АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА, ПРИБОР ДЛЯ АНАЛИЗА И СИСТЕМА АНАЛИЗА
ANALYTICAL CELL, AN ANALYSIS DEVICE, AN ANALYSIS INSTRUMENT AND AN ANALYSIS SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к аналитической ячейке, устройству для анализа, прибору для анализа и системе анализа.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В последние годы в случае инфекционного заболевания, вызванного вирусами, бактериями или т.п., общепринятым способом тестирования является детекция гена-мишени источника инфекции в биологическом образце. Ген-мишень, как правило, определяют посредством предварительной обработки собранного образца, осуществления амплификации нуклеиновых кислот гена-мишени в предварительно обработанном образце с использованием праймеров и определения наличия, или отсутствия, или количества нуклеиновых кислот. Т.к. для детекции гена-мишени необходимо множество стадий, как описано выше, а также специализированное устройство и т.п., детекцию гена-мишени осуществляют в медицинском учреждении, таком как больница, или специализированном исследовательском учреждении.
Candida,
[0003] С другой стороны, существуют обстоятельства, когда необходима детекция на индивидуальном уровне вместо детекции в исследовательском учреждении или т.п., как описано далее. Например, если у кого-то наблюдают симптомы простуды, с точки зрения профилактики вторичной инфекции у других индивидуумов было бы желательно, если бы индивидуум мог предварительно проверить, инфицирован ли он вирусами гриппа, в домашних условиях. Различные инфекционные заболевания, в частности, заболевания, передающихся половым путем, вызванных вирусами ВИЧ и зачастую обнаруживают поздно, т.к. пациенты не решаются на осмотр в больнице. Таким образом, в случае, если эти заболевания можно тестировать в домашних условиях, становится возможной их ранняя детекция.
[0004] Для реализации такого теста в домашних условиях необходимо, чтобы тест можно было осуществлять посредством простых действий и использования небольшого устройства, и предпринимались попытки разработать устройства для такой диагностики на месте (POCT). Например, описано устройство типа микропробирки в качестве устройства для анализа, в котором используют амплификацию нуклеиновых кислот (патентный источник 1). В этом устройстве для анализа используют так называемую пробирку Eppendorf. В пробирке происходит реакция, ее сверху облучают возбуждающим светом и измеряют флуоресценцию в пробирке тоже сверху. Однако если используют пробирку Eppendorf, необходимо использовать термоблок, и, таким образом, размер устройства для анализа является большим.
Список цитирования
Патентный источник
[0005] JP 2003-190772 A
[0006] Однако т.к. необходимо осуществлять предварительную обработку образца, смешивание образца с реагентом для амплификации нуклеиновых кислот, реакцию амплификации нуклеиновых кислот и детекцию реакции, еще не представлено компактное устройство, которое можно использовать на индивидуальном уровне посредством простых действий.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача
[0007] Учитывая изложенное выше, целью настоящего изобретения является предоставление, например, инструмента, с помощью которого можно анализировать мишень в образце посредством простых действий и размер которого можно уменьшать, и предоставление способа анализа с использованием этого инструмента.
Решение задачи
[0008] Учитывая указанную выше цель, настоящее изобретение относится к аналитической ячейке, включающей: основной субстрат, покрывающий элемент отверстия для ввода образца и покрывающий элемент выпускного отверстия для газа, где основной субстрат включает путь потока, отверстие для ввода образца и выпускное отверстие для газа, и впускное и выпускное отверстия для газа соединены с внешней средой, впускное отверстие соединено с вышележащей концевой частью пути потока и выпускное отверстие для газа соединено с нижележащей концевой частью пути потока, путь потока имеет форму, расширяющуюся от вышележащей части к нижележащей части пути потока, покрывающий элемент отверстия для ввода образца является непроницаемым для жидкости элементом, и ее можно фиксировать на впускном отверстии во время использования покрывающего элемента отверстия для ввода образца, и покрывающий элемент выпускного отверстия для газа является непроницаемым для жидкости и проницаемым для газа элементом, и ее можно фиксировать на выпускном отверстии для газа во время использования покрывающего элемента выпускного отверстия для газа.
[0009] Настоящее изобретение также относится к устройству для анализа для аналитической ячейки по настоящему изобретению, включающему: секцию для установки, в которую будут устанавливать аналитическую ячейку; секцию нагрева, сконфигурированную для нагревания аналитической ячейки; источник света, сконфигурированный для освещения аналитической ячейки; секцию фотодетекции, сконфигурированную для детекции света из аналитической ячейки, и секцию преобразования сигнала для преобразования детектируемого света в сигнал.
[0010] Настоящее изобретение также относится к прибору для анализа, включающему: аналитическую ячейку по настоящему изобретению и устройство для анализа по настоящему изобретению.
[0011] Настоящее изобретение также относится к набору для анализа, включающему устройство для анализа по настоящему изобретению и аналитическую ячейку по настоящему изобретению.
[0012] Настоящее изобретение также относится к способу анализа, включающему: аналитический блок, блок хранения и блок индикации, где аналитический блок является прибором для анализа по настоящему изобретению для анализа образца, блок хранения является блоком, сконфигурированным для хранения результатов анализа, полученных с помощью аналитического блока, и блок индикации является блоком, сконфигурированным для отображения результатов анализа.
Полезные эффекты изобретения
[0013] Настоящее изобретение делает возможным уменьшение размера аналитической ячейки, устройства для анализа и т.п., а также анализ мишени в образце с использованием, например, простых действий.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] [Фиг. 1A-1C] На фиг. 1A-1C схематически представлен пример аналитической ячейки по настоящему изобретению. Фиг. 1A представляет собой вид сверху, фиг. 1B представляет собой вид в разрезе в направлении стрелки по линии I-I на фиг. 1A, и фиг. 1C представляет собой вид в разрезе в направлении стрелки по линии II-II на фиг. 1A.
[Фиг. 2A и 2B] Фиг. 2A и 2B представляют собой вид сверху, где показаны варианты выпускного отверстия для газа в аналитической ячейке по настоящему изобретению.
[Фиг. 3] Фиг. 3 представляет собой схему, на которой показан угол расширения пути потока в аналитической ячейке по настоящему изобретению.
[Фиг. 4A-4D] Фиг. 4A-4D представляют собой схемы, на которых проиллюстрирован способ использования аналитической ячейки по настоящему изобретению.
[Фиг. 5A и 5B] Фиг. 5A и 5B представляют собой вид в разрезе, на котором показан пример секции для реагентов в аналитической ячейке по настоящему изобретению.
[Фиг. 6A и 6B] Фиг. 6A и 6B представляют собой вид в разрезе, на котором показан другой пример секции для реагентов в аналитической ячейке по настоящему изобретению.
[Фиг. 7] Фиг. 7 представляет собой вид в разрезе, на котором показан пример аналитической ячейки по настоящему изобретению.
[Фиг. 8] Фиг. 8 представляет собой вид в разрезе, на котором показан другой пример аналитической ячейки по настоящему изобретению.
[Фиг. 9A-9C] Фиг. 9A-9C представляют собой вид в разрезе, на котором показан еще один пример аналитической ячейки по настоящему изобретению.
[Фиг. 10A и 10B] Фиг. 10A и 10B представляют собой вид сверху, на котором показаны варианты выпускного отверстия для газа в аналитической ячейке по настоящему изобретению.
[Фиг. 11] Фиг. 11 представляет собой вид в разрезе, на котором схематически представлен пример способа использования устройства для анализа по настоящему изобретению и аналитической ячейки по настоящему изобретению.
[Фиг. 12] Фиг. 12 является схемой, на которой показан пример экрана дисплея в системе анализа по настоящему изобретению.
[Фиг. 13] На фиг. 13 представлены фотографии пути потока ячейки в Примере 1 по настоящему изобретению.
[Фиг. 14] На фиг. 14 представлены фотографии пути потока ячейки в Примере 2 по настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0015] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, основной субстрат имеет по меньшей мере два выпускных отверстия для газа, и два выпускных отверстия для газа расположены в направлении, перпендикулярном направлению пути потока.
[0016] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, покрывающий элемент отверстия для ввода образца является герметизирующим элементом, и ее фиксируют на впускном отверстии после введения образца в аналитическую ячейку.
[0017] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, покрывающий элемент отверстия для ввода образца является элементом-покрывающим элементом, и ее можно присоединять и отсоединять относительно впускного отверстия.
[0018] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, основной субстрат имеет трубчатую часть, выступающую кверху на верхней поверхности основного субстрата, и отверстие трубчатой части является впускным отверстием.
[0019] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, покрывающий элемент отверстия для ввода образца является колпачковым элементом, и ее можно приспосабливать для выступающей части.
[0020] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, путь потока имеет секцию для реагентов, и реагент расположен в секции для реагентов.
[0021] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, термоплавкая пленка, содержащая реагент, расположена в секции для реагентов.
[0022] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, термоплавкая пленка является по меньшей мере одной пленкой, выбранной из группы, состоящей из агарозных пленок, агаровых пленок, каррагенановых пленок и желатиновых пленок.
[0023] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, сухая композиция, содержащая реагент и плохорастворимое в воде вещество, расположена в секции для реагентов.
[0024] Аналитическая ячейка по настоящему изобретению сконфигурирована таким образом, что, например, дополнительно включает присоединяемый и отсоединяемый предотвращающий обрастание элемент, и предотвращающий обрастание элемент расположен позади покрывающего элемента выпускного отверстия для газа в направлении потока.
[0025] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, основной субстрат дополнительно включает обводную линию для выпуска газа, и один конец обводной линии для выпуска газа соединен с впускным отверстием, а другой конец обводной линии для выпуска газа соединен с выпускным отверстием для газа через покрывающий элемент выпускного отверстия для газа.
[0026] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, форма поперечного сечения пути потока в направлении, перпендикулярном направлению потока в пути потока, является по меньшей мере одной формой, выбранной из группы, состоящей из полигональной формы, круглой формы, эллиптической формы и полукруглой формы.
[0027] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, основной субстрат имеет форму прямоугольного параллелепипеда, из внешних поверхностей основного субстрата любая внешняя поверхность, являющаяся параллельной направлению потока в пути потока, является нагреваемой поверхностью, подлежащей нагреву, из внешних поверхностей основного субстрата по меньшей мере одна из внешних поверхностей, иных, чем нагреваемая поверхность, является облучаемой поверхностью, подлежащей облучению светом, и из внешних поверхностей основного субстрата по меньшей мере одна из внешних поверхностей, иных чем нагреваемая поверхность, является поверхностью определения, на которой определяют свет, генерируемый в пути потока.
[0028] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, по меньшей мере на одной поверхности основного субстрата область, соответствующая пути потока образована элементом, пропускающим возбуждающий свет.
[0029] В аналитической ячейке, например, в основном субстрате часть на нижележащей стороне нижележащей концевой части пути потока образована элементом, пропускающим флуоресценцию.
[0030] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, основной субстрат образован элементом пропускающим свет.
[0031] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, элемент, пропускающий свет, является прозрачным элементом.
[0032] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, реагент является реагентом для амплификации нуклеиновых кислот.
[0033] В устройстве для анализа по настоящему изобретению, например, секция для установки сконфигурирована таким образом, что направление установки аналитической ячейки является параллельным направлению, в котором проходит путь потока аналитической ячейки, из боковых поверхностей секции для установки секция нагрева расположена внутри или снаружи от любой боковой поверхности, параллельной направлению установки аналитической ячейки, из боковых поверхностей секции для установки источник света расположен внутри от по меньшей мере одной из боковых поверхностей, иных, чем боковая поверхность, на которой расположена секция нагрева, и из боковых поверхностей секции для установки секция фотодетекции расположена внутри от по меньшей мере одной из боковых поверхностей, иных, чем боковая поверхность, на которой расположена секция нагрева, и боковая поверхность, на которой расположен источник света.
[0034] В устройстве для анализа по настоящему изобретению, например, секция фотодетекции имеет фильтр флуоресценции, линзу и фотодетектор, и фильтр флуоресценции, линза и фотодетектор расположены в этом порядке от стороны, ближайшей к боковой поверхности секции для установки.
[0035] В устройстве для анализа по настоящему изобретению, например, теплопроводная пластина расположена между секцией для установки и секцией нагрева.
[0036] Устройство для анализа по настоящему изобретению дополнительно включает, например, терминал.
[0037] Устройство для анализа по настоящему изобретению сконфигурировано таким образом, что, например, оно дополнительно включает блок хранения, и блок хранения сконфигурирован для хранения данных о сигнале, преобразованных с помощью секции преобразования сигнала.
[0038] В устройстве для анализа по настоящему изобретению, например, источник света является источником света с поверхностным излучением.
[0039] В устройстве для анализа по настоящему изобретению, например, источник света является светоизлучающий диод (LED).
[0040] Устройство для анализа по настоящему изобретению сконфигурировано таким образом, что, например, система анализа включает устройство терминала и сервер, устройство терминала включает аналитический блок, сервер включает блок хранения и блок индикации, и устройство терминала и сервер можно соединять друг с другом посредством коммуникационной сети.
[0041] Устройство для анализа по настоящему изобретению сконфигурировано таким образом, что, например, система анализа включает устройство терминала и сервер, устройство терминала включает аналитический блок, аналитический блок дополнительно включает терминал, сервер включает блок хранения и блок индикации, и устройство терминала можно соединять с сервером с помощью терминала устройства терминала.
[0042] В системе анализа по настоящему изобретению, например, терминал является терминалом внешнего вывода.
[0043] Далее в настоящем описании настоящее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на иллюстративные примеры. Однако следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено следующим описанием.
[0044] Настоящее изобретение относится к аналитической ячейке, устройству для анализа, прибору для анализа и системе анализа. По настоящему изобретению, анализ образца можно осуществлять, например, смешивая образец с реагентом для получения реакционной системы с использованием аналитической ячейки по настоящему изобретению, а затем помещая реакционную систему в устройство для анализа по настоящему изобретению, таким образом, получая прибор для анализа и систему анализа по настоящему изобретению.
[0045] [Аналитическая ячейка]
Аналитическая ячейка по настоящему изобретению, как описано выше, является аналитической ячейкой, включающей: основной субстрат, покрывающий элемент отверстия для ввода образца и покрывающий элемент выпускного отверстия для газа, где основной субстрат включает путь потока, отверстие для ввода образца и выпускное отверстие для газа, и впускное отверстие и выпускное отверстие для газа соединены с внешней средой, впускное отверстие соединено с вышележащей концевой частью пути потока и выпускное отверстие для газа соединено с нижележащей концевой частью пути потока, путь потока имеет форму, расширяющуюся от вышележащей стороны к нижележащей стороне пути потока, покрывающий элемент отверстия для ввода образца является непроницаемым для жидкости элементом, и его можно фиксировать на впускном отверстии во время использования покрывающего элемента отверстия для ввода образца, и покрывающий элемент выпускного отверстия для газа является непроницаемым для жидкости и проницаемым для газа элементом, и его можно фиксировать на выпускном отверстии для газа во время использования покрывающего элемента выпускного отверстия для газа.
[0046] С помощью аналитической ячейки по настоящему изобретению можно анализировать образец посредством, например, установки аналитической ячейки в устройство для анализа по настоящему изобретению, описанное ниже.
[0047] В рамках изобретения термин "направление потока" означает направление, в котором протекает образец, введенный в путь потока, и, например, сторона впускного отверстия является вышележащей стороной, и сторона выпускного отверстия для газа является нижележащей стороной. В рамках изобретения термин "вертикальное направление" означает направление, расположенное вертикально во время использования аналитической ячейки по настоящему изобретению, и, например, в состоянии, когда аналитическую ячейку ставят на стол, сторона, обращенная к столу, является нисходящим направлением, и противоположная сторона является восходящим направлением. В рамках изобретения термин "поперечное направление" означает, например, направление, перпендикулярное и направлению потока, и вертикальному направлению.
[0048] (1) Основной субстрат
Как описано выше, основной субстрат включает путь потока, впускное отверстие и выпускное отверстие для газа, впускное отверстие соединено с вышележащей концевой частью пути потока, и выпускное отверстие для газа соединено с нижележащей концевой частью пути потока.
[0049] Основной субстрат может состоять, например, из одного субстрата или двух или более субстратов. В последнем случае, основной субстрат включает, например, верхний субстрат и нижний субстрат, и основной субстрат составлен из слоев верхнего субстрата и нижнего субстрата.
[0050] Общая форма основного субстрата конкретно не ограничена. Основная форма всего основного субстрата представляет собой, например, прямоугольный параллелепипед или плоскую пластину, и, например, из его длины, ширины и толщины толщина в вертикальном направлении имеет наименьший размер. Размер основного субстрата конкретно не ограничен.
[0051] Материал основного субстрата конкретно не ограничен и может представлять собой смолу, стекло или т.п. Смола, предпочтительно, является, например, пропускающей свет смолой, описанной ниже.
[0052] (2) Путь потока
В основном субстрате путь потока сформирован, например, внутри основного субстрата, и, в частности, путь потока, предпочтительно, представляет собой полую область, сформированную внутри основного субстрата. Если основной субстрат включает верхний субстрат и нижний субстрат, путь потока сформирован посредством, например, перекрывания верхнего субстрата с нижним субстратом таким образом, что они обращены друг к другу. В качестве конкретного примера, в случае, когда верхний субстрат имеет выемку на своей поверхности, обращенную к нижнему субстрату, если верхний субстрат наложен на нижний субстрат, выемкой на верхнем субстрате и нижним субстратом, покрывающим выемку, образовано пространство, и это пространство служит в качестве пути потока. В случае, когда нижний субстрат имеет выемку на своей поверхности, обращенную к верхнему субстрату, если верхний субстрат наложен на нижний субстрат, выемкой на нижнем субстрате и верхним субстратом, покрывающим выемку, образовано пространство, и это пространство служит в качестве пути потока. Кроме того, в случае, когда верхний субстрат и нижний субстрат имеют выемки на своих поверхностях, обращенные друг к другу, если верхний субстрат наложен на нижний субстрат, выемками на обоих субстратах образовано пространство, и это пространство служит в качестве пути потока.
[0053] Как описано выше, путь потока имеет форму, расширяющуюся от вышележащей стороны к нижележащей стороне (также далее обозначаемую в настоящем описании как "расширяющаяся форма"). Предпочтительно, расширяющаяся форма является такой, что, например, путь потока расширяется в поперечном направлении от вышележащей стороны к нижележащей стороне. Например, путь потока может иметь описанную выше расширяющуюся форму по всей длине от вышележащей стороны к нижележащей стороне или может иметь описанную выше расширяющуюся форму в своей части. Конкретные примеры пути потока, имеющие расширяющуюся форму, включают путь потока, имеющий коническую форму, и путь потока, имеющий каплевидную форму.
[0054] Предпочтительно, расширяющаяся форма пути потока соответствует, например, выражению 1<(b/a), где "a" является площадью поперечного сечения вышележащей концевой части пути потока, и "b" является площадью поперечного сечения нижележащей концевой части пути потока.
[0055] В пути потока угол расширения расширяющейся формы конкретно не ограничен. Угол расширения можно выражать, например, как угол, при котором нижележащая концевая часть расширяется в поперечном направлении относительно вышележащей концевой части в расширяющейся форме пути потока. На фиг. 3 схематически представлен путь потока и угол расширения. На фиг. 3 внутренняя часть расширяющейся формы является путем потока, R является вышележащей концевой частью пути потока, и α является углом расширения. Угол расширения (α) составляет, например, от 0,01° до 60°.
[0056] Форма поперечного сечения пути потока конкретно не ограничена. Поперечное сечение пути потока является поперечным сечением в направлении, перпендикулярном направлению потока в пути потока, и, в частности, является поперечным сечением свободного объема внутри пути потока. Форма поперечного сечения пути потока может являться, например, полигональной формой, круглой формой или т.п. Полигональная форма является, например, четырехугольной формой, треугольной формой, обращенной треугольной формой или т.п., четырехугольная форма является, например, квадратной формой, прямоугольной формой, ромбовидной формой или т.п., и круглая форма является, например, идеально круглой формой, эллиптической формой, полукруглой формой или т.п. (то же относится к представленному далее в настоящем описании).
[0057] Внутренняя стенка пути потока может иметь, например, плоскую поверхность, гладкую поверхность или шероховатую поверхность. Если внутренняя стенка имеет шероховатую поверхность, шероховатая поверхность, например, может иметь борозды или может иметь складчатую форму.
[0058] В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, можно контролировать капиллярные явления в то время, когда образец протекает через путь потока, с помощью формы поперечного сечения пути потока. Используя эту конфигурацию, например, можно устанавливать аналитическую ячейку по настоящему изобретению таким образом, что одинаковые капиллярные явления имеют место на всем протяжении пути потока, или разные капиллярные явления имеют место только в желаемой области пути потока. Таким образом, например, если образец вводят в аналитическую ячейку, то можно контролировать диффузию реагента в секции для реагентов в пути потока и порядок растворения реагентов. Капиллярные явления можно контролировать, например, придавая нижним краям пути потока угловую форму или изогнутую форму, или если путь потока имеет полигональное поперечное сечение, капиллярные явления можно контролировать посредством коррекции угла нижних краев пути потока. Если путь потока имеет круглое поперечное сечение, капиллярные явления можно контролировать, например, посредством коррекции изгиба изогнутой поверхности.
[0059] В основном субстрате число путей потока конкретно не ограничено, и основной субстрат может иметь, например, один путь потока или два или более путей потока. С точки зрения уменьшения масштаба аналитической ячейки, предпочтительно, чтобы основной субстрат имел один путь потока.
[0060] Предпочтительно, чтобы ширина вышележащей концевой части пути потока являлась, по существу, такой же как, например, ширина впускного отверстия.
2
2
2
2
[0061] Размер пути потока конкретно не ограничен. Предпочтительно, чтобы площадь поперечного сечения полого пространства пути потока являлась, по существу, такой же как, например, площадь поперечного сечения впускного отверстия. Площадь поперечного сечения пути потока является такой, что, например, ее нижний предел составляет 0,001 мм или более, ее верхний предел составляет 500 мм или менее, и ее диапазон составляет от 0,001 ммдо500 мм. Если путь потока имеет форму прямоугольного параллелепипеда, ширина пути потока является такой, что, например, ее нижний предел составляет 0,05 мм или более, ее верхний предел составляет 50 мм или менее, ее диапазон составляет от 0,05 мм до 50 мм, и глубина пути потока является такой, что, например, ее нижний предел составляет 0,02 мм или более, ее верхний предел составляет 10 мм или менее, и ее диапазон составляет от 0,02 мм до 10 мм.
[0062] Длина пути потока в направлении потока является такой, что, например, ее нижний предел составляет 1 мм или более, ее верхний предел составляет 100 мм или менее, и ее диапазон составляет от 1 мм до 100 мм. Длина вышележащей концевой части в поперечном направлении (наименьшая ширина) является такой, что, например, ее нижний предел составляет 0,05 мм или более, ее верхний предел составляет 10 мм или менее, и ее диапазон составляет от 0,05 до 10 мм. Длина нижележащей концевой части в поперечном направлении (наибольшая ширина) является такой, что, например, ее нижний предел составляет 0,05 мм или более, ее верхний предел составляет 50 мм или менее, и ее диапазон составляет от 0,05 до 50 мм. Длина в вертикальном направлении (глубина) является такой, что, например, ее нижний предел составляет 0,02 мм или более, ее верхний предел составляет 10 мм или менее, и ее диапазон составляет от 0,02 до 10 мм.
[0063] Материал основного субстрата конкретно не ограничен. Например, в случае, когда основной субстрат устанавливают в устройство для анализа, описанное ниже, для осуществления оптической детекции, предпочтительно, чтобы область облучения, подлежащая облучению светом, и область определения, в которой свет, генерируемый с помощью реакции в пути потока, подлежит определению, были образованы пропускающими свет элементами. Кроме того, предпочтительно, чтобы весь основной субстрат был образован из пропускающего свет элемента, т.к., например, область облучения и область определения можно устанавливать, при необходимости, в соответствии с конфигурацией устройства для анализа.
[0064] Пропускающий свет элемент является, например, элементом, не поглощающим свет, такой как возбуждающий свет и флуоресценция, подлежащие детекции. Элемент является, например, прозрачным элементом, и примеры прозрачного элемента включают элементы, сделанные из пропускающих ультрафиолет полимеров, таких как акриловые смолы, поликарбонат, полиметилпентен и циклоолефиновые полимеры.
[0065] (3) Секция для реагентов
В аналитической ячейке по настоящему изобретению, например, секцию для реагентов, уже содержащую реагент, можно устанавливать в путь потока, или образец, смешанный с реагентом, можно вводить в путь потока во время использования аналитической ячейки. В первом случае, путь потока содержит секцию для реагентов, например, в области между вышележащей концевой частью и нижележащей концевой частью пути потока.
[0066] Если путь потока содержит секцию для реагентов, количество секций для реагентов конкретно не ограничено. Например, путь потока может содержать одну секцию для реагентов или две или более секции для реагентов. В последнем случае, например, множество реагентов, используемых для анализа, можно располагать в пути потоки в виде отдельных секций для реагентов. Что касается множества реагентов, например, если установлен порядок добавления реагентов в образец, или если реагенты не должны контактировать друг с другом до смешивания с образцом, предпочтительно, чтобы соответствующие реагенты были расположены в виде отдельных секций для реагентов в пути потока. Если установлен порядок добавления множества реагентов в образец, предпочтительно, чтобы секции для реагентов с соответствующими реагентами были расположены, например, от вышележащей концевой части к нижележащей концевой части пути потока в соответствии с порядком добавления реагентов.
[0067] Секцию для реагентов, предпочтительно, иммобилизуют в пути потока. Секцию для реагентов можно располагать, например, на любой из нижней поверхности, верхней поверхности, боковых поверхностей и т.п. пути потока.
[0068] Конфигурация секции для реагентов конкретно не ограничена при условии, что реагент, используемый в анализе, помещают в любую желаемую область пути потока прямо или косвенно. Предпочтительно, реагент иммобилизуют, например, в пути потока. В частности, предпочтительно, реагент иммобилизуют в пути потока до того момента, когда его приводят в контакт с образцом, и реагент отделяется от пути потока после контакта с образцом, введенным в путь потока.
[0069] Примеры формы секции для реагентов включают первую форму, в которой расположена сухая композиция, содержащая реагент. В соответствии с этой секцией для реагентов, например, когда жидкий образец контактирует с реагентом, реагент растворяется в образце. Сухая композиция может содержать, в дополнение к реагенту, например, плохорастворимое в воде вещество. Плохорастворимое в воде вещество является, например, веществом с замедленным высвобождением, диффундирующим в жидкий образец. Конкретные примеры плохорастворимого в воде вещества включают гидрофильные полимеры, такие как крахмал, желатин, бычий сывороточный альбумин, целлюлозу, производные целлюлозы, полиакриловую кислоту, полиэтиленоксид, полиэтиленгликоль, поливиниловый спирт и поливинил пирролидон. Жидкая композиция может дополнительно содержать, например, в качестве фермент-стабилизирующих средств, защитное средство, такое как аминокислота, соль или поверхностно-активное вещество и сахар, такой как сахароза, лактоза или трегалоза.
[0070] Такую секцию для реагентов можно получать, например, подавая жидкую композицию, содержащую реагент, в любую желаемую область пути потока, например, нанося жидкую композицию, а затем высушивая жидкую композицию. Жидкая композиция содержит, например, реагент и растворитель и может дополнительно содержать описанный выше плохорастворимый в воде материал. Растворитель конкретно не ограничен и может представлять собой, например, воду, буферный раствор или т.п. Предпочтительно, плохорастворимое в воде вещество является, например, веществом, не ингибирующим ферментативные реакции, сохраняющим ферменты стабильными и постепенно диффундирующим в образец вместе с реагентом после контакта с образцом.
[0071] Примеры формы секции для реагентов включают вторую форму, в которой расположена термоплавкая пленка, содержащая реагент. Термин "плавкий" означает, например, что твердое вещество смешивается с другим твердым веществом или жидкостью, и в настоящем изобретении термин "термоплавкая пленка" означает, например, что пленка диффундирует в образец при нагревании. При амплификации нуклеиновых кислот реакционный раствор нагревают до температуры реакции. Праймеры отжигаются на нуклеиновой кислоте-матрице до того, как реакционный раствор достигает температуры реакции, и амплификация нуклеиновых кислот происходит под действием фермента при температуре реакции. Однако до того как реакционный раствор достигнет температуры реакции, праймеры могут неспецифически отжигаться на нуклеиновой кислоте-матрице для начала реакции. Это вызывает неспецифическую амплификацию, приводящую к ошибкам измерения. И наоборот, при этой форме секции для реагентов даже после введения образца в путь потока реагент содержится в термоплавкой пленке, например, до плавления термоплавкой пленки. Таким образом, ингибируют реакцию между образцом и реагентом, таким образом, предотвращая неспецифический отжиг и амплификацию. Затем, когда термоплавкая пленка плавится при нагревании, реагент диффундирует в образец, посредством чего может начинаться реакция между образцом и реагентом.
[0072] Предпочтительно, термоплавкая пленка является пленкой, плавящейся при температуре, равной или более высокой, чем, например, заранее определенная температура, и ее также можно обозначать как пленку, плавящуюся при температуре, равной или более высокой, чем заранее определенная температура. Заранее определенная температура является, например, температурой желаемой реакции реагента, и в случае амплификации нуклеиновых кислот температура реакции составляет, например, 90°C, 65°C или 50°C. Термоплавкая пленка является, например, пленкой, полученной из термоплавкого полимера, и ее конкретные примеры включают пленки, полученные из термоплавких полимеров, таких как агароза, производные агарозы, агар, каррагенан и желатин. С помощью этих термоплавких полимеров, например, можно надежно поддерживать стабильность реагента в пленке, в частности, стабильность фермента в сухом состоянии. Термоплавкую пленку, содержащую реагент, получают, например, смешивая реагент с раствором термоплавкого полимера и высушивая смесь для получения пленки. Термоплавкий полимер можно выбирать, при необходимости, например, в соответствии с температурой реакции при анализе и температурой плавления полимера.
[0073] В настоящем изобретении тип реагента конкретно не ограничен, и его можно выбирать, при необходимости, в соответствии со способом анализа с использованием аналитической ячейки по настоящему изобретению. В качестве конкретного примера, если способ анализа является способом анализа с использованием амплификации нуклеиновых кислот, реагент, например, является реагентом для амплификации нуклеиновых кислот. В этом случае, аналитическую ячейку по настоящему изобретению также обозначают, например, как "ячейку для амплификации нуклеиновых кислот". Примеры реагента для амплификации нуклеиновых кислот включают фермент, такой как полимераза, субстрат, такой как dNTP, праймер, зонд и флуоресцентное вещество. Соответствующие реагенты (например, ферменты, праймеры и т.п.) можно выбирать, при необходимости, например, в соответствии со способом амплификации нуклеиновых кислот. Способ амплификации нуклеиновых кислот конкретно не ограничен и может являться, например, изотермическим способом амплификации или неизотермическим способом амплификации (например, ПЦР или т.п.).
[0074] Флуоресцентное вещество может являться, например, интеркалятором, таким как SYBR Green, комплексом рутения или т.п. Флуоресцентные вещества также могут являться, например, веществами-метками для зондов или праймеров.
[0075] Меченый праймер может являться, например, праймером, демонстрирующим эффект экситона, описанным в патенте Японии № 4370385, и т.д. Меченый зонд может являться, например, зондом, демонстрирующим эффект экситона, описанным в патенте Японии № 4761086, и т.д.
[0076] Реагент может содержать, например, реагент для предварительной обработки образца. Реагент для предварительной обработки можно определять, при необходимости, например, в зависимости от типа образца.
[0077] (4) Впускное отверстие
В основном субстрате впускное отверстие достаточно сконфигурировать так, чтобы соединить его с вышележащей концевой частью пути потока, как описано выше.
[0078] Количество впускных отверстий конкретно не ограничен, и, например, один путь потока имеет одно впускное отверстие. Предпочтительно, впускное отверстие является сквозным отверстием, расположенным, например, выше вышележащей концевой части пути потока в основном субстрате. Форма впускного отверстия конкретно не ограничена и может являться полигональной формой, круглой формой или т.п.
2
2
2
[0079] Размер впускного отверстия конкретно не ограничен. Площадь поперечного сечения впускного отверстия является такой, что, например, ее нижний предел составляет 0,008 мм или более, ее верхний предел составляет 314 мм или менее, и ее диапазон составлял от 0,008 до 314 мм. Если впускное отверстие имеет круглую форму, радиус поперечного сечения является таким, что, например, его нижний предел составляет 0,05 мм или более, его верхний предел составляет 10 мм или менее, и его диапазон составляет от 0,05 мм до 10 мм.
[0080] Образец вводят в путь потока из впускного отверстия в основном субстрате, например, посредством введения наконечника инструмента для введения образца, такого как наконечник пипетки, во впускное отверстие. Таким образом, предпочтительно, чтобы, например, область, проходящая от впускного отверстия до вышележащей концевой части пути потока, также служила в качестве направляющей для инструмента для введения образца. Область, проходящая от отверстия до вышележащей концевой части пути потока, предпочтительно, является, например, полой трубчатой частью. Форма поперечного сечения внутренней части трубчатой части конкретно не ограничена и может являться полигональной формой, круглой формой или т.п. Далее в настоящем описании трубчатую часть также обозначают как "направляющую секцию".
[0081] Основной субстрат может иметь, например, трубчатую выступающую часть, выступающую вверх на верхней поверхности основного субстрата. В этом случае, например, отверстие выступающей части является впускным отверстием, и область, проходящая от впускного отверстия до вышележащей концевой части пути потока, является трубчатой частью (направляющей секцией). Внутренняя часть трубчатой части может иметь однородный размер в вертикальном направлении или может иметь, например, коническую форму, сужающуюся кверху относительно низа.
[0082] Длина трубчатой части в осевом направлении (высота в вертикальном направлении) является такой, что, например, ее нижний предел составляет 0,1 мм или более, ее верхний предел составляет 20 мм или менее, и ее диапазон составляет от 0,1 до 20 мм. Если трубчатая часть выступает сверху на верхней поверхности основного субстрата, длина выступающей области в осевом направлении является такой, что, например, ее нижний предел составляет 0,1 мм или более, ее верхний предел составляет 20 мм или менее, ее диапазон составляет от 0,1 мм до 20 мм.
[0083] (5) Покрывающий элемент впускного отверстия
Далее в настоящем описании покрывающий элемент отверстия для ввода образца в аналитическую ячейку по настоящему изобретению также обозначают как "покрывающий элемент впускного отверстия". Покрывающий элемент впускного отверстия является непроницаемым для жидкости элементом, и его можно фиксировать на впускном отверстии во время использования покрывающего элемента впускного отверстия. В настоящем изобретении, термин "непроницаемость для жидкости" означает, например, качество, состоящее в предотвращении пропускания жидкости. Покрывающему элементу впускного отверстия достаточно быть непроницаемым для жидкости, и он может являться, например, проницаемым для газа или непроницаемым для газа. В настоящем изобретении термин "проницаемость для газа" означает, например, качество, состоящее в пропускании газа, и термин "непроницаемость для газа" означает, например, качество, состоящее в предотвращении пропускания газа. Устанавливая покрывающий элемент на впускное отверстие, например, можно предотвращать проникновение внешних веществ в аналитическую ячейку из впускного отверстия и предотвращать протечку образца, вводимого в аналитическую ячейку, из впускного отверстия. Покрывающий элемент фиксируют на впускном отверстии, например, после введения образца в путь потока аналитической ячейки из впускного отверстия.
[0084] Покрывающий элемент впускного отверстия может являться герметизирующим элементом, например. Герметизирующий элемент фиксируют на впускном отверстии, например, после введения образца в путь потока аналитической ячейки. Герметизирующий элемент можно фиксировать на впускном отверстии ячейки таким образом, что герметизирующий элемент можно вручную отсоединять после фиксации, или можно его крепко фиксировать, например, так, что отсоединение герметизирующего элемента вручную является затруднительным. В последнем случае, например, можно более надежно предотвращать проникновение загрязнений из внешней среды и протечку образца изнутри.
[0085] Покрывающий элемент впускного отверстия, например, может являться колпачковым элементом. Колпачковый элемент можно соединять с основным субстратом прямо или косвенно, или он может являться элементом, предоставляемым независимо от основного субстрата, и его можно присоединять к впускному отверстию, например, во время использования покрывающего элемента впускного отверстия.
[0086] Форма покрывающего элемента впускного отверстия конкретно не ограничена, и ее можно выбирать, при необходимости, в соответствии с формой впускного отверстия. Предпочтительно, покрывающий элемент впускного отверстия имеет форму, которая может соответствовать форме впускного отверстия. Если основной субстрат имеет трубчатую выступающую часть, как описано выше, предпочтительно, например, элемент-покрывающий элемент можно приспосабливать для выступающей части. Если основной субстрат имеет выступающую часть, элемент-покрывающий элемент можно присоединять к выступающей части и эту часть можно использовать, например, в качестве удерживающей части аналитической ячейки по настоящему изобретению.
[0087] С точки зрения удобства в обращении, покрывающий элемент впускного отверстия, предпочтительно, делают, например, из смолы. Если покрывающий элемент впускного отверстия колпачковым элементом, примеры смолы включают эластомеры, такие как TPE. Если покрывающий элемент впускного отверстия является герметизирующим элементом, можно использовать, например, термосвариваемую пленку, адгезивный герметизирующий элемент или т.п.
[0088] (6) Выпускное отверстие (выпускное отверстие для газа)
В основном субстрате впускное отверстие и выпускное отверстие для газа достаточно сконфигурировать таким образом, чтобы, как описано выше, соединять впускное отверстие с вышележащей концевой частью пути потока и соединять выпускное отверстие для газа с нижележащей концевой частью пути потока.
[0089] Количество выпускных отверстий для газа конкретно не ограничено, и, например, один путь потока может иметь одно выпускное отверстие для газа или может иметь два или более выпускных отверстий для газа. Выпускное отверстие для газа достаточно располагать в положении, соответствующем нижележащей концевой части пути потока. Если есть одно выпускное отверстие для газа, положение выпускного отверстия для газа в нижележащей концевой части конкретно не ограничено и может являться, например, любым положением в направлении (поперечном направлении), перпендикулярном пути потока направление. В качестве конкретного примера, выпускное отверстие для газа можно располагать в центре поперечного направления или располагать так, чтобы оно, например, проходило над всей областью поперечного направления. Если есть два или более выпускных отверстия для газа, положения выпускных отверстий для газа в нижележащей концевой части конкретно не ограничены и могут представлять собой, например, множество положений в направлении (поперечном направлении), перпендикулярном направлению пути потока. В качестве конкретного примера, если есть два выпускных отверстия для газа, их можно располагать на обоих концах в поперечном направлении, и если есть два или более выпускных отверстия для газа, их можно располагать, например, на обоих концах в поперечном направлении и во множестве положений между обоими концами. Если есть два или более выпускных отверстия для газа, взаимное расположение соответствующих выпускных отверстий для газа конкретно не ограничено, и их можно располагать, например, с равными интервалами или неравными интервалами.
[0090] Предпочтительно, выпускное отверстие для газа является сквозным отверстием, расположенным, например, выше вышележащей концевой части пути потока в основном субстрате. Форма выпускного отверстия для газа конкретно не ограничена и может являться полигональной формой, круглой формой или т.п. Если есть одно выпускное отверстие для газа, выпускное отверстие для газа может иметь полигональную форму (в частности, прямоугольную форму), таким образом, выпускное отверстие для газа, например, будет иметь форму, щели, проходящей в поперечном направлении.
2
2
2
[0091] Размер выпускного отверстия для газа конкретно не ограничен, и его можно определять, при необходимости, в соответствии с количеством выпускных отверстий для газа. Если есть выпускное отверстие для газа, площадь поперечного сечения выпускного отверстия для газа является такой, что, например, его нижний предел составляет 0,0003 мм или более, его верхний предел составляет 31400 мм или менее, и его диапазон составляет от 0,0003 до 31400 мм. Если есть два или более выпускных отверстия для газа, общая площадь поперечного сечения, например, находится в том же диапазоне, что описано выше. Если выпускное отверстие для газа имеет круглую форму, радиус поперечного сечения выпускного отверстия для газа является таким, что, например, его нижний предел составляет 0,01 мм или более, его верхний предел составляет 10 мм или менее, и его диапазон составляет от 0,01 мм до 10 мм.
[0092] Если основной субстрат включает верхний субстрат и нижний субстрат, например, нижний субстрат может иметь выемку на своей поверхности, обращенную к верхнему субстрату, и верхний субстрат может иметь два сквозных отверстия в частях, соответствующих обоим концам выемки на нижнем субстрате. В этом случае, если верхний субстрат наложен на нижний субстрат, выемка нижнего субстрата служит в качестве пути потока, одно из сквозных отверстий в верхнем субстрате служит в качестве впускного отверстия, и другое сквозное отверстие служит в качестве выпускного отверстия для газа.
[0093] (7) Колпачковый элемент для выпускного отверстия для газа
В аналитической ячейке по настоящему изобретению элемент-покрывающий элемент для выпускного отверстия для газа далее в настоящем описании также обозначают как "покрывающий элемент выпускного отверстия для газа". Покрывающий элемент выпускного отверстия для газа является элементом, непроницаемым для жидкости и проницаемым для газа, и его можно фиксировать на выпускном отверстии для газа во время использования покрывающего элемента выпускного отверстия для газа. Присоединяя элемент-покрывающий элемент к выпускному отверстию для газа, например, можно обеспечивать вентиляцию между путем потока и внешней средой с помощью выпускного отверстия для газа и предотвращать протекание образца, вводимого в путь потока, из выпускного отверстия для газа. Кроме того, например, т.к. образец не проникает через выпускное отверстие для газа благодаря наличию элемента-покрывающего элемента, устанавливая объем (емкость) пути потока и вводя образец до достижения им выпускного отверстия для газа, можно делать количество образца, подлежащего введению, однородным среди аналитических ячеек.
[0094] Как описано выше, покрывающий элемент выпускного отверстия для газа может являться элементом, предотвращающим пропускание жидкости и позволяющим газу проходить. В частности, т.к. образец, подлежащий введению в аналитическую ячейку по настоящему изобретению, является, например, образцом, полученным из живого организма, в качестве элемента-покрывающего элемента можно использовать элемент, позволяющим проходить воздуху и не позволяющим проходить так называемым жидким растворителям. Форма элемента-покрывающего элемента конкретно не ограничен, и колпачковый элемент, например, может являться пористой пленкой или т.п. Колпачковый элемент может являться, например, гидрофобной пленкой. В качестве конкретного примера, можно использовать проницаемую для влаги, водонепроницаемую пленку, такую как GORE-TEX™.
[0095] Предпочтительно, покрывающий элемент выпускного отверстия для газа фиксируют, например, на краю выпускного отверстия для газа. Способ фиксации покрывающего элемента выпускного отверстия для газа конкретно не ограничен, и например, покрывающий элемент выпускного отверстия для газа можно фиксировать посредством ультразвуковой сварки, термической сварки, общеупотребительного адгезива или т.п.
[0096] (8) Предотвращающий обрастание элемент
Аналитическая ячейка по настоящему изобретению может дополнительно включать, например, присоединяемый и отсоединяемый предотвращающий обрастание элемент. Предотвращающий обрастание элемент расположен, например, позади покрывающего элемента выпускного отверстия для газа в направлении потока, и, в частности, предотвращающий обрастание элемент расположен так, чтобы закрывать покрывающий элемент выпускного отверстия для газа. Предотвращающий обрастание элемент можно размещать, например, после введения образца в аналитическую ячейку, а затем подвергать аналитическую ячейку анализу. Если аналитическая ячейка по настоящему изобретению дополнительно включает предотвращающий обрастание элемент, можно еще более надежно предотвращать протекание образца из аналитической ячейки.
[0097] Предотвращающий обрастание элемент является, например, элементом, непроницаемым для жидкости или непроницаемым для газа, и, предпочтительно, является элементом, непроницаемым для жидкости и непроницаемый для газа. Предотвращающий обрастание элемент конкретно не ограничен и может являться, например, поликарбонатной пленкой, акриловой пленкой или т.п. Предпочтительно, предотвращающий обрастание элемент фиксируют на основном субстрате так, чтобы он, например, закрывал покрывающий элемент выпускного отверстия для газа. Предотвращающий обрастание элемент можно фиксировать, например, с использованием адгезива, контактный адгезив или т.п.
[0098] (9) Обводная линия для выпуска газа
Аналитическая ячейка по настоящему изобретению может дополнительно включать, например, обводную линию для выпуска газа. Например, один конец обводной линии для выпуска газа соединен с впускным отверстием, а другой конец обводной линии для выпуска газа соединен с выпускным отверстием для газа через элемент-покрывающий элемент для выпускного отверстия для газа. В соответствии с этой конфигурацией, из впускного отверстия и выпускного отверстия для газа только впускное отверстие является отверстием, соединенным с внешней средой. Таким образом, присоединяя покрывающий элемент впускного отверстия к впускному отверстию, можно предотвращать, например, проникновение веществ из внешней среды в аналитическую ячейку и протечку образца из аналитической ячейки вовне.
[0099] Положение обводной линии для выпуска газа в основном субстрате конкретно не ограничено. Если аналитическую ячейку по настоящему изобретению устанавливают в устройство для анализа, описанное ниже, для облучения возбуждающим светом и определения флуоресценции, предпочтительно располагать обводную линию для выпуска газа в области, где обводная линия для выпуска газа не будет преграждать оптические пути возбуждающего света и флуоресценции. В качестве конкретных примеров, обводную линию для выпуска газа можно располагать выше пути потока так, чтобы она проходила параллельно пути потока, или ее можно располагать позади пути потока так, чтобы она проходила параллельно пути потока.
[0100] (10) Нагреваемая поверхность, облучаемая поверхность и поверхность определения
Аналитическую ячейку по настоящему изобретению можно подвергать анализу с использованием реакции амплификации нуклеиновых кислот, например, устанавливая аналитическую ячейку в устройство для анализа, описанное ниже. В случае анализа с использованием реакции амплификации нуклеиновых кислот, например, чтобы вызывать реакцию амплификации нуклеиновых кислот, необходимо нагревание, и, кроме того, для детекции необходимы облучение возбуждающим светом и определение (детекция) флуоресценции, возникающей при реакции. В этом случае, необходимо, чтобы аналитическая ячейка по настоящему изобретению включала, например, нагреваемую поверхность, подлежащую нагреву, облучаемую поверхность, подлежащую облучению светом, и поверхность определения, на которой определяют свет, генерируемый в пути потока. Соответствующие поверхности аналитической ячейки по настоящему изобретению можно устанавливать, например, в соответствии с конфигурацией устройства для анализа, подлежащего использованию.
[0101] В качестве примера, если аналитическая ячейка по настоящему изобретению имеет форму прямоугольного параллелепипеда, аналитическую ячейку можно конфигурировать таким образом, что, например, из внешних поверхностей основного субстрата любая внешняя поверхность, параллельная направлению потока пути потока, является нагреваемой поверхностью, подлежащей нагреву, из внешних поверхностей основного субстрата по меньшей мере одна из внешних поверхностей, иных, чем нагреваемая поверхность, является облучаемой поверхностью, подлежащей облучению светом, и из внешних поверхностей основного субстрата по меньшей мере одна из внешних поверхностей, иных, чем нагреваемая поверхность, является поверхностью определения, на которой определяют свет (флуоресценцию), генерируемый в пути потока. Кроме того, по меньшей мере одна из внешних поверхностей, иных чем нагреваемая поверхность и облучаемая поверхность, может являться поверхностью определения. Однако следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено этим примером. Например, при использовании дихроического зеркала, с помощью которого можно разделять возбуждающий свет и флуоресценцию, одна и та же поверхность может служить, например, в качестве облучаемой поверхности и поверхности определения. Кроме того, при использовании прозрачного нагревателя из оксида индия и олова одна и та же поверхность может служить, например, в качестве нагреваемой поверхности и в качестве облучаемой поверхности или поверхности определения флуоресценции.
[0102] (11) ID-чип
Аналитическая ячейка по настоящему изобретению может дополнительно включать, например, ID-чип. ID-чип может являться, например, чипом радиочастотной идентификации (RFID) или т.п. В соответствии с этой конфигурацией, можно управлять аналитической ячейкой по настоящему изобретению, например.
[0103] (12) Образец
Образец, подлежащий анализу с использованием аналитической ячейки по настоящему изобретению, конкретно не ограничен, и его примеры включают: образцы животного происхождения; образцы растительного происхождения, образцы из окружающей среды, такие как морская вода, почва и сточные воды; и образцы пищи и напитков, такие как питьевая вода и пища. Примеры образцов животного происхождения включают биологические образцы, такие как кровь (включая цельную кровь и отделенные клетки крови), сыворотку, плазму, клетки (включая культивируемые линии клеток), ткани, физиологические жидкости (ушные выделения, назальные выделения, гной, асцитическую жидкость, плевральную жидкость, желчь, спинномозговую жидкость, мокроту и т.д.), клетки слизистой оболочки (клетки слизистой оболочки рта, клетки слизистой оболочки желудка, клетки слизистой оболочки дыхательных путей и т.д.), смывные жидкости, полученные со слизистой оболочки носа, слизистой оболочки рта и т.д. с использованием ватного тампона или т.п., пот, амниотическую жидкость, экскременты (мочу, кал и т.д.), образцы, полученные из соответствующих органов посредством браш-биопсии с использованием эндоскопа или т.п., собранные жидкости, биоптаты и жидкость после альвеолярного лаважа. Образец, подлежащий введению в аналитическую ячейку по настоящему изобретению, может являться, например, предварительно обработанным образцом или необработанным образцом, не подвергнутым предварительной обработке.
[0104] (13) Мишень для анализа
Neisseria gonorrhoeae
Treponema
Candida
Мишень, подлежащая анализу с использованием аналитической ячейки по настоящему изобретению, конкретно не ограничена. Аналитическую ячейку по настоящему изобретению можно использовать в комбинации с устройством для анализа, описанным ниже, например, в способах анализа, в которых осуществляют тепловую обработку и фотодетекцию. Способ анализа, в котором осуществляют тепловую обработку и фотодетекцию, является, например, способом анализа нуклеиновых кислот, в котором осуществляют амплификацию нуклеиновых кислот и детекцию флуоресценции. В этом случае, нуклеиновая кислота, подлежащая анализу в качестве мишени для анализа, конкретно не ограничена и может являться, например, ДНК, кДНК, РНК или т.п. РНК может являться мРНК, мкРНК или т.п. Происхождение нуклеиновой кислоты конкретно не ограничено, и его примеры включают вирусы, бактерии и плесневые грибы. Примеры вирусов включают различные вирусы гриппа, вирусы ВИЧ и вирусы герпеса. Примеры бактерий включают хламидии,  и бактерии рода (возбудитель сифилиса). Примеры плесневых грибов включают грибы, такие как .
[0105] Использование аналитической ячейки по настоящему изобретению не ограничено анализом нуклеиновых кислот. В соответствии с аналитической ячейкой по настоящему изобретению, можно измерять, например, поглощение, флуоресценцию, световое излучение и т.п. Таким образом, аналитическая ячейка по настоящему изобретению применима в способах анализа, описанных ниже.
[0106] В качестве конкретного примера, во-первых, аналитическую ячейку по настоящему изобретению можно использовать в иммунологических анализах. Иммунологический анализ конкретно не ограничен, и его примеры включают ферментативный иммунологический анализ (EIA), твердофазный иммуноферментный анализ (ELISA) и хемилюминесцентный иммунологический анализ (CLIA). Если аналитическую ячейку по настоящему изобретению используют в иммунологическом анализе, антитело против мишени (аналита) или антиген, например, заранее иммобилизуют на пути потока в аналитической ячейке по настоящему изобретению. В этом случае, тип мишени конкретно не ограничен. Кроме того, антиген или антитело, подлежащие использованию, конкретно не ограничены, и их можно свободно выбирать в соответствии с типом мишени. Положение, в котором антиген или антитело иммобилизуют в пути потока, конкретно не ограничено, и антиген или антитело можно иммобилизовать, например, где-либо из нижней поверхности, верхней поверхности, боковых поверхностей и т.п. пути потока. Затем можно осуществлять анализ с использованием иммунной реакции, добавляя образец в аналитическую ячейку, таким образом, связывая мишень в образце с антителом или антигеном и дополнительно заставляя мишень реагировать с реагентом в секции для реагентов.
[0107] В качестве другого конкретного примера, аналитическую ячейку по настоящему изобретению можно использовать в биохимическом способе анализа. Если аналитическую ячейку по настоящему изобретению используют в биохимическом способе анализа, реагент, специфически реагирующий с мишенью, например, заранее иммобилизуют на секции для реагентов в аналитической ячейке по настоящему изобретению. В этом случае, тип мишени конкретно не ограничен. Кроме того, реагент, подлежащий использованию, конкретно не ограничен, и его можно свободно выбирать в соответствии с типом мишени. Например, если необходимо измерить уровень глюкозы в крови, реагент может являться, например, глюкозооксидазой, пероксидазой, 2,2'-азино-бис(3-этилбензотиазолин-6-сульфоновой кислотой) (ABTS) или т.п. Затем можно осуществлять анализ, добавляя образец в аналитическую ячейку, а затем, например, осуществляя инкубацию при температуре, подходящей для реагента, чтобы заставить мишень реагировать с реагентом.
[0108] Далее аналитическая ячейка по настоящему изобретению будет конкретно описано со ссылкой на чертежи. На соответствующих чертежах одинаковым компонентам и секциям даны одинаковые номера позиций. Настоящее изобретение не ограничено этими иллюстративными примерами.
[0109] (Первый вариант осуществления)
Пример аналитической ячейки по настоящему варианту осуществления будет описан со ссылкой на фиг. 1A-1C и 2A и 2B.
[0110] На фиг. 1A-1C схематически представлен пример аналитической ячейки. Фиг. 1A представляет собой вид сверху аналитической ячейки 1. Фиг. 1B представляет собой вид в разрезе устройства для анализа 1 в направлении стрелки по линии I-I на фиг. 1A. Фиг. 1C представляет собой вид в разрезе устройства для анализа 1 в направлении стрелки по линии II-II на фиг. 1A.
[0111] Как показано на фиг. 1, аналитическая ячейка 1 включает основной субстрат 10, покрывающий элемент впускного отверстия 11 и покрывающий элемент выпускного отверстия для газа 12. Основной субстрат 10 имеет впускное отверстие 13, выпускные отверстия для газа 14 и путь потока 15, соединенный с впускным отверстием 13 и выпускными отверстиями для газа 14, и секция для реагентов 16 расположена в пути потока 15. Покрывающий элемент впускного отверстия 11 соединен с основным субстратом 10. Покрывающий элемент впускного отверстия 11 находится в форме покрывающего элемента и является присоединяемым и отсоединяемым относительно впускного отверстия 13. На фиг. 1A-1C, стрелкой X показано направление потока образца в пути потока 15, стрелкой Y указано поперечное направление, и стрелкой Z указано направление толщины.
[0112] Основной субстрат 10 содержит верхний субстрат 101 и нижний субстрат 102, и верхний субстрат 101 наложен на нижний субстрат 102. Верхний субстрат 101 и нижний субстрат 102 можно объединять друг с другом с помощью адгезива, контактного адгезива или т.п., или их можно объединять друг с другом, например, с помощью ультразвуковой сварки или т.п. Верхний субстрат 101 имеет сквозное отверстие 13 на вышележащей стороне и два сквозных отверстия 141 и 142 на нижележащей стороне. Нижний субстрат 102 имеет выемку 15 на своей поверхности, обращенную к верхнему субстрату 101. При наложении верхнего субстрата 101 и нижнего субстрата 102 выемка 15 образует путь потока, сквозное отверстие 13, соединенное с путем потока 15 на вышележащей стороне, служит в качестве впускного отверстия, и сквозные отверстия 141 и 142, соединенные с путем потока 15 на нижележащей стороне, служат в качестве выпускных отверстий для газа 14. Путь потока 15 имеет форму, расширяющуюся в сторону направления, указанного стрелкой X, и, в частности, путь потока 15 имеет коническую форму.
[0113] Верхний субстрат 101 имеет трубчатую выступающую часть 132, выступающую сверху, и отверстие выступающей части 131 служит в качестве впускного отверстия 13. Область, проходящая от отверстия впускного отверстия 13 к вышележащей концевой части пути потока 15, является полой трубчатой частью, служащей в качестве направляющей секции, и внутри впускного отверстия 13 образуется наклон 131. Наклон 131 позволяет легче вводить наконечник инструмента для введения образца, такого как пипетка, в аналитическую ячейку 1.
[0114] Покрывающий элемент впускного отверстия 11 имеет субстрат покрывающего элемента впускного отверстия 111 и соединительную секцию 112, и с помощью соединительной секции 112 субстрат покрывающего элемента впускного отверстия 111 соединен с основным субстратом 10. Соединительная секция 112 отлита как единое целое с основным субстратом покрывающего элемента впускного отверстия 111 и установлена на основной субстрат 10, например, с использованием адгезива или т.п.
[0115] Основной субстрат 10 включает на своей верхней поверхности покрывающий элемент выпускного отверстия для газа 12, расположенную так, что она закрывает выпускные отверстия для газа 14. Покрывающий элемент выпускного отверстия для газа 12 фиксируют, например, с использованием ультразвуковой сварки, термической сварки, адгезива или т.п.
[0116] Формы и размеры аналитической ячейки 1 и соответствующие компоненты и секции конкретно не ограничены, и могут являться, например, следующими.
[0117]
Аналитическая ячейка 1
Форма: прямоугольный параллелепипед
Длина: 45 мм
Ширина: 10 мм
Толщина: 2,6 мм
Верхний субстрат 101
Форма: прямоугольный параллелепипед
Длина: 45 мм
Ширина: 10 мм
Толщина: 1,1 мм
Нижний субстрат 102
Форма: прямоугольный параллелепипед
Длина: 45 мм
Ширина: 10 мм
Толщина: 1,5 мм
Путь потока 15
Форма внутреннего поперечного сечения: прямоугольный параллелепипед
Длина: 29 мм
Ширина: 1,5 мм в вышележащей концевой части
4 мм в нижележащей концевой части
Глубина: 0,6 мм
Угол расширения: 5°
Впускное отверстие 13
Форма: круглая
Внутренний диаметр верхнего конца: 3 мм
Внутренний диаметр трубчатой части: 1,5 мм
Высота выступающей части 132: 4 мм
Выпускные отверстия для газа 14 (141, 142)
Форма: круглая
Внутренний диаметр верхнего конца: 1 мм
Покрывающий элемент выпускного отверстия для газа 12
Форма: прямоугольная форма
Длина: 11 мм
Ширина: 9 мм
Толщина: 0,07 мм.
[0118] Предпочтительно, ширина верхнего конца пути потока 15, например, равна или меньше ширины впускного отверстия, контактирующего с верхней концевой частью пути потока 15 (внутренний диаметр трубчатой части), и в качестве конкретного примера, они являются, по существу, одинаковыми. Благодаря этому условию и расширяющейся форме пути потока 15, например, можно, в достаточной степени, предотвращать проникновение пузырьков воздуха в путь потока 15 аналитической ячейки 1.
[0119] Форма и количество выпускных отверстий для газа 14 конкретно не ограничены, как описано выше. Фиг. 2A и 2B представляют собой вид сверху, где показаны варианты выпускного отверстия для газа в верхнем субстрате 101. Верхний субстрат 101, представленный на фиг. 2A, имеет одно выпускное отверстие для газа 14, и форма выпускных отверстий для газа 14 является формой щели, проходящей вдоль поперечного направления верхнего субстрата 101. Верхний субстрат 101, представленный на фиг. 2B, имеет три выпускных отверстия для газа 141, 142 и 143, расположенных вдоль поперечного направления верхнего субстрата 101.
[0120] Далее способ использования аналитической ячейки по настоящему изобретению будет описан с использованием фиг. 4A-4D со ссылкой на пример, где мишень в образце подвергают амплификации нуклеиновых кислот и полученные продукты амплификации определяют посредством детекции флуоресценции.
[0121] Фиг. 4A-4D представляют собой схематический вид в разрезе, где проиллюстрирован пример аналитической ячейки 1 во время ее использования, и на фиг. 4A-4D проиллюстрированы соответствующие стадии. Аналитическая ячейка 1, представленная на фиг. 4A-4D, является такой же, как аналитическая ячейка 1, представленная на фиг. 1, за исключением того, что верхний субстрат 101 имеет выпускное отверстие для газа 14 в форме щели, представленное на фиг. 2A. В этом примере реагент в секции для реагентов 16 является реагентом для амплификации нуклеиновых кислот, как описано выше, и реагент для амплификации нуклеиновых кислот содержит меченый зонд, испускающий флуоресценцию. Меченый зонд является зондом, испускающим флуоресценцию после облучения возбуждающим светом, если он связан с мишенью.
[0122] Как представлено на фиг. 4A, в аналитической ячейке 1 покрывающий элемент впускного отверстия 11 присоединяют к впускному отверстию 13 до использования аналитической ячейки 1. Покрывающий элемент впускного отверстия 11 предотвращает проникновение веществ из внешней среды. Сначала, как представлено на фиг. 4B, покрывающий элемент впускного отверстия 11 отсоединяют и вводят образец 3, содержащий нуклеиновую кислоту, с использованием пипетки 2. В это время, т.к. впускное отверстие 13 имеет наклон 131 внутрь, пипетку 2 легко можно вводить во впускное отверстие 13 вдоль наклона 131.
[0123] Образец 3, инъецируемый в путь потока 15, двигается внутри пути потока 15 в направлении, указанном стрелкой X, например, под действием капиллярности до достижения им положения, в котором расположен покрывающий элемент выпускного отверстия для газа 12, не позволяющий жидкости проникать. Как представлено на фиг. 4C, реагент 161 (реагент для амплификации нуклеиновых кислот) в секции для реагентов 16 в пути потока 15 растворяется в образце 3 и диффундирует по всему образцу 3 после контакта с образцом 3, наполняющим путь потока 15. После завершения введения образца 3 покрывающий элемент впускного отверстия 11 снова присоединяют к впускному отверстию 13.
[0124] Затем аналитическую ячейку 1 нагревают с помощью секции нагрева, расположенной снаружи аналитической ячейки 1, таким образом, проводя реакцию амплификации нуклеиновых кислот между образцом в пути потока 15 и реагентом. Когда мишень 4 в образце амплифицируют посредством реакции амплификации нуклеиновых кислот, меченый зонд гибридизуется с полученными продуктами амплификации. Затем, как представлено на фиг. 4D, путь потока 15 облучают возбуждающим светом 51, испускаемым источниками света 50, такими как LED, расположенными снаружи аналитической ячейки 1, чтобы вызвать флуоресценцию, генерируемую меченым зондом, гибридизованным с продуктами амплификации, и флуоресценцию 61 определяют с помощью фотодетектора 60. Условия облучения возбуждающим светом и детекции флуоресценции конкретно не ограничены, и их можно определять, при необходимости, например, в соответствии с типом вещества-метки в используемом меченом зонде. Описанные выше нагрев, облучение возбуждающим светом и детекцию флуоресценции в отношении аналитической ячейки 1 можно осуществлять, например, посредством установки аналитической ячейки 1 в устройстве для анализа, описанном ниже.
[0125] В аналитической ячейке 1, например, нижняя поверхность является нагреваемой поверхностью, подлежащей нагреву, верхняя поверхность является облучаемой поверхностью, подлежащей облучению светом, и поверхность на нижележащей стороне пути потока 15 (поверхность на нижележащей стороне в продольном направлении) является поверхностью определения, на которой определяют свет.
[0126] (Второй вариант осуществления)
Этот вариант осуществления относится к секции для реагентов в аналитической ячейке по настоящему изобретению.
[0127] На фиг. 5A и 5B показан вид в разрезе части пути потока в аналитической ячейке по настоящему изобретению. В этом варианте осуществления, как представлено на фиг. 5A и 5B, в пути потока 15, образующемся между верхним субстратом 101 и нижним субстратом 102, на нижнем субстрате 102 расположено множество секций для реагентов 16a-16e.
[0128] Каждая из секций для реагентов 16a-16 образована сухой композицией, содержащей реагент и плохорастворимое в воде вещество. Каждую секцию для реагентов можно получать, например, посредством нанесения жидкой композиции, содержащей реагент, нерастворимое в воде вещество и растворитель, на нижний субстрат 102 и высушивания жидкой композиции. В сухой композиции концентрации реагента и плохорастворимого в воде вещества конкретно не ограничены, и их можно выбирать, при необходимости, в соответствии с количествами соответствующих реагентов, которые нужно поместить в каждый путь потока. Условия сушки конкретно не ограничены, и сушка может являться естественной сушкой, термической сушкой, сушкой воздухом, лиофилизацией или т.п.
[0129] Секции для реагентов 16a-16e могут содержать разные реагенты, соответственно. Секции для реагентов 16a-16e, расположенные в пути потока 15, предпочтительно, содержат соответствующие реагенты вдоль направления потока, например, в соответствии с порядком смешивания соответствующих реагентов с образцом. Хотя в этом варианте осуществления представлен пример, в котором секции для реагентов 16a-16e располагают на нижнем субстрате 102, настоящее изобретение не ограничено этим вариантом изобретения, и секции для реагентов 16a-16e можно располагать на верхнем субстрате 101. Кроме того, хотя в этом варианте осуществления путь потока 15 включает множество секций для реагентов, настоящее изобретение не ограничено этим вариантом изобретения, и путь потока 15 может содержать лишь одну секцию для реагентов. Кроме того, в соответствующих секциях для реагентов можно помещать один тот же реагент.
[0130] На фиг. 6A и 6B показан вид в разрезе части пути потока в аналитической ячейке по настоящему изобретению. В этом варианте осуществления, как представлено на фиг. 6A и 6B, в пути потока 15, образованном между верхним субстратом 101 и нижним субстратом 102, секция для реагентов 16 расположена на верхнем субстрате 101.
[0131] Секция для реагентов 16 представляет собой термоплавкую пленку, содержащую реагент. Секцию для реагентов 16 можно получать, например, посредством формовки термоплавкого полимера, содержащего реагент, в пленку. Секцию для реагентов 16 можно располагать на верхнем субстрате 101, например, нанося термоплавкий полимер, содержащий реагент, непосредственно на верхний субстрат 101, а затем отверждая термоплавкий полимер или, альтернативно, формируя пленку термоплавкого полимера заранее, а затем располагая полученную таким образом термоплавкую пленку на верхнем субстрате 101. В последнем случае термоплавкую пленку можно располагать на верхнем субстрате 101, фиксируя ее на верхнем субстрате 101, например, с использованием адгезива или т.п.
[0132] Если секцию для реагентов 16 располагают на верхнем субстрате 101, как описано выше, термоплавкий полимер в расплавленной термоплавкой пленке диффундирует вниз, т.к. он имеет более высокую удельную плотность, чем, например, биологические образцы. Таким образом, реагент, содержащийся в термоплавкой пленке, также можно эффективно смешивать с образцом, в то время как он диффундирует вместе с термоплавким полимером. Хотя в этом варианте осуществления представлен пример, в котором секцию для реагентов 16 располагают на верхнем субстрате 101, настоящее изобретение не ограничено этим вариантом осуществления, и секцию для реагентов 16 можно располагать на нижнем субстрате 102.
[0133] (Третий вариант осуществления)
Этот вариант осуществления относится к аналитической ячейке по настоящему изобретению с предотвращающей обрастание пленкой в качестве предотвращающего обрастание элемента.
[0134] На фиг. 7 представлен вид в разрезе аналитической ячейки с предотвращающей обрастание пленкой. Как представлено на фиг. 7, аналитическая ячейка 5 содержит предотвращающую обрастание пленку 17. Предотвращающая обрастание пленка 17 расположена позади элемента для блокирования прохождения жидкости (покрывающего элемента выпускного отверстия для газа) 12 в направлении потока, и на фиг. 7 предотвращающая обрастание пленка 17 расположена на покрывающем элементе выпускного отверстия для газа 12 таким образом, что она закрывает покрывающий элемент выпускного отверстия для газа 12.
[0135] Предотвращающая обрастание пленка 17 может предотвращать протекание образца во внешнюю среду после введения образца, а также может предотвращать проникновение загрязнений из внешней среды. Таким образом, предотвращающую обрастание пленку 17 располагают на покрывающем элементе выпускного отверстия для газа 12 после введения образца в аналитическую ячейку 5 и до начала реакции. Предпочтительно, чтобы предотвращающая обрастание пленка 17 находилась в форме снимаемой наклейки, например, для простоты фиксации предотвращающей обрастание пленки 17.
[0136] (Четвертый вариант осуществления)
Этот вариант осуществления относится к аналитической ячейке по настоящему изобретению с обводной линией для выпуска газа.
[0137] На фиг. 8 представлен вид в разрезе аналитической ячейки с обводной линией для выпуска газа. Как представлено на фиг. 8, аналитическая ячейка 6 имеет обводную линию для выпуска газа 18. Обводную линию для выпуска газа 18 располагают выше пути потока в направлении толщины, и один конец обводной линии для выпуска газа 18 соединен с впускным отверстием 13, а другой конец обводной линии для выпуска газа 18 соединен с выпускным отверстием для газа 14 с помощью покрывающего элемента выпускного отверстия для газа 12.
[0138] На фиг. 9A-9C представлен вид в разрезе другой аналитической ячейки с обводной линией для выпуска газа. В аналитической ячейке 9, представленной на фиг. 9A-9C, обводную линию для выпуска газа располагают так, чтобы она проходила горизонтально относительно пути потока в плоскостном направлении. На фиг. 9A-9C для объяснения конфигурации обводной линии для выпуска газа покрывающий элемент впускного отверстия не представлена.
[0139] Фиг. 9A-9C представляют собой схемы, на которых представлен пример аналитической ячейки. Фиг. 9A представляет собой вид сверху аналитической ячейки 9. Фиг. 9B представляет собой вид в перспективе, на котором схематически представлена выступающая часть на фиг. 9A. Фиг. 9C представляет собой вид в разрезе аналитической ячейки 9 в направлении стрелки по линии III-III на фиг. 9A.
[0140] Основной субстрат 90 содержит верхний субстрат 901 и нижний субстрат 902, и верхний субстрат 901 наложен на нижний субстрат 902.
[0141] Нижний субстрат 902 имеет выемку 15, образующую путь потока, и выемки 951 и 952, проходящие в направлении потока на внешние стороны выемки 15 в поперечном направлении. Выемки, проходящие в направлении потока, служат в качестве путей выпускного отверстия для газа 951 и 952, соответственно.
[0142] Верхний субстрат 901 имеет трубчатую выступающую часть 932, выступающую сверху вышележащей стороны, и отверстие выступающей части 932 служит в качестве впускного отверстия 93. Выступающая часть 932 имеет сквозное отверстие 943, проходящее через часть ее боковой стенки в направлении толщины. Сквозное отверстие 943 соединено с путями выпускного отверстия для газа 951 и 952 нижнего субстрата 902, и оно служит в качестве выпускного отверстия для газа.
[0143] Верхний субстрат 901 имеет углубленную форму в поперечном направлении на нижележащей стороне, и в полученной таким образом области впадины (т.е. области, в которой верхняя поверхность ниже концевых частей в поперечном направлении) верхний субстрат 901 имеет два сквозных отверстия 941 и 942, служащих в качестве выпускных отверстий для газа. Т.к. выпускные отверстия для газа 942 и 941 расположены в области впадины, верхний субстрат 901 содержит пространство между верхней поверхностью области впадины и верхними поверхностями концевых частей в поперечном направлении. Покрывающий элемент выпускного отверстия для газа 92 располагают на верхнем субстрате 901 так, чтобы она закрывала выпускные отверстия для газа 942 и 941 в этом пространстве. На верхнем субстрате 901 дополнительно располагают предотвращающий обрастание элемент 97 так, чтобы он закрывал область впадины в углубленной форме. В этом варианте осуществления предотвращающий обрастание элемент 97, предпочтительно, является непроницаемым для жидкости и непроницаемым для газа, например, и может являться предотвращающей обрастание пленкой, представленной в описанном выше третьем варианте осуществления, уплотнительным покрывающим элементом, пластиной из смолы или т.п.
[0144] Верхний субстрат 901 на внешних сторонах выпускных отверстий для газа 941 и 942 в поперечном направлении дополнительно включает соединительные пути 961 и 962, позволяющие соединять выпускные отверстия для газа 941 и 942 и пути выпускного отверстия для газа 951 и 952 на нижнем субстрате 902 друг с другом через описанное выше пространство.
[0145] В соответствии с этими конфигурациями, в аналитической ячейке 9, где верхний субстрат 901 и нижний субстрат 902 составлены слоями, выпускные отверстия для газа 941 и 942, соединенные с путем потока 15, соединены с путями выпускного отверстия для газа 951 и 952 через пространство и соединительные пути 961 и 962. Пути выпускного отверстия для газа 951 и 952 соединены с выпускным отверстием для газа 943 выступающей части 932 в вышележащей концевой части. На нижележащей стороне аналитической ячейки 9 выпускные отверстия для газа 941 и 942 закрывают покрывающим элементом выпускного отверстия для газа 92 и, кроме того, пространство выше выпускных отверстий для газа 941 и 942 закрывают предотвращающим обрастание элементом 97. Таким образом, при использовании непроницаемого для жидкости и непроницаемого для газа предотвращающего обрастание элемента 97 отходящий газ из пути потока 15 проходит через выпускные отверстия для газа 941 и 942 и двигается внутри путей выпускного отверстия для газа 951 и 952 через соединительные пути 961 и 962 в сторону выпускного отверстия для газа 943 на вышележащей стороне. К выступающей части 932, например, можно присоединять покрывающий элемент впускного отверстия, представленную на фиг. 1 по первому варианту осуществления. Таким образом, если используют непроницаемую для жидкости и непроницаемую для газа покрывающий элемент впускного отверстия, при присоединении покрывающего элемента впускного отверстия впускное отверстие 93 и выпускное отверстие для газа 943 закрывают так, что они становятся непроницаемыми для жидкости и непроницаемыми для газа, и, таким образом, можно предотвращать утечку образца и отходящего газа во внешнюю среду.
[0146] (Пятый вариант осуществления)
Этот вариант осуществления относится к вариантам выпускного отверстия для газа в аналитической ячейке по настоящему изобретению.
[0147] Фиг. 10A и 10B представляют собой вид сверху, на котором показана аналитическая ячейка с выпускными отверстиями для газа. Т.к. фиг. 10A и 10B предназначены для иллюстрации выпускных отверстий для газа, другие составляющие элементы не представлены, если не указано иначе. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено этим вариантом осуществления.
[0148] На фиг. 10A показана аналитическая ячейка 8, имеющая два выпускных отверстия для газа на нижележащей стороне пути потока 15. Как представлено на фиг. 10A, аналитическая ячейка 8 имеет два сквозных отверстия 871 и 872 на боковой поверхности в нижележащей концевой части, и два сквозных отверстия 871 и 872 соединены с путем потока 15 через пути для отвода воздуха 881 и 882, соответственно. В аналитической ячейке 8 покрывающий элемент выпускного отверстия для газа 82 фиксируют в положении в середине путей для отвода воздуха 881 и 882 так, чтобы она проходила в поперечном направлении. В этом варианте осуществления области, расположенные выше покрывающего элемента выпускного отверстия для газа 82 в путях для отвода воздуха 881 и 882 служат в качестве выпускных отверстий для газа 841 и 842, и воздух, проходящий через покрывающий элемент выпускного отверстия для газа 82 из пути потока 15, отводят во внешнюю среду через сквозные отверстия 871 и 872.
[0149] На фиг. 10B показана аналитическая ячейка 9, имеющая два выпускных отверстия для газа, расположенных на обеих сторонах пути потока 15 в поперечном направлении. Как представлено на фиг. 10B, аналитическая ячейка 9 имеет два сквозных отверстия 871 и 872 на боковых поверхностях на нижележащей стороне, и два сквозных отверстия 871 и 872 соединены с путем потока 15 через пути для отвода воздуха 881 и 882, соответственно. В аналитической ячейке 9 покрывающего элемента выпускного отверстия для газа 821 и 822 фиксируют в положениях в середине путей для отвода воздуха 881 и 882 так, чтобы они проходили в поперечном направлении, соответственно. В этом варианте осуществления области, расположенные на стороне пути потока 15 относительно крышек выпускного отверстия для газа 821 и 822 в путях для отвода воздуха 881 и 882, служат в качестве выпускных отверстий для газа 841 и 842, и воздух, проходящий через покрывающего элемента выпускного отверстия для газа 821 и 822 из пути потока 15, отводят во внешнюю среду через сквозные отверстия 871 и 872.
[0150] [Устройство для анализа]
Устройство для анализа по настоящему изобретению является, как описано выше, устройством для анализа для аналитической ячейки по настоящему изобретению, включающим: секцию для установки, в которую устанавливают аналитическую ячейку; секцию нагрева, сконфигурированную для нагрева аналитической ячейки; источник света, сконфигурированный для облучения светом аналитической ячейки; секцию фотодетекции, сконфигурированную для детекции света из аналитической ячейки; и секцию преобразования сигнала для преобразования детектируемого света в сигнал.
[0151] В устройстве для анализа по настоящему изобретению, секцию для установки, в которую устанавливают аналитическую ячейку, можно обозначать, например, как "кожух основного субстрата". Кожух основного субстрата является, например, футляром. Его материал конкретно не ограничен, и кожух основного субстрата может являться, например, пластиковым элементом.
[0152] В устройстве для анализа по настоящему изобретению секция для установки сконфигурирована таким образом, что, например, направление установки аналитической ячейки является параллельным направлению, в котором проходит путь потока аналитической ячейки. В этом случае, устройство для анализа можно сконфигурировать таким образом, что, например, из боковых поверхностей секции для установки секция нагрева расположен внутри или снаружи от любой боковой поверхности, параллельной направлению установки аналитической ячейки, из боковых поверхностей секции для установки источник света расположен внутри от по меньшей мере одной из боковых поверхностей, иных, чем боковая поверхность, на которой расположена секция нагрева, и из боковых поверхностей секции для установки секция фотодетекции расположена внутри от по меньшей мере одной из боковых поверхностей, иных, чем боковая поверхность, на которой расположена секция нагрева, и боковая поверхность, на которой расположен источник света. В соответствии с этой конфигурацией, например, можно разделять путь нагрева и путь распространения возбуждающего света аналитической ячейки, посредством чего можно достигать одновременного нагрева и детекции флуоресценции с высокой эффективностью.
[0153] Однако, следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено этой конфигурацией, и, например, поверхность, на которой расположен источник света, и поверхность, на которой расположена секция фотодетекции, может являться одной и той же поверхностью.
[0154] Секция нагрева конкретно не ограничена и может являться, например, нагревательным элементом. Нагревательный элемент, предпочтительно, является тонким нагревательным элементом с толщиной, например, приблизительно от 0,03 до 3 мм. В устройстве для анализа по настоящему изобретению, например, предпочтительно дополнительно располагать теплопроводный элемент между аналитической ячейкой, подлежащей установке, и секцией нагрева. В качестве теплопроводного элемента предпочтительно использовать, например, алюминиевую пластину, медную пластину или т.п., имеющие высокую теплопроводность. Используя тонкий нагревательный элемент и теплопроводный элемент в комбинации, как описано выше, можно получать устройство для анализа, являющееся еще более тонким, и, например, нагрев можно осуществлять быстрее.
[0155] Источник света конкретно не ограничен, и, например, можно использовать LED, оптическое волокно или т.п. Тип источника света можно определять, при необходимости, в соответствии с типом реагента в аналитической ячейке, например, и предпочтительно использовать источник света, который может испускать возбуждающий свет, подходящий для реагента. Устройство для анализа по настоящему изобретению может дополнительно включать, например, фильтр возбуждающего света между источником света и аналитической ячейкой, подлежащей установке. Устройство для анализа может дополнительно включать, например, светопроводящую панель, и возбуждающий свет можно проводить к установленной аналитической ячейке с использованием светопроводящей панели.
[0156] Т.к. в устройстве для анализа по настоящему изобретению используют ячейку по настоящему изобретению, можно осуществлять облучение поверхности возбуждающим светом с использованием, например, источника света LED. Например, в общепринятых анализах с использованием планшета для микротитрования, пробирки Eppendorf или т.п., устройство для анализа необходимо сконфигурировать таким образом, что для детекции продуктов амплификации, накопленных на дне лунки или пробирки, возбуждающий свет высокой яркости фокусируют на дне лунки или т.п. сверху или т.п. В связи с этим в качестве источника света, включенного в устройство для анализа, используют, например, ртутную лампу, лазер или т.п. И наоборот, ячейка по настоящему изобретению является ячейкой, имеющей путь потока, и реакцию, такую как амплификация нуклеиновых кислот, осуществляют, например, в пути потока. Таким образом, можно осуществлять облучение поверхности возбуждающим светом относительно пути потока. Таким образом, в отличие от общепринятых устройств для анализа, в устройстве для анализа по настоящему изобретению в качестве источника света можно использовать, например, LED, имеющий меньший световой поток, чем ртутная лампа, лазер и т.д., и, используя LED, можно достигать, например, эффективного возбуждения, детекции с высокой чувствительностью, детекции незначительного количества образца и т.п. Кроме того, используя LED в качестве источника света, например, можно делать устройство для анализа по настоящему изобретению еще меньше.
[0157] Секция фотодетекции содержит, например, фильтр флуоресценции, линзу и фотодетектор, и фильтр флуоресценции, линза и фотодетектор расположены в этом порядке от стороны, близкой к боковой поверхности секции для установки. Устройство для анализа по настоящему изобретению может дополнительно включать, например, оптическое волокно или светопроводящую панель, и флуоресценцию, генерируемую в аналитической ячейке, можно направлять в фильтр флуоресценции или линзу, например, через оптическое волокно или светопроводящую панель.
[0158] Фильтр флуоресценции, при необходимости, можно выбирать в соответствии с типом флуоресценции, подвергаемой детекции. Линза является, например, конденсаторной линзой.
[0159] Фотодетектор может являться, например, твердотельным фотодетектором, таким как устройство с зарядовой связью (CCD), и его конкретные примеры включают фотодиоды, такие как лавинный фотодиод (APD). Примеры фотодетекторов дополнительно включают фотоэлектронный умножитель.
[0160] В устройстве для анализа между аналитической ячейкой, подлежащей установке, и источником света можно дополнительно располагать, например, фильтр возбуждения, дихроическое зеркало или т.п. Фильтр возбуждения и дихроическое зеркало можно определять, при необходимости, например, в соответствии с типом возбуждающего света, используемым для облучения. Фильтр возбуждения может являться, например, интерференционным фильтром, пропускающим свет при конкретных длинах волн, и его конкретные примеры включают коротковолновые пропускающие интерференционные фильтры.
[0161] Устройство для анализа по настоящему изобретению может дополнительно включать, например, терминал. Терминал может являться, например, USB-терминалом, терминалом памяти или т.п., и терминал памяти включает, например, терминал флэш-памяти и т.п.
[0162] Кроме того, что касается устройства для анализа по настоящему изобретению, содержащего аналитическую ячейку по настоящему изобретению, установленную в нем, взаимосвязь между соответствующими секциями будет описана со ссылкой на фиг. 11. Следующий пример относится к случаю, когда мишень в образце амплифицируют с использованием реагента для амплификации нуклеиновых кислот и амплификацию определяют посредством детекции флуоресценции.
[0163] Фиг. 11 является схемой, на которой показана взаимосвязь между аналитической ячейкой 1 и соответствующими секциями устройства для анализа. В частности, на фиг. 11 показано состояние, когда аналитическую ячейку 1, в которую вводят образец, устанавливают в устройство для анализа. Как представлено на фиг. 11, нижняя поверхность аналитической ячейки 1 обращена к секциям нагрева 91 через теплопроводный элемент 98. Когда аналитическую ячейку 1 нагревают с помощью секций нагрева 91, вызывают реакцию амплификации нуклеиновых кислот между реагентом для амплификации нуклеиновых кислот в пути потока 15 аналитической ячейки 1 и образцом. Затем путь потока 15 аналитической ячейки 1 облучают светом, испускаемым источниками света 50, расположенными выше аналитической ячейки 1, через фильтр возбуждающего света 52. Затем флуоресценцию, генерируемую в пути потока 15 аналитической ячейки 1, определяют с помощью фотодетектора 60, расположенного на конце нижележащей стороны аналитической ячейки 1 в направлении потока. В это время, фильтр флуоресценции 62 и линза 63 расположены между аналитической ячейкой 1 и фотодетектором 60 в этом порядке от вышележащей стороны. Флуоресценцию, подлежащую детекции, определяют с помощью фильтра флуоресценции 62, и определяемый свет фокусируют с помощью линзы 63, а затем определяют с помощью фотодетектора 60.
[0164] [Прибор для анализа]
Прибор для анализа по настоящему изобретению является, как описано выше, прибором для анализа, включающим аналитическую ячейку по настоящему изобретению и устройство для анализа по настоящему изобретению. В случае прибора для анализа по настоящему изобретению, можно упомянуть приведенное выше описание, касающееся аналитической ячейки по настоящему изобретению и устройства для анализа по настоящему изобретению.
[0165] [Система анализа]
Система анализа по настоящему изобретению является, как описано выше, системой анализа, включающей: аналитический блок, блок хранения и блок индикации, где аналитический блок является прибором для анализа по настоящему изобретению для анализа образца, блок хранения является блоком, сконфигурированным для хранения результатов анализа, полученных с помощью аналитического блока, и блок индикации является блоком, сконфигурированным для отображения результатов анализа.
[0166] Блок хранения является блоком, сконфигурированным для хранения результатов анализа, полученных с помощью прибора для анализа по настоящему изобретению, являющегося аналитическим блоком. Блок хранения конкретно не ограничен и может являться, например, базой данных, сервером, запоминающим устройством с произвольной выборкой (RAM), USB-устройством памяти, постоянным запоминающим устройством (ROM), жестким диском (HD), оптическим диском, дискетой (FD) или т.п.
[0167] Блок индикации является устройством для отображения результатов анализа с помощью аналитического блока. Блок индикации конкретно не ограничен и может являться, например, экраном сотового телефона, смартфоном, планшетом, персональным компьютером (PC) или т.п.
[0168] Систему анализа по настоящему изобретению можно сконфигурировать таким образом, чтобы, например, система анализа включала устройство терминала и сервер, устройство терминала включало аналитический блок, сервер включал блок хранения и блок индикации, и устройство терминала и сервер можно соединять друг с другом с помощью коммуникационной сети. Как описано выше, можно уменьшать размер прибора для анализа по настоящему изобретению. Таким образом, устройство терминала может являться портативным устройством терминала. Устройство терминала можно соединять с сервером с помощью коммуникационной сети, и результаты анализа, полученные с помощью устройства терминала, можно хранить на сервере.
[0169] Систему анализа по настоящему изобретению можно сконфигурировать таким образом, чтобы, например, система анализа включала устройство терминала и сервер, устройство терминала включало аналитический блок, аналитический блок дополнительно включал терминал, сервер включал блок хранения и блок индикации, и устройство терминала можно соединять с сервером через терминал устройства терминала. Как описано выше, можно уменьшать размер прибора для анализа по настоящему изобретению. Таким образом, прибор для анализа можно соединять с сервером через терминал устройства терминала, и результаты анализа, полученные с помощью устройства терминала, можно хранить на сервере. Терминал может являться, например, USB-терминалом или т.п.
[0170] Система анализа по настоящему изобретению может дополнительно включать, например, в дополнение к устройству терминала для аналитического блока, устройство терминала для блока индикации, и это устройство терминала для отображения можно соединять с сервером с помощью коммуникационной сети. Устройство терминала может являться, например, экраном мобильного телефона, смартфоном, планшетом, персональным компьютером (PC) или т.п.
[0171] На фиг. 12 представлен пример экрана дисплея блока индикации в системе анализа по настоящему изобретению.
Примеры
[0172] (Пример 1)
Агарозную пленку, содержащую частицы, фиксировали на верхней поверхности пути потока, и исследовали, плавится ли эта пленка, вызывая диффузию в образец, при нагревании.
[0173] Аналитическую ячейку 1, имеющую ту же конфигурацию, что и аналитическая ячейка по первому варианту осуществления, представленная на фиг. 1A-1C, за исключением того, что отсутствовали секция для реагентов 16, покрывающий элемент 11 и выступающая часть 132, и что агарозную пленку, содержащую частицы, как представлено на фиг. 6A, по второму варианту осуществления фиксировали на верхней поверхности пути потока 15, получали следующим образом.
[0174] Сначала 3 мкл 2% раствора агарозы, содержащего частицы 0,2% целлюлозы (размер частиц: 10 мкм), наносили на поверхность верхнего субстрата 101, образующую верхнюю поверхность пути потока 15, таким образом, фиксируя агарозную пленку, содержащую микрочастицы целлюлозы. Затем верхний субстрат 101 накладывали на нижний субстрат 102, таким образом, получая аналитическую ячейку 1, в которой агарозную пленку фиксировали на верхней поверхности пути потока 15, как представлено на фиг. 6A. В качестве верхнего субстрата 101 и нижнего субстрата 102 использовали прозрачные для УФ акриловые субстраты. Размеры и формы верхнего субстрата 101 и нижнего субстрата 102 являлись такими же, как в примере в первом варианте осуществления, за исключением того, что верхний субстрат не имел выступающей части 132, представленной на фиг. 1A-1C. Форма и размер пути потока 15 также являлись такими же, как в примере в первом варианте осуществления.
[0175] Затем клетку 1 помещали на горизонтальный стол, при этом верхний субстрат 101 располагался на верхней стороне, а нижний субстрат 102 находился на нижней стороне. В путь потока 15 ячейки 1 вводили 60 мкл воды Milli-Q, содержащей 1 мкг/мл DAPI, являющегося флуоресцентным красителем, а затем ячейку 1 нагревали при 65°C в течение 10 минут со стороны верхнего субстрата 101. После нагревания ячейку 1 подвергали анализу флуоресценции со стороны нижней поверхности нижнего субстрата 102 с использованием инвертированного флуоресцентного микроскопа. Полученные результаты представлены на фиг. 13. На фиг. 13 представлены фотографии пути потока со стороны нижней поверхности нижнего субстрата 102 ячейки 1. На верхней фотографии показано состояние до нагревания, а на нижней фотографии показано состояние после нагревания. Как можно видеть на фиг. 13, в ячейке 1 до нагревания агарозная пленка, содержащая микрочастицы целлюлозы, оставалась фиксированной на поверхности пути потока 15 ячейки 1, даже когда добавляли содержащую DAPI воду. И наоборот, в ячейке 1 после нагревания агарозная пленка плавилась, и микрочастицы диффундировали в содержащую DAPI воду, находящуюся в пути потока 15. Учитывая этот результат, делали вывод о том, что, фиксируя агарозную пленку, содержащую реагент в пути потока, можно предотвращать диффузию реагента в путь потока до плавления агарозной пленки. Можно сказать, что таким образом можно предотвращать неспецифические реакции, вызванные реагентом, например, до достижения температурой нагрева заранее определенного значения.
[0176] (Пример 2)
Получали аналитическую ячейку 1, имеющую ту же конфигурацию, что и аналитическая ячейка по первому варианту осуществления, представленному на фиг. 1A за исключением того, что отсутствовали секция для реагентов 16, покрывающий элемент 11 и выступающая часть 132. Размер пути потока 15 в ячейке 1 являлся таким же, как в примере в первом варианте осуществления. Затем 80 мкл раствора CBB вводили в путь потока 15 из впускного отверстия 13 ячейки 1 с использованием пипетки. Раствор CBB получали, растворяя кумасси бриллиантовый голубой R-250 в воде Milli-Q до конечной концентрации 0,1% (мас./об), являющейся концентрацией, при которой возможно простое визуальное наблюдение. На фиг. 14 представлены фотографии ячейки 1. На фиг. 14 на фотографии A показана ячейка 1, ненаполненная раствором CBB, и на фотографии B показана ячейка 1, наполненная раствором CBB. Как можно видеть на фиг. 14B, введение раствора CBB легко можно осуществлять, не получая пузырьков воздуха в ячейке.
[0177] Хотя настоящее изобретение описано выше со ссылкой на примеры варианты осуществления, настоящее изобретение ими не ограничено. Можно осуществлять различные изменения и модификации конфигурации и деталей настоящего изобретения, которые могут быть очевидны специалистам в этой области, без отклонения от объема настоящего изобретения.
[0178] Настоящая заявка основана на патентной заявке Японии № 2016-153132, зарегистрированной 3 августа 2016 года, описание которой включено в настоящее описание в качестве ссылки в полном объеме, и по ней испрашивается приоритет.
Промышленная применимость
[0179] Настоящее изобретение делает возможным уменьшение размера аналитических ячейки, устройства для анализа и т.п., а также, например, позволяет анализировать мишень в образце с использованием простых действий.
Список номеров позиций
[0180]
1, 5, 6, 8, 9: аналитическая ячейка
3: образец
4: мишень
10: основной субстрат
101: верхний субстрат
102: нижний субстрат
11: покрывающий элемент впускного отверстия
12, 82, 821, 822: покрывающий элемент выпускного отверстия для газа
13: впускное отверстие
14, 841, 842: выпускное отверстие для газа
15: путь потока
16, 16a-16e: секция для реагентов
161: реагент
50: источник света
51: возбуждающий свет
52: фильтр возбуждающего света
60: фотодетектор
61: флуоресценция
62: фильтр флуоресценции
63: линза
871, 872: сквозное отверстие
881, 882: пути для отвода воздуха.