JP7278934B2 - 送液装置 - Google Patents

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Description

本開示の技術は、送液装置に関する。
生体試料から抽出された検体に対して各種分析を行うために用いられる検査用カートリッジおよび分析チップなどの検査用容器が知られている。
特許文献1には、一方の面に複数の凹部を備えた弾性部材を、その凹部が基板側となるように、基板と重ねて構成された、液体を収容する複数のウェル(液体収容部)と、ウェル間を接続する流路とを備えた化学処理用カートリッジが開示されている。特許文献1では、ローラーをカートリッジの弾性部材に押し付けながら回転させることで、弾性部材が弾性変形し、弾性変形したウェル中の液体が押し出されてそのウェルに接続した流路を介して隣接するウェルに移動される方法が開示されている。
特許文献2には、壁体に囲まれて形成された液体槽(液体収容部)の容積を変化させることによって、液体槽に満たされた液体を液体槽に連結された流路に送る送液機構および送液機構を備えた分析装置が開示されている。
特開2007-101428号公報 特開2003-166910号公報
例えば、核酸抽出を行い分析に供するためには、液方向の上流から下流に向かって少なくとも3つの収容部を備えた検査用容器について、3つのうちの中間に配置された収容部から下流側の収容部に送液する際に、上流側の収容部への液戻りを生じさせないように送液可能とする送液装置が求められている。
特許文献1は、液体を収容している収容部に対して上流側は押しつぶされて流路が塞がれた状態で下流側に送液するため、上流側への液戻りは生じない。しかし、特許文献1では上流側の収容部に収容されている液体はすべて下流側に移動させることを前提としており、上流側の収容部の液体を残したまま、次工程に進む態様には適用できない。一方、特許文献2では、2つの収容部間における送液についてのみ検討しており、上流および下流の両方に流路が接続された収容部から下流側に優先的に送液する手法については検討されていない。
また、特許文献1、2に記載の検査用容器は、いずれも液体収容部を繋ぐ流路が、液体収容部の下端において互いを連通するように配置構成されているため、外力を加えない場合にも毛細管力等により液体が流路を通って隣接する収容部に流れ込む恐れがある。
本開示の技術は、上記事実を考慮し、液体を収容する少なくとも3つの収容部を備えた検査用容器について、3つのうちの中央の収容部に収容されている液体を下流側の収容部に送液する際の、上流側の収容部への液戻りを抑制可能な送液装置を提供することを目的とする。
本開示の第1の態様にかかる送液装置は、それぞれ液体を収容可能な第1収容部、第2収容部および第3収容部、第1収容部と第2収容部とを互いの上端位置で連通する第1流路、並びに第2収容部と第3収容部とを互いの上端位置で連通する第2流路を内部に備えた検査用容器であって、少なくとも第2収容部の上壁面を構成する部分に可撓性を有する検査用容器と、
押圧部を備え、押圧部によって、第2収容部の上壁面を構成する部分の、送液方向中央から第1流路寄りの位置を外部から第2収容部の内部に向かって押圧する押圧機とを備え、
押圧機で第2収容部の上壁面を構成する部分を押圧することにより、第2収容部に収容された液体を、第3収容部に送液する送液装置。
本開示の第2の態様にかかる送液装置は、それぞれ液体を収容可能な第1収容部、第2収容部および第3収容部、第1収容部と第2収容部とを互いの上端位置で連通する第1流路、並びに第2収容部と第3収容部とを互いの上端位置で連通する第2流路を内部に備えた検査用容器であって、少なくとも、第1流路の上壁面を構成する第1部分、および第2収容部の上壁面を構成する第2部分に可撓性を有する検査用容器と、
第1押圧部および第2押圧部を備え、第1押圧部によって、第1流路の上壁面を構成する第1部分を、外部から第1流路の内部に向かって押圧し、第2押圧部によって、第2収容部の上壁面を構成する第2部分を外部から第2収容部の内部に向かって押圧する押圧機とを備え、
押圧機で第1部分および第2部分を押圧することにより、第2収容部に収容された液体を、第3収容部に送液する送液装置。
本開示の第2の態様の送液装置においては、押圧機が、第1押圧部による押圧動作と第2押圧部による押圧動作を同時に行ってもよい。
本開示の第2の態様の送液装置においては、押圧機が、第1押圧部による押圧動作を、第2押圧部による押圧動作よりも先に行い、第1押圧部による押圧状態を維持した状態で第2押圧部による押圧動作を行ってもよい。
本開示の第1および第2の態様の送液装置においては、検査用容器が、第1収容部、第1流路、第2収容部、第2流路、および第3収容部の各々を形成する部分が開口した本体部と、第2収容部の上壁面を構成する部分を含む上蓋部材とを有し、上蓋部材で本体部の開口を覆うことにより、内部に第1収容部、第1流路、第2収容部、第2流路および第3収容部が形成されていてもよい。
本開示の第1および第2の態様の送液装置においては、検査用容器の上蓋部材が全域に亘って可撓性を有していてもよい。
本開示の第1および第2の態様の送液装置においては、検査用容器は、第2収容部に収容された液体を、第2流路を介して第3収容部に送液する際に、第1収容部への液体の逆流を抑制する液戻り防止構造を備えることが好ましい。
本開示の第1および第2の態様の送液装置においては、検査用容器の液戻り防止構造が、第2収容部の内底面から第1流路の内底面までの高さが第2収容部の内底面から第2流路の内底面までの高さよりも高く構成された構造を含んでいてもよい。
本開示の第1および第2の態様の送液装置においては、検査用容器の液戻り防止構造が、第1流路の内面の水接触角が第2流路の内面の水接触角よりも大きく設定された第1流路および第2流路の構造を含んでいてもよい。
本開示の第1および第2の態様の送液装置においては、検査用容器の液戻り防止構造が、第1流路と第2収容部との間に構成され、かつ、第1収容部の内底面から2以上の段を含む階段部の構造を含んでいてもよい。
本開示の第1および第2の態様の送液装置においては、検査用容器は、核酸の検査を行うためのクロマトグラフ担体と、クロマトグラフ担体を収容する担体収容部とをさらに備えていてもよい。
本開示の第1および第2の態様の送液装置においては、検査用容器は、第1収容部が、磁性粒子を含む第1液体を収容し、第1流路が第1液体から分離された分離磁性粒子を通過させ、第2収容部が、分離磁性粒子を収容するものであってもよい。
本開示の第1および第2の態様の送液装置は、磁石および磁石を移動する移動機構を備えた磁界発生移動部をさらに備え、検査用容器の第1収容部上に磁石を配置して第1液体中の磁性粒子を集め、第1収容部上から第1流路上に沿って第2収容部上まで磁石を移動することで、第1液体から分離した分離磁性粒子を、第1流路を通過させて第2収容部に移動させるものであってもよい。
本開示の送液装置によれば、液体を収容する少なくとも3つの収容部を備えた検査用容器において、3つのうちの中央の収容部に収容されている液体を下流側の収容部に送液する際の、上流側の収容部への液戻りを抑制可能である。
送液装置201の概略構成を示す図である。 検査用容器211の概略構成を示す分解斜視図である。 検査用容器211の概略構成を示す断面図である。 検査用容器211の本体部の概略構成を示す平面図である。 送液装置201における送液方法を示す図である。 送液装置202の概略構成を示す図である。 送液装置202における送液方法を示す図である。 検査用容器1の概略構成を示す分解斜視図である。 検査用容器1の概略構成を示す断面図である。 検査用容器1の本体部の概略構成を示す平面図である。 変形例の検査用容器1Aの概略構成を示す断面図である。 検査用容器2の概略構成を示す分解斜視図である。 検査用容器2の概略構成を示す断面図である。 検査用容器2の本体部の概略構成を示す平面図である。 検査用容器3の概略構成を示す分解斜視図である。 検査用容器3の概略構成を示す断面図である。 検査用容器3の本体部の概略構成を示す平面図である。 変形例の検査用容器3Aの概略構成を示す断面図である。 検査用容器4の概略構成を示す断面図である。 検査用容器5の概略構成を示す断面図である。 検査用容器6の概略構成を示す断面図である。 核酸抽出検査装置100の概略構成図である。 検査用容器の分解斜視図と分注機の要部を示す図である。 検査用容器の断面図と磁石とを示す図である。 検査用容器の断面図と押圧機の要部を示す図である。 実施例、比較例の送液方法における押圧箇所を説明するための図である。
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。なお、以下の説明で用いる前方、後方、上方、下方、左方および右方は、それぞれ、各図において「FR」、「RR」、「UP」、「DO」、「LH」、「RH」にて示す矢印方向に対応する。これらの方向は、説明の便宜上定めた方向であるから、装置構成がこれらの方向に限定されるものではない。なお、容器の利用上FR側が上流、RR側が下流である。また、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜変更している。
「第1実施形態の送液装置」
第1実施形態の送液装置について説明する。図1は、送液装置201の概略構成を示す斜視図である。送液装置201は、検査用容器211と、押圧部としてプランジャ52を備えた押圧機50とを備える。
(検査用容器)
図2は検査用容器211の分解斜視図である。図2は、検査用容器211の概略構成を示す断面図である。図3は、検査用容器211の本体部212の概略構成を示す平面図である。
検査用容器211は、それぞれ液体を収容可能な第1収容部221、第2収容部222および第3収容部223、第1収容部221と第2収容部222とを互いの上端位置で連通する第1流路231、並びに第2収容部222と第3収容部223とを互いの上端位置で連通する第2流路232を内部に備えた容器本体210を備える。そして、容器本体210は、少なくとも第2収容部222の上壁面222bを構成する部分214Aに第2収容部222の内部に向かって変形可能な可撓性を有する。
本例においては、容器本体210は、本体部212と上蓋部材214とを備える。本体部212は、第1収容部221、第1流路231、第2収容部222、第2流路232、および第3収容部223の各々を形成する部分に開口を有する。そして、容器本体210は、上蓋部材214で本体部212の開口を覆うことにより、内部に第1収容部221、第1流路231、第2収容部222、第2流路232および第3収容部223を形成した構成を有する。すなわち、容器本体210は収容部221~223の各々の内底面221a~223aおよび側壁面、並びに流路231、232の各々の内底面231a、232aおよび側壁面を構成し、上蓋部材214は、収容部221~223の各々の上壁面221b~223bおよび流路231、232の各々の上壁面231b、232bを構成する。但し、内部に各収容部および各流路を備えた構成であれば、本構成に限定されない。
本例において、上蓋部材214は全体に亘って可撓性を有する。しかし、容器本体210の少なくとも第2収容部222の上壁面222bを構成する部分214Aに、すなわち、上蓋部材214の部分214Aに、第2収容部222に向かう方向に変形可能な可撓性部を有していれば、上蓋部材214の全体が可撓性を有するものでなくてもよい。
検査用容器211は、第1流路231が第1収容部221と第2収容部222の上端位置に、第2流路232が第2収容部222と第3収容部223の上端位置にそれぞれ備えられているので、流路が収容部の下端もしくは深さ方向中間に備えられている場合と比較して、収容部に収容されている液体が流路に入り込み難い構造であるため、外力を加えない状態で毛細管現象等によって流路を通過してしまうのを抑制することができる。他方、第2収容部222の上部に第2収容部222の内部に向かって変形可能な部分214Aを備えているので、この部分214Aを第2収容部222の内部に変形させて第2収容部222の容積を減じることで、第2収容部222に収容されている液体を押し出し第3収容部223への送液を簡単に実現することができる。
(押圧機)
押圧機50は、プランジャ52によって検査用容器211の第2収容部222の上壁面222bを構成する部分、すなわち容器の部分214Aを第2収容部222内部に向かって押圧する。本例において、押圧機50は、押圧動作時にプランジャ52をガイドするシリンダ54をさらに備えている。
押圧機50は、プランジャ52が検査用容器211の部分214Aの、送液方向中央から第1流路231寄りの位置を押圧するように構成されている。送液装置201は、検査用容器211を送液装置201にセットすることにより、プランジャ52と、検査用容器211の部分214Aとが上記関係となる配置に位置決めされるように構成されていてもよいし、押圧機50のプランジャ52が部分214Aの第1流路231寄りの位置となるように、プランジャ52および検査用容器211が相対的に移動可能に備えていてもよい。例えば、送液装置1に、プランジャ52の移動機構および検査用容器211の移動機構もしくはその両方を備えていてもよい。
図5に押圧機50による押圧前の状態(上図)、および押圧時の状態(下図)を示す。図5の下図に示すように、押圧機50が、プランジャ52で部分214Aを、第2収容部222の内部に向かって押圧することにより、第2収容部222の上壁面222bを構成する部分214Aは第2収容部222側に変形される。これによって、第2収容部222の容積を減少させて第2収容部222中の液体Lを第3収容部223に送液する。
本送液装置201においては、押圧機50が、プランジャ52で検査用容器211の部分214Aの第1流路231寄りの位置を押圧するため、第2収容部222内に収容されている液体は、第2流路232側により多く移動するため、第3収容部223により多く送液することができ、相対的に第1収容部221側へ逆流する量を抑制することができる。
ここで、「第2収容部の上壁面を構成する部分の第1流路寄りの位置」とは、図4に示す平面図において、第2収容部222の上壁面222bに対応する部分214Aの、第2収容部222の第1流路232との境界C1と第2収容部222の第2流路232との境界C2とを最短で結ぶ直線A1の中心O1に直交する線B1よりも第1流路231に近い領域(図4における網掛け領域)内の位置をいう。ここで、第1流路231と第2収容部222との境界C1を0%位置、第2収容部222と第2流路231との境界C2を100%位置とした場合、中心O1は50%位置と表され、第1流路231寄りの位置とは50%位置未満の位置である。押圧位置は10%~30%位置が好ましく、10%~15%位置がより好ましい。
なお、押圧機50に備えられる押圧部は、部分214Aを第2収容部222の内部に向かって押圧することができる構成であればよく、プランジャに限らず、棒状の押込み圧子、あるいは、シリンダーなども選択することが可能である。また、先端形状に関しても、円柱、角柱、半球、円錐、多角錐、平型、あるいは、くさび型などの形状を適宜選択することが可能である。
容器本体210の、第2収容部222の上壁面222bを構成する部分214Aは、第2収容部222の内部に向かって押込まれて第2収容部222の容積を減じることができればよく、部分214Aの全体が可撓性を有しているものに限らない。例えば、部分214Aのうちプランジャ52が直接接触する部分は可撓性を有さず、その周りの部分にのみ可撓性を有した構成であってもよい。
部分214Aが可撓性膜で形成されている場合、あるいは上蓋部材214全体が可撓性膜で構成されている場合、可撓性膜の破断伸度は100%以上600%以下であることが好ましく、200%以上500%以下であることがより好ましく、200%以上400%以下であることがさらに好ましい。また、可撓性膜の厚みをtμm、かつ弾性率αMPa(メガパスカル)であり、第2収容部22の深さがdμmである場合、0.03≦t/d≦2.5、かつ、2000≦α×t≦250000であることが好ましい。0.03≦t/d≦1.8、かつ、2000≦α×t≦110000であることがより好ましく、0.08≦t/d≦1.0、かつ、2000≦α×t≦50000であることがさらに好ましく、0.2≦t/d≦0.4、かつ、4000≦α×t≦20000であることが特に好ましい。
可撓性膜の材料としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィンおよびポリカーボネートなどが好適である。
上蓋部材214の第1収容部221、第2収容部222および第3収容部223のそれぞれの上壁面221b、222b、223bを構成する部分には、液体を分注するための分注口が設けられていてもよい。なお、分注口は、分注時に開放されるが、それ以外の時にはシールされる構成であることが好ましい。また、上蓋部材214に分注口を設けず、それぞれの収容部221、222、223にそれぞれに液体が注入された後に、上蓋部材214を本体部212の上面に被せて接着してもよい。
本例において、第1流路231および第2流路232は第1収容部221および第2収容部222の幅よりも狭い幅を有している。第1流路231、第2流路232の幅は第1収容部221および第2収容部222の幅と同等であってもよいが、第1収容部221および第2収容部222の幅よりも狭い方が、より好ましい。流路230の幅は第1収容部221の幅の1/2以下であることが好ましく、1/3以下であることがより好ましい。第1流路231の幅と第2流路232の幅は同一であってもよいし、同一でなくてもよい。
容器本体210、すなわち、本体部212の材料としては、公知の樹脂成型プラスチック材料であれば、特に制限なく利用できる。例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン(PE)およびポリプロピレン(PP))、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)および環状オレフィンコポリマー(COC)等のシクロオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。特に、耐熱性、透明性の観点から、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン、シクロオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂が好ましい。また、これらの樹脂の共重合体であってもよい。
第1収容部221、第2収容部222および第3収容部223の大きさ(容量)は、例えば、1μL(マイクロリットル)~数100μL程度である。
「第2実施形態の送液装置」
第2実施形態の送液装置について説明する。図6は、送液装置202の概略構成を示す斜視図である。送液装置202は、検査用容器211と、第1押圧部としてのプランジャ51および第2押圧部としてのプランジャ52を備えた押圧機55とを備える。
検査用容器211は、第1実施形態のものと同様であり、本体部212と全体に亘って可撓性を有する上蓋部材214とから構成されている。但し、第2実施形態の送液装置201において用いられる検査用容器としては、それぞれ液体を収容可能な第1収容部221、第2収容部222および第3収容部223、第1収容部221と第2収容部222とを互いの上端位置で連通する第1流路231、並びに第2収容部222と第3収容部223とを互いの上端位置で連通する第2流路232を内部に備え、少なくとも第1流路231の上壁面231bを構成する第1部分214B(図2参照)、および第2収容部222の上壁面222bを構成する第2部分214Aに可撓性を有するものであればよい。
(押圧機)
押圧機55は、第1プランジャ51によって検査用容器211の第1流路231の上壁面231bを構成する第1部分214Bを第1流路231内部に向かって押圧し、第2プランジャ52によって検査用容器211の第2収容部222の上壁面222bを構成する第2部分214Aを第2収容部222内部に向かって押圧する。押圧機50は、押圧動作時にプランジャ51をガイドするシリンダ53およびプランジャ52の移動をガイドするシリンダ54をさらに備えている。押圧機55は、プランジャ51および52を、それぞれが検査用容器211の第1部分214B、第2部分214Aを押圧するように備えている。送液装置202は、検査用容器211を送液装置202にセットすることにより、プランジャ51およびプランジャ52と、検査用容器211の第1部分214Bおよび第2部分214Aとが上記関係となる配置に位置決めされるように構成されていてもよいし、押圧機50のプランジャ51が第1部分214B上に位置するように、プランジャ51が検査用容器211に対して相対的に移動可能に備えられ、プランジャ52が第1部分214A上に位置するように、プランジャ52が検査用容器211に対して相対的に移動可能に備えられていてもよい。例えば、送液装置201に、プランジャ51および52を独立にもしくは一緒に移動する移動機構、検査用容器の移動機構、もしくはその両方を備えていてもよい。
図7に押圧機55による押圧前の状態(上図)、および押圧時の状態(下図)を示す。図7の下図に示すように、プランジャ52で第2部分214Aを、第2収容部222の内部に向かって押圧することにより、第2収容部222の上壁面222bを構成する第2部分214Aは第2収容部222側に変形される。これによって、第2収容部222の容積を減少させて第2収容部222中の液体Lを第3収容部223に送液する。この際、押圧機55が、プランジャ51で第1部分214Bを第1流路231の内部に向かって押圧し、第2収容部222の上壁面222bを構成する第1部分214Bが第1流路231側に変形されることで、第1流路231を塞ぎ、第2収容部222から押し出された液体Lが第1流路231を通過しないようにする。
本送液装置201においては、押圧機55が、第1プランジャ51で第1部分214Bを押圧することで第1流路231を塞いだ状態で、第2プランジャ52で第2部分214Aを押圧するので、第2収容部222内に収容されている液体は、第1流路231をほとんど通過せず第1収容部221への逆流を効果的に防止することができ、結果として、液体Lを第3収容部223により多く流入させることができる。
押圧機55は、第1プランジャ51による押圧動作と第2プランジャ52による押圧動作を同時に行ってもよいし、第1プランジャ51による押圧動作を、第2プランジャ52による押圧動作よりも先に行い、第1プランジャ51による押圧状態を維持したまま第2プランジャ52による押圧動作を行ってもよい。
押圧機55が、先に、第1プランジャ51で第1流路231を押圧し、その状態を維持したまま第2プランジャ52による押圧動作を行うことで、第1流路231を通過する液体の量をより低減することができる。
第1プランジャ51で第1部分214Bを押圧する際には、第1流路231の流路長さ方向について、第1収容部221との境界C0を0%位置、第2収容部222との境界C1を100%位置とした場合に、25%位置より第2収容部222側を押圧することが好ましく、50%位置より第2収容部222側を押圧することが好ましく、50%~75%位置を押圧することが特に好ましい。
なお、押圧機55に備えられる第1押圧部は第1部分214Bを第1流路231の内部に向かって押圧することができる構成であればよく、プランジャに限らない。同様に、第2押圧部は第2部分214Aを第2収容部222の内部に向かって押圧することができる構成であればよく、プランジャに限らない。
第1実施形態の送液装置201および第2実施形態の送液装置202においては、検査用容器211に代えて、第2収容部222に収容された液体Lを、第2流路232を介して第3収容部223に送液する際に、第1収容部221への液体Lの逆流を抑制する液戻り防止構造を備えた検査用容器を備えることがより好ましい。以下に液戻り防止構造を備えた検査用容器の例を説明する。
(検査用容器1)
検査用容器1について説明する。図8は、検査用容器1の概略構成を示す分解斜視図である。図9は、検査用容器1の概略構成を示す断面図である。図10は、検査用容器1の本体部12の概略構成を示す平面図である。
図8、図9および図10に示される検査用容器1は、それぞれ液体を収容可能な第1収容部21、第2収容部22および第3収容部23、第1収容部21と第2収容部22とを互いの上端位置で連通する第1流路31、並びに第2収容部22と第3収容部23とを互いの上端位置で連通する第2流路32を内部に備えた容器本体10を備える。そして、容器本体10は、少なくとも第2収容部22の上壁面22bを構成する部分14Aに、第2収容部22の内部に向かって変形可能な可撓性を有する。なお、送液装置202に適用する場合には、さらに、第1流路31の上壁面31bを構成する部分14Bに、第1流路31の内部に向かって変形可能な可撓性を有する。
本例においては、容器本体10は、本体部12と上蓋部材14とを備える。本体部12は、第1収容部21、第1流路31、第2収容部22、第2流路32、および第3収容部23の各々を形成する部分に開口を有する。そして、容器本体10は、上蓋部材14で本体部12の開口を覆うことにより、内部に第1収容部21、第1流路31、第2収容部22、第2流路32および第3収容部23を形成した構成を有する。すなわち、本体部12は、収容部21~23の各々の内底面21a~23aおよび側壁面、並びに流路31,32の各々の内底面31a、32aおよび側壁面を構成し、上蓋部材14は、収容部21~23の各々の上壁面21b~23bおよび流路31、32の各々の上壁面31b、32bを構成する。但し、内部に各収容部および各流路を備えた構成であれば、本構成に限定されない。
本例において、上蓋部材14は全体に亘って可撓性を有する。しかし、容器本体10の少なくとも第2収容部22の上壁面22bを構成する部分14Aに、すなわち、上蓋部材14の部分14Aに、第2収容部22に向かう方向に変形可能な可撓性部を有していれば、上蓋部材14の全体が可撓性を有するものでなくてもよい。
検査用容器1は、液戻り防止構造として、第2収容部22の内底面22aから第1流路31の内底面31aまでの高さh1(以下において、「第1流路の高さh1」という)が第2収容部22の内底面22aから第2流路32の内底面32aまでの高さh2(以下において、「第2流路の高さh2」という。)よりも高く構成された構造を含む。なお、検査用容器1において、第1流路31の内底面31aの第2収容部22の内底面22aからの高さh1は、第1流路31と第2収容部22との段差部の角の第2収容部22の内底面22aからの高さで定義する。同様に、第2流路32の内底面31aの第2収容部22の内底面22aからの高さh2は、第2収容部22と第2流路32との段差部の角の第2収容部22の内底面22aからの高さで定義する。液戻り防止構造は、第2収容部22の上壁面22bを構成する部分14Aが第2収容部22に向かう方向に変形されることで第2収容部22に収容された液体を、第2流路32を介して第3収容部23に送液する際に、第1収容部21への液体の逆流を抑制するための構造である。
検査用容器1は、第1流路31が第1収容部21と第2収容部22の上端位置に、第2流路32が第2収容部22と第3収容部23の上端位置にそれぞれ備えられているので、流路が収容部の下端もしくは深さ方向中間に備えられている場合と比較して、収容部に収容されている液体が流路に入り込み難い構造であるため、外力を加えない状態で毛細管現象等によって流路を通過してしまうのを抑制することができる。他方、第2収容部22の上部に第2収容部22の内部に向かって変形可能な部分14Aを備えているので、この部分14Aを第2収容部22の内部に変形させて第2収容部22の容積を減じることで、第2収容部22に収容されている液体を押し出し第3収容部23への送液を簡単に実現することができる。
そして、容器本体10の部分14Aが、第2収容部22に向かう方向に変形されることで、第2収容部22に収容されている液体を、第2流路32を介して第3収容部23に送液する際、第1流路31の高さh1が第2流路32の高さh2よりも高いので、第2収容部22から押し出される液体は、より低い位置に形成されている第2流路32に優先的に送液される。そのため、第1流路31への液戻りを抑制することができ、下流である第3収容部23側への送液性が高い。本構成によれば、高さh1、h2に差を設けるだけの簡単な構成で第1流路31への液戻りを抑制して第3収容部23への送液性を高めることができる。
第1流路31の高さh1と第2流路32の高さh2との差h1-h2は、第2流路32の高さh2の20%以上が好ましく、30%以上がより好ましく、50%以上が更に好ましい。差h1-h2が大きいほど、第2流路32への送液がより促進され、第3収容部23への送液性を高めることができる。
(検査用容器1A)
図11に、検査用容器1の変形例の検査用容器1Aを示す。検査用容器1Aは本体部12Aと上蓋部材14とからなる容器本体10Aを備える。検査用容器1Aにおいては、第1流路31の内底面31aと、第2収容部22との段差部の第1流路31の内底面31aと第2収容部22の内側面22cとのなす角33が鋭角である。段差部の角33を鋭角とすることで、角度が90°以上である場合と比較して、第2収容部22に収容されている液体が第1流路31に進入するのをより効果的に抑制できる。これにより、第2収容部22に収容されている液体を、より優先的に第2流路32へ送液することができる。
(検査用容器2)
検査用容器2について説明する。図12は、検査用容器2の概略構成を示す分解斜視図である。図13は、検査用容器2の概略構成を示す断面図である。図14は、検査用容器2の本体部12Bの概略構成を示す平面図である。
図12、図13および図14に示される検査用容器2は、それぞれ液体を収容可能な第1収容部21、第2収容部22および第3収容部23、第1収容部21と第2収容部22とを互いの上端位置で連通する第1流路31、並びに第2収容部22と第3収容部23とを互いの上端位置で連通する第2流路32を内部に備えた容器本体10Bを備える。そして、容器本体10Bは、少なくとも第2収容部22の上壁面22bを構成する部分14Aに、第2収容部22の内部に向かって変形可能な可撓性を有する。なお、送液装置202に適用する場合には、さらに、第1流路31の上壁面31bを構成する部分14Bに、第1流路31の内部に向かって変形可能な可撓性を有する。なお、図面において、上記の検査用容器1と同様の要素については同一の符号を付している。検査用容器1と同一の符号が付された要素については、検査用容器1について説明したものと同様であり、詳細な説明は省略する。以下の図面において同様とする。
本例において、容器本体10Bは、本体部12Bと上蓋部材14とを備える。本体部12Bは、第1収容部21、第1流路31、第2収容部22、第2流路32、および第3収容部23の各々を形成する部分に開口を有する。そして、容器本体10Bは、上蓋部材14で本体部12Bの開口を覆うことにより、内部に第1収容部21、第1流路31、第2収容部22、第2流路32および第3収容部23を形成した構成を有する。すなわち、本体部12Bは、収容部21~23の各々の内底面21a~23aおよび側壁面、並びに流路31,32の各々の内底面31a、32aおよび側壁面を構成し、上蓋部材14は、収容部21~23の各々の上壁面21b~23bおよび流路31、32の各々の上壁面31b、32bを構成する。但し、内部に各収容部および各流路を備えた構成であれば、本構成に限定されない。
検査用容器2は、液戻り防止構造として、第1流路31の内面の水接触角R1が第2流路32の内面の水接触角R2よりも大きく設定された第1流路31および第2流路32の構造を含む。本例では、第1流路31の内面に疎水化処理がなされた疎水化面34が形成されている。
第1流路31の内面と第2流路32との内面とに水接触角差を生じさせるには、本例のように、第1流路31の内面に疎水化処理を行う、および/または第2流路32の内面に親水化処理を行えばよい。
検査用容器2は、第1流路31が第1収容部21と第2収容部22の上端位置に、第2流路32が第2収容部22と第3収容部23の上端位置にそれぞれ備えられているので、流路が収容部の下端もしくは中間に備えられている場合と比較して、収容部に収容されている液体が流路に入り込み難い構造であるため、外力を加えない状態で毛細管現象等によって流路を通過してしまうのを抑制することができる。他方、第2収容部22の上部に第2収容部22の内部に向かって変形可能な部分14Aを備えているので、この部分14Aを第2収容部22の内部に変形させて第2収容部22の容積を減じることで、第2収容部22に収容されている液体を押し出し第3収容部23への送液を簡単に実現することができる。
そして、容器本体10Bの部分14Aが、第2収容部22に向かう方向に変形されることで、第2収容部22に収容されている液体を、第2流路32を介して第3収容部23に送液する。この際、第1流路31の内面の水接触角が、第2流路32の内面の水接触角よりも大きいので、第2収容部22から押し出される液体は、より水接触角の小さい第2流路32に優先的に送液される。そのため、第1流路31への液戻りを抑制することができ、下流である第3収容部23側への送液性が高い。本構成によれば、表面処理を施すだけの簡単な処理で第1流路31への液戻りを抑制して第3収容部23への送液性を高めることができる。
親水化処理あるいは疎水化処理等の表面処理は、それぞれの流路の内面全域に形成されていることが好ましいが、内面の一部に表面処理がなされていない部分があっても構わない。
親水化処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理などの表面改質処理、および親水性コーティング剤の塗布処理、親水性フィルムの貼合等が挙げられる。疎水化処理としては、例えば、フッ素樹脂あるいは疎水性シリカ含有樹脂等の疎水性コーティング剤の塗布処理、およびシランカップリング処理、撥水性フィルムの貼合等が挙げられる。
第1流路31の水接触角R1と第2流路32の水接触角R2との差R1-R2は10°以上であることが好ましく、20°以上が好ましく、40°以上がより好ましく60°以上がさらに好ましい。
本明細書において、水接触角は、純水の接触角である。具体的には、全自動接触角計(型番:DM-701、協和界面科学(株))を用い、雰囲気温度25℃の条件下で、流路、収容部の内面に純水を1μL滴下した後、θ/2法により接触角を測定し、5回測定して得られた値の算術平均値とする。
(検査用容器3)
検査用容器3について説明する。図15は、検査用容器3の概略構成を示す分解斜視図である。図16は、検査用容器3の概略構成を示す断面図である。図17は、検査用容器3の本体部12Cの概略構成を示す平面図である。
図15、図16および図17に示される検査用容器3は、それぞれ液体を収容可能な第1収容部21、第2収容部22および第3収容部23、第1収容部21と第2収容部22とを互いの上端位置で連通する第1流路31、並びに第2収容部22と第3収容部23とを互いの上端位置で連通する第2流路32を内部に備えた容器本体10Cを備える。そして、容器本体10Cは、少なくとも第2収容部22の上壁面22bを構成する部分14Aに、第2収容部22の内部に向かって変形可能な可撓性を有する。なお、送液装置202に適用する場合には、さらに、第1流路31の上壁面31bを構成する部分14Bに、第1流路31の内部に向かって変形可能な可撓性を有する。
本例においては、容器本体10Cは、本体部12Cと上蓋部材14とを備える。本体部12Cは、第1収容部21、第1流路31、第2収容部22、第2流路32、および第3収容部23の各々を形成する部分に開口を有する。そして、容器本体10Cは、上蓋部材14で本体部12Cの開口を覆うことにより、内部に第1収容部21、第1流路31、第2収容部22、第2流路32および第3収容部23を形成した構成を有する。すなわち、本体部12Cは、収容部21~23の各々の内底面21a~23aおよび側壁面、並びに流路31,32の各々の内底面31a、32aおよび側壁面を構成し、上蓋部材14は、収容部21~23の各々の上壁面21b~23bおよび流路31、32の各々の上壁面31b、32bを構成する。但し、内部に各収容部および各流路を備えた構成であれば、本構成に限定されない。
検査用容器3は、液戻り防止構造として、第1流路31の第2収容部22側に設けられた、第2収容部22の内底面22aから2以上の段41、42を含む階段部40の構造を含む。一方、第2流路32は階段部を備えていない。また、本例では、第1流路31の第1収容部21側にも階段部が設けられているが、第1収容部21側の階段部はなくてもよい。
検査用容器3は、第1流路31が第1収容部21と第2収容部22の上端位置に、第2流路32が第2収容部22と第3収容部23の上端位置にそれぞれ備えられているので、流路が収容部の下端もしくは中間に備えられている場合と比較して、収容部に収容されている液体が流路に入り込み難い構造であるため、外力を加えない状態で毛細管現象等によって流路を通過してしまうのを抑制することができる。他方、第2収容部22の上部に第2収容部22の内部に向かって変形可能な部分14Aを備えているので、この部分14Aを第2収容部22の内部に変形させて第2収容部22の容積を減じることで、第2収容部22に収容されている液体を押し出し第3収容部23への送液を簡単に実現することができる。
そして、容器本体10Cの部分14Aが、第2収容部22に向かう方向に変形されることで、第2収容部22に収容されている液体を、第2流路32を介して第3収容部23に送液する。この際、第1流路31に2段以上の階段部40を備えていることにより、第2収容部22に収容されている液体が第1流路31を通過する際の障壁が2段以上となるために、第1流路31への液体の進入は抑制され、第2収容部22から押し出される液体は、より障壁が小さい第2流路32に優先的に送液される。そのため、第1流路31への液戻りは抑制され、下流である第3収容部23側への送液性が高い。第1流路31に階段部40を設けることで、第1流路31への液戻りを防止する高い効果を得ることができる。
階段部40は、第2収容部22側の最初の段41と、2段目の段42を含む。階段部40は2段に限られず、3段、あるいは4段以上であってもよい。しかしながら、構造の複雑化を避ける観点から、階段部40は2段もしくは3段が好ましい。
最初の段41の高さh1は、第2収容部22の内底面22aから上壁面22bまでの高さ(深さ)をdとした場合に、dの25%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。
2番目の段42の高さh12は、第2収容部22の高さdの50%以上であることが好ましく、60%以上であることが好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。なお、2番目の段42の高さh12と最初の段41の高さh1との差は、液戻り防止の観点から最初の段41の高さh1の20%以上であることが好ましい。なお、2段目の段42の高さh12は、1つ目の段41との段差部の角の第2収容部22の内底面22aからの高さで定義する。
(検査用容器3A)
図18は、第3実施形態の変形例の検査用容器3Aを示す。検査用容器3Aは本体部12Dと上蓋部材14とからなる容器本体10Dを備える。検査用容器3Aにおいては、階段部40の少なくとも1つの段を構成する内底面と内側面とのなす角(ここでは角43)が、鋭角である。段差部の角43を鋭角とすることで、角度が90°以上である場合と比較して、第2収容部22に収容されている液体が第1流路31に進入するのをより効果的に抑制できる。これにより、第2収容部22に収容されている液体を、より優先的に第2流路32へ送液することができる。
図18に示す検査用容器3Aでは、階段部40の2段目の段42の角43のみが鋭角であるが、流路31内に含まれるすべての段の角が鋭角であってもよい。階段部40の段41,42の少なくとも1つの角が鋭角であれば、第2収容部22から第1流路31への液体の進入を抑制する効果が高められる。
本検査用容器3あるいはその変形例における液体の送液方法は、第1実施形態の検査用容器1の場合と同様である。
以上の通り、検査用容器1は、第1流路31の高さh1が第2流路32の高さh2よりも高く構成された構造(以下において、液戻り防止構造1という。)を備える。検査用容器2は、第1流路31の内面の水接触角が第2流路32の内面の水接触角よりも大きく設定された第1流路31および第2流路32の構造(以下において、液戻り防止構造2という。)を備える。そして、検査用容器3は、第1流路31の第2収容部側に構成された、第2収容部22の内底面22aから2以上の段を含む階段部40の構造(以下において、液戻り防止構造3という。)を備える。
これらの液戻り防止構造1~3は組み合わせて備えることも好ましい。例えば、図19に示すように、液戻り防止構造1と液戻り防止構造2とを備えた検査用容器4としてもよい。検査用容器4は、本体部12Eと上蓋部材14とから構成される容器本体10Eを備える。検査用容器4は、第1流路の高さh1と第2流路の高さh2がh1>h2となる構造を有し、第1流路31の内面に疎水化処理を施した疎水化面34を備えて、第1流路31の内面の水接触角を第2流路32の内面の水接触角よりも高くしている。
また、図20に示すように、液戻り防止構造2と液戻り防止構造3とを備えた検査用容器5としてもよい。検査用容器5は、本体部12Fと上蓋部材14とから構成される容器本体10Fを備える。検査用容器5は、第1流路31の内面に疎水化処理を施した疎水化面34を備えて、第1流路31の内面の水接触角を第2流路32の内面の水接触角よりも高くしており、かつ第1流路31に階段部40を備えている。
また、液戻り防止構造1と液戻り防止構造3とを備えた検査用容器であってもよいし、図21に示すように、液戻り防止構造1~3の全てを備えた検査用容器6としてもよい。検査用容器6は、本体部12Gと上蓋部材14とから構成される容器本体10Gを備える。検査用容器6は、第1流路31の高さh1と第2流路32の高さh2がh1>h2となる構造を有し、第1流路31の内面に疎水化処理を施した疎水化面34を備えて、第1流路31の内面の水接触角を第2流路32の内面の水接触角よりも高くしている。さらに、第1流路31に階段部40を備えている。
液戻り防止構造1~3の2つもしくは3つを組み合わせて備えた検査用容器によれば、液戻り防止構造1のみ、液戻り防止構造2のみ、あるいは液戻り防止構造3のみを備えた場合と比較して、より高い液戻り防止効果を得ることができる。
なお、本開示の検査用容器においては、液戻り防止構造は、上記例に限らず、第2収容部と第1収容部との間の第1流路が、第2収容部と第3収容部との間の第2流路よりも、第2収容部に収容されている液体を、相対的に通しにくくする構造であればよい。例えば、第1流路、第2流路のそれぞれに弁を設けた構造を液戻り防止構造として備えていてもよい。第1流路、第2流路のそれぞれに弁を設けた場合には、第2収容部から第3収容部へ送液の際に、第1流路の弁を閉じ、第2流路の弁を解放した状態で送液を行うことで、第1収容部への液戻りを効果的に防止し、第3収容部への送液性を向上させることができる。
「核酸抽出検査装置」
本開示の技術の送液装置は、例えば、核酸抽出検査装置に適用することができる。本開示の送液装置の一実施形態としての核酸抽出検査装置および核酸抽出検査について説明する。
図22は、検査用容器101を備えた核酸抽出検査装置100の概略構成を示す構成図である。核酸抽出検査装置100は、検査用容器101、押圧機50、分注機106、磁界発生移動部107、および検査用容器101の搬送部102を備える。
図23は、検査用容器101の分解斜視図と分注機106の要部を示す図である。図24は、検査用容器101と磁界発生移動部107の磁石Mを示す図である。図25は、検査用容器101と押圧機50の要部を示す図である。なお、図24、図25においては、図23に示す検査用容器101についての線18-18断面図を示している。
検査用容器101は、それぞれ液体を収容可能な4つの収容部120~123、クロマトグラフ担体128を収容するクロマトグラフ担体収容部125、および4つの流路130、131、132、135を内部に備えた容器本体110を備える。
容器本体110は、本体部112と上蓋部材114とを備える。本体部112は、各収容部120~123、125および流路130、131、132、135の各々を形成する部分に開口を有する。そして、容器本体110は、上蓋部材114で本体部112の覆うことにより、内部に収容部120~123、125、流路130、131、132、135を形成した構成を有する。本体部112は、各収容部および流路の側壁面および底面を構成し、上蓋部材114は、各収容部および流路の上壁面を構成する。本例において、上蓋部材114は可撓性膜により構成されている。上蓋部材114には、各収容部120~123にそれぞれに収容される液体を注入するための図示しない注入口が設けられている。注入口にそれぞれシリンジ160~163の先端が挿入され、それぞれ対応する収容部120~123に各種液体が注入可能に構成されている。
収容部120は、核酸が吸着した磁性粒子Pを含む検体液150を収容する磁性粒子集磁チャンバ(以下において、集磁チャンバ120という。)である。収容部121は、洗浄液151を収容し、磁性粒子Pに非特異吸着した物質を洗浄する洗浄チャンバ(以下において、洗浄チャンバ121という。)である。収容部122は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)溶液152を収容するPCRチャンバ(以下においてPCRチャンバ122という。)である。収容部123は増幅した核酸と展開液153とを混合させる検出チャンバ(以下において、検出チャンバ123という。)である。
流路130は集磁チャンバ120と、洗浄チャンバ121とを互いの上端位置で連通する。流路130は集磁チャンバ120および洗浄チャンバ121側に階段部を備え、集磁チャンバ120に収容された検体液150が流路130に入り込むのを抑制し、洗浄チャンバ121に収容される洗浄液151への検体液150の混入が抑制されるように構成されている。
流路131は洗浄チャンバ121と、PCRチャンバ122とを互いの上端位置で連通し、流路132はPCRチャンバ122と検出チャンバ123とを互いの上端位置で連通する。洗浄チャンバ121、PCRチャンバ122、検出チャンバ123および流路131、132は、それぞれ本開示の技術における第1収容部、第2収容部、第3収容部、第1流路および第2流路に相当する。そして、ここでは、PCRチャンバ122に収容された液体を、流路132を介して検出チャンバ123に送液する際に、洗浄チャンバ121に液体が逆流するのを抑制する液戻り防止構造を備える。本例においては、液戻り防止構造として、液戻り防止構造3を含む。すなわち、液戻り防止構造として、流路131のPCRチャンバ122側に構成された、PCRチャンバ122の内底面122aから2以上の段を含む階段部の構造を備えている。
なお、液戻り防止構造としては、第1流路(流路131)の高さを第2流路(流路132)の高さよりも高くした構造(液戻り防止構造1)を含んでもよい。また、第1流路の内面の水接触角が第2流路の内面の水接触角よりも大きく設定された第1流路および第2流路の構造(液戻り防止構造2)を含んでもよい。あるいは、その他の液戻り防止構造および液戻り防止構造1~3を2つ以上組み合わせて備えていてもよい。
流路132は、PCRチャンバ122と、検出チャンバ123とを互いの上端位置で連通する。なお、PCRチャンバを温調する際の液体の蒸発を防ぐために、流路132に図示しない弁が備えられていてもよい。弁は、PCRチャンバ122から検出チャンバ123に送液する際に、開放可能なものであればよい。
流路135は、検出チャンバ123とクロマトグラフ担体収容部125とを互いの下端位置で連通する。
磁性粒子Pは、磁力によって引き寄せられる粒子である。また、磁性粒子Pは、例えば、DNAなどの特定の検体が吸着するように処理がなされた磁性粒子である。具体的には、磁性粒子Pとして、JSR(株)社製 型番:Magnosphere MX100/Carboxyl、および、型番:Magnosphere MS160/Tosyl、コアフロント社製sicastar、並びに三洋化成社製マグラピッド等を用いることが可能である。
また、磁性粒子Pとしては、0.01μm以上100μm以下の範囲の粒径を有する磁性粒子が用いられる。好ましくは、磁性粒子Pとして、1μm~10μm程度の粒径を有する磁性粒子が用いられる。磁性粒子Pは、集磁チャンバ120内に予め備えられていてもよいし、検体液150と共に集磁チャンバ120内に注入されてもよい。
検体液150は、例えば、検体から抽出された核酸を含む検体液である。検体液150は、検体からDNA(デオキシリボ核酸)、RNA(リボ核酸)などの核酸を抽出して磁性粒子Pの表面に核酸を吸着させるための界面活性剤を含んでいてもよい。また、界面活性剤としては、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン(Tween20)、あるいはTritonX-100等を用いることができる。なお、これらの界面活性剤は、単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。検体からの核酸抽出、および磁性粒子Pへの表面吸着を促進するために、グアニジン塩酸塩などのカオトロピック物質を含んでいてもよい。また、界面活性剤を含む代わりにカラムを用いて検体から抽出した核酸を含んでいてもよい。さらに、磁性粒子Pの凝集を抑制するための界面活性剤を含んでいてもよい。
洗浄液151は、磁性粒子Pに非特異吸着した物質を除去する。洗浄液151としては、水あるいは緩衝液、エタノールおよびイソプロピルアルコール等の有機溶剤などを用いることができる。洗浄液として緩衝液を用いる場合、塩は特に限定されないがトリス、リン酸等の塩が好ましく用いられる。また、洗浄工程におけるRNAの溶出を抑制するために、ドデシル硫酸ナトリウムおよびTritonX-100等の界面活性剤を含有してもよい。
PCR溶液152は、PCRによる核酸を増幅させる処理を行うための溶液である。PCR溶液152には、例えば、逆転写酵素、4種類のデオキシリボヌクレオチド三リン酸を混合したdNTPおよび逆転写酵素用プライマーが含まれている。転写酵素はRNAの塩基配列を鋳型としてcDNA(相補的デオキシリボ核酸)を合成する酵素である。
クロマトグラフ担体収容部125は、クロマトグラフ担体128を収容する。クロマトグラフ担体収容部125では、増幅された核酸を含む展開液153が展開される。クロマトグラフ担体128は、核酸クロマトグラフ担体であり、展開液153中に標的となる核酸が存在するか否かを示す。
分注機106は、各種液体150~153を検査用容器101の各収容部120~123に添加するためのシリンジ160~163を備える。
押圧機50は、プランジャ52を備え、プランジャ52により容器本体110(ここでは、上蓋部材114)のPCRチャンバ122に対応する領域を押圧可能に構成されている。
磁界発生移動部107は、磁石Mおよび磁石Mを移動する移動機構170を含む。
磁石Mは、例えば、永久磁石であるが、電磁石であってもよい。図24に示すように、磁石Mは、検査用容器101の上蓋部材114上で位置A0~A5の間で自在に移動される。位置A0、位置A3および位置A5は、磁石Mが配置されていても検査用容器101の内部に収容されている磁性粒子Pに対して磁力が作用しない位置である。位置A1は集磁チャンバ120上の位置であり、磁石Mが配置された場合に集磁チャンバ120内の磁性粒子Pに磁力を作用させる位置である。位置A2は洗浄チャンバ121上の位置であり、磁石Mが配置された場合に洗浄チャンバ121内の磁性粒子Pに磁力を作用させる位置である。位置A4はPCRチャンバ122上の位置であり、磁石Mが配置された場合にPCRチャンバ122内の磁性粒子Pに磁力を作用させる位置である。
磁性粒子Pを集磁チャンバ120から洗浄チャンバ121に移動させる場合、まず、位置A1に磁石Mを配置する。磁石Mが位置A1に配置されると、集磁チャンバ120に収容されている磁性粒子Pは磁石Mの磁力によって集められ、上蓋部材14を隔てて磁石Mに対応する位置に引き寄せられた集まった状態となる。この状態から上蓋部材14に沿って磁石Mを位置A2に移動すると、磁石Mの移動に伴い磁性粒子Pは検体液150から分離されて洗浄チャンバ121に移動する。その後、磁石Mを位置A3に移動すると、磁性粒子Pは洗浄液151中に分散される。
同様に、磁性粒子Pを洗浄チャンバ121からPCRチャンバ122に移動させる場合、まず、位置A2に磁石Mを配置する。磁石Mが位置A2に配置されると洗浄チャンバ121に収容されている磁性粒子Pは、上蓋部材14を隔てて磁石Mに対応する位置に引き寄せられ集まった状態となる。この状態から上蓋部材14に沿って磁石Mを位置A4に移動すると、磁石Mの移動に伴い磁性粒子Pは洗浄液151から分離されてPCRチャンバ122に移動する。その後、磁石Mを位置A5に移動すると、磁性粒子PはPCR溶液152中に分散される。
移動機構170は、磁石Mを集磁チャンバ120上の位置A1から流路130上を通過し、洗浄チャンバ121上の位置A2、さらに流路131上を通過し、PCRチャンバ122上の位置A4に自在に移動する機能を有する。また、移動機構170は、磁石Mを各チャンバ120、121、122内に磁力が及ばない位置A0、A3およびA5へ移動する。
なお、核酸抽出検査装置100は、さらに、温調部108(図24参照)を備えている。温調部108は、PCRチャンバ122中のPCR溶液の温度を制御する。温調部108は、溶液を加熱するためのヒーター、あるいはペルチェ素子等の加熱手段と、溶液を冷却するためのペルチェ素子、ファン、ヒートシンク、あるいは液冷機構などの冷却手段とを備える。温調部108は、PCRにおける熱変性工程、アニーリング工程、および伸長工程の、それぞれに工程毎に適切な温度となるように、溶液の温度を昇温あるいは降温する。
搬送部102は、検査用容器101を、分注機106、磁界発生移動部107および押圧機50に相対的に移動する装置である。搬送部102は、検査用容器101のみを搬送するものであってもよいし、検査用容器101に対する分注機106、磁界発生移動部107および押圧機50のそれぞれの位置を移動させるものであってもよい。
(核酸抽出検査方法)
検査用容器101を備えた核酸抽出検査装置100における核酸抽出検査の工程について説明する。
-前処理(吸着工程)-
RNAを含む試料に、細胞膜を溶解する界面活性剤を含む溶解液、および磁性粒子Pを混合して、RNAを磁性粒子Pに吸着させる。RNAを含む試料としては、生体試料、ウイルスなど、RNAを含んでいれば特に限定されない。なお、必要に応じてフィルターなどにより、夾雑物を除去してもよい。
-集磁工程-
前処理で得られた、RNAが吸着した磁性粒子Pを含む検体液150をシリンジ160により集磁チャンバ120に注入する。その後、磁石Mを集磁チャンバ120上の位置A1にセットする。これにより、集磁チャンバ120に収容されている磁性粒子Pが磁石Mに引き寄せられ、上面の磁石Mに対応する位置に集まり凝集した状態となる(図24参照)。
なお、集磁チャンバ120において、吸着工程および集磁工程を時系列的に行ってもよい。
その後、磁石Mを流路130に沿って移動させることにより、磁性粒子Pを検体液150から分離して洗浄チャンバ121に移動する。
-洗浄工程-
洗浄チャンバ121において、RNAが吸着した磁性粒子Pを、洗浄チャンバ121に収容されている洗浄液151で洗浄する。洗浄チャンバ121には予め洗浄液151を充填していてもよいし、磁性粒子Pの移動後に洗浄液151を注入してもよい。磁石Mを磁力が洗浄チャンバ121に影響を与えない位置(位置A3)まで移動し、磁性粒子Pを洗浄液151内に分散させることで洗浄を促進することができる。洗浄によって、RNA以外の物質であって磁性粒子Pに非特異的に結合した物質を除去する。
その後、磁石Mを洗浄チャンバ121上の位置A2に戻すことで、磁性粒子Pを上面の磁石Mに対応する位置に再び集め、磁石Mを流路131に沿ってPCRチャンバ122上の位置A4に移動させることにより、磁性粒子Pを洗浄液151から分離してPCRチャンバ122に移動する。その後、磁石MをPCRチャンバ122に磁力を及ぼさない位置A5に移動させることで、磁性粒子PをPCR溶液152中に分散させる。
-PCR工程-
PCRチャンバ122において、磁性粒子Pに吸着したRNAをPCR溶液152中に溶出させ、PCRによるDNA増幅を行う。抽出されたRNAからcDNAを合成し、PCRによりcDNAを増幅させる。なお、この際、磁性粒子Pは、重力によりPCRチャンバ122中の内底面に沈む。
-送液工程-
PCR工程の後、PCRチャンバ122中の増幅されたcDNAを含む溶液を検出チャンバ123に送液する。なお、検査用容器101は、流路131が洗浄チャンバ121とPCRチャンバ122の上端位置に、流路132がPCRチャンバ122と検出チャンバ123の上端位置にそれぞれ備えられているので、この送液工程の前に、PCRチャンバ122から溶液152が毛細管現象等によって流路131、132を通過してしまうのを抑制することができる。
送液する際には、図25に示すように、PCRチャンバ122上にプランジャ52を位置させ、シリンダ54に沿ってプランジャ52を押下する。可撓性のある上蓋部材114はプランジャ52により押圧されて、PCRチャンバ122の内部方向に押し込まれる。これによって、PCRチャンバ122の容積が小さくなるため、PCRチャンバ122中の液体は、流路を通って検出チャンバ123に送液される。この際、戻り防止構造を有しているので、PCRチャンバ122中の溶液152は、洗浄チャンバ121側にほとんど逆流することなく、PCRチャンバ122から押し出された多くを検出チャンバ123に送液することができる。また、PCRチャンバ122の上端位置に流路132が備えられているので、内底面に磁性粒子Pを沈ませた状態でPCR溶液の上澄み部分を優先的に送液することができ、磁性粒子Pが検出チャンバ123側に流出するのを抑制することができる。磁性粒子Pの検出チャンバ123への進入を抑制することにより、次工程において、ノイズの少ない検査が可能となる。
-検出工程-
検出チャンバ123においては、cDNAを含む溶液を展開液と混合させる。その後、その混合した液は、流路135を通過して、クロマトグラフ担体収容部125に配置されている核酸クロマトグラフ担体(クロマトグラフ担体128)で展開する。検査対象となるRNAが含まれていれば、陽性、含まれていなければ陰性の結果が得られる。
以上のようにして、核酸抽出検査がなされる。
なお、上記においては、増幅方法として逆転写PCR法を用いる場合について説明したが、増幅方法は逆転写PCR法に限らず、転写PCR法あるいは等温増幅法(例えば、NASBA(Nucleic Acid Sequence-Based Amplification)、LAMP(Loop-mediated Isothermal Amplification)、およびTRC(transcription-reverse transcription concerted)等)等の公知の増幅方法を用いることができる。また、上記においては、検出方法として核酸クロマト法を用いる場合について説明したが、検出方法は核酸クロマト法に限らず蛍光検出法(インターカレーター法、プローブ法等)、金ナノ粒子を用いた光散乱法、シーケンス法、電気化学法、圧電法、重量あるいは力学的変化の検出等の公知の方法を用いることができる。これらの場合、容器にはクロマトグラフ担体128およびその収容部125を備える必要はない。他方、検査装置において、検出チャンバ123から蛍光検出を行うための蛍光検出ユニット等の各種検出法に即した検出ユニットを備えればよい。但し、高額な検出系および検出機器が不要であり、解析における操作が簡便であることから核酸クロマト法が好ましい。
検査用容器101を用いることで、PCRチャンバ122において増幅されたDNAを含む溶液を、洗浄チャンバ121への逆流を抑制して効率よく検出チャンバ123に送液することができ、十分な送液量を実現できる。逆流を抑制して、検出チャンバ123への送液量を増加させることができるため、検出チャンバ123に流入させるDNAのトータル量を増やすことができるので、判定精度の向上に繋がる。
なお、上記検査用容器101は、検査用容器101と、磁性粒子Pと、洗浄液151、PCR溶液152および展開液153等の各種処理液とをセットにした検査キットとして提供することもできる。検査キットには、さらに核酸溶出液等の他の処理液を含んでもよい。また、検査キットとしては、検査用容器101と磁性粒子Pのみをセットとして提供することも可能である。磁性粒子Pは検査用容器101の集磁チャンバ120内に予めセットされていてもよいし、別途に用意されていてもよい。
本開示の技術は、前述した実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、前述した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成してもよい。
以下、本開示の技術のより具体的な実施例および比較例について説明する。
図1~図4に示した、3つの収容部とその間を連結する流路を備えた検査用容器201と同様の形状の検査用容器A~Dを作製し、送液時の押圧箇所および押圧方法を変えた実施例および比較例の送液方法について評価を行った。検査用容器A~D(検査用容器201)は第1収容部221、第2収容部222、第3収容部223、第1収容部221と第2収容部222とを上端で接続する第1流路231、および第2収容部222と第3収容部223とを上端で接続する第2流路232を備えている。3つの収容部221、222、223は同一形状であり、長さL=7.5mm、幅W=7.5mm、深さd=1mmとした。第1流路231、第2流路232の幅は1mmとした。また、第1流路231および第2流路232の第2収容部222の内底面222aからの高さhは共に0.8mmとした。
まず、検査用容器A~Dは以下のようにして作製した。
[検査用容器A]
実施例1~6、比較例1、2には同一の検査用容器Aを用いた。
検査用容器Aは、容器本体212と上蓋部材214とから構成し、容器本体212は、第1収容部221、第2収容部222および流路230の側壁面を構成する主本体部と、第1収容部221、第2収容部222および流路230の内底面を構成する底面部材とから構成した。
本体部210の材料としてはポリカーボネート(PC)を用いた。具体的には、主本体部は三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製ユーピロンEB-3001Rを用いて射出成型した。底面部材には住化アクリル販売株式会社製のテクノロイC000(厚み100μm)を用いた。また、上蓋部材214は、冨田マテックス社製士コーンフィルムGFSX6000(厚み300μm)を用いた。
底面部材を、スリーエムジャパン株式会社製の粘着剤#9969を用いて主本体部の底面にローラー貼りし、上蓋部材214を、ニッパ株式会社製シリコーン粘着剤NSD-50を用いて主本体部の上面にローラー貼りして検査用容器Aを得た。
[検査用容器B]
実施例7には検査用容器Bを用いた。検査用容器Bは検査用容器Aと同一形状であるが、本体部210の材料としてポリプロピレン(PP)を用いた点が異なる。
主本体部は日本ポリプロ株式会社製WINTEC WMG03UXを用いて射出成型した。底面部材には東レ株式会社製 トレファンBO60-2500(厚み60μm)を用いた。また、実施例1と同様に、上蓋部材214は、冨田マテックス社製シリコーンフィルムGFSX6000(厚み300μm)を用いた。
[検査用容器C]
実施例8には、検査用容器Cを用いた。検査用容器Cは検査用容器Aと同一形状であるが、本体部210の材料としてポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)を用いた点が異なる。
主本体部は三菱ケミカル株式会社製アクリペットVH001を用いて射出成型し、底面部材には、住化アクリル販売株式会社製のテクノロイS001(厚み125μm)を用いた。また、実施例1と同様に、上蓋部材214は、冨田マテックス社製シリコーンフィルムGFSX6000(厚み300μm)を用いた。
[検査用容器D]
実施例9には、検査用容器Dを用いた。検査用容器Dは検査用容器Aと同一形状であるが、本体部210の材料としてCOPを用いた点が異なる。
主本体部はJSR株式会社製ARTON F4520を用いて射出成型し、底面部材には、JSR株式会社製ARTON R5000を製膜して得た厚み50μmのフィルムを用いた。また、実施例1と同様に、上蓋部材214は、冨田マテックス社製シリコーンフィルムGFSX6000(厚み300μm)を用いた。
(送液性評価)
検査用容器A~Dを用いて、以下の実施例1~9および比較例1、2の方法による送液を行い、送液性を評価した。
図26に示すように、第1収容部222の上部の部分214Aにおける押込み位置は、第2収容部222と第1流路231との境界C1を0%位置として、第2収容部222と第3流路232との境界C2を100%位置とした場合の位置で示す。また、第1流路231の上部の部分214Bにおける押込み位置は、第1流路231と第1収容部221との境界C0を0%位置として、第1流路231と第2収容部222との境界C1を100%位置とした場合の位置で示す。
第2収容部222に水Lを満たした後、各実施例および比較例の方法により送液を行い、第3収容部223に送液された液重量と第1収容部221に戻った液重量をそれぞれ測定し、その比を液戻り率として、算出した。
すなわち、
液戻り率=
(第1収容部に戻った液重量[mg])/(第3収容部に送液された液重量[mg])
とした。
液戻り率を以下の判断基準で評価した。実用上はE以上が求められる。また、実用上はD以上が好ましく、C以上がより好ましく、B以上がさらに好ましい。
A:5%未満
B:5%以上、10%未満
C:10%以上、15%未満
D:15%以上、20%未満
E:20%以上、25%未満
F:30%以上
[実施例1]
検査用容器Aを用い、第2収容部222上の部分214Aの30%位置をボールプランジャにて押圧して送液を行った(図5参照)。
[実施例2]
検査用容器Aを用い、第2収容部222上の部分214Aの15%位置をボールプランジャにて押圧して送液を行った(図5参照)。
[実施例3]
検査用容器Aを用い、第1流路231上の部分214Bの25%位置および第2収容部222上の部分214Aの50%位置をそれぞれボールプランジャにて押圧して送液を行った(図7参照)。この際、部分214Aおよび214Bは同時に押圧した。
[実施例4]
検査用容器Aを用い、第1流路231上の部分214Bの50%位置および第2収容部222上の部分214Aの50%位置をそれぞれボールプランジャにて押圧して送液を行った(図7参照)。この際、部分214Aおよび214Bは同時に押圧した。
[実施例5]
検査用容器Aを用い、第1流路231上の部分214Bの75%位置および第2収容部222上の部分214Aの50%位置をそれぞれボールプランジャにて押圧して送液を行った(図7参照)。この際、第1流路上の部分214Bを先に押込み、次いで第2収容部222上の部分214Aを押し込んだ。
[実施例6]
検査用容器Aを用い、第1流路231上の部分214Bの50%位置および第2収容部222上の部分214Aの50%位置をそれぞれボールプランジャにて押圧して送液を行った(図7参照)。この際、部分214Aおよび214Bは同時に押圧した。
[実施例7]
検査用容器Bを用い、第2収容部222上の部分214Aの30%位置をボールプランジャにて押圧して送液を行った(図5参照)。
[実施例8]
検査用容器Cを用い、第2収容部222上の部分214Aの30%位置をボールプランジャにて押圧して送液を行った(図5参照)。
[実施例9]
検査用容器Dを用い、第2収容部222上の部分214Aの30%位置をボールプランジャにて押圧して送液を行った(図5参照)。
[比較例1]
検査用容器Aを用い、第2収容部222上の部分214Aの50%位置をボールプランジャにて押圧して送液を行った。
[比較例2]
検査用容器Aを用い、第2収容部222上の部分214Aの75%位置をボールプランジャにて押圧して送液を行った。
表1に各例の容器および送液方法、評価結果をまとめて示す。
Figure 0007278934000001
表1に示す通り、第2収容部222の中央部(50%位置)および第2流路232寄りの位置(75%位置)を押圧した比較例1、2に対して、実施例1、2に示すように、第2収容部222の第1流路231寄りの位置を押圧することにより、第3収容部223側への送液性を向上させることができた。
検査用容器の本体部の形成材料が異なっていても、同一の形状であり、同一箇所を押圧した実施例1、7-9では、同じ結果が得られた。本開示の技術の送液性は本体部の材料には依存せず、同様の結果が得られると考えられる。
実施例1、2のように、1つのプランジャを用いて、第2収容部222の上壁面を構成する部分214Aの第1流路231寄りを押圧する構成(第1実施形態の送液装置構成)で送液した場合、押込み位置が第1流路に近い方がより送液性が高かった。
実施例3-6のように、2つのプランジャを用いて、第1流路231の上壁面を構成する第1部分214B、第2収容部222の上壁面を構成する第2部分214Aの2か所を押圧する構成(第2実施形態の送液装置構成)で送液した場合、実施例1、2よりも送液性が高く、より良好な第1流路231への逆流の防止効果が得られた。第1流路231の押込み位置は流路長さ方向中央位置(50%位置)を含み、第2収容部222側であることが、送液性を高めるために、特に、好ましいことが分かった。
1、1A、2、3、3A、4、5、6、211 検査用容器
10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、 容器本体
12、12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G、 本体部
14 上蓋部材
14A 部分(第1部分)
14B 第2部分
21 第1収容部
21b 第1収容部の上壁面
22 第2収容部
22a 第2収容部の内底面
22b 第2収容部の上壁面
22c 第2収容部の内側面
23 第3収容部
31 第1流路
31a 第1流路の内底面
32 第2流路
32a 第2流路の内底面
33、43 角
34 疎水化面
40 階段部
41、42 段
50、55 押圧機
51、52 プランジャ
53、54 シリンダ
100 核酸抽出検査装置
101 検査用容器
102 搬送部
106 分注機
107 磁界発生移動部
108 温調部
110 容器本体
112 本体部
114 上蓋部材
120 集磁チャンバ(収容部)
121 洗浄チャンバ(第1収容部)
122 PCRチャンバ(第2収容部)
122a PCRチャンバの内底面
123 検出チャンバ(第3収容部)
125 クロマトグラフ担体収容部
128 クロマトグラフ担体
130、131、132、135、145 流路
150 検体液
151 洗浄液
152 PCR溶液
153 展開液
160~163 シリンジ
170 移動機構
201 送液装置
210 容器本体
211 検査用容器
212 本体部
214 上蓋部材
221 第1収容部
222 第2収容部
223 第3収容部
231 第1流路
232 第2流路
240 階段部
241、242、243 段
M 磁石
P 磁性粒子

Claims (10)

  1. それぞれ液体を収容可能な第1収容部、第2収容部および第3収容部、前記第1収容部と前記第2収容部とを互いの上端位置で連通する第1流路、並びに前記第2収容部と前記第3収容部とを互いの上端位置で連通する第2流路を内部に備えた検査用容器であって、少なくとも前記第2収容部の上壁面を構成する部分に可撓性を有する検査用容器と、
    押圧部を備え、前記押圧部によって、前記第2収容部の上壁面を構成する前記部分の、送液方向中央から前記第1流路寄りの位置を外部から前記第2収容部の内部に向かって押圧する押圧機とを備え、
    前記押圧機で前記第2収容部の上壁面を構成する前記部分を押圧することにより、前記第2収容部に収容された液体を、前記第3収容部に送液する送液装置。
  2. 前記検査用容器が、前記第1収容部、前記第1流路、前記第2収容部、前記第2流路、および前記第3収容部の各々を形成する部分が開口した本体部と、前記第2収容部の前記上壁面を構成する部分を含む上蓋部材とを有し、前記上蓋部材で前記本体部の開口を覆うことにより、内部に前記第1収容部、前記第1流路、前記第2収容部、前記第2流路および前記第3収容部が形成されてなる、請求項1に記載の送液装置。
  3. 前記検査用容器の前記上蓋部材が全域に亘って可撓性を有する、請求項に記載の送液装置。
  4. 前記検査用容器は、前記第2収容部に収容された液体を、前記第2流路を介して前記第3収容部に送液する際に、前記第1収容部への前記液体の逆流を抑制する液戻り防止構造を備えた請求項またはに記載の送液装置。
  5. 前記検査用容器の前記液戻り防止構造が、前記第2収容部の内底面から前記第1流路の内底面までの高さが前記第2収容部の前記内底面から前記第2流路の内底面までの高さよりも高く構成された構造を含む請求項に記載の送液装置。
  6. 前記検査用容器の前記液戻り防止構造が、前記第1流路の内面の水接触角が前記第2流路の内面の水接触角よりも大きく設定された前記第1流路および前記第2流路の構造を含む請求項またはに記載の送液装置。
  7. 前記検査用容器の前記液戻り防止構造が、前記第1流路と前記第2収容部との間に構成され、かつ、前記第1収容部の内底面から2以上の段を含む階段部の構造を含む請求項からのいずれか1項に記載の送液装置。
  8. 前記検査用容器は、核酸の検査を行うためのクロマトグラフ担体と、前記クロマトグラフ担体を収容する担体収容部とをさらに備えた、請求項1からのいずれか1項に記載の送液装置。
  9. 前記検査用容器は、前記第1収容部が、磁性粒子を含む第1液体を収容し、前記第1流路が前記第1液体から分離された分離磁性粒子を通過させ、前記第2収容部が、前記分離磁性粒子を収容する、請求項1からのいずれか1項に記載の送液装置。
  10. 磁石および前記磁石を移動する移動機構を備えた磁界発生移動部をさらに備え、
    前記検査用容器の前記第1収容部上に前記磁石を配置して前記第1液体中の前記磁性粒子を集め、前記第1収容部上から前記第1流路上に沿って前記第2収容部上まで磁石を移動することで、前記第1液体から分離した分離磁性粒子を、前記第1流路を通過させて前記第2収容部に移動させる請求項に記載の送液装置。
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