JP2022031754A - Fluid device and use thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体デバイス及びその使用に関する。より具体的には、流体デバイス及び流体を撹拌する方法に関する。 The present invention relates to fluid devices and their use. More specifically, the present invention relates to a fluid device and a method for stirring a fluid.
近年、体外診断分野や生物学的な研究における試験の高速化、高効率化、集積化、検査機器の超小型化を目指したμ-TAS(Micro-Total Analysis Systems)の開発等が注目を浴びており、世界的に活発な研究が進められている。 In recent years, the development of μ-TAS (Micro-Total Analysis Systems) aimed at speeding up, increasing efficiency, integration, and ultra-miniaturization of testing equipment in the field of in vitro diagnostics and biological research has attracted attention. Active research is underway worldwide.
μ-TASは、少量の試料で測定、分析が可能なこと、持ち運びが可能なこと、低コストで使い捨てが可能なこと等において、従来の検査機器に比べて優れている。特に、高価な試薬を使用する場合や少量多検体を検査する場合において、有用性が高い方法として注目されている。 μ-TAS is superior to conventional inspection equipment in that it can be measured and analyzed with a small amount of sample, that it can be carried, and that it can be disposable at low cost. In particular, it is attracting attention as a highly useful method when an expensive reagent is used or when a small amount and a large number of samples are inspected.
μ-TAS等の小型の流体デバイス中で酵素反応、抗原抗体反応、核酸ハイブリダイゼーション反応等を行う場合、再現性の向上、検出シグナルの増強等の観点から、反応溶液を十分に撹拌し、検出反応を均一化することが重要である。したがって、微量の溶液を撹拌し、溶液を混合する技術が求められている。 When performing an enzyme reaction, antigen-antibody reaction, nucleic acid hybridization reaction, etc. in a small fluid device such as μ-TAS, the reaction solution is sufficiently stirred and detected from the viewpoint of improving reproducibility and enhancing the detection signal. It is important to homogenize the reaction. Therefore, there is a demand for a technique of stirring a small amount of solution and mixing the solution.
一実施形態に係る流体デバイスは、流路と、前記流路に配置される、閉じることによって前記流路の所定の領域を画定する第1の区画バルブ及び第2の区画バルブと、前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブとの間に配置され、前記流路の流路壁の少なくとも一部を形成する第1のダイアフラム部材及び第2のダイアフラム部材と、を備え、前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブを閉じた状態で、前記第1のダイアフラム部材及び前記第2のダイアフラム部材の少なくとも一方を変形可能である。 The fluid device according to the embodiment includes a flow path, a first partition valve and a second partition valve arranged in the flow path, which define a predetermined area of the flow path by closing, and the first partition valve. A first diaphragm member and a second diaphragm member arranged between the partition valve and the second partition valve and forming at least a part of the flow path wall of the flow path, the first. With the partition valve and the second partition valve closed, at least one of the first diaphragm member and the second diaphragm member can be deformed.
一実施形態に係る流体デバイスは、接合面で接合される第1の基板及び第2の基板を備え、前記第1の基板又は第2の基板の少なくとも一方は、両基板を接合することにより流路を形成する溝を接合面に有し、前記溝は2つの区画バルブを備え、前記第1の基板は、前記2つの区画バルブの間であり前記溝と対向する位置に配置される第1貫通孔と第2貫通孔を有し、前記第1貫通孔の溝側の開口部は流路の軸に向かう方向に変形可能である第1のダイアフラム部材で塞がれており、前記第2貫通孔の溝側の開口部は流路の軸から離れる方向に変形可能である第2のダイアフラム部材で塞がれている。 The fluid device according to one embodiment includes a first substrate and a second substrate to be joined at a joining surface, and at least one of the first substrate or the second substrate is flown by joining both substrates. A first having a groove forming a path on the joint surface, said groove comprising two compartment valves, the first substrate being located between the two compartment valves and facing the groove. The opening on the groove side of the first through hole, which has a through hole and a second through hole, is closed by a first diaphragm member that is deformable in the direction toward the axis of the flow path, and the second through hole is formed. The groove-side opening of the through hole is closed by a second diaphragm member that is deformable in a direction away from the axis of the flow path.
一実施形態に係る流体を撹拌する方法は、上記の流体デバイスの前記流路に前記流体を導入する工程と、前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブを閉じる工程と、前記第1のダイアフラム部材を前記流路の軸に向かう方向に変形し、前記第1のダイアフラム部材の変形を解消することを繰り返す工程と、を備える。 The method for stirring the fluid according to the embodiment includes a step of introducing the fluid into the flow path of the fluid device, a step of closing the first partition valve and the second partition valve, and the first step. The present invention comprises a step of repeatedly deforming the diaphragm member in the direction toward the axis of the flow path and eliminating the deformation of the first diaphragm member.
以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一又は対応する符号を付し、重複する説明は省略する。なお、各図における寸法比は、説明のため誇張している部分があり、必ずしも実際の寸法比とは一致しない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as the case may be. In the drawings, the same or corresponding parts are designated by the same or corresponding reference numerals, and duplicated description will be omitted. The dimensional ratio in each figure is exaggerated for the sake of explanation and does not necessarily match the actual dimensional ratio.
[流体デバイス]
(第1実施形態)
一実施形態において、本発明は、流路と、前記流路に配置される、閉じることによって前記流路の所定の領域を画定する第1の区画バルブ及び第2の区画バルブと、前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブとの間に配置され、前記流路の流路壁の少なくとも一部を形成する第1のダイアフラム部材及び第2のダイアフラム部材と、を備え、前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブを閉じた状態で、前記第1のダイアフラム部材及び前記第2のダイアフラム部材の少なくとも一方を変形可能である、流体デバイスを提供する。
[Fluid device]
(First Embodiment)
In one embodiment, the present invention comprises a flow path, a first partition valve and a second partition valve arranged in the flow path that define a predetermined area of the flow path by closing, and the first partition valve. A first diaphragm member and a second diaphragm member arranged between the partition valve and the second partition valve and forming at least a part of the flow path wall of the flow path, the first. Provided is a fluid device capable of deforming at least one of the first diaphragm member and the second diaphragm member with the partition valve and the second partition valve closed.
本流体デバイスにおいて、前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブを閉じることにより、前記流路の前記第1のダイアフラム部材及び前記第2のダイアフラム部材を含む領域が画定され、前記第1のダイアフラム部材又は前記第2のダイアフラム部材が変形することにより、前記画定された領域に存在する前記流体が撹拌される。 In the present fluid device, by closing the first partition valve and the second partition valve, a region including the first diaphragm member and the second diaphragm member of the flow path is defined, and the first partition valve is defined. By deforming the diaphragm member or the second diaphragm member, the fluid existing in the defined region is agitated.
前記画定された領域の体積、すなわち、本実施形態の流体デバイスで撹拌することができる流体の体積は、例えば10μL以下であり、例えば6μL以下である。 The volume of the defined region, that is, the volume of the fluid that can be agitated by the fluid device of the present embodiment is, for example, 10 μL or less, for example, 6 μL or less.
従来、このような微小な体積の流体を撹拌することは困難であった。特に、本発明のような流体デバイスにおいて、流路上で、微小な体積の流体を撹拌することは困難であった。微小な体積の流体が導入される流路の流路径は、設計上細くなるため、流路内では流体は一般的に層流で流れる。そのため流路に導入された異なる液体や異なる密度の液体は混合されにくく、分布が均一になるように撹拌するためには長時間を要した。 Conventionally, it has been difficult to agitate such a minute volume of fluid. In particular, in a fluid device such as the present invention, it has been difficult to agitate a minute volume of fluid on a flow path. Since the flow path diameter of the flow path into which a minute volume of fluid is introduced is narrow in design, the fluid generally flows in a laminar flow in the flow path. Therefore, it is difficult to mix different liquids and liquids having different densities introduced into the flow path, and it takes a long time to stir so that the distribution becomes uniform.
これに対し、実施例において後述するように、本実施形態の流体デバイスにより、微小な体積の流体を効率よく撹拌することができる。本実施形態の流体デバイスで撹拌する流体は、液体であってもよく、気体であってもよい。また、液体を撹拌する場合、液体は磁性粒子等の粒子を含んでいてもよい。 On the other hand, as will be described later in the examples, the fluid device of the present embodiment can efficiently agitate a minute volume of fluid. The fluid agitated by the fluid device of the present embodiment may be a liquid or a gas. Further, when the liquid is agitated, the liquid may contain particles such as magnetic particles.
本実施形態の流体デバイスにおいて、流体が流れる流路とは、流体を流すための流路を意味し、流体が流れている状態及び流体が流れていない状態の双方を含む。 In the fluid device of the present embodiment, the flow path through which the fluid flows means a flow path for flowing the fluid, and includes both a state in which the fluid is flowing and a state in which the fluid is not flowing.
図1は、一実施形態に係る流体デバイス100の構造を説明する上面図及び断面図である。流体デバイス100は、流体Lを流すための流路110と、第1の区画バルブ120と、第2の区画バルブ130と、第1のダイアフラム部材140と、第2のダイアフラム部材150と、を備え、流路110に、第1の区画バルブ120、第1のダイアフラム部材140、第2のダイアフラム部材150及び第2の区画バルブ130がこの順に設けられている。
FIG. 1 is a top view and a sectional view illustrating the structure of the
流路110の断面は、例えば略矩形、円形、楕円形である。流路110には、第1のダイアフラム部材140、第2のダイアフラム部材150、第1の区画バルブ120、第2の区画バルブ130の、それぞれの一部が露出している。第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じることにより、流路110の第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150を含む領域115が画定され、第1のダイアフラム部材140又は第2のダイアフラム部材150が変形することにより、画定された領域115に存在する前記流体Lが撹拌される。
The cross section of the
図1の例では、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130が閉じており、領域115が画定されている。本明細書において、「画定」とは、流路の対象領域を流路の他の領域から区別することを意味し、「遮断」、「独立」等といいかえることができる。
In the example of FIG. 1, the
第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150は、流路110の軸方向(流体Lが流れる方向)に垂直な方向に変形するものであってよい。流路110の軸方向に垂直な方向は、流路110の軸に向かう方向、後述する第2の基板220の厚さ方向等といいかえることができる。
The
第1のダイアフラム部材140又は第2のダイアフラム部材150が変形することにより、それぞれ、第2のダイアフラム部材150又は第1のダイアフラム部材140が変形することにより生じる、画定された領域115の体積の変化が吸収される。
Changes in the volume of the
より具体的には、第1のダイアフラム部材140が突出するように流路110の軸に向かう方向に変形すると、押しのけられた流体Lが、第2のダイアフラム部材150を流路110の外側に向かって押し出して変形させる。すなわち、第1のダイアフラム部材140の変形によって、流体Lには第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう圧力がかかり、その圧力が第2のダイアフラム部材150を流路110の軸から離れる方向に変形させる。これにより、領域115の体積は第1のダイアフラム部材140の変形前と実質的に同じ体積に維持される。このように、第1のダイアフラム部材140又は第2のダイアフラム部材150を変形させたときに、第2のダイアフラム部材150又は第1のダイアフラム部材140が変形して領域115の体積が実質的に変化しないことを、体積の変化が吸収されるという。
More specifically, when the
同様に、第2のダイアフラム部材150が流路110の軸に向かう方向に突出するように変形すると、押しのけられた流体Lが、第1のダイアフラム部材140を流路の外側に向かって押し出して変形させる。すなわち、第2のダイアフラム部材150の変形によって、流体Lには第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう圧力がかかり、その圧力が第1のダイアフラム部材140を流路110の軸から離れる方向に変形させる。領域115の体積は第2のダイアフラム部材150の変形前と実質的に同じ体積に維持される。
Similarly, when the
なお、第1のダイアフラム部材140の変形から第2のダイアフラム部材150の変形まで、又は第2のダイアフラム部材150の変形から第1のダイアフラム部材140の変形までには、領域115に存在する流体Lによって領域115の体積が変化した影響が及ぶまでに時間を要する場合がある。このため、第1のダイアフラム部材140の変形から第2のダイアフラム部材150の変形まで、又は第2のダイアフラム部材150の変形から第1のダイアフラム部材140の変形までには、時間差が生じる場合がある。
From the deformation of the
本実施形態の流体デバイスは、第1のダイアフラム部材140を流路110の軸に向かう方向に変形させた結果、第2のダイアフラム部材150が流路110の軸から離れる方向に変形するものであってもよい。また、第2のダイアフラム部材150を流路110の軸に向かう方向に変形させた結果、第1のダイアフラム部材140が流路110の軸から離れる方向に変形するものであってもよい。また、第1のダイアフラム部材140を流路110の軸から離れる方向に凹むように変形した結果、流体Lに第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう圧力がかかり、その圧力が第2のダイアフラム部材150を流路110の軸に向かう方向に変形させてもよい。また、第2のダイアフラム部材150を流路110の軸から離れる方向に凹むように変形した結果、流体Lに第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう圧力がかかり、その圧力が第1のダイアフラム部材140を流路110の軸に向かう方向に変形させてもよい。
In the fluid device of the present embodiment, as a result of deforming the
図1の例では、第1のダイアフラム部材140が流路110の軸に向かう方向に変形し、第2のダイアフラム部材150が流路110の軸から離れる方向に変形している。そして、第1のダイアフラム部材140の変形により、生じた領域115の体積の変化は、第2のダイアフラム部材150が変形することにより吸収され、領域115の体積は第1のダイアフラム部材140の変形前と同じ体積に維持されている。
In the example of FIG. 1, the
本実施形態の流体デバイスにおいて、第1のダイアフラム部材140の変形量及び第2ダイアフラム部材150の変形量は、実質同一であってもよい。特に、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150の形状、大きさ、材質等がほぼ同一であると、第1のダイアフラム部材140の変形量及び第2ダイアフラム部材150の変形量は、実質同一となる傾向にある。ここで、実質同一とは、同一であること、又は、略同一であり、流体デバイスの製造上回避することが困難な誤差程度の差が存在することを意味する。
In the fluid device of the present embodiment, the amount of deformation of the
本実施形態の流体デバイスにおいて、画定された領域115の体積と、撹拌される流体Lの体積は等しくてもよい。画定された領域115が流体Lで完全に満たされた場合、画定された領域115の体積と、撹拌される流体Lの体積は等しくなる。
In the fluid device of this embodiment, the volume of the defined
後述するように、本実施形態の流体デバイスにおいて、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じることにより、流路110の第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150を含む領域115が画定される。また、領域115が画定された状態で、第1のダイアフラム部材140又は第2のダイアフラム部材150が変形することにより、画定された領域115に存在する流体Lが、第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向、又は第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向に移動し、撹拌される。
As will be described later, in the fluid device of the present embodiment, by closing the
《区画バルブ》
本実施形態の流体デバイスにおいて、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130は、領域115を画定することができれば特に制限されないが、例えばダイアフラムバルブであってもよい。第1区画バルブ120と第2区画バルブ130との間の距離は、例えば、0.1~100mm程度であり、0.5~50mm程度であり、1~20mm程度である。第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130は、流路110に配置され、流路110の一部を構成する。流路110を流れる流体は、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130と接触し、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130の開閉動作により流体の流れが変化する。
《Partition valve》
In the fluid device of the present embodiment, the
第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130は、流路110において開閉動作が可能であるように動作すればよい。後述するダイアフラム部材とは異なり、特に流路の軸から離れる方向に変形しないように、流路と反対側の面が基板と接していてもよく、また一方向にしかバルブが変形しないように制御されていてもよい。
The
図2(a)及び(b)は、ダイアフラムバルブの構造の一例を説明する断面図である。図2(a)はダイアフラムバルブ200の開状態を示し、図2(b)はダイアフラムバルブ200の閉状態を示す。図2(a)及び(b)に示すように、ダイアフラムバルブ200は、第1の基板210と、エラストマー材料からなる弾性部材230と、第2の基板220とを備えている。第2の基板220と弾性部材230とは密着した状態で接着されている。また、第1の基板210とダイアフラム部材230との間の空間は流体Lを流すための流路110を形成している。また、第2の基板220の一部には貫通孔240が設けられている。また、貫通孔240においては、弾性部材230が露出している。
2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views illustrating an example of the structure of a diaphragm valve. FIG. 2A shows an open state of the
図2(a)に示すダイアフラムバルブ200の開状態では、流路110の内部を流体Lが流れることができる。一方、図2(b)に示すように、ダイアフラムバルブ200の貫通孔240からバルブ制御用の流体を供給し、貫通孔240の内部を加圧すると、弾性部材230が変形し、変形した弾性部材230の一部が第1の基板210と密着する。この状態は、ダイアフラムバルブ200の閉状態である。その結果、流路110の内部の流体Lの流れが遮断される。
In the open state of the
図2(b)の例では、ダイアフラムバルブ200は、流路110の軸方向(流体Lが流れる方向)に垂直な方向(流路110の軸に向かう方向)に変形している。また、ダイアフラムバルブ200は、第2の基板220の厚さ方向に変形している。
In the example of FIG. 2B, the
ここで、図2(a)及び(b)に示すように、ダイアフラムバルブ200の閉状態をより強固なものとするために、貫通孔240と対向する第1の基板210の領域には凸部211が形成されていてもよい。
Here, as shown in FIGS. 2A and 2B, in order to make the closed state of the
ダイアフラムバルブ200は、流体により開閉を制御されてもよい。バルブ制御用の流体としては、N2ガス、空気等の気体、水、油等の液体等が挙げられる。バルブ制御用の流体は、例えば、貫通孔240に接続されたチューブ等により供給することができる。あるいは、バルブの開閉は、機械的な力や電磁力で制御されてもよい。
The opening and closing of the
また、弾性部材230を形成するエラストマー材料としては、貫通孔240の内部の圧力変化に応じて貫通孔240の軸線方向に変形可能な材料であれば特に限定されず、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン等のシリコーン系エラストマー等が挙げられる。
The elastomer material forming the
図2(b)に示す閉状態のダイアフラムバルブ200において、貫通孔240の内部に印加していた圧力を低下させると、変形していた弾性部材230が元の形状に戻り、再び図2(a)に示す開状態となる。その結果、再び流路110の内部を流体Lが流れることができるようになる。
In the
ダイアフラムバルブの構造は、上述したものに限られない。例えば、図3(a)及び(b)に示すダイアフラムバルブ300を用いることもできる。図3(a)はダイアフラムバルブ300の開状態を示し、図3(b)はダイアフラムバルブ300の閉状態を示す。
The structure of the diaphragm valve is not limited to that described above. For example, the
図3(a)及び(b)に示すように、ダイアフラムバルブ300は、上述したダイアフラムバルブ200と比較すると、弾性部材230が第2の基板220の全面に配置されておらず、ダイアフラムバルブ300の周囲のみに局所的に配置されている点が主に異なっている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the
ダイアフラムバルブ300の弾性部材230は、アンカー部231を備えていることにより、弾性部材230を加圧により変形させた場合においても、弾性部材230が破損して第2の基板220から剥離することが抑制されている。
Since the
図3(a)に示すダイアフラムバルブ300の開状態では、流路110の内部を流体Lが流れることができる。一方、図3(b)に示すように、ダイアフラムバルブ300の貫通孔240からバルブ制御用の流体を供給し、貫通孔240の内部を加圧すると、弾性部材230が変形し、変形した弾性部材230の一部が第1の基板210と密着する。この状態は、ダイアフラムバルブ300の閉状態である。その結果、流路110の内部の流体Lの流れが遮断される。
In the open state of the
図3(b)の例では、ダイアフラムバルブ300は、流路110の軸方向(流体Lが流れる方向)に垂直な方向(流路110の軸に向かう方向)に変形している。またダイアフラムバルブ300は、第2の基板220の厚さ方向に変形している。
In the example of FIG. 3B, the
ダイアフラムバルブ300において、バルブ制御用の流体としては、ダイアフラムバルブ200と同様のものを用いることができる。あるいは、ダイアフラムバルブ300の開閉は、機械的な力や電磁力で制御されてもよい。また、弾性部材230を形成するエラストマー材料としては、ダイアフラムバルブ200と同様のものを用いることができる。
In the
図3(b)に示す閉状態のダイアフラムバルブ300において、貫通孔240の内部に印加していた圧力を低下させると、変形していた弾性部材230が元の形状に戻り、再び図3(a)に示す開状態となる。その結果、再び流路110の内部を流体Lが流れることができるようになる。
In the
第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130がダイアフラムバルブである場合、図2(b)又は図3(b)に示すように、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じることにより、流路110の第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150を含む領域115を画定することができる。
When the
第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130は、ノーマリークローズド・バルブであってもよく、ノーマリーオープン・バルブであってもよい。ノーマリークローズド・バルブは、定常状態において閉状態であり、バルブを作動させることによって開状態となるバルブである。また、ノーマリーオープン・バルブは、定常状態において開状態であり、バルブを作動させることによって閉状態となるバルブである。
The
第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130がノーマリークローズド・バルブである場合、定常状態において第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130は閉状態であり、バルブを作動させることによって、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130により画定された領域115が解放される。
When the
また、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130がノーマリーオープン・バルブである場合、定常状態において第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130は開状態であり、バルブを作動させることによって閉状態となり、流路110の一部の領域115が画定された領域となる。
Further, when the
《ダイアフラム部材》
本実施形態の流体デバイスにおいて、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150はエラストマー材料から形成されていてもよい。エラストマー材料としては、ダイアフラムバルブの弾性部材について上述したものと同様のものを用いることができる。第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150は、流体により開閉を制御されてもよい。バルブ制御用の流体としては、N2ガス、空気等の気体、水、油等の液体等が挙げられる。あるいは、バルブの開閉は、機械的な力や電磁力で制御されてもよい。
<< Diaphragm member >>
In the fluid device of this embodiment, the
第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150は、流路110に配置され、流路110の流路壁の一部を構成する。流路110を流れる流体は、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150と接触し、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150の変形により流体の流れが変化する。
The
第1のダイアフラム部材140第2のダイアフラム部材150は対となっており、一方のダイアフラム部材が変形することによる流体の移動に伴い、他方のダイアフラム部材は一方のダイアフラム部材とは逆方向に変形する。そのため、例えば第1のダイアフラム部材140が流路110の軸に向かう方向に変形可能であり、第2のダイアフラム部材150が流路110の軸から離れる方向に変形可能である。あるいは、例えば、第2のダイアフラム部材150が流路110の軸に向かう方向に変形可能であり、第1のダイアフラム部材140が流路110の軸から離れる方向に変形可能である。あるいは、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150の双方が、流路110の軸に向かう方向と流路110の軸から離れる方向との双方向に変形可能である。この点が、上述した第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130が、流路110において開閉動作が可能であるように動作すればよい点とは異なる。
The
第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150は、変形することにより流路110を遮断するものであってもよい。あるいは、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150は、変形することにより領域115の体積を変化させることができる限り、流路110を遮断しないものであってもよい。
The
第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150が、変形することにより流路110を遮断するものである場合、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150は、上述したものと同様のダイアフラムバルブであってもよい。第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150は、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130と同じものであってもよい。
When the
《検出部》
本実施形態の流体デバイスにおいて、領域115は、酵素反応、抗原抗体反応、核酸ハイブリダイゼーション反応等を行う反応部であってもよい。領域115に存在する流体Lを撹拌する結果、上記の反応を均一に行い、再現性の向上、検出シグナルの増強等の効果が得られる。
"Detection unit"
In the fluid device of the present embodiment, the
本実施形態の流体デバイスは、酵素反応、抗原抗体反応、核酸ハイブリダイゼーション反応等を検出する検出部を更に備えていてもよい。検出部は領域115の外部に存在しており、撹拌後の反応液を検出部に送液して反応結果を検出してもよい。あるいは、検出部は領域115の内部に存在していてもよい。
The fluid device of the present embodiment may further include a detection unit for detecting an enzyme reaction, an antigen-antibody reaction, a nucleic acid hybridization reaction, and the like. The detection unit exists outside the
例えば、検出部は、領域115において、第1のダイアフラム部材140と第2のダイアフラム部材150との間に配置されていてもよい。
For example, the detection unit may be arranged between the
検出部が領域115の内部に存在している場合、撹拌を行っている間、すなわち、酵素反応、抗原抗体反応、核酸ハイブリダイゼーション反応等を実行している間にもリアルタイムに検出を行うことができる。
When the detection unit is present inside the
検出部は、例えば、酵素反応、抗原抗体反応、核酸ハイブリダイゼーション反応等を光学的に検出するものであってもよいし、電気的に検出するものであってもよい。光学的に検出する検出器としては、分光光度計、蛍光光度計等が挙げられるがこれらに限定されない。 The detection unit may, for example, optically detect an enzyme reaction, an antigen-antibody reaction, a nucleic acid hybridization reaction, or the like, or may electrically detect it. Examples of the detector for optically detecting include, but are not limited to, a spectrophotometer, a fluorometer, and the like.
《流体デバイス》
本実施形態の流体デバイスは、接合面で接合される第1の基板及び第2の基板を備え、前記第1の基板又は第2の基板の少なくとも一方は、両基板を接合することにより流路を形成する溝を接合面に有し、前記溝は2つの区画バルブを備え、前記第1の基板は、前記2つの区画バルブの間であり前記溝と対向する位置に配置される第1貫通孔と第2貫通孔を有し、前記第1貫通孔の溝側の開口部は流路の軸に向かう方向に変形可能である第1のダイアフラム部材で塞がれており、前記第2貫通孔の溝側の開口部は流路の軸から離れる方向に変形可能である第2のダイアフラム部材で塞がれている。
《Fluid device》
The fluid device of the present embodiment includes a first substrate and a second substrate to be joined at a joint surface, and at least one of the first substrate or the second substrate is a flow path by joining both substrates. The groove comprises two compartment valves, and the first substrate is a first penetration located between the two compartment valves and facing the groove. The opening on the groove side of the first through hole, which has a hole and a second through hole, is closed by a first diaphragm member that is deformable in the direction toward the axis of the flow path, and the second through. The groove-side opening of the hole is closed by a second diaphragm member that is deformable in a direction away from the axis of the flow path.
本実施形態の流体デバイスはカートリッジであってもよい。すなわち、本実施形態の流体デバイスは、自由に着脱することができる部品であり、分析装置に着脱するものであってもよい。あるいは、本実施形態の流体デバイスは、分析装置に着脱するカートリッジに組み込まれた流体デバイスの一部であってもよい。 The fluid device of this embodiment may be a cartridge. That is, the fluid device of the present embodiment is a component that can be freely attached and detached, and may be attached to and detached from the analyzer. Alternatively, the fluid device of the present embodiment may be a part of the fluid device incorporated in the cartridge attached to and detached from the analyzer.
本実施形態の流体デバイスにおいて、少なくとも2枚の基板が積層構造をとっている。2枚の基板の接合面には、流路110となる溝が形成されている。1枚の基板は、少なくとも2つの貫通孔を有しており、それぞれの貫通孔の接合面側にはダイアフラム部材が備えられている。これらのダイアフラム部材は、第1のダイアフラム部材140、第2のダイアフラム部材150となる。後述する通り、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130がダイアフラム部材である場合には、1枚の基板は、さらに2つの貫通孔を備え、それぞれの貫通孔の接合面側には弾性部材が備えられていてもよい。これらの弾性部材は、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130となる。
In the fluid device of this embodiment, at least two substrates have a laminated structure. A groove serving as a
[液体を撹拌する方法]
(第1実施形態)
1実施形態において、本発明は、流体を撹拌する方法であって、上述した流体デバイスの前記流路に前記流体を導入する工程と、前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブを閉じる工程と、前記第1のダイアフラム部材を前記流路の軸に向かう方向に変形し、前記第1のダイアフラム部材の変形を解消することを繰り返す工程と、を備える方法を提供する。本実施形態の方法により、微小な体積の流体を効率よく撹拌することができる。
[How to stir the liquid]
(First Embodiment)
In one embodiment, the present invention is a method of stirring a fluid, wherein the fluid is introduced into the flow path of the fluid device described above, and the first partition valve and the second partition valve are closed. Provided is a method comprising a step and a step of repeatedly deforming the first diaphragm member in a direction toward the axis of the flow path and eliminating the deformation of the first diaphragm member. By the method of this embodiment, a minute volume of fluid can be efficiently agitated.
本実施形態の方法は、流体を撹拌する方法であって、上述した流体デバイスの前記流路に前記流体を導入する工程と、前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブを閉じて、前記流路の前記第1のダイアフラム部材及び前記第2のダイアフラム部材を含む領域を画定する工程と、前記第1のダイアフラム部材を前記流路の軸に向かう方向に変形し、その結果、前記画定された領域に存在する前記流体が前記第1のダイアフラム部材から前記第2のダイアフラム部材に向かう方向に移動すると共に、前記第2のダイアフラム部材が前記流路の軸から離れる方向に変形する工程と、前記第1のダイアフラム部材の変形を解消し、その結果、前記領域に存在する前記流体が前記第2のダイアフラム部材から前記第1のダイアフラム部材に向かう方向に移動すると共に、前記第2のダイアフラム部材の変形が解消される工程と、を備え、前記画定された領域に存在する前記流体が前記第1のダイアフラム部材から前記第2のダイアフラム部材に向かう方向又はその反対方向に移動することにより撹拌される方法であってもよい。 The method of the present embodiment is a method of stirring a fluid, in which the step of introducing the fluid into the flow path of the above-mentioned fluid device and the first partition valve and the second partition valve are closed. The step of defining the region including the first diaphragm member and the second diaphragm member of the flow path, and the process of deforming the first diaphragm member in a direction toward the axis of the flow path, and as a result, the definition. A step of moving the fluid existing in the region from the first diaphragm member toward the second diaphragm member and deforming the second diaphragm member in a direction away from the axis of the flow path. , The deformation of the first diaphragm member is eliminated, and as a result, the fluid existing in the region moves in the direction from the second diaphragm member toward the first diaphragm member, and the second diaphragm member. Stirring by moving the fluid present in the defined region from the first diaphragm member toward the second diaphragm member or vice versa, comprising a step of eliminating deformation of the member. It may be the method to be done.
以下、図4(a)~(d)を参照しながら、第1実施形態に係る流体の撹拌方法を説明する。図4(a)は、上述した流体デバイスの一例を示す断面図である。図4(a)に示すように、まず、流体デバイス100の流路110に流体Lを導入する。流体デバイス100の流路110への流体Lの導入方法は特に制限されず、流路110に接続された不図示のポンプ等により行ってもよい。
Hereinafter, the method for stirring the fluid according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (d). FIG. 4A is a cross-sectional view showing an example of the above-mentioned fluid device. As shown in FIG. 4A, first, the fluid L is introduced into the
続いて、図4(b)に示すように、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じて、流路110の第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150を含む領域115を画定する。領域115が画定されると、領域115の内部に存在していた流体Lの流れが停止し、静止状態となる。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (b), the region including the
続いて、図4(c)に示すように、第1のダイアフラム部材140を流路110の軸に向かう方向(矢印140D1で示す方向)に変形させる。ダイアフラム部材140の変形は、上述したダイアフラムバルブの制御と同様にして行うことができる。例えば、バルブ制御用の流体として上述したものと同様の流体を、矢印140D1の方向に供給することにより、ダイアフラム部材140を変形させることができる。あるいは、機械的な力や電磁力でダイアフラム部材140を変形させてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, the
その結果、画定された領域115に存在する流体Lが第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向(矢印LD1で示す方向)に移動すると共に、第2のダイアフラム部材150が流路110の軸から離れる方向(矢印150D1で示す方向)に変形する。
As a result, the fluid L existing in the defined
第1のダイアフラム部材140が変形することにより生じた領域115の体積の変化は、第2のダイアフラム部材150が変形することにより吸収され、領域115の体積は第1のダイアフラム部材140の変形前と同じ体積に維持される。
The change in the volume of the
続いて、図4(d)に示すように、第1のダイアフラム部材140の変形を解消する。第1のダイアフラム部材140の変形の解消は、例えば、図4(c)において、矢印140D1の方向に供給していたバルブ制御用の流体の供給を停止すること等により行うことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, the deformation of the
その結果、領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第2のダイアフラム部材150の変形が解消される。
As a result, the fluid L existing in the
第1のダイアフラム部材140の変形が解消することにより生じた領域115の体積の変化は、第2のダイアフラム部材150の変形が解消することにより吸収され、領域115の体積は第1のダイアフラム部材140の変形前と同じ体積に維持される。
The change in the volume of the
第1のダイアフラム部材140を流路110の軸に向かう方向に変形する工程、及び第1のダイアフラム部材140の変形を解消する工程は、複数回繰り返し行うことが好ましい。
It is preferable that the step of deforming the
以上の工程により、領域115に存在する流体Lが第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向(矢印LD1で示す方向)又はその反対方向(矢印LD2で示す方向)に移動することにより撹拌される。
By the above steps, the fluid L existing in the
このように、第1のダイアフラム部材140を変形させ、元に戻すことにより、領域115に存在する流体Lを撹拌することができる。
By deforming and returning the
(第2実施形態)
上述した実施形態に係る流体の撹拌方法は、前記第2のダイアフラム部材を前記流路の軸に向かう方向に変形し、前記第2のダイアフラム部材の変形を解消することを繰り返す工程を更に備え、前記第1のダイアフラム部材を変形し、前記第1のダイアフラム部材の変形を解消する工程と、前記第2のダイアフラム部材を変形し、前記第2のダイアフラム部材の変形を解消する工程と、を交互に行うものであってもよい。
(Second Embodiment)
The method for stirring a fluid according to the above-described embodiment further includes a step of repeatedly deforming the second diaphragm member in a direction toward the axis of the flow path and eliminating the deformation of the second diaphragm member. The step of deforming the first diaphragm member and eliminating the deformation of the first diaphragm member and the step of deforming the second diaphragm member and eliminating the deformation of the second diaphragm member are alternated. It may be done in.
例えば、第2のダイアフラム部材150を流路110の軸に向かう方向に変形し、その結果、画定された領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140が流路110の軸から離れる方向に変形する工程と、第2のダイアフラム部材150の変形を解消し、その結果、領域115に存在する流体Lが第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向(矢印LD1で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140の変形が解消される工程と、を更に備えるものであってもよい。
For example, the
第1実施形態に係る流体の撹拌方法では、第1のダイアフラム部材140のみを変形させていたのに対し、第2実施形態に係る流体の撹拌方法は、第1のダイアフラム部材140だけでなく、第2のダイアフラム部材150も変形させる点において主に異なる。
In the fluid agitation method according to the first embodiment, only the
図4(a)~(f)を参照しながら、第2実施形態に係る流体の撹拌方法を説明する。第2実施形態に係る流体の撹拌方法において、図4(a)~(d)を参照して上述した工程については第1実施形態に係る流体の撹拌方法と同様である。 The method for stirring the fluid according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (f). In the method for stirring the fluid according to the second embodiment, the steps described above with reference to FIGS. 4A to 4D are the same as the method for stirring the fluid according to the first embodiment.
図4(d)を参照して上述したように、第1のダイアフラム部材140の変形を解消すると、領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第2のダイアフラム部材150の変形が解消される。
As described above with reference to FIG. 4D, when the deformation of the
続いて、図4(e)に示すように、第2のダイアフラム部材150を流路110の軸に向かう方向(矢印150D2で示す方向)に変形させる。ダイアフラム部材150の変形は、上述したダイアフラム部材140の変形と同様にして行うことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (e), the
その結果、画定された領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140が流路110の軸から離れる方向(矢印140D2で示す方向)に変形する。
As a result, the fluid L existing in the defined
第2のダイアフラム部材150が変形することにより生じた領域115の体積の変化は、第1のダイアフラム部材140が変形することにより吸収され、領域115の体積は第2のダイアフラム部材150の変形前と同じ体積に維持される。
The change in the volume of the
続いて、図4(f)に示すように、第2のダイアフラム部材150の変形を解消する。第2のダイアフラム部材150の変形の解消は、例えば、図4(e)において、矢印150D2の方向に供給していたバルブ制御用の流体の供給を停止すること等により行うことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (f), the deformation of the
その結果、領域115に存在する流体Lが第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向(矢印LD1で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140の変形が解消される。
As a result, the fluid L existing in the
第2のダイアフラム部材150の変形が解消することにより生じた領域115の体積の変化は、第1のダイアフラム部材140の変形が解消することにより吸収され、領域115の体積は第2のダイアフラム部材150の変形前と同じ体積に維持される。
The change in the volume of the
このように、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150を、それぞれ流路110の軸に向かう方向に変形させ、元に戻すことによっても、領域115に存在する流体Lを撹拌することができる。
In this way, the fluid L existing in the
第2実施形態に係る流体の撹拌方法において、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150のうち、いずれのダイアフラム部材を最初に変形させるかは限定されない。上述した例では、第1のダイアフラム部材140を最初に変形させたが、第2のダイアフラム部材150を最初に変形させてもよい。
In the fluid agitation method according to the second embodiment, which of the
(第3実施形態)
上述した第1実施形態及び第2実施形態に係る流体の撹拌方法は、前記第1のダイアフラム部材を前記流路の軸から離れる方向に変形し、前記第1のダイアフラム部材の変形を解消することを繰り返す工程を更に備え、前記第1のダイアフラム部材を前記流路の軸に向かう方向に変形し、前記変形を解消する工程と、前記第1のダイアフラム部材を前記流路の軸から離れる方向に変形し、前記第1のダイアフラム部材の変形を解消することを繰り返す工程と、を交互に行うものであってもよい。
(Third Embodiment)
The method for stirring the fluid according to the first embodiment and the second embodiment described above is to deform the first diaphragm member in a direction away from the axis of the flow path and eliminate the deformation of the first diaphragm member. A step of deforming the first diaphragm member in a direction toward the axis of the flow path to eliminate the deformation and a step of deforming the first diaphragm member in a direction away from the axis of the flow path are further provided. The step of repeating the process of deforming and eliminating the deformation of the first diaphragm member may be performed alternately.
例えば、上述した第1実施形態及び第2実施形態に係る流体の撹拌方法は、第1のダイアフラム部材140を流路110の軸から離れる方向(矢印140D2で示す方向)に変形し、その結果、画定された領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第2のダイアフラム部材150が流路110の軸に向かう方向(矢印150D2で示す方向)に変形する工程と、第1のダイアフラム部材140の変形を解消し、その結果、領域115に存在する流体Lが第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向(矢印150D1で示す方向)に移動すると共に、第2のダイアフラム部材150の変形が解消される工程と、を更に備えるものであってもよい。
For example, in the fluid stirring method according to the first embodiment and the second embodiment described above, the
第3実施形態に係る流体の撹拌方法は、第1実施形態及び第2実施形態に係る流体の撹拌方法と比較して、第1のダイアフラム部材140を流路110の軸に向かう方向及び流路110の軸から離れる方向の双方向に変形させる点において主に異なる。第1実施形態及び第2実施形態に係る流体の撹拌方法では、第1のダイアフラム部材140は流路110の軸に向かう方向のみにしか変形させていなかった。
The method for stirring the fluid according to the third embodiment is compared with the method for stirring the fluid according to the first embodiment and the second embodiment, in the direction in which the
ここで、変形させるとは、ダイアフラム部材を能動的に変形させることを意味し、領域115の体積の変化を吸収するためにダイアフラム部材が受動的に変形することを含まない。
Here, the deformation means actively deforming the diaphragm member, and does not include the passive deformation of the diaphragm member in order to absorb the change in the volume of the
図4(a)~(f)を参照しながら、第3実施形態に係る流体の撹拌方法を説明する。第3実施形態に係る流体の撹拌方法は、図4(a)~(d)を参照して上述した工程については第1実施形態及び第2実施形態に係る流体の撹拌方法と同様である。 The method for stirring the fluid according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (f). The method for stirring the fluid according to the third embodiment is the same as the method for stirring the fluid according to the first embodiment and the second embodiment in the above-mentioned steps with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (d).
図4(d)を参照して上述したように、第1のダイアフラム部材140の変形を解消すると、領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第2のダイアフラム部材150の変形が解消される。
As described above with reference to FIG. 4D, when the deformation of the
続いて、図4(e)に示すように、第1のダイアフラム部材140を流路110の軸から離れる方向(矢印140D2で示す方向)に変形させる。ダイアフラム部材140の変形は、例えば、ダイアフラム部材140を、矢印140D2の方向に吸引することにより行うことができる。あるいは、機械的な力や電磁力でダイアフラム部材140を変形させてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (e), the
その結果、画定された領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第2のダイアフラム部材150が流路110の軸に向かう方向に変形する。
As a result, the fluid L existing in the defined
本工程において、ダイアフラム部材140の変形方向、ダイアフラム部材150の変形方向及び流体Lの移動方向は、第2実施形態について図4(e)を参照しながら説明した工程におけるものと同様である。第2実施形態では第2のダイアフラム部材150を能動的に変形させたのに対し、第3実施形態では、第1のダイアフラム部材140を能動的に変形させた点が異なる。
In this step, the deformation direction of the
第1のダイアフラム部材140が変形することにより生じた領域115の体積の変化は、第2のダイアフラム部材150が変形することにより吸収され、領域115の体積は第1のダイアフラム部材140の変形前と同じ体積に維持される。ここで、第2のダイアフラム部材150の変形は受動的である。
The change in the volume of the
続いて、図4(f)に示すように、第1のダイアフラム部材140の変形を解消する。第1のダイアフラム部材140の変形の解消は、例えば、図4(e)において上述した、矢印140D2の方向への吸引を停止すること等により行うことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (f), the deformation of the
その結果、領域115に存在する流体Lが第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向(矢印LD1で示す方向)に移動すると共に、第2のダイアフラム部材150の変形が解消される。
As a result, the fluid L existing in the
第1のダイアフラム部材140の変形が解消することにより生じた領域115の体積の変化は、第2のダイアフラム部材150の変形が解消することにより吸収され、領域115の体積は第1のダイアフラム部材140の変形前と同じ体積に維持される。
The change in the volume of the
このように、第1のダイアフラム部材140を、流路110の軸に向かう方向及び流路110の軸から離れる方向に変形させ、元に戻すことによっても、領域115に存在する流体Lを撹拌することができる。
In this way, the fluid L existing in the
(第4実施形態)
上述した第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態に係る流体の撹拌方法は、前記第2のダイアフラム部材を前記流路の軸から離れる方向に変形し、前記第1のダイアフラム部材の変形を解消することを繰り返す工程を更に備え、前記第1のダイアフラム部材を前記流路の軸に向かう方向に変形し、前記変形を解消する工程と、前記第2のダイアフラム部材を前記流路の軸から離れる方向に変形し、前記第2のダイアフラム部材の変形を解消することを繰り返す工程と、を交互に行うものであってもよい。
(Fourth Embodiment)
In the fluid stirring method according to the first embodiment, the second embodiment and the third embodiment described above, the second diaphragm member is deformed in a direction away from the axis of the flow path, and the first diaphragm member Further comprising a step of repeating the process of eliminating the deformation, the step of deforming the first diaphragm member in the direction toward the axis of the flow path to eliminate the deformation, and the step of eliminating the deformation, and the step of attaching the second diaphragm member to the flow path. The step of repeatedly deforming in the direction away from the axis and eliminating the deformation of the second diaphragm member may be performed alternately.
例えば、第2のダイアフラム部材150を流路110の軸から離れる方向(矢印150D1で示す方向)に変形し、その結果、画定された領域115に存在する流体Lが第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向(矢印LD1で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140が流路110の軸に向かう方向(矢印140D1で示す方向)に変形する工程と、第2のダイアフラム部材150の変形を解消し、その結果、領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140の変形が解消される工程と、を更に備えるものであってもよい。
For example, the
第4実施形態に係る流体の撹拌方法は、第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態に係る流体の撹拌方法と比較して、第2のダイアフラム部材150を流路110の軸に向かう方向及び流路110の軸から離れる方向の双方向に変形させる点において主に異なる。第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態に係る流体の撹拌方法では、第2のダイアフラム部材150は流路110の軸に向かう方向のみにしか変形させていなかった。
The method for stirring the fluid according to the fourth embodiment has the
ここで、変形させるとは、ダイアフラム部材を能動的に変形させることを意味し、領域115の体積の変化を吸収するためにダイアフラム部材が受動的に変形することを含まない。
Here, the deformation means actively deforming the diaphragm member, and does not include the passive deformation of the diaphragm member in order to absorb the change in the volume of the
図4(a)~(f)を参照しながら、第4実施形態に係る流体の撹拌方法を説明する。第4実施形態に係る流体の撹拌方法は、図4(a)~(b)を参照して上述した工程については第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態に係る流体の撹拌方法と同様である。 The method for stirring the fluid according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (f). The method for stirring the fluid according to the fourth embodiment is the method for stirring the fluid according to the first embodiment, the second embodiment and the third embodiment for the above-mentioned steps with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (b). Is similar to.
図4(b)を参照して上述したように、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じて、流路110の第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150を含む領域115を画定すると、領域115の内部に存在していた流体Lの流れが停止し、静止状態となる。
As described above with reference to FIG. 4B, the
続いて、図4(c)に示すように、第2のダイアフラム部材150を流路110の軸から離れる方向(矢印150D1で示す方向)に変形させる。ダイアフラム部材150の変形は、例えば、ダイアフラム部材150を、矢印150D1の方向に吸引することにより行うことができる。あるいは、機械的な力や電磁力でダイアフラム部材150を変形させてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, the
その結果、画定された領域115に存在する流体Lが第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向(矢印LD1で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140が流路110の軸に向かう方向に変形する。
As a result, the fluid L existing in the defined
本工程において、ダイアフラム部材150の変形方向、ダイアフラム部材140の変形方向及び流体Lの移動方向は、第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態について図4(c)を参照しながら説明した工程におけるものと同様である。第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態では第2のダイアフラム部材150は受動的に変形したのに対し、第4実施形態では、第2のダイアフラム部材150を能動的に変形させた点が異なる。
In this step, the deformation direction of the
第2のダイアフラム部材150が変形することにより生じた領域115の体積の変化は、第1のダイアフラム部材140が変形することにより吸収され、領域115の体積は第2のダイアフラム部材150の変形前と同じ体積に維持される。ここで、第1のダイアフラム部材140の変形は受動的である。
The change in the volume of the
続いて、図4(d)に示すように、第2のダイアフラム部材150の変形を解消する。第2のダイアフラム部材150の変形の解消は、例えば、図4(c)において上述した、矢印150D1の方向への吸引を停止すること等により行うことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, the deformation of the
その結果、領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140の変形が解消される。
As a result, the fluid L existing in the
第2のダイアフラム部材150の変形が解消することにより生じた領域115の体積の変化は、第1のダイアフラム部材140の変形が解消することにより吸収され、領域115の体積は第2のダイアフラム部材150の変形前と同じ体積に維持される。
The change in the volume of the
続いて、図4(e)に示すように、第2のダイアフラム部材150を流路110の軸に向かう方向(矢印150D2で示す方向)に変形させる。例えば、バルブ制御用の流体として上述したものと同様の流体を、矢印150D2の方向に供給することにより、ダイアフラム部材150を変形させることができる。あるいは、機械的な力や電磁力でダイアフラム部材150を変形させてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (e), the
その結果、画定された領域115に存在する流体Lが第2のダイアフラム部材150から第1のダイアフラム部材140に向かう方向(矢印LD2で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140が流路110の軸から離れる方向(矢印140D2で示す方向)に変形する。
As a result, the fluid L existing in the defined
本工程において、ダイアフラム部材140の変形方向、ダイアフラム部材150の変形方向及び流体Lの移動方向は、第3実施形態について図4(e)を参照しながら説明した工程におけるものと同様である。第3実施形態では第1のダイアフラム部材140を能動的に変形させたのに対し、第4実施形態では、第2のダイアフラム部材150を能動的に変形させた点が異なる。
In this step, the deformation direction of the
第2のダイアフラム部材150が変形することにより生じた領域115の体積の変化は、第1のダイアフラム部材140が変形することにより吸収され、領域115の体積は第2のダイアフラム部材150の変形前と同じ体積に維持される。ここで、第1のダイアフラム部材140の変形は受動的である。
The change in the volume of the
続いて、図4(f)に示すように、第2のダイアフラム部材150の変形を解消する。第2のダイアフラム部材150の変形の解消は、例えば、図4(e)において、矢印150D2の方向に供給していたバルブ制御用の流体の供給を停止すること等により行うことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (f), the deformation of the
その結果、領域115に存在する流体Lが第1のダイアフラム部材140から第2のダイアフラム部材150に向かう方向(矢印LD1で示す方向)に移動すると共に、第1のダイアフラム部材140の変形が解消される。
As a result, the fluid L existing in the
第2のダイアフラム部材150の変形が解消することにより生じた領域115の体積の変化は、第1のダイアフラム部材140の変形が解消することにより吸収され、領域115の体積は第2のダイアフラム部材150の変形前と同じ体積に維持される。
The change in the volume of the
このように、第2のダイアフラム部材150を、流路110の軸に向かう方向及び流路110の軸から離れる方向に変形させ、元に戻すことによっても、領域115に存在する流体Lを撹拌することができる。
In this way, the fluid L existing in the
上述した第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態及び第4実施形態に係る流体の撹拌方法は、互いに組み合わせて実施してもよい。 The fluid agitation methods according to the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment and the fourth embodiment described above may be carried out in combination with each other.
例えば、第1のダイアフラム部材140の流路110の軸に向かう方向及び流路110の軸から離れる方向への能動的な変形と、第2のダイアフラム部材150の流路110の軸に向かう方向及び流路110の軸から離れる方向への能動的な変形を、組み合わせて実施してもよい。あるいは、領域115における流体Lの矢印LD1で示す方向及び矢印LD2で示す方向への移動を1サイクルとして、サイクル毎に上述した第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態及び第4実施形態に係る流体の撹拌方法を切り替えながら実施してもよい。
For example, active deformation of the
上述した第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態及び第4実施形態に係る流体の撹拌方法において、撹拌対象である流体Lは、液体であってもよく、気体であってもよく、粉粒体であってもよい。例えば、流体Lは複数種類の液体であり、本発明の撹拌方法により複数種類の液体を混合してもよい。また、流体Lは濃度、温度、成分の分布状態が不均一な液体又は気体であってもよく、本発明の撹拌方法により分布状態を均一化してもよい。また、流体Lはエマルションやなどの分散系の分布状態が不均一な液体であり、本発明の撹拌方法により分布状態を均一化、微細化してもよい。また、流体Lは磁性粒子等の粒子を含んでいてもよく、本発明の撹拌方法により、磁性粒子等の粒子を分散させてもよい。 In the method for stirring the fluid according to the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment and the fourth embodiment described above, the fluid L to be agitated may be a liquid or a gas. , May be a powder or granular material. For example, the fluid L is a plurality of types of liquids, and a plurality of types of liquids may be mixed by the stirring method of the present invention. Further, the fluid L may be a liquid or a gas having a non-uniform concentration, temperature, and distribution state of components, and the distribution state may be made uniform by the stirring method of the present invention. Further, the fluid L is a liquid having a non-uniform distribution state of a dispersion system such as an emulsion, and the distribution state may be made uniform or finer by the stirring method of the present invention. Further, the fluid L may contain particles such as magnetic particles, and the particles such as magnetic particles may be dispersed by the stirring method of the present invention.
実施例において後述するように、流体Lが磁性粒子を含んでいる場合においても、流体Lを効率よく撹拌することができる。また、磁性粒子は磁力を用いて集積させることができるため、例えば、領域115の内部に磁性粒子を集積させることができる。更に、上述した方法により、磁性粒子を含む流体Lを効率よく撹拌することができる。また、例えば、領域115に磁石(不図示)を近づけて磁力を働かせて、あらかじめ領域115内部に磁性粒子を集積しておいてもよい。そして、領域115に流体Lを導入し、第1の区画バルブ120と第2の区画バルブ130とを閉じて領域115を画定させた後に、磁石を離して領域115において磁性粒子を解放し、上記の撹拌方法により、磁性粒子を流体L中に撹拌してもよい。
As will be described later in the examples, the fluid L can be efficiently agitated even when the fluid L contains magnetic particles. Further, since the magnetic particles can be accumulated by using a magnetic force, for example, the magnetic particles can be accumulated inside the
この結果、磁性粒子に例えば抗体、核酸断片等を結合させておき、磁性粒子上で酵素反応、抗原抗体反応、核酸ハイブリダイゼーション反応等を行うことができる。 As a result, for example, an antibody, a nucleic acid fragment, or the like can be bound to the magnetic particles, and an enzyme reaction, an antigen-antibody reaction, a nucleic acid hybridization reaction, or the like can be performed on the magnetic particles.
(第5実施形態)
第5実施形態に係る流体の撹拌方法は、2種類の流体を定量して混合する方法である。図5(a)~(d)を参照しながら、第5実施形態に係る流体の撹拌方法を説明する。
(Fifth Embodiment)
The fluid agitation method according to the fifth embodiment is a method of quantifying and mixing two types of fluids. The method for stirring the fluid according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (d).
図5(a)は、一実施形態に係る流体デバイス500の構造を説明する上面模式図である。流体デバイス500は、流体を流すための流路110a,110b,110c,110dと、第1の区画バルブ120と、第2の区画バルブ130と、第3の区画バルブ510と、第4の区画バルブ520と、第5の区画バルブ530と、第1のダイアフラム部材140と、第2のダイアフラム部材150とを備えている。
FIG. 5A is a schematic top view illustrating the structure of the
以下、流体デバイス500を用いて、第1の流体L1及び第2の流体L2をそれぞれ定量して混合する手順について説明する。
Hereinafter, a procedure for quantifying and mixing the first fluid L1 and the second fluid L2 using the
まず、図5(a)に示すように、第3の区画バルブ510を閉じ、第1の区画バルブ120及び第4の区画バルブ520を開状態にする。続いて、流路110a及び流路110bに第1の流体L1を流す。続いて、図5(b)に示すように、第1の区画バルブ120及び第4の区画バルブ520を閉じる。これにより、流路110aのうち、第1の区画バルブ120、第3の区画バルブ510及び第4の区画バルブ520で囲まれた領域115aが画定され、領域115aに存在する流体L1が定量される。
First, as shown in FIG. 5A, the
一方、図5(a)又は(b)に示すように、第3の区画バルブ510を閉じ、第2の区画バルブ130及び第5の区画バルブ530を開状態にする。続いて、流路110c及び流路110dに第2の流体L2を流す。続いて、図5(c)に示すように、第2の区画バルブ130及び第5の区画バルブ530を閉じる。これにより、流路110cのうち、第2の区画バルブ130、第3の区画バルブ510及び第5の区画バルブ530で囲まれた領域115bが画定され、領域115bに存在する流体L2が定量される。
On the other hand, as shown in FIGS. 5A or 5B, the
続いて、図5(d)に示すように、第3の区画バルブ510を開状態にする。その結果、流路110a及び流路110bが連結され、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130により、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150を含む領域115が画定された状態となる。領域115には、それぞれ定量された流体L1及び流体L2が含まれている。
Subsequently, as shown in FIG. 5D, the
続いて、第1のダイアフラム部材140又は第2のダイアフラム部材150を変形させることにより、画定された領域115に存在する流体L1及び流体L2が撹拌され、混合される。ここで、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150の変形のさせ方は、上述した第1実施形態~第4実施形態に係る流体の撹拌方法と同様である。
Subsequently, by deforming the
以上の操作により、流体L1及び流体L2を定量して混合することができる。ここで、例えば、領域115に検出器が設けられていてもよい。この場合、流体L1及び流体L2の撹拌中又は撹拌後に、当該検出器を用いて領域115の内部の流体の状態を検出・測定することもできる。
By the above operation, the fluid L1 and the fluid L2 can be quantified and mixed. Here, for example, a detector may be provided in the
[分析方法]
一実施形態において、本発明は、上述した方法により流体を撹拌する工程と、撹拌した前記流体を分析する工程とを備える、分析方法を提供する。
[Analysis method]
In one embodiment, the present invention provides an analysis method comprising a step of stirring a fluid by the method described above and a step of analyzing the stirred fluid.
以下、図6(a)~(d)を参照しながら、本実施形態の分析方法により、抗原抗体反応を実施する具体例を説明する。 Hereinafter, a specific example of carrying out the antigen-antibody reaction by the analysis method of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (d).
まず、図6(a)に示すように、流体デバイス100の流路110に流体Lを導入する。ここで、流体Lは、磁性粒子Mを含んでいる。磁性粒子Mの表面には、測定対象タンパク質に対する抗体が結合している。
First, as shown in FIG. 6A, the fluid L is introduced into the
また、図6(a)に示すように、流体デバイス100をマグネティックスタンド160にセットすることにより、領域115の内部に、流体L中の磁性粒子Mを集積させることができる。ここで、領域115は、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じることにより画定される領域である。
Further, as shown in FIG. 6A, by setting the
続いて、図6(b)に示すように、流体デバイス100の流路110に洗浄用のバッファーLBを流し、磁性粒子Mを洗浄してもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, the cleaning buffer LB may be flowed through the
続いて、図6(b)に示すように、流体デバイス100の流路110にサンプルTを含む試料を流す。サンプルTは、磁性粒子Mの表面に結合した抗体が特異的に結合する検出対象分子である。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, a sample containing the sample T is flowed through the
続いて、図6(c)に示すように、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じて領域115を画定させ、流体デバイス100をマグネティックスタンド160から外す。この結果、領域115の内部にサンプルTを含む試料と磁性粒子Mが隔離される。また、ここで、流体デバイス100のダイアフラム部材140及び150を作動させ、上述したように領域115の内部の流体L(サンプルT及び磁性粒子Mを含有する液体)を撹拌する。これにより、領域115の内部の流体Lが均一になり、磁性粒子Mの表面に配置された抗体とサンプルTが、再現性よく、効率よく反応する。
Subsequently, as shown in FIG. 6 (c), the
続いて、図6(b)に示すように、流体デバイス100をマグネティックスタンド160にセットして、領域115に存在していた磁性粒子Mを集積させる。更に、図6(b)に示すように、流路110に洗浄用のバッファーLBを流し、磁性粒子Mを洗浄する。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, the
続いて、図6(b)に示すように、流体デバイス100の流路110に二次抗体(2ndAb)を含むバッファーを流す。二次抗体は、サンプルTに特異的に結合する標識抗体である。
Subsequently, as shown in FIG. 6 (b), a buffer containing the secondary antibody (2ndAb) is flowed through the
続いて、図6(c)に示すように、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じて領域115を画定させ、流体デバイス100をマグネティックスタンド160から外す。この結果、領域115の内部に二次抗体含むバッファーと磁性粒子Mが隔離される。また、ここで、流体デバイス100のダイアフラム部材140及び150を作動させ、上述したように領域115の内部の流体L(二次抗体及びサンプルTが結合した磁性粒子Mを含有する液体)を撹拌する。これにより、領域115の内部の流体Lが均一になり、磁性粒子Mの表面に結合したサンプルTと二次抗体が、再現性よく、効率よく反応する。
Subsequently, as shown in FIG. 6 (c), the
続いて、図6(b)に示すように、流体デバイス100をマグネティックスタンド160にセットして、領域115に存在していた磁性粒子Mを集積させる。更に、図6(b)に示すように、流路110に洗浄用のバッファーLBを流し、磁性粒子Mを洗浄する。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, the
続いて、図6(b)に示すように、流体デバイス100の流路110に二次抗体の標識に対応する基質反応液(S)を流す。
Subsequently, as shown in FIG. 6 (b), the substrate reaction solution (S) corresponding to the label of the secondary antibody is flowed through the
続いて、図6(d)に示すように、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じて領域115を画定させ、流体デバイス100をマグネティックスタンド160から外す。この結果、領域115の内部に基質反応液Sと磁性粒子Mが隔離される。また、ここで、流体デバイス100のダイアフラム部材140及び150を作動させ、上述したように領域115の内部の流体L(基質反応液S及び二次抗体が結合した磁性粒子Mを含有する液体)を撹拌する。これにより、領域115の内部の流体Lが均一になり、磁性粒子Mの表面に結合した二次抗体と基質反応液Sが、再現性よく、効率よく反応する。
Subsequently, as shown in FIG. 6 (d), the
その結果、シグナルが発生する。シグナルは例えば蛍光である。続いて、発生したシグナルを検出する。シグナルの検出は、例えば、図6(d)に示すように、領域115に隣接して設置した検出器170を用いて検出してもよいし、流体デバイスの外部に設置した不図示の検出器を用いて検出してもよい。
As a result, a signal is generated. The signal is, for example, fluorescence. Then, the generated signal is detected. The signal may be detected, for example, by using a
検出器が流体デバイスの外部に設置されている場合、図6(d)に示す、領域115の内部の反応後の反応液を検出器で検出可能な位置まで送液して移動させたうえでシグナルを検出するとよい。
When the detector is installed outside the fluid device, the reaction solution after the reaction inside the
以上、本実施形態の分析方法により、抗原抗体反応を実施する具体例を説明したが、同様の方法により、酵素反応、核酸ハイブリダイゼーション反応等を行うこともできる。また、上述した例では、抗体とサンプルTとの反応、サンプルTと二次抗体との反応、二次抗体と基質反応液Sとの反応を流体デバイス100を用いて実施したが、本実施形態の分析方法はこれに限られず、例えば、二次抗体と基質反応液Sとの反応のみを流体デバイス100を用いて実施し、その他の反応は別の流体デバイス等で実施してもよい。
Although the specific example of carrying out the antigen-antibody reaction has been described above by the analysis method of the present embodiment, the enzyme reaction, the nucleic acid hybridization reaction and the like can also be carried out by the same method. Further, in the above-mentioned example, the reaction between the antibody and the sample T, the reaction between the sample T and the secondary antibody, and the reaction between the secondary antibody and the substrate reaction solution S were carried out using the
次に実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[実験例1]
(流体デバイスの製造)
図1(a)及び(b)に模式図を示す流体デバイスを製造した。製造した流体デバイス(以下、「デバイスA」という。)は、流路110の断面は略矩形であり、流路110の幅は0.5~1.0mmであり、高さは0.2~0.5mmであった。第1区画バルブ120と第2区画バルブとの間の距離は5.5mmであった。
[Experimental Example 1]
(Manufacturing of fluid devices)
The fluid device shown in the schematic diagram in FIGS. 1 (a) and 1 (b) was manufactured. The manufactured fluid device (hereinafter referred to as "device A") has a substantially rectangular cross section of the
また、デバイスAの厚さは約5mmであった。また、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130はダイアフラムバルブであり、ダイアフラム部材の材質はウレタン系エラストマであり、ダイアフラム部材の厚さは300μmであり、ダイアフラムバルブの直径は2mmであった。
Further, the thickness of the device A was about 5 mm. Further, the
また、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150は、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130と同様のダイアフラムバルブであり、ダイアフラム部材の材質はウレタン系エラストマであり、ダイアフラム部材の厚さは300μmであり、ダイアフラムバルブの直径は2mmであった。
Further, the
[実験例2]
(磁性粒子の撹拌)
実験例1で製造したデバイスAを使用して、蛍光磁性粒子の撹拌を行った。まず、ストレプトアビジンが表面に修飾された直径3μmの磁性粒子(JSR社)に、ビオチンが標識された蛍光色素であるCy5(同仁化学研究所)を、アビジン-ビオチン結合により固定化することで蛍光磁性粒子を調製した。調製した蛍光磁性粒子は、終濃度0.01%となるように0.1%BSA(ウシ血清アルブミン)を含むTBST(0.05%Tween20-Tris Buffered Saline)バッファー(以下、「0.1%BSA-TBST」という。)に懸濁して以下の実験に用いた。
[Experimental Example 2]
(Stirring of magnetic particles)
The fluorescent magnetic particles were agitated using the device A manufactured in Experimental Example 1. First, Cy5 (Dojin Kagaku Kenkyusho), which is a fluorescent dye labeled with biotin, is immobilized on magnetic particles (JSR) having a diameter of 3 μm modified with streptavidin by an avidin-biotin bond to fluoresce. Magnetic particles were prepared. The prepared fluorescent magnetic particles are TBST (0.05% Tween 20-Tris Buffered Saline) buffer (hereinafter, "0.1%") containing 0.1% BSA (bovine serum albumin) so as to have a final concentration of 0.01%. It was suspended in BSA-TBST) and used in the following experiments.
続いて、デバイスAに3mm×3mm×5mmのネオジム磁石をセットした。続いて、デバイスAに上述した通りに調製した蛍光磁性粒子懸濁液を150μL導入し、流路110を通過させることで、蛍光磁性粒子を領域115に集積させた。その後、10μLの0.1%BSA-TBSTを導入し、流路を満たした。図7(a)は、蛍光磁性粒子を導入した後のデバイスAの顕微鏡写真である。第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じ、区画化した状態である。
Subsequently, a neodymium magnet having a size of 3 mm × 3 mm × 5 mm was set in the device A. Subsequently, 150 μL of the fluorescent magnetic particle suspension prepared as described above was introduced into the device A and passed through the
続いて、デバイスAを作動させた。具体的には、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じたうえで、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150を作動させた。第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150は、時間差300msで交互に作動させた。第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150の作動は、いずれも流路110の軸に向かう方向に行った。
Subsequently, the device A was activated. Specifically, after closing the
ここで、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150のうち、作動させていない方のダイアフラム部材は、領域115の体積変化を吸収する方向に受動的に変形した。
Here, of the
図7(b)は、撹拌後のデバイスAの顕微鏡写真である。その結果、図7(b)に示すように、極めて短時間(約1秒)で磁性粒子が均一に撹拌されたことが明らかとなった。 FIG. 7B is a photomicrograph of the device A after stirring. As a result, as shown in FIG. 7 (b), it was clarified that the magnetic particles were uniformly agitated in an extremely short time (about 1 second).
図7(c)は、撹拌後のデバイスAを蛍光顕微鏡で観察し、磁性粒子を標識したCy5の蛍光を検出した結果を示す写真である。その結果、蛍光顕微鏡写真からも、磁性粒子が均一に撹拌されたことが確認された。 FIG. 7 (c) is a photograph showing the result of observing the device A after stirring with a fluorescence microscope and detecting the fluorescence of Cy5 labeled with magnetic particles. As a result, it was confirmed from the fluorescence micrograph that the magnetic particles were uniformly agitated.
[実験例3]
(抗原抗体反応の検出)
実験例1で製造したデバイスAを使用して抗原抗体反応の検出を行った。抗原としては、心筋トロポニンI(cardiaic troponin I、cTnI)を使用した。
[Experimental Example 3]
(Detection of antigen-antibody reaction)
The antigen-antibody reaction was detected using the device A manufactured in Experimental Example 1. As the antigen, myocardial troponin I (cTnI) was used.
まず、表面がカルボキシル基修飾された直径3μmの磁性粒子(JSR社)に、抗cTnI抗体(HyTest社)を、抗体のアミノ基を介して結合させた。続いて、終濃度が0.01w/v%となるように、0.1%BSA-TBSTで上記磁性粒子を希釈した。 First, an anti-cTnI antibody (HyTest) was bound to magnetic particles (JSR) having a surface modified with a carboxyl group and having a diameter of 3 μm via an amino group of the antibody. Subsequently, the magnetic particles were diluted with 0.1% BSA-TBST so that the final concentration was 0.01 w / v%.
また、上記磁性粒子に結合させた抗cTnI抗体とは異なるエピトープを持つ抗cTnI抗体(HyTest社)に、アルカリフォスファターゼラベリングキット(同仁化学研究所社)を利用して、アルカリフォスファターゼを標識した。 Further, an anti-cTnI antibody (HyTest) having an epitope different from that of the anti-cTnI antibody bound to the magnetic particles was labeled with alkaline phosphatase using an alkaline phosphatase labeling kit (Dojin Kagaku Kenkyusho).
続いて、上記の希釈した磁性粒子50μLと、それぞれ、0、10、100、1000pg/mLとなるように0.1%BSA-TBSTで段階希釈したcTnI 50μLと、抗体濃度が2μg/mLとなるように希釈した上記のアルカリフォスファターゼ標識抗cTnI抗体50μLとを混合して37℃で5分間反応させ、磁性粒子上に抗原抗体複合体を形成させた。 Subsequently, 50 μL of the above diluted magnetic particles and 50 μL of cTnI serially diluted with 0.1% BSA-TBST so as to be 0, 10, 100 and 1000 pg / mL, respectively, and the antibody concentration becomes 2 μg / mL. 50 μL of the above-mentioned alkaline phosphatase-labeled anti-cTnI antibody diluted as described above was mixed and reacted at 37 ° C. for 5 minutes to form an antigen-antibody complex on magnetic particles.
続いて、ネオジム磁石を用いて磁性粒子を捕捉しながら、200μLの0.1%BSA-TBSTで3回洗浄した。続いて、洗浄した磁性粒子に150μLの0.1%BSA-TBSTを加え、磁性粒子を再懸濁した。続いて、再懸濁した磁性粒子をデバイスAの流路110に送液し、磁性粒子を領域115に集積させた。
Subsequently, the cells were washed 3 times with 200 μL of 0.1% BSA-TBST while capturing the magnetic particles using a neodymium magnet. Subsequently, 150 μL of 0.1% BSA-TBST was added to the washed magnetic particles, and the magnetic particles were resuspended. Subsequently, the resuspended magnetic particles were sent to the
続いて、デバイスAの流路110にアルカリフォスファターゼの化学発光基質である、CDP-star(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)10μLを導入し、第1の区画バルブ120及び第2の区画バルブ130を閉じて領域115を確定し、リアルタイムでCDP-starの分解反応による発光を検出した。検出器には、μPMT(浜松ホトニクス社)を利用した。検出器を、センサーがデバイスAの領域115に隣接するよう設置して測定を行った。
Subsequently, 10 μL of CDP-star (Thermo Fisher Scientific), which is a chemiluminescent substrate for alkaline phosphatase, was introduced into the
測定開始から3分後に、第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150を作動させ、90秒間撹拌を行った。第1のダイアフラム部材140及び第2のダイアフラム部材150の作動は、実験例2と同様にして行った。続いて、撹拌の前後でシグナルの比較を行った。
Three minutes after the start of the measurement, the
図8は、撹拌前、撹拌中及び撹拌後における各試料の発光強度を検出した結果を示すグラフである。その結果、撹拌によりシグナルが増強されることが確認された。図8中、10000pg/mLの試料及び1000pg/mLの試料のグラフにおいて、撹拌により増強されたシグナルを両矢印で示す。 FIG. 8 is a graph showing the results of detecting the emission intensity of each sample before, during, and after stirring. As a result, it was confirmed that the signal was enhanced by stirring. In FIG. 8, in the graphs of the 10000 pg / mL sample and the 1000 pg / mL sample, the signal enhanced by stirring is indicated by a double-headed arrow.
100,500…流体デバイス、110,110a,110b,110c,110d…流路、115,115a,115b…領域、120,130,510,520,530…区画バルブ、140,150…ダイアフラム部材、160…マグネティックスタンド、170…検出部、200,300…ダイアフラムバルブ、210…第1の基板、211…凸部、220…第2の基板、230…弾性部材、231…アンカー部、240…貫通孔、L,L1,L2…流体、M…磁性粒子、LB…洗浄用バッファー、2ndAb…二次抗体、S…基質反応液。 100,500 ... Fluid device, 110, 110a, 110b, 110c, 110d ... Flow path, 115, 115a, 115b ... Region, 120, 130, 510, 520, 530 ... Partition valve, 140, 150 ... Diaphragm member, 160 ... Magnetic stand, 170 ... Detection unit, 200, 300 ... Diaphragm valve, 210 ... First substrate, 211 ... Convex portion, 220 ... Second substrate, 230 ... Elastic member, 231 ... Anchor portion, 240 ... Through hole, L , L1, L2 ... fluid, M ... magnetic particles, LB ... cleaning valve, 2ndAb ... secondary antibody, S ... substrate reaction solution.
Claims (1)
前記流路に配置される、閉じることによって前記流路の所定の領域を画定する第1の区画バルブ及び第2の区画バルブと、
前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブとの間に配置され、前記流路の流路壁の少なくとも一部を形成する第1のダイアフラム部材及び第2のダイアフラム部材と、を備え、
前記第1の区画バルブ及び前記第2の区画バルブを閉じた状態で、前記第1のダイアフラム部材及び前記第2のダイアフラム部材の少なくとも一方を変形可能である、流体デバイス。 Channel and
A first compartment valve and a second compartment valve arranged in the flow path that define a predetermined area of the flow path by closing.
A first diaphragm member and a second diaphragm member arranged between the first compartment valve and the second compartment valve and forming at least a part of the flow path wall of the flow path are provided.
A fluid device capable of deforming at least one of the first diaphragm member and the second diaphragm member with the first compartment valve and the second compartment valve closed.
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