JP5636629B2 - 送液チップおよび分析方法 - Google Patents
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Description
〔1〕 回転軸の周りにチップを回転させることにより遠心力および重力の作用を利用して液体を送液するチップであって、チップ内部に、チップ回転停止時に前記液体を導入可能な第1の貯液槽と、送液ユニットが、それぞれ第1の保持槽と、該第1の保持槽の重力方向に位置する第2の保持槽と、該第1の保持槽から重力方向に延伸し、該第1の保持槽と該第2の保持槽とを連通する流路Bからなり、第1段目の第1の保持槽が、前記第1の貯液槽から外周側に延伸する流路Aと接続されていて、互いに隣接して多段に配置されている、2以上の送液ユニットとを含み、隣接する前記送液ユニット同士が、上段の前記送液ユニットの第2の保持槽から回転の外周側に延伸し、下段の前記送液ユニットの前記第1の保持槽に連通する流路Cにより連結される、送液チップ。
〔4〕 複数の前記送液ユニットのうち、少なくとも1つの前記送液ユニットは、前記第1の保持槽よりも前記回転軸側に位置する第2の貯液槽と、前記第1の保持槽と、前記第2の貯液槽とを接続する流路Eとをさらに有する、〔1〕に記載の送液チップ。
〔5〕 前記流路Bは、流路途中で回転軸を基準として外周方向に屈曲している屈曲部を有する、〔1〕から〔4〕のいずれか1つに記載の送液チップ。
〔7〕 前記流路Bの少なくとも一部分と回転軸とがなす角度が、前記流路Cの少なくとも一部分と回転軸とがなす角度よりも大きくされている、〔1〕から〔6〕のいずれか1つに記載の送液チップ。
〔8〕 最下段の前記送液ユニットの前記第2の保持槽に接続され、回転軸を基準として外周方向に延伸する流路Dをさらに備える、〔1〕から〔7〕のいずれか1つに記載の送液チップ。
〔9〕 前記第2の保持槽は前記液体を導入できる流路をさらに備え、前記送液チップに含まれる前記第1の貯液槽および前記第2の保持槽のうち、少なくとも2つに、互いに異なる前記液体が予め貯液されている、〔1〕から〔8〕のいずれか1つに記載の送液チップ。
〔11〕 前記第1の貯液槽および/または前記第2の貯液槽は、着脱可能な試薬リザーバユニットに設けられている、〔1〕から〔10〕のいずれか1つに記載の送液チップ。
〔13〕 前記液体は、血液、尿、髄液、唾液、痰、細胞懸濁液、細胞破砕液、核酸溶液、ウイルス懸濁液、食品抽出液、土壌抽出液、ブロッキング溶液、希釈液、変性剤、標識抗体、標識抗原、未標識抗体、未標識抗原、標識物質、発光基質、蛍光基質、発色基質、過酸化水素水、洗浄液、タンパク質変性剤、細胞溶解液、酵素溶液、標識核酸、未標識核酸、プライマー、プローブ、アビジン、ストレプトアビジン、緩衝液、pH調製溶液、ハイブリダイゼーション溶液、および酵素反応停止液を含む群から選択されるいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせあるいは2つ以上の反応生成物を含む群から選択される、〔12〕に記載の分析方法。
〔15〕 前記(a)および(b)を1回または2回以上さらに繰り返す、〔14〕に記載の送液方法。
10−1 第1段目の送液ユニットの第1の保持槽
10−2 第1段目の送液ユニットの第2の保持槽
20−1 第2段目の送液ユニットの第1の保持槽
20−2 第2段目の送液ユニットの第2の保持槽
30−1 第3段目の送液ユニットの第1の保持槽
30−2 第3段目の送液ユニットの第2の保持槽
40−1 第4段目の送液ユニットの第1の保持槽
40−2 第4段目の送液ユニットの第2の保持槽
U−1 第1段目の送液ユニット
U−2 第2段目の送液ユニット(下段の送液ユニット)
U−3 第3段目の送液ユニット(下段の送液ユニット)
U−4 第4段目の送液ユニット(下段の送液ユニット)
40 反応室(反応槽)
10−3 第1段目の送液ユニットの第2の貯液槽
20−3 第2段目の送液ユニットの第2の貯液槽
30−3 第3段目の送液ユニットの第2の貯液槽
40−3 第4段目の送液ユニットの第2の貯液槽
50 廃液槽
11−1 第1の貯液槽の空気孔
11−2 第1段目の送液ユニットの第2の保持槽に通じる空気流路
11−3 第2段目の送液ユニットの第2の保持槽に通じる空気流路
11−4 第3段目の送液ユニットの第2の保持槽に通じる空気流路
11−5 第1段目の送液ユニットの第1の保持槽に通じる空気孔
11−6 第2段目の送液ユニットの第1の保持槽に通じる空気孔
11−7 第3段目の送液ユニットの第1の保持槽に通じる空気孔
A−1 第1の貯液槽と第1段目の送液ユニットの第1の保持槽を連通する流路A
B−1 第1段目の送液ユニットの流路B
B−2 下段の送液ユニット(第2段目の送液ユニット)の流路B
B−3 第3段目の送液ユニットの流路B
B−4 第4段目の送液ユニットの流路B
C−1 第1段目および第2段目の送液ユニットを繋ぐ流路C
C−2 第2段目および第3段目の送液ユニットを繋ぐ流路C
C−3 第3段目および第4段目の送液ユニットを繋ぐ流路C
D 流路D
E−1 第1段目の送液ユニットの流路E
E−2 第2段目の送液ユニットの流路E
E−3 第3段目の送液ユニットの流路E
E−4 第4段目の送液ユニットの流路E
F 試薬リザーバユニット
G 送液チップ本体
L1 液体
P1 第1の回転速度で送液チップを回転させているときの第1の貯液槽内の液体の液面を含む平面
P2 第1の回転速度で送液チップを回転させているときの第1の保持槽内の液体の液面を含む平面
P3 第2の回転速度で送液チップを回転させているときあるいは回転を停止させているときの第1の保持槽内の液体の液面を含む平面
P4 第2の回転速度で送液チップを回転させているときまたは回転停止時の、第2の保持槽内の液体の液面を含む平面
P5 第1の回転速度で送液チップを回転させているときの第2の保持槽内の液体の液面を含む平面
P6 回転停止時の第2の保持槽内の液体の液面を含む平面
P7、P8、P9 第1の回転速度で送液チップを回転させているときの第2の貯液槽内の液体の液面を含む平面
Q1 流路Aの第1の貯液槽との接続部
Q2 流路Bの第1の保持槽との接続部
Q3 流路Cの第1の保持槽との接続部
Q4、Q5、Q6 流路Eの第2の貯液槽との接続部
Q7、Q8、Q9 流路Eの第2の保持槽との接続部
R1 第1段目の流路Bにおける外周側への屈曲点
R2 第2段目の流路Bにおける外周側への屈曲点
R3 第3段目の流路Bにおける外周側への屈曲点
R4 第4段目の流路Bにおける外周側への屈曲点
S1 流路Bの延長線
S2 流路Cの延長線
S3 流路Aの延長線
s1 流路Bの延長線と回転軸とがなす角度
s2 流路Cの延長線と回転軸とがなす角度
s3 流路Aの延長線と回転軸とがなす角度
本発明の送液チップは、送液チップを回転させることにより遠心力および重力で液体を送液するためのチップである。
以下の説明において、送液チップの形状および状態の説明、特に角度の説明は、送液チップが回転装置に装着された状態、すなわち送液チップがアングルローターに装着される場合には、アングルローターに装着されて傾いた状態を基準として説明する場合がある。
本発明の送液チップは、ローターに装着されて用いられることが好ましい。ローターとしては、上述したようにアングルローターがより好ましく用いられる。このとき、アングルローターの角度に合わせて流路の角度は制御される。また、図26および図27に示される送液チップに用いるローターとしては、重力を利用した送液が可能な程度の厚みを持つ送液チップを回転できるものであればよく、例えば数センチメートル程度の厚みを有する円柱状のローターも用いることができる。
第1の回転速度、第2の回転速度はそれぞれ特定の回転数であってもよいし、ある特定の回転数の範囲内で連続して変化する回転数であってもよい。
さらに、液体の種類にかかわらず安定に送液するための材料として、耐薬品性、耐水性を有する化学的に安定な材料が好ましい。
図1〜図4および図24〜図27は、本発明の各実施例の送液チップを主面側からみたときに、透過的に内部の構成要素が明確となるように示した模式図である。更に図8〜図21は、本発明の送液チップの構成を模式的に説明する図である。各図には、回転軸を示したものと示さないものとがあるが、いずれも送液チップの主面を、向かって左側に回転軸を有するものとして表した図である。すなわち、送液チップを回転させる際の、略鉛直方向の回転軸を送液チップの左側に位置させた場合に、軌道の周方向から見た状態を示したものである。送液チップの左側が回転軸方向(内周側)であり、右側が外周側であり遠心力方向でもある。また、下方が重力方向である。
図8−2に示すように、第1の保持槽10−1、第2の保持槽10−2、および流路B−1は送液ユニットU−1を構成し、第1の保持槽20−1、第2の保持槽20−2、および流路B−2は送液ユニットU−2を構成する。
図26および図27に示される送液チップの場合、第1段目の送液ユニットU−1、第2段目の送液ユニットU−2、第3段目の送液ユニットU−3、第4段目の送液ユニットU−4は、回転軸に対して順番に外周方向に、すなわち略水平方向に向かって並列的に配置されている。
本発明における第1の貯液槽は、送液チップの主面側から見た場合に、第1段目の第1の保持槽よりも送液チップの回転軸側(内周側)に位置する槽である。第1の貯液槽は、通常回転前に検体・試薬が予め格納されるので、検体・試薬を注入するための開口部を有するものであってもよい。第1の貯液槽の容量については検体・試薬を格納できるものであれば特に限定されないが、液体を0.001ml〜10ml、中でも0.01ml〜1mlを格納できるものが好ましい。また、第1の貯液槽の形状は特に限定するものではなく、略球形、円柱、直方体、角錐、円錐等の中から適宜選択することができる。
本発明の送液チップにおいては、送液ユニットを構成する槽の一つとして、第1の保持槽を有する。第1の保持槽は、送液チップの回転軸を基準として、前記第1の貯液槽および/または前段の送液ユニットの第2の保持槽の外周側に位置する液体保持槽である。
第1の保持槽は、第1の回転速度における遠心力および重力の作用により、第1の貯液槽から流路Aを通過して送液された検体・試薬および/または、前段の送液ユニットの第2の保持槽から流路Cを通過して送液された検体・試薬を、第1の回転速度における回転時には、その内部に保持するものである。また、第1の回転速度での回転に次いで行われる、第1の回転速度よりも低速の第2の回転速度での回転時もしくは回転停止時には、その内部に保持されていた液体が流路Bを通じて第2の保持槽に排出されることとなる。
本発明において、流路Aは、送液ユニットを構成する流路のひとつであり、第1の貯液槽と第1の保持槽とを連通する流路である。この流路Aは送液チップの第1の回転速度による回転時に遠心力および重力の作用により(主として遠心力の作用により)、液体を第1の貯液槽から第1の保持槽に送液するための流路である。
例えば図1に示すように、流路Aは、一端が第1の貯液槽の外周側の下方部分を開口させて接続され、かつ他端が第1の保持槽の回転軸側の上方部分を開口させて接続されている。
本発明の送液チップにおいては、送液ユニットを構成する槽の一つとして、第2の保持槽を有する。この第2の保持槽は、送液チップの回転軸を基準として、前記第1の保持槽の重力方向に位置する槽である。好ましくは、第1の保持槽より送液チップの回転軸側(内周側)に位置する。
本発明においては、流路Bは、送液ユニットを構成する流路のひとつであり、前記第1の保持槽と該第2の保持槽間を連通する流路である。送液チップの第1の回転速度よりも低速の第2の回転速度による回転時もしくは回転停止時に重力の作用により流路Bを前記液体が流れ、前記第1の保持槽から第2の保持槽に送液される。流路Bは、第1の保持槽との接続部から重力方向に延伸し、第2の保持槽に接続している。これにより、送液チップの前記第1回転速度よりも低速の第2回転速度による回転時または回転停止時に、液体を第1の保持槽から第2の保持槽に、重力の作用により、送液することが可能となる。
例えば図1に示すように、流路Bは、一端側が第2の保持槽の外周側の上方部分を開口させて接続され、かつ他端側が同一段の第1の保持槽の回転軸側の下方部分を開口させて接続されている。
また、例えば図11−2に示すように、接続部Q2が平面P2よりも内周側であれば、第1の回転速度における回転時には第1の保持槽10−1内に液体を保持することができる。
例えば図11−1および図11−2に示すように、第1の回転速度で送液チップを回転させているときには、第1の保持槽10−1の液体L1の液面を含む平面P2よりも流路B−1が内周側(平面P2で隔てられる2つの空間のうち回転軸のある空間)に位置することにより、第1の保持槽10−1に液体を保持することができる。
例えば図21に示すように、流路Bの回転軸に対する角度とは、流路Bの延長線(流路Bにおける液体の流れる方向の延長線)S1と回転軸とがなす角度s1を表す。
本発明における下段の送液ユニットの第1の保持槽は、送液チップの回転軸を基準として、前記第2の保持槽の外周側に位置する保持槽である。かかる第1の保持槽は、第1の回転速度の回転における遠心力の作用により、第2の保持槽から流路Cを通過して送液された試薬や検体を、その内部に保持させることができる槽である。また、第1の回転速度での回転に次いで行われる、第1の回転速度よりも低速の第2の回転速度での回転時もしくは回転停止時には、その内部に保持していた液体を排出させることができる。したがって、流路Aに代えて流路Cから試薬や検体が送液される点を除いては、最上段の送液ユニットの第1の保持槽と共通である。また、流路Cは、第1の回転速度による回転中に、後述する第2の貯液槽から流路Eを通じて流入した検体・試薬を保持できる槽として設けられてもよい。
例えば図1に示すように、流路Cは、一端側が第2の保持槽の外周側の下方部分を開口させて接続され、かつ他端側が一段下段の第1の保持槽の回転軸側の上方部分を開口させて接続されている。
本発明における送液チップは、最下段の送液ユニットの第2の保持槽から第1の回転速度により液体を排出する流路Dを有するものであってもよい。これにより、送液チップに導入された検体・試薬が、回転により各槽を順次送液された結果物(通常は液体)を、この流路Dを介して、最終槽外に取り出すことができる。
例えば図1に示すように、流路Dは、一端側が最下段の第2の貯液槽の外周側の下方部分を開口させて接続され、さらに他端側が外周方向かつ上方方向に延在している。
例えば図18に示すように、第2の回転速度での回転時もしくは回転停止時において、流路Dの後半領域は、第2の保持槽30−2の液面P6よりも上方に位置する。
流路Dが排出路を有する場合には、排出路は、流路Dのうち、前記第2の回転速度での回転時もしくは回転停止時に形成される前記第2の保持槽内の「検体・試薬の液面を含む平面」より上方に位置する領域の下流に位置することが好ましい。これにより、第2の保持槽内に液体を確実に留めることができる。
図18を参照して、回転停止時の送液チップを例にとって説明する。回転停止時には、第2の保持槽30−2内の液体L1は、液面を含む平面P6を形成する。流路Dは、その一部が、この平面P6よりも上方の空間(P6で隔てられる2つの空間のうち重力方向とは反対側の空間)に位置する領域を有し、該領域に排出路D−1を有する。
具体的には例えば図3に示すように第2の保持槽30−2の外周側の内壁部D−11を流路Dと見なすことができる。第2の保持槽の外周側の内壁部と回転軸とがなす角度は、通常は0〜80°、好ましくは1〜45°、より好ましくは3〜15°の間で適宜設定することができる。この時、第2の保持槽の外周側の壁と送液チップの回転軸とがなす角度は、流路Bと送液チップの回転軸とがなす角度よりも小さくすることが好ましい。
第2の貯液槽を、送液チップの回転軸を基準として、第2の保持槽の内周側に配置して設けてもよい。
例えば図4に示すように、第2の貯留槽10−3は、第2の保持槽10−2の内周側下方に配置されうる。第2の貯液槽は、通常予め試薬や検体が格納されるので、試薬や検体を注入するための開口部を有するものであってもよい。第2の貯液槽の容量については試薬や検体を格納できるものであれば特に限定されないが、液体を0.001ml〜10ml、中でも0.01ml〜1mlを格納できるものが好ましい。また、第2の貯液槽の形状は特に限定するものではなく、略球形、円柱、直方体、角錐、円錐等の中から適宜選択することができる。
図4、図19、図24〜図27に示すように、流路Eは、第2の貯液槽と第2の保持槽もしくは第1の保持槽を連通する流路である。流路Eは、一端側が第2の貯液槽の外周側の下方部分を開口させて接続され、かつ他端側が第2の保持槽の回転軸側の上方部分を開口させて接続されている。この流路Eは、第1の回転速度による回転時に、遠心力および重力の作用により、液体を第2の貯液槽から第2の保持槽もしくは第1の保持槽に送液する流路である。
図4に示すように、本発明の送液チップは、流路Dに連通した反応室を有する構造であってもよい。本発明における反応室とは、検体・試薬が反応する領域を意味し、反応の具体例としては抗原抗体反応、ハイブリダイゼーション反応、酵素反応、変性反応、架橋反応などを挙げることができる。好ましくは抗原抗体反応、ハイブリダイゼーション反応、酵素反応を挙げることができる。
例えば図4に示すように、本発明における送液チップは、反応室40に連通した廃液槽50を有する構造であってよい。この場合、廃液を送液チップ内に保持することが可能となり、感染性が疑われる検体や、毒性、環境毒性などが疑われる検体・試薬を送液チップ外部に漏出させる危険性や、人体と接触する危険性を低減させることができる。廃液槽50は、すべての槽を通過した検体・試薬を貯液する槽である。廃液槽50の位置は、送液チップの第1の回転速度での回転時に遠心力が加わる方向に配置される位置であり、通常は送液チップの回転軸から遠い側の下方隅部である。廃液槽50のサイズは、廃液を格納できるものであれば特に限定されないが、液体0.01〜20ml、中でも0.2〜5mlを格納できるものが好ましく、各貯液槽と比較して容量が大きいことが好ましい。また、廃液槽の形状は、球形、直方体、角柱、円柱等の中から適宜選択することができる。
本発明の送液チップは、回転装置に装着する際に、貯液槽や保持槽に検体・試薬が必ずしも格納されている必要はないが、通常、送液チップの回転前にはいずれかの槽に所定の検体・試薬が格納される。所定の検体・試薬を、回転装置に装着する前に、送液チップに予め格納(貯液)しておくことで、送液チップを回転装置に装着した状態で、外部から試薬を注入する操作を省略することができる。
本発明における試薬リザーバユニットFは、内部に形成された槽に予め試薬が保存されているものであって、長期、好ましくは10日以上に渡り試薬の安定性、性能を維持できるものが好ましい。試薬リザーバユニットFには、典型的には第1の貯液槽および/または第2の貯液槽が設けられており、この試薬リザーバユニットを送液チップ本体Gに接続したとき(使用時)に、第1の保持槽および/または第2の保持槽に連通する、流路A(A−1a、A−1b)や流路E(E−2、E−4)の一部もしくは開口部が設けられている。試薬リザーバユニットFの第1の貯液槽(1−1a、1−1b)および/または第2の貯液槽(10−3、40−3)が、送液チップ本体Gの第1の保持槽(10−1、20−1)および/または第2の保持槽(40−2)と嵌合して連通することにより、送液チップとして機能する。
試薬リザーバユニットには、試薬の蒸発を抑制するため、開口部にフィルムが接着されていてもよい。この場合、使用時にフィルムを除去し、送液チップ本体に装着することで送液可能となる。
なお、ここでは図27に示した送液チップの貯液槽を、別体の試薬リザーバユニットとして構成する例を説明したが、例えば図1に示される送液チップといった本発明の他の送液チップの構成例においても、貯液槽を別体の試薬リザーバユニットとする構成とすることができる。
また、本発明における検体・試薬は、酵素、核酸などであってもよく、検体と複数の試薬を連続的もしくは予め混合して、反応室に送液し、核酸の増幅や検出を行うこともできる。
本発明における検体の分析方法は、送液チップの貯液槽のうち少なくとも1つに検体・試薬を導入した後、送液チップを送液チップの外部の回転軸に対し、第1の回転速度による回転、および、第1の回転速度よりも低速の第2の回転速度による回転もしくは回転停止する工程を含む、検体の分析方法である。
図5〜図7は、本発明の実施例の送液チップを用いて分析を行う際の検体・試薬の移動を示す説明図である。
さらに図23−1〜図23−8は、本発明の送液チップにおける検体・試薬の移動を示す説明図である。
各図は、いずれも送液チップの主面を正面から見たときに、向かって左側に回転軸を有するものとして表した図である。すなわち、送液チップを回転させる際の、略鉛直方向の回転軸を送液チップの左側に位置させた場合の、軌道の周方向から見た状態を示したものである。紙面の送液チップの左側に向かう方向が回転軸方向(内周側)である。紙面の送液チップの右側に向かう方向が外周側であり、遠心力方向でもある。また、下方が重力方向(略鉛直方向)である。
図23−2に示すように、送液チップをまず第1の回転速度で回転すると、検体・試薬L1、L3、L5はそれぞれ第1の保持槽10−1、20−1、30−1に送られ、検体・試薬L7は反応室での反応後、排出される。
次に、図23−3に示すように、送液チップを第2の回転速度で回転するか、あるいは回転を停止すると、検体・試薬L1、L3、L5はそれぞれ第2の保持槽10−2、20−2、30−2に送られる。
図23−4に示すように、送液チップを続いて再び第1の回転速度で回転すると、検体・試薬L1、L3はそれぞれ次段の送液ユニットの第1の保持槽20−1、30−1に送られ、検体・試薬L5は反応室での反応後、排出される。
図23−5に示すように、送液チップを続いて第2の回転速度で回転するか、あるいは回転を停止すると、検体・試薬L1、L3はそれぞれ第2の保持槽20−2、30−2に送られる。
次に、図23−6に示すように、送液チップを再び第1の回転速度で回転すると、検体・試薬L1はさらに次段の送液ユニットの第1の保持槽30−1に送られ、検体・試薬L3は反応室での反応後、排出される。
図23−7に示すように、送液チップを続いて第2の回転速度で回転するか、あるいは回転を停止すると、検体・試薬L1は第2の保持槽30−2に送られる。
次いで、図23−8に示すように、送液チップを再び第1の回転速度で回転すると、検体・試薬L1は反応室での反応後、排出される。本例では、4回のサイクルで、全ての検体・試薬が順次反応室に送液され、送液チップから排出された。
本発明の送液チップは、液体の送液方法にも用いることができる。本発明の送液方法の一例を示す。
まず、前述の構成を有する送液チップを準備する。次に、送液チップの貯液槽に、液体を導入する。
次いで、液体が導入された送液チップを回転装置に装着し、既に説明した第1の回転速度で回転させて、遠心力を利用することにより、液体を第1の保持槽に送液する。
引き続き、(a)送液チップを、第1の回転速度よりも低速である第2の回転速度で回転させるか、または回転を停止して、液体を重力を利用して第2の保持槽に送液する。
さらに(b)送液チップを、第1の回転速度で回転させて、液体をより下段の第1の保持槽に送液する。
また、上記(a)工程および(b)工程を1回または2回以上さらに繰り返してもよい。最終工程を(a)工程とし、最終的に液体を第2の保持槽に貯留してもよい。また、最終工程を(b)工程として、別の流路を用いて、送液チップ外に液体を移動させることもできる。
本発明の送液方法によれば、遠心力および重力を利用して、送液チップ内の所望の槽へ液体を送液することができる。よって、例えば液体の撹拌、混合といった調製または複数種類の液体の反応を任意の槽で行うことができる。
以下、本発明の送液チップの具体例および使用例につき、図面を参照して説明する。
図1に示すように、送液チップは、第1段目の送液ユニットU−1、下段の送液ユニット(第2段目の送液ユニット)U−2、および最下段の送液ユニット(第3段目の送液ユニット)U−3から構成される。図1に示した送液チップにおいては、送液ユニットU−1の内周側(左側:回転軸側)に第1の貯液槽1−1が設けられ、この第1の貯液槽1−1は流路A−1を介して第1段目の送液ユニットU−1の第1の保持槽10−1に接続される。第1段目の送液ユニットU−1は、第1の保持槽10−1、流路B−1、および第2の保持槽10−2からなり、第1の保持槽10−1と第2の保持槽10−2とは流路B−1で接続されている。第2の保持槽10−2は、流路C−1を介して、下段の送液ユニット(第2段目の送液ユニット)U−2の第1の保持槽20−1に接続される。第2段目の送液ユニットU−2は、第1の保持槽20−1、流路B−2、および第2の保持槽20−2からなり、第1の保持槽20−1と第2の保持槽20−2とは、流路B−2で接続される。第2の保持槽20−2は、流路C−2を介して、第3段目の送液ユニットU−3の第1の保持槽30−1に接続されている。第3段目の送液ユニットU−3は第1の保持槽30−1、流路B−3、第2の保持槽30−2を備え、第1の保持槽30−1と第2の保持槽30−2とは、流路B−3で接続される。第3段目の送液ユニットU−3には流路Dが設けられ、出口流路として第2の保持槽30−2に連結している。
すなわち、第1の貯液槽1−1の主面側から見たときの輪郭形状は円形であり、上段の送液ユニットU−1の第2の保持槽10−2、下段の送液ユニットU−2の第2の保持槽20−2および最下段の送液ユニットの第2の保持槽30−2の主面側から見たときの輪郭形状は四辺形が外周方向に張り出した形状であり、上段の送液ユニットU−1の第1の保持槽10−1、下段の送液ユニットU−2の第1の保持槽20−1および最下段の送液ユニットの第1の保持槽30−1の主面側から見たときの輪郭形状は、四辺形の回転軸方向の両辺を膨らませたカプセル状の形状である。
図5は検体・試薬L1、L2およびL3を充填した状態(停止状態)を示し、図6は送液チップを第1回転速度で回転させている状態を示し、図7は送液チップを第2回転速度で回転もしくは回転停止させた状態を示している。
図24を参照して、本発明の送液チップを用いた核酸増幅の例について説明する。図24は本発明の送液チップの一実施例を、送液チップの主面側から見た平面図である。鋳型やプライマーとしての、一本鎖DNA、2本鎖DNA、RNAなどの核酸を含む核酸増幅反応液が、第3段目の送液ユニットの第2の貯液槽(U−3)30−3に導入される。DNA合成酵素を含む試薬が、第2段目の送液ユニットの第2の貯液槽(U−2)20−3に導入される。核酸検出用の蛍光色素が、第1段目の送液ユニットの第2の貯液槽(U−1)10−3に導入される。なお、図24に示される送液チップの反応室40内には担体が収容されていない。
図4を参照して、本発明の送液チップを用いた免疫学的測定の例について説明する。まず、反応室40内には測定対象となる物質を認識する抗体が結合した担体が収容される。測定対象物となる抗原を含む検体に酵素標識二次抗体を混合した溶液が、第3段目の送液ユニットの第2の貯液槽(U−3)30−3に導入される。洗浄液が、第2段目の送液ユニットの第2の貯液槽(U−2)20−3に導入される。酵素反応基質を含む溶液が、第1段目の送液ユニットの第2の貯液槽(U−1)10−3に導入される。
第2回目の回転停止後、第1の回転速度による第3回目の回転により、酵素反応基質を含む試薬を反応室40に流入させる。回転停止後、測定対象となる抗原の量に応じて生じる酵素反応産物を測定手段により測定し、測定対象となる抗原の量を測定する。
Claims (12)
- 回転軸の周りにチップを回転させることにより遠心力および重力の作用を利用して液体を送液するチップであって、
チップ内部に、チップ回転停止時に前記液体を導入可能な第1の貯液槽と、
送液ユニットが、それぞれ第1の保持槽と、該第1の保持槽の重力方向に位置する第2の保持槽と、該第1の保持槽から重力方向に延伸し、該第1の保持槽と該第2の保持槽とを連通する流路Bからなり、第1段目の第1の保持槽が、前記第1の貯液槽から外周側に延伸する流路Aと接続されていて、互いに隣接して多段に配置されている、2以上の送液ユニットとを含み、
隣接する前記送液ユニット同士が、上段の前記送液ユニットの第2の保持槽から回転の外周側に延伸し、下段の前記送液ユニットの前記第1の保持槽に連通する流路Cにより連結されており、
複数の前記送液ユニットのうち、少なくとも1つの前記送液ユニットは、前記第2の保持槽よりも前記回転軸側に位置する第2の貯液槽と、(1)最上段より下段の送液ユニットの前記第1の保持槽及び前記第2の貯液槽とを接続するか、又は(2)前記第2の保持槽及び前記第2の貯液槽を接続する流路Eとを有し、
最下段の前記送液ユニットの前記第2の保持槽に接続され、回転軸を基準として外周方向に延伸する流路Dをさらに有し、
前記流路Aは、チップの第1の回転速度による回転時に遠心力および重力の作用により液体が送液される流路であり、
前記流路Bは、チップの第1の回転速度よりも低速である第2の回転速度による回転時又は回転停止時に重力の作用により液体が送液される流路であり、
前記流路Cは、チップの第1の回転速度による回転時に遠心力および重力の作用により液体が送液される流路である、送液チップ。 - 回転装置に装着されて回転軸の周りを回転し、遠心力および重力の作用を利用して、液体を内部の複数の槽間で送液する送液チップであって、
前記送液チップの内部に設けられており、前記液体を導入できる第1の貯液槽と、
前記第1の貯液槽に一端が接続されており、前記回転軸を基準として外周に向かう方向に、全部または一部分が延伸する流路Aと、
第1の保持槽と、該第1の保持槽に対して重力方向に設けられる第2の保持槽と、前記第1の保持槽に一端が接続されかつ前記第2の保持槽に他端が接続される流路Bとからなり、多段に配置されていて、最上段の前記第1の保持槽に前記流路Aの他端が接続される、複数の送液ユニットと、
前記回転軸を基準として外周方向に、全部または一部分が延伸しており、上段側の前記第2の保持槽と下段側の前記第1の保持槽とを接続して、前記送液ユニット同士を接続する流路Cとを含み、
複数の前記送液ユニットのうち、少なくとも1つの前記送液ユニットは、前記第2の保持槽よりも前記回転軸側に位置する第2の貯液槽と、(1)最上段より下段の送液ユニットの前記第1の保持槽及び前記第2の貯液槽とを接続するか、又は(2)前記第2の保持槽及び前記第2の貯液槽を接続する流路Eとをさらに有し、
最下段の前記送液ユニットの前記第2の保持槽に接続され、回転軸を基準として外周方向に延伸する流路Dをさらに有し、
前記流路Aは、チップの第1の回転速度による回転時に遠心力および重力の作用により液体が送液される流路であり、
前記流路Bは、チップの第1の回転速度よりも低速である第2の回転速度による回転時又は回転停止時に重力の作用により液体が送液される流路であり、
前記流路Cは、チップの第1の回転速度による回転時に遠心力および重力の作用により液体が送液される流路である、送液チップ。 - 前記流路Bは、流路途中で回転軸を基準として外周方向に屈曲している屈曲部を有する、請求項1又は2に記載の送液チップ。
- 前記流路Bが、第1の保持槽との接続部における流路断面積より小さな流路断面積となる部位を流路途中に有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の送液チップ。
- 前記流路Bの少なくとも一部分と回転軸とがなす角度が、前記流路Cの少なくとも一部分と回転軸とがなす角度よりも大きくされている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の送液チップ。
- 前記第2の保持槽は前記液体を導入できる流路をさらに備え、前記送液チップに含まれる前記第1の貯液槽および前記第2の保持槽のうち、少なくとも2つに、互いに異なる前記液体が予め貯液されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の送液チップ。
- 前記第1の保持槽および前記第2の保持槽のうちの少なくとも1つの保持槽は、当該保持槽よりも上段の前記第1の貯液槽および/または上段の前記第1の保持槽および前記第2の保持槽と複数の流路を介して接続され、複数の当該流路から流入した異なる液体を混合可能としてある、請求項1〜6のいずれか一項に記載の送液チップ。
- 前記第1の貯液槽及び/又は前記第2の貯液槽は、着脱可能な試薬リザーバユニットに設けられている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の送液チップ。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の送液チップを準備し、
前記第1の貯液槽及び/又は前記第2の貯液槽に液体を導入し、
前記液体が導入された前記送液チップを回転装置に装着し、第1の回転速度で回転させて、前記液体を前記第1の保持槽に送液し、
前記送液チップを、前記第1の回転速度よりも低速である第2の回転速度で回転させるか、または回転を停止して、前記液体を前記第2の保持槽に送液することにより前記液体の分析を行う、分析方法。 - 前記液体は、血液、尿、髄液、唾液、痰、細胞懸濁液、細胞破砕液、核酸溶液、ウイルス懸濁液、食品抽出液、土壌抽出液、ブロッキング溶液、希釈液、変性剤、標識抗体、標識抗原、未標識抗体、未標識抗原、標識物質、発光基質、蛍光基質、発色基質、過酸化水素水、洗浄液、タンパク質変性剤、細胞溶解液、酵素溶液、標識核酸、未標識核酸、プライマー、プローブ、アビジン、ストレプトアビジン、緩衝液、pH調製溶液、ハイブリダイゼーション溶液、および酵素反応停止液を含む群から選択されるいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせあるいは2つ以上の反応生成物を含む群から選択される、請求項9に記載の分析方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の送液チップを準備し、
前記貯液槽に、液体を導入し、
前記液体が導入された前記送液チップを回転装置に装着し、第1の回転速度で回転させて、前記液体を前記第1の保持槽に送液し、
(a)前記送液チップを、前記第1の回転速度よりも低速である第2の回転速度で回転させるか、または回転を停止して、前記液体を前記第2の保持槽に送液し、
(b)前記送液チップを、前記第1の回転速度で回転させて、前記液体をより下段の前記第1の保持槽に送液する、送液方法。 - 前記(a)および(b)を1回または2回以上さらに繰り返す、請求項11に記載の送液方法。
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