JP5158111B2 - Reaction analysis method - Google Patents

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Description

本発明は、基板上に配設された流路内における反応分析方法に関する。より詳しくは、流路内に流体を導入することにより、流路内を通流する液体を分断して送液する手順を含む反応分析方法に関する。   The present invention relates to a reaction analysis method in a flow path disposed on a substrate. More specifically, the present invention relates to a reaction analysis method including a procedure for dividing a liquid flowing through a flow path by introducing a fluid into the flow path and sending the liquid.

近年、半導体産業における微細加工技術を応用し、シリコンやガラス製の基板上に化学的及び生物学的分析を行うための反応領域や流路を設けたマイクロチップが開発されてきている。これらのマイクロチップは、例えば、液体クロマトグラフィーの電気化学検出器や医療現場における小型の電気化学センサーなどに利用され始めている。   In recent years, microchips having reaction regions and flow paths for performing chemical and biological analysis on a silicon or glass substrate have been developed by applying microfabrication technology in the semiconductor industry. These microchips are beginning to be used in, for example, electrochemical detectors for liquid chromatography and small electrochemical sensors in the medical field.

このようなマイクロチップを用いた分析システムは、μ−TAS(micro-total-analysis system)やラボ・オン・チップ、バイオチップ等と称され、化学的及び生物学的分析の高速化や効率化、集積化、あるいは分析装置の小型化を可能にする技術として注目されている。   Such an analysis system using a microchip is called μ-TAS (micro-total-analysis system), lab-on-chip, biochip, etc., and speeds up and increases the efficiency of chemical and biological analysis. As a technology that enables integration or downsizing of an analyzer, it has been attracting attention.

μ−TASは、少量の試料で分析が可能なことや、チップのディスポーザブルユース(使い捨て)が可能なことなどの理由から、特に貴重な微量試料や多数の検体を扱う生物学的分析への応用が期待されている。   μ-TAS can be used for biological analysis, especially for precious trace samples and many specimens, because it can be analyzed with a small amount of sample and disposable use of the chip is possible. Is expected.

特許文献1には、μ−TASにおける液体処理方式に関し、可動光ビームによってマイクロチャネル(流路)内に発生させた気泡によってポンピングやミキシング、バルブ切換えを行うマイクロポンプシステムが開示されている(当該文献請求項1、請求項55、請求項56、請求項60参照)。このマイクロポンプシステムは、例えば診断またはハイスループットスクリーニング等の分析を目的とする、または例えば組み合わせ化学ライブラリの合成のためのアプリケーションに使用可能なものである(当該文献段落0144参照)。   Patent Document 1 discloses a micropump system that performs pumping, mixing, and valve switching using bubbles generated in a microchannel (flow path) by a movable light beam, with respect to a liquid processing method in μ-TAS (the said (Refer to literature claims 1, 55, 56, and 60). This micropump system is intended for analysis such as diagnosis or high-throughput screening, or can be used for applications such as for the synthesis of combinatorial chemical libraries (see paragraph 0144).

μ−TASの生物学的分析への応用例としては、マイクロチップ上に設けられた流路内で細胞等の微小粒子の特性を光学的に分析し、微小粒子中から所定の条件を満たすポピュレーション(群)を分別回収する微小粒子分取技術がある。   As an example of application of μ-TAS to biological analysis, the characteristics of microparticles such as cells are optically analyzed in a flow path provided on a microchip, and a population satisfying a predetermined condition from the microparticles. There is a fine particle sorting technology that separates and collects a group of particles (group).

この微小粒子分取技術に関連して、特許文献2には、レーザートラッピングを利用した粒子分別装置が開示されている。この粒子分別装置は、移動する細胞等の粒子に対して走査光を照射することにより、粒子の種類に応じた作用力を与えて粒子の分取を行うものである。   In relation to this fine particle sorting technique, Patent Document 2 discloses a particle sorting device using laser trapping. In this particle sorting apparatus, particles such as moving cells are irradiated with scanning light to apply an action force according to the type of particles to sort the particles.

同様の技術として、特許文献3には、光圧(optical forceもしくはoptical pressure)を利用した微粒子回収装置が開示されている。この微粒子回収装置は、微粒子の流路に、微粒子の流れ方向に交差させてレーザービームを照射し、回収すべき微粒子の運動方向をレーザービームの収束方向に偏向させて微粒子を回収するものである。   As a similar technique, Patent Document 3 discloses a particulate collection device that uses optical pressure or optical pressure. This fine particle collecting apparatus irradiates the flow path of fine particles with a laser beam so as to intersect the flow direction of fine particles, and deflects the moving direction of the fine particles to be collected in the convergence direction of the laser beam to collect the fine particles. .

また、特許文献4には、微粒子の移動方向を制御するための電極を有する微粒子分別マイクロチップが記載されている。この電極は、微粒子計測部位から微粒子分別流路への流路付近に設置され、電界との相互作用により微粒子の移動方向を制御するものである。   Patent Document 4 describes a microparticle sorting microchip having an electrode for controlling the moving direction of microparticles. This electrode is installed in the vicinity of the flow path from the fine particle measurement site to the fine particle sorting flow path, and controls the moving direction of the fine particles by interaction with the electric field.

特表2005−538287号公報JP-T-2005-538287 特開平7−24309号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-24309 特開2004−167479号公報JP 2004-167479 A 特開2003−107099号公報JP 2003-107099 A

特許文献1〜4に開示されるように、従来のμ−TASにおいては、流路内を連続して送液される液体内において、所定の化学反応を行なっていた。   As disclosed in Patent Documents 1 to 4, in the conventional μ-TAS, a predetermined chemical reaction is performed in the liquid continuously fed through the flow path.

このため、流路内に通流する液体中で、単一の反応もしくは一の連続した反応を行なうこととなり、流路内で複数の独立した化学反応を行なうことはできなかった。   For this reason, a single reaction or a single continuous reaction is performed in the liquid flowing through the flow channel, and a plurality of independent chemical reactions cannot be performed in the flow channel.

そこで、本発明は、基板上に配設された流路内において、通流する液体の連続性を分断して送液し、分断された液体ごとに所定数の微小粒子を存在させることにより、一つの流路内での化学反応を分可能にするための技術を提供することを主な目的とする。 The present invention provides a arranged flow paths in the substrate, and feeding and cutting the continuity of the liquid flowing through, by Rukoto the presence of a predetermined number of microparticles per shed liquid , the main purpose is to provide a technique for the chemical reaction in the one flow path to allow analysis.

上記課題解決のため、本発明は、以下の反応分析方法を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides the following reaction analysis method.

すなわち、基板上に配設された流路内に気体又は絶縁性液体のいずれかの流体を導入することにより、該流路内を通流する液体を分断して送液する手順と、分断された前記液体に複数の物質を注入する手順と、分断された前記液体に識別用マイクロビーズを注入する手順と、該物質間の反応を検出する手順と、該識別用マイクロビーズからの識別信号を検知する手順と、を含む反応分析方法を提供する。   In other words, by introducing either a gas or an insulating liquid into the flow path disposed on the substrate, the liquid flowing through the flow path is divided and sent. A procedure for injecting a plurality of substances into the liquid, a procedure for injecting identification microbeads into the divided liquid, a procedure for detecting a reaction between the substances, and an identification signal from the identification microbeads. And a reaction analysis method including a detection procedure.

この反応分析方法において、前記識別信号は、前記識別用マイクロビーズの温度、蛍光、散乱光、磁化、電荷、形状又は濃度のいずれかから選択される一以上を測定することにより検知される。   In this reaction analysis method, the identification signal is detected by measuring at least one selected from temperature, fluorescence, scattered light, magnetization, charge, shape, or concentration of the identification microbead.

ここで、本発明において「液体」という用語は広義に解釈されるべきであり、均質な液体、懸濁液、すなわち、微小粒子を含む液体、小さい気泡を含む液体、水性液、有機液体、二相系及び疎水性の液体及び親水性の液体を含み得るものとする。   Here, the term “liquid” in the present invention should be interpreted in a broad sense, and includes a homogeneous liquid, a suspension, that is, a liquid containing microparticles, a liquid containing small bubbles, an aqueous liquid, an organic liquid, It may include phase systems and hydrophobic and hydrophilic liquids.

また、「気体」という用語も、狭義に解釈されるべきでなく、空気や、窒素、等のガスなどを広く包含し得るものとする。   Also, the term “gas” should not be interpreted in a narrow sense, and can broadly include gases such as air and nitrogen.

本発明において「微小粒子」とは、細胞や微生物、リポソームなどの生体関連高分子物質、あるいはラテックス粒子やゲル粒子、工業用粒子などの合成粒子などの微小粒子が広く含まれる。対象とする細胞には、動物細胞(血球系細胞など)および植物細胞が含まれる。微生物には、大腸菌などの細菌類、タバコモザイクウイルスなどのウイルス類、イースト菌などの菌類などが含まれる。生体高分子物質には、各種細胞を構成する染色体、リポソーム、ミトコンドリア、オルガネラ(細胞小器官)などが含まれる。さらに、ガラスやポリスチレンなどの微小粒子の表面又は内部に、DNAやタンパク質、抗体等の生体関連高分子物質を、化学的又は物理的に修飾、固相化した微小粒子であってもよい。また、工業用粒子は、例えば有機もしくは無機高分子材料、金属などであってよい。有機高分子材料には、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、ポリメチルメタクリレートなどが含まれる。無機高分子材料には、ガラス、シリカ、磁性体材料などが含まれる。金属には、金コロイド、アルミなどが含まれる。これら微小粒子の形状は、一般には球形であるのが普通であるが、非球形であってもよく、また大きさや質量なども特に限定されない。   In the present invention, the term “microparticles” includes a wide range of microparticles such as cells, microorganisms, biological polymer materials such as liposomes, or synthetic particles such as latex particles, gel particles, and industrial particles. The cells of interest include animal cells (such as blood cells) and plant cells. Microorganisms include bacteria such as Escherichia coli, viruses such as tobacco mosaic virus, and fungi such as yeast. Biopolymer substances include chromosomes, liposomes, mitochondria, organelles (organelles) that constitute various cells. Furthermore, the microparticles | fine-particles which modified | denatured the surface or the inside of microparticles, such as glass and a polystyrene, chemically or physically modified | denatured bio-related high molecular substances, such as DNA, protein, and an antibody, may be sufficient. The industrial particles may be, for example, organic or inorganic polymer materials, metals, and the like. Organic polymer materials include polystyrene, styrene / divinylbenzene, polymethyl methacrylate, and the like. Inorganic polymer materials include glass, silica, magnetic materials, and the like. Metals include gold colloid, aluminum and the like. The shape of these fine particles is generally spherical, but may be non-spherical, and the size and mass are not particularly limited.

本発明により、基板上に配設された流路内において、通流する液体の連続性を分断して送液し、分断された液体ごとに所定数の微小粒子を存在させることにより、一つの流路内での化学反応を分可能にするための技術が提供される。 The present invention, in the arranged flow paths in the substrate, and feeding and cutting the continuity of the liquid flowing through, by Rukoto the presence of a predetermined number of microparticles per shed liquid one One technique for the chemical reaction to allow analysis within the channel is provided.

以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment described below shows an example of typical embodiment of this invention, and, thereby, the range of this invention is not interpreted narrowly.

1.液体送液方法及び液体送液装置
図1は、本発明の第一実施形態に係る液体送液装置の基板上に配設された流路を示す模式図(上面図)である。流路は基板上に複数配設することができるが、ここでは代表して1つの流路を示し説明を行う。
1. FIG. 1 is a schematic diagram (top view) showing a flow path disposed on a substrate of a liquid delivery device according to a first embodiment of the present invention. A plurality of flow paths can be provided on the substrate, but here, one flow path is shown as a representative and described.

図中、符号1は基板を、符号11は流路を示している。流路11内に導入される液体(図中、斜線で示す)は、図中左から右へ矢印F方向に送流されるものとする。   In the figure, reference numeral 1 denotes a substrate, and reference numeral 11 denotes a flow path. It is assumed that the liquid (indicated by hatching in the drawing) introduced into the flow path 11 is sent in the direction of arrow F from the left to the right in the drawing.

基板1は、通常、ガラスや各種プラスチック(PP,PC,COP、PDMS)により形成され、ガラスの場合にはウェットエッチングやドライエッチングによって、プラスチックの場合にはナノインプリントや射出成型、切削加工によって、流路11を形成する。   The substrate 1 is usually formed of glass or various plastics (PP, PC, COP, PDMS). In the case of glass, the substrate 1 is flown by wet etching or dry etching, and in the case of plastic by nanoimprinting, injection molding, or cutting. A path 11 is formed.

後述するように、流路11内に気体を導入した場合に、流路内の液体を完全に分断させるため、基板1は撥水性の材質を用いて形成することが好ましい。また、流路11の表面に撥水加工を行ってもよい。撥水加工は、通常使用されるシリコン樹脂系撥水剤やフッ素樹脂系撥水剤などの塗布や、アクリルシリコーン撥水膜やフッ素撥水膜などの成膜による表面処理の他、流路表面に微細構造を形成することによって撥水性を付与することもできる。   As will be described later, it is preferable to form the substrate 1 using a water-repellent material in order to completely divide the liquid in the flow channel when the gas is introduced into the flow channel 11. Further, the surface of the flow path 11 may be subjected to water repellent processing. The water-repellent treatment is applied to the surface of the flow path in addition to the surface treatment by the application of normally used silicon resin-based water repellent and fluororesin-based water repellent, and film formation such as acrylic silicone water-repellent film and fluorine water-repellent film. Water repellency can also be imparted by forming a fine structure on the surface.

図1中、符号12は、流路11内に流体を導入するための流体導入部を示す。流体導入部12は、その一端において流路11に連通し、他端から図示しない送出手段により供給される気体又は絶縁性液体のいずれかの流体を流路11内に導入する。送出手段は、通常使用される加圧ポンプ等を採用できる。以下、流体導入部12が流路11に連通する部分を「接続部13」といい、流路11の接続部13上流を「導入路111」、接続部13下流を「送液路112」というものとする。   In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a fluid introduction part for introducing a fluid into the flow path 11. The fluid introduction part 12 communicates with the flow path 11 at one end, and introduces either a gas or an insulating liquid supplied from the other end by a delivery means (not shown) into the flow path 11. As the delivery means, a normally used pressure pump or the like can be adopted. Hereinafter, the part where the fluid introduction part 12 communicates with the flow path 11 is referred to as “connection part 13”, the upstream of the connection part 13 of the flow path 11 is referred to as “introduction path 111”, and the downstream of the connection part 13 is referred to as “liquid feed path 112”. Shall.

本発明に係る液体送液装置は、流体導入部12から所定のタイミングで接続部13に流体を導入することにより、導入路111から送流される液体を流体によって分断して送液路112に送流する。   The liquid feeding device according to the present invention introduces a fluid from the fluid introduction unit 12 to the connection unit 13 at a predetermined timing, so that the liquid fed from the introduction path 111 is divided by the fluid and sent to the liquid feeding path 112. Shed.

なお、図1では、流体導入部12を1つ設けた場合を示したが、接続部13において連通させる流体導入部12は二以上とすることができる。例えば、接続部13の両側(図1中、上下側)に流体導入部12、12を設け、流路11の両方向(図1中、上下方向)から接続部13に流体を導入してもよい。   Although FIG. 1 shows the case where one fluid introduction part 12 is provided, two or more fluid introduction parts 12 communicated in the connection part 13 can be provided. For example, the fluid introduction parts 12 and 12 may be provided on both sides of the connection part 13 (upper and lower sides in FIG. 1), and the fluid may be introduced into the connection part 13 from both directions of the flow path 11 (up and down direction in FIG. 1). .

2.微小粒子の分散液の送液方法及び送液装置
図2は、本発明の第二実施形態に係る液体送液装置において、微小粒子の分散液を通流させた流路11を示す模式図(上面図)である。
2. FIG. 2 is a schematic diagram showing a flow path 11 through which a dispersion liquid of fine particles is passed in the liquid delivery apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG.

図中、符号Pは、分散液中に含有される微小粒子を示す。また、符号2は、導入路111を送流される分散液中の微小粒子Pを検出するための検出部を示す。   In the figure, the symbol P indicates fine particles contained in the dispersion. Reference numeral 2 denotes a detection unit for detecting the fine particles P in the dispersion liquid fed through the introduction path 111.

本実施形態においては、検出部2を、一組の微小電極として基板1上の導入路111の両側に配設し、電極間に交流電圧を印加して、電極間に流れるインピーダンスの変化により微小粒子Pの検出を行う構成を採用している。   In the present embodiment, the detection unit 2 is disposed on both sides of the introduction path 111 on the substrate 1 as a set of microelectrodes, an AC voltage is applied between the electrodes, and a microscopic change is caused by a change in impedance flowing between the electrodes. A configuration for detecting the particles P is adopted.

検出部2は、例えば、光学的に微小粒子Pの検出を行う構成であってもよく、例えば上記の特許文献2〜4に開示される微小粒子分取技術において公知の光学検出系により構成することができる。この場合、検出部2として、レーザー光源と、光源からのレーザー光を導入路111の所定の部位に集光・照射するための光学経路とを設ける。そして、レーザー光の照射によって導入路111内の微小粒子Pから発生する光を同一又は他の光学経路により検出器に導光・検出することにより微小粒子Pの検出を行う。この際、検出を行う光は、レーザー光の照射により微小粒子Pから発生する散乱光や蛍光などであってよい。   For example, the detection unit 2 may be configured to optically detect the microparticles P. For example, the detection unit 2 is configured by a known optical detection system in the microparticle sorting technique disclosed in Patent Documents 2 to 4 described above. be able to. In this case, the detection unit 2 is provided with a laser light source and an optical path for condensing and irradiating a predetermined portion of the introduction path 111 with the laser light from the light source. The microparticles P are detected by guiding and detecting light generated from the microparticles P in the introduction path 111 by laser light irradiation to the detector through the same or other optical paths. At this time, the light to be detected may be scattered light or fluorescence generated from the fine particles P by irradiation with laser light.

検出部2を光学検出系として構成する場合、基板1は、使用するレーザー光を透過可能であり、レーザー光に対して波長分散が少なく光学誤差の少ない材質を用いて形成することが望ましい。   When the detection unit 2 is configured as an optical detection system, the substrate 1 is preferably formed using a material that can transmit the laser light to be used and has a small wavelength dispersion with respect to the laser light and a small optical error.

本発明に係る液体送液装置では、この検出部2による微小粒子Pの検出信号に基づいて、流体導入部12の送出手段のバルブ(不図示)の開閉タイミングを制御することにより、接続部13において微小粒子Pの間に流体を導入し、分散液を所定数の微小粒子Pごとに分断して送液路112に送流する(図2は、分散液を微小粒子1つごとに分断した場合を示している)。   In the liquid feeding device according to the present invention, the connection portion 13 is controlled by controlling the opening / closing timing of a valve (not shown) of the delivery means of the fluid introduction portion 12 based on the detection signal of the fine particles P by the detection portion 2. In FIG. 2, a fluid is introduced between the fine particles P, and the dispersion is divided into a predetermined number of fine particles P and sent to the liquid feeding path 112 (FIG. 2 shows the dispersion divided into fine particles one by one. Shows the case).

分断された分散液中に含まれる微小粒子Pの数は、検出部2からの検出信号に応じて、流体導入部12のバルブの開閉タイミングを制御することによって任意に設定することが可能である。   The number of fine particles P contained in the divided dispersion liquid can be arbitrarily set by controlling the opening / closing timing of the valve of the fluid introduction unit 12 according to the detection signal from the detection unit 2. .

図3に、流体導入部12のバルブの開閉タイミングの一例を示す。図中上段に、検出部2による微小粒子Pの検出信号を時系列により示す。また、下段には、流体導入部12のバルブに入力される開閉信号を示す。   In FIG. 3, an example of the opening / closing timing of the valve | bulb of the fluid introduction part 12 is shown. In the upper part of the figure, the detection signals of the fine particles P by the detection unit 2 are shown in time series. In the lower part, an opening / closing signal input to the valve of the fluid introduction unit 12 is shown.

図3は、分散液を微小粒子P1つごとに分断する場合の流体導入部12のバルブの開閉タイミングを表している(図2参照)。図に示すように、検出部2からの微小粒子Pの検出信号ごとに、流体導入部12のバルブに開閉信号を出力し、接続部13に流体を導入することで、分散液を微小粒子1つごとに分断することが可能となる。   FIG. 3 shows the opening / closing timing of the valve of the fluid introduction part 12 when the dispersion is divided for each fine particle P (see FIG. 2). As shown in the figure, for each detection signal of the microparticles P from the detection unit 2, an opening / closing signal is output to the valve of the fluid introduction unit 12 and the fluid is introduced into the connection unit 13, whereby the dispersion liquid is converted into the microparticles 1. It becomes possible to divide every one.

この際、検出信号に対する開閉信号の遅延時間は、導入路111内における微小粒子Pの送流速度、及び検出部2と接続部3との距離に応じて適宜設定される。   At this time, the delay time of the opening / closing signal with respect to the detection signal is appropriately set according to the flow rate of the microparticles P in the introduction path 111 and the distance between the detection unit 2 and the connection unit 3.

図4には、流体導入部12のバルブの開閉タイミングの他の例を示す。   FIG. 4 shows another example of the opening / closing timing of the valve of the fluid introduction unit 12.

図4は、検出部2から微小粒子Pの検出信号が2回出力されるごとに、流体導入部12のバルブに開閉信号を出力し、接続部13に流体を導入する場合を示している。この場合、分散液は、図5に示すように、微小粒子2つごとに分断されて送液路112に送流されることとなる。   FIG. 4 shows a case where an opening / closing signal is output to the valve of the fluid introduction unit 12 and a fluid is introduced into the connection unit 13 every time the detection signal of the microparticles P is output twice from the detection unit 2. In this case, as shown in FIG. 5, the dispersion liquid is divided into two fine particles and sent to the liquid feeding path 112.

なお、導入路111に送流される微小粒子Pは、図2及び図5に示したように、必ずしも等間隔で送流される必要はなく、検出部2からの微小粒子Pの検出信号に応じて、流体導入部12のバルブに開閉信号を出力することで、微小粒子Pが不定間隔で送流される場合にも、任意数の微小粒子Pごとに分散液を分断することが可能である。   As shown in FIGS. 2 and 5, the fine particles P sent to the introduction path 111 do not necessarily need to be sent at equal intervals, and according to the detection signal of the fine particles P from the detection unit 2. By outputting an opening / closing signal to the valve of the fluid introduction unit 12, even when the microparticles P are sent at an indefinite interval, the dispersion liquid can be divided for each arbitrary number of microparticles P.

3.微小粒子の分取
次に、本発明に係る液体送流装置において、微小粒子Pの分取を行う場合について説明する。
3. Next, the case where the fine particles P are sorted in the liquid flow feeding device according to the present invention will be described.

図6は、本発明の第三実施形態に係る液体送液装置の基板上に配設された流路を示す模式図(上面図)である。   FIG. 6 is a schematic diagram (top view) showing a flow path disposed on the substrate of the liquid delivery device according to the third embodiment of the present invention.

本実施形態に係る液体送液装置の流路11は、図中符号14で示す分岐部において送液路112から分岐する分岐流路113,114を備える。この液体送液装置では、送液路112内を分断されて送液される分散液を、分岐流路113又は分岐流路114の一方に選択的に送流することが可能とされている。   The flow path 11 of the liquid feeding apparatus according to the present embodiment includes branch flow paths 113 and 114 that branch from the liquid feed path 112 at a branch portion indicated by reference numeral 14 in the drawing. In this liquid feeding apparatus, the dispersion liquid that is divided and fed in the liquid feeding path 112 can be selectively sent to one of the branch channel 113 and the branch channel 114.

分岐部14における送流方向の制御は、分断された分散液に付与された電荷又は磁化に基づいて行うことができる。以下、その具体的な手順及び構成について説明する。   Control of the flow direction in the branching section 14 can be performed based on the charge or magnetization applied to the divided dispersion. The specific procedure and configuration will be described below.

図6中、符号1111は、導入路111内の分散液に電圧を印加するための荷電部である。荷電部1111は、流体導入部12からの接続部13への流体導入時に、導入路111内の分散液にプラス又はマイナスの電圧を印加する。これにより、流体の導入により送液路112へ分断される分散液に、プラス又はマイナスの電荷を付与することが可能となる。   In FIG. 6, reference numeral 1111 denotes a charging unit for applying a voltage to the dispersion liquid in the introduction path 111. The charging unit 1111 applies a positive or negative voltage to the dispersion in the introduction path 111 when the fluid is introduced from the fluid introduction unit 12 to the connection unit 13. As a result, it is possible to impart a positive or negative charge to the dispersion that is divided into the liquid feeding path 112 by introduction of the fluid.

分岐流路113,114は、それぞれその両側に配設されたプラス又はマイナスに帯電された一対の電極1131,1131及び1141,1141によって、プラス又はマイナスに帯電している。荷電部1111によって荷電され、送液路112へ分断された分散液は、分岐部14においてその電荷と反対に帯電された分岐流路へ送流される。   The branch channels 113 and 114 are charged positively or negatively by a pair of positively or negatively charged electrodes 1131, 1131 and 1141, 1141 disposed on both sides thereof. The dispersion liquid charged by the charging unit 1111 and divided into the liquid feeding path 112 is sent to the branching channel charged in the branching unit 14 opposite to the charge.

図6では、分岐流路113の電極1131,1131をプラス、分岐流路114の電極1141,1141をマイナスに帯電させた場合を示した。これにより、マイナスに荷電された分散液(図中、斜線で示す)を分岐流路113に、プラス電荷を有する分散液(図中、ドットで示す)を分岐流路114に送流することが可能となり、分散液中に含まれる微小粒子Pを二つの群に分別することが可能となる。   FIG. 6 shows a case where the electrodes 1131 and 1131 of the branch channel 113 are charged positively and the electrodes 1141 and 1141 of the branch channel 114 are negatively charged. As a result, a negatively charged dispersion liquid (indicated by hatching in the figure) can be sent to the branch flow path 113, and a dispersion liquid having positive charge (indicated by dots in the figure) can be sent to the branch flow path 114. This makes it possible to separate the fine particles P contained in the dispersion into two groups.

また、分岐部14における送流方向の制御を、分散液に付与された磁化に基づいて行う場合には、分散液中に磁性マイクロビーズなどの磁化を保持し得る物質を混合し、該物質と液体送液装置に設けたコイル等の磁界発生器により発させた磁界との磁気的反発力に基づいて、分岐部14においてN極側又はS極側に位置する分岐流路113又は分岐流路114へ送流を行う。   In addition, when controlling the flow direction in the branching section 14 based on the magnetization applied to the dispersion, a substance capable of holding magnetization such as magnetic microbeads is mixed in the dispersion, and the substance and Based on the magnetic repulsive force with the magnetic field generated by a magnetic field generator such as a coil provided in the liquid feeding device, the branch flow path 113 or the branch flow path located on the N pole side or the S pole side in the branch portion 14 114 is sent.

送液路112へ分断された分散液の電荷又は磁化を維持するため、流体には気体を用いることが好ましい。この際、送液路112内における分散液の分断が不完全で、隣接する分散液が一部で連通する状態となると、分散液の電荷や磁化が消失してしまい、送流方向の制御が不能となったり、不正確となったりするおそれがある。従って、導入した気体によって分散液を完全に分断し、分断された分散液間の絶縁性を維持するため、流路11(送液路112)の表面には撥水性を付与することが望ましい。さらに、流路11(送液路112)の表面に電気的絶縁性を付与して、分断された分散液間で電荷の移動を阻止することも有効である。電気的絶縁性は、例えば、流路表面に絶縁性を備える物質を塗布または成膜することにより付与し得る。また、流路表面に超純水等の絶縁性を有する液体を流すことで、分散液間での通電を阻止することもできる。   In order to maintain the charge or magnetization of the dispersion divided into the liquid feeding path 112, it is preferable to use a gas as the fluid. At this time, if the dispersion of the dispersion liquid in the liquid feed path 112 is incomplete and the adjacent dispersion liquid is partially connected, the charge and magnetization of the dispersion liquid are lost, and the flow direction is controlled. It may become impossible or inaccurate. Therefore, it is desirable to impart water repellency to the surface of the flow path 11 (liquid feeding path 112) in order to completely divide the dispersion with the introduced gas and maintain insulation between the divided dispersions. Furthermore, it is also effective to impart electric insulation to the surface of the flow path 11 (liquid feeding path 112) to prevent the movement of electric charges between the divided dispersions. The electrical insulation can be imparted, for example, by applying or forming a film having an insulation property on the channel surface. In addition, it is possible to prevent energization between the dispersions by flowing an insulating liquid such as ultrapure water on the flow path surface.

また、送液路112へ分断された分散液の電荷又は磁化を維持するため、流体として、電気的又は磁気的に絶縁性を有する液体(「絶縁性液体」)を用いてもよい。この絶縁性液体には、例えば、上記の超純水等を用いる。これにより、分断された分散液間の電荷又は磁化の移動を阻止することができる。   In addition, in order to maintain the charge or magnetization of the dispersion liquid divided to the liquid feeding path 112, a liquid having electrical or magnetic insulation properties (“insulating liquid”) may be used as the fluid. For example, the above-described ultrapure water is used as the insulating liquid. Thereby, the movement of the electric charge or magnetization between the divided dispersion liquids can be prevented.

微小粒子Pの分別は、検出部2により微小粒子Pの特性を判定し、その結果に基づいて行うことが可能である。本実施形態では、検出部2を先に説明した光学検出系として構成し、導入路111内の微小粒子Pに対するレーザー光の照射によって発生する光を検出することで、微小粒子Pの検出と光学特性の判定を行う。導入路111におけるレーザー光の照射スポットを、図6中、点線で囲った円形領域として示す。   The classification of the fine particles P can be performed based on the result of determining the characteristics of the fine particles P by the detection unit 2. In the present embodiment, the detection unit 2 is configured as the optical detection system described above, and the light generated by the irradiation of the laser light to the microparticles P in the introduction path 111 is detected, so that the detection of the microparticles P and the optics are performed. Judge the characteristics. The laser beam irradiation spot in the introduction path 111 is shown as a circular region surrounded by a dotted line in FIG.

微小粒子Pの光学特性解析のためのパラメーターは、対象とする微小粒子及び分取目的に応じて、微小粒子の大きさを測定する前方散乱光や、構造を測定する側方散乱光、レイリー散乱やミー散乱等の散乱光や蛍光などとすることができる。検出部2は、これらのパラメーターにより検出された光を解析し、微小粒子Pが所定の光学特性を有するか否かについて判定を行う。   The parameters for analyzing the optical properties of the fine particles P include forward scattered light for measuring the size of the fine particles, side scattered light for measuring the structure, and Rayleigh scattering according to the target fine particles and the purpose of sorting. Or scattered light such as Mie scattering or fluorescence. The detection unit 2 analyzes the light detected by these parameters and determines whether or not the microparticles P have predetermined optical characteristics.

そして、検出部2は、微小粒子Pが所望の光学特性を有すると判定した場合には、荷電部1111に対し陽性信号を出力し、導入路111内の分散液をプラス又はマイナスのいずれかに荷電させる。なお、ここで「陽性信号」とは、所望の特性を有する微小粒子を含む分散液から得られる分別信号であり、この分別信号(陽性信号)に基づいて分岐部14における送流方向の制御が行われ、微小粒子が分取されるものである。   When the detection unit 2 determines that the microparticles P have the desired optical characteristics, the detection unit 2 outputs a positive signal to the charging unit 1111, and the dispersion liquid in the introduction path 111 is either positive or negative. Charge. Here, the “positive signal” is a separation signal obtained from a dispersion liquid containing microparticles having desired characteristics, and the flow direction in the branching section 14 is controlled based on this separation signal (positive signal). Is carried out, and fine particles are collected.

図7に、荷電部1111における荷電タイミングの一例を示す。図中上段から、検出部2からの検出信号と陽性信号、荷電部1111における荷電タイミング、流体導入部12のバルブに入力される開閉信号を時系列により示す。   FIG. 7 shows an example of charging timing in the charging unit 1111. From the top in the figure, the detection signal from the detection unit 2 and the positive signal, the charging timing in the charging unit 1111, and the open / close signal input to the valve of the fluid introduction unit 12 are shown in time series.

図は、検出部2による微小粒子Pの検出信号ごとに、バルブに開閉信号を出力し、接続部13に流体を導入することで、分散液を微小粒子P1つごとに分断する場合において、検出部2によって微小粒子Pが所望の光学特性を有すると判定され、陽性信号が出力された場合には、荷電部1111によりプラス荷電を付与する場合を示している。このとき、検出部2によって微小粒子Pが所望の光学特性を有しないと判定され、陽性信号が出力されない場合には、荷電部1111はマイナス荷電を付与する。   In the figure, for each detection signal of the microparticles P detected by the detection unit 2, an open / close signal is output to the valve, and a fluid is introduced into the connection unit 13 so that the dispersion liquid is divided for each microparticle P. When it is determined by the unit 2 that the microparticles P have desired optical characteristics and a positive signal is output, a case where positive charge is applied by the charging unit 1111 is shown. At this time, when it is determined by the detection unit 2 that the microparticles P do not have the desired optical characteristics and a positive signal is not output, the charging unit 1111 imparts negative charge.

このタイミングにより荷電部1111における荷電を制御することで、図6に示したように、所望の光学特性を有する微小粒子Pのみを、プラス荷電を有する分散液中に含有させた状態で送液路112内に送流し、分岐流路114へ分取することが可能となる。   By controlling the charge in the charging unit 1111 at this timing, as shown in FIG. 6, only the fine particles P having desired optical characteristics are contained in the dispersion liquid having a positive charge, and the liquid supply path. It is possible to flow into the 112 and sort into the branch channel 114.

なお、検出信号及び陽性信号に対する荷電及び開閉信号の遅延時間や強度、位相、パルス幅等は、導入路111内における微小粒子Pの送流速度、及び検出部2と接続部3との距離に応じて適宜設定されるものである。   The delay time, intensity, phase, pulse width, etc. of the charge and open / close signal with respect to the detection signal and positive signal are determined by the flow rate of the microparticles P in the introduction path 111 and the distance between the detection unit 2 and the connection unit 3. It is set accordingly.

また、分散液に付与された磁化に基づいて分取を行う場合には、検出信号及び陽性信号に対し、導入路111内における微小粒子Pの送流速度、及び検出部2と分岐部14との距離等に応じて適切なタイミングで磁界を発生させる(又は磁界を切換える)ことにより分取を行うことが可能である。   Moreover, when fractionation is performed based on the magnetization applied to the dispersion, the flow rate of the microparticles P in the introduction path 111 and the detection unit 2 and the branching unit 14 are detected with respect to the detection signal and the positive signal. Sorting can be performed by generating a magnetic field (or switching the magnetic field) at an appropriate timing in accordance with the distance and the like.

図8は、本発明の第四実施形態に係る液体送液装置の基板上に配設された流路を示す模式図(上面図)である。   FIG. 8 is a schematic diagram (top view) showing the flow path disposed on the substrate of the liquid delivery device according to the fourth embodiment of the present invention.

本実施形態においては、荷電部1111を送液路112の表面に配された微小電極とし、流体導入部12からの流体の導入により分断された後の分散液に電荷を付与する構成とされている。また、検出部2を微小電極として構成し、微小粒子Pの電気特性を判定し、その結果に基づいて微小粒子Pの分取を行い得るように構成されている。   In the present embodiment, the charging unit 1111 is a microelectrode disposed on the surface of the liquid feeding path 112, and a charge is imparted to the dispersion after being divided by introduction of fluid from the fluid introduction unit 12. Yes. In addition, the detection unit 2 is configured as a microelectrode, and the electrical characteristics of the microparticle P are determined, and the microparticle P can be sorted based on the result.

検出部2は、電極間に流れるインピーダンスの変化を検出することにより、微小粒子Pを検出と電気特性の判定を行い、微小粒子Pを分取するか否かについての信号を出力する。検出部2から陽性信号が出力された場合には、荷電部1111が、送液路112を分断されて送流される分散液の中からその微小粒子Pを含む分散液に対して、例えばプラス電圧を印加することで、微小粒子Pを分岐流路114に分取する。   The detection unit 2 detects changes in impedance flowing between the electrodes, detects the microparticles P, determines electrical characteristics, and outputs a signal as to whether or not the microparticles P are to be sorted. When a positive signal is output from the detection unit 2, the charging unit 1111, for example, adds a positive voltage to the dispersion liquid containing the microparticles P from the dispersion liquid that is divided and sent through the liquid supply path 112. Is applied, the fine particles P are sorted into the branch flow path 114.

図9に、本実施形態における荷電部1111における荷電タイミングの一例を示す。図中上段から、検出部2からの検出信号と陽性信号、流体導入部12のバルブに対する開閉信号、荷電部1111における荷電タイミングを時系列により示す。   FIG. 9 shows an example of the charging timing in the charging unit 1111 in this embodiment. From the top in the figure, the detection signal and positive signal from the detection unit 2, the opening / closing signal for the valve of the fluid introduction unit 12, and the charging timing in the charging unit 1111 are shown in time series.

以上のように、本発明に係る送流方法及び送流装置によれば、流路内を通流する微小粒子の分散液を所定数の微小粒子ごとに分断し、分断された分散液に分散液中に含まれる微小粒子の特性に応じた電荷を付与することによって、微小粒子の分取を行うことが可能である。   As described above, according to the flow feeding method and the flow feeding device according to the present invention, the dispersion of fine particles flowing in the flow path is divided into a predetermined number of fine particles and dispersed in the divided dispersion. By applying an electric charge according to the characteristics of the microparticles contained in the liquid, it is possible to sort the microparticles.

このように、流路内において微小粒子を分散液の電荷に基づいて分取することで、従来のように、微小粒子に直接作用力を与えて液体中を移動させて分取を行う方法及び装置に比べて、微小粒子の送流方向の制御を迅速かつ簡便に行うことができ、高速かつ高精度に微小粒子を分取することが可能となる。また、流路内に通流させる液量を抑え、分取後の微小粒子を高濃度に回収することが可能となる。   In this way, by separating the microparticles in the flow path based on the charge of the dispersion liquid, as in the past, a method of performing the sorting by applying an acting force directly to the microparticles and moving in the liquid, and Compared to the apparatus, the flow direction of the fine particles can be controlled quickly and easily, and the fine particles can be sorted at high speed and with high accuracy. In addition, it is possible to reduce the amount of liquid flowing through the flow path and collect the fine particles after sorting at a high concentration.

4.物質の反応検出による微小粒子の分取
次に、本発明に係る送液方法及び液体送液装置のさらなる実施形態について説明する。
4). Next, a further embodiment of the liquid feeding method and the liquid liquid feeding apparatus according to the present invention will be described.

図10は、本発明の第五実施形態に係る液体送液装置の基板上に配設された流路を示す模式図(上面図)である。   FIG. 10 is a schematic diagram (top view) showing the flow path disposed on the substrate of the liquid delivery device according to the fifth embodiment of the present invention.

本実施形態においては、これまで説明した構成に加え、送液路112において分断された微小粒子を含む分散液中に所定の物質(図中、符号S参照)を注入するための注入部3と、注入された物質Sと微小粒子Pとの反応を検出するための反応検出部21とが設けられている。   In the present embodiment, in addition to the configuration described so far, an injection unit 3 for injecting a predetermined substance (see symbol S in the figure) into the dispersion liquid containing fine particles divided in the liquid supply path 112; A reaction detection unit 21 for detecting the reaction between the injected substance S and the fine particles P is provided.

注入部3は、例えば、微小粒子Pが細胞や微生物、生体高分子物質である場合、これらと反応し得る生理活性物質や抗体、各種試薬を分散液中に注入するものである。また、微小粒子Pが有機もしくは無機高分子材料や金属である場合には、例えば、これらと反応し得る化合物を注入する。さらに、反応検出部21により、電気的又は光学的に温度又は濃度、pH等を検出し得る指示薬を注入することもできる。これらの物質は、複数の物質を同時に注入してもよく、また複数の物質から一以上の物質を選択的に注入してもよい。さらに、注入部3は送液部112に複数配設することができ、分断された各分散液に対して、全ての注入部から、又はいずれかの注入部から選択的に、物質注入を行うこともできる。   For example, when the microparticle P is a cell, a microorganism, or a biopolymer substance, the injection unit 3 is for injecting a physiologically active substance, an antibody, and various reagents capable of reacting with these into the dispersion. When the fine particles P are organic or inorganic polymer material or metal, for example, a compound capable of reacting with these is injected. Furthermore, the reaction detector 21 can inject an indicator capable of detecting the temperature or concentration, pH, etc. electrically or optically. As these substances, a plurality of substances may be injected simultaneously, or one or more substances may be selectively injected from a plurality of substances. In addition, a plurality of injection units 3 can be disposed in the liquid delivery unit 112, and a substance is injected into each divided dispersion liquid selectively from all the injection units or from any one of the injection units. You can also

反応検出部21は、検出部2と同様に、一組の微小電極として送液路111の両側に配設され、電極間に交流電圧を印加して、電極間に流れるインピーダンスの変化により、注入部3から注入された物質Sと微小粒子Pとの反応を検出する。検出部2及び反応検出部21は、先に説明したように、光学検出系として構成することもできる。   Similar to the detection unit 2, the reaction detection unit 21 is arranged on both sides of the liquid feeding path 111 as a set of microelectrodes, and an AC voltage is applied between the electrodes, and injection is performed by a change in impedance flowing between the electrodes. The reaction between the substance S injected from the part 3 and the fine particles P is detected. As described above, the detection unit 2 and the reaction detection unit 21 can also be configured as an optical detection system.

注入部3から注入された物質Sと微小粒子Pとの反応の検出は、物質Sとの反応によって引き起こされる微小粒子Pの電気特性又は光学特性の変化によって検出する。まず、検出部2により、導入路111内を送流される微小粒子Pについて電気特性又は光学特性の判定を行う。次に、送液路112において分断された分散液中に注入部3から物質Sを注入した後、反応検出部21によって再度電気特性又は光学特性の判定を行う。そして、検出部2及び反応検出部21により得られた電気特性又は光学特性の判定結果の変化により、物質Sと微小粒子Pとの反応を検出する。   Detection of the reaction between the substance S injected from the injection unit 3 and the microparticles P is detected by a change in the electrical characteristics or optical characteristics of the microparticles P caused by the reaction with the substance S. First, the detection unit 2 determines electrical characteristics or optical characteristics of the fine particles P that are sent through the introduction path 111. Next, after injecting the substance S from the injection unit 3 into the dispersion liquid divided in the liquid supply path 112, the reaction detection unit 21 determines the electric characteristic or the optical characteristic again. Then, the reaction between the substance S and the fine particles P is detected based on the change in the determination result of the electrical property or the optical property obtained by the detection unit 2 and the reaction detection unit 21.

反応検出部21は、物質Sと微小粒子Pとの反応が検出された場合、陽性信号を出力する。荷電部1111は、この陽性信号に基づいて分散液にプラス又はマイナスの荷電を付与する。これにより、反応が検出された微小粒子Pを分散液の電荷に基づいて、分岐流路113又は分岐流路114の一方に分取することができる。   The reaction detection unit 21 outputs a positive signal when a reaction between the substance S and the fine particles P is detected. The charging unit 1111 gives positive or negative charge to the dispersion based on the positive signal. Thereby, the microparticles P in which the reaction has been detected can be sorted into one of the branch channel 113 or the branch channel 114 based on the charge of the dispersion.

図11に、本実施形態における荷電部1111における荷電タイミングの一例を示す。図中上段から、検出部2からの検出信号、流体導入部12のバルブに入力される開閉信号、反応検出部21からの陽性信号、荷電部1111における荷電タイミングを時系列により示す。   FIG. 11 shows an example of the charging timing in the charging unit 1111 in the present embodiment. From the top in the figure, the detection signal from the detection unit 2, the opening / closing signal input to the valve of the fluid introduction unit 12, the positive signal from the reaction detection unit 21, and the charging timing in the charging unit 1111 are shown in time series.

以上のように、本実施形態によれば、微小粒子Pのうち、所定の物質Sと反応した群のみを分取することが可能である。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to sort out only the group that has reacted with the predetermined substance S among the fine particles P.

具体的な例としては、微小粒子Pとして核酸プローブを固相化したマイクロビーズを用い、物質Sとして標的核酸鎖を含む核酸鎖とインターカレーター性蛍光色素を注入すれば、核酸プローブと標的核酸鎖のハイブリダイゼーションを蛍光により検出し、ハイブリダイズしたマイクロビーズのみを分取することが可能である。   As a specific example, if microbeads in which a nucleic acid probe is solid-phased are used as microparticles P and a nucleic acid chain containing a target nucleic acid chain and an intercalator fluorescent dye are injected as substance S, a nucleic acid probe and a target nucleic acid chain It is possible to detect only the hybridized microbeads by detecting the hybridization by fluorescence.

また、例えば、微小粒子Pとして細胞を、物質Sとして細胞表面抗原に対する蛍光標識抗体を用いれば、細胞表面抗原に結合した蛍光標識抗体からの蛍光を選択的に検出することにより、特定の表面抗原を発現する細胞群のみを分取することが可能である。   Further, for example, when a cell is used as the microparticle P and a fluorescently labeled antibody against the cell surface antigen is used as the substance S, a specific surface antigen can be detected by selectively detecting fluorescence from the fluorescently labeled antibody bound to the cell surface antigen. It is possible to sort out only the cell group that expresses.

5.反応分析方法及び反応分析装置
図12は、本発明に係る送液方法を利用した反応分析方法を説明する模式図(流路上面図)である。
5. Reaction Analysis Method and Reaction Analysis Device FIG. 12 is a schematic diagram (flow path top view) for explaining a reaction analysis method using the liquid feeding method according to the present invention.

図は、導入路111から送流される反応緩衝液を、流体導入部12から適宜流体を導入することにより分断して送液路112へ送流し、分断された反応緩衝液内で所定の反応の検出を行う方法を示す。   In the figure, the reaction buffer sent from the introduction path 111 is divided by appropriately introducing a fluid from the fluid introduction section 12 and sent to the liquid sending path 112, and a predetermined reaction is performed in the divided reaction buffer. The method of performing detection is shown.

図12中、符号31,32は、送液路112において分断された反応緩衝液中に所定の物質を注入するための注入部を示す。図では、注入部31から物質Sを、注入部32から物質Sを注入し、反応検出部21において物質Sと物質Sとの反応を検出する場合を示した。 In FIG. 12, reference numerals 31 and 32 denote injection units for injecting a predetermined substance into the reaction buffer solution divided in the liquid supply path 112. In the figure, the case where the substance S 1 is injected from the injection part 31 and the substance S 2 is injected from the injection part 32 and the reaction between the substance S 1 and the substance S 2 is detected by the reaction detection part 21 is shown.

注入部31,32は、送液路112に複数配設することができ、分断された各反応緩衝液に対して、全ての注入部から、又はいずれかの注入部から選択的に、物質の注入を行うことができる。また、各注入部からは、複数の物質を同時に注入してもよく、複数の物質から一以上の物質を選択的に注入してもよい。   A plurality of injection sections 31 and 32 can be arranged in the liquid supply path 112, and each of the divided reaction buffer solutions can be selectively supplied from all injection sections or from any one of the injection sections. An injection can be performed. In addition, a plurality of substances may be injected simultaneously from each injection part, or one or more substances may be selectively injected from the plurality of substances.

一例として、注入部31から注入される単一の物質Sと反応し得る物質をスクリーニングする目的では、注入部32から物質Sとして複数の候補物質を1つずつ、分断された各反応緩衝液中に順次注入し、反応検出部21において各反応緩衝液内における反応の有無を検出する。その他、予め所定の物質を含有させた反応緩衝液を流路11内に導入すれば、該物質と一次反応し得る候補物質を注入部31から、一次反応生成物と反応し得る二次反応候補物質を注入部32から注入し、二段階のスクリーニングを行うことも可能である。 As an example, in order to screen a substance that can react with the single substance S 1 injected from the injection unit 31, each of the reaction buffers obtained by dividing a plurality of candidate substances one by one as the substance S 2 from the injection unit 32. The reaction is sequentially injected into the liquid, and the reaction detector 21 detects the presence or absence of a reaction in each reaction buffer. In addition, if a reaction buffer containing a predetermined substance in advance is introduced into the flow path 11, a candidate substance capable of undergoing a primary reaction with the substance is introduced from the injection unit 31 into a secondary reaction candidate capable of reacting with a primary reaction product. It is also possible to inject a substance from the injection part 32 and perform two-stage screening.

また、PCRへの応用も可能である。例えば、予め増幅対象とする鋳型DNAと塩、ヌクレオチド(dTNPs)等を含有させた反応溶液を流路11内に導入し、注入部31及び注入部32からそれぞれフォワード及びリバースプライマーを複数の組み合わせで注入し、反応検出部21において各反応溶液内における反応の有無を検出すれば、鋳型DNAを効率的に増幅し得るプライマーセットを見出すことができる。   Moreover, application to PCR is also possible. For example, a reaction solution containing a template DNA to be amplified in advance, a salt, nucleotides (dTNPs) and the like is introduced into the flow path 11, and forward and reverse primers are combined in a plurality of combinations from the injection part 31 and the injection part 32, respectively. By injecting and detecting the presence or absence of reaction in each reaction solution in the reaction detection unit 21, a primer set capable of efficiently amplifying the template DNA can be found.

反応検出部21は、図11で説明したように、一組の微小電極として送液路111の両側に配設され、電極間に交流電圧を印加して、電極間に流れるインピーダンスの変化により、物質Sと物質Sとの反応を検出する。また、光学検出系として構成してよい点も先に述べた通りである。 As described with reference to FIG. 11, the reaction detection unit 21 is disposed on both sides of the liquid feeding path 111 as a set of microelectrodes, and an AC voltage is applied between the electrodes. detecting a reaction between the substance S 1 and the substance S 2. Further, as described above, the optical detection system may be configured.

図12中、符号4は、分断化された個々の反応緩衝液を識別するための識別用マイクロビーズ(図中、符号B参照)を注入するビーズ導入部を示す。   In FIG. 12, reference numeral 4 denotes a bead introduction part for injecting identification microbeads (see reference numeral B in the figure) for identifying individual reaction buffers that have been divided.

識別用マイクロビーズBには、電気特性又は光学特性が個々に異なる磁性ビーズや蛍光ビーズであって、電気特性又は光学特性の特性値を識別信号として得ることにより個々のビーズを特定し得るものが用られる。識別用マイクロビーズBの識別信号は、反応検出部21によってその電気特性又は光学特性を測定することにより検知することが可能である。また、識別用マイクロビーズBとして、温度依存的に蛍光量が可逆的に変化する蛍光ビーズを用いれば、分断された個々の反応緩衝液について反応検出部21において温度を測定することが可能となる。この他、識別用マイクロビーズBには、温度、蛍光、散乱光、磁化、電荷、形状又は濃度等を反応検出部21により測定し、識別信号として検知し得るような表面修飾(加工)又は内部修飾(加工)がなされているガラスやポリスチレン製の各種ビーズを採用することが可能である。   The identification microbeads B are magnetic beads or fluorescent beads having different electrical characteristics or optical characteristics, and can identify individual beads by obtaining characteristic values of electrical characteristics or optical characteristics as identification signals. Used. The identification signal of the identification microbead B can be detected by measuring its electrical characteristics or optical characteristics by the reaction detector 21. In addition, if fluorescent beads whose amount of fluorescence reversibly changes depending on temperature are used as the identification microbeads B, the reaction detection unit 21 can measure the temperature of each divided reaction buffer solution. . In addition, the identification microbeads B have a surface modification (processing) or internal that can be detected as an identification signal by measuring the temperature, fluorescence, scattered light, magnetization, charge, shape, concentration, etc. by the reaction detection unit 21. It is possible to employ various modified beads made of glass or polystyrene.

ビーズ導入部4は、注入部31,32による物質S,Sの注入前又は注入後において、これらのビーズを分断された反応緩衝液中に導入する。 The bead introduction unit 4 introduces these beads into the divided reaction buffer before or after the injection of the substances S 1 and S 2 by the injection units 31 and 32.

例えば、注入部31から注入される単一の物質Sと反応し得る物質をスクリーニングすることを目的として、注入部32から物質Sとして複数の候補物質を1つずつ、分断された各反応緩衝液中に順次注入する場合には、注入部32から注入される物質Sに応じて異なる識別用マイクロビーズBをビーズ導入部4から反応緩衝液中に導入する。そして、反応検出部21により、物質Sと物質Sとの反応検出と、識別用マイクロビーズBからの識別信号の検知を行うことにより、物質Sと識別用マイクロビーズBとの対応関係に基づいて、反応が検出された反応緩衝液中に注入された候補物質がどの物質であるのかを知ることが可能となる。 For example, a single substance capable of reacting with the substance S 1 to be injected from the injection unit 31 for the purpose of screening, from the injection unit 32 one by one a plurality of candidate substance as a substance S 2, each of the reactions were separated when sequentially injected into the buffer, the different identification micro beads B in accordance with the substance S 2 which is injected from the injection unit 32 is introduced from the bead introduction part 4 in the reaction buffer. Then, the reaction detection unit 21 detects the reaction between the substance S 1 and the substance S 2 and detects the identification signal from the identification microbead B, whereby the correspondence relationship between the substance S 2 and the identification microbead B is detected. Based on the above, it becomes possible to know which substance is the candidate substance injected into the reaction buffer in which the reaction is detected.

以上のように、本発明に係る送液方法に基づけば、流路内を通流する反応緩衝液を分断し、分断された反応緩衝液に種々の物質を注入することにより、一つの流路内で複数の化学反応を同時に分析することが可能である。従って、マイクロチップ流路内を連続して送液される液体内で反応を行なう従来の方法に比べて、反応分析をハイスループット化することができる。   As described above, based on the liquid feeding method according to the present invention, a reaction buffer solution flowing through the flow channel is divided, and various substances are injected into the divided reaction buffer solution, thereby providing one flow channel. It is possible to simultaneously analyze a plurality of chemical reactions. Therefore, the reaction analysis can be performed at a higher throughput than the conventional method in which the reaction is performed in the liquid continuously fed through the microchip channel.

なお、この本発明に係る送液方法に基づく反応分析方法において、上述の微小粒子の分取を行う場合と異なり、反応緩衝液を分断するための流体は気体又は液体であってよく、この液体が必ずしも電気的又は磁気的絶縁性を有していなくてもよい場合がある。ただし、識別用マイクロビーズBの電気的又は磁気的特性値を検知する場合には、絶縁性を有する液体を用いることが好ましい。   Note that, in the reaction analysis method based on the liquid feeding method according to the present invention, unlike the above-described separation of the fine particles, the fluid for dividing the reaction buffer solution may be a gas or a liquid, and this liquid May not necessarily have electrical or magnetic insulation. However, when the electrical or magnetic characteristic value of the identification microbead B is detected, it is preferable to use an insulating liquid.

本発明の第一実施形態に係る液体送液装置の基板上に配設された流路を示す模式図(上面図)である。It is a schematic diagram (top view) which shows the flow path arrange | positioned on the board | substrate of the liquid feeding apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態に係る液体送液装置において、微小粒子の分散液を通流させた流路11を示す模式図(上面図)である。FIG. 6 is a schematic diagram (top view) showing a flow path 11 through which a dispersion liquid of fine particles is passed in a liquid delivery device according to a second embodiment of the present invention. 第二実施形態における流体導入部12のバルブの開閉タイミングの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the opening-and-closing timing of the valve | bulb of the fluid introduction part 12 in 2nd embodiment. 第二実施形態における流体導入部12のバルブの開閉タイミングの他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the opening-and-closing timing of the valve | bulb of the fluid introduction part 12 in 2nd embodiment. 本発明の第二実施形態に係る液体送液装置において、分散液を2つの微小粒子ごとに分断した場合の流路11を示す模式図(上面図)である。FIG. 5 is a schematic diagram (top view) showing a flow path 11 when a dispersion is divided into two fine particles in a liquid delivery device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第三実施形態に係る液体送液装置の基板上に配設された流路を示す模式図(上面図)である。It is a schematic diagram (top view) which shows the flow path arrange | positioned on the board | substrate of the liquid feeding apparatus which concerns on 3rd embodiment of this invention. 第三実施形態における荷電部1111の荷電タイミングの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the charge timing of the charge part 1111 in 3rd embodiment. 本発明の第四実施形態に係る液体送液装置の基板上に配設された流路を示す模式図(上面図)である。It is a mimetic diagram (top view) showing a channel arranged on a substrate of a liquid sending device concerning a 4th embodiment of the present invention. 第四実施形態における荷電部1111の荷電タイミングの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the charge timing of the charge part 1111 in 4th embodiment. 本発明の第五実施形態に係る液体送液装置の基板上に配設された流路を示す模式図(上面図)である。It is a mimetic diagram (top view) showing a channel arranged on a substrate of a liquid sending device concerning a 5th embodiment of the present invention. 第五実施形態における荷電部1111の荷電タイミングの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the charge timing of the charge part 1111 in 5th embodiment. 本発明に係る送液方法を利用した反応分析方法を説明する模式図(流路上面図)である。It is a schematic diagram (flow path upper surface figure) explaining the reaction analysis method using the liquid feeding method which concerns on this invention.

1 基板
11 流路
111 導入路
112 送液路
113,114 分岐流路
1111 荷電部
1131,1141 電極
12 流体導入部
13 接続部
14 分岐部
2 検出部
21 反応検出部
3,31,32 注入部
4 ビーズ導入部
B 識別用マイクロビーズ
P 微小粒子
S,S,S 物質
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 11 Flow path 111 Introduction path 112 Liquid supply path 113,114 Branch flow path 1111 Charge part 1131,1141 Electrode 12 Fluid introduction part 13 Connection part 14 Branch part 2 Detection part 21 Reaction detection part 3,31,32 Injection part 4 micro bead introduction part B identification beads P microparticles S, S 1, S 2 material

Claims (4)

基板上に配設された流路内に気体又は絶縁性液体のいずれかの流体を導入し、検出部による微小粒子の検出信号に基づいて、流体導入部の送出手段を制御することにより、該流路内を通流する微小粒子の分散液を所定数の微小粒子ごとに分断して送液する手順と、
注入された物質と前記微小粒子との反応を光学的に検出する手順と、
分断された分散液に電圧を印加する荷電手順と、を含む反応分析方法。
By introducing either a gas or an insulating liquid into the flow path disposed on the substrate and controlling the delivery means of the fluid introduction unit based on the detection signal of the microparticles by the detection unit , A procedure for dividing a liquid dispersion of fine particles flowing through the flow path into a predetermined number of fine particles and feeding the liquid,
A procedure for optically detecting the reaction between the injected substance and the microparticles ;
And a charge procedure for applying a voltage to the divided dispersion .
前記流路は、前記気体又は絶縁性液体のいずれかの流体を導入する流路の表面に、撥水性及び電気的絶縁性を付与したものである請求項1に記載の反応分析方法。The reaction analysis method according to claim 1, wherein the flow path is provided with water repellency and electrical insulation on the surface of the flow path for introducing either the gas or the insulating liquid. 注入された識別用マイクロビーズからの識別信号を検知する手順を含み、
前記識別信号は、前記識別用マイクロビーズの温度、蛍光、散乱光、磁化、電荷、形状又は濃度のいずれかから選択される一以上を測定することにより検知される手順を含む請求項1又は2記載の、反応分析方法。
Detecting the identification signal from the injected identification microbead,
The identification signal, the identification microbeads temperature, fluorescence, scattered light, magnetization, charge, claim 1 comprising the steps is detected by measuring one or more selected from any shape or concentration or 2 The reaction analysis method as described.
基板上に配設された流路内に気体又は絶縁性液体のいずれかの流体を導入し、光学検出系の微小粒子の検出信号に基づいて送出手段を制御することにより、流路内を通流する微小粒子の分散液を所定数の微小粒子ごとに分断する流体導入部と、By introducing either a gas or an insulating liquid into the channel disposed on the substrate and controlling the delivery means based on the detection signal of the microparticles of the optical detection system, the fluid passes through the channel. A fluid introduction part for dividing the dispersion of flowing microparticles into a predetermined number of microparticles;
微小粒子の検出と光学特性の判定を行う光学検出系と、An optical detection system for detecting microparticles and determining optical properties;
その検出結果に基づいて分断された分散液に荷電を付与する荷電部と、A charging unit for applying charge to the dispersion liquid divided based on the detection result;
付与された荷電に基づいて分断された分散液の送流方向を制御することにより、微小粒子を分別する分岐流路及び電極と、を備える液体送液装置。A liquid delivery apparatus comprising: a branch channel and an electrode for separating fine particles by controlling a delivery direction of a dispersion liquid divided based on an applied charge.
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