JP7092884B2 - 試料処理デバイスおよび装置 - Google Patents

Description

本発明は試料処理デバイスおよび装置に係り、特に弾性膜の変形により液体の流動操作を行う試料処理デバイスおよび装置に関する。

マイクロ流動システムおよび方法が特許文献１に記載されている。この特許文献１には、マイクロ流動システムは、取り外し可能なマイクロ流動デバイスと制御手段を備え、取り外し可能なマイクロ流動デバイスは、剛体層と弾性体層と両層の間の少なくとも1つの流体室あるいは流路を備え、制御手段は、流体室あるいは流路内の流体を操作することによって弾性体層を変形させる手段を備える、と記載されている。特許文献２には、保存液体の流出時に液体が残りにくい保存容器および流動カートリッジおよび吐出機構が記載されている。

国際公開公報WO２０１０/０７３０２０ 特開２０１７－０９６８１９号公報

特許文献１に記載されたマイクロ流動デバイスは、弾性体層の変形により、流路が連結されている流体室への流体の流入、あるいは流体室からの流体の流出を実現しているが、マイクロ流動デバイスの密封構造については記載がない。このため、流体の流入側上流あるいは流出側下流が開放状態にある場合は、目的とする流動操作は可能であるが、デバイスを密封状態で使用する場合は流動操作ができない課題があった。また、特許部文献２に記載された構成では、試薬用ピンが使用されているため、液体の微量な流出の制御が容易でないという課題があった。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、密封状態のデバイス内で、試薬を少ない残液量で導入し、弾性膜の変形により流動操作を行う試料処理デバイスおよび装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明においては、試薬保存部と、上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路を有し、上面流路の両端は異なる下面流路に連通する処理部と、処理部の下面側を密封する弾性膜と、を備え、試薬保存部は、上部部材と処理部の上面側との間に試薬を保存する保存空間と、保存空間の周囲および上面流路の周囲で上部部材と処理部の上面側を接合する接合部を有し、接合部は、上面流路と保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い低強度接合部を含む構成の試料処理デバイスを提供する。

また、上記目的を達成するため、本発明においては、試薬保存部と、上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路を有し、上面流路の両端は異なる下面流路に連通する処理部と、処理部の下面側を密封する弾性膜と、を備え、試薬保存部は、上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、保存空間の周囲で両部材を接合する接合部とからなり、下部部材は一部が除去された除去部を上面流路の上部に備え、接合部は、除去部と保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い低強度接合部を含む構成の試料処理デバイスを提供する。

更に、上記の目的を達成するため、本発明においては、試薬保存部と、上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路とを有し、上面流路の両端は異なる下面流路に連通する処理部と、空気を制御する駆動部と、処理部と駆動部の間に配置された弾性膜と、弾性膜が処理部へ密着するか駆動部へ密着するかを切り替える空気圧制御部と、を備え、試薬保存部は、上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、保存空間の周囲で両部材を接合する接合部とからなり、下部部材の少なくとも一部は処理部の上面側に接合され、下部部材は一部が除去された除去部を上面流路の上部に備え、接合部は、除去部と保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い低強度接合部を含む構成の試料処理装置を提供する。

本発明によれば、密封状態のデバイス内で、弾性膜の変形により流動操作ができ、試薬を少ない残液量で導入できる試料処理装置を提供できる。なお、上記以外の本発明の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により順次明らかにされる。

実施例１に係る試料処理デバイスの一例を示す図。 実施例１に係る試薬保存部の一例を示す図。 実施例１に係る密封フィルムの上面図。 実施例１に係る分析チップの上面、及び下面を示す図。 実施例１に係る試料処理装置の上面、及び側面を示す図。 実施例１に係る試料処理デバイスおよび駆動部の上面、及び側面断面を示す図。 実施例１に係る駆動部の圧力を制御するための空気配管系統図。 実施例１に係る試料処理装置の操作フローの一例を示す図。 実施例１に係る試料処理装置の分析動作フローの一例を示す図。 実施例１に係る試料処理装置の試薬導入動作の説明図。 実施例１に係る試料処理装置の試薬導入動作の説明図。 実施例１に係る試料処理装置の試薬導入動作の説明図。 実施例１に係る試料処理装置の試薬流動動作フローを示す図。 実施例１に係る試料処理装置の試薬流動動作の説明図。 実施例１に係る試料処理装置の試薬流動動作の続きの説明図。 実施例１に係る試料処理装置の試薬流動動作フローを示す図。 実施例１に係る試料処理装置の試薬流動動作の説明図。 実施例１に係る試料処理装置の試薬流動動作の続きの説明図。 実施例１に係る試料処理装置の試料流動動作フローを示す図。 実施例１に係る試料処理装置の試料流動動作の説明図。 実施例１に係る試料処理装置の試料流動動作の続きの説明図。 実施例１に係る試料処理装置の撹拌動作フローを示す図。 実施例１に係る試料処理装置の撹拌動作の説明図。 実施例１に係る試料処理装置の計測動作フローを示す図。 実施例２に係る試薬保存部の側面断面図。 実施例３に係る試料処理装置の試薬保存部と試薬押出し機構の一構成例を示す図。 実施例４に係る試薬保存部の側面断面図。

以下、本実施例の試料処理デバイスおよび装置の構成を図面に従い順次説明する。なお、複数の図面において、原則的に同一物は同一番号を付した。本明細書において、密封型デバイスとは、内部で処理する液体と空気が外部と接触していない処理部と試薬保存部との組み合わせを意味している。

以下、実施例１に係る試料処理デバイスおよび装置の基本構成を図１－図７を用いて説明する。

本実施例は、試薬保存部と、上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路とを有し、上面流路の両端は異なる下面流路に連通する処理部と、空気を制御する駆動部と、処理部と駆動部の間に配置された弾性膜と、弾性膜が処理部へ密着するか駆動部へ密着するかを切り替える空気圧制御部と、を備え、試薬保存部は、上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、保存空間の周囲で両部材を接合した接合部とからなり、下部部材の少なくとも一部は処理部の上面側に接合され、下部部材は一部が除去された除去部を上面流路の上部に備え、接合部は、除去部と保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い構成の試料処理装置の実施例である。

本実施例では、試料処理デバイス内で、血液、尿、スワブ等の液状化したものなどの試料と試薬を流動させて一定の体積比率で混合し、化学物質の同定および定量などの光学計測を行うための試料処理装置を例示して説明する。

図１の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、実施例１に係る試料処理デバイス１の上面図、側面図、下面図および側面断面図（ＢＢ断面）を示す。
試料処理デバイス１の処理部である分析チップ１０は、上面側が密封フィルム２１で接合されており、さらに密封フィルム２１に対して試薬保存部８０、８５が接合されている。分析チップ１０の下面側は弾性膜であるメンブレン２０で密封されている。上述したように本明細書において、このような弾性膜と密封フィルム等が密着し、外部との流体の出入りがない処理部としての分析チップと試薬保存部との組み合わせを密封型デバイスと呼ぶ。

図２の（Ａ）、（Ｂ）は、実施例１に係る試薬保存部８０、８５の上面図および側面断面図（ＢＢ断面）である。
複液試薬保存部８０は、複液上部フィルム８１と複液下部フィルム８２で構成され、複液上部フィルム８０の凸部である、試薬１室８１０、試薬２室８１１、試薬３室８１２に、それぞれ異なる試薬を保持することが可能である。複液下部フィルム８２にはフィルムが除去され欠損している試薬３フィルム除去部８２１がある。各試薬が保持された状態で、試薬３フィルム除去部８２１の部分を除き複液上部フィルム８１と複液下部フィルム８２との接触面は接合されて接合部を形成している。すなわち、接合部とは保存空間の周囲で両フィルムを接合する部分を意味する。

ハッチングされている試薬１２低強度接合部８３１、試薬２３低強度接合部８３２、試薬３低強度接合部８３３は、他の部分の接合部と比較して接合強度が弱く、輸送や保管時に流出することはないが、複液上部フィルム８０の凸部を上から押しつぶすなどの操作により、低強度接合部８３１、８３２、８３３のみが剥がれ、各試薬室間あるいは試薬室とフィルム除去部間が連通して、試薬を流出させることができる。

単液試薬保存部８５も同様の構造で、単液上部フィルム８６と単液下部フィルム８７で構成され、単液上部フィルム８６の凸部である、試薬４室８５０に試薬を保持することが可能である。単液下部フィルム８７には試薬４フィルム除去部８６０がある。試薬が保持された状態で、試薬４フィルム除去部８６０の部分を除き、単液上部フィルム８６と単液下部フィルム８７との接触面は接合され接合部を形成しているが、ハッチングされている試薬４低強度接合部８７０のみ接合強度が弱く、輸送や保管時に流出することはないが、単液上部フィルム８５の凸部を上から押しつぶすなどの操作により、低強度接合部８７０のみが剥がれ、試薬室とフィルム除去部間が連通して、試薬を流出させることができる。

上述した接合部の接合方法としては、加熱圧着や、溶剤あるいは接着剤などの使用がある。
加熱圧着する場合は、材料の組み合わせにより最適な温度、圧力、接合処理時間があるが、低強度接合部に対しては、低温度、低圧力、短時間の条件から選択する。あるいは図２の（Ｃ）に示すように、接合領域を限定してもよい。図２の（Ｃ）は、単液試薬保存部８５の接合状態を示したもので、試薬４室８５０と試薬４フィルム除去部８６０と試薬４低強度接合部８７０以外の部分８７６は通常の接合部であり、試薬４低強度接合部８７０の領域だけ、部分的に非接合領域８７５を設けている。

溶剤あるいは接着剤を使用する場合は、低強度接合部には、接着力の弱い溶剤あるいは接着剤を使用すればよく、あるいは接着領域を狭くしたり、あるいは図２の（Ｃ）に示すように、部分的に溶剤あるいは接着剤を使用しない非接合領域８７５を設けてもよい。

あるいは、上下部材の間に両面テープを用いてもよい。この場合、低強度接合部の領域のみ接合強度を弱くしたり、図２の（Ｃ）に示すように、部分的に粘着剤を使用しない、非接合領域８７５を設けてもよい。

図３は、実施例１に係る処理部としての分析チップ１０の密封フィルム２１の上面図である。密封フィルム２１は、貫通穴が３か所に空いている。すなわち、複液試薬保存部８０の試薬３フィルム除去部８２１の対応する位置に試薬３貫通穴２２１が、単液試薬保存部８５の試薬４フィルム除去部８６０の対応する位置に試薬４貫通穴２６０が空いており、投入部フィルム２３の対応する位置に投入穴２８０が空いている。

図４の（Ａ）、（Ｂ）は、分析チップ１０の上面図および下面図である。分析チップ１０の上面側にはウエル１１、１２、１３、および後述する上面溝等が設けてあり、下面側には後述する下面溝が設けてある
図５の（Ａ）、（Ｂ）は、実施例１に係る試料処理装置の上面図、側面図を示す。同図の試料処理装置では、密封フィルム２１、分析チップ１０及びメンブレン２０が、蓋５０により駆動部４０に押し付けられ、密封フィルム２１の上部に試薬保存部８０、８５が搭載され、密封型デバイスを構成している。

蓋５０は回転支持部５１を中心に回転可能に支持され、図５の（Ａ）では蓋５０は開きかけの状態を示しており、２つの分析チップ１０が並置されている。図５の（Ｂ）では蓋５０は完全に閉じ、ロック機構５４により、筺体５３に対して締め付けられている状態を示す。蓋５０には、分析結果を観測するための観測窓５２が設けられている。更に、蓋５０には試薬保存部８０、８５から試薬を流出させる際に使用する押出し機構５５、５７が設けてある。

筺体５３の下には、駆動部４０内の空気圧を制御するための空気圧制御部６０を設け、空気配管７０が駆動部４０から空気圧制御部６０に繋がっている。空気圧制御部６０の動作は、試料処理装置外部の制御コンピュータなどの操作部６１からの信号により制御される。

図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、実施例１に係る試料処理デバイスが、メンブレン２０を介して、駆動部４０に密着している状態の上面図、側面断面図（ＡＡ断面）、側面断面図（ＢＢ断面）、側面断面図（ＣＣ断面）である。図６では、試料処理デバイスが図５の試料処理装置に装着され、蓋５０により、メンブレン２０を介して、駆動部４０が押し付けられている状態を示している。

図６の（Ａ）は試料処理デバイスの上面側から見た図で、分析チップ上面側の容器としてのウエル及び空気循環流路としての循環溝９０１などは実線で、分析チップ下面側の溝１１１などや、駆動部４０の凹部を構成する凹みは破線で示している。なお、図の見やすさの点から、試薬保存部８０、８５および密封フィルム２１は図６の（Ａ）からは削除しているが、ＢＢ断面である図（Ｃ）には記載してあり、その機能はすべて図（Ｃ）で説明する。図６の（Ｂ）は、図６の（Ａ）のＡＡ断面、図６の（Ｃ）は、図６の（Ａ）のＢＢ断面、図６の（Ｄ）は、図６の（Ａ）のＣＣ断面で、試料処理デバイスと駆動部４０がメンブレン２０を介して接触している。

分析チップ１０の上面側には、図４の（Ａ）に示した複数の容器としての試料用ウエル１１、攪拌用ウエル１２、廃棄用ウエル１３、試薬を導入するための縦穴９１１、９１２、試薬の導入および空気の循環を目的とした循環溝９０１、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６、９０７、９０８及び空気溜め９１５、９１６を設けている。

一方、分析チップ１０の下面側には、図４の（Ｂ）に示した複数の溝１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１３１、１３２、１３３、１３４、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５を設けている。

メンブレン２０は、ゴムや樹脂などの高分子化合物からなる弾性体で、空気圧で変形することにより流体を移動させるとともに、分析チップ１０と駆動部４０それぞれの表面に密着することで、流体を封止している。

駆動部４０は、メンブレン２０に密着する上面側に、複数の凹部を構成する凹み４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅを設け、各凹みから２種類の管、すなわち加圧管４１１、４２１、４３１、４４１、４５１、４６１、４７１、４８１、４９１、４Ａ１、４Ｂ１、４Ｃ１、４Ｄ１、４Ｅ１、及び減圧管４１２、４２２、４３２、４４２、４５２、４６２、４７２、４８２、４９２、４Ａ２、４Ｂ２、４Ｃ２、４Ｄ２、４Ｅ２それぞれが、図５に示した空気配管７０に接続されている。

図７は、本実施例の駆動部４０の圧力を制御するための空気配管系統図であり、これらは空気圧制御部６０内に設置されている。加圧用ポンプ７１から１４系統に分岐し、加圧用電磁弁７１１、７２１、７３１、７４１、７５１、７６１、７７１、７８１、７９１、７Ａ１、７Ｂ１、７Ｃ１、７Ｄ１、７Ｅ１を経てさらに２系統に分岐し、駆動部４０の加圧管に接続している。加圧用電磁弁から２系統に分岐しているのは、本実施例の試料処理装置が図５の（Ａ）に示したように２つの分析チップ１０を搭載しているためである。同様に、減圧用ポンプ７２から１４系統に分岐し、減圧用電磁弁７１２、７２２、７３２、７４２、７５２、７６２、７７２、７８２、７９２、７Ａ２、７Ｂ２、７Ｃ２、７Ｄ２、７Ｅ２を経てさらに２系統に分岐し、駆動部４０の減圧管に接続している。

加圧用電磁弁７１１等は、通電時にポンプ７１から駆動部４０までの空気配管が連通し、駆動部４０の凹み４１等が加圧される。一方非通電時には、ポンプ７１側の空気配管が閉じ、駆動部４０側の空気配管から外部、すなわち大気側への流出は可能で、外部から空気配管へは流入しないようになっている。

減圧用電磁弁７１２等は、通電時にポンプ７２から駆動部４０までの空気配管が連通し、駆動部４０の凹み４１等が減圧される。一方非通電時には、ポンプ７２側の空気配管が閉じ、大気側から駆動部４０側の空気配管への流入は可能で、空気配管から外部へは流出しないようになっている。

以下、図８の操作フローを用いて本実施例の試料処理装置の操作を説明する。操作を開始する前の状態として、駆動部４０は試料処理装置に設置され、空気配管７０が接続されている。操作フロー３０１～３０９の最初の操作である、デバイス装着３０１では、操作者は分析チップ１０にメンブレン２０を貼り付け、密封フィルム２１に貼付してある投入部フィルム２３を剥がして、試料を試料用ウエル１１に投入し、投入部フィルム２３を貼付して試料処理デバイスを密封することで、密封型デバイスを構成する。再度貼付する投入部フィルム２３は、最初に貼付してあったものと同じである必要はない。

以上のように構成した密封型デバイスのメンブレン２０を下にして駆動部４０に装着し、蓋５０を閉じる。この状態が図５の（Ｂ）である。なお、ここでは、分析チップ１０とメンブレン２０は別体で、操作者が貼り付ける方式としたが、分析チップ１０とメンブレン２０が予め一体となってパッケージングされているものを使用してもよい。

次の装置動作開始３０２において、操作者は、図５の（Ａ）の操作部６１により分析内容に応じた制御手順を選択して、装置動作を開始する。試料処理装置は、初期化動作３０３を開始し、電磁弁の開閉動作やポンプによる加圧及び減圧操作、必要に応じて圧力のチェックなどを行う。その後、加圧用ポンプ７１及び減圧用ポンプ７２を動作させた状態で、減圧用電磁弁７１２等は全て閉じる。

次に操作者は操作部６１から分析動作開始３０６の指示を出し、試料処理装置は分析動作３０７を実施する。分析が終了すると、分析結果は試料処理装置内のメモリに格納され、必要に応じて操作部６１のディスプレイなどに表示される。

分析動作３０７が終了すると、デバイス取外し３０８で、操作者は試料処理デバイス１を外して保管あるいは廃棄する。次の分析がある場合は、デバイス装着３０１に戻って、新しい試料処理デバイスを搭載し、分析を実施する。分析がない場合は、操作者は操作部６１で終了操作３０９を行い、装置を停止する。

次に、図９を用いて、本実施例の試料処理装置の分析動作３０７の一詳細例を説明する。図９の試薬導入３１１では、試薬保存部８０、８５に保持された試薬を、押出し機構５５、５７を用いて、分析チップ１０の上面側に設けた上面流路である循環溝に導入する。

以下、試薬導入３１１の詳細を説明する。まず、複液押出し機構５５を用いた複液試薬保存部８０からの試薬導入について、図１０を用いて説明する。図１０は試料処理デバイスの複液試薬保存部８０周辺の側面断面拡大図で、複液押出し機構５５を構成する６台の加圧機構の動作を説明している。

図１０の（Ａ）は、試薬導入前の初期状態で、６台の加圧機構５５２～５５７は複液試薬保存部８０の上方に位置している。
まず、図１０の（Ｂ）に示すように、試薬１室加圧機構５５２を下降させ、試薬１室８１０を加圧する。試薬１室８１０は押しつぶされ、内圧が増加することにより試薬１２低強度溶着部８３１を開き、内部の試薬１は試薬２室８１１側へ流出する。

次に、図１０の（Ｃ）に示すように、試薬１２低強度接合部加圧機構５５３を下降させ、試薬１２低強度接合部８３１を加圧する。

次に、図１０の（Ｄ）に示すように、試薬２室加圧機構５５４を下降させ、試薬２室８１１を加圧する。試薬２室８１１は押しつぶされ、内圧が増加することにより試薬２３低強度溶着部８３２を開き、内部の試薬１および試薬２は試薬３室８１２側へ流出する。このとき、試薬１２低強度接合部８３１は、試薬１２低強度接合部加圧機構５５３で加圧されているため開くことはない。

同様にして、図１０の（Ｅ）に示すように、試薬２３低強度接合部加圧機構５５５、試薬３室加圧機構５５６、試薬３低強度接合部加圧機構５５７の順に各加圧機構を下降させ、試薬２３低強度接合部８３２、試薬３室８１２、試薬３低強度接合部８３３を順次加圧することにより、すべての試薬は試薬３フィルム除去部８２１から試薬３循環溝９０１へと導入される。

複液試薬保存部８０の試薬室は３個である必要はなく、４個以上でもあるいは２個でもよい。あるいは、試薬を保存しない空の試薬室でもよい。

複液試薬保存部８０の目的は、複数の試薬を順次導入する以外にも、微量試薬の導入や、乾燥試薬の導入など様々な目的で使用することができる。

たとえば、試薬１室８１０の容積を試薬２室８１１の容積より大きくし、試薬１室８１０内の大液量の試薬１を、小液量の試薬２を保持した試薬２室８１１内に導入してから分析チップ１０に導入することで、小液量の試薬２の試薬保存部への残液量を低減することができる。あるいは、試薬２室８１１には乾燥試薬を保存し、試薬１室８１０内の液体試薬で溶解後に分析チップ１０に導入することも可能である。

また、分析チップ１０への導入前に、２種類の試薬を混合させる必要がある場合は、図１１に示す混合操作を実施してもよい。たとえば、図１０の（Ｄ）の操作のあと、図１１の（Ａ）に示すように、試薬３低強度接合部加圧機構５５７を下降させ、試薬３低強度接合部８３３を加圧し、試薬２室加圧機構５５４、試薬１２低強度接合部加圧機５５３、試薬１室加圧機構５５２を上昇させることで、試薬２室８１１、試薬１２低強度接合部８３１、試薬１室８１０の加圧を止める。

その後、図１１の（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、試薬３室加圧機構５５６の下降と試薬１室加圧機構５５２の下降を繰り返すことで、試薬を試薬１室８１０と試薬３室８１２との間で流動させれば、試薬を混合することができる。最後に、試薬３低強度接合部加圧機構５５７を上昇させ、試薬１室加圧機構５５２、試薬１２低強度接合部加圧機５５３、試薬２室加圧機構５５４、試薬２３低強度接合部加圧機構５５５、試薬３室加圧機構５５６、試薬３低強度接合部加圧機構５５７の順に各加圧機構を下降させれば、混合後の試薬は試薬３フィルム除去部８２１から試薬３循環溝９０１へと導入される。

以上が、複液押出し機構５５を用いた複液試薬保存部８０からの試薬導入である。
次に、単液押出し機構５７を用いた単液試薬保存部８５からの試薬導入について、図１２を用いて説明する。

図１２は試料処理デバイスの単液試薬保存部８５周辺の側面断面拡大図で、複液押出し機構５７を構成する２台の加圧機構の動作を説明している。

図１２の（Ａ）は、試薬導入前の初期状態で、２台の加圧機構は単液試薬保存部８５の上方に位置している。

まず、図１２の（Ｂ）に示すように、試薬４室加圧機構５７１を下降させ、試薬４室８５０を加圧する。試薬４室８５０は押しつぶされ、内圧が増加することにより試薬４低強度溶着部８７０を開き、内部の試薬４は試薬４フィルム除去部８６０から、図６の（Ａ）に示した中央の循環溝９０５および試薬４循環溝９０８へと導入される。

最後に、図１２の（Ｃ）に示すように、試薬４低強度接合部加圧機構５７２を下降させ、試薬４低強度溶着部８７０を加圧することにより、試薬４を残液なく分析チップ１０に導入することができる。

以上が、単液押出し機構５７を用いた単液試薬保存部８５からの試薬導入３１１である。ここまでが図９の試薬導入３１１の説明である。

次に、図９の試薬流動３１２を説明する。試薬流動３１２では、中央の循環溝９０５および試薬３循環溝９０１に導入された試薬、中央の循環溝９０５および試薬４循環溝９０８に導入された試薬を撹拌用ウエル１２に流動させる。

まず中央循環溝９０５および試薬３循環溝９０１に導入された試薬の流動について、図１３、図１４Ａ、図１４Ｂを用いて説明する。

図１３は本実施例の試料処理装置の加圧用電磁弁及び減圧用電磁弁の開閉制御による試薬流動動作フローを示す図、図１４Ａ、図１４Ｂはその試薬流動動作の説明図である。

なお、図１４Ａ、図１４Ｂに示す実線の矢印は各加圧管及び減圧管に対応する電磁弁が開いていることを示しており、上向き実線矢印は加圧用電磁弁が開くことで凹みが加圧されることを、下向き実線矢印は減圧用電磁弁が開くことで凹みが減圧されることを示している。実線矢印をつけていない個所では、電磁弁は閉じているが、参照中の図の説明で特に電磁弁が閉じたことを説明するために、破線矢印を用いた。すなわち、上向き破線矢印は加圧用電磁弁が開から閉に切り替わったことを、下向き破線矢印は減圧用電磁弁が開から閉に切り替わったことを示している。

また、図１４Ａ、図１４Ｂは図６の断面ＡＡあるいは断面ＣＣの一部を示しているが、断面ＢＢに示した中央循環溝９０５の一部を破線で示すことで、本実施例の動作を説明する。この中央循環溝９０５における空気の流動方向を横向きの破線矢印で示す。

図１３の（Ａ）、図１４Ａの（Ａ）（断面ＡＡ）は、図１０、図１１で述べた複液試薬保存部８０から図６の中央循環溝９０５および試薬３循環溝９０１に試薬３１を導入した直後の状態である。試薬導入の説明では、電磁弁の制御については述べていなかったが、試薬導入時には循環封止凹み加圧用電磁弁７２１を開き、循環封止凹み加圧管４２１から空気を流入させて、循環封止凹み４２を加圧し、メンブレン２０を分析チップ１０側に押しつけ、試薬３縦穴９１１からの循環封止上流溝１１１への試薬流入を防ぐのが望ましい。

図１３の（Ｂ）、図１４Ａの（Ｂ）（断面ＡＡ）で、試薬封止凹み減圧用電磁弁７３２を開くことで、試薬封止凹み用減圧管４３２から空気を流出させ、試薬封止凹み４３を減圧する。このとき、メンブレン２０は試薬封止凹み４３の底面に引き寄せられるため、メンブレン２０と分析チップ１０との間に試薬封止部隙間４３３が発生し、試薬３１を中央循環溝９０５および試薬３循環溝９０１から、試薬３縦穴９１１および試薬封止上流溝１１２を経て試薬封止部隙間４３３に引き込む。

このとき、中央循環溝９０５および試薬３循環溝９０１から試料３１が流出するため中央循環溝９０５内の空気は膨張し圧力が低下しようとする。しかし、図６の（Ａ）に示すように、中央循環溝９０５はウエル１１、１２、１３や空気溜め９１５、９１６に循環溝９０３、９０４、９０６、９０７、９０８を通して連結してあるため、図１４Ａの（Ｂ）の破線矢印９２１に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

厳密には、分析チップ１０の上面側に設けたウエルや循環溝内の初期空気が、試薬封止凹み４３等に吸引された試料に相当する体積だけ膨張することになるが、上記の初期空気の量は膨張量に比べてはるかに大きく、圧力の低下は小さい。特に、空気溜め９１５等を設けることで初期空気の体積を大きくしており（図６の（A）参照）、循環溝内の圧力低下は無視できるほど小さくなる。

次に、図１３の（Ｃ）、図１４Ａの（Ｃ）（断面ＡＡ）で、試薬流動凹み減圧用電磁弁７４２を開くことで、試薬流動凹み用減圧管４４２から空気を流出させ、試薬流動凹み４４を減圧する。このとき、メンブレン２０は試薬流動凹み４４の底面に引き寄せられるため、メンブレン２０と分析チップ１０との間に試薬流動部隙間４４３が発生し、試薬３１を試薬封止部隙間４３３から試薬流動部隙間４４３に引き込む。

このとき、図１４Ａの（Ｃ）の破線矢印９２１に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

次に、図１３の（Ｄ）、図１４Ｂの（Ｄ）（断面ＡＡおよび断面ＣＣ）で、撹拌導入凹み加圧用電磁弁７５１を開くことで、撹拌導入凹み用加圧管４５１から空気を流入させ、撹拌導入凹み４５を加圧し、試料流動凹み加圧用電磁弁７Ｂ１を開くことで、試料流動凹み用加圧管４Ｂ１から空気を流入させ、試料流動凹み４Ｂを加圧する。このとき、メンブレン２０は分析チップ１０側に押し付けられ、撹拌導入上流溝１１５および試料流動下流溝１３３を封止する。次に、試薬封止凹み減圧用電磁弁７３２を閉じることで、試薬封止凹み用減圧管４３２からの空気の流出を止め、試薬封止凹み加圧用電磁弁７３１を開くことで、試薬封止凹み用加圧管４３１から空気を流入させ、試薬封止凹み４３を加圧する。このとき、メンブレン２０は分析チップ１０側に押し付けられ、試薬封止部隙間４３３内の流体を試薬３縦穴９１１側に戻すとともに試薬封止下流溝１１３を封止する。

このとき、図１４Ｂの（Ｄ）の破線矢印９２２に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

次に、図１３の（Ｅ）、図１４Ｂの（Ｅ）（断面ＡＡおよび断面ＣＣ）で、撹拌導入凹み加圧用電磁弁７５１を閉じることで、撹拌導入凹み用加圧管４５１からの空気の流入を止めてメンブレン２０の加圧を止め、試薬流動凹み減圧用電磁弁７４２を閉じることで、試薬流動凹み用減圧管４４２からの空気の流出を止め、試薬流動凹み加圧用電磁弁７４１を開くことで、試薬流動凹み用加圧管４４１から空気を流入させ、試薬流動凹み４４を加圧する。このとき、メンブレン２０は分析チップ１０側に押し付けられ、試薬流動部隙間４４３内の試薬３１を押し出す。このとき試薬封止凹み４３、試料流動凹み４Ｂは加圧されているため、撹拌導入凹み４５側に流出する。撹拌導入凹み４５は加圧も減圧もされていないため、試薬３１は流動チップ１０とメンブレン２０との間の隙間である撹拌導入部隙間４５３を押し開けて撹拌用ウエル１２へ流出する。

このとき、図１４Ｂの（Ｅ）の破線矢印９２１に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

ここまでが、中央循環溝９０５および試薬３循環溝９０１に導入された試薬を撹拌用ウエル１２へ流動させる動作である。次に、中央循環溝９０５および試薬４循環溝９０８に導入された試薬の流動について、図１５、図１６Ａ、図１６Ｂを用いて説明する。

図１５は本実施例の試料処理装置の加圧用電磁弁及び減圧用電磁弁の開閉制御による試薬流動動作フローを示す図、図１６Ａ、図１６Ｂはその試薬流動動作の説明図である。

図１６Ａの（Ａ）（断面CC）は、図１２で述べた単液試薬保存部８５から、図６の中央循環溝９０５および試薬４循環溝９０８に試薬３２を導入した直後の状態である。以下、図１３および図１４Ａ、図１４Ｂで説明した操作と同様の電磁弁の切り替え操作で液を流動させる。

図１５の（Ｂ）、図１６Ａの（Ｂ）（断面ＣＣ）で、試薬封止凹み減圧用電磁弁７Ｅ２を開くことで、試薬封止凹み用減圧管４Ｅ２から空気を流出させ、試薬封止凹み４Ｅを減圧する。このとき、メンブレン２０と分析チップ１０との間に試薬封止部隙間４Ｅ３が発生し、試薬３２を引き込む。このとき、図１６Ａの（Ｂ）の破線矢印９２２に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

次に、図１５の（Ｃ）、図１６Ａの（Ｃ）（断面ＡＡ）で、試薬流動凹み減圧用電磁弁７Ｄ２を開くことで、試薬流動凹み用減圧管４Ｄ２から空気を流出させ、試薬流動凹み４Ｄを減圧する。このとき、メンブレン２０と分析チップ１０との間に試薬流動部隙間４Ｄ３が発生し、試薬３２を引き込む。

このとき、図１６Ａの（Ｃ）の破線矢印９２２に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

次に、図１５の（Ｄ）、図１６Ｂの（Ｄ）（断面ＡＡおよび断面ＣＣ）で、撹拌封止凹み加圧用電磁弁７６１を開くことで撹拌封止凹み４６を加圧し、検出導入凹み加圧用電磁弁７７１を開くことで検出導入凹み４７を加圧する。このとき、メンブレン２０は分析チップ１０側に押し付けられ、撹拌封止下流溝１２５および検出導入上流溝１４１を封止する。次に、試薬封止凹み減圧用電磁弁７Ｅ２を閉じ、試薬封止凹み加圧用電磁弁７Ｅ１を開くことで、試薬封止凹み４Ｅを加圧する。このとき、試薬封止部隙間４Ｅ３内の流体が試薬４縦穴９１２側に戻るとともに試薬封止下流溝１２２を封止する。

このとき、図１６Ｂの（Ｄ）の破線矢印９２１に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

次に、図１５の（Ｅ）、図１６Ｂの（Ｅ）（断面ＡＡおよび断面ＣＣ）で、撹拌封止凹み加圧用電磁弁７６１を閉じ、試薬流動凹み減圧用電磁弁７Ｄ２を閉じ、試薬流動凹み加圧用電磁弁７Ｄ１を開くことで、試薬流動凹み４Ｄを加圧する。このとき、試薬流動部隙間４Ｄ３内の試薬３２は押し出される。このとき試薬封止凹み４Ｅ、検出導入凹み４７は加圧されているため、撹拌封止凹み４６側に流出し、撹拌封止凹み４６は加圧されていないため、試薬３２は流動チップ１０とメンブレン２０との間の隙間である撹拌封止部隙間４６３を押し開けて撹拌ウエル１２へ流出する。

このとき、図１６Ｂの（Ｅ）の破線矢印９２２に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

ここまでが、試薬４循環溝９０８に導入された試薬を撹拌用ウエル１２へ流動させる動作である。

上記の試薬流動操作では、分析チップ１０の上面側に設けた循環溝に導入された試薬を下面側の各溝１１２等、および各隙間４３３等に吸引している。上面側の循環溝は両端部、およびその途中も下面側の各溝に連通しており、行き止まりになることはない。そのため、上面側の循環溝に直接試薬を導入すれば、全量を下面側の溝に吸引することができる。特に、試薬保存部８０、８５のフィルム除去部８２１、８６０を、図１０の（Ｅ）および図１２の（Ｂ）に示すように、分析チップ１０上面側の循環溝等上部に配置することで、試薬保存部と循環溝間のデッドスペースがなく、微量試薬を残液なく流動させることができる。

以上が、図９の試薬流動３１２の動作である。次に、図９の試料流動３１３について、図１７、図１８Ａ、図１８Ｂを用いて説明する。

図１７は本実施例の試料処理装置の加圧用電磁弁及び減圧用電磁弁の開閉制御による試料流動動作フローを示す図、図１８Ａ、図１８Ｂはその試料流動動作の説明図である。

図１８Ａの（Ａ）（断面ＣＣ）は、試料用ウエル１１に試料が分注され、投入部フィルム２３で封止されている状態である。以下、図１３および図１４で説明した操作と同様の電磁弁の切り替え操作で液を流動させる。

図１７の（Ｂ）、図１８Ａの（Ｂ）（断面ＣＣ）で、試料封止凹み減圧用電磁弁７Ｃ２を開くことで、試料封止凹み４Ｃを減圧する。このとき、メンブレン２０と分析チップ１０との間に試料封止部隙間４Ｃ３が発生し、試料３３を引き込む。

このとき、図１８の（Ｂ）の破線矢印９２２に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

次に、図１７の（Ｃ）、図１８Ａの（Ｃ）（断面ＣＣ）で、試料流動凹み減圧用電磁弁７Ｂ２を開くことで、試料流動凹み４Ｂを減圧する。このとき、メンブレン２０と分析チップ１０との間に試料流動部隙間４Ｂ３が発生し、試料３３を引き込む。

このとき、図１８Ａの（Ｃ）の破線矢印９２２に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

次に、図１７の（Ｄ）、図１８Ｂの（Ｄ）（断面ＡＡおよび断面ＣＣ）で、試薬封止凹み加圧用電磁弁７３１を開くことで試薬封止凹み４３を加圧し、試薬流動凹み加圧用電磁弁７４１を開くことで試薬流動凹み４４を加圧する。このとき、メンブレン２０は分析チップ１０側に押し付けられ、試薬封止下流溝１１３および試薬流動上流溝１１４を封止する。次に、試料封止凹み減圧用電磁弁７Ｃ２を閉じ、試料封止凹み加圧用電磁弁７Ｃ１を開くことで、試料封止凹み４Ｃを加圧する。このとき、試料封止部隙間４Ｃ３内の流体が試料ウエル１１に戻るとともに試料封止下流溝１３２を封止する。

このとき、図１８Ｂの（Ｄ）の破線矢印９２１に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

次に、図１７の（Ｅ）、図１８Ｂの（Ｅ）（断面ＡＡおよび断面ＣＣ）で、試薬流動凹み加圧用電磁弁７４１を閉じ、試料流動凹み減圧用電磁弁７Ｂ２を閉じ、試料流動凹み加圧用電磁弁７Ｂ１を開くことで、試料流動凹み４Ｂを加圧する。このとき、試料流動部隙間４Ｂ３内の試料３３は押し出される。このとき試料封止凹み４Ｃ、試薬封止凹み４３は加圧されているため、試薬流動凹み４４側に流出し、試薬流動凹み４４および撹拌導入凹み４５は加圧されていないため、試料３３は流動チップ１０とメンブレン２０との間の隙間である試薬流動部隙間４４３および撹拌導入部隙間４５３を押し開けて撹拌用ウエル１２へ流出する。

このとき、図１８Ｂの（Ｅ）の破線矢印９２１に示すように、中央循環溝９０５に空気が流入し、中央循環溝９０５内の圧力はほとんど低下しない。

以上が、図９の試料流動３１３である。次に、図９の撹拌３１４を、図１９及び図２０を用いて説明する。

図１９は本実施例の試料処理装置の加圧用電磁弁及び減圧用電磁弁の開閉制御による撹拌動作フローを示す図、図２０はその撹拌動作の説明図である。

図１９の（Ａ）、図２０の（Ａ）（断面ＡＡ）は、攪拌用ウエル１２で合流された複数の液体である試料と試薬が保持されている状態で、試薬流動凹み加圧用電磁弁７４１と検出導入凹み加圧用電磁弁７７１を開くことで、切り出し凹み４４と検出導入凹み４７を加圧し、封止している。

図１９の（Ｂ）、図２０の（Ｂ）（断面ＡＡ）では、攪拌導入凹み減圧用電磁弁７５２を開くことで攪拌導入凹み４５を減圧し、メンブレン２０と分析チップ１０との間に発生する隙間である攪拌導入部隙間４５３に液を引き込む。このとき、破線矢印９２１、９２２で示すように、中央循環溝９０５等を通って空気が攪拌用ウエル１２に流入する。

図１９の（Ｃ）、図２０の（Ｃ）（断面ＡＡ）では、攪拌封止凹み減圧用電磁弁７６２を開くことで攪拌封止凹み４６を減圧し、メンブレン２０と分析チップ１０との間に発生する隙間である攪拌封止部隙間４６３に液を引き込む。このとき、破線矢印９２１、９２２で示すように、中央循環溝９０５等を通って空気が攪拌用ウエル１２に流入する。

図１９の（Ｄ）、図２０の（Ｄ）（断面ＡＡ）では、攪拌導入凹み減圧用電磁弁７５２を閉じ、攪拌導入凹み加圧用電磁弁７５１を開くことで攪拌導入凹み４５を加圧し、攪拌導入部隙間４５３の液体を攪拌用ウエル１２に戻して、攪拌導入凹み加圧用電磁弁７５１を閉じる。このとき、破線矢印９２１、９２２に示すように、中央循環溝９０５等を通って空気が攪拌用ウエル１２から流出する。

図１９の（Ｅ）、図２０の（Ｅ）（断面ＡＡ）では、攪拌封止凹み減圧用電磁弁７６２を閉じ、攪拌封止凹み加圧用電磁弁７６１を開くことで、攪拌封止部隙間４６３の液を攪拌用ウエル１２に戻して、攪拌封止凹み加圧用電磁弁７６１を閉じる。このとき、破線矢印９２１、９２２で示すように、中央循環溝９０５等を通って空気が攪拌用ウエル１２から流出する。

以上の（Ｂ）から（Ｅ）までの操作を繰り返すことで、攪拌用ウエル１２内の液は、攪拌導入凹み４５と攪拌封止凹み４６へ移動し、再び戻ってくる度に攪拌される。ここまでが、図９の撹拌３１４の動作である。

次に、図９の計測３１５を、図２１と図６、図７を用いて説明する。図２１は本実施例の試料処理装置の加圧用電磁弁及び減圧用電磁弁の開閉制御による計測動作フローを示す図である。

図２１の（Ａ）では、攪拌出口凹み減圧用電磁弁７６２を開くことで、攪拌封止凹み４６を減圧し、攪拌終了後の攪拌用ウエル１２に保持された混合液を攪拌封止上流溝１２６から吸引する。このとき、中央循環溝９０５等を通って空気が攪拌用ウエル１２に流入する。

次に、図２１の（Ｂ）では、検出導入部凹み減圧用電磁弁７７２を開くことで、検出部導入凹み４７を減圧し、混合液を攪拌封止下流溝１４１から吸引する。このときも、中央循環溝９０５等を通って空気が攪拌用ウエル１２に流入する。

次に、図２１の（Ｃ）では、試薬流動凹み加圧用電磁弁７Ｄ１を開くことで、試薬流動凹み４Ｄを加圧、封止し、攪拌封止凹み減圧用電磁弁７６２を閉じ、攪拌封止凹み加圧用電磁弁７６１を開くことで、攪拌封止凹み４６を加圧する。このとき、中央循環溝９０５等を通って空気が攪拌用ウエル１２から流出する。

次に、図２１の（Ｄ）で、検出部導入凹み減圧用電磁弁７７２を閉じる。このとき、検出部導入凹み４７のメンブレン２０は弾性力により分析チップ１０の下面側に戻ろうとし、混合液を押し出す。攪拌封止凹み４６及び試薬流動凹み４Ｄは封止されているので、混合液は、混合液を検出部導入下流溝１４２、検出溝１４３、廃棄上流溝１４４を満たしながら、加圧されていない廃棄凹み４８のメンブレン２０と分析チップ１０との間の隙間、廃棄下流溝１４５へと移動し、余分な混合液は廃棄用ウエル１３へ押し出される。このとき、中央循環溝９０５等を通って空気が廃棄用ウエル１３からに流出する。

この状態で、図５の観測窓５２から観測光を検出溝１４３に照射し、データを取得する。ここまでが、図９の計測３１５の動作であり、これで図８の分析動作３０７が終了する。

なお、検出溝１４３は、液を密閉空間に保持する機能を持ち、以上詳述した実施例１では、観測窓５２から観測光を検出溝１４３に照射し、データを取得する分析動作を示したが、本実施例の処理用溝における処理は分析・検出に限定されるものではない。例えば、図９の攪拌３１４で２液を攪拌した後、検出溝１４３に保持することで反応させ、その後廃棄用ウエル１３から回収してもよく、あるいは検出溝１４３に液を保持して温度を制御するなど光学的な計測以外の処理を行ってもよい。

以上説明した実施例１の試料処理デバイスでは、上面部材と下面部材を使って構成した試薬保存部を分析チップの密封フィルムに接合する方式としたが、実施例２の試料処理デバイスでは、試薬保存部の上部部材を直接分析チップの密封フィルムに接合する、あるいは試薬保存部の上部部材を分析チップの密封フィルムと兼ねることで、試薬保存部を形成する。言いかえるなら、下面部材あるいは下面部材の役割を密封フィルムが兼ねる構成である。

すなわち、実施例２は、試薬保存部と、上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路を有し、上面流路の両端は異なる下面流路に連通する処理部と、処理部の下面側を密封する弾性膜と、を備え、試薬保存部は、上部部材と処理部の上面側との間に試薬を保存する保存空間と、保存空間の周囲および上面流路の周囲で上部部材と処理部の上面側を接合する接合部を有し、接合部は、上面流路と保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い構成の試料処理デバイスの実施例である。

図２２に本実施例の試料処理デバイスの要部である分析チップの試薬導入部分の構成を示す。図２２の（Ａ）では、試薬保存部８５の上部部材８６を直接分析チップ１０の密封フィルム２１に接合することで、試薬室８５０を設けている。すなわち、試薬保存部の下部部材の役割を分析チップの密封フィルムが兼ねる。そして、低強度接合部８７９は試薬室８５０と密封フィルム２１の除去部２６０との間に設けている。

あるいは、図２２の（Ｂ）のように、分析チップ１０の密封フィルム２１と分析チップ１０との間に試薬室８５０を設けてもよい。すなわち、試薬保存部の上部部材の役割を分析チップの密封フィルムが兼ねる。そして、低強度接合部８７８は密封フィルム２１と分析チップ１０との間に設けた上面流路である循環溝９０５と、試薬室８５０との間に設けている。すなわち、試薬保存部が、密封フィルム２１である上部部材と処理部である分析チップ１０の上面側との間に試薬を保存する保存空間である試薬室８５０と、この試薬室８５０の周囲および上面流路である循環溝９０５の周囲で上部部材と分析チップの上面側を接合した接合部で構成され、接合部は、上面流路と保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱くなっている低強度接合部８７８を備える構成である。

以上説明した実施例２の試料処理デバイス、及び試料処理装置によっても、内部で処理する液体と空気が外部と接触していない処理部と試薬保存部との組み合わせからなる密封型デバイス内で、弾性膜の変形により流動操作ができ、試薬を少ない残液量でデバイス内に導入することが可能となる。

実施例３は、試料処理デバイス、試料処理装置の試薬保存部および試薬押出し機構の構成の実施例である。図２３に実施例３の試薬保存部および試薬押出し機構の一例を示した。

図２３の（Ａ）では，試薬保存部の試薬室８８０を構成する上部部材８８１と下部部材８８２は，上部部材８８１が上面側に凸形状，下部部材８８２は下面側に凸形状で，お互い略反転した形状になっている。また，押出し機構８８３も先端が凸形状をしており，分析チップ１０の上面側も下部部材８８２の凸形状に沿うように凹形状８８４になっている。このような状態で，押出し機構８８３を下降させて試薬室８８０を押しつぶすと，上部部材８８１が反転して下部部材８８２に密着し，残液なく試薬が流出する。

図２３の（Ｂ）では，試薬室８８５を構成する上部部材８８６と下部部材８８７は，単純な凸形状ではなく，両部材の凸部から接合面にかけて滑らかな局面で構成されている。押出し機構８８８も先端が同様の局面であり，押しつぶした時に，上部部材８８６が滑らかに反転して下部部材８８７に密着し，残液なく試薬が流出する。

図２３の（Ｃ）では，試薬室８８９を構成する上部部材８９０の凸部の一部が陥没して陥没部８９１を形成している。そのため押出し機構８８８で押しつぶした時に，陥没部８９１をきっかけに上部部材８９０が反転して下部部材８８７に密着し，残液なく試薬が流出する。この陥没部８９１は押しつぶす際の変形のきっかけを作るもので，偏った変形にならないようにする効果がある。同様の効果を得るものであれば，陥没の形状以外にも，一部を平面にしたり、曲率を変化させてもよい。

図２３の（Ｄ）では，試薬室８９２が隙間なく押しつぶされた状態を示している。この形状の上部部材８９３を製作し，試薬を保持する際に，上部部材の空間を広げ，試薬を保存して下部部材と接合すれば，押出し機構８９４で試薬室８９２を押しつぶした時に，隙間なく押しつぶすことができるので，残液なく試薬が流出する。

実施例３によれば、実施例１の試料処理デバイス、試料処理装置の、密封状態のデバイス内で弾性膜の変形により流動操作ができ、試薬をより少ない残液量でデバイス内に導入することが可能となる。

実施例４は、密着型デバイスの試薬室の保護を可能とする構成の実施例である。
図２４に示すように、試薬室８９５の両側に空気室８９６，８９７を設ける。図２４では２つの空気室８９６、８９７は試薬室８９５より大きい。このように試薬室を囲むように空気室からなる保護構造を設けることで，試薬を搭載した密着型デバイスを落下させたとしても，空気室８９６、８９７が試薬室を保護するため，試薬室８９５から試薬が流出することはない。なお，この保護構造は試薬室を保護することが目的であるため，空気室８９６、８９７の形状は半球状の形状である必要はなく，リブや突起などの形状でもよく，内部に空気以外の物質を入れても，内部に空間のない構造でもよい。
本実施例によれば、実施例１～３の試料処理デバイス、試料処理装置と同様、弾性膜の変形による流動操作により、試薬を少ない残液量でデバイス内に導入することが可能であり、更に試薬室の保護を図ることができる。

上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば、密封型デバイスは、その内部で液体と空気を処理するものとして説明したが、液体と空気以外の気体を処理するものであっても良い。

本発明によれば、メンブレン２０を空気圧で変形させることで、送液、定量、攪拌などの操作を行う際に、循環溝を通して空気が循環するため、ウエル内の空気圧の変化が緩和され、安定した流動操作が可能となる。

また、分析チップ上面側の循環溝は両端部が下面側の各溝に連通しており、行き止まりになることはないため、上面側の循環溝に直接試薬を導入すれば、全量を下面側の溝に吸引することができる。特に、試薬保存部のフィルム除去部を、分析チップ上面側の循環溝等上部に配置することで、試薬保存部と循環溝間のデッドスペースがなく、微量試薬を少ない残液量で分析チップに導入し流動させることができる。

以上詳述した明細書の記載事項には、特許請求の範囲の各請求項に係る発明のみならず、種々の発明が開示されている。その一部を列記すると下記の通りである。

＜列記１＞
下面側で液体が流れる下面流路と上面側で液体が流れる上面流路を有する処理部と、
上部部材と前記処理部上面側との間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲および前記上面流路の周囲で前記上部部材と前記処理部上面側を接合した接合部と、を設けた試薬保存部と、
前記処理部下面側を密封する弾性膜と、
を備え、
前記接合部は、前記上面流路と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱く、
前記上面流路の両端は、異なる前記下面流路に連通することを特徴とする、試料処理デバイス。

＜列記２＞
上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲で両部材を接合した接合部と、を設けた試薬保存部と、
下面側で液体が流れる下面流路と上面側で液体が流れる上面流路を有する処理部と、
前記処理部下面側を密封する弾性膜と、
を備え、
前記試薬保存部の下部部材の少なくとも一部は前記処理部の上面側に接合され、
前記下部部材は一部が除去された除去部を前記上面流路の上部に備え、
前記接合部は、前記除去部と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱く、
前記上面流路の両端は、異なる前記下面流路に連通することを特徴とする、試料処理デバイス。

＜列記３＞
上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲で両部材を接合した接合部と、を設けた試薬保存部と、
下面側で液体が流れる下面流路と上面側で液体が流れる上面流路を有する処理部と、
前記処理部上面側を密封する密封部材と、
前記処理部下面側を密封する弾性膜と、
を備え、
前記試薬保存部の下部部材の少なくとも一部は前記密封部材に接合され、
前記下部部材および前記密封部材は一部が除去された除去部を前記上面流路の上部に備え、
前記接合部は、前記除去部と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱く、
前記上面流路の両端は、異なる前記下面流路に連通することを特徴とする、試料処理デバイス。

＜列記４＞
試薬保存部と、
上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路とを有し、前記上面流路の両端は異なる前記下面流路に連通する処理部と、
前記処理部の上面側を密封する密封部材と、
前記処理部の下面側を密封する弾性膜と、を備え、
前記試薬保存部は、上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲で前記両部材を接合する接合部とからなり、
前記下部部材の少なくとも一部は前記密封部材に接合され、前記下部部材および前記密封部材は一部が除去された除去部を前記上面流路の上部に備え、
前記接合部は、前記除去部と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い、
ことを特徴とする試料処理デバイス。

＜列記５＞
下面側で液体が流れる下面流路と上面側で液体が流れる上面流路を有する処理部と、
上部部材と前記処理部上面側との間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲および前記上面流路の周囲で前記上部部材と前記処理部上面側を接合した接合部と、を設けた試薬保存部と、
空気を制御する駆動部と、
前記処理部と前記駆動部間に配置された弾性膜と、
前記弾性膜が前記処理部側へ密着するか前記駆動部側へ密着するかを切り替える空気圧制御部と、を備え、
前記接合部は、前記上面流路と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱く、
前記上面流路の両端は、異なる下面流路に連通することを特徴とする、試料処理装置。

＜列記６＞
上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲で両部材を接合する接合部と、を設けた試薬保存部と、
下面側で液体が流れる下面流路と上面側で液体が流れる上面流路を有する処理部と、
空気を制御する駆動部と、
前記処理部と前記駆動部間に配置された弾性膜と、
前記弾性膜が前記処理部側へ密着するか前記駆動部側へ密着するかを切り替える空気圧制御部と、
を備え、
前記試薬保存部の下部部材の少なくとも一部は前記処理部の上面側に接合され、
前記下部部材は一部が除去された除去部を前記上面流路の上部に備え、
前記接合部は、前記除去部と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱く、
前記上面流路の両端は、異なる前記下面流路に連通することを特徴とする、試料処理装置。

＜列記７＞
上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲で両部材を接合した接合部と、を設けた試薬保存部と、
下面側で液体が流れる下面流路と上面側で液体が流れる上面流路を有する処理部と、
前記処理部上面側を密封する密封部材と、
空気を制御する駆動部と、
前記処理部と前記駆動部間に配置された弾性膜と、
前記弾性膜が前記処理部側へ密着するか前記駆動部側へ密着するかを切り替える空気圧制御部と、
を備え、
前記試薬保存部の下部部材の少なくとも一部は前記密封部材に接合され、
前記下部部材および前記密封部材は一部が除去された除去部を前記上面流路の上部に備え、
前記接合部は、前記除去部と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱く、
前記上面流路の両端は、異なる前記下面流路に連通することを特徴とする、試料処理装置。

＜列記８＞
試薬保存部と、
上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路とを有し、前記上面流路の両端は異なる前記下面流路に連通する処理部と、
前記処理部の上面側を密封する密封部材と、
空気を制御する駆動部と、
前記処理部と前記駆動部間に配置された弾性膜と、
前記弾性膜が前記処理部側へ密着するか前記駆動部側へ密着するかを切り替える空気圧制御部と、を備え、
前記試薬保存部は、上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲で前記両部材を接合する接合部とからなり、前記下部部材の少なくとも一部は前記密封部材に接合され、前記下部部材および前記密封部材は一部が除去された除去部を前記上面流路の上部に備え、
前記接合部は、前記除去部と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い、
ことを特徴とする試料処理装置。

１ 試料処理デバイス、１０ 分析チップ、１１ 試料用ウエル、１２ 攪拌用ウエル、１３ 廃棄用ウエル、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１３１、１３２、１３３、１３４、１４１、１４２、１４４、１４５ 溝、１４３ 検出溝、２０ メンブレン、２１ 密封フィルム、２２１ 試薬３貫通穴、２３ 投入部フィルム、２６０ 試薬４貫通穴、２８０ 投入穴、４０ 駆動部、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ 凹み、４１１、４２１、４３１、４４１、４５１、４６１、４７１、４８１、４９１、４Ａ１、４Ｂ１、４Ｃ１、４Ｄ１、４Ｅ１ 加圧管、４１２、４２２、４３２、４４２、４５２、４６２、４７２、４８２、４９２、４Ａ２、４Ｂ２、４Ｃ２、４Ｄ２、４Ｅ２ 減圧管、５０ 蓋、５１ 回転支持部、５２ 観測窓、５３ 筺体、５４ ロック機構、５５ 複液押出し機構、５５１ 試薬１低強度接合部加圧機構、５５２ 試薬１室加圧機構、５５３ 試薬１２低強度接合部加圧機、５５４ 試薬２室加圧機構、５５５ 試薬２３低強度接合部加圧機、５５６ 試薬３室加圧機構、５５７ 試薬３低強度接合部加圧機構、５７ 単液押出し機構、５７１ 試薬４室加圧機構、５７２ 試薬４低強度接合部加圧機構、６０ 空気圧制御部、６１ 操作部、７０ 空気配管、７１ 加圧用ポンプ、７１１、７２１、７３１、７４１、７５１、７６１、７７１、７８１、７９１、７Ａ１、７Ｂ１、７Ｃ１、７Ｄ１、７Ｅ１ 加圧用電磁弁、７２ 減圧用ポンプ、７１２、７２２、７３２、７４２、７５２、７６２、７７２、７８２、７９２、７Ａ２、７Ｂ２、７Ｃ２、７Ｄ２、７Ｅ２ 減圧用電磁弁、８０ 複液試薬保存部、８１ 複液上部フィルム、８１０ 試薬１室、８１１ 試薬２室、８１２ 試薬３室、８２ 複液下部フィルム、８２１ 試薬３フィルム除去部、８３１ 試薬１２低強度接合部、８３２ 試薬２３低強度接合部、８３３ 試薬３低強度接合部、８５ 単液試薬保存部、８５０ 試薬４室、８６ 単液上部フィルム、８６０ 試薬４フィルム除去部、８７ 単液下部フィルム、８７０ 試薬４低強度接合部、８７５ 非接合領域、８７８、８７９ 低強度接合部、８８０、８８５、８８９、８９２、８９５ 試薬室、８８１、８８６、８９３ 上部部材、８８２、８８７ 下部部材、８８３、８８８、８９４ 押出し機構、８９６、８９７ 空気室、９０１、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６、９０７、９０８ 循環溝、９１１ 試薬３縦穴、９１２ 試薬４縦穴、９１５、 ９１６ 空気溜め

Claims (13)

1. 試薬保存部と、
   上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路を有し、前記上面流路の両端は異なる前記下面流路に連通する処理部と、
   前記処理部の下面側を密封する弾性膜と、を備え、
   前記試薬保存部は、上部部材と前記処理部の上面側との間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲および前記上面流路の周囲で前記上部部材と前記処理部の上面側を接合する接合部とからなり、
   前記接合部は、前記上面流路と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い低強度接合部を含む、
   ことを特徴とする試料処理デバイス。
2. 請求項１に記載の試料処理デバイスであって、
   前記上部部材が密封フィルムからなる、
   ことを特徴とする試料処理デバイス。
3. 請求項１に記載の試料処理デバイスであって、
   前記低強度接合部は、部分的な非接合領域を含む、
   ことを特徴とする試料処理デバイス。
4. 請求項１に記載の試料処理デバイスであって、
   前記処理部の上面側を密封する密封部材を更に備え、
   前記保存空間は、前記上部部材と前記密封部材との間に形成され、
   前記接合部は、前記上部部材と前記密封部材とを接合し、
   前記密封部材は、一部が除去された除去部を前記上面流路の上部に備える、
   ことを特徴とする試料処理デバイス。
5. 試薬保存部と、
   上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路を有し、前記上面流路の両端は異なる前記下面流路に連通する処理部と、
   前記処理部の下面側を密封する弾性膜と、を備え、
   前記試薬保存部は、上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲で両部材を接合する接合部と
   からなり、
   前記下部部材は一部が除去された除去部を前記上面流路の上部に備え、
   前記接合部は、前記除去部と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い低強度接合部を含む、
   ことを特徴とする試料処理デバイス。
6. 請求項５に記載の試料処理デバイスであって、
   前記低強度接合部は、部分的な非接合領域を含む、
   ことを特徴とする試料処理デバイス。
7. 請求項５に記載の試料処理デバイスであって、
   前記処理部の上面側を密封する密封部材を備え、
   前記密封部材は、前記下部部材の除去部に対応する位置が除去されている、
   ことを特徴とする試料処理デバイス。
8. 請求項５に記載の試料処理デバイスであって、
   前記保存空間を形成する前記上部部材は上面側に凸形状であり、前記下部部材は下面側に凸形状である、
   ことを特徴とする試料処理デバイス。
9. 試薬保存部と、
   上面側で液体が流れる上面流路と下面側で液体が流れる下面流路を有し、前記上面流路の両端は異なる前記下面流路に連通する処理部と、
   空気を制御する駆動部と、
   前記処理部と前記駆動部の間に配置された弾性膜と、
   前記弾性膜が前記処理部へ密着するか前記駆動部へ密着するかを切り替える空気圧制御部と、を備え、
   前記試薬保存部は、上部部材と、下部部材と、両部材の間に試薬を保存する保存空間と、前記保存空間の周囲で前記両部材を接合する接合部とからなり、
   前記下部部材の少なくとも一部は前記処理部の上面側に接合され、前記下部部材は一部が除去された除去部を前記上面流路の上部に備え、
   前記接合部は、前記除去部と前記保存空間の間の少なくとも一部が他の部分よりも接合強度が弱い低強度接合部を含む、
   ことを特徴とする試料処理装置。
10. 請求項９に記載の試料処理装置であって、
    前記試薬保存部と、前記処理部と、前記弾性膜とで密封型デバイスを構成する、
    ことを特徴とする試料処理装置。
11. 請求項１０に記載の試料処理装置であって、
    前記保存空間と前記低強度接合部を加圧する押出し機構を更に備える、
    ことを特徴とする試料処理装置。
12. 請求項１１に記載の試料処理装置であって、
    操作部を更に備え、
    前記操作部からの指示に基づき、前記押出し機構により前記保存空間と前記低強度接合部を加圧し、前記試薬保存部から前記上面流路に試薬を導入する、ことを特徴とする試料処理装置。
13. 請求項１２に記載の試料処理装置であって、
    前記保存空間を形成する前記上部部材は上面側に凸形状であり、前記下部部材は下面側に凸形状であり、
    前記保存空間を加圧する前記押出し機構は、先端が下面側に凸形状である、
    ことを特徴とする試料処理装置。

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