生化用盒以及生化處理裝置制造方法

生化用盒以及生化處理裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供生化用盒以及生化處理裝置，能夠使用與外部空氣封閉的盒，來進行試劑的混合、攪拌、提煉、反應等。在與外部空氣封閉的盒(1)的內部設置有送液的試劑室(38)、送液目的地室(39)，通過送液通路連接它們。在盒主體(30)刻有槽，通過從該槽上粘貼作為彈性體的膜(31)來形成送液通路(36)。通過給予膜(31)空氣壓，使送液通路(36)的容積變化來使內部的流體移動。使各室的入口具有閥功能，對應送液通路的變化使內部的流體向任意的方向移動。由此，與外部空氣封閉的盒內部中的送液成為可能，能夠在盒內部進行試劑的混合、攪拌、提煉、反應等。另外，通過不使盒內部具有閥構造，而使安置盒的支架(2)具有閥構造，從而能夠抑制盒自身的成本。
【專利說明】生化用盒以及生化處理裝置

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及使用于通過生化反應提取生物體物質，并根據需要合成而進行分析的生化用盒以及生化處理裝置。

【背景技術】
[0002]例如，為了進行遺傳基因的解析，對于從生物等獲取到的樣本(也被稱為檢體或者試樣)需要進行DNA、RNA這樣的核酸的提取、放大等的各種生化處理、反應。這些處理、反應中需要將幾個試劑高精度地與樣本混合。在這樣將各種試劑投入樣本來進行各種生化處理的情況下，要求將試劑搬運到各種處理用的盒。
[0003]作為使試劑與樣本混合的方法，如專利文獻I所述，在自動分析裝置等經常使用利用分注機器人的吸管方式。所謂分注機器人，是在裝置的恒定范圍內二維或者三維地驅動分注機構，并利用安裝在分注機構的前端的噴嘴、芯片等自動進行液體的吸引、排出的單
J L.ο
[0004]另一方面，在遺傳基因解析領域中，存在PCR反應(聚合酶鏈式反應PolymeraseChain React1n)這樣的放大DNA的工序。在遺傳基因解析領域中，需要利用PCR反應使成為模板的DNA放大到檢測器能夠檢測的程度，作為非常有效的方法被公知。
[0005]在處理DNA、RNA的情況下，需要防止不作為對象的DNA、RNA的混入(以下，記為污染)。PCR可能將微量(一分子)的DNA作為模子放大。因此，特別是需要防止低分子的克隆DNA、利用PCR放大的DNA片段(PCR產物)污染而成為模板。因此，將處理提取等為目標的DNA的室、和進行PCR的室分開，經由樣本進入的管來搬運樣本，由此，以免在空氣中漂浮的DNA進入，PCR反應需要在凈化臺下進行作業。
[0006]在使用了專利文獻I提供的分注機器人的吸管方式的情況下，進行噴嘴的清洗、芯片的一次性使用等來防止污染。然而，因為噴嘴、芯片在空氣中移動，所以防止針對在空氣中漂浮的DNA的污染非常困難。因此，將處理DNA的室和進行PCR的室分開，并且在凈化臺下進行作業，無限地降低污染的可能性。
[0007]近年來，推進了在使用了微型器件的微小空間內，使樣本與試劑反應，來進行生物體物質的提取、提煉、放大、分析的一系列的處理的研宄。微型器件能夠應用于遺傳基因解析等的廣泛用途。通過使用微型器件，與通常的裝置相比具有樣本以及試劑的消耗量少的優點，與安置各種試劑的情況相比，具有搬運簡單、能夠一次性使用等優點。另外，因為反應在小器件內在封閉空間內完結，所以認為容易應付前面提到的污染的問題。在專利文獻2中，提出使用前處理芯片提取DNA的技術作為微型器件的應用例。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開昭63-315956號公報
[0011]專利文獻2:日本特開2007-330179號公報


【發明內容】

[0012]發明要解決的課題
[0013]為了在微型器件內混合微量的試劑和樣本，而進行化學反應、分析，微型器件內的試劑、樣本等的流體的量控制變得重要。這是因為如果未在適當的時機僅將試劑以及樣本送液適當的量，則化學反應、分析不能按照預期進行。因此，需要適當地控制送液的流體的流量、流速、流體壓力等。
[0014]作為微型器件內的送液方式，有離心方式、將空氣壓直接封入流路的方式。兩方式均難以在與外部空氣封閉的狀態下送液，所以針對在空氣中漂浮的DNA的污染仍令人擔憂。另外，難以管理流體的流量、送液時間。
[0015]本發明解決上述的課題并提供能夠在與外部空氣切斷的狀態下并且簡單地進行試劑等的液體的流量控制的一次性類型的生化用盒以及使用該生化用盒的生化處理裝置。
[0016]解決課題的方案
[0017](I)本發明所涉及的生化用盒具備封入送液的試劑的送液源室、上述試劑的送液目的地室、以及連接它們的送液通路，這些室和送液通路被封閉設置于盒主體，在上述盒主體的底面粘貼形成有上述送液通路并且由彈性體構成的膜，該膜的一部分成為上述送液通路的壁面的一面，并且構成為通過從外部給予的壓力的變化來進行往復動作從而使送液通路的容積變化的泵機構。
[0018]如果列舉一個例子，則上述生化用盒具備封入液體試樣的室、封入試劑的室、以及依次進行用于從混合了液體試樣和試劑的混合液提取、提煉出成為目標的生物體物質的一系列的處理的多個室。另外，具備連接這些室中的相關的室之間的送液通路。這些室被封閉設置于盒主體。在盒主體的底面粘貼形成有上述送液通路并且由彈性體構成的膜。該膜的一部分成為上述送液通路的壁面的一面，并且構成為通過從外部給予的壓力的變化來進行往復動作從而使送液通路的容積變化的泵機構。
[0019](2)本發明的生化處理裝置除了上述生化用盒，還具有如下的構成要素，即，盒支架，其保持上述盒，具有施加用于使上述膜作為上述泵機構工作的空氣壓的空氣壓施加部；以及空氣給排機構，其與空氣壓源連接來控制向上述盒支架的上述空氣壓的供給、排出。
[0020]發明的效果
[0021]根據上述(I)中的本發明的生化用盒，能夠實現在封閉的空間內，試劑、樣本等的非接觸送液，并且能夠進行生化處理，所以能夠防止污染。
[0022]根據上述(2)中的本發明的生化處理裝置，通過使盒支架側具有用于使進行上述盒的各室的送液口的開閉的閥機構的驅動用空氣給排機構、以及使盒的送液泵機構(膜)工作的空氣壓施加部，能夠實現盒的小型化以及成本減少。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是省略一部分來表示本發明的一實施例所涉及的生化處理裝置的整體構成的立體圖。
[0024]圖2是上述實施例所使用的空氣壓控制系統的構成圖。
[0025]圖3是上述空氣壓控制系統所使用的三方閥的通常時和通電時的方向控制圖。
[0026]圖4是上述實施例所使用的生化用盒的縱剖視圖。
[0027]圖5是上述實施例所使用的盒支架的縱剖視圖。
[0028]圖6是表示將上述盒安置在上述盒支架的初始的狀態的縱剖視圖。
[0029]圖7是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0030]圖8是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0031]圖9是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0032]圖10是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0033]圖11是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0034]圖12是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0035]圖13是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0036]圖14是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0037]圖15是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0038]圖16是表示上述盒以及盒的一系列的動作的動作說明圖。
[0039]圖17是表示上述盒的整體概要的俯視圖。

【具體實施方式】
[0040]以下，參照附圖并且使用一實施例對本發明的實施方式進行說明。
[0041]圖1所示的本發明的一實施例所涉及的生化處理裝置例示進行從DNA的提取到放大的一系列的處理作為核酸的提取放大的一個例子的裝置。生化處理裝置由如下的3個單元構成，即，生化用盒1，其在封閉狀態下執行上述一系列的處理；盒支架2，其支承上述盒I并且具有用于盒I的送液通路的開閉、使盒I進行泵動作的空氣壓施加部；以及空氣壓控制系統3，其與空氣泵(空氣壓源)10連接來控制向盒支架2的空氣壓的供給、排出。
[0042]首先，參照圖17對盒I的一個例子的整體概要進行說明。圖17利用俯視圖表示盒I的概略。
[0043]盒I具備:樣本封入室39，其封入包括生物體物質的液體試樣(以下，稱為樣本)；封入各種試劑的試劑封入室(例如封入核酸提取用的溶解液的溶解液封入室38、封入清洗液的清洗液封入室71、封入洗提液的洗提液封入室72、封入PCR放大用試劑的放大用試劑封入室73);依次進行用于從混合了液體試樣和試劑的混合液提取、提煉出成為目標的生物體物質(本例中，DNA)的一系列的處理的多個室(例如攪拌室、生物體物質吸附室74、廢液室75);室76，其進行核酸放大；以及送液通路36 (36a?36g)，它們連接這些室中的相關的室之間。各個送液通路36在對應的室設置的送液口通過閥機構(后述)打開時能夠進行液體的流通，該流通使用了泵機構(后述)。在以下的說明中，送液通路36a?36g在相關的工序中通液體，在液體通過時，是該送液通路被閥機構打開的狀態，除此以外的送液通路被閥機構關閉。
[0044]在本實施例中，樣本封入室39兼作從試劑封入室(溶解液室)38經由送液通路36a將試劑(溶解液)導入并制作混合液的室。并且，兼作攪拌混合液的室。對于攪拌后述。此外，也可以將制作上述混合液的室和攪拌的室與樣本封入室39分開設置。
[0045]在樣本封入室39中，樣本中的核酸通過溶解液露出(溶解工序)，在該溶解工序后，混合液從樣本封入室39經由送液通路36e通向生物體物質吸附室74，成為目標的核酸吸附于在吸附室74設置的載體表面(吸附工序)。
[0046]通過了吸附室74的混合液經由送液通路36g被輸送到廢液室75。
[0047]在吸附工序后，清洗液從清洗液封入室71經由送液通路36b被輸送到吸附室74，載體表面的成為目標的核酸以外的成分被洗凈(清洗工序)。清洗廢液經由送液通路36g被導向廢液室75。在清洗工序后，來自洗提液封入室72的洗提液經由送液通路36c通向吸附室74。由此，吸附于載體表面的核酸從載體分離，經由送液通路36f與洗提液一起被輸送到核酸放大的反應室76 (洗提工序:核酸提取)。之后，PCR放大所需的試劑經由送液通路36d從放大用試劑封入室73被輸送到反應室76。該PCR放大所需的試劑是在緩沖液中混合了處理劑、Taq聚合酶、核苷酸(dNTP)的試劑，它與包括上述的提取核酸(模板DNA)的洗提液混合而成為反應液。
[0048]之后，反應室76中的反應溶液通過內置于盒支架2的熱循環儀(省略圖示)被溫度控制來進行根據PCR法的核酸放大。
[0049]在核酸放大工序后，反應溶液經由送液通路36i以及與盒I連接的毛細管(省略圖示)被輸送到毛細管電泳DNA序列(省略圖示)，進行DNA解析。
[0050]這里，使用圖4至圖6對盒I以及盒支架2的結構進行說明。
[0051]圖4是盒I的縱剖視圖(圖1的A — A線剖視圖)，示出試劑封入室(溶解液封入部)38、樣本封入室39、連接它們的送液通路36 (36a)。此外，對于上述的其他的室71?76以及送液通路36b?36g成為與圖4所示的室與送液通路的關系類似的形式，省略剖面構造的圖示。
[0052]如圖4所示，在盒I中，在盒主體30形成試劑封入室38、樣本封入室39、應該成為連接這些室的送液通路36a的槽。槽36a形成于盒主體30的底面。在盒主體30的底面粘結有膜31。該膜31的一部分為送液通路36a的一面，構成為通過從外部給予的壓力的變化來進行往復動作從而使送液通路的容積變化的泵機構。
[0053]在試劑封入室38預先封入對于樣本進行處理所需的試劑(溶解液)。此外，其他的各種試劑封入室71、72、73也相同地封入各自的試劑。為了試劑在保管時不流向送液通路36 (圖4中送液通路36a)，而在試劑封入室(圖4中溶解液封入室38)與送液通路36a之間的送液口 38A裝有栓35。在各室之間，在室上部設置有極小的通氣槽(或者通氣孔)37。在盒主體30以覆蓋各室以及通氣槽37的方式安裝有上蓋32，并且通過在上蓋32粘貼膜33來使盒I內部成為封閉狀態。通氣槽37使室之間成為同等的壓力等級，具有用于順利地確保送液通路36的流通以及膜31的往復動作的功能。
[0054]此外，如圖17所示，樣本封入室39經由送液通路36e與吸附室74連接，但是如圖4所示，在樣本封入室39的出口也設置有成為送液通路36e的上游側一端的送液口 39B。在送液口 39B也設置有與在送液口 38A設置的栓5相同的栓(省略圖示)。
[0055]盒I所使用的部件考慮大量生產，優選能夠模成形的材質。盒主體30優選丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、石英等，膜31優選耐熱性、耐久性優異的硅橡膠、PDMS等。將它們化學性地或者利用粘合劑、雙面膠粘結來制作。上蓋32為與盒主體30相同的材質，通過對室的周邊進行超聲波熔敷來封閉盒I內部。
[0056]對于盒I，預先在各室封入有各種試劑，以該狀態提供給用戶。相對于此，用戶需要將樣本封入樣本封入室39。
[0057]此時，拆下安裝于盒主體I的上蓋32的橡膠栓34，用戶放入樣本，再次安裝橡膠栓34來密封樣本封入室39。
[0058]圖5是表示圖1中的盒支架2的A-A剖視圖，且與圖4的盒I對應的圖。作為一個例子，示出用于進行圖4所示的試劑封入室38以及樣本封入室39的開閉操作的氣缸機構以及膜(送液泵)驅動的空氣壓的空氣給排機構。雖然在圖4中未圖示，但是與圖4相同地在盒主體30也設置有用于其他的室以及送液通路的空氣給排機構和氣缸機構。以下，對于這些氣缸機構以及空氣給排機構進行說明。
[0059]在盒支架2中，如圖6?圖16所示，具備在盒支架主體50安置了盒I時，被空氣壓控制系統3驅動的氣缸機構以及空氣給排機構。
[0060]氣缸機構內置于盒支架主體50，設置有通過空氣壓的變化工作的多個銷狀的柱塞(在圖5?圖16中，示出有柱塞51、52)、以及將施加于這些柱塞的空氣壓導入的空氣壓端口(在圖5?圖16中，示出有空氣壓端口 58?62)。雖然空氣壓例如使用了正壓，但是也可以是負壓。柱塞51使膜31的一部分彈性變形來使試劑封入室38的送液口 38A開閉。柱塞52使膜31的一部分彈性變形來使送液口 39A開閉。因此，膜31的一部分作為通過氣缸機構工作的閥起作用。在柱塞51以及52的基部分別安裝有墊片53以及墊片55。在柱塞51、柱塞52的前端附近也安裝有墊片54、墊片56。另外，在盒支架主體50設置有密封用突起57，其用于在將盒I安置在盒支架主體50的上表面時，弄碎膜31的一部分，來堵塞盒31的送液通路36的周圍。各個空氣壓端口 58?62與空氣壓控制系統3對應的各個三方閥14連接，所以各柱塞51、52能夠分別控制每一個。
[0061]盒支架主體50優選丙烯酸樹脂。盒I中的送液部位越增加，盒支架主體50的空氣壓用的流路變得越復雜。如果是丙烯酸，則能夠進行接合、粘結，所以也能夠與復雜的流路對應。伴隨送液部位的增加，氣缸機構的汽缸的個數也增加，所以優選利用PPS樹脂等的有剛性的樹脂成形。但是，在通過成形制作的情況下空氣可能通過接合面泄漏所以需要注意。墊片53、墊片54、墊片55、墊片56作為空氣壓往復運動用的墊片，在滑動部分也涂覆真空潤滑脂。由此，能夠減少驅動柱塞51以及52時的滑動阻力。
[0062]如圖6所示，若將盒I安置在盒支架2，則如已敘述的那樣，位于盒支架主體50的密封用突起57弄碎膜2的一部分，并堵塞送液通路36的周圍。空氣壓端口 60是用于將柱塞51向上方推上去的端口。空氣壓端口 59是用于使柱塞51返回原來的位置的端口。空氣壓端口 62是用于將柱塞52向上方推上去的端口。空氣壓端口 61是用于使柱塞52返回原來的位置的端口。各端口分別與來自空氣壓控制系統3的配管連接。由此，利用空氣壓控制系統3，向各端口供給空氣壓，氣缸機構的柱塞分別獨立地工作。
[0063]空氣壓端口 58向空氣壓施加部50A供給空氣壓。由此，膜31的一部分彈性變形，被向送液通路36推壓。在盒支架主體50的上表面，若將盒I安裝在盒支架2，則設置有與盒2的送液通路36隔著膜31對置的槽部50A。該槽部50A與空氣壓端口 58連通，成為用于使上述的膜31的一部分彈性變形的空氣壓施加部。槽部50A被突起57包圍而形成。該空氣端口 58以及槽部50A成為給予用于使膜31作為泵機構往復動作的空氣壓的空氣給排機構。
[0064]僅通過將空氣壓控制系統3的配管與各空氣壓端口連接，未向盒支架2供給空氣壓。通過三方閥14的方向控制，在通常狀態下，盒支架2的各端口全部成為大氣開放(參照圖3) ο
[0065]在圖2示出空氣壓控制系統3的構成。成為空氣壓的驅動源的空氣泵10進行空氣的吸引、排出。被排出的空氣通過配管，并通過過濾器11、空氣壓調整閥12被導向三方閥歧管13的入口側(IN側)。在三方閥歧管13成排安裝有多個三方閥14，分別被共通的空氣流路連接。在三方閥14分別連接有配管。三方閥14被分別獨立地控制。若三方閥14通電，則歧管13與盒支架2連接，來自空氣泵10的空氣通過速度控制器15，被導向盒支架2。在三方閥歧管13也有成為大氣開放的排氣用的出口側(OUT側)流路。
[0066]在其出口側流路的出口安裝有消聲器16。
[0067]從空氣泵10排出的空氣通過過濾器11，從而除掉空氣所包含的塵埃、灰塵。由此，防止異物混入三方閥14、速度控制器15。另外，能夠利用空氣壓調整閥12，將給予盒支架2的空氣壓調整為適當的壓力。通過將各個三方閥14安裝在三方閥歧管13，能夠將配管的連接集中到I處。因為即使三方閥14的個數增加，配管的連接也是一個即可，所以能夠更緊湊地收納。通過將速度控制器15分別與連接于三方閥14的配管連接，能夠控制空氣壓的流量。這次通過利用空氣壓的膜31的往復動作(泵動作)進行送液，所以流量的管理變得重要。另外，因為在將壓力增高了的配管大氣開放時發生聲音，所以在出口側出口設置消聲器16，減小聲音。
[0068]圖3是表示構成為空氣壓控制系統3的三方閥14的方向控制的圖。
[0069]這次的配管，從入口側向盒支架2側連接的空氣壓流路17、從盒支架2側向出口側連接的空氣壓流路18分別被三方閥14切換。三方閥14常閉，在通常狀態下，空氣壓流路17為關閉的狀態，空氣壓流路18連接。此時，從入口側來的空氣與三方閥歧管13連接，但是因為空氣壓流路17關閉，所以空氣壓未施加在盒支架2側。但是，因為空氣壓流路18開放，所以盒支架2側與出口側的流路為大氣開放。若使三方閥14成為通電狀態，則空氣壓流路17開放，空氣壓流路18關閉。此時，從入口側來的空氣被導向三方閥歧管13，因為空氣壓流路17開放，所以能夠將空氣輸送到盒支架2側。另外，因為空氣壓流路18關閉，所以能夠給予盒支架2側空氣壓。分別經由三方閥14向盒支架2側連接配管，所以能夠給予任意的流路空氣壓。
[0070]這里，參照圖7?16，對本構成中的盒I內的送液動作進行說明。作為進行送液的前準備，首先在連接盒支架2和空氣壓控制系統3之前驅動空氣泵10。此時，三方閥14處于常閉的狀態，所以空氣泵10與三方閥14之間的壓力增高。在該狀態下利用壓力調整閥12調整為適當的壓力。之后，使各三方閥14通電，打開空氣壓流路17，關閉空氣壓流路18。于是，空氣經由配管被輸送到盒支架2，所以在該狀態下利用速度控制器15調整向盒支架2連接的各配管的流量。空氣的壓力、流量的調整結束之后，將盒支架2與空氣壓控制系統3連接，在盒支架2安置盒I。
[0071]接下來，首先，切換空氣壓端口 59的三方閥14、空氣壓端口 61的三方閥14，以使這些端口通向空氣壓供給側。由此，如圖7所示，柱塞51、柱塞52下降。使該狀態為柱塞的初始位置。
[0072]接下來，切換空氣壓端口 60的三方閥14，以使空氣壓端口 60與空氣壓供給側連接，切換空氣壓端口 59的三方閥14，以使空氣端口 59與大氣側連接。由此，積存于空氣壓端口 59側的空氣壓成為大氣開放，空氣壓從空氣壓端口 60側施加，所以如圖8所示，柱塞51通過空氣壓向盒I推壓。柱塞51經由膜31將堵塞試劑封入室38的栓35推上去。于是，堵塞試劑封入室38的栓35被開放。通過使一次開放的栓35不從被推上去的位置移動，從而今后一直開放著。但是，因為柱塞51被向試劑封入室38與送液通路36之間推壓，所以試劑封入室38與送液通路36之間堵塞著。
[0073]接下來，切換空氣壓端口 58的三方閥14，以使空氣壓端口 58與空氣壓供給源連接。于是，如圖9所示，空氣壓被導入槽部(空氣壓施加部)50A，膜31的一部分被空氣壓按壓，與送液通路36緊貼。由此，能夠將原本進入送液通路36的空氣向樣本封入室39推出。
[0074]盒I內部被封閉，所以其間盒I內部的壓力增高。因為在試劑封入室38與樣本封入室39之間有通過室上部的通氣槽37，所以各室的壓力相同。
[0075]接下來，切換空氣壓端口 62的三方閥14，以使空氣壓端口 62與空氣壓供給源連接，切換空氣壓端口 61的三方閥14，以使空氣壓端口 62與大氣側連接。由此，積存于空氣壓端口 61側的空氣壓成為大氣開放，空氣壓從空氣壓端口 62側施加，所以如圖10所示，柱塞52被空氣壓向盒I推上去。柱塞52經由膜31向樣本封入室39與送液通路36之間推壓，所以堵塞樣本封入室39和送液通路36之間。
[0076]接下來，切換空氣壓端口 60的三方閥14，以使空氣壓端口 60與大氣連接切換，切換空氣壓端口 59的三方閥14，以使空氣壓端口 59與空氣壓供給源連接。由此，積存于空氣壓端口 60側的空氣壓成為大氣開放，空氣壓從空氣壓端口 59側施加，所以如圖11所示，柱塞51返回原來的位置。因為空氣壓從空氣壓端口 58施加著，所以膜31被向送液通路36推壓著。
[0077]接下來，切換空氣壓端口 58的三方閥14，以使空氣壓端口 58與大氣連接。由此，積存于空氣壓端口 58側的空氣壓成為大氣開放，如圖12所示，被向送液通路36推壓的膜31通過自身的彈力和盒I內部的壓力返回原來的位置。此時，樣本封入室39和送液通路36被柱塞52堵塞著，所以試劑從試劑封入室38流入送液通路36，樣本封入室39的空氣通過通氣槽37向試劑封入室38移動。
[0078]接下來，切換空氣壓端口 60的三方閥14，以使空氣壓端口 60與空氣壓供給源連接，切換空氣壓端口 59的三方閥14，以使空氣壓端口 59與大氣連接。由此，積存于空氣壓端口 59側的空氣壓成為大氣開放，空氣壓從空氣壓端口 60側施加，所以如圖13所示，柱塞51被再次向盒I推壓。此時，試劑封入室38與送液通路36之間再次被柱塞51堵塞，但是試劑進入了送液通路36。
[0079]接下來，切換空氣壓端口 62的三方閥14，以使空氣壓端口 62與大氣連接，切換空氣壓端口 61的三方閥14，以使空氣壓端口 61與空氣壓供給源連接。由此，積存于空氣壓端口 62側的空氣壓成為大氣開放，空氣壓從空氣壓端口 61側施加，所以如圖14所示，柱塞52返回原來的位置。
[0080]接下來，再次切換空氣壓端口 58的三方閥14，以使空氣壓端口 58與空氣壓供給源連接。由此，如圖15所示，膜31被空氣壓按壓，與送液通路36緊貼。此時，試劑封入室38與送液通路36之間被柱塞51堵塞著，所以積存于送液通路36的試劑流入樣本封入室39。其結果，試劑與被封入的樣本混合。
[0081]接下來，再次切換空氣壓端口 61的三方閥14，以使空氣壓端口 61與大氣連接，切換空氣壓端口 62的三方閥14，以使空氣壓端口 62與空氣壓供給源連接。由此，積存于空氣壓端口 61側的空氣壓成為大氣開放，空氣壓從空氣壓端口 62施加，所以如圖16所示，柱塞52被向盒I按壓。此時，利用柱塞52堵塞樣本封入室39與送液通路36之間。
[0082]通過反復圖10?圖16所示的動作，能夠將封入試劑封入室38的試劑向樣本封入室39送液。由此，在被封閉的盒I內部，能夠保持與流體非接觸地進行送液。通過反復幾次本動作，無論是微量的試劑，還是容量大的試劑，都能夠將室中的全部的試劑送液。但是，在進行了提煉、反應等之后等，也存在不是室中的全部試劑，而僅將某容量送液的情況。此時，通過管理反復本動作的次數，能夠進行僅規定容量的送液。
[0083]若進一步詳述，則根據本實施例，在將盒安置在盒支架時，通過利用空氣壓的控制驅動柱塞，能夠進行各室的送液口的密封、開放。并且，利用空氣壓將膜向送液通路推壓，能夠利用空氣壓使送液通路的容積(形狀)可變。由此，泵功能在送液通路起作用，能夠使內部的流體移動。通過組合該動作，能夠進行與被封閉的盒內的流體非接觸的送液。
[0084]通過使每個盒I中的全部的室的相關的各室之間的送液通路具有該構造，并進行相同的動作，從而能夠在任意的時機將各種試劑送液。另外，在進行提煉、反應、攪拌時，能夠任意地密封各室之間，所以能夠使流體的控制穩定。
[0085]在本實施例中，通過向樣本封入室39供給規定量的試劑，來混合樣本和試劑，但是在該樣本封入室39中，也能夠利用由上述的膜31構成的泵機構來進行攪拌。
[0086]例如，試劑被送液到樣本封入室39且樣本和試劑混合的狀態(圖16的狀態)下，關閉經由送液通路36與樣本封入室(兼作攪拌室)39連接的室(本實施例中，試劑封入室38)的送液口 38A。在該狀態下，僅樣本封入室39成為與送液通路36連通的狀態，使送液通路36處的膜31反復進行往復動作。通過該膜的往復動作，樣本封入室39的液體(樣本和試劑的混合液)的一部分在樣本封入室39、送液通路36之間反復產生拉回和推回，由此能夠攪拌樣本封入室39的液體。并且，在本實施例中，雖然使樣本封入室39兼作攪拌室，但是也可以使樣本封入室和攪拌室分開，進行上述那樣的動作。
[0087]由此，能夠防止與在空氣中漂浮的DNA的污染，并且進行試劑的混合、攪拌、提煉、
反應等。
[0088]此外，在本實施例中，構成為在盒中進行從核酸的提取到放大的一系列的處理，但是也可以在盒中進行到核酸的提取、提煉的處理。
[0089]遺傳基因解析中的前處理所需試劑的種類有許多。相對于此，通過采用本系統，驅動源是構成為空氣壓控制系統3的空氣泵10就能夠與多數的試劑對應。另外，存在裝置上的盒I的增設等的情況下，也通過在本系統增設三方閥14和配管的連接，能夠不增加驅動源地對應。因此，可以說是有通用性的系統。并且，裝置成本的減少、裝置小型化也成為可會K。
[0090]在本實施例中，送液通路的閥功能因為盒I側僅為膜31，在盒支架2側內置了驅動膜31的氣缸機構，所以能夠簡化盒I自身的構造。因為盒I為一次性的，所以降低盒I自身的單價直接導致運行成本的減少。
[0091]此外，作為本實施例的應用例，也可以使盒內部具有本實施例的閥功能。例如，也能夠通過在利用柱塞密封的位置的盒內部安裝檢查閥，利用空氣壓使送液通路變形來送液。為了內置檢查閥，有內置出售的檢查閥的方法、通過橡皮球使其具有檢查閥功能的方法、使膜成形為三維形狀并使2張膜粘結的方法等。由此，盒支架側的構造能夠簡化，所以能夠減低裝置成本。但是，因為在盒內置有檢查閥盒，所以盒自身的單價上升。
[0092]如本實施例那樣，通過膜構成利用空氣壓的泵機構，從而能夠一邊容易地進行流體的控制一邊送液。此外，作為其他的應用例，也可以不利用空氣壓使送液通路36變形，而利用空氣壓使試劑封入室38等各室本身變形來送液。也可以不利用空氣壓，而利用輥等其它的物體變形。
[0093]根據本實施例，送液量根據膜31的變形的方法改變。在欲控制通過I次的膜31的彈性變形能夠送液的量的情況下，膜31彈性變形到完全與送液通路36緊貼比較好。能夠通過膜31的彈性變形量，利用送液通路36的體積變化控制送液量。
[0094]基本上盒I為了抑制預先封入的試劑的劣化而冷凍保存。但是，通過有空氣孔37，從而有可能試劑在解凍時通過通氣槽37向其它的室移動。因此，需要注意解凍后的操作。
[0095]對于此，也可以具有利用彈性體的成型品制作上蓋32，僅在正壓、或負壓施加在盒I的室內部時通氣槽37開放那樣的閥構造。或者，取消通氣槽37，通過在使最初送液的室內部加壓的狀態下封閉也能夠送液。通過送液，最初送液的室內部被減壓，接著送液的室內部被加壓。由此，有助于使膜31變形。
[0096]栓35到使用前用于密封試劑室等，且在一端被開放的情況下，喪失作為栓的功能。這次采取了通過稍稍將栓35推上去來開放送液通路36的構造。由此，能夠不用完全拆下栓35就開放送液通路。栓35也可以由聚丙烯樹脂、EPDM等比重輕的樹脂制作，利用柱塞(銷)的力完全拆下而浮在試劑上。或者，也有由有磁性的物質制作，利用磁石的力拆下的方法；利用蠟一樣的材料制作，施加熱量來溶解的方法；成為容易打破的膜、容易打破的形狀，利用柱塞的力打破密封的部分開放的方法。或者，也可以為制作盒保管用的附件，且在安置于該附件時，試劑封入室38和送液通路36堵塞的構造。本來通過取消栓35，將試劑放入膠囊，也能夠防止在保管時試劑流入送液通路36。膠囊有用熱溶解的方法、僅最初放入溶解膠囊的溶劑的方法等。
[0097]空氣壓控制系統3的三方閥14能夠使空氣壓端口 58和空氣壓端口 60成為一體。此時，柱塞51被推上去的動作和將膜31向送液通路36推壓的動作同時發生，但是送液上沒有問題。另外，通過用彈簧驅動來驅動柱塞中的I方向，能夠減少三方閥14。這次，若為了向送液通路36推壓膜31，而從空氣壓端口 58給予空氣壓，則相對于柱塞51、柱塞52下降的力起作用。也可以利用該力使柱塞下降。由此，空氣壓端口 59、空氣壓端口 61變得不必要，所以能夠進一步減少三方閥14的個數。通過這樣的采取各種方式減少三方閥14的個數，能夠使裝置更緊湊，也能夠抑制裝置成本。另外，也可以使三方閥歧管13和盒支架主體50—體化，這樣一來，額外的配管也減少，所以能夠進一步小型化、減少成本。也可以代替三方閥14使用五方閥。
[0098]在本技術中，在盒I內部除了使試劑與樣本混合的室以外，還設置能夠進行溫度控制的反應室來進行熱控，由此，能夠在盒I內部進行各種處理。另外，在利用毛細管電泳的DNA序列進行遺傳基因解析的情況下，預先在盒I內部，進行從DNA提取到放大的所有前處理，在處理后，通過連接毛細管，能夠在I臺裝置上進行進行DNA解析的一系列的流程。在進行DNA解析的一系列的流程中也包含有PCR。因此，通過利用本技術進行PCR，光學性地直接檢測該PCR反應，也能夠進行發現解析這樣的遺傳基因解析。
[0099]以上，對本發明的例子進行了說明，但是本發明并不局限于此，本領域技術人員理解的是，在權利要求書所述的發明的范圍中能夠進行各種變更。適當地組合各實施例也是本發明的范圍。此外，在上述實施例中，作為應用對象的生物體物質，例示了核酸，特別例示了 DNA，但是并不局限于此，RNA、蛋白質、多糖、微生物等所有生物體物質均能夠應用。
[0100]符號說明
[0101]I 一盒，2 一盒支架，3 一空氣壓控制系統，10 一空氣泵，11 一過濾器，30 一盒主體，31 一膜，36 —送液通路，37 —通氣槽，38 —試劑封入室，39 —樣本(液體試樣)封入室，50 一盒支架主體，50A —空氣壓施加部，51、52 —氣缸用柱塞，57 —密封用突起，58、59、60、61,62 一空氣壓端口
【權利要求】
1.一種生化用盒，其特征在于， 具備封入送液的試劑的送液源室、所述試劑的送液目的地室、以及連接它們的送液通路，這些室和送液通路被封閉設置于盒主體， 在所述盒主體的底面粘貼形成有所述送液通路并且由彈性體構成的膜， 該膜的一部分成為所述送液通路的壁面的一面，并且構成為通過從外部給予的壓力的變化來進行往復動作從而使送液通路的容積變化的泵機構。
2.根據權利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 所述室由封入試劑的室、封入液體試樣的室、以及依次進行用于從混合了所述液體試樣和所述試劑的混合液提取、提煉出成為目標的生物體物質的一系列的處理的多個室構成，這些室中相關的室彼此經由帶所述膜的所述送液通路與外部空氣遮斷地連接。
3.根據權利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 所述提取、提煉出的生物體物質是核酸，所述多個室還包括除了用于提取、提煉所述核酸的一系列的處理以外進行放大所述核酸所需的處理的室，這些室中相關的室彼此經由帶所述膜的所述送液通路與外部空氣遮斷地連接。
4.根據權利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 由所述送液通路連接的所述相關的室彼此的上部通過設置于所述盒主體的上部的通氣槽或者通氣孔相通。
5.根據權利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 在所述盒主體中的所述相關的室彼此的下端設置有與所述送液通路連通的送液口，所述膜的一部分具有通過彈性變形開閉所述送液口的閥結構。
6.根據權利要求3所述的生化用盒，其特征在于， 所述盒主體構成為，進行放大所述核酸所需的一系列的處理的多個室中最終段的室能夠與電泳DNA序列的毛細管連接。
7.根據權利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 所述盒的底面材質由具有彈性的樹脂或橡膠材料成形。
8.根據權利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 所述盒主體具有攪拌混合液的攪拌室，液體的攪拌被設定為，關閉經由所述送液通路與該攪拌室連接的送液源室的送液口，成為只有該攪拌室與所述送液通路連通的狀態，因該送液通路中的所述膜的往復動作產生，并利用該膜的往復動作使所述攪拌室的液體的一部分的拉回和推回產生來進行。
9.一種生化處理裝置，其特征在于，具有: 生化用盒，其具備封入送液的試劑的送液源室、所述試劑的送液目的地室、以及連接它們的送液通路，這些室和送液通路被封閉設置于盒主體，在所述盒主體的底面粘貼形成有所述送液通路并且由彈性體構成的膜，該膜的一部分成為所述送液通路的壁面的一面，并且構成為通過從外部給予的壓力的變化來進行往復動作從而使送液通路的容積變化的泵機構； 盒支架，其保持所述盒，具有施加用于使所述膜作為所述泵機構工作的空氣壓的空氣壓施加部；以及 空氣給排機構，其與空氣壓源連接來控制向所述盒支架的所述空氣壓的供給、排出。
10.根據權利要求9所述的生化處理裝置，其特征在于，所述盒支架具有氣缸機構，其經由所述膜的一部分開閉所述各室的送液口。
11.根據權利要求9所述的生化處理裝置，其特征在于，所述空氣給排機構對于所述膜施加正壓或者負壓來使膜工作。
【文檔編號】G01N37/00GK104487562SQ201380038812
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2012年7月23日
【發明者】木村隆介, 山下裕巳, 山崎基博 申請人:株式會社日立高新技術