JP7123125B2 - チップ、混合装置及び混合方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る混合装置10について説明する。図1は、混合装置10の概略構成を示す断面図である。なお、図1に示されるチップ12は、図3に示される1-1線で切断されたチップ12である。
流体としては、混合対象と混合可能な流体が用いられる。具体的には、流体としては、例えば、混合対象に対して反応する流体、又は、混合対象に対して反応する物質を含む流体が用いられる。また、流体としては、例えば、液体が用いられる。液体としては、例えば、検体を含む検体液が用いられる。検体液としては、例えば、DNA(デオキシリボ核酸)が遊離される細胞を含む液体が用いられる。
図2は、チップ12の概略構成を示す分解斜視図である。図3は、チップ12の概略構成を示す平面図である。
第一基板21は、流路が形成され光を透過可能な形成部材の一例である。具体的には、第一基板21として、透明な部材が用いられている。第一基板21の材料としては、例えば、樹脂材料やガラスなどが挙げられる。
複数の混合室30として、4つの混合室がチップ12に備えられている。具体的には、複数の混合室30として、混合室31、32、33、34(以下、混合室31~34と称する場合がある)がチップ12に備えられている。なお、混合室31は、流体が収容される第一収容部の一例である。また、混合室32は、流体と混合される混合対象が収容される第二収容部の一例である。
図1等に示される複数の弁50として、流路40と同数の4つの弁がチップ12に備えられている。具体的には、複数の弁50として、弁51、52、53、54(以下、弁51~54と称する場合がある)がチップ12に備えられている。なお、弁51は、流路に設けられ、加熱により形状が変化して流路を開放可能な弁の一例である。
図1に示される照射部60は、弁へ光を照射する照射部の一例である。照射部60は、弁を加熱する加熱部の一例でもある。
図1に示される移動機構70は、第一収容部に収容された流体を第二収容部へ移動させる移動機構の一例である。
次に、混合装置10を用いて、流体と混合対象とを混合する混合方法について説明する。
流入工程では、流入路25を通じて流体を混合室31に流入させる。これにより、流体が混合室31に収容される。混合室31に収容された流体は、混合室31に予め収容された混合対象と、混合室31にて混合される。
第一開放工程は、第一収容部と第二収容部とを連通する流路に設けられた弁を加熱し、弁の形状を変化させて流路を開放する第一工程の一例である。具体的には、第一開放工程では、照射部60が弁51に光を照射することで弁51を加熱し、弁51の形状を変化させて流路41を開放する。
第一移動工程は、第一収容部に収容された流体を、混合対象が収容された第二収容部へ移動させる第二工程の一例である。第一移動工程では、混合室31に収容された流体を、弁51により開放された流路41を通じて、混合室32へ移動させる。
第二開放工程では、照射部60が弁52に光を照射することで弁52を加熱し、弁52の形状を変化させて流路42を開放する。
第二移動工程では、混合室32に収容された流体を、弁52により開放された流路42を通じて混合室33へ移動させる。具体的には、第二移動工程では、混合室31から混合室34に向けて下り勾配となるように支持されたチップ12において流路42を開放することで、流体を重力により混合室32から混合室33へ移動させる。これにより、流体は、混合室33に収容された混合対象と混合室33において混合される。
第三開放工程では、照射部60が弁53に光を照射することで弁53を加熱し、弁53の形状を変化させて流路43を開放する。
第三移動工程では、混合室33に収容された流体を、弁53により開放された流路43を通じて混合室34へ移動させる。具体的には、第三移動工程では、混合室31から混合室34に向けて下り勾配となるように支持されたチップ12において流路43を開放することで、流体を重力により混合室33から混合室34へ移動させる。これにより、流体は、混合室34に収容された混合対象と混合室34において混合される。
第四開放工程では、照射部60が弁54に光を照射することで弁54を加熱し、弁54の形状を変化させて流路44を開放する。
流出工程では、混合室34に収容された流体を、弁54により開放された流路44を通じてチップ12の外側へ流出させる。
本実施形態によれば、前述の第一開放工程において、加熱により弁51の形状を変化させることで流路41を開放する。そして、前述の第一移動工程において、混合室31に収容された流体を、弁51により開放された流路41を通じて、混合室32へ移動させる。これにより、流体を混合対象と混合室32で混合させることができる。したがって、弁51に対する機械的な操作が不要となる。なお、機械的な操作とは、例えば、弁51に外力を加えて、押す、引く、回す等の操作を行うことをいう。
本実施形態では、各流路41~44において、重力により、流体を移動させていたが、これに限られない。例えば、磁力、静電吸引力、及び圧力などを用いて、流体を移動させる構成であってもよい。また、重力、磁力、静電吸引力及び圧力などを複数組み合わせて、流体を移動させる構成であってもよい。
混合装置10は、ポリメラーゼ連鎖反応の処理装置として用いることができる。この場合では、例えば、以下のように混合装置10が構成される。
流入工程では、検体としての細胞を含む検体液(流体の一例)を、流入路25を通じて混合室31に流入させる。これにより、検体液が混合室31に収容される。混合室31に収容された検体液は、混合室31に予め収容された界面活性剤と、混合室31にて混合される。これにより、細胞からDNAが遊離される。
第一開放工程では、照射部60が弁51に光を照射することで弁51を加熱し、弁51の形状を変化させて流路41を開放する。
第一移動工程では、検体液の細胞から遊離されたDNAを、弁51により開放された流路41を通じて混合室32へ移動させる。すなわち、検体液からDNAを混合室32へ分離する。
第二開放工程では、照射部60が弁52に光を照射することで弁52を加熱し、弁52の形状を変化させて流路42を開放する。
第二移動工程では、洗浄液と混合されたDNAを、弁52により開放された流路42を通じて混合室33へ移動させる。すなわち、洗浄液からDNAを混合室33へ分離する。具体的には、前述の分離法を用いてDNAを分離する。
第三開放工程では、照射部60が弁53に光を照射することで弁53を加熱し、弁53の形状を変化させて流路43を開放する。
第三移動工程では、DNAが混合された反応液を、弁53により開放された流路43を通じて混合室34へ移動させる。これにより、反応液が調製液と混合され、試料調製が行われる。
第四開放工程では、照射部60が弁54に光を照射することで弁54を加熱し、弁54の形状を変化させて流路44を開放する。
流出工程では、混合室34に収容された試料(DNAが混合された反応液)を、弁54により開放された流路44を通じてチップ12の外側へ流出させる。なお、流出された試料に対して分析(例えばクロマトグラフィ)が行われる。
Claims (9)
- チップと、
加熱部と、
移動機構と、
を備え、
前記チップは、
流体が収容される第一収容部と、
前記流体と混合される混合対象が収容される第二収容部と、
前記第一収容部と前記第二収容部とを連通する第一流路と、
前記第一流路に設けられ、加熱により形状が変化して前記第一流路を開放可能な第一弁と、
前記流体と混合された混合対象と該流体とを前記第二収容部からチップ外部へ流出させる第二流路と、
前記第二流路に設けられ、加熱により形状が変化して前記第二流路を開放可能な第二弁と、
を有し、前記第一流路及び前記第二流路は、底面が平面とされた断面半円形状に形成され、
前記加熱部は、
前記第一弁及び前記第二弁を加熱することにより、前記第一弁及び前記第二弁を軟化させて扁平な状態にし、
前記移動機構は、
前記第一収容部に収容された流体を前記第二収容部へ移動させ、前記流体が移動する方向の下流側へ向けて下り勾配となるように前記チップを支持する支持体である
混合装置。 - 前記第一流路及び前記第二流路が形成され、光を透過可能な形成部材、を備え、
前記第一弁及び前記第二弁は、前記形成部材を透過した光を吸収することで加熱される
請求項1に記載の混合装置。 - 前記第一弁及び前記第一弁の周辺部の少なくとも一方と、前記第二弁及び前記第二弁の周辺部の少なくとも一方とは、光を吸収する色材を有している
請求項2に記載の混合装置。 - 前記第一弁及び前記第二弁は、熱可塑性物質である
請求項1~3のいずれか1項に記載の混合装置。 - 前記第一弁及び前記第二弁は、前記流体に含まれる検体が熱変性する温度未満の融点を有している
請求項4に記載の混合装置。 - 前記第一弁及び前記第二弁の形状の変化は、不可逆である
請求項1~5のいずれか1項に記載の混合装置。 - 前記加熱部は、前記第一弁及び前記第二弁へ光を照射する照射部である
請求項1~6のいずれか1項に記載の混合装置。 - 流体が収容される第一収容部と、
前記流体と混合される混合対象が収容される第二収容部と、
前記第一収容部と前記第二収容部とを連通する第一流路と、
前記第一流路に設けられ、加熱により形状が変化して前記第一流路を開放可能な第一弁と、
前記流体と混合された混合対象と該流体とを前記第二収容部からチップ外部へ流出させる第二流路と、
前記第二流路に設けられ、加熱により形状が変化して前記第二流路を開放可能な第二弁と、
を備えるチップであって、
前記第一流路及び前記第二流路は、底面が平面とされた断面半円形状に形成され、
前記流体が移動する方向の下流側へ向けて下り勾配となるように支持された前記チップ
に対して用いられる混合方法であって、
前記第一収容部と前記第二収容部とを連通する前記第一流路に設けられた前記第一弁を加熱し、該第一弁を軟化させることで扁平な状態にして前記第一流路を開放する第一工程と、
前記第一収容部に収容された流体を、混合対象が収容された前記第二収容部へ移動させる第二工程と、
前記第二収容部と前記チップの外側と連通する第二流路に設けられた第二弁を加熱し、該第二弁を軟化させることで扁平な状態にして前記第二流路を開放する第三工程と、
前記流体と混合された混合対象と該流体とを前記第二収容部から前記チップの外側へ前記第二流路を通じて流出させる第四工程と、
を有する混合方法。 - 前記第一工程では、前記第一弁へ光を照射することで前記第一弁を加熱し、該第一弁を軟化させることで扁平な状態にして前記第一流路を開放し、
前記第三工程では、前記第二弁へ光を照射することで前記第二弁を加熱し、該第二弁を軟化させることで扁平な状態にして前記第二流路を開放する
請求項8に記載の混合方法。
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