JP2006284323A - Micro total analysis 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1〜6)。
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)。
こ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。
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).
In such a micro comprehensive analysis system, 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。
ところで、このようなマイクロ総合分析システムで用いられる検査チップは、検査チップに導入できる検体量が容積の関係上限られていることから、そうした検体量では測定可能な範囲内に収まらない場合があり、検体の予備的な濃縮または分離の操作、または微量の反応生成物を高感度でしかも簡便に検出、定量できる機構を検査チップに搭載することが必要とされる。 By the way, the test chip used in such a micro total analysis system has a sample volume that can be introduced into the test chip has an upper limit in relation to the volume, so such sample volume may not be within the measurable range. An operation for preliminary concentration or separation of a specimen, or a mechanism capable of easily detecting and quantifying a minute amount of a reaction product with high sensitivity is required to be mounted on a test chip.
特に、血液などの生体液を検体とする場合、そのままでは分析に用いることができないことが多く、通常は何らかの前処理を加えることとなっている。
この場合、前処理に使用された液体や検体は、処理後において不要となり、検査チップの底部に設けられた廃液貯留部に収容され、さらに所望の検査を終えた検査チップは、廃液貯留部に廃液を収容したまま、回収され焼却処分されるのが通常である。
In particular, when a biological fluid such as blood is used as a specimen, it cannot often be used as it is for analysis, and some kind of pretreatment is usually added.
In this case, the liquid or specimen used for the pretreatment becomes unnecessary after the processing, and is stored in the waste liquid storage section provided at the bottom of the test chip, and the test chip that has finished the desired test is stored in the waste liquid storage section. Usually, the waste liquid is collected and incinerated while being stored.
しかしながら、このような検査チップは、廃液貯留部が気密性を有しているため通常の使用状況においては廃液漏れの心配は少ないものの、検査チップに万が一の不具合が生じた場合には、システム本体内で廃液漏れを生じてしまうことと成りうる。 However, such a test chip has an airtightness in the waste liquid storage part, so there is little concern about waste liquid leakage under normal use conditions, but in the unlikely event of a malfunction in the test chip, the system body This may cause leakage of waste liquid.
特に、検査チップの回収処分時には煩雑な取り扱いとなり易く、検査チップからの廃液漏れの危険性はますます高くなる。
本発明は、このような現状に鑑み、検査チップの底部に設けられた廃液貯留部内に収容された検体などの廃液が漏れ出すことなく、安全に所望の検査を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。
In particular, when collecting and disposing of the inspection chip, it is likely to be complicated and the risk of leakage of waste liquid from the inspection chip becomes higher.
In view of such a current situation, the present invention is a micro total analysis system capable of performing a desired test safely without leakage of a waste liquid such as a specimen stored in a waste liquid storage part provided at the bottom of a test chip. The purpose is to provide.
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、
前記検査チップに、
前記生体物質と試薬との反応およびその検出の際に生じる廃液を貯留する廃液貯留部が設けられ、
前記廃液貯留部内に廃液を保持する吸水体を有す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,
In the inspection chip,
A waste liquid storage section is provided for storing a waste liquid generated during the reaction between the biological substance and the reagent and the detection thereof,
It has a water absorption body which holds waste liquid in the waste liquid storage part.
このように構成することによって、廃液貯留部に収容された廃液が、吸水体によって確実に保持されるため、検体などの廃液がシステム本体内に漏れ出すことなく、安全に所望の検査を行うことができる。 By configuring in this way, the waste liquid stored in the waste liquid storage unit is securely held by the water absorber, so that the desired liquid can be safely inspected without the waste liquid such as the sample leaking into the system main body. Can do.
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記吸水体が、
吸水性樹脂からなることを特徴とする。
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The water absorbent is
It consists of a water absorbing resin.
このように構成することによって、廃液貯留部に収容された廃液が、吸水性樹脂によって確実に保持されるため、検体などの廃液がシステム本体内に漏れ出すことなく、安全に所望の検査を行うことができる。 With this configuration, the waste liquid stored in the waste liquid storage unit is securely held by the water-absorbent resin, so that a desired test can be performed safely without causing waste liquid such as a specimen to leak into the system body. be able to.
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記吸水性構造物が、
スポンジからなることを特徴とする。
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The water absorbing structure is
It consists of sponge.
このように構成することによって、廃液貯留部に収容された廃液が、スポンジによって確実に保持されるため、検体などの廃液がシステム本体内に漏れ出すことなく、安全に所望の検査を行うことができる。 By configuring in this way, the waste liquid stored in the waste liquid storage unit is securely held by the sponge, so that a desired test can be safely performed without leakage of the waste liquid such as the specimen into the system main body. it can.
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.
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、
可変容積のポンプチャンバーを含むポンプハウジングを備えた容積型ポンプであって、
前記ポンプチャンバーを形成する壁は柔軟性ダイアフラムなどの可動変形可能な壁部材
から構成され、
前記ダイアフラムの運動と形状変化はポンプチャンバーの容積を変化させ、
それにより変位作用をしめし、
前記ポンプチャンバーはポンプの吸入側に流体入口と、
その加圧側に流体出口とを備え、
前記容積型ポンプは、
前記流体入口と前記流体出口の少なくとも一つは、
一方の流路方向でノズルを構成し、他方の流路方向で拡散部を構成した圧縮構成要素を含み、
前記圧縮構成要素での圧力降下が、
一つの同じ流体に対して拡散方向よりもノズル方向において大きいことを特徴とする。
Moreover, the micro comprehensive analysis system of the present invention includes:
The micropump is
A positive displacement pump with a pump housing containing a variable volume pump chamber,
The wall forming the pump chamber is composed of a movable deformable wall member such as a flexible diaphragm,
The movement and shape change of the diaphragm changes the volume of the pump chamber,
As a result, the displacement action
The pump chamber has a fluid inlet on the suction side of the pump;
A fluid outlet is provided on the pressure side,
The positive displacement pump is
At least one of the fluid inlet and the fluid outlet is
Comprising a compression component comprising a nozzle in one flow path direction and a diffusion section in the other flow path direction;
The pressure drop across the compression component is
It is characterized in that it is larger in the nozzle direction than in the diffusion direction for one same fluid.
このように構成することによって、流体入口と流体出口の両方またはいずれかに弁を用いることがなくても、確実に駆動液を検査チップ内に取り入れることができ、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。 By configuring in this way, the driving liquid can be reliably taken into the test chip without using a valve at either or both of the fluid inlet and the fluid outlet, and the specimen can be reliably supplied to the specimen within the system body. A desired inspection can be performed.
本発明によれば、検査チップの底部に設けられた廃液貯留部内に収容された検体などの廃液が漏れ出すことなく、安全に所望の検査を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, it is possible to provide a micro total analysis system capable of safely performing a desired test without leakage of a waste liquid such as a sample stored in a waste liquid storage part provided at the bottom of a test chip. it can.
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、本発明のマイクロ総合分析システムの吸水体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 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 schematic diagram for explaining a water absorbing body of the micro total analysis system of the present invention.
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>
図3に概略を示したように検査チップ50は、DNA増幅試薬収容部56aの上流に設けられたポンプ接続部64と、マイクロポンプユニット26のチップ接続部66とを接続した後、マイクロポンプの働きにより駆動液31を検査チップ50内に導入する。
The micro
<Inspection chip>
As schematically shown in FIG. 3, the
また、検査チップ50内に導入された駆動液31は、DNA増幅試薬収容部56a内の試薬を送り出し、さらにこの試薬を三分割することとなる。
そして、検体から抽出されたDNAを収容される検体DNA収容部52a、ポジティブコントロール収容部52b、ネガティブコントロール収容部52cのそれぞれの上流から駆動液31を導入し、これらの収容部に収容されている試薬を押し出すことにより上記のDNA増幅試薬収容部56a内の試薬と混合され、増幅反応部57で所定の温度と時間で増幅反応が行われた後、それぞれが二分割され検出部39に送られる。
The driving
Then, the driving
さらに、検出部39で増幅されたDNAは固定化され、それぞれ検体DNA増幅物検出試薬収容部56b内の検体DNA増幅物検出試薬と、インターナルコントロール増幅物検出試薬収容部56c内のインターナルコントロール増幅物検出試薬により染色されることとなる。
Further, the DNA amplified by the
そして、染色の度合いを例えば、LED40などの発光素子とホトダイオード42など
の受光素子からなる光学的検出装置44により必要な情報が取り出され標的のDNAの有無を判定する。
For example, necessary information is extracted by the
なお、検出部39の下流には、検出後の混合廃液を貯留するための廃液収容部に通じる排出部32がある。
また各液通路には、エアー抜きや液体の合流のタイミングを合わせるための撥水バルブや、混合状態が不安定な先頭部を廃棄する機構などが設けられ、液体が精密に流れることができるように構成されている。
In addition, downstream of the
In addition, each liquid passage is equipped with a water repellent valve for adjusting the timing of air venting and liquid merging, and a mechanism for discarding the leading part where the mixing state is unstable, so that the liquid can flow precisely It is configured.
なお、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。
In addition, such a test | inspection chip |
Preferably, the fine flow path and the casing of 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。
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39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, the
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
In this case, the fine flow path of 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、一つの検査チップ内において、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
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
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、各収容部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、各試薬収容部に収容された試薬とを流路へ送液し、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DNA収容部52aは、検体の一時収容および混合部への検体供給を行う。
検体DNA収容部52a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
The sample
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DNA導入部52aに注入された検体は、必要に応じて、試薬との混合前に、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
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の各試薬収容部には、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。
Necessary reagents are sealed in a predetermined amount in each reagent storage portion of the
Therefore, it is not necessary to fill a necessary amount of the reagent each time it is used, and it can be used immediately.
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 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.
また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。 In addition, 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 unit, or a plurality of merging units may be provided by dividing either or both of them. Alternatively, they may be mixed so as to obtain 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, first from a merging part (flow path branching point) that joins two or more liquids containing a reagent,
A fine flow path in which each liquid is diffused and mixed is provided, and the reaction is performed in a liquid reservoir having a space wider than the fine flow path, provided first from the downstream end of the fine flow path.
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
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.
また、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。 In addition, biotin-affinity protein (avidin, streptavidin, extraavidin (R), preferably streptavidin) adsorbed on the detection site on the microchannel is used for biotin labeled on the probe substance or gene amplification reaction. It specifically binds to biotin labeled at the 5 ′ end of the primer.
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) 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、検出等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
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
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
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
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
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
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
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52b、ネガティブコントロール収容部52c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
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 bringing 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。
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
For example, a sealing member made of a soft resin such as Teflon (registered trademark) is disposed in the
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
For example, a port is formed on the substrate of 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、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
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。
Further, 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
さらに、マイクロポンプとしては、既に公知のダイヤフラムポンプを用いることもできる。
このようなダイヤフラムポンプは、その詳細は特表平8−506874に記載されているが、概略すると、容積を変化させるポンプチャンバーを含むポンプハウジングを備えた変位ポンプであって、その壁は可動部分またはダイヤフラムを含み、その変形によってポンプチャンバーの容積を変化させることができるよう構成されている。
Furthermore, a known diaphragm pump can be used as the micro pump.
The details of such a diaphragm pump are described in JP-A-8-506874. In general, the diaphragm pump is a displacement pump having a pump housing including a pump chamber for changing the volume, the wall of which is a movable part. Alternatively, a diaphragm is included, and the volume of the pump chamber can be changed by deformation thereof.
またポンプチャンバーは、ポンプの吸入側に流体入口と、反対の圧力側に流体出口が備えられている。
さらに、流体入口と流体出口の両方または一方に、同じ流れに対して一方の流れ方向での圧力降下が、反対の流れ方向よりも大きくなる圧縮構成要素を含んでいる。
The pump chamber has a fluid inlet on the suction side of the pump and a fluid outlet on the opposite pressure side.
In addition, both or one or both of the fluid inlet and the fluid outlet include a compression component that causes a pressure drop in one flow direction to be greater than the opposite flow direction for the same flow.
また、ダイヤフラムに結合された駆動手段によってダイヤフラムを振動させることにより、ポンプチャンバー内の流体容積が脈打たれ、ポンプを通じて流体を流すことができる。 Further, by vibrating the diaphragm by the driving means coupled to the diaphragm, the fluid volume in the pump chamber is pulsed, and the fluid can flow through the pump.
なお、このポンプの駆動手段は、コイルの正弦波によりマグネット付の板が振動し、ダイヤフラムを往復運動させる電磁式を用いるとよい。
このように構成することによって、流体入口と流体出口の両方またはいずれかに弁を用いることがなくても、確実に駆動液を検査チップ内に取り入れることができ、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。
<廃液貯留部>
図4に示したように、廃液貯留部46は、検査チップ50の底部に設けられた中空室で
ある。
The driving means for the pump may be an electromagnetic type in which a plate with a magnet vibrates due to a sine wave of a coil and reciprocates the diaphragm.
With this configuration, the driving liquid can be surely taken into the test chip without using a valve at either or both of the fluid inlet and the fluid outlet, and the specimen can be reliably received in the system body. A desired inspection can be performed.
<Waste liquid storage part>
As shown in FIG. 4, the
このような廃液貯留部46は、余分な検体、検体の分離・濃縮工程で生成した洗浄液、廃液、ならびに検体の反応、測定の結果、生じる廃液などをすべて収容する密閉された廃液溜りである。
The waste
また、廃液貯留部46内には、収容された廃液を保持する吸水体48が設けられており、収容された廃液を確実に吸水体48内に保持することができる。
検体収容部52に収容された検体は、検体前処理部53で前処理として検体の濃縮工程を実施する場合には、濃縮および洗浄に伴って生じる廃液を処理する必要がある。
Further, the
When the sample stored in the
このときに生じる廃液は、検査チップ50の外部に排出させて処理するよりも、自動的に内部に貯留する方が煩わしくない。
好ましくは、廃液貯留部46は検査チップ50の検体前処理部53の弁部51の直下に設けられ、少なくとも検体前処理部53、流路60の反応部位、検出部位の端部などとも通じるよう構成されていると良い。
It is not bothered to automatically store the waste liquid generated at this time, rather than discharging it to the outside of the
Preferably, the waste
また、廃液貯留部46は、廃液を貯留するだけの必要な容量を有する密封構造となっている。
すなわち廃液を生じる各部位と通じる貫通孔が形成されている空洞であればよい。
In addition, the waste
That is, it is only necessary to have a cavity in which a through hole communicating with each part that generates waste liquid is formed.
廃液貯留部46は、1つの中空室でもよく、複数の区画に分けられた多区画空洞の形態であってもよい。
その容積、形状などは、特に限定されないが、検査チップ50の強度、検体収容部52、試薬収容部56などに伴うスペースの制限なども勘案される必要がある。
The
The volume, shape, and the like are not particularly limited, but it is necessary to take into consideration the strength of the
例えば、廃液貯留部46の容量は、数cm四方の検査チップ50で、その底部大半に設けた場合、数百μL〜2mLとなる。
また、廃液貯留部46内の廃液が、検査チップ50の他の部分に侵入したり、外部に漏れたりすることのないよう、必要に応じて上記貫通孔の適当な場所に開閉する弁を設けてもよい。
For example, the capacity of the waste
In addition, a valve that opens and closes at an appropriate place in the through hole is provided as necessary so that the waste liquid in the waste
特に、濃度が希薄である検体では、検体前処理部53で多くの検体液を流して使用されるため、洗浄液も含めて比較的多量の廃液が生じ、このような濃縮前処理には、大容積を有する廃液貯留部46が必要である。
In particular, a sample with a low concentration is used by flowing a large amount of sample liquid in the
このように、検査チップ50の廃液貯留部46を大容積とするためには、検査チップ50の底部のほぼ全体を、1つまたは複数の中空構造からなる廃液貯留部としてもよい。
<吸水体>
廃液貯留部46において、その内部に設けられた吸水体48は、収容される廃液を確実に保持する構成のものである。
Thus, in order to make the waste
<Water absorber>
In the waste
本実施例では、吸水体48として吸水性樹脂を用いることができる。
このような吸水性樹脂としては特に限定されるものではないが、好ましくはポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル、ポリエチレングリコール、さらに好ましくはポリビニルアルコール/ポリアクリル酸系の高吸収性ポリマー、デンプン/ポリアクリル酸グラフト系の高吸収性ポリマーなどの吸水性樹脂を使用することができる。
In the present embodiment, a water absorbent resin can be used as the
Such a water-absorbing resin is not particularly limited, but is preferably polyvinyl alcohol, polyhydroxyethyl methacrylate, polyethylene glycol, more preferably a polyvinyl alcohol / polyacrylic acid superabsorbent polymer, starch / poly Water-absorbing resins such as acrylic acid graft-based superabsorbent polymers can be used.
このように吸水体48として吸水性樹脂を用いれば、検査チップ50の底部に設けられた廃液貯留部46内に収容される廃液を吸水体48内に確実に保持することができる。
また、他の実施例としては、吸水体48にスポンジを用いることができる。
Thus, if a water absorbing resin is used as the
In another embodiment, a sponge can be used for the
このようなスポンジの材質としては、特に限定されるものではないが、好ましくはポリウレタン、不織布、ナイロンなどから成るスポンジを用いると良く、このようなスポンジを用いることにより廃液貯留部46内に収容される廃液を確実に保持することができる。 The material of such a sponge is not particularly limited, but a sponge made of polyurethane, non-woven fabric, nylon or the like is preferably used. It is possible to reliably hold the waste liquid.
また、吸水体48は、廃液貯留部46の底部全体に設けると良いが、他にも廃液貯留部46内に隙間無く敷き詰めて設けても良い。
さらに、廃液の流路直下のみに設けても良く、吸水体48を設ける部位、量については、検査チップ50より排出される廃液の量に併せて適宜選択することができる。
Further, the
Furthermore, it may be provided only directly under the flow path of the waste liquid, and the site and the amount of the
また、このような吸水体48の設置によれば、使用者に次の利点を提供する。
臨床検体の分析を行う作業者は、常に検体からの細菌またはウィルスなどの感染のリスクに曝されている。
Further, the installation of the
Workers who analyze clinical samples are constantly exposed to the risk of infection from the sample, such as bacteria or viruses.
検体の取り扱い、その前処理のみならず、測定中の洗浄液、測定後の廃液などの処理も煩雑であるだけでなく、依然として感染のリスク、環境汚染の可能性が残っている。
本発明の検査チップ50は、廃液貯留部46を検査チップ50の底部に設けており、不要な検体、廃液などはすべて最後にはこの廃液貯留部46へ捨てられる流路構成となっている。
Not only handling of specimens and pretreatment thereof, but also treatment of washing liquid during measurement, waste liquid after measurement and the like are complicated, and there is still a risk of infection and the possibility of environmental pollution.
The
この廃液貯留部46は、完全に検査チップ50内部に密閉されているとともに、廃液貯留部46内の吸水体によって、廃液を保持し、ディスポーサブルタイプの検査チップ50は、使用後にそのまま検査室などに備え付けられたハザードボックス内に収められ、焼却処分される。
The waste
このように廃液貯留部46に吸水性樹脂やスポンジなどの吸水体を設けることにより、作業者は臨床検体を検査チップ50内に注入した後は、検査の間、検査後の廃棄においても一貫して全く検体などに接触する可能性はなく、感染からの安全確保が図られている。
Thus, by providing a water absorbing body such as a water absorbent resin or sponge in the waste
しかも廃棄処分も汚染のおそれがなく、安全に行うことができる。
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。
Moreover, disposal can be performed safely without fear of contamination.
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
18 表示部
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
32 排出部
34 ペルチェ素子
36 ヒーター
38 温度制御装置
39 検出部
40 LED
42 ホトダイオード
44 光学的検出装置
46 廃液貯留部
48 吸水体
50 検査チップ
51 弁部
52 検体収容部
52a 検体DNA収容部
52b ポジティブコントロール収容部
52c ネガティブコントロール収容部
53 検体前処理部
56 試薬収容部
56a DNA増幅試薬収容部
56b 検体増幅物検出試薬収容部
56c インターナルコントロール検出試薬収容部
57 増幅反応部
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
42
Claims (6)
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、
前記検査チップに、
前記生体物質と試薬との反応およびその検出の際に生じる廃液を貯留する廃液貯留部が設けられ、
前記廃液貯留部内に廃液を保持する吸水体を有す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,
In the inspection chip,
A waste liquid storage section is provided for storing a waste liquid generated during the reaction between the biological substance and the reagent and the detection thereof,
A micro total analysis system comprising a water absorbing body for holding waste liquid in the waste liquid storage section.
吸水性樹脂からな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 water absorbent is
The micro total analysis system according to claim 1, comprising a water absorbent resin.
スポンジからな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 water absorbing structure is
The micro total analysis system according to claim 1, comprising a sponge.
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.
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.
可変容積のポンプチャンバーを含むポンプハウジングを備えた容積型ポンプであって、
前記ポンプチャンバーを形成する壁は柔軟性ダイアフラムなどの可動変形可能な壁部材から構成され、
前記ダイアフラムの運動と形状変化はポンプチャンバーの容積を変化させ、
それにより変位作用をしめし、
前記ポンプチャンバーはポンプの吸入側に流体入口と、
その加圧側に流体出口とを備え、
前記容積型ポンプは、
前記流体入口と前記流体出口の少なくとも一つは、
一方の流路方向でノズルを構成し、他方の流路方向で拡散部を構成した圧縮構成要素を含み、
前記圧縮構成要素での圧力降下が、
一つの同じ流体に対して拡散方向よりもノズル方向において大きい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 positive displacement pump with a pump housing containing a variable volume pump chamber,
The wall forming the pump chamber is composed of a movable deformable wall member such as a flexible diaphragm,
The movement and shape change of the diaphragm changes the volume of the pump chamber,
As a result, the displacement action
The pump chamber has a fluid inlet on the suction side of the pump;
A fluid outlet is provided on the pressure side,
The positive displacement pump is
At least one of the fluid inlet and the fluid outlet is
Comprising a compression component comprising a nozzle in one flow path direction and a diffusion section in the other flow path direction;
The pressure drop across the compression component is
5. The micro total analysis system according to claim 1, wherein the same total fluid is larger in the nozzle direction than in the diffusion direction.
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