JP2006266925A - Micro-total analyzing system - Google Patents

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JP2006266925A JP2005086683A JP2005086683A JP2006266925A JP 2006266925 A JP2006266925 A JP 2006266925A JP 2005086683 A JP2005086683 A JP 2005086683A JP 2005086683 A JP2005086683 A JP 2005086683A JP 2006266925 A JP2006266925 A JP 2006266925A
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Kusunoki Higashino
楠 東野
Yasuhiro Santo
康博 山東
Akihisa Nakajima
彰久 中島
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Konica Minolta Medical and Graphic Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro-total analyzing system capable of certainly taking a drive liquid mixed with no air bubbles in an inspection chip when the drive liquid is taken in the inspection chip by closely bringing a micropump unit into contact with the inspection chip to accurately perform desired inspection. <P>SOLUTION: The micro-total analyzing system is constituted so that a defoaming mechanism for defoaming the drive liquid sent to the inspection chip is provided to the microchip and the drive liquid not mixed with air bubbles is certainly taken in the inspection chip to accurately perform desired inspection. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、検体中に含まれる生体物質と試薬との混合、反応、および該反応の検出が行われる一連の微細流路が形成された検査チップをシステム本体に装着し、マイクロポンプユニットにより検査チップの微細流路における送液を行いながら、該検査チップにおける生体物質と試薬との混合、反応、および該反応の検出を自動的に行うマイクロ総合分析システムに関する。   In the present invention, a test chip on which a series of micro flow paths for performing mixing, reaction, and detection of a biological substance and a reagent contained in a specimen is formed is attached to a system body, and the test is performed by a micro pump unit. The present invention relates to a micro total analysis system that automatically performs mixing, reaction, and detection of a reaction between a biological substance and a reagent in a test chip while feeding a liquid in a microchannel of the chip.

近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段(例えばポンプ、バルブ、流路、センサーなど)を微細化して1チップ上に集積化したシステムが開発されている。   In recent years, by making full use of micromachine technology and ultrafine processing technology, devices and means (for example, pumps, valves, flow paths, sensors, etc.) for performing conventional sample preparation, chemical analysis, chemical synthesis, etc. have been miniaturized. Systems integrated on a chip have been developed.

これは、μ−TAS(Micro Total Analysis System)、バイオリアクタ、ラブ・オン・チップ(Lab−оn−chips)、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。   This is also called μ-TAS (Micro Total Analysis System), bioreactor, Lab-on-chips, biochip, and is used in the medical examination / diagnosis field, environmental measurement field, and agricultural production field. Application is expected.

とりわけ遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化されたミクロ化分析システムとしてのマイクロリアクタは、コスト、必要試料量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とすることによる効果は絶大である。   In particular, as seen in genetic testing, when a complicated process, skilled technique, and operation of equipment are required, the microreactor as an automated, high-speed and simplified micro-analysis system is cost-effective. The effect of enabling analysis not only in the required sample amount and the required time but also in any time and place is enormous.

このように臨床検査を始めとする各種検査を行う現場では、場所を選ばず迅速に結果を出すチップタイプのマイクロリアクタにおける測定においても、その定量性、解析の精度などが重要視される。   In the field where various tests such as clinical tests are performed in this way, quantitativeness, accuracy of analysis, and the like are regarded as important in measurement using a chip-type microreactor that produces results quickly regardless of location.

また、マイクロリアクタはそのサイズ、形態の点から厳しい制約があるため、シンプルな構成かつ高い信頼性を有する送液システムを確立することが課題となる。
本発明者らは、遺伝子増幅反応およびその検出に好適なマイクロ総合分析システムを既に提案している(特許文献1〜6)。
In addition, since the microreactor has severe restrictions in terms of its size and form, it is a problem to establish a liquid delivery system having a simple configuration and high reliability.
The present inventors have already proposed a micro total analysis system suitable for gene amplification reaction and its detection (Patent Documents 1 to 6).

また、精度が高く、信頼性に優れるマイクロ流体制御素子に好適なマイクロポンプシステムを本発明者らはすでに提案している(特許文献7および特許文献8)。
特願2004−138959号 特願2004−169912号 特願2004−310744号 特願2004−312313号 特願2004−312314号 特願2004−312315号 特開2001−322099号公報 特開2004−108285号公報
The present inventors have already proposed a micropump system suitable for a microfluidic control element having high accuracy and excellent reliability (Patent Documents 7 and 8).
Japanese Patent Application No. 2004-138959 Japanese Patent Application No. 2004-169912 Japanese Patent Application No. 2004-310744 Japanese Patent Application No. 2004-31313 Japanese Patent Application No. 2004-31314 Japanese Patent Application No. 2004-31315 JP 2001-322099 A JP 2004-108285 A

上記のようなマイクロ総合分析システムでは、マイクロポンプによって検査チップの微細流路内における試薬等の送液を、駆動液を検査チップ内に取り込むことにより行っている。   In the micro comprehensive analysis system as described above, a liquid such as a reagent in a fine flow path of a test chip is fed by a micropump by taking a driving liquid into the test chip.

具体的には、特許文献7、8に開示された構成を有するピエゾ素子を用いたピエゾポンプなどをチップに複数設けたマイクロポンプユニットと、検査チップとを、例えば互いの流路開口が合致するようにマイクロポンプユニットのチップ面と検査チップのチップ面とを密着させることによって、ポンプ側の流路と検査チップ側の流路とを連通させている。   Specifically, a micro pump unit in which a plurality of piezo pumps using a piezo element having the configuration disclosed in Patent Documents 7 and 8 are provided on a chip and a test chip, for example, the flow passage openings of each other match. As described above, the chip-side surface of the micropump unit and the chip surface of the inspection chip are brought into close contact with each other so that the flow path on the pump side and the flow path on the inspection chip side are communicated.

さらにポンプに接続されたアクチュエータの働きにより、駆動液を検査チップへと液送することができる。
しかしながら、マイクロポンプとして用いられるこのようなポンプは、ポンプ内に気泡が混入していると正確に駆動液などの液体を送り出すことが出来ない場合がある。
Further, the driving liquid can be fed to the inspection chip by the action of the actuator connected to the pump.
However, such a pump used as a micro pump may not be able to accurately deliver a liquid such as a driving liquid if bubbles are mixed in the pump.

特にピエゾポンプは、ポンプの駆動電圧および周波数を変えることにより、液体の液送方向、送液速度を制御しているため、液体に気泡が混入していると、この気泡が流路内でダンパーの役目をしてしまい、周波数による振動が確実に液体に伝わらなくなってしまう。   In particular, a piezo pump controls the liquid feeding direction and liquid feeding speed by changing the pump drive voltage and frequency. Therefore, if bubbles are mixed in the liquid, the bubbles are damped in the flow path. The vibration due to the frequency will not be transmitted to the liquid without fail.

このような問題は、定量性、解析の制度などが重要視されるマイクロリアクタでの測定においては、特に回避すべき重要な課題である。
本発明は、このような現状に鑑み、マイクロポンプユニットと検査チップとを密着させ、駆動液を検査チップ内に取り入れる際、気泡の混入していない駆動液を確実に検査チップ内に取り込み、所望の検査を正確に行うことのできるマイクロ総合分析システムを提供することを目的とする。
Such a problem is an important issue that should be avoided especially in measurement in a microreactor where quantitativeness, an analysis system, etc. are regarded as important.
In view of such a current situation, the present invention makes sure that the micropump unit and the inspection chip are brought into close contact with each other, and when the driving liquid is taken into the inspection chip, the driving liquid not mixed with bubbles is surely taken into the inspection chip. It is an object of the present invention to provide a micro total analysis system capable of accurately performing inspections.

本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明のマイクロ総合分析システムは、
検体または該検体を流路内で処理した処理液に含まれる測定対象の生体物質と、
試薬収容部に収容された試薬とを、
反応部位を構成する流路へ送液して合流させ、
これらを反応させた後、得られた反応生成物質もしくはその処理物質を、
検出部位を構成する流路へ送液して測定する一連の微細流路が設けられるとともに、
マイクロポンプに連通させるための流路開口を有するポンプ接続部が設けられた検査チップと、
システム本体と、を備え、
前記システム本体は、
ベース本体と、
複数のマイクロポンプと、
検査チップに連通させるための流路開口を有するチップ接続部と、が設けられ、
前記ベース本体内に配置されたマイクロポンプユニットと、を備え、
検査チップの前記ポンプ接続部とマイクロポンプユニットの前記チップ接続部とを液密に密着させた状態で検査チップをベース本体内に装着した後、該検査チップにおける生体物質と試薬との反応およびその検出を自動的に行うマイクロ総合分析システムであって、
前記マイクロポンプユニットが、
前記検査チップに液送される駆動液の脱泡を行う脱泡機構を備えることを特徴とする。
The present invention was invented in order to achieve the problems and objects in the prior art as described above, and the micro total analysis system of the present invention includes:
A biological substance to be measured contained in a specimen or a treatment liquid obtained by treating the specimen in a flow path;
The reagent stored in the reagent storage unit,
Liquid is sent to the flow path that constitutes the reaction site and merged,
After reacting these, the obtained reaction product or its treated substance
A series of fine flow channels are provided to measure by sending liquid to the flow channel constituting the detection site,
A test chip provided with a pump connection part having a channel opening for communicating with the micropump;
A system main body,
The system main body is
A base body,
Multiple micropumps,
A chip connection portion having a flow path opening for communicating with the inspection chip, and
A micropump unit disposed in the base body,
After mounting the test chip in the base body in a state where the pump connection part of the test chip and the chip connection part of the micro pump unit are in close contact with each other, the reaction between the biological substance and the reagent in the test chip and its A micro total analysis system that automatically performs detection,
The micropump unit is
A defoaming mechanism for defoaming the driving liquid fed to the inspection chip is provided.

このように構成することによって、駆動液内の気泡を確実に除去するとともに、気泡の発生を抑えることができる。
さらに、駆動液内に気泡が混入しないため、確実にマイクロポンプが起動し、精度良く駆動液を検査チップの流路へ送り込み、所望の検査を正確に行うことができる。
By configuring in this way, it is possible to reliably remove bubbles in the driving liquid and suppress the generation of bubbles.
Furthermore, since no bubbles are mixed in the driving liquid, the micropump is surely activated, and the driving liquid can be accurately fed into the flow path of the inspection chip to perform a desired inspection accurately.

また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記脱泡機構が、
超音波脱泡装置であることを特徴とする。
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The defoaming mechanism is
It is an ultrasonic defoaming device.

このように脱泡機構が超音波脱泡装置であれば、駆動液などの液体中の気泡を超音波によって確実に除去することができるため、確実にマイクロポンプが起動し、精度良く駆動液を検査チップの流路へ送り込むことができる。   In this way, if the defoaming mechanism is an ultrasonic defoaming device, bubbles in the liquid such as the driving liquid can be reliably removed by ultrasonic waves, so that the micropump can be started up reliably and the driving liquid can be accurately supplied. It can be sent to the flow path of the inspection chip.

また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記脱泡機構が、
減圧脱泡装置であることを特徴とする。
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The defoaming mechanism is
It is a vacuum degassing apparatus.

このように脱泡機構が減圧脱泡機構であれば、駆動液などの液体中の気泡を減圧によって確実に除去することができるため、確実にマイクロポンプが起動し、精度良く駆動液を検査チップの流路へ送り込み、所望の検査を正確に行うことができる。   In this way, if the defoaming mechanism is a vacuum degassing mechanism, bubbles in the liquid such as the driving liquid can be surely removed by reducing the pressure, so that the micropump can be started reliably and the driving liquid can be accurately inspected. The desired inspection can be performed accurately.

また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記システム本体は、
前記検査チップの微細流路内において生体物質と試薬とを反応させた後、
検出部位を構成する流路においてその検出を光学的に行う検出装置と、
前記マイクロポンプによる送液を制御するポンプ制御装置と、
前記検査チップの所定部位における温度を制御する温度制御装置と、を備えることを特徴とする。
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The system main body is
After reacting the biological material and the reagent in the fine flow path of the inspection chip,
A detection device that optically performs detection in the flow path that constitutes the detection site;
A pump control device for controlling liquid feeding by the micropump;
And a temperature control device for controlling the temperature at a predetermined part of the inspection chip.

このように構成することによって、システム本体内で確実に検体に対する所望の検査を行うことができる。
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記マイクロポンプが、
流路抵抗が差圧に応じて変化する第1流路と、
差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合が第1流路よりも小さい第2流路と、
第1流路および第2流路に接続された加圧室と、
該加圧室の内部圧力を変化させるアクチュエータと、
を備えたマイクロポンプであることを特徴とする。
By configuring in this way, it is possible to reliably perform a desired test on the specimen within the system main body.
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The micropump is
A first flow path in which the flow path resistance changes according to the differential pressure;
A second flow path whose rate of change in flow path resistance with respect to a change in differential pressure is smaller than the first flow path;
A pressurization chamber connected to the first flow path and the second flow path;
An actuator for changing the internal pressure of the pressurizing chamber;
It is characterized by being a micro pump provided with.

このように構成することによって、確実に駆動液を検査チップ内に取り入れることができる。
このため、システム本体内で確実に検体に対する所望の検査を行うことができる。
With this configuration, the driving liquid can be reliably taken into the inspection chip.
For this reason, the desired test | inspection with respect to a test substance can be reliably performed within a system main body.

本発明によれば、マイクロポンプユニットと検査チップとを密着させ、駆動液を検査チップ内に取り入れる際、気泡の混入していない駆動液を確実に検査チップ内に取り込み、所望の検査を正確に行うことのできるマイクロ総合分析システムを提供することができる。   According to the present invention, when the micropump unit and the inspection chip are brought into close contact with each other and the driving liquid is taken into the inspection chip, the driving liquid without bubbles is reliably taken into the inspection chip to accurately perform the desired inspection. A micro total analysis system that can be performed can be provided.

以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいてより詳細に説明する。
図1は、本発明のマイクロ総合分析システムの実施例を示した概略斜視図、図2は、図1のマイクロ総合分析システムのベース本体に検査チップを装着した状態を示したベース本体内部の概略図、図3は、図1のマイクロ総合分析システムの検査チップを示した概略斜視図、図4は、本発明の他の実施例のマイクロ総合分析システムのベース本体に検査チ
ップを装着した状態を示したベース本体内部の概略図である。
Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of the micro total analysis system of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of the inside of the base body showing a state in which a test chip is mounted on the base body of the micro total analysis system of FIG. 3 is a schematic perspective view showing a test chip of the micro total analysis system of FIG. 1, and FIG. 4 is a view showing a state where the test chip is mounted on the base body of the micro total analysis system of another embodiment of the present invention. It is the schematic inside the shown base main body.

図1に示したマイクロ総合分析システム10は、ベース本体12の内部にマイクロポンプユニット26、ポンプ制御装置28、温度制御装置38、検出装置44などが収納されたシステム本体と、検査チップ50とから構成されている。
<検査チップ>
検査チップ50は図3に概略を示したように、検体54を収容する検体収容部52と、予め試薬58が封入された試薬収容部56と、これらの検体収容部52および試薬収容部56から下流側へ続く流路60を備えている。
The micro integrated analysis system 10 shown in FIG. 1 includes a system main body in which a micro pump unit 26, a pump control device 28, a temperature control device 38, a detection device 44 and the like are housed in a base main body 12, and a test chip 50. It is configured.
<Inspection chip>
As schematically shown in FIG. 3, the test chip 50 includes a sample storage unit 52 that stores the sample 54, a reagent storage unit 56 in which a reagent 58 is previously sealed, and the sample storage unit 52 and the reagent storage unit 56. A flow path 60 is provided to continue to the downstream side.

検査チップ50の流路60には、弁部等が適宜の位置に配置され、例えば送液量の定量、各液体の混合などの制御がなされている。
そして、検査チップ50の流路60の途中には、図2に示したマイクロポンプと接続するためのポンプ接続部64が設けられている。
In the flow channel 60 of the inspection chip 50, a valve portion or the like is disposed at an appropriate position, and for example, control such as quantification of a liquid feeding amount and mixing of each liquid is performed.
And in the middle of the flow path 60 of the test | inspection chip 50, the pump connection part 64 for connecting with the micropump shown in FIG. 2 is provided.

このような検査チップ50は、プラスチック樹脂、ガラス、シリコン、セラミックスなどの1以上の部材を適宜組み合わせて作製される一枚のチップである。
好ましくは、検査チップ50の微細流路および躯体は、加工が容易であり安価であり、焼却廃棄が容易なプラスチック樹脂で形成される。
Such an inspection chip 50 is a single chip produced by appropriately combining one or more members such as plastic resin, glass, silicon, and ceramics.
Preferably, the fine flow path and the casing of the inspection chip 50 are formed of a plastic resin that is easy to process, inexpensive, and easy to incinerate.

例えばポリスチレン樹脂は、成型性に優れ、ストレプトアビジンなどを吸着する傾向が強く、微細流路上に検出部位を容易に形成することができる。
微細流路は、幅および深さが例えば約10μm〜数百μmに形成される。
For example, polystyrene resin is excellent in moldability, has a strong tendency to adsorb streptavidin and the like, and can easily form a detection site on a fine channel.
The fine channel is formed to have a width and a depth of, for example, about 10 μm to several hundred μm.

また、蛍光物質または呈色反応の生成物などを光学的に検出するために、検査チップ50の表面のうち少なくとも微細流路の検出部位を覆う検出部分は透明である部材であり、好ましくは透明なプラスチックとなっていることが必要である。   In addition, in order to optically detect a fluorescent substance or a product of a color reaction, a detection portion that covers at least a detection portion of the fine channel in the surface of the test chip 50 is a transparent member, preferably transparent. It is necessary to be made of plastic.

典型的には、最上流部に位置する複数の試薬収容部56に収容された各試薬58が下流側の流路60で混合され、混合試薬が下流の分析流路に送液される。
分析流路において、検体54と混合試薬とがY字流路などから合流して混合され、昇温等により反応が開始され、流路に設けられた検出部位において反応が検出される。
Typically, each reagent 58 accommodated in a plurality of reagent accommodating portions 56 located at the most upstream part is mixed in the downstream flow path 60, and the mixed reagent is fed to the downstream analysis flow path.
In the analysis flow path, the specimen 54 and the mixed reagent are merged and mixed from the Y-shaped flow path or the like, the reaction is started by temperature rise or the like, and the reaction is detected at a detection site provided in the flow path.

本発明のマイクロ総合分析システム10は、特に遺伝子または核酸の検査に好適に用いることができる。
その場合、検査チップ50の微細流路はPCR増幅に適した構成とされるが、遺伝子検査以外の生体物質についても基本的な流路構成はほぼ同一になるといえる。
The micro integrated analysis system 10 of the present invention can be suitably used particularly for testing genes or nucleic acids.
In this case, the fine flow path of the test chip 50 is configured to be suitable for PCR amplification, but it can be said that the basic flow path configuration is substantially the same for biological materials other than genetic testing.

通常は検体前処理部、試薬類、プローブ類を変更すればよく、その場合、送液エレメントの配置、数などは変化するであろう。
当業者であれば、例えばイムノアッセイ法のために必要な試薬類などを検査チップ50に搭載し、若干の流路エレメントの変更、仕様の変更を含む修正を施すことにより、分析の種類を容易に変更することができる。
Usually, the specimen pretreatment unit, reagents, and probes may be changed. In this case, the arrangement and number of liquid feeding elements will change.
A person skilled in the art can easily select the type of analysis by, for example, mounting reagents necessary for an immunoassay method, etc. on the test chip 50, and making modifications including slight changes in flow path elements and specifications. Can be changed.

ここにいう遺伝子以外の生体物質とは、各種の代謝物質、ホルモン、タンパク質(酵素、抗原なども含む)などをいう。
検査チップ50の好ましい一態様では、一つのチップ内において、検体もしくは検体から抽出したアナライト物質(例えばDNA)が注入される検体収容部と、
検体の前処理を行う検体前処理部と、
プローブ結合反応、検出反応(遺伝子増幅反応または抗原抗体反応なども含む)などに
用いる試薬が収容される試薬収容部と、
ポジティブコントロールが収容されるポジティブコントロール収容部と、
ネガティブコントロールが収容されるネガティブコントロール収容部と、
プローブ(例えば、遺伝子増幅反応により増幅された検出対象の遺伝子にハイブリダイズさせるプローブ)が収容されるプローブ収容部と、
これらの各収容部に連通する微細流路と、
前記各収容部および流路内の液体を送液する別途のマイクロポンプに接続可能なポンプ接続部64と、が設けられている。
Biological substances other than genes mentioned here refer to various metabolites, hormones, proteins (including enzymes and antigens), and the like.
In a preferred embodiment of the test chip 50, a sample storage portion into which a sample or an analyte substance (for example, DNA) extracted from the sample is injected in one chip,
A sample pretreatment unit for preprocessing the sample;
A reagent container for storing reagents used for probe binding reaction, detection reaction (including gene amplification reaction or antigen-antibody reaction);
A positive control accommodating part for accommodating a positive control;
A negative control accommodating portion for accommodating a negative control;
A probe accommodating portion that accommodates a probe (for example, a probe that hybridizes to a gene to be detected amplified by a gene amplification reaction);
A fine flow path communicating with each of these accommodating portions,
A pump connection portion 64 that can be connected to each of the accommodating portions and a separate micropump for feeding the liquid in the flow path is provided.

この検査チップ50には、ポンプ接続部64を介してマイクロポンプが接続され、検体収容部52に収容された検体54もしくは検体54から抽出した生体物質(例えばDNAまたはそれ以外の生体物質)と、試薬収容部56に収容された試薬58とを流路60へ送液し、微細流路の反応部位、例えば遺伝子増幅反応(タンパク質の場合、抗原抗体反応など)の部位で混合して反応させた後、その下流側流路にある検出部へ、この反応液を処理した処理液62と、プローブ収容部に収容されたプローブとを送液し、流路内で混合してプローブと結合(またはハイブリダイゼーション)させ、この反応生成物に基づいて生体物質の検出を行う。   A micropump is connected to the test chip 50 via a pump connection unit 64, and the sample 54 stored in the sample storage unit 52 or a biological material extracted from the sample 54 (for example, DNA or other biological material), The reagent 58 housed in the reagent container 56 is fed to the flow channel 60 and mixed and reacted at a reaction site of the fine channel, for example, a site of gene amplification reaction (antigen antibody reaction in the case of protein). Thereafter, the processing liquid 62 processed with the reaction liquid and the probe accommodated in the probe accommodating part are sent to the detection part in the downstream channel, and mixed in the channel and combined with the probe (or Hybridization), and detection of a biological substance is performed based on the reaction product.

また、ポジティブコントロール収容部に収容されたポジティブコントロールおよびネガティブコントロールに収容されたネガティブコントロールについても同様に上記反応および検出を行う。   In addition, the above reaction and detection are performed in the same manner for the positive control housed in the positive control housing section and the negative control housed in the negative control.

検査チップ50における検体収容部52は、検体注入部に連通し、検体54の一時収容および混合部への検体供給を行う。
検体収容部52の上面から検体54を注入する検体注入部は、外部への漏失、感染および汚染を防ぎ、密封性を確保するために、ゴム状材質などの弾性体からなる栓が形成されているか、あるいはポリジメチルシロキサン(PDMS)などの樹脂、強化フィルムで覆われていることが望ましい。
The sample storage unit 52 in the test chip 50 communicates with the sample injection unit, and temporarily stores the sample 54 and supplies the sample to the mixing unit.
The specimen injection section for injecting the specimen 54 from the upper surface of the specimen storage section 52 is formed with a stopper made of an elastic material such as a rubber-like material in order to prevent leakage, infection and contamination to the outside and to ensure sealing performance. Or covered with a resin such as polydimethylsiloxane (PDMS) or a reinforcing film.

例えば、当該ゴム材質の栓を突き刺したニードルまたは蓋付き細孔を通したニードルでシリンジ内の検体を注入する。
前者の場合、ニードルを抜くとその針穴が直ちに塞がることが好ましい。
For example, a specimen in a syringe is injected with a needle that has been pierced with a stopper made of the rubber material or a needle that has passed through a pore with a lid.
In the former case, it is preferable that the needle hole is immediately closed when the needle is pulled out.

あるいは他の検体注入機構を設置してもよい。
検体収容部52に注入された検体54は、必要に応じて、試薬58との混合前に、予め流路60に設けられた検体前処理部にて、例えば検体54と処理液62とを混合することによって前処理される。
Alternatively, another specimen injection mechanism may be installed.
The sample 54 injected into the sample storage unit 52 is mixed with, for example, the sample 54 and the treatment liquid 62 in a sample pretreatment unit provided in advance in the flow channel 60 before mixing with the reagent 58 as necessary. It is preprocessed by doing.

好ましい検体前処理として、分析対象物(アナライト)の分離または濃縮、除タンパクなどが含まれる。
したがって検体前処理部は、分離フィルター、吸着用樹脂、ビーズなどを含んでもよい。
Preferred sample pretreatment includes separation or concentration of an analyte (analyte), deproteinization, and the like.
Therefore, the specimen pretreatment unit may include a separation filter, an adsorption resin, beads, and the like.

検査チップ50の試薬収容部56には、必要な試薬類が予め所定の量だけ封入されている。
したがって使用時にその都度、試薬58を必要量充填する必要はなく、即に使用可能の状態になっている。
A predetermined amount of necessary reagents are sealed in the reagent storage portion 56 of the test chip 50 in advance.
Therefore, it is not necessary to fill the necessary amount of the reagent 58 each time it is used, and it can be used immediately.

検体54中の生体物質を分析する場合、測定に必要な試薬類は、通常それぞれ公知である。
例えば、検体54に存在する抗原を分析する場合、それに対する抗体、好ましくはモノクローナル抗体を含有する試薬が使用される。
When analyzing a biological substance in the specimen 54, reagents necessary for the measurement are generally known.
For example, when analyzing an antigen present in the specimen 54, a reagent containing an antibody against it, preferably a monoclonal antibody, is used.

抗体は、好ましくはビオチンおよびFITCで標識されている。
遺伝子検査用の試薬類には、遺伝子増幅に用いられる各種試薬、検出に使用されるプローブ類、発色試薬とともに、必要であれば前記の検体前処理に使用する前処理試薬も含めてもよい。
The antibody is preferably labeled with biotin and FITC.
Reagents for gene testing may include various reagents used for gene amplification, probes used for detection, and coloring reagent, as well as pretreatment reagents used for the sample pretreatment if necessary.

マイクロポンプから駆動液31を供給することにより各収容部から検体液および試薬液を押し出してこれらを合流させることによって、遺伝子増幅反応、アナライトのトラップまたは抗原抗体反応といった分析に必要な反応が開始される。   By supplying the driving liquid 31 from the micropump, the sample liquid and the reagent liquid are pushed out from each container and merged to start reactions necessary for analysis such as gene amplification reaction, analyte trap or antigen-antibody reaction. Is done.

試薬と試薬との混合、および検体と試薬との混合は、単一の混合部で所望の比率で混合してもよく、あるいは何れかもしくは両方を分割して複数の合流部を設け、最終的に所望の混合比率となるように混合してもよい。   The mixing of the reagent and the reagent and the mixing of the sample and the reagent may be performed at a desired ratio in a single mixing part, or a plurality of merging parts are provided by dividing one or both, and finally You may mix so that it may become a desired mixing ratio.

そうした反応部位の態様は特に限定されるものではなく、様々な形態および様式が考えられる。
一例としては、試薬を含む2以上の液体を合流させる合流部(流路分岐点)から先に、各液が拡散混合される微細流路が設けられ、この微細流路の下流側端部から先に設けられた、該微細流路よりも広幅の空間からなる液溜めにおいて反応が行われる。
The mode of such a reactive site is not particularly limited, and various forms and modes are conceivable.
As an example, a micro flow channel in which each liquid is diffused and mixed is provided in advance of a joining portion (flow channel branching point) that joins two or more liquids containing reagents, and from the downstream end of the micro flow channel. The reaction is carried out in a liquid reservoir provided in advance and having a space wider than the fine channel.

DNA増幅方法としては、多方面で盛んに利用されているPCR増幅法を使用することができる。
その増幅技術を実施するための諸条件が詳細に検討され、改良点も含めて各種文献などに記載されている。
As a DNA amplification method, a PCR amplification method that is actively used in various fields can be used.
Various conditions for carrying out the amplification technique have been examined in detail and described in various documents including improvements.

PCR増幅法においては、3つの温度間で昇降させる温度管理が必要になるが、マイクロチップに好適な温度制御を可能とする流路デバイスが、すでに本発明者らにより提案されている(特開2004−108285号)。   In the PCR amplification method, it is necessary to manage the temperature by raising and lowering between three temperatures. However, a channel device that enables temperature control suitable for a microchip has already been proposed by the present inventors (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-318867). 2004-108285).

このデバイスシステムを本発明のチップの増幅用流路に適用すればよい。
これにより、熱サイクルが高速に切り替えられ、微細流路を熱容量の小さいマイクロ反応セルとしているため、DNA増幅は、手作業で行う従来の方式よりはるかに短時間で行うことができる。
This device system may be applied to the amplification channel of the chip of the present invention.
As a result, the heat cycle can be switched at high speed, and the micro flow path is a micro reaction cell with a small heat capacity. Therefore, DNA amplification can be performed in a much shorter time than the conventional method that is performed manually.

PCRの改良として最近開発されたICAN(Isothermal chimera
primer initiated nucleic acid amplification)法は、50〜65℃における任意の一定温度の下にDNA増幅を短時間で実施できる特徴を有する(特許第3433929号)。
ICAN (Isothermal chimera) recently developed as an improvement of PCR
The primer initiated nucleic acid amplification) method has a feature that DNA amplification can be performed in a short time at an arbitrary constant temperature of 50 to 65 ° C. (Japanese Patent No. 3343929).

したがって、ICAN法は、本発明の検査チップ50では、簡便な温度管理で済むために好適な増幅技術である。
手作業では、1時間かかる本法は、本発明のバイオリアクタにおいては、10〜20分、好ましくは15分で解析まで終わる。
Therefore, the ICAN method is a suitable amplification technique because the inspection chip 50 of the present invention can be simply temperature-controlled.
By hand, the method, which takes one hour, ends with analysis in 10-20 minutes, preferably 15 minutes, in the bioreactor of the present invention.

検査チップ50の微細流路における反応部位よりも下流側には、アナライト、例えば増幅された遺伝子を検出するための検出部位が設けられている。
少なくともその検出部分は、光学的測定を可能とするために透明な材質、好ましくは透明なプラスチックとなっている。
A detection site for detecting an analyte, for example, an amplified gene, is provided downstream of the reaction site in the fine flow path of the test chip 50.
At least the detection part is made of a transparent material, preferably a transparent plastic, in order to enable optical measurement.

さらに微細流路上の検出部位に吸着されたビオチン親和性タンパク質(アビジン、ストレプトアビジン、エクストラアビジン(R)、好ましくはストレプトアビジン)はプローブ物質に標識されたビオチン、または遺伝子増幅反応に使用されるプライマーの5’末端に標識されたビオチンと特異的に結合する。   Furthermore, biotin-affinity protein (avidin, streptavidin, extraavidin (R), preferably streptavidin) adsorbed to the detection site on the microchannel is biotin labeled on the probe substance, or a primer used for gene amplification reaction It specifically binds to biotin labeled at the 5 ′ end of the.

これにより、ビオチンで標識されたプローブまたは増幅された遺伝子が本検出部位でトラップされる。
分離されたアナライトまたは増幅された目的遺伝子のDNAを検出する方法は特に限定されないが、好ましい態様として基本的には以下の工程で行われる。
Thereby, the probe labeled with biotin or the amplified gene is trapped at the detection site.
A method for detecting the separated analyte or the amplified DNA of the target gene is not particularly limited, but as a preferred embodiment, it is basically performed in the following steps.

すなわち、
(1a) 検体もしくは検体から抽出したDNA、あるいは検体もしくは検体から抽出したRNAから逆転写反応により合成したcDNAと、5’位置でビオチン修飾したプライマーとを、これらの収容部から下流の微細流路へ送液する。
That is,
(1a) A fine channel downstream from these containing portions of a sample or DNA extracted from the sample, or cDNA synthesized by reverse transcription from RNA extracted from the sample or sample, and a primer modified with biotin at the 5 ′ position To liquid.

反応部位の微細流路内で、遺伝子を増幅する工程、微細流路内で増幅された遺伝子を含む増幅反応液と変性液とを混合して、増幅された遺伝子を変性処理により一本鎖にし、これと末端をFITC(fluorescein isothiocyanate)で蛍光標識したプローブDNAとをハイブリダイズさせる。   The step of amplifying the gene in the microchannel of the reaction site, the amplification reaction solution containing the gene amplified in the microchannel and the denaturing solution are mixed, and the amplified gene is made into a single strand by denaturation treatment. This is hybridized with the probe DNA fluorescently labeled with FITC (fluorescein isothiocyanate).

次いで、ビオチン親和性タンパク質を吸着させた微細流路内の検出部位に送液し、前記増幅遺伝子を微細流路内の検出部位にトラップする。(増幅遺伝子を検出部位でトラップした後に蛍光標識したプローブDNAとをハイブリダイズさせてもよい。)
(1b) 検体に存在する抗原、代謝物質、ホルモンなどのアナライトに対する特異的な抗体、好ましくはモノクローナル抗体を含有する試薬を検体と混合する。
Next, the solution is sent to the detection site in the microchannel to which the biotin affinity protein is adsorbed, and the amplified gene is trapped in the detection site in the microchannel. (The amplified gene may be trapped at the detection site and then hybridized with a fluorescently labeled probe DNA.)
(1b) A reagent containing an antibody, preferably a monoclonal antibody, specific to an analyte such as an antigen, metabolite or hormone present in the sample is mixed with the sample.

その場合、抗体は、ビオチンおよびFITCで標識されている。
したがって抗原抗体反応により得られる生成物は、ビオチンおよびFITCを有する。
これをビオチン親和性タンパク質(好ましくはストレプトアビジン)を吸着させた微細流路内の検出部位に送液し、ビオチン親和性タンパク質とビオチンとの結合を介して該検出部位に固定化する。
(2) 上記微細流路内にFITCに特異的に結合する抗FITC抗体で表面を修飾した金コロイド液を流し、これにより固定化したアナライト・抗体反応物のFITCに、あるいは遺伝子にハイブリダイズしたFITC修飾プローブに、その金コロイドを吸着させる。
(3) 上記微細流路の金コロイドの濃度を光学的に測定する。
<システム本体>
図1に示したように、ベース本体12には、その正面部分に、検査チップ50を内部に取り入れるための検査チップ出入口14と、ベース本体12内で行われる所定の検査結果を出力する表示部18とが設けられている。
In that case, the antibody is labeled with biotin and FITC.
Therefore, the product obtained by the antigen-antibody reaction has biotin and FITC.
This is sent to a detection site in a microchannel to which a biotin affinity protein (preferably streptavidin) is adsorbed, and is immobilized on the detection site through the binding of biotin affinity protein and biotin.
(2) A colloidal gold solution whose surface has been modified with an anti-FITC antibody that specifically binds to FITC flows through the fine channel, and this hybridizes to the immobilized FITC of the analyte / antibody reaction product or to the gene. The gold colloid is adsorbed to the FITC-modified probe.
(3) Optically measure the concentration of colloidal gold in the fine channel.
<System itself>
As shown in FIG. 1, the base body 12 has a test chip inlet / outlet port 14 for taking the test chip 50 therein and a display unit for outputting a predetermined test result performed in the base body 12. 18 are provided.

検査チップ50は、チップ搬送トレイ22上に載置された後、検査チップ出入口14からベース本体12内に取り入れられ、装着される。
ベース本体12の内部には、図2に示したように、チップ搬送トレイ22上に載置された検査チップ50における送液、反応、検出等を制御するための各種の装置が設けられている。
After the inspection chip 50 is placed on the chip transport tray 22, the inspection chip 50 is taken into the base body 12 from the inspection chip entrance 14 and attached.
As shown in FIG. 2, various devices for controlling liquid feeding, reaction, detection and the like in the inspection chip 50 placed on the chip transport tray 22 are provided inside the base body 12. .

本実施例では、検査チップ50のポンプ接続部64と接続して、検体や処理液を所定箇所に移動させるマイクロポンプユニット26およびマイクロポンプユニット26の送液制
御を行うポンプ制御装置28、また、駆動液タンク30内の駆動液31中の気泡を除去するための超音波脱泡装置20を備えている。
In the present embodiment, the micro pump unit 26 that is connected to the pump connection portion 64 of the test chip 50 and moves the specimen and the processing liquid to a predetermined location, the pump control device 28 that controls the liquid feeding of the micro pump unit 26, An ultrasonic defoaming device 20 for removing bubbles in the driving liquid 31 in the driving liquid tank 30 is provided.

さらに、検査チップ50上に接触して試薬等の温度、特に反応部流路における温度を制御するペルチェ素子34およびヒーター36からなる温度制御装置38を備えている。
また、検査チップ50の検出部流路に存在する検出対象の物質を検知するために光を照射するLED40および透過した光を受光するホトダイオード42から成る検出装置44を備えている。
Furthermore, a temperature control device 38 including a Peltier element 34 and a heater 36 which are in contact with the inspection chip 50 and controls the temperature of the reagent and the like, particularly the temperature in the reaction part flow path, is provided.
In addition, a detection device 44 is provided that includes an LED 40 that emits light and a photodiode 42 that receives the transmitted light in order to detect a substance to be detected present in the detection portion flow path of the inspection chip 50.

マイクロ総合分析システム10のシステム本体には、マイクロポンプユニット26、マイクロポンプを制御するポンプ制御装置28、温度を制御する温度制御装置38および検出装置44などがベース本体12に一体化されている。   In the system main body of the micro comprehensive analysis system 10, a micro pump unit 26, a pump control device 28 that controls the micro pump, a temperature control device 38 that controls temperature, a detection device 44, and the like are integrated with the base main body 12.

予め試薬58が封入された検査チップ50の検体収容部52に検体液を注入して、その検査チップ50をシステム本体に装着すると、送液用のマイクロポンプを作動させるための機構的連結がなされる。   When a sample liquid is injected into the sample container 52 of the test chip 50 in which the reagent 58 is sealed in advance and the test chip 50 is attached to the system main body, a mechanical connection for operating the micropump for liquid delivery is made. The

したがってシステム本体に検査チップ50を装着すると、検査チップ50の流路60は作動状態となる。
分析が開始されると、検体および試薬類の送液、混合に基づく遺伝子増幅、アナライトとプローブとの結合などの反応、反応物の検出および光学的測定が、一連の連続的工程として自動的に実施され、測定データが、必要な条件、記録事項とともにファイル内に格納され、生体物質の測定が自動的に行われる。
Therefore, when the inspection chip 50 is attached to the system body, the flow path 60 of the inspection chip 50 is in an activated state.
Once the analysis is started, the flow of analytes and reagents, gene amplification based on mixing, reactions such as analyte-probe binding, detection of reactants and optical measurements are automatically performed as a series of sequential steps. The measurement data is stored in a file together with necessary conditions and recorded items, and the measurement of the biological material is automatically performed.

送液、温度、反応の各制御に関わる制御系、光学的検出、データの収集および処理を受け持つユニットは、マイクロポンプおよび光学装置とともにシステム本体を構成する。
このシステム本体は、これに検査チップ50を装着することにより各検体サンプルに対して共通で使用される。
A control system related to each control of liquid feeding, temperature and reaction, a unit responsible for optical detection, data collection and processing constitutes a system main body together with a micropump and an optical device.
This system main body is commonly used for each specimen sample by mounting the test chip 50 on the system main body.

遺伝子増幅などの反応およびその検出は、送液順序、容量、タイミングなどについて予め設定された条件として、マイクロポンプおよび温度の制御、光学的検出のデータ処理とともにプログラムとしてシステム本体に搭載されたソフトウェアに組み込まれている。   Reactions such as gene amplification and their detection are performed in software installed in the system body as a program along with micropump and temperature control, optical detection data processing, as preset conditions for liquid delivery sequence, volume, timing, etc. It has been incorporated.

検査チップ50の微細流路内における反応を検出する検出装置44は、検査項目ごとの分析流路上の検出部位に対して、例えばLED40などから測定光を照射し、ホトダイオード42、光電子増倍管などの光学的な検出手段で透過光もしくは反射光を検出する。   The detection device 44 that detects the reaction in the fine flow path of the inspection chip 50 irradiates the detection site on the analysis flow path for each inspection item with measurement light from, for example, the LED 40, and the like, and a photodiode 42, a photomultiplier tube, and the like. Transmitted light or reflected light is detected by the optical detection means.

本発明のマイクロ総合分析システム10は、いずれのコンポーネントも小型化され、持ち運びに便利な形態としているために、使用する場所および時間に制約されず、作業性、操作性が良好である。   In the micro integrated analysis system 10 of the present invention, all components are miniaturized and are in a form that is convenient to carry. Therefore, the micro integrated analysis system 10 is excellent in workability and operability without being restricted by the place and time of use.

場所、時間を問わずに迅速に測定することができるために、緊急医療での利用や、在宅医療での個人的な利用も可能である。
また、送液に使用するマイクロポンプユニット26がシステム本体側に組み込まれているために、検査チップ50はディスポーサブルタイプとして好適に使用できる。
Since the measurement can be made promptly regardless of the place and time, it can be used for emergency medical care or for personal use in home medical care.
Further, since the micro pump unit 26 used for liquid feeding is incorporated on the system main body side, the inspection chip 50 can be suitably used as a disposable type.

マイクロポンプユニット26には、例えば、検体収容部52、複数の試薬収容部56、ポジティブコントロール収容部、ネガティブコントロール収容部など、上流側から駆動液31によって押し出して送液すべき部位の数に対応して複数のマイクロポンプが設けられている。   For example, the micropump unit 26 corresponds to the number of parts to be pumped from the upstream side by the driving liquid 31 such as the specimen storage unit 52, the plurality of reagent storage units 56, the positive control storage unit, and the negative control storage unit. A plurality of micropumps are provided.

検査チップ50をシステム本体に装着することによって、検査チップ50のポンプ接続部64を介して検査チップ50へマイクロポンプが接続され、マイクロポンプとして機能する構成となっている。   By mounting the inspection chip 50 on the system main body, the micropump is connected to the inspection chip 50 via the pump connection portion 64 of the inspection chip 50, and functions as a micropump.

すなわち、マイクロポンプユニット26には、複数のマイクロポンプと、検査チップ50に連通させるための流路開口を有するチップ接続部66と、が設けられている。
一方、検査チップ50にはマイクロポンプに連通させるための流路開口を有するポンプ接続部64が設けられており、検査チップ50のポンプ接続部64とマイクロポンプユニット26のチップ接続部66とを液密に密着させることによって、マイクロポンプを検査チップ50の流路60へ連通させる。
In other words, the micropump unit 26 is provided with a plurality of micropumps and a chip connection part 66 having a channel opening for communicating with the inspection chip 50.
On the other hand, the inspection chip 50 is provided with a pump connection part 64 having a flow path opening for communicating with the micropump. The pump connection part 64 of the inspection chip 50 and the chip connection part 66 of the micropump unit 26 are connected to each other. The micropump is communicated with the flow path 60 of the inspection chip 50 by closely contacting.

典型的には、検査チップ50におけるポンプ接続部64は、マイクロポンプに連通させるための流路開口とその周囲の接触面とからなり、マイクロポンプユニット26におけるチップ接続部66は、検査チップ50に連通させるための流路開口と、その周囲の接触面とからなる。   Typically, the pump connection portion 64 in the inspection chip 50 includes a channel opening for communicating with the micropump and a contact surface around the channel opening, and the chip connection portion 66 in the micropump unit 26 is connected to the inspection chip 50. It consists of a channel opening for communication and a surrounding contact surface.

検査チップ50側の流路開口とマイクロポンプユニット26側の流路開口とが合致した状態でマイクロポンプユニット26側の接触面と検査チップ50側の接触面とを密着させることによってこれらが接続される。   These are connected by bringing the contact surface on the micropump unit 26 side into contact with the contact surface on the test chip 50 side in a state where the flow path opening on the test chip 50 side matches the flow path opening on the micropump unit 26 side. The

密着は、例えば検査チップ50とマイクロポンプユニット26とを加圧することによって行う。
上記のチップ接続部66またはポンプ接続部64には、例えばテフロン(登録商標)のような軟質の樹脂からなるシール部材を配置して、このシール部材のシール面を検査チップ50とマイクロポンプユニット26との接触面としてもよい。
The close contact is performed by pressurizing the inspection chip 50 and the micro pump unit 26, for example.
For example, a sealing member made of a soft resin such as Teflon (registered trademark) is disposed in the chip connecting portion 66 or the pump connecting portion 64, and the sealing surface of the sealing member is used as the inspection chip 50 and the micro pump unit 26. It is good also as a contact surface.

また、マイクロポンプとしては、ピエゾポンプを用いることが好ましい。
このピエゾポンプは概略すると、流路抵抗が差圧に応じて変化する第1流路と、差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合がこの第1流路よりも小さい第2流路と、これらの第1流路および第2流路に接続された加圧室と、該加圧室の内部圧力を変化させるアクチュエータと、を備えており、このアクチュエータを駆動することによって正方向および逆方向に送液可能なポンプである。
Moreover, it is preferable to use a piezo pump as the micro pump.
In general, the piezo pump has a first flow path in which the flow path resistance changes in accordance with the differential pressure, a second flow path in which the change rate of the flow path resistance with respect to the change in the differential pressure is smaller than the first flow path, A pressurizing chamber connected to the first flow path and the second flow path, and an actuator for changing the internal pressure of the pressurizing chamber are provided. By driving the actuator, the forward direction and the reverse direction are provided. It is a pump that can send liquid.

その詳細は、上記特許文献7および8に記載されている。
上記のピエゾポンプによれば、ピエゾポンプの駆動電圧および周波数を変えることによって、液体の送液方向、送液速度を制御することができる。
Details thereof are described in Patent Documents 7 and 8.
According to the above piezo pump, the liquid feeding direction and the liquid feeding speed can be controlled by changing the driving voltage and frequency of the piezo pump.

一例として、シリコンウエハを公知のフォトリソグラフィー技術により所定の形状に加工したシリコン基板を用いて、エッチングによって上記のポンプ形状を形成するとともに、その上から別の基板を重ねることによりピエゾポンプを作製できる。   As an example, a piezo pump can be manufactured by forming the above pump shape by etching using a silicon substrate obtained by processing a silicon wafer into a predetermined shape by a known photolithography technique and overlaying another substrate thereon. .

フォトリソグラフィー技術によって、1枚のシリコン基板に多数のピエゾポンプが設けられたマイクロポンプユニット26を作製できる。
例えば、マイクロポンプユニット26の基板にポートを形成して、このポートを介して検査チップ50のポンプ接続部64と連通させる。
The micropump unit 26 in which a large number of piezo pumps are provided on a single silicon substrate can be manufactured by photolithography.
For example, a port is formed on the substrate of the micropump unit 26 and communicates with the pump connection portion 64 of the inspection chip 50 through this port.

ポートが穿孔された基板と、検査チップ50のポンプ接続部64近傍とを上下に重ね合わせることによって、マイクロポンプユニット26に検査チップ50を接続することができる。   The inspection chip 50 can be connected to the micropump unit 26 by vertically superimposing the substrate with the perforated port and the vicinity of the pump connection portion 64 of the inspection chip 50.

また、検査チップ50と接続したポートとはポンプを介して反対側のポートには、駆動液タンク30が接続される。
マイクロポンプが複数個ある場合には、これらのポンプごとに設けられた複数のポートは共通の駆動液タンク30に接続されていてもよい。
<脱泡機構>
本発明のマイクロ総合分析システムの実施例では、図2に示したように駆動液31中に含まれる気泡を除去するため、駆動液タンク30に超音波脱泡装置20が設けられている。
Further, the driving liquid tank 30 is connected to a port opposite to the port connected to the inspection chip 50 via a pump.
When there are a plurality of micropumps, a plurality of ports provided for each of these pumps may be connected to a common drive fluid tank 30.
<Defoaming mechanism>
In the embodiment of the micro total analysis system of the present invention, as shown in FIG. 2, the ultrasonic deaerator 20 is provided in the driving liquid tank 30 in order to remove bubbles contained in the driving liquid 31.

このような超音波脱泡装置20によれば、駆動液タンク30内の駆動液31に超音波を加えることにより、駆動液31中の気泡を除去することができるよう構成されている。
なお、超音波脱泡装置20による液体中の気泡を除去する方法の詳細については、既に開示されている(例えば特開平07−80207号公報)。
Such an ultrasonic defoaming device 20 is configured to remove bubbles in the driving liquid 31 by applying ultrasonic waves to the driving liquid 31 in the driving liquid tank 30.
The details of the method for removing bubbles in the liquid by the ultrasonic defoaming apparatus 20 have already been disclosed (for example, JP-A-07-80207).

超音波脱泡装置20は、駆動液タンク30に付け加えるだけであるため、小型に集約されたマイクロ総合分析システム10のシステム本体内に従来通り収めることができ、コストを抑えることができる。   Since the ultrasonic defoaming device 20 is only added to the driving liquid tank 30, it can be accommodated in the system main body of the micro integrated analysis system 10 that is integrated in a small size, and the cost can be reduced.

このような、超音波脱泡装置20によって気泡を除去された駆動液31は、ピエゾポンプの作用により、確実に検査チップ50へと取り込まれ、検査チップ50内の検体54や各種試薬58を検査チップ50下流の流路60へと液送されることとなる。   The driving liquid 31 from which bubbles have been removed by the ultrasonic deaerator 20 is reliably taken into the inspection chip 50 by the action of the piezo pump, and the specimen 54 and various reagents 58 in the inspection chip 50 are inspected. The liquid is sent to the flow path 60 downstream of the chip 50.

さらに、これら液送された検出対象となる液体は、検出部流路において光を照射するLED40および透過した光を受光するホトダイオード42から成る検出装置44にて検出対象となる物質を検知することとなる。   Further, the liquid to be detected that has been fed is detected by a detection device 44 that includes an LED 40 that emits light and a photodiode 42 that receives the transmitted light in the detection unit flow path. Become.

また、本発明のマイクロ総合分析システム10では、図4に示したように、他の脱泡機構として減圧脱泡装置21を用いることができる。
このような減圧脱泡装置21は、駆動液タンク30に設けられ、駆動液タンク30内の圧力を一定の圧力に下げることにより、駆動液タンク30内の駆動液31中に混入した気泡を除去することができるよう構成されている。
Moreover, in the micro comprehensive analysis system 10 of the present invention, as shown in FIG. 4, a vacuum degassing apparatus 21 can be used as another defoaming mechanism.
Such a vacuum degassing device 21 is provided in the driving liquid tank 30 and removes bubbles mixed in the driving liquid 31 in the driving liquid tank 30 by reducing the pressure in the driving liquid tank 30 to a constant pressure. Configured to be able to.

なお、減圧脱泡装置21は、既に公知となっている如何なる減圧脱泡装置を用いてもよいが、小型に集約されたシステム本体内に設置可能であり、駆動液タンク30の容積に対して、所望の働きを迅速に行える程度の機能を有する減圧脱泡装置21を選択すると良い。   The vacuum degassing device 21 may be any known vacuum degassing device, but can be installed in a compact system main body, and the volume of the driving fluid tank 30 can be reduced. It is preferable to select the vacuum degassing device 21 having a function capable of quickly performing a desired function.

さらに、駆動液タンク30の減圧は常時行う場合や、時間を指定して一定時間だけ減圧する場合など、駆動液タンク30の容積や駆動液31の量、種類などに併せて適宜選択するとよい。   Furthermore, when the pressure of the driving liquid tank 30 is constantly reduced, or when the pressure is reduced for a predetermined time by specifying a time, the driving liquid tank 30 may be appropriately selected according to the volume of the driving liquid tank 30 and the amount and type of the driving liquid 31.

また、他の脱泡機構としては、常温の駆動液31を例えば200℃まで加熱することにより駆動液31中の溶存気体を脱泡する方を用いることができる。
なお、本発明のマイクロ総合分析システム10では、これら超音波脱泡装置20、減圧脱泡装置21、駆動液加熱などの脱泡機構を適宜組み合わせて用いることもでき、またこれらを併設し状況に応じて装置を切り替えて使用することもできる。
As another defoaming mechanism, a method of defoaming dissolved gas in the driving liquid 31 by heating the driving liquid 31 at room temperature to, for example, 200 ° C. can be used.
In the micro comprehensive analysis system 10 of the present invention, these ultrasonic defoaming device 20, vacuum degassing device 21, and defoaming mechanism such as driving liquid heating can be used in appropriate combination, and these are provided side by side. The device can be switched and used accordingly.

このように、上述した脱泡機構として超音波脱泡装置20、減圧脱泡装置21、駆動液加熱を用いることによって、駆動液31内に混入した気泡を除去し、確実に駆動液31の
みをマイクロポンプユニット26のマイクロポンプで検査チップ50内に送り込むことができる。
Thus, by using the ultrasonic defoaming device 20, the vacuum defoaming device 21, and the driving liquid heating as the defoaming mechanism described above, bubbles mixed in the driving liquid 31 are removed, and only the driving liquid 31 is surely removed. The micropump of the micropump unit 26 can be sent into the inspection chip 50.

上記実施例において、本発明のマイクロ総合分析システムの一例を示したが、本発明は何らこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。   In the above embodiment, an example of the micro total analysis system of the present invention has been shown. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention. It is.

図1は、本発明のマイクロ総合分析システムの実施例を示した概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a micro total analysis system of the present invention. 図2は、本発明のマイクロ総合分析システムのベース本体に検査チップを装着した状態を説明する概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a state in which a test chip is mounted on the base body of the micro total analysis system of the present invention. 図3は、本発明のマイクロ総合分析システムの検査チップを説明する概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining a test chip of the micro total analysis system of the present invention. 図4は、本発明のマイクロ総合分析システムの減圧脱泡装置を説明する概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a vacuum degassing apparatus of the micro total analysis system of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 マイクロ総合分析システム
12 ベース本体
14 検査チップ出入口
18 表示部
20 超音波脱泡装置
21 減圧脱泡装置
22 検査チップ搬送トレイ
26 マイクロポンプユニット
28 ポンプ制御装置
30 駆動液タンク
31 駆動液
34 ペルチェ素子
36 ヒーター
38 温度制御装置
40 LED
42 ホトダイオード
44 検出装置
50 検査チップ
52 検体収容部
54 検体
56 試薬収容部
58 試薬
60 流路
62 処理液
64 ポンプ接続部
66 チップ接続部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Micro comprehensive analysis system 12 Base main body 14 Test | inspection chip inlet / outlet 18 Display part 20 Ultrasonic defoaming apparatus 21 Depressurization defoaming apparatus 22 Test | inspection chip conveyance tray 26 Micro pump unit 28 Pump control apparatus 30 Drive liquid tank 31 Drive liquid 34 Peltier element 36 Heater 38 Temperature control device 40 LED
42 Photodiode 44 Detection Device 50 Test Chip 52 Sample Storage Portion 54 Sample 56 Reagent Storage Portion 58 Reagent 60 Flow Channel 62 Treatment Solution 64 Pump Connection Portion 66 Chip Connection Portion

Claims (5)

検体または該検体を流路内で処理した処理液に含まれる測定対象の生体物質と、
試薬収容部に収容された試薬とを、
反応部位を構成する流路へ送液して合流させ、
これらを反応させた後、得られた反応生成物質もしくはその処理物質を、
検出部位を構成する流路へ送液して測定する一連の微細流路が設けられるとともに、
マイクロポンプに連通させるための流路開口を有するポンプ接続部が設けられた検査チップと、
システム本体と、を備え、
前記システム本体は、
ベース本体と、
複数のマイクロポンプと、
検査チップに連通させるための流路開口を有するチップ接続部と、が設けられ、
前記ベース本体内に配置されたマイクロポンプユニットと、を備え、
検査チップの前記ポンプ接続部とマイクロポンプユニットの前記チップ接続部とを液密に密着させた状態で検査チップをベース本体内に装着した後、該検査チップにおける生体物質と試薬との反応およびその検出を自動的に行うマイクロ総合分析システムであって、
前記マイクロポンプユニットが、
前記検査チップに液送される駆動液の脱泡を行う脱泡機構を備えることを特徴とするマイクロ総合分析システム。
A biological substance to be measured contained in a specimen or a treatment liquid obtained by treating the specimen in a flow path;
The reagent stored in the reagent storage unit,
Liquid is sent to the flow path that constitutes the reaction site and merged,
After reacting these, the obtained reaction product or its treated substance
A series of fine flow channels are provided to measure by sending liquid to the flow channel constituting the detection site,
A test chip provided with a pump connection part having a channel opening for communicating with the micropump;
A system main body,
The system main body is
A base body,
Multiple micropumps,
A chip connection portion having a flow path opening for communicating with the inspection chip, and
A micropump unit disposed in the base body,
After mounting the test chip in the base body in a state where the pump connection part of the test chip and the chip connection part of the micro pump unit are in close contact with each other, the reaction between the biological substance and the reagent in the test chip and its A micro total analysis system that automatically performs detection,
The micropump unit is
A micro total analysis system comprising a defoaming mechanism for defoaming the driving liquid fed to the inspection chip.
前記脱泡機構が、
超音波脱泡装置であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ総合分析システム。
The defoaming mechanism is
2. The micro total analysis system according to claim 1, which is an ultrasonic defoaming apparatus.
前記脱泡機構が、
減圧脱泡装置であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ総合分析システム。
The defoaming mechanism is
2. The micro total analysis system according to claim 1, which is a vacuum degassing apparatus.
前記システム本体は、
前記検査チップの微細流路内において生体物質と試薬とを反応させた後、
検出部位を構成する流路においてその検出を光学的に行う検出装置と、
前記マイクロポンプによる送液を制御するポンプ制御装置と、
前記検査チップの所定部位における温度を制御する温度制御装置と、を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のマイクロ総合分析システム。
The system main body is
After reacting the biological material and the reagent in the fine flow path of the inspection chip,
A detection device that optically performs detection in the flow path that constitutes the detection site;
A pump control device for controlling liquid feeding by the micropump;
The micro integrated analysis system according to claim 1, further comprising a temperature control device that controls a temperature at a predetermined portion of the inspection chip.
前記マイクロポンプが、
流路抵抗が差圧に応じて変化する第1流路と、
差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合が第1流路よりも小さい第2流路と、
第1流路および第2流路に接続された加圧室と、
該加圧室の内部圧力を変化させるアクチュエータと、
を備えたマイクロポンプであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のマイクロ総合分析システム。
The micropump is
A first flow path in which the flow path resistance changes according to the differential pressure;
A second flow path whose rate of change in flow path resistance with respect to a change in differential pressure is smaller than the first flow path;
A pressurization chamber connected to the first flow path and the second flow path;
An actuator for changing the internal pressure of the pressurizing chamber;
5. The micro total analysis system according to claim 1, wherein the micro total analysis system is a micro pump equipped with a micro pump.
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