CN114682313A - 操作管的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种操作管的制作方法，所述操作管用于使用凝胶来进行作为核酸等生物体成分的对象成分的分离、提取、精制、洗脱、回收和分析等操作。更具体来说，本发明涉及一种在可密闭的管内利用来自管外的磁场操作磁体粒子，由此可在所述管内进行对象成分的分离、提取、精制、洗脱、回收和分析等操作的操作管的制作方法。

Description

操作管的制作方法
本发明是2020年01月20日所提出的申请号为202010062765.3、发明名称为《操作管和包括所述操作管的器件》的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种操作管的制作方法，所述操作管用于使用凝胶来进行作为核酸等生物体成分的对象成分的分离、提取、精制、洗脱、回收和分析等操作。更具体来说，本发明涉及一种在可密闭的管内利用来自管外的磁场操作磁体粒子，由此可在所述管内进行对象成分的分离、提取、精制、洗脱、回收和分析等操作的操作管的制作方法。
背景技术
通过使直径为0.5μm至十几μm的水不溶性的微粒子的表面具有各种化学亲和力，可进行对象成分的分离、提取、精制、洗脱和回收等。另外，也可识别特定细胞表面分子来进行对象细胞的回收。基于所述见解，市售有将相对于对象成分而具有亲和性的功能性分子导入至粒子表面的微粒子。在所述微粒子中，粒子材质为氧化铁等铁磁体的微粒子可利用磁铁进行对象成分的回收，不需要离心操作，因此具有有利于对象成分的提取和精制的自动化的特长。
例如，市售有利用一个器件连续地进行从细胞的核酸提取至利用基因扩增反应的分析的***。例如，在美国赛沛(Cepheid)公司的基因专家***(GeneXpert System)(非专利文献1)中，可利用一个盒式器件(cartridge device)来进行从核酸提取至利用基因扩增反应的分析，进而，同时处理分析物数量最大为16。另外，例如，在3M公司的西普莱萨(Simplexa)(非专利文献2)中，可利用一个圆盘形器件来进行从核酸提取至聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)，且可在一个盘上固定12个分析物。然而，所述器件的同时处理分析物数量少，另外器件自身也复杂，制造成本高而不实用。另外，由于器件尺寸为大型，故***整体也变得大型，在相对于设置场所的可动性方面不实用。
磁体粒子以作为提取和精制试剂盒的试剂的一部分的形式市售。试剂盒由放入至不同的容器中的多个试剂构成，当使用时，使用者利用移液管(pipette)等分取和分注试剂。在自动化的装置的情况下，在目前市售的装置中，液体的分取也是以机械方式进行移液管操作。例如，从精密***科学(Precision System Science)公司市售有使用磁粒子进行核酸提取的***(非专利文献3)。所述移液管操作会伴随气溶胶的产生。气溶胶的产生会提高妨碍分析的污染的危险性。在自动化的装置中，在通过移液管操作而以机械方式进行液体的分取的情况下也同样如此。在所述情况下，因气溶胶的产生而使污染源蓄积于装置内，因此需要进行定期的装置清洗。但是，利用移液管式分注机构实现了自动化的装置的结构复杂，难以完全去除污染源。
一般来说，市售的磁体粒子可从试样中分离回收对象成分或特定细胞，但回收物的分析需要利用实时(real time)PCR装置、质量分析装置、流式细胞仪(flow cytometry)等其它***来进行。在由精密***科学(Precision System Science)公司市售的使用磁粒子进行核酸提取的***中，可进行至经精制的核酸的回收为止，但利用基因扩增反应等的分析需要利用实时PCR装置等其它***来进行。进而，在所述***中，利用移液管式分注机的分注是在开放体系中进行，因此常常伴随着污染的危险性。
为了解决所述问题，报告了一种小型且低运行成本的操作管和包括所述操作管的器件，可在避免污染的同时在完全密闭容器内进行对象成分的提取和精制，或者继所述提取和精制之后，可一边保持密闭状态一边在同一容器内进行分析(专利文献1)。所述专利文献1构成为：在构成所述操作管的可密闭的细管中，不使用伴随气溶胶的产生的分注机，而是由非水溶性凝胶物质隔开地填充有一种以上的液体试剂，且填充于细管内的液体试剂中所存在的磁体粒子通过可从细管外部操作的磁场施加单元而移动，并通过非水溶性凝胶物质层。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]WO2012/086243
[非专利文献1]临床化学(Clinical Chemistry)51：882-890，2005，2005年3月3日
[非专利文献2]“美国食品和药品管理局对奎斯特诊断的焦点诊断公司发布另一份甲型H1N1流感试验方法的紧急使用授权(FDA Issues Another Emergency UseAuthorization for Commercial H1N1 Flu Test to Quest Diagnostics’FocusDiagnostics)”，焦点诊断(Focus Diagnostics)公司，2009年10月17日
[非专利文献3]“气相色谱系列麦格翠森基因组脱氧核糖核酸全血(GC seriesMagtration Genomic DNA Whole Blood)”，精密***科学(Precision System Science)公司，2008年12月
发明内容
[发明所要解决的问题]
在专利文献1公开的操作管中，从构成所述操作管的管的开口端导入包含磁体粒子的试样。所述试样是将血液或细胞等生物体试样破碎或溶解而成，且核酸等生物体成分被吸附于磁体粒子。吸附有生物体成分的磁体粒子可通过外部磁场而集合。进而，吸附有生物体成分的磁体粒子可通过外部磁场的移动而在所述管内移动。在所述管内，作为液体试剂层，填充有洗去生物体试样中所含的夹杂成分的清洗液层以及使核酸等生物体成分游离的洗脱液层，且清洗液层与洗脱液层由非水溶性凝胶层隔开，以免混合。当平稳地挪动外部磁场时，吸附有核酸等生物体成分的磁体粒子追随所述外部磁场的挪动，可在不将清洗液与洗脱液混合的情况下通过凝胶层。另一方面，当使外部磁场快速进行往复运动时，液体试剂层中的磁体粒子无法追随外部磁场的挪动而分散于液体中。通过所述动作，在清洗液层中，生物体试样中所含的夹杂成分被洗去，另外，在洗脱液层中，核酸等生物体成分从磁体粒子游离。
构成专利文献1中公开的操作管的管内所填充的清洗液层和洗脱液层以及非水溶性凝胶层是基于所述管的长度方向上的距离来填充。其原因在于：在设定用于挪动外部磁场的驱动程序时，通过基于距离而可准确地设定移动位置。另一方面，当所述管的内径变动时，因所述变动而液体试剂层中的液体试剂的体积变动。尤其在液体试剂是使核酸等生物体成分游离的洗脱液的情况下，洗脱液的体积的变动会带来洗脱至洗脱液中的核酸等生物体成分的浓度的变动。其结果，妨碍核酸等生物体成分的准确的回收率评价。
本发明的目的在于提供一种可对回收至洗脱液中的核酸等生物体成分进行准确的回收率评价的操作管和包括所述操作管的器件。
[解决问题的技术手段]
即，本发明的目的通过以下的发明来实现。
[1]
一种操作管的制作方法，所述操作管用于操作对象成分，所述操作管的制作方法包括：准备中空管，所述中空管在一侧具有用于供给包含对象成分的试样的可能够封闭的开口端，且在另一侧具有闭口端，并且所述中空管在所述开口端侧具有操作用管部a，且在所述闭口端侧具有回收用管部b；填充回收用介质，在所述回收用管部b内，以凝胶层和与所述闭口端相接的水系液体层层叠的方式填充所述凝胶层和所述水系液体层，且所述回收用介质中，与所述闭口端相接的所述水系液体层具有既定的体积，且所述凝胶层的层长由所述中空管的长度方向的长度决定；以及填充操作用介质，在所述操作用管部内，以凝胶层和水系液体层在所述中空管的长度方向上交替层叠的方式填充所述凝胶层和所述水系液体层，且所述操作用介质中，所述凝胶层和所述水系液体层各自的层长由所述中空管的长度方向的长度决定。
所述开口端优选为其全部或一部分被可开闭地封闭。在图1B和图1C中示出优选的开口端的一例、在开口端侧具有操作用管部a且在闭口端侧具有回收用管部b的所述中空管的一例、和所述操作管的一例。
[2]
根据[1]所述的操作管的制作方法，其中，所述中空管的内径为0.1mm～5mm。
[3]
根据[1]或[2]所述的操作管的制作方法，其中，与所述闭口端相接的所述水系液体层的体积为1μL～1000μL。
[4]
根据[1]至[3]中任一项所述的操作管的制作方法，其中，所述操作用管部a与所述回收用管部b能够分离。
[5]
根据[1]至[4]中任一项所述的操作管的制作方法，其中，所述中空管的材质选自由聚乙烯、聚丙烯、氟树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二酯、环状聚烯烃和玻璃所组成的群组中。
[6]
根据[1]至[5]中任一项所述的操作管的制作方法，其中，所述开口端的内径比所述操作用管部a和所述回收用管部b的内径大。
[7]
根据[1]至[6]中任一项所述的操作管的制作方法，其中，所述中空管具有透光性。
[8]
根据[1]至[7]中任一项所述的操作管的制作方法，其中，所述中空管的内表面的表面粗糙度为0.1μm以下。
[9]
根据[1]至[8]中任一项所述的操作管的制作方法，其中，所述操作用管部a内和所述回收用管部b内所填充的所述凝胶层的、在所述中空管的长度方向上的长度为1mm～20mm。
[10]
根据[1]至[9]中任一项所述的操作管的制作方法，其中，所述操作用管部a内所填充的所述水系液体层的、在所述中空管的长度方向上的长度为0.5mm～30mm。
[发明的效果]
根据本发明，构成水系液体层的、使核酸等生物体成分游离的洗脱液的体积一定，因此可对回收至洗脱液中的核酸等生物体成分进行准确的回收率评价，所述水系液体层填充于构成操作管的中空管中的回收用管部b，且与所述中空管的闭口端相接。除使核酸等生物体成分游离的洗脱液即与所述中空管的闭口端相接的水系液体层以外的水系液体层和凝胶层以由所述中空管的长度方向的长度决定的厚度填充，因此，不需要进行用于挪动外部磁场的驱动程序的变更或修正。
附图说明
图1A～图1C是本发明的操作管的一例的纵剖面图。图1C中记载的A和B分别表示操作部A和回收部B。操作部A在中空管中包括对应的操作用管部a和填充于所述管部a的操作用介质。回收部B在中空管中包括对应的回收用管部b和填充于所述管部b的回收用介质。
图2A～图2C表示本发明的操作管的制作方法的一例。
图3A～图3O表示使用图1A～图1C所示的本发明的操作管来从含核酸的试样中提取核酸并进行精制的工序。
图4A～图4H表示使用本发明的操作管的另一例来从含核酸的试样中提取核酸、进行精制，进而进行利用逆转录反应和PCR反应的分析的工序。
图5是表示通过使用多个本发明的操作管以多通道化，从而可同时进行操作管内的操作的器件的一例的立体图。
图6是图5所示的磁场施加单元(可动磁铁板)的变形例的横剖面图。
图7A～图7C是图5所示的磁场施加单元(可动磁铁板)的变形例、保持单元(保持基板)的变形例、以及包括保持于保持单元的操作管在内的部分的纵剖面图。
图8是进行了图3A～图3O所示的工序的实施例1中所获得的结果。
[符号的说明]
1：操作管
2g：凝胶层(凝胶塞)
3：操作用介质(多层)
3l：水系液体层
3g：凝胶层(凝胶塞)
4：回收用介质(例如洗脱液、反应液)
4l：水系液体层
4g：凝胶层(凝胶塞)
5：试样供给部(开口端)
6：磁体粒子
31：磁场印加单元(磁铁)
32：试样
33：水系液体混合物
41：光学检测单元
42、43：温度控制功能(加热器)
51：保持单元(温度调节块)
52：保持孔
53：磁场施加单元(可动磁铁板)
54：保持孔
61：磁铁保持部
64：温度控制功能(加热器)
71：光学检测口
72：凹处
具体实施方式
[1.对象成分的操作]
[1-1.对象成分]
本发明中所操作的对象成分只要是通常可在水系液体中、乳液中、或水凝胶(hydrogel)中操作的成分，则并无特别限定，生物体内成分和非生物体内成分均可。生物体内成分包括核酸(包括脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid，RNA))、蛋白质、脂质、糖等生物体分子。非生物体内成分包括所述生物体分子的人工(化学和生物化学均可)修饰体、标记化体、变异体等非生物体分子、来源于天然物的非生物体成分，此外还包含可在水系液体中操作的任何成分。
对象成分通常可以包含此对象成分的试样的形态提供。作为此种试样，例如可列举：动植物组织、体液、***物等生物体来源试样；细胞、原虫、真菌、细菌、病毒等生物体分子含有体。体液包括血液、痰液、脑脊液、唾液、乳汁，***物包括粪便、尿、汗，也可为它们的组合。细胞包括血液中的白细胞、血小板、或口腔细胞以及其它粘膜细胞的剥离细胞，也可为它们的组合。所述试样也可以临床拭子的形式获得。另外，也可以例如与细胞悬浮液、匀浆(homogenate)、细胞溶解液的混合液等形态制备所述试样。另外，包含对象成分的试样也可通过对所述试样施加修饰、标记化、片段化、变异等处置而获得。
包含对象成分的试样可通过预先对所述试样进行预处理而制备。作为预处理，例如可列举从包含对象成分的试样中进行对象成分或对象成分含有体的提取、分离、精制的处理等。然而，此种预处理由于可在本发明的操作管中进行，因此不一定需要在将试样添加至操作管内之前进行。通过在本发明的操作管中进行预处理，可避免在试样的预处理中担心的污染的问题。
[1-2.操作]
[1-2-1.操作的形态]
在本发明中，所述包含对象成分的试样被添加至作为图1A～图1C中的1例示的操作管内，在操作管中操作对象成分。本发明的对象成分的操作包括将所述对象成分供至各种处理、以及在进行各种处理的多个环境之间搬运所述对象成分。操作管中填充有凝胶层以及水系液体层。例如，在图1A～图1C所例示的形态中，由2g和3g表示的层为包含凝胶的层(凝胶塞(gel plug))，由3l表示的层为包含水系液体的层。由4表示的层是与构成本发明的操作管的中空管的闭口端相接的水系液体层，水系液体若能够维持凝胶状态，则也可为水凝胶。水系液体和水凝胶用于构筑进行对象成分的处理的环境。因此，更具体来说，本发明的对象成分的操作包括将对象成分在水系液体或水凝胶内供至处理、以及经由凝胶塞在进行处理的多个环境之间搬运对象成分。
[1-2-2.对象成分的处理]
对象成分所接受的处理包括伴随对象成分的物质变化的处理、以及伴随对象成分的物理变化的处理。
伴随对象成分的物质变化的处理只要是通过基质间的结合的生成或切断而新产生不同的物质的处理，则可为任何处理。更具体来说，包括化学反应和生物化学反应。化学反应可为伴随化合、分解、氧化和还原的任何反应。在本发明中，包括通常在水系液体中进行的处理。生物化学反应可为伴随生物体物质的物质变化的任何反应，通常是指活体外(invitro)反应。例如可列举核酸、蛋白质、脂质、糖等生物体物质的基于合成***、代谢***和免疫***的反应。
伴随对象成分的物理变化的处理可为不伴随所述物质变化的任何处理。更具体来说，包括对象成分的变性(例如，对象成分为包含核酸或蛋白质的生物体高分子和其它高分子的情况)、溶解、混合、乳液化和稀释等。
因此，通过本发明的处理，可进行对象成分的分离、提取、精制、洗脱、回收和分析等操作。通过所述操作，最终可进行对象成分的分离、检测和鉴定等。
本发明的处理不仅包括目标处理(直接获得对象成分的分离、检测和鉴定等效果的工序中的处理)，而且视需要也包括随附于所述目标处理的预处理和/或后处理。若列举对象成分为核酸的情况为例，则可进行核酸扩增反应、或核酸扩增反应与扩增产物的分析等，但需要进行作为它们的预处理的从含核酸的试样中提取核酸(细胞溶解)、和/或精制(清洗)等。另外，有时也进行作为后处理的扩增产物的回收等。
[1-2-3.对象成分的搬运]
对象成分的搬运通过磁体粒子和磁场施加单元进行。磁体粒子在操作时存在于操作管中，且在通过使对象成分结合或吸附于此磁体粒子的表面而将所述对象成分捕捉的状态下在操作管内移动，由此可搬运对象成分。磁体粒子可在操作管内的水系液体层中分散，通常通过从操作管外部利用磁场施加单元产生磁场而在水系液体层中凝聚。经凝聚的磁体粒子可随着从操作管外部利用磁场施加单元所产生的磁场的变动而移动。经凝聚的磁体粒子可移动至凝胶层中。通过利用3-2-3中记载的凝胶的触变性(thixotropic)的性质(摇变性)，经凝聚的磁体粒子可在不破坏凝胶层的情况下在凝胶层中通过。在凝胶中，经凝聚的磁体粒子通过结合或吸附而伴有对象成分。经凝聚的磁体粒子群严格来说涂敷有极微量的水系液体。因此，可伴有除对象成分以外的成分。但是，所涂敷的水系液体的量为极微量，因此几乎不包含水系液体。因此，可效率非常良好地进行对象成分的搬运。
[2.操作管]
[2-1.操作管的结构]
参照图1A～图1C说明本发明的操作管的结构(在以下的说明中，上下方向以图1A～图1C为基准)。构成操作管的中空管的上端为了投入试样而开口，从污染的观点出发，开口端优选可封闭。中空管的下端为闭口端。通常，构成操作管的中空管为横剖面大致圆形，但并不排除具有其它形状的横剖面的管。管内填充有水系液体层l和凝胶层g在管的长度方向上交替层叠而成的操作用介质。在图1A～图1C中，例示了操作管的上部和下部的形态不同的图1A～图1C这三个形态。然而，上部与下部可经任意组合，并不限于所述图1A～图1C中示出的组合。
管的上部开口端是用于供给包含对象成分的试样的试样供给部5，作为开口端的试样供给部5可暂时性开放(图1A所示)，或者也可以其全部或一部分能够开放的方式经封闭(图1B所示)。作为以一部分能够开放的方式经封闭的例子，使用具有止回阀功能的隔片(septum)，由此可利用能够大体维持密闭状态的注射针所进行的穿刺来供给试样(图1C所示)。作为开口端的试样供给部5被封闭的情况可构筑完全密闭体系，因此优选。通过可构筑完全封闭体系，能够防止操作过程中的来自外部的污染，因此非常有效。试样供给部5的内径可与填充有作为操作用介质的凝胶层和水系液体层的管部a的内径相同(图1A所示)，从供给试样时的操作性的观点出发，也可形成为具有更宽的内径(图1B和图1C所示)。
在图1A和图1B所例示的形态中，管是经一体成形。在图1C所例示的形态中，管包括操作用管部a以及回收用管部b。操作用管部a的上下端开口。回收用管部b的上端开口，下端闭口。操作用管部a与回收用管部b中，将管部a的其中一端与管部b的开口端连结。操作用管部a与回收用管部b可为能够分离的形状，也可为不考虑分离的形状(不可分离的形状)。
在操作用管部a内填充有将其中一端封闭的凝胶层2g、以及层叠于所述凝胶层2g上的多层、即操作用介质3。操作用介质3由水系液体层3l和凝胶层3g交替地层叠而构成。将包括操作用管部a以及作为此操作用管部a的填充物的操作用介质的部分表述为操作部A。在回收用管部b内，与操作用管部a相接的凝胶层和与下端的闭口端相接的水系液体层以层叠的方式填充。与闭口端相接的水系液体层由回收用介质4表示。将包含回收用管部b、以及作为此回收用管部b的填充物的回收用介质4和与操作用管部a相接的凝胶层的部分表述为回收部B。操作部A与回收部B可以经连结的状态提供，也可分别以独立的状态提供。在回收部B中，与操作用管部a相接的凝胶层具有在回收部B经分离或独立的状态下防止回收用介质4的流失的功能。回收部B也可由未填充凝胶层而仅填充了水系液体层的回收用管部b构成。
[2-2.操作管的尺寸]
构成操作管的中空管的近似内径例如为0.1mm～5mm，优选为1mm～2mm。若近似内径在此程度的范围内，则操作管可具有良好的操作性。若低于所述范围，则为了维持中空管的强度而管壁变厚，其结果，磁体粒子与磁铁的距离扩大，到达磁体粒子的磁力变弱，有可能产生操作上的问题。另一方面，若中空管的内径超过所述范围，则构成操作用介质的凝胶层与水系液体层的多层的界面处于容易因来自外部的冲击或重力的影响等而紊乱的倾向。此外，在本发明中，毛细管材质若可承受高精度加工，则并不排除内径0.1mm以下的管。操作管的长度方向的长度例如为1cm～30cm，优选为5cm～15cm。
此外，如图1B和图1C所示，在以内径变得更宽的方式形成有试样供给部5的情况下，试样供给部5的近似内径可超过所述范围且为10mm以下，优选为5mm以下。试样供给部具有更宽的内径的情况从试样供给时的作业性的观点出发而优选。若更宽的内径超过所述范围，则例如在对多个操作管同时进行处理的情况等下，有操作管彼此接触、器件的集成性降低的倾向。
[2-3.管的材质]
构成操作管的中空管的材质并无特别限定。例如，为了降低在凝胶层内对象成分与微量的液体随磁体粒子一起移动时的移动阻力，可列举作为搬送面的内壁平滑且为斥水性的。作为赋予此种性质的材质，例如可列举聚乙烯、聚丙烯、氟树脂(特氟龙(Teflon)(注册商标))、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS(acrylonitrile butadiene styrene)树脂)、丙烯腈苯乙烯共聚物(AS(acrylonitrilestyrene)树脂)、丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二酯、环状聚烯烃等树脂原材料。从即便操作管掉落或弯曲，操作管内的层也不易紊乱而坚固性高的方面出发，优选为树脂原材料。若需要透明度、耐热性和/或加工性，则管的材质也可为玻璃。试样供给部5、操作用管部a和回收用管部b的材质可相同，也可不同。
[2-4.中空管的物性]
从操作时的视认性的观点、以及在从管外部测定吸光度、荧光、化学发光、生物发光、折射率的变化等时进行光学检测的观点等出发，中空管的材质优选具有透光性。
为了在凝胶层内使包含对象成分的少量的液体块随磁体粒子一起移动，构成管的内壁的搬送面优选为平滑面，尤其表面粗糙度优选为Ra＝0.1μm以下。例如，当使永久磁铁从管的外部靠近管并通过磁场的变动来使包含对象成分的少量的液体块移动时，磁体粒子一边被按压至搬送面一边移动，通过搬送面具有Ra＝0.1μm以下的表面粗糙度，可充分具备磁体粒子对变动的磁场的追随性。
[3.操作管内填充物]
[3-1.操作用介质及回收用介质]
在操作管内，至少填充有作为操作用介质的、水系液体的层与凝胶的层交替层叠而成的多层。最上层可为凝胶层(图1A)，也可为水系液体层(图1B和图1C)。另外，在最上层为水系液体层的情况下，此层中可包含磁体粒子6(图1C)，也可不含磁体粒子6(图1A和图1B)。最下层可为凝胶层，也可为水系液体层(图1A～图1C)。
如图1A和图1B所示，在构成操作管的中空管经一体成形的情况下，管内所填充的所有层可为相互接触的状态。如图1C所示，在构成操作管的中空管包括操作用管部a以及回收用管部b的情况下，在回收用管部b中，可仅填充有作为回收用介质的水系液体，也可在水系液体层上填充有凝胶层。填充于操作用管部a的最下端的凝胶层2g与填充于回收用管部b的最上端的水系液体层或凝胶层可相互接触，或者也可通过在它们之间夹持气体层而不相接(图1C)。
填充于中空管的层的数量和顺序并无特别限定，本领域技术人员可基于对象成分所被供给至的操作的工序数量和顺序而适宜决定。优选为填充于一根中空管内的多个水系液体层分别包含两种以上的不同种类的水系液体。关于构成各层的水系液体，可从中空管的上端侧起依次使用构筑对象成分所被供给至的处理工序和反应工序分别所需的环境的液体。填充于一根中空管内的多个凝胶层分别可包含不同种类的凝胶，也可包含相同种类的凝胶。例如，当在多个水系液体层中的一部分水系液体层中利用加热进行处理或反应时，可仅在与所述水系液体层邻接的凝胶层中，使用具有即便在所述加热所需的温度下也可保持凝胶状态或凝胶-溶胶中间状态的高凝胶-溶胶转变点的凝胶，且在其它的凝胶层中使用具有比较低的溶胶-凝胶转变点的凝胶。除此之外，本领域技术人员可根据构成所邻接的水系液体层的水系液体的特性或体积等，适宜选择具有适当特性的凝胶。
在操作管内，凝胶层具有作为在中空管的长度方向的两侧隔开水系液体层的塞(凝胶塞)的作用。关于凝胶层的层长，本领域技术人员可考虑管的内径和长度、以及由磁场施加单元搬送的磁体粒子的量等，适宜决定使得作为塞发挥功能的层长。例如可为1mm～20mm，优选为3mm～10mm。若低于所述范围，则有缺乏作为塞的强度的倾向。若超过所述范围，则操作管变长，有操作性、操作管的耐久性和填充性劣化的倾向。
操作用管部a内所填充的水系液体层提供包含对象成分的试样所接受的处理或反应等的环境。关于所述水系液体层的层长，本领域技术人员可考虑中空管的内径或长度、对象成分的量、对象成分所接受的处理或反应的种类等，适宜决定可赋予使得实现对于对象成分的所期望的处理或反应的水系液体量的层长。例如为0.5mm～30mm，优选为3～10mm。若低于所述范围，则对于对象成分的处理或反应有时无法充分实现，除此之外，塞变成液滴状，也有可能产生磁体粒子无法与试剂结合的情况。若超过所述范围，则水系液体层与凝胶层相比，大多变得相对过厚，有可能产生与凝胶塞相同的问题，除此之外，在水系液体的比重大于凝胶的情况下，有层叠的界面容易紊乱的倾向。
回收用管部b内所填充的水系液体层是对象成分的洗脱液，提供使对象成分从磁体粒子游离的环境。所述水系液体层以具有既定的体积的方式填充于中空管。因此，伴随中空管的内径或长度的变动而层长也变动。本领域技术人员可考虑对象成分的量、对象成分所接受的处理或反应的种类等而适宜决定水系液体层的体积，以使得可对回收至洗脱液中的对象成分进行准确的回收率评价。例如为1μL～1000μL，优选为50μL～300μL。
在凝胶层包含水凝胶的情况下，水凝胶层不仅起到隔开试剂的作用，而且与水系液体层同样地可提供包含对象成分的试样所接受的处理或反应等的环境。在所述情况下，水凝胶层的层长有时也可比水系液体层长。
[3-2.凝胶的种类]
凝胶层在中空管内与水系液体一起层叠的情况下，包含相对于构成水系液体层的液体而言为不溶性或难溶性的化学上惰性的物质。所谓相对于液体而言为不溶性或难溶性，是指在25℃下对液体的溶解度为约100ppm以下。所谓化学上惰性的物质，是指在对象成分的操作(即，水系液体中或水凝胶中的对象成分的处理、以及经由凝胶塞的对象成分的搬运)中，对对象成分和水系液体或水凝胶不带来化学影响的物质。本发明的凝胶包括有机凝胶以及水凝胶两者。
[3-2-1.有机凝胶]
有机凝胶通常是在非水溶性或水难溶性的液体物质中添加凝胶化剂以进行凝胶化而得。
[3-2-1-1.非水溶性或水难溶性的液体物质]
作为非水溶性或水难溶性的液体物质，可使用在25℃下对水的溶解度为约100ppm以下，且在常温(20℃±15℃)下为液体状的油。例如，可从由液体油脂、酯油、烃油和硅油所组成的群组中组合使用一种或两种以上。
作为液体油脂，可列举：亚麻籽油、山茶花油、澳洲坚果油、玉米油、貂油、橄榄油、鳄梨油、油茶油(sasanqua oil)、蓖麻油、红花油、杏仁油、肉桂油、霍霍巴油、葡萄油、葵花籽油、扁桃仁油、菜籽油、芝麻油、小麦胚芽油、米胚芽油、米糠油、棉籽油、大豆油、花生油、茶籽油、月见草油、蛋黄油、肝油、椰子油、棕榈油、棕榈仁油等。
作为酯油，可列举：辛酸乙酯等辛酸酯、月桂酸己酯等月桂酸酯、肉豆蔻酸异丙酯、肉豆蔻酸辛基十二烷基酯等肉豆蔻酸酯；棕榈酸辛酯等棕榈酸酯；硬脂酸异鲸蜡酯等硬脂酸酯；异硬脂酸异丙酯等异硬脂酸酯、异棕榈酸辛酯等异棕榈酸酯、油酸异癸酯等油酸酯、己二酸异丙酯等己二酸酯、癸二酸乙酯等癸二酸酯、苹果酸异硬脂酯等苹果酸酯、三辛酸甘油酯、三异棕榈酸甘油酯等。
作为烃油，可列举：十五烷、十六烷、十八烷、矿物油、液体石蜡等。作为硅油，可列举二甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷和其它含苯基的硅油、甲基氢聚硅氧烷等。
[3-2-1-2.凝胶化剂]
作为凝胶化剂，可使用选自由羟基脂肪酸、糊精脂肪酸酯和甘油脂肪酸酯所组成的群组中的油凝胶化剂的一种或两种以上的组合
作为羟基脂肪酸，只要是具有羟基的脂肪酸，则并无特别限制。具体来说，例如可列举：羟基肉豆蔻酸、羟基棕榈酸、二羟基棕榈酸、羟基硬脂酸、二羟基硬脂酸、羟基十七烷酸、蓖麻油酸、反蓖麻酸(ricinelaidic acid)、亚麻酸等。其中，尤其优选羟基硬脂酸、二羟基硬脂酸、蓖麻油酸。所述羟基脂肪酸可单独使用，也可并用两种以上。另外，作为它们的混合物的动植物油脂肪酸(例如，蓖麻油脂肪酸、氢化蓖麻油脂肪酸等)也可用作所述羟基油脂酸。
作为糊精脂肪酸酯，例如可列举：糊精肉豆蔻酸酯[商品名“雷奥帕尔(RHEOPEARL)MKL”，千叶制粉股份有限公司制]、糊精棕榈酸酯[商品名“雷奥帕尔(RHEOPEARL)KL”、“雷奥帕尔(RHEOPEARL)TL”，均为千叶制粉股份有限公司制]、糊精(棕榈酸/2-乙基己酸)酯[商品名“雷奥帕尔(RHEOPEARL)TT”，千叶制粉股份有限公司制]等。
作为甘油脂肪酸酯，可列举：山嵛酸甘油酯、八硬脂酸甘油酯、二十烷酸甘油酯等，也可将它们组合一种以上来使用。具体来说，可列举包含20％山嵛酸甘油酯、20％八硬脂酸甘油酯和60％硬化棕榈油的商品名“太赛特(TAISET)26”[太阳化学股份有限公司制]、包含50％山嵛酸甘油酯和50％八硬脂酸甘油酯的商品名“太赛特(TAISET)50”[太阳化学股份有限公司制]等。
关于非水溶性或水难溶性的液体物质中添加的凝胶化剂的含量，例如可使用相当于所述液体物质的总重量的0.1重量％～0.5重量％、0.5重量％～2重量％、或1重量％～5重量％的量的凝胶化剂。然而，不限定于此，本领域技术人员可适宜决定能够实现所期望的凝胶和溶胶状态的程度的量。
本领域技术人员可适宜决定凝胶化的方法。具体来说，对非水溶性或水难溶性的液体物质进行加热，在加热后的所述液体物质中添加凝胶化剂，使凝胶化剂完全溶解后进行冷却，由此可使所述液体物质凝胶化。作为加热温度，只要考虑所使用的液体物质和凝胶化剂的物性来决定即可。例如，有时优选为60℃～70℃左右。凝胶化剂的溶解是在加温状态下的所述液体物质中进行，此时，可一边平稳地混合一边进行溶解。冷却优选缓慢地进行。例如，可历时1小时～2小时左右的时间进行冷却。例如若温度下降至常温(20℃±15℃)以下、优选为4℃以下，则可完成冷却。作为适用所述凝胶化的方法的优选形态的一个形态，可列举例如使用所述太赛特(TAISET)26[太阳化学股份有限公司制]的形态。
[3-2-2.水凝胶]
作为水凝胶，例如可使用通过将明胶、胶原、淀粉、果胶、透明质酸、几丁质、壳聚糖或海藻酸和它们的衍生物作为水凝胶材料，使水凝胶材料在水或水系液体中平衡膨润而制备的水凝胶。在所述水凝胶中，优选使用由明胶制备的水凝胶。另外，水凝胶也可通过对所述水凝胶材料进行化学交联或者利用凝胶化剂(例如锂、钾、镁等碱金属、碱土金属的盐，或者钛、金、银、铂等过渡金属的盐，以及二氧化硅、碳、氧化铝化合物等)进行处理而获得。本领域技术人员可容易地选择所述化学交联和凝胶化剂。
尤其是在水凝胶与水系液体同样地提供包含对象成分的试样所接受的处理或反应等的环境的情况下，由本领域技术人员适宜地进行制备以使水凝胶具有适于此种处理或反应的组成。例如可列举可合成蛋白质的以聚二甲基硅氧烷为基剂的DNA水凝胶(P-凝胶)。所述水凝胶包含作为凝胶支架(gel scaffold)的一部分的DNA。此种水凝胶在对象成分为蛋白质合成用基质的情况下，可供至由所述对象成分获得蛋白质的反应(关于更具体的形态，本领域技术人员可参照自然材料(Nature Materials)8,432-437(2009)、和自然实验手册(Nature Protocols)4：1759-1770(2009)而适宜决定)。所生成的蛋白质例如可通过使用具有对所述蛋白质为特异性的抗体的磁体粒子而回收。
[3-2-3.凝胶的特性]
中空管中所填充的凝胶具有以某温度为界而产生溶胶-凝胶转变的特性。溶胶-凝胶转变点可为25℃～70℃的范围。在回收等时需要溶胶化所带来的流动性的反应***中，理想的是在此范围内产生溶胶-凝胶转变点。溶胶-凝胶转变点根据有机凝胶材料(油)或水凝胶材料的种类、凝胶化剂的种类以及凝胶化剂的添加量等条件而变动。因此，由本领域技术人员适宜选择所述各条件，以便具有所需的溶胶-凝胶转变点。
凝胶塞可通过从管的长度方向的两侧夹入中空管内的水系液体，而将所述水系液体固定于管内的既定位置。另一方面，磁体粒子即便在凝胶中，也可通过来自外部的磁场操作而移动，结果，可在凝胶内通过。此起因于凝胶的触变性的性质(摇变性)。即，通过管外部的磁铁移动，管内的磁体粒子沿搬送面对凝胶赋予剪切力，磁体粒子的行进方向前方的凝胶溶胶化而流动化，因此磁体粒子可保持前进。而且，在磁体粒子通过后，从剪切力解放的溶胶迅速恢复为凝胶状态，因此在凝胶中不会形成因磁体粒子通过而形成的贯通孔。若利用所述现象，则对象物可以磁体粒子为载体而容易地移动，因此可在极短时间内切换对象物所被供给至的各种化学环境。例如，若将本发明用于包含多个试剂所引起的多个化学反应的***，则可大幅度地缩短对象物的处理时间。若利用在常温以下的温度下凝胶化的性质，则即便是在所述温度下呈液体状态的试剂，所述液体试剂也可通过在管内被凝胶塞夹持而固定化。因此，从制造器件时开始直至交付到使用者的手中，均可保持预先在细管中填充了液体试剂的状态，可实现液体试剂的稳定供给。进而，不需要每个作业工序中的试剂分取和分注操作，可减轻人工并节约时间，进而可防止污染所导致的分析精度的劣化。
关于凝胶的物性，动态粘弹性中的储能模量E'优选在常温下(20℃±15℃)为10kPa～100kPa，更优选为20kPa～50kPa。若低于所述范围，则有缺乏作为凝胶塞的强度的倾向。若超过所述范围，则即便是粒径数μm左右的磁体粒子，也有移动容易受阻的倾向。在溶胶状态下，可具有5mm2/s～100mm2/s、优选为5mm2/s～50mm2/s、例如20mm2/s左右(50℃)的动态粘度。
[3-3.水系液体的种类]
本发明的水系液体只要是相对于溶胶而为不溶性或难溶性的水系液体即可，可以水、被称为水溶液或乳液的乳浊液、或者分散有微粒子的悬浮液的形态提供。作为水系液体的构成成分，包括用于提供本发明的对象成分所被供给至的反应和处理的环境的所有成分。
作为更具体的例子，可列举：用于使作为本发明的操作对象的成分在水系液体层中游离并结合或吸附至磁体粒子表面的液体(即，对将对象成分从夹杂物分离而结合或吸附至磁珠表面具有促进作用的液体)、用于去除与对象成分共存的夹杂物的清洗液、用于将吸附至磁体粒子的对象成分从磁体粒子分离的洗脱液、和用于构筑对象成分所被供给至的反应***的反应液等。例如，在对象成分为核酸的情况下，可列举：用于破坏细胞而使核酸游离并吸附至经二氧化硅涂敷的磁体粒子表面的试剂液(细胞溶解液)、用于清洗磁体粒子来去除核酸以外的成分的清洗液、用于使核酸从磁体粒子分离的洗脱液(核酸洗脱液)、用于进行核酸扩增反应的核酸扩增反应液等。以下，例示对象成分为核酸的情况，进一步说明与所述核酸有关的处理液和反应液、以及它们所被供给至的处理和反应。
[3-3-1.细胞溶解液]
作为细胞溶解液，可列举含有离散(chaotropic)物质的缓冲液。所述缓冲液可还包含乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA)以及其它任意的螯合剂，或崔顿(Triton)X-100以及其它任意的界面活性剂。缓冲液基于例如三羟甲基氨基甲烷(Tris(hydroxymethyl)aminomethane，Tris)盐酸以及其它任意的缓冲剂。作为离散物质，可列举盐酸胍、异硫氰酸胍、碘化钾、脲等。
离散物质是强力的蛋白质改性剂，具有使与核酸结合的组蛋白(histone)等蛋白质离开核酸，并促进所述蛋白质向磁体粒子的经二氧化硅涂敷的表面的吸附的作用。缓冲剂可用作调整出使得核酸容易吸附至磁体粒子表面的pH环境的辅助剂。离散物质也兼具细胞溶解作用(即破坏细胞膜的作用)。然而，在细胞溶解作用中，与离散物质相比，界面活性剂的贡献更大。螯合剂可用作促进细胞溶解的辅助剂。
本领域技术人员可适宜决定从包含核酸的试样中提取核酸的具体方案。在本发明中，在液滴封入介质内的核酸的搬运中使用磁体粒子，因此核酸提取方法也优选采用使用磁体粒子的方法。例如，可参考日本专利特开平2-289596号公报，实施使用磁体粒子从包含核酸的试样中提取核酸并进行精制的方法。
[3-3-2.清洗液]
作为清洗液，优选为可在核酸吸附至磁体粒子表面的状态下，将含核酸的试样中所含的核酸以外的成分(例如蛋白质、糖质等)、核酸提取等预先进行的其它处理中所使用的试剂以及其它成分溶解的溶液。具体来说，可列举：氯化钠、氯化钾、硫酸铵等高盐浓度水溶液；乙醇、异丙醇等醇水溶液等。核酸的清洗即吸附有核酸的磁体粒子的清洗。本领域技术人员可适宜决定所述清洗的具体方案。另外，本领域技术人员可以进行核酸扩增反应时不会产生不希望的阻碍的程度适宜选择吸附有核酸的磁体粒子的清洗次数。另外，根据同样的观点，在可忽视阻碍成分的影响的情况下，也可省略清洗工序。包含清洗液的水系液体层至少制备与清洗的次数相同的数量。
[3-3-3.核酸洗脱液]
作为核酸洗脱液，可使用包含水或盐等的缓冲液。具体来说，可使用Tris(三羟甲基氨基甲烷)缓冲液、磷酸缓冲液、蒸馏水等。本领域技术人员也可适宜决定从吸附有核酸的磁体粒子分离核酸并使所述核酸洗脱至洗脱液中的具体方法。
[3-3-4.核酸扩增反应液]
在本发明的核酸扩增反应液中，包含通常核酸扩增反应中所使用的各种要素中的、至少包含应扩增的碱基序列的核酸和在表面吸附有所述核酸的磁体粒子。
如后所述，核酸扩增反应并无特别限定，因此本领域技术人员可基于之后例示的公知的核酸扩增法等，来适宜决定核酸扩增反应中使用的各种要素。通常包含MgCl2、KCl等盐类、引物(primer)、脱氧核糖核苷酸(deoxyribonucleotide)类、核酸合成酶和pH缓冲液。另外，所述盐类可适宜变更为其它盐类而使用。另外，有时进一步添加二甲基亚砜、甜菜碱、甘油等用于减少非特异性的引发(priming)的物质。
在本发明的核酸扩增反应液中，不仅添加所述成分，而且可添加封闭剂(blockingagent)。封闭剂可用于防止DNA聚合酶吸附于反应容器的内壁或磁体粒子表面等而导致的失活。作为封闭剂的具体例，可列举：牛血清白蛋白(即BSA(bovine serum albumin))、其它白蛋白、明胶(即改性胶原)、酪蛋白和聚赖氨酸等蛋白质、肽(均天然品和合成品皆可)、聚蔗糖(Ficoll)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇等。
本发明的核酸扩增反应并无特别限制，例如可使用PCR法(美国专利第4683195号说明书、美国专利第4683202号公报、美国专利第4800159号公报、美国专利第4965188号公报)、连接酶链反应(ligase chain reaction，LCR)法(美国专利第5494810号公报)、Qβ法(美国专利第4786600号公报)、基于核酸序列的扩增(nuclear acid sequence-basedamplification，NASBA)法(美国专利第5409818号公报)、环介导等温扩增(loop-mediatedisothermal amplification，LAMP)法(美国专利第3313358号公报)、链置换扩增(stranddisplacement amplification，SDA)法(美国专利第5455166号公报)、滚环扩增(rollingcircle amplification，RCA)法(美国专利第5354688号公报)、等温嵌合引物引发扩增(isothermal and chimeric primer-initiated amplification，ICAN)法(日本专利第3433929号公报)、基于转录的扩增(transcription-based amplification，TAS)法(日本专利第2843586号公报)等。另外，也可在所述反应之前进行逆转录(reverse transcription，RT)反应。本领域技术人员可适宜选择所述核酸扩增反应所需的反应液的组成和反应温度。
此外，在逆转录(RT)反应后进一步进行核酸扩增反应的情况下，例如以进行RT-PCR的情况为例，在回收部B中，可在PCR反应液的层上隔着凝胶层而层叠RT反应液的层(例如图4A～图4H所例示)。
在实时核酸扩增方法中，可通过能够与双链DNA结合的荧光色素、或利用荧光色素进行了标记的探针来对扩增产物进行荧光检测。作为实时核酸扩增法中的检测方法，可列举下述方法。
例如，在利用特异性高的引物而可进行仅目标靶的扩增的情况下，使用利用索莱宝(SYBR)(注册商标)绿色(GREEN)I等的嵌入剂(intercalator)法。通过与双链DNA结合而发出荧光的嵌入剂与通过核酸扩增反应而合成的双链DNA结合，并通过激发光的照射而发出特定波长的荧光。通过检测所述荧光，可监控扩增产物的生成量。所述方法不需要设计、合成对靶为特异性的荧光标记探针，从而可简便地用于各种靶的测定。
另外，在需要对非常相似的序列进行区别来检测的情况下，或在进行单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)的分型(typing)的情况下，使用荧光标记探针法。作为一例，有将利用荧光物质修饰了5'末端、利用猝灭物质修饰了3'末端的寡聚核苷酸(oligonucleotide)用作探针的泰普曼(TaqMan)(注册商标)探针法。泰普曼(TaqMan)探针在退火(annealing)步骤中与模板DNA特异性杂交(hybridize)，但由于在探针上存在猝灭剂，故即使照射激发光，荧光发光也被抑制。在延伸反应步骤中，当与模板杂交的泰普曼(TaqMan)探针利用水生栖热菌(thermus aquaticus，Taq)DNA聚合酶具有的5'→3'核酸外切酶(exonuclease)活性而被分解时，荧光色素从探针游离，由猝灭剂产生的抑制被解除而发出荧光。通过测定所述荧光强度，可监控扩增产物的生成量。
以下，叙述通过此种方法并利用实时PCR对DNA进行定量的原理。首先，将进行了系列稀释的浓度已知的标准样品用作模板来进行PCR。然后，求出达到一定的扩增产物量的循环数(阈值循环数(threshold cycle；Ct)值)。以所述Ct值为横轴、以初始的DNA量为纵轴作图，制作出校准曲线。关于未知浓度的样品，也在同样的条件下进行PCR反应并求出Ct值。根据所述值和所述校准曲线，可测定样品中的目标DNA量。
进而，在嵌入剂法中将包含荧光色素的PCR反应后的液体从40℃缓慢地提高温度至95℃左右，并连续地监控荧光强度，此时可获得扩增产物的熔解曲线。核酸扩增反应中所产生的双链DNA因DNA的长度和其碱基序列而具有固有的熔解温度(Tm)值。即，若使包含结合有荧光色素的DNA的液滴的温度缓慢上升，则可观测到荧光强度急剧减少的温度。若调查荧光强度的变化量，则其温度峰与由碱基序列和长度规定的Tm值大体一致。由此，可从视为阳性的数据中排除例如产生引物二聚体而非目标基因时观测到的数据等(即假阳性数据)。在基因检查中，也多因试样中的夹杂物而产生非特异反应，因此排除此种假阳性很重要。由此，也可判定所生成的扩增产物是否是标的基因固有的。
[3-3-5.其它水系液体]
关于上述以外的任何反应和处理，本领域技术人员也可容易地决定各水系液体的组成。另外，在对象成分为所述核酸以外的情况下，本领域技术人员也可容易地决定各水系液体的组成。
[4.操作管的制作方法]
作为操作管的制作方法，根据应填充作为操作用介质的多层的中空管的准备形态，可列举以下两种方法。
[4-1.在一根操作管的制作中准备一根中空管的情况]
作为进行此制作方法的情况，对应以下情况：以一体形成的状态准备中空管的情况；或者管包括操作用管部a以及回收用管部b，且以管部a与管部b连结的状态进行准备的情况。在一根中空管内，从下部闭口端起以必要的顺序使必要的水系液体和凝胶以交替层叠的方式进行填充，由此形成操作用介质，并可制作操作管。在所述情况下，在填充了既定量的体积的与下部闭口端相接的水系液体后，在所述水系液体层上，一边规定要层叠的水系液体层和凝胶层的上下方向的厚度、即中空管的长度方向的长度，一边进行填充。在中空管包括操作用管部a以及回收用管部b的情况下，首先，在用于构成回收部B所需的回收用介质的填充、即既定体积的水系液体的填充或既定体积的水系液体层与既定厚度的凝胶层的多层形成完成的时刻，回收部B完成。进而，通过用于构成操作部A所需的操作用介质的填充、即形成具有既定厚度的水系液体层和凝胶层的多层，操作部A完成。关于交替地层叠水系液体和凝胶而形成多层的更具体的方法，本领域技术人员可遵照后述4-2的情况下的层叠方法而适宜进行。此外，在填充了必要的水系液体和/或凝胶后，作为上部开口端的试样供给部可适宜封闭。
[4-2.针对一根操作管的制作而准备多根中空管的情况]
作为进行此制作方法的情况，对应以下情况：管包括操作用管部a以及回收用管部b，且以管部a与管部b独立的状态准备。在所述情况下，通过分别在管部a内和管部b内填充必要的水系液体和/或凝胶而分别制作操作部A和回收部B，并将所制作的操作部A与回收部B相互连结，由此可制作操作管。
关于操作部A的制作方法的概要，示意性地示于图2A～图2C。将构成水系液体层的水系液体L(例如清洗液)填充于容器中，将构成凝胶层的凝胶G以溶胶状态填充于另一容器中。在图2A～图2C中，例如通过在70℃的恒温浴21中进行加热来保持溶胶状态。在管部a的下部开口端被按压用垫22按压而经封闭的状态下来准备。
向管部a内的送液***包括：从填充有水系液体L和溶胶化凝胶G的容器内分别伸出的用于输送水系液体L或溶胶化凝胶G的管23和管23'、连接有管23'的送液单元24(图2A～图2C中为蠕动泵(peristaltic pump))、以及用于将由送液单元送来的管内的液状物质填充至管部a内的针25。针25优选具有通过***管部a而到达管部a内的最底部的程度的长度。
在图2A～图2C中，从填充有水系液体L的容器内伸出的管23和从收容有溶胶化凝胶G的容器内伸出的管23与切换阀26连接。在所述情况下，通过阀26的切换，可将不同的液状物质(水系液体L与溶胶化凝胶G)分别输送至相同的管23'和相同的针25。所述形态下，***至管部a内的针为一根即可，因此优选用于管部a的内径比较小的情况。
另一方面，也可不使用切换阀26而使从容器内至针的送液路径全部独立。例如在制作与图2A～图2C相同的操作部A的情况下，可构成从填充有水系液体的容器内伸出的管和与此管连结的针、以及从收容有溶胶化凝胶的容器内伸出的管和与此管连结的针这两条送液路径。在所述形态中，可在管部a内***两根针，因此优选用于管部a的内径比较大的情况。
如图2A～图2C中依次所示，向管部a内，从溶胶化凝胶G起依次交替输送并填充溶胶化凝胶G与水系液体L。针25的前端伴随管部a内的液面上升而上升。填充溶胶化凝胶后，如图2B所示，可在层叠水系液体L时使之前填充的溶胶化凝胶完全凝胶化，也可不完全凝胶化。从填充有溶胶化凝胶G的容器内送出的液状物质在从***至管部a内的针25向管部a内放出时，与热源(图2A～图2C中为恒温浴21)分开，因此通常可成为粘弹性提高的凝胶-溶胶的中间状态。因此，当层叠水系液体时，即使不使之前的层2完全凝胶化，凝胶2g对管部a内壁的接触阻力发挥作用，轻比重的凝胶2g也不会浮起。如此，通过将溶胶化凝胶G与水系液体L交替送至管部a内而形成必要数量的层，并可获得操作部A。此外，在填充时，水系液体和凝胶是以中空管的上下方向的厚度为基准而以规定的厚度填充。
回收部B可通过填充必要的水系液体或凝胶而获得。或者，可通过利用除了不使用按压用垫以外与上述相同的方法，适宜地以必要的顺序形成水系液体层的单层或水系液体层和凝胶层的多层而获得回收部B。在填充时，填充以体积为基准的既定量的水系液体，且以中空管的上下方向的厚度为基准而以规定的厚度填充凝胶。
将如上所述而获得的操作部A与回收部B相互连结。关于操作部A，将管部a倾斜以便不使内容物滑落，取下按压用垫，以倾斜的状态或横倒的状态与回收部B连结即可。作为连结的形态，可对管部a与管部b缠绕胶带等，也可使用分别形成有能够相互连结的连结部的管部a和管部b并将两连结部连结。
此外，在填充了必要的水系液体和/或凝胶后，作为操作用管部a的上部开口端的试样供给部可适宜被封闭。作为封闭的时机，可为制作操作部A后且连结操作部A与回收部B前，也可为连结操作部A与回收部B后。
[5.磁体粒子]
磁体粒子用于借助来自操作管外的磁场的变动，通过将操作管内的对象成分与附带的少量的液体块一起牵引而使它们移动。以通过此种移动而可进行特定成分的分离、回收和精制为目的的磁体粒子通常在其表面具有化学官能基。磁体粒子可不预先填充至操作管内(图1A和图1B)，也可预先进行了填充(图1C、图3A～图3O和图4A～图4H)。在预先填充至操作管内的情况下，可添加至构成最上层的水系液体中。在磁体粒子未预先添加至操作管内的情况下，当将具有对象成分的试样供给至操作管内时，也将磁体粒子供给至操作管内。
磁体粒子只要是对磁性响应的粒子则并无特别限定，例如可列举具有磁铁矿(magnetite)、γ-氧化铁、锰锌铁氧体等磁体的粒子。另外，磁体粒子可具有包括与供至所述处理或反应的对象成分特异性结合的化学构造例如氨基、羧基、环氧基、抗生物素蛋白(avidin)、生物素(biotin)、地高辛(digoxin)、蛋白A、蛋白G、络合物化的金属离子、或抗体的表面，也可具有利用静电力、范德华力(Van der Waals'force)而与对象成分特异性结合的表面。由此，可使供至反应或处理的对象成分选择性地吸附至磁体粒子。作为磁体粒子在表面具有的亲水性基，可列举羟基、氨基、羧基、磷酸基、磺酸基等。
磁体粒子可构成为不仅包含以上所述，而且还包含由本领域技术人员适宜选择的各种要素。例如，作为在表面具有亲水性基的磁体粒子的具体形态，可优选地列举：包含磁体与二氧化硅和/或阴离子交换树脂的混合物的粒子、由二氧化硅和/或阴离子交换树脂覆盖了表面的磁体粒子、经由巯基而具有亲水性基且由金覆盖了表面的磁体粒子、含有磁体且在表面经由巯基而具有亲水性基的金粒子等。
作为在表面具有亲水性基的磁体粒子的大小，平均粒径为0.1μm～500μm左右。若平均粒径小，则磁体粒子在水系液体层中与磁场断开的情况下容易以分散的状态存在。作为磁体粒子而市售的例子可列举从东洋纺股份有限公司销售的作为质粒DNA纯化试剂盒抽提-质粒-(Plasmid DNA Purification Kit MagExtractor-Plasmid-)的构成试剂的、用于核酸提取的、经二氧化硅涂敷的磁珠(Magnetic Beads)。在如上所述作为试剂盒的构成试剂而销售的情况下，包含磁体粒子的制品原液包含保存液等，因此优选通过利用纯水(例如10倍量左右)悬浮来进行清洗。在所述清洗中，可通过在利用纯水悬浮后，通过离心操作或利用磁铁的凝聚而将上清液去除来进行，另外，可反复进行悬浮和上清液去除。此外，关于为了使磁体粒子挪动而赋予磁场的变动的磁场施加单元，将在后面的项目8中详细叙述。
[6.在管内操作对象成分的方法]
在操作管内的对象成分的操作如图3A～图3O和图4A～图4H所示。以下，基于图3A～图3O和图4A～图4H进行说明。
[6-1.向操作管内供给试样]
在使用操作管时，从试剂供给口5供给包含对象成分的试样32(图3B和图4B)。通常，试样以液状的形态供给。试样供给可利用注射器等手动进行，也可通过使用移液管等的分注机来自动控制而进行。试样供给是在利用适当的保持单元(未图示；此外，关于用于保持操作管的保持单元，将在后面的项目7中详细叙述)将操作管竖立的状态下进行。
在操作管内的最上层，获得含有包含对象成分的试样32、磁体粒子6和水系液体的水系液体混合物33。更具体来说，此种水系液体混合物可以如下方式而获得。例如，在操作管内所填充的最上层包含水系液体的情况下，可将试样与磁体粒子一起供给至操作管内，也可将试样与水系液体和悬浮的磁体粒子一起供给至操作管内。由此，可由最上层的水系液体获得水系液体混合物。另外，例如，在操作管内所填充的最上层包含含有磁体粒子的水系液体的情况下(相当于图3A～图3O和图4A～图4H例示的情况)，可仅将试样供给至操作管内，也可将试样与水系液体一起供给至操作管内。由此，可由最上层中的包含磁体粒子的水系液体获得水系液体混合物。进而，例如，在操作管内所填充的最上层包含凝胶的情况下，可将试样与水系液体和磁体粒子一起供给至操作管内。由此，可在所述凝胶层上将水系液体混合物新形成为最上层。
[6-2.操作管内的操作]
供给试样并在最上层制备了包含试样与磁体粒子的水系液体混合物的操作管可在竖立于保持单元的状态下直接设置于器件，或者可以转移至器件内专用的保持单元的要领设置于器件。在器件内，通过从外部使磁场施加单元(例如直径1mm～5mm、长度5mm～30mm的圆筒形钕磁铁)31靠近操作管1而产生磁场，并使分散于水系液体混合物层3l1中的磁体粒子6与对象成分一起凝聚(图3C和图4C)。此时，水系液体混合物层3l1中所含的不需要的成分也可一起凝聚。通过使磁场施加单元31以每秒0.5mm～10mm的速度向下移动，将牵引对象成分的磁体粒子从水系液体混合物层3l1经由与所述水系液体混合物层3l1相接的正下方的凝胶层3g1(图3D和图4D)搬运至与凝胶层3g1相接的正下方的水系液体层3l2(图3E和图4E)。此外，通过了凝胶层3g1的磁体粒子被在通过前所供给至的水系液体混合物层3l1的水系液体混合物薄薄地涂敷，因此，不仅有对象成分，虽然浓度低但也伴有夹杂成分。此种磁体粒子进一步被搬运至水系液体层3l2。磁铁的大小和移动速度由本领域技术人员根据磁体粒子的量、操作管的内径和/或外径、凝胶塞的状态等适宜决定。
进而，通过磁场施加单元31，根据需要反复进行从水系液体层3l2经由凝胶层向其它水系液体层的搬运。所谓“根据需要反复进行”，是指原则上仅在从上到下的一个方向上使磁体粒子移动，由此可进行与层的数量对应的数量的搬运操作(图3E～图3N和图4E～图4H)，也可不仅在从上到下的一个方向上而且也适宜沿从下到上的方向返回，由此可进行与层的数量对应的数量以上的搬运操作。即，作为搬运目的地的其它水系液体层可存在于作为搬运出发地的水系液体层的上方，也可存在于作为搬运出发地的水系液体层的下方。通过反复进行此种搬运操作，与对象成分一起利用磁体粒子而搬运的夹杂成分绝大部分被去除。虽然伴随对象成分的磁体粒子伴随极微量的清洗液，但粒子表面的对象成分被精制至不会对之后的分析工序等带来障碍的程度。如此，仅通过进行磁场操作便可效率非常良好地进行对象成分的精制。
另外，在水系液体层中，从提高处理效率的观点出发，优选以牵引对象成分(具体来说，包括附随不需要的成分等的对象成分的情况以及去除了不需要的成分的对象成分的情况)的磁体粒子可与水系液体充分接触的方式进行操作。作为用于更有效率地进行此种操作的方法之一，可列举在水系液体层中通过施加磁场而磁体粒子经凝聚的状态下，使磁场施加单元上下运动的方法。作为另一方法，可列举在水系液体层中，从受到了磁场施加单元所形成的磁场的施加的磁体粒子断开磁场，由此使因施加磁场而经凝聚的磁体粒子自然扩散的方法。
作为具体例，如图3E所示，通过使磁场施加单元3暂时远离操作管1，来遮断或减弱磁场，从而在清洗液层3l2中使磁体粒子分散。由此，吸附于磁体粒子的对象成分与附随成分一起充分暴露在清洗液3l2中而被清洗。如图3F所示，通过使磁场施加单元31再次靠近操作管1，使磁体粒子与对象成分一起凝聚，成为可搬运的状态。进而，通过使磁场施加单元31向下移动，如图3G所示搬运至正下方的凝胶层3g2。在图3G的凝胶层3g2内的磁体粒子和对象成分中，通过图3E的清洗，与图3D的凝胶层3g1内的磁体粒子和对象成分的情况相比，附随成分的一部分或大部分被除去。
在填充于回收部B的层中，使对象物质从磁体粒子分离之后，使对象物质已分离的磁体粒子从进行了所述对象物质的分离的层移动至其它层(例如在图3A～图3O中为图3N～图3O)，由此，在回收部中，可以从磁体粒子洗脱的状态回收对象物质。
[6-3.核酸提取]
例如，在磁体粒子表面具有二氧化硅被膜的情况下，如图3A～图3O所示，生物体试样通过被供给至包含界面活性剂和异硫氰酸胍等离散盐的细胞溶解液3l1中，使核酸从细胞游离(图3B)。游离的核酸可特异性地吸附于粒子的二氧化硅表面。所吸附的核酸在所述状态下包含反应抑制成分，因此无法直接用作基因扩增反应的模型。因此，利用清洗液3l2对磁体粒子在表面吸附有核酸的状态下进行清洗。此时，为了不将反应抑制成分大量带入清洗液中，利用磁铁31集合磁体粒子6(图3C)，并使所述磁体粒子6通过隔开细胞溶解液3l1与清洗液3l2的凝胶塞3g1中(图3D)。当磁体粒子在凝胶塞3g1内通过时，可几乎不牵引液体组分地到达清洗液3l2(图3E)。因此，可高效地实施磁体粒子的清洗。通过反复进行磁体粒子的进一步的在凝胶塞(3g2、3g3)内的通过和向清洗液(3l3、3l4)的搬运(图3F～图3K)，可提高核酸的精制度。在吸附于磁体粒子表面的状态下经精制的核酸利用磁铁再次集合(图3L)，并在凝胶塞2g内通过(图3M)而搬运至洗脱液4中(图3N)。在洗脱液4中，核酸从磁体粒子分离而洗脱至洗脱液中。在不希望混入磁体粒子的情况下，将洗脱了核酸的磁体粒子再次停留于凝胶塞2g中，从而在回收部B中残留洗脱出的精制核酸(图3O)。如此获得的核酸可用作能够通过核酸扩增反应进行分析的模板核酸。通过将操作管的回收部B从操作部A拆下，可将所获得的核酸供至下一操作(通过核酸扩增反应进行分析的工序)。
[6-4.核酸合成、分析]
如图4A～图4H所示，操作管的操作部A的管部a和回收部B的管部b经一体成形，在使用具有与图3A～图3O的操作部A相同的操作部A、以及填充有由凝胶塞4g隔开的RT反应液4l1和PCR反应液4l2的回收部B的操作管的情况下，在进行与图3B～图3M相同的操作(图4B～图4F)后，磁体粒子6在吸附有经精制的核酸(RNA)的状态下被运至RT反应液4l1中，以进行RT反应(图4H)。RT反应结束后，磁体粒子也吸附通过RT反应而获得的DNA(成为PCR反应的模型)，并通过凝胶塞4g中而被运至PCR反应液4l2中，以进行PCR反应(图4H)。PCR生成物可通过利用荧光色素的实时检测法或利用终点检测法的荧光检测法来进行分析。此外，在图4A～图4H中，42和43示意性地表示温度控制功能。42的温度控制功能的更具体的例子将在后面的项目8-2-6中示出，43的温度控制功能的更具体的例子将在后面的项目7-3中示出。
当在多个操作管内同时进行所述操作时，可如图5所记载而进行多通道化。图5所例示的器件是以具有磁铁移动机构的磁场施加单元(可动磁铁板53)以及带温度控制功能的保持基板(温度调节块51)作为主要单元的简单的构成。关于各构成，将在后述的项目7和项目8中叙述。
[6-5.蛋白质的合成、分离和分析]
[6-5-1.使用水凝胶(P-凝胶)的蛋白质合成]
在所述参考文献(自然材料(Nature Materials)8,432-437,2009)中发表了以聚二甲基硅氧烷为基剂的无细胞蛋白质合成***。所述无细胞蛋白质合成***是在通用的试样管中进行，但在本发明的操作管内，也可构筑此种无细胞蛋白质合成***。
[6-5-2.利用目标蛋白质与其它蛋白质的相互作用的分析]
利用了基于蛋白质和以所述蛋白质为标的而制造的抗体(其也为蛋白质)的抗原抗体反应的蛋白质的分离和回收手段已经以市售精制试剂盒的形式存在。它们利用使用了通用的管和离心机的方案来实施。在所述无细胞蛋白质***中，在所合成的蛋白质的分离时也使用独立于试样管的离心柱(spin column)。在本发明中，通过采用在表面固定有目标蛋白质的抗体的磁体粒子，可在一个操作管内进行目标蛋白质的分离和获取，而不会使目标蛋白质在不同的器件间移动。
[6-5-3.在磁体粒子吸附有蛋白质的状态下的质量分析]
在参考文献(分析化学(Analytical Chemistry)，77,5912-5919,2005)等中记载了以下方法：使表面涂敷有氧化钛的磁体粒子吸附另行制备的应进行质量分析的蛋白质，并直接与基质混合，利用质量分析仪进行分析。在本发明中，可在一个操作管内进行应进行质量分析的蛋白质的制备和向磁体粒子的吸附。
[7.保持单元]
操作管通常以在使用时作为开口部的试样供给部为上的方式设置成大致垂直状(即竖立的状态)。设置时可使用适当的保持单元。另外，在试样供给时与对象成分操作时，可使用相同的保持单元，也可使用不同的保持单元。在试样供给时与对象成分操作时使用不同的保持单元的情况下，操作管在保持单元间的转移可为手动的，也可为自动化的。
[7-1.保持的形态]
作为保持单元，只要一般能够以作为操作管的开口部的试样供给部为上的方式保持成大致垂直状(即竖立状态)，则并无特别限定。例如可列举通过以下方式而构成的架子(rack)等：将形成有通过使操作管的闭口端部扎入来保持操作管的保持孔的保持构件组合一个或两个以上；或者将线状构件以形成作为保持孔的格子孔的方式编成格子状，但并不限定于所述构件。在所述前者的情形时，形成于保持构件的保持孔可贯通，也可不贯通。保持孔的内径基于所保持的操作管的外径而决定。在保持构件中，将用于保持操作管的闭口端部的构件记载为保持基板。在保持基板中，可以不使保持部B的闭口端穿透保持基板的方式(即以保持孔自身不贯通保持基板的方式)形成保持孔。保持孔的深度基于操作管所欲保持的范围而适宜决定。
[7-2.多个操作管的保持]
本发明的操作管细长，在竖立的情况下每一根操作管的设置面积极小，因此即便为小的设置面积，也可以聚集状态竖立设置多个操作管。由此，可同时操作多个操作管。即，可实现操作的多通道化。
将所述形态的一例示于图5。在图5的器件中，最多可同时处理20根操作管。根据器件的规格，还可处理更多的操作管。例如，若有标准的96孔板大小的设置面积，则最多可竖立96根操作管，由此可进行最多96个分析物的同时处理。另外，操作管各自独立，因此在所述例子中，可根据分析物数量任意地增减操作管的数量。此种形态尤其可有效用于分析物数量少且所述分析物数量也不一定的即时检验(Point Of Care Testing，POCT))用途。
在竖立设置多个操作管的情况下，例如如图5的51所示，保持基板可为形成有多个保持孔52的构件。保持孔根据使操作管聚集的形态而不同，例如可形成为阵列状(即一维状、一列)，或者如图5所示形成为矩阵状(即二维状)。保持孔52的间隔可基于操作管的聚集度而适宜决定。另外，在保持孔52所保持的操作管在试样供给部具有更大的内径的情况下，保持孔52的间隔可基于试样供给部的外径而适宜决定。
[7-3.温度控制功能]
保持单元可具有温度控制功能。更具体来说，保持单元可在保持回收部B的至少一部分的部位具有温度控制功能。例如，在图4A～图4H中，将温度控制功能示意性地表示为43。更具体来说，当保持基板是在保持孔中保持回收部B的闭口端部时，可在所述进行保持的部位具有温度控制功能。例如，图5所示的保持基板51是在保持孔52中保持回收部B的闭口端部，但保持基板51自身也可由温度调节块形成。通过温度控制功能，可在填充于回收部B的至少下端的水系液体内进行需要温度控制的处理或反应。在本发明中，所述形态可优选地用于例如在回收部B中进行核酸扩增反应的情况。
[7-4.光学检测口]
保持基板也可具有光学检测口。设置光学检测口的目的在于：可向回收部B内照射激发光，并检测在回收部B中的处理或反应中所发出的来自对象成分或与对象成分相关联的成分的信号。光学检测口例如如图7A～图7C所示，可以从保持孔52的下端贯通保持基板，且具有比由保持孔52保持的管部b的外径小的口径的方式形成光学检测口71。在光学检测口71中，可设置光学检测用单元(在图7A～图7C中，包括荧光检测用透镜44和光纤缆线45而构成)。光学检测口的位置不限定于图7A～图7C，例如也可考虑从回收部侧面的测光。
[8.磁场施加单元]
关于带来用于使操作管内的磁体粒子与对象成分一起移动的磁场的变动的磁场施加单元、和磁场施加单元所具有的磁场移动机构，并无特别限定。作为磁场施加单元，可使用永久磁铁(例如铁氧体磁铁或钕磁铁)或电磁铁等磁力源。磁场施加单元可以在操作管的外侧使分散于操作管内的水系液体层中的磁体粒子在管的搬送面侧凝聚、且可在操作管内的凝胶层中搬运凝聚的磁体粒子的程度，与操作管接近地配置。由此，磁场施加单元可隔着管的搬送面对磁体粒子有效地产生磁场，从而可一起捕捉和搬运磁体粒子块以及对象成分。
[8-1.形状]
磁场施加单元的形状并无特别限定。例如，可为能够在操作管的一点或一部分产生磁场的块状的构件(例如作为图3A～图3O或图4A～图4H的磁铁31来例示)。更具体来说，可为圆筒形(例如直径1mm～5mm、厚度5mm～30mm)。在此种形状的情况下，通过将磁场施加单元附加在操作管的外周的一点或一部分，可在操作管内部产生磁场。另一方面，磁场施加单元也可为能够在横剖面大致圆形的操作管的周围产生磁场的具有中心大致圆形孔的环状的磁铁。在此种形状的情况下，磁场施加单元通过使操作管穿过所述环的中心大致圆形孔，可在操作管内部产生磁场。在所述情况下，具有环状形状的磁场施加单元包围操作管，因此当磁体粒子凝聚时，磁体粒子也会依照磁场施加单元的形状而成为环状。另一方面，若磁场施加单元的形状为块状，则磁体粒子的凝聚形状也成为块状。即，在使用具有环状的形状的磁场施加单元的情况下，磁体粒子与水系液体的接触面积更大，因此可使吸附于磁体粒子的对象成分等效率更良好地暴露在构成水系液体层的液体中，在此方面来说优选。
[8-2.磁场移动机构]
[8-2-1.沿操作管的长度方向的移动]
作为磁场施加单元所具有的磁场移动机构，例如可在能够保持磁体粒子的凝聚形态的状态下，使磁场在操作管的长度方向(轴向、至少向下方向)上移动。以下，在记载为磁场移动机构的情况下，所述机构可进行停止位置的决定和移动速度的控制，所述控制可通过手动进行，也可通过计算机等自动进行。移动速度可为例如每秒0.5mm～10mm。磁场移动机构优选可使磁场施加单元自身物理地在操作管的长度方向上移动。磁场移动机构可使图3A～图3O和图4A～图4H所示的磁场施加单元(在图3A～图3O和图4A～图4H中为永久磁铁31)自身在上下方向上移动。另外，在图5所示的可聚集多个操作管的器件中，也可使磁场施加单元(在图5中为可动磁铁板53)在上下方向上移动(均未图示磁场移动机构自身)。
[8-2-2.磁场的强度的控制]
磁场施加单元所具有的磁场移动机构可为能够可变地控制施加至磁体粒子上的磁场的强度的机构。具体来说，磁场可被遮断或减弱。磁场的遮断或减弱的程度优选为凝聚的磁体粒子群可在液滴中分散(所述项目6-2)的程度。例如，若为电磁铁的情况，则可使用通电控制单元遮断磁场。另外，例如，若为永久磁铁的情况，则可使用能够使配置于操作管外侧的磁铁远离操作管的机构。所述机构可手动地控制，也可自动控制。通过减弱向磁体粒子的磁场、优选磁体粒子与磁场断开，可在水系液体层中使磁体粒子群自然分散。由此，可将吸附于磁体粒子的对象成分或附随成分充分暴露在构成水系液体层的液体中。
[8-2-3.聚集有多个操作管的器件的情况]
如图5所例示，在聚集有多根操作管1的器件中，与多个操作管对应的多个磁力源可通过被单元化成能够在操作管的长度方向上移动的一个构件而被保持。如图5所例示，此种经单元化的构件可实作为能够在操作管1的长度方向上移动的磁场施加单元即可动磁铁板53。如图6所例示，图5的可动磁铁板53包括可在操作管的长度方向上移动的可动基板、以及保持于所述可动基板中的磁力源(磁铁31)而构成，且可以配置有与操作管分别对应的多个磁铁31的状态被保持。另外，所述构件可具有如所述保持单元的保持操作管的功能，也可不具有所述功能。在图5所例示的情况下，通过在可动磁铁板53形成与操作管1对应的保持孔54，也可使可动磁铁板53具有保持功能。此外，在图6的例示中，磁场施加单元显示为块状，但磁场施加单元也可为具有与保持孔54对应的中空的环状。
如图5所例示，在聚集有多根操作管1的器件中，磁场施加单元所具有的磁场移动机构可为能够在多个操作管的各个中，同时进行对磁场施加单元所形成的磁场的强度的控制的机构。例如，在对多个操作管的每一个使用多个不同的磁场施加单元的情况下，磁场移动机构可为能够同时控制所述多个磁场施加单元所带来的磁场的机构。
在此种构件中，在使用电磁铁作为磁场施加单元的情况下，可通过电流控制来进行磁场的控制。另一方面，在使用永久磁铁作为磁场施加单元的情况下，在所述构件中，例如可具有以下机构：所述机构可使构件自身靠近操作管或远离操作管(例如与操作管的长度方向大致垂直地移动)；或者在所述构件与所述操作管中间***有磁屏蔽材；或者构件自身不挪动而使保持于构件的多个磁场施加单元同时靠近操作管或远离操作管。
如图6所例示，图5的可动磁铁板53可在配置有与保持于保持孔54的操作管分别对应的磁铁31的状态下填充于磁铁保持部61。磁铁保持部61形成为允许可动磁铁板53中的磁铁31的移动(即，使磁铁31靠近操作管或远离操作管的动作)的大小。如图6所例示，可通过连结棒62将多个磁铁31彼此相互连结，并使所有的连结棒62与把手构件63结合。通过挪动把手构件63，如图6所示，可使所有的磁铁靠近操作管(磁场施加状态)、以及远离操作管(磁场断开状态)。
在磁铁为环状且使用所述磁铁进行磁场的强度的控制的情况下，例如，作为环状磁铁，可使用通过由两个以上的弧状的磁铁部件构成而呈环形形状的磁铁。此种环状磁铁可通过与直径方向大致垂直地分割，而使操作管与磁场断开。
[8-2-4.可保持回收部B的保持单元中的磁场施加单元的移动]
保持单元可具有能够供磁场施加单元沿管部b的长度方向移动的凹处。更具体来说，保持单元可在保持回收部B的部位具有能够供磁场施加单元沿管部b的长度方向移动的凹处。在所述凹处中移动的磁场施加单元可与对操作部A中的操作作出贡献的磁场施加单元相同，也可不同。例如，如图7A所示，在设置有保持孔52的保持基板51(在图7A～图7C中，保持基板51由温度调节块构成)中形成有凹处72，在所述凹处中预先填充有磁铁31'。随着配置有磁铁31的可动磁铁板53下降，如图7B所示，可动磁铁板53与保持基板51相接，成为无法进一步上下移动的状态。即，成为无法通过磁铁31进一步向下搬运磁体粒子6的形态。此时，通过可动磁铁板53中的磁铁31所带来的磁场，填充于保持基板51的凹处72的磁铁31'被磁铁31吸引。而且，操作管1内的磁体粒子6被磁铁31与磁铁31'两者拉拢。接着，如图7C所示，当使可动磁铁板53中的磁铁31远离操作管1时，磁铁31'与由磁铁31产生的磁场断开，因此通过重力而掉落至凹处72内。此时，操作管1内的磁体粒子受磁铁31'的磁场的影响，因此可一起被搬运至回收部B内的水系液体4l2中，并降下至回收部B内的底部附近。如此，利用磁铁31和磁铁31'可进行磁体粒子的传递，并将伴有对象成分的磁体粒子充分暴露在操作管内的最下层内。
[8-2-5.磁场的摆动]
磁场移动机构可包括能够进行磁场的振荡、旋转等摆动运动的机构。例如通过具备可使磁力源在操作管的长度方向上进行振幅运动(上下运动)的功能，能够代替搅拌器来使用。由此，容易进行水系液体中的混合或搅拌。例如，即便在不具有磁场的遮断或减弱的功能的情况下，通过使磁场施加单元在接近操作管的状态下(使磁体粒子凝聚的状态下)，在水系液体层的厚度的范围内在上下方向上往复运动多次，也可使水系液体中吸附于磁体粒子的对象成分等充分暴露在构成水系液体层的液体中。
[8-2-6.温度控制功能]
磁场施加单元可还具有温度控制功能。例如，在图4A～图4H中，将温度控制功能示意性地示出为42。或者，也可在磁场施加单元中内置加热器。通过后者的温度控制功能，可任意调节磁体粒子所存在位置处的水系液体层中的试剂温度等。例如，列举图4A～图4H所示的操作管由作为图7A～图7C所示的保持单元(保持基板)的具有如所述7-3所记载的温度控制功能的保持单元保持的情况进行说明。在图4A～图4H所示的操作管中，回收部B填充包含隔着凝胶层4g的RT反应液层4l1和PCR反应液层4l2的多层作为回收用介质。在图4A～图4H的操作管由图7A～图7C所示的保持基板51保持时，直接保持于保持基板51的保持孔52中的部分有时大体上仅为相当于操作管的最下层(PCR反应液层4l2)的部分。在所述情况下，填充有进行逆转录反应的RT反应液层4l1的部分与直接保持于保持基板51的PCR反应液层4l2离开，因此，难以利用保持基板51施加温度控制。
因此，在本发明的器件中，可具备与保持单元中的温度控制功能不同的温度控制功能。例如，可如作为图4A～图4H的42而例示，不与磁场施加单元连动，也可如作为图6的64而例示，通过内置于作为磁场施加单元的可动磁铁板53中而与磁场施加单元连动。在图6所示的内置有温度控制功能(加热器)的可动磁铁板53的具体形态中，加热器64为包围保持孔54的环状。若以所述方式使可动磁铁板53具有温度控制功能，则在可动磁铁板53处于填充有RT反应液层4l1的位置的期间(图7A)，可利用可动磁铁板53内的加热器64对RT反应液进行加温，从而实现最佳温度(例如，50℃)。
[9.光学检测单元]
光学检测单元并无特别限定，本领域技术人员可根据对象成分所被供给至的分析方法而容易地进行选择。例如，可使用适宜包括光产生部、检测用单元、光发送单元和个人计算机等而构成的单元。若列举一例，则在图4H所示的荧光检测单元41的情况下，如由图7A～图7C具体所示，可从光产生部(未图示)向检测用单元(安装于检测用透镜44的光发送单元(光纤缆线45))入射，并经由检测用透镜44而向操作管1内的反应液4进行光照射。利用光纤缆线45将由检测用透镜44检测到的光学信号送至光接收元件，并变换成电信号，然后实时发送至个人计算机(未图示)，从而可监控反应液4的荧光强度的变化。所述单元在本发明进行实时核酸扩增反应等检测可变化的荧光强度的反应或处理时优选。
作为光产生部，可使用发光二极管(light emitting diode，LED)、激光、灯等。另外，在检测中，可无特别限定地利用从廉价的光电二极管至目标在于更高灵敏度的光电倍增管等各种光接收元件。若列举进行实时核酸扩增反应等核酸相关反应和核酸相关处理的情况为例，则当使用例如索莱宝(SYBR)(注册商标)绿色(GREEN)I时，由于所述色素与双链DNA特异性结合，并在525nm附近产生荧光，因此检测用单元利用光学滤波器将目标波长以外的光截止而可检测目标波长的光。另外，若列举在操作管内利用液滴移动进行核酸扩增反应的情况为例，则关于供至核酸扩增反应的液滴的荧光观测，可在利用DNA聚合酶进行延伸反应(通常为68℃～74℃左右)的温度地点照射激发光，并以在该地点使液滴停止的状态在暗室内进行。进而，若使激发光的照射范围从进行热改性的温度地点扩大至进行退火的温度地点，则还可随着移动液滴而获得扩增产物的熔解曲线。
实施例
接着，列举实施例更详细地说明本发明，但本发明的范围并不受它们限定。
实施例1
[从血液中提取核酸并进行精制]
在硅油(信越硅利光(Shin-Etsu Silicone)KF-56)中以1.2％(重量比)添加凝胶化剂(太阳化学股份有限公司；太赛特(TAISET)26)，并加热至70℃而完全与硅油混合。将混合而形成溶胶状态的油与需要的试剂以不产生气泡的方式，交替地从注射针的前端向图3A所示的操作管(包括毛细管(操作部A)与样品管(回收部B))内注入所需量，并层叠。在使用内径为1.5mm的毛细管的情况下，如图3A所示，在凝胶塞的形成时各填充10μL，清洗液(200mM KCl)各填充15μL，洗脱液(10mM TrisHCl，1mM EDTA pH8.0)填充20μL。将完成填充的毛细管在室温下放置30分钟，使凝胶塞完全凝胶化。毛细管上端形成了由膜材封印的漏斗状的试样供给口，并由隔片密封。
毛细管内的最上层设为100μL的细胞溶解液(4M异硫氰酸胍、2％(w/v)崔顿(Triton)X-100和100mM Tris-HCl pH6.3)，且包含经二氧化硅涂敷的磁体粒子(核酸提取试剂盒；东洋纺抽提-质粒-(MagExtractor-Plasmid-)附带的磁体粒子)500μg。此外，使用二氧化硅粒子和离散盐的核酸的分离方法使用的是由博穆(Boom)等人公开的方法(日本专利特开平2-289596)。
图3B～图3O是按照磁铁的每个操作来示出从血液中提取核酸的工序的图。最终，核酸被回收至安装于毛细管下端的样品管内的洗脱液中。在图3B中，利用注射针注入200μL的人全血，并通过移液轻轻地与磁体粒子混合在一起。5分钟后，如图3C和图3D所示，通过使磁铁从毛细管侧面靠近而使磁体粒子集合，使磁铁以每秒0.5mm的速度降下。磁体粒子通过凝胶塞后，如图3E所示，使磁铁离开毛细管。如图3F～图3M所示，进行了3次同样的清洗。其后，如图3N所示，使磁铁离开而使磁体粒子掉落至装有洗脱液的管中。1分钟后，再次使磁铁靠近而使磁体粒子集合，如图3O所示，使所述磁体粒子后退至凝胶塞中，完成核酸提取、精制的操作。在本实施例中，每1μL洗脱液中获得了200ng的DNA。
将样品管从毛细管取下，使用样品管内所获得的洗脱液1μL，并使用包含0.15U的Taq DNA聚合酶、各500nM的人甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase，GAPDH)基因检测用引物(5'-GCGCTGCCAAGGCTGTGGGCAAGG-3'(序列号1)和5'-GGCCCTCCGACGCCTGCTTCACCA-3'(序列号2))、以及200nM的包含脱氧核糖核苷三磷酸(deoxy-ribonucleoside triphosphate，dNTP)的PCR反应用混合物(mixture)(总反应液量10μL)，利用热循环仪(thermal cycler)(ABI 9700应用生物***(Applied Biosystems)公司)进行PCR(温度循环：95℃、1秒、60℃、10秒、72℃、10秒、40循环)。其结果，如图8所示，利用琼脂糖凝胶(agarose gel)电泳确认到对人GAPDH基因为特异性的反应产物(片段大小(fragment size)171碱基)。
如上所述，虽然已根据本发明的实施形态对本发明进行了记载，但构成此公开的一部分的论述和附图不应理解为对本发明进行限定。对本领域技术人员来说，根据此公开，各种替代实施形态、实施例和运用技术显而易见。根据以上说明，本发明的技术范围仅由妥当的权利要求书的发明特定事项决定，在实施阶段中，可在不脱离本发明的主旨的范围内进行变形而具体化。
序列号1和序列号2是合成引物。
[序列表]
序列表
<110>株式会社岛津制作所
<120>操作管的制作方法
<130>SP20180771CN01
<150>JP 2019-043228
<151>2019-03-09
<160>2
<210>1
<211>24
<212>DNA
<213>合成RT-PCR引物
<400>1
gcgctgccaa ggctgtgggc aagg
24
<210>2
<211>24
<212>DNA
<213>合成RT-PCR引物
<400>2
ggccctccga cgcctgcttc acca
24
<110> 株式会社岛津制作所
<120> 操作管的制作方法
<130> SP20180771CN01
<150> JP 2019-043228
<151> 2019-03-09
<160> 2
<210> 1
<211> 24
<212> DNA
<213> 合成RT-PCR引物
<400> 1
gcgctgccaa ggctgtgggc aagg
24
<210> 2
<211> 24
<212> DNA
<213> 合成RT-PCR引物
<400> 2
ggccctccga cgcctgcttc acca
24

Claims (10)

1.一种操作管的制作方法，所述操作管用于操作对象成分，其中，所述操作管的制作方法包括：
准备中空管，所述中空管在一侧具有用于供给包含对象成分的试样的可能够封闭的开口端，且在另一侧具有闭口端，并且所述中空管在所述开口端侧具有操作用管部，且在所述闭口端侧具有回收用管部；
填充回收用介质，在所述回收用管部内，以凝胶层和与所述闭口端相接的水系液体层层叠的方式填充所述凝胶层和所述水系液体层，且所述回收用介质中，与所述闭口端相接的所述水系液体层具有既定的体积，且所述凝胶层的层长由所述中空管的长度方向的长度决定；以及
填充操作用介质，在所述操作用管部内，以凝胶层和水系液体层在所述中空管的长度方向上交替层叠的方式填充所述凝胶层和所述水系液体层，且所述操作用介质中，所述凝胶层和所述水系液体层各自的层长由所述中空管的长度方向的长度决定。
2.根据权利要求1所述的操作管的制作方法，其中，所述中空管的内径为0.1mm～5mm。
3.根据权利要求1或2所述的操作管的制作方法，其中，与所述闭口端相接的所述水系液体层的体积为1μL～1000μL。
4.根据权利要求1或2所述的操作管的制作方法，其中，所述操作用管部与所述回收用管部能够分离。
5.根据权利要求1或2所述的操作管的制作方法，其中，所述中空管的材质选自由聚乙烯、聚丙烯、氟树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二酯、环状聚烯烃和玻璃所组成的群组中。
6.根据权利要求1或2所述的操作管的制作方法，其中，所述开口端的内径比所述操作用管部和所述回收用管部的内径大。
7.根据权利要求1或2所述的操作管的制作方法，其中，所述中空管具有透光性。
8.根据权利要求1或2所述的操作管的制作方法，其中，所述中空管的内表面的表面粗糙度为0.1μm以下。
9.根据权利要求1或2所述的操作管的制作方法，其中，所述操作用管部内和所述回收用管部内所填充的所述凝胶层的、在所述中空管的长度方向上的长度为1mm～20mm。
10.根据权利要求1或2所述的操作管的制作方法，其中，所述操作用管部内所填充的所述水系液体层的、在所述中空管的长度方向上的长度为0.5mm～30mm。
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