机511b的注射器泵构成的第1压力源511。第1送液机构510含个别地连接第1压力源511的各注射器511a和各自各通道的第1孔120的多个(12条)的压力通路512。各压力通路512经由多方瓣构成的阀507a而与设在每个通道的多个第1孔120连接。第1送液机构510由阀507a的切换和第1压力源511的驱动向多个通道的单位流路结构101的各第1孔120一并供给压力。在图42中,第1压力源511的注射器511a与空气通路连接,第1压力源511供给空气压。
第2送液机构520具备由含多连的注射器521a和一并驱动多连的注射器521a的电机521b的注射器泵构成的第2压力源521。第2送液机构520含个别地连接第2压力源521的各注射器521a和各自各通道的第2注入口131的多个(12条)的送液管522。第2送液机构520经含阀507b的外部连接部506与各贮留部600连接。第2送液机构520由阀507b的切换切换输送的第2液体20,由第2压力源521的驱动和阀507c的切换,向多个通道的单位流路结构101的各第2注入口131一并输送选择的第2液体20。
另外,在图42中,显示设有能从各通道的排出口150向回收容器611一并输送流体的第3送液机构530的例。
(与受试体处理芯片的连接结构)
图43显示设置在设置部550的受试体处理芯片100和设在对应于设置部550的盖580的连接器400。图43显示在例如图42中所示的12通道的受试体处理芯片100上的单位流路结构101之一。在歧管型的连接器400设多个送液管522及压力通路512。在闭合盖580的状态下,送液管522及各压力通路512和受试体处理芯片100的第2注入口131及各第1注入口121经连接器400一并连接。
即,在图43的例中,送液装置500具备含与第1注入口121连接的第1连接器400a和与第2注入口131连接的第2连接器400b的盖580。第1注入口121以与第1连接器400a连接的方式构成,第2注入口131以与第2连接器400b连接的方式构成。通过这样构成,在将孔和连接器连接时,因为可多少容许位置错开,可容易地进行孔和连接器的定位。
连接器400也可具备阀507或流量传感器561。在图43的连接器400内设阀507及流量传感器561。
连接器400和第1孔120的上表面之间及连接器400和第2孔130的上表面之间由密封部件401密封。
如图43一样,可在盖580或连接器400设受试体处理中使用的处理单元590。另外,可在设置了受试体处理芯片100的设置部550也设处理单元590。这些处理单元对应于在流路110中进行的受试体处理的内容设。也可不在连接器400及设置部550设处理单元590。
(送液的例)
接下来,对于由送液装置500实施的本实施方式的送液方法的例进行说明。在图44中,显示进行形成乳液状态的流体的工序的送液的例。即,由送液,在流路110内,形成以第2液体20作为分散剂、以第1液体10作为分散质的乳液状态的流体。另外,图44显示在乳液形成中使用的受试体处理芯片100。
在第1孔120保持第1液体10。第2注入口131与送液装置500侧的贮留部600连接。在贮留部600内收容有第2液体20。
在进行形成乳液状态的流体的工序时,开始向第2液体20的流路110的送液之后,开始第1液体10的向流路110的送液,通过向第2液体20的流中导入第1液体10,在流路110内,形成以第2液体20作为分散剂、以第1液体10作为分散质的乳液状态的流体。由此,通过向第2液体20的流之中导入第1液体10,可有效形成乳液状态。
送液装置500以在流路110内形成以第2液体20作为分散剂、以第1液体10作为分散质的乳液状态的流体的方式由第1送液机构510从第1孔120输送第1液体10,由第2送液机构520从第2孔130输送第2液体20。由此,可使用受试体处理芯片100,在第2液体20中形成使第1液体10的液滴50分散的乳液状态。其中,如果误认第1液体10的注入位置,例如第1液体10和第2液体20的两方从第2注入口131流入,则有变得无法形成乳液状态的可能性。因此,可由识别机构540容易地预防第1液体10的注入位置的误认的本实施方式的送液装置500适宜于进行形成乳液状态的处理的受试体处理芯片100的送液。
图45显示用于在第2液体20中形成第1液体10的液滴50的流路110的例。在图44及图45的例中,第1液体10是含生物体来源的受试体11,第2液体20是油21。第1送液机构510将含生物体来源的受试体11的第1液体10由向第1孔120的压力赋予输送到流路110,第2送液机构520将作为油21的第2液体20由向贮留部600的压力赋予输送到流路110。通过送液,在流路110内第1液体10被分散到第2液体20中,成为液滴50。即,形成了第2液体20成为分散剂,在第2液体20中作为液滴50存在的第1液体10成为分散质的乳液。
在图45中,流路110具备互相交叉的第1通道111a和第2通道111b。具备第1通道111a和第2通道111b时,通过向设在流路110的互相交叉的第1通道111a和第2通道111b各自输送第1液体10和第2液体20而形成乳液状态的流体。由此,通过在第1通道111a和第2通道111b的交叉部分中对于第1液体10赋予由第2液体20的流动导致的剪切力,可有效率地形成在第2液体20中分散第1液体10的液滴50的乳液状态。
在图45中,受试体处理芯片100以由输送到第1通道111a的第1液体10和输送到第2通道111b的第2液体20形成以第2液体20作为分散剂、以第1液体10作为分散质的乳液状态的流体的方式构成。在第1通道111a和第2通道111b的交叉部分112中,相对于第1液体10的流而在横切的方向流经第2液体20。第1液体10通过在交叉部分112中由第2液体20的流动发生的剪切力,被以液滴状切断。结果,在第2液体20中形成第1液体10的液滴50。
这样,通过在第1通道111a和第2通道111b的交叉部分112中对于第1液体10赋予由第2液体20的流动导致的剪切力,可连续有效生成第1液体10的多数的液滴50而形成乳液状态。由此,通过将受试体中的成分分割成每1单位而收容在液滴50中,可将每1单位成分的受试体处理用受试体处理芯片100实施。其中,如果误认第1液体10的注入位置,例如第1液体10和第2液体20的两方从第2通道111b流入,则有变得无法在交叉部分112中形成乳液状态的可能性。因此,可由识别部180容易地预防第1液体10的注入位置的误认的本实施方式的受试体处理芯片100适宜于形成乳液状态的受试体处理。
送液装置500通过由第1送液机构510及第2送液机构520,向设在流路110的互相交叉的第1通道111a和第2通道111b各自输送第1液体10和第2液体20,在流路110内形成以第2液体20作为分散剂、以第1液体10作为分散质的乳液状态的流体。由此,通过在第1通道111a和第2通道111b的交叉部分112中对于第1液体10赋予由第2液体20的流动导致的剪切力,可在第2液体20中有效率地形成使第1液体10的液滴50分散的乳液状态。
在图45中,第1通道111a和第2通道111b互相正交。另外,一对第2通道111b设在第1通道111a的两侧。由于在一对第2通道111b中的第2液体20的流以夹入第1液体10的流的方式流入到交叉部分112,用于形成液滴50的剪切力有效率地作用。第1通道111a和第2通道111b的交叉角度,为了使剪切力变大,优选接近90度,例如可设为90度±10度的范围。交叉角度可为例如60度以上120度以下的范围,也可为45度以上135度以下的范围。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向延伸到与第1通道111a相反侧的第3通道111c流动。
再者,作为交叉部分112,也可如图46所示,由3个通道111以T字状形成。图46的情况,从第1通道111a流入有第1液体10,从第2通道111b流入有第2液体20。由第2液体20的流动的剪切力,第1液体10在第2液体20中成为液滴,形成了乳液。
在流路110内使第1液体10流经时,例如,将第1液体10以0.1μL/分以上5mL/分以下的流量导入到受试体处理芯片100内的流路110。流量可在此范围内一定,也可变动。由此,当这样构成时,通过用0.1μL/分以上5mL/分以下的高的流量输送第1液体10,可有效率地进行由受试体处理芯片100的受试体处理。优选为,将第1液体10以0.1μL/分以上1mL/分以下的流量导入到受试体处理芯片100内的流路110。由此,通过用0.1μL/分以上1mL/分以下的高的流量输送第1液体10,可实现在IVD中的高的通量。更优选为,将第1液体10以0.1μL/分以上200μL/分以下的流量导入到受试体处理芯片100内的流路110。由此,在乳液形成时,能稳定形成液滴。
例如,在乳液状态的形成中,以600个/分以上6亿个/分以下的比例形成第1液体10的分散质。送液装置500由第1送液机构510及第2送液机构520,以600个/分以上6亿个/分以下的比例形成第1液体10的分散质。由此,可用600个/分以上6亿个/分以下的高效率有效形成多数的分散质。为了形成多个分散质,除了使作为分散质的第1液体10的流量变高之外,有使作为分散剂的第2液体20的流量进一步变高的必要。在由第2送液机构520从贮留部600将第2液体20直接输送到流路110的本实施方式的送液方法及送液装置500中,在难以受受试体处理芯片100的结构上的制约,易确保第2液体20的液量的方面、及易使第2液体20的流量变高的方面是适宜的。优选为,在乳液状态的形成中,以3000个/分以上1800万个/分以下的比例形成第1液体10的分散质。送液装置500优选为,由第1送液机构510及第2送液机构520,以3000个/分以上1800万个/分以下的比例形成第1液体10的分散质。由此,可以3000个/分以上1800万个/分以下的高效率有效形成多数的分散质。再优选为,在乳液状态的形成中,以5000个/分以上900万个/分以下的比例形成第1液体10的分散质。
另外,在乳液状态的形成中,例如将平均粒径0.1μm以上500μm以下的分散质由第1液体10形成。送液装置500由第1送液机构510及第2送液机构520,将平均粒径0.1μm以上500μm以下的分散质由第1液体10形成。平均粒径是指由光散射法测定的个数平均粒径。由此,可有效形成具备平均粒径0.1μm以上500μm以下的粒径的乳液。优选为,在乳液状态的形成中,将平均粒径0.1μm以上200μm以下的分散质由第1液体10形成。当这样构成时,可有效形成适宜于生物测定的平均粒径200μm以下的分散质的乳液。更优选为,在乳液状态的形成中,将平均粒径0.1μm以上100μm以下的分散质的液滴由第1液体10形成。
图47显示进行对于含受试体的第1液体10的液滴50的受试体处理的受试体处理芯片100的例。在图47中,作为第1液体10供给的液滴50含DNA作为受试体中的对象成分,并且,试剂含用于将DNA由PCR(Polymerase Chain Reaction)扩增的试剂。用于扩增的试剂含对应于DNA的引物或聚合酶等。
在图47的例中,将液体中存在液滴50的作为乳液状态的流体的第1液体10由向第1孔120赋予的压力输送到流路110。另外,在流路110中,将用于搬送作为乳液的第1液体10的第2液体20,由赋予贮留部600的压力,从第2注入口131输送到流路110。进行PCR工序时,进行第1液体10的向流路110的送液之后,开始向第2液体20的流路110的送液,以将第1液体10由第2液体20压出的方式搬送。在流路110内,第1液体10由第2液体20搬送。由此,可抑制第1液体10的分散质滞留或附着在流路110而残留。
图47的情况,作为图43中所示的处理单元590,使用用于在流路110将DNA由PCR扩增的加热器591。加热器591对受试体处理芯片100进行加温。流路110有多次经由由加热器591形成的多个温度区TZ1~TZ3的结构。温度区TZ也可为3以外的其他数。通道111经由各温度区TZ1~TZ3的次数对应于热循环数。
从第1孔120导入到流路110的第1液体10被从第2注入口131输送的第2液体20压下,将流路110中用指定的速度移动。在第1液体10中分散的液滴50内的DNA在流经流路110的过程中被扩增。含被扩增的DNA的液滴回收到回收用保持部160中。与对多数的DNA分子综合进行PCR处理时不同,通过在液滴50中进行扩增处理而可个别地扩增以1分子单位区分的每种DNA。
在图48中,显示进行使乳液状态的第1液体10破乳化的工序的送液的例。例如乳液形成的处理之后,破坏形成的乳液中的液滴50。由液滴50的破坏,使第1液体10破乳化。图48显示在破乳化中使用的受试体处理芯片100。
在图48的例中,第1孔120含用于保持含生物体来源的受试体的乳液状态的第1液体10的第1孔120a,流路110含用于将第1液体10和用于使第1液体10破乳化的第2液体20混合的通道111a。第1液体10是在油中存在水相的液滴50的乳液时,在用于破乳化的第2液体20中,使用含醇或表面活性剂等的1种或多种乳液破坏试剂。第1液体10和第2液体20在通道111a中合流,在通过通道111a的过程中搅拌,充分地混合。由第1液体10和第2液体20的混合破坏液滴50的界面,收容在液滴50内的成分取出到流路110中。在图48的例中,由破乳化,在受试体处理芯片100内进行破坏第1液体10中所含的液滴50的处理。其中,误认第1液体10的注入位置,例如第1液体10和第2液体20在通道111a中不充分地混合的情况,有破乳化被抑制的可能性。因此,可由识别部180容易地预防第1液体10的注入位置的误认的本实施方式的受试体处理芯片100适宜于进行破乳化的受试体处理。
在图48的例中,第1送液机构510将作为乳液状态的流体的第1液体10从第1孔120输送到流路110,第2送液机构520将用于使第1液体10破乳化的第2液体20经从贮留部600第2注入口131输送到流路110。通过由第1送液机构510及第2送液机构520的送液,在流路110内形成第1液体10和第2液体20的混合液。由此,由破乳化,在受试体处理芯片100内进行破坏第1液体10中所含的液滴50的处理。其中,误认第1液体10的注入位置,例如第1液体10和第2液体20在通道111中不充分地混合的情况,有破乳化被抑制的可能性。因此,可由识别机构540容易地预防第1液体10的注入位置的误认的本实施方式的送液装置500适宜于进行破乳化处理的受试体处理芯片100的送液。
在图48的例中,第1液体10是在油21中,存在含生物体来源的受试体11、及与受试体11结合的载体的分散质的乳液状态的流体。由此,变得可对每1单位成分进行受试体处理,从负载在载体的成分在液滴50的状态下存在的第1液体10由破乳化取出液滴50内的成分,在流路110中综合处理。
在图48的例中,再者,进行使破乳化的第1液体10和标记物质32反应的工序。在图48的例中,第1孔120含用于保持含用于检测受试体的标记物质32的第3液体30的第1孔120b。流路110含用于由与第2液体20的混合混合破乳化的第1液体10和第3液体30的通道111。由与第2液体20的混合破乳化的第1液体10和含用于检测第1液体10中所含的受试体11的标记物质32的第3液体30在通道111内混合。由混合,受试体11中所含的对象成分和标记物质32结合,基于标记物质32的检测变得可能。
标记物质32是与受试体11中的对象成分特异性地结合,能由检测器测定的物质。作为标记,例如,酶、荧光物质、放射性同位元素等。标记物质32是例如,使荧光物质结合于由与作为对象成分的DNA互补的DNA构成的探针。
由此,可在流路110中进行将每1单位成分进行受试体处理的受试体11中的成分由标记物质32标记的处理。再者,由于标记物质32根据成为靶的成分的不同而不同,通过使第3液体30保持在受试体处理芯片100的第1孔120b,而非送液装置500侧的贮留部600,由此可防止将对于多个受试体处理芯片100的送液利用相同的送液装置500进行时的标记物质32的污染。一方面,除了用于保持第1液体10的第1孔120a之外,通过设用于保持第3液体30的第1孔120b,变得容易误认第1液体10及第3液体30的注入位置,与此相对,在本实施方式中,可由识别部180抑制操作者误认注入位置。
另外,在图48的例中,第1送液机构510向流路110输送保持在设在受试体处理芯片100的多个第1孔120之任一者的第3液体30。送液装置500通过由第1送液机构510及第2送液机构520的送液,将由与第2液体20的混合破乳化的第1液体10和含用于检测第1液体10中所含的受试体的标记物质的第3液体30在流路110内混合。
由此,可在受试体处理芯片100的流路110中进行将每1单位成分进行受试体处理的受试体11中的成分由标记物质32标记的处理。再者,由于标记物质32因成为靶的成分而不同,通过使第3液体30保持在受试体处理芯片100的第1孔120,而非送液装置500侧的贮留部600,由此可防止将对于多个受试体处理芯片100的送液利用相同的送液装置500进行时的标记物质32的污染。一方面,受试体处理芯片100具备多个第1孔120时,变得容易误认第1液体10及第3液体30的注入位置,与此相对,在本实施方式中,可由识别机构540抑制操作者误认注入位置。
在图48中,从连接部分140a及连接部分140b向各自流路110内输送第1液体10及第3液体30,在用于进行标记处理的广泛的通道111b中互相混合。为了促进对象成分和标记物质的结合,也可从流路110的外部施加热或电场、磁场等。第1液体10和第3液体30在通道111b中混合。乳液破坏试剂从连接部分140c输送。
[使用受试体处理芯片的测定的例]
接下来,对使用受试体处理芯片100的具体性的测定的例进行说明。
(乳液PCR测定)
对使用上述的送液装置500和受试体处理芯片100而实施乳液PCR测定的例进行说明。
图49显示乳液PCR测定的流程的例。图50是对在乳液PCR测定中的反应的进行过程进行说明的图。
在步骤S1中,由预处理,从血液等的试样提取DNA(图50(A)参照)。预处理可使用专用的核酸提取装置进行,也可在送液装置500设预处理机构。
在步骤S2中,被提取的DNA由Pre-PCR处理扩增(图50(A)参照)。Pre-PCR处理是对预处理后的提取液中所含的DNA进行预备扩增至后续的乳液制成处理变得可能的程度的处理。在Pre-PCR处理中,混合被提取的DNA和含聚合酶或引物的PCR扩增用的试剂,由利用热循环仪的温度控制扩增混合液中的DNA。热循环仪对于混合液进行多次重复改变到多个不同的温度的1个循环的热循环处理。
步骤S3是以含作为对象成分的核酸(DNA),用于核酸的扩增反应的试剂和核酸的载体的混合液的液滴作为分散质在分散剂中形成的乳液形成工序。用于核酸的扩增反应的试剂含DNA聚合酶等的对于PCR必要的物质。在步骤S3中,形成了包含含有磁性粒子或聚合酶等的试剂和DNA的乳液(图50(B)参照)。在步骤S3中,形成了内部含含有磁性粒子或聚合酶等的试剂和DNA的混合液的液滴,由多个液滴构成的分散质分散到分散剂中。封进入到液滴内的磁性粒子向表面赋予核酸扩增用的引物。液滴以在液滴内含各自1个左右磁性粒子和靶DNA分子的方式形成。分散剂对于混合液有非混合性。在此例中,混合液是水系,分散剂是油系。分散剂是例如,油。
步骤S4是扩增由乳液形成工序形成的液滴中的核酸(DNA)的乳液PCR工序。在步骤S4中,由利用热循环仪的温度控制,在乳液的各液滴内,DNA与磁性粒子上的引物结合,被扩增(乳液PCR)(图50(C)参照)。由此,在每种液滴内,靶DNA分子被扩增。即,在各液滴内形成了核酸的扩增产物。被扩增的核酸在液滴内经引物与载体结合。
步骤S5是破坏含负载由乳液PCR工序的核酸(DNA)的扩增产物的载体(磁性粒子)的液滴的乳液破坏工序。换言之,步骤S5是使乳液PCR工序后的乳液状态的流体破乳化的工序。在步骤S4中在磁性粒子上扩增DNA后,在步骤S5中,乳液被破坏,含被扩增的DNA的磁性粒子从液滴取出(乳液破坏)。在乳液的破坏中,使用含醇或表面活性剂等的1种或多种乳液破坏试剂。
步骤S6是集合由乳液破坏工序中的破坏从液滴取出的载体(磁性粒子)的清洗工序。在步骤S6中,从液滴取出的磁性粒子由BF分离工序清洗(第1次清洗)。BF分离工序是通过在使含扩增的DNA的磁性粒子由磁力集磁的状态下通过清洗液中,除去附着在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,将扩增的双链DNA变性为单链。
步骤S7是使由清洗工序集合的载体(磁性粒子)上的扩增产物和标记物质反应的杂交工序。清洗后,在步骤S7中,在磁性粒子上变性为单链的DNA与检测用的标记物质杂交(杂交)(图50(D)参照)。标记物质例如,含发荧光的物质。标记物质以与检测对象的DNA特异性地结合的方式设计。
在步骤S8中,与标记物质结合的磁性粒子由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进行。在第2次清洗工序中,例如,以PBS(磷酸缓冲生理盐水)作为清洗液使用。PBS除去不与DNA结合的未反应的标记物质(含非特异性地吸附在磁性粒子的标记物质)。
在步骤S9中,经杂交的标记物质检测DNA。DNA例如,用流式细胞仪检测。在流式细胞仪中,含与标记物质结合的DNA的磁性粒子流经流动池,向磁性粒子照射激光。检测由照射的激光发出的标记物质的荧光。
DNA也可由图像处理检测。例如,含与标记物质结合的DNA的磁性粒子分散到平板载玻片上,分散的磁性粒子由摄像单元摄像。基于摄像的图像而对发荧光的磁性粒子数进行计数。
在以下中,显示用于进行乳液PCR测定的流路110的构成例及送液方法的例。接下来示的各流路110可如图51所示形成在单一的受试体处理芯片100,也可如图44、图47及图48等所示,形成在分别的受试体处理芯片100。用于实施不同的处理工序的流路110形成在单一的受试体处理芯片100时,送液装置500可用单一的受试体处理芯片100综合实施多个处理工序。使用形成了用于实施不同的处理工序的流路110的多个受试体处理芯片100时,沿处理工序的顺序,实施向第1受试体处理芯片100的送液处理,向第2受试体处理芯片100的第1孔120注入处理后的试样,实施向第2受试体处理芯片100的送液处理,第3往后也同样。通过依次更换这样受试体处理芯片100而实施分别的受试体处理工序,可实施一系列的乳液PCR测定。
〈Pre-PCR〉
图52显示进行Pre-PCR处理的流路的构成例。流路110A有通道111,注入试剂或受试体的连接部分140a及140b,和排出液体的连接部分140c。通道111为了液体的流速控制,例如以菱形成形。
流路110A例如由聚碳酸酯等的耐热性高的材料形成。通道111的高度例如,以50μm~500μm形成。
例如,由第1送液机构510,从与第1孔120a连接的连接部分140a,以由预处理提取的DNA作为第1液体10注入,从与第1孔120b连接的连接部分140b将PCR扩增用试剂作为第1液体10注入。DNA和试剂的混合液在流经通道111的过程中,由加热器591控制温度。由温度控制,DNA和试剂反应,DNA被扩增。含被扩增的DNA的液体经连接部分140c向邻接的流路110或回收用保持部160移送。
〈乳液形成〉
图53显示进行乳液形成处理的流路110B的构成例。流路110B有通道111,注入受试体或试剂等的液体的连接部分140a、140b及140c,和排出液体的连接部分140d。通道111有至少2个通道交叉的交叉部分112。形成交叉部分112的各通道的宽度是数十μm。在本实施例中,通道的宽度是20μm。再者,也可在流路110B设仅连接部分140b或140c之任一者。
流路110B的通道111的高度是例如10μm~20μm。由于使对于油的浸润性变好,例如,通道111的壁面由疏水性的材料或氟处理。流路110B的材料是例如PDMS或PMMA等。
例如,由第1送液机构510,含被Pre-PCR扩增的DNA的第1液体10从第1孔120a输送到连接部分140b。由第1送液机构510,含磁性粒子和PCR扩增用的试剂的第3液体30从第1孔120b输送到连接部分140c。从连接部分140b和140c各自注入的液体在通道111中混合,流入到交叉部分112。磁性粒子的粒径是例如,0.5μm-3μm。为了输送到连接部分140b及140c,第1送液机构510的第1压力源511附加压力P(1000mbar≤P≤10000mbar)。
例如,由第2送液机构520,向与第2注入口131连接的连接部分140a输送作为乳液形成用的油的第2液体20。注入的油在通道111中分歧为多个通路,从分歧的多个通路流入到交叉部分112。为了向连接部分140a输送油,第2送液机构520的第2压力源521附加压力P(1000mbar≤P≤10000mbar)。
如图45所示,第1液体10的混合液由通过在交叉部分112中被油夹而发生的剪切力,被以液滴状切断。通过切断的液滴被流入交叉部分112的油包裹,形成了乳液。成为乳液的试样流经连接部分140d向邻接的流路110或回收用保持部160移送。
例如,DNA和试剂的混合液以0.4μL/min~7μL/min的流速流入到交叉部分112,油以1μL/min~50μL/min的流速流入到交叉部分112。流速由第2送液机构520附加的压力控制。例如,通过使DNA和试剂的混合液以2μL/min(约5200mbar)、使油以14μL/min(约8200mbar)的流速流入到各自交叉部分112,形成了约1千万个/min的液滴。液滴例如以约60万个/min~约1800万个/min(约1万个/sec~约30万个/sec)的比例形成。
〈PCR〉
图54显示进行乳液PCR处理的流路110C的构成例。流路110C有通道111,液体流入的连接部分140a及140b,和排出液体的连接部分140c。
流路110C例如由如聚碳酸酯一样的耐热性高的材料形成。通道111的高度例如,以50μm~500μm形成。
通道111有多次经由由加热器591形成的多个温度区TZ1~TZ3的结构。通道111经由各温度区TZ1~TZ3的次数对应于热循环数。乳液PCR的热循环数例如,设定为40个循环左右。从而,在图54中简略化图示,但通道111以横切40次左右各温度区TZ1~TZ3的方式,对应于循环数的以次数的往复形状或蜿蜒形状形成。
例如,由第1送液机构510,含磁性粒子和PCR扩增用的试剂的液滴50和作为油的乳液的第1液体10从第1孔120输送到连接部分140a。由第2送液机构520,用于搬送第1液体10的第2液体20经第2注入口131输送到连接部分140b。第1液体10中的各自的液滴50内的DNA在流经通道111的过程中扩增。即,如图50(C)所示,在每种液滴50内,DNA被扩增,DNA的扩增产物经引物与磁性粒子33结合。含有含被扩增的DNA的液滴50的流体经连接部分140c向邻接的流路110或回收用保持部160移送。
〈乳液破坏〉
图55显示进行乳液的破坏处理的流路110D的构成例。流路110D有将多个液体混合的功能。流路110D含通道111,流入有乳液或乳液破坏用的用于破乳化的试剂的连接部分140a、140b及140c,和排出液体的连接部分140d。
流路110D例如,由如聚碳酸酯或聚苯乙烯一样耐药品性高的材料形成。通道111的高度例如,以50μm~500μm形成。
例如,由第1送液机构510,由经乳液PCR工序的乳液构成的第1液体10从保持第1液体10的第1孔120输送到连接部分140b。由第2送液机构520,含乳液破坏用的试剂的第2液体20从第2注入口131输送到连接部分140a及140c。作为一例,例如由乳液构成的第1液体10以约2μL/min的流速输送到流路110D,乳液破坏用的试剂以约30μL/min流速输送到流路110D。乳液和乳液破坏用的试剂在流经通道111的过程中混合,乳液中的液滴被破坏。通道111以促进液体的混合的形状构成。例如,通道111以液体在受试体处理芯片100的宽度方向多次往复的方式形成。从液滴取出的磁性粒子经连接部分140d向邻接的流路110或回收用保持部160移送。
〈清洗(第1次清洗)〉
图56显示在清洗工序(第1次清洗)中使用的流路110E的构成例。流路110E含流入有液体的连接部分140a、140b,排出液体的连接部分140c、140d,和通道111。
通道111例如,有大致长方形的形状等,向指定方向以直线状延伸的形状。另外,通道111以磁性粒子可充分集磁或分散的方式有宽幅形状。流入侧的连接部分140a、140b配置在通道111的一端侧,排出侧的连接部分140c、140d配置在通道111的另一端侧。
流路110E例如,由聚碳酸酯或如聚苯乙烯一样耐药品性高的材料形成。通道111的高度例如,以50μm~500μm形成。
图57显示由流路110E清洗-浓缩负载DNA的磁性粒子33的动作例。含磁性粒子33的液体流向连接部分140a~140c。例如,由第1送液机构510,由经乳液PCR工序的乳液构成的第1液体10从保持第1液体10的第1孔120输送到连接部分140a。图57的情况,作为图43中所示的处理单元590,使用向流路110施加磁力的磁铁单元592。磁铁单元592由磁铁640使流路110中的磁性粒子33集磁。液体中的磁性粒子33由磁铁640的磁力浓缩。磁铁640可向通道111的长边方向往复移动。磁性粒子33追随磁铁640的往复运动,一边在通道111内往复移动,一边凝集。
由第2送液机构520,由醇等的清洗液构成的第2液体20从第2注入口131输送到连接部分140b。第2送液机构520将清洗液向连接部分140b~140d连续输送。连接部分140d与排出口150连接,作为用于排出清洗液的排水道发挥功能。在清洗液的流之中,通过磁性粒子33追随磁铁640的动作而在通道111内往复移动,进行清洗处理。通过磁性粒子33追随磁铁640的动作而在通道111内往复移动,抑止磁性粒子33互相固着成块状。
在第1次清洗工序中,以含醇的清洗液作为第2液体20使用。由使用清洗液的第1次清洗除去磁性粒子33上的油膜,扩增的双链DNA变性为单链。
〈杂交〉
由第1送液机构510,由含标记物质32的试剂构成的第3液体30从保持第3液体30的第1孔120输送到连接部分140a。作为图43中所示的处理单元590,使用用于在流路110将DNA由PCR扩增的加热器591。加热器591对受试体处理芯片100进行加温。第1次清洗工序后的磁性粒子在通道111中,与含标记物质32的试剂混合,供于热循环。由热循环,磁性粒子上的DNA和标记物质32结合。
〈清洗(第2次清洗)〉
与标记物质的杂交(结合)后的第2次清洗工序在通道111中进行。在第2次清洗工序中,以PBS作为清洗液使用。由第2送液机构520,由PBS构成的第2液体20从第2注入口131输送到连接部分140b。清洗液在由磁铁640(参照图57)使磁性粒子33在通道111内集磁的状态下,流经通道111。由使用清洗液的第2次清洗,除去不与DNA结合的未反应的标记物质32(含非特异性地吸附在磁性粒子的标记物质)。第2次清洗后的含标记物质32的磁性粒子33经连接部分140c向回收用保持部160移送。
〈检测〉
第2次清洗后的含标记物质的磁性粒子例如由流式细胞仪或图像解析检测。为了用流式细胞仪检测,含标记物质的磁性粒子例如,从受试体处理芯片100的回收用保持部160回收,向个别地设的流式细胞仪移送。另外,送液装置500也可作为图43中所示的处理单元590,具备检测基于含流路110中的标记物质的磁性粒子的标记的荧光等的检测部。另外,送液装置500也可作为处理单元590,具备对含标记物质的磁性粒子进行摄像的摄像单元。由送液装置500或与送液装置500连接的计算机解析摄像的图像。
(单细胞解析〈Single Cell Analysis〉)
对使用上述的受试体处理芯片100而实施单细胞解析的例进行说明。以血液等的试样中所含的每种细胞作为解析对象,进行以细胞单位的解析的方法。图58显示在单细胞解析中使用的受试体处理芯片100的构成例。
受试体处理芯片100例如,由液体混合用的流路110D、乳液形成用的流路110B、PCR扩增用的流路110C的组合构成。
单细胞解析包括将作为对象成分的细胞和用于细胞中的核酸的扩增反应的试剂混合的工序(第1工序)、在分散剂中形成含由第1工序混合的液体和细胞溶解试剂的混合液的液滴的工序(第2工序)、由第2工序将在液滴中从细胞溶出的核酸在液滴中扩增的工序(第3工序)。
血液等的受试体从流路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。受试体中所含的细胞和PCR扩增用试剂在流经通道111的过程中混合。混合的液体经连接部分140d向邻接的流路110B移送。
细胞和PCR扩增用试剂、荧光染料的混合液从流路110B的连接部分140b注入。细胞溶解试剂从连接部分140c注入。从连接部分140a注入有乳液形成用的油。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中成为被油包的液滴50,形成了乳液。包入混合液的液滴50经连接部分140d向邻接的流路110C移送。液滴内的细胞在向流路110C移送乳液的过程中,由细胞溶解试剂溶解。从溶解的细胞,细胞内的DNA溶出到含PCR扩增用试剂的液滴内。
向流路110C移送的乳液在流经流路110C的通道111的过程中供于热循环。由热循环,在液滴内从细胞溶出的DNA被扩增。也可将在液滴内从细胞溶出的蛋白质由与酶变更/底物的反应等检测。
(免疫测定〈Digital ELISA〉)
对使用上述的受试体处理芯片100而实施免疫测定的例进行说明。免疫测定以血液等中所含的抗原或抗体等的蛋白质作为对象成分。
图59显示在Digital ELISA(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay)中使用的受试体处理芯片100的构成例。
受试体处理芯片100由温度控制用的流路110A、BF分离用的流路110E、乳液形成用的流路110B、温度控制用的流路110A的组合构成。
图60显示Digital ELISA的概要。ELISA是通过向磁性粒子负载成为对象成分的抗原(也可为抗体)及标记物质形成免疫复合物,基于免疫复合物中的标记而进行对象成分的检测的方法。Digital ELISA是通过使有限稀释(在各微小隔区稀释至对象成分成为1或0)的样品分散到微小隔区内,对基于标记的信号成为阳性的微小隔区的数直接进行计数,对样品中的对象成分浓度进行绝对测定的方法。图60的情况,乳液中的每种液滴成为微小隔区。由受试体处理芯片100执行图60的例中所示的测定。
更具体而言,Digital ELISA测定包括由抗原抗体反应形成使受试体11中的对象成分(抗原或抗体)和载体结合的免疫复合物的工序(第1工序)、使由第1工序形成的免疫复合物和标记物质32反应的工序(第2工序)、由第2工序在分散剂中形成含结合了标记物质32的免疫复合物和用于标记物质32的检测的底物的液滴50的工序(第3工序)、使由第3工序形成的液滴50中的标记物质32与底物反应的工序(第4工序)。
从流路110A的连接部分140a注入有含抗原的受试体,从连接部分140b注入有含第一抗体及磁性粒子的试剂。受试体和试剂在通道111中混合。混合液在通道111中供于温度控制,生成含抗原、第一抗体及磁性粒子的免疫复合物。温度控制在约40℃~约50℃、更优选为约42℃。含生成的复合物的液体经连接部分140c向邻接的流路110E移送。
在流路110E的通道111中,含磁性粒子33的复合物由磁铁640集磁,清洗(第1次BF分离)。第1次BF分离后,排除由磁铁640的磁力的影响,使免疫复合物分散。使分散的免疫复合物与酶标记抗体反应。反应后,再次将免疫复合物由磁铁640集磁,清洗(第2次BF分离)。清洗后,免疫复合物向邻接的流路110B移送。
复合物从流路110B的连接部分140b注入,含荧光/发光底物的试剂从连接部分140c注入。乳液形成用的油从连接部分140a注入。含免疫复合物的液体和含荧光/发光底物的试剂在交叉部分112中,通过包入到油而成为液滴,形成乳液。乳液从连接部分140c,向邻接的流路110A移送。
向流路110A移送的乳液在通道111中加温,在每种液滴内底物和免疫复合物反应,发生荧光。作为送液装置500的处理单元590的检测部检测荧光。结果,在每种液滴中包含的对象成分的一分子单位的检测变得可能。
(PCR测定)
对使用上述的受试体处理芯片100而实施PCR测定的例进行说明。图61显示在PCR测定中使用的受试体处理芯片100的构成例。
在流路110D中,混合作为对象成分的核酸和基因扩增用试剂。在例如由夹PCR法的变位基因的扩增中,混合含选择性地与变异型基因结合的探针的基因扩增用试剂和对象成分。混合的试样从连接部分140d,向邻接的流路110C移送。在流路110C中,在连续流体内由加热器591的温度控制实施PCR。在图61的例中,由于使用小型的受试体处理芯片100的简便的实时PCR变得可能,在患者的治疗现场进行检查或诊断的Point of care(POC)向的小型芯片变得能实现。
使用受试体处理芯片100的测定不限于上述的例,由流路110的组合而受试体处理芯片100也可以其他任何测定用地构成。
再者,本次公开的实施方式在全部的方面作为例示而不应被认为具有限制性。本发明的范围由专利权利要求表示,而非上述的实施方式的说明,还包括与专利权利要求等同的含意及在范围内的全部的变更(变形例)。
【符号的说明】
10:第1液体、
11:受试体、
20:第2液体、
30:第3液体、
31:对应于检查项目的成分、
32:标记物质、
100:受试体处理芯片、
101:单位流路结构、
102:表面、
105:本体部、
110:流路、
111a:第1通道、
111b:第2通道、
120:第1孔、
121:第1注入口、
122:第1送液口、
130:第2孔、
131:第2注入口、
132:第2送液口、
150:排出口、
160:回收用保持部、
170:筒状结构、
171:凹部、
180:识别部、
181:识别标记、
182:着色部、
400a:第1连接器、
400b:第2连接器、
500:送液装置、
510:第1送液机构、
520:第2送液机构、
540:识别机构、
541:发光部、
542:显示部、
550:设置部、
580:盖、
582:开口窗部、
583:开闭部件、
600:贮留部、
700:注入器具、
PR:间距
Claims (25)
1.设置在送液装置的受试体处理芯片,其具备:
第1液体和第2液体流入的流路,
第1孔,其有:
第1注入口,其由操作者注入上述第1液体、和
第1送液口,其口径比上述第1注入口小、用于向上述流路输送从上述第1注入口注入的上述第1液体,
第2孔,其有:
第2注入口,其注入从上述送液装置输送的上述第2液体、和
第2送液口,其口径比上述第2注入口小、用于向上述流路输送从上述第2注入口注入的上述第2液体,及
识别部,其用于区别上述第1注入口和上述第2注入口。
2.权利要求1所述的受试体处理芯片,其中上述第1孔以保持含生物体来源的受试体的上述第1液体的方式构成。
3.权利要求1或2所述的受试体处理芯片,其具备多个上述第1孔,
上述识别部以互相识别多个上述第1孔的上述第1注入口的方式设置。
4.权利要求3所述的受试体处理芯片,其中多个上述第1孔含:
保持上述第1液体的上述第1孔,和
保持含有对应于使用上述受试体处理芯片的受试体检查的检查项目的成分的第3液体的上述第1孔。
5.权利要求1所述的受试体处理芯片,其中上述识别部含赋予上述受试体处理芯片的表面的识别标记。
6.权利要求5所述的受试体处理芯片,其中上述识别标记含印刷的标记、刻印的标记及标签标记的至少任一者。
7.权利要求1所述的受试体处理芯片,其中上述识别部含设在上述受试体处理芯片的着色部。
8.权利要求1所述的受试体处理芯片,其中上述识别部以如下方式构成:
含构成上述第1孔的筒状结构,可基于上述筒状结构的外径、平面形状及高度的至少任一者识别要注入上述第1液体的上述第1注入口。
9.权利要求1所述的受试体处理芯片,其具备形成了上述流路的本体部,
上述第1孔以从上述本体部的表面突出的方式形成,由在上端形成有上述第1注入口的筒状结构构成,
上述第2孔以从上述本体部的表面突出的方式形成,由在上端形成有上述第2注入口的筒状结构构成。
10.权利要求1所述的受试体处理芯片,其具备形成了上述流路的本体部,
上述第1孔在上述本体部的表面形成上述第1注入口,由向上述本体部的内侧下洼的凹部构成,
上述第2孔在上述本体部的表面形成上述第2注入口,由向上述本体部的内侧下洼的凹部构成。
11.权利要求1所述的受试体处理芯片,其中上述第1注入口及上述第2注入口都有能插入具有对应于上述第1孔的容量的分注量的注入器具的尖端部的开口形状。
12.权利要求11所述的受试体处理芯片,其中
上述第1注入口的直径是2mm以上15mm以下,
上述第2注入口的直径是2mm以上15mm以下。
13.权利要求1所述的受试体处理芯片,其中上述第1注入口及上述第2注入口在上述受试体处理芯片的厚度方向的位置大致一致。
14.权利要求1所述的受试体处理芯片,其具备多个含上述第1孔、上述第2孔及上述流路的单位流路结构,
上述识别部以识别多个上述单位流路结构的各自的要注入上述第1液体的上述第1注入口的方式构成。
15.权利要求14所述的受试体处理芯片,其中上述识别部以一并识别上述多个单位流路结构的上述第1孔的方式,经上述多个单位流路结构而设置。
16.权利要求15所述的受试体处理芯片,其中上述识别部是沿单位流路结构的排列方向延伸的框状的识别标记。
17.权利要求1所述的受试体处理芯片,其具备多个上述第1孔,
多个上述第1孔以指定的间距配置。
18.权利要求17所述的受试体处理芯片,其中上述多个第1孔以根据确定微平板上的孔间的间距的标准规格的间距配置。
19.权利要求18所述的受试体处理芯片,其中上述多个第1孔以对应于96孔微平板上的孔间的间距的间距排列,在排列方向排列8个或12个而设置。
20.权利要求1所述的受试体处理芯片,其具备多个上述第1孔,
多个上述第1孔含用于保持含生物体来源的受试体的上述第1液体的上述第1孔和用于保持含有对应于使用上述受试体处理芯片的受试体检查的检查项目的成分的第3液体的上述第1孔,
上述识别部设在用于至少保持上述第1液体的上述第1孔。
21.权利要求20所述的受试体处理芯片,其中用于保持上述第3液体的上述第1孔中预先封入有上述第3液体。
22.权利要求1所述的受试体处理芯片,其中上述第1孔和上述第2孔与上述受试体处理芯片的表面邻接排列设置。
23.受试体处理芯片的送液装置,其为用于在具备流入有液体的流路的受试体处理芯片上进行送液的送液装置,其具备:
设置上述受试体处理芯片的设置部,
用于将经形成在上述受试体处理芯片的第1孔的第1注入口注入到上述第1孔的第1液体从形成在上述第1孔的比上述第1注入口小的第1送液口输送到上述流路的第1送液机构,
用于经形成在上述受试体处理芯片的第2孔的第2注入口输送到上述第2孔,将输送到上述第2孔的第2液体从形成在上述第2孔的比上述第2注入口小的第2送液口输送到上述流路的第2送液机构,和
在设置在上述设置部的上述受试体处理芯片上的用于区别上述第1注入口和上述第2注入口的识别机构。
24.权利要求23所述的受试体处理芯片的送液装置,其中上述识别机构含在设置在上述设置部的上述受试体处理芯片上的用于显示上述第1注入口的位置的发光部。
25.用于在具备流入有液体的流路的受试体处理芯片上进行送液的送液方法,其中
从设在上述受试体处理芯片的赋予识别部的第1孔的第1注入口,使用注入器具注入第1液体,
将经上述第1注入口注入的上述第1液体,从口径比上述第1注入口小的上述第1孔的第1送液口,利用送液装置输送到上述流路,
经设在上述受试体处理芯片的未赋予上述识别部的第2孔的第2注入口,从上述送液装置输送第2液体,
从口径比上述第2注入口小的上述第2孔的第2送液口,向上述流路输送输送到上述第2孔的上述第2液体,
在上述流路内形成含从上述第1送液口输送的上述第1液体和经上述第2送液口输送的上述第2液体的流体。
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