JP7458379B2 - 流路デバイス、及び検査システム - Google Patents

流路デバイス、及び検査システム Download PDF

Info

Publication number
JP7458379B2
JP7458379B2 JP2021512170A JP2021512170A JP7458379B2 JP 7458379 B2 JP7458379 B2 JP 7458379B2 JP 2021512170 A JP2021512170 A JP 2021512170A JP 2021512170 A JP2021512170 A JP 2021512170A JP 7458379 B2 JP7458379 B2 JP 7458379B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow path
liquid
inlet
channels
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021512170A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020204067A1 (ja
Inventor
渉 殿村
達樹 松野
健之 小▲高▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HU Group Research Institute GK
Original Assignee
HU Group Research Institute GK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HU Group Research Institute GK filed Critical HU Group Research Institute GK
Publication of JPWO2020204067A1 publication Critical patent/JPWO2020204067A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7458379B2 publication Critical patent/JP7458379B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502723Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/34Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00Details not covered by any other group of this subclass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0605Metering of fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143Quality control, feedback systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/04Closures and closing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0864Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0883Serpentine channels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/16Surface properties and coatings
    • B01L2300/161Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics

Description

本発明は、流路デバイス、及び検査システムに関する。
従来から、生体成分検査のうち核酸増幅検査に用いられる流路デバイスが提案されている。例えば、特許文献1には、平板状の蓋基板と、蓋基板に接合された平板状の流路基板と、蓋基板と流路基板との相互間に設けられた複数の流路であって、供給口及び排出口をそれぞれ有する複数の流路とを備えた流路デバイスが開示されている。また、上記複数の流路は、それぞれ直線状に形成されており、相互に間隔を隔てて配置されている(すなわち、相互に連接しないように配置されている)。このような構成により、複数の流路においてそれぞれ異なる分析項目に関する核酸増幅検査を行うことができ、1つの流路デバイスを用いて多項目分析を行うことが可能となる。
特開2016-200504号公報
しかしながら、上記従来の流路デバイスにおいては、上述したように、複数の流路が相互に連接しないように配置されているので、同一の液体について複数の反応を行う場合においても複数の流路に対して複数の流路の各々の供給口を介して所定の液体を個別に入れる必要があるため、当該収容する作業に手間及び時間を要することから、流路デバイスの使用性の観点からは改善の余地があった。
本発明は、上記従来技術における課題を解決するためのものであって、使用性を高めることが可能になる、流路デバイス、及び検査システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1に記載の流路デバイスは、生化学検査、血液学検査、核酸検査、又は免疫検査に用いられる検査対象を含む液体を収容するための流路デバイスであって、本体部と、前記本体部の内部に設けられた流路と、前記本体部の外部に露出するように設けられ、且つ前記流路と接続された入口部であり、当該入口部を介して前記液体を前記流路に流入させるための入口部と、前記本体部の外部に露出するように設けられ、且つ前記流路と接続された出口部であり、当該出口部を介して前記流路内の空気を外部に流出させるための出口部と、を備え、前記流路は、前記入口部と接続された複数の第1流路であり、親水性を有する複数の第1流路と、複数の第2流路であり、当該複数の第2流路の各々が前記複数の第1流路のいずれか1つと接続された複数の第2流路と、前記液体を反応させるための複数の反応チャンバ部であり、当該複数の反応チャンバ部の各々が前記複数の第2流路のいずれか1つと接続された複数の反応チャンバ部と、を備え、所定方法により前記複数の第1流路内の前記液体に対して正圧又は負圧が印加された際に、前記複数の第1流路から対応する前記反応チャンバ部に向けて流出される前記液体の量がそれぞれ略同一になるように、前記複数の第1流路を構成し、前記複数の第1流路内の前記液体に対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、前記複数の第2流路の各々に接続された前記第1流路から前記反応チャンバ部への前記液体の流出が制限され、前記印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、前記液体の流出が許容されるように、前記複数の第2流路を構成し、前記複数の第2流路の各々に接続される前記反応チャンバ部の数を、2の累乗個とした。
請求項2に記載の流路デバイスは、請求項1に記載の流路デバイスにおいて、前記入口部は、前記液体を前記複数の第1流路に分注するための分注開口であり、且つ前記複数の第1流路内の前記液体に対して正圧を印加するための印加開口である。
請求項3に記載の流路デバイスは、請求項1又は2に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の第1流路の水力等価直径を、それぞれ同一とし、前記複数の第1流路の長さを、それぞれ同一とした。
請求項4に記載の流路デバイスは、請求項1から3のいずれか一項に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の第1流路を蛇行状に形成した。
請求項5に記載の流路デバイスは、請求項1から4のいずれか一項に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の第1流路は、その全長にわたり、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなる。
請求項に記載の流路デバイスは、請求項1からのいずれか一項に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の第2流路は、その内壁のうち少なくとも前記第1流路と連結する部分と前記反応チャンバ部と連結する部分とが撥水性を有してなる。
請求項に記載の流路デバイスは、請求項1からのいずれか一項に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の反応チャンバ部は、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなる。
請求項に記載の検査システムは、請求項1からのいずれか一項に記載の流路デバイスを備える。
請求項1に記載の流路デバイス、及び請求項に記載の検査システムによれば、流路が、入口部と接続された複数の第1流路であり、親水性を有する複数の第1流路と、複数の第2流路であり、当該複数の第2流路の各々が複数の第1流路のいずれか1つと接続された複数の第2流路と、液体を反応させるための複数の反応チャンバ部であり、当該複数の反応チャンバ部の各々が複数の第2流路のいずれか1つと接続された複数の反応チャンバ部と、を備え、所定方法により複数の第1流路内の液体に対して正圧又は負圧が印加された際に、複数の第1流路から対応する反応チャンバ部に向けて流出される液体の量がそれぞれ略同一になるように、複数の第1流路を構成し、複数の第1流路内の液体に対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、複数の第2流路の各々に接続された第1流路から反応チャンバ部への液体の流出が制限され、印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、液体の流出が許容されるように、複数の第2流路を構成したので、液体を入口部を介して複数の第1流路に一次分注し、且つ当該一次分注した液体に対して正圧又は負圧を印加することで、液体を複数の反応チャンバ部に二次分注することができ、従来技術(複数の流路毎に供給口及び排出口を設けた技術)に比べて、液体の分注作業の手間を低減できる。特に、複数の第1流路から流出される液体の量がそれぞれ略同一となるように、複数の第1流路を構成できるので、液体を複数の反応チャンバ部に対してそれぞれ均等に流出することができ、複数の反応チャンバ部への定量分注を実現できる。また、複数の第1流路内の液体に対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、液体の流出が制限され、上記印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、液体の流出が許容されるように、複数の第2流路を構成でき、第1流路の設置数に関わらず、複数の反応チャンバ部への定量分注を確実に行うことができる。以上のことから、流路デバイスの使用性を高めることが可能となる。
また、複数の第2流路の各々に接続される反応チャンバ部の数を、2の累乗個としたので、複数の第2流路の各々に接続される反応チャンバ部に対して液体を均等に流入させることができ、複数の反応チャンバ部への定量分注を実現しやすくなる。
請求項2に記載の流路デバイスによれば、入口部が、液体を複数の第1流路に分注するための分注開口であり、且つ複数の第1流路内の液体に対して正圧を印加するための印加開口であるので、入口部を介して液体の分注や正圧の印加を行うことができ、分注開口及び印加開口を個別に設ける場合に比べて、液体の分注作業及び正圧の印加作業の手間を低減することが可能となる。
請求項3に記載の流路デバイスによれば、複数の第1流路の水力等価直径を、それぞれ同一とし、複数の第1流路の長さを、それぞれ同一としたので、複数の第1流路から流出される液体の量をそれぞれ略同一にできると共に、複数の第1流路内の液体に対して正圧又は負圧が印加された際に当該印加された正圧又は負圧の大きさをそれぞれ略同一にでき、複数の反応チャンバ部への定量分注を実現しやすくなる。
請求項4に記載の流路デバイスによれば、複数の第1流路を蛇行状に形成したので、第1流路のコンパクト化及び収容量の増大化を図ることができ、流路デバイスの使用性を高めやすくなる。
請求項5に記載の流路デバイスによれば、複数の第1流路は、その全長にわたり、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなるので、複数の第1流路が親水性を確実に有することができ、複数の第1流路の機能を確実に発揮させることができる。
請求項に記載の流路デバイスによれば、複数の第2流路は、その内壁のうち少なくとも第1流路と連結する部分と反応チャンバ部と連結する部分とが撥水性を有してなるので、複数の第2流路が撥水性を有することができ、第1流路から第2流路への液体の不必要な流入と、反応チャンバ部から第2流路への液体の逆流とを確実に制限することができる。
請求項に記載の流路デバイスによれば、複数の反応チャンバ部は、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなるので、複数の反応チャンバ部が親水性を有することができる。よって、反応チャンバ部は試料となる液体に対して所望の反応を行う場であり、且つ液体は通常水性媒体であることから、反応チャンバ部内に液体を流入させて所望の反応を行うことができる。
本発明の実施の形態1に係る流路デバイスを示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。 図1の流路デバイスの蓋部を取り外した状態を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA-A矢視断面図である。 図2の流路デバイスにピペットチップを差し入れ、且つ温度調節部を取り付けた状態を示す正面図である。 実施の形態1に係る検査方法の注入工程を示す図であって、液体を各入口部側第1流路に注入した状態を示す平面図である(一部図示省略)。 本発明の実施の形態1に係る流路デバイスを使用した検査方法の注入工程を示す図であって、各入口部側第1流路内の液体に正圧を印加した後の状態を示す平面図である(一部図示省略)。 本発明の実施の形態2に係る流路デバイスを示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB-B矢視断面図である。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る流路デバイス、及び検査システムの実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕実施の形態の基本的概念について説明した後、〔II〕実施の形態の具体的内容について説明し、最後に、〔III〕実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
〔I〕実施の形態の基本的概念
まず、実施の形態の基本的概念について説明する。実施の形態は、概略的に、生化学検査、血液学検査、核酸検査、又は免疫検査に用いられる検査対象を含む液体を収容するための流路デバイス、及び検査システムに関するものである。
ここで、「生化学検査」とは、血液等の試料中の成分を、比色法、濁度測定法、酵素法、酵素活性法等を用いて測定する検査を意味する。この「生化学検査」で測定される項目については任意であるが、例えば、肝機能検査のAST、ALT、及びγ-GT、脂質検査のLDLコレステロール、HDLコレステロール、及び中性脂肪、並びに、糖尿病検査の血糖、及びHbA1c等が挙げられる。また、「血液学検査」とは、血液中の、主に血球成分および血漿成分の定量、定性試験を行う検査を意味する。この「血液学検査」で測定される項目については任意であるが、例えば、赤血球数、血色素量、白血球数、ヘマトクリット、血小板数等が挙げられる。また、「核酸検査」とは、試料中の特定のデオキシリボ核酸(DNA)またはリボ核酸(RNA)を検出または定量する検査である。代表的な核酸検査としては、核酸増幅方法であるポリメラーゼ連鎖反応法(PCR法)、TMA法、NASBA法、LAMP法等の他、DNAプローブ法、サザンハイブリダイゼーション法、ノーザンハイブリダイゼーション法などが知られる。また、「免疫検査」とは、尿、血液等の試料中の成分を、抗原抗体反応を用いて測定または検出する検査を意味する。本発明に適用可能な「免疫検査」の種類については、例えば、ネフェロメトリー法、免疫比濁法、凝集法等が挙げられる。また、「免疫検査」で測定される項目については任意であるが、例えば、感染症の病原菌若しくはウイルス、又はこれらに対する抗体、ホルモン、癌マーカー、自己抗体等が挙げられる。
また、「生化学検査、血液学検査、核酸検査、又は免疫検査に用いられる検査対象」の種類については、血清、血漿、全血、血球成分、尿、便、喀痰、髄液、口腔粘膜、咽頭粘膜、腸管粘膜、膣粘膜及び生検試料(例、甲状腺刺吸引細胞診(Fine needle aspiration:FNA)試料、腸管試料、肝臓試料)が挙げられる。あるいは、これらを、酸、アルカリ、タンパク変性剤、界面活性剤、酸化剤、還元剤、酵素、希釈、ろ過、抽出、加熱、濃縮等、またはこれらの組み合わせにより処理した処理済みの試料が挙げられる。また、「検査対象を含む液体」とは、検査対象そのものでもよく、あるいは、検査対象と検査対象以外の固体状、半固体状、又は液状の物質等との混合物であってもよい。
また、「検査システム」とは、後述するピペットチップから流路デバイスに吐出された上記液体に対して生化学検査、血液学検査、核酸検査、又は免疫検査を行うシステムである。以下、実施の形態では、検査システムが、リアルタイムPCR法に基づいた核酸検査に用いられるシステムであり、流路デバイスが、DNA抽出処理を行った処理済みの試料、及びリアルタイムPCR用試薬(DNAポリメラーゼ、dNTP、プライマー、蛍光標識プローブ等を含む)を収容するデバイスである場合について説明する。なお、「リアルタイムPCR法」とは、DNAまたはRNAの増幅を行うPCR法の一種であって、DNAまたはRNAを増幅させながらリアルタイムでモニタリングして解析する方法である。また、「リアルタイムPCR法」の種類は、例えば、蛍光物質または電気化学的物質を用いるインターカレーション法や蛍光標識プローブを用いるハイブリダイゼーション法、濁度検出法、電気検出法等が挙げられるが、実施の形態では、ハイブリダイゼーション法、特にTaqMan(登録商標)法を用いるものとして説明する。
〔II〕実施の形態の具体的内容
次に、実施の形態の具体的内容について説明する。
〔実施の形態1〕
まず、実施の形態1について説明する。この実施の形態1は、第1流路と第2流路とを相互に略同一の高さ位置に配置した形態である。
(構成)
まず、実施の形態1に係る検査システムの構成について説明する。以下の説明では、図1のX方向を後述する流路デバイス10の左右方向(-X方向を流路デバイス10の左方向、+X方向を流路デバイス10の右方向)、図1のY方向を流路デバイス10の前後方向(+Y方向を流路デバイス10の前方向、-Y方向を流路デバイス10の後方向)、図1のZ方向を流路デバイス10の上下方向(+Z方向を流路デバイス10の上方向、-Z方向を流路デバイス10の下方向)と称する。
概略的には、検査システム1は、図3に示す流路デバイス10及び温度調節部90に加え、吐出吸引部(図示省略)、取付取出部(図示省略)、検出部(図示省略)、及び制御ユニット(図示省略)を備えている。
また、検査システム1における各部の電気的な接続方法については任意であるが、実施の形態1では、吐出吸引部、取付取出部、温度調節部90、及び検出部の各々と、制御ユニットとを図示しない配線を介して電気的に接続している。これにより、吐出吸引部、取付取出部、温度調節部90、又は検出部と、制御ユニットとの相互間で通信又は電力供給を直接的又は間接的に行うことが可能となる。
(構成-流路デバイス)
流路デバイス10は、検査対象(例えば、生体試料を処理して得られたDNAを含む処理済みの試料)を含む液体L(以下、「液体L」と称する)を収容するためのものであり、図示しない設置面上に設けられている。なお、流路デバイス10の構成の詳細については、後述する。
(構成-吐出吸引部)
吐出吸引部は、ピペットチップ11(例えば、樹脂材料又はガラス材料にて形成されたピペットチップ)を介して液体L又は気体(例えば、空気等)を吐出及び吸引するための吐出吸引手段である。この吐出吸引部は、例えば公知の検査用の分注装置(一例として、図示しないノズル及びポンプを備える分注装置)等を用いて構成されており、流路デバイス10の近傍に設けられている。
(構成-取付取出部)
取付取出部は、後述する流路デバイス10の蓋部80を後述する流路デバイス10の本体部20に対して取り付けたり、取り外したりするための取付取出手段である。この取付取出部は、例えば公知の検査用のチャック機構(一例として、移動式のチャック機構)等を用いて構成されており、流路デバイス10の近傍に設けられている。
(構成-検出部)
検出部は、流路デバイス10に収容された液体Lに含まれる目的成分を検出する検出手段である。この検出部は、例えば公知の検出装置(一例として、分光蛍光光度計)等を用いて構成されており、流路デバイス10近傍に設けられている。
(構成-温度調節部)
温度調節部90は、直接的または間接的に流路デバイス10を加熱又は冷却する温度調節手段であり、流路デバイス10近傍に複数設けられており、具体的には、図3に示すように、流路デバイス10の上方側の位置、下方側の位置、又はその両方に設けられている(図示例では下方側の位置のみに設けられている)。この温度調節部90の具体的な構成については任意であるが、例えば、ペルチェ素子、油浴、エア等、通常のリアルタイムPCR反応に使用される加熱手段又は冷却手段のいずれも使用可能であるが、図示例では、直接的に流路デバイス10を加熱及び冷却可能なペルチェ素子を用いて構成されている。
(構成-制御ユニット)
制御ユニットは、検査システム1の各部を制御するユニットであり、操作部、通信部、出力部、電源部、制御部、及び記憶部を備えている(いずれも図示省略)。
(構成-制御ユニット-操作部、通信部、出力部、電源部)
通信部は、吐出吸引部、取付取出部、温度調節部90、又は検出部との相互間で通信するための通信手段である。出力部は、制御ユニットの制御に基づいて各種の情報を出力する出力手段であり、例えば公知の表示手段又は音声出力手段を用いて構成されている。電源部は、商用電源又は電池(例えば、バッテリ等)から供給された電力を、制御ユニットの各部に供給すると共に、吐出吸引部、取付取出部、温度調節部90、又は検出部に供給する電源手段である。
(構成-制御ユニット-制御部)
制御部は、制御ユニットの各部を制御する制御手段である。この制御部は、具体的には、CPU、当該CPU上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)及びプログラムや各種のデータを格納するためのRAMの如き内部メモリを備えて構成されるコンピュータである。
(構成-制御ユニット-記憶部)
記憶部は、制御ユニットの動作に必要なプログラム及び各種のデータを記憶する記憶手段であり、書き換え可能な公知の記録媒体を用いて構成され、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性記録媒体を用いることができる。
(構成-流路デバイスの構成の詳細)
図1に戻り、次に、流路デバイス10の構成の詳細について説明する。ただし、この流路デバイス10は、特記する場合を除いて、任意の形状、方法、及び材質で製造することができる。
実施の形態1では、流路デバイス10は、図1に示すように、本体部20、入口部30、出口部40、流路50、及び蓋部80を備えている。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-本体部)
本体部20は、流路デバイス10の基本構造体であり、図1から図3に示すように、第1本体部21、上側第2本体部22、及び下側第2本体部23を備えている。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-本体部-第1本体部)
第1本体部21は、本体部20の基本構造体の一部であって、流路50を有するものである。この第1本体部21は、略板状にて形成されており(図示例では、平面形状が長方形状であり、且つ側面形状が略L字状である板状体にて形成されている)、図1に示すように、略水平に設けられている。
また、第1本体部21の大きさについては、流路50を収容できる限り任意に設定することができるが、図示例では以下の通りに設定している。すなわち、図1に示すように、第1本体部21の左右方向の長さについては、流路50の左右方向の長さよりも長く設定し、第1本体部21の前後方向の長さについては、流路50の前後方向の長さよりも長く設定する。図示例においては、第1本体部21の上下方向の長さは、流路50の上下方向の長さと略同一である。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-本体部-上側第2本体部、下側第2本体部)
上側第2本体部22及び下側第2本体部23は、本体部20の基本構造体の他の一部であって、流路50の開放面を塞ぐものである。図示例においては、これら上側第2本体部22及び下側第2本体部23は、第1本体部21とは別体に形成され、且つ薄層状に形成されており(具体的には、長方形状の薄膜状体にて形成されている)、第1本体部21の主側面(第1本体部21の側面のうち、面積が最も大きな側面)にそれぞれ取り付けられている。具体的には、図1に示すように、上側第2本体部22は、第1本体部21の上面に接着又は溶着等で取り付けられており、下側第2本体部23は、第1本体部21の下面に接着又は溶着等で取り付けられている。
また、上側第2本体部22及び下側第2本体部23の大きさについては、流路50の開放面を塞ぐことができる限り任意に設定することができるが、図示例では以下の通りに設定している。すなわち、図1に示すように、上側第2本体部22及び下側第2本体部23の各々の左右方向の長さについては、第1本体部21の左右方向の長さと略同一に設定し、上側第2本体部22及び下側第2本体部23の各々の前後方向の長さについては、第1本体部21の前後方向の長さと略同一に設定し、上側第2本体部22及び下側第2本体部23の各々の上下方向の長さについては、第1本体部21の上下方向の長さよりも短く設定している。なお、上述した「上側第2本体部22」及び「下側第2本体部23」は、特許請求の範囲における「第2本体部」に対応する。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-本体部-その他の構成)
また、流路デバイス10の材料としては、特に制限されるものではないが、例えば、リアルタイムPCRに使用する場合においては、蛍光を検出するため、透光性の材料(透明な材料)を使用することが好ましい。このような材料としては、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル(PMMA))、環状オレフィン系樹脂(シクロオレフィンポリマー(COP)、環状オレフィンコポリマー(COC))、シリコーン樹脂(PDMS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、感光性エポキシ樹脂(SU-8)等の樹脂材料、ガラス等が挙げられる。さらには自家蛍光の少ない材料を使用することが好ましい。特に環状オレフィン系樹脂、環状オレフィンコポリマー、又は石英ガラスを好適に使用することができる。以下、流路デバイス10の材料としては、撥水性材料である環状オレフィン系樹脂又はポリオフィレン等が使用されているものとして説明する。
このように構成された本体部20により、流路50の構成が複雑である場合でも本体部20を簡易に構成でき、流路デバイス10の製造性を高めることができる。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-入口部、出口部)
入口部30は、当該入口部30を介して液体Lを流路50に流入させるための開口であり、出口部40は、当該出口部40を介して流路50内の空気を外部に流出させるためのものである。図2に示す例においては、これら入口部30及び出口部40は、円形状にそれぞれ形成されており、本体部20の外部に露出するようにそれぞれ設けられている。図示例では、入口部30は、本体部20の左側部分において、第1本体部21及び上側第2本体部22にわたって設けられており、流路50(具体的には、流路50の上流側端部)と接続されている。また、出口部40は、本体部20の左方側において、第1本体部21及び上側第2本体部22にわたって設けられており、流路50(具体的には、流路50の下流側端部)と接続されている。
また、入口部30及び出口部40の設置方法については任意であるが、図2に示す例では、入口部30と出口部40とは、同心状(具体的には、平面方向から見て同心状)に配置しており、具体的には、入口部30の中心点が出口部40の中心点の直下に位置するように配置している。この場合において、入口部30及び出口部40の直径の大きさについては任意であるが、図2に示す例では、入口部30の直径は、液体Lを注入するピペットチップ11の先端部の外径より大きく、ピペットチップ11の最大外径よりも小さく設定している。ここで、ピペットチップ11は通常、吸引吐出口のある先端部の外径が最も小さく、先端部から離れるに従って徐々に外径が大きくなるよう構成されている。そのため、ピペットチップ11を入口部30に挿入した際には、ピペットチップ11の先端が後述する第1流路側接続部61aの下流側端部に接触することなく、ピペットチップ11の外周部分が後述する第1流路側接続部61aの内壁と接触することになる。これにより、入口部30にピペットチップ11を挿入した際に、ピペットチップ11の外壁が後述の入口部側流路60の内壁と接触することで、後述の入口部側流路60をチップ11ピペットチップ11で密閉することが可能となる。ただし、これに限らず、例えば、入口部30の直径を出口部40の直径以上としてもよい。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-流路)
図1に戻り、流路50は、ピペットチップ11から吐出した液体Lを流動可能に収容するものである。この流路50は、空洞部(一例として、四角柱状の空洞部)として形成されており、図1に示すように、本体部20の内部に設けられ、入口部側流路60及び出口部側流路70を備えている。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-流路-入口部側流路)
入口部側流路60は、流路50の部分のうち入口部30側に位置する流路であって、液体Lを収容するための流路である。図1、図2に示すように、この入口部側流路60は、第1本体部21の内部に設けられており、中央側に位置する第1入口部側流路60aと、第1入口部側流路60aよりも前方側に位置する第2入口部側流路60bと、第1入口部側流路60aよりも後方側に位置する第3入口部側流路60cとを備えている。なお、以下では、第1入口部側流路60a、第2入口部側流路60b、及び第3入口部側流路60cの各々の構成はそれぞれ略同一であるので、以下では、第1入口部側流路60aの構成のみについて説明することとする。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-流路-入口部側流路-第1入口部側流路)
第1入口部側流路60aは、図1、図2に示すように、入口部側第1流路61、入口部側第2流路62、及び反応チャンバ部63a、63bを備えている。なお、反応チャンバ部63a、63bを特に区別する必要のないときは、単に「反応チャンバ部63」と総称する。また、上述した「入口部側第1流路61」は特許請求の範囲における「第1流路」に対応し、上述した「入口部側第2流路62」は特許請求の範囲における「第2流路」に対応する。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-流路-入口部側流路-第1入口部側流路-入口部側第1流路)
図1に戻り、入口部側第1流路61は、第1入口部側流路60aの基本構造体の一部であって、液体Lを一次分注するためのものである。この入口部側第1流路61は、図1に示すように、第1本体部21の上端部近傍から下端部にわたって設けられ、且つ入口部30と接続されており、第1流路側接続部61a及び第1流路側本体部61bを備えている。
このうち、第1流路側接続部61aは、入口部30と第1流路側本体部61bとを接続するための部分であり、図1に示すように、入口部30から第1流路側本体部61bの上流側端部に向けて張り出され、且つ第1流路側接続部61aの軸方向が左右方向に沿うように配置されている。また、図示例では、この第1流路側接続部61aは、第2入口部側流路60b及び第3入口部側流路60cの第1流路側接続部61aを兼ねるものとして形成されている。ただし、これに限らず、第2入口部側流路60b又は第3入口部側流路60cの第1流路側接続部61aとは別体に形成されてもよい。また、第1流路側本体部61bは、入口部側第1流路61の基本構造体であり、図1に示すように、第1流路側接続部61aの下流側端部から入口部側第2流路62の上流側端部に向けて張り出され、且つ第1流路側本体部61bの軸方向が水平となるように配置されている。なお、入口部側第1流路61の構成の詳細については後述する。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-流路-入口部側流路-第1入口部側流路-入口部側第2流路)
入口部側第2流路62は、第1入口部側流路60aの基本構造体の他の一部であって、入口部側第1流路61と反応チャンバ部63a、63bとを接続するためのものである。この入口部側第2流路62は、図1に示すように、第1入口部側流路60aよりも右側の位置において、第1本体部21の上端部近傍から下端部にわたって設けられており(すなわち、第1入口部側流路60aと略同一の高さ位置に配置されており)、第2流路側第1接続部62a及び第2流路側第2接続部62bを備えている。
このうち、第2流路側第1接続部62aは、第1入口部側流路60aの入口部側第1流路61(すなわち、複数の入口部側第1流路61のいずれか1つ)と反応チャンバ部63aと接続される部分であり、図1に示すように、平面形状が曲線状(例えば、略L字状)になるように形成されており、入口部側第1流路61の下流側端部と反応チャンバ部63aの上流側端部とに接続されている。第2流路側第2接続部62bは、第1入口部側流路60aの入口部側第1流路61(すなわち、複数の入口部側第1流路61のいずれか1つ)と反応チャンバ部63bと接続される部分であり、図1に示すように、平面形状が曲線状(例えば、略逆L字状)になるように形成されており、入口部側第1流路61の下流側端部と反応チャンバ部63bの上流側端部とに接続されている。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-流路-入口部側流路-第1入口部側流路-反応チャンバ部)
反応チャンバ部63a、63bは、第1入口部側流路60aの基本構造体の他の一部であって、液体Lを反応させるためのものである。これら反応チャンバ部63a、63bは、平面形状が左右方向に沿った直線状になるようにそれぞれ形成されており、図1に示すように、入口部側第2流路62よりも右側の位置において、第1本体部21の上端部から下端部にわたってそれぞれ設けられている(すなわち、貫通孔としてそれぞれ形成されている)。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-流路-出口部側流路)
出口部側流路70は、流路50の部分のうち出口部40側に位置する流路であって、流路50内の空気を外部に流出させるための流路である。図1、図2に示すように、この出口部側流路70は、第1本体部21の内部に設けられており、前方側に位置する第1出口部側流路70aと、第1出口部側流路70aよりも後方側に位置する第2出口部側流路70bとを備えている。なお、実施の形態1では、第1出口部側流路70a及び第2出口部側流路70bの各々の構成はそれぞれ略同一であるので、以下では、第1出口部側流路70aの構成のみについて説明することとする。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-流路-出口部側流路-第1出口部側流路)
図1に戻り、第1出口部側流路70aは、図1に示すように、出口部側第1流路71a、71b、71c、出口部側第2流路72、出口部側第3流路73、出口部側第4流路74、出口部側第5流路75、及び出口部側第5流路76を備えている。なお、出口部側第1流路71a、71b、71cを特に区別する必要のないときは、単に「出口部側第1流路71」と総称する。
出口部側第1流路71a、71b、71cは、第1出口部側流路70aの基本構造体の一部であって、第1入口部側流路60a(具体的には、反応チャンバ部63a)及び第1入口部側流路60b(具体的には、反応チャンバ部63a、63b)と接続される部分である。これら出口部側第1流路71a、71b、71cは、平面形状が左右方向に沿った直線状になるようにそれぞれ形成されており、図1に示すように、第1入口部側流路60a及び第1入口部側流路60bよりも右側の位置において、第1本体部21の下端部及びその近傍部分にそれぞれ設けられている。具体的には、出口部側第1流路71aは第1入口部側流路60aの反応チャンバ部63aの下流側端部に接続され、出口部側第1流路71bは第1入口部側流路60bの反応チャンバ部63bの下流側端部に接続され、出口部側第1流路71cは第1入口部側流路60bの反応チャンバ部63aの下流側端部に接続されている。
出口部側第2流路72は、第1出口部側流路70aの基本構造体の他の一部であって、出口部側第1流路71a、71b、71cと接続される部分である。この出口部側第2流路72は、平面形状が前後方向に沿った直線状になるように形成され、図1に示すように、出口部側第2流路72よりも右側の位置において、第1本体部21の下端部及びその近傍部分に設けられており、出口部側第1流路71a、71b、71cの各々の下流側端部と接続されている。
出口部側第3流路73は、第1出口部側流路70aの基本構造体の他の一部であって、出口部側第2流路72と接続される部分である。この出口部側第3流路73は、平面形状が左右方向に沿った直線状になるように形成され、図1に示すように、出口部側第2流路72よりも前側の位置において、第1本体部21の下端部及びその近傍部分に設けられており、出口部側第2流路72の下流側端部に接続されている。
出口部側第4流路74は、第1出口部側流路70aの基本構造体の他の一部であって、出口部側第3流路73と接続される部分である。この出口部側第4流路74は、側面形状が上下方向に沿った直線状になるように形成され、図1(b)に示すように、出口部側第3流路73よりも左側の位置において、第1本体部21の下端部から上端部にわたって設けられており(すなわち、貫通孔として形成されている)、出口部側第3流路73の下流側端部に接続されている。
出口部側第5流路75は、第1出口部側流路70aの基本構造体の他の一部であって、出口部側第4流路74に接続される部分である。この出口部側第5流路75は、平面形状が前後方向に沿った直線状になるように形成され、図1に示すように、出口部側第4流路74よりも後側の位置において、第1本体部21の上端部及びその近傍部分に設けられており、出口部側第4流路74の下流側端部に接続されている。
出口部側第6流路76は、第1出口部側流路70aの基本構造体の他の一部であって、出口部側第5流路75と出口部40とに接続される部分である。この出口部側第6流路76は、側面形状が上下方向に沿った直線状になるように形成され、図1(b)に示すように、出口部側第5流路75よりも後側の位置において、第1本体部21の出口部40から入口部30にわたって設けられており、出口部側第5流路75の下流側端部と出口部40に接続されている。また、図示例では、この出口部側第6流路76は、第2出口部側流路70bの出口部側第6流路76を兼ねるものとして形成されている。ただし、これに限らず、第2出口部側流路70bの出口部側第6流路76とは別体に形成されてもよい。なお、出口部側流路70の構成の詳細については後述する。
(構成-流路デバイスの構成の詳細-蓋部)
図1に戻り、蓋部80は、入口部30及び出口部40を開閉するためのものである。図示例においては、1つの蓋部80により、入口部30と出口部40とをまとめて開閉することが可能である。この蓋部80は、図1に示すように、円錐台状に形成されており、出口部40を介して出口部側第5流路75に挿通されるように配置される。
また、この蓋部80の形状及び大きさについては任意であるが、図示例では、以下の通りに設定している。すなわち、図1に示すように、蓋部80の側面形状については、上端部の長さが下端部の長さよりも大きい略円錐台状に設定している。また、蓋部80の平面形状については、略円形状に設定している。また、蓋部80の直径については、蓋部80を出口部側第5流路75に挿通した際に、蓋部80全体が出口部40と密着可能となる大きさに設定しており、例えば、蓋部80の最小径を出口部40の直径よりも小さく設定し、蓋部80の最大径を出口部40の直径よりも大きく設定している。また、蓋部80の上下方向の長さについては、出口部側第5流路75の上下方向の長さよりも短く(又は略同一)に設定している。
蓋部80を形成する材料としては、耐熱性、耐薬品性に優れ、かつ、出口部40を密封し得る適度な柔軟性(あるいは剛性)や弾性を有するものを好適に使用できる。具体的には、シリコーンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、合成天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。
(入口部側流路の構成の詳細)
次に、入口部側流路60の構成の詳細について説明する。入口部側流路60の特徴(具体的には、入口部側第1流路61及び入口部側第2流路62の特徴)については、図示例では、以下に示す通りとなる。
(入口部側流路の構成の詳細-第1の特徴)
最初に、入口部側流路60の第1の特徴のうち、第1入口部側流路60a、第2入口部側流路60b、及び第3入口部側流路60cの各々の入口部側第1流路61の特徴については、各入口部側第1流路61が親水性を有すると共に、各入口部側第1流路61内の液体Lに対して所定方法により正圧又は負圧が印加された際に(具体的には、各入口部側第1流路61内の液体Lが対応する反応チャンバ部63に向けて流出されるように当該液体Lに正圧又は負圧が印加された際に)、各入口部側第1流路61から対応する反応チャンバ部63に向けて流出される液体Lの量がそれぞれ略同一になるように構成されている。ここで、本明細書において「親水性」とは、固体表面が水に濡れやすい状態をいい、具体的には水接触角が90度未満となる状態を意味する。一方、本明細書において「撥水性」とは、水接触角が90度を超える状態を意味する。ここで言う「水接触角」は、JIS R 3257:1999に準ずる方法で測定される。
具体的には、各入口部側第1流路61は、その全長(具体的には、軸方向の長さの全長)にわたり、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなる。より具体的には、各入口部側第1流路61の内壁のうち第1本体部21側の部分が、その全長にわたって親水性を有すると共に、各入口部側第1流路61の内壁のうち下側第2本体部23側の部分が、その全長にわたって親水性フィルムで形成されている。ただし、これに限らず、例えば、上記第1本体部21側の部分が親水性を有すると共に、上記下側第2本体部23側の部分が撥水性フィルム(ポリプロピレンの如き撥水性材料にて形成されたフィルム)で形成されてもよく、あるいは、上記第1本体部21側の部分が親水性を有さずに、上記下側第2本体部23側の部分が親水性フィルムで形成されてもよい。ここで、「親水性を有する」とは、例えば、所望の部分の固体表面を親水化処理することで達成し得る。また、「親水化処理」とは、固体表面に対する液体Lの濡れ性を高める処理であり、例えば、酸素プラズマ処理、VUV光処理等が挙げられる。これにより、各入口部側第1流路61が親水性を有することができるので、液体Lが入口部30を介して入口部側流路60に注入された際には、各入口部側第1流路61で作用する毛管力によって当該液体Lを各入口部側第1流路61に均等(具体的には、等流量で)に流入させることができる。また、複数の入口部側第1流路61が親水性を確実に有することができ、複数の入口部側第1流路61の機能を確実に発揮させることができる。
また、各入口部側第1流路61の形状については、以下の通りに設定している。すなわち、各入口部側第1流路61の第1流路側接続部61aの形状については、図1に示すように、直線状に設定している。ただし、これに限らず、例えば、曲線状に設定してもよい。また、各入口部側第1流路61の第1流路側本体部61bの形状については、曲線状に設定しており、具体的には、入口部側第1流路61のコンパクト化及び収容量の増大化を図るために、図1に示すように、第1流路側本体部61bの下流側部分の形状を蛇行状に設定している。ただし、これに限らず、例えば、蛇行状以外の曲線状に設定してもよく、あるいは、直線状に設定してもよい。
また、各入口部側第1流路61の大きさについては、各入口部側第1流路61の収容量が対応する反応チャンバ部63の収容量と略同一となるように、以下の通りに設定している。すなわち、各入口部側第1流路61の水力等価直径(任意断面形状の流路に対して等価な円管に置き換えた際に、その等価円管の直径)については、各入口部側第1流路61の水力等価直径がそれぞれ同一となるように設定している。より具体的には、各入口部側第1流路61の第1流路側接続部61a及び第1流路側本体部61bの各々の水力等価直径を、入口部30の直径と略同一に設定している(ただし、これに限らず、入口部30の直径よりも小さく、又は大きく設定してもよい)。また、各入口部側第1流路61の長さ(軸方向の長さ)については、各入口部側第1流路61の長さがそれぞれ同一となるように設定している。より具体的には、各入口部側第1流路61の第1流路側接続部61aの長さを、第1本体部21の上下方向の長さよりも短い長さに設定している。また、各入口部側第1流路61の第1流路側本体部61bの長さを、第1本体部21の左右方向の長さの半分程度に設定している(ただし、これに限らず、第1本体部21の左右方向の長さの半分よりも長く、又は短く設定してもよい)。このような設定により、各入口部側第1流路61の収容量を対応する反応チャンバ部63の収容量と略同一に設定できる。また、複数の入口部側第1流路61から流出される液体Lの量をそれぞれ略同一にできると共に、複数の入口部側第1流路61内の液体Lに対して正圧又は負圧が印加された際に当該印加された正圧又は負圧の大きさをそれぞれ略同一にできる。
また、入口部側流路60の第1の特徴のうち、第1入口部側流路60a、第2入口部側流路60b、及び第3入口部側流路60cの各々の入口部側第2流路62の特徴については、各入口部側第1流路61内の液体Lに対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、各入口部側第2流路62に接続された入口部側第1流路61から反応チャンバ部63への液体Lの流出が制限され、上記印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、液体Lの流出が許容されるように構成されている。
具体的には、各入口部側第2流路62は、その内壁のうち少なくとも入口部側第1流路61と連結する部分と反応チャンバ部63と連結する部分とが撥水性を有してなる。より具体的には、各入口部側第2流路62の内壁のうち第1本体部21側の部分が、その全長にわたって撥水性材料(例えば、環状オレフィン系樹脂等)で形成されていると共に、各入口部側第2流路62の内壁のうち下側第2本体部23側の部分がその全長にわたって撥水性フィルムで形成されている。ただし、これに限らず、例えば、各入口部側第2流路62の内壁のうち入口部側第1流路61と連結する部分及び反応チャンバ部63と連結する部分のみが撥水性を有してなってもよい。これにより、複数の入口部側第2流路62が撥水性を有することができ、入口部側第1流路61から入口部側第2流路62への液体Lの不必要な流入と、反応チャンバ部63から入口部側第2流路62への液体Lの逆流とを確実に制限することができる。
また、各入口部側第2流路62の大きさについては、以下の通りに設定している。すなわち、各入口部側第2流路62の水力等価直径については、各入口部側第2流路62の水力等価直径がそれぞれ同一となるように設定しており、より具体的には、入口部側第1流路61の水力等価直径と略同一に設定している(ただし、これに限らず、入口部側第1流路61の水力等価直径よりも小さく、又は大きく設定してもよい)。また、各入口部側第2流路62の長さ(軸方向の長さ)については、各入口部側第2流路62の長さ(軸方向の長さ)がそれぞれ同一となるように設定しており、より具体的には、入口部側第1流路61の長さよりも短い長さに設定している。このような設定により、各入口部側第2流路62内の液体Lに対して正圧又は負圧が印加された際に当該印加された正圧又は負圧の大きさをそれぞれ略同一にできる。
以上のような第1の特徴により、液体Lを入口部30を介して複数の入口部側第1流路61に分注し、且つ当該分注した液体Lに対して正圧又は負圧を印加することで、液体Lを複数の反応チャンバ部63に流出させることができ、従来技術(複数の流路毎に供給口及び排出口を設けた技術)に比べて、液体Lの分注作業の手間を低減できる。特に、複数の入口部側第1流路61から流出される液体Lの量がそれぞれ略同一となるように、複数の入口部側第1流路61を構成できるので、液体Lを複数の反応チャンバ部63に対してそれぞれ均等に流出することができ、複数の反応チャンバ部63への定量分注を実現できる。また、複数の入口部側第1流路61内の液体Lに対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、液体Lの流出が制限され、上記印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、液体Lの流出が許容されるように、複数の入口部側第2流路62を構成でき、入口部側第1流路61の設置数に関わらず、複数の反応チャンバ部63への定量分注を確実に行うことができる。以上のことから、流路デバイス10の使用性を高めることが可能となる。
(入口部側流路の構成の詳細-第2の特徴)
次に、入口部側流路60の第2の特徴(具体的には、反応チャンバ部63の特徴)については、まず、各入口部側第2流路62に接続される反応チャンバ部63の数を、2の累乗個に設定している。具体的には、図1に示すように、上記反応チャンバ部63の数を、2つに設定している。このような設定により、複数の入口部側第2流路62の各々に接続される反応チャンバ部63に対して液体Lを均等に流入させることができ、複数の反応チャンバ部63への定量分注を実現しやすくなる。ただし、これに限らず、例えば、他の2の累乗個に設定してもよく、一例として、2つ以上(4つ、8つ等)に設定してもよく、あるいは、1つに設定してもよい。
また、第1入口部側流路60a、第2入口部側流路60b、及び第3入口部側流路60cの各々の反応チャンバ部63は、その全長にわたり、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなる。具体的には、各反応チャンバ部63の内壁のうち上側第2本体部22側の部分が、その全長にわたって撥水性材料(例えば、環状オレフィン系樹脂等)で形成されていると共に、各反応チャンバ部63の内壁のうち上側第2本体部22側の部分及び下側第2本体部23側の部分が、その全長にわたって親水性フィルムで形成されている。ただし、これに限らず、例えば、各反応チャンバ部63の内壁のうち第1本体部21側の部分に親水化処理が施されると共に、各反応チャンバ部63の内壁のうち上側第2本体部22側の部分及び下側第2本体部23側の部分が親水性フィルムで形成されてもよい。これにより、反応チャンバ部63が親水性を有することができる。よって、反応チャンバ部63は試料となる液体Lに対して所望の反応を行う場であり、且つ液体Lは通常水性媒体であることから、反応チャンバ部63内に液体Lを流入させて所望の反応を行うことができる。
この場合において、第1入口部側流路60a、第2入口部側流路60b、及び第3入口部側流路60cの各々の反応チャンバ部63の大きさについては、図示例では、以下の通りに設定している。すなわち、各反応チャンバ部63の水力等価直径については、各入口部側第2流路62の水力等価直径がそれぞれ同一となるように設定しており、具体的には、入口部側第2流路62の水力等価直径よりも大きく設定している(ただし、これに限らず、入口部側第2流路62の水力等価直径以下に設定してもよい)。また、各反応チャンバ部63の長さ(軸方向の長さ)については、各反応チャンバ部63の長さがそれぞれ同一となるように設定しており、具体的には、入口部側第1流路61の長さよりも短い長さに設定している。
このような第2の特徴により、流路デバイス10の使用性及び製造性を高めることが可能となる。
(出口部側流路の構成の詳細)
次に、出口部側流路70の構成の詳細について説明する。出口部側流路70の特徴については、実施の形態1では、第1出口部側流路70a及び第2出口部側流路70bの各々は、その内壁のうち少なくとも入口部側流路60と連結する部分が撥水性を有してなる。具体的には、第1出口部側流路70a及び第2出口部側流路70bの各々の内壁のうち第1本体部21側の部分が、その全長にわたって撥水性材料(例えば、環状オレフィン系樹脂等)で形成されていると共に、当該内壁のうち下側第2本体部23側の部分が、その全長にわたって撥水性フィルムで形成されている。ただし、これに限らず、例えば、上記内壁のうち入口部側流路60と連結する部分のみが撥水性材料にて形成されてもよい。これにより、出口部側流路70が撥水性を有することができ、出口部側流路70に液体Lが流入することを抑制しながら、入口部側流路60内の空気を外部に流出できる。
この場合において、第1出口部側流路70a及び第2出口部側流路70bの各々の大きさについては、第1入口部側流路60a及び第1入口部側流路60b内の空気を外部に流出できる限り任意に設定することができるが、実施の形態1では以下の通りに設定している。すなわち、第1出口部側流路70a及び第2出口部側流路70bの各々の出口部側第1流路71、出口部側第2流路72、及び出口部側第3流路73の水力等価直径については、反応チャンバ部63の水力等価直径よりも小さく設定している。また、第1出口部側流路70a及び第2出口部側流路70bの各々の出口部側第4流路74については、出口部側第3流路73の水力等価直径よりも大きく設定している(ただし、これに限らず、出口部側第3流路73の水力等価直径以下に設定してもよい)。また、第1出口部側流路70a及び第2出口部側流路70bの各々の出口部側第5流路75については、出口部側第4流路74の水力等価直径よりも小さく設定している(ただし、これに限らず、出口部側第4流路74の水力等価直径以下に設定してもよい)。また、第1出口部側流路70a及び第2出口部側流路70bの各々の出口部側第6流路76の長さ(軸方向の長さ)については、出口部側第5流路75の水力等価直径よりも大きく設定しており、より具体的には、図1(b)に示すように、出口部側第6流路76の水力等価直径を出口部40に近づくにつれて大きく設定している。また、第1出口部側流路70a及び第2出口部側流路70bの各々の長さ(軸方向の長さ)については、本体部20の左右方向の長さよりも長い長さに設定している(ただし、これに限らず、本体部20の左右方向の長さ以下に設定してもよい)。
このような第4の特徴により、流路デバイス10の使用性及び製造性を一層高めやすくなる。
(検査方法)
続いて、本発明の検査システム1を用いて行われる検体の検査方法について説明する。実施の形態1に係る検査方法は、注入工程、増幅工程、及び検出工程を含んでいる。
また、この検査方法の前提としては、以下の通りとなる。すなわち、流路デバイス10は、あらかじめ組み立てられているものとする。また、流路デバイス10における第1入口部側流路60a、第2入口部側流路60b、及び第3入口部側流路60cの各々の反応チャンバ部63内には、それぞれ異なる分析項目に対応する(それぞれ異なるプライマーセットを1組または複数組含む)リアルタイムPCR用試薬(例えば、DNAポリメラーゼ、dNTP、プライマー、TaqMan(登録商標)プローブ等)があらかじめ収容されているものとする。また、図3に示すように、流路デバイス10は、温度調節部90に接触させた状態で水平に設置されているものとする。また、検査システム1の各部の制御は、制御装置によって行われるものとする。これにより、同一の試料である液体Lを略同量ずつ複数の反応チャンバ部63に導入することにより、同一の試料について、複数種のリアルタイムPCRを同時に実施することが可能となる。より好適には、各反応チャンバ部63に異なるマルチプレックスリアルタイムPCR用試薬を存在させることで、より多数種のリアルタイムPCRを行うことが可能となる。なお、反応チャンバ部63に存在させる試薬は、リアルタイムPCR用試薬に限られず、生化学検査、血液学検査、免疫検査、又は他の核酸検査のための試薬であってもよい。
(検査方法-注入工程)
最初に、注入工程について説明する。注入工程は、流路デバイス10に液体Lを注入する工程である。
具体的には、まず、吐出吸引部のノズルに取り付けられたピペットチップ11に液体Lを吸引させ、後にノズル及びピペットチップ11を流路デバイス10の入口部30の上方に移動させた後、ピペットチップ11を下方に移動して入口部30を介して入口部側流路60の入口部側第1流路61に挿通する。
次に、図4に示すように、ピペットチップ11を介して吐出吸引部のノズルから所定量の液体Lを吐出させることにより、当該液体Lを入口部30を介して第1入口部側流路60a、第2入口部側流路60b、及び第3入口部側流路60cの各々の入口部側第1流路61に注入する。この所定量については任意であるが、例えば、第1入口部側流路60a、第2入口部側流路60b、及び第3入口部側流路60cの各々の反応チャンバ部63がほぼ満杯になる程度の量に設定してもよい。また、この場合において、上記液体Lの注入に伴って各入口部側第1流路61内の液体Lに対して印加された正圧の大きさが閾値未満であるので、各入口部側第1流路61から対応する入口部側第2流路62によって、各入口部側第1流路61から対応する反応チャンバ部63への液体Lの流出が制限される。
次いで、図5に示すように、ピペットチップ11を介して吐出吸引部のノズルから空気を吐出させることにより、各入口部側第1流路61内の液体Lに対して正圧を印加する。そして、各入口部側第1流路61内の液体Lに対して印加された正圧の大きさが閾値以上になることで、各入口部側第1流路61から対応する反応チャンバ部63へ液体Lを流出させて、各入口部側第1流路61内の液体Lがすべて流出するまで、上記正圧の印加を継続して行う。
その後、吐出吸引部のノズルを上方、次いで水平方向に移動させることにより、ピペットチップ11を流路デバイス10から取り外す。
このような注入工程により、従来技術(複数の流路毎に供給口及び排出口を設けた技術)に比べて、液体Lの分注作業の手間を低減できる。また、入口部30が、液体Lを複数の入口部側第1流路61内に分注するための分注開口であり、且つ複数の入口部側第1流路61内の液体Lに対して正圧を印加するための印加開口であるので、入口部30を介して液体Lの分注や正圧の印加を行うことができ、分注開口及び印加開口を個別に設ける場合に比べて、液体Lの分注作業及び正圧の印加作業の手間を低減することが可能となる。
(検査方法-増幅工程、検出工程)
次に、リアルタイムPCR法における増幅工程及び検出工程について説明する。増幅工程は、注入工程の後に、各反応チャンバ部63に収容された液体Lに含まれるDNA(またはRNA)の目的配列を増幅させるための工程である。検出工程は、増幅工程の後又は途中において、増幅されたDNAの目的配列を検出するための工程である。上述したように、実施の形態1においては、リアルタイムPCR法(インターカレーション法または蛍光標識プローブハイブリダイゼーション法)に基づいた核酸増幅検査を行うため、増幅工程及び検出工程を並行して実施する。
取付取出部等を用いて流路デバイス10の蓋部80を出口部40を介して出口部側第5流路75に挿通する。これにより、図示例においては、蓋部80によって出口部40及び入口部30がまとめて閉鎖される。次に、温度調節部90及び検出部を作動させることにより、流路デバイス10に収容された液体L(特に、反応チャンバ部63内の液体L)の温度調節とDNAの増幅に由来して発生する蛍光の検出とを行う。核酸増幅は、温度調節を、変性温度(約95℃)-アニーリング温度(50-75℃程度)-伸長温度(60-75℃程度)のサイクルで行うことで実行される。詳細な変性温度、アニーリング温度及び伸長温度、並びに各温度の保持時間は、鋳型DNA、プライマー配列、目的配列によって予め調整・設定する。上記温度サイクルは、通常、25回から50回程度実行する。
(検査方法-廃棄工程)
次に、廃棄工程について説明する。廃棄工程は、増幅工程及び検出工程の後に、流路デバイス10を廃棄する工程である。
具体的には、検出工程の後、流路デバイス10中の液体Lは後の解析の用に供することもできるが、蓋部80を開けることなく、流路デバイス10ごと廃棄する。蓋部80を開けることなく廃棄できることで、増幅反応後の多量の核酸が環境中へのエアロゾル等による拡散が防止されるため、他の未反応の試液へのコンタミネーションのリスクを低減できる。特に、DNAの目的配列を数百万倍に増幅させる核酸増幅検査においては、コンタミネーションリスクの低減の効果は大きいと言える。
以上のような検査方法により、検査システム1によって核酸増幅検査を自動的に行うことができ、核酸増幅検査を簡易に行うことが可能となる。
(実施の形態1の効果)
このように実施の形態1によれば、流路50が、入口部30と接続された複数の入口部側第1流路61であり、親水性を有する複数の入口部側第1流路61と、複数の入口部側第2流路62であり、当該複数の入口部側第2流路62の各々が複数の入口部側第1流路61のいずれか1つと接続された複数の入口部側第2流路62と、液体Lを反応させるための複数の反応チャンバ部63であり、当該複数の反応チャンバ部63の各々が複数の入口部側第2流路62のいずれか1つと接続された複数の反応チャンバ部63と、を備え、所定方法により複数の入口部側第1流路61内の液体Lに対して正圧又は負圧が印加された際に、複数の入口部側第1流路61から対応する反応チャンバ部63に向けて流出される液体Lの量がそれぞれ略同一になるように、複数の入口部側第1流路61を構成し、複数の入口部側第1流路61内の液体Lに対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、複数の入口部側第2流路62の各々に接続された入口部側第1流路61から反応チャンバ部63への液体Lの流出が制限され、印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、液体Lの流出が許容されるように、複数の入口部側第2流路62を構成したので、液体Lを入口部30を介して複数の入口部側第1流路61に分注し、且つ当該分注した液体Lに対して正圧又は負圧を印加することで、液体Lを複数の反応チャンバ部63に流出させることができ、従来技術(複数の流路毎に供給口及び排出口を設けた技術)に比べて、液体Lの分注作業の手間を低減できる。特に、複数の入口部側第1流路61から流出される液体Lの量がそれぞれ略同一となるように、複数の入口部側第1流路61を構成できるので、液体Lを複数の反応チャンバ部63に対してそれぞれ均等に流出することができ、複数の反応チャンバ部63への定量分注を実現できる。また、複数の入口部側第1流路61内の液体Lに対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、液体Lの流出が制限され、上記印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、液体Lの流出が許容されるように、複数の入口部側第2流路62を構成でき、入口部側第1流路61の設置数に関わらず、複数の反応チャンバ部63への定量分注を確実に行うことができる。以上のことから、流路デバイス10の使用性を高めることが可能となる。
また、入口部30が、液体Lを複数の入口部側第1流路61に分注するための分注開口であり、且つ複数の入口部側第1流路61内の液体Lに対して正圧を印加するための印加開口であるので、入口部30を介して液体Lの分注や正圧の印加を行うことができ、分注開口及び印加開口を個別に設ける場合に比べて、液体Lの分注作業及び正圧の印加作業の手間を低減することが可能となる。
また、複数の入口部側第1流路61の水力等価直径を、それぞれ同一とし、複数の入口部側第1流路61の長さを、それぞれ同一としたので、複数の入口部側第1流路61から流出される液体Lの量をそれぞれ略同一にできると共に、複数の入口部側第1流路61内の液体Lに対して正圧又は負圧が印加された際に当該印加された正圧又は負圧の大きさをそれぞれ略同一にでき、複数の反応チャンバ部63への定量分注を実現しやすくなる。
また、複数の入口部側第1流路61を蛇行状に形成したので、入口部側第1流路61のコンパクト化及び収容量の増大化を図ることができ、流路デバイス10の使用性を高めやすくなる。
また、複数の入口部側第1流路61は、その全長にわたり、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなるので、複数の入口部側第1流路61が親水性を確実に有することができ、複数の入口部側第1流路61の機能を確実に発揮させることができる。
また、複数の入口部側第2流路62の各々に接続される反応チャンバ部63の数を、2の累乗個としたので、複数の入口部側第2流路62の各々に接続される反応チャンバ部63に対して液体Lを均等に流入させることができ、複数の反応チャンバ部63への定量分注を実現しやすくなる。
また、複数の入口部側第2流路62は、その内壁のうち少なくとも入口部側第1流路61と連結する部分と反応チャンバ部63と連結する部分とが撥水性を有してなるので、複数の入口部側第2流路62が撥水性を有することができ、第1流路から入口部側第2流路62への液体Lの不必要な流入と、反応チャンバ部63から入口部側第2流路62への液体Lの逆流とを確実に制限することができる。
また、複数の反応チャンバ部63は、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなるので、複数の反応チャンバ部63が親水性を有することができる。よって、反応チャンバ部63は試料となる液体Lに対して所望の反応を行う場であり、且つ液体Lは通常水性媒体であることから、反応チャンバ部63内に液体Lを流入させて所望の反応を行うことができる。
〔実施の形態2〕
次に、実施の形態2について説明する。この実施の形態2は、第1流路と第2流路とを相互に異なる高さ位置に配置した形態である。ただし、この実施の形態2の構成は、特記する場合を除いて、実施の形態1の構成と略同一であり、実施の形態1の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態1で用いたものと同一の符号及び/又は名称を必要に応じて付して、その説明を省略する。
(構成)
最初に、実施の形態2に係る検査システムの構成について説明する。実施の形態2に係る検査システム1は、実施の形態1に係る検査システム1とほぼ同様に構成される。ただし、流路デバイス10の構成については、下記に示す工夫が施されている。
(構成-流路デバイスの構成の詳細)
次に、流路デバイス10の構成の詳細について説明する。実施の形態2においては、図6に示すように、流路デバイス10の本体部20は、第1本体部21と、フィルム状の上側第2本体部22及び下側第2本体部23をそれぞれ別体で製造し、第1本体部21に対して、上側第2本体部22と下側第2本体部23の両方を接着、溶着等で一体化することで製造される。
ここで、上側第2本体部22の側面のうち第1本体部21と接着又は溶着される側の側面は、全体的に撥水性を有する構造とする。この側面の撥水性は、撥水性材料を用いるか、撥水性処理を施すことによって達成される。一方、第2本体部23の側面のうち第1本体部21と接着又は溶着される側の側面は、全体的に親水性を有する構造とする。この側面の親水性は、親水性処理を施すか、親水性材料を用いることによって達成される。
また、第2本体部22、23と一体化される前の第1本体部21に所定の凹部及び貫通孔を設けておくことにより、流路50が形成される。流路50のうち、第1入口部流路61は、第1本体部21の下側面に溝状の凹部として形成される。また、第2入口部流路62は、第1本体部21の上側面に溝状の凹部として形成されるので、第1入口部流路61と第2入口部流路62とを相互に異なる高さ位置に配置できる。第1入口部流路61と第2入口部流路62との接続部分は、第1本体部21の上側面から下側面にかけて貫通する貫通孔として形成される。また、反応チャンバ部63は、貫通孔として、出口部側第1流路71は、第1本体部21の上側面に溝状の凹部として形成される。これらの流路は、第1本体部21の両面の溝と貫通孔を、フィルム状の第2本体部22、23を塞ぐことで形成可能である。溝と貫通孔を有する第1本体部21は、射出成形等で比較的容易に製造することが可能である。
また、第1入口部流路61は、第1本体部21の下側面に形成された溝と、親水性を有する下側第2本体部23の上側面とで構成され、第1入口部流路61は、少なくとも、下側第2本体部23の上側面部分、即ち当該第1入口部流路61の下側内壁に親水性を有する。また、第2入口部流路62は、第1本体部21の上側面に形成された溝と、撥水性を有する上側第2本体部22の下側面とで構成される。第2入口部流路62には、親水性部分は存在しない。
上述したように、第1入口部流路61及び第2入口部流路62を構成することにより、液体Lの一次分注を行う際に、複数の第1入口部流路61には液体Lを均一に流入させることができる。一方で、第1入口部流路61と第2入口部流路62との接続部には、第2入口部流路62内壁の撥水性と高さ方向の障壁が存在するため、第2入口部流路62への液体Lの流入が遮断される。なお、第1入口部流路61を第1本体部21の上側に、第2入口部流路62を本体部21の下側に形成してもよいが、両流路部分の接続部の高さ方向の障壁の効果が得られないため、第1入口部流路61を下側、第2入口部流路62を上側に配することが好ましい。
また、反応チャンバ部63は、第1本体部21に設けられた貫通孔を上側第2本体部22及び下側第2本体部23で塞ぐ形で形成されるため、少なくとも、下側第2本体部23の上側面に親水性を有する。そのため、第1入口部流路61に留まった当該分注した液体Lに対して、正圧又は負圧が印加されることで、第2入口部流路62を通過した液体Lは、反応チャンバ部63に容易に流入し留まることができる(二次分注)。一方、第2入口部流路62及び出口部側第1流路71には、親水性部分が存在せず、また、高さ方向に障壁を有するため、液体Lの逆流や漏れが生じにくい構成となっている。なお、出口部側第1流路71を本体部21の下側に形成してもよいが、高さ方向の障壁の効果が得られないため、上側に配することが好ましい。
(実施の形態2の効果)
このように実施の形態2によれば、実施の形態1の流路デバイス10に比べて、その製造の容易性にある。本発明においては、各流路に親水性部分と撥水性部分を設ける必要がある。しかし、一部材の一部分のみに正確に親水化処理または撥水化処理を施すことは容易ではなく、一部材を全体的に処理する方がより容易になし得る。実施の形態2においては、フィルム状の下側第2本体部23の上側面全体を親水化処理(及び/又は上側第2本体部22の下側面全体を撥水化処理)すれば足り、比較的容易かつ確実に製造することが可能である。
〔III〕実施の形態に対する変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
(解決しようとする課題や発明の効果について)
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
(形状、数値、構造、時系列について)
上記実施の形態や図面において例示した構成要素に関して、形状、数値、又は複数の構成要素の構造若しくは時系列の相互関係については、本発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。
(検査システムについて)
上記実施の形態1、2では、検査システム1が、吐出吸引部及び取付取出部を備えていると説明したが、これに限らず、例えば、吐出吸引部又は取付取出部の少なくともいずれか一方を省略してもよい。この場合には、液体Lを吐出又は吸引する作業、あるいは蓋部80の取り付け又は取り外し作業を手動で行ってもよい。あるいは、吐出吸引部と取付取出部とを一体的なものとして構成してもよい。
(流路デバイスについて)
上記実施の形態1、2では、第1本体部21、上側第2本体部22、及び下側第2本体部23がそれぞれ別体に形成されていると説明したが、これに限らず、例えば、3Dプリンタ等を用いて、第1本体部21と、上側第2本体部22及び下側第2本体部23のどちらか一方又は両方が一体に形成されてもよい。特に第1本体部21と下側第2本体部23を一体的に形成した場合、入口部側第1流路61、入口部側第2流路62、及び反応チャンバ部63は一体形成された第1本体部21及び下側第2本体部23上に溝状に形成される。この場合、溝状に形成された反応チャンバ部63に、例えば、流路ごとに異なるプライマーを含むリアルタイムPCR用試薬を添加した後、上側第2本体部22を接着又は溶着等により取り付けることにより、本体部20を作成することが可能である。また、第1本体部21、上側第2本体部22、及び下側第2本体部23を一体的に形成した場合、流路デバイス10の各反応チャンバ部63内に、例えば、試薬を外部から注入可能にするための注入部(一例として、開口部又は流路を備える注入部)を反応チャンバ部63毎に設けることで、注入部ごとに異なるプライマーを含むリアルタイムPCR用試薬を注入し、上記と同様の構成の流路デバイス10を作成することができる。
また、上記実施の形態1、2では、本体部20が、上側第2本体部22及び下側第2本体部23を備えていると説明したが、これに限らない。例えば、第1本体部21の上面又は下面のいずれか一方のみに流路50の開放面が形成されている場合には、上側第2本体部22又は下側第2本体部23のいずれか一方を省略してもよい。
また、上記実施の形態1、2では、入口部30及び出口部40が、同心状に配置されていると説明したが、これに限らず、非同心状に配置されてもよい。一例として、入口部30及び出口部40は、一部重複するように配置されてもよい。あるいは、入口部30及び出口部40は、重複しないように隣接して配置されてもよい。入口部30及び出口部40を同心円状に配置したり、隣接させて配置したりすることにより、1つの蓋部80で入口部30と出口部40を一体的に閉止できる、という利点がある。ただし、これに限らず、例えば、入口部30及び出口部40は、流路デバイス10の左右方向又は前後方向に離間して配置されてもよい。
また、上記実施の形態1、2では、入口部30の設置数が1つであると説明したが、これに限らず、例えば2つ以上であってもよい。この場合には、例えば、各入口部側第1流路61は、2つ以上の入口部30のいずれか1つと接続された複数の第1流路側接続部61aと、複数の第1流路側接続部61aの各々と接続された第1流路側本体部61bとを備えてもよい。
また、上記実施の形態1、2では、出口部40の設置数が1つであると説明したが、これに限らず、例えば2つ以上であってもよい。この場合には、例えば、第1出口部側流路70a又は第2出口部側流路70bは、2つ以上の出口部40に接続される複数の出口部側第5流路75を備えてもよい。特に、1つの試料について複数の反応を行う場合には、入口部30は1つ又は少ない数とすることが好ましいものの、出口部40は流路デバイス10内に液体Lを注入する際に流路50内の空気等を押し出すための空気抜きであるので、例えば、反応チャンバ部63と同じ数だけ、入口部30より離間して配置されていてもよい。
(流路について)
上記実施の形態1、2では、入口部側第1流路61の本数が3つであると説明したが、これに限らず、例えば、2つであってもよく、又は4つ以上であってもよい。この場合には、入口部側第1流路61の本数の増減に応じて、入口部側第2流路62又は反応チャンバ部63の本数を増減させてもよい。
また、上記実施の形態1、2では、各入口部側第1流路61の水力等価直径をそれぞれ同一に設定していると説明したが、これに限らない。例えば、各入口部側第1流路61内の液体Lに対して正圧又は負圧が印加された際に、各入口部側第1流路61から対応する反応チャンバ部63に向けて流出される液体Lの量がそれぞれ略同一である場合には、各入口部側第1流路61の水力等価直径をそれぞれ異ならせてもよい。また、各入口部側第1流路61の長さをそれぞれ同一に設定していると説明したが、これに限らない。例えば、各入口部側第1流路61内の液体Lに対して正圧又は負圧が印加された際に、各入口部側第1流路61から対応する反応チャンバ部63に向けて流出される液体Lの量がそれぞれ略同一である場合には、各入口部側第1流路61の長さをそれぞれ異ならせてもよい。
また、上記実施の形態1、2では、各入口部側第1流路61の収容量が対応する反応チャンバ部63の収容量と略同一となるように、各入口部側第1流路61の大きさを設定していると説明したが、これに限らず、例えば、各入口部側第1流路61の収容量が対応する反応チャンバ部63の収容量よりも小さくなるように、各入口部側第1流路61の大きさを設定してもよい。一例として、各入口部側第1流路61の水力等価直径を、実施の形態1に係る各入口部側第1流路61の水力等価直径よりも小さく設定してもよく、あるいは、各入口部側第1流路61の長さを、実施の形態1に係る各入口部側第1流路61の長さよりも短い長さに設定してもよい。この場合に、例えば、検査方法の注入工程においては、ピペットチップ11を介して吐出吸引部のノズルから液体Lを吐出させることにより、当該液体Lを入口部30を介して第1入口部側流路60a、第2入口部側流路60b、及び第3入口部側流路60cの各々の入口部側第1流路61に注入し、且つ当該液体Lに対して正圧を印加してもよい。
(蓋部について)
上記実施の形態1、2では、蓋部80が、樹脂製の円柱状体に形成されていると説明したが、これに限らず、例えば、平坦な薄膜状体(一例として、樹脂製のシール等)に形成されてもよい。また、入口部30と出口部40とを離間して配置する(複数配置してもよい)場合には、蓋部80は、入口部30と出口部40を1つずつ閉止する形状としてもよく、まとめて閉止する形状としてもよい。蓋部80の構成の一例としては、上側第2本体部22上面全体を覆うフィルム状のシール等が挙げられる。この場合の蓋部80の材質としては、例えば、ポリプロピレン等を好適に使用できる。
(検査方法について)
上記実施の形態1、2では、検査方法が、注入工程、増幅工程、及び検出工程を含んでいると説明したが、これに限らない。例えば、流路デバイス10が組み立てられていない場合又は反応チャンバ部63内にリアルタイムPCR用試薬が収容されていない場合には、これらの作業を行う準備工程をさらに追加してもよい。また、収容される試薬はリアルタイムPCR用試薬に限られず、生化学検査、血液学検査、免疫検査、又は他の核酸検査のための試薬であってもよい。
また、上記実施の形態1、2では、注入工程において、ピペットチップ11を介して吐出吸引部のノズルから空気を吐出させることにより、各入口部側第1流路61内の液体Lに対して正圧を印加すると説明したが、これに限らない。例えば、流路デバイス10に各反応チャンバ部63と所定の流路を介して接続された吸引開口部を設け、この吸引開口部を介して図示しない吸引部のノズルから空気を吸引させることにより、各入口部側第1流路61内の液体Lに対して負圧を印加してもよい。この場合には、各入口部側第1流路61内の液体Lに対して印加された負圧の大きさが閾値以上になることで、各入口部側第1流路61から対応する反応チャンバ部63へ液体Lを流出させて、各入口部側第1流路61内の液体Lがすべて流出するまで、上記負圧の印加を継続して行ってもよい。
(付記)
付記1の流路デバイスは、生化学検査、血液学検査、核酸検査、又は免疫検査に用いられる検査対象を含む液体を収容するための流路デバイスであって、本体部と、前記本体部の内部に設けられた流路と、前記本体部の外部に露出するように設けられ、且つ前記流路と接続された入口部であり、当該入口部を介して前記液体を前記流路に流入させるための入口部と、前記本体部の外部に露出するように設けられ、且つ前記流路と接続された出口部であり、当該出口部を介して前記流路内の空気を外部に流出させるための出口部と、を備え、前記流路は、前記入口部と接続された複数の第1流路であり、親水性を有する複数の第1流路と、複数の第2流路であり、当該複数の第2流路の各々が前記複数の第1流路のいずれか1つと接続された複数の第2流路と、前記液体を反応させるための複数の反応チャンバ部であり、当該複数の反応チャンバ部の各々が前記複数の第2流路のいずれか1つと接続された複数の反応チャンバ部と、を備え、所定方法により前記複数の第1流路内の前記液体に対して正圧又は負圧が印加された際に、前記複数の第1流路から対応する前記反応チャンバ部に向けて流出される前記液体の量がそれぞれ略同一になるように、前記複数の第1流路を構成し、前記複数の第1流路内の前記液体に対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、前記複数の第2流路の各々に接続された前記第1流路から前記反応チャンバ部への前記液体の流出が制限され、前記印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、前記液体の流出が許容されるように、前記複数の第2流路を構成した。
付記2の流路デバイスは、付記1に記載の流路デバイスにおいて、前記入口部は、前記液体を前記複数の第1流路に分注するための分注開口であり、且つ前記複数の第1流路内の前記液体に対して正圧を印加するための印加開口である。
付記3の流路デバイスは、付記1又は2に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の第1流路の水力等価直径を、それぞれ同一とし、前記複数の第1流路の長さを、それぞれ同一とした。
付記4の流路デバイスは、付記1から3のいずれか一項に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の第1流路を蛇行状に形成した。
付記5の流路デバイスは、付記1から4のいずれか一項に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の第1流路は、その全長にわたり、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなる。
付記6の流路デバイスは、付記1から5のいずれか一項に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の第2流路の各々に接続される前記反応チャンバ部の数を、2の累乗個とした。
付記7の流路デバイスは、付記1から6のいずれか一項に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の第2流路は、その内壁のうち少なくとも前記第1流路と連結する部分と前記反応チャンバ部と連結する部分とが撥水性を有してなる。
付記8の流路デバイスは、付記1から7のいずれか一項に記載の流路デバイスにおいて、前記複数の反応チャンバ部は、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなる。
付記9の検査システムは、請求項1から8のいずれか一項に記載の流路デバイスを備える。
(付記の効果)
付記1に記載の流路デバイス、及び付記9に記載の検査システムによれば、流路が、入口部と接続された複数の第1流路であり、親水性を有する複数の第1流路と、複数の第2流路であり、当該複数の第2流路の各々が複数の第1流路のいずれか1つと接続された複数の第2流路と、液体を反応させるための複数の反応チャンバ部であり、当該複数の反応チャンバ部の各々が複数の第2流路のいずれか1つと接続された複数の反応チャンバ部と、を備え、所定方法により複数の第1流路内の液体に対して正圧又は負圧が印加された際に、複数の第1流路から対応する反応チャンバ部に向けて流出される液体の量がそれぞれ略同一になるように、複数の第1流路を構成し、複数の第1流路内の液体に対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、複数の第2流路の各々に接続された第1流路から反応チャンバ部への液体の流出が制限され、印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、液体の流出が許容されるように、複数の第2流路を構成したので、液体を入口部を介して複数の第1流路に一次分注し、且つ当該一次分注した液体に対して正圧又は負圧を印加することで、液体を複数の反応チャンバ部に二次分注することができ、従来技術(複数の流路毎に供給口及び排出口を設けた技術)に比べて、液体の分注作業の手間を低減できる。特に、複数の第1流路から流出される液体の量がそれぞれ略同一となるように、複数の第1流路を構成できるので、液体を複数の反応チャンバ部に対してそれぞれ均等に流出することができ、複数の反応チャンバ部への定量分注を実現できる。また、複数の第1流路内の液体に対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、液体の流出が制限され、上記印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、液体の流出が許容されるように、複数の第2流路を構成でき、第1流路の設置数に関わらず、複数の反応チャンバ部への定量分注を確実に行うことができる。以上のことから、流路デバイスの使用性を高めることが可能となる。
付記2に記載の流路デバイスによれば、入口部が、液体を複数の第1流路に分注するための分注開口であり、且つ複数の第1流路内の液体に対して正圧を印加するための印加開口であるので、入口部を介して液体の分注や正圧の印加を行うことができ、分注開口及び印加開口を個別に設ける場合に比べて、液体の分注作業及び正圧の印加作業の手間を低減することが可能となる。
付記3に記載の流路デバイスによれば、複数の第1流路の水力等価直径を、それぞれ同一とし、複数の第1流路の長さを、それぞれ同一としたので、複数の第1流路から流出される液体の量をそれぞれ略同一にできると共に、複数の第1流路内の液体に対して正圧又は負圧が印加された際に当該印加された正圧又は負圧の大きさをそれぞれ略同一にでき、複数の反応チャンバ部への定量分注を実現しやすくなる。
付記4に記載の流路デバイスによれば、複数の第1流路を蛇行状に形成したので、第1流路のコンパクト化及び収容量の増大化を図ることができ、流路デバイスの使用性を高めやすくなる。
付記5に記載の流路デバイスによれば、複数の第1流路は、その全長にわたり、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなるので、複数の第1流路が親水性を確実に有することができ、複数の第1流路の機能を確実に発揮させることができる。
付記6に記載の流路デバイスによれば、複数の第2流路の各々に接続される反応チャンバ部の数を、2の累乗個としたので、複数の第2流路の各々に接続される反応チャンバ部に対して液体を均等に流入させることができ、複数の反応チャンバ部への定量分注を実現しやすくなる。
付記7に記載の流路デバイスによれば、複数の第2流路は、その内壁のうち少なくとも第1流路と連結する部分と反応チャンバ部と連結する部分とが撥水性を有してなるので、複数の第2流路が撥水性を有することができ、第1流路から第2流路への液体の不必要な流入と、反応チャンバ部から第2流路への液体の逆流とを確実に制限することができる。
付記8に記載の流路デバイスによれば、複数の反応チャンバ部は、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなるので、複数の反応チャンバ部が親水性を有することができる。よって、反応チャンバ部は試料となる液体に対して所望の反応を行う場であり、且つ液体は通常水性媒体であることから、反応チャンバ部内に液体を流入させて所望の反応を行うことができる。
1 検査システム
10 流路デバイス
11 ピペットチップ
20 本体部
21 第1本体部
22 上側第2本体部
23 下側第2本体部
30 入口部
40 出口部
50 流路
60 入口部側流路
60a 第1入口部側流路
60b 第2入口部側流路
60c 第3入口部側流路
61 入口部側第1流路
61a 第1流路側接続部
61b 第1流路側本体部
62 入口部側第2流路
62a 第2流路側第1接続部
62b 第2流路側第2接続部
63、63a、63b 反応チャンバ部
70 出口部側流路
70a 第1出口部側流路
70b 第2出口部側流路
71、71a、71b、71c 出口部側第1流路
72 出口部側第2流路
73 出口部側第3流路
74 出口部側第4流路
75 出口部側第5流路
76 出口部側第6流路
80 蓋部
90 温度調節部
L 液体

Claims (8)

  1. 生化学検査、血液学検査、核酸検査、又は免疫検査に用いられる検査対象を含む液体を収容するための流路デバイスであって、
    本体部と、
    前記本体部の内部に設けられた流路と、
    前記本体部の外部に露出するように設けられ、且つ前記流路と接続された入口部であり、当該入口部を介して前記液体を前記流路に流入させるための入口部と、
    前記本体部の外部に露出するように設けられ、且つ前記流路と接続された出口部であり、当該出口部を介して前記流路内の空気を外部に流出させるための出口部と、を備え、
    前記流路は、
    前記入口部と接続された複数の第1流路であり、親水性を有する複数の第1流路と、
    複数の第2流路であり、当該複数の第2流路の各々が前記複数の第1流路のいずれか1つと接続された複数の第2流路と、
    前記液体を反応させるための複数の反応チャンバ部であり、当該複数の反応チャンバ部の各々が前記複数の第2流路のいずれか1つと接続された複数の反応チャンバ部と、を備え、
    所定方法により前記複数の第1流路内の前記液体に対して正圧又は負圧が印加された際に、前記複数の第1流路から対応する前記反応チャンバ部に向けて流出される前記液体の量がそれぞれ略同一になるように、前記複数の第1流路を構成し、
    前記複数の第1流路内の前記液体に対して印加された正圧又は負圧の大きさが閾値未満である場合に、前記複数の第2流路の各々に接続された前記第1流路から前記反応チャンバ部への前記液体の流出が制限され、前記印加された正圧又は負圧の大きさが閾値以上である場合に、前記液体の流出が許容されるように、前記複数の第2流路を構成し
    前記複数の第2流路の各々に接続される前記反応チャンバ部の数を、2の累乗個とした、
    流路デバイス。
  2. 前記入口部は、前記液体を前記複数の第1流路に分注するための分注開口であり、且つ前記複数の第1流路内の前記液体に対して正圧を印加するための印加開口である、
    請求項1に記載の流路デバイス。
  3. 前記複数の第1流路の水力等価直径を、それぞれ同一とし、
    前記複数の第1流路の長さを、それぞれ同一とした、
    請求項1又は2に記載の流路デバイス。
  4. 前記複数の第1流路を蛇行状に形成した、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の流路デバイス。
  5. 前記複数の第1流路は、その全長にわたり、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなる、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の流路デバイス。
  6. 前記複数の第2流路は、その内壁のうち少なくとも前記第1流路と連結する部分と前記反応チャンバ部と連結する部分とが撥水性を有してなる、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の流路デバイス。
  7. 前記複数の反応チャンバ部は、内壁の少なくとも一部が親水性を有してなる、
    請求項1から6のいずれか一項に記載の流路デバイス。
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載の流路デバイスを備える、検査システム。
JP2021512170A 2019-04-02 2020-04-01 流路デバイス、及び検査システム Active JP7458379B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019070591 2019-04-02
JP2019070591 2019-04-02
PCT/JP2020/015007 WO2020204067A1 (ja) 2019-04-02 2020-04-01 流路デバイス、及び検査システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020204067A1 JPWO2020204067A1 (ja) 2020-10-08
JP7458379B2 true JP7458379B2 (ja) 2024-03-29

Family

ID=72667904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021512170A Active JP7458379B2 (ja) 2019-04-02 2020-04-01 流路デバイス、及び検査システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220001383A1 (ja)
EP (1) EP3951402A4 (ja)
JP (1) JP7458379B2 (ja)
WO (1) WO2020204067A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004226412A (ja) 2003-01-23 2004-08-12 Steag Microparts Gmbh 液体を計量するための微量流体装置
US20050022169A1 (en) 1999-05-11 2005-01-27 Microsoft Corporation Interlaced protocol for smart card application development
JP2017522546A (ja) 2014-06-05 2017-08-10 イラミーナ インコーポレーテッド 試料調製又は試料解析の少なくとも一方を行うため回転バルブを備えるシステム及び方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007106579A2 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Micronics, Inc. Integrated nucleic acid assays
JP6087293B2 (ja) * 2011-01-06 2017-03-01 メソ スケール テクノロジーズ エルエルシー アッセイカートリッジ及びその使用方法
JP2016200504A (ja) 2015-04-10 2016-12-01 キヤノン株式会社 流路デバイスおよびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050022169A1 (en) 1999-05-11 2005-01-27 Microsoft Corporation Interlaced protocol for smart card application development
JP2004226412A (ja) 2003-01-23 2004-08-12 Steag Microparts Gmbh 液体を計量するための微量流体装置
JP2017522546A (ja) 2014-06-05 2017-08-10 イラミーナ インコーポレーテッド 試料調製又は試料解析の少なくとも一方を行うため回転バルブを備えるシステム及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3951402A4 (en) 2023-01-18
JPWO2020204067A1 (ja) 2020-10-08
US20220001383A1 (en) 2022-01-06
EP3951402A1 (en) 2022-02-09
WO2020204067A1 (ja) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11413620B2 (en) Instrument for performing a diagnostic test on a fluidic cartridge
US9993818B2 (en) Valve which depressurises, and a valve system
AU2014298179B2 (en) Fluidic cartridge for nucleic acid amplification and detection
US11666919B2 (en) Instrument for performing a diagnostic test on a fluidic cartridge
EP2002895B1 (en) Microfluidic device for simultaneously conducting multiple analyses
US9999883B2 (en) System and method for processing fluid in a fluidic cartridge
US9662650B2 (en) Fluidic cartridge and method for processing a liquid sample
US20170001196A1 (en) Microfluidic based integrated sample analysis system
EP3254119B1 (en) Instrument and method for performing a diagnostic test on a fluidic cartridge
US20200408752A1 (en) Fluidic system for performing assays
US20200055042A1 (en) Microfluidic system for digital polymerase chain reaction of a biological sample, and respective method
WO2015015181A1 (en) Valve with latching mechanism
KR102381134B1 (ko) 유체 분석용 마이크로 칩 및 이를 이용한 유전자 증폭 방법
JP7458379B2 (ja) 流路デバイス、及び検査システム
US20210322978A1 (en) Flow passage device for biological component examination and biological component examination system
JP2020079726A (ja) 生体成分検査用チップ、及び生体成分検査システム
KR20190095081A (ko) Pcr용 마이크로 바이오칩

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240207

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7458379

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150