JP2004226403A - 蛋白質検出用流動システム及び蛋白質検出方法 - Google Patents

蛋白質検出用流動システム及び蛋白質検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】生物学的試料内での蛋白質検出のための自動化された流動システムを提供する。
【解決手段】蛋白質検出用流動システムは、試料格納容器と、染料格納容器と、複数の標準試料格納容器とを含む。各々の格納容器には、上部疎水性隔壁と、下部疎水性隔膜と、液体流入口とが設けられて構成されたカートリッジ格納容器部と、流入口、抗体、及び放出ポートを有する試料反応部と、流入口、抗体、及び放出ポートを有する複数の標準試料反応部と、染料格納容器の液体流出口と連結される染料流入口、及び緩衝溶液流入ポートを有する染料/緩衝溶液流入部とを含む微細流動チャンネルを備えるカートリッジと、各々の格納容器の圧縮空気流入口と弁11cを通じて連結される圧縮空気貯蔵部と、緩衝溶液流入ポートと弁11bを通じて連結される緩衝溶液貯蔵部と、前記試料反応部及び標準試料反応部での抗原抗体反応による色変化を測定する検出部と、を含む。
【選択図】図4

Description

本発明は生物学的検出装置に係り、より詳細には、生物学的試料から蛋白質を検出するための、自動化された流動システムに関する。
生物学的試料に特定蛋白質が存在するか否かを測定することは大部分の疾病診断の基本的な方法として利用されている。そのような方法として、酵素免疫測定法(Enzyme−linked immunosorbent assay、ELISA)、放射免疫測定法(Radioimmunoassay、RIA)、蛍光測定法、核磁気共鳴分光器、及び比色測定法などの方法が使われており、その中でもELISAが最も普遍的に使われてきた。
ELISAは特定蛋白質を検出する上で、大きくわけて3つの技術を含む。具体的には、ELISAに含まれる技術として、1)検出対象となる蛋白質に結合でき、基質に付着されるか、または酵素で標識されうる抗体を含む抗原−抗体間の化学反応技術、2)酵素と基質との反応によって基質の色が変化し、このような色変化を光学的に測定する検出反応技術、及び3)多様な流体の所定順序によるマルチウェルプレート(複数のウェルが形成された板材)への供給と、それぞれの流体の供給段階間になされるプレートの洗浄とを含む流体操作技術がある。
しかし、ELISAと関連する前記3つの技術のうち、特に流体操作技術はマルチウェルプレートに流体をピペットし、また流体を洗浄するに当って、それぞれのテストを行う度に多くの手作業を要するため、熟練された作業者を必要とし、時間がかかる。したがって、このような流体操作過程を自動化させて蛋白質検出をさらに容易にし、検出にかかる時間を短縮する必要がある。
このような必要性に応じて、マルチウェルプレートを使用して蛋白質を検出するに当って、各容器の内容物を操作して分析するのに使われる色々な自動化装置が開発されている。
幾つかの例を挙げれば、特許文献1は「少量容積の制御操作用マイクロ流体工学装置」について開示しており、これは一連のチャンネルを利用してマイクロチャンネル内で物質を極小容積に区分けして輸送する方法に関する。
また、特許文献2は「テストサンプルで分子イベントを探知及び糾明するシステム及び方法」について開示しており、これは流体格納容器と、入射テスト信号を伝送するように作動される信号供給源と、測定プローブと、信号探知部とを含んでおり、テストサンプル内で多様な分子イベントを探知する分子探知システムに関する。
また、特許文献3は「自動化された測定装置」について開示しており、これはクラスターを形成するように配置された操作可能な複数の管腔(lumen)を有する自動化された分析システムであり、それぞれのクラスターでは試料の流入及び放出が独立的に調節される。また前記分析システムは、システム全体を洗浄できる独特の洗浄システムを具備している。
しかし、前記言及した従来の自動化装置は、試料の流入、チャンネルの洗浄、染料の流入、チャンネルの再洗浄、及び試料検出に至るまでの一連の過程を一つの段階として自動化するのに限界があるだけでなく、このような自動化装置を駆動させるために、それぞれの過程に対応して別途の動力源を必要とするという問題があった。また、複雑な装置構成によって装備駆動に専門的な知識を保有した人を必要とするために維持及び補修に難点があり、装備が高コストで経済性が落ちるという問題点もあった。
大韓民国特許公開公報第2002−43553号 大韓民国特許公開公報第2002−71853号 米国特許第6,033,911号公報
本発明が解決しようとする技術的課題は、ELISAを利用して生物学的試料から特定蛋白質を検出するに当って、試料導入から試料検出に至るまでの一連の過程を一つの段階として自動化させることができ、簡単な装置構成で作業者の手作業を減らして労働力を節減でき、熟練された作業者の操作なしでも短時間内に生物学的試料から特定蛋白質を検出できる自動化された流動システム及びその方法を提供するところにある。
前記技術的課題を達成するために本発明は、試料を格納する試料格納容器と、染料を格納する染料格納容器と、濃度の相異なる既知濃度の試料を格納する複数の標準試料格納容器とを含み、当該試料格納容器、当該染料格納容器、及び当該標準試料格納容器のそれぞれには、圧縮空気流入口と連結された上部疎水性隔壁と、液体流出口と連結された下部疎水性隔膜と、液体流入口とが設けられて構成されたカートリッジ格納容器部と、前記試料格納容器の液体流出口と連結された試料流入口、内面に付着された抗体、及び液体放出ポートを有する試料反応部と、前記標準試料格納容器の液体流出口と連結された標準試料流入口、内面に付着された抗体、及び液体放出ポートを有する複数の標準試料反応部と、前記染料格納容器の液体流出口と連結される染料流入口、及び緩衝溶液流入ポートを有する染料/緩衝溶液流入部とを含む微細流動チャンネルを備えるカートリッジと、前記試料格納容器、染料格納容器、及び標準試料格納容器のそれぞれの圧縮空気流入口と弁を通じて連結される圧縮空気貯蔵部と、前記緩衝溶液流入ポートと弁を通じて連結される緩衝溶液貯蔵部と、前記試料反応部及び標準試料反応部での抗原−抗体反応の程度を染料による色変化の程度として測定する検出部と、を含むことを特徴とする生物学的試料中の蛋白質を検出するための蛋白質検出用流動システムを提供する。
また本発明は、上記の蛋白質検出用流動システムを使用して試料中の蛋白質を検出する蛋白質検出方法において、前記圧縮空気流入口を通じて圧縮空気を供給することによって前記試料格納容器及び標準試料格納容器から試料及び標準試料を試料反応部及び標準試料反応部に供給して抗原−抗体反応を誘導する段階と、前記緩衝溶液流入ポートを通じて緩衝溶液を供給して前記試料反応部及び標準試料反応部を洗浄する段階と、前記圧縮空気流入口を通じて圧縮空気を供給することによって前記染料格納容器から染料を染料/緩衝溶液流入部に、次いで、前記試料反応部及び標準試料反応部に供給する段階と、前記緩衝溶液流入ポートを通じて緩衝溶液を供給して前記試料反応部及び標準試料反応部を洗浄する段階と、前記試料反応部及び前記標準試料反応部での色変化データを利用して試料中の蛋白質の存在の有無を検出し、かつその濃度を測定する段階と、を含む方法を提供する。
本発明は、ELISAを利用して生物学的試料から特定蛋白質を検出するに当って、試料導入から試料検出に至るまでの一連の過程を一つの段階として自動化でき、簡単な装置構成で作業者の手作業を減らして労働力が節減でき、熟練された作業者の操作なしでも短時間内に生物学的試料から特定蛋白質が検出できる自動化された流動システム及びその方法を提供できる。
以下、図1〜図5を参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。
本発明の一実施の形態による自動化された流動システムは、大きくわけて、着脱可能なカートリッジ、圧縮空気貯蔵部、緩衝溶液貯蔵部、及び検出部で構成される。
本発明による自動化された流動システムのカートリッジは、試料、標準試料及び染料それぞれに対する格納容器を含む(以下、試料に対する格納容器、標準試料に対する格納容器、及び染料に対する格納容器を合せて「カートリッジ格納容器部」9という)。
試料に対する格納容器(以下、「試料格納容器」という)は、本発明によって検出しようとする蛋白質を含む生物学的試料を格納するものである。このような生物学的試料は、検出しようとする蛋白質を含み、かつ酵素免疫分析法によって検出できる試料であれば制限がなく、血液、小便、脳脊髓液、唾液、組織液等よりなる群から選択されうる。
標準試料に対する格納容器(以下、「標準試料格納容器」という)には既知濃度の検出される蛋白質についての標準溶液が格納されている。このような標準試料により得られた標準濃度曲線に検出しようとする蛋白質を含む生物学的試料についての数値を代入することによって、該当生物学的試料内での検出しようとする蛋白質濃度が計算できる。
染料に対する格納容器(以下、「染料格納容器」という)には、検出しようとする蛋白質と特異的に結合し、かつ後述するように微細流動チャンネル10の内部表面に付着される抗体13を標識できる染料が格納される。本発明で使用可能な染料としては、抗原(生物学的試料内の検出しようとする蛋白質)−抗体(微細流動チャンネル10の内部表面に付着された抗体13)反応によって光検出器による検出が可能な信号を出すことができるものであれば制限がなく、望ましくは、蛍光、化学発光または燐光などの信号を出す染料が使われうる。
前記カートリッジ格納容器部を含むカートリッジの材質はアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂及びポリプロピレン樹脂などであり、カートリッジの大きさは横5〜10cm、縦2〜5cm、及び高さ2〜5cmであることが望ましく、それぞれの格納容器は100〜500μm体積の液体を収容できるものが望ましい。
本実施の形態のカートリッジ格納容器部9は分析対象となる生物学的試料格納容器1つ、染料格納容器1つないし2つ、及び標準試料格納容器2つないし3つを含む。
また、カートリッジ格納容器部9の試料格納容器、染料格納容器、及び標準試料格納容器のそれぞれは、圧縮空気流入口6と連結された上部疎水性隔壁7によって上端が密閉され、液体流出口と連結された下部疎水性隔壁8によって下端が密閉されている。このような上部疎水性隔壁7及び下部疎水性隔壁8は多孔性であって、大気圧下で空気は通過させるが、液体は通過させないように設計され、下部疎水性隔壁8の平均気孔の大きさが上部疎水性隔壁7の平均気孔の大きさより大きく設計されることが望ましい。
望ましくは、このような隔壁7,8はポリテトラフルオロエチレン膜よりなるものであって、上部疎水性隔壁7は直径0.2〜1μmの穿孔を有し、下部疎水性隔壁8は直径2〜20μmの穿孔を有することによって、上部疎水性隔壁7は下部疎水性隔壁8に比べて相対的に高圧力が加えれる時にのみ所定の液体が通過される。例えば、上部疎水性隔壁7は直径0.45μmの穿孔を有し、下部疎水性隔壁8は直径10μmの穿孔を有する場合、水に対する通過圧力(通過させるのに必要な圧力)は前者が2気圧であるのに対して、後者は0.1気圧となる。上部疎水性隔壁及び下部疎水性隔壁とカートリッジ格納容器部9との間の間隙はオーリング(O−ring)などを使用して密封できる。
カートリッジ格納容器部9の各格納容器(試料格納容器、染料格納容器、及び標準試料格納容器)の上端及び下端が上記のように相異なる穿孔を有する疎水性隔壁7、8によって密閉されることによって、圧縮空気流入口6を通じてカートリッジ格納容器部9に所定の圧力が加えられる場合には液体が格納容器の上部疎水性隔壁7には放出されないが、下部疎水性隔壁8を通じては放出される。なお、試料格納容器、染料格納容器、及び標準試料格納容器のそれぞれには、各液体を入れる際に使用される液体流入口が設けられていてもよい。
下部疎水性隔壁8を通じて放出された液体は微細流動チャンネル10に向かう。微細流動チャンネル10は図1のような平面構造を有する。さらに、図1に対して細かい構成を付加して示した図2を参照すれば、試料格納容器1つ、染料格納容器2つ、及び標準試料格納容器3つを含む流動システムにおいて、微細流動チャンネル10は、1つの試料反応部、3つの標準試料反応部、および2つの染料/緩衝溶液流入部を含む。試料反応部は、前記試料格納容器の液体流出口と連結された試料流入口1と、内面に付着された抗体13と、放出ポート5とを有する。また、標準試料反応部は、標準試料格納容器の液体流出口と連結された標準試料流入口2と、内面に付着された抗体13と、放出ポート5とを有する。さらに、微細流動チャンネル10は、前記染料格納容器の液体流出口と連結された染料流入口3と、緩衝溶液流入ポート4とを有する。
微細流動チャンネル10は、チャンネル内部の4つの反応領域(試料反応部の反応領域が1つと標準試料反応部の反応領域が3つ)において、検出しようとする蛋白質と特異的に結合する抗体13が付着されており、液体が前記領域を通過した後に廃ガス及び廃液体を外部に放出する4つの放出ポート5と連結されている。
望ましくは、前記試料反応部と各標準試料反応部とは容積が同一であり、同じ圧力が試料格納容器及び標準試料格納容器に加えられる場合に、同じ体積の試料及び標準試料が試料反応部及び標準試料反応部を通過するように設計される。また、前記染料/緩衝溶液流入部の染料流入口3から前記試料反応部の放出ポート5までの微細チャンネル長と、前記染料/緩衝溶液流入部の染料流入口3から前記標準試料反応部の放出ポート5までの微細チャンネル長とが同一に設計されることが望ましい。また緩衝溶液流入ポート4から前記試料反応部の放出ポート5までの微細チャンネル長と、緩衝溶液流入ポート4から前記標準試料反応部の放出ポート5までの微細チャンネル長とも同一に設計されることが望ましい。このような設計によれば、圧縮空気流入口6から同じ圧力が加えれる場合に、試料及び標準試料に対して同じ速度で同じ体積の染料及び緩衝溶液が流れることを可能にする。
微細流動チャンネル10はポリジメチルシロキサン(polydimethylsiloxan,PDMS)基板、ガラス基板、又はシリコン基板に成形され、チャンネルの幅は50〜500μm、深さは10〜200μmに製作されうる。成形された基板はガラスチップと接合させ、オーリングなどを利用してカートリッジに密封できる。
以上のように、カートリッジ格納容器部9、及び微細流動チャンネル10を含むカートリッジを説明したが、これらカートリッジ格納容器部9及びカートリッジ以外にも、本発明の流動システムは、弁11cを通じてカートリッジ格納容器部の圧縮空気流入口6と連結される圧縮空気貯蔵部と、弁11bを通じて緩衝溶液流入ポート4と連結される緩衝溶液貯蔵部と、前記試料反応部及び標準試料反応部での抗原−抗体反応の程度を染料による色変化の程度として測定する検出部とを含む。
圧縮空気及び緩衝溶液はそれぞれ圧縮空気貯蔵容器及び緩衝溶液貯蔵容器に格納され、それぞれの格納容器に連結された同じポンプ12によって圧縮されることによって格納容器からカートリッジに移動する。
本発明の流動システムで使われる検出部は、微細流動チャンネル10内の試料及び標準試料に対する色変化データを測定する光検出器を含む。光検出器は蛍光、化学発光または燐光などの信号を検出できるものならば制限がなく、当業界で広く使われる通常の光検出器が使われうる。したがって、光検出器及び色変化データについての詳しい説明は省略する。
本発明の流動システムは、またカートリッジと圧縮空気貯蔵部、カートリッジと緩衝溶液貯蔵部、及びカートリッジと外部間の流体交換通路となる流体ポートを含む。このような流体ポートには、カートリッジ格納容器9それぞれの上端に設置されて圧縮空気貯蔵容器からの圧縮空気が流入される圧縮空気流入口6、微細流動チャンネル10に連結されて緩衝溶液が流入される緩衝溶液流入ポート4、及び微細流動チャンネル10に連結されて微細流動チャンネル10からの廃ガス及び廃液体をカートリッジ外部に放出する放出ポート5がある。
前記圧縮空気流入口6、緩衝溶液流入ポート4、及び放出ポート5はコンピュータなどの自動化された調節システムによって作動する弁11(11a、11b、11c)によって流体のフローが調節される。具体的には、弁11はコンピュータで操作されるLabView(登録商標)などの調節手段によって調節され、それぞれの流体ポートはその機能及び特性に合う弁11と連結される。
望ましくは、圧縮空気流入口6に連結された弁は、弁が閉じられた場合には圧縮空気流入口6を外部空気に通じさせ、弁が開いた場合には圧縮空気流入口6をポンプ12に通じさせる3方向弁である。
また、緩衝溶液流入ポート4に連結された弁は、弁が閉じられた場合には緩衝溶液貯蔵部と微細流動チャンネル10相互間の緩衝溶液の移動を遮断し、弁が開いた場合には移動を可能にする2方向弁である。
また、放出ポート5に連結された弁は、弁が閉じられた場合には廃ガス及び廃液体の放出を遮断し、弁が開いた場合には放出を可能にする2方向弁である。
以上のように説明したカートリッジ格納容器部9、微細流動チャンネル10、圧縮空気流入口6、緩衝溶液流入ポート4及び放出ポート5を含む本発明によるカートリッジに関する模式図を図3に図示し、カートリッジをコンピュータグラフィックによって再現した3次元概要図を図5に図示した。このようなカートリッジは本発明の自動化された流動システムにおいて着脱自在に設計されることが望ましく、カートリッジ内の試料に対する色変化データの測定、カートリッジの交換、修理、維持作業などが容易に行われるように設計されることが望ましい。
図4にはカートリッジ、圧縮空気貯蔵部、緩衝溶液貯蔵部及び検出部を含む本発明の自動化された流動システムに関する模式図を示した。なお、図4では、試料として血液試料を用いる場合を例にとって示している。
本発明の一実施の形態として、本発明による試料中の蛋白質検出方法は、まず圧縮空気流入口6を通じて圧縮空気を供給することによって、前記試料格納容器及び標準試料格納容器から試料及び標準試料を試料反応部及び標準試料反応部に供給して抗原−抗体反応を誘導する段階を含む。
圧縮空気の供給は圧縮空気貯蔵部に連結されたポンプ12のスイッチを作動させることによって開始され、ポンプ12は圧縮空気貯蔵部及び緩衝溶液貯蔵部に所定の圧力を加えるが、このような状態ではあらゆる弁11が閉じられた状態であるためにカートリッジは何の影響も受けない。しかし、自動化された弁調節システムによって試料格納容器及び標準試料格納容器の弁11が開放されれば試料及び標準試料が微細流動チャンネル10を通過して流れ、結果的に試料及び標準試料が試料反応部及び標準試料反応部に供給されてチャンネル内面に付着された抗体と試料及び標準試料中の抗原間に抗原−抗体反応が行われる。
次の段階は、試料及び標準試料が格納容器から十分に放出されれば、試料格納容器に連結された圧縮空気流入口6の弁11が弁調節システムによって閉鎖され、緩衝溶液流入ポート4及び放出ポート5の弁11が開放されることによって微細流動チャンネル10に連結された緩衝溶液流入ポート4を通じて緩衝溶液が流入され、微細流動チャンネル10が緩衝溶液で充填される。微細流動チャンネル10を完全に充填した後、緩衝溶液はカートリッジ格納容器9の上部疎水性隔壁7に至るまでカートリッジ格納容器9を充填する。このようになれば試料及び標準試料の格納容器が緩衝溶液で充填されて洗浄され、試料反応部及び標準試料反応部も緩衝溶液により洗浄される。
前記洗浄段階以後には、再び弁調節システムによって染料格納容器に連結された圧縮空気流入口6の弁11が開放され、緩衝溶液流入ポート4の弁11が閉鎖されることによって、染料格納容器から染料が放出され、放出された染料は染料/緩衝溶液流入部の染料流入口3を通じて微細流動チャンネル10に供給される。この時、染料流入口3から試料及び標準試料反応部の放出ポート5までの距離はすべて同一なので、抗体13が付着された試料及び標準試料反応部に流れる染料溶液の量は同一になる。
染料溶液が十分に放出された後には、染料格納容器に連結された圧縮空気流入口6の弁11が閉鎖され、緩衝溶液流入ポート4の弁11が開放されることによって緩衝溶液が全体チャンネルを流れながら試料反応部及び標準試料反応部の残余染料を再び洗浄する段階が行われる。
最後に、洗浄されたカートリッジの試料反応部及び標準試料反応部での色変化データを光検出器を通じて測定することによって試料中の蛋白質の存在如何が検出でき、標準試料に対する濃度曲線を利用して試料中の蛋白質濃度を測定できるようになる。
本発明は、特定蛋白質の検出に用いられるELISAを一つのプロセスに自動化させることによってさらに簡単かつ便利に病気を診断するのに利用できる。
本発明の微細流動チャンネルに関する模式図である。 試料、標準試料、染料、及び緩衝溶液に対する流入口、及び微細流動チャンネルの内部表面に付着された抗体が図示された微細流動チャンネルに関する模式図である。 本発明のカートリッジに関する模式図である。 カートリッジ、圧縮空気貯蔵部、緩衝溶液貯蔵部及び検出部を含む本発明の自動化された流動システムに関する模式図である。 本発明のカートリッジをコンピュータグラフィックによって再現した3次元概要図である。
符号の説明
1 試料流入口、
2 標準試料流入口、
3 染料流入口、
4 緩衝溶液流入ポート、
5 放出ポート、
6 圧縮空気流入口、
7 上部疎水性隔壁、
8 下部疎水性隔壁、
9 カートリッジ格納容器部、
10 微細流動チャンネル、
11 弁、
12 ポンプ、
13 抗体。

Claims (12)

  1. 試料を格納する試料格納容器と、染料を格納する染料格納容器と、濃度の相異なる既知濃度の試料を格納する複数の標準試料格納容器とを含み、当該試料格納容器、当該染料格納容器、及び当該標準試料格納容器のそれぞれには、圧縮空気流入口と連結された上部疎水性隔壁と、液体流出口と連結された下部疎水性隔膜と、液体流入口とが設けられて構成されたカートリッジ格納容器部と、
    前記試料格納容器の液体流出口と連結された試料流入口、内面に付着された抗体、及び液体放出ポートを有する試料反応部と、前記標準試料格納容器の液体流出口と連結された標準試料流入口、内面に付着された抗体、及び液体放出ポートを有する複数の標準試料反応部と、前記染料格納容器の液体流出口と連結される染料流入口、及び緩衝溶液流入ポートを有する染料/緩衝溶液流入部とを含む微細流動チャンネルを備えるカートリッジと、
    前記試料格納容器、染料格納容器、及び標準試料格納容器のそれぞれの圧縮空気流入口と弁を通じて連結される圧縮空気貯蔵部と、
    前記緩衝溶液流入ポートと弁を通じて連結される緩衝溶液貯蔵部と、
    前記試料反応部及び標準試料反応部での抗原−抗体反応の程度を染料による色変化の程度として測定する検出部と、を含むことを特徴とする生物学的試料中の蛋白質を検出するための蛋白質検出用流動システム。
  2. 前記上部疎水性隔壁及び下部疎水性隔壁は大気圧下で空気は通過させるが、液体は通過させないことを特徴とする請求項1に記載の蛋白質検出用流動システム。
  3. 前記上部疎水性隔壁及び下部疎水性隔壁は多孔性であり、前記下部疎水性隔壁の平均気孔が前記上部疎水性隔壁の平均気孔より大きいことを特徴とする請求項1に記載の蛋白質検出用流動システム。
  4. 前記上部疎水性隔壁の平均気孔の直径は0.2ないし1μmであり、前記下部疎水性隔壁の平均気孔の直径は2ないし20μmであることを特徴とする請求項3に記載の蛋白質検出用流動システム。
  5. 前記上部疎水性隔壁及び前記下部疎水性隔壁は多孔性ポリテトラフルオロエチレン膜で形成されることを特徴とする請求項1に記載の蛋白質検出用流動システム。
  6. 前記圧縮空気貯蔵部及び前記緩衝溶液貯蔵部に連結されるポンプをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の蛋白質検出用流動システム。
  7. 前記試料反応部と前各標準試料反応部とは容積が同一であることを特徴とする請求項1に記載の蛋白質検出用流動システム。
  8. 前記染料/緩衝溶液流入部の染料流入口から前記試料反応部の液体放出ポートまでの微細チャンネル長と当該塗料流入口から前記標準試料反応部の液体放出ポートまでの微細チャンネル長とは同一であることを特徴とする請求項1に記載の蛋白質検出用流動システム。
  9. 前記染料/緩衝溶液流入部の緩衝溶液流入ポートから前記試料反応部の液体放出ポートまでの微細チャンネル長と当該緩衝溶液流入ポートから前記標準試料反応部の液体放出ポートまでの微細チャンネル長とは同一であることを特徴とする請求項1に記載の蛋白質検出用流動システム。
  10. 前記圧縮空気流入口と前記圧縮空気貯蔵容器間に連結された弁は、弁が閉じられた場合には圧縮空気流入口を外部空気に通じさせ、弁が開いた場合には圧縮空気流入口を前記圧縮空気貯蔵容器に通じさせる3方向弁であることを特徴とする請求項1に記載の蛋白質検出用流動システム。
  11. 前記試料反応部及び標準試料反応部のそれぞれの液体放出ポートの開閉を調節する手段をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の蛋白質検出用流動システム。
  12. 請求項1に記載の蛋白質検出用流動システムを使用して試料中の蛋白質を検出する蛋白質検出方法において、
    前記圧縮空気流入口を通じて圧縮空気を供給することによって前記試料格納容器及び標準試料格納容器から試料及び標準試料を試料反応部及び標準試料反応部に供給して抗原−抗体反応を誘導する段階と、
    前記緩衝溶液流入ポートを通じて緩衝溶液を供給して前記試料反応部及び標準試料反応部を洗浄する段階と、
    前記圧縮空気流入口を通じて圧縮空気を供給することによって前記染料格納容器から染料を染料/緩衝溶液流入部に、次いで、前記試料反応部及び標準試料反応部に供給する段階と、
    前記緩衝溶液流入ポートを通じて緩衝溶液を供給して前記試料反応部及び標準試料反応部を洗浄する段階と、
    前記試料反応部及び前記標準試料反応部での色変化データを利用して試料中の蛋白質の存在の有無を検出し、かつその濃度を測定する段階と、を含む蛋白質検出方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010091362A (ja) * 2008-10-07 2010-04-22 Rohm Co Ltd マイクロチップ

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7373255B2 (en) * 2003-06-06 2008-05-13 Biacore Ab Method and system for determination of molecular interaction parameters
US20050191665A1 (en) * 2003-12-29 2005-09-01 Xing Su Composite organic-inorganic nanoclusters
US8168133B2 (en) 2005-05-09 2012-05-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Device for performing a high throughput assay
US7410763B2 (en) * 2005-09-01 2008-08-12 Intel Corporation Multiplex data collection and analysis in bioanalyte detection
KR100749939B1 (ko) 2006-08-09 2007-08-16 대한민국 검출항체 자동주입장치
WO2008063406A2 (en) * 2006-11-08 2008-05-29 Indermuhle Pierre Francois A platform for binding assays with dual multiplexing capability
GB2450628B (en) * 2007-06-29 2012-02-22 Griffin Analytical Technologies Llc Portable atmospheric sampling devices
SG175199A1 (en) * 2009-04-27 2011-11-28 Agency Science Tech & Res Apparatus and method for dispensing a liquid
GB0913228D0 (en) 2009-07-29 2009-09-02 Iti Scotland Ltd Loading element
KR101034783B1 (ko) 2009-09-24 2011-05-17 한국과학기술원 면역반응 검사장치용 반응부 및 이를 구비하는 다중 면역반응 검사장치
ITTO20100068U1 (it) * 2010-04-20 2011-10-21 Eltek Spa Dispositivi microfluidici e/o attrezzature per dispositivi microfluidici
US8596340B1 (en) 2010-10-13 2013-12-03 Horn-Barber Technologies, LLC Apparatus for heating liquid samples for analysis
KR101821410B1 (ko) * 2011-01-10 2018-01-23 엘지전자 주식회사 마이크로 유체 디바이스 및 그의 제어 방법과 버블 제어 방법
KR101356628B1 (ko) 2011-11-30 2014-02-04 한국과학기술원 다중 바이오마커 동시 면역반응검사 방법 및 장치
FI124909B (fi) * 2012-02-03 2015-03-13 Timo Kalevi Korpela Mekaaninen pesu- ja mittauslaite ja menetelmä analyysin suorittamiseksi
CN103439484B (zh) * 2013-08-13 2015-12-23 武汉血液中心 一种显色质控物及其应用
US10082500B2 (en) 2013-08-22 2018-09-25 Franz Baudenbacher Device and method for detecting a target analyte
US9733239B2 (en) 2015-07-24 2017-08-15 HJ Science & Technology, Inc. Reconfigurable microfluidic systems: scalable, multiplexed immunoassays
US9956558B2 (en) 2015-07-24 2018-05-01 HJ Science & Technology, Inc. Reconfigurable microfluidic systems: homogeneous assays
US9956557B2 (en) 2015-07-24 2018-05-01 HJ Science & Technology, Inc. Reconfigurable microfluidic systems: microwell plate interface
EP3523040A1 (en) * 2016-10-07 2019-08-14 Boehringer Ingelheim Vetmedica GmbH Cartridge, analysis system and method for testing a sample
KR101863315B1 (ko) * 2017-02-24 2018-06-29 계명대학교 산학협력단 자동 주입형 진단 키트 장비
KR101992861B1 (ko) * 2017-10-12 2019-06-27 한국과학기술원 미세유로 제어시스템 및 이의 제어방법
KR102425126B1 (ko) * 2018-02-12 2022-07-29 한국전자통신연구원 바이오 반응 유체 제어장치, 바이오 반응 시스템 및 바이오 반응 유체 제어방법
TWI675106B (zh) * 2018-03-21 2019-10-21 緯創資通股份有限公司 液體處理模組、液體檢測系統及利用液體處理模組進行檢測的檢測方法
CN112512688A (zh) 2018-04-30 2021-03-16 蛋白流控技术公司 无阀流体切换流量芯片及其用途
AU2020285721A1 (en) * 2019-05-28 2022-01-06 Illumina, Inc. Two-phase flushing systems and methods
RU200301U1 (ru) * 2019-05-31 2020-10-15 Общество с ограниченной ответственностью "ИНФРАКАП-МЕДИЦИНА" Микрофлюидный чип для проведения многопараметрического иммуноанализа

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4381099A (en) * 1981-04-28 1983-04-26 The Penmont Company Faucet for frozen carbonated beverage machine
US4598628A (en) * 1984-05-21 1986-07-08 4 Square Motors Rotary hydraulic engine having oppositely disposed pistons in a scotch yoke assembly
US4895706A (en) * 1986-10-28 1990-01-23 Costar Corporation Multi-well filter strip and composite assemblies
US5219529A (en) * 1987-07-07 1993-06-15 Unisyn Technologies, Inc. Cartridge assembly
US5321123A (en) * 1991-07-02 1994-06-14 The Scripps Research Institute Protein S polypeptides and anti-peptide antibodies that inhibit protein S binding to C4B binding protein, diagnostic systems and therapeutic methods
KR100305306B1 (ko) * 1993-02-17 2001-11-22 존 펑크하우저 건식화학캐스케이드면역분석법및친화도분석법
WO1994028422A1 (en) * 1993-05-28 1994-12-08 Ensys Environmental Products Inc. A polychlorinated biphenyls (pcb) immunoassay method, its components and a kit for use in performing the same
US5472672A (en) * 1993-10-22 1995-12-05 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Apparatus and method for polymer synthesis using arrays
US5603351A (en) * 1995-06-07 1997-02-18 David Sarnoff Research Center, Inc. Method and system for inhibiting cross-contamination in fluids of combinatorial chemistry device
US5697132A (en) * 1996-06-17 1997-12-16 Morganthal Llc System and method for automated mixing and delivery of embalming fluid to a cadaver
US6083763A (en) * 1996-12-31 2000-07-04 Genometrix Inc. Multiplexed molecular analysis apparatus and method
US6146595A (en) * 1998-02-10 2000-11-14 Balazs Analytical Laboratory Closed evaporator system for preparing samples for analysis
US6117396A (en) * 1998-02-18 2000-09-12 Orchid Biocomputer, Inc. Device for delivering defined volumes
US6033911A (en) * 1998-02-27 2000-03-07 Hamilton Company Automated assaying device
US6093869A (en) * 1998-06-29 2000-07-25 The Procter & Gamble Company Disposable article having a responsive system including a feedback control loop
US6485690B1 (en) * 1999-05-27 2002-11-26 Orchid Biosciences, Inc. Multiple fluid sample processor and system
WO2000078456A1 (en) * 1999-06-19 2000-12-28 Orchid Biosciences, Inc. Microfluidic device interface
US6395232B1 (en) * 1999-07-09 2002-05-28 Orchid Biosciences, Inc. Fluid delivery system for a microfluidic device using a pressure pulse
KR20020043553A (ko) 1999-08-12 2002-06-10 죠지 엘. 크레이그 소량 용적의 제어 조작용 마이크로 유체공학 장치
CA2386193A1 (en) 1999-10-13 2001-04-19 Signature Bioscience, Inc. System and method for detecting and identifying molecular events in a test sample
US6594432B2 (en) 2000-02-22 2003-07-15 Genospectra, Inc. Microarray fabrication techniques and apparatus
US6729352B2 (en) * 2001-06-07 2004-05-04 Nanostream, Inc. Microfluidic synthesis devices and methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010091362A (ja) * 2008-10-07 2010-04-22 Rohm Co Ltd マイクロチップ

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