本公開涉及用計算機控制生物分子分析裝置的流路中的液體輸送的方法和生物分子純化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在進行基因分析時，例如采用進行樣本的溶解、核酸的純化/擴增作為前期處理、并檢測擴增產(chǎn)物的流程。該步驟中存在污染的風(fēng)險和繁瑣的樣本調(diào)整。因此，以往，一般是對研究所等實驗設(shè)備完備的環(huán)境發(fā)送樣本，由具有專門知識和技術(shù)的檢查者進行樣本調(diào)整和測量并進行數(shù)據(jù)分析的流程。但是，可以舉出樣本的運輸耗費時間和為了維持實驗設(shè)備需要高額的設(shè)備費、人事費這樣的問題點。另外，為了提高效率而采用批次處理的情況下，難以插入緊急的樣本。

2、近年來，全自動地實施從導(dǎo)入樣本到測量、獲取數(shù)據(jù)的stoa(sample-to-answer)系統(tǒng)逐漸在各種領(lǐng)域中出現(xiàn)。stoa系統(tǒng)中，存在使用將腔室和流路、試劑集成的流路芯片的情況。通過采用流路芯片，能夠得到以下優(yōu)勢。即，(i)非專家也能夠容易地測量，(ii)能夠在短時間中獲取數(shù)據(jù)，(iii)能夠設(shè)計可移動性高的裝置，(iv)減小操作引起的誤差，(v)易于保管試劑。

3、作為stoa流路芯片的使用領(lǐng)域，包括潛在的應(yīng)用，可以舉出例如法醫(yī)學(xué)、體外診斷、動植物的物種的鑒定、生物防衛(wèi)、醫(yī)藥、生物技術(shù)、生命科學(xué)、防衛(wèi)、公共衛(wèi)生和農(nóng)業(yè)。用stoa流路芯片進行基因分析的情況下，為了防止在分析之間樣本混合，優(yōu)選使直接接觸樣本的流路的一部分或全部每次測量用完即棄。為了降低用完即棄的芯片的成本，可以舉出易于制造的設(shè)計和使用廉價的材料等對策。

4、但是，這樣的廉價的芯片中，芯片的耐壓受到閥和芯片貼合強度等限制。例如，專利文獻1的情況下，流路芯片采用了將2片熱可塑性樹脂貼合的單純的結(jié)構(gòu)。有該芯片的耐壓受到閥的限制而為68kpa的記載。另外，例如專利文獻2的情況下，有流路芯片的耐壓例如是124kpa的記載。作為對比，大規(guī)模的流路系統(tǒng)的情況下，例如液體色譜儀中，溶液輸送中能夠使用的壓力超過數(shù)mpa。進而，核酸的純化中廣泛使用的旋轉(zhuǎn)柱的情況下，能夠施加最大500kpa的壓力。這樣，stoa流路芯片中實施樣本處理時能夠使用的壓力具有與臺式設(shè)備相比較低的傾向。

5、stoa系統(tǒng)中，因為必須以有限的空間和壓力自動完成溶液的輸送，所以不希望流路中存在氣泡。這是因為擔(dān)心因流路中混入空氣，溶液的輸送不完全或引起意外的動作。為了解決這樣的因流路中存在空氣而產(chǎn)生的課題，根據(jù)非專利文獻1，在流路中使用空氣可以排出的材料。另外，根據(jù)非專利文獻2和專利文獻3，在流路中設(shè)置用于排出空氣的結(jié)構(gòu)。另外，也能夠通過施加高壓、使空氣壓縮或移動而解決。

6、現(xiàn)有技術(shù)文獻

7、專利文獻

8、專利文獻1：美國專利第10233491號說明書

9、專利文獻2：美國專利第9354199號說明書

10、專利文獻3：日本專利第6613212號說明書

11、非專利文獻

12、非專利文獻1：“pdms?membranes?with?tunable?gas?permeability?formicrofluidic?applications–rsc?advances(rsc?publishing)doi:10.1039/c4ra1293b,”rsc?adv.,2014,4,61415

13、非專利文獻2：“integrated?microfluidic?system?for?rapid?forensic?dnaanalysis:sample?collection?to?dnaprofile/analytical?chemistry(acs.org),”anal.chem.2010,82,16,6991-6999

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的課題

2、使用氧化硅等純化膜進行的核酸的純化、回收中，能夠用簡單的流路結(jié)構(gòu)達成較高的回收效率。但是，空氣能夠退避的空間有限的流路中實施該純化方式的情況下，產(chǎn)生如下所述的課題?？諝馇秩胧占{有膜的腔室中時，空氣必須越過膜腔室。例如，在溶解產(chǎn)物通過膜之后，膜被溶解產(chǎn)物潤濕的狀態(tài)下空氣通過時，施加的壓力需要超過由下式(1)定義的拉普拉斯壓力pl。

3、[數(shù)學(xué)式1]

4、

5、此處，θ、d、γ分別是使膜潤濕的液體與膜的接觸角、膜的細孔徑、液體的表面張力。將孔較細的二氧化硅膜用于純化的情況下，因為d較小，所以認為拉普拉斯壓力顯著提高。

6、關(guān)于這一點，如專利文獻3、非專利文獻1和非專利文獻2中公開的技術(shù)所述，通過設(shè)置用于排出空氣的結(jié)構(gòu)，能夠避免空氣通過膜。

7、但是，采用該方法的情況下，必須使流路具有追加結(jié)構(gòu)。擔(dān)心關(guān)于該追加的結(jié)構(gòu)存在可用的材質(zhì)的限制，或者因設(shè)置追加結(jié)構(gòu)而發(fā)生芯片的高成本化、大型化。

8、進而，專利文獻1的情況下，純化腔室中設(shè)置的純化膜沒有覆蓋流路的整面。該情況下，空氣越過純化膜的側(cè)邊，不會產(chǎn)生上述課題，但與膜接觸的溶解產(chǎn)物的比例降低，所以擔(dān)心回收率降低。

9、本發(fā)明鑒于這樣的狀況，提出一種即使沒有追加的流路結(jié)構(gòu)也能夠防止流體(空氣、氮、其他氣體)越過純化膜的技術(shù)。

10、用于解決課題的技術(shù)方案

11、為了解決上述課題，本公開例如提出一種用計算機控制生物分子分析裝置的流路中的液體輸送的方法，其特征在于：生物分子分析裝置包括收容第一液體的第一腔室、收容第二液體的第二腔室、具有純化膜的膜腔室、以及廢液腔室，上述方法包括下述處理：用計算機進行控制，將第二液體輸送到至少超過從第一腔室與廢液腔室連接的第一流路和從第二腔室延伸設(shè)置的第二流路的匯流點的位置；從第二流路排出與第一液體和第二液體不同的流體；用計算機進行控制，將第一液體從第一腔室經(jīng)由膜腔室輸送至廢液腔室；和用計算機進行控制，將第二腔室的第二液體從第二腔室輸送至膜腔室。

12、與本發(fā)明相關(guān)的其他特征將用本說明書的敘述、附圖說明。另外，本發(fā)明的方式用要素和多種要素的組合和此后的詳細敘述和附加的要求的權(quán)利范圍的方式達成實現(xiàn)。本說明書的敘述只是典型的示例，并不在任何意義上限定本發(fā)明的要求的權(quán)利范圍或應(yīng)用例。

13、發(fā)明的效果

14、根據(jù)本公開的技術(shù)，即使沒有追加的流路結(jié)構(gòu)，也能夠防止空氣越過純化膜。

技術(shù)特征：

1.一種用計算機控制生物分子分析裝置的流路中的液體輸送的方法，其特征在于：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：

6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：

7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：

8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：

9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

16.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：

17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

18.一種用計算機控制生物分子分析裝置的流路中的液體輸送的方法，其特征在于：

19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于：

20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于：

21.一種用計算機控制生物分子分析裝置的流路中的液體輸送的方法，其特征在于：

22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于：

23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于：

24.一種生物分子純化系統(tǒng)，其特征在于包括：

25.一種生物分子純化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

26.一種生物分子純化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

27.一種生物分子純化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

28.如權(quán)利要求27所述的生物分子純化系統(tǒng)，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
為了在沒有追加的流路結(jié)構(gòu)的情況下防止空氣越過純化膜，本發(fā)明提出一種用計算機控制生物分子分析裝置的流路中的液體輸送的方法，生物分子分析裝置包括收容第一液體的第一腔室、收容第二液體的第二腔室、具有純化膜的膜腔室、以及廢液腔室，上述方法包括下述處理：用計算機進行控制，將第二液體輸送到至少超過從第一腔室與廢液腔室連接的第一流路和從第二腔室延伸設(shè)置的第二流路的匯流點的位置，并從第二流路排出與第一液體和第二液體不同的流體；用計算機進行控制，將第一液體從第一腔室經(jīng)由膜腔室輸送至廢液腔室；和用計算機進行控制，將第二腔室的第二液體從第二腔室輸送至膜腔室(參考圖6)。

技術(shù)研發(fā)人員：手塚沙也可,中川樹生
受保護的技術(shù)使用者：株式會社日立高新技術(shù)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23