JP2006297257A - Liquid agitating device and measuring device including it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体保持プレート内に保持される液体を弾性表面波撹拌ボードにより撹拌する液体撹拌装置、及び該液体撹拌装置を含み、液中の特定物質の量又は濃度を測定するための測定装置に関する。 The present invention relates to a liquid stirring device that stirs a liquid held in a liquid holding plate with a surface acoustic wave stirring board, and a measuring device for measuring the amount or concentration of a specific substance in the liquid, including the liquid stirring device. About.
生体液試料中の物質濃度を定量的に測定する為に、試料と測定試薬の完全な混合が望まれる。また、反応性の向上や、反応液の温度を均一にする為に、測定反応系を撹拌混合する事が望まれる。市販されている大型自動分析器は高速処理及び多項目対応である。これら測定装置には試料供給部、試薬混合部、反応測定部、データ処理部があり、それに加え、撹拌機構が設けられている。ここの撹拌機構は、一般には直接式な撹拌手段である。例えば、磁石を使用するスターラーや撹拌棒のような撹拌手法で、撹拌パーツが撹拌対象液と接触して撹拌する方法である。また、機械振動や超音波(特許文献1)等を利用した間接式な撹拌手段で、撹拌パーツが撹拌対象液と非接触で撹拌する技術も実用化されている。しかし、中小型の測定装置、特に小型測定装置では、簡便な撹拌手法が無いため、殆どの装置には撹拌機構が含まれていないのが現状である。このような小型な測定装置にも使用できる撹拌手法に関する研究、例えば、マイクロチップにおける微少液体と試薬の混合や、反応効率の向上の為に様々な撹拌に関する研究(マイクロタス(Micro Total Analysis System、μ−TAS))が盛んになって来ている。しかし、その中には実用性のあるものが少ない。 In order to quantitatively measure the concentration of a substance in a biological fluid sample, it is desired to thoroughly mix the sample and the measurement reagent. Further, it is desired to stir and mix the measurement reaction system in order to improve the reactivity and to make the temperature of the reaction solution uniform. Large automatic analyzers on the market are capable of high-speed processing and multiple items. These measuring devices include a sample supply unit, a reagent mixing unit, a reaction measurement unit, and a data processing unit, and in addition, a stirring mechanism is provided. The stirring mechanism here is generally a direct stirring means. For example, this is a method in which a stirring part comes into contact with the liquid to be stirred and is stirred by a stirring method such as a stirrer or a stirring bar using a magnet. In addition, a technique in which a stirring part stirs in a non-contact manner with a liquid to be stirred by an indirect stirring means using mechanical vibration, ultrasonic waves (Patent Document 1) or the like has been put into practical use. However, since there is no simple stirring method for medium and small-sized measuring devices, particularly small measuring devices, most devices do not include a stirring mechanism. Research on agitation techniques that can be used in such a small measuring device, for example, research on various agitation to improve the reaction efficiency (Micro Total Analysis System, μ-TAS)) has become popular. However, few of them are practical.
その中、一つの新しい液撹拌技術、弾性表面波(Surface acoustic wave (SAW))による液撹拌法が最近開発され、実用化されてきた。SAWは発振素子(IDT電極=inter-digital transducer)と高周波数発振回路から構成されている。この技術は従来、物性測定に良く利用されているが、最近では液滴を移動させたり、液体撹拌混合させたりすることも注目されている(特許文献2、特許文献3)。その中、発振素子の電極間距離、周波数、及びパルス発振などによって、電極上の液体を動かすことができ、液体混合に応用する事ができた(非特許文献1、特許文献4)。特に、発振素子は微小サイズ可能であるため、小型装置にも応用可能になってきている。
Among them, one new liquid agitation technology, a liquid agitation method using surface acoustic wave (SAW), has been recently developed and put into practical use. SAW is composed of an oscillation element (IDT electrode = inter-digital transducer) and a high-frequency oscillation circuit. Conventionally, this technique has been often used for measuring physical properties, but recently, attention has also been paid to the movement of liquid droplets and liquid mixing with stirring (
しかし、前記の従来の撹拌手段は撹拌用パーツが直接撹拌対象液体と接触している為、測定が終わった後に十分な洗浄が必要である。これが、高速処理が要求される自動分析装置にとっては課題である。また、これらの撹拌装置はサイズ的に小型装置には不適である。機械振動による撹拌する場合は、メカの複雑化により装置の小型化が難しい等の問題点がある。超音波による撹拌の場合は、例えば、特許文献1に記載する撹拌手法では、物質にダメージを与える恐れがある点、騒音がある点、小型化し難い点、等の問題がある。尚、以上の各撹拌方法は複数箇所かつ微少量液体の撹拌には不適のため、微少量試料、多項目同時測定を対象とするPOCT(ポイントオブケーアテスティング)簡易測定装置では容易に応用できない状況である。
However, in the conventional stirring means, since the stirring part is in direct contact with the liquid to be stirred, sufficient cleaning is required after the measurement is completed. This is a problem for an automatic analyzer that requires high-speed processing. In addition, these agitation devices are unsuitable for small devices because of their size. In the case of stirring by mechanical vibration, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the apparatus due to the complexity of the mechanism. In the case of stirring by ultrasonic waves, for example, the stirring method described in
一方、SAW液撹拌法では発振により物質に悪影響がないこと、音が立たないこと、超微少量液体の撹拌ができること、超音波による撹拌と異なり気泡の発生がない事等の特徴がある。また、SAW発振素子は超小型化が可能で、安価の為、複数箇所同時撹拌が必要な場合、複数の発振素子を使用することで対応できる。SAW液撹拌法は通常、直接式と間接式両方ともに使用可能である。しかし、特許文献4に記載されたSAWによる撹拌混合方法又は撹拌混合装置では、直接式のみであり、即ち直接SAWの発振素子を液体と接触させ、発振により液体を動かすことであった。この場合は、前記のように、SAW素子表面の汚れが発生し、使いまわしの場合はSAWの表面を十分な洗浄しなければならない。また、このような洗浄手段が必要とする場合、装置の具現化、特に小型化には課題となる。一方、間接式の場合は、撹拌対象液体と発振素子が離れても撹拌が可能のため、液の汚染がなく、反応容器の洗浄も不要となる。しかし、この場合、撹拌液体とSAW発振素子の間に挟まれる空気層がSAWの音波を吸収してしまうため、除去しなければならない。その為に、カップリング液と呼ばれる液体で密着させる事が必要である。このような間接式なSAW撹拌機構を具備するサンプル処理装置は市販されているが、カップリング液の供給は、使用する際に手作業によって導入されている。しかし、このような手作業でカップリング液を供給する操作は、例えば、手動でマイクロピペットを使ってカップリング液を添加する場合、手間がかかり、操作の安定性確保も難しい。 On the other hand, the SAW liquid agitation method has characteristics such as that there is no adverse effect on the substance due to oscillation, that there is no sound, that ultra-small amount of liquid can be agitated, and that no bubbles are generated unlike agitation by ultrasonic waves. In addition, since the SAW oscillation element can be miniaturized and is inexpensive, it is possible to cope with the need for simultaneous stirring at a plurality of locations by using a plurality of oscillation elements. The SAW liquid stirring method can usually be used for both direct and indirect methods. However, the SAW stirring / mixing method or stirring / mixing apparatus described in Patent Document 4 is only of the direct type, that is, the SAW oscillation element is directly brought into contact with the liquid, and the liquid is moved by the oscillation. In this case, as described above, the surface of the SAW element is contaminated, and when it is reused, the surface of the SAW must be sufficiently cleaned. Further, when such a cleaning means is required, it becomes a problem for the realization of the apparatus, particularly for miniaturization. On the other hand, in the case of the indirect type, since the stirring is possible even if the liquid to be stirred is separated from the oscillation element, the liquid is not contaminated and the reaction vessel is not required to be cleaned. However, in this case, the air layer sandwiched between the stirring liquid and the SAW oscillation element absorbs the SAW sound wave and must be removed. For this purpose, it is necessary to make a close contact with a liquid called a coupling liquid. Sample processing apparatuses having such an indirect SAW stirring mechanism are commercially available, but the supply of the coupling liquid is manually introduced when used. However, such an operation of manually supplying the coupling liquid is troublesome, for example, when the coupling liquid is manually added using a micropipette, and it is difficult to ensure the stability of the operation.
本発明の目的は、SAWを利用した液体撹拌装置において、カップリング液を手作業で導入することが不要な液体撹拌装置及びそれを具備した液中の特定物質の量又は濃度を測定するための測定装置を提供することである。 An object of the present invention is to measure the amount or concentration of a specific substance in a liquid stirring apparatus that does not require manual introduction of a coupling liquid in a liquid stirring apparatus using SAW and the liquid equipped with the liquid stirring apparatus. It is to provide a measuring device.
本願発明者らは、鋭意研究の結果、液体を収容又は載置する液体保持プレートと、SAW撹拌ボードとの接触面にカップリング液を供給する手段を設けることにより、撹拌操作が効率的に安定に実施できることに想到し、かつ、このような供給手段を現実に具体化することに成功し、本発明を完成した。 As a result of earnest research, the inventors of the present application have provided a means for supplying the coupling liquid to the contact surface between the liquid holding plate for storing or placing the liquid and the SAW stirring board, so that the stirring operation is efficiently stabilized. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、弾性表面波発振素子が配置された弾性表面波撹拌ボードを具備し、該弾性表面波撹拌ボード上に載置される液体保持プレートに保持される液体を撹拌する液体撹拌装置において、前記弾性表面波撹拌ボードと前記液体保持プレートの接触面の間にカップリング液を供給するカップリング液供給手段を具備することを特徴とする液体撹拌装置を提供する。また、本発明は、液体撹拌装置と、前記液体保持プレートからのシグナルを測定する手段とを具備する、液体中の特定物質の量又は濃度を測定するための測定装置を提供する。 That is, the present invention includes a surface acoustic wave agitation board on which a surface acoustic wave oscillation element is disposed, and a liquid agitation device that agitates a liquid held on a liquid holding plate placed on the surface acoustic wave agitation board And a coupling liquid supply means for supplying a coupling liquid between the contact surface of the surface acoustic wave agitation board and the liquid holding plate. The present invention also provides a measuring device for measuring the amount or concentration of a specific substance in a liquid, comprising a liquid stirring device and means for measuring a signal from the liquid holding plate.
本発明によれば、例えば使い捨て検査具のような液体保持プレートを使った、微少量試料を対象とする小型POCT簡易測定装置にも液攪拌機構を設けることが出来るようになる。通常、小型POCT簡易測定装置で生体液試料中成分の濃度を測定する場合は、多項目同時測定することがある。その場合、液体保持プレートには複数の試料処理室及び複数の測定室を設ける必要があるため、同時に複数箇所に対して液体攪拌を行うことが必要である。本発明によれば、自動的にカップリング液を供給し、複数のSAW発振素子を設ける攪拌機構を持つ事によって、非接触的に簡単に実施する事ができる。こうすることによって、液体保持プレート内の密閉した小さい室の中での液体と液体の混合や、液体と固体の溶解、混合等をより効率的に行う事ができる。さらに、温度制御を必要とする場合、攪拌によって熱が迅速に分散して均一になるため、温度制御も容易にできる。 According to the present invention, a liquid agitating mechanism can be provided even in a small POCT simple measuring apparatus that uses a liquid holding plate such as a disposable inspection tool and targets a small amount of sample. Usually, when measuring the concentration of a component in a biological fluid sample with a small POCT simple measuring device, multiple items may be measured simultaneously. In that case, since it is necessary to provide a plurality of sample processing chambers and a plurality of measurement chambers in the liquid holding plate, it is necessary to perform liquid agitation at a plurality of locations at the same time. According to the present invention, it is possible to easily perform non-contact by providing a stirring mechanism that automatically supplies a coupling liquid and includes a plurality of SAW oscillation elements. By doing so, it is possible to more efficiently perform the mixing of the liquid and the liquid in the sealed small chamber in the liquid holding plate, the dissolution and mixing of the liquid and the solid, and the like. Furthermore, when temperature control is required, heat can be quickly dispersed and uniformed by stirring, so that temperature control can be easily performed.
上記の通り、本発明の液体撹拌装置は、弾性表面波発振素子が配置された弾性表面波撹拌ボードを具備し、該弾性表面波撹拌ボード上に載置される液体保持プレートに保持される液体を撹拌する液体撹拌装置において、前記弾性表面波撹拌ボードと前記液体保持プレートの接触面の間にカップリング液を供給するカップリング液供給手段を具備することを特徴とするものである。 As described above, the liquid agitation device of the present invention includes a surface acoustic wave agitation board on which a surface acoustic wave oscillation element is disposed, and the liquid held on the liquid holding plate placed on the surface acoustic wave agitation board. In the liquid agitating apparatus for agitating the liquid, a coupling liquid supply means for supplying a coupling liquid between the contact surface of the surface acoustic wave agitating board and the liquid holding plate is provided.
ここで、液体保持プレートは、例えばマイクロタイタープレートのように、プレート内に1個又は複数の凹部(ウェル)を有するものや、DNAチップやペプチドチップのようなチップ等である。凹部を有するものである場合には、凹部内に液体が収容され、凹部を有さないチップ等の場合には、チップ上に液体が載置される。凹部がない場合でも表面張力により一定の領域内に液体が留まる。本発明の液体撹拌装置は、このように、チップ上に載置された液体の撹拌にも適用することができる。また、液体保持プレートが凹部を有する場合、液体を密閉して収容すれば、使用する際に水平、垂直又は必要に応じて一定角度を持つような配置にすることができる。 Here, the liquid holding plate is, for example, a plate having one or a plurality of recesses (wells) such as a microtiter plate, a chip such as a DNA chip or a peptide chip, and the like. In the case of having a recess, the liquid is accommodated in the recess, and in the case of a chip or the like having no recess, the liquid is placed on the chip. Even when there is no recess, the liquid stays in a certain region due to surface tension. Thus, the liquid stirring apparatus of the present invention can also be applied to stirring of the liquid placed on the chip. Further, when the liquid holding plate has a recess, if the liquid is sealed and accommodated, the liquid holding plate can be arranged horizontally, vertically, or at a certain angle as needed.
SAWは、特に微量の液体を迅速に混合することに威力を発揮するものであるから、液体保持プレートに保持される液体は、各凹部又は領域毎の体積が数μLないし数百μL程度の微量であることが好ましい。通常、臨床検体等の生物由来試料は、量が限られており、このような微量の液体を効率良く撹拌できることは貴重な被検試料の使用量を少なくできる点においても有利である。 Since SAW is particularly effective in rapidly mixing a small amount of liquid, the liquid held in the liquid holding plate is a minute amount of several μL to several hundred μL in each recess or region. It is preferable that Normally, the amount of biological samples such as clinical specimens is limited, and the ability to efficiently stir such a small amount of liquid is advantageous in that the amount of valuable test sample used can be reduced.
弾性表面波発振素子により振動される弾性表面波撹拌ボードを具備し、該弾性表面波撹拌ボード上に載置される液体保持プレートに保持される液体を撹拌する液体撹拌装置自体は、既に公知であり、市販もされている。本発明の液体撹拌装置は、このような公知の液体撹拌装置に、カップリング液供給手段を付加したものであってよい。 A liquid agitation device itself that includes a surface acoustic wave agitation board that is vibrated by a surface acoustic wave oscillation element and that agitates a liquid held on a liquid holding plate placed on the surface acoustic wave agitation board is already known. Yes, it is also commercially available. The liquid stirring apparatus of the present invention may be obtained by adding a coupling liquid supply means to such a known liquid stirring apparatus.
本発明の液体撹拌装置の使用態様を図1に基づいて説明する。図1中、参照番号1が液体保持プレート、参照番号2がSAW撹拌ボード、参照番号3がSAW発振素子(IDT電極)、参照番号4がカップリング液層、参照番号5が、液体保持プレート1内の凹部に収容された液体である。このように、通常、撹拌すべき液体の真下にSAW発振素子を配置し、SAW撹拌ボード2の上面と、液体保持プレート1の底面との間にカップリング液の層4を介在させた状態でSAW発振素子を作動させてSAWにより液体5を撹拌する。本発明の撹拌装置は、撹拌ボードと前記液体保持プレートの底面との間にカップリング液を供給する、すなわち、カップリング液層4を形成する、カップリング液供給手段を具備することを特徴とする。
The usage mode of the liquid stirring apparatus of this invention is demonstrated based on FIG. In FIG. 1,
第1の態様では、図2に示すように、カップリング液供給手段は、液体保持プレート1が前記SAW撹拌ボード上に載置される際に該液体保持プレート1の接触面(この例では底面)に接触する位置に配置された、カップリング液塗布手段7である。カップリング液塗布手段7は、例えば、好ましくは液体保持プレート1のほぼ全幅(図2の紙面に対して垂直な方向)又は液体が保持される凹部若しくは領域が存在する部分の全幅に亘って延びるスポンジ状の多孔質体にカップリング液を含浸させたものであってよい。あるいは、カップリング液塗布手段7は刷毛状のものでもよいし、スリット状のものでもよい(スリット状の場合はスリットの隙間からカップリング液が供給される)。図2中、参照番号6は、カップリング液塗布手段7に連続的にカップリング液を供給するカップリング液貯蔵容器である。図2に示す態様では、液体保持プレート1が、ベルトコンベア(図示せず)上に載置されて、図2に矢印で示すように、水平方向に移動してSAW撹拌ボード2上に載置される。ベルトコンベアから離れてSAW撹拌ボード2上に載置される際に、液体保持プレート1の底面がカップリング液塗布手段7と接触し、液体保持プレート1の底面にカップリング液が塗布される。この状態で、液体保持プレート1がSAW撹拌ボード2上に載置されると、液体保持プレート1の底面とSAW撹拌ボード2の上面の間にカップリング液層4(図1)が形成される。なお、カップリング液塗布手段7がスポンジ状の多孔質体である場合には、使用しない時のカップリング液の蒸発を防止するためにキャップを設けることが好ましく、このキャップは、自動的に開閉されるものにしてもよい。
In the first aspect, as shown in FIG. 2, the coupling liquid supply means is configured so that the
カップリング液供給手段の第2の態様を図3に基づいて説明する。図3は平面図であり、SAW撹拌ボード2上に液体保持プレート1が載置され、液体保持プレート1内には図1及び図2と同様、液体5が収容されている。図3に示す態様では、カップリング液供給手段は、液体保持プレート1の底面とSAW撹拌ボード2との接触部分にカップリング液を供給するノズル10と、該ノズル10にポンプ9を介して接続されたカップリング液貯蔵容器8とを含み、該カップリング液貯蔵容器8内にカップリング液が収容され、液体保持プレート1がSAW撹拌ボード上に載置されると、ポンプ9により必要量のカップリング液がノズル10から液体保持プレート1とSAW撹拌ボード2の接触部分に供給される。ポンプ9は、好ましくは、所定の液量を移送することができる定量ポンプである。ノズル10は、液体保持プレート1の端部の上方に配置され、カップリング液供給時には液体保持プレート1の端部(SAW撹拌ボードとの境界)にカップリング液を滴下するものであってよい。あるいは、ノズル10の先端を細くし、液体保持プレート1の端部の底面とSAW撹拌ボードの上面との境界部分にカップリング液を注入するものであってもよい。滴下又は注入されたカップリング液は、毛管現象により広がり、液体保持プレート1の底面とSAW撹拌ボードの上面との間にカップリング液層4が形成される。供給されるカップリング液の量は、予め予備実験で確認し、ポンプはコンピューター制御により、所定の液量のカップリング液を供給するように設定することができる。供給されるカップリング液の量は、特に限定されず、適宜決定されるが、通常、0.01〜0.2mL程度が適当である。
A second aspect of the coupling liquid supply means will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view, in which the
カップリング液供給手段の第3の態様を図4に基づいて説明する。図4の(a)は断面図、図4の(b)は平面図である。液体保持プレート1として、カップリング液を収容する、破壊可能な袋又は容器11が液体保持プレート1内に配置されたものが用いられる。図示の例では、液体保持プレート1内に設けられた貫通孔13内に配置されたものが用いられる。破壊可能な袋又は容器11は、例えばアルミ箔のような金属箔やポリエチレン等の樹脂フィルムにより好ましく形成することができる。なお、破壊可能な袋又は容器11は、図4に示すように液体保持プレート内に配置される。例えば、その一部分が貫通孔13内に配置されて、他の部分は、貫通孔13の周縁部分にまで延びる。破壊可能な袋又は容器11の包装材料は、カップリング液の流出方向に破れやすい材料にし、反対側に破れにくい材料にすればよい。或は、破壊可能な袋又は容器11の下に針状のものを設けて置けばよい。袋又は容器11内に収容されるカップリング液の量は、特に限定されず、適宜決定されるが、通常、前記と同様、0.01〜0.2mL程度が適当である。図4に示す態様では、液体保持プレート1がSAW撹拌ボード上に載置されると、貫通孔13内に配置された破壊可能な袋又は容器11が、鉛直方向に上下移動する破壊部材12により押圧されて破壊又は穿刺され、内部のカップリング液が流出する。流出したカップリング液は、毛管現象により広がり、液体保持プレート1とSAW撹拌ボードの接触面の間にカップリング液層4が形成される。破壊部材12は、図4に示すように、少なくともその先端部が、貫通孔13内に挿入される寸法を有し、その先端部には、袋又は容器を容易に加圧できるように配置する。破壊部材12は、コンピューター制御されたモーターにより必要な距離だけ上下に移動される。
A third aspect of the coupling liquid supply means will be described with reference to FIG. 4A is a cross-sectional view, and FIG. 4B is a plan view. As the
図5の(a)には、液体を収容する凹部が複数設けられた液体保持プレート1を示し、図5の(b)には、SAW撹拌ボード2に設けられたSAW発振素子3の位置を示す。図示のように、液体保持プレート1中の各凹部の真下にSAW発振素子3が配置される。図5に示したように複数の凹部を有する液体保持プレートは、多項目同時測定に適用することができ、図5に示すSAW撹拌ボードは、複数箇所を同時に攪拌することに対応しているボードである。液体保持プレート1を使って少量試料で多項目を同時測定するPOCT生体試料測定装置においては、試料の希釈、試薬の溶解、混合及び加温などの処理工程に、液の攪拌混合が必要である。その場合、液体保持プレートに複数の試料処理室及び複数の測定室及び複数の試料処理室兼測定室に対して、複数の液体攪拌機構が必要になる。本発明によれば、複数のSAW発振素子3を設けることで簡単に実施する事ができる。また、その時、自動的に供給したカップリング液は拡散して層になるため、単一のSAW素子を使う場合と同じように使用する事ができる。
FIG. 5 (a) shows the
以上の各実施態様に、液体保持プレートとSAW攪拌ポートの配置は水平だけに限定されるものではなく、垂直又は必要に応じて一定角度を持つような配置にしても使用できる。 In each of the embodiments described above, the arrangement of the liquid holding plate and the SAW stirring port is not limited to horizontal, but can be used vertically or arranged with a certain angle as necessary.
カップリング液の種類は、使用の目的及び測定時間に合う液の種類を選別することができる。例えば、長い期間、連続的に使用したい場合は、より蒸発性の低い、沸点の高い液体を使用することがよい。例えば、グリセロール、エチレングリコール等の高沸点物質の群から選ばれる一種又は複数種類の混合物を使用することができる。逆に、測定が終わって直ぐその液体を除去したい場合には、より沸点の低い溶媒を採用すればよい。例えば、水、アルコール、アセトン類等の低沸点物質の群から選ばれる一種又複数種類の混合物を使用することができる。POCT生体試料測定装置の場合、通常は短い測定時間が要求される。その場合、水、アルコール、アセトン類等の蒸発しやすい物質を使用することが好ましい。場合によって、これらの液体の混合物を使用することもできる。所望により、測定が終わった直後に、加温装置によってSAW攪拌ボード表面を加温して液体を蒸発させてもよい。また、場合によっては、SAW攪拌ボードの表面に残る液体を拭取る機構を設けておいてもよい。例えば、測定が終わって、液体保持プレートを装置本体から取り出す時に自動的にSAW攪拌ボード表面を拭取って掃除するようにしてもよい。 The type of the coupling liquid can be selected according to the purpose of use and the measurement time. For example, when it is desired to use continuously for a long period of time, it is better to use a liquid having a lower boiling point and a higher boiling point. For example, one or more kinds of mixtures selected from the group of high-boiling substances such as glycerol and ethylene glycol can be used. Conversely, when it is desired to remove the liquid immediately after the measurement, a solvent having a lower boiling point may be employed. For example, one or more kinds of mixtures selected from the group of low-boiling substances such as water, alcohol, and acetone can be used. In the case of a POCT biological sample measuring device, usually a short measurement time is required. In that case, it is preferable to use a substance that easily evaporates, such as water, alcohol, and acetone. In some cases, mixtures of these liquids can also be used. If desired, immediately after the measurement is completed, the surface of the SAW stirring board may be heated by a heating device to evaporate the liquid. In some cases, a mechanism for wiping off the liquid remaining on the surface of the SAW stirring board may be provided. For example, the SAW stirring board surface may be automatically wiped and cleaned when the measurement is finished and the liquid holding plate is taken out of the apparatus main body.
使用するカップリング液の量は、液体保持プレートに必要な液層の面積及び液層の厚さによって決定され、通常、0.01〜0.2mL程度が適当である。また、液層の厚さは、特に限定されないが、空気層が混ざることがない限り、薄い層がよい。通常は0.005〜5mm程度、望ましくは0.005〜0.05mm程度である。 The amount of the coupling liquid to be used is determined by the area of the liquid layer required for the liquid holding plate and the thickness of the liquid layer, and about 0.01 to 0.2 mL is usually appropriate. The thickness of the liquid layer is not particularly limited, but a thin layer is preferable as long as the air layer is not mixed. Usually, it is about 0.005 to 5 mm, desirably about 0.005 to 0.05 mm.
本発明の液体撹拌装置は、それ自体が独立した液体撹拌装置であってもよいが、通常、液体保持プレートからのシグナルを測定する測定装置に組み込まれたものである。SAW撹拌ボードによる撹拌機構を具備するサンプル処理装置は既に公知であり、市販されているが、カップリング液の供給については、使用する際に手作業によって導入されている。しかし、このような手作業でカップリング液を供給する操作は手間がかかり、操作の安定性確保も難しい。このため、各種の分析装置、特に中、小型分析装置では、上記した本発明の液体撹拌装置を撹拌機構として好ましいものである。測定されるシグナルは、例えば、液体保持プレートに保持される液体から発せられる蛍光や発光、液体の吸光度等であってもよいし、また、液体自身から発せられるものであっても、液体を洗浄除去した後の、凹部の内壁に結合した物質から発せられるものであってもよい。また、電極や、電気化学センサーを検出手段とした場合に測定されるシグナルは電気的なシグナルである。このように、「液体保持プレートからのシグナル」には、液体保持プレートに保持された液体中の特定物質の化学反応から発せられるシグナルが包含される。測定に供される液体としては、例えば生化学成分測定用血液、血清、血漿、免疫測定法における抗原抗体反応液や、細胞表面上又は溶液中のレセプターとリガンドとの結合反応液、DNAチップ上での被検DNAと核酸プローブとの反応液、ペプチドチップ上でのペプチドとリガンドとの反応液、リアルタイム検出PCR反応液等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。 The liquid stirring device of the present invention may be an independent liquid stirring device, but is usually incorporated in a measuring device that measures a signal from the liquid holding plate. Sample processing apparatuses having an agitation mechanism using a SAW agitation board are already known and are commercially available, but the supply of the coupling liquid is manually introduced when used. However, the operation of supplying the coupling liquid by such manual work is time-consuming and it is difficult to ensure the stability of the operation. For this reason, the liquid stirring device of the present invention described above is preferable as a stirring mechanism in various types of analyzers, particularly medium and small analyzers. The signal to be measured may be, for example, fluorescence or luminescence emitted from the liquid held on the liquid holding plate, the absorbance of the liquid, or the like, and even if the signal is emitted from the liquid itself, the liquid is washed. It may be emitted from a substance bonded to the inner wall of the recess after removal. A signal measured when an electrode or an electrochemical sensor is used as a detection means is an electrical signal. Thus, the “signal from the liquid holding plate” includes a signal emitted from a chemical reaction of a specific substance in the liquid held in the liquid holding plate. Examples of the liquid to be used for measurement include blood for measuring biochemical components, serum, plasma, antigen-antibody reaction solution in immunoassay, binding reaction solution between receptor and ligand in cell surface or solution, DNA chip Examples include, but are not limited to, a reaction solution between a test DNA and a nucleic acid probe, a reaction solution between a peptide and a ligand on a peptide chip, a real-time detection PCR reaction solution, and the like.
本発明は、液体撹拌装置と、前記液体保持プレートからのシグナルを測定する手段とを具備する、液中の特定物質の量又は濃度を測定するための測定装置をも提供する。本発明の該測定装置は、上記した液体撹拌装置に特徴があり、他の部分は、周知の各種自動分析装置等の測定装置と同様であってよい。通常、液体保持プレートは、ベルトコンベア等の移送手段により、自動的にSAW撹拌ボード上に載置され、上記のように本発明にしたがってカップリング液がSAW撹拌ボードと液体保持プレートの接触面の間に導入され、次いで、反応及び測定が自動的に行われ、データ処理が行なわれる。 The present invention also provides a measuring device for measuring the amount or concentration of a specific substance in a liquid, comprising a liquid stirring device and means for measuring a signal from the liquid holding plate. The measuring device of the present invention is characterized by the above-described liquid stirring device, and the other parts may be the same as those of various known automatic analyzers. Usually, the liquid holding plate is automatically placed on the SAW stirring board by a transfer means such as a belt conveyor, and the coupling liquid is applied to the contact surface between the SAW stirring board and the liquid holding plate according to the present invention as described above. In between, reactions and measurements are then performed automatically and data processing is performed.
以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
以下の各例において、用いた液体保持プレートは、縦60mm、横40mm、厚さ5mmの直方体であり、液体を保持する凹部として、直径10mm、深さ5mmの凹部を有するものであった。また、SAW撹拌ボードとしては、市販の自動分析装置に撹拌機構として組み入れられているSAW撹拌ボードを用いた。また、カップリング液としては、イソプロパノールを用い、供給量は各例とも0.05mLであった。 In each of the following examples, the liquid holding plate used was a rectangular parallelepiped having a length of 60 mm, a width of 40 mm, and a thickness of 5 mm, and a recess having a diameter of 10 mm and a depth of 5 mm as a recess for holding the liquid. As the SAW stirring board, a SAW stirring board incorporated as a stirring mechanism in a commercially available automatic analyzer was used. Moreover, isopropanol was used as a coupling liquid, and the supply amount was 0.05 mL in each example.
実施例1
図2に示す第1の態様によりカップリング液を供給する手段を有する装置を試作した。スポンジにカップリング液を含浸させ、液体保持プレートがベルトコンベアからSAW撹拌ボード上に移送される際に液体保持プレートの底面にスポンジが接触するように配置した。スポンジ端面の寸法は、40mm×10mmであった。スポンジによりカップリング液が液体保持プレートの底面に塗布され、SAW撹拌ボード上に液体保持プレートが載置された際に、SAW撹拌ボード上面と液体保持プレート底面との間にカップリング液層が形成された。
Example 1
An apparatus having a means for supplying a coupling liquid according to the first embodiment shown in FIG. The sponge was impregnated with the coupling liquid, and the liquid holding plate was placed so that it touched the bottom surface of the liquid holding plate when it was transferred from the belt conveyor onto the SAW stirring board. The dimension of the sponge end face was 40 mm × 10 mm. When the coupling liquid is applied to the bottom surface of the liquid holding plate with a sponge and the liquid holding plate is placed on the SAW stirring board, a coupling liquid layer is formed between the top surface of the SAW stirring board and the bottom surface of the liquid holding plate. It was.
実施例2
図3に示す第2の態様によりカップリング液を供給する手段を有する装置を試作した。ノズルを液体保持プレートの一端の上方に配置し、ポンプを作動させて所定量(0.05mL)のカップリング液を液体保持プレートの一端とSAW撹拌ボードとの境界近傍に滴下した。カップリング液は毛管現象によりSAW撹拌ボード上面と液体保持プレート底面との間に広がり、カップリング液層が形成された。
Example 2
An apparatus having a means for supplying a coupling liquid according to the second embodiment shown in FIG. The nozzle was placed above one end of the liquid holding plate, and the pump was operated to drop a predetermined amount (0.05 mL) of coupling liquid near the boundary between one end of the liquid holding plate and the SAW stirring board. The coupling liquid spread between the top surface of the SAW stirring board and the bottom surface of the liquid holding plate due to capillary action, and a coupling liquid layer was formed.
実施例3
図4に示す第3の態様によりカップリング液を供給する手段を有する装置を試作した。液体保持プレート内には、直径4mmの貫通孔を設け、その底部にカップリング液を収納したアルミ箔製袋を配置した。アルミ箔製の袋の寸法は、15mm×15mm×2mmであり、貫通孔からはみ出した部分は、液体保持プレート内の空洞に挿入した。破壊部材は、先端部が直径3mmの棒状のもので、モーターにより上下方向に駆動されるものであった。液体保持プレートがSAW撹拌ボード上に載置された後、モーターを作動させて破壊部材を下降させ、その先端でアルミ袋を押圧して破裂させ、内部のカップリング液を流出させた。流出したカップリング液は、毛管現象によりSAW撹拌ボード上面と液体保持プレート底面との間に広がり、カップリング液層が形成された。
Example 3
An apparatus having a means for supplying a coupling liquid according to the third embodiment shown in FIG. A through hole having a diameter of 4 mm was provided in the liquid holding plate, and an aluminum foil bag containing the coupling liquid was disposed at the bottom thereof. The size of the bag made of aluminum foil was 15 mm × 15 mm × 2 mm, and the portion protruding from the through hole was inserted into the cavity in the liquid holding plate. The breaking member was a rod having a tip of 3 mm in diameter, and was driven up and down by a motor. After the liquid holding plate was placed on the SAW stirring board, the motor was actuated to lower the breaking member, and the aluminum bag was pressed and ruptured at the tip thereof, and the coupling fluid inside was allowed to flow out. The coupling fluid that flowed out spread between the upper surface of the SAW stirring board and the bottom surface of the liquid holding plate due to capillary action, and a coupling liquid layer was formed.
比較例1
液体保持プレートが、SAW撹拌ボード上に載置された後、マイクロピペットでカップリング液0.05mLを定量し、カップリング液を液体保持プレートの一端とSAW撹拌ボードとの境界近傍に滴下した。カップリング液は毛管現象によりSAW撹拌ボード上面と液体保持プレート底面との間に広がり、カップリング液層が形成された。
Comparative Example 1
After the liquid holding plate was placed on the SAW stirring board, 0.05 mL of the coupling liquid was quantified with a micropipette, and the coupling liquid was dropped near the boundary between one end of the liquid holding plate and the SAW stirring board. The coupling liquid spread between the top surface of the SAW stirring board and the bottom surface of the liquid holding plate due to capillary action, and a coupling liquid layer was formed.
比較例2
他の各例と同様にして液体保持プレートをSAW撹拌ボード上に載置した(カップリング液は導入せず)が、SAWをオフにしてSAWによる撹拌を全く行なわなかった。
Comparative Example 2
In the same manner as in the other examples, the liquid holding plate was placed on the SAW stirring board (no coupling liquid was introduced), but the SAW was turned off and no stirring by SAW was performed.
試験例1
水200μLと、色素5μLとを液体保持プレートの凹部にマイクロピペットにより定量して、丁寧に入れ、各実施例及び比較例において記載した方法によりカップリング液を供給した。カップリング液の供給に要した時間を測定した。また、目視により、SAW発振素子を作動させてから水と色素が完全に均一に混合されるまでの時間を測定した。結果を下記表1に示す。
Test example 1
200 μL of water and 5 μL of the dye were quantified with a micropipette in the concave portion of the liquid holding plate, carefully put in, and the coupling solution was supplied by the method described in each example and comparative example. The time required for supplying the coupling liquid was measured. Further, the time from when the SAW oscillation element was operated to when water and the pigment were completely and uniformly mixed was measured visually. The results are shown in Table 1 below.
表1に示されるように、本発明の装置を用いると、手動(比較例1)の場合に比べて迅速にカップリング液を供給することができる。また、無撹拌(比較例2)の場合に比べて遥かに迅速に液体を混合することができる。 As shown in Table 1, when the apparatus of the present invention is used, the coupling liquid can be supplied more quickly than in the case of manual operation (Comparative Example 1). Further, the liquid can be mixed much more rapidly than in the case of no stirring (Comparative Example 2).
1 液体保持プレート
2 SAW撹拌ボード
3 SAW撹拌素子
4 カップリング液層
5 液体
6 カップリング液貯蔵容器
7 カップリング液塗布手段
8 カップリング液貯蔵容器
9 ポンプ
10 ノズル
11 破壊可能な袋又は容器
12 破壊部材
13 貫通孔
1
6 Coupling
Claims (13)
The liquid holding plate according to claim 12, wherein the breakable bag or container is disposed in a through-hole provided in the liquid holding plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005121231A JP2006297257A (en) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | Liquid agitating device and measuring device including it |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008307505A (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku | Agitation element, agitation method, electrochemical device and flow device |
JP2012517595A (en) * | 2009-02-06 | 2012-08-02 | ノースウエスタン ユニバーシティ | Bursable liquid packaging and its use |
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2005
- 2005-04-19 JP JP2005121231A patent/JP2006297257A/en active Pending
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