JP2010243230A - Biosample reactor - Google Patents

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Shuji Koeda
周史 小枝
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a compact biosample reactor extremely simple in operation. <P>SOLUTION: The biosample reactor includes a reaction substrate 20 and the roller 11 pressing the reaction substrate 20 while moving the same along a definite direction, wherein the reaction substrate 20 includes a plurality of the chambers 203 provided on a first substrate 201, a reaction chamber 205 for performing biosample reaction, and a plurality of the flow channels 204 each keeping one end connected to one chamber 203, and the other end to the reaction chamber 205. The reagent solutions in the chambers 203 are supplied to the reaction chamber 205 through the flow channels 204 by squeezing the chambers 203 on the reaction substrate by the rollers 11. The positions and volumes of the respective chambers 203 arranged on the first substrate 201 correspond to the injection periods and injection amounts of the reagent solutions in a biosample reaction process. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体試料反応装置に関するものである。   The present invention relates to a biological sample reaction apparatus.

近年、鳥インフルエンザ等の検疫や輸入食品の安全確認等、迅速な検査が空港や港湾施設で求められるようになった。このような要望に応えるため、遺伝子検査や有害物質の判定の全工程をバイオチップ内で行う分析装置が開発されている。   In recent years, rapid inspections such as quarantine for avian influenza and safety checks of imported foods have been required at airports and harbor facilities. In order to meet such demands, analyzers have been developed that perform the entire process of genetic testing and determination of harmful substances within a biochip.

特許文献1には、シリコン基板の表面に形成された複数の独立した反応チャンバを有し、各反応チャンバで複数の生化学反応を同時に並列的に行うことができる生化学反応用マイクロリアクタが記載されている。   Patent Document 1 describes a biochemical reaction microreactor having a plurality of independent reaction chambers formed on the surface of a silicon substrate and capable of simultaneously performing a plurality of biochemical reactions in each reaction chamber. ing.

特開平10−337173号公報JP 10-337173 A

しかし、特許文献1に記載された生化学反応用マイクロリアクタでは、数種類の試薬や洗浄液を適時、検体に加える必要があり、複数のマイクロシリンジポンプや複雑な切替えバルブを制御して試薬を定量していた。このため、装置が複雑で大型になっていた。また、数種類の試薬や洗浄液の分注などを行わなければならないため、操作をより簡易にすることが望まれていた。   However, in the biochemical reaction microreactor described in Patent Document 1, it is necessary to add several types of reagents and washing solutions to the specimen at appropriate times, and the reagents are quantified by controlling a plurality of microsyringe pumps and complicated switching valves. It was. For this reason, the apparatus is complicated and large. In addition, since several types of reagents and cleaning liquids must be dispensed, it has been desired to simplify the operation.

そこで、本発明の目的は、操作が極めて簡易で、小型の生体試料反応装置を得ることである。   Therefore, an object of the present invention is to obtain a small-sized biological sample reaction apparatus that is extremely easy to operate.

本発明に係る生体試料反応装置は、反応基板と、反応基板を一定方向に沿って移動しながら押圧する押圧手段とを備え、反応基板は、基板と、基板上に設けられた複数の試薬室と、生体試料反応を行うための反応室と、一端が1つの試薬室に繋がり、他端が反応室に繋がる複数の流路とを備え、押圧手段が基板上の試薬室を押しつぶすことにより、試薬室内の試薬液が流路を通じて反応室に供給され、各々の試薬室が基板上で配置されている位置は、生体試料反応のプロセスにおける試薬液の投入時期に対応し、各々の試薬室の容積は、生体試料反応のプロセスにおける試薬液の投入量に対応している。
これにより、押圧手段によって各々の試薬室を押しつぶすタイミングを制御するだけで、反応室への複数の試薬の投入タイミングを簡単に制御することができる。また、必要量の試薬が各々の試薬室に予め封入されているため、試薬の種類や定量を間違える心配が無い。このように、複数の試薬を用いる複雑なプロセスでも、極めて簡易な操作で行うことができる。このため、作業者の熟練度等に関係なく信頼性の高い検査結果が得られる。また、押圧手段の制御のみを行えばよいことから、装置の小型化、低価格化を実現できる。
The biological sample reaction apparatus according to the present invention includes a reaction substrate and pressing means for pressing the reaction substrate while moving the reaction substrate along a certain direction, and the reaction substrate includes the substrate and a plurality of reagent chambers provided on the substrate. And a reaction chamber for performing a biological sample reaction, and a plurality of flow paths with one end connected to one reagent chamber and the other end connected to the reaction chamber, and the pressing means crushes the reagent chamber on the substrate, The reagent solution in the reagent chamber is supplied to the reaction chamber through the flow path, and the position at which each reagent chamber is arranged on the substrate corresponds to the time when the reagent solution is charged in the biological sample reaction process. The volume corresponds to the input amount of the reagent solution in the biological sample reaction process.
As a result, it is possible to easily control the timing of loading a plurality of reagents into the reaction chamber only by controlling the timing of crushing each reagent chamber by the pressing means. In addition, since the necessary amount of reagent is sealed in each reagent chamber in advance, there is no risk of mistakes in reagent type and determination. As described above, even a complicated process using a plurality of reagents can be performed with an extremely simple operation. Therefore, a highly reliable inspection result can be obtained regardless of the skill level of the operator. In addition, since only the pressing means needs to be controlled, the apparatus can be reduced in size and price.

また、押圧手段の移動開始及び停止のタイミングと移動速度を制御する制御手段を備えることが望ましい。
これにより、1つの装置で様々な生体試料反応のプロセスに対応することができる。
Further, it is desirable to provide a control means for controlling the timing of starting and stopping the movement of the pressing means and the moving speed.
Thereby, it is possible to deal with various biological sample reaction processes with one apparatus.

なお、押圧手段は、例えばローラーとすることができる。
ローラーの回転速度を制御することにより、任意のタイミングで基板上の試薬室を押しつぶすことができる。
The pressing means can be a roller, for example.
By controlling the rotation speed of the roller, the reagent chamber on the substrate can be crushed at an arbitrary timing.

また、試薬室は、同一の形状と容積を有する複数の微小チャンバーを備えるようにしてもよい。
これにより、試薬室の大きさや形状の違いによる試薬室の剛性の違いから、試薬室を押しつぶした際の試薬液の排出量に差が生じることを防ぐことができる。
The reagent chamber may include a plurality of micro chambers having the same shape and volume.
Thereby, it is possible to prevent a difference in the discharge amount of the reagent liquid when the reagent chamber is crushed due to the difference in the rigidity of the reagent chamber due to the difference in the size and shape of the reagent chamber.

本発明の実施の形態1による、生体試料反応装置の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the biological sample reaction apparatus by Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1による反応基板の上面図。2 is a top view of a reaction substrate according to Embodiment 1. FIG. 図2のIII−III線断面図。III-III sectional view taken on the line of FIG. 流路に設けられたバルブの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the valve | bulb provided in the flow path. ローラーによって反応基板のチャンバーを押しつぶす様子を示した斜視図。The perspective view which showed a mode that the chamber of the reaction substrate was crushed with the roller. チャンバーのスナップの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the snap of a chamber. 図7(A)は、本発明の実施の形態2による反応基板の上面図、図7(B)は、チャンバーの一部を拡大して示した図である。FIG. 7A is a top view of the reaction substrate according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 7B is an enlarged view of a part of the chamber. 本発明の実施例による反応基板の上面図である。It is a top view of the reaction substrate by the Example of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による、生体試料反応装置10の構成を示す模式図である。生体試料反応装置10は、反応基板20、ローラー(押圧手段)11、同期用歯車12、減速歯車13、ステップモーター14、モーターコントローラー15、メインコントローラー(制御手段)16、バーコードリーダー17を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a biological sample reaction apparatus 10 according to Embodiment 1 of the present invention. The biological sample reaction apparatus 10 includes a reaction substrate 20, a roller (pressing means) 11, a synchronization gear 12, a reduction gear 13, a step motor 14, a motor controller 15, a main controller (control means) 16, and a barcode reader 17. Yes.

反応基板20は、生体試料反応を行う際に、生体試料反応装置10の所定位置に固定する。作業者は、所望の生体試料反応プロセスに対応した反応基板20を選択して生体試料反応装置10にセットする。反応プロセス終了後は、使用済みの反応基板20を生体試料反応装置10から取り外し、他の反応基板20と交換することができる。   The reaction substrate 20 is fixed at a predetermined position of the biological sample reaction apparatus 10 when performing the biological sample reaction. The operator selects the reaction substrate 20 corresponding to the desired biological sample reaction process and sets it on the biological sample reaction apparatus 10. After completion of the reaction process, the used reaction substrate 20 can be removed from the biological sample reaction apparatus 10 and replaced with another reaction substrate 20.

図2は、反応基板20の上面図である。また、図3は、図2のIII−III線断面図である。
反応基板20は、第1の基板201、第2の基板202、複数のチャンバー(試薬室)203、複数の流路204、反応室205、検体導入口206、バルブ207、ラック208、バーコード209を備えている。また、各々のチャンバー203にはスナップ2031が設けられている。
FIG. 2 is a top view of the reaction substrate 20. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
The reaction substrate 20 includes a first substrate 201, a second substrate 202, a plurality of chambers (reagent chambers) 203, a plurality of flow channels 204, a reaction chamber 205, a sample inlet 206, a valve 207, a rack 208, and a barcode 209. It has. Each chamber 203 is provided with a snap 2031.

第1の基板201及び第2の基板202は、プラスチック製の基板である。チャンバー203は、第1の基板201の表面に貼り付けられ、所定の形状に成型されたPET等のフィルムと第1の基板201で囲まれて形成されている。初期の状態では、各チャンバー203には生体試料反応で用いられる試薬が充填されており、それぞれのチャンバー203が配置されている位置と容積は、生体試料反応のプロセスにおける試薬投入時期と投入量に対応して決められている。例えば、反応室205への投入時期が早い試薬の入ったチャンバーほど早くつぶされるような位置に配置される。   The first substrate 201 and the second substrate 202 are plastic substrates. The chamber 203 is formed by being affixed to the surface of the first substrate 201 and surrounded by the first substrate 201 and a film such as PET molded into a predetermined shape. In an initial state, each chamber 203 is filled with a reagent used in a biological sample reaction, and the position and volume at which each chamber 203 is arranged correspond to the reagent loading timing and amount in the biological sample reaction process. Decided correspondingly. For example, it is arranged at a position where a chamber containing a reagent that is put into the reaction chamber 205 earlier is crushed earlier.

流路204は、第1の基板201と第2の基板202の間に設けられている。各々の流路204は、一端が1つのチャンバー203の接続口2032に繋がり、他端が反応室205に繋がっている。   The flow path 204 is provided between the first substrate 201 and the second substrate 202. Each flow path 204 has one end connected to the connection port 2032 of one chamber 203 and the other end connected to the reaction chamber 205.

反応室205は、生体試料反応を行うための容器である。反応室205には、検体を反応室205内へ導入するための検体導入口206が設けられている。反応室205内では、各々のチャンバー203から流路204を通じて供給される試薬と、検体導入口206から導入される検体による生体試料反応が行われる。   The reaction chamber 205 is a container for performing a biological sample reaction. The reaction chamber 205 is provided with a sample introduction port 206 for introducing the sample into the reaction chamber 205. In the reaction chamber 205, a biological sample reaction is performed by the reagent supplied from each chamber 203 through the flow path 204 and the sample introduced from the sample introduction port 206.

バルブ207は各々の流路204内での試薬液の流れを制御する。バルブ207により、生体試料反応のプロセスにおける試薬投入時期以外に、チャンバー203内の試薬が流路204を通じて、反応室205へ混入するのを避けることができる。   The valve 207 controls the flow of the reagent solution in each flow path 204. The valve 207 can prevent the reagent in the chamber 203 from entering the reaction chamber 205 through the flow path 204 at a time other than the reagent charging time in the biological sample reaction process.

図4は、バルブ207の構成を示す断面図である。図に示すように、第2の基板202は、流路204を設けるための凹部2021を有している。バルブ207は、第2の基板202の凹部2021に嵌った底板部2071と、上方に伸びる2つの突起部2072を有している。また、底板部2071の流路204と重なる部分には、上方に向けて突出した凸部2073が形成されている。第1の基板201には、バルブ207の突起部2072が挿入される貫通孔が形成されており、貫通孔内を突起部2072が摺動してバルブ207が第1の基板201に対して上下に移動可能である。但し、突起部2072は貫通孔に締まり嵌めされており、かなり大きな外力が加えられない限り、バルブ207は第1の基板201に対して移動しない。このため、図4(A)に示すように、初期の状態では、バルブ207は重力に逆らって第2の基板202の凹部2021の底面から離れている。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the valve 207. As shown in the figure, the second substrate 202 has a recess 2021 for providing the flow path 204. The valve 207 has a bottom plate portion 2071 fitted in the concave portion 2021 of the second substrate 202 and two protruding portions 2072 extending upward. A convex portion 2073 that protrudes upward is formed at a portion of the bottom plate portion 2071 that overlaps the flow path 204. The first substrate 201 is formed with a through hole into which the protrusion 2072 of the valve 207 is inserted. The protrusion 2072 slides in the through hole so that the valve 207 moves up and down with respect to the first substrate 201. Can be moved to. However, the protrusion 2072 is tightly fitted in the through hole, and the valve 207 does not move relative to the first substrate 201 unless a considerably large external force is applied. Therefore, as shown in FIG. 4A, in the initial state, the valve 207 is separated from the bottom surface of the concave portion 2021 of the second substrate 202 against gravity.

流路204は、第1の基板201の裏面に貼り付けられたPET等のフィルム210と第1の基板201で囲まれて形成されている。図4(A)に示すように、初期の状態では、バルブ207の凸部2073は、フィルム210を第1の基板201の裏面に向けて押圧している。フィルム210の少なくとも一部と第1の基板201の裏面の間には、接着強度の低い接着剤211が配置されており、バルブ207の凸部2073から伝達された押圧力で押圧されたフィルム210は、接着剤211により第1の基板201の裏面に接着されている。この状態では、バルブ207は流路204を塞いでいる。また、この時、突起部2072は第1の基板201を貫通し第1の基板201よりもさらに上方に突き出している。   The channel 204 is formed by being surrounded by a film 210 such as PET attached to the back surface of the first substrate 201 and the first substrate 201. As shown in FIG. 4A, in the initial state, the convex portion 2073 of the valve 207 presses the film 210 toward the back surface of the first substrate 201. An adhesive 211 having low adhesive strength is disposed between at least a part of the film 210 and the back surface of the first substrate 201, and the film 210 pressed by the pressing force transmitted from the convex portion 2073 of the valve 207. Is bonded to the back surface of the first substrate 201 with an adhesive 211. In this state, the valve 207 blocks the flow path 204. At this time, the protrusion 2072 penetrates the first substrate 201 and protrudes further upward than the first substrate 201.

図4(B)は、ローラー11によって第1の基板201の上方に突き出した突起部2072が押し下げられた状態を示している。図4(B)に示すように、この状態では、バルブ207の底板部2071の底面が第2の基板202の凹部2021の底面に接している。このため、バルブ207の凸部2073による、フィルム210を第1の基板201の裏面に向けて押圧する押圧力は働かない。また、接着剤211の接着強度が弱いため、この状態で流路204内に試薬液が浸入すると、第1の基板201の裏面に接着されていたフィルム210は剥離する。すなわち、この状態では、バルブ207は流路204を開放している。   FIG. 4B shows a state in which the protrusion 2072 protruding above the first substrate 201 is pushed down by the roller 11. As shown in FIG. 4B, in this state, the bottom surface of the bottom plate portion 2071 of the valve 207 is in contact with the bottom surface of the concave portion 2021 of the second substrate 202. For this reason, the pressing force that presses the film 210 toward the back surface of the first substrate 201 by the convex portion 2073 of the valve 207 does not work. Further, since the adhesive strength of the adhesive 211 is weak, when the reagent solution enters the flow path 204 in this state, the film 210 adhered to the back surface of the first substrate 201 is peeled off. That is, in this state, the valve 207 opens the flow path 204.

ラック208は、ローラー11の空転や滑りを防ぐため、ローラー11の移動路に沿って第1の基板201と第2の基板202に設けられた孔を有する。図5は、ローラー11によって反応基板20のチャンバー203を押しつぶす様子を示した斜視図である。図に示すように、ローラー11に設けられたピニオン111と反応基板20に設けられたラック208を噛み合わせることにより、ローラー11を確実に駆動することができる。   The rack 208 has holes provided in the first substrate 201 and the second substrate 202 along the movement path of the roller 11 in order to prevent the roller 11 from slipping and slipping. FIG. 5 is a perspective view showing how the chamber 203 of the reaction substrate 20 is crushed by the roller 11. As shown in the figure, by engaging the pinion 111 provided on the roller 11 and the rack 208 provided on the reaction substrate 20, the roller 11 can be driven reliably.

バーコード209は、第1の基板201の表面に印刷されており、生体試料反応装置10のバーコードリーダー17でこのバーコード209を読み取ることにより、反応基板20に対応したローラー11の駆動プログラムがメインコントローラー16によって実行されるようになっている。なお、反応基板20の識別手段として、バーコード209以外にも磁気ラベル等を用いることができ、上記識別手段の読み取り手段についてもバーコードリーダーに限られず、識別手段に対応した読み取り手段を用いることができる。   The barcode 209 is printed on the surface of the first substrate 201. By reading the barcode 209 with the barcode reader 17 of the biological sample reaction apparatus 10, a driving program for the roller 11 corresponding to the reaction substrate 20 is obtained. It is executed by the main controller 16. In addition to the barcode 209, a magnetic label or the like can be used as the identification means of the reaction substrate 20. The reading means of the identification means is not limited to the barcode reader, and a reading means corresponding to the identification means is used. Can do.

生体試料反応装置10のバーコードリーダー17によって反応基板20のバーコード209が読み取られると、その反応基板20に対応したプログラムがメインコントローラー16に読み込まれる。メインコントローラー16は、このプログラムに従って、ローラー11の駆動開始、停止等のタイミングや送り速度等の命令をモーターコントローラー15に供給する。モーターコントローラー15は、これらの命令に基づいてステップモーター14を回転させる駆動パルスを送出する。ステップモーター14は、モーターコントローラー15から送出された駆動パルスの周期に従って、ステップ毎に一定の角度だけ回転する。さらに、チャンバー203を押しつぶすのに必要なトルクを得るため、減速歯車13によってステップモーター14の回転速度を減じる。ローラー11は、反応基板20を挟むように反応基板20の上下に配置されている。上下のローラー11の回転を同期させる為、上下のローラー11は同期用歯車12で連結されている。ステップモーター14の回転が減速歯車13を介して同期用歯車12に伝達されると、図5に示すように、ローラー11は反応基板20の端から矢印Xの向きに移動し、順にチャンバー203を押しつぶしていく。   When the barcode 209 of the reaction substrate 20 is read by the barcode reader 17 of the biological sample reaction apparatus 10, a program corresponding to the reaction substrate 20 is read into the main controller 16. In accordance with this program, the main controller 16 supplies commands to the motor controller 15 such as timing for starting and stopping the roller 11 and a feed speed. The motor controller 15 sends out driving pulses for rotating the step motor 14 based on these instructions. The step motor 14 rotates by a certain angle for each step according to the period of the drive pulse sent from the motor controller 15. Further, the rotational speed of the step motor 14 is reduced by the reduction gear 13 in order to obtain a torque necessary for crushing the chamber 203. The rollers 11 are arranged above and below the reaction substrate 20 so as to sandwich the reaction substrate 20. In order to synchronize the rotation of the upper and lower rollers 11, the upper and lower rollers 11 are connected by a synchronization gear 12. When the rotation of the step motor 14 is transmitted to the synchronization gear 12 via the reduction gear 13, the roller 11 moves from the end of the reaction substrate 20 in the direction of the arrow X as shown in FIG. Crush it.

ローラー11によってチャンバー203が押しつぶされると、チャンバー203内の試薬液が接続口2032から流路204に押し出される。押し出された試薬液は、流路204を通って反応室205内に供給される。ここで、接続口2032は、各チャンバー203の最後に押しつぶされる側の端部に設けられているため、チャンバー203内の試薬液を確実に全て流路204内へ送出することができる。   When the chamber 203 is crushed by the roller 11, the reagent solution in the chamber 203 is pushed out from the connection port 2032 to the flow path 204. The pushed reagent solution is supplied into the reaction chamber 205 through the flow path 204. Here, since the connection port 2032 is provided at the end of each chamber 203 on the side to be crushed at the end, all of the reagent liquid in the chamber 203 can be reliably sent into the flow path 204.

また、各チャンバー203に繋がる流路204を塞いでいるバルブ207は、各チャンバー203の最初に押しつぶされる側の端部よりもX方向に沿って手前に設けられている。すなわち、各チャンバー203が押しつぶされる直前にバルブ207の突起部2072が押し下げられるようになっているため、チャンバー203が押しつぶされる直前に流路204を解放することができる。なお、流路204は第1の基板201と第2の基板202の間に設けられているので、流路204がローラー11で押しつぶされて、試薬液が流れなくなる心配はない。   Further, the valve 207 closing the flow path 204 connected to each chamber 203 is provided in front of the end portion of each chamber 203 on the side to be crushed first along the X direction. In other words, since the projection 2072 of the valve 207 is pushed down immediately before each chamber 203 is crushed, the flow path 204 can be released immediately before the chamber 203 is crushed. Since the flow path 204 is provided between the first substrate 201 and the second substrate 202, there is no fear that the flow path 204 is crushed by the roller 11 and the reagent solution does not flow.

また、図6に示すように、チャンバー203にはスナップ2031が設けられている。スナップ2031は、チャンバー203を構成するフィルム部分に設けられた凸部2031aと、第1の基板201の表面に設けられた凹部2031bで構成されている。凸部2031aと凹部2031bとは互いに嵌合するように対応する形状となっており、図6に示される断面における凸部2031aの幅は、凹部2031bの幅と同じかやや大きくなっている。図6(A)に示すように、チャンバー203が押しつぶされる前の状態では、凸部2031aと凹部2031bは試薬液を間に挟んで離れている。図6(B)に示すように、ローラー11によってチャンバー203が押しつぶされると、凸部2031aと凹部2031bが嵌合し、かなり大きな外力を加えない限り凸部2031aと凹部2031bは離れない。これにより、ローラー11が通り過ぎた後も、一度押しつぶされたチャンバー203のフィルム部分が膨らんで試薬液が逆流するのを防ぐことができる。   As shown in FIG. 6, the chamber 203 is provided with a snap 2031. The snap 2031 includes a convex portion 2031 a provided on the film portion constituting the chamber 203 and a concave portion 2031 b provided on the surface of the first substrate 201. The convex portion 2031a and the concave portion 2031b have shapes corresponding to each other, and the width of the convex portion 2031a in the cross section shown in FIG. 6 is the same as or slightly larger than the width of the concave portion 2031b. As shown in FIG. 6A, in a state before the chamber 203 is crushed, the convex portion 2031a and the concave portion 2031b are separated with the reagent solution interposed therebetween. As shown in FIG. 6B, when the chamber 203 is crushed by the roller 11, the convex portion 2031a and the concave portion 2031b are fitted, and the convex portion 2031a and the concave portion 2031b are not separated unless a considerably large external force is applied. Thereby, even after the roller 11 passes, the film portion of the chamber 203 that has been crushed once can be prevented from swelling and the reagent solution from flowing backward.

反応基板20は所定の生体試料反応のプロセスに対応しており、それぞれのチャンバー203が配置されている位置はその生体試料反応のプロセスにおける試薬投入時期に対応している。また、それぞれのチャンバー203の容積は、試薬投入量に対応して決められている。このため、ローラー11の駆動制御によって、各々のチャンバー203を押しつぶすタイミングを制御するだけで、反応室205への複数の試薬の投入タイミングを簡単に制御することができる。また、必要量の試薬が各々のチャンバー203に予め封入されているため、試薬の種類や定量を間違える心配が無い。   The reaction substrate 20 corresponds to a predetermined biological sample reaction process, and the position where each chamber 203 is arranged corresponds to the reagent charging timing in the biological sample reaction process. The volume of each chamber 203 is determined in accordance with the amount of reagent input. For this reason, it is possible to easily control the timing of charging a plurality of reagents into the reaction chamber 205 only by controlling the timing of crushing each chamber 203 by driving control of the roller 11. In addition, since a necessary amount of reagent is enclosed in each chamber 203 in advance, there is no risk of mistakes in reagent type and determination.

さらに、反応プロセスにおいて危険な試薬を用いる場合でも、分注作業などで試薬を直接取り扱う必要が無いため、不慣れな作業者でも安心して作業を行うことができる。なお、チャンバー203には、試薬に限らず洗浄液等、生体試料反応のプロセスで用いる様々な溶液を封入しておくことができる。   Further, even when a dangerous reagent is used in the reaction process, it is not necessary to directly handle the reagent in a dispensing operation or the like, so that even an unfamiliar worker can perform the operation with peace of mind. The chamber 203 can be filled with various solutions used in the biological sample reaction process such as a cleaning solution as well as a reagent.

以上のように、本実施形態によれば、ローラー11の駆動制御のみで、生体試料反応のプロセスを制御することができるので、複数の試薬を用いる複雑なプロセスでも、極めて簡易な操作で行うことができる。このため、作業者の熟練度等に関係なく信頼性の高い検査結果が得られる。   As described above, according to the present embodiment, the biological sample reaction process can be controlled only by the drive control of the roller 11, so that even a complicated process using a plurality of reagents can be performed with a very simple operation. Can do. Therefore, a highly reliable inspection result can be obtained regardless of the skill level of the operator.

また、ローラー11の制御のみを行えばよいことから、制御装置を簡略化することが可能となり、装置の小型化や低価格化を実現できる。
また、反応基板20にバーコード209を設けることにより、生体試料反応装置10が自動的にローラー11の制御プログラムを選択することができるので、間違った制御プログラムで生体試料反応を行う心配がない。
Further, since only the roller 11 needs to be controlled, the control device can be simplified, and the device can be reduced in size and price.
In addition, since the biological sample reaction apparatus 10 can automatically select a control program for the roller 11 by providing the barcode 209 on the reaction substrate 20, there is no fear of performing a biological sample reaction with an incorrect control program.

また、流路204にバルブ207を設け、初期状態では流路204を閉じ、チャンバー203が押しつぶされる直前に流路204が開放されるようにしたので、生体試料反応のプロセスにおける試薬投入時期以外に、チャンバー203内の試薬が流路204を通じて、反応室205へ混入するのを避けることができる。   In addition, since the valve 207 is provided in the flow path 204, the flow path 204 is closed in the initial state, and the flow path 204 is opened immediately before the chamber 203 is crushed. The reagent in the chamber 203 can be prevented from entering the reaction chamber 205 through the flow path 204.

また、チャンバー203にスナップ2031を設け、一度押しつぶされたチャンバー203のフィルム部分が膨らむのを防ぐようにしたので、チャンバー203から送出された試薬液が逆流するのを防ぐことができる。   Further, the snap 2031 is provided in the chamber 203 to prevent the film portion of the chamber 203, which has been crushed once, from swelling, so that the reagent solution delivered from the chamber 203 can be prevented from flowing back.

なお、反応基板20に、ローラー11の位置を確認するための光学的あるいは磁気的なエンコーダーを設けるようにしてもよい。これにより、ローラー11の位置から反応のプロセスがどの段階まで進んでいるかを確認することができる。   The reaction substrate 20 may be provided with an optical or magnetic encoder for confirming the position of the roller 11. Thereby, it is possible to confirm to which stage the reaction process has progressed from the position of the roller 11.

また、メインコントローラー16は、ローラー11の制御だけでなく、反応室205内の温度制御や、検体導入口206から導入される検体に関する情報の管理なども行うようにしてもよい。   Further, the main controller 16 may perform not only control of the roller 11 but also temperature control in the reaction chamber 205 and management of information on the sample introduced from the sample introduction port 206.

また、本実施形態では、チャンバー203及び流路204は、第1の基板201に貼り付けられたフィルムと第1の基板201によって形成されているが、チャンバー203や流路204は基板と一体に成型してもよい。この場合、チャンバー203はローラー11によって押しつぶせるものでなければならない。   In this embodiment, the chamber 203 and the flow path 204 are formed by the film attached to the first substrate 201 and the first substrate 201. However, the chamber 203 and the flow path 204 are integrated with the substrate. It may be molded. In this case, the chamber 203 must be capable of being crushed by the roller 11.

本発明は、生体試料反応以外の化学反応プロセスにも利用することができる。例えば、分解速度が速い薬品など、貯蔵が困難な化学薬品の合成反応プロセスに利用すれば、当該化学薬品を、必要なときに必要量だけ簡易な操作で得ることができる。   The present invention can also be used for chemical reaction processes other than biological sample reactions. For example, when used in a synthesis reaction process of a chemical that is difficult to store, such as a chemical having a high decomposition rate, the chemical can be obtained by a simple operation in a necessary amount when necessary.

実施の形態2.
図7(A)は、本発明の実施の形態2による、反応基板30の上面図である。実施の形態2では、チャンバー303の形状が実施の形態1のチャンバー203と異なっている。図7(A)に示すように、チャンバー303は同一の形状と容積を有する微小チャンバー304を複数備えている。図7(B)は、チャンバー303の一部を拡大して示した図である。図7(B)に示すように、個々の微小チャンバー304は接続流路3041で繋がっている。また、1つのチャンバー303を構成する複数の微小チャンバー304のうちの一つが接続口3032で流路204に繋がっている。また、流路204の接続口3032と繋がる端部と反対側の端部は、反応室205に繋がっている。従って、ローラー11で各微小チャンバー304が押しつぶされることにより、試薬液が接続口3032から流路204を通って反応室205へ送出される。それぞれのチャンバー303が配置されている位置と含まれる微小チャンバー304の数は、生体試料反応のプロセスにおける試薬投入時期と投入量に対応して決められている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7A is a top view of reaction substrate 30 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the shape of the chamber 303 is different from the chamber 203 of the first embodiment. As shown in FIG. 7A, the chamber 303 includes a plurality of micro chambers 304 having the same shape and volume. FIG. 7B is an enlarged view of a part of the chamber 303. As shown in FIG. 7B, the individual microchambers 304 are connected by a connection channel 3041. One of the plurality of micro chambers 304 constituting one chamber 303 is connected to the flow path 204 through the connection port 3032. Further, the end of the channel 204 opposite to the end connected to the connection port 3032 is connected to the reaction chamber 205. Therefore, each minute chamber 304 is crushed by the roller 11, whereby the reagent solution is sent from the connection port 3032 to the reaction chamber 205 through the flow path 204. The positions where the respective chambers 303 are arranged and the number of the micro chambers 304 included are determined in accordance with the reagent input timing and the input amount in the biological sample reaction process.

個々のチャンバーの剛性は、チャンバーの大きさや形状の違いによって変化する可能性がある。この場合、ローラー11でチャンバーを押しつぶした時に、試薬液の排出量に違いが出る可能性がある。しかし、実施の形態2によれば、チャンバー303を同一の形状と容積を有する微小チャンバー304の集合体で形成しているので、剛性の違いによる試薬液の排出量の差が生じるのを防いでいる。   The rigidity of each chamber may change depending on the size and shape of the chamber. In this case, when the chamber is crushed by the roller 11, there is a possibility that the amount of the reagent solution discharged differs. However, according to the second embodiment, since the chamber 303 is formed of an assembly of micro chambers 304 having the same shape and volume, it is possible to prevent a difference in the amount of reagent solution discharged due to a difference in rigidity. Yes.

図8は、本発明の実施例による反応基板40の上面図である。反応基板40は、酵素法により、血清、血漿、又は尿中のグルコース濃度を測定する生体反応のプロセスに対応した基板である。チャンバー403aには酵素液Aが260μL、チャンバー403bには酵素液Bが130μL充填されている。実験には第一化学薬品株式会社のグルコースキットを用いた。酵素液AとBの組成を以下に示す。
酵素液A:グルコース−6−リン酸脱水素酵素:3.3U/mL、アデノシン三リン酸二ナトリウム、酢酸マグネシュウム、グッド緩衝液(pH8.0):50mmol/L
酵素液B:ヘキソナーゼ:5.7U/mL、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド:11mmol/L、クエン酸緩衝液(pH6.5):25mmol/L
FIG. 8 is a top view of the reaction substrate 40 according to an embodiment of the present invention. The reaction substrate 40 is a substrate corresponding to a biological reaction process in which the glucose concentration in serum, plasma, or urine is measured by an enzyme method. The chamber 403a is filled with 260 μL of the enzyme solution A, and the chamber 403b is filled with 130 μL of the enzyme solution B. The glucose kit of Daiichi Chemical Co., Ltd. was used for the experiment. The compositions of enzyme solutions A and B are shown below.
Enzyme solution A: Glucose-6-phosphate dehydrogenase: 3.3 U / mL, disodium adenosine triphosphate, magnesium acetate, Good buffer (pH 8.0): 50 mmol / L
Enzyme solution B: hexonase: 5.7 U / mL, nicotinamide adenine dinucleotide: 11 mmol / L, citrate buffer (pH 6.5): 25 mmol / L

反応室205には、血清(血漿)13μL(尿の場合は4μL)を検体導入口206から導入した。   13 μL of serum (plasma) (4 μL in the case of urine) was introduced into the reaction chamber 205 from the sample inlet 206.

反応基板40を生体試料反応装置10にセットすると、バーコードリーダー17がバーコード209を読み取り、グルコース濃度測定用基板であることが自動的に識別される。メインコントローラー16にグルコース濃度測定用のプログラムがロードされ、ローラー11の駆動が開始する。ローラー11は矢印X方向に移動していく。   When the reaction substrate 40 is set in the biological sample reaction apparatus 10, the barcode reader 17 reads the barcode 209 and is automatically identified as a glucose concentration measurement substrate. A program for measuring the glucose concentration is loaded on the main controller 16 and the driving of the roller 11 is started. The roller 11 moves in the arrow X direction.

まず初めに、チャンバー403aに繋がる流路204のバルブ207の突起部2072がローラー11によって押し下げられ、流路204が開放される。さらにローラー11が進むとチャンバー403aが押しつぶされ、チャンバー403a内の酵素液A(260μL)が流路204へ送出され、反応室205へ導入される。   First, the protrusion 2072 of the valve 207 of the flow path 204 connected to the chamber 403a is pushed down by the roller 11, and the flow path 204 is opened. When the roller 11 further advances, the chamber 403 a is crushed, and the enzyme solution A (260 μL) in the chamber 403 a is sent to the flow path 204 and introduced into the reaction chamber 205.

メインコントローラー16は、チャンバー403aを押しつぶした後、一旦ローラー11の回転を停止する。ローラー11の回転を停止したら、メインコントローラー16は、反応室205内の温度をヒーター(図示せず)によって37℃にして、その状態を5分間保持する。   The main controller 16 once stops the rotation of the roller 11 after crushing the chamber 403a. When the rotation of the roller 11 is stopped, the main controller 16 sets the temperature in the reaction chamber 205 to 37 ° C. with a heater (not shown), and holds this state for 5 minutes.

その後、メインコントローラー16はローラー11の回転を再開し、チャンバー403bに繋がる流路204のバルブ207の突起部2072をローラー11によって押し下げ、流路204を開放する。さらに、ローラー11によってチャンバー403bが押しつぶされ、チャンバー403b内の酵素液B(130μL)が流路204へ送出され、反応室205へ導入される。   After that, the main controller 16 resumes the rotation of the roller 11, and the protrusion 2072 of the valve 207 of the flow path 204 connected to the chamber 403 b is pushed down by the roller 11 to open the flow path 204. Further, the chamber 403 b is crushed by the roller 11, and the enzyme solution B (130 μL) in the chamber 403 b is sent to the flow path 204 and introduced into the reaction chamber 205.

メインコントローラー16は、チャンバー403bを押しつぶした後、ローラー11の回転を再び停止する。ローラー11の回転を停止したら、メインコントローラー16は、反応室205内の温度を37℃にして、その状態を96〜252秒間保持する。その後、反応室205内の液体の波長450nmと340nmの光の吸光度差を測定することにより、検体のグルコース濃度を算出する。   After crushing the chamber 403b, the main controller 16 stops the rotation of the roller 11 again. When the rotation of the roller 11 is stopped, the main controller 16 sets the temperature in the reaction chamber 205 to 37 ° C. and holds the state for 96 to 252 seconds. Thereafter, the glucose concentration of the specimen is calculated by measuring the difference in absorbance between the light with wavelengths of 450 nm and 340 nm of the liquid in the reaction chamber 205.

10 生体試料反応装置、11 ローラー、111 ピニオン、12 同期用歯車、13 減速歯車、14 ステップモーター、15 モーターコントローラー、16 メインコントローラー、17 バーコードリーダー、20,30,40 反応基板、201 第1の基板、202 第2の基板、2021 凹部、203,303,403a,403b チャンバー、2031 スナップ、2031a 凸部、2031b 凹部、2032,3032 接続口、204 流路、205 反応室、206 検体導入口、207 バルブ、2071 底板部、2072 突起部、2073 凸部、208 ラック、209 バーコード、210 フィルム、211 接着剤、304 微小チャンバー、3041 接続流路   10 biological sample reaction device, 11 roller, 111 pinion, 12 synchronization gear, 13 reduction gear, 14 step motor, 15 motor controller, 16 main controller, 17 barcode reader, 20, 30, 40 reaction substrate, 201 first Substrate, 202 Second substrate, 2021 Recess, 203, 303, 403a, 403b Chamber, 2031 Snap, 2031a Protrusion, 2031b Recess, 2032, 3032 Connection port, 204 Channel, 205 Reaction chamber, 206 Sample introduction port, 207 Valve, 2071 Bottom plate part, 2072 Protruding part, 2073 Convex part, 208 rack, 209 Bar code, 210 film, 211 Adhesive, 304 Micro chamber, 3041 Connection flow path

Claims (4)

反応基板と、
前記反応基板を一定方向に沿って移動しながら押圧する押圧手段と、を備え、
前記反応基板は、
基板と、
前記基板上に設けられた複数の試薬室と、
生体試料反応を行うための反応室と、
一端が1つの前記試薬室に繋がり、他端が前記反応室に繋がる複数の流路と、を備え、
前記押圧手段が前記基板上の前記試薬室を押しつぶすことにより、前記試薬室内の試薬液が前記流路を通じて前記反応室に供給され、
各々の前記試薬室が前記基板上で配置されている位置は、前記生体試料反応のプロセスにおける前記試薬液の投入時期に対応し、各々の前記試薬室の容積は、前記生体試料反応のプロセスにおける前記試薬液の投入量に対応していることを特徴とする生体試料反応装置。
A reaction substrate;
Pressing means for pressing the reaction substrate while moving along a certain direction,
The reaction substrate is:
A substrate,
A plurality of reagent chambers provided on the substrate;
A reaction chamber for conducting a biological sample reaction;
A plurality of flow paths with one end connected to one of the reagent chambers and the other end connected to the reaction chamber;
When the pressing means crushes the reagent chamber on the substrate, the reagent solution in the reagent chamber is supplied to the reaction chamber through the channel,
The position where each of the reagent chambers is arranged on the substrate corresponds to the timing of introduction of the reagent solution in the biological sample reaction process, and the volume of each of the reagent chambers corresponds to the biological sample reaction process. A biological sample reaction apparatus corresponding to the input amount of the reagent solution.
前記押圧手段の移動開始及び停止のタイミングと移動速度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の生体試料反応装置。   The biological sample reaction apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls a timing and a moving speed of movement start and stop of the pressing unit. 前記押圧手段がローラーであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の生体試料反応装置。   The biological sample reaction apparatus according to claim 1 or 2, wherein the pressing means is a roller. 前記試薬室は、同一の形状と容積を有する複数の微小チャンバーを備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の生体試料反応装置。   The biological sample reaction apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the reagent chamber includes a plurality of minute chambers having the same shape and volume.
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