JP2010071675A - Microchemical system and microchemical system apparatus - Google Patents

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JP2010071675A JP2008236461A JP2008236461A JP2010071675A JP 2010071675 A JP2010071675 A JP 2010071675A JP 2008236461 A JP2008236461 A JP 2008236461A JP 2008236461 A JP2008236461 A JP 2008236461A JP 2010071675 A JP2010071675 A JP 2010071675A
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裕一 内海
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microchemical system, capable of sending a fluid in a two-dimensional direction and a three-dimensional direction, and capable of precisely performing the treatment, such as the reaction, stirring, detection of the fluid by one apparatus by using a single device, and to provide a microchemical system apparatus. <P>SOLUTION: In the microchemical system 1, there are provided two or more layers of disks 11, 21, 31 and 41 are stacked, the flow channels formed to the disks have the flow channels in the surface directions, formed in the surface directions of the disks and the connection flow channel for connecting the flow channels in the surface directions, formed in the disks of different layers, and a sample accumulating tank 12; a reagent accumulating tank 32; a stirring adjusting tank 22 for stirring the sample of the sample accumulating tank and the reagent of the reagent accumulating tank; and a detection tank 34 for detecting the sample adjusted in the stirring adjusting tank. The sample accumulation tank and the stirring adjusting tank, the reagent accumulation tank and the stirring-adjusting tank, and the stirring-adjusting tank and the detection tank are, respectively connected via flow channels 13, 23 and 33. The microchemical system apparatus which is equipped with the microchemical system is also disclosed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、医療、製薬分野における生化学分析や環境保全、食品・生物の検疫分野における分析方法のうち、簡便かつ局感度な方法として知られる酵素免疫測定法(ELISA法)などによる分析、及び、分析の前に行う試料の混合、反応などの単位操作を一の装置で可能な微小化学システム及びこの微小化学システムを備えた微小化学システム装置に関する。   The present invention includes biochemical analysis and environmental conservation in the medical and pharmaceutical fields, analysis by enzyme immunoassay (ELISA method) known as a simple and local sensitivity method among analysis methods in the quarantine field of food and organisms, and The present invention relates to a microchemical system capable of performing unit operations such as sample mixing and reaction performed before analysis with a single apparatus, and a microchemical system apparatus including the microchemical system.

従来から、高速かつ高感度な分析システムとしてマイクロ化学チップが注目されている。マイクロ化学チップとは、1枚のチップ上にマイクロオーダーの微細な流路を形成し、平面方向へ流体を送液する。そして、このチップ上において、混合、反応、分析などの操作を行なうことができる(例えば、下記特許文献1,2(図7))。
特開2002−340911号公報 特開2007−155484号公報
Conventionally, a microchemical chip has attracted attention as a high-speed and high-sensitivity analysis system. With a microchemical chip, a micro flow path is formed on a single chip, and fluid is fed in a planar direction. Then, operations such as mixing, reaction, and analysis can be performed on the chip (for example, Patent Documents 1 and 2 below (FIG. 7)).
JP 2002-340911 A JP 2007-155484 A

しかしながら、上記特許文献1や特許文献2(図7)の分析装置はマイクロチップの平面上で操作が行われるので、混合が十分でなかったり、分析のための光路長が十分でなかったりして、検出感度が低下するおそれがあった。また、上記チップ上では行うことができない操作は別の装置で行うため、試料の分析までに時間がかかったり、他の装置が必要となったりすることが多かった。さらに、各操作は人的に行われるので、精度に差が生じることがあった。   However, since the analyzers of Patent Document 1 and Patent Document 2 (FIG. 7) are operated on the plane of the microchip, mixing is not sufficient or the optical path length for analysis is not sufficient. The detection sensitivity may be reduced. In addition, since operations that cannot be performed on the chip are performed by a separate apparatus, it often takes time to analyze the sample or requires another apparatus. Furthermore, since each operation is performed manually, there may be a difference in accuracy.

そこで、本発明は、一の装置で、分析及び分析に必要な単位操作を高精度かつ短時間で簡便に行うことができるとともに、装置の小型化および多検体の処理が可能な微小化学システム及びそれを用いた微小化学システム装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a microchemical system capable of performing analysis and unit operations necessary for analysis in a single device with high accuracy and in a short time, and capable of downsizing the device and processing multiple samples. An object of the present invention is to provide a microchemical system apparatus using the same.

課題を解決するための手段及び効果Means and effects for solving the problems

本発明の微小化学システムは、ディスクの回転により生じる遠心力によってディスクに形成された流路に流体を移送する微小化学システムであって、前記ディスクを2層以上積層した積層体を備え、前記流路が、前記ディスクの面方向に形成された面方向の流路と、異なる層の前記ディスクに形成された前記面方向の流路を接続する接続流路とを有している。   The microchemical system of the present invention is a microchemical system for transferring a fluid to a flow path formed in a disk by centrifugal force generated by the rotation of the disk, comprising a laminate in which two or more layers of the disk are stacked, The path has a surface-direction flow path formed in the surface direction of the disk and a connection flow path for connecting the surface-direction flow paths formed in the disk of different layers.

上記構成によると、2次元(平面)方向だけでなく3次元方向へ液体又は液体中の気体などの流体を移送できるので、流路内における反応、攪拌、検出などの処理を精度良く行える。   According to the above configuration, fluid such as a liquid or a gas in the liquid can be transferred not only in a two-dimensional (planar) direction but also in a three-dimensional direction, so that processing such as reaction, stirring, and detection in the flow path can be performed with high accuracy.

また、本発明に係る微小化学システムは、前記積層体の最上層のディスクの表面に凸部を有しており、前記凸方向に前記凸部を貫通し、且つ、前記ディスクに形成された流路に接続した孔を有していることが好ましい。これによると、遠心力及び凸部および孔により生じるベンチュリー効果によって、流体を加速し且つ3次元方向へより移送しやすくなる。したがって、重力と反対方向の上層へも流体を移送させやすくなる。   Further, the microchemical system according to the present invention has a convex portion on the surface of the uppermost disk of the laminated body, penetrates the convex portion in the convex direction, and is formed on the disk. It is preferable to have a hole connected to the path. According to this, the fluid is accelerated and more easily transferred in the three-dimensional direction due to the centrifugal force and the venturi effect generated by the convex portion and the hole. Therefore, it becomes easy to transfer the fluid to the upper layer in the direction opposite to the gravity.

本発明の微小化学システムは、前記ディスクに形成された流路の少なくとも一部が、細孔を複数束ねたものであり、前記細孔の断面の最大長さが3mm以下であることが好ましい。これによると、流路の表面積を大幅に増大させることができるので、流体の送液、攪拌、反応などの各処理の効率を大幅に向上させることができる。なお、細孔の断面の最大長さが3mmを超えると上記効果が発揮されにくいので、3mm以下であることが好ましい。   In the microchemical system of the present invention, it is preferable that at least a part of the flow path formed in the disk is a bundle of a plurality of pores, and the maximum length of the cross section of the pores is 3 mm or less. According to this, since the surface area of the flow path can be greatly increased, the efficiency of each processing such as fluid feeding, stirring, and reaction can be greatly improved. In addition, since the said effect is hard to be exhibited when the maximum length of the cross section of a pore exceeds 3 mm, it is preferable that it is 3 mm or less.

本発明の微小化学システムは、前記ディスクに形成された流路の内壁表面に薄膜が被覆されており、前記薄膜が前記ディスクの材料と異なる材料からなることが好ましい。これによると、被覆した材料を抗原や抗体等として内壁表面に固定化できる。したがって、流路の内壁表面に抗原や抗体等を高密度に安定して固定できるので、攪拌や反応などの処理の精度や速度及び効率をより向上させることができる。ここで、ディスクには、例えば、樹脂や金属を用いることができ、薄膜には、例えば、Pt,Au,Ti,TiO,SiO,Ag,アビジン等のたんぱく質の生体高分子や触媒をコーティングして薄膜を被覆することができる。 In the microchemical system of the present invention, it is preferable that a thin film is coated on the inner wall surface of the flow path formed in the disk, and the thin film is made of a material different from the material of the disk. According to this, the coated material can be immobilized on the inner wall surface as an antigen or an antibody. Therefore, antigens, antibodies, and the like can be stably fixed at a high density on the inner wall surface of the flow path, so that accuracy, speed, and efficiency of processing such as stirring and reaction can be further improved. Here, for example, a resin or a metal can be used for the disk, and a biopolymer or a catalyst of a protein such as Pt, Au, Ti, TiO 2 , SiO 2 , Ag, avidin or the like is coated on the thin film. Thus, the thin film can be coated.

本発明の微小化学システムは、前記ディスクに形成された流路が、試料蓄積槽と、試薬蓄積槽と、前記試料蓄積槽の試料と前記試薬蓄積槽の試薬とを攪拌する攪拌調整槽と、前記攪拌調整槽において調整された試料を検出する検出槽とを有しており、前記試料蓄積槽と前記攪拌調整槽との間、前記試薬蓄積槽と前記攪拌調整槽との間、及び、前記攪拌調整槽と前記検出槽との間が、それぞれ流路を介して接続されていることが好ましい。   In the microchemical system of the present invention, the flow path formed in the disk includes a sample accumulation tank, a reagent accumulation tank, a sample in the sample accumulation tank, and an agitation adjustment tank that agitates the reagent in the reagent accumulation tank, A detection tank for detecting the sample adjusted in the stirring adjustment tank, between the sample accumulation tank and the stirring adjustment tank, between the reagent accumulation tank and the stirring adjustment tank, and It is preferable that the stirring adjustment tank and the detection tank are connected to each other via a flow path.

これによると、試料の前処理、混合、反応、分離、抽出、検出などの各操作を一の装置に集積して行える。これにより、装置の小型化及び軽量化を図ることができ、試料や試薬が従来よりも少量に抑えられる。また、3次元方向の流路に攪拌調整槽や検出槽を設けることができる。これによって、従来よりも攪拌に必要な場所や反応に必要な容量及び表面積、さらには、光検出に必要な光路が十分得られ、各操作の精度や分析感度が向上できる。したがって、一の装置で、多数の試料(検体)の検出や処理が同時にできるとともに、各操作を短時間で行える。また、検出槽で検体の反応過程の細かい時間変化を検出できるので、検出範囲の拡大を図ることができる。   According to this, operations such as sample pretreatment, mixing, reaction, separation, extraction, and detection can be integrated in one apparatus. Thereby, size reduction and weight reduction of an apparatus can be achieved, and a sample and a reagent are restrained in a small quantity than before. Moreover, a stirring adjustment tank and a detection tank can be provided in the three-dimensional flow path. As a result, a place necessary for stirring, a volume and a surface area necessary for reaction, and a light path necessary for light detection can be sufficiently obtained as compared with the prior art, and the accuracy and analytical sensitivity of each operation can be improved. Therefore, a single apparatus can simultaneously detect and process a large number of samples (specimens) and can perform each operation in a short time. In addition, since a small time change in the reaction process of the specimen can be detected in the detection tank, the detection range can be expanded.

また、本発明の微小化学システムは、前記攪拌調整槽と前記検出槽とを接続している流路の途中に反応槽が設けられており、前記攪拌調整層と前記反応槽との間、及び、前記反応槽と前記検出槽と間が、それぞれ流路を介して接続されていることが好ましい。これによると、反応槽において、反応を促進したり、特定の試料または試料の特定部位のみの反応を起こしたりできるので、試料の選択性を向上できる。   In the microchemical system of the present invention, a reaction tank is provided in the middle of a flow path connecting the stirring adjustment tank and the detection tank, and between the stirring adjustment layer and the reaction tank, and The reaction tank and the detection tank are preferably connected to each other via a flow path. According to this, in the reaction tank, the reaction can be promoted, or the reaction of only a specific sample or a specific part of the sample can be caused, so that the selectivity of the sample can be improved.

また、本発明の微小化学システムは、前記前記反応層が位置するディスクに粒径10μm以下の金属微粒子が含有されていることが好ましい。なお、金属微粒子として、例えば、金又は銀の微粒子を用いることができる。これによると、金属微粒子が、流路又は反応層の表面に現れ、抗原又は抗体として固定化される。したがって、反応がより促進するとともに、反応の精度がより向上する。なお、金属微粒子の粒径が10μmよりも大きい微粒子が含有されていると、金属微粒子が流路又は反応層の表面に抗原又は抗体として固定化されにくくなる。   In the microchemical system of the present invention, it is preferable that the disk on which the reaction layer is located contains metal fine particles having a particle size of 10 μm or less. As the metal fine particles, for example, gold or silver fine particles can be used. According to this, metal fine particles appear on the surface of the flow path or the reaction layer and are immobilized as an antigen or an antibody. Therefore, the reaction is further promoted and the accuracy of the reaction is further improved. In addition, when fine particles having a particle size larger than 10 μm are contained, the fine metal particles are hardly immobilized as antigens or antibodies on the surface of the flow path or the reaction layer.

また、本発明の微小化学システムにおいて、前記反応槽が位置するディスクが、流路を内部に有する孔が多数穿設された酵素免疫測定用素子であり、前記孔の内部の前記流路同士が内部において交差しているとともに、前記孔の内部の前記流路の内壁表面に所定の抗体又は抗原が固定されていることが好ましい。   Further, in the microchemical system of the present invention, the disk on which the reaction vessel is located is an enzyme immunoassay element having a large number of holes having flow paths therein, and the flow paths inside the holes are connected to each other. It is preferable that a predetermined antibody or antigen is immobilized on the inner wall surface of the flow path inside the hole while intersecting inside.

これによると、流路の表面積を従来よりも大幅に向上させると共に、試料や試薬の液体が通過する際に発生するミキシング(混合)効果をより向上させることができる。その結果として、従来に比べ感度の高くかつ高速で行える酵素免疫測定が可能な微小化学システムを提供できる。また、拌調整槽が位置するディスクの孔の端部の溶液の表面張力及び回転装置による遠心力とのつりあいにより、拌調整槽が位置するディスク内部に試料や試薬の溶液が送液することを抑止でき、バルブの効果を奏する。さらに、キャピラリー(毛細管)の束構造を有しているので、毛細管としての効果を奏する。   According to this, the surface area of the flow path can be greatly improved as compared with the conventional case, and the mixing (mixing) effect generated when the sample or reagent liquid passes can be further improved. As a result, it is possible to provide a microchemical system capable of performing enzyme immunoassay that can be performed at a higher speed and with higher sensitivity than before. In addition, the sample solution and the reagent solution are fed into the disk where the stirring tank is located by balancing with the surface tension of the solution at the end of the hole of the disk where the stirring tank is located and the centrifugal force by the rotating device. It can be deterred and has the effect of a valve. Furthermore, since it has a bundle structure of capillaries (capillaries), it has an effect as a capillary.

また、本発明の微小化学システムにおいて、前記酵素免疫測定用素子の前記流路の内壁表面が薄膜で被覆形成されたものであり、前記薄膜の表面に前記抗体又は前記抗原が固定されていることが好ましい。なお、薄膜は、例えば、ニッケル、白金などの金属、ダイヤモンドライクカーボン、化合物又は生体適合性を有した高分子(アビジン等)を含有した薄膜を使用できる。これによると、流路表面に、所定の抗体又は抗原が高密度に安定して固定されるので、検出における感度をさらに向上させることができる。   In the microchemical system of the present invention, the inner wall surface of the flow path of the enzyme immunoassay element is coated with a thin film, and the antibody or the antigen is immobilized on the surface of the thin film. Is preferred. As the thin film, for example, a thin film containing a metal such as nickel or platinum, diamond-like carbon, a compound, or a biocompatible polymer (such as avidin) can be used. According to this, since the predetermined antibody or antigen is stably fixed at a high density on the channel surface, the sensitivity in detection can be further improved.

また、本発明の微小化学システムは、前記試料蓄積槽と前記攪拌調整槽との間、前記試薬蓄積槽と前記攪拌調整槽との間、及び、前記攪拌調整槽と前記検出槽との間を接続している流路のそれぞれの途中に設けられたバルブを有していることが好ましい。これによると、バルブを開閉によって試料及び試薬の送液を抑えることができるので、攪拌調整槽、反応槽及び検出槽などでおこなわれる各処理の際に試薬及び試料が流入又は流出することを抑えることができ、各操作の精度を向上できる。
特に、前記バルブは、相変化する材料を含んでいることが好ましく、例えば、相変化する材料として、例えば、パラフィン系の材料、高分子共重合体のプルロニックポリマーを用いることができる。これによると、温度や電磁波(光)などにより相変化(例えば、ゾル状やゲル状へ変化)させて、バルブの開閉(流路の広狭)を容易に操作できる。
Further, the microchemical system of the present invention includes a space between the sample accumulation tank and the stirring adjustment tank, a gap between the reagent accumulation tank and the stirring adjustment tank, and a gap between the stirring adjustment tank and the detection tank. It is preferable to have a valve provided in the middle of each of the connected flow paths. According to this, since the liquid supply of the sample and the reagent can be suppressed by opening and closing the valve, the inflow and outflow of the reagent and the sample are suppressed during each processing performed in the stirring adjustment tank, the reaction tank, the detection tank, and the like. And the accuracy of each operation can be improved.
In particular, the valve preferably includes a phase-change material. For example, as the phase-change material, for example, a paraffin-based material or a pluronic polymer of a polymer copolymer can be used. According to this, it is possible to easily open and close the valve (the width of the flow path) by changing the phase (for example, changing to a sol or gel) by temperature, electromagnetic waves (light), or the like.

また、本発明の微小化学システムにおいて、前記攪拌調整槽の内壁表面に、抗原又は抗体が固定されていることが好ましい。これによると、攪拌調整槽の内壁表面に、所定の抗体又は抗原が高密度に安定して固定されるので、反応の前処理を効率的に行うことができる。なお、抗原又は抗体の代わりに、触媒を固定してもよい。   In the microchemical system of the present invention, it is preferable that an antigen or an antibody is immobilized on the inner wall surface of the stirring adjustment tank. According to this, since the predetermined antibody or antigen is stably fixed at a high density on the inner wall surface of the stirring adjustment tank, the pretreatment of the reaction can be performed efficiently. A catalyst may be immobilized instead of the antigen or antibody.

また、本発明の微小化学システムは、前記ディスクの前記凸部が、前記検出槽と同軸上の位置に形成されており、前記孔と検出槽とが接続されているが好ましい。これによると、凸部及びに孔により生じるベンチュリー効果によって、検出槽へ試料を送液しやすくなる。特に、反応層又は攪拌調整槽に接続された流路位置が検出槽の底部にある場合でも、ベンチュリー効果によって検出槽の高位置にまで流体を送液させ、検出槽を満たすことができる。   In the microchemical system of the present invention, it is preferable that the convex portion of the disk is formed at a position coaxial with the detection tank, and the hole and the detection tank are connected. According to this, it becomes easy to send a sample to a detection tank by the venturi effect which arises by a convex part and a hole. In particular, even when the flow path position connected to the reaction layer or the stirring adjustment tank is at the bottom of the detection tank, the fluid can be fed to the high position of the detection tank by the venturi effect to fill the detection tank.

また、本発明の微小化学システム装置は、上述した微小化学システムと、前記積層体を回転させる回転装置とを備えていることが好ましい。これによると、回転装置によって微小化学システムを回転させて生じた遠心力によって、試料の攪拌、反応、検出などの各操作を自動的に行える。したがって、操作を簡便且つ短時間で行え、試薬や試料も少量に抑えることができる。また、従来生じていた人的な操作精度のばらつきの発生を抑止でき、再現性、信頼性、分析感度の向上を図ることができる。   Moreover, it is preferable that the microchemical system apparatus of this invention is equipped with the microchemical system mentioned above and the rotation apparatus which rotates the said laminated body. According to this, each operation such as stirring, reaction, and detection of the sample can be automatically performed by the centrifugal force generated by rotating the microchemical system by the rotating device. Therefore, the operation can be performed easily and in a short time, and the amount of reagents and samples can be suppressed to a small amount. In addition, it is possible to suppress the occurrence of variations in human operation accuracy that have conventionally occurred, and it is possible to improve reproducibility, reliability, and analysis sensitivity.

また、本発明の微小化学システム装置は、前記積層体へ電磁波を照射する照射手段を備えていることが好ましい。これによると、攪拌調整槽、反応槽、検出槽、バルブなどへ蛍光やレーザー光などの電磁波を照射できる。これによって、攪拌の促進、熱反応しにくいものの反応の促進、試料の特定部位又は特定試料の反応、常温下での反応を促進させることができ、選択性の向上、高速反応、高収率な微小化学システム装置を提供できる。また、光検出も可能とる。なお、照射手段は、光を照射するものに限らず、マイクロ波、弾性表面波や超音波等の電磁波を照射するものでもよい。例えば、マイクロ波を反応槽へ照射すれば金属ナノ粒子や有機金属錯体を合成することができ、攪拌調整槽へ弾性表面波を照射すれば試料の攪拌の精度をより向上できる。   Moreover, it is preferable that the microchemical system apparatus of this invention is equipped with the irradiation means to irradiate an electromagnetic wave to the said laminated body. According to this, it is possible to irradiate electromagnetic waves such as fluorescence and laser light to a stirring adjustment tank, a reaction tank, a detection tank, a valve and the like. This makes it possible to promote agitation, acceleration of reactions that are difficult to thermally react, reaction of a specific part of a sample or a specific sample, reaction at room temperature, improved selectivity, high speed reaction, high yield. A microchemical system apparatus can be provided. Also, light detection is possible. The irradiating means is not limited to irradiating light, but may be irradiating electromagnetic waves such as microwaves, surface acoustic waves, and ultrasonic waves. For example, metal nanoparticles and organometallic complexes can be synthesized by irradiating the reaction vessel with microwaves, and the accuracy of stirring the sample can be further improved by irradiating surface acoustic waves to the stirring adjustment vessel.

以下に好適な実施形態を説明する。   Preferred embodiments will be described below.

<第1実施形態>
以下、本発明に係る微小化学システムおよびそれを用いた微小化学システム装置の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る微小化学システム装置の概略構成図である。図2は、図1の微小化学システム装置を構成する微小化学システムの斜視図である。図3は、図2の微小化学システムを構成する4枚のディスクの上面図である。図4は、図2のA−Aの断面模式図である。
<First Embodiment>
Hereinafter, embodiments of a microchemical system and a microchemical system apparatus using the same according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a microchemical system apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the microchemical system constituting the microchemical system apparatus of FIG. 3 is a top view of four disks constituting the microchemical system of FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

図1において、微小化学システム装置100は、微小化学システム1と、微小化学システム1を回転させる回転装置2と、微小化学システム1に対して光(電磁波)を照射する第1照射装置(照射手段)3,第2照射装置(照射手段)8とを備えている。そして、第1照射装置3から微小化学システム1へ照射された光で発生する蛍光を伝送する光ファイバ4aと、第1照射装置3から微小化学システム1へ照射された光で発生する吸収光を伝送する光ファイバ4bと、光ファイバ4a,4bで伝送された光を受光する分光器5と、分光器5で分光された光束を検出する検出器6と、検出器6によって検出した結果を分析するとともに、回転装置2に回転数を指令するパソコン7とをさらに備えている。ここで、光ファイバ4aは微小化学システム1の側面に近接して設けられており、光ファイバ4bは微小化学システム1の上面に近接して設けられている。   In FIG. 1, a microchemical system device 100 includes a microchemical system 1, a rotating device 2 that rotates the microchemical system 1, and a first irradiation device (irradiation means) that irradiates the microchemical system 1 with light (electromagnetic waves). ) 3 and a second irradiation device (irradiation means) 8. And the optical fiber 4a which transmits the fluorescence which generate | occur | produces with the light irradiated to the microchemical system 1 from the 1st irradiation apparatus 3, and the absorption light generated with the light irradiated to the microchemical system 1 from the 1st irradiation apparatus 3 are received. Transmitting optical fiber 4b, spectroscope 5 that receives the light transmitted through the optical fibers 4a and 4b, detector 6 that detects the light beam split by the spectroscope 5, and the results detected by the detector 6 are analyzed. In addition, it further includes a personal computer 7 for instructing the rotation device 2 of the number of rotations. Here, the optical fiber 4 a is provided close to the side surface of the microchemical system 1, and the optical fiber 4 b is provided close to the top surface of the microchemical system 1.

微小化学システム1は、第1ディスク11と第2ディスク21と第3ディスク31と第4ディスク41とが上から順に同心円状に積層された積層体である。図3において、(a)は第1ディスク11、(b)は第2ディスク21、(c)は第3ディスク31、(d)は第4ディスクである。なお、図3では、説明の都合上、他のディスクに位置する流路や槽を点線で示している。そして、第1ディスク11、第2ディスク21、第3ディスク31及び第4ディスク41には流路が形成されており、この流路は、ディスクの面方向に形成された面方向の流路と、異なる層のディスクに形成された面方向の流路を接続する接続流路とを有している。なお、接続流路は、面方向に対して垂直方向に限られず、斜め方向などに形成されていてもよい。また、第1ディスク11、第2ディスク21、第3ディスク31及び第4ディスク41の材料には、例えば、X線で加工可能な材料として、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)やSU−8などのエポキシ系ネガ型レジスト、ポリ4フッ化エチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂が用いられている。また、金型材料として、ニッケル、銅、金などを用いると微細構造体の作製ができる。また、熱可塑性樹脂、セラミックス等も用いることができる。   The microchemical system 1 is a stacked body in which a first disk 11, a second disk 21, a third disk 31, and a fourth disk 41 are stacked concentrically in order from the top. 3, (a) is the first disk 11, (b) is the second disk 21, (c) is the third disk 31, and (d) is the fourth disk. In FIG. 3, for convenience of explanation, flow paths and tanks located on other disks are indicated by dotted lines. A flow path is formed in the first disk 11, the second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41. This flow path is a surface-direction flow path formed in the surface direction of the disk. And a connecting flow path for connecting the flow paths in the surface direction formed on the disks of different layers. Note that the connection flow path is not limited to the direction perpendicular to the surface direction, and may be formed in an oblique direction or the like. The material of the first disk 11, the second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41 is, for example, polymethyl methacrylate (PMMA) or SU-8 as a material that can be processed by X-rays. Fluorine resins such as epoxy negative resist and polytetrafluoroethylene (PTFE) are used. Further, when nickel, copper, gold, or the like is used as a mold material, a fine structure can be manufactured. In addition, thermoplastic resins, ceramics, and the like can be used.

面方向の流路および接続流路の途中には、試料蓄積槽12と、試薬蓄積槽32と、試料蓄積槽12の試料と試薬蓄積槽32の試薬とを攪拌する攪拌調整槽22と、攪拌調整槽22において調整された試料を検出する検出槽34とが設けられている。そして、試料蓄積槽12と攪拌調整槽22との間が第1流路13を介して接続されており、試薬蓄積槽32と攪拌調整槽22との間が第2流路33を介して接続されており、攪拌調整槽22と検出槽34とのの間が第3流路23を介して接続されている。また、攪拌調整槽22と検出槽34とを接続している第3流路23の途中に反応槽35が設けられており、攪拌調整槽22と反応槽35との間、及び、反応槽35と検出槽34と間が、それぞれ流路を介して接続されている。さらに、第1流路13の途中に設けられた第1バルブ15、第2流路33の途中に設けられた第2バルブ37、並びに、第3流路23の途中に設けられた第3バルブ25、第4バルブ38及び第5バルブ39を有している。ここで、第3バルブ25は攪拌調整槽22と反応槽35との間に位置し、第4バルブ38及び第5バルブ39は反応槽35と検出槽34との間に位置している。そして、第1バルブ15,第2バルブ37,第3バルブ25,第4バルブ38及び第5バルブ39は相変化する材料を含んでおり、本実施形態においては、光(電磁波)によって相変化する材料を含んでいる。さらに、検出槽34は円上に等間隔に設けられており、この検出槽34の各々の間にパルス発生マーカー40が等間隔に記載されている。   In the middle of the channel in the surface direction and the connection channel, the sample accumulation tank 12, the reagent accumulation tank 32, the stirring adjustment tank 22 for stirring the sample in the sample accumulation tank 12 and the reagent in the reagent accumulation tank 32, and stirring A detection tank 34 for detecting the sample adjusted in the adjustment tank 22 is provided. The sample storage tank 12 and the stirring adjustment tank 22 are connected via the first flow path 13, and the reagent storage tank 32 and the stirring adjustment tank 22 are connected via the second flow path 33. The agitation adjustment tank 22 and the detection tank 34 are connected via the third flow path 23. Further, a reaction tank 35 is provided in the middle of the third flow path 23 connecting the stirring adjustment tank 22 and the detection tank 34, and between the stirring adjustment tank 22 and the reaction tank 35, and the reaction tank 35. And the detection tank 34 are connected to each other via a flow path. Furthermore, the first valve 15 provided in the middle of the first flow path 13, the second valve 37 provided in the middle of the second flow path 33, and the third valve provided in the middle of the third flow path 23. 25, a fourth valve 38 and a fifth valve 39 are provided. Here, the third valve 25 is located between the stirring adjustment tank 22 and the reaction tank 35, and the fourth valve 38 and the fifth valve 39 are located between the reaction tank 35 and the detection tank 34. The first valve 15, the second valve 37, the third valve 25, the fourth valve 38, and the fifth valve 39 include a material that changes phase. In the present embodiment, the phase changes due to light (electromagnetic waves). Contains material. Furthermore, the detection tanks 34 are provided on the circle at regular intervals, and the pulse generation markers 40 are described at regular intervals between the detection tanks 34.

試料蓄積槽12は、第1ディスク11に位置しており、図示しない試料注入口から注入された検体となる試料が蓄積され、試料の前処理などが行える。試料には、抗原又は抗体を用いることができ、例えば、試料に血液を用いた場合は、血液を血球と血清とに分離する血球分離槽として用いることができる。このとき、試料蓄積槽12において、血球は第1ディスク11の中心の外側、血清は第1ディスク11の中心側に移動する。なお、この前処理は、回転装置2によって微小化学システム1が回転して生じる遠心力によって行われる。そして、試料蓄積槽12の血清が移動した中心側に第1流路13が接続されている。   The sample accumulation tank 12 is located on the first disk 11 and accumulates a sample to be a sample injected from a sample injection port (not shown), and can perform sample pretreatment and the like. An antigen or an antibody can be used for the sample. For example, when blood is used for the sample, it can be used as a blood cell separation tank for separating blood into blood cells and serum. At this time, in the sample storage tank 12, blood cells move outside the center of the first disk 11, and serum moves to the center side of the first disk 11. This pretreatment is performed by centrifugal force generated by rotating the microchemical system 1 by the rotating device 2. And the 1st flow path 13 is connected to the center side to which the serum of the sample storage tank 12 moved.

攪拌調整槽22は、第2ディスク21に位置している。そして、攪拌調整槽22において、試料蓄積槽12から送液された試料と試薬蓄積槽32から送液された試薬との攪拌、調整等が行われる。   The stirring adjustment tank 22 is located on the second disk 21. In the stirring adjustment tank 22, stirring, adjustment, and the like of the sample sent from the sample accumulation tank 12 and the reagent sent from the reagent accumulation tank 32 are performed.

試薬蓄積槽32は、第1ディスク11と第2ディスク21とに連通した槽であり、図示しない試薬注入口から注入された試薬が蓄積されている。試薬には、試料に用いられる抗原又は抗体と反応する抗体又は抗原で構成されたものを用いることができる。   The reagent accumulation tank 32 is a tank that communicates with the first disk 11 and the second disk 21, and accumulates reagents injected from a reagent injection port (not shown). As the reagent, an antigen or an antibody that reacts with an antigen or antibody used in a sample can be used.

検出槽34は、第2ディスク21、第3ディスク31、及び、第4ディスク41の一部に連通した略円筒状の槽である。そして、検出槽34は第1ディスク11に厚み方向に形成された細い孔16にも連通している。また、検出槽34には第2ディスク21上面から第3ディスク31下面にかけて膜24が設けられており、この膜24によって第2照射装置8から検出槽34へ照射された光が蛍光として集光されて、光ファイバ4aを介して検出器6へ導かれる。ここで、膜24には、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、パラキシリレン系樹脂又は表面に白金をコーティングしたものを用いることができる。そして、第2照射装置8から検出槽34へ照射された光のうち蛍光以外の光は、吸収光として光ファイバ4bを介して検出器6へ導かれる。なお、第2照射装置8からディスクの厚み方向に検出槽34へ電磁波が照射され光検出が行われるが、検出槽34が第2ディスク21、第3ディスク31、及び、第4ディスク41に連通した槽であるので、光検出に必要な光路を十分に確保できる。また、積層体の回転によって生じる遠心力及び検出槽34に連通した孔16によって生じる毛細管現象によって、反応槽35から送液された試料及び試薬が検出槽34の第2ディスク21上面まで満たされる。   The detection tank 34 is a substantially cylindrical tank communicating with part of the second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41. The detection tank 34 also communicates with the thin hole 16 formed in the first disk 11 in the thickness direction. The detection tank 34 is provided with a film 24 from the upper surface of the second disk 21 to the lower surface of the third disk 31, and the light irradiated from the second irradiation device 8 to the detection tank 34 by this film 24 is condensed as fluorescence. Then, it is guided to the detector 6 through the optical fiber 4a. Here, for the film 24, for example, polydimethylsiloxane (PDMS), paraxylylene resin, or a surface coated with platinum can be used. And light other than fluorescence among the lights irradiated to the detection tank 34 from the 2nd irradiation apparatus 8 is guide | induced to the detector 6 through the optical fiber 4b as absorption light. In addition, although the electromagnetic wave is irradiated to the detection tank 34 in the thickness direction of the disk from the second irradiation device 8 and light detection is performed, the detection tank 34 communicates with the second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41. As a result, the optical path necessary for light detection can be sufficiently secured. Further, the sample and the reagent sent from the reaction tank 35 are filled up to the upper surface of the second disk 21 of the detection tank 34 by the centrifugal force generated by the rotation of the laminate and the capillary phenomenon generated by the hole 16 communicating with the detection tank 34.

反応槽35は、流路を内部に有する細孔を複数束ねた構造を備えている。ここで、細孔の断面は丸形、楕円形、四辺形など様々な形状とすることができ、断面の最大長さが3mm以下である。また、細孔の表面には抗原又は抗体が固定化されていたり、触媒がコーティングされていたりすることが好ましい。本実施形態においては、抗原が固定化されており、この抗原によって攪拌調整槽22から送液された流体(A)が異なる流体(B)へ変化している。なお、反応槽35の位置する第3ディスクに粒径10μm以下の金属微粒子を含有させておくと、金属微粒子が反応層の表面に現れ、抗原又は抗体として固定化させることができる。なお、金属微粒子として、金又は銀の微粒子を使用できる。   The reaction tank 35 has a structure in which a plurality of pores having flow paths inside are bundled. Here, the cross section of the pore can be various shapes such as a round shape, an oval shape, and a quadrilateral shape, and the maximum length of the cross section is 3 mm or less. Moreover, it is preferable that an antigen or an antibody is immobilized on the surface of the pore or a catalyst is coated. In the present embodiment, an antigen is immobilized, and the fluid (A) fed from the stirring adjustment tank 22 by this antigen is changed to a different fluid (B). If metal fine particles having a particle diameter of 10 μm or less are contained in the third disk in which the reaction tank 35 is located, the metal fine particles appear on the surface of the reaction layer and can be immobilized as antigens or antibodies. As the metal fine particles, gold or silver fine particles can be used.

なお、反応槽35への抗原又は抗体の固定方法は、公知の手法(例えば、2抗体固相法、1抗体固相法、固相化抗原と酵素標識抗体を用いる競合法、サンドイッチ法、イムノエンザイモメトリック法などのELISA法の規定の手技)を用いることができるが、これらに限られない。また、抗体としては、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体などが挙げられる。抗原としては、ノニルフェノール、ダイオキシン等の低分子化合物、腫瘍マーカーなどのタンパク質、ウィルス粒子、細胞などが挙げられる。なお、抗体又は抗原の代わりに、触媒を固定してもよい。また、反応槽35の内壁表面に、抗原、抗体又は触媒などが固定されていないものを用いてもよい。なお、別の方法として、攪拌調整槽22の内壁表面に薄膜を被覆してもよい。この薄膜を第3ディスク31の材料と異なる材料とすることによって、薄膜を抗原や抗体等として内壁表面に固定化できる。なお、ディスクには、例えば、樹脂や金属を用いることができ、薄膜には、例えば、Pt,Au,Ti,TiO,SiO,Ag,アビジン等のたんぱく質の生体高分子や触媒をコーティングして薄膜を被覆することができる。 The method for immobilizing the antigen or antibody to the reaction tank 35 is a known method (for example, a two-antibody solid phase method, a single antibody solid phase method, a competitive method using a solid phased antigen and an enzyme-labeled antibody, a sandwich method, an immunoassay Techniques defined in the ELISA method such as the enzymometric method) can be used, but are not limited thereto. Examples of antibodies include monoclonal antibodies and polyclonal antibodies. Examples of the antigen include low molecular compounds such as nonylphenol and dioxin, proteins such as tumor markers, virus particles, and cells. In addition, you may fix a catalyst instead of an antibody or an antigen. Moreover, you may use what the antigen, antibody, or catalyst is not fixed to the inner wall surface of the reaction tank 35. As another method, the inner wall surface of the stirring adjustment tank 22 may be coated with a thin film. By using this thin film as a material different from the material of the third disk 31, the thin film can be immobilized on the surface of the inner wall as an antigen or an antibody. The disk can be made of, for example, resin or metal, and the thin film is coated with a protein biopolymer such as Pt, Au, Ti, TiO 2 , SiO 2 , Ag, avidin or a catalyst. The thin film can be coated.

図2,3に示すように、第1流路13は途中で分岐しており、1の試料蓄積槽12から複数の攪拌調整槽22へ試料を導く流路である。また、第2流路33も同様に、途中で分岐しており、1の試薬蓄積槽32から複数の攪拌調整槽22へ試薬を導く流路である。そして、図4に示すように、第1流路13と第2流路33とは途中で接続されている。第3流路23は、攪拌調整槽22に送液された流体を反応槽35及び検出槽34へ導く。ここで、流体とは、液体や気体を含んだ液体などである。なお、攪拌調整槽22に接続された第3流路23の複数が1の反応槽35へ接続されていてもよい。また、本実施形態では、第1流路13が試料蓄積槽12の血清の位置する中心側に接続されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the first flow path 13 is branched in the middle, and is a flow path that guides a sample from one sample accumulation tank 12 to a plurality of stirring adjustment tanks 22. Similarly, the second flow path 33 is branched in the middle, and is a flow path that guides the reagent from one reagent accumulation tank 32 to the plurality of stirring adjustment tanks 22. And as shown in FIG. 4, the 1st flow path 13 and the 2nd flow path 33 are connected on the way. The third flow path 23 guides the fluid sent to the stirring adjustment tank 22 to the reaction tank 35 and the detection tank 34. Here, the fluid is a liquid or a liquid containing a gas. A plurality of third flow paths 23 connected to the stirring adjustment tank 22 may be connected to one reaction tank 35. Moreover, in this embodiment, the 1st flow path 13 is connected to the center side where the serum of the sample storage tank 12 is located.

第1バルブ15,第2バルブ37,第3バルブ25,第4バルブ38及び第5バルブ39とは、照射装置8から照射された光を受けると開き、照射されていないときや照射が停止されるとバルブは閉じる。なお、第1バルブ15,第2バルブ37,第3バルブ25,第4バルブ38及び第5バルブ39に、逆止弁や自動弁を用いてもよい。また、試料蓄積槽12に連通した試料注入口が設けられたディスクを、第1ディスク11の上面に積層してもよい。   The first valve 15, the second valve 37, the third valve 25, the fourth valve 38 and the fifth valve 39 open when receiving light irradiated from the irradiation device 8 and are stopped when irradiation is not performed. Then the valve closes. A check valve or an automatic valve may be used for the first valve 15, the second valve 37, the third valve 25, the fourth valve 38, and the fifth valve 39. A disk provided with a sample injection port communicating with the sample storage tank 12 may be laminated on the upper surface of the first disk 11.

回転装置2は、コンピューター(制御装置)7から指令された回転数又は回転速度をもとに、積層体1を回転させる装置である。このとき、第1ディスク11と第2ディスク21と第3ディスク31と第4ディスク41とは同時に回転する。なお、回転軸は、第1ディスク11と第2ディスク21と第3ディスク31と第4ディスク41との中心軸である。なお、回転数や回転速度が、前処理、攪拌、反応、検出などの各々の操作に応じて、回転装置2による積層体の回転数が制御される。   The rotating device 2 is a device that rotates the laminate 1 based on the number of rotations or the rotation speed commanded from the computer (control device) 7. At this time, the first disk 11, the second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41 rotate simultaneously. The rotation axis is the central axis of the first disk 11, the second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41. In addition, the rotation speed of the laminated body by the rotation apparatus 2 is controlled according to each operation, such as pre-processing, stirring, reaction, and detection, for rotation speed and rotation speed.

第1照射装置3(照射手段)は、検出槽34に対して積層体の軸方向に光(電磁波)を照射するものである。また、第2照射装置8は、第1バルブ15,第2バルブ37,第3バルブ25及び第4バルブ38及び第5バルブ39に対して、光(電磁波)を照射するものである。なお、第1照射装置3と第2照射装置8が1の装置でもよい。また、第1照射装置3及び第2照射装置から照射されるものは光に限られず、波(例えば、マイクロ波、レーリー波)、レーザー光などを照射するものでもよい。さらに、第1照射装置3及び第2照射装置8は可動自在なもので、反応槽35に対して光、マイクロ波、レーリー波などを照射することができるものでもよい。   The first irradiation device 3 (irradiation means) irradiates the detection tank 34 with light (electromagnetic waves) in the axial direction of the laminate. The second irradiation device 8 irradiates the first bulb 15, the second bulb 37, the third bulb 25, the fourth bulb 38 and the fifth bulb 39 with light (electromagnetic waves). The first irradiation device 3 and the second irradiation device 8 may be one device. Moreover, what is irradiated from the 1st irradiation apparatus 3 and the 2nd irradiation apparatus is not restricted to light, You may irradiate a wave (for example, a microwave, Rayleigh wave), a laser beam, etc. Furthermore, the 1st irradiation apparatus 3 and the 2nd irradiation apparatus 8 are movable things, and what can irradiate light, a microwave, a Rayleigh wave, etc. with respect to the reaction tank 35 may be used.

光ファイバ4a、4bは、検出槽34に照射された光を分光器5に伝送するものである。また、分光器5は、光ファイバ4a、4bに接続するように設けられており、光ファイバ4から伝送された光を受光して、受光した光を分光や測定してスペクトル化する装置である。さらに、検出器6は、分光器5に接続され、分光器5においてスペクトル化された測定結果を測定する装置である。そして、コンピューター(制御装置)7において、検出器6で測定した結果の保存、整理などの処理が行われる。なお、コンピューター(制御装置)7は、回転装置2に対して指示して回転数を制御する装置であり、各操作に応じた積層体の回転数を回転装置2に対して指示する。   The optical fibers 4 a and 4 b are for transmitting the light applied to the detection tank 34 to the spectrometer 5. The spectroscope 5 is provided so as to be connected to the optical fibers 4a and 4b. The spectroscope 5 is a device that receives light transmitted from the optical fiber 4 and spectrums the received light by spectroscopic measurement. . Further, the detector 6 is an apparatus that is connected to the spectroscope 5 and measures the measurement results spectralized in the spectroscope 5. Then, the computer (control device) 7 performs processing such as storage and organization of the results measured by the detector 6. The computer (control device) 7 is a device that instructs the rotation device 2 to control the rotation speed, and instructs the rotation device 2 to determine the rotation speed of the laminate according to each operation.

次に、ディスク1の積層方法について、図5〜図7を用いて具体的に説明する。ここで、図5の(a)〜(f)のそれぞれは、反応槽35の流路を内部に有する細孔を複数束ねた構造の製造工程を示す図である。また、図6の(a)〜(d)のそれぞれは、第1ディスク11と、第2ディスク21と、第3ディスク31と、第4ディスク41とを積層して接合する接合工程の一例を示す図である。さらに、図7の(a)〜(c)のそれぞれは、ディスクの面方向の流路を作製する工程の一例を示す図であり、(d)〜(f)のそれぞれは、異なる層のディスクに形成された面方向の流路を接続する接続流路を作製する工程の一例を示す図であり、(g)は、これらの工程により作製したディスクを接合させたディスクの断面図である。   Next, a method for stacking the disks 1 will be specifically described with reference to FIGS. Here, each of (a) to (f) of FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a structure in which a plurality of pores having a flow path of the reaction tank 35 inside are bundled. Each of (a) to (d) of FIG. 6 is an example of a joining process in which the first disk 11, the second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41 are stacked and joined. FIG. Further, each of FIGS. 7A to 7C is a diagram showing an example of a process for producing a flow path in the surface direction of the disk, and each of FIGS. 7D to 7F is a disk of a different layer. It is a figure which shows an example of the process of producing the connection flow path which connects the flow path of the surface direction formed in this, (g) is sectional drawing of the disk which joined the disk produced by these processes.

まず、図5を参照しつつ、第2ディスク21の製造方法について説明する。(a)に示すX線リソグラフィーによりレジスト構造体(b)を作製する。このレジスト構造体に電鋳を施し、逆の構造を電鋳膜に転写することによりこの構造体の成形用金型を作製する(c)。成形用金型を用いて(d)に示す成形工程により構造体を製造する(e)。なお、(f)は(c)に示す成形用金型を上下反転させたものである。この一連の製法は、X線を利用したX線リソグラフィー、電界メッキ技術の一種である電鋳、そして、成形の三つの工程からなる。なお、最終成形した(e)だけでなく、X線リソグラフィーで作製した構造体(b)及び成形用金型(f)も反応槽35、流路又は攪拌調整槽22に用いていることができる。   First, a method for manufacturing the second disk 21 will be described with reference to FIG. A resist structure (b) is produced by X-ray lithography shown in (a). The resist structure is electroformed, and the reverse structure is transferred to the electroformed film to produce a molding die for the structure (c). A structure is manufactured by a molding process shown in (d) using a molding die (e). Note that (f) is obtained by inverting the molding die shown in (c) upside down. This series of manufacturing methods includes three steps: X-ray lithography using X-rays, electroforming which is a kind of electroplating technique, and molding. Note that not only the final molded (e) but also the structure (b) and molding die (f) produced by X-ray lithography can be used in the reaction tank 35, the flow path, or the stirring adjustment tank 22. .

次に、図6を参照しつつ、樹脂でできた、第1ディスク11と、第2ディスク21と、第3ディスク31と、第4ディスク41とを積層して接合する工程について説明する。まず、図5((b),(e))に示す方法で製造した第3ディスク31と第4ディスク41とを上から順に、同心円状に位置するように位置合わせをして積層し、加熱・加圧により無接着剤で接合する(図6(a))。次に、第2ディスク21と、接合された第3ディスク31及び第4ディスク41とを、同心円状に位置するように位置合わせをし、一番上に第2ディスク21がくるように積層して、加熱・加圧により無接着剤で接合する(図6(b))。そして、第1ディスク11と、接合された第2ディスク21、第3ディスク31及び第4ディスク41とを、同心円状に位置するように位置合わせをし、一番上に第1ディスク11がくるように積層して、加熱・加圧により無接着剤で接合する(図6(c),(d))。本実施形態においては、第1ディスク11と第2ディスク21と第3ディスク31と第4ディスク41とが樹脂でできているので、接着剤を用いることなく、第1ディスク11と第2ディスク21と第3ディスク31と第4ディスク41とを接合することができる。これにより、接着剤を用いた場合に生じる接着層の厚みを考慮する心配がなく、微細な積層構造を形成することができる。   Next, a process of stacking and joining the first disk 11, the second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41 made of resin will be described with reference to FIG. First, the third disk 31 and the fourth disk 41 manufactured by the method shown in FIG. 5 ((b), (e)) are stacked so as to be positioned concentrically in order from the top, and heated. -Joining with no adhesive by pressurization (Fig. 6 (a)). Next, the second disk 21 and the joined third disk 31 and fourth disk 41 are aligned so as to be positioned concentrically, and stacked so that the second disk 21 comes to the top. Then, they are joined with no adhesive by heating and pressing (FIG. 6B). Then, the first disk 11 and the joined second disk 21, third disk 31, and fourth disk 41 are aligned so as to be positioned concentrically, and the first disk 11 comes to the top. Then, they are laminated and joined with no adhesive by heating and pressing (FIGS. 6C and 6D). In the present embodiment, since the first disk 11, the second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41 are made of resin, the first disk 11 and the second disk 21 are used without using an adhesive. The third disk 31 and the fourth disk 41 can be joined. Thereby, there is no worry about the thickness of the adhesive layer generated when an adhesive is used, and a fine laminated structure can be formed.

次に、図7を参照しつつ、ディスク1における試薬又は試料の流路の作製方法の他の一例について説明する。まず、ディスク1における平面流路の作製工程(第1ディスク11、第3ディスク31及び第4ディスク41の作製工程)の一例を説明する。基板に、流路となる大きさのSU−8を載せ(a)、基板及びSU−8の上にシリコンゴム(PDMS)を載せ(b)、流路が形成されたシリコンゴム(PDMS)を基板及びSU−8から剥離する(c)。続いて、ディスク1の平面に対して垂直な方向の流路の作製工程(第2ディスク21)の一例を説明する。流路となる位置に孔を形成したマスクを作製し(d)、感光性樹脂の上にマスクを配置させ、マスクの上から感光性樹脂にUV又はX線を照射してパターニングを行う(e)。この照射によって、感光性樹脂に流路を形成する(f)。そして、作製したシリコンゴム(PDMS)及び感光性樹脂を、シリコンゴム、感光性樹脂、シリコンゴムの順に上から積層し接合する(g)。なお、この作製工程によると、シリコンゴム(PDMS)が自己接着性を有しているので、図6に示すような加熱・加圧処理を必要とせずに接合・封止ができる。   Next, another example of a method for producing a reagent or sample flow path in the disk 1 will be described with reference to FIG. First, an example of a process for producing a planar flow path in the disk 1 (a process for producing the first disk 11, the third disk 31, and the fourth disk 41) will be described. Place SU-8 having a size to be a flow path on the substrate (a), place silicon rubber (PDMS) on the substrate and SU-8 (b), and place silicon rubber (PDMS) on which the flow path is formed. Peel from the substrate and SU-8 (c). Next, an example of a flow path manufacturing process (second disk 21) in a direction perpendicular to the plane of the disk 1 will be described. A mask in which holes are formed at positions to be flow paths is prepared (d), the mask is placed on the photosensitive resin, and patterning is performed by irradiating the photosensitive resin with UV or X-rays from above the mask (e ). By this irradiation, a flow path is formed in the photosensitive resin (f). Then, the produced silicon rubber (PDMS) and the photosensitive resin are laminated and joined in the order of silicon rubber, photosensitive resin, and silicon rubber (g). In addition, according to this manufacturing process, since silicon rubber (PDMS) has self-adhesiveness, it can be joined and sealed without the need for heating / pressurizing treatment as shown in FIG.

次に、微小化学システム装置100及び微小化学システム1の操作方法及び流体の送液を、図8,9を用いて具体的に説明する。図8は試料として血液を用いた際のディスク1の回転数と時間との関係を示す図、並びに、第1バルブ15,第2バルブ37,第3バルブ25,第4バルブ38及び第5バルブ39の開閉と時間との関係を示す図である。図9の(a)〜(d)のそれぞれは、ディスク1において、試料及び送液される工程を示す図である。なお、図8(b)の一点鎖線の範囲はバルブを開いておいても閉じておいてもよい。   Next, the operation method of the microchemical system apparatus 100 and the microchemical system 1 and the fluid feeding will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of the disk 1 and time when blood is used as a sample, and the first valve 15, the second valve 37, the third valve 25, the fourth valve 38, and the fifth valve. It is a figure which shows the relationship between opening and closing of 39, and time. Each of (a) to (d) of FIG. 9 is a diagram showing a process of feeding a sample and liquid in the disk 1. In addition, the range of the dashed-dotted line of FIG.8 (b) may open or close a valve | bulb.

まず、図示しない試料注入口から試料を注入し、試料蓄積槽12に試料を蓄積する。そして、図8のAに示す回転数で回転装置2によってディスク1を回転させ、試料蓄積槽12において、試料を前処理する。ここで、前処理操作が行われている間は、第1バルブ15は閉じられている。そして、この閉じた第1バルブ15によって、試料が攪拌調整槽22へ移動することを抑止できる。なお、前処理とは、例えば、試料が血液の場合、血球と血清とを遠心分離する処理がある。この場合、図3(a)に示すように、微小化学システム1の円の中心側に血球が移動し、微小化学システム1の円の径方向の外側に血清が移動して分離する。この操作が終了すると、微小化学システム1の回転を停止する。なお、前処理の内容にあわせて。前処理後の微小化学システム1の回転を続けてよい。   First, a sample is injected from a sample injection port (not shown), and the sample is stored in the sample storage tank 12. Then, the disk 1 is rotated by the rotating device 2 at the number of rotations shown in FIG. 8A, and the sample is pretreated in the sample storage tank 12. Here, the first valve 15 is closed while the pretreatment operation is performed. Then, the closed first valve 15 can prevent the sample from moving to the stirring adjustment tank 22. The pretreatment includes, for example, a process of centrifuging blood cells and serum when the sample is blood. In this case, as shown in FIG. 3A, the blood cell moves to the center side of the circle of the microchemical system 1, and the serum moves to the outside in the radial direction of the circle of the microchemical system 1 to be separated. When this operation is finished, the rotation of the microchemical system 1 is stopped. In addition, according to the content of pre-processing. The rotation of the microchemical system 1 after the pretreatment may be continued.

次に、図示しない試薬注入口から試薬を注入し、試薬蓄積槽32に試薬を蓄積する。ここで、試薬蓄積槽32に試薬を蓄積している間は、第2バルブ37を閉じておく。そして、この閉じた第2バルブ37によって、試薬が攪拌調整槽22へ移動することを抑止できる(図9(a))。   Next, a reagent is injected from a reagent injection port (not shown), and the reagent is stored in the reagent storage tank 32. Here, the second valve 37 is closed while the reagent is being accumulated in the reagent accumulation tank 32. And it can suppress that a reagent moves to the stirring adjustment tank 22 by this closed 2nd valve | bulb 37 (Fig.9 (a)).

そして、照射装置8から第1バルブ15及び第2バルブ37へ電磁波(レーザー光)を照射し、第1バルブ15及び第2バルブ37を開くとともに、回転装置2でディスク1の回転数を増加させ、図8のBに示す前処理の回転数と異なる回転数(前処理の回転数よりも少ない回転数)で微小化学システム1を回転させる。これによって、試料(血清)及び試薬が攪拌調整槽22へ移動し、攪拌調整槽22において試料(血清)及び試薬が攪拌される。なお、電磁波(レーザー光)の照射を停止すると第1バルブ15及び第2バルブ37が閉じるので、電磁波(レーザー光)の照射する時期を調整することによって試料及び試薬の量と調整できる。また、攪拌や混合が行われている間は、第3バルブ25は閉じられている。そして、この閉じられた第3バルブ25によって、試料が、反応槽35及び第3バルブ25よりも下流側の第3流路23へ送液されることを抑止できる(図9(b))。なお、例えば、図4に示すように、混合槽の内壁表面に抗原又は抗体が固定されていると、試料の濃度を変化させたり、別の物質へ変化させたりすることができる。また、混合槽の内壁表面に触媒を固定していれば、触媒反応が起こり、試料を別のものにすることができる。   Then, the irradiation device 8 irradiates the first valve 15 and the second valve 37 with electromagnetic waves (laser light), opens the first valve 15 and the second valve 37, and increases the rotation speed of the disk 1 with the rotating device 2. The microchemical system 1 is rotated at a rotational speed different from the rotational speed of the pretreatment shown in FIG. 8B (a rotational speed less than the rotational speed of the pretreatment). As a result, the sample (serum) and the reagent move to the stirring adjustment tank 22, and the sample (serum) and the reagent are stirred in the stirring adjustment tank 22. In addition, since the 1st valve | bulb 15 and the 2nd valve | bulb 37 will close if irradiation of electromagnetic waves (laser light) is stopped, it can adjust with the quantity of a sample and a reagent by adjusting the time to irradiate electromagnetic waves (laser light). Further, the third valve 25 is closed while stirring and mixing are performed. The closed third valve 25 can prevent the sample from being sent to the third flow path 23 on the downstream side of the reaction tank 35 and the third valve 25 (FIG. 9B). For example, as shown in FIG. 4, when the antigen or antibody is immobilized on the inner wall surface of the mixing tank, the concentration of the sample can be changed or changed to another substance. Further, if the catalyst is fixed on the inner wall surface of the mixing tank, a catalytic reaction occurs and the sample can be made different.

次に、回転装置2によって、さらに回転数を増加させ、図8のCに示す攪拌、混合の回転数と異なる回転数(攪拌、混合の回転数よりも少なく、前処理の回転数よりも多い回転数)で微小化学システム1を回転させ、第3バルブ25を開く。これによって、試料(血清)及び試薬が攪拌調整槽22から第3流路23を通過して反応槽35へ送液される(図9(c))。そして、反応槽35に第2照射装置8から電磁波(レーザー光)を照射すると、反応槽35における試料の反応の励起や促進を向上させることができる。なお、試料の反応が行われている間は、第4バルブ38は閉じられているので、反応槽35で生成された反応生成物が検出槽34へ移動することが抑止される。   Next, the number of rotations is further increased by the rotating device 2, and the number of rotations different from the number of rotations of stirring and mixing shown in FIG. 8C (less than the number of rotations of stirring and mixing and higher than the number of rotations of pretreatment) The microchemical system 1 is rotated at the rotation speed), and the third valve 25 is opened. As a result, the sample (serum) and the reagent are sent from the stirring adjustment tank 22 through the third flow path 23 to the reaction tank 35 (FIG. 9C). And if the electromagnetic wave (laser light) is irradiated to the reaction tank 35 from the 2nd irradiation apparatus 8, excitation and acceleration | stimulation of the reaction of the sample in the reaction tank 35 can be improved. Since the fourth valve 38 is closed while the sample is being reacted, the reaction product generated in the reaction tank 35 is prevented from moving to the detection tank 34.

試料の反応終了後、電磁波(レーザー光)を照射して第4バルブ38及び第5バルブ39を開き、回転数をさらに増加し、図8のDに示す反応の回転数と異なる回転数で微小化学システム1を回転させる。この回転により生じた遠心力で、反応生成物が反応槽35から第2流路23を通過して検出槽34へ送液され、検出槽34全体が試料で満たされる。ここで、孔16が細いため、毛細間現象によって第4ディスク41から送液された反応生成物が、第2ディスク21にまで流れ、検出槽34全体が反応生成物で満たされる。その後、反応生成物が第4ディスク41側へ逆流しないように、回転装置2によって図8のEに示す回転数へ変化させるとともに、第5バルブ39への電磁波(レーザー光)の照射を停止することによって第5バルブ39を閉じて検出槽34に反応生成物が満たされた状態を維持する(図9(d))。なお、回転数は、図8に示す回転数に限られず、各処理を行える好ましい回転数に調整してよい。   After completion of the reaction of the sample, the electromagnetic wave (laser light) is irradiated to open the fourth valve 38 and the fifth valve 39, and the number of rotations is further increased. The chemical system 1 is rotated. Due to the centrifugal force generated by this rotation, the reaction product passes from the reaction tank 35 through the second flow path 23 to the detection tank 34, and the entire detection tank 34 is filled with the sample. Here, since the hole 16 is thin, the reaction product sent from the fourth disk 41 by the inter-capillary phenomenon flows to the second disk 21, and the entire detection tank 34 is filled with the reaction product. Thereafter, the rotation device 2 changes the rotation speed to the rotation speed indicated by E in FIG. 8 so that the reaction product does not flow backward to the fourth disk 41 side, and the irradiation of the electromagnetic wave (laser light) to the fifth valve 39 is stopped. Thus, the fifth valve 39 is closed to maintain the state in which the detection tank 34 is filled with the reaction product (FIG. 9D). The rotational speed is not limited to the rotational speed shown in FIG. 8 and may be adjusted to a preferable rotational speed at which each process can be performed.

次に、微小化学システム1を図8のFに示す検出に適した回転数で回転させ、第1照射装置3から積層体の積層方向に検出槽34へ電磁波(光)を照射する。反応生成物に照射された光は透過光若しくは蛍光となる。そして、蛍光は、膜24によって集光され、ディスク1の径方向(図8(d)の矢印方向)へ導かれ分光器へ伝送される。そして、複数の各試料からの酵素反応による吸光度変化もしくは試料からの透過光若しくは蛍光を分光し、得られたスペクトルのピーク位置及び強度を測定し反応生成物の測定を行う。具体的には、第1照射装置3から検出槽34に光が照射され、酵素反応による吸光度変化もしくは反応生成物からの蛍光が光ファイバ4aによって分光器5に伝送される。また、反応生成物からの吸収光が光ファイバ4bによって分光器5に伝送される。そして、伝送された透過光若しくは蛍光を分光器5で受光し分光してスペクトル化する。そして、得られたスペクトルのピーク位置及び強度を検出器6によって測定し、この測定したデータをコンピューター(制御装置)7において保存、整理する。   Next, the microchemical system 1 is rotated at a rotation speed suitable for detection shown in F of FIG. 8, and electromagnetic waves (light) are irradiated from the first irradiation device 3 to the detection tank 34 in the stacking direction of the stacked body. The light irradiated to the reaction product becomes transmitted light or fluorescence. Then, the fluorescence is collected by the film 24, guided in the radial direction of the disk 1 (the arrow direction in FIG. 8D), and transmitted to the spectrometer. Then, the change in absorbance due to the enzyme reaction from each of the plurality of samples or the transmitted light or fluorescence from the sample is dispersed, and the peak position and intensity of the obtained spectrum are measured to measure the reaction product. Specifically, the detection tank 34 is irradiated with light from the first irradiation device 3, and the absorbance change due to the enzyme reaction or the fluorescence from the reaction product is transmitted to the spectroscope 5 by the optical fiber 4a. Absorbed light from the reaction product is transmitted to the spectroscope 5 through the optical fiber 4b. Then, the transmitted light or fluorescence transmitted is received by the spectroscope 5 and spectrally separated. Then, the peak position and intensity of the obtained spectrum are measured by the detector 6, and the measured data is stored and organized in a computer (control device) 7.

なお、本実施形態において、図8に示す回転数で微小化学システム1を回転したが、図8に示す回転数に限られるものではない。例えば、本実施形態にかかる微小化学システムの代わりに、反応槽35のない微小化学システムを用いた場合は、検出の際に図8の一点鎖線で示すような高速回転でディスク1を回転すると、検体の反応過程の細かい時間変化を分析することができる。   In the present embodiment, the microchemical system 1 is rotated at the rotational speed shown in FIG. 8, but is not limited to the rotational speed shown in FIG. 8. For example, instead of the microchemical system according to the present embodiment, when a microchemical system without the reaction tank 35 is used, when the disk 1 is rotated at a high speed rotation as shown by a one-dot chain line in FIG. It is possible to analyze minute changes in the reaction process of the specimen.

本実施形態によると、2次元(平面)方向だけでなく3次元方向へ液体又は液体中の気体などの流体を遠心力によって移送できるので、流路内における反応、攪拌、検出などの処理が精度良く行える。また、試料の前処理、混合、反応、分離、抽出、検出などの各操作を一の装置に集積して行える。これにより、装置の小型化及び軽量化を図ることができ、試料や試薬が従来よりも少量に抑えられる。また、微小化学システム1のディスクの平面に対して垂直方向に形成された槽を利用するので、従来よりも攪拌に必要な場所や反応に必要な容量及び表面積、さらには、光検出に必要な光路が十分得られ、各操作の精度や分析感度が向上できる。これによって、一の装置で、多数の試料(検体)の検出や処理が同時にできるとともに、各操作を短時間で行える。さらに、検出槽で検体の反応過程の細かい時間変化を検出できるので、検出範囲の拡大を図ることができる。   According to this embodiment, since fluid such as a liquid or a gas in the liquid can be transferred not only in a two-dimensional (planar) direction but also in a three-dimensional direction by centrifugal force, processing such as reaction, stirring, and detection in the flow path is accurate. Can do well. In addition, operations such as sample pretreatment, mixing, reaction, separation, extraction, and detection can be integrated in one apparatus. Thereby, size reduction and weight reduction of an apparatus can be achieved, and a sample and a reagent are restrained in a small quantity than before. Moreover, since a tank formed in a direction perpendicular to the plane of the disk of the microchemical system 1 is used, a place necessary for stirring, a capacity and a surface area required for reaction, and further, a light detection are required. A sufficient optical path can be obtained, and the accuracy and analytical sensitivity of each operation can be improved. As a result, a single apparatus can simultaneously detect and process a large number of samples (specimens) and can perform each operation in a short time. Furthermore, since a small change in the reaction process of the specimen can be detected in the detection tank, the detection range can be expanded.

また、攪拌調整槽22が細孔を複数束ねられているので、流路の表面積を大幅に増大させることができ、流体の送液、攪拌、反応などの各処理の効率を大幅に向上させることができる。   In addition, since the agitation adjustment tank 22 is bundled with a plurality of pores, the surface area of the flow path can be greatly increased, and the efficiency of each treatment such as fluid feeding, agitation, and reaction can be greatly improved. Can do.

また、反応槽35において、反応を促進したり、特定の試料または試料の特定部位のみの反応を起こしたりできるので、試料の選択性を向上できる。なお、本実施形態においては反応槽35を備えた微小化学システム1を用いたが、反応槽35のないものを用いれば、検出槽34で検体の反応過程を検出できるので、検出範囲の拡大を図ることができる。また、反応槽35の内壁表面に抗原や抗体等を高密度に安定して固定することができるので、攪拌や反応などの処理の精度をより向上させることができる   Further, in the reaction tank 35, the reaction can be promoted, or the reaction of only a specific sample or a specific part of the sample can be caused, so that the selectivity of the sample can be improved. In the present embodiment, the microchemical system 1 including the reaction tank 35 is used. However, if a reaction apparatus without the reaction tank 35 is used, the reaction process of the specimen can be detected by the detection tank 34, so that the detection range can be expanded. Can be planned. In addition, since antigens and antibodies can be stably fixed at a high density on the inner wall surface of the reaction tank 35, the accuracy of processing such as stirring and reaction can be further improved.

また、流路の途中に設けられた第1バルブ15と第2バルブ37と第3バルブ25と第4バルブ38と第5バルブ39とを開閉することによって試料の送液を抑えることができるので、試料蓄積槽、攪拌調整槽及び検出槽における各操作の精度を向上できる。また、第1バルブ15,第2バルブ37,第3バルブ25,第4バルブ38及び第5バルブ39に相変化する材料が含まれているので、バルブの開閉(流路の広狭)を容易に操作できる。   In addition, since the first valve 15, the second valve 37, the third valve 25, the fourth valve 38, and the fifth valve 39 provided in the middle of the flow path are opened and closed, the liquid feeding of the sample can be suppressed. The accuracy of each operation in the sample accumulation tank, the stirring adjustment tank, and the detection tank can be improved. In addition, since the first valve 15, the second valve 37, the third valve 25, the fourth valve 38, and the fifth valve 39 contain a phase change material, the valve can be easily opened and closed (the flow path is wide or narrow). Can be operated.

また、攪拌調整槽22の内壁表面に、所定の抗体又は抗原、及び、触媒が高密度に安定して固定されているので、反応の前処理を効率的に行うことができる。   In addition, since the predetermined antibody or antigen and the catalyst are stably fixed at a high density on the inner wall surface of the stirring adjustment tank 22, the pretreatment of the reaction can be performed efficiently.

また、回転装置2によって微小化学システム1を回転させて生じた遠心力によって、試料の攪拌、反応、検出などの各操作を自動で行える。これによって、操作を簡便且つ短時間で行え、試薬や試料も少量に抑えることができる。また、従来生じていた人的な操作精度のばらつきの発生を抑止でき、再現性、信頼性、分析感度の向上を図ることができる。   In addition, each operation such as stirring, reaction, and detection of the sample can be automatically performed by the centrifugal force generated by rotating the microchemical system 1 by the rotating device 2. Thus, the operation can be performed easily and in a short time, and the amount of reagents and samples can be reduced to a small amount. In addition, it is possible to suppress the occurrence of variations in human operation accuracy that have conventionally occurred, and it is possible to improve reproducibility, reliability, and analysis sensitivity.

また、第1照射装置3及び第2照射装置8から攪拌調整槽、反応槽、検出槽、光バルブなどへ蛍光やレーザー光を照射できる。これによって、攪拌の促進、熱反応しにくいものの反応の促進、試料の特定部位又は特定試料の反応、常温下での反応を促進させることができ、選択性の向上、高速反応、高収率な微小化学システム装置を提供できる。また、光検出も可能とる。なお、照射装置は、光を照射するものに限らず、マイクロ波や弾性表面波を照射するものでもよい。例えば、マイクロ波を反応槽へ照射すれば金属ナノ粒子や有機金属錯体を合成することができ、攪拌調整槽へ弾性表面波を照射すれば試料の攪拌の精度をより向上できる。   Further, the first irradiation device 3 and the second irradiation device 8 can irradiate the stirring adjustment tank, the reaction tank, the detection tank, the light valve, etc. with fluorescence or laser light. This makes it possible to promote agitation, acceleration of reactions that are difficult to thermally react, reaction of a specific part of a sample or a specific sample, reaction at room temperature, improved selectivity, high speed reaction, high yield. A microchemical system apparatus can be provided. Also, light detection is possible. The irradiation device is not limited to the one that irradiates light, but may be one that irradiates microwaves or surface acoustic waves. For example, metal nanoparticles and organometallic complexes can be synthesized by irradiating the reaction vessel with microwaves, and the accuracy of stirring the sample can be further improved by irradiating surface acoustic waves to the stirring adjustment vessel.

また、本実施形態において、攪拌調整槽22に弾性表面波などの電磁波を照射する第3照射装置(図示せず)をディスクの上方やディスクの近い位置に設けてもよい。第3照射装置によって、攪拌調整槽22へ弾性表面波や超音波を照射できるので、攪拌調整槽22における混合や攪拌を促進させることができ、反応の促進や検出の感度をより向上できる。なお、第2照射装置から照射されるものは、攪拌調整槽における混合や攪拌を促進させるものであれば、弾性表面波や超音波に限られない。   In the present embodiment, a third irradiation device (not shown) for irradiating the stirring adjustment tank 22 with electromagnetic waves such as surface acoustic waves may be provided above the disk or at a position near the disk. The third irradiation device can irradiate the agitation adjustment tank 22 with surface acoustic waves and ultrasonic waves, so that the mixing and agitation in the agitation adjustment tank 22 can be promoted, and the reaction sensitivity and detection sensitivity can be further improved. In addition, what is irradiated from a 2nd irradiation apparatus will not be restricted to a surface acoustic wave or an ultrasonic wave, if the mixing and stirring in a stirring adjustment tank are accelerated | stimulated.

また、本実施形態において、第1流路13、第2流路33、第3流路23、攪拌調整槽22及び反応槽35の内壁表面に薄膜が被覆されており、薄膜が第1ディスク11、第2ディスク21、第3ディスク31及び第4ディスク41の材料と異なる材料からなるものとしてもよい。このような構成にすることで、流路の内壁表面に抗原や抗体等を高密度に安定して固定できるので、攪拌や反応などの処理の精度や速度及び効率をより向上させることができる。   In the present embodiment, the inner walls of the first flow path 13, the second flow path 33, the third flow path 23, the stirring adjustment tank 22, and the reaction tank 35 are covered with a thin film, and the thin film is the first disk 11. The second disk 21, the third disk 31, and the fourth disk 41 may be made of a different material. By adopting such a configuration, antigens, antibodies, and the like can be stably fixed at a high density on the inner wall surface of the flow path, so that accuracy, speed, and efficiency of processing such as stirring and reaction can be further improved.

<第2実施形態>
次に、本発明の第1実施形態における第3ディスクの他の実施形態について説明する。図10は、本発明の第2実施形態に係る第3ディスク(酵素免疫測定用素子)の本体の走査型電子顕微鏡写真(SEM写真)であって、(a)が斜視写真、(b)が断面写真である。図11は、図10に示した酵素免疫測定用素子の本体の製造工程を順に示す図である。図12の(a)は、本実施形態にかかる第3ディスクを第1実施形態に係る微小化学システムに用いた際の微小化学システムの一部(第2ディスクの下面と第4ディスクの上面との間)を示す斜視図であり、(b),(c)は、(a)における試料の送液工程の一部を示す図である。
<Second Embodiment>
Next, another embodiment of the third disk in the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a scanning electron micrograph (SEM photograph) of the main body of the third disc (enzyme immunoassay element) according to the second embodiment of the present invention, where (a) is a perspective photograph and (b) is a perspective photograph. It is a cross-sectional photograph. FIG. 11 is a diagram sequentially illustrating a manufacturing process of the main body of the enzyme immunoassay element shown in FIG. FIG. 12A shows a part of the microchemical system (the lower surface of the second disk and the upper surface of the fourth disk when the third disk according to the present embodiment is used in the microchemical system according to the first embodiment. (B) and (c) are diagrams showing a part of the liquid feeding process of the sample in (a).

図10(a)、図10(b)に示すように、本実施形態に係る第3ディスク231(酵素免疫測定用素子)の本体は、流路を内部に有する孔(50μm以下の径)が多数穿設されたものであって、前記流路同士が内部において交差している。そして、この孔が、第1実施形態における反応槽35及び第2流路23となる。そして、図示しないが、この流路の内壁表面に、所定の抗体又は抗原を固定させることによって、酵素免疫測定用素子となる。なお、抗体又は抗原の代わりに触媒を固定させてもよい。この所定の抗体又は抗原の固定には、公知の手法(例えば、2抗体固相法、1抗体固相法、固相化抗原と酵素標識抗体を用いる競合法、サンドイッチ法、イムノエンザイモメトリック法などのELISA法の規定の手技)を用いることができるが、これらに限られない。   As shown in FIGS. 10A and 10B, the main body of the third disk 231 (enzyme immunoassay element) according to the present embodiment has a hole (diameter of 50 μm or less) having a flow path therein. A large number of holes are formed, and the flow paths intersect each other inside. And this hole becomes the reaction tank 35 and the 2nd flow path 23 in 1st Embodiment. And although not shown in figure, it becomes an element for enzyme immunoassay by fixing a predetermined antibody or antigen to the inner wall surface of this flow path. In addition, you may fix a catalyst instead of an antibody or an antigen. For immobilization of the predetermined antibody or antigen, a known method (for example, a two-antibody solid phase method, a one-antibody solid phase method, a competitive method using a solid-phased antigen and an enzyme-labeled antibody, a sandwich method, an immunoenzymatic method) However, the present invention is not limited to these.

本実施形態に係る第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231の本体は、ポリメタクリル酸メチル、エポキシ系感光性樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等の感光性樹脂を用いて形成されている。   The main body of the third disk (enzyme immunoassay element) 231 according to the present embodiment is formed using a photosensitive resin such as polymethyl methacrylate, an epoxy photosensitive resin, or polytetrafluoroethylene.

本実施形態で用いられる抗体としては、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体などが挙げられる。抗原としては、ノニルフェノール、ダイオキシン等の低分子化合物、腫瘍マーカーなどのタンパク質、ウィルス粒子、細胞などが挙げられる。   Examples of antibodies used in the present embodiment include monoclonal antibodies and polyclonal antibodies. Examples of the antigen include low molecular compounds such as nonylphenol and dioxin, proteins such as tumor markers, virus particles, and cells.

次に、図11を用いて、本実施形態に係る第2ディスク(酵素免疫測定用素子)231の本体の製造方法を説明する。なお、ここでは、70eV以上の光子エネルギーを有する軟X線もしくは硬X線を用いた感光性樹脂のリソグラフィー加工技術を用いる。   Next, a method for manufacturing the main body of the second disk (enzyme immunoassay element) 231 according to this embodiment will be described with reference to FIG. Here, a lithography process technique of a photosensitive resin using soft X-rays or hard X-rays having a photon energy of 70 eV or more is used.

まず、所定数の孔が形成されているX線マスク251を、感光性樹脂252のX線253照射側表面に設置する。続いて、X線253照射方向に対し、X線マスク251及び感光性樹脂252を所定角度傾斜させてから、X線253をX線マスク251に向けて照射し、感光性樹脂252の所定部分を感光させ、感光部252aを形成する(図11(a)参照)。次に、一旦、X線253の照射を止めてから、X線マスク251及び感光性樹脂252を逆に所定角度傾斜させ、再度、X線253をX線マスク251に向けて照射し、感光性樹脂252の所定部分を感光させ、感光部252bを形成する(図11(b)参照)。そして、現像液を用いて、感光部252a,252bを溶解させ、交差する流路254を成形(現像)することによって、本実施形態に係る第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231の本体が完成する(図11(c)参照)。また、この第2ディスク(酵素免疫測定用素子)231の本体に、所定の抗体又は抗原を固定させることによって、本実施形態に係る第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231が完成する。   First, an X-ray mask 251 in which a predetermined number of holes are formed is placed on the surface of the photosensitive resin 252 on the X-ray 253 irradiation side. Subsequently, the X-ray mask 251 and the photosensitive resin 252 are tilted by a predetermined angle with respect to the X-ray 253 irradiation direction, and then the X-ray 253 is irradiated toward the X-ray mask 251 so that a predetermined portion of the photosensitive resin 252 is irradiated. The photosensitive portion 252a is formed by exposure (see FIG. 11A). Next, once the irradiation of the X-ray 253 is stopped, the X-ray mask 251 and the photosensitive resin 252 are inclined at a predetermined angle, and the X-ray 253 is irradiated again toward the X-ray mask 251 to be photosensitive. A predetermined portion of the resin 252 is exposed to form a photosensitive portion 252b (see FIG. 11B). The body of the third disk (enzyme immunoassay element) 231 according to this embodiment is formed by dissolving the photosensitive portions 252a and 252b using a developer and molding (developing) the intersecting flow path 254. Completed (see FIG. 11C). Further, by fixing a predetermined antibody or antigen to the main body of the second disk (enzyme immunoassay element) 231, the third disk (enzyme immunoassay element) 231 according to the present embodiment is completed.

なお、上記製造方法では、単に1つの本体を製造する場合について説明したが、大量生産する場合は以下の方法を用いることができる。すなわち、まず、上記製造方法で図11(a)まで行った後、現像液を用いて、感光部252aを溶解させる。そして、これに電鋳を行って、感光部252aと同形状である突起部を有した第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231の本体製造用の金型を作製する。この金型を用いて、一度樹脂を斜めに打ち抜いて感光部252aと同形状の孔を形成した後、この孔に再度挿し込んで、図11(b)の感光部252bと同形状の孔を形成するように、再度樹脂を斜めに打ち抜くことによって、図11(c)に表した第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231の本体を製造することができる(いわゆるエンボス加工)。したがって、上記金型により、第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231の本体を大量生産することができる。なお、金型の材料としては、ニッケル、金、白金、銅、モリブデン、タングステン、コバルト、及びこれらの合金等の金属が挙げられる。   In addition, although the case where only one main body was manufactured was demonstrated in the said manufacturing method, the following methods can be used in mass production. That is, first, after carrying out to the manufacturing method of FIG. 11A, the photosensitive portion 252a is dissolved using a developer. Then, this is electroformed to produce a mold for manufacturing a main body of a third disk (enzyme immunoassay element) 231 having a protrusion having the same shape as the photosensitive portion 252a. Using this mold, the resin is once punched diagonally to form a hole having the same shape as that of the photosensitive portion 252a, and then inserted into this hole again, so that the hole having the same shape as that of the photosensitive portion 252b in FIG. The main body of the third disc (enzyme immunoassay element) 231 shown in FIG. 11C can be manufactured (so-called embossing) by punching the resin again obliquely so as to form. Therefore, the main body of the third disk (enzyme immunoassay element) 231 can be mass-produced by the mold. Examples of the mold material include metals such as nickel, gold, platinum, copper, molybdenum, tungsten, cobalt, and alloys thereof.

次に、本実施形態に係る第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231を第1実施形態にかかる微小化学システム100の第3ディスク31の代わりに用いた、図12(a)に示す微小化学システムを用いた場合の試料の送液工程を説明する。なお、第1実施形態における第1ディスク,第2ディスク及び第4ディスクにおける送液工程と、本実施形態における図示しない第1ディスク,第2ディスク及び第4ディスクにおける送液工程とは、同様のものであるので、説明を省略することがある。   Next, the third chemistry (element for enzyme immunoassay) 231 according to the present embodiment is used in place of the third disk 31 of the micro chemistry system 100 according to the first embodiment, and the micro chemistry shown in FIG. A sample liquid feeding process when the system is used will be described. The liquid feeding process in the first disk, the second disk, and the fourth disk in the first embodiment is the same as the liquid feeding process in the first disk, the second disk, and the fourth disk (not shown) in the present embodiment. Since it is a thing, description may be abbreviate | omitted.

図示しない試料蓄積槽で処理された試料を第3ディスク231へ送液すると、図12(b)に示すように、第3ディスク231のフィルター効果によって、試料は、第3ディスク231に送液されることなく、第3ディスク231表面上に維持されている。そして、図12(b)の矢印で示す方向へ遠心力による圧力を加え、試料(反応生成物)を第3ディスク231内および第3ディスク231下へ送液する。   When a sample processed in a sample storage tank (not shown) is sent to the third disk 231, the sample is sent to the third disk 231 by the filter effect of the third disk 231 as shown in FIG. Without being maintained on the surface of the third disk 231. Then, a pressure by centrifugal force is applied in the direction indicated by the arrow in FIG. 12B, and the sample (reaction product) is fed into the third disk 231 and below the third disk 231.

ここで、本実施形態に係る第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231内に試料を送液した場合の試料の様子の一例を説明する。第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231の孔の中へ「抗原となる被検物質と、当該被検物質と酵素もしくは蛍光標識された抗体を結合した複合体」を混合した試料溶液を送液し、第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231の流路中で保持させながら競合的に抗原抗体反応を行う。   Here, an example of the state of the sample when the sample is fed into the third disk (enzyme immunoassay element) 231 according to the present embodiment will be described. A sample solution in which “a test substance to be an antigen and a complex in which the test substance and the enzyme or a fluorescently labeled antibody are bound” is mixed into the hole of the third disk (enzyme immunoassay element) 231 is sent. Then, the antigen-antibody reaction is performed competitively while being held in the flow path of the third disk (element for enzyme immunoassay) 231.

続いて、第3ディスク231内で上述のような抗原抗体反応や触媒反応が終了した後、加えられた圧力によって、試料が第3ディスク231と第4ディスクとの間の空間に保持され、図示しない第4ディスクへ送液する。第4ディスク内では、回転装置によって回転数をさらに変化させると、試料が検出槽へ送液する。   Subsequently, after the antigen-antibody reaction and the catalytic reaction as described above are completed in the third disk 231, the sample is held in the space between the third disk 231 and the fourth disk by the applied pressure, as shown in the figure. No liquid is fed to the fourth disc. In the fourth disk, when the rotation speed is further changed by the rotating device, the sample is fed to the detection tank.

そして、図示しない検出槽において、被検物質の同定と濃度を測定する。なお、被検物質の同定と濃度の測定は、本実施形態に係る第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231から溶出させた上記複合体を、第1実施形態と同様に、酵素反応による吸光度変化もしくは上記複合体からの透過光又は蛍光を分光し、得られたスペクトルのピーク位置及び強度を測定することによって行う。ここで、「抗原となる被検物質と、当該被検物質と酵素もしくは蛍光標識された抗体を結合した複合体」の例としては、上述した抗原とパーオキシダーゼとの複合体、上述した抗体とパーオキシダーゼとの複合体などが挙げられる。また、パーオキシダーゼの代わりに、ホスファターゼ、βガラクトシダーゼなどのように反応産物が蛍光または吸光により検出可能な酵素、又は、ルシフェラーゼのように発光反応を触媒とする酵素のいずれかを適用した複合体であってもよい。他の例としては、蛍光を発する低分子化合物と抗原(または抗体)との複合体が挙げられる。また、溶液の溶媒には、水又は/及び有機溶媒を用いる。   Then, the identification and concentration of the test substance are measured in a detection tank (not shown). In addition, the identification of the test substance and the measurement of the concentration were carried out using the above-mentioned complex eluted from the third disk (enzyme immunoassay element) 231 according to the present embodiment, as in the first embodiment, the absorbance by the enzyme reaction. The change or the transmitted light or fluorescence from the complex is dispersed, and the peak position and intensity of the obtained spectrum are measured. Here, examples of “a test substance to be an antigen and a complex in which the test substance and an enzyme or a fluorescently labeled antibody are combined” include the above-described complex of an antigen and peroxidase, the above-described antibody, and Examples include complexes with peroxidase. Also, instead of peroxidase, it is a complex that uses either an enzyme whose reaction product can be detected by fluorescence or absorption, such as phosphatase or β-galactosidase, or an enzyme that catalyzes a luminescence reaction, such as luciferase. There may be. Another example is a complex of a low-molecular compound that emits fluorescence and an antigen (or antibody). Moreover, water or / and an organic solvent are used for the solvent of a solution.

上記構成の第3ディスク(酵素免疫測定用素子)231を第1実施形態に係る微小化学システムに用いると、第1実施形態に係る微小化学システムと同様の効果が得られる。また、流路の表面積を従来よりも大幅に向上させると共に、液体が通過する際に発生するミキシング効果を奏することができる。その結果として、従来に比べ感度の高くかつ高速で行える酵素免疫測定が可能な微小化学システムを提供できる。   When the third disk (element for enzyme immunoassay) 231 configured as described above is used in the microchemical system according to the first embodiment, the same effects as those of the microchemical system according to the first embodiment can be obtained. In addition, the surface area of the flow path can be greatly improved as compared with the conventional one, and the mixing effect generated when the liquid passes can be achieved. As a result, it is possible to provide a microchemical system capable of performing enzyme immunoassay that can be performed at a higher speed and with higher sensitivity than before.

なお、一変形例として、流路の内壁表面には、例えば、ニッケル、白金などの金属、ダイヤモンドライクカーボン、化合物又は生体適合性を有した高分子(アビジン等)を含有した薄膜が被覆されていてもよく、この薄膜の表面に所定の抗体、抗原又は触媒が固定されていてもよい。これにより、流路表面に、所定の抗体又は抗原が高密度に安定して固定されるので、さらに酵素免疫測定における感度を向上できるとともに、高速で行うことができる。   As a modification, the inner wall surface of the channel is coated with a thin film containing, for example, a metal such as nickel or platinum, diamond-like carbon, a compound, or a biocompatible polymer (such as avidin). Alternatively, a predetermined antibody, antigen or catalyst may be immobilized on the surface of the thin film. Thereby, since the predetermined antibody or antigen is stably fixed at a high density on the surface of the flow path, the sensitivity in enzyme immunoassay can be further improved and the measurement can be performed at high speed.

<第3実施形態>
次に、本発明の第1実施形態における微小化学システムの他の実施形態について説明する。図13は本発明の第3実施形態に係る微小化学システム装置の概略構成図である。図14は、図13の微小化学システム301のB−Bの断面模式図である。図15の(a)は、本発明の第3実施形態に係る第1ディスクの斜視図、(b)は(a)の凸部の断面模式図である。図16(a)は、図15の第1ディスクの変形例の斜視図、(b)は(a)の凸部の断面模式図である。なお、第1実施形態における符号1〜41がふられている各部と、本実施形態において符号301〜341がふられている各部及び本変形例において符号411〜413,415,434がふられている各部とは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。
<Third Embodiment>
Next, another embodiment of the microchemical system in the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a microchemical system apparatus according to a third embodiment of the present invention. 14 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB of the microchemical system 301 in FIG. FIG. 15A is a perspective view of the first disk according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 15B is a schematic cross-sectional view of the convex portion of FIG. FIG. 16A is a perspective view of a modified example of the first disk of FIG. 15, and FIG. 16B is a schematic cross-sectional view of the convex portion of FIG. In addition, each part to which the code | symbol 1-41 in 1st Embodiment is touched, each part to which the code | symbol 301-341 is given in this embodiment, and code | symbol 411-413, 415,434 in this modification are touched. Since the components are the same in order, the description may be omitted.

第1実施形態と第3実施形態との異なる点を図13〜15を参照しつつ説明する。第3実施形態は、(1)第1ディスク301が、第2ディスク321と反対側の表面に凸部317を有しており、凸部317に検出槽に連通した孔が形成されている点、(2)検出槽334に膜が設けられていない点、(3)光ファイバ304が微小化学システム300の底面の検出槽334と同軸上に近接して設けられており、第1照射装置303から検出槽334へ照射された電磁波の吸収光を光ファイバ304によって受けている点、及び、(4)第3ディスク31に粒径10μm以下の金属微粒子が含有されている点において第1実施形態と異なる。なお、この凸部は検出槽と同軸上に形成されている。なお、金属微粒子は、金又は銀の微粒子を用いることができる。   Differences between the first embodiment and the third embodiment will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, (1) the first disc 301 has a convex portion 317 on the surface opposite to the second disc 321, and a hole communicating with the detection tank is formed in the convex portion 317. (2) The detection tank 334 is not provided with a film. (3) The optical fiber 304 is provided close to the detection tank 334 on the bottom surface of the microchemical system 300 on the same axis as the first irradiation device 303. In the first embodiment, the optical fiber 304 receives the absorption light of the electromagnetic wave irradiated to the detection tank 334 from (4), and (4) the third disk 31 contains metal fine particles having a particle size of 10 μm or less. And different. In addition, this convex part is formed coaxially with the detection tank. As the metal fine particles, gold or silver fine particles can be used.

図15に示すように、第1ディスクは、第2ディスクと反対側の表面の検出槽334と同軸上の位置に直方体の凸部317が形成されている。そして、凸部317の凸方向に貫通した孔316が第4ディスク341に形成されており、この孔316が検出槽334に連通している。なお、凸部317は、直方体をしているものに限られず、図16に示すように半円形型の凸部417や三角形型の凸部のものであってもよい。   As shown in FIG. 15, the first disk has a rectangular parallelepiped convex portion 317 at a position coaxial with the detection tank 334 on the surface opposite to the second disk. A hole 316 that penetrates the convex portion 317 in the convex direction is formed in the fourth disk 341, and the hole 316 communicates with the detection tank 334. The convex portion 317 is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and may be a semicircular convex portion 417 or a triangular convex portion as shown in FIG.

本実施形態に係る微小化学システム装置によると、第1実施形態に係る微小化学システム装置と同様の効果が得られる。また、回転装置302及び遠心力凸部317及び孔316により生じるベンチュリー効果によって、第4ディスク341から送液された試料を検出槽334の第2ディスク321の位置にまで流体を送液させ、検出槽334を満たすことができる。また、ベンチュリー効果によって生ずる流路入口(検出槽334入口)と流路出口(孔316出口)との圧力差によって、流路中の液体を輸送する力が遠心力に加わる。その結果、図8に示す各ステップ(分離、混合、反応、送液、検出等)の回転数を下げることができる。これによって、送液に伴う乱流の発生及び乱流による気泡の生成を抑えることができ、各ステップ毎の送液の精度を向上させることが出来る。   According to the microchemical system apparatus according to the present embodiment, the same effects as those of the microchemical system apparatus according to the first embodiment can be obtained. Further, due to the Venturi effect generated by the rotating device 302, the centrifugal force convex portion 317, and the hole 316, the fluid sent from the fourth disk 341 to the position of the second disk 321 in the detection tank 334 is detected. Tank 334 can be filled. Further, due to the pressure difference between the channel inlet (detection tank 334 inlet) and the channel outlet (hole 316 outlet) generated by the venturi effect, a force for transporting the liquid in the channel is added to the centrifugal force. As a result, the number of rotations of each step (separation, mixing, reaction, liquid feeding, detection, etc.) shown in FIG. 8 can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the turbulent flow accompanying a liquid feeding and the production | generation of the bubble by a turbulent flow can be suppressed, and the precision of the liquid feeding for every step can be improved.

なお、本実施形態において、第3ディスク31に粒径10μm以下の金属微粒子が含有されているものを用いてもよい。これによって、この金属微粒子が反応槽の内壁表面に現れ、抗原又は抗体として固定化される。この結果、試料の反応をより促進できるとともに、反応の精度をより向上させることができる。   In the present embodiment, the third disk 31 may contain metal fine particles having a particle size of 10 μm or less. As a result, the metal fine particles appear on the inner wall surface of the reaction tank and are immobilized as antigens or antibodies. As a result, the reaction of the sample can be further promoted and the accuracy of the reaction can be further improved.

以上、本発明の実施形態の微小化学システムおよび微小化学システム装置について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、攪拌調整槽が第2ディスクに位置し、反応槽が第3ディスクに位置するが、各槽の位置は本実施形態に示すディスクに限られない。また、回転数の変化は、第1実施形態に示す回転数に限られない。   The microchemical system and the microchemical system apparatus according to the embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible as long as they are described in the claims. It is a thing. For example, although the stirring adjustment tank is located on the second disk and the reaction tank is located on the third disk, the position of each tank is not limited to the disk shown in the present embodiment. Further, the change in the rotational speed is not limited to the rotational speed shown in the first embodiment.

また、本実施形態において、第2流路の途中に反応槽を設けた微小化学システムを用いたが、反応槽を設けずに、検出槽において反応を行ってもよい。これにより、検出槽において試料の反応過程の細かい時間変化を検出することができるので、検出範囲がより広くなる。このとき、反応及び検出の際に、図8に示す2点鎖線の回転数のような高速回転でディスクを回転すると、反応過程をより精度よく検出できる。また、反応槽を設けずに、攪拌調整槽において、攪拌及び反応をおこなってもよい。   Moreover, in this embodiment, although the microchemical system which provided the reaction tank in the middle of the 2nd flow path was used, you may react in a detection tank, without providing a reaction tank. Thereby, since the fine time change of the reaction process of a sample can be detected in a detection tank, a detection range becomes wider. At this time, the reaction process can be detected more accurately by rotating the disk at a high speed such as the number of rotations indicated by the two-dot chain line shown in FIG. Moreover, you may perform stirring and reaction in a stirring adjustment tank, without providing a reaction tank.

また、本実施形態に係る微小化学システムに用いる試料は、血液に限られず、例えば、食中毒菌(O157、サルモネラ菌)、環境ホルモン、癌の細胞などを用いることができ、などの医療、環境、食料等、の様々な分野において利用することができる。   In addition, the sample used in the microchemical system according to the present embodiment is not limited to blood. For example, food poisoning bacteria (O157, Salmonella), environmental hormones, cancer cells, and the like can be used. Etc., and can be used in various fields.

また、本実施形態において、流路の途中に槽が設けられているが、槽を設けることなく流路の途中で混合、反応、検出を行ってもよい。さらに、各槽及び流路の位置は本実施形態に示すディスクに位置する場合に限られず、異なるディスクに位置してもよい。   Moreover, in this embodiment, although the tank is provided in the middle of the flow path, mixing, reaction, and detection may be performed in the middle of the flow path without providing the tank. Furthermore, the positions of the tanks and the flow paths are not limited to being located on the disk shown in the present embodiment, and may be located on different disks.

また、第1実施形態において、流路を内部に有する細孔を複数束ねたものを反応槽に用いているが、反応槽に限られず、攪拌調整槽や第3流路に用いてもよい。   Moreover, in 1st Embodiment, what bundled the several pore which has a flow path inside is used for the reaction tank, However, It is not restricted to a reaction tank, You may use for a stirring adjustment tank and a 3rd flow path.

本発明の第1実施形態に係る微小化学システム装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a microchemical system apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1の微小化学システム装置を構成する微小化学システムの斜視図である。It is a perspective view of the microchemical system which comprises the microchemical system apparatus of FIG. 図2の微小化学システムを構成する4枚のディスクの上面図である。FIG. 3 is a top view of four disks constituting the microchemical system of FIG. 2. 図2のA−Aの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of AA of FIG. (a)〜(f)のそれぞれは、図2の反応槽の製造工程を示す図である。Each of (a)-(f) is a figure which shows the manufacturing process of the reaction tank of FIG. (a)〜(d)のそれぞれは、図3の第1ディスクと、第2ディスクと、第3ディスクと、第4ディスクとを積層して接合する接合工程を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the joining process which laminates | stacks and joins the 1st disk of FIG. 3, a 2nd disk, a 3rd disk, and a 4th disk. (a)〜(c)のそれぞれは、図2のディスクの平面流路を作製する工程を示す図であり、(d)〜(f)のそれぞれは、図2のディスクの異なる層のディスクに形成された面方向の流路を接続する接続流路を作製する工程の一例を示す図であり、(g)は、これらの工程により作製したディスクを接合させたディスクの断面図である。(A)-(c) is a figure which shows the process of producing the plane flow path of the disk of FIG. 2, and each of (d)-(f) is a disk of a different layer of the disk of FIG. It is a figure which shows an example of the process of producing the connection flow path which connects the formed surface direction flow path, and (g) is sectional drawing of the disk which joined the disk produced by these processes. 図1の微小化学システムに試料として血液を用いた際のディスクの回転数と時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation speed of a disk at the time of using the blood as a sample for the microchemical system of FIG. 1, and time. (a)〜(d)のそれぞれは、図2のディスクにおいて、試料及び送液される工程を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the process of a sample and liquid feeding in the disc of FIG. 本発明の第2実施形態に係る第2ディスク(酵素免疫測定用素子)の本体の走査型電子顕微鏡写真(SEM写真)であって、(a)が斜視写真、(b)が断面写真である。It is a scanning electron micrograph (SEM photograph) of the main body of the 2nd disc (element for enzyme immunoassay) concerning 2nd Embodiment of this invention, (a) is a perspective photograph, (b) is a cross-sectional photograph. . 図10の酵素免疫測定用素子の本体の製造工程を順に示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the main body of the element for enzyme immunoassay of FIG. 10 in order. (a)は、本実施形態にかかる第2ディスクを第1実施形態に係る微小化学システムに用いた際の微小化学システムの一部を示す斜視図であり、(b),(c)は、(a)における送液工程の一部を示す図である。(A) is a perspective view which shows a part of microchemical system at the time of using the 2nd disc concerning this embodiment for the microchemical system which concerns on 1st Embodiment, (b), (c) is It is a figure which shows a part of liquid feeding process in (a). 本発明の第3実施形態に係る微小化学システム装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the micro chemical system apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図13の微小化学システムのA’−A’の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of A'-A 'of the microchemical system of FIG. (a)は、本発明の第3実施形態に係る第1ディスクの斜視図、(b)は(a)の凸部の断面模式図である。(A) is a perspective view of the 1st disc concerning a 3rd embodiment of the present invention, and (b) is a section schematic diagram of a convex part of (a). (a)は、図15の第1ディスクの変形例の斜視図、(b)は(a)の凸部の断面模式図である。(A) is a perspective view of the modification of the 1st disk of FIG. 15, (b) is a cross-sectional schematic diagram of the convex part of (a).

符号の説明Explanation of symbols

1 微小化学システム
2 回転装置
3 第1照射装置
4a,4b 光ファイバ
5 分光器
6 検出器
7 コンピューター(制御装置)
8 第2照射装置
11,211,311 第1ディスク
12 試料蓄積槽
13 第1流路
34,334 検出槽
15 第1バルブ
16,316 孔
21,231 第2ディスク
22 攪拌調整槽
23 第3流路
24 膜
25 第3バルブ
31 第3ディスク
32 試薬蓄積槽
33 第2流路
35 反応槽
37 第2バルブ
38 第4バルブ
39 第5バルブ
40 パルス発生マーカー
41 第4ディスク
100 微小化学システム装置
251 X線マスク
252 感光性樹脂
252a,252b 感光部
253 X線
254 流路
317,417 凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microchemical system 2 Rotating apparatus 3 1st irradiation apparatus 4a, 4b Optical fiber 5 Spectrometer 6 Detector 7 Computer (control apparatus)
8 Second irradiation device 11, 211, 311 First disk 12 Sample storage tank 13 First flow path 34,334 Detection tank 15 First valve 16,316 hole 21,231 Second disk 22 Stirring adjustment tank 23 Third flow path 24 Membrane 25 3rd valve 31 3rd disk 32 Reagent accumulation tank 33 2nd flow path 35 Reaction tank 37 2nd valve 38 4th valve 39 5th valve 40 Pulse generation marker 41 4th disk 100 Micro chemical system apparatus 251 X-ray Mask 252 Photosensitive resin 252a, 252b Photosensitive portion 253 X-ray 254 Channel 317, 417 Protruding portion

Claims (16)

ディスクの回転により生じる遠心力によってディスクに形成された流路に流体を移送する微小化学システムであって、
前記ディスクを2層以上積層した積層体を備え、
前記流路が、前記ディスクの面方向に形成された面方向の流路と、異なる層の前記ディスクに形成された前記面方向の流路を接続する接続流路とを有していることを特徴とする微小化学システム。
A microchemical system for transferring a fluid to a flow path formed in a disk by centrifugal force generated by the rotation of the disk,
Comprising a laminate in which two or more layers of the disk are laminated;
The flow path has a surface-direction flow path formed in the surface direction of the disk and a connection flow path for connecting the surface-direction flow paths formed in the disk of different layers. Characteristic microchemical system.
前記積層体の最上層のディスクの表面に凸部を有しており、
前記凸方向に前記凸部を貫通し、且つ、前記ディスクに形成された流路に接続した孔を有していることを特徴とする請求項1に記載の微小化学システム。
It has a convex part on the surface of the uppermost disk of the laminate,
2. The microchemical system according to claim 1, further comprising a hole penetrating the convex portion in the convex direction and connected to a flow path formed in the disk.
前記ディスクに形成された流路の少なくとも一部が、細孔を複数束ねたものであり、
前記細孔の断面の最大長さが3mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の微小化学システム。
At least a part of the flow path formed in the disk is a bundle of a plurality of pores,
The microchemical system according to claim 1 or 2, wherein the maximum length of the cross section of the pore is 3 mm or less.
前記ディスクに形成された流路の内壁表面に薄膜が被覆されており、
前記薄膜が前記ディスクの材料と異なる材料からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の微小化学システム。
The inner wall surface of the flow path formed in the disk is coated with a thin film,
The microchemical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the thin film is made of a material different from a material of the disk.
前記ディスクに形成された流路の途中に設けられた、
試料蓄積槽と、
試薬蓄積槽と、
前記試料蓄積槽の試料と前記試薬蓄積槽の試薬とを攪拌する攪拌調整槽と、
前記攪拌調整槽において調整された試料を検出する検出槽とを有しており、
前記試料蓄積槽と前記攪拌調整槽との間、前記試薬蓄積槽と前記攪拌調整槽との間、及び、前記攪拌調整槽と前記検出槽との間が、それぞれ流路を介して接続されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の微小化学システム。
Provided in the middle of the flow path formed in the disk,
A sample storage tank;
A reagent storage tank;
A stirring adjustment tank for stirring the sample in the sample storage tank and the reagent in the reagent storage tank;
A detection tank for detecting the sample adjusted in the stirring adjustment tank;
Between the sample accumulation tank and the stirring adjustment tank, between the reagent accumulation tank and the stirring adjustment tank, and between the stirring adjustment tank and the detection tank are respectively connected via flow paths. The microchemical system according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記攪拌調整槽と前記検出槽とを接続している流路の途中に反応槽が設けられており、
前記攪拌調整槽と前記反応槽との間、及び、前記反応槽と前記検出槽と間が、それぞれ流路を介して接続されていることを特徴とする請求項5に記載の微小化学システム。
A reaction tank is provided in the middle of the flow path connecting the stirring adjustment tank and the detection tank,
The microchemical system according to claim 5, wherein the stirring adjustment tank and the reaction tank, and the reaction tank and the detection tank are connected to each other through a flow path.
前記反応層が位置するディスクが、粒径10μm以下の金属微粒子を含有していることを特徴とする請求項5又は6に記載の微小化学システム。   The microchemical system according to claim 5 or 6, wherein the disk on which the reaction layer is located contains fine metal particles having a particle diameter of 10 µm or less. 前記反応槽が位置するディスクが、流路を内部に有する孔が多数穿設された酵素免疫測定用素子であり、
前記孔の内部の前記流路同士が内部において交差しているとともに、前記孔の内部の前記流路の内壁表面に所定の抗体又は抗原が固定されていることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の微小化学システム。
The disk in which the reaction vessel is located is an enzyme immunoassay element in which a large number of holes having flow paths are formed,
The flow paths inside the hole intersect with each other inside, and a predetermined antibody or antigen is immobilized on the inner wall surface of the flow path inside the hole. The microchemical system according to any one of the above.
前記酵素免疫測定用素子の前記流路の内壁表面が薄膜で被覆形成されたものであり、
前記薄膜の表面に前記抗体又は前記抗原が固定されていることを特徴とする請求項8に記載の微小化学システム。
The inner wall surface of the flow path of the enzyme immunoassay element is coated with a thin film,
The microchemical system according to claim 8, wherein the antibody or the antigen is immobilized on the surface of the thin film.
前記試料蓄積槽と前記攪拌調整槽との間、前記試薬蓄積槽と前記攪拌調整槽との間、及び、前記攪拌調整槽と前記検出槽との間を接続している流路のそれぞれの途中に設けられたバルブを有していることを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項に記載の微小化学システム。   Each of the flow paths connecting between the sample accumulation tank and the stirring adjustment tank, between the reagent accumulation tank and the stirring adjustment tank, and between the stirring adjustment tank and the detection tank The microchemical system according to any one of claims 5 to 9, wherein the microchemical system has a valve provided on the surface. 前記攪拌調整層と前記反応槽との間、及び、前記反応槽と前記検出槽と間を接続している流路のそれぞれの途中に設けられたバルブを有していることを特徴とする請求項6〜10のいずれか1項に記載の微小化学システム。   It has a valve provided in the middle of each of the channel which connects between the stirring adjustment layer and the reaction tank, and between the reaction tank and the detection tank. Item 11. The microchemical system according to any one of Items 6 to 10. 前記バルブが、相変化する材料を含んでいることを特徴とする請求項10又は11に記載の微小化学システム。   The microchemical system according to claim 10 or 11, wherein the valve includes a phase-changing material. 前記攪拌調整槽の内壁表面に、抗原又は抗体が固定されていることを特徴とする請求項5〜12のいずれか1項に記載の微小化学システム。   The microchemical system according to any one of claims 5 to 12, wherein an antigen or an antibody is fixed to an inner wall surface of the stirring adjustment tank. 前記凸部が、前記検出槽と同軸上の位置に形成されており、
前記孔と検出槽とが接続されていることを特徴とする請求項5〜13のいずれか1項に記載の微小化学システム。
The convex part is formed at a position coaxial with the detection tank,
The microchemical system according to claim 5, wherein the hole and the detection tank are connected.
請求項1〜15のいずれか1項に記載の微小化学システムと、前記積層体を回転させる回転装置とを備えていることを特徴とする微小化学システム装置。   A microchemical system device comprising: the microchemical system according to claim 1; and a rotating device that rotates the laminate. 前記積層体へ電磁波を照射する照射手段を備えていることを特徴とする請求項16に記載の微小化学システム装置。   The microchemical system apparatus according to claim 16, comprising irradiation means for irradiating the laminate with electromagnetic waves.
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