发明内容
但是,在上述专利文献2的基因诊断装置和诊断方法中,需要在填充包含线性聚合物和DNA结合控制剂的缓冲液的毛细管中,填充分离用DNA接合物和DNA样品。这样,在一根一根的毛细管中,填充分离用DNA接合物和DNA样品是麻烦的操作,而且在填充分离用DNA接合物和DNA样品时,如果它们的量在毛细管之间是不相同的,则可能会对测定结果产生影响。
而且,在进行样品分离时,在例如专利文献5,6记载的方法中,使多个毛细管通道交叉,而且设置至少3个电极,将电压施加到该至少以3个设置的电极中的2个电极上,通过上述交叉部的方式使上述样品移动,但在此方法中,存在的问题是,因为流路交叉,使样品电泳时可能不会移动,不能得到正确的测定结果。而且,在例如专利文献3,4记载的方法中,在平台中埋设微细通道,使该平台的旋转速度变化,改变由该旋转产生的向心力,使样品移动,但是,在该方法中,除能够使样品仅仅在向心方向移动的问题之外,还存在该微小通道的形状相当复杂的问题。
本发明目的在于提供一种小型轻量而且低价的生物样品鉴别装置、生物样品鉴别方法,使生物样品在流路中填充的缓冲剂中移动,在进行该生物样品的鉴别时,无需烦杂的准备工作,可以在短时间内得出正确的检测结果,以及在上述生物样品鉴别装置中使用的生物样品鉴别用平板。
为了解决上述问题,本发明的第1项记载的生物样品鉴别装置具有:具有形成有第1流路和第2流路的流路图案的平板,其中,缓冲剂流入到第1流路,在第2流路的一部分中,包含使上述第1流路和它的一部分流路共用、保存一定量的生物样品的定量部,上述生物样品流入到包括该定量部的第2流路中;还具有填充单元,其在上述平板的上述第1流路中填充上述缓冲剂,在包括上述定量部的上述第2流路中填充上述生物样品后,使该第2流路的定量部中残存一定量的生物样品,在上述缓冲剂中仅仅添加一定量的生物样品;鉴别单元,使保持在上述定量部中的一定量的生物样品在上述缓冲剂中移动,鉴别在该缓冲剂中移动的上述生物样品。
从而,在进行生物样品鉴别时,因为仅仅在平板中添加作为鉴别对象的生物样品和缓冲剂,得到该生物样品的鉴别结果,所以能够提供无需烦杂的准备工作就能够得到正确的鉴别结果的生物样品鉴别装置。
本发明的第2项记载的生物样品鉴别装置,是在第1项记载的生物样品鉴别装置中,上述平板具有与上述第1流路连通的缓冲剂注入部、与上述第2流路连通的样品注入部、在上述第2流路中与上述样品注入部连通的空气孔,上述填充单元将上述缓冲剂注入到上述缓冲剂注入部中,使将上述样品注入上述样品注入部后的上述平板旋转,使上述缓冲剂注入部内的上述缓冲剂由于离心力而流入上述第1流路中的同时,使上述样品注入部内的上述生物样品流入到不到达上述第2流路中的上述定量部的第1流入位置,给上述样品注入部加压,使上述第2流路中的上述生物样品从上述第1的流入位置流入到该第2流路中的包含上述定量部的第2流入位置后,使上述平板旋转,通过离心力以一定量的生物样品残留在上述第2流路的定量部中的方式,分离上述第2流路内的上述生物样品。
这样,因为利用离心力能够实现缓冲剂的对流路的填充处理,利用流路中的压力差能够实现生物样品的填充处理,利用离心力能够实现在缓冲剂中添加一定量的生物样品的定量添加处理,所以和上面相同,能够提供无需烦杂的准备工作且能够在短时间得到正确的鉴别结果的生物样品鉴别装置。
本发明要求的第3项记载的生物样品鉴别装置,是在第1项记载的生物样品鉴别装置中,上述平板具有与上述第1流路连通的缓冲剂注入部、与上述第2流路连通的样品注入部、在上述第2流路中与上述样品注入部连通的空气孔,上述填充单元将上述缓冲剂注入到上述缓冲剂注入部中,使将上述样品注入上述样品注入部后的上述平板旋转,使上述缓冲剂注入部内的上述缓冲剂由于离心力而流入上述第1流路的同时,使上述样品注入部内的上述生物样品流入到不到达上述第2流路中的上述定量部的第1流入位置,给上述生物样品加压,使上述第2流路中的上述生物样品从上述第1流入位置流入到该第2流路中的包含上述定量部的第2流入位置后,从上述空气孔进行抽吸,以上述一定量的生物样品残留在上述定量部中的方式,分离上述第2流路内的生物样品。
这样,因为利用离心力能够实现缓冲剂的对流路的填充处理,利用流路中产生的压力差能够实现生物样品对流路的填充处理,和在缓冲剂中添加一定量的生物样品的定量添加处理,所以和上面相同,能够提供无需烦杂的准备工作且能够在短时间内得到正确的鉴别结果的生物样品鉴别装置。
本发明要求的第4项记载的生物样品鉴别装置,是在第2项或第3项记载的生物样品鉴别装置中,上述填充单元具有使上述平板高速旋转的电机,和对上述第2流路加压、或抽吸的压力操作部。
从而,因为能够对流路中的缓冲剂和生物样品施加离心力,在流路中产生压力差,使该流路中的缓冲剂和生物样品移动,所以在进行生物样品鉴别时,只需在平板中添加作为鉴别对象的生物样品和缓冲剂,无需烦杂的准备操作。
本发明的第5记载的生物样品鉴别装置,是在第2项或第3项记载的生物样品鉴别装置中,将上述填充单元设置在该生物样品鉴别装置的下部,将上述鉴别单元设置在该装置的上部,具有使上述平板在上述填充单元和上述鉴别单元之间上下移动的升降台。
从而,因为可以使平板在鉴别单元和填充单元之间移动,由各单元进行填充处理和定量添加处理等,所以能够使生物样品鉴别装置更小型化和更廉价。
本发明的第6项记载的生物样品鉴别装置,是在第5项记载的生物样品鉴别装置中,上述鉴别单元是通过弹簧悬挂架设在设置于该装置上部的顶板上的。
从而、因为能够将上述鉴别单元很容易地设置在该装置的上部,而且能够准确地使该鉴别单元的构成部件和上述平板接触,所以在能够使该装置更加小型化的同时,还能够得到正确的鉴别结果。
本发明的第7项记载的生物样品鉴别装置,是在第6项记载的生物样品鉴别装置中,对上述第2流路加压或抽吸的压力操作部是通过弹簧悬挂在上述顶板上的。
由此,能够使该装置更加小型化。
本发明的第8项记载的生物样品鉴别装置,是在第2项或第3项记载的生物样品鉴别装置中,上述鉴别单元用热敏电阻器测定上述第1流路的温度,具有以根据该测定结果使该第1流路为规定温度的方式而控制的加热器,由上述加热器使上述第1流路为规定温度后,鉴别在上述缓冲剂中移动的上述生物样品。
由此、在该装置中,因为能够使第1流路的温度为同一条件,所以在该装置中,能够得到更正确的鉴别结果。
本发明的第9项记载的生物样品鉴别装置,是在第8项记载的生物样品鉴别装置中,取代上述加热器和热敏电阻器,上述鉴别单元具有将电压施加给设置在上述平板上的加热器和热敏电阻器的加热器触点管脚和热敏电阻器触点管脚。
由此,因为能够使上述鉴别单元更加紧凑,所以能够使该装置更加小型化、轻量化和更加廉价。
本发明的第10项记载的生物样品鉴别装置,是在第8项记载的生物样品鉴别装置中,将上述加热器配置在上述第1流路上,将上述热敏电阻器配置在离开该加热器的距离仅仅为上述第1流路和上述加热器之间的距离的位置上。
由此,因为能够由上述热敏电阻器以接近实际温度的值测定上述第1流路的温度,使上述第1流路为没有误差的规定温度,所以在该装置中,能够得到更加正确的鉴别结果。
此外,本发明的第11项记载的生物样品鉴别装置,是在第8项记载的生物样品鉴别装置中,将上述热敏电阻器配置在上述第1流路上,将上述加热器配置在离开该热敏电阻器的距离仅仅为上述第1流路和上述该热敏电阻器之间的距离的位置上。
从而,和上面相同,能够得到更加正确的鉴别结果。
本发明的第12项记载的生物样品鉴别装置,是在第2项或第3项记载的生物样品鉴别装置中,上述鉴别单元具有插入设置在上述平板中的嵌合销孔的嵌合销,和使该鉴别单元低速旋转的低速旋转电机,在由该嵌合销将上述平板嵌合、固定在该鉴别单元中之后,由上述低速旋转电机使上述平板和该鉴别单元一起低速旋转,在该平板的低速旋转中,鉴别在上述缓冲剂中移动的上述生物样品。
由此,因为能够使上述平板和鉴别单元一体化,用电机使其旋转,所以在该装置中,能够得到更加正确的鉴别结果。
另外,本发明的第13项记载的生物样品鉴别装置,是在第12项记载的生物样品鉴别装置中,上述鉴别单元具有检测设在上述平板上的位置确定标记的位置确定标记检测传感器,由上述低速旋转电机使上述平板低速旋转,由该位置确定标记检测传感器检测上述平板的嵌合销孔,确定该平板的位置之后,将上述嵌合销插入到该嵌合销孔中。
从而,能够准确无误地嵌合上述平板和鉴别单元。
本发明的第14项记载的生物样品鉴别装置,是在第2项或第3项记载的生物样品鉴别装置中,上述鉴别单元具有正电极、负电极,上述填充单元以在上述第2流路的上述定量部中残留一定量的生物样品的方式,分离上述第2流路内的上述生物样品之后,将上述正电极和负电极插入到上述第1流路中,在该正电极和负电极之间施加电压,利用电泳使保存在上述定量部中的一定量的生物样品在上述缓冲剂中移动,鉴别在该缓冲剂中移动的上述生物样品。
从而,因为能够利用电泳使添加到上述第1流路中填充的缓冲剂中的生物样品移动,基于其移动状态得到鉴别结果,所以在该装置中,能够在更短的时间内得到正确的鉴别结果。
本发明的第15项记载的生物样品鉴别装置,是在第14项记载的生物样品鉴别装置中,在上述平板上设置清洗上述正电极、负电极的清洗区,上述填充单元以在上述第2流路的上述定量部中残留一定量的生物样品的方式,分离上述第2流路内的上述生物样品之后,由上述清洗区清洗上述正电极和负电极,将该正电极和负电极插入到上述第1流路中。
从而,因为在储存该装置期间能够冲洗掉附着在正电极、负电极上的灰尘等杂质,所以在该装置中,能够得到更加正确的鉴别结果。
本发明的第16项记载的生物样品鉴别装置,是在第14项记载的生物样品鉴别装置中,取代上述正电极和负电极,上述鉴别单元具有将电压施加到设在上述平板上的正电极和负电极上的2个电极触点管脚。
从而,因为能够使上述鉴别单元更加紧凑,所以能够使更加小型化、轻量化、和更加廉价。
本发明的第17项记载的生物样品鉴别装置,是在第14项记载的生物样品鉴别装置中,上述生物样品是DNA样品,上述缓冲剂包含分离用DNA接合物、DNA结合控制剂和pH缓冲剂,该分离用DNA接合物由结合有碱基序列的线性聚合物构成,所述碱基序列可以与包含在该DNA样品中的检测对象即目标DNA通过氢键结合。
从而、在该装置中,无需进行烦杂的准备操作,能够在短时间内正确鉴别作为检查对象的DNA样品的SNPs的有无。
本发明的第18项记载的生物样品鉴别装置,是在第1项记载的生物样品鉴别装置中,设置冷却该装置内的上升温度的冷却风扇,在该冷却风扇的进气口,设置遮断从该装置外部入射的光的遮光部。
从而,因为能够使光不入射到该装置内,使空气循环,冷却装置内部,所以在该装置中,能够正确地鉴别生物样品。
本发明的第19项记载的生物样品鉴别装置,是在第18项记载的生物样品鉴别装置中,上述遮光部由多孔膜构成。
从而,和上面相同,在该装置中,能够正确地鉴别生物样品。
本发明的第20项记载的生物样品鉴别装置,是在第18项记载的生物样品鉴别装置中,上述遮光部由L形或者曲柄形的档板构成。
从而,和上面相同,在该装置中能够正确地鉴别生物样品。
本发明的第21项记载的生物样品鉴别装置,是在第2项或第3项记载的生物样品鉴别装置中,上述鉴别单元具有光学检测部,检测上述第1流路中填充的上述缓冲剂的荧光度或者吸光度,基于该光学检测部的检测结果,鉴别在上述缓冲剂中移动的上述生物样品。
从而,因为能够由光学检测部扫描第1流路,检测在缓冲剂中移动的生物样品的移动状态,所以能够在短时间内得到正确的鉴别结果。
本发明的第22项记载的生物样品鉴别装置,是在第21项记载的生物样品鉴别装置中,上述光学检测部设置在使上述平板上下移动的升降台之上,在该升降台之上测定和上述平板和该升降台的距离,具有高度调整部进行调整以使该测定结果恒定。
从而,因为能够使光学检测部和平板之间的距离保持恒定,所以在该装置中,能够得到更加正确的鉴别结果。
本发明的第23项记载的生物样品鉴别方法,是在检测在缓冲剂中移动的生物样品,鉴别生物样品的生物样品鉴别方法中,利用形成了具有第1流路和第2流路的流路图案的平板,其中缓冲剂流入到第1流路,在第2流路的一部分中,包含使上述第1流路和它的一部分流路共用、保存一定量的生物样品的定量部,上述生物样品流入到包含该定量部的第2流路中;在上述第1流路中填充上述缓冲剂,在包含上述定量部的第2流路中填充上述生物样品后,使该第2流路的定量部中残存一定量的生物样品,在上述缓冲剂中仅仅添加一定量的生物样品,使该一定量的生物样品在上述缓冲剂中移动,鉴别在上述缓冲剂中移动的上述生物样品。
从而,因为仅仅在平板中添加作为鉴别对象的生物样品和缓冲剂,得到该生物样品的鉴别结果,所以无需烦杂的准备工作就能够得到正确的鉴别结果。
本发明的第24项记载的生物样品鉴别方法,是在第23项记载的生物样品鉴别方法中,使形成了具有注入上述缓冲剂的上述第1流路、包含上述定量部且注入上述生物样品的上述第2流路、以及在上述第2流路中和注入上述生物样品的样品注入部连通的空气孔的流路图案的平板高速旋转,利用离心力使上述缓冲剂流入填充到上述第1流路的同时,使上述生物样品流入到不到达上述第2流路中的上述定量部的第1流入位置,给上述第2流路的样品注入部加压,使上述第2流路中的上述生物样品从上述第1流入位置流入填充到该第2流路的包含上述定量部的第2流入位置后,使上述平板旋转,通过离心力以一定量的生物样品残留在上述第2流路的定量部中的方式,分离上述第2流路内的上述生物样品,使上述第1流路为恒定温度之后,使保持在上述定量部中的一定量的生物样品在上述缓冲剂中移动,鉴别在该缓冲剂中移动的上述生物样品。
从而,因为利用离心力能够实现缓冲的对剂流路的填充处理,利用流路中的压力差能够实现生物样品的填充处理,利用离心力能够实现将一定量的生物样品添加到缓冲剂中的定量添加处理,所以和上面相同,无需烦杂的准备工作,而且能够在短时间内得到正确的鉴别结果。
本发明的第25项记载的生物样品鉴别方法,是在第23项记载的生物样品鉴别方法中,使形成了具有注入上述缓冲剂的上述第1流路、包含上述定量部的注入上述生物样品的上述第2流路、以及在上述第2流路中和注入上述生物样品的样品注入部连通的空气孔的流路图案的平板高速旋转,利用离心力使上述缓冲剂流入填充上述第1流路的同时,使上述生物样品流入到不到达上述第2流路中的上述定量部的第1流入位置,给上述第2流路的样品注入部加压,使上述第2流路中的上述生物样品从上述第1流入位置流入填充到该第2流路的包含上述定量部的第2流入位置后,从该第2流路的空气孔进行抽吸,以在上述第2流路的定量部中残留一定量的生物样品的方式,分离上述第2流路内的上述生物样品,使上述第1流路为恒定温度之后,使保持在上述定量部中的一定量的生物样品在上述缓冲剂中移动,鉴别在该缓冲剂中移动的上述生物样品。
从而,因为能够利用离心力实现缓冲剂的对流路的填充处理,利用流路中产生的压力差能够实现生物样品对流路的填充处理,和在缓冲剂中添加一定量的生物样品的定量添加处理,所以和上面相同,能够提供无需烦杂的准备工作且能在短时间内得到正确的鉴别结果的生物样品鉴别装置。
本发明的第26项记载的生物样品鉴别用平板是用于进行生物样品鉴别的平板,具有下述流路图案,该流路图案包含用于将和上述生物样品反应的缓冲剂注入到该平板的缓冲剂注入部、和上述缓冲剂注入部连接的第1流路、用于将上述生物样品注入该平板的样品注入部、和上述样品注入部连接的第2流路,上述第2流路在它的一部分流路中包含定量部,保存提供给上述第1流路的一定量的生物样品,上述第1流路和上述第2流路通过上述定量部连接。
从而,在第1流路、第2流路中分别填充缓冲剂、生物样品时,能够提供下述生物样品鉴别用平板,其具有能够由上述定量部将一定量的生物样品添加到缓冲剂中的流路结构。
本发明的第27项记载的生物样品鉴别用平板,是在第26项记载的生物样品鉴别用平板中,上述第1流路和上述第2流路通过上述定量部平行连接。
从而,可以由定量部将一定量的生物样品添加到缓冲剂中。
本发明的第28项记载的生物样品鉴别用平板,是在第26项记载的生物样品鉴别用平板中,在上述第1流路中设置正和负电极部,或者可插入正电极、负电极的第1、第2电极插入部。
从而,能够使添加到缓冲剂中的一定量的生物样品在该缓冲剂中电泳。
本发明的第29项记载的生物样品鉴别用平板,是在第26项记载的生物样品鉴别用平板中,将上述缓冲剂注入部设置在第1流路的两端,将和上述样品注入部连通的空气孔设置在第2流路上。
从而,因为能够从第1流路的两端填充缓冲剂,所以在第1流路中不会夹有气泡,能够在短时间内填充缓冲剂。
本发明的第30项记载的生物样品鉴别用平板,是在第26项记载的生物样品鉴别用平板中,将上述缓冲剂注入上述缓冲剂注入部,将上述生物样品注入上述样品注入部后,在第1工序中,将由上述缓冲剂注入部注入的缓冲剂填充到第1流路,在第2工序中,将由上述样品注入部注入的生物样品填充到包含上述定量部的第2流路后,在第3工序中,分离上述第2流路内的上述生物样品,使一定量的上述生物样品残存在定量部中,在第4工序中,使该残存的一定量的生物样品在上述第1流路的缓冲剂中移动。
从而,因为在第1流路、第2流路中分别填充缓冲剂、生物样品,则能够在上述定量部中,将一定量的生物样品添加到缓冲剂中,所以可以去掉进行生物样品鉴别时的烦杂准备操作。
本发明的第31项记载的生物样品鉴别用平板,是在第30项记载的生物样品鉴别用平板中,上述第1工序是利用加压、抽吸或者毛细现象,将上述缓冲剂填充到上述第1流路的。
从而,能够在短时间内容易地将缓冲剂填充到第1流路中。
本发明的第32项记载的生物样品鉴别用平板,是在第30项记载的生物样品鉴别用平板中,上述第2工序是利用加压、抽吸或者毛细现象,将上述生物样品填充到包含上述定量部的上述第2流路中的。
从而,能够在短时间内容易地将生物样品填充到第2流路中。
本发明的第33项记载的生物样品鉴别用平板,是检测在缓冲剂中移动的生物样品,并鉴别生物样品的生物样品鉴别用平板,具备具有第1流路和第2流路的流路图案,缓冲剂注入到第1流路的一部分中,当使该板高速旋转时,缓冲剂被填充到第1流路,在第2流路的一部分中,包含使上述第1流路和它的一部分流路共用、保存一定量的上述生物样品的定量部,当使该板高速旋转时,上述生物样品流入到不到达上述定量部的第1流入位置,给上述样品注入部加压时,使上述第2流路中的生物样品从上述第1流入位置流入到包含上述定量部的第2流入位置。
从而,因为能够在将缓冲剂填充到第1流路中之后,将生物样品填充到第2流路,所以能够准确无误地将上述一定量的生物样品添加到缓冲剂中。
本发明的第34项记载的生物样品鉴别用平板,是在第33项记载的生物样品鉴别用平板中,在上述第1流路的一部分上具有可插入负电极、正电极的第1、第2电极插入部。
从而,能够使添加到缓冲剂中的一定量的生物样品在该缓冲剂中电泳。
本发明的第35项记载的生物样品鉴别用平板,是在第33项记载的生物样品鉴别用平板中,上述第1流路由位于以该生物样品鉴别用平板的中心作为圆心的圆的圆周方向上延伸的弧形流路的内周侧的内周流路、位于外周侧的外周流路、连接该内周流路和外周流路各自的两端的从上述圆心向放射方向延伸的放射流路形成的循环状流路构成,上述第2流路由位于上述内周流路和上述外周流路之间的上述弧形流路、及设置在该弧形流路一部上的“冂”字形流路构成,上述定量部是上述外周流路的一部分和上述第2流路的上述“冂”字形流路的一部分平行连接而成的。
从而,能够实现在上述第1流路中不含气泡地很容易地在短时间内填充缓冲剂之后,在第2流路中不含气泡地填充生物样品,由上述定量部将生物样品添加到填充在上述第1流路中的缓冲剂中。
本发明的第36项记载的生物样品鉴别用平板,是在第35项记载的生物样品鉴别用平板中,注入上述缓冲剂的和第1流路连通的上述缓冲剂注入部位于上述第1流路的内周侧。
从而,能够利用离心力将添加到缓冲剂注入部中的缓冲剂在短时间内准确无误地填充到第1流路中。
本发明的第37项记载的生物样品鉴别用平板,是在第35项记载的生物样品鉴别用平板中,被注入上述生物样品且和上述第2流路连通的样品注入部位于上述第2流路的内周侧。
从而,能够利用离心力使添加到样品注入部中的生物样品在第2流路中不含气泡地在短时间内流入。
本发明的第38项记载的生物样品鉴别用平板,是在第34项记载的生物样品鉴别用平板中,上述第1、第2电极插入部设置在上述第1流路的上述放射流路的一部分上。
从而,在将缓冲剂填充到上述第1流路中时,能够使第1、第2电极插入部的内部不含气泡。
本发明的第39项记载的生物样品鉴别用平板,是在第35项记载的生物样品鉴别用平板中,在第1流路的上述内周流路的大致中央处设置注入上述缓冲剂的缓冲剂注入部。
从而,因为一旦将缓冲剂注入上述缓冲剂注入部,则该缓冲剂从上述第1流路的内周流路的中央向其两端一分为二地进行填充,所以在利用离心力将缓冲剂填充到第1流路时,在该流路内能够不含气泡。
本发明的第40项记载的生物样品鉴别用平板,是在第35项记载的生物样品鉴别用平板中,在将上述缓冲剂填充到第1流路中时,该缓冲剂被填充到上述第1流路中的上述外周流路和上述第1、第2电极插入部中。
从而,因为能够准确无误地使添加到上述第1流路中填充的缓冲剂中的生物样品电泳,所以能够得到正确的鉴别结果。
本发明的第41项记载的生物样品鉴别用平板,是在第35项记载的生物样品鉴别用平板中,上述内周流路的上述弧形流路位于从圆弧上向上述外周流路侧稍微偏移的椭圆圆弧上。
从而,在利用离心力将缓冲剂填充到第1流路中时,能够防止缓冲剂的流动中途停止,或者在流路中包含气泡。
本发明的第42项中记载的生物样品鉴别用平板,是在第35项记载的生物样品鉴别用平板中,上述内周流路的流路宽度比上述外周流路的流路宽。
从而,因为能够缩短缓冲剂从注入到第1流路到到达第1、第2电极插入部的时间,所以在能够很好地赶走流路中的空气的同时,还能够进一步缩短缓冲剂填充到第1流路中的时间。
本发明的第43项记载的生物样品鉴别用平板,是在第35项记载的生物样品鉴别用平板中,上述外周流路具有流路长度调整部,调整从上述第1电极插入部到上述定量部的流路长度和从上述第2电极插入部到该定量部的流路长度的差值。
从而,因为能够使从第1电极插入部到定量部的长度和从第2电极插入部到定量部的长度基本相同,所以能够防止在外周流路中包含气泡。
本发明的第44项中记载的生物样品鉴别用平板,是在第35项记载的生物样品鉴别用平板中,在上述第2流路的一端设置注入上述生物样品的样品注入部,在其另一端上设置在将上述生物样品填充到上述第2流路时,保存从上述样品注入部注入的上述生物样品的样品池。
从而,能够在第2流路中产生压力差,使生物样品准确无误地填充到第2流路中。
本发明的第45项记载的生物样品鉴别用平板,是在第28项或第34项记载的生物样品鉴别用平板中,在上述第1流路的上部设置加热该第1流路的加热器和测定该第1流路的温度的热敏电阻器,在上述第1、第2电极插入部中设置正电极和负电极。
从而,在容易调整第1流路的温度,得到更正确的鉴别结果的同时,能够使安装该平板的生物样品鉴别装置更小型、更轻。
本发明的第46项记载的生物样品鉴别用平板,是在第28项或第34项记载的生物样品鉴别用平板中,上述第1、第2电极插入部具有空气孔。
从而,因为能够从设置在第1、第2电极插入部的空气孔抽出空气,所以在利用离心力将缓冲剂填充到外周流路时,能够防止包含气泡。
本发明的第47项记载的生物样品鉴别用平板,是在第44项记载的生物样品鉴别用平板中,上述样品池具有空气孔。
从而,因为能够从设置在上述样品池上的空气抽出空气,所以在将生物样品填充到第2流路时,能够防止包含气泡。
本发明的第48项记载的生物样品鉴别用平板,是在第26项或第33项记载的生物样品鉴别用平板中,上述生物样品是DNA样品,上述缓冲剂包含分离用DNA接合物、DNA结合控制剂和pH缓冲剂,该分离用DNA接合物由结合有碱基序列的线性聚合物构成,该碱基序列可以与包含在该DNA样品中的检测对象即目标DNA氢键结合。
从而、在该生物样品鉴别用平板中,能够鉴别鉴别对象即DNA样品的SNPs的有无。
本发明的第49项记载的生物样品鉴别用平板,是在第28项或第34项记载的生物样品鉴别用平板上,设置用于将上述正电极、负电极插入到上述第1、第2电极插入部中的电极插入口,在该电极插入口上粘贴覆盖薄膜。
从而,即使使该生物样品鉴别用平板高速旋转,也能够使缓冲剂不从该电极插入孔溢出。
本发明的第50项记载的生物样品鉴别用平板,是在第26项或第33项记载的生物样品鉴别用平板中,在该生物样品鉴别用平板上形成多个上述流路图案。
从而,能够利用该生物样品鉴别装置的1次操作得到多个检测结果。
本发明的第51项记载的生物样品鉴别用平板,是在第28项或第34项记载的生物样品鉴别用平板中,在该生物样品鉴别用平板上设置清洗上述正电极、负电极的清洗区,在上述清洗区清洗上述正电极、负电极之后,将该正电极和负电极插入到上述第1流路中。
从而,在测定开始前,因为能够冲洗掉附着在上述正电极、负电极上的灰尘等杂质,所以能够得到更正确的鉴别结果。
本发明的第52项记载的生物样品鉴别用平板,是在第28项或第34项记载的生物样品鉴别用平板中,上述缓冲剂注入部设在上述第1流路的两端,该缓冲剂注入部也作为上述电极部或者上述电极插入部使用。
从而,在能够使流路图案的形状简单的同时,能够使一个流路图案的整体形状紧凑,所以能够在平板上形成多个流路图案。
本发明的第53项记载的生物样品鉴别用平板,是在第26项或第33项记载的生物样品鉴别用平板中,上述第1流路和上述第2流路由形成在上述平板表面上的沟和覆盖上述平板表面的薄膜形成。
从而,因为可以以简单的结构形成密闭流路,所以能够在该平板上简单地形成流路图案。
本发明的第54项记载的生物样品鉴别用平板,是在第26项或第33项记载的生物样品鉴别用平板中,上述第1流路和上述第2流路形成在上述平板的同一表面上。
从而,能够在平板上简单地形成流路图案。
本发明的第55项记载的生物样品鉴别用平板,是在第26项或第33项记载的生物样品鉴别用平板中,上述第1流路和上述第2流路形成在上述平板的同一表面上。
从而,因为可以在不同表面上形成缓冲剂注入口和样品注入口,所以能够防止弄错而在注入口注入不同的液体。
利用本发明的生物样品鉴别装置,因为具备形成了具有第1流路和第2流路的流路图案的平板,其中缓冲剂流入到第1流路,在第2流路的一部分中,包含使上述第1流路和它的一部分流路共用,保存一定量的生物样品的定量部,上述生物样品流入到包含该定量部的第2流路中;还具有填充单元,其在该平板的上述第1流路中填充上述缓冲剂,在包含上述定量部的上述第2流路中填充上述生物样品后,使该第2流路的定量部中残存一定量的生物样品,在上述缓冲剂中仅仅添加一定量的生物样品;鉴别单元,使保持在上述定量部中的一定量的生物样品在上述缓冲剂中移动,鉴别在该缓冲剂中移动的上述生物样品,所以能够提供在进行生物样品的鉴别时,无需烦杂的准备工作且能够在短时间内得到正确的鉴别结果的生物样品鉴别装置。
而且,利用本发明的生物样品鉴别装置,因为将填充单元设置在该装置的下部,将鉴别单元设置在该的上部,设置使上述平板在上述填充单元和上述鉴别单元之间上下移动的升降台,所以能够使生物样品鉴别装置小型化和轻量化。
而且,因为上述填充单元具有使平板高速旋转的电机,上述鉴别单元具有在第2流路中产生压力差的压力操作部,所以在能够准确无误地在第1流路中填充缓冲剂、在第2流路中填充生物样品的同时,能够测定一定量的生物样品,添加到缓冲剂中。
而且,因为上述鉴别单元具有正电极、负电极,所以能够利用电泳使添加到缓冲剂中的一定量的生物样品移动。
而且,因为设置检测荧光度或者吸光度的光学检测部,扫描第1流路,检测在缓冲剂中移动的生物样品的移动状态,鉴别该生物样品,所以可以很容易地在短时间内得到正确的鉴别结果。
而且,利用本发明的生物样品鉴别方法,因为利用具有流入缓冲剂的第1流路和在该流路的一部分上,包含使上述第1流路和它的一部分流路共用、保存一定量的生物样品的定量部,上述生物样品流入到包含该定量部的流路中的第2流路的平板,使上述缓冲剂填充到上述第1流路中,使上述生物样品填充到包含上述第2流路中之后,测定一定量的生物样品并添加到缓冲剂中,之后,鉴别在缓冲剂中移动的生物样品,所以无需烦杂的准备工作,能够在短时间内正确地进行生物样品鉴别。
而且,利用本发明的生物样品鉴别用平板,因为在该平板上形成的流路图案具有第1流路和第2流路,其中缓冲剂注入到第1流路的一部分中,当使该生物样品鉴别用平板高速旋转时,则该缓冲剂被填充到第1流路;上述生物样品被注入到第2流路的一部分中,当使该生物样品鉴别用平板高速旋转时,则该生物样品离心分布,当加压时,则填充该生物样品,上述第1流路和第2流路的一部分是共用的,所以在能够使上述生物样品鉴别装置小型轻量和廉价的同时,还具有无需烦杂的准备工作且在短时间内正确地进行生物样品鉴别的效果。
具体实施方式
(实施方式1)
以下,利用图1~图14对本实施方式1的生物样品鉴别装置进行说明。
本发明实现了使生物样品在缓冲剂中移动,进行生物学的、酶的、免疫学的、和化学的检测的生物样品鉴别装置的小型化、轻量化和低价。
在本实施方式1中,为了具体地进行说明,上述生物样品是DNA样品,上述缓冲剂是在分离用DNA接合物中包含MgCl2等起DNA结合控制剂和电解质的作用的pH缓冲剂的DNA接合液,本生物样品鉴别装置是在上述DNA接合液中添加一定量的上述DNA样品并使其电泳,鉴别该DNA样品的SNPs(单核苷酸多态)的有无的装置。
图1是本实施方式1的生物样品鉴别装置的结构图。
如图1所示,本实施方式1的生物样品鉴别装置100具有:填充单元20,将上述DNA接合液填充到平板10上形成的流路中,将DNA样品定量添加到填充有该DNA接合液的流路中;鉴别单元30,对平板10加压、加热、施加电压,使上述DNA样品在上述DNA接合液中电泳,鉴别SNPs的有无;升降台50,利用上下移动电机51使上述平板上下移动;和控制基板68,控制本装置100的动作。
本装置100的结构是,在装置的下部配置升降台50,在该升降台50上配置填充单元20,而且在该升降台50的上方配置鉴别单元30,装置结构更加紧凑。
以下,描述各单元的详细结构。
上述填充单元20具有:使上述平板10高速旋转的高速旋转电机21;保持上述平板10的平板保持部22,将它的一部分固定在该装置100内,通过该筐体60上设置的门61,从该装置100的内部向外部或者从外部向内部移动;平板确认传感器23,在测定开始前确认平板的有无;和加压部24,对流路加压,使在流路中产生压力差。
上述鉴别单元30具有:将平板10固定在该鉴别单元30上嵌合销31;将电压施加到上述平板10中形成的流路上的正、负电极32a,32b;将该流路保持在一定温度的加热器33;固定上述平板10和鉴别单元30时进行位置确定的位置确定标记检测传感器35;保持上述平板10的箝位器36;检测平板10上设置的流路的温度的热敏电阻器34;和使平板低速旋转的低速旋转电机38。
在本实施方式1的装置100中,为了使该装置结构紧凑,除上述鉴别单元30的构成部件之外,还在设在该装置上部的顶板37上设置上述填充单元20的构成部件即上述加压部24。
在上述顶板37上设置的嵌合销31、正、负电极32a、32b、加热器33、热敏电阻器34、箝位器36、和加压部24上,设置对平板10施加适当的压力的弹簧,利用该弹簧按压平板10。
在本实施方式1的装置100中,为了鉴别在DNA接合液中移动的DNA样品,具有检测在该DNA接合液中移动的上述DNA样品的荧光度或者吸光度的光学检测部40,从上述光学检测部40的检测结果判断DNA样品在DNA接合液中的移动状态,基于该判断结果鉴别DNA样品的SNPs的有无。另外,在本实施方式1中,上述光学检测部40设置在升降台50上。
在上述加热器33上,设置检测加热器的温度的加热器温度检测传感器55,在装置100内,设置检测该装置内的温度的装置内温度检测传感器54。
而且,本生物样品鉴别装置100中设有通过泵管53连接到检测该装置内的温度的装置内温度检测传感器54、上述加压部24上的加压泵52、高压电源66、装置电源67。在该装置100的筐体60中,具有切换装置100的开、关状态的电源开关62、在该电源开关62为打开状态时点亮的LED63、冷却装置100内部的冷却风扇64、和防止装置100振动的可调节高度的橡胶腿65a,65b。
这里,上述装置100中设置的冷却风扇64将外部的空气引入内部,内部上升的空气逸出到外部,以进行冷却。但是,因为本生物样品鉴别装置100是在光学检测部40中检测平板上的光强,从而得到检测结果的,所以必须使光不侵入到装置100内部。因此,在本实施方式1中,在冷却风扇64上设置遮光部,通过空气但不能通过光线。
图2是表示遮光部的结构例子的截面图。上述遮光部的第1个例子是,考虑在安装有冷却风扇64的筐体60的内侧,设置图2(a)所示的遮光但可以充分地通过空气的曲柄形或L形隔板69a,作为第2个例子,考虑在安装有冷却风扇64的筐体60的内侧,设置图2(b)所示的遮光但透气的过滤器69b。另外,作为上述过滤器69b的材料,列举重叠多张多孔薄膜、用连通管连接微小的细孔的多孔结构的材料等例子。
接下来,对平板10进行说明。
图3(a)是表示本实施方式1的平板的上表面的图形,图3(b)是表示平板的下表面的图形,图3(c)是表示平板的A-A截面的图形,图4是表示平板上形成的图案的详细形状的图形。
如图3(a)所示,本实施方式1的平板10在其中央设置在使本平板10旋转时为了和电机等接合而使用的开口部10a,还设有图1所示的本生物样品鉴别装置100内的顶板37上设置的嵌合销31的插入点即嵌合销孔11。然后在该平板10的下表面上,如图3(b)所示,设置用于使DNA样品在DNA接合液中移动的流路图案110、和由上述平板确认传感器23检测的平板确认标记13,另外,在该平板10的上表面上,如图3(a)所示,设置由上述位置确定标记检测传感器35检测的位置确定标记12、注入由DNA接合液和试样形成的DNA样品的注入口123、124、插入各电极32a、32b的电极插入口121、122、空气孔131、132、135等。
在上述平板10的下表面上,如图3(c)所示,以阻塞平板10上形成的上述流路图案110的方式贴上毛细管封口14,然后,在该平板10的上表面上,以仅仅阻塞上述电极插入口的方式贴上覆盖薄膜15。因为需要由光学检测部40测定流路中的DNA接合液的吸光度、或者荧光度,所以最好上述毛细管封口14是透明的。
以下,利用图4对平板进行详细说明。
上述流路图案110具有填充DNA接合液的第1流路116和填充DNA样品的第2流路117,上述第1流路116具有由平板内周侧的流路即内周流路116a和外周侧的流路即外周流路116b形成的循环形状。详细地说,上述流路图案110具有:位于上述内周流路116a到平板10的内周侧、注入使DNA样品分离的DNA接合液的缓冲剂注入部113;位于上述第2流路117到平板10的内周侧、注入DNA样品的样品注入部114;由该样品注入部114注入的DNA样品通过上述第2流路移动的移动末端即样品池115;插入负电极的第1电极插入部111;和插入正电极的第2电极插入部112。上述第1流路116的内周流路116a连接在缓冲剂注入部113和第1电极插入部111之间,以及缓冲剂注入部113和第2电极插入部112之间,上述外周流路116b连接在上述第1电极插入部111和第2电极插入部112之间。上述第2流路117连接在第2电极插入部112和样品池115之间,该流路的一部分和上述第1流路116的一部分是共用的,而且包含定量部117a,保持添加到该第1流路116中填充的DNA接合液中的一定量的DNA样品。在利用上述生物样品鉴别装置100鉴别DNA样品的SNPs的有无时,通过由上述光学检测部40测定上述外周流路116b的一部分即泳道的吸光度、或者荧光度,来鉴别定量添加的DNA样品的SNPs的有无。
这里,在由上述光学检测部40检测泳道的荧光度时,因为如果泳道的深度过深,则荧光度的检测效率差,所以优选流路的宽度宽、深度浅。列举例如宽300μm、深50μm的流路。另一方面,在由光学检测部40检测泳道的吸光度时,因为如果泳道的深度过浅,则难以对吸光度进行检测,所以优选流路的深度适当,列举例如宽300μm、深300μm的流路。但是,考虑到电泳的分离能力,能够做到的话,希望流路的宽度小。
而且,在上述流路图案110中,在没有测定时用于使上述电极32a,32b待机的第1、第2电极待机孔118,119设置在第1、第2电极插入部111、112的同心圆上,而且,在没有用加压部24加压时用于使该加压部24待机的加压待机孔136设置在样品注入部114的同心圆上。在述第1、第2电极插入部111,112中,设置分别插入负电极32a、正电极32b的电极插入口121、122和空气孔131、132,在缓冲剂注入部113、样品注入部1114上分别设置注入口123,124,在样品池115上设置空气孔135。
以下、对到鉴别DNA样品的SNPs(单核苷酸多态)的有无为止的生物样品鉴别装置的具体操作和动作进行说明。
图5是表示本实施方式1的生物样品鉴别装置的一系列动作的流程图。
(步骤S1)
首先,准备作为试样的DNA样品、和DNA接合液,通过利用注射器的手工操作,如图6(a)所示,将DNA接合液Dc从注入口123注入到平板10上设置的流路图案110的缓冲剂注入部113中,将DNA样品Ds从注入口124注入到样品注入部114中。
本来DNA是双链的螺旋结构,但在本实施方式中,作为DNA样品,准备包含将要鉴别的SNPs部位的约60个碱基长度的单链DNA。另外,因为DNA的提取方法和单链化与本发明没有直接关系,所以省略详细说明。
如上所述,DNA接合液的物性是包含分离周DNA接合物、起电解质的作用的pH缓冲剂、和MgCl2等DNA结合力控制剂。
上述分离用DNA接合物是在6~12个碱基长度的单链DNA的5’末端上,共价键结合高分子线性聚合物,该单链DNA包含与含有想鉴别的SNPs部位的DNA的正常型互补,和突变体不互补的序列。换言之,在DNA接合液中,具有对正常型DNA的结合力强、对变异体DNA的结合力弱的特性。而且,该DNA接合液在电泳时结合在5’末端的线性聚合物成为重物,所以具有电泳速度相当慢的特性。
这里,示出注入到上述缓冲剂注入部113中的DNA接合液的具体制作方法的一个例子。
首先,分离用DNA接合物使具有和DNA样品的碱基序列互补的碱基序列的DNA的5’末端氨基化(通常是通过己基氨基化),加入灭菌后的超纯水稀释到2.6mM。接下来,用DMSO(二甲亚砜,DimethylSulphoxide)稀释,使MOSU(甲基丙烯酰氧基琥珀酰亚胺)稀释到71.388mM。然后,添加这样得到的氨基化DNA和MOSU并调整,使其比率为1∶50。之后,对上述调整溶液添加和氨基化DNA的量等量的、用碳酸氢钠和氢氧化钠调整后的溶液,调整pH值,使pH为9。将以上得到的溶液振动一晚,之后,使用HPLC(High Performance LiquidChromatography:高效液相色谱),使振荡后的溶液中的乙烯基化DNA和氨基化DNA、MOSU及其它物质分离。因为乙烯基化DNA包含溶出剂(TEAA;三乙胺-醋酸和乙腈的混合液),进一步用具有真空干燥功能的离心蒸发器减压浓缩。接下来,用53μmol氮气取代聚合溶液即10%的AAM(丙烯酰胺)。再用被超声波脱气后的灭菌超纯水稀释聚合引发剂即1.34%的TEMD(N,N,N’N’-四甲基乙胺)。同样用被超声脱气后灭菌超纯水稀释聚合引发剂的1.34%的APS(过硫酸铵)。再用灭菌超纯水稀释浓缩的乙烯基化DNA。之后,为了合成100μl的分离用DNA接合物,加入34μl的上述AAM,各为5μl的上述TEMD和APS,相对于AAM为0.01%mol~0.05%mol的乙烯基化DNA,再添加灭菌超纯水,使其为100μl,放置约60分钟,得到丙烯酰胺化的分离用DNA接合物。之后,在这样得到上述分离用DNA接合物中添加pH缓冲剂和DNA结合力控制剂,制作DNA接合液。
如上所述制备DNA样品或者DNA接合液之后,用移移管等将该DNA样品和DNA接合液定量分开注入平板10的DNA注入部124或者缓冲液注入部123。分注量根据流路图案的尺寸而不同,例如这里DNA接合液为18微升、DNA样品为2微升。
(步骤S2)
上述步骤S1中,从平板10的各注入口注入DNA接合液、或者DNA样品之后,使本装置100的电源开关62为打开状态,操作操作按钮(未图示)等,通过门61从筐体60中拉出平板保持部22,在该平板保持部22上放置注入DNA接合液Dc和DNA样品Ds后的平板10。之后再次操作操作按钮,进行将该平板保持部22拉到筐体60内的平板加载。一旦利用该步骤S2的动作拉入平板保持部22,则平板10被自动设置在开口部10a与高速旋转电机21的平板接收部21a配合的位置上。这一状态的升降台50的位置处于最低点。
(步骤S3)
如上所述平板10被装载到生物样品鉴别装置100内的同时,升降台50利用上下移动电机51从上述最低点上升到平板10保持在箝位器36上的位置即第1级处。此时,嵌入升降台50以及光学检测部40、高速旋转电机21、平板确认传感器23、和该高速旋转电机21的平板接收部21a中的平板10上升,但因为平板保持部22固定在装置上,所以不会移动。从而能够以平板的重心为中心,将平板10固定在装置内的电机等上。
图7(a)是表示本实施方式1的生物样品鉴别装置的升降台上升到上述第1级的位置时的状态的图形。
以下,详细示出直到上述平板10成为保持在箝位器3中的状态为止的动作。首先,平板10在装载在生物样品鉴别装置100内的同时,升降台50利用上下移动电机51从最低点开始上升,如图1所示,平板10的开口部10a嵌入高速旋转电机21的平板接收部21a。之后,升降台50进一步上升,上述平板10和高速旋转电机21成为一体并上升。接下来,如果升降台50上升到某个位置,位于该平板10上方的箝位器36的下表面设置的磁石和高速旋转电机21的由金属形成的平板接收部21a被连接起来,从而平板10被保持在箝位器36上。在这样被连接起来时,升降台50停止,该停止位置是升降台50的第1级的位置。上述升降台50的第1级的位置是例如,从该升降台50的最低点上升8mm后的位置。
(步骤S4~步骤S5)
然后,上述升降台50在如上所述移动到第1级的位置之后、在该第1级的位置上,由填充单元20进行将DNA接合液填充到第1流路116中的填充处理。此时,在进行该填充处理之前,首先确认平板10是否位于该装置内。
通过由上述平板确认传感器23检测平板10下表面设置的平板确认标记13,确认平板10的有无。这里,上述平板10的平板确认标记13由凹槽和标记等构成,例如,这里是贴上氧化铝带。然后,在利用高速旋转电机21使平板10旋转时,反射型的光学传感器等即平板确认传感器23测定平板10的下表面。此时,在平板确认传感器23中,在平板确认标记13即氧化铝带和该氧化铝带以外的部分,产生图8所示的输出信号的差,所以在输出信号中如果存在上升和下降,则判断出平板10存在,另一方面,如果在出力信号没有上升和下降,则判断出平板10不存在。
然后,如果平板确认传感器23的判断结果是没有平板10,此时中止动作,另一方面,如果判断结果是有平板10,则使例如填充单元20的高速旋转电机21以预定转数、这里是例如约4000rpm,高速旋转约1~2分钟,将DNA接合液填充到该流路图案的第1流路116中。
下面,利用图6(a)~(c)对在流路图案110中填充DNA接合液的状态进行说明。
首先,如果利用上述高速旋转电机21使平板10高速旋转,则如图6(a)所示、注入到流路图案110中的缓冲剂注入部113中的DNA接合液由于该高速旋转产生的离心力而如图6(b)所示,从上述缓冲剂注入部113向第1流路116的内周流路116a移动,分别到达第1、第2电极插入部111、112。之后,从该第1、第2电极插入部111、112向第1流路116的外周流路116b移动,最终如图6(c)所示,填充到第1、第2电极插入部111、112和该外周流路116b中。因为外周流路116b中原来存在的空气从样品池115的空气孔135排出了,所以该DNA接合液光滑地填充在外周流路116b中。
这里,在上述接合物填充处理中,在上述第1流路116的内周流路116a侧不填充DNA接合液是因为,在将电极插入上述第1,第2电极插入部111、112、施加电压时,在内周流路116a侧没有进行电泳。因此,在上述步骤S1中,注入到缓冲剂注入部113中的DNA接合液的量优选是在接合物填充处理后DNA接合液在内周流路116a中没有残留的量。另外,在后述步骤中,需要使DNA样品流入外周流路116b和其一部分流路共用的定量部117a中。从而,需要使注入上述缓冲剂注入部113中的DNA接合液的量是该定量部117a的流路没有被该DNA接合液填充的量,特别优选图11的(1)~(4)所示的定量部117a的流路高度的一半以下收纳的量。这是因为存在下述问题,即如果DNA接合液的量超过定量部117a的流路高度一般以上,则DNA接合液向第2流路117的方向溢出。在本实施方式1中,DNA接合液的量为约18微升比较好。
另一方面,注入到样品注入部114中的DNA样品在上述填充单元20进行的接合物填充处理中,由上述填充单元20利用离心力使其从第2流路117向圆周方向移动,分布在第2流路117的一部分中。因为外周流路116b或者第2流路117中原来存在的空气从样品池115的空气孔135排出,所以DNA样品也光滑地分别在第2流路117的一部分中。
此时,如果注入上述样品注入部114的上述DNA样品的量多,则在填充单元20的接合物填充处理中,在DNA接合液被填充到第1流路116的外周流路116b中之前,DNA样品流入定量部117a,其结果是,DNA样品也流到该外周流路116b中。因此,注入上述样品注入部114的DNA样品的量为不会由于离心力而到达上述外周流路116b中的量,换言之,注入在图6(b)、(c)所示的第2流路117的途中,具体而言,没有到达定量部的位置(以下,称为“第1的流入位置”。)E1处移动中止的量。
而且,因为DNA样品无需是填充在整个第2流路117中的量,填充在第2流路117中的一部分中,即定量部117a的一部分中的量较好,故优选少量。在本实施方式1中,优选DNA样品的量为约2微升。
这里,对平板10上设置的流路图案110的形状特征进行详细说明。图9是表示本实施方式1的平板上形成的流路图案的一个例子的图形。
使DNA样品在平板10上设置的流路图案110的外周流路116b的一部分即泳道C中电泳,为了得到正确的检测结果,需要使上述外周流路116b中没有气泡。因此,在本实施方式1的流路图案110中,在注入和填充DNA接合液和DNA样品时,或者测定DNA样品时,或者对DNA接合液添加定量的DNA样品时,为了使外周流路116b中不含气泡,要采取各种办法。
下面进行具体描述。本流路图案110的第1个特征在于缓冲剂注入部113的形状和其被配置的位置。
在本实施方式1中,如图9所示,缓冲剂注入部113位于第1流路116的内周侧,并且其出口分为2个支路,DNA接合液分流并移动到内周流路116a的两端。从而,一旦DNA接合液被注入到缓冲剂注入部113中,则由于上述平板10的高速旋转产生的向外周侧的离心力而在缓冲剂注入部113的出口一分为二,向着内周流路116a的两端在短时间内平滑移动,通过第1、第2电极插入部111,112,从外周流路116b的两端被填充,所以能够不含气泡、准确地填充在上述外周流路116b中。不用说在第1流路的两端设置缓冲剂注入部,从两处注入DNA接合液也能得到相同的效果。另外,如本实施方式1所示,因为具有在内周流路116a侧设置1处上述缓冲剂注入部113,在该缓冲剂注入部113的出口分为两个支路的形状,所以没有从流路的两端分别注入该DNA接合液的必要,即使不控制将缓冲剂分别注入第1流路116的两端的时间和注入量,也能得到好的效果。从而能够丢掉由于控制DNA接合液的注入时间和注入量而产生的测定误差。而且,在第1流路116上设置上述缓冲剂注入部113时,因为如图9所示将其设置在内周流路116a的中央,所以在将DNA接合液填充到外周流路116b中时,能够防止该DNA接合液相对于第1流路116偏移注入等而导致在外周流路116b中产生气泡。
第2个特征在于第1、第2电极插入部111,112的配置位置。
在本实施方式1中,如图9所示,将各电极插入部111,112设置在第1流路116的放射方向的一部分上。从而、在利用离心力填充DNA接合液时,能够使该各电极插入部111,112的内部不含气泡。例如,如果上述各电极插入部111,112设置在第1流路116的圆周方向的一部分上,则因为注入第1流路116的液体由于离心力而在放射方向移动,在上述各电极插入部内部存在产生气泡的可能性。
第3个特征在于第1、第2流路116、117的各拐角R的大小。
在本实施方式1中,以流路图案110的第1、第2流路116、117的拐角R的曲率全部在0.5以上的方式构成,由于采用这种结构,利用平板旋转产生的向外周侧的离心力填充DNA接合液时,能够使该第1、第2流路116、117的所有角部不包含气泡。
第4个特征在于内周流路116a的形状。
本实施方式1的内周流路116a如图9所示,不是形成为同心圆弧形,而是以随着远离各电极插入部111、112,向外周侧偏离的方式形成为椭圆圆弧形状。从而在将DNA接合液填充到第1流路116中时,能够利用平板的高速旋转产生的离心力防止DNA接合液在途中流走、冲击气泡。而且,因为和外周流路116b相比增大了内周流路116a的流路宽度,所以使DNA接合液在短时间内从缓冲剂注入部113移动到第1,第2电极插入部111,112中,能够很好地消除气泡之外,还具有能够缩短DNA接合液的填充处理时间的效果。
第5个特征在于第2流路117的A部分的形状。
在本实施方式1中,图9所示的第2流路117中包含的定量部117a是第2流路117的一部分,该第2流路117的一部分和外周流路116b的一部分流路是共用的,在该共用流路部分中,能够在测定一定量的DNA样品的同时,将该定量的DNA样品添加到外周流路116b中填充的DNA接合液中。该第2流路117中的定量部117a和外周流路116b相比配置在平板10的内周侧。
例如,在本实施方式1中,如图9所示,基本呈由平板10的放射方向部分和圆周方向部分构成的“冂”状,在该“冂”状的圆周方向部分上配置上述定量部117a,使DNA接合液和一定量的DNA样品平行接触。
而且,在本实施方式1中,因为在第2流路117中,缩短了样品池115和上述定量部117a间的流路,所以在DNA样品的定量添加处理时,能够防止DNA接合液流入样品池115,还能够很好地消除第2流路117中产生的气泡。
另外,在本实施方式1中,如图9所示,因为样品注入部114和第2流路117相比位于内周侧,所以能够使注入该样品注入部114的DNA样品在第2流路中在短时间内光滑地移动。
第6个特征在于外周流路116b的B部分的形状。
在本实施方式1中,如图9所示,在外周流路116b的B部分设置弯折部,调整离外周流路116b两端的流路长度。例如,如果外周流路116b的从第1电极插入部111到定量部117a的流路长度和从第2电极插入部112到定量部117a的流路长度相差极大,例如B部分的长度短,则在外周流路116b中存在产生气泡的可能性。
第7个特征在于:在第1,第2电极插入部111,112和样品池115中分别设置空气孔。
因为能够利用设置在第1、第2电极插入部111,112上的空气孔131,132赶走空气,所以能够利用高速旋转的离心力将注入缓冲剂注入部113的DNA接合液不冲击气泡地填充在外周流路116b中。另外,因为能够利用设在上述样品池115上的空气孔135排出空气,所以利用加压部24的加压处理填充在第2流路116b中的DNA样品能够利用高速旋转的离心力在定量部117a部分和其以外的区域、例如样品池115和样品注入部114部分中使其分布域分离。从而能够对DNA接合液添加一定量的DNA样品。
第8个特征是,如图3(c)所示,在第1、第2电极插入部111、112的电极插入口121、122上贴上覆盖薄膜15。
从而,在接合物填充处理中使平板高速旋转时,能够防止DNA接合液飞散、DNA接合液不够、没有将DNA接合液填充到外周流路116b中。
在缓冲剂注入部113、样品注入部114的注入口123、124上,无需贴上覆盖薄膜15。其理由是,因为缓冲剂注入部113、样品注入部114各自的注入口123、124设置在图4所示平板的内周侧,如果使平板高速旋转,则各样品由于离心力而向平板的外周侧移动,所以DNA接合液和DNA样品不会从各注入部113,114飞散。
(步骤S6)
在上述步骤S5中,在将DNA接合液或者DNA样品注入具有以上特征的平板10,由填充单元20进行DNA接合液的填充动作结束之后,升降台50为了使上述平板10和鉴别单元30嵌合而进一步上升。但是,为了使上述鉴别单元30和平板10嵌合,需要将该鉴别单元30的嵌合销31插入平板10的嵌合销孔11,所以为了检测平板10的嵌合销孔11的位置,需要确定平板10的位置。
因此,在本实施方式1中,如图3(a)所示,在平板10的上表面设置位置确定标记12,由位置确定标记检测传感器35检测该位置确定标记12,确定能够嵌合鉴别单元30和平板10的位置。另外,如果填充单元20的高速旋转电机21是伺服电机,因为在接合物填充处理中,能够限定高速旋转后平板10的位置,所以无需确定平板10的位置。
该鉴别单元30的嵌合位置检测方法是,和前述步骤S4的操作相同,在由低速旋转电机38使鉴别单元30旋转时,如果用例如反射型传感器等位置确定标记检测传感器35测定平板10的上表面,则因为在位置确定标记12即标记部和该标记以外的地方产生图8所示的输出信号差,所以根据该上升和下降来确定鉴别单元30的位置。这里,在利用低速旋转电机38使鉴别单元30旋转、进行位置确定时,鉴别单元30的很多结构元件设置在顶板37上,因为它们的绝缘线、圆管类包扎着存在于该鉴别单元30周围(未图示),所以在以上述绝缘线、圆管类不缠绕的方式,向右·左方向旋转半圈到3/4地依次旋转,检测位置之后,在旋转角度少的方向上旋转,确定鉴别单元30的位置。
(步骤S7)
按上述方式确定鉴别单元30的位置之后,为了嵌合上述平板10和鉴别单元30,升降台50利用上下移动电机51从图7(a)所示的第1级位置上升到图7(d)所示的第2级位置。
以下,利用图7(b)~图7(d)对到上述平板10和鉴别单元30嵌合为止的状态进行详细说明。
首先,鉴别单元30的嵌合销31开始插入平板10的嵌合销孔11(图7(b)),然后,上述鉴别单元30的电极32a,32b插入平板10的第1、第2电极插入部111,112的电极插入口121,122,加压部24接触平板10的加压待机孔136后(图7(c)),加热器33上升,直到和平板10接触(图7(d))。其结果是,形成嵌合销31、电极32a、32b、加压部24、加热器33、和热敏电阻器34被下压到平板10中的状态,鉴别单元30和平板10成为嵌合状态。因此,如图7(d)所示,鉴别单元30和平板10嵌合时升降台50的位置为第2级的位置。该升降台50的第2级位置是,例如从图7(a)所示的第1级的位置上升6.8mm的位置。
然后,升降台50上升到第2级的位置,平板10和鉴别单元30的各结构元件嵌合之后,由热敏电阻器34测定外周流路116b的温度,根据该测定结果控制加热器33,同时将外周流路116b的温度保持在规定温度。这里,使外周流路116b的温度为规定温度的理由是,在由光学检测部40检测流路内的吸光度、荧光度时,存在使其温度条件恒定的必要,该规定温度最好是比室温高的恒定温度。上述规定温度根据填充的DNA接合液和添加到该DNA接合液中的DNA样品决定,在例如DNA样品是40-60碱基,而且具有和检测对象即目标DNA互补的序列的DNA接合液的DNA序列是6-8碱基时,优选外周流路116b的温度是25度~45度。该外周流路116b的温度控制由顶板37上设置的热敏电阻器34进行。
此时,加热器33和热敏电阻器34相对于外周流路116b的设置位置可以是例如,如图10(a)所示,将加热器33设置在外周流路116b的正上方,将热敏电阻器34设置在加热器33的旁边,而且图中的距离L1,L2相同的位置上,将加热器33压在外周流路116b的正上方,没有浪费地进行加热,由热敏电阻器34测定平板10的温度,根据该测定结果推测外周流路116b的温度,对加热器33进行控制,还可以如图10(b)所示,将加热器33配置在外周流路116b的旁边,而且图中的距离L1,L2相同的位置上,将热敏电阻器34配置在该外周流路116b的正上方,由热敏电阻器34测定外周流路116b的正确温度,同时对加热器33进行控制。还可以在加热器33上设置的加热器温度检测传感器(未图示)中测定加热器的温度上升,预先测定从加热器33向平板10传送的传热量,测定平板10和加热器33和的温差,对外周流路116b的温度进行控制。
(步骤S8)
按上述方式控制加热器33,使外周流路116b为规定温度后,将由上述高压电源66供给的电压施加给顶板37上设置的电极32a,32b,进行接合液精制处理。此时,施加给外周流路116b的电压为约0.5KV到5KV,但优选1KV到1.5KV。
上述步骤S7中对DNA接合液施加电压、进行接合液精制处理是为了除去制作DNA接合液时产生的不便(DNA接合液中包含的未反应的DNA和分子量小的接合物),得到纯DNA接合液。此时除去的未反应的DNA和分子量小的接合物一直移动到插入正电极的第2电极插入部112并保持在其中。
(步骤S9~步骤S12)
上述接合液精制处理结束后,利用填充单元20使在上述步骤S5中一直分布到第2流路117的第1流入位置E1的DNA样品一直分布到包含定量部117a的第2流入位置E2。
例如通过使加压部24和样品注入部114的注入口124接触,从注入口124给保持在样品注入部114中的DNA样品加压,以进行该处理。
从而,在本实施方式1中,为了使上述加压部24的位置从现在的加压待机孔136上移到注入口124上,使升降台50从第2级的位置一次下降到第1级的位置,由低速旋转电机38使鉴别单元30稍稍旋转,这里是旋转约10度后,使升降台50上升到第2级的位置。如果采用这一方式,使升降台50上升到第2级的位置,进行加压处理时,能够使上述加压部24和样品注入部114的注入口124接触。
另外,此时,因为上述电极32a,32b也同时旋转,所以将该电极32a、32b插入和第1,第2电极插入部111,112同心的圆上设置的第1,第2电极待机孔118,119中并使其待机。
然后,在使上述电极32a,32b在第1,第2电极待机孔118,119中待机的状态,利用加压部24给保持DNA样品的样品注入部114加压。
利用该加压处理,如图6(b),(c)所示,在上述步骤S5的DNA接合液的填充处理中,能够使在第2流路117的圆周方向上仅仅离心分布的DNA样品如图6(d)所示,从第2电极插入部112向该第2流路117的放射方向移动,使它的一部分一直移动到样品池115,将DNA样品填充在第2流路117中。
在上述步骤S12的加压处理后,使升降台50从第2级的位置下降到第1级的位置(步骤S13),由填充单元20使填充在上述第2流路117中的DNA样品以残留在定量部117a中的方式分离,利用离心力将一定量的DNA样品添加到填充有上述DNA接合液的外周流路116b的一部分中(步骤S14)。
例如在这里,利用填充单元20的高速旋转电机21使平板10以规定转数旋转规定的时间,这里是以约4000rpm旋转10秒,使如图6(d)所示填充在样品注入部114和样品池115间的第2流路117中的DNA样品由于高速旋转产生的离心力而如图6(e)所示,仅仅残留在定量部117a的一部分中。这样就可以将一定量的DNA样品添加到外周流路116b中填充的DNA接合液中。
在图11的(1)~(4)中示出以上记载的DNA样品的移动状态。图11中的(1)是DNA接合液的填充处理结束后的状态,在填充有DNA接合液的区域没有DNA样品,在第2流路117的第1流入位置E1,移动停止,DNA样品处于在第2流路117上离心分布的状态。之后,一旦进行加压部24的加压处理,则如图11中的(2)所示,在第2流路117上离心分布状态的DNA样品如图11中的(3)所示,一直移动到样品池115,DNA样品填充到第2流路117中。之后,利用高速旋转电机21使平板10高速旋转,则成为图11(4)的状态,在第2流路117的定量部117a中,一定量的DNA样品和DNA接合液平行接触,形成被添加的状态。
(步骤S15)
之后,为了进行鉴别单元30的测定操作,需要由上下移动电机51使升降台50从第1级的位置上升到第2级的位置,此时,和上述步骤S7的处理相同,由位置确定标记检测传感器35检测上述平板10的上表面上设置的位置确定标记12,进行平板10的位置确定。置于此时的具体操作,因为和上述步骤S6的操作相同,所以省略说明。
(步骤S16~步骤S17)
确定平板10的位置之后,利用上下移动电机51使升降台50上升到第2级的位置,将顶板37的嵌合销31插入平板10的嵌合销孔11,使顶板37和平板10嵌合。从而,将加热器33插入外周流路116b上,将电极32a,b插入电极插入部111,112。然后,用加热器33将外周流路116b加热到规定的温度,由高压电源66供给的电压给电极32a,32b施加数百V的电压,使DNA样品在填充有DNA接合液的外周流路116b中电泳。此时,在外周流路116b和第2流路117包含的定量部117a中产生电场,定量部117a残存的一定量的DNA样品Ds从外周流路116b中向正电极的电极插入部112侧电泳。之后,在该DNA样品的泳动状态,进行利用光学检测部40检测上述外周流路116b的吸光度、或者荧光度的光学检测处理。
在图11(5)~(8)中示出此时DNA样品的状态。图11(5)~(8)表示开始施加电压,DNA样品在外周流路116b中填充的DNA接合液中电泳的状态。
这样,没有在DNA接合液中搅拌混合DNA样品,只是使其和DNA接合液平行接触,如果给外周流路116b施加电压,DNA样品就会通过电泳在DNA接合液的内部移动。
光学检测部40进行的吸光度、或者荧光度检测是,用低速旋转电机38使和顶板37为嵌合状态的平板10相对于升降台50上的光学检测部40旋转,每隔规定时间,例如这里是从测定开始每过1分钟,检测外周流路116b的泳道C的一部分的吸光度、或者荧光度。另外,为了表示在测定中,在对上述电极32a,32b施加电压的同时,如果点亮第2个LED(未图示),就能够防止在测定中错误地打开装置100的门61。
另外,上述光学检测部40进行的吸光度、或者荧光度检测是,由低速旋转电机38反复进行使嵌合的平板10和顶板37旋转约1圈之后反转、回到初始位置的操作,在旋转中利用光学检测部40扫描流路图案110的外周流路116b的泳道C,测定该泳道C的吸光度或者荧光度。此时光学检测部40在泳道C的扫描方向仅仅是DNA样品在DNA接合液中泳动的方向,在相反的方向上不扫描。
图12是表示在本实施方式1的生物样品鉴别装置中,利用吸光度(260nm)检测泳道C中的DNA样品时的检测结果的图。这里,将在10mM的Tris-Borate缓冲液中添加0.5mM的MgCl2作为DNA结合控制剂的溶液和分离用DNA接合物(接合物5’-TAACGGT-3’)混合后的DNA接合液填充到外周流路116中,在该外周流路116中注入包含突变DNA(5’-ATGTGGAACCTTTACTAAAG-3’)和野生DNA(5’-ATGTGGAACCGTTACTAAAG-3’)的标识的DNA样品,使之在外周流路116b的泳道C中电泳。
图12中,横轴表示DNA样品在外周流路116b中的泳道流路C泳动的距离。在图12中,DNA样品从图的左边向右泳动。换言之,图12中的左侧是外周流路116b的泳道流路C的定量部117a侧,右侧是泳道流路C的正电极插入部112侧。另外,纵轴表示吸光度,从上面开始表示每过1分钟定时器时钟发生变化后的波形。
来看图12,可以看到一个峰慢慢地分为两个峰的状态。根据该波形图能够鉴别,在试样即DNA样品中,存在基本等量的正常DNA和突变DNA。
如果在DNA样品中包含突变DNA(正常DNA),如图13所示,和具有与该突变DNA互补的序列的分离用DNA接合物中获得的野生DNA(异常体DNA)相比,该突变DNA的泳动速度慢,其结果是,在光学检测部40中检测泳道C的吸光度时,如图12所示,野生DNA和突变DNA称为分离的状态,吸光度的峰值出现2次。另一方面,如果在DNA样品中不含突变DNA,则吸光度的峰值仅仅出现1次。从而,可以鉴别在DNA样品中是否包含突变DNA。
图12中,图右侧的山因为泳动速度快,所以是变异体DNA,图左侧的山因为泳动速度慢,所以是正常态。
而且,在本实施方式1的生物样品鉴别装置中,也可以不利用低速旋转电机38使平板10旋转,测定外周流路116b的泳道C整体的吸光度,而是测定外周流路116b的泳道C的某一点的吸光度。
另外,还存在下述方法,即不测定吸光度,而是在DNA末端修饰荧光物质(例如Cy5、FITC等),检测荧光。
这里,测定吸光度或者荧光度时,为了总得到正确的结果,优选不是由上述光学检测部40在泳道C的一点上测定吸光度,而是如图12所示,由低速旋转电机38使平板10低速旋转,用光学检测部40扫描该泳道C整体,每经过规定的时间测定泳道C整体的吸光度。其理由是,存在下述场合,即例如测定对象DNA样品在不测定吸光度的位置时,该DNA样品中包含的野生DNA和突变DNA存在速度差,在测定吸光度的点,上升上述野生DNA和突变DNA的速度差消失。
因此,如果光学检测部40每经过规定时间对泳道C整体进行扫描,测定荧光度或者吸光度,则总能得到正确的结果。
(步骤S18)
如上所述,由光学检测部40对外周流路116b扫描任意次数,这里是9次,测定一结束,高压电源66就停止对电极32a,32b施加电压,加热器33也停止加热,利用低速旋转电机38使平板10和顶板37一起旋转,以使平板10位于能够保持在平板保持部22上的位置。
(步骤S19)
然后,确定上述位置后,使升降台50从第2级的位置下降到第1级的位置,在该位置处使箝位器36和平板接收部21a脱离后,进一步下降到最低点,使平板10保持在平板保持部22上。此时,平板10成为能够从该生物样品鉴别装置100排出的状态。
如上所述,根据本实施方式1,因为由生物样品鉴别装置100的填充单元20利用离心力将DNA接合液填充到外周流路116b中,并且给DNA样品加压,利用离心力定量添加到该DNA接合液中之后,给鉴别单元30上设置的电极32a,32b施加电压,使其电泳,由该鉴别单元30使平板10每隔所定时间低速旋转几次,由光学检测部40对外周流路116b的泳道部分整体扫描规定次数,测定泳道部分的吸光度或者荧光度,所以可以不使用需要烦杂准备操作的毛细管,正确且在短时间内鉴别从细胞和血液等取出特定DNA后的DNA样品中包含的检测对象即目标DNA的存在,可以正确和迅速地进行各种疾病的鉴别和DNA异常的研究。
而且,根据本实施方式1的生物样品鉴别装置100,因为由上下移动电机51使升降台50在第1级的位置和第2级的位置之间移动,以使平板10上下移动,在第1级的位置利用填充单元20进行样品的填充处理,在第2级的位置,由鉴别单元30进行光学检测处理,所以可以使生物样品鉴别装置小型化、轻量化。
而且,在本实施方式1中,将生物样品是DNA样品,鉴别该DNA样品中是否包含突变样品,即是否存在SNPs的情形作为例子进行了说明,但本装置并不局限于这样的使用,也可以应用于抗原抗体反应和酶反应中。
而且,在本实施方式1中,在步骤S5,在第1流路116中对DNA接合液进行填充处理时,用填充单元20的高速旋转电机21使平板10高速旋转,利用该高速旋转产生的离心力,使DNA接合液填充到流路中,但除离心力以外,还可以通过例如、用泵等给缓冲液注入部123加压、或者用泵等从样品池115的空气孔135吸入DNA接合液、或者利用DNA接合液自身的毛细管现象,使DNA接合液填充到流路中。
如上所述,在通过吸入使DNA接合液填充到流路中时,例如,如果将装置100内的加压泵部52作为可以加压和吸入的泵系统,通过泵管53由该加压部24进行吸入处理,则在装置中不设置新的吸入部也能够实现吸入处理。
在上述步骤S12中,在由填充单元20使DNA样品从第2流路117的第1流路位置E1移动到第2的流入位置E2时,将由加压部24给注入DNA样品的入口124加压一定时间的场合作为例子进行了说明,但除加压处理以外,还可以通过例如,和上面相同,将加压泵部52作为可以加压和吸入的泵系统,用加压部24抽吸上述注入口124和样品池115的空气孔135,以及利用DNA样品的毛细管现象来实现。
而且,在上述步骤S14中,对将一定量的DNA样品添加到DNA接合液中时,使平板10高速旋转,利用由其产生的离心力,使得仅仅在定量部117a部分中残留DNA样品,以定量添加DNA样品的场合作为例子进行了说明,但除离心力以外,还能够通过例如由上述加压部24从注入口124、或者样品池115的空气孔135吸入第2流路117中填充的DNA样品来实现。具体而言,利用加压部24,以例如一定量的DNA样品残留在定量部117a中的方式,从样品池115的空气孔135抽吸一直移动到第2流路117的第2的流入位置E2的DNA样品(参见图6(d))并使其移动,使DNA样品分离。另外,此时,为了避免由于加压泵部52的抽吸,定量部117a中应该残存的一定量的DNA样品和位于第1流路中的DNA接合液被吸入,需要预先进行DNA接合液和DNA样品的粘度调整。
如果按照这一方式,利用吸入处理进行DNA样品的定量,则使平板10高速旋转,定量部117a以外的DNA样品的移动由于离心力而加快,其结果是,可以将一定量的DNA样品在较短时间内添加到填充有DNA接合液的外周流路116b中。
从而,在将一定量的DNA样品定量添加到第2流路117的定量部117a中时,从步骤S5的DNA样品位于第2流路117的第1流入位置E1的状态(图6(c))变成步骤S14的定量添加DNA样品的状态(图6(e)),但也可以利用加压部24抽吸样品池115的空气孔135来进行。这样,因为对DNA样品的定量部117a的填充是利用第2流路117的样品注入部114内和样品池115内的压力差来进行的,所以也可以通过利用加压部24对样品注入部114的注入口124加压来进行。
而且,在本实施方式1中,使第2流入位置E2在样品池115内部,但因为可以将DNA样品填充在定量部117a中,所以第2流入位置E2可以是填充定量部117a的位置,也可以是不到样品池115的位置。
另外,在本实施方式1中,对在平板10上形成1个流路图案110的情形进行了说明,但也可以如图14所示,在平板10上形成4个相同的图案,一次检测4种不同的DNA样品的SNPs。此时,顶板37上设置的电极32a、32b、加热器33、加压部24、热敏电阻器34都需要有4个。这样,在平板上设置4个流路图案110时,在由鉴别单元30进行测定动作时,考虑到各流路图案110的测定延时,使高压电源66对插入各图案的电极32a,32施加电压在每个图案上错开进行。通过采取这种方式,能够使测定时数据的电泳时间在在全部图案上相同。而且,反复测定的次数可以根据使用者的要求设定。
而且,如图14所示,在平板10上形成多个流路图案110时,对于该各流路图案110,不是鉴别同一个人的SNPs,而是能够添加多个不同的人的DNA样品,用于SNPs的鉴别。
例如,如果在全部图案中填充相同的DNA接合剂,将等于平板10上形成的流路图案数量的不同人的DNA样品分别注入该流路图案,则在1次测定中可以对多人进行同一SNPs鉴别,能够一次获得关于每种SNPs的分布状况的信息。
另外,在本实施方式1中,为了将平板10的外周流路116b控制在规定的温度,设置加热器33,以使该外周流路116为恒定温度的方式加热,但因为上述外周流路116b为恒定温度就行,所以也可以例如取代上述加热器33,设置帕尔帖(Peltier)元件等,根据该外周流路116b的温度,冷却或加热,控制到恒定温度。
另外,在本实施方式1中,对在步骤S7中进行注入缓冲剂注入部113的DNA接合液的精制处理的场合进行了说明,但在制作该DNA接合液时,也可以在进行到精制处理后,注入到缓冲剂注入部113中。这样,在制作DNA接合液时,进行到除去未反应的乙烯基化DNA等精制处理时,在玻璃纸等透析膜内部,放入制作的DNA接合液并密封,在大量的超纯水中使透析膜旋转,除去内部的未反应DNA。从而得到纯度高的DNA接合液。
在这样制作DNA接合液时进行到精制处理后的场合,因为无需由鉴别单元30进行接合液精制处理,所以在步骤S6中由鉴别单元30检测平板10的嵌合位置后,转换到步骤S10。
而且,在本实施方式1中,举出的例子是生物样品即DNA样品由于电泳而在缓冲剂即DNA接合液中移动的场合,对在鉴别单元30上设置电极32a,32b,并且在平板10上设置插入该电极的电极插入部111,112的结构进行了说明,但在不是利用电泳使其移动时,就无需鉴别单元30的电极32a,32b、以及平板10上的电极插入部111,112、电极待机孔118,119。
(实施方式2)
以下,利用图15~图18对本实施方式2的生物样品鉴别装置进行说明。
在上述实施方式1的生物样品鉴别装置100中,在平板上设置的流路图案中加热的加热器、测定该流路温度的热敏电阻器以从鉴别单元30的顶板吊下的方式设置,但在本实施方式2中,将这些部件设置在平板上。
图15是本实施方式2的生物样品鉴别装置的结构图。如图15所示,在本实施方式2的生物样品鉴别装置200中,设置对平板10施加规定电压的加热器触点管脚233,取代设在鉴别单元30上的加热器33,另外,设置对平板10施加规定电压的热敏电阻器触点管脚23,取代设在鉴别单元30上的敏电阻器34。其它结构和上述实施方式1相同,所以在此省略说明。
图16是本实施方式2的平板的截面图。在本实施方式2的平板10上,如图16所示,在外周流路116b上,埋设取代加热器的加热线圈或者电路(这里是加热器电极薄膜)141、和热敏电阻器142,设在上述生物样品鉴别装置200的鉴别单元30上的加热器触点管脚233和热敏电阻器触点管脚234与上述加热器电极薄膜141和热敏电阻器142接触,施加电压,从而加热器电极薄膜141将上述外周流路116b加热到规定温度,热敏电阻器142测定该外周流路116b的温度,控制施加给加热器电极薄膜141的电压。平板10的流路图案110的结构和上述实施方式1相同。
这样,因为将设在鉴别单元30上的热敏电阻器和加热器设在平板10上,在上述鉴别单元30上设置热敏电阻器触点管脚234和加热器触点管脚233,对平板10施加规定电压,所以能够使本装置200更加紧凑。
以下,对本实施方式2的生物样品鉴别装置200的操作进行说明。
(步骤S1)
首先,通过利用注射器的手工操作,将DNA接合液、DNA样品分别从注入口123,124注入到平板10上设置的流路图案110的缓冲剂注入部113和样品注入部114中。
(步骤S2)
然后,操作操作按钮(未图示)等,将注入样品的平板10设置在本装置200的平板保持部22上后,进行平板装载。使载入平板时升降台50的位置为最低点。
(步骤S3~步骤S5)
之后,上下移动电机51使升降台50一直上升到第1级的位置,在该第1级的位置,利用高速旋转电机21进行接合物填充处理。关于该接合物填充处理,因为和上述实施方式1中说明的情况相同,所以这里省略说明。
(步骤S6~步骤S7)
在上述接合物填充处理结束后,利用鉴别单元30上设置的位置确定标记检测传感器35,检测平板10和鉴别单元30的嵌合位置,检测之后,升降台50移动到第2级的位置。
以下,上述平板10和鉴别单元30嵌合的状态进行详细说明,首先,鉴别单元30的嵌合销31开始插入平板10的嵌合销孔11,然后,上述鉴别单元30的电极32a,32b插入平板10的第1、第2电极插入部111,112的电极插入口121,122,加压部24接触平板10的加压待机孔136后,平板10上设置的加热器电极薄膜141和热敏电阻器142上升,直至与鉴别单元30上设置的加热器触点管脚233和热敏电阻器触点管脚234接触。其结果是,嵌合销31、电极32a,32b、加压部24、加热器触点管脚233、和热敏电阻器触点管脚234成为被下压到平板10中的状态,鉴别单元30和平板10成为嵌合状态。因此,该鉴别单元30和平板10被嵌合时升降台50的位置成为第2级的位置。
然后,如上所述,升降台50上升到第2级的位置,平板10和鉴别单元30的各结构元件嵌合之后,用加热器触点管脚233给平板10中埋设的加热器电极薄膜141施加电压,用平板10中埋设的热敏电阻器142测定外周流路116b的温度,控制施加给加热器电极薄膜141的电压,同时,将该外周流路116b加热到规定温度。另外,如上述实施方式1中所述的那样,平板10上设置的不局限于加热器电极薄膜141,可以是能够使外周流路116b的温度为恒定温度的任何部件。例如,也可以将不仅仅是加热,而是象帕尔帖(Peltier)元件这样既可以冷却也可以加热的电路埋设在平板10中。
(步骤S8)
按以上方式使外周流路116b为规定温度之后,将由上述高压电源66供给的电压施加给顶板37上设置的电极32a,32b,进行接合液精制处理。
(步骤S9~步骤S12)
上述接合液精制处理结束后,由填充单元20对第2的样品注入部114进行加压处理,将DNA样品填充在第2流路117中。
(步骤S13~步骤S14)
之后,上下移动电机51使升降台50从第2级的位置下降到第1级的位置,由填充单元20将一定量的DNA样品添加到填充有上述DNA接合液的外周流路116b的一部分中,进行定量添加操作。
(步骤S15)
然后,为了由鉴别单元30进行测定操作,为了利用上下移动电机51使升降台50从第1级的位置上升到第2级的位置,由位置确定标记检测传感器35检测平板10的上表面上设置的平板确认标记13,确定鉴别单元30和平板10可以嵌合的位置。
(步骤S16~步骤S17)
位置确定之后,上下移动电机51使升降台50上升到第2级的位置,和顶板37嵌合后,利用加热器触点管脚233将电压施加给加热器电极薄膜141,从而将外周流路116b加热到规定温度,将高压电源66供给的电压施加给电极32a,32b,使DNA样品在填充有DNA接合液的外周流路116b中电泳,利用光学检测部40检测该外周流路116b的吸光度或者荧光度,进行光学检测处理。
(步骤S18)
光学检测部40对以上示出的外周流路116b扫描任意次数,测定一旦结束,高压电源66就停止对电极32a,32b施加电压,加热器33也停止加热,低速旋转电机38使平板10和顶板37一起旋转,使平板10位于能够保持在平板保持部22上的位置。
(步骤S19)
确定上述位置之后,上下移动电机51使升降台50从第2级的位置下降到第1级的位置,在该位置处,使箝位器36和平板接收部21脱离,之后进一步下降到最低点,使平板10保持在平板保持部22上。此时,平板10处于能够从该生物样品鉴别装置200排出的状态。
如上所述,根据本实施方式2,因为将加热器电极薄膜141和热敏电阻器142埋设在平板10中,在生物样品鉴别装置200的鉴别单元30上设置加热器触点管脚233和热敏电阻器触点管脚234,由加热器触点管脚233对该平板10的加热器电极薄膜141施加规定的电压,加热外周流路116b,而且,由热敏电阻器触点管脚234对平板10的热敏电阻器142施加规定的电压,测定外周流路116b的温度,对加热器电极薄膜141进行控制,所以能够使不采用需要烦杂准备操作的毛细管就可以正确且在短时间内鉴别从细胞和血液等取出特定DNA后的DNA样品中包含的检测对象即目标DNA的存在的本生物样品鉴别装置200更加小型化、轻量化。
另外,在上述说明中,对在平板10上设置加热器电极薄膜141和热敏电阻器142的场合进行了说明,但也可以如图18所示,在平板10的第1,第2电极插入部111,112中设置第1,第2电极143a,143b。在这样的场合,也可以如图17所示在生物样品鉴别装置侧,设置给平板10上装设的各电极143a,143b施加电压的电极触点管脚232a,232b,以代替在鉴别单元30上设置的电极32a,32b。如果采取这样的结构,能够使本生物样品鉴别装置200更加小型化、轻量化和廉价。
另外,在本实施方式2中,和上述实施方式1相同,可以使加压泵部52为可以加压和抽吸的泵系统,由该加压部24通过泵管53进行抽吸处理,利用该抽吸处理进行DNA样品的定量处理、以及DNA样品的填充及定量处理,从而能够在更短时间内测定DNA样品,将一定量的DNA样品添加到DNA接合液中。
(实施方式3)
以下,利用图19~图21,对实施方式3的生物样品鉴别装置进行说明。
在本实施方式3中,是在使插入电极插入部的电极待机期间,要对各电极进行清洗的装置。
图19是详细示出本实施方式3的平板上设置的第1电极插入部和第1电极待机孔的结构的图形,图20是详细示出本实施方式3的具有其它结构的平板上设置的第1电极插入部附近的图形,图21是表示本实施方式3的检测单元的结构的图形。另外,在以下的说明中,为了使说明简化,仅仅将第1电极插入部作为例子进行说明,不用说第2电极插入部也具有同样的结构,同时进行清洗。
首先,作为第1种方法,如图19所示,是在上述第1电极待机孔118中保存清洗电极的清洗液的方法。这样,如果将清洗液保存在第1电极待机孔118中,则在图5的步骤S12中,在由加压部24给第2样品注入部114加压,电极32插入第1电极待机孔118待机期间,可以用保存在第1电极待机孔118中的清洗液清洗该电极32。如果采取这种方式,则在精制接合液时,或在贮存本装置100,200时,能够洗掉附着在该电极32上的灰尘等杂质。
接下来,作为第2种方法,如图20所示,是平板10的电极32和被插入的第1电极插入部111在同心圆上,在没有形成流路的部分,取代电极待机孔118,设置在一处存在很多毛毡和细立毛的清洗区16的方法。如果在平板10上设置这样的清洗区16,在图5的步骤S10中由测定电机38使鉴别单元30旋转,使电极32待机时,可以通过将该电极32插入该清洗区16的部分,或者插入后加上几次旋转,对该电极32进行清洗,从而在精制接合液时,或在贮存本装置100,200时,能够洗掉附着在该电极32上的灰尘等杂质。另外,将电极32插入清洗区16能够通过使升降台50上下移动来实现,在清洗区16内加上几次旋转能够通过利用低速旋转电机38使鉴别单元30旋转来实现。
作为第3种方法,如图21所示,是在本生物样品鉴别装置内设置电极清洗槽301的方法。如果象这样将电极清洗槽301设置在本装置300内,每当一系列动作中的鉴别单元30处于待机中、或者使装置300动作时,使电极32滑动到上述电极清洗槽301上,对电极32进行清洗,则可以清洗电极32,在精制接合液时,或在贮存装置300时,能够洗掉附着在该电极32上的灰尘等杂质。
如上所述,在本实施方式3中,在需要将电极32a,32b插入电极插入部111、112,精制接合液时,从接合液精制开始到将电极32a,32b插入1,第2电极插入部111,112期间,或者在无需精制接合液时,从操作开始到将电极32a,32b插入第1,第2电极插入部111,112期间,用清洗液清洗该电极32a,32b,或者在平板上设置的毛毡等构成的清洗区16中清洗该电极32a,32b,所以在本生物样品鉴别装置中测定从细胞和血液等中取出特定DNA后的DNA样品时,可以得到更正确的检测结果。
(实施方式4)
以下,利用图22,对本实施方式4的生物样品鉴别装置进行说明。
在上述实施方式1~3中,采取的将上述光学检测部40固定在升降台50上,和升降台50一体地移动的结构,但在本实施方式4中,进一步设置调整上述光学检测部40的高度的高度调整机构。
在上述各实施方式中,本生物样品鉴别装置是鉴别DNA样品的SNPs的有无的装置,该鉴别是在光学检测部40中,通过由光学检测部40检测平板10上形成的流路图案110的一部分的吸光度或者荧光度,检测DNA样品在DNA接合液中电泳的移动状态,基于该检测结果判断SNPs的有无。
在通过检测流路图案110的一部分的吸光度或者荧光度来进行生物样品鉴别时,上述光学检测部40需要和平板10始终保持恒定的距离。这是因为,在测定时,如果不相对于试样保持恒定距离进行测定,则入射到光学检测部40上的光量分散,其结果是检测结果分散。
这里,在上述各实施方式中,通过将光学检测部40设置在升降台50上,使平板10和光学检测部40保持恒定距离,但是上述平板10由于在测定时和加热器33接触、电极32插入各电极插入部111,112等而受到压力,所以在平板10中产生微妙的弯曲等,其位置存在变化的可能性。
因此,为了与这样的微妙弯曲等引起的平板位置变化对应,在本实施方式4中,在升降台50上设置距离测定部42,利用激光的反射等测定和平板10的距离,而且,在上述光学检测部40上设置高度调整部41,根据上述距离测定部42的测定结果调整该光学检测部40的高度。
考虑将传动器作为上述高度调整部41。例如,如图22(a)所示,设置外径测微器41a,另外如图22(b)所示,设置音圈马达41b,由永久磁铁在周围产生磁力线,根据来自上述距离测定部42的测定结果改变音圈马达41b中流过的电流方向,使该线圈41b上下移动,或者如图22(c)所示,设置压电元件41c,在该压电元件41c上施加和来自上述距离测定部42的测定结果对应的电压,使压电元件41c上下移动。从而能够对光学检测部40和平板10的位置进行微调,使其始终保持恒定距离。
如上所述,根据本实施方式4,因为在升降台50上设置距离测定部42,在光学检测部40上设置调整高度的高度调整部41,所以上述高度调整部41可以根据上述距离测定部42的测定结果,使上述平板10和光学检测部40的距离始终保持恒定,其结果是,在本生物样品鉴别装置中测定从细胞和血液等取出特定DNA后的DNA样品时,可以得到极其正确的检测结果。
(实施方式5)
以下,利用图23~图27,对生物样品鉴别用平板进行说明。
图23是本实施方式5的生物样品鉴别平板的结构图,图(a)是平板的样品注入面,图(b)是平板的流路形成面。
本实施方式5的平板10的厚度为2mm,如图23所示,在其中央设置开口部10a。然后,在平板的流路图案形成面上,通过挖掘深50μm的沟,在其沟形成面上粘附厚50μm的丙烯酸树脂薄膜,形成密闭流路。在本实施方式5的平板上,形成4个流路图案110a~110d,虚线内所示的部分是一试样的分析图案。在上述密闭流路中,注入DNA接合液和试样即DNA样品,用于注入它们的注入口和各流路图案110a~110d相对,设置DNA接合液的注入部123a~123d和DNA样品的注入口124a~124d。因此,在本平板10中,可以同时分析4种DNA。
另外,因为各流路图案110的详细情况和上述实施方式1中描述的情形相同,所以在此省略。
图24是表示生物样品鉴别用平板上形成的流路图案的其它例子的图。
图24所示的流路图案去掉了上述实施方式1中示出流路图案110的缓冲液注入部123和内周流路116a,将上述实施方式1的流路图案中插入负电极、正电极的电极插入部121,122也作为注入上述DNA接合液的缓冲液注入部使用。
在采用这样的结构时,能够用和上述实施方式1中的流路图案相同、更简单的流路,高精度地且在短时间内,鉴别DNA样品的SNPs的有无。
而且,在上述各实施方式中,叙述的是包含含有缓冲剂注入部123、内周流路116a、电极插入部111,112、外周流路116b、样品注入部124、定量部117a的第2流路117和样品池115等的流路图案形成在平板10上的同一表面上,但也可以是在这些注入部和流路中,特别是内周流路116a、外周流路116b、和包含定量部117a的第2流路117分别形成在同一平板10的表面和背面上,另外,也可以是例如,将样品注入部124和缓冲液注入部114形成在其它面上等。这样,在将样品和缓冲剂注入到平板10中时,注入口容易鉴别,能够防止错误地注入。
如上所述,根据本实施方式5,采用的结构是用平板10上的定量部A保存一定量的DNA样品,能够利用正电极插入部112、负电极插入部121和流路116b、B使其电泳,而且使电泳流路116b为圆弧形,从而在本生物样品鉴别平板中测定从细胞和血液等取出特定DNA后的DNA样品时,可以得到非常正确的检测结果。