JP6992824B2 - 流体デバイス及びシステム - Google Patents
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Description
更に、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。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限られない。
図1は、第1実施形態の流体デバイス100Aを含むシステムSYSの基本構成を示す正面図である。なお、図1においては、液体を導入する際に、流路内の気体(例、空気)を排出又は導入するための気体流路の図示を省略している。
本実施形態の流体デバイス100Aは、検体試料に含まれる検出対象である試料物質をハイブリダイズ、免疫反応および酵素反応などにより検出するデバイスを含む。試料物質は、例えば、核酸、DNA、RNA、ペプチド、タンパク質、細胞外小胞体などの生体分子や粒子などである。
第1基材6は、貫通孔52及び溝部(第1の溝)54に設けられた軟性部材60を備えている。軟性部材60は、流路40に沿って複数離間して配置されている。なお、図2に示される二つの軟性部材60のうち、一方(上側)の軟性部材60については、第1基材6に関する符号を主に記載し、他方(下側)の軟性部材60については、軟性部材60に関する符号を主に記載する。
まず、流体デバイス100Aを処理装置TRにセットする。駆動機構によって板状部材71を流体デバイス100Aにおけるシール部66と接触させる。板状部材71と流体デバイス100Aとを押し当てることにより、シール部66は変形し、接続路は密閉された状態でシールされる。すなわち、処理装置TRの接続部材の駆動流体供給孔から軟性部材60まで駆動流体が通過する密閉された流体通過領域が形成される。このとき、板状部材71は接続路の一面を形成する。接続路は、第1基材の溝部54と軟性材料60により形成された接続領域と板状部材71とにより囲まれた空間となる。
次に、流体デバイス300A及びシステムSYSの第2実施形態について、図3及び図4を参照して説明する。
この図において、図1及び図2に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図4に示されるように、流体デバイス300は、第1基材6、第2基材9及び第3基材8が上側から順次積層されている。なお、図3においては、第1基材6に設けられた軟性部材60及び後述する軟性部材80、90を便宜上図示している。
二つの軟性部材60におけるバルブ部63の双方を閉じた場合、流路40の一部が画分される。流路40における流体の流れが阻止された場合、流路40における流体は、二つのバルブ部63の間の区画の体積に応じて定量される。
次に、流体デバイス300及びシステムSYSの第3実施形態について、図5を参照して説明する。
この図において、図3及び図4に示す第2実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
次に、第2実施形態で説明したシステムにおける流体デバイスの実施例について、図3、図4、図6乃至図8を参照して説明する。
本実施形態の説明においては、上述の実施形態と同一態様の構成要素について同一符号を付し、その説明を省略する。
共有流路202は、第1循環流路210の非共有流路211の端部同士を繋ぐ。また、共有流路202は、第2循環流路220の非共有流路221の端部同士を繋ぐ。共有流路202は、ポンプPと、第1の捕捉部4Aと、補助物質検出部5と、を有する。
共有流路202には、廃液槽7に繋がる排出流路227が接続されている。排出流路227には、排出流路バルブO3が設けられている。
第1循環流路210は、非共有流路211に、複数のバルブV1、V2、W1、W2を有する。これらのバルブのうち、バルブV1、V2、W2は、定量バルブとして機能する。また、バルブW1、W2は、非共有流路端末バルブとして機能する。すなわち、バルブW2は、定量バルブとしても、非共有流路端末バルブとしても機能する。
第1定量区画A1は、共有流路202を内包する。
空気流路216の端末には、基板209の表面に開口する空気導入用インレット216aが設けられている。
第2循環流路220は、非共有流路221に、非共有流路端末バルブとして機能するバルブW3、W4と第2の捕捉部4とを有する。第2の捕捉部4は、非共有流路221を流動している溶液中の試料物質を捕捉・収集する。第2の捕捉部4は、試料物質と結合した担体粒子を捕捉するものであってもよい。第2の捕捉部4が、試料物質自体、又は試料物質と結合された担体粒子を捕捉することで、非共有流路221を流動する液から、試料物質を収集することができる。流体デバイス300は、第2の捕捉部4を備えることで、試料物質の濃縮や洗浄、移送を効果的に実現できる。
蛍光色素としては、FAM(カルボキシフルオレセイン)、JOE(6-カルボキシ-4’,5’-ジクロロ2’,7’-ジメトキシフルオレセイン)、FITC(フルオレセインイソチオシアネート)、TET(テトラクロロフルオレセイン)、HEX(5’-ヘキサクロロ-フルオレセイン-CEホスホロアミダイト)、Cy3、Cy5、Alexa568、Alexa647等が挙げられる。
酵素としては、アルカリフォスファターゼ、ペルオキシダーゼ、β-ガラクトシダーゼ等が挙げられる。
次に、本実施形態の流体デバイス300を用いた試料物質の混合方法、捕捉方法および検出方法について説明する。本実施形態の検出方法は、検体試料に含まれる検出対象である抗原(試料物質、生体分子)を免疫反応および酵素反応により検出する。本実施形態における試料物質の検出を行う際には、上述したように、駆動機構によって板状部材71を流体デバイス300におけるシール部66、第2シール部82及び第3シール部92等と接触させる。
また、本実施形態において、第1試薬液L2に含まれる担体粒子としては、磁性粒子が用いられる。磁性粒子の表面には、検出対象の抗原(試料物質)に特異的に結合する抗体Aが固定化されている。
さらに、本実施形態において、第2試薬液L3は、検出対象の抗原に特異的に結合する抗体Bを含有する。抗体Bには、アルカリフォスファターゼ(検出補助物質、酵素)が固定化され標識されている。
また、第1循環工程において、担体粒子-抗原-酵素複合体を形成しない余剰の標識物質を補助物質検出部5において捕捉する。
なお、洗浄液の導入、循環および排出のサイクルは複数回行われてもよい。繰返し、洗浄液の導入、循環、排出を行うことによって、不要物の除去効率を高めることができる。
Claims (22)
- 流路を有する第2基材と、
前記第2基材と接合される基板であって、
前記流路と対向する第1位置に設けられる貫通孔と、
前記貫通孔の前記流路側に設けられたバルブと、
前記バルブが設けられた面とは逆側の面において、
前記第1位置と異なる位置で開口し前記貫通孔と接続する接続領域と、有する第1基材と、を備え、
前記第1基材は、前記第1基材と積層するように配置され前記バルブを駆動するための駆動流体を供給する駆動流体供給孔を有するとともに、前記流路に所定の処理を行う処理部を有する処理装置と接触することで前記貫通孔及び前記接続領域を密封する、
流体デバイス。 - 前記第1基材は、前記第1基材における前記第2基材と接合される接合面とは逆側の面に、前記接続領域の周囲を取り囲んで配置されたシール部を有する、
請求項1に記載の流体デバイス。 - 前記シール部と前記第1基材とは、一体的に成形された成形体である、
請求項2に記載の流体デバイス。 - 前記貫通孔の内周面に設けられた第1側壁部と、前記バルブと、前記接続領域の一部と、前記シール部とは、軟性材料により一体的に成形されている、
請求項2または3に記載の流体デバイス。 - 前記バルブは弾性材であり、前記バルブを駆動する駆動流体の供給に応じて変形し、前記流路中の流体の流れを調整する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の流体デバイス。 - 前記第1基材は、前記貫通孔と、前記バルブ部と、前記接続領域と、を少なくとも2つずつ備え、
2つの前記バルブの間に検出部を備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の流体デバイス。 - 前記第1基材は、さらに、
前記第1位置と異なる位置に含まれる前記第2位置を貫通する第1供給孔と、
前記第1位置及び前記第2位置とは異なる位置の第3位置を貫通する第2供給孔と、
前記第2基材は、一端側で前記第1供給孔と連通し、他端側で前記第2供給孔と連通する迂回路の少なくとも一部を有し、
前記接続領域は、前記第1供給孔と、前記第2供給孔と、前記迂回路を含む、
請求項1から5のいずれか1項に記載の流体デバイス。 - 前記迂回路は、前記第2基材の前記接合面に形成され前記第1供給孔と連通する位置と前記第2供給孔と連通する位置とを接続する接続溝部を有する、
請求項7に記載の流体デバイス。 - 前記第2基材における前記接合面とは逆側の面に接合される第3基材を備え、
前記迂回路は、
第1供給孔と連通し前記第2基材を貫通する第1連通孔と、
第2供給孔と連通し前記第2基材を貫通する第2連通孔と、
前記第2基材と前記第3基材との接合面側に開口して配置され前記第1連通孔と前記第2連通孔とを接続する接続流路と、を有する、
請求項7に記載の流体デバイス。 - 前記第1基材は、前記第1基材における前記接合面とは逆側の面において、前記第2供給孔の周囲を取り囲んで配置された第2シール部を有する、請求項7から9のいずれか一項に記載の流体デバイス。
- 前記第2シール部と、前記第2供給孔の内周面に設けられた第2側壁部と、が、軟性材料により一体的に成形されている、請求項10に記載の流体デバイス。
- 前記第1基材は、前記貫通孔と、前記バルブ部と、前記接続領域と、前記第1供給孔と、前記第2供給孔と、前記迂回路と、を少なくとも2つずつ備え、
2つの前記バルブ部の間に検出部を備える、請求項7から11のいずれか一項に記載の流体デバイス。 - 第1基材と第2基材とを備える流体デバイスであって、
前記第1基材は、
前記第1基材の第1面に形成された第1の溝と、
前記第1の溝と接続し、前記第1基材を貫通する第1貫通孔と、
前記第1貫通孔に設けられ、前記第1面と逆側の第2面に面するダイアフラムと、
前記ダイアフラムと一体的に設けられ、前記第1の溝を取り囲むように配置され、上端が前記第1面から突出している突出部と、を備え、
前記第2基材は、
前記第2基材の第1面において形成された第2の溝を備え、
前記第1基材の前記第2面と、前記第2基材の前記第1面とは、前記第1基材の前記第1貫通孔が前記第2基材の前記第2の溝と接続するように接合し、
前記第1基材は、前記第1基材と積層するように配置され前記前記ダイアフラムを駆動するための駆動流体を供給する駆動流体供給孔を有する装置と接触することで前記第1貫通孔および前記第1の溝を密封する、
流体デバイス。 - 前記第1の溝は、前記装置の駆動流体供給孔と接続する接続部を有する、請求項13に記載の流体デバイス。
- 前記第1基材は、
前記第1の溝の一部において、前記第1基材を貫通する第2貫通孔と、
前記第1の溝から独立した場所において、前記第1基材を貫通する第3貫通孔と、
を備え、
前記第2基材は、
前記第2貫通孔と前記第3貫通孔とを接続する第3の溝を備える、
請求項13に記載の流体デバイス。 - 前記第3の溝は、前記第2基材の前記第1面に形成される、請求項15に記載の流体デバイス。
- 前記第2基材の前記第1面と逆側の第2面に接合する第3基材を更に備え、
前記第2基材は、
前記第1基材の前記第2貫通孔と接続する位置に形成された第4貫通孔と、
前記第1基材の前記第3貫通孔と接続する位置に形成された第5貫通孔と、
前記第2基材及び前記第3基材の少なくとも一方が、接合面に開口し、前記第4貫通孔と前記第5貫通孔とを接続する流路を備える、請求項13に記載の流体デバイス。 - 流路を有する第2基材と、
前記第2基材と接合される基板であって、
前記流路と対向する第1位置で前記基材を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の前記流路側に設けられるバルブと、
前記バルブが設けられた面と逆側の面において、前記第1位置と異なる位置で開口し前記貫通孔と接続する接続領域と、有する第1基材と、
前記第1基材と積層するように配置され前記バルブを駆動するための駆動流体を供給する駆動流体供給孔を有するとともに、前記流路に所定の処理を行う処理部を有する処理装置と、を備え、
前記第1基材および前記処理装置は、互いに接触して前記貫通孔及び前記接続領域を密封する、
システム。 - 前記処理部は、前記流路を撮像する撮像部を含む、
請求項18に記載のシステム。 - 前記第1基材における前記第2基材との接合面とは逆側の面において、前記撮像部の視野外からの光を遮光する遮光部を備える、
請求項19に記載のシステム。 - 前記処理部は、前記流路を加熱する加熱部を含む、
請求項18から20のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記第2供給孔は平面視で前記処理部と重ならない位置に配置される、
請求項7から12のいずれか1項に記載の流体デバイス。
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