生化用盒以及生化处理装置制造方法
【专利摘要】本发明提供生化用盒以及生化处理装置，能够使用与外部空气封闭的盒，来进行试剂的混合、搅拌、提炼、反应等。在与外部空气封闭的盒(1)的内部设置有送液的试剂室(38)、送液目的地室(39)，通过送液通路连接它们。在盒主体(30)刻有槽，通过从该槽上粘贴作为弹性体的膜(31)来形成送液通路(36)。通过给予膜(31)空气压，使送液通路(36)的容积变化来使内部的流体移动。使各室的入口具有阀功能，对应送液通路的变化使内部的流体向任意的方向移动。由此，与外部空气封闭的盒内部中的送液成为可能，能够在盒内部进行试剂的混合、搅拌、提炼、反应等。另外，通过不使盒内部具有阀构造，而使安置盒的支架(2)具有阀构造，从而能够抑制盒自身的成本。
【专利说明】生化用盒以及生化处理装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及使用于通过生化反应提取生物体物质，并根据需要合成而进行分析的生化用盒以及生化处理装置。
【背景技术】
[0002]例如，为了进行遗传基因的解析，对于从生物等获取到的样本(也被称为检体或者试样)需要进行DNA、RNA这样的核酸的提取、放大等的各种生化处理、反应。这些处理、反应中需要将几个试剂高精度地与样本混合。在这样将各种试剂投入样本来进行各种生化处理的情况下，要求将试剂搬运到各种处理用的盒。
[0003]作为使试剂与样本混合的方法，如专利文献I所述，在自动分析装置等经常使用利用分注机器人的吸管方式。所谓分注机器人，是在装置的恒定范围内二维或者三维地驱动分注机构，并利用安装在分注机构的前端的喷嘴、芯片等自动进行液体的吸引、排出的单
J L.ο
[0004]另一方面，在遗传基因解析领域中，存在PCR反应(聚合酶链式反应PolymeraseChain React1n)这样的放大DNA的工序。在遗传基因解析领域中，需要利用PCR反应使成为模板的DNA放大到检测器能够检测的程度，作为非常有效的方法被公知。
[0005]在处理DNA、RNA的情况下，需要防止不作为对象的DNA、RNA的混入(以下，记为污染)。PCR可能将微量(一分子)的DNA作为模子放大。因此，特别是需要防止低分子的克隆DNA、利用PCR放大的DNA片段(PCR产物)污染而成为模板。因此，将处理提取等为目标的DNA的室、和进行PCR的室分开，经由样本进入的管来搬运样本，由此，以免在空气中漂浮的DNA进入，PCR反应需要在净化台下进行作业。
[0006]在使用了专利文献I提供的分注机器人的吸管方式的情况下，进行喷嘴的清洗、芯片的一次性使用等来防止污染。然而，因为喷嘴、芯片在空气中移动，所以防止针对在空气中漂浮的DNA的污染非常困难。因此，将处理DNA的室和进行PCR的室分开，并且在净化台下进行作业，无限地降低污染的可能性。
[0007]近年来，推进了在使用了微型器件的微小空间内，使样本与试剂反应，来进行生物体物质的提取、提炼、放大、分析的一系列的处理的研宄。微型器件能够应用于遗传基因解析等的广泛用途。通过使用微型器件，与通常的装置相比具有样本以及试剂的消耗量少的优点，与安置各种试剂的情况相比，具有搬运简单、能够一次性使用等优点。另外，因为反应在小器件内在封闭空间内完结，所以认为容易应付前面提到的污染的问题。在专利文献2中，提出使用前处理芯片提取DNA的技术作为微型器件的应用例。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开昭63-315956号公报
[0011]专利文献2:日本特开2007-330179号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的课题
[0013]为了在微型器件内混合微量的试剂和样本，而进行化学反应、分析，微型器件内的试剂、样本等的流体的量控制变得重要。这是因为如果未在适当的时机仅将试剂以及样本送液适当的量，则化学反应、分析不能按照预期进行。因此，需要适当地控制送液的流体的流量、流速、流体压力等。
[0014]作为微型器件内的送液方式，有离心方式、将空气压直接封入流路的方式。两方式均难以在与外部空气封闭的状态下送液，所以针对在空气中漂浮的DNA的污染仍令人担忧。另外，难以管理流体的流量、送液时间。
[0015]本发明解决上述的课题并提供能够在与外部空气切断的状态下并且简单地进行试剂等的液体的流量控制的一次性类型的生化用盒以及使用该生化用盒的生化处理装置。
[0016]解决课题的方案
[0017](I)本发明所涉及的生化用盒具备封入送液的试剂的送液源室、上述试剂的送液目的地室、以及连接它们的送液通路，这些室和送液通路被封闭设置于盒主体，在上述盒主体的底面粘贴形成有上述送液通路并且由弹性体构成的膜，该膜的一部分成为上述送液通路的壁面的一面，并且构成为通过从外部给予的压力的变化来进行往复动作从而使送液通路的容积变化的泵机构。
[0018]如果列举一个例子，则上述生化用盒具备封入液体试样的室、封入试剂的室、以及依次进行用于从混合了液体试样和试剂的混合液提取、提炼出成为目标的生物体物质的一系列的处理的多个室。另外，具备连接这些室中的相关的室之间的送液通路。这些室被封闭设置于盒主体。在盒主体的底面粘贴形成有上述送液通路并且由弹性体构成的膜。该膜的一部分成为上述送液通路的壁面的一面，并且构成为通过从外部给予的压力的变化来进行往复动作从而使送液通路的容积变化的泵机构。
[0019](2)本发明的生化处理装置除了上述生化用盒，还具有如下的构成要素，即，盒支架，其保持上述盒，具有施加用于使上述膜作为上述泵机构工作的空气压的空气压施加部；以及空气给排机构，其与空气压源连接来控制向上述盒支架的上述空气压的供给、排出。
[0020]发明的效果
[0021]根据上述(I)中的本发明的生化用盒，能够实现在封闭的空间内，试剂、样本等的非接触送液，并且能够进行生化处理，所以能够防止污染。
[0022]根据上述(2)中的本发明的生化处理装置，通过使盒支架侧具有用于使进行上述盒的各室的送液口的开闭的阀机构的驱动用空气给排机构、以及使盒的送液泵机构(膜)工作的空气压施加部，能够实现盒的小型化以及成本减少。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是省略一部分来表示本发明的一实施例所涉及的生化处理装置的整体构成的立体图。
[0024]图2是上述实施例所使用的空气压控制系统的构成图。
[0025]图3是上述空气压控制系统所使用的三方阀的通常时和通电时的方向控制图。
[0026]图4是上述实施例所使用的生化用盒的纵剖视图。
[0027]图5是上述实施例所使用的盒支架的纵剖视图。
[0028]图6是表示将上述盒安置在上述盒支架的初始的状态的纵剖视图。
[0029]图7是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0030]图8是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0031]图9是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0032]图10是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0033]图11是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0034]图12是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0035]图13是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0036]图14是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0037]图15是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0038]图16是表示上述盒以及盒的一系列的动作的动作说明图。
[0039]图17是表示上述盒的整体概要的俯视图。
【具体实施方式】
[0040]以下，参照附图并且使用一实施例对本发明的实施方式进行说明。
[0041]图1所示的本发明的一实施例所涉及的生化处理装置例示进行从DNA的提取到放大的一系列的处理作为核酸的提取放大的一个例子的装置。生化处理装置由如下的3个单元构成，即，生化用盒1，其在封闭状态下执行上述一系列的处理；盒支架2，其支承上述盒I并且具有用于盒I的送液通路的开闭、使盒I进行泵动作的空气压施加部；以及空气压控制系统3，其与空气泵(空气压源)10连接来控制向盒支架2的空气压的供给、排出。
[0042]首先，参照图17对盒I的一个例子的整体概要进行说明。图17利用俯视图表示盒I的概略。
[0043]盒I具备:样本封入室39，其封入包括生物体物质的液体试样(以下，称为样本)；封入各种试剂的试剂封入室(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放大用试剂的放大用试剂封入室73);依次进行用于从混合了液体试样和试剂的混合液提取、提炼出成为目标的生物体物质(本例中，DNA)的一系列的处理的多个室(例如搅拌室、生物体物质吸附室74、废液室75);室76，其进行核酸放大；以及送液通路36 (36a?36g)，它们连接这些室中的相关的室之间。各个送液通路36在对应的室设置的送液口通过阀机构(后述)打开时能够进行液体的流通，该流通使用了泵机构(后述)。在以下的说明中，送液通路36a?36g在相关的工序中通液体，在液体通过时，是该送液通路被阀机构打开的状态，除此以外的送液通路被阀机构关闭。
[0044]在本实施例中，样本封入室39兼作从试剂封入室(溶解液室)38经由送液通路36a将试剂(溶解液)导入并制作混合液的室。并且，兼作搅拌混合液的室。对于搅拌后述。此外，也可以将制作上述混合液的室和搅拌的室与样本封入室39分开设置。
[0045]在样本封入室39中，样本中的核酸通过溶解液露出(溶解工序)，在该溶解工序后，混合液从样本封入室39经由送液通路36e通向生物体物质吸附室74，成为目标的核酸吸附于在吸附室74设置的载体表面(吸附工序)。
[0046]通过了吸附室74的混合液经由送液通路36g被输送到废液室75。
[0047]在吸附工序后，清洗液从清洗液封入室71经由送液通路36b被输送到吸附室74，载体表面的成为目标的核酸以外的成分被洗净(清洗工序)。清洗废液经由送液通路36g被导向废液室75。在清洗工序后，来自洗提液封入室72的洗提液经由送液通路36c通向吸附室74。由此，吸附于载体表面的核酸从载体分离，经由送液通路36f与洗提液一起被输送到核酸放大的反应室76 (洗提工序:核酸提取)。之后，PCR放大所需的试剂经由送液通路36d从放大用试剂封入室73被输送到反应室76。该PCR放大所需的试剂是在缓冲液中混合了处理剂、Taq聚合酶、核苷酸(dNTP)的试剂，它与包括上述的提取核酸(模板DNA)的洗提液混合而成为反应液。
[0048]之后，反应室76中的反应溶液通过内置于盒支架2的热循环仪(省略图示)被温度控制来进行根据PCR法的核酸放大。
[0049]在核酸放大工序后，反应溶液经由送液通路36i以及与盒I连接的毛细管(省略图示)被输送到毛细管电泳DNA序列(省略图示)，进行DNA解析。
[0050]这里，使用图4至图6对盒I以及盒支架2的结构进行说明。
[0051]图4是盒I的纵剖视图(图1的A — A线剖视图)，示出试剂封入室(溶解液封入部)38、样本封入室39、连接它们的送液通路36 (36a)。此外，对于上述的其他的室71?76以及送液通路36b?36g成为与图4所示的室与送液通路的关系类似的形式，省略剖面构造的图示。
[0052]如图4所示，在盒I中，在盒主体30形成试剂封入室38、样本封入室39、应该成为连接这些室的送液通路36a的槽。槽36a形成于盒主体30的底面。在盒主体30的底面粘结有膜31。该膜31的一部分为送液通路36a的一面，构成为通过从外部给予的压力的变化来进行往复动作从而使送液通路的容积变化的泵机构。
[0053]在试剂封入室38预先封入对于样本进行处理所需的试剂(溶解液)。此外，其他的各种试剂封入室71、72、73也相同地封入各自的试剂。为了试剂在保管时不流向送液通路36 (图4中送液通路36a)，而在试剂封入室(图4中溶解液封入室38)与送液通路36a之间的送液口 38A装有栓35。在各室之间，在室上部设置有极小的通气槽(或者通气孔)37。在盒主体30以覆盖各室以及通气槽37的方式安装有上盖32，并且通过在上盖32粘贴膜33来使盒I内部成为封闭状态。通气槽37使室之间成为同等的压力等级，具有用于顺利地确保送液通路36的流通以及膜31的往复动作的功能。
[0054]此外，如图17所示，样本封入室39经由送液通路36e与吸附室74连接，但是如图4所示，在样本封入室39的出口也设置有成为送液通路36e的上游侧一端的送液口 39B。在送液口 39B也设置有与在送液口 38A设置的栓5相同的栓(省略图示)。
[0055]盒I所使用的部件考虑大量生产，优选能够模成形的材质。盒主体30优选丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、石英等，膜31优选耐热性、耐久性优异的硅橡胶、PDMS等。将它们化学性地或者利用粘合剂、双面胶粘结来制作。上盖32为与盒主体30相同的材质，通过对室的周边进行超声波熔敷来封闭盒I内部。
[0056]对于盒I，预先在各室封入有各种试剂，以该状态提供给用户。相对于此，用户需要将样本封入样本封入室39。
[0057]此时，拆下安装于盒主体I的上盖32的橡胶栓34，用户放入样本，再次安装橡胶栓34来密封样本封入室39。
[0058]图5是表示图1中的盒支架2的A-A剖视图，且与图4的盒I对应的图。作为一个例子，示出用于进行图4所示的试剂封入室38以及样本封入室39的开闭操作的气缸机构以及膜(送液泵)驱动的空气压的空气给排机构。虽然在图4中未图示，但是与图4相同地在盒主体30也设置有用于其他的室以及送液通路的空气给排机构和气缸机构。以下，对于这些气缸机构以及空气给排机构进行说明。
[0059]在盒支架2中，如图6?图16所示，具备在盒支架主体50安置了盒I时，被空气压控制系统3驱动的气缸机构以及空气给排机构。
[0060]气缸机构内置于盒支架主体50，设置有通过空气压的变化工作的多个销状的柱塞(在图5?图16中，示出有柱塞51、52)、以及将施加于这些柱塞的空气压导入的空气压端口(在图5?图16中，示出有空气压端口 58?62)。虽然空气压例如使用了正压，但是也可以是负压。柱塞51使膜31的一部分弹性变形来使试剂封入室38的送液口 38A开闭。柱塞52使膜31的一部分弹性变形来使送液口 39A开闭。因此，膜31的一部分作为通过气缸机构工作的阀起作用。在柱塞51以及52的基部分别安装有垫片53以及垫片55。在柱塞51、柱塞52的前端附近也安装有垫片54、垫片56。另外，在盒支架主体50设置有密封用突起57，其用于在将盒I安置在盒支架主体50的上表面时，弄碎膜31的一部分，来堵塞盒31的送液通路36的周围。各个空气压端口 58?62与空气压控制系统3对应的各个三方阀14连接，所以各柱塞51、52能够分别控制每一个。
[0061]盒支架主体50优选丙烯酸树脂。盒I中的送液部位越增加，盒支架主体50的空气压用的流路变得越复杂。如果是丙烯酸，则能够进行接合、粘结，所以也能够与复杂的流路对应。伴随送液部位的增加，气缸机构的汽缸的个数也增加，所以优选利用PPS树脂等的有刚性的树脂成形。但是，在通过成形制作的情况下空气可能通过接合面泄漏所以需要注意。垫片53、垫片54、垫片55、垫片56作为空气压往复运动用的垫片，在滑动部分也涂覆真空润滑脂。由此，能够减少驱动柱塞51以及52时的滑动阻力。
[0062]如图6所示，若将盒I安置在盒支架2，则如已叙述的那样，位于盒支架主体50的密封用突起57弄碎膜2的一部分，并堵塞送液通路36的周围。空气压端口 60是用于将柱塞51向上方推上去的端口。空气压端口 59是用于使柱塞51返回原来的位置的端口。空气压端口 62是用于将柱塞52向上方推上去的端口。空气压端口 61是用于使柱塞52返回原来的位置的端口。各端口分别与来自空气压控制系统3的配管连接。由此，利用空气压控制系统3，向各端口供给空气压，气缸机构的柱塞分别独立地工作。
[0063]空气压端口 58向空气压施加部50A供给空气压。由此，膜31的一部分弹性变形，被向送液通路36推压。在盒支架主体50的上表面，若将盒I安装在盒支架2，则设置有与盒2的送液通路36隔着膜31对置的槽部50A。该槽部50A与空气压端口 58连通，成为用于使上述的膜31的一部分弹性变形的空气压施加部。槽部50A被突起57包围而形成。该空气端口 58以及槽部50A成为给予用于使膜31作为泵机构往复动作的空气压的空气给排机构。
[0064]仅通过将空气压控制系统3的配管与各空气压端口连接，未向盒支架2供给空气压。通过三方阀14的方向控制，在通常状态下，盒支架2的各端口全部成为大气开放(参照图3) ο
[0065]在图2示出空气压控制系统3的构成。成为空气压的驱动源的空气泵10进行空气的吸引、排出。被排出的空气通过配管，并通过过滤器11、空气压调整阀12被导向三方阀歧管13的入口侧(IN侧)。在三方阀歧管13成排安装有多个三方阀14，分别被共通的空气流路连接。在三方阀14分别连接有配管。三方阀14被分别独立地控制。若三方阀14通电，则歧管13与盒支架2连接，来自空气泵10的空气通过速度控制器15，被导向盒支架2。在三方阀歧管13也有成为大气开放的排气用的出口侧(OUT侧)流路。
[0066]在其出口侧流路的出口安装有消声器16。
[0067]从空气泵10排出的空气通过过滤器11，从而除掉空气所包含的尘埃、灰尘。由此，防止异物混入三方阀14、速度控制器15。另外，能够利用空气压调整阀12，将给予盒支架2的空气压调整为适当的压力。通过将各个三方阀14安装在三方阀歧管13，能够将配管的连接集中到I处。因为即使三方阀14的个数增加，配管的连接也是一个即可，所以能够更紧凑地收纳。通过将速度控制器15分别与连接于三方阀14的配管连接，能够控制空气压的流量。这次通过利用空气压的膜31的往复动作(泵动作)进行送液，所以流量的管理变得重要。另外，因为在将压力增高了的配管大气开放时发生声音，所以在出口侧出口设置消声器16，减小声音。
[0068]图3是表示构成为空气压控制系统3的三方阀14的方向控制的图。
[0069]这次的配管，从入口侧向盒支架2侧连接的空气压流路17、从盒支架2侧向出口侧连接的空气压流路18分别被三方阀14切换。三方阀14常闭，在通常状态下，空气压流路17为关闭的状态，空气压流路18连接。此时，从入口侧来的空气与三方阀歧管13连接，但是因为空气压流路17关闭，所以空气压未施加在盒支架2侧。但是，因为空气压流路18开放，所以盒支架2侧与出口侧的流路为大气开放。若使三方阀14成为通电状态，则空气压流路17开放，空气压流路18关闭。此时，从入口侧来的空气被导向三方阀歧管13，因为空气压流路17开放，所以能够将空气输送到盒支架2侧。另外，因为空气压流路18关闭，所以能够给予盒支架2侧空气压。分别经由三方阀14向盒支架2侧连接配管，所以能够给予任意的流路空气压。
[0070]这里，参照图7?16，对本构成中的盒I内的送液动作进行说明。作为进行送液的前准备，首先在连接盒支架2和空气压控制系统3之前驱动空气泵10。此时，三方阀14处于常闭的状态，所以空气泵10与三方阀14之间的压力增高。在该状态下利用压力调整阀12调整为适当的压力。之后，使各三方阀14通电，打开空气压流路17，关闭空气压流路18。于是，空气经由配管被输送到盒支架2，所以在该状态下利用速度控制器15调整向盒支架2连接的各配管的流量。空气的压力、流量的调整结束之后，将盒支架2与空气压控制系统3连接，在盒支架2安置盒I。
[0071]接下来，首先，切换空气压端口 59的三方阀14、空气压端口 61的三方阀14，以使这些端口通向空气压供给侧。由此，如图7所示，柱塞51、柱塞52下降。使该状态为柱塞的初始位置。
[0072]接下来，切换空气压端口 60的三方阀14，以使空气压端口 60与空气压供给侧连接，切换空气压端口 59的三方阀14，以使空气端口 59与大气侧连接。由此，积存于空气压端口 59侧的空气压成为大气开放，空气压从空气压端口 60侧施加，所以如图8所示，柱塞51通过空气压向盒I推压。柱塞51经由膜31将堵塞试剂封入室38的栓35推上去。于是，堵塞试剂封入室38的栓35被开放。通过使一次开放的栓35不从被推上去的位置移动，从而今后一直开放着。但是，因为柱塞51被向试剂封入室38与送液通路36之间推压，所以试剂封入室38与送液通路36之间堵塞着。
[0073]接下来，切换空气压端口 58的三方阀14，以使空气压端口 58与空气压供给源连接。于是，如图9所示，空气压被导入槽部(空气压施加部)50A，膜31的一部分被空气压按压，与送液通路36紧贴。由此，能够将原本进入送液通路36的空气向样本封入室39推出。
[0074]盒I内部被封闭，所以其间盒I内部的压力增高。因为在试剂封入室38与样本封入室39之间有通过室上部的通气槽37，所以各室的压力相同。
[0075]接下来，切换空气压端口 62的三方阀14，以使空气压端口 62与空气压供给源连接，切换空气压端口 61的三方阀14，以使空气压端口 62与大气侧连接。由此，积存于空气压端口 61侧的空气压成为大气开放，空气压从空气压端口 62侧施加，所以如图10所示，柱塞52被空气压向盒I推上去。柱塞52经由膜31向样本封入室39与送液通路36之间推压，所以堵塞样本封入室39和送液通路36之间。
[0076]接下来，切换空气压端口 60的三方阀14，以使空气压端口 60与大气连接切换，切换空气压端口 59的三方阀14，以使空气压端口 59与空气压供给源连接。由此，积存于空气压端口 60侧的空气压成为大气开放，空气压从空气压端口 59侧施加，所以如图11所示，柱塞51返回原来的位置。因为空气压从空气压端口 58施加着，所以膜31被向送液通路36推压着。
[0077]接下来，切换空气压端口 58的三方阀14，以使空气压端口 58与大气连接。由此，积存于空气压端口 58侧的空气压成为大气开放，如图12所示，被向送液通路36推压的膜31通过自身的弹力和盒I内部的压力返回原来的位置。此时，样本封入室39和送液通路36被柱塞52堵塞着，所以试剂从试剂封入室38流入送液通路36，样本封入室39的空气通过通气槽37向试剂封入室38移动。
[0078]接下来，切换空气压端口 60的三方阀14，以使空气压端口 60与空气压供给源连接，切换空气压端口 59的三方阀14，以使空气压端口 59与大气连接。由此，积存于空气压端口 59侧的空气压成为大气开放，空气压从空气压端口 60侧施加，所以如图13所示，柱塞51被再次向盒I推压。此时，试剂封入室38与送液通路36之间再次被柱塞51堵塞，但是试剂进入了送液通路36。
[0079]接下来，切换空气压端口 62的三方阀14，以使空气压端口 62与大气连接，切换空气压端口 61的三方阀14，以使空气压端口 61与空气压供给源连接。由此，积存于空气压端口 62侧的空气压成为大气开放，空气压从空气压端口 61侧施加，所以如图14所示，柱塞52返回原来的位置。
[0080]接下来，再次切换空气压端口 58的三方阀14，以使空气压端口 58与空气压供给源连接。由此，如图15所示，膜31被空气压按压，与送液通路36紧贴。此时，试剂封入室38与送液通路36之间被柱塞51堵塞着，所以积存于送液通路36的试剂流入样本封入室39。其结果，试剂与被封入的样本混合。
[0081]接下来，再次切换空气压端口 61的三方阀14，以使空气压端口 61与大气连接，切换空气压端口 62的三方阀14，以使空气压端口 62与空气压供给源连接。由此，积存于空气压端口 61侧的空气压成为大气开放，空气压从空气压端口 62施加，所以如图16所示，柱塞52被向盒I按压。此时，利用柱塞52堵塞样本封入室39与送液通路36之间。
[0082]通过反复图10?图16所示的动作，能够将封入试剂封入室38的试剂向样本封入室39送液。由此，在被封闭的盒I内部，能够保持与流体非接触地进行送液。通过反复几次本动作，无论是微量的试剂，还是容量大的试剂，都能够将室中的全部的试剂送液。但是，在进行了提炼、反应等之后等，也存在不是室中的全部试剂，而仅将某容量送液的情况。此时，通过管理反复本动作的次数，能够进行仅规定容量的送液。
[0083]若进一步详述，则根据本实施例，在将盒安置在盒支架时，通过利用空气压的控制驱动柱塞，能够进行各室的送液口的密封、开放。并且，利用空气压将膜向送液通路推压，能够利用空气压使送液通路的容积(形状)可变。由此，泵功能在送液通路起作用，能够使内部的流体移动。通过组合该动作，能够进行与被封闭的盒内的流体非接触的送液。
[0084]通过使每个盒I中的全部的室的相关的各室之间的送液通路具有该构造，并进行相同的动作，从而能够在任意的时机将各种试剂送液。另外，在进行提炼、反应、搅拌时，能够任意地密封各室之间，所以能够使流体的控制稳定。
[0085]在本实施例中，通过向样本封入室39供给规定量的试剂，来混合样本和试剂，但是在该样本封入室39中，也能够利用由上述的膜31构成的泵机构来进行搅拌。
[0086]例如，试剂被送液到样本封入室39且样本和试剂混合的状态(图16的状态)下，关闭经由送液通路36与样本封入室(兼作搅拌室)39连接的室(本实施例中，试剂封入室38)的送液口 38A。在该状态下，仅样本封入室39成为与送液通路36连通的状态，使送液通路36处的膜31反复进行往复动作。通过该膜的往复动作，样本封入室39的液体(样本和试剂的混合液)的一部分在样本封入室39、送液通路36之间反复产生拉回和推回，由此能够搅拌样本封入室39的液体。并且，在本实施例中，虽然使样本封入室39兼作搅拌室，但是也可以使样本封入室和搅拌室分开，进行上述那样的动作。
[0087]由此，能够防止与在空气中漂浮的DNA的污染，并且进行试剂的混合、搅拌、提炼、
反应等。
[0088]此外，在本实施例中，构成为在盒中进行从核酸的提取到放大的一系列的处理，但是也可以在盒中进行到核酸的提取、提炼的处理。
[0089]遗传基因解析中的前处理所需试剂的种类有许多。相对于此，通过采用本系统，驱动源是构成为空气压控制系统3的空气泵10就能够与多数的试剂对应。另外，存在装置上的盒I的增设等的情况下，也通过在本系统增设三方阀14和配管的连接，能够不增加驱动源地对应。因此，可以说是有通用性的系统。并且，装置成本的减少、装置小型化也成为可會K。
[0090]在本实施例中，送液通路的阀功能因为盒I侧仅为膜31，在盒支架2侧内置了驱动膜31的气缸机构，所以能够简化盒I自身的构造。因为盒I为一次性的，所以降低盒I自身的单价直接导致运行成本的减少。
[0091]此外，作为本实施例的应用例，也可以使盒内部具有本实施例的阀功能。例如，也能够通过在利用柱塞密封的位置的盒内部安装检查阀，利用空气压使送液通路变形来送液。为了内置检查阀，有内置出售的检查阀的方法、通过橡皮球使其具有检查阀功能的方法、使膜成形为三维形状并使2张膜粘结的方法等。由此，盒支架侧的构造能够简化，所以能够减低装置成本。但是，因为在盒内置有检查阀盒，所以盒自身的单价上升。
[0092]如本实施例那样，通过膜构成利用空气压的泵机构，从而能够一边容易地进行流体的控制一边送液。此外，作为其他的应用例，也可以不利用空气压使送液通路36变形，而利用空气压使试剂封入室38等各室本身变形来送液。也可以不利用空气压，而利用辊等其它的物体变形。
[0093]根据本实施例，送液量根据膜31的变形的方法改变。在欲控制通过I次的膜31的弹性变形能够送液的量的情况下，膜31弹性变形到完全与送液通路36紧贴比较好。能够通过膜31的弹性变形量，利用送液通路36的体积变化控制送液量。
[0094]基本上盒I为了抑制预先封入的试剂的劣化而冷冻保存。但是，通过有空气孔37，从而有可能试剂在解冻时通过通气槽37向其它的室移动。因此，需要注意解冻后的操作。
[0095]对于此，也可以具有利用弹性体的成型品制作上盖32，仅在正压、或负压施加在盒I的室内部时通气槽37开放那样的阀构造。或者，取消通气槽37，通过在使最初送液的室内部加压的状态下封闭也能够送液。通过送液，最初送液的室内部被减压，接着送液的室内部被加压。由此，有助于使膜31变形。
[0096]栓35到使用前用于密封试剂室等，且在一端被开放的情况下，丧失作为栓的功能。这次采取了通过稍稍将栓35推上去来开放送液通路36的构造。由此，能够不用完全拆下栓35就开放送液通路。栓35也可以由聚丙烯树脂、EPDM等比重轻的树脂制作，利用柱塞(销)的力完全拆下而浮在试剂上。或者，也有由有磁性的物质制作，利用磁石的力拆下的方法；利用蜡一样的材料制作，施加热量来溶解的方法；成为容易打破的膜、容易打破的形状，利用柱塞的力打破密封的部分开放的方法。或者，也可以为制作盒保管用的附件，且在安置于该附件时，试剂封入室38和送液通路36堵塞的构造。本来通过取消栓35，将试剂放入胶囊，也能够防止在保管时试剂流入送液通路36。胶囊有用热溶解的方法、仅最初放入溶解胶囊的溶剂的方法等。
[0097]空气压控制系统3的三方阀14能够使空气压端口 58和空气压端口 60成为一体。此时，柱塞51被推上去的动作和将膜31向送液通路36推压的动作同时发生，但是送液上没有问题。另外，通过用弹簧驱动来驱动柱塞中的I方向，能够减少三方阀14。这次，若为了向送液通路36推压膜31，而从空气压端口 58给予空气压，则相对于柱塞51、柱塞52下降的力起作用。也可以利用该力使柱塞下降。由此，空气压端口 59、空气压端口 61变得不必要，所以能够进一步减少三方阀14的个数。通过这样的采取各种方式减少三方阀14的个数，能够使装置更紧凑，也能够抑制装置成本。另外，也可以使三方阀歧管13和盒支架主体50—体化，这样一来，额外的配管也减少，所以能够进一步小型化、减少成本。也可以代替三方阀14使用五方阀。
[0098]在本技术中，在盒I内部除了使试剂与样本混合的室以外，还设置能够进行温度控制的反应室来进行热控，由此，能够在盒I内部进行各种处理。另外，在利用毛细管电泳的DNA序列进行遗传基因解析的情况下，预先在盒I内部，进行从DNA提取到放大的所有前处理，在处理后，通过连接毛细管，能够在I台装置上进行进行DNA解析的一系列的流程。在进行DNA解析的一系列的流程中也包含有PCR。因此，通过利用本技术进行PCR，光学性地直接检测该PCR反应，也能够进行发现解析这样的遗传基因解析。
[0099]以上，对本发明的例子进行了说明，但是本发明并不局限于此，本领域技术人员理解的是，在权利要求书所述的发明的范围中能够进行各种变更。适当地组合各实施例也是本发明的范围。此外，在上述实施例中，作为应用对象的生物体物质，例示了核酸，特别例示了 DNA，但是并不局限于此，RNA、蛋白质、多糖、微生物等所有生物体物质均能够应用。
[0100]符号说明
[0101]I 一盒，2 一盒支架，3 一空气压控制系统，10 一空气泵，11 一过滤器，30 一盒主体，31 一膜，36 —送液通路，37 —通气槽，38 —试剂封入室，39 —样本(液体试样)封入室，50 一盒支架主体，50A —空气压施加部，51、52 —气缸用柱塞，57 —密封用突起，58、59、60、61,62 一空气压端口
【权利要求】
1.一种生化用盒，其特征在于， 具备封入送液的试剂的送液源室、所述试剂的送液目的地室、以及连接它们的送液通路，这些室和送液通路被封闭设置于盒主体， 在所述盒主体的底面粘贴形成有所述送液通路并且由弹性体构成的膜， 该膜的一部分成为所述送液通路的壁面的一面，并且构成为通过从外部给予的压力的变化来进行往复动作从而使送液通路的容积变化的泵机构。
2.根据权利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 所述室由封入试剂的室、封入液体试样的室、以及依次进行用于从混合了所述液体试样和所述试剂的混合液提取、提炼出成为目标的生物体物质的一系列的处理的多个室构成，这些室中相关的室彼此经由带所述膜的所述送液通路与外部空气遮断地连接。
3.根据权利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 所述提取、提炼出的生物体物质是核酸，所述多个室还包括除了用于提取、提炼所述核酸的一系列的处理以外进行放大所述核酸所需的处理的室，这些室中相关的室彼此经由带所述膜的所述送液通路与外部空气遮断地连接。
4.根据权利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 由所述送液通路连接的所述相关的室彼此的上部通过设置于所述盒主体的上部的通气槽或者通气孔相通。
5.根据权利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 在所述盒主体中的所述相关的室彼此的下端设置有与所述送液通路连通的送液口，所述膜的一部分具有通过弹性变形开闭所述送液口的阀结构。
6.根据权利要求3所述的生化用盒，其特征在于， 所述盒主体构成为，进行放大所述核酸所需的一系列的处理的多个室中最终段的室能够与电泳DNA序列的毛细管连接。
7.根据权利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 所述盒的底面材质由具有弹性的树脂或橡胶材料成形。
8.根据权利要求1所述的生化用盒，其特征在于， 所述盒主体具有搅拌混合液的搅拌室，液体的搅拌被设定为，关闭经由所述送液通路与该搅拌室连接的送液源室的送液口，成为只有该搅拌室与所述送液通路连通的状态，因该送液通路中的所述膜的往复动作产生，并利用该膜的往复动作使所述搅拌室的液体的一部分的拉回和推回产生来进行。
9.一种生化处理装置，其特征在于，具有: 生化用盒，其具备封入送液的试剂的送液源室、所述试剂的送液目的地室、以及连接它们的送液通路，这些室和送液通路被封闭设置于盒主体，在所述盒主体的底面粘贴形成有所述送液通路并且由弹性体构成的膜，该膜的一部分成为所述送液通路的壁面的一面，并且构成为通过从外部给予的压力的变化来进行往复动作从而使送液通路的容积变化的泵机构； 盒支架，其保持所述盒，具有施加用于使所述膜作为所述泵机构工作的空气压的空气压施加部；以及 空气给排机构，其与空气压源连接来控制向所述盒支架的所述空气压的供给、排出。
10.根据权利要求9所述的生化处理装置，其特征在于，所述盒支架具有气缸机构，其经由所述膜的一部分开闭所述各室的送液口。
11.根据权利要求9所述的生化处理装置，其特征在于，所述空气给排机构对于所述膜施加正压或者负压来使膜工作。
【文档编号】G01N37/00GK104487562SQ201380038812
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年6月18日 优先权日:2012年7月23日
【发明者】木村隆介, 山下裕巳, 山崎基博 申请人:株式会社日立高新技术