JP2019158794A - 検体処理方法、検体処理チップおよび検体処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得る。【解決手段】この検体処理方法は、貯留部110を有する検体処理チップ100を用いて、検体中の対象成分10を1分子毎または1個毎に包含する液滴14を形成するために対象成分10を希釈して液滴形成用試料13を調整するための検体処理方法であって、対象成分10を含む処理液(11)と、処理液11を希釈する希釈液12とを貯留部110に貯留し、貯留部110内に気体を導入することにより、貯留部110内の処理液11と希釈液12とを撹拌する。【選択図】図1
Description
検体処理方法、検体処理チップおよび検体処理装置に関する。
検体中の対象成分を、1分子毎または1個毎に検出する技術(デジタル検出)が求められている。対象成分は、例えば、核酸、タンパク質、細胞などである。デジタル検出では、例えば、対象成分を1分子毎または1個毎に1つの液滴内に包含させる。このことは、個々の液滴により構成される単位領域内に対象成分を1分子または1個ずつ配置することから、対象成分を1分子毎または1個毎に「区画化」するという。対象成分を1分子毎または1個毎に区画化するためには、対象成分を高い希釈倍率で希釈することが求められる。
特許文献1には、図39に示すように、対象成分905と、所定の希釈液との混合液901を貯留した検体処理チップ902の貯留部903の下側部分を加熱部904により加熱することにより熱対流を生じさせて撹拌することにより、対象成分905を高い希釈倍率で希釈する構成が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1の撹拌方法では、貯留部903を加熱して、熱対流により撹拌するため、完全に撹拌させるためには時間を要する。このため、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることが望まれている。
この発明は、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることに向けたものである。
この発明の第1の局面による検体処理方法は、貯留部(110)を有する検体処理チップ(100)を用いて、検体中の対象成分(10)を1分子毎または1個毎に包含する液滴(14)を形成するために対象成分(10)を希釈して液滴形成用試料(13)を調整するための検体処理方法であって、対象成分(10)を含む処理液(11)と、処理液(11)を希釈する希釈液(12)とを貯留部(110)に貯留し、貯留部(110)内に気体を導入することにより、貯留部(110)内の処理液(11)と希釈液(12)とを撹拌する。
第1の局面による検体処理方法では、上記のように構成することによって、貯留部(110)内の処理液(11)と希釈液(12)とを貯留部(110)内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部(110)を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。これにより、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。また、加熱しないので、対象成分(10)が熱により変化するのを抑制することができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、貯留部(110)は、検体処理チップ(100)の基板(140)上に接続された筒状の貯留槽であり、貯留槽の底部から気体を導入して、気体を貯留槽内で上昇させることにより、処理液(11)と希釈液(12)とを撹拌する。このように構成すれば、検体処理チップ(100)の基板(140)内に貯留部(110)を設ける場合と比べて、気体が通る部分の断面積を大きくすることができるので、貯留槽内に気体を通しやすくすることができる。これにより、より短時間で撹拌を行うことができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、0.1秒以上60秒以下の所定時間の間、貯留部(110)内に気体を導入することにより、処理液(11)と希釈液(12)とを撹拌する。このように構成すれば、熱対流に比べて、効果的に撹拌の時間を短くすることができる。
この場合、好ましくは、100mbar以上1000mbar以下の圧力により貯留部(110)内に気体を導入することにより、処理液(11)と希釈液(12)とを撹拌する。このように構成すれば、100mbar以上1000mbar以下の圧力の気体により貯留槽内を効果的に撹拌することができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、希釈液(12)を貯留部(110)に貯留した後、処理液(11)を貯留部(110)に気体により送液する。このように構成すれば、撹拌に用いる気体と同様の方法により気体を供給することにより、貯留部(110)に処理液(11)を容易に送液することができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、検体処理チップ(100)は、気体を導入する導入口(112)を有し、希釈液(12)を貯留部(110)に貯留した後、導入口(112)から気体を導入することにより処理液(11)を貯留部(110)に送液し、導入口(112)から導入された気体により処理液(11)の送液に続いて貯留部(110)の底部から気体を導入する。このように構成すれば、貯留部(110)への処理液(11)の送液と、貯留部(110)への気体の導入を連続して同じ動作により行うことができるので、処理液(11)の送液と撹拌とを別個の動作により行う場合に比べて、処理時間を短縮することができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、検体処理チップ(100)は、気体を導入する導入口(112)を有し、処理液(11)を貯留部(110)に貯留した後、導入口(112)から気体を導入することにより希釈液(12)を貯留部(110)に送液し、導入口(112)から導入された気体により希釈液(12)の送液に続いて貯留部(110)の底部から気体を導入する。このように構成すれば、貯留部(110)への希釈液(12)の送液と、貯留部(110)への気体の導入を連続して同じ動作により行うことができるので、希釈液(12)の送液と撹拌とを別個の動作により行う場合に比べて、処理時間を短縮することができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、検体処理チップ(100)は、定量部(143)をさらに有しており、定量部(143)を用いて定量された処理液(11)を貯留部(110)に送液する。このように構成すれば、定量部(143)により処理液(11)を定量することができるので、所望の希釈倍率の希釈混合液を得るための一定の量の処理液(11)を容易に貯留部(110)に送液することができる。
この場合、好ましくは、定量部(143)は、検体処理チップ(100)内に形成された所定の内容量を有する内腔により形成されている。このように構成すれば、所定の内容量を有する内腔により、処理液(11)を精度よく定量することができる。
上記定量部(143)が内腔により形成されている構成において、好ましくは、検体処理チップ(100)は、定量部(143)の内腔と接続され、かつ、各々開閉弁(147a、147b)を有する第1流路(141)および第2流路(144)をさらに有し、第1流路(141)は、処理液(11)の導入口(141a)に接続され、第2流路(144)は、廃棄口(144a)に接続されており、第1流路(141)および第2流路(144)を開状態とし、第1流路(141)から処理液(11)を送液して定量部(143)の内腔に充填させて、処理液(11)を定量する。このように構成すれば、第1流路(141)および第2流路(144)を開状態にして、処理液(11)を内腔内に導入して、処理液(11)を精度よく定量することができる。
この場合、好ましくは、検体処理チップ(100)は、定量部(143)の内腔と接続され、かつ、各々開閉弁(147c、147d)を有する第3流路(145)および第4流路(146)をさらに有し、第3流路(145)は、貯留部(110)に接続され、第4流路(146)は、気体を送る送気部(202)に接続されており、第1流路(141)および第2流路(144)を開状態とし、第3流路(145)および第4流路(146)を閉状態とし、第1流路(141)から処理液(11)を送液して定量部(143)の内腔に充填させる工程と、第1流路(141)および第2流路(144)を閉状態とし、第3流路(145)および第4流路(146)を開状態とし、送気部(202)からの気体により定量部(143)の内腔に充填された処理液(11)を送液する工程とにより、所定量の処理液(11)を貯留部(110)に送液する。このように構成すれば、第1流路(141)および第2流路(144)を開状態にして、処理液(11)を内腔内に導入して、処理液(11)を精度よく定量するとともに、第3流路(145)および第4流路(146)を開状態にして、定量された処理液(11)を残さず貯留部(110)に送液することができる。
この場合、好ましくは、第1流路(141)から処理液(11)を送液して定量部(143)の内腔に充填させる工程において、処理液(11)を第1流路(141)と第2流路(144)と内腔とにおいて往復移動させて処理液(11)の定量を行う。このように構成すれば、第1流路(141)、第2流路(144)および内腔に予め存在する気体を処理液(11)の往復移動により定量部(143)から排出することができるので、定量の際に定量部(143)に気体が残るのを抑制することができる。これにより、より精度よく処理液(11)を定量することができる。
上記検体処理チップ(100)が定量部(143)を有している構成において、好ましくは、検体処理チップ(100)は、処理液(11)の流れに沿って定量部(143)および貯留部(110)がこの順に複数直列に接続されており、前段の定量部(143a)および貯留部(110a)により希釈された対象成分(10)を含む混合液に対して、後段の定量部(143b)および貯留部(110b)により対象成分(10)をさらに希釈する。このように構成すれば、複数段の希釈により希釈倍率を効果的に高めることができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、対象成分(10)の希釈倍率は、10倍以上100000倍以下である。このように構成すれば、対象成分(10)を1分子毎または1個毎に区画化するための希釈倍率で対象成分(10)を希釈することができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、希釈液(12)には、対象成分(10)と反応する試薬(16)が含有されている。このように構成すれば、後の処理により対象成分(10)を試薬(16)により反応させて処理することができる。
この場合、好ましくは、対象成分(10)と、希釈液(12)と、を貯留部(110)に貯留し、対象成分(10)と反応する試薬(16)をさらに貯留部(110)に送液する。このように構成すれば、貯留部(110)により、対象成分(10)を希釈することに加えて、試薬(16)の混合処理も行うことができる。
上記対象成分(10)と反応する試薬(16)を貯留部(110)に送液する構成において、好ましくは、検体処理チップ(100)は、試薬定量部(148)をさらに有しており、試薬定量部(148)を用いて定量された試薬(16)を貯留部(110)に送液する。このように構成すれば、必要な量の試薬(16)を試薬定量部(148)により容易に定量することができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、対象成分(10)は、検体を処理することにより得られた前処理後の処理対象の成分である。このように構成すれば、前処理が行われた対象成分(10)を含む処理液(11)を貯留部(110)により容易に希釈することができる。
この場合、好ましくは、対象成分(10)は、核酸であり、対象成分(10)の前処理は、検体中の核酸を増幅する処理である。このように構成によれば、対象成分(10)として増幅された核酸を含む処理液(11)を貯留部(110)により容易に希釈することができる。
上記対象成分(10)が前処理後の処理対象の成分である構成において、好ましくは、検体処理チップ(100)は対象成分(10)の前処理を行うための処理流路(150)を有しており、前処理後の対象成分(10)を、貯留部(110)に貯留する。このように構成すれば、検体処理チップ(100)の処理流路(150)により前処理を行ってから、処理液(11)を希釈するために貯留部(110)に送液することができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、調製された液滴形成用試料(13)を含む液滴(14)を分散媒体(15)中に形成する。このように構成すれば、希釈を行った処理液(11)を分散媒体(15)中の液滴(14)にすることができる。
この場合、好ましくは、液滴形成用試料(13)を含む液滴(14)を分散媒体(15)中に形成する処理は、液滴形成用試料(13)が流れる第1チャネル(181)と、液滴形成用試料(13)に対して非混和性を有する分散媒体(15)が流れる第2チャネル(182)と、第1チャネル(181)と第2チャネル(182)とが交わる交差部分(183)と、を有する液滴形成流路(180)により行われる。このように構成すれば、液滴形成流路(180)により、液滴形成用試料(13)を容易に分散媒体(15)中の液滴(14)にすることができる。
上記液滴形成用試料(13)を分散媒体(15)中に液滴(14)として形成する構成において、好ましくは、検体処理チップ(100)は、液滴形成流路(180)をさらに有しており、液滴形成用試料(13)の所定量を液滴形成流路(180)に供給する。このように構成すれば、処理液(11)を貯留部(110)により希釈してから、検体処理チップ(100)の液滴形成流路(180)により、液滴形成用試料(13)を分散媒体(15)中の液滴(14)にすることができる。
この場合、好ましくは、貯留部(110)と液滴形成流路(180)とは、別体で検体処理チップ(100)に設けられている。このように構成すれば、処理液(11)の希釈と、液滴(14)の形成とを別個の検体処理チップ(100)により行うことができる。
上記検体処理チップ(100)が液滴形成流路(180)を有する構成において、好ましくは、貯留部(110)と液滴形成流路(180)とは、一体的に検体処理チップ(100)に設けられている。このように構成すれば、貯留部(110)と液滴形成流路(180)とを別個の検体処理チップに設ける場合に比べて、部品点数を減少させることができる。
上記液滴形成用試料(13)を分散媒体(15)中に液滴(14)として形成する処理を液滴形成流路(180)により行う構成において、好ましくは、検体は、複数種類の対象成分(10)を含み、検体処理チップ(100)は、複数の液滴形成流路(180)を有しており、液滴形成用試料(13)中における複数種類の対象成分(10)の存在量に応じて、対象成分(10)の種類毎に供給する液滴形成用試料(13)の量を算出し、各々算出した量の液滴形成用試料(13)を、対象成分(10)の種類毎に設けた液滴形成流路(180)にそれぞれ供給する。このように構成すれば、検体処理チップ(100)を用いて複数種類の対象成分(10)の液滴(14)を並行して形成することができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、貯留部(110c)は、平板状の検体処理チップ(100)内に形成されており、検体処理チップ(100)の主平面が水平方向と交差する方向になるように検体処理チップ(100)を配置した状態で、貯留部(110c)の下部から気体を導入し、貯留部(110c)内で気体を上昇させることにより処理液(11)と希釈液(12)とを撹拌する。このように構成すれば、検体処理チップ(100)を平板状にすることができるので、筒状の貯留槽を設ける場合に比べて、小型化を図ることができる。
上記第1の局面による検体処理方法において、好ましくは、貯留部(110)に送液する対象成分(10)を含む処理液(11)の流速および時間を制御することにより、所定量の処理液(11)を貯留部(110)に貯留する。このように構成すれば、定量するための空間を設けなくても、処理液(11)を定量することができるので、検体処理チップ(100)の小型化を図ることができる。
この発明の第2の局面による検体処理方法は、検体中の対象成分(10)を処理するための検体処理方法であって、対象成分(10)を含む処理液(11)と、処理液(11)を希釈する希釈液(12)とを検体処理チップ(100)の貯留部(110)に貯留し、貯留部(110)内に気体を導入することにより、貯留部(110)内の処理液(11)と希釈液(12)とを撹拌して液滴形成用試料(13)を調製し、調製された液滴形成用試料(13)に含まれる対象成分(10)を1分子毎または1個毎に包含する液滴(14)を分散媒体(15)中に形成する。
第2の局面による検体処理方法では、上記のように構成することによって、貯留部(110)内の処理液(11)と希釈液(12)とを貯留部(110)内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部(110)を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。これにより、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。また、希釈を行った処理液(11)を分散媒体(15)中の液滴(14)にすることができる。
上記第2の局面による検体処理方法において、好ましくは、対象成分(10)の希釈倍率は、10倍以上100000倍以下である。このように構成すれば、対象成分(10)を1分子毎または1個毎に区画化するための希釈倍率で対象成分(10)を希釈することができる。
上記第2の局面による検体処理方法において、好ましくは、液滴(14)は、貯留部(110)を有する検体処理チップ(100)とは異なる検体処理チップで、分散媒体(15)中に形成される。このように構成すれば、処理液(11)の希釈と、液滴(14)の形成とを別個の検体処理チップ(100)により行うことができる。
この発明の第3の局面による検体処理チップ(100)は、検体処理装置(200)に設置され、検体処理装置(200)により供給される検体中の対象成分(10)を含む液滴形成用試料(13)を調製する検体処理チップ(100)であって、対象成分(10)を含む処理液(11)と、対象成分(10)を1分子毎または1個毎に液滴(14)中に包含させるために処理液(11)を希釈する希釈液(12)とを貯留するための貯留部(110)と、貯留部(110)内に気体を供給するための気体供給部(111)と、を備える。
第3の局面による検体処理チップ(100)では、上記のように構成することによって、貯留部(110)内の処理液(11)と希釈液(12)とを貯留部(110)内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部(110)を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。これにより、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。また、加熱しないので、対象成分(10)が熱により変化するのを抑制することができる。
上記第3の局面による検体処理チップ(100)において、好ましくは、貯留部(110)は、筒状の貯留槽により形成されている。このように構成すれば、検体処理チップ(100)の基板(140)内に貯留部(110)を設ける場合と比べて、気体が通る部分の断面積を大きくすることができるので、貯留槽内に気体を通しやすくすることができる。これにより、より短時間で撹拌を行うことができる。
この場合、好ましくは、貯留槽は、底部に導入口(112)を有し、導入口(112)は、中心軸線が貯留槽の中心軸線からずれる位置に配置されている。このように構成すれば、気泡を貯留槽の中心軸線からずれた位置から供給することができるので、気泡が貯留槽の内側面の全周に渡って接触するのを抑制することができる。これにより、気泡とともに貯留槽中の液体が液面よりも上昇するのを抑制することができるので、液体が貯留槽から流出するのを抑制することができる。その結果、コンタミネーションを効果的に抑制することができる。
上記貯留部(110)が筒状の貯留槽により形成されている構成において、好ましくは、貯留部(110)に送液される処理液(11)を定量するための定量部(143)をさらに備える。このように構成すれば、定量部(143)により所望の希釈倍率の希釈混合液を得るための一定の量の処理液(11)を容易に定量することができる。
この場合、好ましくは、定量部(143)が設けられた基板(140)と、定量部(143)と貯留部(110)とを接続し、定量部(143)から貯留部(110)に処理液(11)を移動させるための第1接続流路と、をさらに備え、貯留部(110)の貯留槽は、基板(140)上に接続されている。このように構成すれば、基板(140)に設けられた定量部(143)から基板(140)上に接続された貯留槽に、第1接続流路を介して、所定の量の処理液(11)を移動させることができる。
上記基板(140)を備える構成において、好ましくは、定量部(143)は、基板(140)に形成された所定の内容量を有する内腔を含み、処理液(11)の導入口(141a)に接続する第1流路(141)と、廃棄口(144a)に接続する第2流路(144)と、貯留部(110)に接続する第1接続流路としての第3流路(145)と、気体を送る送気部(202)に接続する第4流路(146)とをさらに備え、第1流路(141)、第2流路(144)、第3流路(145)および第4流路(146)の各々には開閉弁(147a、147b、147c、147d)が設けられている。このように構成すれば、開閉弁(147a、147b、147c、147d)の開閉を行うことにより、定量部(143)により処理液(11)を定量して、定量した処理液(11)を貯留部(110)に送液することができる。
上記貯留部(110)が筒状の貯留槽により形成されている構成において、好ましくは、貯留槽は、内側面が親水性を有するように形成されている。このように構成すれば、気泡が内側面に着いた状態で大きくなるのを抑制することができるので、気泡が貯留槽の内側面の全周に渡って接触するのを抑制することができる。これにより、気泡とともに貯留槽中の液体が液面よりも上昇するのを抑制することができるので、液体が貯留槽から流出するのを抑制することができる。その結果、コンタミネーションを効果的に抑制することができる。
上記貯留部(110)が筒状の貯留槽により形成されている構成において、好ましくは、貯留槽は、水平方向における断面積が貯留槽の上部にいくにしたがって大きくなるように形成されている。このように構成すれば、気泡が上昇するにしたがって、貯留槽の内側面と接触しにくくなるので、気泡とともに貯留槽中の液体が液面よりも上昇するのを抑制することができる。
上記貯留部(110)が筒状の貯留槽により形成されている構成において、好ましくは、貯留槽は、導入された気体が内側を通って上昇するための内筒(160)を有する。このように構成すれば、気泡の通り道ができるので、気泡とともに貯留槽中の液体が液面よりも上昇するのを抑制することができる。
上記定量部(143)を備える構成において、好ましくは、検体中の対象成分(10)を前処理するための処理流路(150)と、前処理された対象成分(10)を処理流路(150)から定量部(143)へ移送する第2接続流路と、をさらに備える。このように構成すれば、前処理が行われた対象成分(10)を含む処理液(11)を定量部(143)に移送して所望の量の処理液(11)を定量することができる。
上記第3の局面による検体処理チップ(100)において、好ましくは、液滴形成用試料(13)を包含する液滴(14)を分散媒体(15)中に形成するための液滴形成流路(180)と、液滴形成用試料(13)を貯留部(110)から液滴形成流路(180)へ移送する第3接続流路とを、さらに備え、第3接続流路には液滴形成用試料(13)を定量する液滴形成定量部(185a、185b、185c、185d)が設けられている。このように構成すれば、希釈を行った処理液(11)を定量して所望の量を液滴形成流路(180)に供給することができるので、所望の液滴(14)を容易に形成することができる。
この発明の第4の局面による検体処理チップ(100)は、検体処理装置(200)に設置され、検体処理装置(200)により供給される検体中の対象成分(10)を含む液滴形成用試料(13)を調製する検体処理チップ(100)であって、筒状の貯留槽を含み、対象成分(10)を含む処理液(11)と、対象成分(10)を1分子毎または1個毎に液滴(14)中に包含させるために処理液(11)を希釈する希釈液(12)とを貯留するための貯留部(110)と、貯留槽の下方に配置され、貯留部(110)に気体を導入する導入口(112)と、貯留槽の上方に配置され、気体を透過可能なフィルタ(113)と、を備える。
第4の局面による検体処理チップ(100)では、上記のように構成することによって、貯留部(110)内の処理液(11)と希釈液(12)とを貯留部(110)内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部(110)を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。これにより、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。また、加熱しないので、対象成分(10)が熱により変化するのを抑制することができる。また、気体を貯留槽に導入した場合に、フィルタ(113)により貯留槽の液体が外に漏れるのを抑制することができるので、コンタミネーションを効果的に抑制することができる。
上記第4の局面による検体処理チップ(100)において、好ましくは、フィルタ(113)は、フッ素を含むポリマーにより形成されている。このように構成すれば、液体がフィルタ(113)を通過するのを効果的に抑制することができる。
上記第4の局面による検体処理チップ(100)において、好ましくは、導入口(112)は、中心軸線が貯留槽の中心軸線からずれる位置に配置されている。このように構成すれば、気泡を貯留槽の中心軸線からずれた位置から供給することができるので、気泡が貯留槽の内側面の全周に渡って接触するのを抑制することができる。これにより、気泡とともに貯留槽中の液体が液面よりも上昇するのを抑制することができるので、液体が貯留槽から流出するのを抑制することができる。その結果、コンタミネーションを効果的に抑制することができる。
この発明の第5の局面による検体処理チップ(100)は、検体処理装置(200)に設置され、検体処理装置(200)により供給される検体中の対象成分(10)を処理する検体処理チップ(100)であって、対象成分(10)を含む処理液(11)と、処理液(11)を希釈する希釈液(12)とを貯留するための貯留部(110)と、貯留部(110)内に気体を供給するための気体供給部(111)と、貯留部(110)により希釈して調製された液滴形成用試料(13)に含まれる対象成分(10)を1分子毎または1個毎に包含する液滴(14)を分散媒体(15)中に形成する液滴形成流路(180)と、を備える。
第5の局面による検体処理チップ(100)では、上記のように構成することによって、貯留部(110)内の処理液(11)と希釈液(12)とを貯留部(110)内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部(110)を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。これにより、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。また、希釈を行った処理液(11)を分散媒体(15)中の液滴(14)にすることができる。
この発明の第6の局面による検体処理装置(200)は、上記第3、4または5の局面による検体処理チップ(100)を用いて、検体中の対象成分(10)を処理するための検体処理装置(200)であって、検体処理チップ(100)が設置される設置部(201)と、対象成分(10)を含む処理液(11)と気体とを検体処理チップ(100)の貯留部(110)に供給する供給部(203)と、を備える。
第6の局面による検体処理装置(200)では、上記のように構成することによって、貯留部(110)内の処理液(11)と希釈液(12)とを貯留部(110)内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部(110)を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。これにより、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。また、加熱しないので、対象成分(10)が熱により変化するのを抑制することができる。
上記第6の局面による検体処理装置(200)において、好ましくは、検体処理チップ(100)における前処理のための処理流路(150)を温度調整するための加熱部(207)をさらに備える。このように構成すれば、加熱して前処理を行ってから、貯留部(110)により処理液(11)を希釈することができる。
上記第6の局面による検体処理装置(200)において、好ましくは、設置部(201)は、チップ保持部(170)に保持された検体処理チップ(100)がカートリッジ(300)として設置される。このように構成すれば、複数の検体処理チップ(100)をチップ保持部(170)に保持させることにより、複数の検体を並行して処理することができる。
この場合、好ましくは、チップ保持部(170)は、上下方向に貫通する孔(171)が設けられた枠状に形成されており、検体処理チップ(100)を枠により保持する。このように構成すれば、検体処理チップ(100)に対して上方および下方の両方からアクセスすることができるので、たとえば、検体処理チップ(100)の下方から加熱部(207)を当接させることができる。
上記第6の局面による検体処理装置(200)において、好ましくは、検体処理チップ(100)は、所定の内容量を有する内腔により形成された定量部(143)と、内腔に接続され、かつ、各々開閉弁(147a、147b、147c、147d)を有する第1流路(141)、第2流路(144)、第3流路(145)および第4流路(146)とを有し、第1流路(141)は、処理液(11)の導入口(141a)に接続され、第2流路(144)は、廃棄口(144a)に接続され、第3流路(145)は、貯留部(110)に接続され、第4流路(146)は、気体を供給する供給部(203)に接続されており、第1流路(141)の開閉弁(147a)、第2流路(144)の開閉弁(147b)、第3流路(145)の開閉弁(147c)および第4流路(146)の開閉弁(147d)を、それぞれ、押圧の有無により開閉する押圧部(206)をさらに備える。このように構成すれば、押圧部(206)により開閉弁(147a、147b、147c、147d)の開閉を行うことにより、定量部(143)により処理液(11)を定量して、定量した処理液(11)を貯留部(110)に送液することができる。
この場合、好ましくは、押圧部(206)により、第1流路(141)および第2流路(144)を開状態とし、第3流路(145)および第4流路(146)を閉状態とし、第1流路(141)から処理液(11)を送液して定量部(143)の内腔に充填させ、第1流路(141)および第2流路(144)を閉状態とし、第3流路(145)および第4流路(146)を開状態とし、供給部(203)により定量部(143)の内腔に充填された処理液(11)を送液することにより、所定量の処理液(11)を貯留部(110)に送液する。このように構成すれば、第1流路(141)および第2流路(144)を開状態にして、処理液(11)を内腔内に導入して、処理液(11)を精度よく定量するとともに、第3流路(145)および第4流路(146)を開状態にして、定量された処理液(11)を残さず貯留部(110)に送液することができる。
この発明の第7の局面による検体処理装置(200)は、検体中の対象成分(10)を含む液滴形成用試料(13)を調製する検体処理チップ(100)が設置される設置部(201)と、対象成分(10)を含む処理液(11)と気体とを検体処理チップ(100)の貯留部(110)に供給する供給部(203)と、を備え、供給部(203)は、0.1秒以上60秒以下の所定時間の間、貯留部(110)内に気体を導入する。
第7の局面による検体処理装置(200)では、上記のように構成することによって、貯留部(110)内の処理液(11)と希釈液(12)とを貯留部(110)内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部(110)を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。これにより、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。
短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
(検体処理方法の概要)
図1を参照して、本実施形態による検体処理方法の概要について説明する。
図1を参照して、本実施形態による検体処理方法の概要について説明する。
本実施形態による検体処理方法は、貯留部110を有する検体処理チップ100を用いて、検体中の対象成分10を処理するための検体処理方法である。
検体処理チップ100は、対象成分10を含む処理液11を受け入れ可能に構成されており、検体処理装置200にセットされることにより、検体処理装置200による検体処理を行えるようにするためのカートリッジ型の検体処理チップである。また、検体処理チップ100は、所望の処理工程を実施するための微細な流路を備えたマイクロ流体チップである。流路は、たとえば、断面寸法(幅、高さ、内径)が0.1μm〜1000μmのマイクロ流路である。
検体処理チップ100には、患者から採取された体液や血液(全血、血清または血漿)などの液体、または、採取された体液や血液に所定の前処理を施して得られた検体が注入される。対象成分10は、たとえば、DNA(デオキシリボ核酸)などの核酸、細胞および細胞内物質、抗原または抗体、タンパク質、ペプチドなどである。たとえば対象成分10が核酸である場合、血液などから所定の前処理によって核酸を抽出した抽出液が検体処理チップ100に注入される。
検体処理チップ100に注入された対象成分10を含む検体は、検体処理装置200によって検体処理チップ100内を送液される。検体が送液される過程で、1または複数の工程による対象成分10の処理が所定の順序で実施される。対象成分10の処理の結果、検体処理チップ100内では、検体を分析するのに適した測定用試料、または、別の装置を用いた処理に適した液体試料が生成される。
本実施形態の検体処理方法は、対象成分10を含む処理液11を、対象成分10を1分子毎または1個毎に液滴14中に包含させるために希釈する。つまり、対象成分10を包含する液滴14を形成するための液滴形成用試料13を、対象成分10を希釈して調製する。液滴14は、オイルなどの分散媒体15中に分散して形成される。液滴14には、対象成分10を含む液滴形成用試料13のほか、対象成分10と反応する試薬16が含まれている。試薬16には、たとえば、プライマー17や、担体18などが含まれている。
本実施形態では、対象成分10を含む処理液11と、希釈液12とを貯留部110に貯留する。そして、貯留部110内に気体を導入することにより、貯留部110内の処理液11と希釈液12とを撹拌して、処理液11を希釈する。これにより、希釈された対象成分10を包含する液滴14を形成するための液滴形成用試料13が調製される。
これにより、貯留部110内の処理液11と希釈液12とを貯留部110内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部110を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。その結果、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。
たとえば、0.1秒以上60秒以下の所定時間の間、貯留部110内に気体を導入することにより、処理液11と希釈液12とを撹拌する。また、たとえば、100mbar以上1000mbar以下の圧力により貯留部110内に気体を導入することにより、処理液11と希釈液12とを撹拌する。
また、対象成分10の希釈倍率は、10倍以上100000倍以下である。これにより、対象成分10を1分子毎または1個毎に区画化するための希釈倍率で対象成分10を希釈することができる。
また、希釈液12には、対象成分10と反応する試薬16が含有されていてもよい。これにより、後の処理により対象成分10を反応させて処理することができる。
(検体処理チップの概要)
図2を参照して、本実施形態による検体処理チップ100の概要について説明する。
図2を参照して、本実施形態による検体処理チップ100の概要について説明する。
本実施形態による検体処理チップ100は、検体処理装置200に設置され、検体処理装置200により供給される検体中の対象成分10を含む液滴形成用試料13を調製する検体処理チップである。
また、検体処理チップ100は、対象成分10を含む処理液11と、対象成分10を1分子毎または1個毎に液滴14中に包含させるために処理液11を希釈する希釈液12とを貯留するための貯留部110と、貯留部110内に気体を供給するための気体供給部111と、を備えている。これにより、貯留部110内の処理液11と希釈液12とを貯留部110内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部110を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。これにより、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。
また、検体処理チップ100は、筒状の貯留槽を含み、対象成分10を含む処理液11と、対象成分10を1分子毎または1個毎に液滴14中に包含させるために処理液11を希釈する希釈液12とを貯留するための貯留部110と、貯留槽の下方に配置され、貯留部110に気体を導入する導入口112と、貯留槽の上方に配置され、気体を透過可能なフィルタ113と、を備える。これにより、気体を貯留槽に導入した場合に、フィルタ113により貯留槽の液体が外に漏れるのを抑制することができるので、コンタミネーションを効果的に抑制することができる。
(検体処理装置の概要)
図2を参照して、本実施形態による検体処理装置200の概要について説明する。
図2を参照して、本実施形態による検体処理装置200の概要について説明する。
本実施形態による検体処理装置200は、検体処理チップ100を用いて、検体中の対象成分10を処理するための検体処理装置である。
また、検体処理装置200は、検体処理チップ100が設置される設置部201と、対象成分10を含む処理液11と気体とを検体処理チップ100の貯留部110に供給する供給部203を備えている。供給部203は、気体を検体処理チップ100の貯留部110に供給する送気部202と、処理液11を検体処理チップ100の貯留部110に送液する送液部203aと、を含んでいる。これにより、貯留部110内の処理液11と希釈液12とを貯留部110内に導入された気体(気泡)により撹拌することができるので、貯留部110を加熱する必要がないとともに、熱対流を用いる場合と比べて撹拌に要する時間を短縮することができる。これにより、短時間で撹拌を行って、所望の希釈混合液を得ることができる。送気部202と送液部203aとは、一体的に設けられて、供給部203として機能してもよい。また、送気部202と送液部203aとは、別個に設けられて、供給部203として機能してもよい。
(検体処理チップの構成例)
図3は、本実施形態の検体処理チップ100の構成例を示す。基板120上には、機能が異なる複数種類の流体モジュール130が設置される。図3の例では、検体を含む液体が、流体モジュール130a、130b、130cを順次流れることにより、複数種類の流体モジュールの組み合わせに対応したアッセイが実行される。流体モジュール130a、130b、130cは、それぞれ、異なる種類の流体モジュールである。基板120に設置する流体モジュール130の組み合わせを変更することにより、組み合わせに応じた様々なアッセイが実施可能である。基板120に設置する流体モジュール130の数に制限はない。流体モジュール130の形状が種類毎に異なっていてもよい。
図3は、本実施形態の検体処理チップ100の構成例を示す。基板120上には、機能が異なる複数種類の流体モジュール130が設置される。図3の例では、検体を含む液体が、流体モジュール130a、130b、130cを順次流れることにより、複数種類の流体モジュールの組み合わせに対応したアッセイが実行される。流体モジュール130a、130b、130cは、それぞれ、異なる種類の流体モジュールである。基板120に設置する流体モジュール130の組み合わせを変更することにより、組み合わせに応じた様々なアッセイが実施可能である。基板120に設置する流体モジュール130の数に制限はない。流体モジュール130の形状が種類毎に異なっていてもよい。
図4は、基板120の構成例を示す。基板120は、複数の基板流路121を有する。基板120は、平板形状を有し、主表面である第1面および第2面を有する。第2面は、第1面とは反対の面である。たとえば、基板120は樹脂またはガラスにより形成されている。
基板120の厚さdは、たとえば、1mm以上5mm以下である。これにより、流体モジュール130に形成される流路の流路高さ(およそ10μm〜500μmのオーダー)と比較して、基板120を十分大きな厚みを有するように形成できる。その結果、容易に、基板120に十分な耐圧力性能を確保できる。
基板流路121は、たとえば、基板120を厚み方向に貫通する貫通孔である。基板流路121は、流体モジュール130の流路と接続される他、検体処理チップ100内に液体や試薬を供給するためのポートや、検体処理チップ100内から液体を回収するためのポートとして機能できる。
図4の例では、基板120は、4行×6列の基板流路121を2組有する。基板120に設けられる基板流路121の個数および組数は、図4の例に限定されない。
基板流路121は、たとえば、所定のピッチで配置される。図4の例では、各基板流路121は、縦方向のピッチV、横方向のピッチHで配列されている。この場合、流体モジュール130を、基板120上にピッチ単位の任意の位置に配置して、流路を任意の基板流路121に接続できる。基板流路121は、基板120上に配置される各種流体モジュール130と接続するために必要な位置にのみ形成されていてもよい。
図5は、流体モジュール130の構成例を示す。接続部132、134および135は、基板120の基板流路121のピッチと一致するように、流体モジュール130上に配置される。すなわち、接続部132、134および135は、基板120の基板流路121のピッチVおよびHの整数倍のピッチで、流体モジュール130上に配置される。チャネル133は、所定のピッチで配置された接続部132、134および135の間を接続するように配置される。所定のピッチで配置された接続部132、134および135と、チャネル133とが、流体モジュール130に複数組配置されてもよい。
各流体モジュール130a〜130cは、それぞれ異なる流路形状を有してよい。各流体モジュール130は、第1面のみならず第2面にも配置されてよいし、第2面のみに配置されてもよい。
図6の構成例では、検体処理チップ100は、流体モジュール130dをさらに備える。流体モジュール130dは、流体モジュール130dが配置される基板120の第1面とは反対の第2面に配置されている。流体モジュール130dは、流路136を備え、流体モジュール130同士を接続する機能を有する接続モジュールである。なお、接続モジュールに相当する流路構造を基板120に形成してもよい。
各流体モジュール130(接続モジュールを含む)は、たとえば、基板120と固相接合により接続される。固相接合は、たとえば、接合面をプラズマ処理してOH基を形成し、接合面同士を水素結合により接合する方法や、真空圧接などの方法を採用することができる。固相接合により、流体モジュール130と基板120とを強固に接合できる。流体モジュール130は、接着剤等によって基板120と接続されてもよい。
図6の例では、基板120の基板流路121が、液体を注入するためのポートとして機能する。また、基板120の基板流路121が、液体を回収するためのポートとして機能する。ポートは、いくつ設けられてもよい。
図7の構成例では、検体処理チップ100は、基板140に設けられている。具体的には、検体処理チップ100は、貯留部110と、気体供給部111と、第1流路141と、流路142とを備えている。貯留部110には、導入口112と、フィルタ113とが設けられている。気体供給部111には、開閉弁111aが設けられている。第1流路141には、導入口141aが設けられている。流路142には、液滴形成用試料供給部142aが設けられている。導入口141aには、対象成分10を供給する送液部203aが接続されている。導入口141aと送液部203aの間には、流量センサ203bが設けられている。
貯留部110は、検体処理チップ100の基板140上に接続された筒状の貯留槽である。また、貯留部110の貯留槽の底部から気体を導入して、気体を貯留槽内で上昇させることにより、処理液11と希釈液12とが撹拌される。これにより、検体処理チップ100の基板140内に貯留部110を設ける場合と比べて、気体が通る部分の断面積を大きくすることができるので、貯留槽内に気体を通しやすくすることができる。その結果、より短時間で撹拌を行うことができる。
貯留部110には、予め希釈液12が入れられている。また、貯留部110には、送液部203aにより、第1流路141を介して、対象成分10を含む処理液11が供給される。また、たとえば、貯留部110に送液する対象成分10を含む処理液11の流速および時間を制御することにより、所定量の処理液11を貯留部110に貯留する。これにより、定量するための空間を設けなくても、処理液11を定量することができるので、検体処理チップ100の小型化を図ることができる。
貯留部110に、処理液11と希釈液12とが収容された状態で、気体供給部111から気体が供給される。この際、開閉弁111aは、開状態とされる。具体的には、貯留部110の底部に配置された導入口112を介して、気体が貯留部110内に供給される。
フィルタ113は、気体を透過可能である。一方、フィルタ113は、液体を通しにくい。つまり、フィルタ113は、貯留部110の上方から気体を逃がすとともに、液体を通過させない。フィルタ113は、貯留部110の上部を覆うように配置されている。つまり、貯留部110に気体が導入された際に、気体の上昇に伴って、液体が貯留部110を上昇して貯留部110から流出するのを抑制することができる。フィルタ113は、キャップ状に形成され、貯留部110の上方に配置されるようにしてもよい。フィルタ113は、たとえば、フッ素を含むポリマーや吸水性ポリマーにより形成されている。これにより、液体がフィルタ113を通過するのを効果的に抑制することができる。フィルタ113は、多孔質の部材により形成されていてもよい。また、フィルタ113は、スポンジ状の材料により形成されていてもよい。また、フィルタ113は、フィルム状に形成されていてもよい。
貯留部110により調製された液滴形成用試料13は、流路142を介して次の工程に送られる。送液部203aは、たとえば、ポンプを含む。
図8の構成例では、検体処理チップ100は、処理液11を定量する定量部143が設けられている。また、図8の構成例では、検体処理チップ100は、第1流路141と、流路142と、第2流路144と、第3流路145と、第4流路146と、開閉弁147a、147b、147cおよび147dと、が設けられている。また、図8の構成例では、対象成分10を含む処理液11と気体とを検体処理チップ100の貯留部110に供給する供給部203が、一体的に設けられている。つまり、気体を送気する送気部202と、液体を送液する送液部203aとが、共通の供給部203として設けられている。
定量部143を用いて定量された処理液11は、貯留部110に送液される。具体的には、定量部143は、検体処理チップ100内に形成された所定の内容量を有する内腔により形成されている。また、定量部143には、第1流路141を介して処理液11が供給される。この際に、定量部143により定量する量よりも多くの処理液11が供給される。余分な処理液11は、第2流路144を介して廃棄口144aに送られる。これにより、定量部143に所定量の処理液11が充填される。
第1流路141は、一方が処理液11の導入口141aに接続され、他方が定量部143に接続されている。第1流路141には、開閉弁147aが設けられている。第2流路144は、一方が廃棄口144aに接続され、他方が定量部143に接続されている。第2流路144には、開閉弁147bが設けられている。第3流路145は、一方が貯留部110に接続され、他方が定量部143に接続されている。第3流路145には、開閉弁147cが設けられている。第4流路146は、一方が気体供給部111を介して気体を送る送気部202に接続されており、他方が定量部143に接続されている。第4流路146には、開閉弁147dが設けられている。
また、希釈液12を貯留部110に貯留した後、処理液11を貯留部110に気体により送液する。これにより、貯留部110への処理液11の送液と、貯留部110への気体の導入を連続して同じ動作により行うことができるので、処理液11の送液と撹拌とを別個の動作により行う場合に比べて、処理時間を短縮することができる。
具体的には、開閉弁147aおよび147bを開として、第1流路141および第2流路144を開状態とする。また、開閉弁147cおよび147dを閉として、第3流路145および第4流路146を閉状態とする。この状態で、第1流路141から処理液11を送液して定量部143の内腔に充填させる。その後、開閉弁147aおよび147bを閉として、第1流路141および第2流路144を閉状態とする。また、開閉弁147cおよび147dを開として、第3流路145および第4流路146を開状態とする。この状態で、送気部202からの気体により定量部143の内腔に充填された処理液11を送液する。これにより、所定量の処理液11を貯留部110に送液する。
第1流路141から処理液11を送液して定量部143の内腔に充填させる際に、処理液11を第1流路141と第2流路144と定量部143の内腔とにおいて往復移動させて処理液11の定量を行ってもよい。これにより、第1流路141、第2流路144および定量部143の内腔に予めある気体を処理液11の往復移動により定量部143から排出することができるので、定量の際に定量部143に気体が残るのを抑制することができる。これにより、より精度よく処理液11を定量することができる。
図9の構成例では、検体処理チップ100は、定量部143および貯留部110が複数設けられている。具体的には、検体処理チップ100には、対象成分10が含まれる処理液11の流れる方向における上流側に定量部143aおよび貯留部110aが設けられている。また、検体処理チップ100には、下流側に定量部143bおよび貯留部110bが設けられている。
また、図9の構成例では、検体処理チップ100は、第1流路141と、流路142と、第2流路144と、第3流路145と、第4流路146と、開閉弁147a、147b、147c、147d、147e、147f、147gおよび147hと、が設けられている。定量部143bでは、定量部143aと同様にして処理液11の定量が行われる。
検体処理チップ100は、処理液11の流れに沿って定量部143および貯留部110がこの順に複数直列に接続されている。また、検体処理チップ100は、前段の定量部143aおよび貯留部110aにより希釈した対象成分10を含む混合液を、後段の定量部143bおよび貯留部110bにより対象成分10をさらに希釈する。これにより、複数段の希釈により希釈倍率を効果的に高めることができる。
図10の構成例では、検体処理チップ100は、試薬16を定量する試薬定量部148が設けられている。また、図10の構成例では、検体処理チップ100は、第1流路141と、流路142と、第2流路144と、第3流路145と、第4流路146と、開閉弁147a、147b、147cおよび147dと、流路148a、148b、148cおよび148dと、開閉弁149a、149b、149cおよび149dと、が設けられている。
対象成分10と、希釈液12と、が貯留部110に貯留された状態で、対象成分10と反応する試薬16がさらに貯留部110に送液される。これにより、貯留部110により、対象成分10を希釈することに加えて、試薬16の混合処理も行うことができる。
具体的には、希釈液12が入れられた貯留部110に、定量部143により定量された対象成分10を含む処理液11が送液される。その後、貯留部110に試薬定量部148により定量された試薬16が送液される。試薬定量部148は、たとえば、検体処理チップ100内に形成された内腔により構成されている。試薬定量部148の内腔は、所定の容量を有している。開閉弁149aおよび149bを開として、流路148aおよび流路148bを開状態とする。また、開閉弁149cおよび149dを閉として、流路148cおよび流路148dを閉状態とする。この状態で、流路148aから試薬16を送液して試薬定量部148に充填させる。その後、開閉弁149aおよび149bを閉として、流路148aおよび流路148bを閉状態とする。また、開閉弁149cおよび149dを開として、流路148cおよび流路148dを開状態とする。この状態で、気体により試薬定量部148に充填された試薬16を送液する。これにより、所定量の試薬16が貯留部110に送液される。
図11の構成例では、貯留部110cは、平板状の検体処理チップ100内に形成されている。また、検体処理チップ100の主平面が水平方向と交差する方向になるように検体処理チップ100を配置した状態で、貯留部110cの下部から気体を導入し、貯留部110c内で気体を上昇させることにより処理液11と希釈液12とを撹拌する。これにより、検体処理チップ100を平板状にすることができるので、筒状の貯留槽を設ける場合に比べて、小型化を図ることができる。
なお、検体処理チップ100の主方面は、水平方向に対して、垂直に立ててもよいし、傾斜させて立ててもよい。
また、図11の構成例では、検体処理チップ100は、気体供給部111と、開閉弁111bと、導入口112と、導入口141aと、開閉弁141bと、希釈液導入口141cと、開閉弁141dと、液滴形成用試料供給部142aと、開閉弁142bと、が設けられている。気体供給部111は、検体処理チップ100に設けられた気体を導くためのポートである。気体供給部111は、たとえば、筒状の部材により構成されていてもよい。また、気体供給部111は、検体処理チップ100の流路に気体を導く貫通穴や溝により構成されていてもよい。
貯留部110cには、希釈液12が希釈液導入口141cを介して導入される。この際に、開閉弁141dが開状態となり、開閉弁111b、141bおよび142bが閉状態となる。その後、貯留部110cには、導入口141aを介して対象成分10を含む処理液11が導入される。この際に、開閉弁141bが開状態となり、開閉弁111b、141dおよび142bが閉状態となる。そして、貯留部110cには、気体供給部111を介して導入口112から気体が導入される。これにより、処理液11と希釈液12とが撹拌されて、液滴形成用試料13が調整される。その後、貯留部110cから液滴形成用試料供給部142aに液滴形成用試料13が送液される。この際に、開閉弁142bが開状態となり、開閉弁111b、141bおよび141dが閉状態となる。
(検体処理チップの構成)
図12〜図18を参照して、本実施形態による検体処理チップ100の一例について説明する。
図12〜図18を参照して、本実施形態による検体処理チップ100の一例について説明する。
図12〜図18の例では、検体処理チップ100には、処理液11と希釈液12とを撹拌して希釈する貯留部110と、希釈する処理液11の前処理を行う処理流路150と、処理液11が希釈されて調整された液滴形成用試料13を後処理に供給する液滴形成用試料供給部142aが設けられている。つまり、図12〜図18の例では、検体処理チップ100において、対象成分10の前処理、および、対象成分10の前処理後の希釈処理が行われる。
図12および図13に示すように、検体処理チップ100は、貯留部110と、気体供給部111と、第1流路141と、流路142と、液滴形成用試料供給部142aと、定量部143と、第2流路144と、廃棄口144aと、第3流路145と、第4流路146と、開閉弁147a、147b、147c、147d、147iとを備える。また、検体処理チップ100は、処理流路150と、検体供給槽151と、流路152と、接続部153、154と、内腔155と、開閉弁156a、156b、156c、156dとを備える。
貯留部110と、気体供給部111と、液滴形成用試料供給部142aと、廃棄口144aと、検体供給槽151と、接続部153、154とは、基板140上に接続された筒状の槽である。貯留部110と、気体供給部111と、液滴形成用試料供給部142aと、廃棄口144aと、検体供給槽151と、接続部153、154とは、下方に接続用の孔が設けられ、上方に延びる筒形状を有している。
第1流路141と、流路142と、定量部143と、第2流路144と、第3流路145と、第4流路146と、開閉弁147a、147b、147c、147d、147iと、処理流路150と、流路152と、内腔155と、開閉弁156a、156b、156c、156dとは、基板140の内部または主表面に設けられている。
検体供給槽151は、流路152を介して処理流路150に接続されている。処理流路150は、第1流路141を介して定量部143に接続されている。定量部143は、第2流路144を介して、廃棄口144aに接続されている。また、定量部143は、第3流路145を介して、貯留部110に接続されている。また、定量部143は、第4流路146を介して、気体供給部111に接続されている。
貯留部110は、開閉弁156aを介して内腔155に接続されている。内腔155は、開閉弁156bを介して液滴形成用試料供給部142aに接続されている。また、内腔155は、開閉弁156cを介して接続部154に接続されている。また、内腔155は、開閉弁156dを介して接続部153に接続されている。
貯留部110と、気体供給部111と、廃棄口144aと、検体供給槽151と、接続部153、154とは、検体処理装置200の送気部202に接続されている。これにより、貯留部110と、気体供給部111と、廃棄口144aと、検体供給槽151と、接続部153、154とに、正圧および負圧を供給することができる。
第1流路141には、開閉弁147aが設けられている。第2流路144には、開閉弁147bが設けられている。第3流路145には、開閉弁147cが設けられている。第4流路146には、開閉弁147dが設けられている。流路152には、開閉弁147iが設けられている。第3流路145は、定量部143から貯留部110に処理液11を移動させるための第1接続流路として用いられる。第1流路141は、前処理された対象成分10を処理流路150から定量部143へ移送する第2接続流路として用いられる。
検体供給槽151には、対象成分10を含む検体が供給される。検体は、たとえば、ユーザがピペットなどで所定量を測りとり供給してもよいし、検体処理装置200により、分注して供給してもよい。検体供給槽151の検体は、送気部202から検体供給槽151に正圧が印加されることにより、流路152を介して処理流路150に送液される。この際、開閉弁147iは開状態である。
処理流路150では、対象成分10の前処理が行われる。たとえば、対象成分10の前処理は、検体中の核酸を増幅する処理である。つまり、貯留部110に送液される対象成分10は、検体を処理することにより得られた前処理後の処理対象の成分である。処理流路150は、加熱されることにより対象成分10の前処理が行われる。処理流路150の処理後の処理液11は、送気部202から検体供給槽151に正圧が印加されることにより、第1流路141を介して定量部143に送液される。
定量部143は、貯留部110に送液される処理液11を定量する。定量部143は、基板140に形成された所定の内容量を有する内腔を含む。たとえば、定量部143は、1μL〜100μL程度の処理液11を定量する。たとえば、定量部143は、10μL程度の処理液11を定量する。定量部143の定量された処理液11は、送気部202から気体供給部111に正圧が印加されるとともに、送気部202から貯留部110に負圧が印加されることにより、第3流路145を介して貯留部110に送液される。
貯留部110では、処理液11を希釈液12により希釈する。希釈液12は、貯留部110に予め入れられていてもよい。貯留部110には、所定の希釈倍率に応じた量の希釈液12が入れられる。貯留部110には、たとえば、希釈液12が数十μL〜数百μL入れられる。たとえば、貯留部110には、希釈液12が190μL入れられる。たとえば、貯留部110における処理液11の希釈倍率は、10倍以上100000倍以下である。
貯留部110は、気体を導入することにより、貯留部110内の処理液11と希釈液12とを撹拌する。気体は、気体供給部111を介して供給される。これにより、貯留部110内において、希釈された対象成分10を包含する液滴14を形成するための液滴形成用試料13が調製される。たとえば、貯留部110は、検体処理チップ100の基板140上に接続された筒状の貯留槽である。貯留部110の貯留槽の底部から気体を導入して、気体を貯留槽内で上昇させることにより、処理液11と希釈液12とを撹拌する。貯留部110の調整後の液滴形成用試料13は、送気部202から貯留部110に正圧が印加されることにより、流路142を介して液滴形成用試料供給部142aに送液される。流路142は、液滴形成用試料13を貯留部110から液滴形成流路180へ移送する第3接続流路として用いられる。
図14に示す例では、貯留部110は、円筒形状に形成されている。また、貯留部110の導入口112は、中心軸線が貯留槽の中心軸線C1と略一致するように配置されている。また、貯留部110の貯留槽は、内側面が親水性を有するように形成されている。たとえば、貯留部110の貯留槽は、ポリカーボネートにより形成されている。また、他の検体処理チップ100の部分は、たとえば、ポリプロピレンにより形成されている。また、貯留部110の貯留槽の内面を親水性を有するように、内側面に親水性のフィルムを貼付したり、親水性ポリマーを塗布してもよい。貯留槽は、たとえば、液体の接触角が90度以下となる親水性を有する。これにより、気泡が内側面に着いた状態で大きくなるのを抑制することができるので、気泡が貯留槽の内側面の全周に渡って接触するのを抑制することができる。その結果、気泡とともに貯留槽中の液体が液面よりも上昇するのを抑制することができるので、液体が貯留槽から流出するのを抑制することができる。その結果、コンタミネーションを効果的に抑制することができる。
図15に示す例では、貯留部110は、導入口112が、中心軸線C2が貯留槽の中心軸線C1からずれる位置に配置されている。これにより、気泡を貯留槽の中心軸線からずれた位置から供給することができるので、気泡が貯留槽の内側面の全周に渡って接触するのを抑制することができる。これにより、気泡とともに貯留槽中の液体が液面よりも上昇するのを抑制することができる。
図16に示す例では、貯留部110の貯留槽は、水平方向における断面積が貯留槽の上部にいくにしたがって大きくなるように形成されている。具体的には、貯留槽の底面部の内径はD1であり、貯留槽の上端における内径は、D1より大きいD2である。これにより、気泡が上昇するにしたがって、貯留槽の内側面と接触しにくくなるので、気泡とともに貯留槽中の液体が液面よりも上昇するのを抑制することができる。また、貯留部110を樹脂成型により形成する場合、型を抜きやすくすることができる。
図17に示す例では、貯留部110の貯留槽は、導入された気体が内側を通って上昇するための内筒160を有する。これにより、気泡の通り道ができるので、気泡とともに貯留槽中の液体が液面よりも上昇するのを抑制することができる。また、貯留部110は、内筒160を支持する支持部161を有する。支持部161は、内筒160と、貯留部110の側面とを接続している。
開閉弁147a、147b、147c、147d、147i、156a、156b、156cおよび156dは、図18に示す開閉弁147のように、開閉する。図18の例では、開閉弁147は、基板140上の弾性部材157の変形により開状態と閉状態とに切り替えられる。弾性部材157は、たとえば、基板140上に貼られた樹脂フィルムである。開状態では、検体処理装置200の押圧部206が弾性部材157から離間している。これにより、基板140内の流路が開いた状態となる。一方、閉状態では、押圧部206が弾性部材157を上方から押圧する。これにより、基板140内の流路が閉じた状態となる。つまり、押圧部206は、押圧の有無により開閉弁147を開閉する。
図19に示す例では、複数の検体処理チップ100を、チップ保持部170により保持することができる。図19の例では、4つの検体処理チップ100がチップ保持部170に保持されてカートリッジ300として、検体処理装置200に供給される。なお、チップ保持部170は、4つ以外の検体処理チップ100を保持してもよい。
図20に示す例のように、チップ保持部170は、上下方向に貫通する孔171が設けられた枠状に形成されていてもよい。また、チップ保持部170は、検体処理チップ100を枠により保持する。これにより、検体処理チップ100に対して上方および下方の両方からアクセスすることができる。
図21に示す例のように、チップ保持部170に保持された検体処理チップ100に対して、孔171を介して下方から加熱部207を当接させてもよい。加熱部207は、検体処理チップ100の温度を調整する。たとえば、検体処理チップ100内でDNAをPCRにより増幅するために、加熱部207が検体処理チップ100を加温する。たとえば、加熱部207は、検体処理チップ100における前処理のための処理流路150を温度調整する。加熱部207は、たとえば、ヒータを含む。また、たとえば、加熱部207は、ペルチェ素子を含んでいてもよい。
(検体処理チップの処理フロー)
図22を参照して、図12の例の検体処理チップ100の処理フローを説明する。
図22を参照して、図12の例の検体処理チップ100の処理フローを説明する。
図22(A)において、検体供給槽151に、対象成分10を含む検体が供給される。また、貯留部110に希釈液12が供給される。図22(B)において、開閉弁147a、147bおよび147iが開状態で、検体供給槽151に正圧が印加される。これにより、検体供給槽151から検体が処理流路150に液送される。
図22(C)において、開閉弁147aおよび147iが閉状態で、処理流路150が加熱部207により加温される。これにより、処理流路150において、対象成分10の前処理が行われる。図22(D)において、開閉弁147aおよび147bを開として、第1流路141および第2流路144を開状態とする。また、開閉弁147cおよび147dを閉として、第3流路145および第4流路146を閉状態とする。この状態で、検体供給槽151に正圧および負圧が印加される。また、検体供給槽151の正圧のタイミングにおいて、廃棄口144aに負圧が印加される。また、検体供給槽151の負圧のタイミングにおいて、廃棄口144aに正圧が印加される。これにより、処理液11が第1流路141と第2流路144と定量部143の内腔とにおいて往復移動される。そして、定量部143の内腔に処理液11が充填させて定量される。
図22(E)において、開閉弁147aおよび147bを閉として、第1流路141および第2流路144を閉状態とする。また、開閉弁147cおよび147dを開として、第3流路145および第4流路146を開状態とする。この状態で、気体供給部111に正圧が印加される。また、貯留部110に負圧が印加される。これにより、送気部202からの気体により定量部143の内腔に充填された処理液11が貯留部110に送液される。
そして、さらに、気体供給部111に正圧が印加される。これにより、貯留部110に気体が導入される。気体の導入時間は、送液と合わせて、たとえば、0.1秒〜60秒程度である。好ましくは、気体の導入時間は、送液と合わせて、0.4秒以上50秒以下である。さらに好ましくは、気体の導入時間は、送液と合わせて、0.4秒以上10秒以下である。これにより、確実かつ短時間で貯留部110内を撹拌することができる。たとえば、気体の導入時間は、0.4秒程度である。これにより、貯留部110において、処理液11と希釈液12とが撹拌されて、液滴形成用試料13が調整される。
図22の(F)において、開閉弁156aおよび156bを開として、流路142を開状態とする。また、開閉弁147c、156cおよび156dを閉とする。この状態で、貯留部110に正圧が印加される。これにより、貯留部110の液滴形成用試料13が液滴形成用試料供給部142aに送液される。
(後処理)
図23に示す例のように、検体処理チップ100は、貯留部110による液滴形成用試料13の調整後の後処理に用いられる流路が形成されていてもよい。
図23に示す例のように、検体処理チップ100は、貯留部110による液滴形成用試料13の調整後の後処理に用いられる流路が形成されていてもよい。
図23の例の検体処理チップ100は、後処理のための液滴形成流路180が設けられている。液滴形成流路180は、液滴形成用試料13を分散媒体15中に液滴14として形成する。これにより、希釈を行った処理液11を分散媒体15中の液滴14にすることができる。
液滴形成流路180は、液滴形成用試料13が流れる第1チャネル181と、液滴形成用試料13に対して非混和性を有する分散媒体15が流れる第2チャネル182と、第1チャネル181と第2チャネル182とが交わる交差部分183とを有する。これにより、液滴形成流路180により、液滴形成用試料13を容易に分散媒体15中の液滴14にすることができる。
また、液滴形成用試料13の所定量が液滴形成流路180に供給される。また、液滴形成用試料13の流量に対応させて分散媒体15が供給される。これにより、液滴14の滴数および平均粒径が制御される。
検体処理チップ100は、分散媒体15が供給される分散媒体供給部182aと、流路184と、液滴14が形成されたエマルジョンをさらなる後処理に供給するエマルジョン供給部184aが設けられている。
図23の例では、貯留部110と液滴形成流路180とが、一体的に検体処理チップ100に設けられている。
検体が、複数種類の対象成分10を含む場合、図24に示す例のように、検体処理チップ100は、複数の液滴形成流路180を有していてもよい。
図24に示す例では、対象成分10の量に応じた液滴形成用試料13が、対象成分10の種類毎に設けられた液滴形成流路180にそれぞれ供給される。つまり、検体処理チップ100には、液滴形成用試料13を定量する液滴形成定量部185a、185b、185c、185dが設けられている。液滴形成定量部185a、185b、185c、185dは、対象成分10の量に応じて定量する量が設定されている。これにより、検体処理チップ100を用いて複数種類の対象成分10の液滴14を並行して形成することができる。液滴形成定量部185a、185b、185c、185dは、たとえば、検体処理チップ内に形成された内腔により構成されている。液滴形成定量部185a、185b、185c、185dの内腔は、所定の容量を有している。
たとえば、液滴形成用試料13中における複数種類の対象成分10の存在量に応じて、対象成分10の種類毎に供給する液滴形成用試料13の量を算出する。そして、各々算出した量の液滴形成用試料13を供給するように、液滴形成定量部185a、185b、185c、185dの各々の定量する量が設定される。
液滴形成定量部185a(185b、185c、185d)は、開閉弁186a、186b、186c、186dの開閉を制御して、液滴形成用試料13を送液することにより行われる。具体的には、開閉弁186aおよび186bを開として、開閉弁186cおよび186dを閉とする。この状態で、貯留部110から液滴形成用試料13を送液して液滴形成定量部185a(185b、185c、185d)の内腔に充填させる。その後、開閉弁186aおよび186bを閉として、開閉弁186cおよび186dを開とする。この状態で、送気部202からの気体により液滴形成定量部185a(185b、185c、185d)の内腔に充填された液滴形成用試料13を送液する。これにより、所定量の液滴形成用試料13が液滴形成流路180に送液される。
図25の例では、液滴形成流路180は、貯留部110とは、別体で設けられている。図25の例では、液滴形成流路180は、液滴形成用試料導入部181aを有している。液滴形成用試料導入部181aには、検体処理チップ100の液滴形成用試料供給部142aから液滴形成用試料13が供給される。
図26の例では、液滴形成流路180は、貯留部110とは、別体で設けられている。また、図26の例では、対象成分10の量に応じた液滴形成用試料13が、対象成分10の種類毎に設けた液滴形成流路180にそれぞれ供給される。液滴形成流路180は、対象成分10の種類毎にポンプ187a、187b、187cおよび187dと、開閉弁188a、188b、188cおよび188dとが設けられている。
図26の例では、ポンプ187a、187b、187cおよび187dの流量と、開閉弁188a、188b、188cおよび188dの開閉により、それぞれの流路に供給される液滴形成用試料13の流量が調整される。
図27の例では、液滴形成流路180は、貯留部110とは、別体で設けられている。また、図27の例では、対象成分10の量に応じた液滴形成用試料13が、対象成分10の種類毎に設けた液滴形成流路180にそれぞれ供給される。液滴形成流路180は、ポンプ187eと、対象成分10の種類毎に開閉弁188e、188f、188gおよび188hとが設けられている。
図27の例では、ポンプ187eの流量と、開閉弁188e、188f、188gおよび188hの開閉により、それぞれの流路に供給される液滴形成用試料13の流量が調整される。
図28は、交差部分183で液滴14が形成される例を示す。第1チャネル181から液滴形成用試料13が交差部分183に流入し、1対の第2チャネル182から交差部分183に分散媒体15が交差部分183に流入する。対象成分10を含む液滴形成用試料13は、図28の上下方向から分散媒体15が流入する交差部分183に流れ込む。液滴形成用試料13は、交差部分183において分散媒体15によって挟まれることにより生じたせん断力によって、液滴状に分断される。分断された液滴14が交差部分183に流入した分散媒体15に包まれることで、エマルジョンが形成される。エマルジョンとなった試料流は、流路184を介して、隣接する流体モジュール130に移送される。
(検体処理装置の構成例)
図29は、検体処理装置200の概略を示す。
図29は、検体処理装置200の概略を示す。
検体処理装置200は、検体処理チップ100を用いて、検体中の対象成分10を処理するための検体処理装置である。検体処理の内容は、使用する検体処理チップ100により決まる。検体処理装置200は、使用する検体処理チップ100の種類によって異なる種類の検体処理を行うことが可能である。
検体処理装置200は、設置部201と、送気部202と、電磁弁204と、電磁弁205と、押圧部206と、加熱部207とを備える。また、検体処理装置200は、制御部210を備える。
制御部210は、検体処理チップ100により検体の処理が実施されるように各部を制御する。制御部210は、CPUやメモリを含んでいる。
各種処理工程に用いる処理ユニットが検体処理装置200に設置される場合、制御部210がそれらの処理ユニットを制御してもよい。各種処理工程に用いるユニットは、たとえば、液体の温度を制御するヒーターユニットまたは冷却ユニット、液体に磁力を作用させる磁石ユニット、液体の撮像を行うカメラユニット、液体中の検体や標識の検出を行う検出ユニットなどである。これらの処理ユニットは、複数の流体モジュール130の少なくともいずれかに対応して設けられ、対応する流体モジュール130により処理工程を実施する際に作動するように構成される。
検体処理装置200は、モニタ211、入力部212、および、読取部213などを備えることができる。モニタ211には、制御部210により、検体処理装置200の動作に応じた所定の表示画面が表示される。検体処理装置200が外部のコンピュータ(図示せず)と接続され、コンピュータのモニタ上に画面表示をしてもよい。入力部212は、たとえばキーボードやマウスなどからなり、情報入力を受け付ける機能を有する。読取部213は、たとえばバーコードや2次元コードなどのコードリーダ、RFIDタグなどのタグリーダからなり、検体処理チップ100に付与された情報を読み取る機能を有する。読取部213は、検体を収容する検体容器(図示せず)などの情報も読み取り可能である。
送気部202は、検体処理装置200の各部に正圧および負圧を供給することができる。送気部202は、負圧発生部202aと、正圧発生部202bを含んでいる。負圧発生部202aは、たとえば、負圧ポンプを含んでいる。正圧発生部202bは、たとえば、コンプレッサを含んでいる。送気部202は、電磁弁204を介して、検体処理チップ100に正圧または負圧を供給する。送気部202により供給される正圧および負圧により、検体処理チップ100内において、液体が送られる。送気部202の正圧発生部202bは、電磁弁205を介して押圧部206に正圧を供給する。押圧部206は、正圧が供給されると、下方に付勢されて検体処理チップ100の開閉弁147を押圧して、閉状態とする。押圧部206は、正圧の供給が停止されると、バネなどの弾性部材により上方に付勢されて検体処理チップ100の開閉弁147の押圧を解除して、開状態とする。送気部202は、気体を送気するとともに、液体を送液する送液部としても機能する。
電磁弁204は、複数設けられている。電磁弁204は、制御部210に個別に制御されて、開閉状態が切り替えられる。電磁弁205は、複数設けられている。電磁弁205は、制御部210に個別に制御されて、開閉状態が切り替えられる。加熱部207は、検体処理チップ100を加熱する。
(設置部の構成例)
設置部201には、設置部201に対応するコネクタ220および230を設けてもよい。図30は、設置部201の構成例を示す。コネクタ220は、送気部202による正圧および負圧を検体処理チップ100に供給するための複数の穴221が設けられている。コネクタ230は、検体処理チップ100の開閉弁147を制御するための複数の押圧部206が設けられている。コネクタ220および230は、検体処理チップ100が設置部201に設置されると、下方に下がって、検体処理チップ100に接続される。
設置部201には、設置部201に対応するコネクタ220および230を設けてもよい。図30は、設置部201の構成例を示す。コネクタ220は、送気部202による正圧および負圧を検体処理チップ100に供給するための複数の穴221が設けられている。コネクタ230は、検体処理チップ100の開閉弁147を制御するための複数の押圧部206が設けられている。コネクタ220および230は、検体処理チップ100が設置部201に設置されると、下方に下がって、検体処理チップ100に接続される。
(コネクタの構成例)
図31は、コネクタ220の構成例を示す。コネクタ220は、基板120の基板流路121にアクセスするための穴221を有する。コネクタ220は、基板120の基板流路121に対応する位置に設置される。コネクタ220は、任意の基板流路121に対応する位置にのみ設置されてもよい。コネクタ220は、複数の送液管が形成されたマニホールドとして構成されてもよい。この場合、コネクタ220を下げることにより、各送液管と、検体処理チップ100の複数のポートとが、コネクタ220を介して一括で接続される。図12に示す検体処理チップ100が設置される場合、コネクタ220には、貯留部110と、気体供給部111と、液滴形成用試料供給部142aと、廃棄口144aと、検体供給槽151と、接続部153、154とが接続される。
図31は、コネクタ220の構成例を示す。コネクタ220は、基板120の基板流路121にアクセスするための穴221を有する。コネクタ220は、基板120の基板流路121に対応する位置に設置される。コネクタ220は、任意の基板流路121に対応する位置にのみ設置されてもよい。コネクタ220は、複数の送液管が形成されたマニホールドとして構成されてもよい。この場合、コネクタ220を下げることにより、各送液管と、検体処理チップ100の複数のポートとが、コネクタ220を介して一括で接続される。図12に示す検体処理チップ100が設置される場合、コネクタ220には、貯留部110と、気体供給部111と、液滴形成用試料供給部142aと、廃棄口144aと、検体供給槽151と、接続部153、154とが接続される。
(検体処理装置による検体処理フロー)
図32を参照して、図29の検体処理装置に図12の例の検体処理チップ100を設置して検体処理を行う処理フローを説明する。検体処理の制御は、検体処理装置200の制御部210により行われる。
図32を参照して、図29の検体処理装置に図12の例の検体処理チップ100を設置して検体処理を行う処理フローを説明する。検体処理の制御は、検体処理装置200の制御部210により行われる。
検体処理チップ100が検体処理装置200の設置部201に設置された状態で、検体処理が開始される。なお、この場合、対象成分10を含む検体は検体供給槽151に供給されており、希釈液12は貯留部110に供給されている状態である。
ステップS1において、対象成分10を含む検体が処理流路150に液送される(図22(B)参照)。具体的には、開閉弁147a、147bおよび147iが開状態にされた状態で、検体供給槽151に正圧が印加される。これにより、検体供給槽151から検体が処理流路150に液送される。
ステップS2において、Pre−PCRが行われる(図22(C)参照)。具体的には、開閉弁147aおよび147iが閉状態にされた状態で、処理流路150が加熱部207により加温される。これにより、処理流路150において、対象成分10のPre−PCR処理が行われる。
ステップS3において、Pre−PCRが行われた処理液11が定量部143に液送される(図22(D)参照)。具体的には、開閉弁147aおよび147bが開状態にされ、開閉弁147cおよび147dを閉状態にされる。この状態で、検体供給槽151に正圧および負圧が印加される。また、検体供給槽151の正圧のタイミングにおいて、廃棄口144aに負圧が印加される。また、検体供給槽151の負圧のタイミングにおいて、廃棄口144aに正圧が印加される。これにより、処理液11が第1流路141と第2流路144と定量部143の内腔とにおいて往復移動される。そして、定量部143の内腔に処理液11が充填させて定量される。
ステップS4において、定量が行われた処理液11が貯留部110に液送される(図22(E))。具体的には、開閉弁147aおよび147bが閉状態にされ、開閉弁147cおよび147dが開状態にされる。この状態で、気体供給部111に正圧が印加される。また、貯留部110に負圧が印加される。これにより、送気部202からの気体により定量部143の内腔に充填された処理液11が貯留部110に送液される。
ステップS5において、気体(気泡)により貯留部110内が撹拌される。具体的には、処理液11を貯留部110に送液後、続けて、気体供給部111に正圧が印加される。これにより、貯留部110に気体が導入される。気体の導入時間は、送液と合わせて、たとえば、0.4秒程度である。これにより、貯留部110において、処理液11と希釈液12とが撹拌されて、液滴形成用試料13が調整される。
ステップS6において、液滴形成用試料13が送液される(図22(F)参照)。具体的には、開閉弁156aおよび156bが開状態にされ、開閉弁147c、156cおよび156dが閉状態にされる。この状態で、貯留部110に正圧が印加される。これにより、貯留部110の液滴形成用試料13が液滴形成用試料供給部142aに送液される。
(検体処理チップを用いたアッセイの例)
次に、検体処理チップ100を用いた具体的なアッセイの例を説明する。
次に、検体処理チップ100を用いた具体的なアッセイの例を説明する。
(エマルジョンPCRアッセイの説明)
図33は、エマルジョンPCRアッセイのフローの例を示す。図34は、エマルジョンPCRアッセイにおける処理の進行過程を説明する図である。ここでは、対象成分10が核酸のDNAであり、担体18が磁性粒子であるとする。
図33は、エマルジョンPCRアッセイのフローの例を示す。図34は、エマルジョンPCRアッセイにおける処理の進行過程を説明する図である。ここでは、対象成分10が核酸のDNAであり、担体18が磁性粒子であるとする。
ステップS11において、前処理により、血液等の試料からDNAが抽出される(図34(A)参照)。前処理は、専用の核酸抽出装置を用いて行ってもよいし、検体処理装置200に前処理機構を設けてもよい。
ステップS12において、抽出されたDNAは、Pre−PCR処理によって増幅される(図34(B)参照)。Pre−PCR処理は、前処理後の抽出液に含まれるDNAを、後続するエマルジョン作成処理が可能となる程度に予備増幅する処理である。Pre−PCR処理では、抽出されたDNAと、ポリメラーゼやプライマーを含むPCR増幅用の試薬とが混合され、サーマルサイクラによる温度制御によって、混合液中のDNAが増幅される。サーマルサイクラは、混合液に対して、複数の異なる温度に変化させる1つのサイクルを複数回繰り返す処理を行う。増幅後のDNA数を安定させるためには、エマルジョン作成処理に必要とされる以上の十分な数まで増幅することが好ましい。そのため、Pre−PCR処理によって増幅したDNAを、希釈処理によって所定倍率まで希釈する。
ステップS13において、DNAが希釈液12によって希釈される(図34(C)参照)。ステップS13の希釈処理は、図34(B)の処理と図34(D)のエマルジョン化の処理の間に実行される。DNAは、たとえば約1000倍から数十万倍の希釈倍率で希釈される。希釈処理によって、Pre−PCR処理により増幅されたDNAが、エマルジョン作成処理に必要とされる所定濃度(混合液の単位体積当たりのDNA数)になるまで希釈される。
ステップS14において、磁性粒子や増幅反応のための試薬16とDNAとを包含するエマルジョンが形成される(図34(D)参照)。つまり、磁性粒子やポリメラーゼ等を含む試薬16とDNAとの混合液を内部に含む液滴14が形成され、多数の液滴14が分散媒体15中に分散される。液滴14内に閉じ込められる磁性粒子は、表面に核酸増幅用のプライマー17が付与されている。液滴14は、磁性粒子とターゲットDNA分子とが液滴14内にそれぞれ1個程度含まれるように形成される。分散媒体15は混合液に対して非混和性を有する。この例では、混合液は水系であり、分散媒体15は油系である。分散媒体15は、たとえば、オイルである。
ステップS15において、サーマルサイクラによる温度制御によって、エマルジョンの各液滴14内で、DNAが磁性粒子上のプライマー17と結合し、増幅される(エマルジョンPCR)(図34(E)参照)。これにより、個々の液滴14内で、ターゲットDNA分子が増幅する。
磁性粒子上でDNAを増幅後、ステップS16において、エマルジョンが破壊され、増幅されたDNAを含む磁性粒子が液滴14から取り出される(エマルジョンブレーク)(図34(F)参照)。液滴14を破壊するための試薬としては、アルコールや界面活性剤などを含む1または複数種類の試薬が用いられる。
ステップS17において、液滴14から取り出された磁性粒子は、BF分離工程により洗浄される(1次洗浄)。BF分離工程は、増幅されたDNAを含む磁性粒子を磁力によって集磁した状態で洗浄液中を通過させることにより、磁性粒子に付着した不要な物質を除去する処理工程である。1次洗浄工程では、たとえば、アルコールを含む洗浄液が用いられる。アルコールは、磁性粒子上の油膜を除去し、かつ、増幅された二本鎖DNAを一本鎖に変性させる(図34(G)参照)。
洗浄後、ステップS18において、磁性粒子上で一本鎖に変性したDNAが、検出用の標識物質19と結合される(ハイブリダイゼーション)(図34(H)参照)。標識物質19は、たとえば、蛍光を発する物質である。標識物質19は、検出対象のDNAに特異的に結合するように設計されている。
ステップS19において、標識物質19と結合した磁性粒子は、BF分離工程により洗浄される(2次洗浄)。2次BF分離工程は、1次BF分離工程と同様の処理により行われる。2次洗浄工程では、たとえば、PBS(リン酸緩衝生理食塩水)が洗浄液として用いられる。PBSは、DNAと結合しなかった未反応の標識物質(磁性粒子に非特異的に吸着している標識物質を含む)を除去する。
ステップS20において、ハイブリダイズされた標識物質19を介して、DNAが検出される。DNAは、たとえば、フローサイトメーターにより検出される。フローサイトメーターにおいて、標識物質19と結合したDNAを含む磁性粒子がフローセルを流れ、磁性粒子にレーザー光が照射される。照射されたレーザー光によって発せされた標識物質19の蛍光が検出される。
DNAは、画像処理によって検出されてもよい。たとえば、標識物質19と結合したDNAを含む磁性粒子が平板スライド上あるいは流路上に分散され、分散された磁性粒子がカメラユニットにより撮像される。撮像された画像に基づいて、蛍光を発している磁性粒子数がカウントされる。
(実施例の説明)
次に、本実施形態の検体処理方法の効果を確認するために行った実施例について説明する。本実施例では、対象成分10が含まれる処理液11と、希釈液12とを貯留部110により撹拌する実験を行った。また、対象成分10をDNAとして実験を行った。
次に、本実施形態の検体処理方法の効果を確認するために行った実施例について説明する。本実施例では、対象成分10が含まれる処理液11と、希釈液12とを貯留部110により撹拌する実験を行った。また、対象成分10をDNAとして実験を行った。
実施例に用いた構成を図35に示す。実施例では、貯留部110に処理液11および希釈液12を供給し、貯留部110に気体を所定時間(50秒)導入して、貯留部110内の撹拌を行った。具体的には、貯留部110内にまず希釈液12を導入し、その後、貯留部110の下方から処理液11を導入した。そして、貯留部110の下方から所定時間気体を導入した。その後、貯留部110内の混合液の一部を接続部154に移送した。この際、貯留部110の下方から混合液を流出させて移送した。つまり、貯留部110内の混合液の下方部分を接続部154に移送した。そして、貯留部110内には、混合液の上方部分が残る。貯留部110内に残る混合液をサンプルAとして取出し、DNAの濃度を測定した。また、接続部154の混合液をサンプルBとして取出し、DNAの濃度を測定した。
実施例では、図36に示すように、サンプルAおよびBのDNA濃度は、どちらも約1000pg/mLとなった。つまり、サンプルAとサンプルBのDNA濃度は、略等しくなった。これにより、気体を導入することにより、貯留部110内において良好に攪拌が行われていることが確認できた。
図37に示す比較例では、貯留部110内において、気体を導入する撹拌処理を行っていない。具体的には、貯留部110内にまず希釈液12を導入し、その後、貯留部110の下方から処理液11を導入した。そして、貯留部110内の混合液の一部を接続部154に移送した。
比較例では、サンプルAのDNA濃度は、約600pg/mLとなった。また、サンプルBのDNA濃度は、約1400pg/mLとなった。つまり、下方の混合液のほうがDNAの濃度が高くなっている。つまり、気体を導入する撹拌処理を行っていない比較例では、処理液11と希釈液12との撹拌が良好に行われていないことが確認できた。
次に、熱対流により撹拌を行った場合(比較例)と、気泡により撹拌を行った場合(実施例)について説明する。実施例では、貯留部110に処理液11および希釈液12を供給し、貯留部110に気体を導入して、貯留部110内を気泡により撹拌した。また、実施例では、処理液11を希釈液12により、10倍または50倍に希釈した。比較例では、貯留部に処理液11および希釈液12を供給し、貯留部を加熱して、貯留部内を熱対流により撹拌した。比較例では、処理液11を希釈液12により、30倍または50倍に希釈した。
図38に示すように、実施例では、0.4秒で撹拌が終了した。また、比較例では、撹拌が終了するまで、10分要した。これにより、気体を導入することにより、貯留部110内において短時間により攪拌が行われることが確認できた。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
10:対象成分(核酸)、11:処理液、12:希釈液、13:液滴形成用試料、14:液滴、15:分散媒体、16:試薬、100:検体処理チップ、110、110a、110b、110c:貯留部、111:気体供給部、112:導入口、113:フィルタ、140:基板、141:第1流路、141a:導入口、143:定量部、144:第2流路、144a:廃棄口、145:第3流路、146:第4流路、147a、147b、147c、147d:開閉弁、148:試薬定量部、150:処理流路、160:内筒、170:チップ保持部、171:孔、180:液滴形成流路、181:第1チャネル、182:第2チャネル、183:交差部分、185a、185b、185c、185d:液滴形成定量部、200:検体処理装置、201:設置部、202:送気部、203:供給部、206:押圧部、207:加熱部、300:カートリッジ
Claims (54)
- 貯留部を有する検体処理チップを用いて、検体中の対象成分を1分子毎または1個毎に包含する液滴を形成するために前記対象成分を希釈して液滴形成用試料を調製するための検体処理方法であって、
前記対象成分を含む処理液と、前記処理液を希釈する希釈液とを前記貯留部に貯留し、
前記貯留部内に気体を導入することにより、前記貯留部内の前記処理液と前記希釈液とを撹拌する、検体処理方法。 - 前記貯留部は、前記検体処理チップの基板上に接続された筒状の貯留槽であり、
前記貯留槽の底部から気体を導入して、気体を前記貯留槽内で上昇させることにより、前記処理液と前記希釈液とを撹拌する、請求項1に記載の検体処理方法。 - 0.1秒以上60秒以下の所定時間の間、前記貯留部内に気体を導入することにより、前記処理液と前記希釈液とを撹拌する、請求項1または2に記載の検体処理方法。
- 100mbar以上1000mbar以下の圧力により前記貯留部内に気体を導入することにより、前記処理液と前記希釈液とを撹拌する、請求項3に記載の検体処理方法。
- 前記希釈液を前記貯留部に貯留した後、前記処理液を前記貯留部に気体により送液する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の検体処理方法。
- 前記検体処理チップは、気体を導入する導入口を有し、
前記希釈液を前記貯留部に貯留した後、前記導入口から気体を導入することにより前記処理液を前記貯留部に送液し、
前記導入口から導入された気体により前記処理液の送液に続いて前記貯留部の底部から気体を導入する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の検体処理方法。 - 前記検体処理チップは、気体を導入する導入口を有し、
前記処理液を前記貯留部に貯留した後、前記導入口から気体を導入することにより前記希釈液を前記貯留部に送液し、
前記導入口から導入された気体により前記希釈液の送液に続いて前記貯留部の底部から気体を導入する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の検体処理方法。 - 前記検体処理チップは、定量部をさらに有しており、
前記定量部を用いて定量された前記処理液を前記貯留部に送液する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の検体処理方法。 - 前記定量部は、前記検体処理チップ内に形成された所定の内容量を有する内腔により形成されている、請求項8に記載の検体処理方法。
- 前記検体処理チップは、前記定量部の前記内腔と接続され、かつ、各々開閉弁を有する第1流路および第2流路をさらに有し、
前記第1流路は、前記処理液の導入口に接続され、
前記第2流路は、廃棄口に接続されており、
前記第1流路および前記第2流路を開状態とし、前記第1流路から前記処理液を送液して前記定量部の前記内腔に充填させて、前記処理液を定量する、請求項9に記載の検体処理方法。 - 前記検体処理チップは、前記定量部の前記内腔と接続され、かつ、各々開閉弁を有する第3流路および第4流路をさらに有し、
前記第3流路は、前記貯留部に接続され、
前記第4流路は、気体を送る送気部に接続されており、
前記第1流路および前記第2流路を開状態とし、前記第3流路および前記第4流路を閉状態とし、前記第1流路から前記処理液を送液して前記定量部の前記内腔に充填させる工程と、前記第1流路および前記第2流路を閉状態とし、前記第3流路および前記第4流路を開状態とし、前記送気部からの気体により前記定量部の前記内腔に充填された前記処理液を送液する工程とにより、所定量の前記処理液を前記貯留部に送液する、請求項10に記載の検体処理方法。 - 前記第1流路から前記処理液を送液して前記定量部の前記内腔に充填させる工程において、前記処理液を前記第1流路と前記第2流路と前記内腔とにおいて往復移動させて前記処理液の定量を行う、請求項10または11に記載の検体処理方法。
- 前記検体処理チップは、前記処理液の流れに沿って前記定量部および前記貯留部がこの順に複数直列に接続されており、
前段の前記定量部および前記貯留部により希釈された前記対象成分を含む混合液に対して、後段の前記定量部および前記貯留部により前記対象成分をさらに希釈する、請求項8〜12のいずれか1項に記載の検体処理方法。 - 前記対象成分の希釈倍率は、10倍以上100000倍以下である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の検体処理方法。
- 前記希釈液には、前記対象成分と反応する試薬が含有されている、請求項1〜14のいずれか1項に記載の検体処理方法。
- 前記対象成分と、前記希釈液と、を前記貯留部に貯留し、
前記対象成分と反応する試薬をさらに前記貯留部に送液する、請求項15に記載の検体処理方法。 - 前記検体処理チップは、試薬定量部をさらに有しており、
前記試薬定量部を用いて定量された前記試薬を前記貯留部に送液する、請求項16に記載の検体処理方法。 - 前記対象成分は、前記検体を処理することにより得られた前処理後の処理対象の成分である、請求項1〜17のいずれか1項に記載の検体処理方法。
- 前記対象成分は、核酸であり、
前記対象成分の前処理は、前記検体中の前記核酸を増幅する処理である、請求項18に記載の検体処理方法。 - 前記検体処理チップは前記対象成分の前処理を行うための処理流路を有しており、
前処理後の前記対象成分を、前記貯留部に貯留する、請求項18または19に記載の検体処理方法。 - 調製された前記液滴形成用試料を含む液滴を分散媒体中に形成する、請求項1〜20のいずれか1項に記載の検体処理方法。
- 前記液滴形成用試料を含む液滴を前記分散媒体中に形成する処理は、前記液滴形成用試料が流れる第1チャネルと、前記液滴形成用試料に対して非混和性を有する前記分散媒体が流れる第2チャネルと、前記第1チャネルと前記第2チャネルとが交わる交差部分と、を有する液滴形成流路により行われる、請求項21に記載の検体処理方法。
- 前記検体処理チップは、前記液滴形成流路をさらに有しており、
前記液滴形成用試料の所定量を前記液滴形成流路に供給する、請求項22に記載の検体処理方法。 - 前記貯留部と前記液滴形成流路とは、別体で前記検体処理チップに設けられている、請求項23に記載の検体処理方法。
- 前記貯留部と前記液滴形成流路とは、一体的に前記検体処理チップに設けられている、請求項23に記載の検体処理方法。
- 前記検体は、複数種類の前記対象成分を含み、
前記検体処理チップは、複数の前記液滴形成流路を有しており、
前記液滴形成用試料中における複数種類の前記対象成分の存在量に応じて、前記対象成分の種類毎に供給する前記液滴形成用試料の量を算出し、
各々算出した量の前記液滴形成用試料を、前記対象成分の種類毎に設けた前記液滴形成流路にそれぞれ供給する、請求項22〜25のいずれか1項に記載の検体処理方法。 - 前記貯留部は、平板状の前記検体処理チップ内に形成されており、
前記検体処理チップの主平面が水平方向と交差する方向になるように前記検体処理チップを配置した状態で、前記貯留部の下部から気体を導入し、前記貯留部内で気体を上昇させることにより前記処理液と前記希釈液とを撹拌する、請求項1に記載の検体処理方法。 - 前記貯留部に送液する前記対象成分を含む前記処理液の流速および時間を制御することにより、所定量の前記処理液を前記貯留部に貯留する、請求項1〜27のいずれか1項に記載の検体処理方法。
- 検体中の対象成分を処理するための検体処理方法であって、
前記対象成分を含む処理液と、前記処理液を希釈する希釈液とを検体処理チップの貯留部に貯留し、
前記貯留部内に気体を導入することにより、前記貯留部内の前記処理液と前記希釈液とを撹拌して液滴形成用試料を調製し、
調製された液滴形成用試料に含まれる前記対象成分を1分子毎または1個毎に包含する液滴を分散媒体中に形成する、検体処理方法。 - 前記対象成分の希釈倍率は、10倍以上100000倍以下である、請求項29に記載の検体処理方法。
- 前記液滴は、前記貯留部を有する前記検体処理チップとは異なる検体処理チップで、分散媒体中に形成される、請求項29または30に記載の検体処理方法。
- 検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分を含む液滴形成用試料を調製する検体処理チップであって、
前記対象成分を含む処理液と、前記対象成分を1分子毎または1個毎に液滴中に包含させるために前記処理液を希釈する希釈液とを貯留するための貯留部と、
前記貯留部内に気体を供給するための気体供給部と、を備える、検体処理チップ。 - 前記貯留部は、筒状の貯留槽により形成されている、請求項32に記載の検体処理チップ。
- 前記貯留槽は、底部に導入口を有し、
前記導入口は、中心軸線が前記貯留槽の中心軸線からずれる位置に配置されている、請求項33に記載の検体処理チップ。 - 前記貯留部に送液される前記処理液を定量するための定量部をさらに備える、請求項33または34に記載の検体処理チップ。
- 前記定量部が設けられた基板と、
前記定量部と前記貯留部とを接続し、前記定量部から前記貯留部に前記処理液を移動させるための第1接続流路と、をさらに備え、
前記貯留部の前記貯留槽は、前記基板上に接続されている、請求項35に記載の検体処理チップ。 - 前記定量部は、前記基板に形成された所定の内容量を有する内腔を含み、
前記処理液の導入口に接続する第1流路と、廃棄口に接続する第2流路と、前記貯留部に接続する前記第1接続流路としての第3流路と、気体を送る送気部に接続する第4流路とをさらに備え、
前記第1流路、前記第2流路、前記第3流路および前記第4流路の各々には開閉弁が設けられている、請求項36に記載の検体処理チップ。 - 前記貯留槽は、内側面が親水性を有するように形成されている、請求項33〜37のいずれか1項に記載の検体処理チップ。
- 前記貯留槽は、水平方向における断面積が前記貯留槽の上部にいくにしたがって大きくなるように形成されている、請求項33〜38のいずれか1項に記載の検体処理チップ。
- 前記貯留槽は、導入された気体が内側を通って上昇するための内筒を有する、請求項33〜39のいずれか1項に記載の検体処理チップ。
- 前記検体中の前記対象成分を前処理するための処理流路と、
前処理された前記対象成分を前記処理流路から前記定量部へ移送する第2接続流路と、をさらに備える、請求項35に記載の検体処理チップ。 - 前記液滴形成用試料を包含する液滴を分散媒体中に形成するための液滴形成流路と、
前記液滴形成用試料を前記貯留部から前記液滴形成流路へ移送する第3接続流路とを、さらに備え、
前記第3接続流路には前記液滴形成用試料を定量する液滴形成定量部が設けられている、請求項33〜41のいずれか1項に記載の検体処理チップ。 - 検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分を含む液滴形成用試料を調製する検体処理チップであって、
筒状の貯留槽を含み、前記対象成分を含む処理液と、前記対象成分を1分子毎または1個毎に液滴中に包含させるために前記処理液を希釈する希釈液とを貯留するための貯留部と、
前記貯留槽の下方に配置され、前記貯留部に気体を導入する導入口と、
前記貯留槽の上方に配置され、気体を透過可能なフィルタと、を備える、検体処理チップ。 - 前記フィルタは、フッ素を含むポリマーにより形成されている、請求項43に記載の検体処理チップ。
- 前記導入口は、中心軸線が前記貯留槽の中心軸線からずれる位置に配置されている、請求項43または44に記載の検体処理チップ。
- 検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分を処理する検体処理チップであって、
前記対象成分を含む処理液と、前記処理液を希釈する希釈液とを貯留するための貯留部と、
前記貯留部内に気体を供給するための気体供給部と、
前記貯留部により希釈して調製された液滴形成用試料に含まれる前記対象成分を1分子毎または1個毎に包含する液滴を分散媒体中に形成する液滴形成流路と、を備える、検体処理チップ。 - 請求項32〜46のいずれか1項に記載の検体処理チップを用いて、検体中の前記対象成分を処理するための検体処理装置であって、
前記検体処理チップが設置される設置部と、
前記対象成分を含む前記処理液と気体とを前記検体処理チップの前記貯留部に供給する供給部と、を備える、検体処理装置。 - 前記検体処理チップにおける前処理のための処理流路を温度調整するための加熱部をさらに備える、請求項47に記載の検体処理装置。
- 前記設置部は、チップ保持部に保持された前記検体処理チップがカートリッジとして設置される、請求項47または48に記載の検体処理装置。
- 前記チップ保持部は、上下方向に貫通する孔が設けられた枠状に形成されており、前記検体処理チップを枠により保持する、請求項49に記載の検体処理装置。
- 前記検体処理チップは、所定の内容量を有する内腔により形成された定量部と、前記内腔に接続され、かつ、各々開閉弁を有する第1流路および第2流路とを有し、
前記第1流路は、前記処理液の導入口に接続され、
前記第2流路は、廃棄口に接続され、
前記第1流路の開閉弁および前記第2流路の開閉弁を、それぞれ、押圧の有無により開閉する押圧部をさらに備える、請求項47〜50のいずれか1項に記載の検体処理装置。 - 前記検体処理チップは、前記内腔に接続され、かつ、各々開閉弁を有する第3流路および第4流路とを有し、
前記第3流路は、前記貯留部に接続され、
前記第4流路は、気体を送る前記供給部に接続されており、
前記押圧部は、前記第3流路の開閉弁および前記第4流路の開閉弁を、それぞれ、押圧の有無により開閉する、請求項51に記載の検体処理装置。 - 前記押圧部により、前記第1流路および前記第2流路を開状態とし、前記第3流路および前記第4流路を閉状態とし、前記第1流路から前記処理液を送液して前記定量部の前記内腔に充填させ、前記第1流路および前記第2流路を閉状態とし、前記第3流路および前記第4流路を開状態とし、前記供給部により前記定量部の前記内腔に充填された前記処理液を送液することにより、所定量の前記処理液を前記貯留部に送液する、請求項52に記載の検体処理装置。
- 検体中の対象成分を含む液滴形成用試料を調製する検体処理チップが設置される設置部と、
前記対象成分を含む処理液と気体とを前記検体処理チップの貯留部に供給する供給部と、を備え、
前記供給部は、0.1秒以上60秒以下の所定時間の間、前記貯留部内に気体を導入する、検体処理装置。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007136322A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 反応物質同士の拡散および反応を効率化したマイクロリアクタ、およびそれを用いた反応方法 |
WO2007125642A1 (ja) * | 2006-04-05 | 2007-11-08 | Nikkiso Co., Ltd. | 混合器、混合装置及び医療成分測定ユニット |
JP2007333706A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Sekisui Chem Co Ltd | カートリッジ式検出装置 |
JP2009014529A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Panasonic Corp | 分析用デバイス、分析用デバイスを用いる分析装置、および液体試料成分測定方法 |
JP2010188305A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Sharp Corp | 流体混合装置及び流体混合方法 |
JP2017158491A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | シスメックス株式会社 | 検体処理方法、検体処理チップおよび検体処理装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6287850B1 (en) * | 1995-06-07 | 2001-09-11 | Affymetrix, Inc. | Bioarray chip reaction apparatus and its manufacture |
US6420114B1 (en) * | 1999-12-06 | 2002-07-16 | Incyte Genomics, Inc. | Microarray hybridization chamber |
US8323984B2 (en) * | 2002-12-19 | 2012-12-04 | Beckman Coulter, Inc. | Method and apparatus for mixing blood samples for cell analysis |
US20080311585A1 (en) * | 2005-11-02 | 2008-12-18 | Affymetrix, Inc. | System and method for multiplex liquid handling |
KR101541458B1 (ko) * | 2008-07-03 | 2015-08-04 | 삼성전자주식회사 | 유체 혼합 방법 및 유체 혼합 장치 |
JP5340760B2 (ja) * | 2009-02-12 | 2013-11-13 | 倉敷紡績株式会社 | 流体制御方法及び流体制御装置 |
KR20110046867A (ko) * | 2009-10-29 | 2011-05-06 | 삼성전자주식회사 | 기체 제공부를 포함하는 미세 유동 장치, 및 이를 이용한 액체 혼합 방법 및 에멀젼 형성 방법 |
US11118218B2 (en) * | 2012-09-12 | 2021-09-14 | Cypho, Inc. | Common port emulsion generation system |
-
2018
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-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007136322A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 反応物質同士の拡散および反応を効率化したマイクロリアクタ、およびそれを用いた反応方法 |
WO2007125642A1 (ja) * | 2006-04-05 | 2007-11-08 | Nikkiso Co., Ltd. | 混合器、混合装置及び医療成分測定ユニット |
JP2007333706A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Sekisui Chem Co Ltd | カートリッジ式検出装置 |
JP2009014529A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Panasonic Corp | 分析用デバイス、分析用デバイスを用いる分析装置、および液体試料成分測定方法 |
JP2010188305A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Sharp Corp | 流体混合装置及び流体混合方法 |
JP2017158491A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | シスメックス株式会社 | 検体処理方法、検体処理チップおよび検体処理装置 |
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