【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は特に、ダイオキシン等の環境ホルモン物質、アレルゲン物質、薬物、および、細菌を含む水溶液中の有害物質を抗原抗体反応を利用して電気化学的に検出する計測装置および抗体チップに関わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水溶液にわずかに含まれる環境ホルモン等有害物質とか細菌を測定する方法は質量分析法、表面プラズモン共鳴という計測装置があるが、近年、抗原抗体反応を利用した方法が、感度が高く、比較的安価に測定できるということで脚光をあびてきている。
【０００３】
近年、環境ホルモン物質、アレルゲン物質および薬物等の有害物質とか細菌等も発生現地で計測するニーズが高まってきている。海、河川、下水、上水、温泉、食品の産地等の現地で手軽にそして同時に多くのサンプル水溶液を短時間に処理することが望まれている。
そのひとつの手段として、抗体が予め塗布された小さなチップ上に配置された複数の微小電極上に環境ホルモン物質等の有害物質を含む複数のサンプル水溶液を連続滴下し、抗原である環境ホルモン物質等との抗原抗体反応を行わしめた後、洗浄液で洗浄し、引き続き測定液にチップを浸し、その後、電気化学計測を行うという一括処理型の電気化学自動計測装置が必要とされている。
【０００４】
このような抗原抗体反応を利用した電気化学計測装置では、小型で測定の精度が高く、多くのサンプルが同時に計測できることが要求される。そのためには、抗体チップが小型でありながら多くの自動工程、例えば、ディスペンス工程、洗浄工程および測定工程での要求を満足するものでなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
抗原抗体反応を利用した電気化学計測装置に使用される抗体チップは安全上使い捨てとなり、取り外しが容易で、各電極の電気特性が一様でなければならない。また、このような抗体チップ上に形成された複数の薄膜電極に微量のサンプル水溶液が滴下された際に、隣接する複数個の液滴同士が混らないようにしなければならない。
更に、抗原抗体反応が完了した後、抗原である液状物質を残液が残らないように洗浄し、その後、前記の電極および電気計測用電極を含むエリアを測定液に浸し、電気化学計測を行うという工程に対応したチップ形状と装置構造でなければ，サンプル相互間のデータのバラツキを生じたり、データの再現性が悪くなるという結果を招く。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する手段として、抗体チップ上に複数個の薄膜電極を近接して配置し、該電極を中心として形成された比較的小径の窪みにより滴下された液状物質を拡散しないようにし、該複数個の電極も含めた周囲に設けられた堰に、測定液を充填し、電気計測を行うことができるチップ構成とする。
また、各薄膜電極とコネクタ端子を結ぶリード線は柔弾性のあるシート部材に埋め込み、外部と電気的に絶縁する。また、チップに柔弾性を持たせることによって、洗浄工程においてチップに設けられた堰を自由に傾斜せしめて、洗浄後の洗浄液を隈なくに排出する構成とする。
これに対応して、電気化学自動計測装置において、抗体チップを水平に取り付けるベッドと該ベッドの一端を回転自由に固定し、Ｚ軸方向に前記ベッドを持ち上げることによりチップの堰側のベッドを傾斜できる構成とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
電気化学自動計測装置における作動工程を示す実施例と薄膜電極が形成された柔弾性なチップ構成、つまり、洗浄工程におけるチップの傾斜による洗浄効果、ならびに、チップに形成された堰により、薄膜電極を測定液に浸し、電気化学計測を行う実施例で以下説明する。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明装置の１実施例の断面図であってディスペンス工程を示す。電気化学自動計測装置１は洗浄押し出し装置４、洗浄用ディスペンサ５からなる洗浄ステーション２、複数のサンプルステーション３、取り外し可能なチップ６およびテーブル７から構成されている。複数個配列されたサンプルディスペンスステーション３は電磁弁１３、サンプル溶液である流状物質が予め充填されたシリンジ８および該シリンジ８の中にあって同軸に配置されたロッド１０で構成されている。該ロッド１０の下方端に弾性シール材１１が配置され、前記ロッド１０の上端は前記電磁弁１３に取り外し可能に結合されている。
また、前記ロッド１０は常時、弾性手段１２により下方へ押圧され、前記電磁弁１３がＯＦＦの状態では前記ロッド１０の先端に位置する弾性シール部材１１と前記シリンジ８の円錐面８ａが接触し、液状物質が下方へ移動するのを閉塞しているが、前記電磁弁１３がＯＮの状態では前述の閉塞が解除され、液状物質は下方へ移動を開始する。引き続き、電磁弁がＯＦＦになることで、前記弾性部材１３により、前記弾性シール部材１１がシリンジ円錐面８ａに接触変位し、液状物質がシリンジ８の先端に位置する針９から強制的に押し出され、抗体チップ６の複数の薄膜電極１４上に液滴が滴下される構成となっている。該滴下された液滴により電極に塗布された抗体との間で抗原抗体反応が生ずる。
図２は電気化学自動計測装置における洗浄工程を示す実施例である。先に記述したディスペンス工程はサンプルディスペンスステーション３の数だけ繰り返され、前記チップ６上の複数個の薄膜電極１４に液滴の滴下が行われる。その後、テーブル７全体が洗浄ステーション２の位置まで移動し、引き続き洗浄工程に入る。まず、Ｚテーブル２１がモータ２５とネジ２６からなる駆動機構により、Ｚ方向に所定のストローク移動する。該動作により、もう一方のＸ−Ｙテーブル２２が廃液タンク２４に形成されたピボット２４ａを支持点に傾斜する構成となっている．抗体チップ６はチップ片１７および堰１６から構成されており、該堰１６は前記複数の薄膜電極１４を囲う形で前記チップ片１７に接合されており、前記Ｘ−Ｙテーブル２２の傾斜に伴い、該チップ６に形成された前記堰１６も傾斜する構成となっている。
この状態で洗浄ステーション２が起動する。まず、コンプレッサ３２がＯＮし、洗浄液が加圧されて洗浄ステーション２のシリンジ２７に入る。引き続き、電磁弁３０がＯＮし、ロッド２９および該ロッド２９の先端に位置する弾性シール材３１が上昇し、先述の加圧された洗浄液が針２８から前記チップ６の堰１６内側を隈なく洗浄する構成となっている。そして、洗浄後の廃液は廃液タンク２４に収納される。
図３は本発明の抗体チップの具体的実施例を示す。抗体チップ６は柔弾性のあるチップ片１７と堰１６から構成されており、該チップ片１７は複数の薄膜電極１４、複数のリード線１８および複数のコネクタ端子１９から構成されている。また、複数の薄膜電極には３種類があり、一つは抗体が塗布された複数の薄膜電極１４であり、抗原を含む液状物質が滴下され、抗原抗体反応が行われる位置にある。他は電気化学計測用の電極であり、比較的大きなサイズの金膜電極１５と小さな銀膜電極３３の各一個で構成されている。前記複数個の薄膜電極１４は同心に僅かの深さの小径の窪み１４ａを有している。該窪み１４ａは滴下された液滴が、前記窪み１４ａからはみ出して他に拡散するのを防止する働きがある。
更に、リード線１８の一端はコネクター端子１９に、他端は前記複数の電極薄膜１４と電気的に接合されているが、少なくとも前記薄膜電極１４の周囲に形成された前記窪み１４ａの径範囲内に位置するリード線部は比較的細い線で構成されている。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による電気化学自動計測装置は抗原である液状物質がチップ上の薄膜電極上に的確に滴下され、抗体チップに形成された窪み内で収まる構成となっており、他の滴下された液滴と混在することがなく抗体チップの小型化に寄与し、液滴サイズがほぼ均一となり、結果データのバラツキがなく、精度の高い計測が可能となる。また、その後の洗浄工程では抗体チップの柔弾性の故に複数の薄膜電極を囲う堰部が傾斜し、堰内側の洗浄が隈なく行われ、残液の影響による誤差がなくなり、そして、汚染源を含む廃液が確実に廃液タンクに収納され、汚染物質の拡散が確実に防止される。
洗浄が完了した後の測定工程では、測定液が前記チップに接合された堰内に充填され、各薄膜電極での抗原抗体反応の結果を電気化学的に取り出すのにリード線が絶縁されていることで、絶縁不良もなく微小電流を取り出すことが可能となる。更に、複数のコネクタは整然と配列されているため電気的な面で取り出しが容易であり、チップの着脱が簡単にできる。
更に、複数の薄膜電極の周囲の小径の窪みを横切るリード線部は比較的細い線で電極と同材質で構成されているので電気化学計測時の電極部の誤差を殆ど無くすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す。特に、液滴を滴下するディスペンス工程における抗体チップを含む全体の構成を示す。
【図２】本発明の実施例を示す。特に、洗浄工程における抗体チップの機能とテーブル等の全体の構成を示す。
【図３】本発明の実施例で抗体チップの正面構成と断面構成を示す。
【符号の説明】
１、電気化学自動計測装置 ２、洗浄ステーション ３、サンプルディスペンスステーション ４、洗浄液押し出し装置 ５、洗浄用ディスペンサ６、抗体チップ７、テーブル[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention particularly relates to a measuring device and an antibody chip for electrochemically detecting harmful substances in an aqueous solution containing environmental hormone substances such as dioxins, allergen substances, drugs, and bacteria using an antigen-antibody reaction.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are measuring instruments called mass spectrometry and surface plasmon resonance, which are methods for measuring harmful substances such as environmental hormones and bacteria that are slightly contained in aqueous solutions, but in recent years, methods using antigen-antibody reactions have high sensitivity and comparison. It has been in the spotlight because it can be measured inexpensively.
[0003]
In recent years, there has been an increasing need to measure environmental hormone substances, allergen substances, harmful substances such as drugs, bacteria, and the like at the site of occurrence. It is desired to easily and simultaneously process many sample aqueous solutions in the sea, rivers, sewage, tap water, hot springs, food production areas, etc. in a short time.
As one of the means, a plurality of sample aqueous solutions containing a harmful substance such as an environmental hormone substance are continuously dropped on a plurality of microelectrodes arranged on a small chip on which an antibody is applied in advance, and an environmental hormone substance that is an antigen, etc. After the antigen-antibody reaction is performed, a batch processing type electrochemical automatic measurement apparatus is required in which the chip is immersed in a measurement liquid after washing with a washing liquid, and then electrochemical measurement is performed.
[0004]
An electrochemical measurement device using such an antigen-antibody reaction is required to be small in size and high in measurement accuracy and to measure many samples simultaneously. For this purpose, the antibody chip must satisfy the requirements in many automatic processes, for example, the dispensing process, the cleaning process, and the measuring process, while being small.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An antibody chip used in an electrochemical measurement device utilizing an antigen-antibody reaction must be disposable for safety, can be easily removed, and the electrical characteristics of each electrode must be uniform. Further, when a small amount of the sample aqueous solution is dropped on the plurality of thin film electrodes formed on such an antibody chip, it is necessary to prevent a plurality of adjacent droplets from being mixed with each other.
Further, after the antigen-antibody reaction is completed, the liquid substance that is the antigen is washed so that no residual liquid remains, and then the area including the electrode and the electrode for electrical measurement is immersed in the measurement liquid to perform electrochemical measurement. If the chip shape and the device structure are not compatible with the above process, the data may vary between samples, and the reproducibility of the data may deteriorate.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above problems, a plurality of thin film electrodes are arranged close to each other on the antibody chip, so that the liquid substance dropped by the relatively small diameter depression formed around the electrodes is not diffused, The weir provided on the periphery including the plurality of electrodes is filled with a measurement solution, and the chip configuration is set so that electrical measurement can be performed.
Moreover, the lead wire which connects each thin film electrode and a connector terminal is embedded in a flexible elastic sheet member, and is electrically insulated from the outside. In addition, by providing the tip with soft elasticity, the weir provided on the tip can be freely tilted in the cleaning step, and the cleaning liquid after cleaning can be discharged without any loss.
Correspondingly, in the electrochemical automatic measurement apparatus, the bed on which the antibody chip is horizontally mounted and one end of the bed are freely fixed to be rotated, and the bed on the weir side of the chip is inclined by lifting the bed in the Z-axis direction. A configuration that can be used.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment showing an operation process in an electrochemical automatic measuring apparatus and a flexible elastic chip configuration in which a thin film electrode is formed, that is, a thin film electrode is formed by a cleaning effect by a tilt of the chip in a cleaning process and a weir formed in the chip. An example in which an electrochemical measurement is performed by immersing in a measurement solution will be described below.
[0008]
【Example】
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the apparatus of the present invention, showing a dispensing process. The electrochemical automatic measuring device 1 is composed of a cleaning extrusion device 4, a cleaning station 2 including a cleaning dispenser 5, a plurality of sample stations 3, a removable chip 6 and a table 7. A plurality of sample dispensing stations 3 are composed of a solenoid valve 13, a syringe 8 pre-filled with a flow material as a sample solution, and a rod 10 disposed coaxially in the syringe 8. An elastic sealing material 11 is disposed at the lower end of the rod 10, and the upper end of the rod 10 is detachably coupled to the electromagnetic valve 13.
The rod 10 is always pressed downward by the elastic means 12, and when the electromagnetic valve 13 is OFF, the elastic seal member 11 located at the tip of the rod 10 and the conical surface 8a of the syringe 8 are in contact with each other. Although the liquid material is blocked from moving downward, when the electromagnetic valve 13 is ON, the above-described blockage is released and the liquid material starts moving downward. Subsequently, when the electromagnetic valve is turned OFF, the elastic member 13 causes the elastic seal member 11 to contact and displace on the syringe conical surface 8a, and the liquid substance is forcibly pushed out from the needle 9 located at the tip of the syringe 8. In this configuration, droplets are dropped on the plurality of thin film electrodes 14 of the antibody chip 6. An antigen-antibody reaction occurs with the antibody applied to the electrode by the dropped droplet.
FIG. 2 is an embodiment showing a cleaning process in the electrochemical automatic measuring apparatus. The dispensing process described above is repeated by the number of sample dispensing stations 3, and droplets are dropped on the plurality of thin film electrodes 14 on the chip 6. Thereafter, the entire table 7 moves to the position of the cleaning station 2 and then enters the cleaning process. First, the Z table 21 is moved by a predetermined stroke in the Z direction by a drive mechanism including a motor 25 and a screw 26. By this operation, the other XY table 22 is configured to be inclined with a pivot 24a formed in the waste liquid tank 24 as a support point. The antibody chip 6 includes a chip piece 17 and a weir 16, and the weir 16 is joined to the chip piece 17 so as to surround the plurality of thin film electrodes 14, and the XY table 22 is inclined. The weir 16 formed on the chip 6 is also inclined.
In this state, the cleaning station 2 is activated. First, the compressor 32 is turned on, the cleaning liquid is pressurized, and enters the syringe 27 of the cleaning station 2. Subsequently, the electromagnetic valve 30 is turned on, the rod 29 and the elastic sealing material 31 located at the tip of the rod 29 are raised, and the above-described pressurized cleaning liquid cleans the inside of the weir 16 of the tip 6 from the needle 28 without any problem. It is the composition to do. Then, the waste liquid after washing is stored in the waste liquid tank 24.
FIG. 3 shows a specific example of the antibody chip of the present invention. The antibody chip 6 includes a flexible elastic chip piece 17 and a weir 16, and the chip piece 17 includes a plurality of thin film electrodes 14, a plurality of lead wires 18, and a plurality of connector terminals 19. There are three types of thin film electrodes. One is a plurality of thin film electrodes 14 to which an antibody is applied, and is in a position where a liquid substance containing an antigen is dropped and an antigen-antibody reaction is performed. The other is an electrode for electrochemical measurement, and is composed of one each of a relatively large gold film electrode 15 and a small silver film electrode 33. The plurality of thin film electrodes 14 are concentrically provided with a small-diameter recess 14a having a slight depth. The depression 14a functions to prevent the dropped droplet from protruding from the depression 14a and diffusing to the other.
Furthermore, one end of the lead wire 18 is electrically connected to the connector terminal 19 and the other end is electrically connected to the plurality of electrode thin films 14, but at least within the diameter range of the recess 14 a formed around the thin film electrode 14. The lead wire portion located at is composed of a relatively thin wire.
[0009]
【The invention's effect】
As described above, the electrochemical automatic measurement apparatus according to the present invention is configured such that a liquid substance as an antigen is accurately dropped on a thin film electrode on a chip and fits in a recess formed in an antibody chip. It contributes to the miniaturization of the antibody chip without being mixed with the dropped droplets, the droplet size is almost uniform, there is no variation in the result data, and highly accurate measurement is possible. In the subsequent cleaning process, because of the soft elasticity of the antibody chip, the dam section surrounding the plurality of thin film electrodes is inclined, the inside of the dam is thoroughly cleaned, there is no error due to the influence of the residual liquid, and the contamination source is included. Waste liquid is reliably stored in the waste liquid tank, and diffusion of pollutants is reliably prevented.
In the measurement process after the cleaning is completed, the measurement solution is filled in the weir bonded to the chip, and the lead wires are insulated to electrochemically extract the results of the antigen-antibody reaction at each thin film electrode. As a result, it is possible to extract a minute current without insulation failure. Further, since the plurality of connectors are arranged in an orderly manner, they can be easily taken out from the electrical viewpoint, and the chip can be easily attached and detached.
Furthermore, since the lead wire portion that crosses the small-diameter recesses around the plurality of thin film electrodes is made of the same material as the electrode with a relatively thin wire, it is possible to eliminate almost no error in the electrode portion during electrochemical measurement. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In particular, an overall configuration including an antibody chip in a dispensing process for dropping droplets is shown.
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. In particular, the function of the antibody chip in the washing process and the overall structure of the table and the like are shown.
FIG. 3 shows a front configuration and a cross-sectional configuration of an antibody chip in an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Electrochemical automatic measuring device 2. Cleaning station 3. Sample dispensing station 4. Cleaning liquid extrusion device 5. Cleaning dispenser 6. Antibody chip 7. Table.
