JP4379716B2 - Cartridge drive mechanism for chemical reaction - Google Patents

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Description

本発明は、化学反応用カートリッジおよびその作製方法および化学反応用カートリッジ駆動機構に関し、特に溶液の合成や溶解、検出、分離などに係る送液構造の改良に関するものである。   The present invention relates to a chemical reaction cartridge, a method for producing the same, and a chemical reaction cartridge driving mechanism, and more particularly to an improvement in a liquid feeding structure related to synthesis, dissolution, detection, separation, and the like of a solution.

従来、溶液の合成や溶解、検出、分離などの処理においては、通常試験管やビーカー、ピペットなどが利用されていた。例えば、物質Aと物質Bを試験管あるいはビーカーなどに採取しておき、これを他の試験管あるいはビーカーなどの容器に注入し、混合・攪拌などして物質Cを作る。このようにして合成された物質Cについては、例えば発光、発熱、呈色、比色などの観察が行われる。
あるいは、混合した物質をろ過あるいは遠心分離などして、目的の物質を分離抽出することもある。
Conventionally, test tubes, beakers, pipettes, and the like have been used in processes such as solution synthesis, dissolution, detection, and separation. For example, the substance A and the substance B are collected in a test tube or a beaker, and then poured into a container such as another test tube or a beaker, and the substance C is made by mixing and stirring. For the substance C synthesized in this way, for example, light emission, heat generation, coloration, colorimetry and the like are observed.
Alternatively, the target substance may be separated and extracted by filtering or centrifuging the mixed substance.

また、溶解の処理、例えば有機溶剤で溶かすなどの処理においても試験管あるいはビーカーなどのガラス器具を用いて行われる。検出処理の場合も同様に、被試験物質Aと試薬を容器に入れてその反応結果を観察する。
他方、バイオアナライザなどでは、可撓性の材料で偏平な袋状に形成されたバイオチップと呼ばれるバッグが使用される。(例えば、特許文献1参照)。
Further, the dissolution treatment, for example, the dissolution with an organic solvent is performed using a glass instrument such as a test tube or a beaker. Similarly, in the detection process, the test substance A and the reagent are put in a container and the reaction result is observed.
On the other hand, a bioanalyzer or the like uses a bag called a biochip formed of a flexible material into a flat bag shape. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2002−365299号公報JP 2002-365299 A

図27は、特許文献1に記載されたバイオチップの構成図である。図27(a)は断面図、図27(b)は平面図である。周辺が密封された偏平な採血バッグ41は、その中央部が魚形状の袋になっている。魚形状の袋の開口部にはゴム状の栓42で密封されている。   FIG. 27 is a configuration diagram of the biochip described in Patent Document 1. FIG. 27A is a cross-sectional view, and FIG. 27B is a plan view. The flat blood collection bag 41 whose periphery is sealed has a fish-shaped bag at the center. The opening of the fish-shaped bag is sealed with a rubber stopper 42.

採血バッグ41はこの栓42から奥に向かって順に、採取部43、前処理部44、結合部45、廃液収容部47が形成されている。採血時、栓42を注射器(図示せず)内に差込む。注射器内部には注射針が突出していて栓42を貫通するようになっている。   In the blood collection bag 41, a collection part 43, a pretreatment part 44, a coupling part 45, and a waste liquid storage part 47 are formed in this order from the stopper 42 to the back. At the time of blood collection, the stopper 42 is inserted into a syringe (not shown). An injection needle protrudes inside the syringe and penetrates the stopper 42.

採血時は、注射器から外に出ている針先を被験者に突刺し、採血バッグ41のフック431を外側に引張って、採取部43内に血液を採取する。採血後は採血バッグから注射器を抜き去る。その後、図28に示すように採血バッグ41を回転ローラ61、62に挟んで採取部43から前処理部44の方へ押し潰して行く。採取血液は前処理部44へ送られる。   At the time of blood collection, the test subject is pierced with the needle tip outside the syringe, and the hook 431 of the blood collection bag 41 is pulled outward to collect blood in the collection unit 43. After blood collection, remove the syringe from the blood collection bag. Thereafter, as shown in FIG. 28, the blood collection bag 41 is crushed from the collection unit 43 toward the pretreatment unit 44 with the rotation rollers 61 and 62 interposed therebetween. The collected blood is sent to the preprocessing unit 44.

ローラ61、62の位置が進み袋部48を押し潰し始めると、袋部48の溶液が弁49を破って前処理部44に流れ込んで来る。次に袋部50についても同様にその溶液が前処理部44に流れ込む。前処理部で所定の処理が終了すれば、ローラを回転させて、処理された血液を結合部45へ送る。   When the positions of the rollers 61 and 62 advance and crush the bag portion 48, the solution in the bag portion 48 breaks the valve 49 and flows into the pretreatment portion 44. Next, the solution of the bag part 50 flows into the pretreatment part 44 in the same manner. When the predetermined processing is completed in the preprocessing unit, the roller is rotated to send the processed blood to the coupling unit 45.

結合部45にはDNAチップ46が配置されていて、ハイブリダイズが行われる。前処理部44から押し出された余分な血液や溶液は廃液収容部47に溜まる。ハイブリダイズの行われたDNAチップの状態は外部に配置された読出し装置により観察される。   A DNA chip 46 is disposed in the coupling part 45, and hybridization is performed. Excess blood and solution pushed out from the pretreatment unit 44 accumulate in the waste liquid storage unit 47. The state of the hybridized DNA chip is observed by a reading device arranged outside.

しかしながら、従来のビーカーやピペットなどを使用する方式では操作が煩雑であり、個人差も大きく、手間もかかるという課題があった。
また、採血バッグの場合には、弾性がないため溶液の移動が容易でないという問題があった。
However, the conventional method using a beaker or pipette has a problem that the operation is complicated, individual differences are large, and labor is required.
In the case of a blood collection bag, there is a problem that the solution cannot be easily moved due to lack of elasticity.

これを解決するためにカートリッジ化の試みがあり、上述のバイオチップと同様にカートリッジ内に設けられ、連結された室(以下ウェルという。)に溶液を送り、混合や化学反応などの処理を行う。しかし、カートリッジ化したときは、次のような課題がある。   In order to solve this problem, there has been an attempt to make a cartridge. Like the biochip described above, a solution is sent to a chamber (hereinafter referred to as a well) that is provided in the cartridge and connected to perform processing such as mixing and chemical reaction. . However, when it is made into a cartridge, there are the following problems.

(1)溶液を次のウェルに送液する場合に、送りたいウェルに既に空気が入っており、その空気が溶液に混入してしまう。また、空気の背圧により溶液が戻されてしまう。 (1) When the solution is sent to the next well, air is already contained in the well to be sent, and the air is mixed into the solution. Further, the solution is returned by the back pressure of the air.

(2)送液時に、次のウェルだけでなく、溶液がその先のウェルや流路まで流れていってしまう。 (2) At the time of liquid feeding, not only the next well but also the solution flows to the wells and flow paths ahead.

(3)加熱、加振時に溶液が他のウェルへ流出してしまう。 (3) The solution flows out to other wells during heating and shaking.

(4)単純なA液とB液の混合(A+B)は容易だが、例えばサンプルからシリカや磁性粒子などを用いたDNAの抽出や精製の構造(クロス構造)を実現することができない。 (4) Simple mixing of liquid A and liquid B (A + B) is easy, but it is impossible to realize a structure (cross structure) of DNA extraction or purification using silica or magnetic particles from a sample, for example.

本発明は、上述した問題を解決して、高精度で高再現性を有する化学反応用カートリッジ駆動機構を実現することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and to realize a chemical reaction cartridge drive mechanism having high accuracy and high reproducibility.

本発明は次の通りの構成になった化学反応用カートリッジ駆動機構である。   The present invention is a chemical reaction cartridge drive mechanism having the following configuration.

(1)少なくとも一部が弾性体で形成された容器から構成され、
前記容器内には、流路で連結または連結可能に配置された複数の室が形成され、
前記容器外から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路または前記室あるいは両者にある流体状物質を移動させて化学的反応を行う化学反応用カートリッジ駆動機構であって、
流体状物質を保持する室のすべての入力用流路および出力用流路を同時に封止できるように進行方向に対して異なる位置で前記化学反応用カートリッジを押圧する複数の押圧部と、
これら押圧部を有するベース部と、
から構成されることを特徴とする化学反応用カートリッジ駆動機構。

(1) At least a part is composed of a container formed of an elastic body,
In the container, a plurality of chambers arranged to be connected or connectable with a flow path are formed,
A cartridge drive mechanism for chemical reaction that performs a chemical reaction by moving a fluid substance in the flow path or the chamber or both by applying an external force to the elastic body from outside the container,
A plurality of pressing portions that press the cartridge for chemical reaction at different positions with respect to the traveling direction so that all the input flow paths and output flow paths of the chamber holding the fluid substance can be simultaneously sealed ;
A base portion having these pressing portions;
A cartridge reaction mechanism for chemical reaction, comprising:

(2)前記複数の室は等間隔に設置され、前記押圧部は、これら複数の室と同一間隔で設けられていることを特徴とする(1)に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。 (2) The chemical reaction cartridge driving mechanism according to (1), wherein the plurality of chambers are installed at equal intervals, and the pressing portion is provided at the same interval as the plurality of chambers.

(3)前記ベース部は、アクチュエータが挿入される開口部を有することを特徴とする(1)または(2)に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。 (3) The chemical reaction cartridge drive mechanism according to (1) or (2), wherein the base portion has an opening into which the actuator is inserted.

(4)前記押圧部の進行方向と直角方向に移動する前記流体状物質を遮断するシャッタを設けたことを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。 (4) The chemical reaction cartridge drive mechanism according to any one of (1) to (3), wherein a shutter for blocking the fluid substance moving in a direction perpendicular to the advancing direction of the pressing portion is provided. .

(5)前記押圧部は、
前記化学反応用カートリッジを押圧する複数のローラと、
これらローラをそれぞれ支持する複数のローラ支持部と、
から構成されることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。
(5) The pressing portion is
A plurality of rollers for pressing the chemical reaction cartridge;
A plurality of roller support portions for respectively supporting these rollers;
The cartridge drive mechanism for chemical reaction according to any one of (1) to (4), characterized by comprising:

(6)前記ローラ支持部は、前記ローラが挿入される溝を有し、この溝は前記ローラを180°を越えて包み込んで保持することを特徴とする(5)に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。 (6) The chemical reaction cartridge according to (5), wherein the roller support portion has a groove into which the roller is inserted, and the groove wraps and holds the roller beyond 180 °. Drive mechanism.

(7)前記ローラ支持部は、側面に前記ローラの抜け止め材を備えていることを特徴とする(5)または(6)に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。 (7) The chemical reaction cartridge drive mechanism according to (5) or (6), wherein the roller support portion includes a retaining material for the roller on a side surface.

(8)前記押圧部は、前記化学反応用カートリッジを押圧する先端部が曲面であることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。 (8) The chemical reaction cartridge drive mechanism according to any one of (1) to (4), wherein the pressing portion has a curved end surface for pressing the chemical reaction cartridge.

(9)前記曲面は、円形曲面または非円形曲面であることを特徴とする(8)に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。 (9) The cartridge driving mechanism for chemical reaction according to (8), wherein the curved surface is a circular curved surface or a non-circular curved surface.

(10)前記化学反応用カートリッジと前記押圧部の間には摩擦を軽減する部材を有することを特徴とする(8)または(9)に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。 (10) The chemical reaction cartridge drive mechanism according to (8) or (9), wherein a member for reducing friction is provided between the chemical reaction cartridge and the pressing portion.

本発明によれば、以下のような効果がある。 The present invention has the following effects.

請求項1および請求項2に記載の発明によれば、カートリッジ駆動機構の押圧部により流体状物質を保持する室のすべての入力および出力用流路を同時に封止するので、送液時に次の室だけでなくその先の室にまで流れていくことを防ぐことができる。また、加熱、加振時の他の室への流出を防ぐことができる。さらに、空気の背圧により溶液が押しもどされることがない。加えて、サンプルからシリカや磁性粒子などを用いたDNAの抽出や精製の構造(クロス構造)を実現することができる。 According to the first and second aspects of the present invention, since all the input and output channels of the chamber holding the fluid substance are simultaneously sealed by the pressing portion of the cartridge drive mechanism, It can be prevented that it flows not only to the room but also to the next room. Moreover, the outflow to the other chamber at the time of heating and vibration can be prevented. Furthermore, the solution is not pushed back by the back pressure of the air. In addition, it is possible to realize a DNA extraction or purification structure (cross structure) using silica or magnetic particles from a sample.

請求項3に記載の発明によれば、アクチュエータを挿入し、振動や加温などを与えることができる。 According to invention of Claim 3, an actuator can be inserted and a vibration, heating, etc. can be given.

請求項4に記載の発明によれば、シャッタにより、押圧部の進行方向と直角方向に移動する流体状物質を遮断することができる。 According to invention of Claim 4, the fluid substance which moves to the orthogonal | vertical direction with the advancing direction of a press part can be interrupted | blocked with a shutter.

請求項5乃至請求項10に記載の発明によれば、押圧部にローラを設けたり、先端を曲面にすることにより、カートリッジのとの摩擦を低減することができる。また、先端を曲面にした場合には、円形または非円形の曲面にすることにより、カートリッジの材質に適した形状となる。さらに、曲面とカートリッジとの間に摩擦を低減する部材でできたシートを設けたり、カートリッジ表面を同様の部材でコートすることにより、押圧部の移動が滑らかになる。 According to the fifth to tenth aspects of the present invention, it is possible to reduce friction with the cartridge by providing the pressing portion with a roller or by making the tip into a curved surface. In addition, when the tip is a curved surface, the shape is suitable for the material of the cartridge by making it a circular or non-circular curved surface. Furthermore, by providing a sheet made of a member that reduces friction between the curved surface and the cartridge, or by coating the surface of the cartridge with the same member, the movement of the pressing portion becomes smooth.

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係る化学反応用カートリッジの一実施例を示す外観図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view showing an embodiment of a chemical reaction cartridge according to the present invention.

図1において(a)は、カートリッジの斜視図、(b)は、カートリッジの平面図である。カートリッジ101は、気密状で弾力性のあるゴムなどの弾性体102と、硬質材料で形成された平板上の基板103より形成されている。なお、カートリッジの弾性体102としては、粘弾性体または塑性体を使用することもできる。ただし、本実施例では、弾性体を使用した場合を例にとって説明する。   1A is a perspective view of a cartridge, and FIG. 1B is a plan view of the cartridge. The cartridge 101 is formed of an elastic body 102 such as rubber that is airtight and elastic, and a substrate 103 on a flat plate made of a hard material. As the elastic body 102 of the cartridge, a viscoelastic body or a plastic body can be used. However, in this embodiment, a case where an elastic body is used will be described as an example.

基板103の材質としては、ガラス、金属、硬質樹脂あるいは弾性体を用いることができる。弾性体102と基板103の接合は、接着の他、吸着(PDMS(PolyDiMethylSiloxane)とガラスの場合など)、あるいは超音波または加熱またはプラズマ処理あるいは振動などによる溶着であってもよい。   As a material of the substrate 103, glass, metal, hard resin, or an elastic body can be used. The bonding between the elastic body 102 and the substrate 103 may be adhesion (adhesion (in the case of PDMS (PolyDiMethylSiloxane) and glass) or the like), or welding by ultrasonic waves, heating, plasma treatment, vibration, or the like, in addition to adhesion.

弾性体102の裏面には、溶液の溜まる穴であるウェルA1からA7と、ウェル間を連結する流路105aから105fと、ウェルA1,A2,A4に空気を送る吸気路104aから104cと、各吸気路が連結された共通吸気路104と、ウェルA3,A5,A7から空気を排出する排気路106aから106cと、各排気路が連結された共通排気路106とが上面方向に凹んだ状態で形成され、対応する領域は弾性体102の上面側に凸状に浮き出ている。弾性体102の裏面の各ウェル、流路、吸気路および排気路以外の平面部は基板103の表面に接着される。これにより各ウェル、流路、吸気路および排気路は弾性体102と基板103で密閉され、溶液の外部漏れが防止できる構造となっている。   On the back surface of the elastic body 102, wells A1 to A7 that are holes for storing solutions, flow paths 105a to 105f that connect the wells, intake paths 104a to 104c that send air to the wells A1, A2, and A4, In a state where the common intake passage 104 to which the intake passages are connected, the exhaust passages 106a to 106c for discharging air from the wells A3, A5, and A7, and the common exhaust passage 106 to which the respective exhaust passages are connected are recessed in the upper surface direction. The corresponding region is formed in a convex shape on the upper surface side of the elastic body 102. Flat portions other than the wells, the flow path, the intake path, and the exhaust path on the back surface of the elastic body 102 are bonded to the surface of the substrate 103. As a result, each well, flow path, intake path, and exhaust path are sealed by the elastic body 102 and the substrate 103, so that external leakage of the solution can be prevented.

このように構成されたカートリッジにおける溶液移送の動作を次に説明する。
図2は、本発明に係る液送および排気を説明する説明図である。
図2において、ウェルB1,B2は流路107aで連結されており、ウェルB1,B2の出口付近の流路107a,107bの開口面積は、排気路108a,108bよりも狭くして絞りを形成している(例えば、1/3〜1/5程度の開口面積)。これにより、空気の排出に対しては、流路107a,107aへの排出抵抗が増加するため、排気路108a,108bへ流出していくこととなる。具体的には次の通りである。
Next, the operation of transferring the solution in the cartridge thus configured will be described.
FIG. 2 is an explanatory view for explaining liquid feeding and exhausting according to the present invention.
In FIG. 2, the wells B1 and B2 are connected by a flow path 107a, and the opening areas of the flow paths 107a and 107b near the outlets of the wells B1 and B2 are made narrower than the exhaust paths 108a and 108b to form a throttle. (For example, an opening area of about 1/3 to 1/5). As a result, with respect to the discharge of air, the discharge resistance to the flow paths 107a and 107a increases, so that the air flows out to the exhaust paths 108a and 108b. Specifically, it is as follows.

ローラ109でカートリッジ表面の凸部が押しつぶされる程度に上から押し付ける。この状態で、ローラ109を実線矢印方向に回転移動させて右方へ移動させると、ウェルB1内の溶液が右方向に押し出される。その結果、溶液は、流路107aを通ってウェルB2に流入する。このとき、溶液の流入に押されてウェルB2の空気110は、破線矢印で示すように排気路108bを通って排気される。 The roller 109 is pressed from above so that the convex part on the surface of the cartridge is crushed. In this state, when the roller 109 is rotated in the direction of the solid arrow and moved to the right, the solution in the well B1 is pushed rightward. As a result, the solution flows into the well B2 through the channel 107a. At this time, the air 110 in the well B2 is pushed by the inflow of the solution and exhausted through the exhaust path 108b as indicated by the broken line arrow.

また、ローラ109により、送液側の排気路108aが遮断されるため、溶液が排気路側に漏れず、排気路108aの残液は、ローラ109移動で次のウェルB2に送られる。
以上により、押し出された溶液や空気の背圧で戻ることが無く、溶液に空気が混合することの無いカートリッジが実現できる。
Further, since the liquid passage side exhaust passage 108a is blocked by the roller 109, the solution does not leak to the exhaust passage side, and the remaining liquid in the exhaust passage 108a is sent to the next well B2 by the movement of the roller 109.
As described above, it is possible to realize a cartridge in which air does not mix with the solution without returning due to the back pressure of the extruded solution or air.

図3は、本発明に係る化学反応用カートリッジの他の実施例(ゼロ容積構造)を示す説明図である。
図3(a)は、カートリッジの平面図であり、カートリッジ111は、図3(b)に示すように、前出の実施例と同様、気密状で弾力性のある弾性体117と、平板上の基板118より形成されている。これらは、例えばPDMS(PolyDiMethylSiloxane)により作製することができる。弾性体117の裏面には、溶液の溜まる穴であるウェルC1と、このウェルC1に溶液を流入させるための流路112,113が設けられている。
FIG. 3 is an explanatory view showing another embodiment (zero volume structure) of the chemical reaction cartridge according to the present invention.
FIG. 3A is a plan view of the cartridge. As shown in FIG. 3B, the cartridge 111 has an airtight and elastic elastic body 117 and a flat plate as in the previous embodiment. The substrate 118 is formed. These can be produced by, for example, PDMS (PolyDiMethylSiloxane). On the back surface of the elastic body 117, a well C1 that is a hole in which the solution is accumulated and flow paths 112 and 113 for allowing the solution to flow into the well C1 are provided.

また、ウェルC1の他にウェルC2,C3が設けられ、流路114を介してウェルC1にウェルC2が連結され、流路115を介してウェルC2にウェルC3が連結されている。ここで、流路114,115およびウェルC2,C3は、その部分の弾性体117と基板118とを接着せずに密着させることにより、溶液が流入される前や溶液の通過後の容積がゼロとなるようにしている。このようにすることで流路やウェル内に空気が無くなるので、空気抜きが不要になる。 In addition to the well C1, wells C2 and C3 are provided, the well C2 is connected to the well C1 through the flow path 114, and the well C3 is connected to the well C2 through the flow path 115. Here, the flow paths 114 and 115 and the wells C2 and C3 are brought into close contact with the elastic body 117 and the substrate 118 without bonding, so that the volume before the solution is introduced or after the solution passes is zero. It is trying to become. By doing so, air is eliminated from the flow path and the well, so that air venting is unnecessary.

見た目としては、図3(a)の実線で示したこれらウェルC1および流路112,113は、カートリッジ111の表面に凸状に浮き出ていて視認できるが、破線で示した流路114,115およびウェルC2,C3は、視認できない。 As can be seen, the well C1 and the flow paths 112 and 113 shown by solid lines in FIG. 3A protrude from the surface of the cartridge 111 in a convex shape and can be seen, but the flow paths 114 and 115 shown by broken lines and Wells C2 and C3 are not visible.

このようなカートリッジの液送時の動作は、以下のようになる。
図3(a)に示すようにローラ116でカートリッジ111表面(流路112,113およびウェルC1)が押しつぶされる程度に上から押し付ける。矢印の示す方向にローラ116を回転移動させて右方向に移動させると、ウェルC1に溜まっていた溶液も移動し、流路114をとおってウェルC2へ流入する。このとき容積がゼロであった流路114およびウェルC2は、図3(c)に示すように溶液の流入により、流路114およびウェルC2の基板118に面していた部分の弾性体117が押し上げられ、溶液の通り道(流路114)や溜まり(ウェルC2)ができる。溶液の通過後は、弾性体117の復元力により再び容積がゼロになる。
The operation of such a cartridge during liquid feeding is as follows.
As shown in FIG. 3A, the roller 116 is pressed from above so that the surface of the cartridge 111 (the flow paths 112 and 113 and the well C1) is crushed. When the roller 116 is rotated in the direction indicated by the arrow and moved to the right, the solution accumulated in the well C1 also moves and flows into the well C2 through the flow path 114. At this time, the flow path 114 and the well C2 having a volume of zero have a portion of the elastic body 117 facing the substrate 118 of the flow path 114 and the well C2 due to the inflow of the solution as shown in FIG. The solution is pushed up to form a solution passage (flow path 114) and a reservoir (well C2). After the solution passes, the volume becomes zero again by the restoring force of the elastic body 117.

同様に、流路115やウェルC3は、図3(d)に示すように、ローラ116の移動により、ウェルC2から溶液が流路115を通ってウェルC3に流入する。流路115およびウェルC3は溶液の流入前は容積がゼロであり、溶液の流入に伴い通り道(流路115)や溜まり(ウェルC3)ができる。このような構造は、容器が弾性体117であるために可能になった。 Similarly, in the channel 115 and the well C3, as shown in FIG. 3D, the solution flows from the well C2 through the channel 115 to the well C3 by the movement of the roller 116. The volume of the flow path 115 and the well C3 is zero before the solution flows in, and a passage (flow path 115) and a reservoir (well C3) are formed as the solution flows. Such a structure is possible because the container is the elastic body 117.

次に、このようなゼロ容積構造のカートリッジの作製方法の実施例について説明する。
図4はカートリッジの作製方法の第1の実施例を説明する説明図である。図4を用いて以下にカートリッジの作製方法の工程を記載する。
Next, an embodiment of a method for producing such a cartridge having a zero volume structure will be described.
FIG. 4 is an explanatory view for explaining a first embodiment of a cartridge manufacturing method. The steps of the cartridge manufacturing method will be described below with reference to FIG.

(1)マスク119と基板120を用意する(図4(a))。 (1) A mask 119 and a substrate 120 are prepared (FIG. 4A).

(2)基板120にマスク119を乗せてプラズマ処理を行う(図4(b))。
これにより、マスク119以外の部分(斜線部)がプラズマ処理され、その部分のみ接着可能となる(図4(c))。
(2) Plasma treatment is performed with the mask 119 placed on the substrate 120 (FIG. 4B).
As a result, the portion other than the mask 119 (shaded portion) is subjected to plasma treatment, and only that portion can be bonded (FIG. 4C).

(3)マスク119を取り除き、基板120と図示しない弾性体とを接着する。
なお、マスク119の替わりにプラズマで活性化しない物質をプラズマ処理前に基板120の非接着部121に塗布しておいてもよい。
また、PDMSに係るプラズマ処理は、周知技術(例えば、プラズマ材料科学ハンドブック、オーム社、1992)であるため説明は省略する。
(3) The mask 119 is removed, and the substrate 120 and an elastic body (not shown) are bonded.
Instead of the mask 119, a substance that is not activated by plasma may be applied to the non-bonded portion 121 of the substrate 120 before the plasma treatment.
In addition, the plasma processing related to PDMS is a well-known technique (for example, Plasma Material Science Handbook, Ohmsha, 1992), and thus the description is omitted.

図5は化学反応用カートリッジの作製方法の第2の実施例を説明する説明図である。図5を用いて以下にカートリッジの作製方法の工程を記載する。 FIG. 5 is an explanatory view for explaining a second embodiment of a method for producing a chemical reaction cartridge. The steps of the cartridge manufacturing method will be described below with reference to FIG.

(1)基板122の非接着部125の周囲に切り欠きを設け、その部分を埋めるように接着剤124を塗布する。切り欠きは、図5(a)のように非接着部以外を切り落とすようにしてもよいし、図5(b)のように非接着部の周囲に溝を切るようにしてもよい。 (1) A notch is provided around the non-bonding portion 125 of the substrate 122, and the adhesive 124 is applied so as to fill the portion. The notch may be cut off except for the non-adhered part as shown in FIG. 5 (a), or may be cut around the non-adhered part as shown in FIG. 5 (b).

(2)基板122と弾性体123とを接着する。
なお、基板122に切り欠きを設けたのは、接着剤124の非接着部への流出を防ぐためであり、非接着部125に非接着性物質を接着前に塗布しておけば、基板122に切り欠きを設けなくともよい。
(2) The substrate 122 and the elastic body 123 are bonded.
Note that the notch is provided in the substrate 122 in order to prevent the adhesive 124 from flowing out to the non-adhesive portion. If a non-adhesive substance is applied to the non-adhesive portion 125 before bonding, the substrate 122 is provided. It is not necessary to provide a notch in.

図6は化学反応用カートリッジの作製方法の第3の実施例を説明する説明図である。図6を用いて以下にカートリッジの作製方法の工程を記載する。   FIG. 6 is an explanatory view for explaining a third embodiment of a method for producing a chemical reaction cartridge. The steps of the cartridge manufacturing method will be described below with reference to FIG.

(1)弾性体127の非接着部129に非接着性の表面を有する埋め込み材128を置く。 (1) The embedding material 128 having a non-adhesive surface is placed on the non-adhesive portion 129 of the elastic body 127.

(2)その上から基板126の原料を流し込み硬化させる(例えばキャスティング成形)。 (2) The material of the substrate 126 is poured and cured from above (for example, casting molding).

これにより、弾性体127と基板126は、埋め込み材128以外の部分で接着される。
なお、埋め込み材128も例えばPDMSで作製することができる。
As a result, the elastic body 127 and the substrate 126 are bonded at a portion other than the embedding material 128.
Note that the embedding material 128 can also be produced by PDMS, for example.

次に、化学反応用カートリッジの構成と、そのカートリッジにおける送液を行う場合の駆動機構について説明する。
図7は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第1の実施例を示す説明図である。
図7(a)において、ローラ130aは、カートリッジに押し付けられ、ウェルD1の溶液の入路である流路131aを遮蔽する。ローラ130bは出路である流路131bを遮蔽する。このように、複数のローラでウェルのすべての入出路を同時に遮蔽することにより、送液時に溶液が次のウェルだけでなく、その先の流路やウェルまで流れていってしまうのを防ぐことができる。
Next, the structure of the cartridge for chemical reaction and the drive mechanism for performing liquid feeding in the cartridge will be described.
FIG. 7 is an explanatory view showing a first embodiment according to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
In FIG. 7A, the roller 130a is pressed against the cartridge and shields the flow path 131a, which is the path for the solution in the well D1. The roller 130b shields the flow path 131b that is the exit path. In this way, all the inlet / outlet paths of the well are simultaneously shielded by a plurality of rollers, thereby preventing the solution from flowing not only to the next well but also to the flow path and well ahead of the next well. Can do.

また、図7(b)に示すように、ウェルD1の溶液の出口付近をローラ130bで遮蔽してローラ130bが動かないようにロックする。この状態で、ローラ130aを矢印方向に回転移動させてウェルD1を挟み込むようにすると、ウェルD1内の溶液に加圧することができる。   Further, as shown in FIG. 7B, the vicinity of the solution outlet in the well D1 is shielded by a roller 130b and locked so that the roller 130b does not move. In this state, when the roller 130a is rotated in the direction of the arrow so as to sandwich the well D1, the solution in the well D1 can be pressurized.

さらに、図7(c)に示すように、ウェルD1の溶液の入口付近をローラ130aで遮蔽してローラ130aが動かないようにロックする。ローラ130bを矢印方向に回転移動してウェルD1から遠ざけるようにすると、ウェルD1内の溶液を減圧することができる。   Further, as shown in FIG. 7 (c), the vicinity of the solution inlet of the well D1 is shielded by a roller 130a and locked so as not to move. When the roller 130b is rotated and moved away from the well D1, the solution in the well D1 can be depressurized.

図8は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第2の実施例を示す説明図である。
図8(a),図8(b),図8(c)は、ローラ132a,132b,132cの矢印方向への移動により、状態が移り変わっていく様子を示している。また、斜線部は溶液の存在を示している。なお、本実施例では、ウェルの構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。
FIG. 8 is an explanatory view showing a second embodiment according to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C show how the state changes as the rollers 132a, 132b, and 132c move in the direction of the arrows. The shaded area indicates the presence of the solution. In this embodiment, the well structure is a zero volume structure, but it may be a structure provided with an exhaust passage.

図8(a)おいて、ウェルE1,E2には、溶液の入路である流路133a,133bそれぞれ設けられ、ウェルE1,E3は流路133cで連結され、ウェルE2,E3は流路133dで連結されている。また、ウェルE3には、溶液の出路である流路133eが設けられている。ここでウェルE1,E2は1つのローラで同時に送液できるように位置合わせされている。 In FIG. 8A, the wells E1 and E2 are provided with the flow paths 133a and 133b, respectively, which are solution paths, the wells E1 and E3 are connected by the flow path 133c, and the wells E2 and E3 are connected to the flow path 133d. It is connected with. The well E3 is provided with a flow path 133e that is a solution outlet. Here, the wells E1, E2 are aligned so that liquid can be fed simultaneously by one roller.

ローラ132aは、流路133a、133bを遮蔽し、ローラ132bは、流路133c,133dを遮蔽する。これにより、ウェルE1,E2の溶液がウェルE3に流入するのを防ぐ。 The roller 132a shields the flow paths 133a and 133b, and the roller 132b shields the flow paths 133c and 133d. This prevents the solution in the wells E1 and E2 from flowing into the well E3.

図8(b)は、ローラ132a,132b,132cが移動し、ローラ132aが、ウェルE1,E2上に位置し、ローラ132bがウェルE3上に位置した状態を示している。ウェルE1,E2の溶液は、ローラ132aで押し出され、斜線で示すようにローラ132aとローラ132bの間のウェルおよび流路にある。 FIG. 8B shows a state in which the rollers 132a, 132b, and 132c move, the roller 132a is positioned on the wells E1 and E2, and the roller 132b is positioned on the well E3. The solutions in the wells E1 and E2 are pushed out by the roller 132a and are in the well and the flow path between the roller 132a and the roller 132b, as indicated by the oblique lines.

図8(c)は、さらにローラ132a,132b,132c(132cは図示せず)が移動し、ローラ132aは、流路133c,133d上に位置し、ローラ132bは流路133e上に位置した状態を示している。斜線で示したように、ローラ132aでウェルE1,E2の溶液が全て押し出され、ウェルE3に移動している。 In FIG. 8C, the rollers 132a, 132b, and 132c (132c not shown) further move, the roller 132a is positioned on the flow paths 133c and 133d, and the roller 132b is positioned on the flow path 133e. Is shown. As indicated by the oblique lines, all the solutions in the wells E1 and E2 are pushed out by the roller 132a and moved to the well E3.

ウェルE3の溶液は、ローラ132aの流路133c,133dの遮蔽により逆流することなく、ローラ132bの流路133eの遮蔽により図示しない次のウェルにまで流れていくことがない。 The solution in the well E3 does not flow backward due to the shielding of the flow paths 133c and 133d of the roller 132a, and does not flow to the next well (not shown) due to the shielding of the flow path 133e of the roller 132b.

また、ウェルにおける溶液の入路および出路を遮蔽する構造であるため、ウェルに溜まった溶液に対し、カートリッジ外部より加熱や振動を与えるような場合でも、ウェルからの溶液の流出を防ぐことができる。 In addition, since the solution entrance and exit passages are shielded from the well, the solution stored in the well can be prevented from flowing out of the well even when heating or vibration is applied from outside the cartridge. .

なお、本実施例では、2つのウェルの溶液を1つのウェルに移動させて混合する場合を示したが、当然1つのウェルから1つのウェルへの液送にも適用できるし、混合させたい溶液を入れるウェルを2以上設けることで2種類以上の溶液の混合が可能である。 In this embodiment, the case where the solution in two wells is moved to one well and mixed is shown, but it can be applied to the liquid feeding from one well to one well, and the solution to be mixed is naturally applicable. It is possible to mix two or more types of solutions by providing two or more wells for storing.

また、図8(d)に示すように1つのウェルの溶液を2つのウェルに分けるような場合にも適用できる。図8(d)において、各ローラの動作は図8(a),(b),(c)で示したものと同様である。 Further, as shown in FIG. 8D, the present invention can also be applied to a case where a solution in one well is divided into two wells. In FIG. 8 (d), the operation of each roller is the same as that shown in FIGS. 8 (a), (b), and (c).

図8(d)において、ローラ132eの移動でウェルE4の溶液が押し出され、流路133f,133gを通ってウェルE5,E6に分かれる。流路133f,133gは、ローラ132eで遮蔽され、流路133h,133iはローラ132fで遮蔽されるので、ウェルE5,E6から溶液が流出することはない。 In FIG. 8D, the solution in the well E4 is pushed out by the movement of the roller 132e, and is divided into the wells E5 and E6 through the flow paths 133f and 133g. Since the flow paths 133f and 133g are shielded by the roller 132e and the flow paths 133h and 133i are shielded by the roller 132f, the solution does not flow out from the wells E5 and E6.

さらに、本実施例では、溶液の流出をカートリッジの表側と平行に移動するローラにより遮蔽しているが、流路の遮蔽はカートリッジの表側に対して垂直に移動して流路を遮蔽するシャッタのような遮蔽手段を用いてもよい。   Furthermore, in this embodiment, the outflow of the solution is shielded by a roller that moves parallel to the front side of the cartridge, but the shielding of the flow path is a shutter that moves perpendicularly to the front side of the cartridge and shields the flow path. Such shielding means may be used.

図9は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第3の実施例を示す説明図である。本実施例では、DNA(deoxyribonucleic acid)、RNA(ribonucleic acid)、タンパク、糖鎖などの生体高分子の抽出を例にとって説明する。   FIG. 9 is an explanatory view showing a third embodiment according to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism. In this example, the extraction of biopolymers such as DNA (deoxyribonucleic acid), RNA (ribonucleic acid), protein, and sugar chain will be described as an example.

図9において、カートリッジに設けられたウェルF1からF13は、ウェルF9を共通ウェルとし、このウェルF9にウェルF6からF8が連結され、ウェルF9の左縦1列に配置している。また、ウェルF6を共通ウェルとして、これにウェルF1,F2が連結され、左縦1列に配置されている。これと同じ縦の並びにウェルF3,F5が配置され、ウェルF3はウェルF7に、ウェルF5はウェルF8に連結されている。ウェルF5にはウェルF4が連結され、その左に位置している。   In FIG. 9, the wells F1 to F13 provided in the cartridge have the well F9 as a common well, the wells F6 to F8 are connected to the well F9, and are arranged in the left vertical column of the well F9. Further, the well F6 is used as a common well, and the wells F1 and F2 are connected to the well F6 and arranged in one column on the left. Wells F3 and F5 arranged in the same vertical direction are arranged. Well F3 is connected to well F7, and well F5 is connected to well F8. A well F4 is connected to the well F5 and is located on the left side of the well F4.

また、ウェルF9にはウェルF10が連結され、ウェル9の右に位置し、これに横一列でウェルF11からウェル13がカスケードに連結し配置される。   The well F9 is connected to the well F10 and is located to the right of the well 9, and the well F11 to the well 13 are connected to the cascade in a horizontal row.

これらのウェルは横方向(ローラの進行方向)には等間隔で配置され、複数のローラ(便宜上、符号は134a,134b,134cのみを付している。)は、ウェルの横方向の間隔に一致する間隔で配置される。 These wells are arranged at equal intervals in the lateral direction (rolling direction of the roller), and a plurality of rollers (for convenience, only reference numerals 134a, 134b, and 134c are provided) are arranged at intervals in the lateral direction of the wells. Arranged at matching intervals.

なお、ウェルに示したパターンが同様のものは同様の内容物であることを示している。
また、本実施例ではウェルの構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。また、加圧手段としてローラを用いているが、ピストン型のアクチュエータでもよい。
In addition, it has shown that the pattern shown to the well is the same content.
In this embodiment, the well structure is a zero volume structure, but a structure having an exhaust path may be used. Further, although a roller is used as the pressurizing means, a piston type actuator may be used.

図9(a)は、各ウェル入出路とローラの位置を一致させてセットした状態を示している。ウェルF1にはサンプル溶液、ウェルF2には溶解液、ウェルF3にはDNAトラップ剤(表面修飾済みの磁性粒子)、ウェルF4には洗浄液が予め入っている。他のウェルは容積ゼロの状態である。   FIG. 9A shows a state where each well entry / exit path and the position of the roller are set to coincide. Well F1 contains a sample solution, well F2 contains a solution, well F3 contains a DNA trapping agent (surface-modified magnetic particles), and well F4 contains a washing solution. The other wells are in a zero volume state.

各ローラは、実線矢印の方向に回転移動する。ローラ134a,134b,134cは、ウェルF1からF5までの入出路を押さえてサンプル溶液などの流体が流出するのを防いでいる。   Each roller rotates in the direction of the solid arrow. The rollers 134a, 134b, and 134c hold the entrance / exit from the wells F1 to F5 to prevent the fluid such as the sample solution from flowing out.

図9(b)は、各ローラが回転移動して、1ウェル分、矢印方向に移動した状態を示している。従って、ローラ134bの移動により、ウェルF1のサンプル溶液とウェルF2の溶解液がウェルF6で混合され、ウェルF3のトラップ剤は、ウェルF7に移動する。   FIG. 9B shows a state in which each roller has rotated and moved in the direction of the arrow by one well. Accordingly, the sample solution in the well F1 and the solution in the well F2 are mixed in the well F6 by the movement of the roller 134b, and the trapping agent in the well F3 moves to the well F7.

また、ローラ134aの移動により、ウェルF4の洗浄液はウェルF5に移動する。ここで、ウェルF7,F5,F8は、もともとは空のウェルであり、ウェルF9にトラップ剤や洗浄液を送液するタイミングを調整するためのダミーウェルである。これがあるために、ローラの1軸上の移動のみで、任意のタイミングで目的のウェルに送液できる。
ウェルF6では、混合液が加温され、反応させる工程が加えられる。加温には、例えばペルチェ素子が用いられる。
なお、ダミーウェルは、最初に溶液等が保持されていたウェルと同等の容積にしておくようにする。
Further, the cleaning liquid in the well F4 moves to the well F5 by the movement of the roller 134a. Here, the wells F7, F5, and F8 are originally empty wells, and are dummy wells for adjusting the timing at which the trap agent and the cleaning liquid are fed to the well F9. Because of this, liquid can be fed to the target well at an arbitrary timing by only moving the roller on one axis.
In the well F6, a process of heating and reacting the mixed solution is added. For heating, for example, a Peltier element is used.
Note that the dummy well has the same volume as the well in which the solution or the like was initially held.

図9(c)は、図9(b)の状態から各ローラが回転移動して、1ウェル分、矢印方向に移動した状態を示している。従って、ローラ134bの移動により、ウェルF6混合液とF7のDNAトラップ剤が、ウェルF9で混合される。また、ローラ134aの移動により、ウェルF5の洗浄液がウェルF8へ移動する。
ウェルF9では、DNAトラップ剤にDNAがトラップされ、トラップ剤である磁性粒子自身も磁場の印加でウェルF9にトラップされる。
FIG. 9C shows a state in which each roller rotates and moves in the direction of the arrow by one well from the state of FIG. 9B. Therefore, the movement of the roller 134b causes the well F6 mixture and the F7 DNA trapping agent to be mixed in the well F9. Further, the cleaning liquid in the well F5 moves to the well F8 by the movement of the roller 134a.
In the well F9, DNA is trapped in the DNA trapping agent, and the magnetic particles that are the trapping agent are trapped in the well F9 by applying a magnetic field.

図9(d)は、図9(c)の状態から各ローラが回転移動して、1ウェル分、矢印方向に移動した状態を示している。従って、ローラ134bの移動により、ウェルF9のDNAトラップ後の廃液がウェルF10に移動する。また、ローラ134aの移動により、ウェルF8の洗浄液がウェルF9に移動する。ウェルF9では、磁性粒子が洗浄液で洗浄される。   FIG. 9D shows a state in which each roller rotates and moves in the direction of the arrow by one well from the state of FIG. 9C. Accordingly, the waste liquid after the DNA trap in the well F9 moves to the well F10 by the movement of the roller 134b. Further, the cleaning liquid in the well F8 moves to the well F9 by the movement of the roller 134a. In the well F9, the magnetic particles are washed with the washing liquid.

図9(e)は、図9(d)の状態から各ローラが回転移動して、1ウェル分、矢印の方向に移動した状態を示している。従って、ローラ134bの移動により、ウェルF10の廃液はウェルF11に移動する。また、ローラ134aの移動により、ウェルF9の洗浄後の洗浄液はウェルF10に移動する。   FIG. 9 (e) shows a state in which each roller has rotated and moved in the direction of the arrow by one well from the state of FIG. 9 (d). Therefore, the waste liquid in the well F10 moves to the well F11 by the movement of the roller 134b. Further, the cleaning liquid after cleaning the well F9 moves to the well F10 by the movement of the roller 134a.

以上により、ウェルF9には、磁性粒子にトラップされたDNAが留まるので、DNAの抽出を行うことができる。
なお、DNAのトラップには、ビーズ、フィルタまたはカラムなどを用いる。また、ビーズは、シリカ、磁性ビーズ、金属ビーズまたは樹脂ビーズなどである。
ここで述べた送液の仕組みは、デジタル回路のシフトレジスタの動きに類似するものであり、このような送液構造は、クロック形送液構造といえる。電気系と異なるのは、溶解液と洗浄液とのコンタミネーション(混合)を防ぐ必要があるため、流路を独立してあることである。
As described above, the DNA trapped in the magnetic particles remains in the well F9, so that the DNA can be extracted.
Note that beads, filters, columns, or the like are used for trapping DNA. The beads are silica, magnetic beads, metal beads or resin beads.
The liquid feeding mechanism described here is similar to the movement of the shift register of the digital circuit, and such a liquid feeding structure can be said to be a clock-type liquid feeding structure. The difference from the electric system is that the flow paths are independent because it is necessary to prevent contamination (mixing) between the solution and the cleaning solution.

図10は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第4の実施例を示す説明図である。
図10は、カートリッジ135における溶液の導入口部分を示している。図10(a)において、導入口137は、カートリッジ135の外部からカートリッジ内部を通過して、再び容器の外部に通じるU形の通路のようになっている。このU形の導入口137は、カートリッジ135内部の処理用の流路138と連結している。導入口137は、溶液の有無に関わらず所定の容積を持っており、流路138は前出のゼロ容積構造の流路である。
FIG. 10 is an explanatory view showing a fourth embodiment according to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
FIG. 10 shows the solution inlet portion of the cartridge 135. In FIG. 10A, the introduction port 137 is like a U-shaped passage that passes through the inside of the cartridge 135 from the outside of the cartridge 135 and communicates with the outside of the container again. The U-shaped inlet 137 is connected to a processing flow path 138 inside the cartridge 135. The introduction port 137 has a predetermined volume regardless of the presence or absence of a solution, and the flow path 138 is the above-described zero volume structure flow path.

この導入口137の一方の注入部140aに注射器136で溶液を注入する。はじめから導入口137にある空気は、溶液に押されて実線矢印で示すように他の注入部140bから外へ排出される。
次に、図10(b)に示すように、図の上面からローラ139aと139bをカートリッジ135へ押し付けることで、ローラ139aで注入部140a,140bを同時に塞ぎ、ローラ139bで流路138を遮蔽しておく。この2つのローラが破線矢印方向に回転移動して、導入口137の溶液を実線矢印で示すように流路138へ押し出す。
The solution is injected by a syringe 136 into one injection portion 140a of the introduction port 137. The air at the introduction port 137 from the beginning is pushed by the solution and discharged outside from the other injection part 140b as shown by the solid arrow.
Next, as shown in FIG. 10 (b), the rollers 139a and 139b are pressed against the cartridge 135 from the upper surface of the drawing, so that the injection portions 140a and 140b are simultaneously closed by the roller 139a, and the flow path 138 is blocked by the roller 139b. Keep it. These two rollers rotate and move in the direction of the broken line arrow to push the solution in the inlet 137 into the flow path 138 as indicated by the solid line arrow.

以上により、溶液に空気が混入することを防ぐことができる。また、U形部分の一定量の溶液をカートリッジ内に送ることができる。
さらに、導入口137のカートリッジ表面の形状は、図10(c)に示すように、入口に向かって先細になったテーパ加工を施すことにより、ローラ139aにより塞ぎやすくなり、空気の混入を防ぐことができる。
As described above, air can be prevented from being mixed into the solution. Also, a certain amount of the U-shaped portion can be sent into the cartridge.
Further, as shown in FIG. 10C, the shape of the cartridge surface of the inlet 137 is easily blocked by the roller 139a by applying a taper process tapered toward the inlet, thereby preventing air from entering. Can do.

図11は、カートリッジおよび駆動機構に係る第5の実施例を示す説明図である。
図11は、カートリッジにおける導入口部分を示している。図11(a)において、導入口141は流路144aを介してドーム型のウェルG1に連結され、ウェルG1にはさらにカートリッジ内部へ溶液を送る流路144bが連結されている。
FIG. 11 is an explanatory view showing a fifth embodiment according to the cartridge and the drive mechanism.
FIG. 11 shows the inlet portion of the cartridge. In FIG. 11A, the inlet 141 is connected to a dome-shaped well G1 through a flow path 144a, and a flow path 144b for sending the solution into the cartridge is connected to the well G1.

なお、本実施例では流路の構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。また、加圧手段としてローラを用いているが、ピストン型のアクチュエータでもよい。 In this embodiment, the structure of the flow path is a zero volume structure, but a structure having an exhaust path may be used. Further, although a roller is used as the pressurizing means, a piston type actuator may be used.

ローラ143aは、ウェルG1上を予め右から左へ移動してドーム内の空気を導入口141側から排出しておく。ローラ143aは、流路144aを押さえて封止し、この状態で導入口141にはサンプル溶液142を多めに注入する。次にローラ143aが矢印方向に移動することにより、ウェルG1が潰れる。ローラ143aの通過でウェルG1が元に戻ろうとするため、溶液142がウェルG1に吸い込まれていく。これにより、溶液の一定量だけ吸い込まれる。ローラ144aがウェルG1の上を通過し、流路144bを押さえて封止したら、ローラ143bで流路144aを押さえて封止する。   The roller 143a moves in advance from the right to the left on the well G1, and discharges the air in the dome from the inlet 141 side. The roller 143a presses and seals the flow path 144a, and in this state, a large amount of the sample solution 142 is injected into the inlet 141. Next, when the roller 143a moves in the direction of the arrow, the well G1 is crushed. Since the well G1 tries to return to the original state by passing the roller 143a, the solution 142 is sucked into the well G1. Thereby, only a fixed amount of the solution is sucked. When the roller 144a passes over the well G1 and presses and seals the flow path 144b, the flow path 144a is pressed and sealed by the roller 143b.

以上により、空気と混在した部分の溶液は、導入口141に残るため、溶液に空気までは巻き込むことがない。また、一定量を反応の出発量にできる。
なお、導入口には、前出のU形の導入口と併用しても良い。また、導入口のカートリッジ表面の構造も前出のU形同様テーパ状であっても良い。
As described above, the portion of the solution mixed with air remains in the inlet 141, so that the air is not involved in the solution. Also, a certain amount can be used as a starting amount for the reaction.
The introduction port may be used in combination with the U-shaped introduction port described above. Further, the structure of the cartridge surface of the introduction port may be tapered as in the above U shape.

図12は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第6の実施例を示す説明図である。
本実施例では、DNA、RNA、タンパク、糖鎖などの生体高分子の抽出を例にとって説明する。
図12において、ウェルH1は、血液などのサンプルと溶解液の溶液を入れたウェルである。ウェルH2は、シリカ、アミノ磁性粒子(表面修飾済みの磁性粒子)などのDNAのトラップ剤を入れたウェルである。ウェルH3は、廃液止めのウェルである。ウェルH4は、抽出用溶媒をいれたウェルである。ウェルH5は、DNA抽出液が入るウェルである。
FIG. 12 is an explanatory view showing a sixth embodiment according to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
In this example, extraction of biopolymers such as DNA, RNA, protein, sugar chain and the like will be described as an example.
In FIG. 12, a well H1 is a well in which a sample such as blood and a solution of a lysis solution are placed. The well H2 is a well containing a DNA trapping agent such as silica or amino magnetic particles (surface-modified magnetic particles). The well H3 is a waste stop well. The well H4 is a well containing an extraction solvent. Well H5 is a well into which a DNA extract is placed.

これらのウェルは、少なくとも2つの排出用流路を持つ共通ウェルへ、少なくとも2種類以上の異なる溶液がそれぞれ異なる流路から流入する交差配置である。この様な共通ウェルを中心に放射状に他のウェルが配置され流路で連結されたクロス構造のカートリッジは、次の過程で駆動される。   These wells are in a cross arrangement in which at least two different types of solutions flow from different channels into a common well having at least two discharge channels. A cartridge having a cross structure in which other wells are radially arranged around the common well and connected by a flow path is driven in the following process.

(1)トラップ過程
ウェルH1に含まれるDNAは、マイナスに荷電している。ウェルH2に設置してあるシリカやアミノ磁性粒子はプラスに荷電している。このため、ウェルH1からウェルH3に送液すると、DNAはウェルH2でトラップ(キャプチャ)される。残りの液は、ウェルH3に廃液として送られる。
(1) Trap process
The DNA contained in the well H1 is negatively charged. Silica and amino magnetic particles installed in the well H2 are positively charged. For this reason, when liquid is fed from the well H1 to the well H3, the DNA is trapped (captured) in the well H2. The remaining liquid is sent to the well H3 as waste liquid.

(2)リリース過程
トラップ過程の後、ウェルH4の抽出用溶媒をウェルH2に送り、pHや温度を調整すると、DNAはトラップ剤から離脱する。これをウェルH5に送り、DNA抽出液を得る。
(2) Release process After the trap process, the extraction solvent in the well H4 is sent to the well H2 and the pH and temperature are adjusted, so that the DNA is released from the trap agent. This is sent to the well H5 to obtain a DNA extract.

このような過程において、ウェルH1からH3への液送では、ウェルH4,H5へ送ってはならない。同様に、ウェルH4からH5への液送では、ウェルH1,H3へ送ってはならない。   In such a process, the liquid feeding from the well H1 to the H3 should not be sent to the wells H4 and H5. Similarly, in the liquid feeding from the well H4 to the H5, the liquid should not be sent to the wells H1 and H3.

このために、ウェルH1からH3への液送時は、図12(a)に示したように、シャッタ145a,145bでウェルH4,H5への流路を遮断する。また、ウェルH4からH5への液送時は、図12(b)に示したように、シャッタ145c,145dでウェルH1,H3への流路を遮断する。なお、シャッタは液送用のローラであっても良い。   For this reason, when the liquid is fed from the well H1 to the H3, as shown in FIG. 12A, the flow path to the wells H4 and H5 is blocked by the shutters 145a and 145b. Further, when liquid is fed from well H4 to H5, as shown in FIG. 12B, the flow path to wells H1 and H3 is blocked by shutters 145c and 145d. The shutter may be a liquid feeding roller.

なお、本実施例ではウェルや流路の構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。また、送液する加圧手段として図示しないローラを用いているが、ピストン型のアクチュエータでもよい。
さらに、磁性粒子には、ビーズ、フィルタまたはカラムなどを用いる。また、ビーズは、シリカ、磁性ビーズ、金属ビーズまたは樹脂ビーズなどである。
以上により、例えば、サンプルからシリカや磁性粒子などを用いた核酸の抽出や、PCR(Polymerase Chain Reaction)増幅後の精製(未反応物質と生成物との分離等)の構造(クロス構造)を実現することができる。
In this embodiment, the structure of the well and the flow path is a zero volume structure, but a structure having an exhaust path may be used. In addition, although a roller (not shown) is used as the pressurizing means for feeding the liquid, a piston type actuator may be used.
Furthermore, beads, filters, columns, or the like are used for the magnetic particles. The beads are silica, magnetic beads, metal beads or resin beads.
As described above, for example, nucleic acid extraction from samples using silica or magnetic particles, and purification after PCR (Polymerase Chain Reaction) amplification (separation of unreacted substances and products) (cross structure) is realized. can do.

図13は、カートリッジおよび駆動機構に係る第7の実施例を示す説明図である。
本実施例も前出のトラップ過程とリリース過程を実現するものである。
図13において、ウェルI1は、血液などのサンプルと溶解液の溶液を入れたウェルである。ウェルI2は、シリカ、アミノ磁性粒子(表面修飾済みの磁性粒子)などのDNAのトラップ剤を入れたウェルである。ウェルI3は、廃液止めのウェルである。ウェルI4は、抽出用溶媒をいれたウェルである。ウェルI5は、DNA抽出液が入るウェルである。ウェルI1,I3,I4,I5は、流路を介してウェルI2に連結されていて、外力を与えるローラが、特定のウェルまたは流路の送液を行うと同時に、送液を行わない流路を封止するように配置されている。このようなウェルは、少なくとも2つの排出用流路を持つ共通ウェルへ、少なくとも2種類以上の異なる溶液がそれぞれ異なる流路から流入する交差配置である。
FIG. 13 is an explanatory view showing a seventh embodiment relating to the cartridge and the drive mechanism.
This embodiment also realizes the trap process and release process described above.
In FIG. 13, a well I1 is a well in which a sample such as blood and a solution of a lysis solution are placed. The well I2 is a well containing a DNA trapping agent such as silica or amino magnetic particles (surface-modified magnetic particles). The well I3 is a waste stop well. Well I4 is a well containing an extraction solvent. Well I5 is a well into which a DNA extract is placed. The wells I1, I3, I4, and I5 are connected to the well I2 through a flow path, and a roller that applies an external force feeds a specific well or flow path and does not feed liquid at the same time. Is arranged to seal. Such wells have a cross arrangement in which at least two different types of different solutions flow from different channels into a common well having at least two discharge channels.

具体的には、図13(a)に示すように、ローラ146aは、矢印方向に回転移動しウェルI1の溶液を押し出し、ウェルI2に送る。斜線で示した部分が溶液の送られるパスを示している。このとき、ローラ146bは、ウェルI2とウェルI4,I5とを連結する流路を封止している。従って、ウェルI2に送られた溶液は、ウェルI2で、サンプル中の生体高分子がトラップされた後、ウェルI3に廃液として送られる。   Specifically, as shown in FIG. 13A, the roller 146a rotates in the direction of the arrow to push out the solution in the well I1 and send it to the well I2. The hatched portion indicates the path through which the solution is sent. At this time, the roller 146b seals the flow path connecting the well I2 and the wells I4 and I5. Therefore, the solution sent to the well I2 is sent to the well I3 as a waste liquid after the biopolymer in the sample is trapped in the well I2.

さらに、ローラ146a,146bが移動して図13(b)に示す位置に来ると、ローラ146aは、ウェルI3の抽出溶媒を押し出すと同時に、ウェルI2とウェルI1,I3を連結する流路を封止するため、ウェルI4の抽出溶媒は、ウェルI2に送られ、ウェルI2でDNAがトラップ剤から離脱し、DNA抽出液がウェルI5に送られる。
なお、本実施例ではウェルの構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。また、加圧手段としてローラを用いているが、ピストン型のアクチュエータでもよい。
Further, when the rollers 146a and 146b move and reach the position shown in FIG. 13B, the roller 146a pushes out the extraction solvent in the well I3 and simultaneously seals the flow path connecting the well I2 and the wells I1 and I3. In order to stop, the extraction solvent in the well I4 is sent to the well I2, the DNA is released from the trapping agent in the well I2, and the DNA extract is sent to the well I5.
In this embodiment, the well structure is a zero volume structure, but it may be a structure provided with an exhaust passage. Further, although a roller is used as the pressurizing means, a piston type actuator may be used.

以上により、シンプルな構造で、例えば、サンプルからシリカや磁性粒子などを用いた核酸の抽出や、PCR増幅後の精製(未反応物質と生成物との分離等)の構造(クロス構造)を実現することができる。   As described above, a simple structure, for example, extraction of nucleic acid from a sample using silica or magnetic particles, and purification (separation of unreacted substances and products) after PCR amplification (cross structure) is realized. can do.

図14は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第8の実施例を示す説明図である。
本実施例も前出の生体高分子のトラップ過程とリリース過程を実現するものである。
図14において、ウェルJ1は、血液などのサンプルと溶解液の溶液を入れたウェルである。ウェルJ2は、シリカ、アミノ磁性粒子(表面修飾済みの磁性粒子)などのDNAのトラップ剤を入れたウェルである。ウェルJ3は、廃液止めのウェルである。ウェルJ4は、抽出用溶媒をいれたウェルである。ウェルJ5は、DNA抽出液が入るウェルである。ウェルJ1,J3,J4,J5は、流路を介してウェルJ2に連結されていて、外力を与えるローラの1つが、特定のウェルまたは流路の送液を行うと同時に、他のローラが送液を行わない流路を封止するように配置されている。このようなウェルは、少なくとも2つの排出用流路を持つ共通ウェルへ、少なくとも2種類以上の異なる溶液がそれぞれ異なる流路から流入する交差配置である。
FIG. 14 is an explanatory view showing an eighth embodiment according to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
This embodiment also realizes the biopolymer trap process and release process described above.
In FIG. 14, a well J1 is a well in which a sample such as blood and a solution of a lysis solution are placed. The well J2 is a well containing a DNA trapping agent such as silica or amino magnetic particles (surface-modified magnetic particles). The well J3 is a waste stop well. Well J4 is a well containing an extraction solvent. Well J5 is a well into which a DNA extract is placed. The wells J1, J3, J4, and J5 are connected to the well J2 through a flow path, and one of the rollers for applying an external force feeds a specific well or flow path, while another roller feeds it. It arrange | positions so that the flow path which does not perform a liquid may be sealed. Such wells have a cross arrangement in which at least two different types of different solutions flow from different channels into a common well having at least two discharge channels.

また、各ウェルは、カートリッジの容器外から外力を与えるローラが接する部分に凸部176aから176hを持ち、2つのウェルつなぐ流路は、この2つの凸部の間にある凹部に形成されている。
なお、凸部は、カートリッジ、ローラのどちらにあっても良く、2つのウェルをローラで押さえる場合に、流路を跨いで封止いない構造であれば良い。
なお、本実施例ではウェルの構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。また、加圧手段としてローラを用いているが、ピストン型のアクチュエータでもよい。
Each well has convex portions 176a to 176h where the roller for applying an external force from outside the container of the cartridge contacts, and the flow path connecting the two wells is formed in a concave portion between the two convex portions. .
Note that the convex portion may be on either the cartridge or the roller, and may be any structure that does not seal across the flow path when two wells are pressed by the roller.
In this embodiment, the well structure is a zero volume structure, but it may be a structure provided with an exhaust passage. Further, although a roller is used as the pressurizing means, a piston type actuator may be used.

具体的には、図14(a)に示すように、ローラ147aは、凸部176a,176bを押しながら矢印方向に回転移動しウェルJ1の溶液を押し出し、ウェルJ2に送る。流路はS字状を呈し、斜線で示した部分が溶液の送られるパスを示している。このとき、ローラ147bは、凸部176c下にあるウェルJ2とウェルJ4,J5とを連結する流路を封止している。従って、ウェルJ2に送られたサンプル溶液は、ウェルJ2で、サンプル中の生体高分子がトラップされた後、ウェルJ3に廃液として送られる。   Specifically, as shown in FIG. 14A, the roller 147a rotates and moves in the direction of the arrow while pressing the convex portions 176a and 176b to push out the solution in the well J1 and send it to the well J2. The flow path has an S shape, and the hatched portion indicates the path through which the solution is sent. At this time, the roller 147b seals the flow path connecting the well J2 and the wells J4 and J5 below the convex portion 176c. Therefore, the sample solution sent to the well J2 is sent to the well J3 as a waste solution after the biopolymer in the sample is trapped in the well J2.

さらに、ローラ147a,147bが移動して図14(b)に示す位置に来ると、ローラ147bは、ウェルJ4の抽出溶媒を押し出す。このときローラ147aは、凸部176a下にあるウェルJ2とウェルJ1,J3を連結する流路を封止するため、ウェルJ4の抽出溶媒は、ウェルJ2に送られ、ウェルJ2でDNAがトラップ剤から離脱し、DNA抽出液がウェルJ5に送られる。   Further, when the rollers 147a and 147b move to the position shown in FIG. 14B, the roller 147b pushes out the extraction solvent in the well J4. At this time, the roller 147a seals the flow path connecting the well J2 and the wells J1 and J3 below the convex portion 176a, so that the extraction solvent in the well J4 is sent to the well J2, and the DNA is trapped in the well J2. The DNA extract is sent to the well J5.

なお、図14(c)に示すように流路をウェルの間を通すS字経路ではなく、ウェルの外側を回る経路であっても良い。
以上により、例えば、サンプルからシリカや磁性粒子などを用いた核酸の抽出や、PCR増幅後の精製(未反応物質と生成物との分離等)の構造(クロス構造)を実現することができる。
In addition, as shown in FIG. 14C, a path that goes around the outside of the well may be used instead of the S-shaped path through the flow path between the wells.
As described above, for example, it is possible to realize a structure (cross structure) of nucleic acid extraction from a sample using silica, magnetic particles, or the like, or purification after PCR amplification (separation of unreacted substances and products).

図15は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第9の実施例を示す説明図である。
本実施例も前出の生体高分子のトラップ過程とリリース過程を実現するものである。
図15において、ウェルK1は、血液などのサンプルと溶解液の溶液を入れたウェルである。ウェルK2は、シリカ、アミノ磁性粒子(表面修飾済みの磁性粒子)などのDNAのトラップ剤を入れたウェルである。ウェルK3は、廃液止めのウェルである。ウェルK4は、抽出用溶媒をいれたウェルである。ウェルK5は、DNA抽出液が入るウェルである。
FIG. 15 is an explanatory view showing a ninth embodiment according to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
This embodiment also realizes the biopolymer trap process and release process described above.
In FIG. 15, a well K1 is a well in which a sample such as blood and a solution of a lysis solution are placed. The well K2 is a well containing a DNA trapping agent such as silica or amino magnetic particles (surface-modified magnetic particles). The well K3 is a waste stop well. The well K4 is a well containing an extraction solvent. Well K5 is a well into which a DNA extract is placed.

なお、本実施例ではウェルの構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。また、加圧手段としてローラを用いているが、ピストン型のアクチュエータでもよい。
ウェルK1,K3,K4,K5は、流路を介してウェルK2に連結されていて、少なくとも2つの排出用流路を持つ共通ウェルへ、少なくとも2種類以上の異なる溶液がそれぞれ異なる流路から流入する交差配置であり、共通ウェルを通過する流路以外の流路の共通ウェルへの入力側と出力側を同時に同一のローラで封止する配置である。
In this embodiment, the well structure is a zero volume structure, but it may be a structure provided with an exhaust passage. Further, although a roller is used as the pressurizing means, a piston type actuator may be used.
The wells K1, K3, K4, and K5 are connected to the well K2 via a flow path, and at least two different types of solutions flow from different flow paths into a common well having at least two discharge flow paths. The arrangement is such that the input side and the output side to the common well of the flow path other than the flow path passing through the common well are simultaneously sealed with the same roller.

具体的には、図15(a)に示すように、ローラ148aは、矢印方向に回転移動しウェルK1の溶液を押し出し、ウェルK2に送る。斜線で示した部分が溶液の送られるパスを示している。このとき、ローラ148cは、車輪型で両端で加圧する構造であり、ウェルK2を跨いでウェルK4,K5とを連結する流路を封止している。従って、ウェルK2に送られたサンプル溶液は、ウェルK2で、サンプル中の生体高分子がトラップされた後、ウェルK3に廃液として送られる。   Specifically, as shown in FIG. 15A, the roller 148a rotates in the direction of the arrow to push out the solution in the well K1 and send it to the well K2. The hatched portion indicates the path through which the solution is sent. At this time, the roller 148c is a wheel-type structure that pressurizes at both ends, and seals the flow path that connects the wells K4 and K5 across the well K2. Therefore, the sample solution sent to the well K2 is sent to the well K3 as a waste liquid after the biopolymer in the sample is trapped in the well K2.

次に、ローラ148cが、ローラ148a,148bと同一軸(X軸)上を逆方向に移動し、ウェルK2とウェルK1,K3を連結する流路を封止する。さらに、ローラ148a,148bが移動して図15(b)に示す位置に来ると、ローラ148a、ウェルK4の抽出溶媒を押し出す。従って、ウェルK4の抽出溶媒は、ウェルK2に送られ、ウェルK2でDNAがトラップ剤から離脱し、DNA抽出液がウェルK5に送られる。   Next, the roller 148c moves in the reverse direction on the same axis (X axis) as the rollers 148a and 148b, and seals the flow path connecting the well K2 and the wells K1 and K3. Further, when the rollers 148a and 148b move and reach the position shown in FIG. 15B, the extraction solvent in the roller 148a and the well K4 is pushed out. Therefore, the extraction solvent in the well K4 is sent to the well K2, the DNA is released from the trapping agent in the well K2, and the DNA extract is sent to the well K5.

ここで、送液したい流路が図15(a),(b)のように平行ではなく、クロスさせたい場合は、ローラ148cは、平行移動ではなく図15(c)に示すように、回転して封止する流路を替えるようにしてもよい。
以上により、例えば、サンプルからシリカや磁性粒子などを用いた核酸の抽出や、PCR増幅後の精製(未反応物質と生成物との分離等)の構造(クロス構造)を実現することができる。
Here, when the flow path to be fed is not parallel as shown in FIGS. 15A and 15B, but the roller 148c is not translated, the roller 148c rotates as shown in FIG. 15C. Thus, the channel to be sealed may be changed.
As described above, for example, it is possible to realize a structure (cross structure) of nucleic acid extraction from a sample using silica, magnetic particles, or the like, or purification after PCR amplification (separation of unreacted substances and products).

図16は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第10の実施例を示す説明図である。
本実施例もまた前出の生体高分子のトラップ過程とリリース過程を実現するものである。
図16において、ウェルL1は、血液などのサンプルと溶解液の溶液を入れたウェルである。ウェルL2は、シリカ、アミノ磁性粒子(表面修飾済みの磁性粒子)などのDNAのトラップ剤を入れたウェルである。ウェルL3は、廃液止めのウェルである。ウェルL4は、抽出用溶媒をいれたウェルである。ウェルL5は、DNA抽出液が入るウェルである。
FIG. 16 is an explanatory view showing a tenth embodiment according to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
This embodiment also realizes the biopolymer trapping and releasing processes described above.
In FIG. 16, a well L1 is a well in which a sample such as blood and a solution of a lysis solution are placed. The well L2 is a well containing a DNA trapping agent such as silica or amino magnetic particles (surface-modified magnetic particles). The well L3 is a waste stop well. The well L4 is a well containing an extraction solvent. Well L5 is a well into which a DNA extract is placed.

なお、本実施例ではウェルの構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。また、加圧手段としてローラを用いているが、ピストン型のアクチュエータでもよい。   In this embodiment, the well structure is a zero volume structure, but it may be a structure provided with an exhaust passage. Further, although a roller is used as the pressurizing means, a piston type actuator may be used.

ウェルL1,L3,L4,L5は、流路を介してウェルL2に連結されていて、少なくとも2つの排出用流路を持つ共通ウェルへ、少なくとも2種類以上の異なる溶液がそれぞれ異なる流路から流入する交差配置であり、共通ウェルを通過する流路以外の流路の共通ウェルへの入力側と出力側を同時に同一のローラで封止する配置である。この様な共通ウェルを中心に放射状に他のウェルが配置され流路で連結されたクロス構造である。 The wells L1, L3, L4, and L5 are connected to the well L2 via a flow path, and at least two or more different solutions flow into the common well having at least two discharge flow paths from different flow paths. The arrangement is such that the input side and the output side to the common well of the flow path other than the flow path passing through the common well are simultaneously sealed with the same roller. This is a cross structure in which other wells are radially arranged around the common well and connected by a flow path.

また、それぞれの流路に送液するためのローラは、カートリッジの面内において、縦(Y)横(X)など、それぞれ異なる軸方向に移動する。
具体的には、図16(a)に示すように、ローラ149a,149bは、矢印方向に回転移動しウェルL1の溶液を押し出し、ウェルL2に送る。斜線で示した部分が溶液の送られるパスを示している。このとき、ローラ149cは、ウェルL2とウェルL4とを連結する流路を封止し、ローラ149dは、ウェルL2とウェルL5とを連結する流路を封止している。従って、ウェルL2に送られたサンプル溶液は、ウェルL2で、サンプル中の生体高分子がトラップされた後、ウェルL3に廃液として送られる。
In addition, the rollers for feeding the liquids to the respective flow paths move in different axial directions such as vertical (Y) and horizontal (X) within the surface of the cartridge.
Specifically, as shown in FIG. 16A, the rollers 149a and 149b rotate and move in the direction of the arrow to push out the solution in the well L1 and send it to the well L2. The hatched portion indicates the path through which the solution is sent. At this time, the roller 149c seals the flow path connecting the well L2 and the well L4, and the roller 149d seals the flow path connecting the well L2 and the well L5. Therefore, the sample solution sent to the well L2 is sent to the well L3 as a waste liquid after the biopolymer in the sample is trapped in the well L2.

次に、ローラ149cが、ウェルL4の抽出溶媒を押し出すためにウェルL4の入口付近(図示せず)に移動する。また、ローラ149a,149bは、ウェルL1とウェルL2とを連結する流路とウェルL3とウェルL2とを連結する流路を封止するめにその流路上に移動する。   Next, the roller 149c moves to the vicinity of the entrance of the well L4 (not shown) in order to push out the extraction solvent in the well L4. The rollers 149a and 149b move on the flow path to seal the flow path connecting the well L1 and the well L2 and the flow path connecting the well L3 and the well L2.

そして、ローラ149c,149dが、図16(b)に示すように矢印方向に移動すると、ウェルL4の抽出溶媒は、ウェルL2に送られ、ウェルL2でDNAがトラップ剤から離脱し、DNA抽出液がウェルL5に送られる。このとき、ローラ149cは必要に応じてカートリッジ表面から一度離れ移動を行う。
また、図16(c)に示すように、ローラ149e,149fでウェルL6からウェルL4,L7へ送った溶液をローラ149c,149dでウェルL4からウェルL2へ送るような多段で構成してもよい。
When the rollers 149c and 149d move in the direction of the arrow as shown in FIG. 16 (b), the extraction solvent in the well L4 is sent to the well L2, and the DNA is released from the trapping agent in the well L2, and the DNA extract is extracted. Is sent to well L5. At this time, the roller 149c moves away from the cartridge surface once if necessary.
Further, as shown in FIG. 16 (c), the solution sent from the well L6 to the wells L4 and L7 by the rollers 149e and 149f may be configured in multiple stages so as to be sent from the well L4 to the well L2 by the rollers 149c and 149d. .

さらに、図16(d)に示すように、交差する流路は3流路以上であっても良いし、各流路の成す角度は直角でなくとも良い。
加えて、本実施例において、ローラ同士がぶつかる場合は、図16(e)に示すように片方を反対側(カートリッジの裏面)に設ける構造にしてもよい。
図16(e)において、カートリッジ150は、気密状で弾力性のあるゴムなどの弾性体151a,151bと、硬質材料で形成された平板上の基板152より形成されている。基板152は、弾性体151a,151bに挟まれて接着されていて、双方の弾性体と基板間には、流路156a,156bが設けられている。これらの流路は、前述の共通ウェルを通過する流路である。
Further, as shown in FIG. 16D, the intersecting flow paths may be three or more flow paths, and the angles formed by the respective flow paths may not be a right angle.
In addition, in this embodiment, when the rollers collide with each other, one of them may be provided on the opposite side (the back surface of the cartridge) as shown in FIG.
In FIG. 16 (e), the cartridge 150 is formed of elastic bodies 151a, 151b such as rubber which is airtight and elastic, and a substrate 152 on a flat plate made of a hard material. The substrate 152 is sandwiched and bonded between elastic bodies 151a and 151b, and flow paths 156a and 156b are provided between both elastic bodies and the substrate. These channels are channels that pass through the common well described above.

基板152には、スルーホール153が設けられ、流路156aと流路156bとを連結させる。
ローラ149mは、カートリッジ150の表面154側に設けられ、流路156aの送液を行う。ローラ149nは、カートリッジ150の裏面155側に設けられ、流路156bの送液を行う。従って、ローラ149m,149nがぶつかることがない。
The substrate 152 is provided with a through hole 153 to connect the flow path 156a and the flow path 156b.
The roller 149m is provided on the surface 154 side of the cartridge 150 and feeds the flow path 156a. The roller 149n is provided on the back surface 155 side of the cartridge 150 and feeds the flow path 156b. Therefore, the rollers 149m and 149n do not collide.

なお、カートリッジの弾性体151a,151bとしては、粘弾性体または塑性体を使用することもできる。
また、基板152の材質としては、ガラス、金属、硬質樹脂あるいは弾性体を用いることができる。弾性体151a,151bと基板152の接合は、接着の他、吸着(PDMSとガラスの場合など)、あるいは超音波または加熱またはプラズマ処理あるいは振動などによる溶着であってもよい。
In addition, as the elastic bodies 151a and 151b of the cartridge, viscoelastic bodies or plastic bodies can be used.
Further, as a material of the substrate 152, glass, metal, hard resin, or an elastic body can be used. The bonding between the elastic bodies 151a and 151b and the substrate 152 may be adhesion, adhesion (such as in the case of PDMS and glass), or welding by ultrasonic waves, heating, plasma treatment, vibration, or the like.

以上により、例えば、サンプルからシリカや磁性粒子などを用いた核酸の抽出や、PCR増幅後の精製(未反応物質と生成物との分離等)の構造(クロス構造)を実現することができる。   As described above, for example, it is possible to realize a structure (cross structure) of nucleic acid extraction from a sample using silica, magnetic particles, or the like, or purification after PCR amplification (separation of unreacted substances and products).

図17は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第11の実施例を示す説明図である。
本実施例も、生体高分子のトラップ過程とリリース過程を実現するものである。なお、本実施例では、DNAの抽出を例にとり説明する。
FIG. 17 is an explanatory view showing an eleventh embodiment relating to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
This embodiment also realizes a biopolymer trapping process and a releasing process. In this example, DNA extraction will be described as an example.

図17において、ウェルM1は、血液などのサンプルと溶解液の溶液である試料158を入れたウェルである。ウェルM2は、シリカ、アミノ磁性粒子(表面修飾済みの磁性粒子)などのDNAのトラップ剤159を入れたウェルであり、トラップ剤は、外部の磁石の磁力でウェルM2内に固定されている。ウェルM3は、抽出用バッファ溶液160をいれたウェルである。ウェルM1,M3は、流路を介してウェルM2に連結されていて、外力を与えるローラの1つが、特定のウェルまたは流路の送液を行うと同時に、他のローラが送液を行わない流路を封止するように配置されている。このようなウェルは、送液する流路と封止する流路は共に同じ共通ウェルを通過する交差配置であって、共通ウェルを通過する複数の流路は、共通ウェルを中心に一直線状に隣接して配置されており、かつそれぞれの流路を送液するための複数の加圧手段は、カートリッジの面内において、流路が配置された一直線状の方向に移動する。 In FIG. 17, a well M1 is a well in which a sample such as blood and a sample 158 that is a solution of a lysate are placed. The well M2 is a well containing a DNA trapping agent 159 such as silica or amino magnetic particles (surface-modified magnetic particles), and the trapping agent is fixed in the well M2 by the magnetic force of an external magnet. The well M3 is a well containing the extraction buffer solution 160. The wells M1 and M3 are connected to the well M2 through a flow path, and one of the rollers for applying an external force feeds a specific well or the flow path, and the other roller does not feed the liquid. It arrange | positions so that a flow path may be sealed. In such wells, both the flow path for liquid feeding and the flow path for sealing pass through the same common well, and the plurality of flow paths passing through the common well are aligned in a straight line with the common well as the center. The plurality of pressurizing means that are arranged adjacent to each other and feed the respective flow paths move in a straight direction in which the flow paths are arranged in the plane of the cartridge.

また、図示しないが、ウェルM1には試料を注入する流路が設けられ、ウェルM3には抽出産物の出口となる流路が設けられている。
具体的には、図17(a)から図17(g)へと状態が移り変わる。図17(a)に示すように、ローラ157aは、ウェルM1の入口を封止し、ローラ157bは、ウェルM1とウェルM2とを連結する流路を封止し、ローラ157cはウェルM3の出口を封止している。
Although not shown, the well M1 is provided with a flow path for injecting a sample, and the well M3 is provided with a flow path serving as an outlet for the extracted product.
Specifically, the state changes from FIG. 17 (a) to FIG. 17 (g). As shown in FIG. 17A, the roller 157a seals the inlet of the well M1, the roller 157b seals the flow path connecting the well M1 and the well M2, and the roller 157c is the outlet of the well M3. Is sealed.

ローラ157a,157bは、矢印方向に回転移動する。ローラ157aはウェルM1の試料158を押し出した後、ウェルM1とウェルM2とを連結する流路を封止する。ローラ157bは、ウェルM1とウェルM2とを連結する流路上から移動し、ウェルM2とウェルM3とを連結する流路を封止する。これにより、ウェルM1の試料158はウェルM2まで送られる。 The rollers 157a and 157b rotate and move in the arrow direction. The roller 157a pushes out the sample 158 in the well M1, and then seals the flow path connecting the well M1 and the well M2. The roller 157b moves from above the flow path connecting the well M1 and the well M2, and seals the flow path connecting the well M2 and the well M3. As a result, the sample 158 in the well M1 is sent to the well M2.

次に、図17(b)に示すようにローラ157aは、矢印方向(逆方向)に移動して元の位置まで戻る。この往復移動を繰り返すとウェルM2内での試料158とトラップ剤との混合が効率よく行われ、磁性粒子へのDNAの補足が完了する。トラップ工程の完了時は、ローラ157aは、初めの位置に戻り、ローラ157bはウェルM2とウェルM3とを連結する流路を封止する。(図17(c)) Next, as shown in FIG. 17B, the roller 157a moves in the arrow direction (reverse direction) and returns to the original position. When this reciprocation is repeated, the sample 158 and the trapping agent are efficiently mixed in the well M2, and the supplement of DNA to the magnetic particles is completed. When the trapping process is completed, the roller 157a returns to the initial position, and the roller 157b seals the flow path connecting the well M2 and the well M3. (Fig. 17 (c))

今度は、図17(d)に示すように、ローラ157b,157cが矢印方向に移動する。ローラ157bは、ウェルM2を押しながら元の位置(図17(a)の位置)まで戻り、ウェルM2に多少残っている試料158を取り除く。ローラ157cは、ウェルM3にある抽出用バッファ溶液160を押し出してウェルM2に送り、ウェルM2とウェルM3とを連結する流路を封止する(図17(e))。この状態でウェルM2を保持してDNA分離処理を行う。 Next, as shown in FIG. 17D, the rollers 157b and 157c move in the direction of the arrow. The roller 157b returns to the original position (the position shown in FIG. 17A) while pushing the well M2, and removes the sample 158 that remains slightly in the well M2. The roller 157c pushes out the extraction buffer solution 160 in the well M3, sends it to the well M2, and seals the flow path connecting the well M2 and the well M3 (FIG. 17E). In this state, the well M2 is held and a DNA separation process is performed.

DNA分離処理が完了すると、図17(f)に示すように、ローラ157b,157cが矢印方向(図(17(d)とは逆方向)に移動する。ローラ157bは、ウェルM2の抽出産物を押し出した後、ウェルM2とウェルM3とを連結する流路を封止する。ローラ157cは、ウェルM2とウェルM3とを連結する流路から移動し、初めの位置に戻る。(図17(g))。これにより、抽出産物は、ウェルM3に送られてDNA抽出処理が完了する。 When the DNA separation process is completed, the rollers 157b and 157c move in the direction of the arrow (in the opposite direction to the figure (17 (d)) as shown in Fig. 17 (f). After the extrusion, the flow path connecting the well M2 and the well M3 is sealed, and the roller 157c moves from the flow path connecting the well M2 and the well M3 and returns to the initial position (FIG. 17G). Thereby, the extracted product is sent to the well M3 to complete the DNA extraction process.

図18は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第12の実施例を示す説明図である。
本実施例も、生体高分子のトラップ過程とリリース過程を実現するものである。なお、本実施例では、第11の実施例同様、DNA抽出を例にとり説明する。
FIG. 18 is an explanatory view showing a twelfth embodiment relating to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
This embodiment also realizes a biopolymer trapping process and a releasing process. In this example, as in the eleventh example, DNA extraction will be described as an example.

図18において、ウェルN1は、血液などのサンプルと溶解液の溶液である試料162を入れたウェルである。ウェルN2は、シリカ、アミノ磁性粒子(表面修飾済みの磁性粒子)などのDNAのトラップ剤163を入れたウェルであり、トラップ剤は、外部の磁石の磁力でウェルN2内に固定されている。ウェルN3は、抽出用バッファ溶液164をいれたウェルである。ウェルN1,N3は、流路を介してウェルN2に連結されていて、外力を与えるローラの1つが、特定のウェルまたは流路の送液を行うと同時に、他のローラが送液を行わない流路を封止するように配置されている。このようなウェルは、送液する流路と封止する流路は共に同じ共通ウェルを通過する交差配置であって、共通ウェルを通過する複数の流路は、共通ウェルを中心に一直線状に隣接して配置されており、かつそれぞれの流路を送液するための複数の加圧手段は、カートリッジの面内において、流路が配置された一直線状の方向に移動する。
また、図示しないが、ウェルN1には試料を注入する流路が設けられ、ウェルN3には抽出産物の出口となる流路が設けられている。
In FIG. 18, a well N1 is a well into which a sample such as blood and a sample 162 that is a solution of a lysis solution are placed. The well N2 is a well containing a DNA trapping agent 163 such as silica or amino magnetic particles (surface-modified magnetic particles), and the trapping agent is fixed in the well N2 by the magnetic force of an external magnet. The well N3 is a well containing the extraction buffer solution 164. The wells N1 and N3 are connected to the well N2 through a flow path, and one of the rollers for applying an external force feeds a specific well or the flow path, and the other roller does not feed the liquid. It arrange | positions so that a flow path may be sealed. In such wells, both the flow path for liquid feeding and the flow path for sealing pass through the same common well, and the plurality of flow paths passing through the common well are aligned in a straight line with the common well as the center. The plurality of pressurizing means that are arranged adjacent to each other and feed the respective flow paths move in a straight direction in which the flow paths are arranged in the plane of the cartridge.
Although not shown, the well N1 is provided with a flow path for injecting a sample, and the well N3 is provided with a flow path serving as an outlet for the extracted product.

具体的には、図18(a)から図17(f)へと状態が移り変わる。図18(a)に示すように、ローラ161aは、ウェルN1の入口を封止し、ローラ161bは、ウェルN1とウェルN2とを連結する流路を封止し、ローラ161cはウェルN3の出口を封止している。 Specifically, the state changes from FIG. 18 (a) to FIG. 17 (f). As shown in FIG. 18A, the roller 161a seals the inlet of the well N1, the roller 161b seals the flow path connecting the well N1 and the well N2, and the roller 161c is the outlet of the well N3. Is sealed.

ローラ161a,161bは、矢印方向に回転移動する。ローラ161aはウェルN1の試料162を押し出した後、ウェルN1とウェルN2とを連結する流路を封止する。ローラ161bは、ウェルN1とウェルN2とを連結する流路上から移動し、ウェルN2とウェルN3とを連結する流路を封止する。これにより、ウェルN1の試料162はウェルN2まで送られる。 The rollers 161a and 161b rotate and move in the arrow direction. The roller 161a pushes out the sample 162 in the well N1, and then seals the flow path connecting the well N1 and the well N2. The roller 161b moves from above the flow path connecting the well N1 and the well N2, and seals the flow path connecting the well N2 and the well N3. As a result, the sample 162 in the well N1 is sent to the well N2.

次に、図18(b)に示すようにローラ161a,161bは、矢印方向(逆方向)に移動して元の位置まで戻る。この往復移動を繰り返すとウェルN2内での試料162とトラップ剤163との混合が効率よく行われ、磁性粒子へのDNAの補足が完了する。トラップ工程の完了時は、ローラ161a,161bは、初めの位置に戻る(図18(c))。これにより、ウェルN2に残った試料も除去済みでドライ状態である。 Next, as shown in FIG. 18B, the rollers 161a and 161b move in the arrow direction (reverse direction) and return to their original positions. When this reciprocation is repeated, the sample 162 and the trapping agent 163 are efficiently mixed in the well N2, and the supplement of DNA to the magnetic particles is completed. When the trapping process is completed, the rollers 161a and 161b return to the initial positions (FIG. 18C). As a result, the sample remaining in the well N2 has also been removed and is in a dry state.

今度は、図18(c)に示すように、ローラ161cが矢印方向に移動する。ローラ161cは、ウェルN3にあるDNAバッファ溶液164を押し出してウェルN2に送り、ウェルN2とウェルN3とを連結する流路を封止する(図17(d))。この状態でウェルN2を保持して磁性粒子からのDNA分離処理を行う。 This time, as shown in FIG. 18C, the roller 161c moves in the direction of the arrow. The roller 161c pushes the DNA buffer solution 164 in the well N3 and sends it to the well N2, and seals the flow path connecting the well N2 and the well N3 (FIG. 17D). In this state, the well N2 is held and the DNA is separated from the magnetic particles.

処理が完了すると、図18(e)に示すように、ローラ161b,161cが矢印方向(図(18(c)とは逆方向)に移動する。ローラ161bは、ウェルN2の抽出産物を押し出した後、ウェルN2とウェルN3とを連結する流路を封止する。ローラ161cは、ウェルN2とウェルN3とを連結する流路から移動し、初めの位置に戻る。(図17(f))。これにより、抽出産物は、ウェルN3に送られてDNAの抽出処理が完了する。 When the processing is completed, the rollers 161b and 161c move in the direction of the arrow (in the opposite direction to the figure (18 (c)), as shown in Fig. 18 (e), and the roller 161b pushed out the extract of the well N2. Thereafter, the flow path connecting the well N2 and the well N3 is sealed, and the roller 161c moves from the flow path connecting the well N2 and the well N3 and returns to the initial position (FIG. 17 (f)). As a result, the extraction product is sent to the well N3 to complete the DNA extraction process.

図19は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第13の実施例を示す説明図である。本実施例では、DNA、RNA、タンパク、糖鎖などの生体高分子の抽出を例にとって説明する。
図19において、カートリッジに設けられたウェルO1からO23は、上段P1にウェルO1からO14が設けられ、ウェルO10を共通ウェルとし、このウェルO10にウェルO7からO9が連結され、ウェルO10の左縦1列に配置している。また、ウェルO7を共通ウェルとして、これにウェルO1,O2が連結され、左縦1列に配置されている。これと同じ縦の並びにウェルO3,O6が配置され、ウェルO3はウェルO8に、ウェルO6はウェルO9に連結されている。ウェルO6にはウェルO5,ウェルO4がカスケードに連結され、その左1列に位置している。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a thirteenth embodiment relating to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism. In this example, extraction of biopolymers such as DNA, RNA, protein, sugar chain and the like will be described as an example.
In FIG. 19, wells O1 to O23 provided in the cartridge are provided with wells O1 to O14 in the upper stage P1, the well O10 is a common well, and wells O7 to O9 are connected to the well O10. Arranged in one row. Further, the well O7 is used as a common well, and wells O1 and O2 are connected to the well and arranged in a left vertical column. Wells O3 and O6 arranged in the same vertical direction are arranged. Well O3 is connected to well O8, and well O6 is connected to well O9. The well O6 is connected to the well O5 and the well O4 in a cascade and is located in the left one column.

また、ウェルO10にはウェルO11が連結され、ウェルO10の右に位置し、これに横一列でウェルO12からウェルO14がカスケードに連結し配置される。
これらのウェルは横方向(ローラの進行方向)には等間隔で配置され、斜線で示した複数のローラは、ウェル横方向の間隔に一致する間隔で配置される。
下段P2にウェルO15からO23は上段のウェルと縦位置が一致するように横一列に等間隔で配置されていて、ウェルO10にはウェルO19とウェルO20は連結され、ウェルO19は、ウェルO7からO9の縦の並びにあって、ウェルO20はウェルO11の縦の並びにあって、ウェルO10の下を空けて左にウェルO19からO15がカスケードに連結されて配置され、右にウェルO20からO23がカスケードに連結されて配置される。
A well O11 is connected to the well O10, and is located on the right side of the well O10. A well O12 to a well O14 are connected to the well O10 in cascade.
These wells are arranged at equal intervals in the horizontal direction (rolling direction of the roller), and the plurality of hatched rollers are arranged at intervals corresponding to the intervals in the well horizontal direction.
In the lower stage P2, the wells O15 to O23 are arranged at equal intervals in a horizontal row so that the vertical positions thereof coincide with the upper stage wells. The well O19 and the well O20 are connected to the well O10, and the well O19 is connected to the well O7. Wells O20 are arranged in a row, and wells O20 are arranged in a row of wells O11. The wells O19 to O15 are cascaded on the left side below the wells O10, and the wells O20 to O23 are cascaded on the right side. Are connected to each other.

上段P1,下段P2の複数のローラは、ウェル横方向の間隔に一致する間隔で配置され各ウェル間を連結する流路を封止する。
また、本実施例ではウェルの構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。また、加圧手段としてローラを用いているが、ピストン型のアクチュエータでもよい。
The plurality of rollers in the upper stage P1 and the lower stage P2 are arranged at intervals corresponding to the intervals in the well lateral direction and seal the flow paths connecting the wells.
In this embodiment, the well structure is a zero volume structure, but a structure having an exhaust path may be used. Further, although a roller is used as the pressurizing means, a piston type actuator may be used.

図19(a)のウェルO1にはサンプル溶液、ウェルO2には溶解液、ウェルO3にはDNAトラップ剤(表面修飾済みの磁性粒子)、ウェルO4,O5には洗浄液、ウェルO15には、抽出用バッファ液が予め入っている。他のウェルは容積ゼロの状態である。
図19(a)上段P1の各ローラは、実線矢印の方向に回転移動する。この動作によるウェル内の各内容物の動きは、前出の図9で説明したものと同様であるため以下に簡単に説明する。だだし、洗浄液は、ウェルO4,O5に入っているのでウェルO10の洗浄が2回行われる。
In FIG. 19A, the well O1 is the sample solution, the well O2 is the solution, the well O3 is the DNA trapping agent (surface-modified magnetic particles), the wells O4 and O5 are the cleaning solution, and the well O15 is the extraction solution. Pre-filled buffer solution. The other wells are in a zero volume state.
Each roller of the upper stage P1 of FIG. 19A rotates in the direction of the solid line arrow. The movement of each content in the well by this operation is the same as that described with reference to FIG. 9, and will be briefly described below. However, since the cleaning liquid is contained in the wells O4 and O5, the well O10 is cleaned twice.

上段P1において、各ローラが回転移動して、1ウェル分、矢印方向に移動すると、ウェルO1のサンプル溶液とウェルO2の溶解液がウェルO7で混合され、ウェルO3のトラップ剤は、ウェルF8に移動し、ウェルO4,O5の洗浄液はウェルO5,O6に移動する。
ウェルO7では、混合液が加温され、反応させる工程が加えられる。加温には、例えばペルチェ素子が用いられる。
さらに各ローラが回転移動して、1ウェル分、矢印方向に移動すると、ウェルO7の混合液とウェルO8のDNAトラップ剤が、ウェルO10で混合される。また、ウェルO5,O6の洗浄液がウェルO6,O9へ移動する。
In the upper stage P1, when the rollers rotate and move in the direction of the arrow for one well, the sample solution in the well O1 and the solution in the well O2 are mixed in the well O7, and the trapping agent in the well O3 is transferred to the well F8. The cleaning liquid in the wells O4 and O5 moves to the wells O5 and O6.
In the well O7, a process of heating and reacting the mixed solution is added. For heating, for example, a Peltier element is used.
When each roller further rotates and moves in the direction of the arrow for one well, the mixed solution in well O7 and the DNA trapping agent in well O8 are mixed in well O10. Also, the cleaning liquid in the wells O5 and O6 moves to the wells O6 and O9.

ウェルO10では、DNAトラップ剤にDNAがトラップされ、トラップ剤である磁性粒子自身も磁場の印加でウェルO10にトラップされる。
さらに各ローラが回転移動して、1ウェル分、実線矢印方向に移動すると、ウェルO10のDNAトラップ後の廃液がウェルO11に移動する。また、ウェルO9の洗浄液がウェルO10に移動し、ウェルO6の洗浄液はウェルO9に移動する。ウェルO10では、磁性粒子の洗浄液による1度目の洗浄が行われる。
In the well O10, DNA is trapped in the DNA trapping agent, and the magnetic particles that are the trapping agent are trapped in the well O10 by applying a magnetic field.
Further, when each roller rotates and moves in the direction of the solid arrow for one well, the waste liquid after the DNA trap in the well O10 moves to the well O11. Further, the cleaning liquid in the well O9 moves to the well O10, and the cleaning liquid in the well O6 moves to the well O9. In the well O10, the first cleaning with the magnetic particle cleaning liquid is performed.

さらに各ローラが回転移動して、1ウェル分、矢印の方向に移動すると、ウェルO11の廃液はウェルO12に移動する。ウェルO10の洗浄後の洗浄液はウェルO11に移動する。2度目の洗浄液がウェルO10に送られ、次のローラの移動でウェルO10から除去され、ウェルO12に1度目の洗浄液167aが、ウェルO11に2度目の洗浄液167bが送られる。   Further, when each roller rotates and moves in the direction of the arrow for one well, the waste liquid in the well O11 moves to the well O12. The cleaning liquid after cleaning the well O10 moves to the well O11. The second cleaning liquid is sent to the well O10, removed from the well O10 by the next movement of the roller, and the first cleaning liquid 167a is sent to the well O12, and the second cleaning liquid 167b is sent to the well O11.

この結果、ウェルO10には、DNAトッラプ済み磁性粒子166が残り、DNAの抽出を行うことができる。
上述の動作と平行して、下段P2の各ローラは、上段P1のローラと同期して実線矢印方向に進み、抽出用バッファ液165が破線矢印で示したようにウェルO19まで進む。 なお、ウェルO16からO18は、もともとは空のウェルであり、抽出用バッファ液165のウェルO10への送液タイミングを調整するダミーウェルである。このダミーウェルがあるために、ローラの1軸方向の動きのみで送液のタイミングを任意に調整することができる。
As a result, DNA trapped magnetic particles 166 remain in the well O10, and DNA can be extracted.
In parallel with the above-described operation, each roller in the lower stage P2 proceeds in the direction of the solid line arrow in synchronization with the roller in the upper stage P1, and the extraction buffer solution 165 proceeds to the well O19 as indicated by the broken line arrow. The wells O16 to O18 are originally empty wells, and are dummy wells for adjusting the liquid feeding timing of the extraction buffer solution 165 to the well O10. Since there is this dummy well, the liquid feeding timing can be arbitrarily adjusted only by the movement of the roller in one axial direction.

この時点で、ウェルO10の2回の洗浄が完了しており、洗浄液がウェルO10から除去されている。
次に、上段P1のローラ群はロックされ、下段のローラ群のみが移動することにより、
下段P2のウェルO19の抽出用バッファ液が破線矢印に示すようにウェルO10に送られ、ウェルO10でDNAのリリースが行われる(図19(b))。
At this point, the well O10 has been cleaned twice, and the cleaning liquid has been removed from the well O10.
Next, the upper P1 roller group is locked, and only the lower roller group moves,
The buffer solution for extraction in the well O19 in the lower stage P2 is sent to the well O10 as indicated by the broken line arrow, and the DNA is released in the well O10 (FIG. 19B).

ここで、上下段のP1,P2のローラ群が同時に移動することにより、ウェルO10のDNA抽出液168(成果物)がウェルO20に送られてDNAの抽出作業が完了する(図19(c))。
ここで述べた送液の仕組みは、デジタル回路のシフトレジスタなど動作に類似するものである。従って、ローラ群の動きはクロック形と言える。
Here, when the upper and lower roller groups P1 and P2 move simultaneously, the DNA extract 168 (result) in the well O10 is sent to the well O20, and the DNA extraction operation is completed (FIG. 19C). ).
The mechanism of liquid feeding described here is similar to the operation of a shift register of a digital circuit. Therefore, it can be said that the movement of the roller group is a clock type.

図20は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第14の実施例を示す説明図である。本実施例は、第13の実施例(図19)の斜線で示したローラの配置を2段構成から3段構成にし、中段P3に同じピッチでローラ群を追加し、横方向の位置関係はそのままに、ウェルO10の縦の位置を中段P3に配置した。上段P1,下段P2の複数のローラは、ウェル横方向の間隔に一致する間隔で配置され各ウェル間を連結する流路を封止する。
図20において、ウェルO1にはサンプル溶液、ウェルO2には溶解液、ウェルO3にはDNAトラップ剤(表面修飾済みの磁性粒子)、ウェルO4,O5には洗浄液、ウェルO15には、抽出用バッファ液が予め入っている。他のウェルは容積ゼロの状態である。
FIG. 20 is an explanatory view showing a fourteenth embodiment relating to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism. In this embodiment, the arrangement of the rollers indicated by the oblique lines in the thirteenth embodiment (FIG. 19) is changed from a two-stage configuration to a three-stage configuration, and a roller group is added to the middle stage P3 at the same pitch, As it is, the vertical position of the well O10 was arranged in the middle stage P3. The plurality of rollers in the upper stage P1 and the lower stage P2 are arranged at intervals corresponding to the intervals in the well lateral direction and seal the flow paths connecting the wells.
In FIG. 20, the well O1 is a sample solution, the well O2 is a solution, the well O3 is a DNA trapping agent (surface-modified magnetic particles), the wells O4 and O5 are cleaning solutions, and the well O15 is an extraction buffer. Pre-filled with liquid. The other wells are in a zero volume state.

なお、本実施例ではウェルの構造をゼロ容積構造としているが、排気路を設けた構造であってもよい。また、加圧手段としてローラを用いているが、ピストン型のアクチュエータでもよい。
各段のローラが実線矢印方向に5ウェル分移動することにより、ウェルO10に、サンプル溶液と溶解液の混合液と、DNAトラップ剤が送られDNAが磁性粒子にトラップされ、洗浄液167a,167bが送られ洗浄後の洗浄液167a,167bがウェルO11,O12に送られる。この結果、ウェルO10には、DNAトラップ済み磁性粒子166が存在している。
In this embodiment, the well structure is a zero volume structure, but it may be a structure provided with an exhaust passage. Further, although a roller is used as the pressurizing means, a piston type actuator may be used.
By moving the rollers of each stage for 5 wells in the direction of the solid line arrow, the mixed solution of the sample solution and the solution and the DNA trapping agent are sent to the well O10 and the DNA is trapped by the magnetic particles, and the washing solutions 167a and 167b are The washed cleaning liquids 167a and 167b are sent to the wells O11 and O12. As a result, the DNA particles having been trapped with DNA 166 are present in the well O10.

このとき、下段P2のローラも同様に移動しているため、ウェルO15の抽出用バッファ液165も破線矢印で示すように、ウェルO19に移動している。
次に、上段P1のローラ群は停止したままで、中段P3,下段P2のローラ群が実線矢印方向に1ウェル分移動し、ウェルO19の抽出用バッファ液165はウェルO10に送られて、DNAをトラップ剤からリリースする。そして、再び中段P3,下段P2のローラ群が1ウェル分移動して、ウェルO10からウェルO20へDNA抽出液(成果物)が送られる。
At this time, since the roller in the lower stage P2 is also moving in the same manner, the extraction buffer liquid 165 in the well O15 is also moved to the well O19 as indicated by the broken line arrow.
Next, while the upper P1 roller group is stopped, the middle P3 and lower P2 roller groups move one well in the direction of the solid arrow, and the extraction buffer solution 165 in the well O19 is sent to the well O10, and the DNA Is released from the trapping agent. Then, the roller group of the middle stage P3 and the lower stage P2 moves again by one well, and the DNA extract (product) is sent from the well O10 to the well O20.

この様にDNA抽出工程で、ウェルO10とウェルO7,O8,O9,O11を繋ぐ流路を上段P1のローラが封止しているので、DNAトラップ剤や洗浄液の残りの液のコンタミネーション(混交)をより防止できる。 In this way, in the DNA extraction process, the upper P1 roller seals the flow path connecting the well O10 and the wells O7, O8, O9, O11. ) Can be further prevented.

図21は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第15の実施例を示す説明図である。
図21(a)において縦線で示したウェルは縦と横に並べて配置され、縦横に隣り合うウェルは流路で連結されている。このような配置において、斜線で示したローラは、ウェルの行や列ごとにウェルを挟むように独立して配置される。縦(X軸)と横(Y軸)のローラ群をそれぞれ順次動かすことで、任意の位置のウェルに液を移動することができる。
FIG. 21 is an explanatory view showing a fifteenth embodiment relating to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
In FIG. 21A, wells indicated by vertical lines are arranged side by side in the vertical and horizontal directions, and wells adjacent in the vertical and horizontal directions are connected by a flow path. In such an arrangement, the hatched rollers are independently arranged so as to sandwich the well for each row or column of the well. By sequentially moving the vertical (X-axis) and horizontal (Y-axis) roller groups, the liquid can be moved to a well at an arbitrary position.

XとYのローラの干渉を防ぐには、同一面からX,Yのローラ群で加圧して送液する場合は、Xが移動する時は、Yはカートリッジから離す。または、XとYをそれぞれ裏面と表面に配置すればよい。この場合のカートリッジは、図16eに示したような基板を弾性体で挟んで基板の両面に流路を設けスルーホールで連結した構造のカートリッジを用いる。
ローラ群の構成は、行全体や列全体が一体で動いたり、行や列の中の数本ずつが一体で動くようにする。
なお、流路は、図21のように縦横の網目状に限らず、ウェル間流路のない領域があってもよいし、図21(b)のように斜めに設けられていてもよい。また、ウェルの大きさや深さはそれぞれ異なっていても良い。
To prevent the X and Y rollers from interfering with each other, when the X and Y roller groups pressurize and feed liquid from the same surface, when X moves, Y is separated from the cartridge. Alternatively, X and Y may be disposed on the back surface and the front surface, respectively. As the cartridge in this case, a cartridge having a structure in which a substrate as shown in FIG.
The configuration of the roller group is such that the entire row or column moves together, or several of the rows or columns move together.
The flow path is not limited to a vertical and horizontal mesh shape as shown in FIG. 21, and there may be a region without a flow path between wells, or may be provided obliquely as shown in FIG. Further, the size and depth of the well may be different from each other.

図21(b)において、流路を斜めに設置することで、1方向のローラでもXYの任意の方向へ液を移動させることができる。
例えば、図21(b)のようにローラ群を3段にして、上段R1のローラ群と中段R2のローラ群と、下段R3のローラ群を同期させて移動させると、ウェルQ1の液体は、ウェルQ2,Q3へ移動し、上段R1のローラ群と中段のローラ群を同期させて移動させると、ウェルQ3の溶液は、ウェルQ4,Q5,Q6に移動する。さらに、中段R2のローラ群と下段R3のローラ群を移動させると液体は、ウェルQ7に移動する。
In FIG. 21B, by setting the flow paths obliquely, the liquid can be moved in any direction of XY even with one direction roller.
For example, as shown in FIG. 21B, when the roller group is made up of three stages and the roller group of the upper stage R1, the roller group of the middle stage R2, and the roller group of the lower stage R3 are moved synchronously, the liquid in the well Q1 is When moving to the wells Q2, Q3 and moving the roller group of the upper stage R1 and the roller group of the middle stage in synchronization, the solution in the well Q3 moves to the wells Q4, Q5, Q6. Furthermore, when the roller group of the middle stage R2 and the roller group of the lower stage R3 are moved, the liquid moves to the well Q7.

なお、このような、XY軸にローラを設ける構造では、ローラ間の流路に液体が残り易い。この場合は、図21(c)のように、弾性体171と基板172の間の流路の部分に剛体170を設けて、ローラ169により加圧することで流路全体を封止することができる。この剛体170は、例えば、弾性体171に埋め込むか、弾性体171の一部を硬化させて形成することができる。   In such a structure in which the rollers are provided on the XY axes, liquid tends to remain in the flow path between the rollers. In this case, as shown in FIG. 21C, the entire flow path can be sealed by providing a rigid body 170 in the flow path portion between the elastic body 171 and the substrate 172 and applying pressure by the roller 169. . The rigid body 170 can be formed, for example, by being embedded in the elastic body 171 or by curing a part of the elastic body 171.

図22は、化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第16の実施例を示す説明図である。
これまでの実施例において加圧手段として、ローラまたはピストン型のアクチュエータを例示したが、図22のように、加圧手段173はウェル175などの容器との接触面に曲率を持つ2次元状の板あるいはキャタピラ(登録商標)を用いて、カートリッジ174に押し当て矢印方向に移動させるものであっても良い。これによれば、流路やウェルを、面で押すので背圧による溶液や空気の戻りを防止することができる。
FIG. 22 is an explanatory view showing a sixteenth embodiment relating to the chemical reaction cartridge and the drive mechanism.
Although the roller or piston type actuator has been exemplified as the pressurizing means in the embodiments so far, as shown in FIG. 22, the pressurizing means 173 is a two-dimensional shape having a curvature on the contact surface with the container such as the well 175. A plate or a caterpillar (registered trademark) may be used to press against the cartridge 174 and move in the arrow direction. According to this, since the flow path and the well are pushed by the surface, the return of the solution and air due to the back pressure can be prevented.

図23は本発明に係る化学反応用カートリッジおよび駆動機構の第17の実施例を示す構成図である。 FIG. 23 is a block diagram showing a seventeenth embodiment of the chemical reaction cartridge and drive mechanism according to the present invention.

図23(a)は第17の実施例の斜視図である。図23(a)において、ローラ201a,201b,201cは、ローラ支持部であるアーム202a,202b,202cにそれぞれ支持されアーム202a,202b,202cは、平板状で各アームを保持する土台となるベース部203に取り付けられている。或いはベース部203とアーム202a,202b,202cは一体成形されていてもよい。ローラ、アームおよびベース部の材質は、例えば金属、フッ素樹脂あるいはこれらの組み合わせである。ローラとアームがカートリッジに圧力を加える押圧部を構成する。   FIG. 23A is a perspective view of the seventeenth embodiment. In FIG. 23A, rollers 201a, 201b, and 201c are respectively supported by arms 202a, 202b, and 202c that are roller support portions, and arms 202a, 202b, and 202c are flat bases that serve as a base for holding the arms. It is attached to the part 203. Alternatively, the base portion 203 and the arms 202a, 202b, 202c may be integrally formed. The material of the roller, arm, and base portion is, for example, metal, fluororesin, or a combination thereof. The roller and the arm constitute a pressing portion that applies pressure to the cartridge.

ベース部203は、XYZ軸方向に移動可能なメカステージ(図示せず)に取り付けられ、この上下方向の移動により、ローラ201aがカートリッジ205に圧力を印加する。カートリッジはメカステージ内で固定されていて、ローラ201a,201b,201cは、ステージの制御によりベース部203が左右に移動することで、カートリッジを押圧したまま回転して移動し、カートリッジ205内の溶液を水平方向に移動させる。 The base portion 203 is attached to a mechanical stage (not shown) that can move in the XYZ axis directions, and the roller 201 a applies pressure to the cartridge 205 by this vertical movement. The cartridge is fixed in the mechanical stage, and the rollers 201a, 201b, and 201c rotate and move while pressing the cartridge by moving the base portion 203 to the left and right by controlling the stage, and the solution in the cartridge 205 Is moved horizontally.

ベース部203は、開口部204a,204bを有し、この開口部から図23(b)に示すようにアクチュエータ206aが挿入される。図23(b)は第17の実施例の側面図である。
アクチュエータ206aは、例えば金属できた棒状のものでカートリッジ205に加圧、振動、加熱、冷却などを与えてカートリッジ205内の化学反応を促進させる。加圧や振動は例えばピエゾ素子で、加熱や冷却は例えばペルチェ素子を用いる。
The base portion 203 has openings 204a and 204b, and an actuator 206a is inserted from these openings as shown in FIG. FIG. 23B is a side view of the seventeenth embodiment.
The actuator 206a is, for example, a rod made of metal, and applies pressure, vibration, heating, cooling, etc. to the cartridge 205 to promote a chemical reaction in the cartridge 205. For example, a piezo element is used for pressurization and vibration, and a Peltier element is used for heating and cooling, for example.

図23(c)は、アームへのローラ取り付け構造を示した図である。ローラ201aは、アーム202aの先端に設けられた溝207aに挿入される。アーム202aの溝207aは、一点鎖線で示すようにローラ201aに対して180°を越えて覆うようにしてローラ201aを支持する。つまり溝207aの開口よりもローラの径が太いので、ボールペンのボールと同様の状態でローラ201aはアーム202aの溝207a内で引っかかって下に落ちることはない。   FIG. 23C is a diagram showing a roller mounting structure to the arm. The roller 201a is inserted into a groove 207a provided at the tip of the arm 202a. The groove 207a of the arm 202a supports the roller 201a so as to cover more than 180 ° with respect to the roller 201a as indicated by a one-dot chain line. That is, since the diameter of the roller is larger than that of the opening of the groove 207a, the roller 201a is not caught in the groove 207a of the arm 202a and falls down in the same state as the ballpoint pen ball.

抜け止め材208aは、例えばフッ素樹脂でできた薄いフィルム状のもので、ローラ201aを溝207aに挿入後に溝207aの両側面に接着され、ローラ201aの抜け止めを行う。なお、ローラ201aはアーム202aに磁気により吸着するようにしてもよい。
このような構成によれば、ローラを支持するために側面に余分なスペースを必要とせず、2列以上にローラ群を隣接させて、カートリッジ上に設置することができる。
The retaining material 208a is a thin film made of, for example, a fluororesin, and is adhered to both side surfaces of the groove 207a after the roller 201a is inserted into the groove 207a, thereby preventing the roller 201a from being detached. The roller 201a may be magnetically attracted to the arm 202a.
According to such a configuration, an extra space is not required on the side surface to support the roller, and the roller group can be installed adjacent to two or more rows on the cartridge.

図24は本発明に係る化学反応用カートリッジおよび駆動機構の第18の実施例を示す構成図である。図24(a)は、アーム202aと202bの間の側面にシャッタ209aを、アーム202bと202cの間の側面にシャッタ209bを設けた構造を示す斜視図である。このシャッタ209a,209bでカートリッジを押圧して、カートリッジ内の流路を封止することができる。このシャッタもピエゾ素子で駆動すればよい。   FIG. 24 is a block diagram showing an eighteenth embodiment of the chemical reaction cartridge and drive mechanism according to the present invention. FIG. 24A is a perspective view showing a structure in which the shutter 209a is provided on the side surface between the arms 202a and 202b, and the shutter 209b is provided on the side surface between the arms 202b and 202c. By pressing the cartridge with the shutters 209a and 209b, the flow path in the cartridge can be sealed. This shutter may also be driven by a piezo element.

図24(b)は、前述のようにローラ201aから201dの群とローラ201eから201hの群を2列隣接した状態を示した平面図である。カートリッジ駆動機構はラダー形状を呈している。破線がローラを示し、ローラ201aから201dがベース部225に、ローラ201eから201hがベース部226に、アームを介して取り付けられている。ベース部225に設けられた開口部204aから204cと、ベース部226に設けられた開口部204dから204fには図示しないアクチュエータが挿入される。また、ベース部225,226の側面にはシャッタ209aから209lが設けられている。これらのシャッタは、ローラの進行方向と直角方向の溶液を遮断する。   FIG. 24B is a plan view showing a state in which the groups of rollers 201a to 201d and the groups of rollers 201e to 201h are adjacent to each other as described above. The cartridge drive mechanism has a ladder shape. Broken lines indicate rollers. The rollers 201a to 201d are attached to the base portion 225, and the rollers 201e to 201h are attached to the base portion 226 via arms. Actuators (not shown) are inserted into the openings 204 a to 204 c provided in the base portion 225 and the openings 204 d to 204 f provided in the base portion 226. Further, shutters 209a to 209l are provided on the side surfaces of the base portions 225 and 226, respectively. These shutters block the solution in a direction perpendicular to the moving direction of the roller.

図25は本発明に係る化学反応用カートリッジおよび駆動機構の第19の実施例を示す構成図である。
図25において、カートリッジの上下から前述のローラ群で押圧した状態を示している。
ローラ212a,212bは、アーム213a,213bにそれぞれ支持されアーム213a,213b,は、平板状のベース部214に取り付けられている。
FIG. 25 is a block diagram showing a nineteenth embodiment of the chemical reaction cartridge and drive mechanism according to the present invention.
FIG. 25 shows a state where the roller group is pressed from above and below the cartridge.
The rollers 212a and 212b are supported by arms 213a and 213b, respectively, and the arms 213a and 213b are attached to a flat base 214.

ローラ212a,212bは、メカステージ(図示ぜず)に取り付けられたベース部214の上下方向の移動により、カートリッジ210の上部から押圧する。ステージの制御によりベース部214が左右に移動することで、ローラがカートリッジを押圧したまま回転して移動し、カートリッジ210内の溶液を水平方向に移動させる。 The rollers 212a and 212b are pressed from the upper part of the cartridge 210 by the vertical movement of the base part 214 attached to a mechanical stage (not shown). By moving the base portion 214 to the left and right by controlling the stage, the roller rotates and moves while pressing the cartridge, and moves the solution in the cartridge 210 in the horizontal direction.

ローラ216a,216bは、アーム217a,217bにそれぞれ支持されアーム217a,217b,は、平板状のベース部218に取り付けられている。
ローラ216a,216bは、メカステージ(図示ぜず)に取り付けられたベース部218の上下方向の移動により、カートリッジ210の下部から押圧する。ステージの制御によりベース部218が左右に移動することで、ローラがカートリッジを押圧したまま回転して移動し、カートリッジ210内の溶液を水平方向に移動させる。
The rollers 216a and 216b are supported by arms 217a and 217b, respectively, and the arms 217a and 217b are attached to a flat base portion 218.
The rollers 216a and 216b are pressed from the lower part of the cartridge 210 by the vertical movement of the base part 218 attached to a mechanical stage (not shown). When the base unit 218 moves to the left and right under the control of the stage, the roller rotates and moves while pressing the cartridge, and moves the solution in the cartridge 210 in the horizontal direction.

アクチュエータ215は上部からカートリッジ210の上面に対して、アクチュエータ219は下部からカートリッジ210の下面に対して、加圧、振動、加熱、冷却などを与えてカートリッジ210内の化学反応を促進させる。 The actuator 215 applies pressure, vibration, heating, cooling, and the like to the upper surface of the cartridge 210 from the upper part and the lower surface of the cartridge 210 from the lower part to promote a chemical reaction in the cartridge 210.

カートリッジ210は、内部に硬質材(ガラスや樹脂など)の基板211を備えており、上下からの押圧に耐え得るようになっている。このような構成によれば、カートリッジ210内で基板211を挟んで存在する流路やウェル内の液体が独立して移動する。また図16(e)に示すようにウェルが位置する部分の基板に小さな穴を開けておけば基板211を挟んで上下の溶液の移動も可能となる。なお、本実施例でも側面にシャッタを設けても良い。 The cartridge 210 includes a substrate 211 made of a hard material (glass, resin, etc.) and can withstand pressing from above and below. According to such a configuration, the liquid in the flow path and well existing with the substrate 211 sandwiched in the cartridge 210 moves independently. Further, as shown in FIG. 16E, if a small hole is made in the substrate where the well is located, the upper and lower solutions can be moved across the substrate 211. In this embodiment, a shutter may be provided on the side surface.

図26は、本発明に係る化学反応用カートリッジおよび駆動機構の第20の実施例を示す構成図である。
ベース部220は、前述同様アクチュエータ用の開口部223a,223bと、ローラのないアーム221aから221cを有した構成であり、押圧部の他の形態である。アーム221aから221cの先端は、曲面222a,222b,222cを呈している。この曲面により、ローラの替わりにカートリッジ224に対する摩擦を押さえてカートリッジを押圧した状態であっても水平方向の移動を容易にし、ローラ無しでもカートリッジの送液を実現できる。
FIG. 26 is a block diagram showing a twentieth embodiment of the chemical reaction cartridge and drive mechanism according to the present invention.
The base part 220 has a structure having openings 223a and 223b for actuators and arms 221a to 221c without rollers as described above, and is another form of the pressing part. The tips of the arms 221a to 221c have curved surfaces 222a, 222b, and 222c. This curved surface facilitates horizontal movement even when the cartridge is pressed by pressing the friction against the cartridge 224 instead of the roller, and the cartridge can be fed without a roller.

アームは、例えばフッ素樹脂からなり、カートリッジにおいても表面にフッ素樹脂のシートを設けるか、フッ素樹脂コーティングを行うなどをすれば摩擦をより低減することができる。   The arm is made of, for example, a fluororesin, and the friction can be further reduced by providing a fluororesin sheet on the surface of the cartridge or performing a fluororesin coating.

この場合において、アーム先端部はローラではできない曲面にすることも可能であるため、放物面、双曲面、sin形などの非円形曲面とすることにより、カートリッジの材質に適した形状とすることができ、効果的な押圧が可能となる。   In this case, the tip of the arm can be a curved surface that cannot be formed by a roller. Therefore, a non-circular curved surface such as a paraboloid, a hyperboloid, and a sin shape can be used to make the shape suitable for the material of the cartridge. And effective pressing is possible.

なお、アーム、ローラ、シャッタおよびアクチェータ等の数はこれまで図示した数に限定するものではなく、必要に応じて増減させれば良い。   Note that the number of arms, rollers, shutters, actuators, and the like is not limited to the numbers shown so far, and may be increased or decreased as necessary.

以上説明したカートリッジの駆動機構は、例えば前述した図9,図19,図20,図21(b)などに記載のカートリッジ駆動機構として適用される。この場合のローラの取り付けピッチは、カートリッジのウェルと同一の等間隔ピッチである。   The cartridge driving mechanism described above is applied as the cartridge driving mechanism described in FIGS. 9, 19, 20, and 21B, for example. In this case, the roller mounting pitch is the same pitch as the cartridge well.

例えば図9に記載のカートリッジでは、複数のローラは、ウェルの横方向の間隔に一致する間隔で配置される。図9ではローラのみを図示しているがこの部分が上述した図23に記載の駆動機構であって、これらのローラはアームで支持され、アームはベース部に取り付けられ、ベース部はメカステージに取り付けられる。これによりカートリッジ駆動機構は、上下左右に駆動可能となっている。また、ベース部には各ウェルに対応する位置に開口を設け、アクチュエータを挿入し、振動,加温等を与える。 For example, in the cartridge shown in FIG. 9, the plurality of rollers are arranged at intervals corresponding to the intervals in the lateral direction of the wells. Although only the rollers are shown in FIG. 9, this portion is the drive mechanism shown in FIG. 23 described above, and these rollers are supported by arms, the arms are attached to the base portion, and the base portion is attached to the mechanical stage. It is attached. Thereby, the cartridge drive mechanism can be driven vertically and horizontally. In addition, an opening is provided in the base portion at a position corresponding to each well, and an actuator is inserted to provide vibration, heating, and the like.

このような構成によれば、カートリッジ駆動機構の押圧部により流体状物質を保持する室のすべての入力および出力用流路を同時に封止するので、送液時に次の室だけでなくその先の室にまで流れていくことを防ぐことができる。また、加熱、加振時の他の室への流出を防ぐことができる。さらに、空気の背圧により溶液が押しもどされることがない。加えて、サンプルからシリカや磁性粒子などを用いたDNAの抽出や精製の構造(クロス構造)を実現することができる。 According to such a configuration, all the input and output flow paths of the chamber holding the fluid substance are simultaneously sealed by the pressing portion of the cartridge driving mechanism, so that not only the next chamber but also the next chamber during liquid feeding. It can be prevented from flowing into the room. Moreover, the outflow to the other chamber at the time of heating and vibration can be prevented. Furthermore, the solution is not pushed back by the back pressure of the air. In addition, it is possible to realize a DNA extraction or purification structure (cross structure) using silica or magnetic particles from a sample.

なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.

本発明に係る化学反応用カートリッジの一実施例を示す外観図である。It is an external view which shows one Example of the cartridge for chemical reaction which concerns on this invention. 本発明に係る液送および排気を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the liquid feeding and exhaust_gas | exhaustion which concern on this invention. 本発明に係る化学反応用カートリッジの他の実施例(ゼロ容積構造)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other Example (zero volume structure) of the cartridge for chemical reactions which concerns on this invention. 化学反応用カートリッジの作製方法の第1の実施例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the 1st Example of the manufacturing method of the cartridge for chemical reactions. 化学反応用カートリッジの作製方法の第2の実施例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the 2nd Example of the manufacturing method of the cartridge for chemical reaction. 化学反応用カートリッジの作製方法の第3の実施例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the 3rd Example of the manufacturing method of the cartridge for chemical reactions. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第1の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第2の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 2nd Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第3の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 3rd Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第4の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 4th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第5の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 5th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第6の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 6th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第7の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 7th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第8の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 8th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第9の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 9th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第10の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 10th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第11の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 11th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第12の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 12th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第13の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 13th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第14の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 14th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第15の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 15th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第16の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 16th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第17の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 17th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第18の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 18th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第19の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 19th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 化学反応用カートリッジおよび駆動機構に係る第20の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 20th Example which concerns on the cartridge for chemical reaction, and a drive mechanism. 従来のバイオチップの構成図である。It is a block diagram of the conventional biochip. 従来のバイオチップの操作方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation method of the conventional biochip.

符号の説明Explanation of symbols

201a〜201h ローラ
202a〜202c アーム
203 ベース部
204〜204f 開口部
205 カートリッジ
206a アクチュエータ
207a 溝
208a 抜け止め材
209a〜209l シャッタ
210 カートリッジ
211 基板
212a、212b ローラ
213a、213b アーム
214 ベース部
215 アクチュエータ
216a、216b ローラ
217a、217b アーム
218 ベース部
219 アクチュエータ
220 ベース部
221a〜221c アーム
222a〜222c 曲面
223a、223b 開口部
224 カートリッジ
225、226 ベース部
201a to 201h roller 202a to 202c arm 203 base portion 204 to 204f opening 205 cartridge 206a actuator 207a groove 208a retaining material 209a to 209l shutter 210 cartridge 211 substrate 212a, 212b roller 213a, 213b arm 214 base portion 215 actuator 216a, 216b Roller 217a, 217b Arm 218 Base part 219 Actuator 220 Base part 221a-221c Arm 222a-222c Curved surface 223a, 223b Opening 224 Cartridge 225, 226 Base part

Claims (10)

少なくとも一部が弾性体で形成された容器から構成され、
前記容器内には、流路で連結または連結可能に配置された複数の室が形成され、
前記容器外から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路または前記室あるいは両者にある流体状物質を移動させて化学的反応を行う化学反応用カートリッジ駆動機構であって、
流体状物質を保持する室のすべての入力用流路および出力用流路を同時に封止できるように進行方向に対して異なる位置で前記化学反応用カートリッジを押圧する複数の押圧部と、
これら押圧部を有するベース部と、
から構成されることを特徴とする化学反応用カートリッジ駆動機構。
It is composed of a container at least partly formed of an elastic body,
In the container, a plurality of chambers arranged to be connected or connectable with a flow path are formed,
A cartridge drive mechanism for chemical reaction that performs a chemical reaction by moving a fluid substance in the flow path or the chamber or both by applying an external force to the elastic body from outside the container,
A plurality of pressing portions that press the cartridge for chemical reaction at different positions with respect to the traveling direction so that all the input flow paths and output flow paths of the chamber holding the fluid substance can be simultaneously sealed ;
A base portion having these pressing portions;
A cartridge reaction mechanism for chemical reaction, comprising:
前記複数の室は等間隔に設置され、前記押圧部は、これら複数の室と同一間隔で設けられていることを特徴とする請求項1に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。   2. The chemical reaction cartridge drive mechanism according to claim 1, wherein the plurality of chambers are provided at equal intervals, and the pressing portion is provided at the same interval as the plurality of chambers. 前記ベース部は、アクチュエータが挿入される開口部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。   The chemical reaction cartridge drive mechanism according to claim 1, wherein the base portion has an opening into which the actuator is inserted. 前記押圧部の進行方向と直角方向に移動する前記流体状物質を遮断するシャッタを設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。   The chemical reaction cartridge drive mechanism according to any one of claims 1 to 3, further comprising a shutter that blocks the fluid substance that moves in a direction perpendicular to the advancing direction of the pressing portion. 前記押圧部は、
前記化学反応用カートリッジを押圧する複数のローラと、
これらローラをそれぞれ支持する複数のローラ支持部と、
から構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。
The pressing portion is
A plurality of rollers for pressing the chemical reaction cartridge;
A plurality of roller support portions for respectively supporting these rollers;
5. The chemical reaction cartridge drive mechanism according to claim 1, wherein the chemical reaction cartridge drive mechanism is configured as follows.
前記ローラ支持部は、前記ローラが挿入される溝を有し、この溝は前記ローラを180°を越えて包み込んで保持することを特徴とする請求項5に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。   6. The chemical reaction cartridge drive mechanism according to claim 5, wherein the roller support portion has a groove into which the roller is inserted, and the groove wraps and holds the roller beyond 180 degrees. 前記ローラ支持部は、側面に前記ローラの抜け止め材を備えていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。   The cartridge driving mechanism for chemical reaction according to claim 5 or 6, wherein the roller support portion includes a retaining material for the roller on a side surface. 前記押圧部は、前記化学反応用カートリッジを押圧する先端部が曲面であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。   5. The chemical reaction cartridge drive mechanism according to claim 1, wherein the pressing portion has a curved end surface that presses the chemical reaction cartridge. 6. 前記曲面は、円形曲面または非円形曲面であることを特徴とする請求項8に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。   9. The chemical reaction cartridge driving mechanism according to claim 8, wherein the curved surface is a circular curved surface or a non-circular curved surface. 前記化学反応用カートリッジと前記押圧部の間には摩擦を軽減する部材を有することを特徴とする請求項8または請求項9に記載の化学反応用カートリッジ駆動機構。   10. The chemical reaction cartridge drive mechanism according to claim 8, further comprising a member that reduces friction between the chemical reaction cartridge and the pressing portion.
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