JP2003166910A - Liquid-feeding mechanism and analyzer provided with the same - Google Patents

Liquid-feeding mechanism and analyzer provided with the same

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JP2003166910A
JP2003166910A JP2001367325A JP2001367325A JP2003166910A JP 2003166910 A JP2003166910 A JP 2003166910A JP 2001367325 A JP2001367325 A JP 2001367325A JP 2001367325 A JP2001367325 A JP 2001367325A JP 2003166910 A JP2003166910 A JP 2003166910A
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JP
Japan
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liquid
tank
chip
flow path
reagent
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Application number
JP2001367325A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Uchida
孝一郎 内田
Keisuke Kamisaka
圭介 上阪
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Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
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Publication date
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  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analyzer for easily and accurately performing various analyses, such as POC analysis and a compact and low-cost liquid-feeding mechanism suitable for feeding a liquid in the analyzer. <P>SOLUTION: The analyzer for biochemical measurement is constituted of a chip 80, a partition-deforming device, and an optical detecting device. The chip 80 comprises a plurality of liquid chambers 83 filled with liquid samples and reagent solutions, a capillary 84 connected to the liquid chambers 83 to make the liquids flow, and diaphragm membranes 85 for covering opening parts of the liquid chambers 83. By pressing the diaphragm membrane 85 using a plunger 90 of the partition deforming device, in such a way as to be deformed and protruded toward inside the liquid chamber 83, the capacity of the liquid chamber 83 is changed to feed the liquid in the liquid chamber 83 to the capillary 84 and analyze specific components in the liquid. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微量試料の分析,
検出を簡便に行うことができる分析装置に関する。ま
た、前記分析装置における液体の送液に好適な送液機構
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to the analysis of a trace amount sample,
The present invention relates to an analyzer that can easily perform detection. Further, the present invention relates to a liquid feeding mechanism suitable for liquid feeding in the analyzer.

【0002】[0002]

【従来の技術】医療診断に必要な測定を患者近傍で行う
ベッドサイド診断用の分析(POC(point of care )
分析)や、河川や廃棄物中の有害物質の分析を河川や廃
棄物処理場等の現場で行うこと(POU(point of use)
分析)や、食品の調理,収穫,輸入の各現場における汚
染検査等の、分析・計測が必要とされる現場もしくは現
場の近傍で分析・計測を行うこと(以下、「POC分析
等」と総称する)の重要性が注目されており、近年、こ
のようなPOC分析等に適用される検出法や装置の開発
が重要視されつつある。そして、このようなPOC分析
等は、簡便に短時間で、且つ低コストで行われることが
要求される。
2. Description of the Related Art Analysis for bedside diagnosis (POC (point of care)) in which measurement necessary for medical diagnosis is performed near the patient.
(Analysis) and analysis of harmful substances in rivers and wastes at sites such as rivers and waste treatment plants (POU (point of use)
Analysis and measurement such as contamination inspection at each site of cooking, harvesting, and importing food, etc., where analysis / measurement is required at or near the site where analysis / measurement is required (hereinafter referred to as "POC analysis, etc.") The importance of (i.e.) is attracting attention, and in recent years, the development of detection methods and devices applied to such POC analysis has been emphasized. Further, such POC analysis and the like are required to be performed easily in a short time and at low cost.

【0003】従来、微量分析には、試料をキャピラリガ
スクロマトグラフィー(CGC),キャピラリ液体クロ
マトグラフィー(CLC)等で分離した後、質量分析計
で定量するGC−MS装置やLC−MS装置が広く使用
されてきた。しかしながら、これらの分析装置は質量分
析計が大型であることと操作が煩雑であることから、患
者のベッドサイドや汚染河川,廃棄物処理場近辺等の現
場での測定に使用するのには適していない。さらに、血
液等を試料とする医療診断用途の分析装置は、試料が触
れる部分を使い捨てにすることが望ましい。
Conventionally, for microanalysis, a GC-MS apparatus or an LC-MS apparatus is widely used in which a sample is separated by capillary gas chromatography (CGC), capillary liquid chromatography (CLC) or the like and then quantified by a mass spectrometer. Has been used. However, these mass spectrometers are suitable for use on site such as the bedside of patients, contaminated rivers, waste treatment plants, etc. due to the large mass spectrometer and complicated operation. Not not. Further, in an analyzer for medical diagnosis using blood or the like as a sample, it is desirable to dispose the portion in contact with the sample.

【0004】そこで、これらの問題点を解決するため
に、従来利用されてきた分析装置を小型化し、極微量の
液体試薬を反応させるμTAS(micro total analysis
system )の技術をPOC分析等へ応用する検討が進ん
できた。μTASでは、血液に限らず検体量を微量にす
るために、10cmから数cm角程度以下のガラスやシ
リコン製のチップの表面に溝を形成して、その溝中に試
薬溶液や検体を流して分離,反応を行って、微量試料の
分析を行っている(特開平2−245655号公報、特
開平3−226666号公報、特開平8−233778
号公報、 Analytical Chem. 69, 2626-2630 (1997) Ac
lara Biosciencesなど)。この技術においては、検体
量,検出に必要な試薬量,検出に用いた消耗品等の廃棄
物,廃液の量がいずれも少なくなる上、検出に必要な時
間もおおむね短時間で済むという利点がある。
In order to solve these problems, therefore, a conventionally used analyzer is downsized, and a micro-TAS (micro total analysis) in which an extremely small amount of liquid reagent is reacted.
The study of applying the technology of system) to POC analysis has been advanced. In μTAS, a groove is formed on the surface of a glass or silicon chip of about 10 cm to several cm square and a reagent solution or sample is poured into the groove in order to make the amount of sample not only blood but a minute amount. A minute amount of sample is analyzed by performing separation and reaction (JP-A-2-245655, JP-A-3-226666, and JP-A-8-233778).
Publication, Analytical Chem. 69, 2626-2630 (1997) Ac
lara Biosciences etc.). This technique has the advantage that the amount of sample, the amount of reagent necessary for detection, the amount of waste such as consumables used for detection, and the amount of waste liquid are all small, and that the time required for detection is generally short. is there.

【0005】本願出願人も、特願平10−181586
号明細書(「混合分析装置及び混合分析方法」)、特開
2000−2675号公報(「キャピラリ光熱変換分析
装置」)、特開2000−2677号公報(「分析装
置」)、国際公開WO99/64846号公報、特願平
11−227624号明細書(「分析用カートリッジ及
び送液制御装置」)等のμTAS関係の発明を出願して
いる。これらの公報又は出願明細書には、チップとして
樹脂製のマイクロチップを用いることや、微量成分の検
出法として熱レンズ検出法を用いることなども記載され
ている。
The applicant of the present invention also filed Japanese Patent Application No. 10-181586.
Specification (“mixing analyzer and mixing analysis method”), JP 2000-2675 A (“Capillary photothermal conversion analyzer”), JP 2000-2677 A (“analyzer”), International Publication WO99 / Patent applications have been filed for μTAS-related inventions such as Japanese Patent Application No. 64846 and Japanese Patent Application No. 11-227624 (“Analysis cartridge and liquid feeding control device”). In these publications or application specifications, it is described that a resin-made microchip is used as a chip, a thermal lens detection method is used as a detection method of a trace amount component, and the like.

【0006】熱レンズ検出法は、励起光で液体中の試料
を励起して、いわゆる熱レンズを形成させ、検出光でそ
の熱レンズの変化を測定する光熱変換検出法であり、そ
の原理等は以前から知られている(特開昭60−174
933号公報、A.C.Boccara et.a
l.,Appl.Phys.Lett.36,130,
1980、J. Liquid Chromatography 12, 2575-2585(1
989)、特開平10−142177号公報、特開平4−3
69467号公報、ぶんせきNo.4,280−28
4,1997、M.Harada,et.al.,An
al.Chem.Vol.65,2938−2940,
1993、川西,他 日本分析化学会第44年会講演要
旨集,p119,1995など)。
The thermal lens detection method is a photothermal conversion detection method in which a sample in a liquid is excited by excitation light to form a so-called thermal lens, and the change of the thermal lens is measured by the detection light. Known from before (Japanese Patent Laid-Open No. 60-174)
933, A. C. Boccara et. a
l. , Appl. Phys. Lett. 36, 130,
1980, J. Liquid Chromatography 12, 2575-2585 (1
989), JP-A-10-142177 and JP-A-4-3.
No. 69467, Bunseki No. 4,280-28
4, 1997, M.A. Harada, et. al. , An
al. Chem. Vol. 65, 2938-2940,
1993, Kawanishi, et al. Proceedings of the 44th Annual Meeting of the Analytical Chemistry Society of Japan, p119, 1995, etc.).

【0007】キャピラリー中の成分を測定する方法とし
ては、熱レンズ検出法の他に蛍光法や吸光度法等も用い
ることができるが、蛍光標識物質の導入などの操作をす
ることなく高い感度が実現できるので、熱レンズ検出法
が適している。一方、チップ内の液体を移動させる技
術、すなわち送液方法としては、チップ外の送液ポンプ
又は吸引ポンプを用いて、チップのキャピラリ内の送液
を行う方法が一般的である(例えば、S.Shoji,
et.al.,Sensors&ActuatorsB
8,205−208,1994、ぶんせきNo.4,2
80−284,1997、M.Harada,et.a
l.、Anal.Chem.Vol.65,2938−
2940,1993、川西,他 日本分析化学会第44
年会講演要旨集,p119,1995等)。また、チッ
プのキャピラリの終末端にチップ外部の液溜を接続し、
該接続部分を液で満たして、サイフォン現象を用いた吸
引力によってチップ内の送液を行うことも報告されてい
る(センサ・アクチュエータ/ウィーク‘97総合シン
ポジウム,マイクロセンサ,Session3要旨集19−23
頁「化学の集積化をめざして」北森武彦,澤田嗣郎 主
催:次世代センサ協議会,1997)。
As a method for measuring the components in the capillaries, a fluorescence method, an absorbance method and the like can be used in addition to the thermal lens detection method, but a high sensitivity is realized without an operation such as introduction of a fluorescent labeling substance. The thermal lens detection method is suitable because it is possible. On the other hand, as a technique for moving the liquid in the chip, that is, a liquid feeding method, a liquid feeding pump or a suction pump outside the chip is generally used to feed the liquid in the capillary of the chip (for example, S . Shoji,
et. al. , Sensors & ActuatorsB
8, 205-208, 1994, Bunseki No. 4, 2
80-284, 1997, M.I. Harada, et. a
l. , Anal. Chem. Vol. 65,2938-
2940, 1993, Kawanishi, et al. The Analytical Chemistry Society of Japan 44th
Annual Meeting Abstracts, p119, 1995, etc.). Also, connect the liquid reservoir outside the chip to the end of the capillary of the chip,
It has also been reported that the connection part is filled with a liquid, and liquid is fed into the chip by suction force using a siphon phenomenon (Sensor / Actuator / Week '97 General Symposium, Microsensor, Session 3 Abstracts 19-23).
Page "Toward the integration of chemistry" Takehiko Kitamori, Tsuguro Sawada Organized by: Next Generation Sensor Conference, 1997).

【0008】しかしながら、これらの方法、特に外部ポ
ンプを用いる方法では、制御の即応性,連続的な変化,
耐久性,医療現場においては重要な静粛性等の点で問題
がある。また、送液ポンプ,吸引ポンプを用いるため装
置全体が大型になることや、チップと外部ポンプとの接
続部分で漏れが生じるおそれもある。さらに、外部ポン
プやサイフォン現象を用いた装置等のように外部との液
の流通が必要な装置では、チップ外部に廃液溜,試薬溶
液溜,緩衝液溜等を設ける必要があり、液の補給,廃
棄,清掃など、その液溜のメインテナンスが必要にな
る。
However, these methods, especially the method using the external pump, have the responsiveness of control, continuous change,
There are problems in terms of durability and quietness, which are important in medical practice. Further, since the liquid feed pump and the suction pump are used, the entire apparatus may be large, and leakage may occur at the connecting portion between the tip and the external pump. Further, in an apparatus that requires circulation of the liquid with the outside, such as an external pump or a device using a siphon phenomenon, it is necessary to provide a waste liquid reservoir, a reagent solution reservoir, a buffer liquid reservoir, etc. outside the chip, and to replenish the liquid. , Disposal, cleaning, etc., requires maintenance of the liquid reservoir.

【0009】これらのことは、POC分析等において簡
便性を著しく損なうことになる。また、チップ外部の液
溜によるサイフォン現象を用いた場合は、貯まった液の
廃棄の他に、サイフォンを成立させるためにチップと外
部液溜とを接続するチューブの空気抜きなどの手間が、
チップを交換する毎に発生することになる。一方、チッ
プ中で、キャピラリ電気泳動そのものや、電気浸透流を
用いて電圧をかけることによって送液する方法も提案さ
れている(国際公開WO96/04547号公報、S.
C.Jakobson,et.al.,Anal.Ch
em.Vol.66,4127−4132,1994、
J. Liquid Chromatography 12, 2575-2585(1989)、特開
平10−142177号公報、特開平4−369467
号公報など)。
[0009] These things greatly impair the convenience in POC analysis and the like. Further, when the siphon phenomenon due to the liquid reservoir outside the chip is used, in addition to discarding the stored liquid, labor such as deaeration of the tube connecting the chip and the external liquid reservoir in order to establish the siphon,
It will occur every time the chip is replaced. On the other hand, capillary electrophoresis itself or a method of sending a liquid by applying a voltage using an electroosmotic flow in a chip has been proposed (International Publication WO96 / 04547, S.M.
C. Jakobson, et. al. , Anal. Ch
em. Vol. 66, 4127-4132, 1994,
J. Liquid Chromatography 12, 2575-2585 (1989), JP-A-10-142177, JP-A-4-369467
Issue Bulletin).

【0010】しかしながら、電気泳動も電気浸透流も、
チップ内の液体に電極を介して電圧をかけるため、電極
表面で測定試薬や測定試料の電気分解が生じて、試薬組
成や試料組成が変化してしまうことがある。また、試薬
や試料の電気分解生成物がキャピラリの内面に付着し
て、キャピラリ表面のゼータ電位を変えてしまい、送液
速度が変化するといった現象が起こる場合もある。ま
た、カートリッジ内に凍結乾燥した固体試薬を入れてお
き、カートリッジ内に封入した溶解希釈液で血液検体を
希釈し、さらに該希釈検体液で前記固体試薬を溶解し
て、分析反応を行い定量する方法が開示されている(特
表平10−501340号公報,特表平9−50473
2号公報等)。
However, both electrophoresis and electroosmotic flow
Since a voltage is applied to the liquid in the chip via the electrodes, the reagent composition or the sample composition may change due to electrolysis of the measurement reagent or the measurement sample on the electrode surface. In addition, a reagent or an electrolysis product of a sample may adhere to the inner surface of the capillary to change the zeta potential on the surface of the capillary, resulting in a phenomenon in which the liquid transfer rate changes. In addition, a freeze-dried solid reagent is placed in the cartridge, the blood sample is diluted with the dissolution diluent enclosed in the cartridge, and the solid reagent is dissolved with the diluted sample solution to perform an analytical reaction and quantify. A method is disclosed (Japanese Patent Publication No. 10-501340, Japanese Patent Publication No. 9-50473).
No. 2, etc.).

【0011】この方法では、送液は遠心力により行われ
ているため、送液方向は常に遠心力の働く方向、つま
り、円形カートリッジの円の中心から外方に向かう方向
である。固体試薬はカートリッジ中の流路末端に位置す
る、円周沿いの小部屋内に置かれており、希釈された検
体が各小部屋に流入して、固体試薬を溶解し反応して吸
光度に変化を来すようになっている。しかしながら、カ
ートリッジの構造上、固体試薬は流路の最終点におかれ
ているため、1試薬による1段反応の検出反応しか行え
ないこととなり、検出項目によっては、検査センターや
病院の臨床検査室などで行われている、学会や官庁など
で定められた推奨法による検出反応とは異なる反応及び
試薬組成を採用せざるを得ない。そのため、従来の検査
データとの相関性が低い場合がある。さらに、検査項目
によっては、このような円形カートリッジの反応様式で
は分析が困難な場合も考えられる。
In this method, since the liquid is fed by centrifugal force, the liquid feeding direction is always the direction in which the centrifugal force acts, that is, the direction outward from the center of the circle of the circular cartridge. The solid reagent is placed in a small chamber along the circumference, which is located at the end of the flow path in the cartridge.The diluted sample flows into each small chamber, dissolves the solid reagent, reacts, and changes into absorbance. Is coming. However, due to the structure of the cartridge, the solid reagent is located at the final point of the flow path, so only one-step detection reaction with one reagent can be performed, and depending on the detection items, it may depend on the detection center or clinical laboratory of a hospital. It is unavoidable to adopt a reaction and reagent composition different from the detection reaction by the recommended method established by academic societies and government offices, which is carried out in Japan. Therefore, the correlation with the conventional inspection data may be low. Furthermore, depending on the test item, it may be difficult to perform analysis using the reaction mode of such a circular cartridge.

【0012】さらに、遠心力による送液の他の方法とし
て、細くされた溝に生じる表面張力を利用して流路を閉
鎖するバルブやワックスを利用して流路を塞ぐバルブを
流路途中に設けて、送液を制御する技術も知られている
(国際公開WO98/53311号公報,国際公開WO
97/21090号公報等)。しかしながら、表面張力
を利用したバルブでは、界面活性剤を含む試薬溶液では
容易にバルブが開状態となってしまうので、送液の制御
が難しいという問題がある。また、ワックスを利用した
バルブでは、流路が太くなる,ワックスを融解する加熱
機構が必要になる,液体中の成分がワックスに吸着され
る等の問題がある。さらに、これらのバルブは、一旦開
状態とすると再度閉状態とすることができないという問
題点を有している。
Further, as another method of feeding liquid by centrifugal force, a valve for closing the flow passage by using surface tension generated in the narrow groove or a valve for closing the flow passage by using wax is provided in the middle of the flow passage. There is also known a technology for providing and controlling liquid transfer (International Publication WO98 / 53311, International Publication WO).
97/21090 publication). However, a valve utilizing surface tension has a problem that it is difficult to control the liquid transfer because the valve is easily opened with a reagent solution containing a surfactant. In addition, a valve using wax has problems that the flow path becomes thicker, a heating mechanism for melting the wax is required, and components in the liquid are adsorbed by the wax. Further, these valves have a problem that once they are opened, they cannot be closed again.

【0013】さらにまた、チップ外部の吸排気ポンプに
よってチップ内の血漿を移動させる方法も開示されてい
る(特開平9−196920号公報(免疫項目),特開
平8−114539号公報 (生化学項目),特開平9−
196739号公報 (溶解液先端検知),特開平9−1
38195号公報(多孔性材料の透過光測定による分
析)など) 。この方法では、血漿そのもので付着試薬を
溶解しながら同時に反応を行う構成になっているが、主
たる送液方法としては、流路終端からの減圧吸引・加圧
が採用されている。そして、空気を介してチップ内の送
液が調節されるため、チップ外部と送液のための液体を
やりとりする必要がない。
Furthermore, a method of moving plasma inside the chip by an intake / exhaust pump outside the chip has been disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 9-196920 (immunity item), Japanese Patent Laid-Open No. 8-14539 (Biochemical item). ), JP-A-9-
196739 (dissolution liquid tip detection), JP-A-9-1
38195 gazette (analysis by measuring transmitted light of a porous material) and the like). In this method, the plasma itself is dissolved in the adhering reagent and simultaneously reacted, but as the main liquid feeding method, vacuum suction / pressurization from the end of the flow channel is adopted. Further, since the liquid supply inside the chip is adjusted via air, it is not necessary to exchange the liquid for liquid supply with the outside of the chip.

【0014】しかしながら、チップ外に送液用の吸排気
ポンプを必要とすること、及びチップと吸排気ポンプと
のインターフェース(漏れのない接続部構造)が必要で
あるという問題がある。これに対して、密閉カプセル内
での気泡による送液方法が報告されている。これには、
気泡の熱膨張による送液と電解ガスの発生による送液と
がある。前者は、密閉されたチャンバーと加熱材料及び
充填液とにより行われる。加熱された気泡の膨張は高い
圧力を発生し、早い送液が可能である。例えばNaruse Y
oshihiroらの方法は、液が充填されたチャンバー内に吸
光発熱材料を封入しておき、ガラスファイバーでレーザ
ー光をチャンバー内に導くと、吸光発熱材料の発熱によ
りチャンバー内の気泡が膨張して送液が行われるという
ものである(USP5210817号明細書)。
However, there is a problem in that an intake / exhaust pump for feeding liquid is required outside the chip, and an interface between the chip and the intake / exhaust pump (a leak-free connection structure) is required. On the other hand, a liquid feeding method by air bubbles in a closed capsule has been reported. This includes
There are liquid transfer due to thermal expansion of bubbles and liquid transfer due to generation of electrolytic gas. The former is performed with a closed chamber and a heating material and a filling liquid. The expansion of the heated bubbles generates a high pressure, which enables a quick liquid transfer. For example Naruse Y
According to the method of oshihiro et al., a light absorbing exothermic material is enclosed in a chamber filled with a liquid, and when the laser light is guided into the chamber by a glass fiber, the heat generated by the light absorbing exothermic material causes the bubbles in the chamber to expand and send. Liquid is carried out (US Pat. No. 5,210,817).

【0015】一方、後者は、密閉されたチャンバーとそ
の中に充填された電解液とチャンバーに挿入された一対
の電極とにより行われる。電極に電圧を印加することに
よる電解ガスの発生で圧力が生じ、送液が行われるとい
うものである。例えば、D.A.Hopkins,Jr(USP567
1905号明細書)やC.R.Neagu ら(C.R.Neagu, J.G.
E.Gardeniers, M.Elwenspoek, J.J.Kelly, Journal of
Micro Electro Mechanical Systems, 5,1, 2-9,(199
6))が報告しているものがある。
On the other hand, the latter is performed by a sealed chamber, an electrolytic solution filled in the chamber, and a pair of electrodes inserted in the chamber. When a voltage is applied to the electrodes, pressure is generated by the generation of electrolytic gas, and liquid is sent. For example, DAHopkins, Jr (USP567
1905) and CR Neagu et al. (CR Neagu, JG
E.Gardeniers, M. Elwenspoek, JJKelly, Journal of
Micro Electro Mechanical Systems, 5,1, 2-9, (199
6)) has reported some.

【0016】しかしながら、気泡は被圧縮性で弾性を有
するので、細いキャピラリ流路中に液を送る場合は圧力
損失が大きい。よって、いずれの方法においても、液の
流れが始まってから安定するまでに長い時間が必要であ
る。また、場合によっては、液が流れ方向に振動して、
送液がまったく安定しないという問題が発生するおそれ
がある。さらにまた、気泡を使用することなく充填液を
外部から押して液を送る方法が提案されており、例えば
圧電素子による送液があげられる。圧電素子は、比較的
少量のエネルギーで大きな力を発生させることが可能で
ある。
However, since the bubbles are compressible and elastic, the pressure loss is large when the liquid is sent into the narrow capillary channel. Therefore, in any of the methods, a long time is required from the beginning of the liquid flow to the stabilization. In some cases, the liquid vibrates in the flow direction,
There is a possibility that a problem may occur in that the liquid transfer is not stable at all. Furthermore, a method of pushing the filling liquid from the outside to send the liquid without using bubbles has been proposed, for example, a liquid sending by a piezoelectric element can be mentioned. A piezoelectric element can generate a large force with a relatively small amount of energy.

【0017】しかしながら、圧電素子が単一の結晶で構
成されていると、極小さい距離しか液を押し動かすこと
ができない。ストロークを大きくするには通常は複数の
結晶で圧電素子を構成するが、そうすると多くの部品が
必要になり、結局コストがかさんでしまう。また、圧電
素子は小さい電流で駆動するが高い電圧を必要とするた
め、必ずしも今日の半導体回路に適応しているとは言え
ない。さらに、伸張係数の異なる材料を積層して圧電素
子を構成する必要があり、しかも積層に際しては正確な
クリアランスが要求されるため、微小サイズ化すること
が難しい。さらに、振動による往復運動であるため、送
液に適した一方向の力に変換するためには、逆止弁機能
を有する複数のバルブを必要としたり、複数のポンプに
位相差を付ける電気的制御を必要としたりするので、シ
ステム全体が非常に複雑になるという問題があった。デ
ィフューザーなど整流効果のあるモジュールを流路内に
設置することにより送液を行うことも可能であるが、そ
の構造上の特性により、高流速でないと整流効果は期待
できない。低流速の場合には流路幅を細くすることによ
り高速化することも可能ではあるが、この方法では流路
での圧力損失が大きくなる,チップの製作精度や流量制
御精度を高める必要がある,高コストにつながる等の理
由により、実用的なシステムを組むことが困難になって
くる。
However, if the piezoelectric element is composed of a single crystal, the liquid can be moved only by a very small distance. In order to increase the stroke, a piezoelectric element is usually composed of a plurality of crystals, but then many components are required, which eventually increases the cost. Further, since the piezoelectric element is driven by a small current but requires a high voltage, it cannot be said that it is necessarily adapted to today's semiconductor circuits. Further, it is necessary to stack materials having different expansion coefficients to form a piezoelectric element, and moreover, accurate clearance is required in stacking, and thus it is difficult to miniaturize the piezoelectric element. Furthermore, since it is a reciprocating motion due to vibration, in order to convert it into a unidirectional force suitable for liquid transfer, it is necessary to use a plurality of valves having a check valve function, or to provide an electrical phase difference for a plurality of pumps. Since control is required, there is a problem that the entire system becomes very complicated. It is possible to perform liquid transfer by installing a module having a rectifying effect such as a diffuser in the flow path, but due to its structural characteristics, the rectifying effect cannot be expected unless the flow velocity is high. When the flow velocity is low, it is possible to increase the speed by narrowing the width of the flow channel, but this method increases the pressure loss in the flow channel, and it is necessary to improve the chip manufacturing accuracy and flow rate control accuracy. However, it becomes difficult to build a practical system because of the high cost.

【0018】さらにまた、静電的な荷電反発と反対荷電
の引き合いの原理に基づく送液も報告されている。送液
力は、静電的送液素子すなわち荷電板の表面積と印可電
圧に比例し、ギャップ距離の自乗に逆比例する。よっ
て、静電的送液では最小のパワーで早い送液が可能であ
る。例えば、 R. Zengerleらの方法では、薄い膜状電極
とチップ固定電極との静電的反発によりチャンバー内の
液が押し出される(R. Zengerle, A. Richter, H. Sandm
aier, Micro Electro Mechanical Systems’92,4, 19,
(1992)) 。
Furthermore, liquid transfer based on the principle of attraction of electrostatic charge repulsion and opposite charge has also been reported. The liquid feeding force is proportional to the surface area of the electrostatic liquid feeding element, that is, the charging plate, and the applied voltage, and is inversely proportional to the square of the gap distance. Therefore, in electrostatic liquid transfer, it is possible to quickly transfer liquid with the minimum power. For example, in the method of R. Zengerle et al., The liquid in the chamber is pushed out by the electrostatic repulsion between the thin film electrode and the chip fixed electrode (R. Zengerle, A. Richter, H. Sandm.
aier, Micro Electro Mechanical Systems'92, 4, 19,
(1992)).

【0019】しかしながら、ギャップ距離は送液に敏感
なため、実際の送液では2,3μmに制限される。この
狭いギャップはゴミ等による汚染に敏感で、高い電場で
はゴミを引きつけやすく、このような汚染により適切な
送液が阻害される。また、大きな電流は必要としないが
高い電圧を必要とするので、必ずしも今日の半導体回路
に適応しているとは言えない。さらに、大きな送液力を
得るには大容量の荷電板が必要である。さらに、振動に
よる往復運動であるため、送液に適した一方向の力に変
換するためには、電気的に制御されるか又は逆止弁機能
を有する複数のパイロットバルブが必要になり、システ
ム全体が非常に複雑になるという問題があった。
However, since the gap distance is sensitive to the liquid feeding, the actual liquid feeding is limited to a few μm. This narrow gap is sensitive to contamination by dust and the like, and easily attracts dust at a high electric field, and such contamination hinders proper liquid transfer. Further, since it does not require a large current but a high voltage, it cannot be said that it is necessarily applied to today's semiconductor circuits. Furthermore, a large-capacity charging plate is required to obtain a large liquid feeding force. Furthermore, since it is a reciprocating motion due to vibration, a plurality of pilot valves that are electrically controlled or have a check valve function are required to convert into a unidirectional force suitable for liquid transfer. There was a problem that the whole thing became very complicated.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】このように、POC分
析等を行う機器へ提供する送液技術として多くの提案が
あるが、多項目,小型,簡便,短時間,低コストという
我々の目指す機器の要求全てに適合するものは未だ提案
されていない。具体的には、装置が小型で平易に製造で
きるもの、操作が煩雑でなく簡単に測定ができるもの、
コンタミネーションが発生せず試薬カートリッジが使い
捨てにできるもの、検査結果として従来の検査法と相関
性があるもの、熱レンズ法等による濃度測定が可能なも
の、外部にポンプを持たず使い捨てカートリッジとの接
続部分がないもの、精度確保のため濃度標準液反応が行
えるもの、等の多くの必要条件を満たすことのできる送
液機構が求められている。
As described above, although there are many proposals as a liquid feeding technology to be provided to the device for performing the POC analysis and the like, the device aimed at by us is multi-item, small size, simple, short time and low cost. No one has yet been proposed that meets all of the requirements of. Specifically, the device is small and can be easily manufactured, the operation is not complicated, and the measurement can be easily performed.
A reagent cartridge that does not cause contamination and can be disposable, a test result that correlates with a conventional test method, a method that can measure concentration by a thermal lens method, etc., and a disposable cartridge that does not have an external pump There is a demand for a liquid-feeding mechanism capable of satisfying many requirements such as one having no connecting portion and one capable of performing a concentration standard solution reaction to ensure accuracy.

【0021】そこで、本発明は、上記のような従来技術
が有する問題点を解決し、その機構が平易で小型且つ低
コストであるとともに、POC分析等をはじめとする種
々の分析を行う分析装置に好適な送液機構を提供するこ
とを課題とする。また、該送液機構を備え、POC分析
等をはじめとする種々の分析を簡便に短時間で正確に行
うことができる分析装置を提供することを課題とする。
Therefore, the present invention solves the problems of the prior art as described above, has a simple mechanism, is small in size and low in cost, and performs various analyzes including POC analysis. It is an object of the present invention to provide a suitable liquid feeding mechanism. Another object of the present invention is to provide an analyzer that includes the liquid feeding mechanism and can perform various analyzes such as POC analysis easily and accurately in a short time.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発
明に係る請求項1の送液機構は、壁体に囲まれて形成さ
れた液体槽の容積を変化させることによって、前記液体
槽に満たされた液体を前記液体槽に連結された流路に送
る、又は、前記流路若しくは前記流路に連結された別の
液体槽に収納された液体を前記液体槽に送る送液機構で
あって、前記壁体の少なくとも一部が、前記液体槽の内
部又は外部に向かって突出するように変形可能な弾性を
有する隔壁で構成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the following constitution. That is, in the liquid feeding mechanism according to the first aspect of the present invention, the liquid filled in the liquid tank is connected to the liquid tank by changing the volume of the liquid tank formed surrounded by the wall body. A liquid sending mechanism that sends the liquid stored in the flow path or another liquid tank connected to the flow path to the liquid tank, wherein at least a part of the wall is It is characterized in that it is constituted by a partition wall having elasticity that is deformable so as to project toward the inside or the outside of the liquid tank.

【0023】また、本発明に係る請求項2の送液機構
は、請求項1に記載の送液機構において、前記隔壁を押
圧して又は引いて変形させる隔壁変形手段を備えること
を特徴とする。さらに、本発明に係る請求項3の送液機
構は、請求項2に記載の送液機構において、前記隔壁変
形手段は、直線運動しつつ前記隔壁を押圧する又は引く
プランジャーを備えることを特徴とする。
Further, a liquid sending mechanism according to a second aspect of the present invention is the liquid sending mechanism according to the first aspect, characterized by including partition wall deforming means for deforming by pressing or pulling the partition wall. . Further, the liquid feeding mechanism according to claim 3 of the present invention is the liquid feeding mechanism according to claim 2, wherein the partition wall deforming means includes a plunger that presses or pulls the partition wall while linearly moving. And

【0024】さらに、本発明に係る請求項4の送液機構
は、請求項3に記載の送液機構において、前記隔壁変形
手段は、前記プランジャーを収納し前記プランジャーの
直線運動を案内するシリンダと、前記プランジャーを直
線運動させる駆動手段と、前記シリンダの端部に配され
前記隔壁を前記液体槽の外側から囲って密閉するカプラ
ーと、前記カプラーに囲まれた部分の気体の出入りを制
御するバルブと、を備えることを特徴とする。
Further, the liquid feeding mechanism according to a fourth aspect of the present invention is the liquid feeding mechanism according to the third aspect, wherein the partition wall deforming means accommodates the plunger and guides the linear movement of the plunger. A cylinder, a driving means for linearly moving the plunger, a coupler arranged at an end portion of the cylinder for enclosing and enclosing the partition wall from the outside of the liquid tank, and a flow of gas in and out of a portion surrounded by the coupler. And a valve for controlling.

【0025】さらに、本発明に係る請求項5の送液機構
は、請求項2に記載の送液機構において、前記隔壁変形
手段は、前記隔壁を押圧するローラを備えることを特徴
とする。このような構成であれば、通常のポンプによる
送液の場合のように何らかの継ぎ手や接続構造を有する
ことがないので、微量な液体であっても正確な送液を行
うことができる。また、液体槽内部の液体と外部のプラ
ンジャー又はローラーとが直接接触することがないの
で、液体槽の部分が使い捨てのカートリッジとして構成
されていても、コンタミネーションを起こすことがな
い。すなわち、以前に分析した試料の残留は本質的に起
こり得ない構成となっているので、特に医療診断用途の
分析装置に対して好適である。
Further, a liquid sending mechanism according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the liquid sending mechanism according to the second aspect, the partition deforming means includes a roller for pressing the partition. With such a configuration, since no joint or connection structure is provided unlike the case of liquid transfer by a normal pump, accurate liquid transfer can be performed even with a small amount of liquid. Further, since the liquid inside the liquid tank does not come into direct contact with the external plunger or roller, even if the liquid tank portion is configured as a disposable cartridge, contamination does not occur. That is, since the sample that has been analyzed previously does not essentially remain, it is particularly suitable for an analyzer for medical diagnosis.

【0026】さらに、本発明に係る請求項6の送液機構
は、請求項2〜5のいずれかに記載の送液機構におい
て、前記隔壁の外面に突起を設けたことを特徴とする。
隔壁を押圧する場合であれば、送液量の精度は機械の精
度ではなく、プランジャーの先端部又はローラー面と接
触する突起の寸法で決定できることとなる。そうすれ
ば、送液機構の製造コストや小型化において有利であ
る。なお、プランジャーの先端部又はローラー面に突起
を設けて、突起のない平坦な隔壁の外面を押圧しても、
前述と同様の効果が得られる。
Further, a liquid sending mechanism according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the liquid sending mechanism according to any of the second to fifth aspects, a protrusion is provided on an outer surface of the partition wall.
If the partition wall is pressed, the accuracy of the liquid delivery amount can be determined not by the accuracy of the machine but by the size of the protrusion that contacts the tip of the plunger or the roller surface. This is advantageous in reducing the manufacturing cost and size of the liquid feeding mechanism. In addition, even if a protrusion is provided on the tip of the plunger or the roller surface and the outer surface of the flat partition wall without protrusions is pressed,
The same effect as described above can be obtained.

【0027】また、隔壁を引く場合であれば、該突起を
掴んで隔壁を引くことができるので、隔壁を引く操作が
行いやすい。隔壁の外面に突起を設ける方法は特に限定
されるものではなく、スクリーン印刷等で形成する方法
や、樹脂で別途製作したものを隔壁に固着する方法等が
あげられる。さらに、本発明に係る請求項7の送液機構
は、請求項1〜6のいずれかに記載の送液機構におい
て、前記隔壁を、気体は透過し液体は透過しない素材で
構成したことを特徴とする。
Further, in the case of pulling the partition wall, since the partition wall can be pulled by grasping the projection, the operation of pulling the partition wall is easy. The method of providing the protrusions on the outer surface of the partition is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming by screen printing and a method of fixing a separately manufactured resin to the partition. Furthermore, a liquid sending mechanism according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the liquid sending mechanism according to any one of the first to sixth aspects, the partition wall is made of a material through which gas permeates and liquid does not permeate. And

【0028】さらに、本発明に係る請求項8の送液機構
は、請求項7に記載の送液機構において、前記素材は、
疎水性を有する多孔質膜であることを特徴とする。さら
に、本発明に係る請求項9の送液機構は、請求項8に記
載の送液機構において、前記多孔質膜が有機ポリマーで
形成されていることを特徴とする。このような構成であ
れば、液体槽や流路に液体を満たす際には空気抜きとし
て作用し、該液体を送液する際には変形して液体を押す
又は引くことができるので、特別な弁や機構を用いるこ
となく、簡便に送液機構を構成することが可能である。
特に、請求項8,9の構成が好ましい。
Further, the liquid feeding mechanism according to claim 8 of the present invention is the liquid feeding mechanism according to claim 7, wherein the material is
It is characterized by being a porous membrane having hydrophobicity. Further, a liquid sending mechanism according to a ninth aspect of the present invention is the liquid sending mechanism according to the eighth aspect, characterized in that the porous membrane is formed of an organic polymer. With such a configuration, when the liquid tank or flow path is filled with the liquid, it acts as an air vent, and when the liquid is sent, it can be deformed to push or pull the liquid. It is possible to easily configure the liquid feeding mechanism without using the or mechanism.
Particularly, the configurations of claims 8 and 9 are preferable.

【0029】さらに、本発明に係る請求項10の分析装
置は、液体状の試料、又は、液体状の試料及び液体状の
試薬の混合液を流路内に流して、前記試料又は前記混合
液中の所定成分を分析する分析装置であって、前記試料
又は前記混合液が充填される液体槽と、前記液体槽に連
結された前記流路と、を有するチップと、請求項1〜9
のいずれかに記載の送液機構と、を備えることを特徴と
する。さらに、本発明に係る請求項11の分析装置は、
請求項10に記載の分析装置において、前記チップは一
対の平板状部材が張り合わされて構成されており、この
一対の平板状部材のうち少なくとも一方は板面に溝を備
え、前記溝を備えた板面を内側にして張り合わせること
により前記流路が形成されていることを特徴とする。
Furthermore, in the analyzer of the tenth aspect of the present invention, the liquid sample, or a mixed liquid of the liquid sample and the liquid reagent is caused to flow in the flow channel to obtain the sample or the mixed liquid. An analyzer for analyzing a predetermined component therein, comprising: a chip having a liquid tank filled with the sample or the mixed liquid; and the flow path connected to the liquid tank,
The liquid feeding mechanism according to any one of 1. Furthermore, the analyzer of claim 11 according to the present invention is
The analysis device according to claim 10, wherein the chip is configured by laminating a pair of flat plate-like members, and at least one of the pair of flat plate-like members has a groove on a plate surface, and the groove is provided. The flow path is formed by laminating the plate surfaces inside.

【0030】さらに、本発明に係る請求項12の分析装
置は、請求項10又は11に記載の分析装置において、
前記チップは乾燥した試薬が収納されている液体槽を備
えていて、この液体槽に溶解液を装入して前記試薬を前
記溶解液で溶解することにより、前記液体状の試薬を前
記チップ内で調製することが可能となっていることを特
徴とする。このような構成であれば、分析上必要な試薬
溶液をチップの外部に準備するための特別な装置や機構
を備える必要がないので、分析装置の構成を簡易なもの
とすることができる。
Furthermore, an analyzer according to claim 12 of the present invention is the analyzer according to claim 10 or 11, wherein:
The chip is provided with a liquid tank in which a dried reagent is stored, and the liquid reagent is charged in the liquid tank and the reagent is dissolved by the dissolution liquid, whereby the liquid reagent is stored in the chip. It is possible to prepare by. With such a configuration, it is not necessary to provide a special device or mechanism for preparing a reagent solution necessary for analysis outside the chip, and therefore the configuration of the analysis device can be simplified.

【0031】さらに、本発明に係る請求項13の分析装
置は、複数の液体槽又は複数の流路内の液体を液押し用
液体で押し流すことにより同時に移動させる機構を備え
る分析装置であって、請求項10〜12のいずれかに記
載の分析装置において、請求項1〜9のいずれかに記載
の送液機構により送液される前記液押し用液体が流れる
液押し用流路を、前記複数の液体槽又は前記複数の流路
にそれぞれ連結したことを特徴とする。
Further, an analyzer according to a thirteenth aspect of the present invention is an analyzer provided with a mechanism for simultaneously moving the liquids in a plurality of liquid tanks or a plurality of flow paths by using a liquid for liquid pushing. The analyzer according to any one of claims 10 to 12, wherein a plurality of liquid pushing channels are provided in which the liquid pushing liquid sent by the liquid sending mechanism according to any one of the claims 1 to 9 flows. Is connected to each of the liquid tanks or the plurality of flow paths.

【0032】このような構成であれば、分析上必要な液
体の混合,希釈等の操作を、チップ内で自由に行うこと
ができる。以下に、本発明の送液機構及び分析装置につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。 〔チップについて〕本発明の分析装置が備えるチップ
は、前述のように液体が充填される液体槽と微量の液体
の送液や反応が行われる流路とを備えている。そして、
この流路は、板面に溝を備える一対の平板状部材を張り
合わせることにより形成することが好ましい。すなわ
ち、図1に示すように、板面に溝10aを備える平板状
部材10の前記溝10aを備えた板面10bに、例えば
樹脂製のカバーシート11を接着剤,粘着テープ等を介
して張り合わせると、液体の流路となるキャピラリ12
を有するチップ1が形成される。
With such a structure, operations such as mixing and diluting liquids necessary for analysis can be freely performed in the chip. Hereinafter, the liquid feeding mechanism and the analyzer of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. [Chip] The chip included in the analyzer of the present invention includes the liquid tank filled with the liquid and the flow path through which the liquid is sent and the reaction of the minute amount is performed as described above. And
This flow path is preferably formed by laminating a pair of flat plate-shaped members having grooves on the plate surface. That is, as shown in FIG. 1, for example, a resin cover sheet 11 is attached to a plate surface 10b of the flat plate member 10 having the groove 10a on the plate surface 10b having the groove 10a with an adhesive or an adhesive tape. Then, the capillary 12 serving as a liquid flow path
A chip 1 having is formed.

【0033】この溝は、金型による成形やエンボス等の
技術によって形成することができる。溝の形状,寸法に
ついては特に限定されるものではないが、現状の成形技
術の観点からは、流路の幅と深さとの比が0.3〜10
程度で、且つ、幅,深さはそれぞれ0.5μm以上が好
ましく、必要とする試料,試薬の量の観点からは、幅,
深さはそれぞれ500μm以下であることが好ましい。
チップ(平板状部材)の材質として樹脂を採用する場合
は、成形加工性が良好であることと、光学測定を実施す
る場合には透明であることが要求されるので、透明な熱
可塑性樹脂を使用することが好ましい。チップの材質と
してガラスを採用することも可能であるが、コストを考
慮すると樹脂の方が好ましい。
This groove can be formed by a technique such as molding with a die or embossing. The shape and size of the groove are not particularly limited, but from the viewpoint of the current molding technology, the ratio of the width to the depth of the flow channel is 0.3 to 10.
It is preferable that the width and depth are each 0.5 μm or more, and from the viewpoint of the amount of sample and reagent required,
Each depth is preferably 500 μm or less.
When a resin is used as the material of the chip (flat plate member), it is required that the molding processability is good and that it is transparent when performing optical measurement. Preference is given to using. Although it is possible to use glass as the material of the chip, resin is preferable in view of cost.

【0034】具体的には、ポリスチレン、スチレン−ア
クリロニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、ポリメチ
ルメタクリレート、メチルメタクリレート−スチレン共
重合体等のメタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリス
ルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、
ポリアリレート、ポリメチルペンテン、1,3−シクロ
ヘキサジエン系重合体などがあげられる。また、これら
の共重合体やブレンド品を用いることも可能である。
Specifically, polystyrene, styrene resin such as styrene-acrylonitrile copolymer, methacrylic resin such as polymethylmethacrylate, methylmethacrylate-styrene copolymer, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide,
Examples thereof include polyarylate, polymethylpentene, and 1,3-cyclohexadiene-based polymer. It is also possible to use these copolymers and blended products.

【0035】〔隔壁及び送液機構について〕図2の
(a)に示すように、液体槽14は平板状部材10に設
けられた貫通孔により形成され、その開口部を覆うよう
に弾性を有するダイアフラム膜15(本発明の構成要件
たる隔壁に相当する)が取り付けられている。ダイアフ
ラム膜15は柔軟性を有していて変形可能であるので、
図2の(b)に示すようにチップ1の外側からダイアフ
ラム膜15に押圧力を作用させると、ダイアフラム膜1
5が変形して液体槽14の内部に押し込まれる。
[Regarding Partition Wall and Liquid Delivery Mechanism] As shown in FIG. 2A, the liquid tank 14 is formed by a through hole provided in the flat plate member 10 and has elasticity so as to cover the opening thereof. A diaphragm film 15 (corresponding to a partition wall which is a constituent of the present invention) is attached. Since the diaphragm film 15 has flexibility and can be deformed,
When a pressing force is applied to the diaphragm film 15 from the outside of the chip 1 as shown in FIG.
5 is deformed and pushed into the liquid tank 14.

【0036】そうすると、このダイアフラム膜15の変
形によって液体槽14の容積が減少するので、液体は非
圧縮性であることから、図2の(b)に矢印で示すよう
に、液体槽14内の液体Lが前記容積変化分だけキャピ
ラリ12に押し出される。これにより液体槽14内の液
体Lを移動させることができる。このようなダイアフラ
ム機構を利用して送液を行えば、外部から配管を繋ぐよ
うな複雑な機構,設備等を用いなくても、チップ内で所
望の送液を行うことができる。また、チップに配管の接
続口等の専用の設備を設ける必要がないため、簡便に低
コストでチップを作製することができる。
Then, since the volume of the liquid tank 14 is reduced by the deformation of the diaphragm film 15, the liquid is incompressible. Therefore, as shown by the arrow in FIG. The liquid L is pushed out to the capillary 12 by the volume change. Thereby, the liquid L in the liquid tank 14 can be moved. By performing liquid transfer using such a diaphragm mechanism, desired liquid transfer can be performed in the chip without using a complicated mechanism, equipment, etc. for connecting piping from the outside. Further, since it is not necessary to provide the chip with a dedicated facility such as a connection port for piping, the chip can be easily manufactured at low cost.

【0037】なお、ダイアフラム膜15を引っ張って液
体槽14の外部に突出するように変形させれば、液体槽
14の容積が増大するので、図2の(b)の矢印とは逆
に、キャピラリ12内の液体Lが前記容積変化分だけ液
体槽14内に引き込まれる。これにより、キャピラリ1
2内又はキャピラリ12に連結する別の液体槽内の液体
を移動させることができる。ダイアフラム膜15は、柔
軟性を有していて、小型の機構で変形可能なシート状の
ものであれば特に限定されるものではないが、PTFE
(ポリ四フッ化エチレン)多孔質膜が特に好ましい。P
TFE多孔質膜のように空気は透過し液体は透過しない
(撥水性によりはじかれてしまう)性質の膜でダイアフ
ラム膜15を形成すれば、ダイアフラム膜15は通気性
を有し且つ液体槽14が液体で満たされた際には耐水性
を有する機能膜になる。よって、空の液体槽14内にキ
ャピラリ12から液体Lを導入すると、液体槽14内の
空気は液体Lが充填されるにしたがって押し出されてダ
イアフラム膜15を透過して抜けていくが、ダイアフラ
ム膜15の撥水性によって液体Lが透過して抜けていく
ことはないので、液体槽14内を液体Lで完全に満たさ
れた状態にすることができる。
If the diaphragm film 15 is pulled and deformed so as to project to the outside of the liquid tank 14, the volume of the liquid tank 14 increases, and therefore, in contrast to the arrow in FIG. The liquid L in 12 is drawn into the liquid tank 14 by the volume change. This makes the capillary 1
The liquid in 2 or in another liquid tank connected to the capillary 12 can be moved. The diaphragm film 15 is not particularly limited as long as it is flexible and has a sheet shape that can be deformed by a small mechanism.
A (polytetrafluoroethylene) porous membrane is particularly preferred. P
If the diaphragm film 15 is formed of a film having a property that air is permeable but liquid is not permeable (which is repelled by water repellency) like the TFE porous film, the diaphragm film 15 has air permeability and the liquid tank 14 is When filled with a liquid, it becomes a functional film having water resistance. Therefore, when the liquid L is introduced from the capillary 12 into the empty liquid tank 14, the air in the liquid tank 14 is pushed out as it is filled with the liquid L and permeates the diaphragm film 15 to escape. Since the liquid L does not pass through due to the water repellency of 15, the liquid tank 14 can be completely filled with the liquid L.

【0038】PTFE以外にも、様々な素材の多孔膜が
ダイアフラム膜15として使用可能である。ただし、液
体が膜を透過しないためには、疎水性の有機ポリマーや
無機素材を用いることが好ましい。疎水性の有機ポリマ
ーは、臨界表面張力が20℃で約0.04N/m以下で
あることが好ましく、例としては、ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)、シリコーン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカ
ーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポ
リアリレート、ポリメチルペンテン、1,3−シクロヘ
キサジエン系重合体等があげられる。
In addition to PTFE, a porous film made of various materials can be used as the diaphragm film 15. However, it is preferable to use a hydrophobic organic polymer or an inorganic material so that the liquid does not pass through the membrane. The hydrophobic organic polymer preferably has a critical surface tension of about 0.04 N / m or less at 20 ° C., and examples thereof include polytetrafluoroethylene (PTFE), silicone, polyethylene, polypropylene, polystyrene and polyvinyl chloride. , Polycarbonate, polysulfone, polyether sulfone, polyarylate, polymethylpentene, 1,3-cyclohexadiene-based polymer and the like.

【0039】セルロースアセテート膜のようなものでも
使用できる場合もあるが、界面活性剤が添加された試薬
液の場合は、PTFE,シリコーン,ポリエチレン等の
疎水性の強い膜の方が液体の透過を防ぐ耐水圧が大きい
ので好ましい。耐水圧が大きいほど高い圧力で送液でき
るので、耐水圧は大きいほど好ましいが、本発明のチッ
プに使用できる膜の耐水圧は、発明の実施の形態の項で
後述するような流路構成では0.1kg/cm2 以上が
好ましい。膜の平均孔径は0.1μmから約5μmのも
のが使用できるが、孔径が小さいほど耐水圧が高く透過
空気量が僅かであることを考慮すると、0.1μm程度
が最も好ましい。膜厚は25〜300μmのものが好ま
しい。
Although a cellulose acetate membrane can be used in some cases, in the case of a reagent solution to which a surfactant is added, a membrane having a strong hydrophobicity such as PTFE, silicone, polyethylene, etc. is more permeable to the liquid. It is preferable because it has a high water pressure resistance. Since the larger the water pressure resistance is, the higher the liquid pressure can be delivered, the higher the water pressure resistance is, the more preferable it is. It is preferably 0.1 kg / cm 2 or more. Membranes having an average pore diameter of 0.1 μm to about 5 μm can be used, but considering that the smaller the pore diameter, the higher the water pressure resistance and the small amount of permeated air, the most preferable is about 0.1 μm. The film thickness is preferably 25 to 300 μm.

【0040】〔分析装置について〕このような原理を利
用すれば、チップ1内に図3の模式図に示すような分岐
した流路を形成することができる。このチップ1は複数
の液体槽(A槽,D槽,S槽,W槽)を有していて、D
槽の開口部は前述のダイアフラム膜15で覆われてい
る。また、D槽には、ダイアフラム膜15を押圧し変形
させてD槽の容積を変化させる機構(図示せず)、すな
わち、D槽内の液体を送液する機構も備えられている。
そして、D槽から延びる流路は分岐点dにおいて流路s
及び流路aに分岐して、流路sがS槽に、流路aがA槽
にそれぞれ連通している。さらに、S槽及びA槽の開口
部は、前述したPTFE膜のような通気性と耐水性の両
特性を有する膜で覆い、大気圧に開放しておく。
[Regarding Analytical Device] By utilizing such a principle, it is possible to form a branched channel in the chip 1 as shown in the schematic view of FIG. This chip 1 has a plurality of liquid tanks (A tank, D tank, S tank, W tank), and
The opening of the tank is covered with the diaphragm film 15 described above. Further, the D tank is also provided with a mechanism (not shown) for pressing and deforming the diaphragm film 15 to change the volume of the D tank, that is, a mechanism for feeding the liquid in the D tank.
The flow channel extending from the D tank is flow channel s at branch point d.
And the flow path a, and the flow path s communicates with the S tank and the flow path a communicates with the A tank. Further, the openings of the S tank and the A tank are covered with a film having both air permeability and water resistance, such as the above-mentioned PTFE film, and opened to atmospheric pressure.

【0041】例えばプランジャーでD槽のダイアフラム
膜15を押圧し、ダイアフラム膜15をD槽の内部に向
かって突出するように変形させると、D槽の容積が減少
するので、D槽内の液体はD槽から押し出され、流路内
を通って分岐点dに到達し、流路sと流路aに分流す
る。これらの流路は同一閉空間内であるので、液体は各
流路の断面積に応じた割合でS槽とA槽とへと分流して
いく。この分流量の割合は、押圧により生じる流量や圧
力により決定されるものではなく、S槽及びA槽は同じ
大気圧に開放されており一定であるため、各流路の断面
積の比で決定される。
For example, when the diaphragm film 15 of the D tank is pressed by a plunger and the diaphragm film 15 is deformed so as to project toward the inside of the D tank, the volume of the D tank decreases, so that the liquid in the D tank is reduced. Is pushed out of the D tank, reaches the branch point d through the flow path, and is branched into the flow path s and the flow path a. Since these flow paths are in the same closed space, the liquid is divided into the S tank and the A tank at a ratio according to the cross-sectional area of each flow path. The ratio of this divided flow rate is not determined by the flow rate or pressure generated by pressing, but is determined by the ratio of the cross-sectional area of each flow path because the S tank and A tank are open to the same atmospheric pressure and are constant. To be done.

【0042】例えば、S槽に分析する試料検体液、A槽
に反応試薬液、その上流側の流路とD槽とに液押し用液
体として機能する緩衝液が満たされていたとすると、D
槽に容積変化を加えることにより緩衝液が押し出され
て、S槽及びA槽に送液される。すると、S槽の検体及
びA槽の試薬は、流路s及び流路aの断面積で決定され
る量比で共に同じ圧力で押し出される。押し出された検
体及び試薬は合流点mで合流し混合され、廃液溜である
W槽に送られる。
For example, suppose that the S sample tank is filled with the sample liquid to be analyzed, the A tank is filled with the reaction reagent solution, and the upstream channel and the D tank are filled with the buffer solution functioning as the liquid for pushing.
The buffer solution is extruded by changing the volume of the tank and is sent to the S tank and the A tank. Then, the sample in the S tank and the reagent in the A tank are both extruded at the same pressure with the volume ratio determined by the cross-sectional areas of the channel s and the channel a. The extruded sample and reagent merge and mix at the merge point m, and are sent to the W tank which is a waste liquid reservoir.

【0043】なお、上記の例では、D槽を覆っているダ
イアフラム膜15を押圧して送液を行っているが、その
代わりにW槽を覆うダイアフラム膜を引っ張ることによ
り送液を行ってもよい。このように、例えば一般的な生
化学測定のプロセスで必要となる検体と試薬との送液及
び混合が、簡易なダイアフラム構造とキャピラリー流路
のみをチップに設けることによって実現することができ
る。このような送液システムは、POC分析等を行う小
型で廉価な分析装置に用いる基本的要素として適してい
る。
In the above example, the diaphragm membrane 15 covering the D tank is pressed to feed the liquid, but instead of this, the diaphragm membrane covering the W tank is pulled to feed the liquid. Good. In this way, for example, the liquid feeding and mixing of the sample and the reagent required in the general biochemical measurement process can be realized by providing only the simple diaphragm structure and the capillary channel on the chip. Such a liquid delivery system is suitable as a basic element used in a small-sized and inexpensive analyzer for performing POC analysis and the like.

【0044】また、液体をD槽からS槽のみへ送液し充
填する場合には、以下のようにするとよい。すなわち、
D槽,S槽,A槽,W槽の開口部をそれぞれ柔軟性,通
気性,耐水性を有するPTFE多孔質膜(ダイアフラム
膜)で覆ったうえ、S槽のPTFE多孔質膜からはS槽
内の空気が外部へ透過するようにし、A槽,W槽のPT
FE多孔質膜からは両槽内の空気が外部へ透過しないよ
うに閉鎖する。そして、D槽のPTFE多孔質膜を押圧
し変形させD槽の容積を変化させると、D槽内の液体は
D槽から押し出され、分岐点dにおいては分流されるこ
となく流路sのみに送液されS槽に至る。
Further, when the liquid is sent from the D tank to only the S tank and filled, the following procedure may be performed. That is,
The openings of D tank, S tank, A tank, and W tank are covered with a PTFE porous membrane (diaphragm film) having flexibility, air permeability, and water resistance, respectively. Make the inside air permeate to the outside, and PT of A tank and W tank
The FE porous membrane is closed so that the air in both tanks does not permeate to the outside. Then, when the PTFE porous membrane of the D tank is pressed and deformed to change the volume of the D tank, the liquid in the D tank is pushed out of the D tank and is not split at the branch point d to only the flow path s. Liquid is delivered to the S tank.

【0045】このように、簡易なダイアフラム構造と、
ダイアフラム膜を通じた外部への気体の透過を制御する
機構と、を備えていれば、複数の液体槽の全部へ均等に
送液することや、複数の液体槽のうちの一部のみに送液
することを簡便に行うことができる。例えば、生化学,
免疫学等における分析では、あらかじめ濃度が既知の標
準液を測定することにより作成した検量線(校正線)を
使用して、測定項目の濃度を決定する方法が一般的に用
いられている。POC分析等においては、コンタミネー
ションの防止や使い勝手の向上のために使い捨てチップ
を用いる場合が多いが、該チップが樹脂等で製造される
場合などは、その製造精度によって流路の断面積に誤差
があるので、使い捨てチップは再現性を悪化させる要因
になることがある。
Thus, a simple diaphragm structure,
If a mechanism for controlling the permeation of gas to the outside through the diaphragm membrane is provided, the liquid can be evenly sent to all of the plurality of liquid tanks or only a part of the plurality of liquid tanks. This can be easily done. For example, biochemistry,
In analysis in immunology or the like, a method of determining the concentration of a measurement item is generally used by using a calibration curve (calibration line) prepared by measuring a standard solution having a known concentration in advance. In POC analysis, etc., a disposable chip is often used to prevent contamination and improve usability. However, when the chip is made of resin, etc., the cross-sectional area of the flow channel may vary due to its manufacturing accuracy. Therefore, the disposable chip may be a factor that deteriorates reproducibility.

【0046】しかしながら、まず濃度標準液の測定を行
って校正線を作成し、その後に実検体の測定を行うこと
により、流路の精度によって生じる送液量の誤差を校正
できるので、濃度標準液と実検体の2回の測定を行え
ば、測定値は個別のチップ毎に校正された正確な値が得
られることになる。したがって、前述のように複数の液
体槽に対して所望の送液を行うことができる本送液シス
テムは、濃度標準液と実検体とで同じ流路を使うことが
可能であるので、チップの製造精度の影響を受けない測
定システムを構築することが可能である。
However, the concentration standard solution can be calibrated by first measuring the concentration standard solution to create a calibration line and then measuring the actual sample, so that the error in the liquid transfer amount caused by the accuracy of the flow path can be calibrated. Therefore, if the actual sample is measured twice, an accurate value calibrated for each individual chip can be obtained. Therefore, as described above, the present liquid supply system capable of performing desired liquid supply to a plurality of liquid tanks can use the same flow path for the concentration standard liquid and the actual sample, and It is possible to build a measurement system that is not affected by manufacturing accuracy.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】本発明に係る送液機構及び該送液
機構を備える分析装置の実施の形態を、図面を参照しな
がら詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明の一例
を示したものであって、本発明は本実施形態に限定され
るものではない。図4に、生化学測定用の分析装置の構
成を説明する模式図を示す。この分析装置は、8個の液
体槽(D槽,A槽,B槽,S槽,P槽,Q槽,R槽,W
槽)と、該液体槽を連通する流路と、を有するチップ4
0を備えている。該チップ40は、貫通孔と溝を備える
平板状部材にカバーシートを張り合わせることにより構
成されている。平板状部材の溝を備えた板面にカバーシ
ートを張り合わせることにより、液体の流路となるキャ
ピラリが形成され、貫通孔により液体槽が形成される。
なお、平板状部材及びカバーシートは、透明な熱可塑性
樹脂で構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a liquid feeding mechanism and an analyzer equipped with the liquid feeding mechanism according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment shows an example of the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment. FIG. 4 shows a schematic diagram for explaining the configuration of the analyzer for biochemical measurement. This analyzer consists of 8 liquid tanks (D tank, A tank, B tank, S tank, P tank, Q tank, R tank, W tank).
4) having a tank) and a flow path communicating with the liquid tank
It has 0. The chip 40 is formed by laminating a cover sheet on a flat plate-shaped member having a through hole and a groove. By laminating the cover sheet on the plate surface of the flat plate member having the groove, a capillary serving as a liquid flow path is formed, and a liquid tank is formed by the through hole.
The flat plate member and the cover sheet are made of a transparent thermoplastic resin.

【0048】そして、各液体槽の開口部は、弾性を有す
る有機ポリマー製の疎水性多孔質膜41で覆われてい
る。例えば、ごく一般的な生化学測定を実現するために
は、検体と、検体を希釈する緩衝液と、2種の試薬溶液
と、が必要となる。P槽は検体、Q槽は緩衝液を充填す
る液体槽であり、また、R槽は、予め流路全体に満たす
緩衝液を蓄えておくリザーバータンクである。
The opening of each liquid tank is covered with a hydrophobic porous film 41 made of an organic polymer having elasticity. For example, in order to realize a very general biochemical measurement, a sample, a buffer solution for diluting the sample, and two kinds of reagent solutions are required. The P tank is a sample, the Q tank is a liquid tank that is filled with a buffer solution, and the R tank is a reservoir tank that stores the buffer solution that fills the entire flow path in advance.

【0049】さらに、S槽は、P槽の検体とQ槽の緩衝
液とが混合された希釈検体が導入される液体槽である。
検体と緩衝液を混合する際には、P槽及びQ槽に備えら
れた疎水性多孔質膜41,41を同時に押圧して変形さ
せて送液を行えばよい。なお、疎水性多孔質膜41の変
形は、後述する隔壁変形装置を用いる。さらに、A槽,
B槽には、乾燥した試薬を予め内蔵しておく。そうすれ
ば、緩衝液を流路全体に満たす初期段階において緩衝液
が供給され、それにより乾燥試薬が緩衝液に溶解するか
ら、結果的にA槽,B槽は試薬溶液を充填する液体槽と
なる。
Further, the S tank is a liquid tank into which a diluted sample in which the sample in the P tank and the buffer solution in the Q tank are mixed is introduced.
When the sample and the buffer solution are mixed, the hydrophobic porous membranes 41, 41 provided in the P tank and the Q tank may be pressed at the same time to be deformed to send the liquid. For the deformation of the hydrophobic porous film 41, a partition deformation device described later is used. Furthermore, tank A,
In the tank B, a dried reagent is stored in advance. Then, the buffer solution is supplied in the initial stage of filling the entire flow path with the buffer solution, and thereby the dry reagent is dissolved in the buffer solution. As a result, the tanks A and B become liquid tanks for filling the reagent solution. Become.

【0050】D槽の近傍には、直線運動しつつD槽の疎
水性多孔質膜41を押圧するプランジャー43を備える
隔壁変形装置が配されている。この隔壁変形装置を駆動
すると、プランジャー43がD槽の疎水性多孔質膜41
を押圧し、疎水性多孔質膜41をD槽の内部に向かって
突出するように変形させる。すると、D槽の容積が減少
するので、D槽内の緩衝液は押し出され連結する流路に
送られる。この流路内には前述のように初期段階にあら
かじめ緩衝液(液押し用液体として機能する)が満たさ
れているから、S槽の希釈検体とA槽及びB槽の試薬溶
液とが順次押し出されて、連結する各流路s,a,bに
送液される。
In the vicinity of the D tank, a partition deforming device having a plunger 43 that presses the hydrophobic porous membrane 41 of the D tank while linearly moving is arranged. When this partition deforming device is driven, the plunger 43 causes the hydrophobic porous membrane 41 of the D tank to move.
Is pressed to deform the hydrophobic porous film 41 so as to project toward the inside of the D tank. Then, since the volume of the D tank decreases, the buffer solution in the D tank is extruded and sent to the connecting flow path. As described above, since the buffer solution (functioning as a liquid for pushing liquid) is filled in the flow path in the initial stage, the diluted sample in the S tank and the reagent solutions in the A tank and the B tank are sequentially pushed out. Then, the liquid is sent to the connected flow paths s, a, and b.

【0051】希釈検体とA槽の試薬溶液は混合流路sa
で混合され反応し、さらに混合流路sabでB槽の試薬
溶液が混合され反応して、光学的な方法(例えば色素に
よる光学的吸収率など)等によって反応の程度が測定可
能となる。そして、該混合液は、廃液溜である液体槽W
に送られる。なお、反応後の全ての液が液体槽Wに送ら
れるから、液体槽Wは十分な容量を有している必要があ
る。さらに、反応に使用する試薬の数が増加した場合で
も、図5のように試薬用の液体槽(A1 ,A2 ,…
n )を多数用意すれば、上記と同様の方法により多試
薬の反応系を簡便に構成できる。
The diluted sample and the reagent solution in the tank A are mixed in the flow path sa.
Then, the reagent solution in tank B is mixed and reacted in the mixing channel sab, and the degree of reaction can be measured by an optical method (for example, optical absorption rate by dye). Then, the mixed liquid is a liquid tank W which is a waste liquid reservoir.
Sent to. Since all the liquid after the reaction is sent to the liquid tank W, the liquid tank W needs to have a sufficient capacity. Further, even when the number of reagents used in the reaction is increased, liquid tanks (A 1 , A 2 , ...
By preparing a large number of A n ), a reaction system of multiple reagents can be easily constructed by the same method as described above.

【0052】なお、上記の例では、D槽を覆っている疎
水性多孔質膜41をプランジャー43で押圧することに
より送液を行ったが、その代わりにW槽を覆う疎水性多
孔質膜41をプランジャー43で引っ張って液体槽の外
部に突出するように変形させることにより送液を行って
もよい。また、図5に示した流路構成は一例であって、
流路sにその他の流路a1〜anが順次合流する図5の
ような構造に限らず、流路a1と流路a2が合流する構
造など、その構造は所望により自由に設計可能である。
In the above example, the liquid was sent by pressing the hydrophobic porous membrane 41 covering the D tank with the plunger 43, but instead, the hydrophobic porous membrane covering the W tank. The liquid may be sent by pulling 41 with the plunger 43 and deforming it so as to project to the outside of the liquid tank. The flow channel configuration shown in FIG. 5 is an example,
The structure is not limited to the structure shown in FIG. 5 in which the other flow paths a1 to an are sequentially joined to the flow path s, and the structure such as a structure in which the flow path a1 and the flow path a2 are joined can be freely designed as desired.

【0053】さらに、液押し用液体や試薬溶解用の液体
として必要な緩衝液を長期にチップ内に保持しておくこ
とが必要な場合には、予めブリスターパックやポーショ
ンパックなどの保存用容器に入れ、チップに装着してお
くとよい。そして、分析時に保存用容器から取り出せる
ような機構を設けておけば、分析装置の外部から緩衝液
を供給することなしに、チップだけで必要な反応を行う
ことができる。このような構成であれば、外部から試薬
等の液体を供給することなく反応を実行でき、また、反
応後の液体もチップ内に格納できるから、廃液用の容器
等を用意する必要がなく、よって、コンタミネーション
の防止や分析装置のメンテナンスフリー化のために有効
である。
Further, when it is necessary to retain a buffer solution necessary as a liquid for pushing a liquid or a liquid for dissolving a reagent in the chip for a long period of time, a storage container such as a blister pack or a potion pack is previously prepared. It is good to put it in and attach it to the tip. Further, if a mechanism is provided so that the storage container can be taken out at the time of analysis, the necessary reaction can be performed only by the chip without supplying a buffer solution from the outside of the analyzer. With such a configuration, the reaction can be performed without supplying a liquid such as a reagent from the outside, and the liquid after the reaction can be stored in the chip, so that it is not necessary to prepare a container for waste liquid, Therefore, it is effective for preventing contamination and making the analyzer free of maintenance.

【0054】また、血液などの試料検体の希釈や抽出プ
ロセスなども同様に考えることができ、上記のような方
式を用いれば、考えられる試薬反応プロセスについては
ほとんどが実現可能となる。 (実施例)以下に実施例をあげて、本発明をより具体的
に説明する。図6に、チップ,送液用アクチュエータユ
ニット(隔壁変形装置),光学的検出装置など、試料の
分析に必要な全ての装置・機器の全体構成を説明する概
念図を示す。
Further, the dilution or extraction process of the sample specimen such as blood can be considered in the same manner, and most of the conceivable reagent reaction processes can be realized by using the above method. (Examples) The present invention will be described more specifically with reference to Examples. FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the overall configuration of all devices and equipment necessary for sample analysis, such as a chip, a liquid-feeding actuator unit (partition deforming device), and an optical detection device.

【0055】測定台の上にチップの温度を制御するシー
ト型ヒーターを取り付け、その上に前述のような構成の
チップを載置した。そして、チップの上に送液用アクチ
ュエータユニットを装着した。送液用アクチュエータユ
ニットは、ダイアフラム膜を押圧するプランジャーと、
プランジャーを駆動する駆動装置と、ダイアフラム膜を
通じた液体槽から外部への気体の透過を制御する機構
と、を備えている。そして、統括制御CPUにより制御
回路及び駆動回路を介して送液用アクチュエータユニッ
トの作動を自在に制御して、チップ内の液体の送液を行
うようになっている。
A sheet-type heater for controlling the temperature of the chip was mounted on the measuring table, and the chip having the above-described structure was mounted on the sheet-type heater. Then, the liquid feeding actuator unit was mounted on the chip. The liquid feeding actuator unit includes a plunger that presses the diaphragm film,
A drive device for driving the plunger and a mechanism for controlling permeation of gas from the liquid tank to the outside through the diaphragm membrane are provided. Then, the operation of the liquid feeding actuator unit is freely controlled by the central control CPU via the control circuit and the drive circuit to feed the liquid in the chip.

【0056】また、チップ内での生化学反応過程をモニ
タリングできるように、光熱変換法により濃度検出を行
う検出装置が備えられている。この検出装置は、光学測
定系が統括制御CPUからの命令により移動可能とされ
ており、チップ平面上のいかなる位置においても光学測
定ができるようになっている。このような構成により、
チップにおける液体槽(試薬用液体槽,検体用液体槽
等)や流路の配置がどのようなものであっても、送液及
び測定が速やかに行えるようになっている。
Further, in order to monitor the biochemical reaction process in the chip, a detecting device for detecting the concentration by the photothermal conversion method is provided. In this detection device, the optical measurement system is movable by a command from the overall control CPU, and optical measurement can be performed at any position on the chip plane. With this configuration,
No matter what the arrangement of the liquid tank (reagent liquid tank, sample liquid tank, etc.) or the flow path in the chip is, liquid transfer and measurement can be performed quickly.

【0057】図7に、血液検体と一般的に用いられてい
る測定用試薬とを使用し生化学測定項目(コレステロー
ル,グルコースなど)を分析するためのチップ80の流
路構成を示す。なお、チップ80の構成については後述
する。R槽には、Q槽,D槽,A槽,B槽,及び全流路
を予め満たせる量の緩衝液が充填してあり、液圧を発生
させるため分析初期に全体に緩衝液を充填できるように
なっている。
FIG. 7 shows the flow path configuration of the chip 80 for analyzing biochemical measurement items (cholesterol, glucose, etc.) using a blood sample and a commonly used measurement reagent. The configuration of the chip 80 will be described later. The R tank is filled with the buffer solution in an amount capable of preliminarily filling the Q tank, D tank, A tank, B tank, and all the flow paths, and since the fluid pressure is generated, the entire buffer solution can be filled in the initial stage of the analysis. It is like this.

【0058】また、P槽には血液検体が充填され、Q槽
には血液検体を希釈するための緩衝液が充填されてい
る。そして、送液用アクチュエータユニットを作動させ
て前記2液をそれぞれ流路p,流路qに送液し、流路p
qで合流させることによって、所定の濃度に希釈された
血液検体がS槽に充填されるようになっている。さら
に、A槽及びB槽には乾燥した試薬が予め収納されてい
て、緩衝液が導入された時点で試薬が緩衝液に溶解し
て、A槽及びB槽には所望の試薬溶液が充填されるよう
になっている。
The P tank is filled with a blood sample, and the Q tank is filled with a buffer solution for diluting the blood sample. Then, the liquid feeding actuator unit is operated to feed the two liquids to the flow path p and the flow path q, respectively.
By merging at q, the S sample is filled with the blood sample diluted to a predetermined concentration. Further, the tank A and the tank B are pre-stored with the dried reagent, and when the buffer solution is introduced, the reagent is dissolved in the buffer solution, and the tank A and the tank B are filled with the desired reagent solution. It has become so.

【0059】図8に、チップ80の構造を説明する断面
図を示す。深さ50μm,幅100〜500μmの溝8
1aが一方に板面に形成されている矩形の平板状部材8
1(厚さ2mm,縦100mm,横150mm)を、P
MMA(ポリメチルメタクリレート、アクリル樹脂)を
射出成形して製造した。なお、平板状部材81の材質
は、ポリカーボネート樹脂やガラスでもよい。ただし、
ガラスの場合は、溝81aはエッチング等により形成す
ることができる。
FIG. 8 is a sectional view for explaining the structure of the chip 80. Groove 8 having a depth of 50 μm and a width of 100 to 500 μm
A rectangular flat plate-shaped member 1 having a plate surface 1a on one side
1 (thickness 2 mm, length 100 mm, width 150 mm)
It was manufactured by injection molding MMA (polymethylmethacrylate, acrylic resin). The material of the flat plate member 81 may be polycarbonate resin or glass. However,
In the case of glass, the groove 81a can be formed by etching or the like.

【0060】このような平板状部材81に、液体槽83
を形成する貫通孔をドリルにより設けた。そして、平板
状部材81の溝81aを有する板面に約0.3mmの樹
脂製のカバーシート82を貼りつけて、チップ80とし
た。カバーシート82を貼りつけることにより、液体L
の流路となるキャピラリ84が形成される。カバーシー
ト82を貼りつける際には、接着剤として紫外線硬化樹
脂86を用いた。光学的な測定を行うことを考慮する
と、光波長,屈折率,透過率等の光学性能が測定方式に
適した材質の接着剤を用いることが好ましいので、平板
状部材81と同じ材質であるアクリル系の接着剤を用い
た。なお、樹脂基材の上に粘着剤を塗布した両面接着テ
ープを使用して貼りつけてもよい。
The liquid tank 83 is added to the flat plate member 81.
A through hole was formed by a drill. Then, a resin cover sheet 82 having a thickness of about 0.3 mm was attached to the plate surface of the flat plate-shaped member 81 having the groove 81a to obtain a chip 80. By attaching the cover sheet 82, the liquid L
A capillary 84 that serves as a flow path is formed. An ultraviolet curable resin 86 was used as an adhesive when the cover sheet 82 was attached. In consideration of performing optical measurement, it is preferable to use an adhesive made of a material whose optical performance such as light wavelength, refractive index, and transmittance is suitable for the measurement method. A system adhesive was used. In addition, you may stick using the double-sided adhesive tape which apply | coated the adhesive agent on the resin base material.

【0061】また、液体槽83の開口部は、柔軟性,通
気性,耐水性を有するダイアフラム膜85(ポアサイズ
約1μm、耐水性10MPaの多孔質PTFE製)で覆
われている。ダイアフラム膜85はゴム,ベント膜,樹
脂膜等で構成することができるが、空気を透過する性質
と液体を透過しない性質との両方を有する必要がある。
このような性質を有していないと、液体槽83の内部に
空気が混入するおそれがあり、そうすると、ダイアフラ
ム膜85の変形による圧力が混入した空気の圧縮に消費
されてしまうので、精密な送液ができなくなるという不
具合が生じるおそれがある。
The opening of the liquid tank 83 is covered with a diaphragm film 85 (made of porous PTFE having a pore size of about 1 μm and a water resistance of 10 MPa) having flexibility, air permeability and water resistance. The diaphragm film 85 can be made of rubber, a vent film, a resin film, or the like, but it is necessary to have both the property of allowing air to pass through and the property of not allowing liquid to pass therethrough.
If it does not have such a property, air may be mixed into the liquid tank 83. If this is done, the pressure due to the deformation of the diaphragm film 85 will be consumed in the compression of the mixed air, so that accurate feeding is possible. There is a risk that the liquid will not be formed.

【0062】このようなチップ80におけるダイアフラ
ム変形機構(隔壁変形手段)を、図9を参照しながら説
明する。このダイアフラム変形機構は、直線運動してダ
イアフラム膜85を押圧するプランジャー90と、プラ
ンジャー90を駆動する動力源である回転モーター91
と、回転モーター91の回転運動をプランジャー90の
直線的な運動に変換するボールねじ92を備えるととも
にプランジャー90を収納してプランジャー90の運動
を案内するシリンダ93と、シリンダ93の端部に一体
的に配されダイアフラム膜85を液体槽83の外側から
囲って密閉するカプラー94と、カプラー94に囲まれ
た部分の気体の出入りを制御して、該部分の圧力の大気
圧への開放をon/offするバルブ95と、を備えて
いる。
The diaphragm deforming mechanism (partition deforming means) in such a chip 80 will be described with reference to FIG. This diaphragm deformation mechanism includes a plunger 90 that linearly moves to press the diaphragm film 85, and a rotary motor 91 that is a power source that drives the plunger 90.
And a cylinder 93 provided with a ball screw 92 for converting the rotational movement of the rotary motor 91 into a linear movement of the plunger 90, accommodating the plunger 90 and guiding the movement of the plunger 90, and an end portion of the cylinder 93. And a coupler 94 that is integrally disposed in the liquid tank 83 to surround and seal the diaphragm film 85 from the outside of the liquid tank 83, and controls the inflow and outflow of gas in the portion surrounded by the coupler 94 to open the pressure of the portion to the atmospheric pressure. And a valve 95 for turning on and off.

【0063】回転モーター91の種類は特に限定される
ものではなく、ステップモーター等を使用できる。モー
ター性能については、本実施例の場合であれば、1N以
上の推力を発生することができるならば十分であった。
なおかつ、ボールねじ92による変換機構を備えている
ため、増力効果及び変位縮小効果が期待でき、高い制御
精度は必要なく、小型であるならば市販のもので問題な
く使用できる。また、プランジャー90の直径は、液体
槽83の開口部の直径よりも若干小さく設計しておくと
よい。そうすれば、仮にプランジャー90が液体槽83
の中心位置からずれてセッティングされたとしても、ダ
イアフラム膜85の変形による送液量が変動することは
なく、正確な送液を行うことができる。
The type of rotary motor 91 is not particularly limited, and a step motor or the like can be used. Regarding the motor performance, in the case of the present embodiment, it was sufficient if a thrust of 1N or more could be generated.
In addition, since the conversion mechanism using the ball screw 92 is provided, a force increasing effect and a displacement reducing effect can be expected, high control accuracy is not required, and if it is small, a commercially available product can be used without any problem. The diameter of the plunger 90 may be designed to be slightly smaller than the diameter of the opening of the liquid tank 83. Then, if the plunger 90 is the liquid tank 83,
Even if the liquid is set at a position deviated from the center position, the liquid transfer amount does not change due to the deformation of the diaphragm film 85, and accurate liquid transfer can be performed.

【0064】なお、該ダイアフラム変形機構のチップ8
0への装着は、液体槽83内に液体を充填する前に行う
ことが望ましい。これは、液体槽83内に液体を充填し
た後に装着を行うと、装着動作によって内部の液体が不
用意に移動するおそれがあるからである。このようなダ
イアフラム変形機構によりチップ80内の液体の送液を
行った結果を、図10のグラフに示す。グラフの横軸
は、プランジャー90の液体槽83内部に挿入した部分
の長さ(挿入長)を示し、縦軸は送液時の液体の流速を
示す。また、ダイアフラム膜85を装着した液体槽83
は円柱状とし、直径1mm(グラフにおいては△印で表
示した)と3mm(グラフにおいては○印で表示した)
のものについて送液を行った。さらに、グラフに示した
点線は、液体の流速の理論値を表している。なお、プラ
ンジャーの挿入速度は、いずれも0.2μm/sであ
る。
The chip 8 of the diaphragm deformation mechanism
It is desirable that the mounting to 0 is performed before the liquid is filled in the liquid tank 83. This is because if the liquid tank 83 is mounted after being filled with the liquid, the liquid inside may be inadvertently moved by the mounting operation. The graph of FIG. 10 shows the result of the liquid transfer in the chip 80 performed by such a diaphragm deformation mechanism. The horizontal axis of the graph shows the length of the portion of the plunger 90 inserted into the liquid tank 83 (insertion length), and the vertical axis shows the flow velocity of the liquid during liquid feeding. Further, the liquid tank 83 equipped with the diaphragm film 85.
Has a cylindrical shape and has a diameter of 1 mm (indicated by a triangle in the graph) and 3 mm (indicated by a circle in the graph).
The liquid was sent for Furthermore, the dotted line shown in the graph represents the theoretical value of the flow velocity of the liquid. The insertion speed of the plunger is 0.2 μm / s in all cases.

【0065】このグラフから分かるように、ほぼ理論値
に近い流速で送液を行うことができている。送液量は流
路の断面積により決定されるため、流速自体に高い精度
は必要ないが、反応時間の制御等の場合には流速の制御
が必要になる場合も想定されるので、流速の精度は優れ
ている方が好ましい。また、このグラフから、反応時間
の制御は、送液側の液体槽の直径を変えることで制御で
きることが分かる。なお、ダイアフラム膜85の外面
(ダイアフラム変形機構が配されている側の面)には、
図11の(a)に示すような突起100を形成しておく
ことが好ましい。この突起100は、樹脂インク等を使
用したスクリーン印刷等により簡単に製作することがで
きる。
As can be seen from this graph, the liquid can be sent at a flow rate close to the theoretical value. Since the flow rate is determined by the cross-sectional area of the flow path, it is not necessary to have high accuracy in the flow rate itself.However, when controlling the reaction time, it may be necessary to control the flow rate. It is preferable that the accuracy is excellent. Further, it can be seen from this graph that the reaction time can be controlled by changing the diameter of the liquid tank on the liquid feeding side. In addition, on the outer surface of the diaphragm film 85 (the surface on the side where the diaphragm deformation mechanism is arranged),
It is preferable to form the protrusion 100 as shown in FIG. The protrusion 100 can be easily manufactured by screen printing using resin ink or the like.

【0066】この突起100の寸法(特に高さ)を、図
11の(b)に示すようにプランジャー90により押圧
した際に所望の変形を起こすような寸法に設定しておけ
ば、図9に示したようもののようにステップモーターに
よる押し込み寸法制御を行わずとも、さらに単純な機構
で送液が実現できる。この寸法設定は、スクリーン印刷
時のマスク厚み等の変更で容易に制御できるものであ
る。図11の(b)に示したものは、市販の単動電磁ア
クチュエータを用いることにより、単にダイアフラム膜
85を押圧する動作のみで所望の送液量を作り出すこと
ができる点で、分析装置の機構が非常に単純化できる利
点を持っている。
If the size (particularly the height) of the protrusion 100 is set so as to cause a desired deformation when pressed by the plunger 90 as shown in FIG. It is possible to realize liquid transfer with a simpler mechanism without controlling the pushing size by the step motor as shown in FIG. This dimension setting can be easily controlled by changing the mask thickness or the like during screen printing. The structure shown in FIG. 11 (b) is a mechanism of the analyzer, in that a commercially available single-acting electromagnetic actuator can be used to produce a desired amount of liquid by simply pressing the diaphragm film 85. Has the advantage that it can be greatly simplified.

【0067】また、さらに簡便な機構として、図11の
(c)に示すようなチップ80の上をローラー101を
転がす方式があげられる。安価に製作できるローラー1
01を用いることと、ダイアフラム膜85の突起100
上を通るようにローラー101で転がすという単純な機
構を用いることから、ダイアフラム変形機構のコストと
位置精度とをさらに下げることが可能となる。ローラー
101が転がる部分に種々の突起物が存在することも考
えられるが、これは予め設計を行い回避できるようにし
ておけばよい。
Further, as a simpler mechanism, there is a method of rolling the roller 101 on the tip 80 as shown in FIG. 11 (c). Roller 1 that can be manufactured at low cost
01, and the protrusion 100 of the diaphragm film 85.
Since a simple mechanism in which the roller 101 rolls so as to pass above is used, it is possible to further reduce the cost and positional accuracy of the diaphragm deformation mechanism. It is conceivable that various protrusions are present in the rolling portion of the roller 101, but this may be designed in advance so that it can be avoided.

【0068】これらは、製作の簡便さ,製作コスト,部
品部材の入手のしやすさ等から、最も適切な方式を選択
する必要性がある。次に、図9に示すダイアフラム変形
機構を用いて図7のチップ80内において送液及び分析
を行う手順を、表1を参照しながら説明する。
For these, it is necessary to select the most appropriate method from the viewpoint of the ease of production, the production cost, the availability of the parts and materials, and the like. Next, referring to Table 1, a procedure for performing liquid transfer and analysis in the chip 80 of FIG. 7 using the diaphragm deformation mechanism shown in FIG. 9 will be described.

【0069】[0069]

【表1】 [Table 1]

【0070】図7のチップ80の8個の液体槽(P槽,
Q槽,D槽,S槽,A槽,B槽,R槽,W槽)のうちS
槽,A槽,B槽以外の5個の液体槽には、図9に示すダ
イアフラム変形機構がそれぞれ装着されている。そし
て、P槽には血液から分離された血漿が充填され、A槽
及びB槽には乾燥した反応試薬が槽の底部に付着されて
いる。また、R槽には緩衝液が充填されている(初期状
態)。このようなチップ80に対する送液及び分析を行
うための操作の内容と、各操作の後の液体槽の状態と
が、表1に示してある。表1に記載した「検体」は液体
槽内に検体が存在することを意味し、「−」は液体槽が
空であることを意味する。また、「乾試A」は乾燥A試
薬、「乾試B」は乾燥B試薬が液体槽内に収納されてい
ることをそれぞれ意味し、「緩衝液」は緩衝液、「試薬
A」はA試薬溶液、「試薬B」はB試薬溶液が液体槽内
に存在することをそれぞれ意味する。さらに、「閉」は
ダイアフラム変形機構のバルブ95を閉状態とする操作
を行うことを示し、「開」は同じく開状態とする操作を
行うことを示す。さらにまた、「押圧」はプランジャー
90でダイアフラム膜85を押圧する操作を行うことを
示し、「NA」はその槽については何の操作も行わない
ことを示す。
The eight liquid tanks of the chip 80 of FIG. 7 (P tank,
Q tank, D tank, S tank, A tank, B tank, R tank, W tank)
The diaphragm deformation mechanism shown in FIG. 9 is attached to each of the five liquid tanks other than the tank, the tank A, and the tank B. The P tank is filled with plasma separated from the blood, and the A and B tanks have dried reaction reagents attached to the bottom of the tank. Further, the R tank is filled with a buffer solution (initial state). Table 1 shows the contents of the operation for performing the liquid feeding and the analysis on the chip 80 and the state of the liquid tank after each operation. "Sample" described in Table 1 means that the sample exists in the liquid tank, and "-" means that the liquid tank is empty. Further, "dry test A" means that the dry A reagent is stored in the liquid tank, "dry test B" means that the dry B reagent is stored in the liquid tank, "buffer solution" is the buffer solution, and "reagent A" is the A solution. Reagent solution, "Reagent B", means that the B reagent solution is present in the liquid bath. Further, “closed” indicates that the operation for closing the valve 95 of the diaphragm deformation mechanism is performed, and “open” indicates that the same operation for opening the valve 95 is performed. Furthermore, "pressing" indicates that the operation of pressing the diaphragm membrane 85 with the plunger 90 is performed, and "NA" indicates that no operation is performed on the tank.

【0071】まず、表1の操作1に示すような操作を初
期状態のチップ80に施すと、送液を行うための緩衝液
(液押し用液体)がチップ80内の流路全体に充填され
る。すなわち、R槽に配されたダイアフラム変形機構に
よってR槽内に充填されている緩衝液が押し出され、W
槽のバルブ95が閉状態とされているため、流路sa
b,sa,s,a,bを通って、S槽,A槽,B槽に流
入する。S槽が満杯になると流路pq,qを通ってQ槽
へ流入するが、P槽は既に検体で満たされているため、
P槽への流路pには流入しない。また、A槽及びB槽に
ついても同様に緩衝液で満杯になると、D槽へ流出して
いく。D槽が満杯になった時点で、バルブ95が開状態
とされているQ槽,D槽,S槽,A槽,B槽には緩衝液
が充填されることとなる。
First, when the operation shown in the operation 1 of Table 1 is applied to the chip 80 in the initial state, the buffer solution (liquid for pushing) for feeding the liquid is filled in the entire flow path in the chip 80. It That is, the diaphragm deformation mechanism arranged in the R tank pushes out the buffer solution filled in the R tank,
Since the tank valve 95 is closed, the flow path sa
It flows through b, sa, s, a, and b into the S tank, A tank, and B tank. When the S tank is full, it flows into the Q tank through the flow paths pq and q, but since the P tank is already filled with the sample,
It does not flow into the flow path p to the P tank. Similarly, in tanks A and B, when they are filled with the buffer solution, they flow out into tank D. When the D tank is full, the Q tank, the D tank, the S tank, the A tank, and the B tank whose valves 95 are opened are filled with the buffer solution.

【0072】このとき、A槽,B槽に収納されていた乾
燥A試薬と乾燥B試薬は緩衝液に溶解するので、A槽,
B槽には各々の試薬溶液が準備される。試薬溶液の濃度
は、液体槽の容積と乾燥試薬の量とで所望の値に設定す
ることができる。このような操作により、試薬の溶解と
送液のための緩衝液の充填とを行うことができ、表1の
状態1に示すような状態とすることができる。次に、表
1の操作2に示すような操作を施すと、検体の希釈が行
われる。すなわち、W槽のバルブ95のみを開状態と
し、P槽及びQ槽に配されたダイアフラム変形機構によ
って検体と緩衝液とを同時に押し出すと、両液がS槽に
流入し、S槽において検体が緩衝液によって希釈され希
釈検体が調整される。希釈の比率は、流路の断面積とダ
イアフラム膜85を変形させる速度(プランジャー90
の挿入速度)とで所望の値に制御することができる。こ
のような操作により、S槽に希釈検体が充填され、表1
の状態2に示すような状態とすることができる。これに
より、S槽には希釈検体、A槽,B槽には各々の試薬溶
液が充填され、反応の準備が整った。
At this time, since the dry A reagent and the dry B reagent stored in the tanks A and B are dissolved in the buffer solution,
Each reagent solution is prepared in the B tank. The concentration of the reagent solution can be set to a desired value by the volume of the liquid tank and the amount of dry reagent. By such an operation, the reagent can be dissolved and the buffer solution for feeding the liquid can be filled, and the state shown in the state 1 of Table 1 can be obtained. Next, when the operation shown in the operation 2 of Table 1 is performed, the sample is diluted. That is, when only the valve 95 of the W tank is opened and the sample and the buffer solution are simultaneously pushed out by the diaphragm deformation mechanism arranged in the P tank and the Q tank, both liquids flow into the S tank and the sample is stored in the S tank. A diluted sample is prepared by diluting with a buffer solution. The dilution ratio depends on the cross-sectional area of the flow path and the speed at which the diaphragm film 85 is deformed (the plunger 90
Insertion speed) can be controlled to a desired value. By such an operation, the S tank is filled with the diluted sample, and
The state may be as shown in state 2. As a result, the S tank was filled with the diluted sample, and the A tank and the B tank were filled with the respective reagent solutions, and the reaction was ready.

【0073】最後に、表1の操作3に示すような操作を
施すと、S槽から希釈検体が、A槽,B槽から各試薬溶
液が押し出され、それぞれ流路s,a,bを通ってW槽
に向かう。すなわち、D槽に配されたダイアフラム変形
機構によってD槽内に充填されている緩衝液が押し出さ
れ、3分岐流路を介してS槽,A槽,B槽は均等に圧力
が伝わる。これにより流路sと流路aとには均等に圧力
が伝達され、流路sと流路aの断面積に応じた流量の液
体(希釈検体とA試薬溶液)が流れる。
Finally, when the operation shown in the operation 3 of Table 1 is performed, the diluted sample is extruded from the S tank and the reagent solutions are extruded from the A tank and the B tank, respectively, and flow through the flow paths s, a and b. To W tank. That is, the buffer solution filled in the D tank is pushed out by the diaphragm deformation mechanism arranged in the D tank, and the pressure is evenly transmitted to the S tank, the A tank, and the B tank through the three-branch flow path. As a result, the pressure is evenly transmitted to the channels s and a, and the liquid (diluted sample and A reagent solution) flows at a flow rate corresponding to the cross-sectional areas of the channels s and a.

【0074】両液は流路saに流入し混合され、流路s
aで検体とA試薬との反応が起こる。混合液は反応しな
がら流路bとの合流点に向かって流れ、流路saを流れ
る時間を反応時間とすれば、流速と流路saの長さとに
より反応時間をコントロールすることができる。検体と
A試薬との反応が予定の時間進行した後、流路bとの混
合点に到達させる。これにより、さらにB試薬と混合し
て反応が起きることによって、最終的な濃度測定が行え
る混合溶液が流路sabに流れることとなる。混合後、
試薬反応系に適合するような適当な反応時間を経て、色
素濃度として標識化される。流速を考慮して十分な反応
時間をとれるように流路sabの長さを設定すれば、反
応後、直ちに、図6で説明したような光学測定装置を使
用して樹脂の基板を通して流路内の溶液の濃度測定が可
能となる。
Both liquids flow into the flow path sa and are mixed to form the flow path s.
At a, the reaction between the sample and the A reagent occurs. The mixed liquid flows toward the confluence with the flow path b while reacting, and the reaction time can be controlled by the flow velocity and the length of the flow path sa, when the reaction time is the time of flowing through the flow path sa. After the reaction between the sample and the reagent A proceeds for a predetermined time, the mixture reaches the mixing point with the flow path b. As a result, the reaction is further caused by mixing with the B reagent, so that the mixed solution capable of performing the final concentration measurement flows into the flow path sab. After mixing
After a reaction time suitable for the reagent reaction system, the dye concentration is labeled. If the length of the flow path sab is set so that a sufficient reaction time can be taken in consideration of the flow velocity, immediately after the reaction, the inside of the flow path is passed through the resin substrate using the optical measuring device as described in FIG. It is possible to measure the concentration of the solution.

【0075】濃度測定が行われた混合液は、W槽(廃液
槽)へ到達し廃液として貯留される。このように、濃度
測定の後のチップ80はそのまま使い捨てにすることが
できるので、分析作業者に検体由来の感染等が発生する
ことがない分析システムを構築することが可能である。
流路の合流点においては混合の比率を試薬反応系毎に調
整する場合があるが、本方式においては液体の流量比で
調整することができる。流路s,aの流量比は、前述し
たように断面積比で決定される。チップ80を成形する
際の母型の作り易さから、通常の場合は溝深さを一定に
することが多いが、溝幅を変更することによっても流路
の断面積を調整することができる。
The mixed solution whose concentration has been measured reaches the W tank (waste liquid tank) and is stored as a waste liquid. As described above, since the chip 80 after the concentration measurement can be disposed as it is, it is possible to construct an analysis system in which an analysis operator is not infected with a sample.
The mixing ratio may be adjusted for each reagent reaction system at the confluence of the flow paths, but in this method, the mixing ratio can be adjusted by the liquid flow rate ratio. The flow rate ratio of the flow paths s and a is determined by the cross-sectional area ratio as described above. In the usual case, the groove depth is often constant because of the ease of forming a mother die when molding the chip 80, but the cross-sectional area of the flow channel can be adjusted by changing the groove width. .

【0076】したがって、試料と試薬との混合比を例え
ば1:2としたい場合には、流路幅の比を1:2に設計
した上、ダイアフラム膜85を単に押圧して送液するだ
けで、1:2の混合比が得られる。もちろん、流路の深
さ、又は、流路の深さと幅の両方を変化させることによ
って断面積を調整してもよい。さらに、外部機構によっ
て流量(流速)の制御を行うことによっても、反応時間
の制御を行うことができる。流速は流量を断面積で割っ
たものであるので、上記の例であれば、混合後に120
秒の反応時間を必要とするため、流速100μm/s
(断面積0.005mm2 、流量500nL/sec)
として、12mmの反応流路を設計することで、反応時
間を確保した。また、連続的に動作させるのではなく、
ダイアフラム膜85の変形を制御して液体の流れを停止
させれば、反応時間は無限大にとれることになり、設計
の自由度が増大する。
Therefore, when it is desired to set the mixing ratio of the sample and the reagent to, for example, 1: 2, the flow channel width ratio is designed to be 1: 2, and the diaphragm film 85 is simply pressed to deliver the liquid. , A mixing ratio of 1: 2 is obtained. Of course, the cross-sectional area may be adjusted by changing the depth of the channel or both the depth and the width of the channel. Furthermore, the reaction time can also be controlled by controlling the flow rate (flow velocity) by an external mechanism. Since the flow velocity is the flow rate divided by the cross-sectional area, in the above example, 120 after mixing
Since a reaction time of seconds is required, the flow rate is 100 μm / s
(Cross section area 0.005 mm 2 , flow rate 500 nL / sec)
As a result, the reaction time was secured by designing a reaction channel of 12 mm. Also, instead of operating continuously,
When the deformation of the diaphragm film 85 is controlled to stop the flow of the liquid, the reaction time becomes infinite, and the degree of freedom in design increases.

【0077】また、本方式では、流路の寸法的な差異が
あっても、濃度標準液を使うことにより校正を行うこと
ができる。あらかじめ濃度が既知の濃度標準液を用意
し、一度、実反応と同じ反応過程を実行して検量線を作
成する。この検量線は、予め既知の濃度に対してどの程
度の信号出力が得られたかという、そのチップでの濃度
と信号との対応を得ることになる。したがって、実際の
検体の測定を行う前に各々のチップ毎の検量線を作成す
れば、流路の寸法や試薬量による濃度の変動を除外した
分析結果を得ることができる。
Further, in this method, even if there is a dimensional difference in the flow path, calibration can be performed by using the concentration standard solution. Prepare a concentration standard solution with a known concentration in advance, and once execute the same reaction process as the actual reaction to create a calibration curve. This calibration curve gives the correspondence between the concentration and the signal at the chip, which is how much signal output is obtained for a known concentration in advance. Therefore, if a calibration curve is created for each chip before actual measurement of a sample, it is possible to obtain an analysis result that excludes fluctuations in concentration due to the dimensions of the flow channel and the amount of reagent.

【0078】また、本方式は、完全に密閉された流路内
で送液を行うため、気泡等の外乱要因が発生しにくく、
また、何らかの原因で発生した場合でもプランジャー9
0で強制的に押し流してしまう機能を有するため、測定
系に与える外乱要因にはなりにくい。次に、実際に検体
の分析を行った結果を説明する。検体としては標準血清
(脂質測定用、デタミナ−、協和メディックス社製)を
用い、グッド緩衝液(50mM、pH7.0、同仁化学
研究所社製)で希釈して、コレステロール濃度を0,5
0,100mg/dLに調製したものをサンプルとして
用いた。また、試薬溶液としてはコレステロール測定用
試薬キットであるHAテストワコー(和光純薬社製)を
使用し、酵素液A及び酵素液Bをそれぞれ図7のチップ
のA槽,B槽に封入した。なお、ダイアフラム膜85に
はPTFE膜を用い、プランジャー90でPTFE膜を
押圧することにより送液を行った。
Further, according to the present method, since the liquid is sent in the completely closed flow path, the disturbance factors such as bubbles are less likely to occur,
In addition, even if it occurs for some reason, the plunger 9
Since it has a function of forcibly washing off at 0, it is unlikely to be a disturbance factor given to the measurement system. Next, the result of actual analysis of the sample will be described. As a sample, standard serum (for lipid measurement, determiner, manufactured by Kyowa Medix Co., Ltd.) was used and diluted with Good buffer (50 mM, pH 7.0, manufactured by Dojindo Laboratories) to give a cholesterol concentration of 0.5.
What was adjusted to 0,100 mg / dL was used as a sample. Further, HA test Wako (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a reagent kit for cholesterol measurement, was used as the reagent solution, and the enzyme solution A and the enzyme solution B were sealed in tanks A and B of the chip of FIG. 7, respectively. A PTFE film was used as the diaphragm film 85, and liquid was sent by pressing the PTFE film with the plunger 90.

【0079】また、検出装置としては、独自に構成した
周波数1kHzのロックイン方式の熱レンズ測定装置
(対物レンズのNA0.4)を用いた。そして、励起光
として波長630nm,照射位置強度2.8mWのレー
ザー光を用い、プローブ光として波長780nm,照射
位置強度3.2mWのレーザー光を用いて、熱レンズ信
号を測定した。さらに、用いたチップの流路は、深さ5
0μm、幅100〜200μmで、検体用の液体槽の容
積は2μL、試薬溶液用の液体槽の容積は2μLであ
る。
As the detecting device, a lock-in type thermal lens measuring device (NA of objective lens: 0.4) with a frequency of 1 kHz, which was uniquely constructed, was used. Then, the thermal lens signal was measured using a laser beam having a wavelength of 630 nm and an irradiation position intensity of 2.8 mW as the excitation light and using a laser beam having a wavelength of 780 nm and an irradiation position intensity of 3.2 mW as the probe light. Further, the flow path of the used chip has a depth of 5
The volume of the liquid tank for the sample is 2 μL, and the volume of the liquid tank for the reagent solution is 2 μL.

【0080】分析結果を図12のグラフに示す。グラフ
から分かるように、調整した希釈検体中のコレステロー
ル濃度と、熱レンズ測定により得られた熱レンズ信号の
出力とには、高い相関性があった。この結果から、該チ
ップにより生化学的測定が実施可能であることが明白と
なった。
The analysis result is shown in the graph of FIG. As can be seen from the graph, there was a high correlation between the cholesterol concentration in the adjusted diluted sample and the output of the thermal lens signal obtained by the thermal lens measurement. From this result, it became clear that biochemical measurement can be performed by the chip.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上のように、本発明の分析装置は、P
OC分析等をはじめとする種々の分析を簡便且つ正確に
行うことができる。また、本発明の送液機構は、前記分
析装置における液体の送液に好適で、小型且つ低コスト
である。
As described above, the analyzer of the present invention is
Various analyzes including OC analysis can be performed easily and accurately. Further, the liquid feeding mechanism of the present invention is suitable for liquid feeding in the analyzer, and is small in size and low in cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の分析装置のチップの構成を説明する断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a chip of an analyzer according to the present invention.

【図2】本発明の送液機構において採用されるダイアフ
ラム機構を説明する断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a diaphragm mechanism adopted in the liquid feeding mechanism of the present invention.

【図3】本発明の分析装置のチップの流路構成を説明す
る模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a channel configuration of a chip of the analyzer of the present invention.

【図4】本発明の分析装置の一実施形態の構成を説明す
る模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of an embodiment of an analyzer of the present invention.

【図5】図4の分析装置の変形例の構成を説明する模式
図である。
5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a modified example of the analyzer of FIG.

【図6】本発明の分析装置の全体構成を説明する概念図
である。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the overall configuration of the analyzer of the present invention.

【図7】実施例の分析装置のチップの流路構成を説明す
る模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a flow path configuration of a chip of an analyzer according to an example.

【図8】実施例の分析装置のチップの構成を説明する断
面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the chip of the analyzer of the example.

【図9】実施例の分析装置のダイアフラム変形機構の構
成を説明する断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a diaphragm deformation mechanism of the analyzer of the example.

【図10】プランジャーの挿入長と液体の流速との相関
を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the correlation between the insertion length of the plunger and the flow velocity of the liquid.

【図11】図9のダイアフラム変形機構の変形例の構成
を説明する断面図である。
11 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a modified example of the diaphragm deforming mechanism of FIG.

【図12】検体中のコレステロール濃度と熱レンズ信号
の出力との相関を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the correlation between the cholesterol concentration in a sample and the output of a thermal lens signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,40,80 チップ 10,81 平板状部材 10a,81a 溝 10b 板面 11,82 カバーシート 12,84 キャピラリ 14,83 液体槽 15,85 ダイアフラム膜 L 液体 43,90 プランジャー 91 回転モーター 93 シリンダ 94 カプラー 95 バルブ 100 突起 101 ローラー 1,40,80 chips 10,81 Flat plate member 10a, 81a groove 10b Board surface 11,82 Cover sheet 12,84 capillaries 14,83 Liquid tank 15,85 diaphragm membrane L liquid 43,90 Plunger 91 rotary motor 93 cylinders 94 coupler 95 valves 100 protrusions 101 roller

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Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 壁体に囲まれて形成された液体槽の容積
を変化させることによって、前記液体槽に満たされた液
体を前記液体槽に連結された流路に送る、又は、前記流
路若しくは前記流路に連結された別の液体槽に収納され
た液体を前記液体槽に送る送液機構であって、 前記壁体の少なくとも一部が、前記液体槽の内部又は外
部に向かって突出するように変形可能な弾性を有する隔
壁で構成されていることを特徴とする送液機構。
1. A liquid filled in the liquid tank is sent to a flow path connected to the liquid tank by changing the volume of the liquid tank formed surrounded by a wall body, or the flow path. Alternatively, in a liquid sending mechanism that sends a liquid stored in another liquid tank connected to the flow path to the liquid tank, at least a part of the wall body projects toward the inside or the outside of the liquid tank. A liquid delivery mechanism characterized by being constituted by a partition wall having elasticity that can be deformed.
【請求項2】 前記隔壁を押圧して又は引いて変形させ
る隔壁変形手段を備えることを特徴とする請求項1に記
載の送液機構。
2. The liquid feeding mechanism according to claim 1, further comprising partition wall deforming means for deforming by pressing or pulling the partition wall.
【請求項3】 前記隔壁変形手段は、直線運動しつつ前
記隔壁を押圧する又は引くプランジャーを備えることを
特徴とする請求項2に記載の送液機構。
3. The liquid delivery mechanism according to claim 2, wherein the partition deforming means includes a plunger that presses or pulls the partition while linearly moving.
【請求項4】 前記隔壁変形手段は、前記プランジャー
を収納し前記プランジャーの直線運動を案内するシリン
ダと、前記プランジャーを直線運動させる駆動手段と、
前記シリンダの端部に配され前記隔壁を前記液体槽の外
側から囲って密閉するカプラーと、前記カプラーに囲ま
れた部分の気体の出入りを制御するバルブと、を備える
ことを特徴とする請求項3に記載の送液機構。
4. The partition deformation means includes a cylinder that accommodates the plunger and guides the linear movement of the plunger, and a drive means that linearly moves the plunger.
A coupler provided at an end of the cylinder for enclosing and sealing the partition wall from the outside of the liquid tank, and a valve for controlling gas flow in and out of a portion surrounded by the coupler. The liquid feeding mechanism according to item 3.
【請求項5】 前記隔壁変形手段は、前記隔壁を押圧す
るローラを備えることを特徴とする請求項2に記載の送
液機構。
5. The liquid delivery mechanism according to claim 2, wherein the partition deformation means includes a roller that presses the partition.
【請求項6】 前記隔壁の外面に突起を設けたことを特
徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の送液機構。
6. The liquid feeding mechanism according to claim 2, wherein a protrusion is provided on an outer surface of the partition wall.
【請求項7】 前記隔壁を、気体は透過し液体は透過し
ない素材で構成したことを特徴とする請求項1〜6のい
ずれかに記載の送液機構。
7. The liquid feeding mechanism according to claim 1, wherein the partition wall is made of a material that is permeable to gas and impermeable to liquid.
【請求項8】 前記素材は、疎水性を有する多孔質膜で
あることを特徴とする請求項7に記載の送液機構。
8. The liquid transfer mechanism according to claim 7, wherein the material is a porous film having hydrophobicity.
【請求項9】 前記多孔質膜が有機ポリマーで形成され
ていることを特徴とする請求項8に記載の送液機構。
9. The liquid sending mechanism according to claim 8, wherein the porous film is formed of an organic polymer.
【請求項10】 液体状の試料、又は、液体状の試料及
び液体状の試薬の混合液を流路内に流して、前記試料又
は前記混合液中の所定成分を分析する分析装置であっ
て、 前記試料又は前記混合液が充填される液体槽と、前記液
体槽に連結された前記流路と、を有するチップと、 請求項1〜9のいずれかに記載の送液機構と、を備える
ことを特徴とする分析装置。
10. An analyzer for analyzing a predetermined component in the sample or the mixed liquid by flowing a liquid sample or a mixed liquid of the liquid sample and the liquid reagent into a channel. A chip having a liquid tank filled with the sample or the mixed liquid and the flow path connected to the liquid tank, and the liquid sending mechanism according to claim 1. An analyzer characterized by the above.
【請求項11】 前記チップは一対の平板状部材が張り
合わされて構成されており、この一対の平板状部材のう
ち少なくとも一方は板面に溝を備え、前記溝を備えた板
面を内側にして張り合わせることにより前記流路が形成
されていることを特徴とする請求項10に記載の分析装
置。
11. The chip is constituted by laminating a pair of flat plate-like members, and at least one of the pair of flat plate-like members has a groove on a plate surface, and the plate surface having the groove is an inner side. The analyzer according to claim 10, wherein the flow path is formed by laminating the channels.
【請求項12】 前記チップは乾燥した試薬が収納され
ている液体槽を備えていて、この液体槽に溶解液を装入
して前記試薬を前記溶解液で溶解することにより、前記
液体状の試薬を前記チップ内で調製することが可能とな
っていることを特徴とする請求項10又は11に記載の
分析装置。
12. The chip is provided with a liquid tank in which a dried reagent is stored, and a solution is charged into the liquid tank and the reagent is dissolved by the solution to obtain the liquid state. The analysis device according to claim 10 or 11, wherein a reagent can be prepared in the chip.
【請求項13】 複数の液体槽又は複数の流路内の液体
を液押し用液体で押し流すことにより同時に移動させる
機構を備える分析装置であって、 請求項1〜9のいずれかに記載の送液機構により送液さ
れる前記液押し用液体が流れる液押し用流路を、前記複
数の液体槽又は前記複数の流路にそれぞれ連結したこと
を特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載の分析
装置。
13. An analyzer according to claim 1, further comprising a mechanism for simultaneously moving the liquids in the plurality of liquid tanks or the plurality of channels by the liquid for liquid pushing. 13. The liquid pushing flow path through which the liquid pushing liquid sent by a liquid mechanism flows is connected to the plurality of liquid tanks or the plurality of flow passages, respectively. The analyzer described.
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