用于检验微珠的单元和分析微珠的方法

专利名称：用于检验微珠的单元和分析微珠的方法
技术领域：
本发明涉及检验单元。更具体地，本发明涉及在微珠分析中使用的检验单元。
背景技术：
在核酸或蛋白质等的生物化学分析中，已经使用了称为“微珠”的微粒支撑体。例 如，在核酸分析中，已经使用了在其表面上将具有与目标核酸链互补的碱基序列的探针核 酸链固定为固相的微珠，以基于目标核酸链与探针核酸链的相互作用来分离目标核酸链。 类似地，在蛋白质分析中，已经使用了在其表面上将与目标蛋白质有关的抗体固定为固相 的微珠，以分离目标蛋白质。可以通过预先利用荧光物质标注微珠，来光学地检测通过在微珠表面上俘获而 分离的目标核酸链或目标蛋白质。另外，通过测量珠子表面的荧光强度，也能够确定由此 而分离的目标物质。在目标物质为核酸链的情况下，已经使用了一种(通过被吸收在由目 标核酸链和探针核酸链之间的相互作用所形成的混合链之间而能够发射荧光的)插入剂 (intercalator)以光学地检测所分离的目标核酸链。现在，将描述微珠的光学检测方法的实例。首先，将其中分散有微珠的分散液置于 测量基板上，并且将盖玻片设置在其上放置有分散液的测量基板的表面上，以形成用于测 量的单元。从设置在该单元之上的光源投射光，并且通过设置在该单元之上的诸如CCD或 CMOS的成像装置来拾取微珠的透过图像或荧光图像。关于更多的信息，参考日本专利公开第2009-270946号、第JP-T-2005-504275号 和第 JP-T-2008-505321 号。

发明内容
微珠通常为具有微米级(几微米至几百微米)的直径和厚度的微小物体。当为了 提高检测效率而增加微珠在分散液中的浓度时，因此，可能出现微珠在测量基板之上彼此 重叠并且难以实现重叠微珠的正常成像的问题。因此，需要一种防止微珠彼此重叠并且可以实现高精度地进行分析的检验单元。为了满足以上需要，根据本发明的实施方式，提供了一种用于检验微珠的单元，其 用于检验均形成为具有彼此相对并且基本上平行的上表面和下表面以及与上表面和下表 面相连续的侧面的圆柱形状的微珠，上表面和下表面中的至少一个设置有识别图案，其中， 该单元包括支撑基板和设置为与支撑基板相对的盖体。支撑基板和盖体之间的空间形成了 用于设置微珠的容纳空间，并且支撑基板和盖体之间的距离被设定为大于微珠的厚度并小 于微珠的厚度的两倍。支撑基板和盖体中的任意一个或两个可以设置有柱体。优选地，柱体的高度大于 微珠的厚度并小于微珠的厚度两倍。此外，优选地，该柱体设置有小于微珠的上表面的直径 和微珠的下表面的直径中的至少一个的至少一个切口。柱体可以被形成为包围容纳空间，并且盖体可以形成有通孔，容纳空间通过该通
4孔连接至外部空间。在这种情况下，优选地，吸收构件被设置为面对切口。此外，优选地，支 撑基板形成有使支撑基板面对容纳空间的那部分突出以高于其他部分的安装部，并且吸收 构件被设置在比支撑基板的安装部低的边缘部处。另外，该单元可以设置有供给口和排出口，容纳空间和外部空间通过供给口和排 出口而彼此连接。在这种情况下，柱体位于供给口和排出口之间，从而将容纳空间分割为在 供给口侧的供给空间和在排出口侧的排出空间。优选地，供给空间设置有朝着排出口膨胀 的膨胀部。反射镜可以至少被设置在支撑基板面对容纳空间的那部分的一部分处。另外，根据本发明的另一实施方式，提供了一种分析均形成为具有彼此相对并彼 此平行的上表面和下表面以及与上表面和下表面相连续的侧面的圆柱形状的微珠的方法， 上表面和下表面中的至少一个设置有识别图案。该分析方法(检验方法)包括以其间的 距离大于微珠的厚度并小于微珠的厚度的两倍将支撑基板和盖体设置为彼此相对、并将微 珠设置在支撑基板和盖体之间的容纳空间中的容纳步骤；以及对存在于容纳空间中的微珠 成像的成像步骤。在容纳步骤中，优选地，将容纳空间连接至供给单元和排出单元，在供给单元和排 出单元之间产生压力差，并且将其中分散有微珠的分散液吸入容纳空间中。此外，在容纳步 骤中，优选地，将振动力传递至供给单元和排出单元之间的流路以便搅拌分散液。根据本发明，防止了微珠彼此重叠，并且可以容易地执行每个微珠的成像，因此， 可以高精度地分析目标物质。


图IA和图IB是示出了在本发明中使用的支撑基板和盖体的截面图；图2A和图2B是示出了根据本发明第一实施方式的检验单元的组装状态的平面图 和截面图；图3是示出了本发明中的柱体的第一实例的平面图；图4是示出了本发明中的柱体的第二实例的平面图；图5是示出了本发明中的柱体的第三实例的平面图；图6是示出了本发明中的柱体的第四实例的平面图；图7是示出了微珠的实例的透视图；图8是示出了本发明中的柱体和通孔之间的位置关系的另一实例的平面图；图9A和图9B是在没有反射镜的情况下拾取的图像；图9C和图9D是在具有反射 镜的情况下拾取的图像；图10是根据本发明第二实施方式的检验单元的示意性平面图；图11是示出分割柱体的示意性平面图(编号1)；图12是用于示出分割柱体的示意性平面图(编号2)；图13是用于示出分割柱体的示意性平面图(编号3)；图14是检验装置的实例的框图；以及图15是示出了供给口的实例的放大截面图。
具体实施例方式现在，下文中，将参考附图来描述用于实施本发明的优选实施方式。顺便提及，以 下是对作为用于实施本发明的代表性实施方式的第一实施方式和第二实施方式的描述，代 表性实施方式不限制本发明的范围。以下的描述将按下面的顺序进行。A.第一实施方式1.检验单元la.支撑基板lb.盖体Ic.柱体Id.组装状态2.检验方法2a.要检验的对象(微珠)2b.检验步骤的具体程序B.第二实施方式1.检验单元la.支撑基板lb.盖体Ic.柱体Id.组装状态2.检验方法2a.要检验的对象(微珠)2b.检验步骤的具体程序A.第一实施方式
1.检验单元图IA和图IB中的符号1表示根据本发明实施方式的用于检验微珠的单元的实 例，下文中，其将称为“检验单元”；检验单元1包括支撑基板11、盖体21和柱体31。支撑 基板11和盖体21是可分离的。图IA为支撑基板11在分离状态下的截面图，图IB为盖体 21在分离状态下的截面图。la.支撑基板支撑基板11的平面形状没有特别限制，而是可以为矩形、正方形、圆形、椭圆形 等；这里，支撑基板11为矩形板。在支撑基板11中，中央部(这里，为在长度方向上的中央 部)突出，以高于边缘部19，作为(其上将安装后述的盖体21的)安装部18。反射镜15设置在安装部18处。反射镜15没有特别限制；例如，其可以通过电镀、 气相沉积、溅射等而由诸如铝、银、不锈钢等的反射金属材料形成的反射金属膜构成。设置 反射镜15的位置没有特别限制。当支撑基板11为透明的时，反射镜15可以嵌入在安装部 18中，或者可以设置在安装部18的其上安装有盖体21的表面(前侧面)相对侧的后表面 上。然而，优选地，将反射镜15设置在安装部18的前侧面上。在将反射镜15设置在安装部18的前侧面上的情况下，为了增强反射镜15的润湿 性以通过后述的分散液来润湿，可以在反射镜15的表面上形成对分散液具有高亲和力(例如，高亲水性)的透明树脂膜。在这种情况下，树脂膜的材料和厚度优选地被设计为防止由 于来自树脂膜的表面和反射镜15的表面的反射光而引起的干涉条纹等的产生。反射镜15 可以被设置为完全覆盖安装部18，或者可以仅设置在如后所述的对微珠进行成像的成像区 域中。lb.盖体 21盖体21为透明板，并且在其中央部设置有从前侧面至后表面而穿透盖体21的通 孔25作为供给口。盖体21的平面形状没有特别限制，而是可以为矩形(包括正方形和长 方形)、圆形(包括圆形和椭圆形)等；这里，平面形状为正方形。Ic.柱体从表面突出的柱体31被固定至支撑基板11和盖体21中任意一个或二者。这里， 柱体31从盖体21的表面突出。柱体31的平面形状没有特别限制；然而，如图3 图6所 示，柱体31的平面形状为环状，并且其设置有一个或多个切口 35。柱体31的环状形状可以 为如图3和图4所示的圆形(包括正圆和椭圆)，或者可以为如图5和图6所示的矩形(包 括正方形和长方形)；此外，其还可以为三角形或者为具有五个以上顶点的多边形。另外，柱体31可以通过在如图4和图6所示的环状柱体31中形成一个以上切口 35来形成，或者可以通过设置如图3和图5所示的多个柱体构件33来形成。在通过设置多 个柱体构件33来形成柱体31的情况下，以间隔来设置柱体构件33，使得柱体构件33之间 的间隙构成切口 35。在这种情况下，某些柱体构件33可以固定至支撑基板11，而其他柱体 构件33可以固定至盖体21，以这种方式使得柱体31在(后述)组装状态下的整体形状为 环状形状。支撑基板11、盖体21和柱体31的材料没有特别限制。用于形成这些组件的材料 的实例包括玻璃、石英和各种塑料(pp(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、C0P(环烯烃聚合物)、 PDMS(聚二甲基硅氧烷)等)。这些材料优选地为对从检测部照射的激光是透明的材料，它 们几乎不表现出自身荧光(autofluorescence)，并且由于小波长色散而几乎不产生光学误差。特别地，优选的材料包括廉价的玻璃、丙烯酸树脂和聚碳酸酯树脂和C0C(环烯烃 共聚物树脂)，因此，能够从整体上降低检验单元1的制造成本，并且致使可任意处理检验 单元1。优选地，至少支撑基板11、盖体21和柱体31的露出于表面的那些部分均由对于 (后述)分散液具有高润湿性的材料形成。可以通过玻璃基板的湿蚀刻或干蚀刻，或者通过 塑料基板的纳米压印、注射成型或机械加工来执行安装部18、通孔25和柱体31等的形成 (成形)。Id.组装状态预先确定在将盖体21安装在支撑基板11上时盖体21的方向。因此，盖体21以 预定方向设置在支撑基板11的安装部18上，得到了组装状态。柱体31的平面形状是使得 其环状形状的内部圆周等于或小于盖体21和安装部18的平面形状的外部圆周。在组装条 件下，柱体31在安装部18和盖体21之间被夹紧，并且柱体31的环状形状内部的空间通过 盖体21和安装部18而封闭，以作为在其中容纳后述的微珠的容纳空间39。此外，柱体31的环状形状的内部圆周大于盖体21中的通孔25，并且通孔25位于盖体21的中央部。因此，在组装状态下，柱体31与盖体21的相对于通孔25处于外部的边 缘部相接触，并且通孔25位于容纳空间39的上侧。换言之，在组装条件下，容纳空间39经 由通孔25和柱体31中的切口 35而连接至外部空间(外部)。图2A是组装状态的平面图，并且图2B是沿着图2A的线A-A截取的截面图。在组 装状态下，如果需要，为了防止对不准，可以通过固定构件45等而将盖体21固定至支撑基 板11。支撑基板11的平面形状被设定为大于盖体21的平面形状，以这种方式使得边缘部 19相对于安装部18在外侧的一部分或者全部超出盖体21的边缘而向外部突出。优选地，片状吸收构件41被设置在从盖体21露出的边缘部19上。预先确定其中 设置有吸收构件41的边缘部19的区域。在该区域中，边缘部19不仅从盖体21露出，而且 从诸如固定构件45的其他构件露出，以便不妨碍吸收构件41的设置。顺便提及，设置吸收 构件41的区域没有特别限制。可以通过在盖体21的下表面的边缘处设置台阶或斜面而以 夹持的方式夹紧吸收构件41。在通过如后所述的毛细管作用来吸收液相的情况下，吸收构件41优选地被设定 为尽可能地接近在安装部18和边缘部19之间的边界处的台阶，或者被设定为与台阶相接 触。在设置吸收构件41的安装部18和边缘部19之间的边界相对于盖体21的边缘位于内 侧的情况下，如果吸收构件41的厚度被设定为小于从边缘部19的表面至盖体21的表面的 高度，则吸收构件41进入盖体21和边缘部19之间的间隙，以与存在于边界部处的台阶相 接触。在上述边界和盖体21的边缘彼此齐平的情况下，即使吸收构件41的厚度大于从 边缘部19的表面至盖体21的表面的高度，吸收部仍能与台阶相接触。然而，将吸收构件41 置于盖体21和边缘部19之间的间隙中是更加优选的，因为吸收构件41由此被稳定地设 置。在这两种情况下，优选地，吸收构件41的厚度被设定为大于从边缘部19的表面至安装 部18的表面的高度，并且使得吸收构件41面对安装部18和盖体21之间的间隙。2.检验方法2a.要检验的对象(微珠)作为通过根据本发明实施方式的检验单元1来检验的对象，使用了一种微珠，该 微珠在其表面上设置有识别图案(ID图案)，并且在其上将对于对象物质具有高亲合力的 物质固定为固相。图7示出了微珠的实例。微珠7形成为圆柱形状，该圆柱形状具有彼此相对并且基本上平行的上表面71和 下表面72以及与上表面71和下表面72相连续的侧面73。这里，将参考上表面71和下表 面72在俯视图中为圆形并且微珠7整体上为圆柱形状的示例性情况进行描述。然而，在本 发明中将使用的微珠可以为三棱柱、四棱柱或者其他多棱柱的形状。然而，由于将通过后述 的方法来获得包括ID图案的透过图像，所以微珠7应当形成为具有彼此相对并且基本上平 行的上表面71和下表面72的圆柱形状。可以根据需要来设定厚度H和微珠7的上表面71 (或者下表面72)的直径D。然 而，优选地，将厚度H设定为小于直径D，以使微珠7在整体上为盘状形状。微珠7的上表面71和下表面72中的至少一个(在图7中，上表面71)设置有其 中形成了用于每个单独珠子的图像识别的图案的代码区域111。在上表面71中，除代码区 域111以外的其他区域为没有形成ID图案的非代码区域112。代码区域111可以设置在下表面72上，或者可以同时设置在上表面71和下表面72上。ID图案没有特别限制。例如，在代码区域111中形成从上表面71至下表面72穿 透微珠7的一个通孔或者多个通孔，并且一个通孔或者多个通孔构成了 ID图案。通过所形 成的一个或多个通孔的数目的差和/或形成一个或多个通孔的一个或多个位置来识别(辨 别)微珠7。形成在代码区域111中的一个或多个通孔的数目可以为0 25的范围内的任何 数目，并且一个或多个通孔在选自25个位置中的任意一个或多个位置处形成。因此，在微 珠7中，可以通过任意设定所形成的一个或多个通孔的数目和/或形成一个或多个通孔的 一个或多个位置而在各个微珠7的代码区域111中形成不同的图案。通过由图像识别部检 测到的这些图案，能够识别微珠7的种类的最大值为225。顺便提及，上述的ID图案仅为实例。本发明中将使用的形成在微珠7上的ID图 案在形状、尺寸等方面没有特别限制，只要它们的形状可以通过已知的图像识别装置来识 别(辨别)。在微珠7的表面上，将对要检测的对象物质具有亲合力的物质固定为固相。下文 中，要检测的对象物质称为“目标物质”，并且对要检测的对象物质具有亲合力的物质称为 “探针物质”。探针物质在微珠7的表面上被固定为固相。根据目标物质，探针物质为具有预定 碱基序列的核酸、具有预定氨基酸序列的蛋白质或缩氨酸、或者糖链等化合物。在侧面73 和包括代码区域111和非代码区域112的上表面71的至少一个上将探针物质固定为固相， 另外，其也可以在下表面72上被固定为固相。顺便提及，在ID图案同样形成在下表面72 上的情况下，也可以在下表面72的代码区域和非代码区域上将探针物质固定为固相。在目标物质为核酸的情况下，探针物质是具有与目标核酸链互补的碱基序列的核 酸链。这确保了可以通过样本中的目标核酸链与探针物质形成杂交(双链)，而在微珠7上 俘获该目标核酸链而将其分离。顺便提及，在这种情况下，探针物质的碱基的数目(长度) 是任意的。具体地，碱基的数目没有特别限制，只要探针物质具有与目标核酸链的碱基序列 的至少一部分互补的碱基序列，并且可以在预定的杂交反应条件下形成双链。通常，探针物 质具有几个至几十个碱基，并且，碱基的优选数目约为10 30。在目标物质为蛋白质的情况下，探针物质是能够与目标蛋白质(例如，受体蛋白 质)相互作用的缩氨酸(例如，配体蛋白质的部分氨基酸序列)或者抗体等。这确保可以 通过样本中的目标蛋白质与探针物质相互作用，而在微珠7上俘获该目标蛋白质来将其分罔。其上俘获有目标物质的微珠7基于探针物质和目标物质之间的相互作用而开始 发出荧光。荧光可以从用于标注目标物质的荧光物质或者从探针物质和目标物质之间的插 入剂中产生。在根据本发明实施方式的微珠分析方法中，与这种荧光的检测同步，通过图像 识别部来识别形成在各个微珠7上的ID图案，由此同时分析多种目标物质。2b.检验步骤的具体程序⑴反应程序首先，使微珠7与包含目标物质的样本相混合，以使在微珠表面上被固定为固相 的探针物质与目标物质相互作用，从而在微珠表面上俘获目标物质。
在用荧光物质标注目标物质之后，执行微珠7与样本的混合，或者在存在插入剂 的情况下来执行上述混合，该插入剂通过被吸收到由目标物质和探针物质之间的相互作用 所形成的配合物中而能够发射荧光。(ii)保持程序接下来，回收微珠7，可选地，接下来是洗涤(清洗)，以去除在微珠7上所吸收的 除目标物质以外的物质(杂质)，并且将微珠7分散在液相中，以制备分散液。顺便提及，这 里所使用的液相优选地由具有与微珠7相等的折射率的液体构成；然而，这里可以将在上 述反应程序中使用的缓冲液或纯水用作液相。更优选地，液相由在上述反应程序中使用的 缓冲液或者碱基浓度高于上述缓冲液的缓冲液构成。当使用这种缓冲液时，在微珠7上所 俘获的目标物质不易于变性或离解。盖体21中的通孔25大于微珠7的上表面71和下表面72的直径(D)。此外，盖体 21由对于分散液的液相具有高润湿性的材料形成。因此，当将分散液注入在组装状态下的 检验单元1中的通孔25时，微珠7与液相一起经由通孔25被注入容纳空间39。当容纳空间39密封时，很难将分散液注入容纳空间39，并且在容纳空间39中可能 留有气泡(空气)。另外，不能被送入容纳空间39的一部分分散液可能在通孔25上方膨 胀为凸透镜状形状。在本发明中，柱体31设置有如图3 图6所示的切口 35，以通过切口 35排出空气。因此，容易将分散液注入容纳空间39，使容纳空间39充满分散液，并且在通 孔25的上方不会留有分散液。微珠7在检验单元1上的定向由以下方法来实现，其中，将微珠7的厚度H设定为 小于上表面71 (或者下表面72)的直径D，以使微珠7整体上为盘状形状。具体地，将微珠 7均定向为使其上表面71和下表面72设置为平行于盖体21和安装部18的表面。将柱体31 (柱体构件33)的高度设定为大于微珠7的厚度D并且小于厚度D的两 倍。换言之，在容纳空间39中，从支撑基板11(安装部18)至盖体21的高度大于微珠7的 厚度D并小于厚度D的两倍，这确保了微珠7彼此不重叠地设置在容纳空间39中。将柱体31中的切口 35 (柱体构件33之间的间隙)设定为小于微珠7的上表面71 和下表面72中的至少一个的直径D。这确保了尽管分散液的液相与空气一起通过切口 35 排出，但是微珠7不穿过切口 35，而是留在容纳空间39中。顺便提及，当要在同一检验单元1中检验具有不同的尺寸和/或形状的微珠的情 况下，优选地，将盖体21中的通孔25设定为大于最大微珠的直径D，并且将切口 35设定为 均小于最小微珠的直径D。此外，优选地，将柱体31的高度设定为大于最大微珠的厚度H并 小于最小微珠的厚度H的两倍。另外，在支撑基板11和盖体21中，可以交换其上固定柱体31的一侧，从而能够组 装用于要检验的目标的检验单元，该要检验的目标在尺寸和/或形状方面不同于与原始检 验单元有关的要检验的目标。在注入分散液时，将上述吸收构件41优选地设置为，使吸收构件41面对安装部18 和盖体21之间的间隙并与安装部18和边缘部19之间的边界处的台阶相接触或接近。吸 收构件41是通过将诸如纸、无纺布、海绵等的材料形成为片状形状来获得的，并且具有毛
细管结构。通常，微珠7很小，其具有约40 μ m的直径D和约10 μ m的高度H。由于安装部18和盖体21之间的距离小于高度H的两倍，或者小于约20 μ m，所以间隙窄到能够向液相施加 毛细管吸引力。因此，毛细管作用促使分散液的液相通过切口 35并通过安装部18和盖体 21之间的间隙，从而移动至吸收构件41侧，以吸入吸收构件41。由于盖体21和安装部18之间的间隙较窄，所以容纳空间39的内部体积不大于约 几微升。然而，由于因为吸收构件41可以注入大量分散液并且防止微珠7经由切口 35流 走，所以设置在容纳空间39中的微珠7的数量较大。此外，提高的注入效率降低了在容纳 空间39中留有一个气泡或多个气泡的可能性。为了提高到吸收构件41中的吸收效率，将 吸收构件41的设置位置优选地设定为使得柱体31设置有切口 35的部分面对吸收构件41。如上所述，在使得彼此相对并基本上平行的两个表面(上表面71和下表面72)的 其中任意一个与安装部18的表面相接触而使微珠7定向的同时保持微珠7。利用以这种定 向所保持的微珠7，可以通过检验单元1的设置为面对盖体21侧的表面的图像拾取部(未 示出)来对形成在上表面71和/或下表面72上的一个或多个代码区域中的ID图案成像。(iii)检验程序(a) ID图案的检测使用在其中包含的微珠7处于悬浮在液相中的状态下的检验单元1。在可能通过 干燥而失去液相的情况下，根据需要来额外滴加液相，以确保微珠7总是包含在液相中。将 光源设置在检验单元1的盖体21侧的表面之上，并且利用来自光源的光穿过盖体21来照 射容纳空间39中的微珠7。将图像拾取部(未示出)设置在透过盖体21的光入射的位置 处，并且通过图像拾取部来拾取微珠7的透过图像和荧光图像。由于在本实施方式的检验 单元1中防止了微珠7的重叠，所以可以对存在于成像区域中的所有微珠7正常地成像。在这种情况下，如果在容纳空间39中留有气泡(空气)，则通过由于空气层所导 致的光干涉会产生干涉条纹。此外，当分散液在通孔25的上方膨胀为凸透镜状形状时，则 分散液体可能使光会聚。在这两种情况下，所拾取的图像会很模糊。在柱体31设置有如上 所述的切口 35的情况下，防止了在容纳空间39中残留空气以及在通孔25的上方残留分散 液，因此，可以获得清晰的透过图像和清晰的荧光图像。由于微珠7被定向为使得上表面71或者下表面72与安装部18的表面相接触，因 此可以确保通过图像拾取部所拾取的透过图像包括ID图案。在反射镜15设置在安装部18 上的情况下，从微珠7向安装部18侧传播的光朝着图像拾取部侧被反射，使得入射在图像 拾取部上的检测光的量增加。因此，透过图像和荧光图像变得清晰，并且提高了 S/N，从而可 以增强输出至分析部的信号。图9A和图9B示出了在没有设置反射镜时使用玻璃支撑基板11的情况下所拾取 的荧光图像，并且图9C和图9D示出了存在铝反射镜15时所拾取的荧光图像。图9A和图 9C对应于使与微珠7上的探针物质不互补的目标物质起作用(不匹配)的情况，而图9B和 图9D对应于使与微珠7上的探针物质互补的目标物质起作用(完全匹配)的情况。可以 看出，反射镜15的使用使得不匹配和完全匹配之间的差变得显著，从而提高了 S/N。(b)荧光的检测将通过图像拾取部拾取的荧光图像输出至荧光检测部。荧光检测部检测来自荧光 图像的预定区域的荧光，将荧光的强度转换为电信号，并且将该信号输出至分析部。另一方面，将通过图像拾取部所拾取的透过图像输出至图像识别部。图像识别部
11检测来自透过图像的ID图案，将ID图案转换为电信号，并且将该信号输出至分析部。可以 使用通用图像分析程序或者其适当改进的衍生程序来执行ID图案的检测。如上所述，本发明中的检验单元1被构造为使得微珠7不会彼此重叠。因此，可以 对存在于成像区域中的所有微珠7成像，并且可以高精度地分析目标物质。顺便提及，与微珠7的成像有关的区域(成像区域)和检验单元1的构件(柱体 31、通孔25等)之间的位置关系没有特别限制。例如，如图8所示，通孔25可以设置在成 像区域5的外部。在这种情况下，即使在通孔25上留有分散液，也不会影响成像。在将通 孔25设置在成像区域5的外部的情况下，将成像区域5设置在通孔25和切口 35之间确保 了，当注入分散液时，经由切口 35冲走并排出在成像区域5中的气泡以及多余的液相。在成像区域5为安装部18的一部分的情况下，没有必要将反射镜15设置在安装 部18的全部上，并且将反射镜15至少设置在安装部18面对成像区域5的那部分上就足够 了。安装部18可以与边缘部19平齐。然而，在设置反射镜15的情况下，通过反射镜15的 厚度而增加了安装部18的厚度，因此，将安装部18设定为厚于边缘部19使得设置反射镜 15更加容易。尽管在上述实施方式中包围容纳空间39的柱体31设置有切口 35，但本发明不限 于这种构造。以下将描述根据本发明第二实施方式的检验单元和基于该检验单元的使用的 检验方法。B.第二实施方式1.检验单元图10中的符号2表示根据本发明第二实施方式的用于检验微珠的单元。在附图 中，具有与以上第一实施方式的检验单元1的结构相同结构的构件由以上所使用的相同符 号来表示。la.支撑基板支撑基板11没有特别限制。可以使用在结构、形状和材料方面与图IA中所示的 支撑基板相同的支撑基板。然而，在第二实施方式中，不需要使支撑基板11的一部分成为 高于边缘部19的安装部18。同样，在第二实施方式中，支撑基板11可以设置有反射镜15。设置反射镜15的位 置没有特别限制，但反射镜15优选地至少设置在聚集微珠7的区域(成像区域)中。lb.盖体同样，盖体21没有特别限制。可以使用在结构、形状和材料方面与图IB中所示的 盖体相同的盖体。然而，在第二实施方式中，在盖体21中形成一个通孔或多个通孔的情况 下，优选地，通孔的数目为两个以上。在这种情况下，至少一个通孔可以被设置为用于微珠 7的供给口 65a，并且至少一个其他通孔可以被设置为用于液相的排出口 65b。lc.柱体同样，柱体没有特别限制。可以使用在结构、形状、材料、生产方法以及布局方面与 图1 图6和图8中所示的柱体相同的柱体。然而，在第二实施方式中，将具有切口的柱体 61形成为横穿容纳空间39，以使容纳空间39被柱体61分割为连接至供给口 65a的供给空 间39a和连接至排出口 65b的排出空间39b。顺便提及，除柱体61以外，还优选形成了用 于密封容纳空间39的环状柱体64。下文中，为了在柱体之间进行区分，将包围容纳空间39
12的柱体64称作密封柱体，而将分割容纳空间39的柱体61称作分割柱体。设置柱体61和64的位置没有特别限制。如后所述，将柱体61和64形成在支撑 基板11和盖体21中的任意一个或两个上就足够了，以这种方式使得当组装检验单元2时 通过分割柱体61而将密封柱体64内部的空间(容纳空间39)分割为两个空间。密封柱体64和分割柱体61可以在高度方面相同或者不同。然而，优选地，柱体61 和64中较高一个的高度被设定为大于微珠7的厚度H并小于厚度H的两倍。Id.组装状态在组装条件下，如同在第一实施方式中，在盖体21和支撑基板11之间夹紧柱体61 和64，并且通过支撑基板11和盖体21以及密封柱体64来密封密封柱体64的环状形状的 内部的空间。盖体21和支撑基板11通过对应于柱体61、64的高度的间隔而彼此分离。换 言之，盖体21和支撑基板11通过大于微珠7的厚度H并小于厚度H的两倍的距离而彼此 分离。因此，密封柱体64的环状形状的内部的空间形成了其中可以容纳微珠7的容纳空间 39。上述的供给口 65a和排出口 65b彼此分离，并连接至同一容纳空间39。顺便提及， 供给口 65a和排出口 65b不限于在盖体21中形成的通孔。供给口 65a和排出口 65b中的 任意一个或者两个可以由在密封柱体64和/或支撑基板11中形成的通孔构成。此外，还 可以采用如下构造，其中，将配管(piping)等引入容纳空间39，并且供给口 65a和/或排出 口 65b由配管的一端构成。分割柱体61位于密封柱体64的环状形状的内部并且在供给口 65a和排出口 65b 之间，以将容纳空间39分割为两个空间，S卩，在供给口 65a侧的供给空间39a和在排出口 65b侧的排出空间39b。图11 图13是均示意性地示出了供给口 65a、排出口 65b和分割柱体61之间的 位置关系的平面图。分割柱体61由横穿密封柱体64的环状形状而形成的一行或多行柱体 构件62构成。构成一行的柱体构件62彼此隔开，并且柱体构件62之间的间隔构成了切口 63。因此，供给空间39a和排出空间39b通过切口 63彼此连接。顺便提及，加长的柱体构件62可以设置有一个或多个切口 63，以形成分割柱体 61。另外，分割柱体61的形状没有特别限制。柱体构件62的行可以为直线(图11)、折线 (图12)、曲线(图13)等。此外，构成分割柱体61的柱体构件62的行数可以为一行或两 行以上。2.检验方法2a.要检验的对象要在第二实施方式中的检验单元2上检验的对象没有特别限制，并且可以使用与 在以上第一实施方式的检验单元1中使用的微珠7相同的微珠7。2b.检验步骤的具体程序⑴反应程序同样，反应程序没有特别限制。可以通过与在以上第一实施方式中的检验单元1 的情况中相同的程序，在微珠7上俘获目标物质。(ii)保持程序将供给口 65a和排出口 65b直接或者通过诸如硅胶管或Teflon (注册商标)管的配管51、52，而分别连接至供给单元56和排出单元58。供给单元56具有诸如微量离心管 (Eppendorf tube)的容器，并且在该容器中预先包含有微珠7的分散液55。供给单元56和排出单元58中的任意一个或者两个具有压力控制部。由排出单元 58所支配的压力控制部为诸如注射器和抽吸泵的减压部。在供给单元56侧的压力控制部 为诸如注射器和压力泵的加压部。容纳空间39通过分割柱体61被分割为供给空间39a和排出空间39b。然而，由于 分割柱体61形成有切口 63，所以供给空间39a和排出空间39b通过切口 63而彼此连接。 当通过加压部在供给单元56中加压和/或通过减压部在排出单元58中减压、而在供给单 元56和排出单元58之间形成压力差时，压力差使分散液55从供给单元56向排出单元58 流动，从而将分散液55提供给供给空间39a。构成分割柱体61中的行的柱体构件62之间的距离和从行的末端处的柱体构件62 到密封柱体64的距离均小于微珠7的直径D。换言之，在柱体61、64中的切口 63小于微珠 7的直径D。因此，尽管分散液55的液相通过切口 63，但微珠7不通过切口 63，而是保留在 供给空间39a中，从而导致微珠7在供给空间39a中的密度增大。这里，术语“微珠7的直径D”意指微珠7的上表面71和下表面72中的至少一个 的直径D。在上表面71和下表面72的直径彼此不同的情况下，如果切口 63小于上表面71 和下表面72中较大一个的直径，则可以将微珠7保留在供给空间39a中。同样，在第二实施方式的检验单元2中，容纳空间39的高度大于微珠7的厚度H并 小于厚度H的两倍。因此，即使当如上所述地提高微珠7的密度时，微珠7彼此也不重叠。尽管柱体构件62可以仅设置为一行，但将柱体构件62设置为两行以上是优选的。 在以多行设置柱体构件62的情况下，即使当一行中的柱体构件62损坏或者缺失时，其他的 一行或多行也能防止微珠7流出。柱体构件62的行的形状没有特别限制。然而，如图12和图13所示，在柱体构件 62的行被设计为向排出口 65b突出以使供给空间39a朝排出口 65b膨胀的情况下，微珠7 集中地聚集在供给空间39a的膨胀部中，从而导致其密度增大。通过将供给空间39a的膨胀部设置在供给口 65a和排出口 65b之间并且使供给口 65a、膨胀部和排出口 65b排列成直线的构造，可以更有效地使微珠7聚集在膨胀部中。当 将这种膨胀部设定为成像区域时，可以更有效地执行微珠7的成像。在使微珠7包含在供给空间39a中之后并在进行成像之前，可以通过将清洗液提 供入供给空间39a中来洗涤(清洗)微珠7。清洗液可以由与相关于分散液55的供给单元 相同的供给单元56来提供，或者可以由与相关于分散液55的供给单元不同的供给单元来 提供。优选地，在从分散液55的供给切换至清洗液的供给时，设置诸如气阱(air trap)的 气体混合预防部，并防止诸如空气的气体进入供给空间39a。 在停止清洗液和/或分散液55的供给之后，可以在与以上第一实施方式的检验单 元1中相同的“检验程序”中，执行ID图案的检测和荧光的检测。同样，在第二实施方式的 检验单元2中，防止了微珠7的彼此相重叠；因此，可以对存在于成像区域中的所有微珠7 成像，并且可以高精度地分析一种或多种目标物质。 在分散液55和清洗液的供给期间内或之后并且在对微珠7成像开始之前，优选 地，连续或者断续地产生振动、搅拌、湍流等以防止微珠7带来的堵塞。下文将描述通过组装堵塞预防装置和检验单元2所构成的检验装置。图14是检验装置6的实例的框图。检验装置具有控制器79和振动部75。在将检 验单元2安装至检验装置6中的条件下，振动部75与检验单元2相接触，并且控制器79连 接至供给单元56和排出单元58。控制器79将控制信号发送至供给单元56和排出单元58的压力控制部(加压装 置、减压部)，并且起动或停止分散液55的供给。可以将液体输送压力的检测器设置在从供 给单元56至排出单元58的途中的流路(配管51、52等)中。在这种情况下，控制器79基 于来自检测器的检测信号，确定送往压力控制部的控制信号，从而可以将用于分散液55的 液体输送量和液体输送速率维持在预定值。检验装置6可以设置有清洗液供给单元76。在这种情况下，诸如转换阀的切换部 78被设置在清洗液供给单元76和检验单元2之间以及分散液55的供给单元56和检验单 元2之间。控制器79以预定的时序来切换切换部78，以改变输送到检验单元2的液体种类。振动部75具有诸如偏心马达、压电元件、音圈马达、超声振动元件等的振动元件。 在分散液55和/或清洗液的供给期间内或者停止供给之后，控制器79使振动元件振动。振 动部75直接或间接地与检验单元2的部分或全部相接触。将振动力传递至检验单元2，从而在容纳空间39中的分散液55中和/或在流向容 纳空间39的分散液55中引起搅拌或湍流。通过搅拌或者湍流，防止了微珠7的沉淀和微 珠7带来的堵塞。因此，提高了微珠7到达成像区域的概率。顺便提及，可以通过除振动部75以外的其他装置来产生分散液55的搅拌或湍流。 例如，搅拌或湍流可以通过以下方法来产生，其中，通过控制器79来控制供给单元56中的 加压部和排出单元58中的减压部的任意一个或两个，以控制分散液55的输送。具体地，将 由压力控制部产生的压力差控制为断续地(以脉冲方式)输送分散液，从而可以产生搅拌 或者湍流。当该检验装置6与荧光检测装置和图像拾取装置相结合时，可以自动地执行包括 微珠7的容纳、微珠7的洗涤(清洗)、一个或多个ID图案的识别以及荧光的检测的所有步 骤。此外，通过更换检验单元2，还可以重复地将检验装置6用于不同的单元。顺便提及，在以上第一实施方式的检验单元1和第二实施方式的检验单元2中，如 果供给口 65a (通孔25)的直径从盖体21的前侧面至后表面保持不变，或者其直径朝着容 纳空间39而减小(倒楔形)，则微珠7更易于在供给口 65a的下端处的角部上被捕获，导致 微珠7带来堵塞。鉴于此，如图15所示，优选地，供给口 65a(通孔25)呈楔形，使得其直径 朝着容纳空间39而增大。可以对支撑基板11和盖体21中的任意一个或两个进行表面处理。表面处理的实 例包括用于抑制微珠7的非特定吸附的表面处理、用于实现分散液的更顺畅的导入的亲水 性赋予或增强处理或者疏水性赋予或增强处理。尤其地，在分散液55的液相为水或亲水性 溶剂的情况下，构成用于分散液的通路的内壁的表面(配管51、52的内壁表面、盖体21的 表面和支撑基板11的表面)的亲水性赋予或增强处理有利于分散液55的导入。根据本发明实施方式的检验单元1确保防止微珠7的彼此重叠，并且确保可以高 精度地检测例如来自用于标注目标物质的荧光物质的荧光。因此，检验单元1能够有助于进一步提高使用微珠的多种生物化学分析的吞吐量和速度。本申请包含于2010年7月7日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2010-154877所涉及的主题，其全部内容结合于此作为参考。

本领域的技术人员应当理解的是，根据设计要求和其它因素，可以进行各种修改、 组合、子组合和改进，只要它们均包含在权利要求或其等价物的范围之内。
权利要求
1.一种用于检验微珠的单元，用于检验均形成为具有彼此相对并且基本上平行的上表 面和下表面以及与所述上表面和所述下表面相连续的侧面的圆柱形状的微珠，所述上表面 和所述下表面中的至少一个设有识别图案，所述单元包括支撑基板；以及盖体，与所述支撑基板相对地设置，其中所述支撑基板和所述盖体之间的空间形成所述微珠设置于其中的容纳空间，以及 所述支撑基板和所述盖体之间的距离大于所述微珠的厚度并小于所述微珠的厚度的两倍。
2.根据权利要求1所述的用于检验微珠的单元，其中，所述支撑基板和所述盖体中的任意一个或两个设置有柱体，所述柱体的高度大于所述 微珠的厚度并小于所述微珠的厚度的两倍，以及所述柱体设置有切口，所述切口小于所述微珠的上表面的直径和所述微珠的下表面的 直径中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的用于检验微珠的单元，其中， 所述柱体形成为包围所述容纳空间，以及所述盖体形成有通孔，所述容纳空间和外部空间通过所述通孔彼此连接。
4.根据权利要求3所述的用于检验微珠的单元，包括被设置为面对所述切口的吸收构件。
5.根据权利要求4所述的用于检验微珠的单元，其中，所述支撑基板形成有使所述支撑基板面对所述容纳空间的那部分突出以高于其他部 分的安装部，以及所述吸收构件被设置在比所述支撑基板的所述安装部低的边缘部处。
6.根据权利要求2所述的用于检验微珠的单元，其中，所述单元包括供给口和排出口，所述容纳空间和所述外部空间经由所述供给口和所述 排出口而彼此连接，所述柱体位于所述供给口和所述排出口之间，以及所述柱体将所述容纳空间分割为在所述供给口侧的供给空间和在所述排出口侧的排 出空间。
7.根据权利要求6所述的用于检验微珠的单元，其中，所述供给空间具有朝着所述排 出口膨胀的膨胀部。
8.根据权利要求1所述的用于检验微珠的单元，其中，将反射镜至少设置在所述支撑 基板面对所述容纳空间的那部分的一部分处。
9.一种分析微珠的方法，所述微珠均形成为具有彼此相对并且基本上平行的上表面和 下表面以及与所述上表面和所述下表面相连续的侧面的圆柱形状，所述上表面和所述下表 面中的至少一个设有识别图案，所述方法包括容纳步骤，以其间的距离大于所述微珠的厚度并小于所述微珠的厚度的两倍的距离， 将支撑基板和盖体设置为彼此相对，以及将所述微珠设置在所述支撑基板和所述盖体之间的容纳空间中；以及 成像步骤，对存在于所述容纳空间中的所述微珠成像。
10.根据权利要求9所述的分析微珠的方法，其中，所述容纳步骤包括将所述容纳空 间连接至供给单元和排出单元；在所述供给单元和所述排出单元之间产生压力差；以及将 其中分散有所述微珠的分散液吸入所述容纳空间中。
11.根据权利要求10所述的分析微珠的方法，其中，所述容纳步骤包括将振动力传递 至所述供给单元和所述排出单元之间的流路，以搅拌所述分散液。
全文摘要
本文公开了用于检验微珠的单元和分析微珠的方法，该单元用于检验均形成为具有彼此相对并且基本上平行的上表面和下表面以及与上表面和下表面相连续的侧面的圆柱形状的微珠，上表面和下表面中的至少一个设置有识别图案，该单元包括支撑基板；以及盖体，设置为与支撑基板相对，其中，支撑基板和盖体之间的空间形成其中用于设置微珠的容纳空间，并且支撑基板和盖体之间的距离大于微珠的厚度并小于微珠的厚度的两倍。
文档编号G01N15/10GK102128922SQ201010581750
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月9日 优先权日2009年12月16日
发明者伊东和峰, 坂本直久, 岸井典之 申请人:索尼公司