CN115769063A - 核酸分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种核酸分析装置，该核酸分析装置能够消除由分支流路构造引起的试剂消耗量的增加，而且能够搭载具有不同的流路数量的多种基板。在本发明的核酸分析装置中，第一基板具备：与上述导入路径连接的入口部；与上述第一排出路径连接的第一出口部；与上述第二排出路径连接的第二出口部；从上述入口部向上述第一出口部引导上述试剂的第一流路；从上述入口部向上述第二出口部引导上述试剂的第二流路；以及从上述入口部向上述第一流路和上述第二流路分支的分支部，上述第一流路和上述第二流路仅在上述分支部相互连接(参照图1)。

Description

核酸分析装置
技术领域
本发明涉及一种核酸分析装置。
背景技术
作为用于解析DNA(deoxyribonucleic acid：脱氧核糖核酸)的碱基序列的装置，已知有核酸分析装置。核酸分析装置是如下装置：使DNA片段变性而成为单链，将其作为模型，使赋予了荧光标记的核酸各伸长一个碱基，依次拍摄荧光图像，从而解析DNA的碱基序列。在实施解析时，准备在一部分或整体为透明材质的板设有流路的基板，在设置于该基板的流路内的反应场固定多个变性而成为单链的克隆DNA片段的菌落。对于上述多个DNA片段的菌落，为了能够识别构成DNA的四种核苷酸(腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶)，交替地输送对DNA的各碱基进行荧光标记的试剂、清洗流路的试剂等。通过将DNA片段的菌落向双链复原的过程拍摄为荧光图像，能够逐次解析DNA碱基序列。
在核酸分析装置中的DNA碱基序列解析中，首先，对于在设置于基板的流路内的反应场固定的多个DNA片段的菌落，从多种试剂中选择每个反应过程需要的试剂并向基板的流路送液，从而对流路内的DNA片段的菌落的各碱基进行荧光修饰。进一步观测被荧光修饰后的DNA片段的菌落。通过以上过程，分析碱基序列。
在这样的核酸分析装置中，为了提高吞吐量，考虑将设置在基板上的流路设为多个来增加反应场的面积。关于使用了具有多个流路的基板的核酸分析装置，报告在专利文献1中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：US8241573B2
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1中记载有向具有多个流路的基板输送试剂的核酸分析装置的结构。但是，在专利文献1的核酸分析装置中，为了向多个流路导入试剂，需要用于将各试剂与多个基板流路连接的分支流路构造，不仅基板流路，分支流路也需要用试剂进行置换，因此试剂消耗量增加。
并且，在考虑到为了应对多种吞吐量而使用不同尺寸的基板(例如，为了实现一半的吞吐量下的核酸分析而使用流路数量一半的基板)的情况下，在分支流路构造内，产生不与基板连接的分支流路。未与基板连接的分支流路部分成为死区容积，无法用试剂对残留的药液、气泡进行置换，因而成为污染的主要原因。因此，不希望使用不同尺寸的基板。
本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供一种核酸分析装置，该核酸分析装置能够消除由分支流路构造引起的试剂消耗量的增加，而且能够搭载具有不同的流路数量的多种基板。
用于解决课题的方案
在本发明的核酸分析装置中，第一基板具备：入口部，其与上述导入路径连接；第一出口部，其与上述第一排出路径连接；第二出口部，其与上述第二排出路径连接；第一流路，其从上述入口部向上述第一出口部引导上述试剂；第二流路，其从上述入口部向上述第二出口部引导上述试剂；以及分支部，其从上述入口部向上述第一流路和上述第二流路分支，上述第一流路和上述第二流路仅在上述分支部相互连接。
发明的效果如下。
根据本发明的核酸分析装置，在基板内设置流路的分支点，从而能够使导入流路数量为最小限度，消除伴随基板的流路增加而产生的试剂消耗量的增加。而且，无论基板上的流路数量如何，基板的入口部的数量都不变，从而在同一装置结构中不产生死区容积便能够搭载具有不同的流路数量的多种基板。
附图说明
图1示出实施方式1的核酸分析装置100的结构图。
图2示出将基板107搭载于核酸分析装置100时的结构图。
图3示出将尺寸与基板107的尺寸不同的基板301搭载于核酸分析装置100时的结构图。
图4示出实施方式2的核酸分析装置100的结构图。
图5示出实施方式3的核酸分析装置100的结构图。
图6示出区块501的结构图。
图7是实施方式4的核酸分析装置100的结构图。
图8是示出使用基板301的情形的图。
图9是实施方式5的核酸分析装置100所使用的基板107和301的结构图。
具体实施方式
＜实施方式1＞
图1示出本发明的实施方式1的核酸分析装置100的结构图。核酸分析装置100具备基板107、导入流路108、排出流路109和110、试剂吸引机构111和112、控制部113和114、拍摄机构115、试剂容器116以及试剂选择机构117。基板107能够相对于装置主体装卸。其它各部分设于装置主体侧。
基板107具备至少两个流路101和102、至少一个入口部103、至少两个出口部104和105、以及至少一个流路分支点106。流路101和102用于固定DNA片段的菌落并解析其碱基序列。各试剂从入口部103向基板107导入。试剂从出口部104和105排出。流路分支点106是向各流路分支的部位(各流路的合流点)。流路101将入口部103与出口部104之间连接，流路102将入口部103与出口部105之间连接。
导入流路108与入口部103连接。试剂经由导入流路108和入口部103向基板107导入。排出流路109与出口部104连接，排出流路110与出口部105连接。试剂吸引机构111对在排出流路109中流动的试剂进行吸引，试剂吸引机构112对在排出流路110中流动的试剂进行吸引。控制部113控制试剂吸引机构111，控制部114控制试剂吸引机构112。拍摄机构115拍摄DNA片段的菌落的荧光图像。在试剂容器116收纳有各试剂。试剂选择机构117选择性地与各试剂容器116中的任一个连接，从而选择向基板107导入的试剂。
在图1中，基板107的入口部103和导入流路108分别具有一处，但如果其数量比出口部104及105的数量小即可，也可以为两个以上。图1中，出口部104及105和排出流路109及110分别具有两处，但其数量也可以为三个以上。
图2示出将基板107搭载于核酸分析装置100时的结构图。试剂选择机构117选择在各反应工序中需要的试剂。接着，试剂吸引机构111和112吸引试剂。向流路101流入的试剂量由控制部113控制，向流路102流入的试剂量由控制部114控制。像这样独立地控制各试剂吸引机构的试剂吸引量，能够向各流路导入期望的试剂量。
如上所述，在具有多个流路的基板中，在基板上设置流路分支点106，能够使导入流路108的数量为最小限度。因此，即使具有分支流路构造，也不需要如现有技术那样用试剂对装置侧的分支流路进行置换，因而能够不消耗多余的试剂。
图3示出将尺寸与基板107的尺寸不同的基板301搭载于核酸分析装置100时的结构图。基板301具备一个流路302、一个入口部303以及一个出口部304。入口部303与导入流路108连接，出口部304与排出流路109连接。流路302将入口部303与出口部304连接。利用试剂吸引机构111，经由试剂选择机构117、入口部303、出口部304向基板301的流路302导入试剂。
如图3所示，即使在搭载有不同尺寸的基板301的情况下，也不会在试剂容器116与入口部303之间产生不需要的死区容积，因此不会产生如现有技术那样在未与基板301连接(未使用)的分支流路部分残留的试剂、气泡的污染。
＜实施方式1：总结＞
在本实施方式1的核酸分析装置100中，基板107具备流路分支点106，从流路分支点106向基板107上的各流路分支。换言之，流路分支点106配置于基板107侧。由此，装置侧所具备的导入流路108为最小限度的数量(若入口部103为一个，则导入流路108也为一个)足以。因此，不需要像现有技术那样用试剂对装置侧的分支流路进行置换，因而能够抑制试剂消耗量。
在本实施方式1的核酸分析装置100中，即使在将基板107置换成基板301的情况下，也不会产生不与基板301连接的分支流路，因而在试剂容器116与入口部303之间不产生不需要的死区容积。因此，能够抑制如现有技术那样在未与基板301连接的(未使用的)分支流路部分中残留的试剂、气泡的污染。
＜实施方式2＞
图4示出本发明的实施方式2的核酸分析装置100的结构图。省略图4中的具有与图1所示的结构相同的功能的部分的说明。在本实施方式2中，排出流路109经由第一电磁阀401而与试剂吸引机构403连接，排出流路110经由第二电磁阀402而与试剂吸引机构403连接。其它结构与实施方式1相同。
在本实施方式2中，控制部404构成为：(a)在想要向流路101导入期望量的试剂的情况下，在打开第一电磁阀401并关闭第二电磁阀402的状态下经由试剂吸引机构的控制部404控制试剂吸引机构403；(b)在想要向流路102导入期望量的试剂的情况下，在打开第二电磁阀402并关闭第一电磁阀401的状态下控制试剂吸引机构403。
具体而言，在使用基板107的情况下，在打开第一电磁阀401并导入试剂之后打开第二电磁阀402而导入试剂，在使用基板301的情况下，仅打开第一电磁阀401导入试剂。
与实施方式1相比，本实施方式2的核酸分析装置100能够减少试剂吸引机构的数量和控制部的数量。由此，尤其能够简化排出流路及之后的构造。
图4中，为了选择排出试剂的流路而具有两个电磁阀，但也能够使用一个三通电磁阀来选择流路。也可以由其它适当的机构来选择排出流路。
＜实施方式3＞
图5示出本发明的实施方式3的核酸分析装置100的结构图。省略图5中的具有与图1所示的结构相同的功能的部分的说明。在本实施方式3中，试剂导入侧具备区块501、第一试剂选择电磁阀502、第二试剂选择电磁阀503、第三试剂选择电磁阀504、第一试剂容器505、第二试剂容器506以及第三试剂容器507。其它结构与实施方式1相同。
区块501具有与入口部103连接的多个分支流路。在将第一试剂容器505与基板107连接的情况下，在打开第一试剂选择电磁阀502并关闭第二试剂选择电磁阀503和第三试剂选择电磁阀504的该状态下，由试剂吸引机构111和112吸引试剂。在将第二试剂容器506、第三试剂容器507与基板107连接的情况下也相同，通过打开对应的第二试剂选择电磁阀503或第三试剂选择电磁阀504，选择性地将期望的试剂导入至基板107。在使用基板301的情况下也相同。
图6示出区块501的结构图。图6上段是立体图，图6中段是俯视图/左右侧视图/主视图，图6下段是AA剖视图。区块501具有与基板的流路相接并通向基板的流出口602、第一试剂流入口603、第二试剂流入口604、第三试剂流入口605。
在区块501内部，来自各试剂流入口的分支流路在合流部位606合流，到达通向基板的流出口602。图6中，试剂流入口设有三处，但也可以根据反应需要的试剂数量进行增减，相伴随地，合流部位606的数量也可以进行增减。
＜实施方式4＞
图7是本发明的实施方式4的核酸分析装置100的结构图。在本实施方式4中，核酸分析装置100在载置基板的工作台705上具有槽701和702。槽701与泵703连接，泵703对槽701进行抽真空。槽702与泵704连接，泵704对槽702进行抽真空。泵703和704例如能够分别由控制部113和114控制。其它结构与实施方式1～3相同，因此在图7中省略了记载。在图8中也相同。
图8是示出使用基板301的情形的图。基板301具有在载置于工作台705上时覆盖槽701但不与槽702重叠的尺寸和形状。在使用基板301的情况下，将基板301载置在槽701之上，泵703经由槽701对基板301进行吸引。由此，能够将基板301固定在工作台上。
基板107具有在载置于工作台705上时同时覆盖槽701和702的尺寸和形状。在使用基板107的情况下也相同，将基板107载置在槽701和702之上，泵703和704分别经由槽701和702对基板107进行吸引。由此，能够将基板107固定在工作台上。
如本实施方式4所记载，将固定基板的机构分割为多个(图7中为两个槽701和702)，根据基板的尺寸来切换使用哪个固定机构，由此能够灵活地使用各种尺寸的基板，并且无论哪个基板都能够可靠地进行固定。
图7中示出了两个泵703和704，但也可以利用一个泵和电磁阀来切换吸引任一槽。因此，泵的个数是为了方便起见而设置的，只要能够根据基板的尺寸来切换吸引任一槽即可。
图7中，在工作台705上配置有槽701和702，但槽的位置不限定于此，只要是在将基板107或301装配于核酸分析装置100时基板覆盖上述槽的位置即可。
＜实施方式5＞
图9是本发明的实施方式5的核酸分析装置100所使用的基板107和301的结构图。各基板能够被收纳在外壳901之中。外壳901既可以在基板107与301之间共用，也可以设置尺寸、材质互不相同的单独的基板。
外壳901具有比基板301稍大的平面尺寸。由此，若在外壳901内收纳基板301并将其载置在工作台705上，则能够封堵不使用的一侧的排出流路110。若在不使用排出流路110的状态下保持长时间(例如几小时左右～几天左右)地敞开，则有可能在排出流路110内堵塞灰尘等。通过安装外壳901，即使在从基板107替换为301的情况下，也能够防止这样的堵塞。
＜关于本发明的变形例＞
本发明并不限定于上述的实施方式，包含各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细地进行了说明，并不限定于必须具备所说明的所有结构。并且，能够将某实施方式的结构的一部分置换成其它实施方式的结构，并且，也能够在某实施方式的结构中增加其它实施方式的结构。并且，关于各实施方式的结构的一部分，能够进行其它结构的追加、删除、置换。
在以上的实施方式中，与使用基板301时相比，使用基板107时拍摄机构115所拍摄的范围较大。因此，在使基板在拍摄机构115的拍摄范围内移动的情况下，使用基板107时的移动范围较大。例如在将基板载置于工作台705上并由工作台705使基板移动的情况下，工作台705的移动范围在使用基板107的情况下较大。或者，若拍摄机构115能够扫描拍摄范围或拍摄部位，则该拍摄范围在使用基板107的情况下较大。
在以上的实施方式中，控制部113、114、404既能够由安装有其功能的电路设备等硬件构成，也能够通过由运算装置执行安装有其功能的软件来构成。
符号说明
100—核酸分析装置，101—流路，102—流路，103—入口部，104—出口部，105—出口部，106—流路分支点，107—基板，108—导入流路，109—排出流路，110—排出流路，111—试剂吸引机构，112—试剂吸取机构，113—控制部，114—控制部，115—拍摄机构，116—试剂容器，117—试剂选择机构，301—基板，302—流路，303—入口部，304—出口部，401—第一电磁阀，402—第二电磁阀，403—试剂吸引机构，404—控制部，501—区块，502—第一试剂选择电磁阀，503—第二试剂选择电磁阀，504—第三试剂选择电磁阀，505—第一试剂容器，506—第二试剂容器，507—第三试剂容器，602—流出口，603—第一试剂流入口，604—第二试剂流入口，605—第三试剂流入口，606—合流部位，701—槽，702—槽，703—泵，704—泵，705—工作台，901—外壳。

Claims (12)

1.一种核酸分析装置，其特征在于，具备：
第一基板，其具有用于分析核酸的反应场；
导入路径，其输送向上述第一基板导入的试剂；
第一排出路径，其输送从上述第一基板排出的上述试剂；
第二排出路径，其输送从上述第一基板排出的上述试剂；
试剂选择机构，其选择向上述第一基板导入的上述试剂；以及
吸引机构，其从上述第一排出路径和上述第二排出路径的上游侧吸引上述试剂，从而经由上述导入路径向上述第一基板导入上述试剂，
上述第一基板具备：
入口部，其与上述导入路径连接；
第一出口部，其与上述第一排出路径连接；
第二出口部，其与上述第二排出路径连接；
第一流路，其从上述入口部向上述第一出口部引导上述试剂；
第二流路，其从上述入口部向上述第二出口部引导上述试剂；以及
分支部，其从上述入口部向上述第一流路和上述第二流路分支，
上述第一流路和上述第二流路仅在上述分支部相互连接。
2.根据权利要求1所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述核酸分析装置构成为能够交换上述第一基板和第二基板，
上述第二基板具备：
第三出口部，其与上述第一排出路径连接；以及
第三流路，其从上述入口部向上述第三出口部引导上述试剂，
在使用上述第一基板时，上述吸引机构经由上述第一流路、上述第一出口部以及上述第一排出路径对上述试剂进行吸引，并且经由上述第二流路、上述第二出口部以及上述第二排出路径对上述试剂进行吸引，
在使用上述第二基板时，上述吸引机构经由上述第三流路和上述第三出口部而且经由上述第一排出路径和上述第二排出路径中的任一方对上述试剂进行吸引。
3.根据权利要求1所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述核酸分析装置还具备从收纳上述试剂的试剂容器连接至上述导入路径的连接流路，
上述连接流路在从上述试剂容器至上述导入路径的路径中不分支。
4.根据权利要求1所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述核酸分析装置还具备：
第一槽，其在将上述第一基板安装于上述核酸分析装置时位于上述第一基板的下方；以及
第一泵，其经由上述第一槽对上述第一基板进行吸引，
上述第一泵经由上述第一槽对上述第一基板进行吸引，从而将上述第一基板固定于上述核酸分析装置。
5.根据权利要求2所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述核酸分析装置还具备：
第一槽，其在将上述第一基板安装于上述核酸分析装置时位于上述第一基板的下方；
第二槽，其在将上述第一基板安装于上述核酸分析装置时位于上述第一基板的下方；
第一泵，其经由上述第一槽对上述第一基板进行吸引；以及
第二泵，其经由上述第二槽对上述第一基板进行吸引，
上述第一基板具有在将上述第一基板安装于上述核酸分析装置时上述第一槽和上述第二槽均被上述第一基板覆盖的形状和平面尺寸，
上述第二基板具有在将上述第二基板安装于上述核酸分析装置时上述第一槽被上述第二基板覆盖而上述第二槽未被上述第二基板覆盖的形状和平面尺寸，
上述第一泵和上述第二泵经由上述第一槽和上述第二槽分别对上述第一基板进行吸引，从而将上述第一基板固定于上述核酸分析装置，
上述第一泵经由上述第一槽对上述第二基板进行吸引，从而将上述第二基板固定于上述核酸分析装置。
6.根据权利要求2所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述第二基板收纳在外壳之中，
上述外壳具有在将上述第二基板安装于上述核酸分析装置时封堵上述第二排出路径的形状及尺寸。
7.根据权利要求2所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述核酸分析装置还具备对在上述第一基板或上述第二基板流动的检体进行拍摄的拍摄机构，
将上述第一基板安装于上述核酸分析装置时上述拍摄机构所拍摄的范围比将上述第二基板安装于上述核酸分析装置时上述拍摄机构所拍摄的范围大。
8.根据权利要求2所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述吸引机构具有：
第一吸引部，其与上述第一排出路径连接；以及
第二吸引部，其与上述第二排出路径连接，
上述第一吸引部经由上述第一排出路径对上述试剂进行吸引，并且上述第二吸引部经由上述第二排出路径对上述试剂进行吸引，从而向上述第一基板导入上述试剂，
上述第一吸引部经由上述第一排出路径对上述试剂进行吸引，从而向上述第二基板导入上述试剂。
9.根据权利要求2所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述吸引机构具有：
吸引部，其与上述第一排出路径和上述第二排出路径连接；
第一阀，其切断或敞开上述第一排出路径；以及
第二阀，其切断或敞开上述第二排出路径，
上述第一阀敞开上述第一排出路径且上述第二阀切断上述第二排出路径，并且上述吸引部吸引上述试剂，从而向上述第一流路导入上述试剂，
上述第一阀切断上述第一排出路径且上述第二阀敞开上述第二排出路径，并且上述吸引部吸引上述试剂，从而向上述第二流路导入上述试剂，
敞开上述第一阀和上述第二阀中的任一方且切断另一方，并且上述吸引部吸引上述试剂，从而向上述第三流路导入上述试剂。
10.根据权利要求1所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述试剂选择机构具有：
第一分支路，其与收纳有第一试剂的第一试剂容器连接；
第二分支路，其与收纳有第二试剂的第二试剂容器连接；
合流点，上述第一分支路与上述第二分支路在该合流点进行合流；以及
流路，其将上述合流点与上述入口部连接。
11.根据权利要求10所述的核酸分析装置，其特征在于，
上述试剂选择机构具有：
第三阀，其切断或敞开上述第一分支路与上述第一试剂容器之间的流路；以及
第四阀，其切断或敞开上述第二分支路与上述第二试剂容器之间的流路，
上述试剂选择机构通过敞开上述第三阀且切断上述第四阀，来选择上述第一试剂，
上述试剂选择机构通过切断上述第三阀且敞开上述第四阀，来选择上述第二试剂。
12.根据权利要求1所述的核酸分析装置，其特征在于，
对从上述第一基板排出的上述试剂进行输送的路径的数量比上述导入路径的数量多。
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