JP2006275735A - Micro comprehensive analytical system - Google Patents
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Abstract
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 fine channel 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から特許文献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 (
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)。
上記のようなマイクロ分析総合システムでは、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などの送液を行っている。
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。
In the micro analysis integrated system as described above, a reagent or the like in the fine flow path of the inspection chip is fed by a micro pump.
Specifically, a micro pump unit in which a plurality of pumps using a piezoelectric 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. By closely contacting the chip surface of the micropump unit and the chip surface of the inspection chip, the flow path on the pump side and the flow path on the inspection chip side are communicated with each other.
しかしながら、マイクロポンプユニットと検査チップとの接続部において、接続前に接触面が濡れていると、使用時にマイクロポンプ側から検査チップ側へこの接続部を通過する駆動液などの液体が、これらの接触面の間から漏れ出す可能性がある。 However, if the contact surface is wet before connection at the connection between the micropump unit and the inspection chip, liquid such as driving liquid that passes through this connection from the micropump side to the inspection chip at the time of use will be lost. There is a possibility of leakage from between the contact surfaces.
また、マイクロポンプユニットと検査チップとの接続部において液密性が充分でない場合、外部から流路内へコンタミネーションが浸入する可能性もある。
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の接続部において充分な密着性を確実に確保でき、流路からの液漏れ、あるいはコンタミネーションの浸入を防止可能な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。
Further, when the liquid tightness is not sufficient at the connection portion between the micro pump unit and the inspection chip, there is a possibility that contamination enters from the outside into the flow path.
In view of the current situation, the present invention can ensure sufficient adhesion at the connection between the micropump unit and the inspection chip, and can prevent liquid leakage from the flow path or entry of contamination. The purpose is to provide an analysis system.
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、
前記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離脱させる際に、
前記検査チップの前記ポンプ接続部と前記微細流路との間と、
前記チップ接続部と前記マイクロポンプユニットとの間に、
前記検査チップのポンプ接続部と前記マイクロポンプユニットのチップ接続部との接続部に気体を送り込む送風装置を備えるとともに、
前記検査チップまたは前記マイクロポンプユニットが、
前記送風装置から送り出される気体を導入する流路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 channel opening for communicating with the inspection chip, and
A micropump unit disposed in the base body,
The pump connection of the inspection chip;
The chip connection part of the micropump unit;
After mounting the inspection chip in the base body with the liquid tight contact,
A micro total analysis system that automatically performs a reaction between a biological substance and a reagent in the test chip and a detection thereof,
When separating the pump connection part of the inspection chip and the chip connection part of the micro pump unit,
Between the pump connection portion of the inspection chip and the fine flow path,
Between the chip connection part and the micropump unit,
While equipped with a blower device that sends gas to the connection part between the pump connection part of the inspection chip and the chip connection part of the micropump unit,
The inspection chip or the micropump unit is
A flow path for introducing a gas sent out from the blower is provided.
このように構成すれば、送風装置から送り出され検査チップまたはマイクロポンプユニットに設けられた流路から導入された気体によって、ポンプ接続部とチップ接続部との接続部付近の流路内の駆動液を、接続部付近外へ押し出すことができる。 If comprised in this way, the drive liquid in the flow path near the connection part of a pump connection part and a chip | tip connection part with the gas introduced from the flow path sent out from the air blower and provided in the test | inspection chip or the micropump unit. Can be pushed out of the vicinity of the connection.
このため、マイクロポンプユニットと検査チップとを離脱させた際に、接合部から液体が流出することを防止することができる。
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
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、
前記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離脱させる際に、
前記検査チップの前記ポンプ接続部と前記微細流路との間と、
前記チップ接続部と前記マイクロポンプユニットとの間に、
前記検査チップのポンプ接続部と前記マイクロポンプユニットのチップ接続部との接続部に気体を送り込む送風装置を備えるとともに、
前記検査チップおよび前記マイクロポンプユニットが、
前記送風装置から送り出される気体を導入する流路を備えることを特徴とする。
For this reason, when the micropump unit and the inspection chip are detached, the liquid can be prevented from flowing out from the joint portion.
Moreover, the micro comprehensive 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 channel opening for communicating with the inspection chip, and
A micropump unit disposed in the base body,
The pump connection of the inspection chip;
The chip connection part of the micropump unit;
After mounting the inspection chip in the base body with the liquid tight contact,
A micro total analysis system that automatically performs a reaction between a biological substance and a reagent in the test chip and a detection thereof,
When separating the pump connection part of the inspection chip and the chip connection part of the micro pump unit,
Between the pump connection portion of the inspection chip and the fine flow path,
Between the chip connection part and the micropump unit,
While equipped with a blower device that sends gas to the connection part between the pump connection part of the inspection chip and the chip connection part of the micropump unit,
The inspection chip and the micropump unit are:
A flow path for introducing a gas sent out from the blower is provided.
このように構成すれば、送風装置から送り出され検査チップとマイクロポンプユニットに設けられた流路から導入された気体によって、ポンプ接続部とチップ接続部との接続部付近の流路内の駆動液を、接続部付近外へ押し出すことができる。 If comprised in this way, the drive liquid in the flow path near the connection part of a pump connection part and a chip | tip connection part with the gas introduced from the flow path sent out from the air blower and provided in the test | inspection chip and the micropump unit. Can be pushed out of the vicinity of the connection.
このため、マイクロポンプユニットと検査チップとを離脱させた際に、接合部から液体が流出することを防止することができる。
また、検査チップとマイクロポンプユニットの両側に、送風装置から送り出される気体を導入する流路を備えれば、いずれの方向からも気体を流入させることができ、ポンプ接続部とチップ接続部との接続部付近の流路内の駆動液を、確実に接続部付近外へ押し出すことができる。
For this reason, when the micropump unit and the inspection chip are detached, the liquid can be prevented from flowing out from the joint portion.
Moreover, if the flow path for introducing the gas sent out from the blower device is provided on both sides of the inspection chip and the micropump unit, the gas can be introduced from any direction, and the pump connection portion and the chip connection portion The driving liquid in the flow path near the connection portion can be reliably pushed out of the vicinity of the connection portion.
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記マイクロ総合分析システムが、
前記送風装置により送り込まれた気体によってマイクロポンプユニットまたは検査チップの外側へ押し出された液体を回収する液体回収装置を備えることを特徴とする。
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The micro total analysis system is
A liquid recovery device is provided for recovering the liquid pushed out of the micropump unit or the inspection chip by the gas fed by the blower.
このように構成することによって、マイクロポンプユニットまたは検査チップの外側へ押し出された液体を、システム本体内に飛散させることなく、確実に回収することができる。 With this configuration, the liquid pushed out of the micro pump unit or the inspection chip can be reliably recovered without being scattered in the system main body.
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記送風装置が、
前記検査チップのポンプ接続部または前記ポンプユニットのチップ接続部の近傍に設けられることを特徴とする。
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The blower is
It is provided in the vicinity of the pump connection part of the inspection chip or the chip connection part of the pump unit.
このように構成することによって、直接検査チップの流路内に気体を取り入れることができるため、システム本体内において、装置が煩雑化することを防止することができる。
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記送風装置が、
前記検査チップのポンプ接続部および前記ポンプユニットのチップ接続部の近傍に設けられることを特徴とする。
By comprising in this way, since gas can be directly taken in into the flow path of a test | inspection chip, it can prevent that an apparatus becomes complicated in a system main body.
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The blower is
It is provided in the vicinity of the pump connection part of the inspection chip and the chip connection part of the pump unit.
このように構成することによって、直接検査チップの流路内に気体を取り入れることができるため、システム本体内において、装置が煩雑化することを防止することができる。
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
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、
前記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、
前記検査チップの前記ポンプ接続部と、
前記マイクロポンプユニットの前記チップ接続部との表面に疎水化層を設けることを特徴とする。
By comprising in this way, since gas can be directly taken in into the flow path of a test | inspection chip, it can prevent that an apparatus becomes complicated in a system main body.
Moreover, the micro comprehensive 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 channel opening for communicating with the inspection chip, and
A micropump unit disposed in the base body,
The pump connection of the inspection chip;
The chip connection part of the micropump unit;
After mounting the inspection chip in the base body with the liquid tight contact,
A micro total analysis system that automatically performs a reaction between a biological substance and a reagent in the test chip and a detection thereof,
The pump connection of the test chip;
A hydrophobic layer is provided on the surface of the micropump unit with the chip connection portion.
このように、検査チップのポンプ接続部と、マイクロポンプユニットのチップ接続部の表面に疎水化層を設ければ、検査チップとマイクロポンプユニットとを離脱させた際に、駆動液などの液体が、両面張力により集合化するため、接続部以外に液体が飛散することを防止できる。 In this way, if a hydrophobic layer is provided on the surface of the pump connection portion of the inspection chip and the chip connection portion of the micropump unit, when the inspection chip and the micropump unit are separated from each other, liquid such as driving liquid can be obtained. Since the two-sided tension is used, the liquid can be prevented from scattering other than the connecting portion.
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記疎水化層が、
ポリエチレン、シリコーン、テフロン(登録商標)のいずれかより成ることを特徴とする。
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The hydrophobic layer is
It is characterized by comprising any of polyethylene, silicone, and Teflon (registered trademark).
このように、構成することによって、検査チップとマイクロポンプユニットとを離脱させた際に、駆動液などの液体が、両面張力により集合化するため、接続部以外に液体が飛散することを防止できる。 By configuring in this way, when the inspection chip and the micropump unit are separated, the liquid such as the driving liquid is gathered by the double-sided tension, so that it is possible to prevent the liquid from scattering other than the connection portion. .
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記システム本体が、
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;
A temperature control device for controlling the temperature at a predetermined part of the inspection chip; and
It is characterized by providing.
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.
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、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、図3は、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、図4は、図3のマイクロ総合分析システムの要部を拡大して示した要部拡大図、図5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図、図6は図5の検査チップの要部を拡大して示した要部拡大図、図7は、図2に示した本発明のマイクロ総合システムの送風装置を使用した際の液体の動きを説明する概略図、図8は、図3に示した本発明のマイクロ総合システムの送風装置を使用した際の液体の動きを説明する概略図、図9は、本発明のマイクロ総合システムと、従来のマイクロ総合システムの検査チップとマイクロポンプユニットとを離脱させた際の状況を説明する概略図である。
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 showing 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 the embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram of the inside of the base body showing a state in which the test chip is mounted on the base body of the micro total analysis system of another embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing the main part of the micro total analysis system of FIG. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the test chip of the micro total analysis system of the present invention, and FIG. 6 is an enlarged view of the main part of the test chip of FIG. FIGS. 7 and 7 are schematic diagrams for explaining the movement of the liquid when the blower of the micro total system of the present invention shown in FIG. 2 is used, and FIG. 8 is a diagram of the micro total system of the present invention shown in FIG. Liquid when using a blower Schematic view illustrating the motion, FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a micro total system of the present invention, the situation when the is detached the test chip and the micro pump unit of a conventional micro total system.
図1から図3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>
図5に概略を示した検査チップ50は、予め試薬58が封入された試薬収容部60(図5斜線部分)と、これらの試薬収容部60から下流側へ続く流路46を備えている。
The micro
<Inspection chip>
The
なお、試薬58は、試薬供給孔56より供給されたものであり、検査チップ50内に試薬58を供給すると試薬58は、各々の撥水バルブB、撥水バルブCの直前まで充填されることとなる。
The
さらに、これらの試薬収容部60の下流では複数の試薬収容部60が合流部70にて合流し、その先には微細流路46が設けられている。
このような微細流路46の下流には、図示しないが検体収用部が設けられ、この検体収用部に収用された検体と、微細流路46を通過する複数の試薬58が混合された液体とが
、さらに混合されるよう構成されている。
Further, a plurality of
A sample collection unit (not shown) is provided downstream of the
また、検査チップ50の試薬収容部60には、撥水バルブなどの弁部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の試薬収容部60の上流には、図2または図3に示したマイクロポンプユニット26のチップ接続部66と接続するためのポンプ接続部64と、後述する送風装置32と接続するための送風装置接続部24が設けられている。
In addition, a valve portion such as a water repellent valve is disposed at an appropriate position in the
Further, upstream of the
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46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
Preferably, the
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。
なお微細流路は、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 with 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その検出部分は透明である部材、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, the detection portion covering at least the detection portion of the fine flow path on the surface of the
典型的には、複数の試薬収容部60に収容された各試薬58が下流側の試薬収容部60で混合され、さらに合流部70にて各試薬収容部60の混合試薬が合流されて下流の微細流路46に送液される。
Typically, each
微細流路46の下流では、図示しないが、検体と混合試薬とがY字流路などから合流して混合され、昇温など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。
Although not shown, downstream of the
本発明のシステムは、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46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 system of the present invention can be suitably used particularly for testing genes or nucleic acids.
In this case, the
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
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
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 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(図示せず)に収容された検体もしくは検体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60に収容された試薬58とを試薬収容部60下流の合流部70へ送液し、さらに微細流路46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
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(図示せず)は、検体注入部に連通し、検体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(図示せず)の上面から検体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。
A sample storage unit (not shown) in the
The specimen injection part that injects the specimen from the upper surface of the specimen storage part (not shown) has a stopper made of an elastic material such as a rubbery material to prevent leakage, infection and contamination to the outside and to ensure sealing performance. Preferably, it is formed or covered with a resin such as polydimethylsiloxane (PDMS) or a reinforced 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(図示せず)に注入された検体は、必要に応じて、試薬58との混合前に、予め試薬収容部60に設けられた検体前処理部にて、例えば検体と処理液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 injected into the sample storage unit (not shown) is, for example, a sample and a treatment liquid before being mixed with the
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.
また、検査チップ50の試薬供給孔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、即使用可能の状態になっている。
The
Therefore, it is not necessary to fill the necessary amount of the
検体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58が使用される。
When analyzing a biological substance in a specimen, reagents necessary for the measurement are generally known.
For example, when analyzing an antigen present in a specimen, a
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.
マイクロポンプユニット26のマイクロポンプによって、駆動液31を検査チップ50内に供給することにより、各試薬収容部60から試薬58を混合部70に押し出すこととなる。
By supplying the driving
さらに、これらの試薬58を微細流路46内に押し出し、微細流路46の下流側で検体と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。
Furthermore, by pushing out these
試薬58と試薬58との混合、および検体と試薬58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
このような反応部位の態様は、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58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46が設けられ、この微細流路46の下流側から先に設けられた微細流路46よりも広幅の空間からなる液溜め(図示せず)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
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、検査チップ50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 the
このデバイスシステムを本発明の検査チップ50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46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 flow path of the
As a result, the heat cycle can be switched at high speed, and the
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、本発明のマイクロ総合分析システム10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
In the manual operation, this method, which takes one hour, is completed in 10 to 20 minutes, preferably 15 minutes, in the micro
検査チップ50の微細流路46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 on the downstream side of the reaction site in the
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46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 on the detection site on 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、特に限定されるものではないが、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.
The 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) Fine flow channel downstream from the containing portion of a sample or DNA extracted from the sample or cDNA synthesized by reverse transcription reaction from RNA extracted from the sample or sample and a biotin-modified primer 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
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、検出などを制御するための各種の装置が設けられている。
After the
As shown in FIG. 2, various devices for controlling liquid feeding, reaction, detection, and the like in the
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を備えている。
In this embodiment, the
また、検査チップ50上に接触して試薬などの温度、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。
In addition, a
In addition, a
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
予め試薬58が封入された検査チップ50の検体収容部(図示せず)に検体を注入して、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 is injected into a sample container (not shown) of 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の試薬収容部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
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
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46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LEDなどから測定光を照射し、ホトダイオード、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
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
また、場所や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。
Moreover, since it can measure rapidly regardless of a place or time, the use in an emergency medical treatment or the personal use in a home medical treatment is also possible.
Further, since the
マイクロポンプユニット26には、例えば、検体収容部(図示せず)、複数の試薬供給孔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。
In the
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
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、図4に示したよう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の試薬収容部60へ連通させる。
In other words, the
On the other hand, the
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
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 closely contacting the contact surface on 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。
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。
The close contact is performed by pressurizing the
A piezo pump is preferably used as the micro pump.
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、該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。 In general, the piezo pump includes a first flow path in which the flow path resistance changes in accordance with the differential pressure, and 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 that changes the internal pressure of the pressurizing chamber. It is a pump that can feed in the direction.
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、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 pump driving voltage and frequency.
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ポンプユニットを作製できる。
例えば、ポンプユニット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。
By a photolithography technique, a pump unit in which a large number of piezoelectric pumps are provided on a single silicon substrate can be manufactured.
For example, a port is formed on the substrate of the pump unit and communicated with the
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、ポンプユニットに検査チップ50を接続することができる。
また、検査チップ50と接続したポートと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。
<送風装置>
図2において、チップ搬送トレイ22上に載置された状態で、ベース本体12内に挿入
された検査チップ50は、ベース本体12内の所定位置で、マイクロポンプユニット26とポンプ接続部64において接続される。
The
In addition, the driving
When there are a plurality of micropumps, a plurality of ports provided for each of these pumps may be connected to a common
<Blower device>
In FIG. 2, the
さらに、駆動液タンク30に収容されたオイルやバッファー液などの駆動液31が、ポンプ制御装置28によって駆動されるマイクロポンプによって検査チップ50内に送り出され、検査チップ50内の試薬収容部60に収容された試薬58などを混合部70に押し出す。
Further, the driving
この際、マイクロポンプユニット26のチップ接続部66の表面、あるいは検査チップ50のポンプ接続部64の表面が、駆動液31、水分、その他の液体などにより濡れていると、マイクロポンプユニット26と検査チップ50とを密着させてもマイクロポンプから送られる駆動液31が接続部において漏れ出す危険性がある。
At this time, if the surface of the
そのため、本実施例では、図2に示したように、接続されたマイクロポンプユニット26のチップ接続部66と検査チップ50のポンプ接続部64とを離脱させる前の段階で、予め検査チップ50に設けられた流路20内に送風装置32より気体を送り込み、予め駆動液31を除去することにより液体がこれらの接続部より漏れ出すことを防止している。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the
このような送風装置32は、図2に示したようにシステム本体内において、検査チップ50に予め設けられた送風装置接続部48と接続されるよう構成されている。
また、この検査チップ50のポンプ接続部64と接続されているマイクロポンプユニット26には、図3に示したように液体回収装置接続部49が設けられていてもよく、この液体回収装置接続部49には、液体回収装置16が接続されている。
As shown in FIG. 2, such a
Further, the
このような液体回収装置16は、図4に示したように、マイクロポンプユニット26と検査チップ50とが接続された状態において、送風装置32より気体を流路20内に取り込み、さらに駆動液31を上方のマイクロポンプユニット26の液体回収装置接続部49へと押し上げ、この駆動液31を液体回収装置接続部49に接続された液体回収装置16で回収するようになっている。
As shown in FIG. 4, such a
なお、送風装置32によって気体を検査チップ50内に取り込むと、図6に示したように、流路59と流路71との流路径が異なるため、気体はポンプ接続部64側の流路59へと確実に取り込まれるよう構成されている。
Note that when the gas is taken into the
また、マイクロポンプユニット26側でも同様に流路径を駆動液タンク30側の流路と液体回収装置側の流路とを異ならせることにより、送風装置32より送り出された気体により押し上げられた駆動液31を、確実に液体回収装置16で回収できるよう構成されている。
Similarly, on the
このような送風装置32による駆動液31の回収の流れは、図7(a)に示したように、マイクロポンプユニット26のチップ接続部66と、検査チップ50のポンプ接続部64とを接続させた状態で、検査チップ50の送風装置接続部48に送風装置32を接続する。
As shown in FIG. 7A, the flow of recovery of the driving
このような状態で、送風装置32より気体を流路20内に送り込むと図7(b)に示したように流路59内に満たされていた駆動液31が気体68により上方に押し上げられる。
In this state, when the gas is sent into the
さらに気体を流路内に送り込むと、図7(c)に示したように流路59内の駆動液31は、チップ接続部66とポンプ接続部64の近傍からは移動してなくなることとなる。
このようにチップ接続部66とポンプ接続部64の近傍に駆動液31が無い状態で、マイクロポンプユニット26と検査チップ50とを離脱させれば、液体が接続部において漏れ出すことを確実に防止することができる。
When the gas is further fed into the flow path, the driving
In this way, if the
また、マイクロポンプユニット26に液体回収装置接続部49を設けた場合には、図8(a)に示したように、マイクロポンプユニット26のチップ接続部66と、検査チップ50のポンプ接続部64とを接続させた状態で、検査チップ50の送風装置接続部48に送風装置32を接続する。
Further, when the liquid recovery
また、マイクロポンプユニット26の液体回収装置接続部49に液体回収装置16を接続する。
このような状態で、送風装置32より気体を流路20内に送り込むと図8(b)に示したように試薬収容部60内に満たされていた駆動液31が気体68により上方に押し上げられる。
Further, the
In this state, when the gas is sent from the
さらに気体を流路内に送り込むと、図8(c)に示したようにチップ接続部66とポンプ接続部64の近傍において、試薬収容部60内の駆動液31が液体回収装置接続部49を介して、液体回収装置16内に回収されることとなる。
When the gas is further fed into the flow path, the driving
なお、送風装置32により送り出される気体の種類、量、温度は、駆動液31、検査チップ50に収容される検体や処理液、システム本体の構成などにあわせて適宜設定すると良い。
Note that the type, amount, and temperature of the gas sent out by the
送風装置32の設置数は、検査チップに設けられた送風装置接続部24の数に応じて適宜に設定できる。
このような設置例としては、送風装置32を1つ設置し、この送風装置32と全ての送風装置接続部24とが接続され、1つの送風装置より気体を送り込むよう構成したり、複数の送風装置32を設置し、それぞれの送風装置32が分担して検査チップ50の送風装置接続部24と接続され、気体を送り込むよう構成するなどの設置例が挙げられる。
The number of
As such an installation example, one
また、本実施例では、検査チップ50側に送風装置32を接続し、検査チップ50側から気体を流入させることによりチップ接続部66とポンプ接続部64の近傍流路内の駆動液31がなくなるよう構成する場合と、検査チップ50側に送風装置32を接続し、流路内の駆動液31をマイクロポンプユニット26側の液体回収装置16で回収するよう構成する場合とを説明したが、何らこれに限定されるものではない。
Further, in the present embodiment, the
例えば、マイクロポンプユニット26側に送風装置32を接続し、マイクロポンプユニット26側から気体を流入させることによりチップ接続部66とポンプ接続部64の近傍流路内の駆動液31がなくなるよう構成してもよく、さらにマイクロポンプユニット26側に送風装置32を接続し、検査チップ50側に液体回収装置16を設けて液体を回収する構成であっても良い。
For example, the
さらに、送風装置を、マイクロポンプユニット26側と検査チップ50側と両側で使用できるよう切り替え自在に構成しても良く、本発明の内容を逸脱しない範囲において、変更が可能なものである。
<疎水化層>
チップ接続部66またはポンプ接続部64の表面には、疎水化層52を設けることができる。
Further, the blower device may be configured to be switchable so that it can be used on both the
<Hydrophobic layer>
A
従来、図9(a−1)に示したようにマイクロポンプユニット26と検査チップ50と
を密着させ試薬収容部60内に駆動液31を流入させた後、図9(a−2)に示したように、マイクロポンプユニット26と検査チップ50離脱させることとなっていた。
Conventionally, as shown in FIG. 9 (a-1), after the
この際、ポンプ接続部64とチップ接続部66の表面付近の駆動液31が、離脱当初の間、各々の表面間でつながってしまい、さらに、ポンプ接続部64とチップ接続部66との間の距離を広げることにより、液切りが行われていた。
At this time, the driving
この液切りの際、液体がシステム本体内や検査チップ50上に飛散する場合がある。
本発明の実施例では、図9(b−1)に示したように、ポンプ接続部64とチップ接続部66の表面に疎水化層52を設け、この状態で、マイクロポンプユニット26と検査チップ50とを密着させている。
When the liquid is drained, the liquid may be scattered in the system main body or on the
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9 (b-1), the
さらに、マイクロポンプユニット26と検査チップ50とを離脱させると、ポンプ接続部64とチップ接続部66の表面に設けられた疎水化層52により駆動液31の表面張力が発生し、液体の液切りがスムーズに行える。
Further, when the
このような疎水化層52は、例えばポリエチレン、シリコーン、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であればよく、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との接触面とするとよい。
Such a
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.
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
16 液体回収装置
18 表示部
20 流路
22 検査チップ搬送トレイ
24 送風装置接続部
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
32 送風装置
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
46 微細流路
48 送風装置接続部
49 液体回収装置接続部
50 検査チップ
52 疎水化層
56 試薬供給孔
58 試薬
59 流路
60 試薬収容部
62 処理液
64 ポンプ接続部
66 チップ接続部
68 気体
70 合流部
71 流路
B 撥水バルブ部
C 撥水バルブ部
DESCRIPTION OF
42
Claims (9)
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、
前記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離脱させる際に、
前記検査チップの前記ポンプ接続部と前記微細流路との間と、
前記チップ接続部と前記マイクロポンプユニットとの間に、
前記検査チップのポンプ接続部と前記マイクロポンプユニットのチップ接続部との接続部に気体を送り込む送風装置を備えるとともに、
前記検査チップまたは前記マイクロポンプユニットが、
前記送風装置から送り出される気体を導入する流路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 channel opening for communicating with the inspection chip, and
A micropump unit disposed in the base body,
The pump connection of the inspection chip;
The chip connection part of the micropump unit;
After mounting the inspection chip in the base body with the liquid tight contact,
A micro total analysis system that automatically performs a reaction between a biological substance and a reagent in the test chip and a detection thereof,
When separating the pump connection part of the inspection chip and the chip connection part of the micro pump unit,
Between the pump connection portion of the inspection chip and the fine flow path,
Between the chip connection part and the micropump unit,
While equipped with a blower device that sends gas to the connection part between the pump connection part of the inspection chip and the chip connection part of the micropump unit,
The inspection chip or the micropump unit is
A micro total analysis system comprising a flow path for introducing a gas sent from the blower.
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、
前記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離脱させる際に、
前記検査チップの前記ポンプ接続部と前記微細流路との間と、
前記チップ接続部と前記マイクロポンプユニットとの間に、
前記検査チップのポンプ接続部と前記マイクロポンプユニットのチップ接続部との接続部に気体を送り込む送風装置を備えるとともに、
前記検査チップおよび前記マイクロポンプユニットが、
前記送風装置から送り出される気体を導入する流路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 channel opening for communicating with the inspection chip, and
A micropump unit disposed in the base body,
The pump connection of the inspection chip;
The chip connection part of the micropump unit;
After mounting the inspection chip in the base body with the liquid tight contact,
A micro total analysis system that automatically performs a reaction between a biological substance and a reagent in the test chip and a detection thereof,
When separating the pump connection part of the inspection chip and the chip connection part of the micro pump unit,
Between the pump connection portion of the inspection chip and the fine flow path,
Between the chip connection part and the micropump unit,
While equipped with a blower device that sends gas to the connection part between the pump connection part of the inspection chip and the chip connection part of the micropump unit,
The inspection chip and the micropump unit are:
A micro total analysis system comprising a flow path for introducing a gas sent from the blower.
前記送風装置により送り込まれた気体によってマイクロポンプユニットまたは検査チップの外側へ押し出された液体を回収する液体回収装置を備えることを特徴とする請求項2に記載のマイクロ総合分析システム。 The micro total analysis system is
3. The micro total analysis system according to claim 2, further comprising a liquid recovery device that recovers the liquid pushed out of the micro pump unit or the inspection chip by the gas sent by the blower.
前記検査チップのポンプ接続部または前記ポンプユニットのチップ接続部の近傍に設けられ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 blower is
4. The micro total analysis system according to claim 1, wherein the micro total analysis system is provided in the vicinity of a pump connection part of the inspection chip or a chip connection part of the pump unit. 5.
前記検査チップのポンプ接続部および前記ポンプユニットのチップ接続部の近傍に設けられ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 blower is
The micro total analysis system according to any one of claims 1 to 3, wherein the micro total analysis system is provided in the vicinity of a pump connection portion of the inspection chip and a chip connection portion of the pump unit.
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、
前記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、
前記検査チップの前記ポンプ接続部と、
前記マイクロポンプユニットの前記チップ接続部との表面に疎水化層を設け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 channel opening for communicating with the inspection chip, and
A micropump unit disposed in the base body,
The pump connection of the inspection chip;
The chip connection part of the micropump unit;
After mounting the inspection chip in the base body with the liquid tight contact,
A micro total analysis system that automatically performs a reaction between a biological substance and a reagent in the test chip and a detection thereof,
The pump connection of the test chip;
A micro total analysis system, wherein a hydrophobic layer is provided on a surface of the micro pump unit with the chip connection portion.
ポリエチレン、シリコーン、テフロン(登録商標)のいずれかより成ることを特徴とする請求項6に記載のマイクロ総合分析システム。 The hydrophobic layer is
The micro total analysis system according to claim 6, which is made of any one of polyethylene, silicone, and Teflon (registered trademark).
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7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;
A temperature control device for controlling the temperature at a predetermined part of the inspection chip; and
The micro total analysis system according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
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8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;
The micro comprehensive analysis system according to claim 1, wherein the micro total analysis system is a micro pump equipped with a micro pump.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005094612A JP2006275735A (en) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | Micro comprehensive analytical system |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP2006275735A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010217145A (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-30 | Sekisui Chem Co Ltd | Microchip and microchip set |
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2005
- 2005-03-29 JP JP2005094612A patent/JP2006275735A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010217145A (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-30 | Sekisui Chem Co Ltd | Microchip and microchip set |
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