JP2007047110A - Fluorescent material detection device and specimen analysis device including it - Google Patents

Fluorescent material detection device and specimen analysis device including it Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorescent material detection device capable of performing highly accurate detection to various biochemical reaction cartridges in each proper condition. <P>SOLUTION: A reflection plate 33 on the surface of a light-transmissive DNA chip 12 is irradiated with excitation light from the back side, and reflected light by the reflection plate 33 is received by a photomultiplier 37, and the light intensity is measured. A light intensity measured value is compared with a light intensity reference value stored beforehand. The output intensity of a laser light generator 34 is adjusted corresponding to the comparison result. Then, excitation light is irradiated toward a DNA probe 32 of the DNA chip 12, and fluorescence from the excited fluorescent material is received by the photomultiplier 37. A specimen is analyzed based on its fluorescence detection pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、検体中の細胞、微生物、染色体、核酸等のサンプルを抗原抗体反応や核酸ハイブリダイゼーション反応等の生化学反応を利用して検出するために、蛍光物質を検出する装置と、それを含む検体分析装置と、蛍光物質検出方法および検体分析方法に関する。   The present invention relates to an apparatus for detecting a fluorescent substance in order to detect a sample of cells, microorganisms, chromosomes, nucleic acids, etc. in a specimen by using a biochemical reaction such as an antigen-antibody reaction or a nucleic acid hybridization reaction, The present invention relates to a sample analyzer including a fluorescent substance detection method and a sample analysis method.

血液等の検体を分析する検体分析装置には、抗原抗体反応を利用した免疫学的な方法や、核酸ハイブリダイゼーションを利用した方法がある。免疫学的な方法の一例では、被検出物質と特異的に結合する抗体または抗原等のタンパク質をプローブとして用い、微粒子、ビーズ、またはガラス板等の固相表面に固定して、検体中の被検出物質との抗原抗体反応を行わせる。核酸ハイブリダイゼーションを利用した方法の一例では、一本鎖の核酸をプローブとして用い、微粒子、ビーズ、ガラス板等の固相表面に固定して、検体中の被検出物質と核酸ハイブリダイゼーションを行わせる。これらの方法は、酵素、蛍光物質、または発光性物質等の、検知感度の高い標識物質を担持した特異的な相互作用を有する標識化物質である標識化抗体、標識化抗原、または標識化核酸等を用いる。そして、抗原抗体化合物またはハイブリダイズされた二本鎖の核酸を検出して、被検出物質(ターゲット)の有無の検出やその定量を行う。   Sample analyzers for analyzing a sample such as blood include an immunological method using an antigen-antibody reaction and a method using nucleic acid hybridization. In an example of an immunological method, a protein such as an antibody or an antigen that specifically binds to a substance to be detected is used as a probe and immobilized on a solid phase surface such as a microparticle, a bead, or a glass plate, and a target in a specimen is detected. An antigen-antibody reaction with the detection substance is performed. In an example of a method using nucleic acid hybridization, a single-stranded nucleic acid is used as a probe and immobilized on a solid phase surface such as a fine particle, a bead, or a glass plate, and nucleic acid hybridization is performed with a target substance in a specimen. . These methods include labeled antibodies, labeled antigens, or labeled nucleic acids, which are labeled substances having a specific interaction carrying a labeling substance with high detection sensitivity, such as an enzyme, a fluorescent substance, or a luminescent substance. Etc. are used. Then, an antigen-antibody compound or a hybridized double-stranded nucleic acid is detected, and the presence or absence of a substance to be detected (target) is detected or quantified.

これらの技術を発展させたものとして、例えば特許文献1には、互いに異なる塩基配列を有する多数のDNA(デオキシリボ核酸)プローブを、基板上にアレイ状に並べた、いわゆるDNAアレイが開示されている。   As a development of these techniques, for example, Patent Document 1 discloses a so-called DNA array in which a large number of DNA (deoxyribonucleic acid) probes having different base sequences are arranged in an array on a substrate. .

また、非特許文献1には、多種類のタンパク質をメンブレンフィルタ上に並べ、DNAアレイと同様な構成のタンパク質アレイを作製する方法が開示されている。このように、DNAアレイやタンパク質アレイ等を用いることによって、極めて多数の項目の検査を一度に行うことが可能になってきている。   Non-Patent Document 1 discloses a method for preparing a protein array having the same structure as a DNA array by arranging many types of proteins on a membrane filter. As described above, by using a DNA array, a protein array, or the like, it has become possible to inspect a very large number of items at once.

また、様々な検体分析における、検体による汚染の軽減、反応の効率化、装置の小型化、作業の簡便化等の目的で、内部で生化学反応を行わせる使い捨て可能な生化学反応カートリッジが提案されている。例えば、特許文献2においては、DNAアレイを含む生化学反応カートリッジ内に複数のチャンバを配設する構成が開示されている。この生化学反応カートリッジによると、圧力差を利用して溶液を各チャンバへ移動させることにより検体中のDNAの抽出、増幅、またはハイブリダイゼーション等の反応を内部で行わせることが可能である。   In addition, disposable biochemical reaction cartridges that allow biochemical reactions to be performed internally are proposed for the purpose of reducing sample contamination, improving reaction efficiency, miniaturizing equipment, and simplifying operations in various sample analyses. Has been. For example, Patent Document 2 discloses a configuration in which a plurality of chambers are disposed in a biochemical reaction cartridge including a DNA array. According to this biochemical reaction cartridge, a reaction such as extraction, amplification, or hybridization of DNA in a specimen can be performed internally by moving a solution to each chamber using a pressure difference.

そして、このような生化学反応カートリッジ内に外部から溶液を注入する方法としては、外部の電動シリンジポンプや真空ポンプを利用する方法がある。また、生化学反応カートリッジ内部で溶液を移動する方法としては、圧力差以外にも、重力や毛細管現象や電気泳動を利用する方法が知られている。さらに、生化学反応カートリッジの内部に配設できる小型のマイクロポンプとして、特許文献2にはダイアフラムポンプ、特許文献3には発熱素子を利用したポンプ、特許文献4には圧電素子を利用したポンプがそれぞれ開示されている。   As a method for injecting a solution from the outside into such a biochemical reaction cartridge, there is a method using an external electric syringe pump or a vacuum pump. As a method for moving a solution inside a biochemical reaction cartridge, a method using gravity, capillary action or electrophoresis is known in addition to a pressure difference. Further, as micro pumps that can be disposed inside the biochemical reaction cartridge, Patent Document 2 includes a diaphragm pump, Patent Document 3 uses a heat generating element, and Patent Document 4 uses a piezoelectric element. Each is disclosed.

生化学反応カートリッジとして、またはその一部として用いられるDNAチップに、情報記憶用のICを設け、このICに記憶された同定情報を利用してDNAの同定を行う構成がある。具体的には、特許文献5に、DNAチップの塩基配列情報や検体の情報を情報記憶用ICに書き込むことが開示されている。   There is a configuration in which an IC for storing information is provided on a DNA chip used as a biochemical reaction cartridge or as a part thereof, and DNA is identified using identification information stored in the IC. Specifically, Patent Document 5 discloses that information on the base sequence of a DNA chip and information on a sample are written in an information storage IC.

また、DNAチップ上のサンプルのハイブリダイゼーション状態を検知するために、サンプルに付着した蛍光物質(蛍光標識)を読み取る方法がある。具体的には、特許文献6に、蛍光物質を読み取ってターゲットの検出を行うために、蛍光を発生させるようにDNAチップに照射する励起光を適宜に較正する方法が開示されている。
米国特許第5,445,934号明細書 特表平11−509094号公報 特許第2832117号明細書 特開2000−274375号公報 特開2001−147231号公報 特表2002−538427号公報 アンジェリカ ロイキング(Angelika Lueking)他5名、「プロテイン マイクロアレイズ フォー ジーン エクスプレッション アンド アンチボディ スクリーニング(Protein Microarrays for Gene Expression and Antibody Screening)」、アナリティカル バイオケミストリー(Analytical Biochemistry) Vol.270(1)、アカデミック プレス(Academic Press)、1999年5月15日、p.103〜111
There is also a method of reading a fluorescent substance (fluorescent label) attached to a sample in order to detect the hybridization state of the sample on the DNA chip. Specifically, Patent Document 6 discloses a method for appropriately calibrating excitation light applied to a DNA chip so as to generate fluorescence in order to detect a target by reading a fluorescent substance.
US Pat. No. 5,445,934 Japanese National Patent Publication No. 11-509094 Japanese Patent No. 2832117 JP 2000-274375 A JP 2001-147231 A Special table 2002-538427 gazette Angelika Lueking and five others, “Protein Microarrays for Gene Expression and Antibody Screening”, Analytical Biochemistry Vol.270 (1), Academic Press (Academic Press), May 15, 1999, p.103-111

生化学反応を生じさせるために様々な溶液を内蔵し、検体が供給される生化学反応カートリッジは、二次感染や汚染の防止と、使い勝手の観点から、使い捨てにすることが好ましい。しかし、マイクロポンプを内蔵した生化学反応カートリッジは高価であるという問題がある。   A biochemical reaction cartridge that contains various solutions for supplying a biochemical reaction and is supplied with a specimen is preferably disposable from the viewpoint of prevention of secondary infection and contamination and ease of use. However, there is a problem that a biochemical reaction cartridge incorporating a micropump is expensive.

したがって、ポンプを内蔵せずに外部のポンプの作用で溶液を移動し、検体注入後は溶液を外部に流出させずに一連の生化学反応を進められる構造の、使い捨ての生化学反応カートリッジが一般に利用されている。   Therefore, a disposable biochemical reaction cartridge is generally used, in which a solution is moved by the action of an external pump without incorporating a pump and a series of biochemical reactions can proceed without injecting the solution to the outside after sample injection. It's being used.

個々のDNAチップは、ハイブリダイゼーションという単独の生化学反応のみを行うためのものである。しかし、DNAチップを内蔵する生化学反応カートリッジは、各種の生化学反応を連続的に行い、最後に検出工程を行う場合がある。生化学反応カートリッジによっては、例えば、内蔵するDNAチップの基板の材質、厚さ、透光率等が異なる場合がある。このようにDNAチップの基板の材質、厚さ、透光率等が異なる生化学反応カートリッジに対して常に同一の条件で励起光を照射して蛍光の検出を行っても、誤差が大きくて高精度の検出が行えない可能性がある。   Each DNA chip is for performing only a single biochemical reaction called hybridization. However, a biochemical reaction cartridge with a built-in DNA chip may continuously perform various biochemical reactions and finally perform a detection process. Depending on the biochemical reaction cartridge, for example, the material, thickness, translucency, and the like of the substrate of the built-in DNA chip may differ. As described above, even if fluorescence detection is performed by always irradiating excitation light to biochemical reaction cartridges having different materials, thicknesses, transmissivities, and the like under the same conditions, errors are large and high. The accuracy may not be detected.

また、蛍光物質は一般的に励起光によって劣化が生じやすく、長時間または高い強度の励起光が照射されると蛍光物質の劣化が生じ検出精度が低下する場合がある。   In addition, the fluorescent substance is generally easily deteriorated by excitation light, and when the excitation light is irradiated for a long time or with high intensity, the fluorescent substance may be deteriorated and the detection accuracy may be lowered.

そこで本発明の目的は、様々な生化学反応カートリッジに対してそれぞれ適切な条件で高精度の検出が行える蛍光物質検出装置と、それを含む検体分析装置と、蛍光物質検出方法および検体分析方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fluorescent substance detection apparatus capable of performing high-accuracy detection on various biochemical reaction cartridges under appropriate conditions, a sample analyzer including the same, a fluorescent substance detection method, and a sample analysis method. It is to provide.

本発明の特徴は、透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出装置であって、基板の裏面に向けて照射される励起光を発生させる励起光発生手段と、透光性を有する基板を透過することで減衰した励起光を受光する第1の受光手段と、励起光により励起された蛍光物質が発する蛍光を受光する第2の受光手段と、第1の受光手段が受光した減衰した励起光の光強度測定値に応じて励起光の出力強度を調整する調整手段とを備えるところにある。   A feature of the present invention is a fluorescent substance detection apparatus for detecting a fluorescent substance on the surface of a substrate having translucency, an excitation light generating means for generating excitation light irradiated toward the back surface of the substrate, and a transparent substance. First light receiving means for receiving excitation light attenuated by passing through a substrate having optical properties, second light receiving means for receiving fluorescence emitted by a fluorescent material excited by excitation light, and first light receiving means And adjusting means for adjusting the output intensity of the excitation light in accordance with the measured light intensity value of the attenuated excitation light received.

また、本発明のもう1つの特徴は、透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出方法において、基板の裏面に向けて励起光を照射する工程と、基板を透過することにより減衰した励起光を、受光手段によって受光する工程と、受光手段が受光した減衰した励起光の光強度測定値と、予め設定されている光強度基準値とを比較して、その比較結果に応じて、励起光の出力強度を調整する工程と、出力強度が調整された励起光を基板の裏面に照射する工程と、励起光が照射された位置に存在する蛍光物質が発する蛍光を、受光手段が検出する工程とを含むところにある。   Another feature of the present invention is a fluorescent substance detection method for detecting a fluorescent substance on the surface of a light-transmitting substrate, a step of irradiating excitation light toward the back surface of the substrate, and a transmission through the substrate. A comparison of the step of receiving the excitation light attenuated by the light receiving means with the light intensity measurement value of the attenuated excitation light received by the light receiving means and a preset light intensity reference value In accordance with the step of adjusting the output intensity of the excitation light, the step of irradiating the back surface of the substrate with the excitation light whose output intensity has been adjusted, and the fluorescence emitted by the fluorescent material present at the position irradiated with the excitation light, And a step of detecting by the light receiving means.

本発明によると、様々な基板を用いても、適切な光強度の励起光を用いることによって精度良く蛍光物質の検出が行える。   According to the present invention, a fluorescent substance can be detected with high accuracy by using excitation light having an appropriate light intensity even when using various substrates.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、以下の実施形態においては、生化学反応カートリッジを用いる形態について詳細に説明する。しかし、本発明においてはこれに限らず、いわゆるDNAチップの検出装置としても用いることが可能である。その場合、使用する光学系によっては反射手段を設けない形態もありえる。   In the following embodiments, a form using a biochemical reaction cartridge will be described in detail. However, the present invention is not limited to this, and can also be used as a so-called DNA chip detection device. In that case, depending on the optical system used, there may be a form in which no reflecting means is provided.

[第1の実施形態]
図1には、本発明の第1の実施形態における検体分析装置が概略的に示されている。この検体分析装置の処理装置は、本実施形態において反応場となる生化学反応カートリッジ1が載置されるテーブル13を有している。テーブル13上には、電磁石14と、ペルチェ素子15,16と、第1の通信部26が配置され、これらは、処理装置全体を制御する制御部17に接続されている。電磁石14は、生化学反応カートリッジ1内に電磁力を作用させるものである。ペルチェ素子15,16は、生化学反応カートリッジ1の温度を制御するものである。第1の通信部26は、処理装置のデータを、後述する生化学反応カートリッジ1内のICチップ25に記憶させるために、ICチップ25に対して電力の送信や信号の送受信を行うものである。
[First Embodiment]
FIG. 1 schematically shows a sample analyzer according to the first embodiment of the present invention. The processing apparatus of this sample analyzer has a table 13 on which the biochemical reaction cartridge 1 that is a reaction field in the present embodiment is placed. On the table 13, an electromagnet 14, Peltier elements 15 and 16, and a first communication unit 26 are arranged, and these are connected to a control unit 17 that controls the entire processing apparatus. The electromagnet 14 applies electromagnetic force to the biochemical reaction cartridge 1. The Peltier elements 15 and 16 are for controlling the temperature of the biochemical reaction cartridge 1. The first communication unit 26 transmits power and transmits / receives signals to / from the IC chip 25 in order to store data of the processing apparatus in the IC chip 25 in the biochemical reaction cartridge 1 described later. .

テーブル13の両側には、電動シリンジポンプ18,19と、これらのポンプ18,19によって空気を排出または吸引するための出入口であり、それぞれ10個ずつのポンプノズル20,21を有するポンプブロック22,23とが配置されている。電動シリンジポンプ18,19とポンプノズル20,21の間には、図示しない複数の電動切換バルブが配置されている。図示しない電動切換バルブとポンプ18,19は制御部17に接続されている。   On both sides of the table 13, there are electric syringe pumps 18, 19 and pump blocks 22, which are outlets for discharging or sucking air by these pumps 18, 19, each having ten pump nozzles 20, 21. 23 are arranged. A plurality of electric switching valves (not shown) are arranged between the electric syringe pumps 18 and 19 and the pump nozzles 20 and 21. An electric switching valve (not shown) and pumps 18 and 19 are connected to the control unit 17.

制御部17は検査者が入力を行う入力部24に接続されている。この制御部17は、ポンプノズル20,21を1個ずつ独立して開閉して電動シリンジポンプ18,19に対する接続および遮断を制御したり、全てのポンプノズル20,21を同時に開閉するなどの制御を行うことができる。また、制御部17は、電磁石14およびペルチェ素子15,16を適宜に作動させることによって、生化学反応カートリッジ1内での生化学反応を実行させる。   The control unit 17 is connected to an input unit 24 for input by an inspector. The controller 17 controls the connection and disconnection of the electric syringe pumps 18 and 19 by independently opening and closing the pump nozzles 20 and 21 one by one, or opening and closing all the pump nozzles 20 and 21 simultaneously. It can be performed. Further, the controller 17 causes the biochemical reaction in the biochemical reaction cartridge 1 to be executed by appropriately operating the electromagnet 14 and the Peltier elements 15 and 16.

テーブル13およびポンプブロック22,23の外部に、検出用エリア28が設けられている。この検出用エリア28は、生化学反応カートリッジ1のDNAチップ12のハイブリダイゼーション状態を検知するため、すなわち蛍光物質を検出するために設けられている。   A detection area 28 is provided outside the table 13 and the pump blocks 22 and 23. This detection area 28 is provided for detecting the hybridization state of the DNA chip 12 of the biochemical reaction cartridge 1, that is, for detecting a fluorescent substance.

検出用エリア28には、XYステージ29と、蛍光検出ユニット30と、第2の通信部31が設けられており、これらも制御部17に接続されている。XYステージ29は、生化学反応カートリッジ1のX方向への移動(主走査)と、Y方向への移動(副走査)を行うためのものである。副走査は、1回の主走査が行われる度に、その主走査のスキャン幅分だけ、主走査方向に交差する方向(本実施形態では直交する方向)に行われる。蛍光検出ユニット30の詳細な構成については後述するが、主に光学機器で構成され、蛍光体を励起させて発生させた蛍光の強度を測定可能なものである。また、蛍光検出ユニット30は、励起光の強度を適宜に調整することもできる。第2の通信部31は、生化学反応カートリッジ1内のICチップ25に対して、電力の送信や信号の送受信を行うものである。   In the detection area 28, an XY stage 29, a fluorescence detection unit 30, and a second communication unit 31 are provided, and these are also connected to the control unit 17. The XY stage 29 is for moving the biochemical reaction cartridge 1 in the X direction (main scanning) and moving in the Y direction (sub scanning). Each time one main scan is performed, the sub-scan is performed in a direction (in the present embodiment, a direction orthogonal) intersecting the main scan direction by the scan width of the main scan. Although the detailed configuration of the fluorescence detection unit 30 will be described later, it is mainly configured by an optical device, and can measure the intensity of fluorescence generated by exciting the phosphor. Moreover, the fluorescence detection unit 30 can also adjust the intensity | strength of excitation light suitably. The second communication unit 31 transmits power and transmits / receives signals to / from the IC chip 25 in the biochemical reaction cartridge 1.

さらに、制御部17の指令によって生化学反応カートリッジ1をテーブル13上から検出用エリア28へ搬送するカートリッジ搬送部27が設けられ、制御部17に接続されている。   Further, a cartridge transport unit 27 that transports the biochemical reaction cartridge 1 from the table 13 to the detection area 28 in accordance with a command from the control unit 17 is provided and connected to the control unit 17.

次に、本発明の主な特徴の1つである蛍光検出ユニット30の構成について、図2を参照して説明する。蛍光検出ユニット30は、主に、レーザ光発生器34と、スプリッタ35と、対物レンズ36と、光電子増倍管37と、レンズ38と、フィルタ39を有している。   Next, the configuration of the fluorescence detection unit 30 which is one of the main features of the present invention will be described with reference to FIG. The fluorescence detection unit 30 mainly includes a laser light generator 34, a splitter 35, an objective lens 36, a photomultiplier tube 37, a lens 38, and a filter 39.

レーザ光発生器34は、レーザ光(励起光)を照射して、生化学反応カートリッジ1のDNAチップ12に位置する検体中の蛍光物質を励起して蛍光を発生させるためのレーザ光源であり、出力強度を調整可能である。スプリッタ35は、レーザ光発生器34からのレーザ光をDNAチップ12へ向けて90度屈曲させるとともに、DNAチップ12からの反射光や蛍光を透過させる。対物レンズ36は、DNAチップ12に対向し、制御部17および上下機構(図示せず)によって位置調整されてレーザ光をDNAチップ12に集光させる。レンズ38は、スプリッタ35を透過したDNAチップ12からの反射光や蛍光を光電子増倍管37に集光させる。光電子増倍管37は、レンズ38により集光された光が入射され、その入射光を検出するものである。フィルタ39は、制御部17および移動機構(図示せず)によって、DNAチップ12から光電子増倍管37へ至る光路上と光路外との間を移動可能である。このフィルタ39は、光路内に位置するときに、DNAチップ12からの蛍光を透過させるが、DNAチップ12からの反射光を遮断するものである。   The laser light generator 34 is a laser light source for generating fluorescence by irradiating laser light (excitation light) to excite a fluorescent substance in a specimen located on the DNA chip 12 of the biochemical reaction cartridge 1. The output intensity can be adjusted. The splitter 35 bends the laser light from the laser light generator 34 by 90 degrees toward the DNA chip 12 and transmits reflected light and fluorescence from the DNA chip 12. The objective lens 36 opposes the DNA chip 12 and is adjusted in position by the control unit 17 and a vertical mechanism (not shown) to focus the laser beam on the DNA chip 12. The lens 38 collects the reflected light or fluorescence from the DNA chip 12 that has passed through the splitter 35 on the photomultiplier tube 37. The photomultiplier tube 37 receives light collected by the lens 38 and detects the incident light. The filter 39 can be moved between the optical path from the DNA chip 12 to the photomultiplier tube 37 and the outside of the optical path by the control unit 17 and a moving mechanism (not shown). When this filter 39 is located in the optical path, it transmits the fluorescence from the DNA chip 12 but blocks the reflected light from the DNA chip 12.

このような構成であるため、レーザ光発生器34からスプリッタ35を介して対物レンズ36に入射した平行光(レーザ光)が、対物レンズ36によってDNAチップ12上に合焦する。そして、レーザ光によって励起された蛍光物質から発せられる蛍光や、DNAチップ12に設けられた後述する反射板33からの反射光が、対物レンズ36によって平行光にされた後、スプリッタ35を透過する。スプリッタを透過した平行光は、フィルタ39が光路外にある場合にはそのままの状態で、フィルタ39が光路上に位置する場合には蛍光のみが透過して、レンズ38を介して光電子増倍管37に入射する。光電子増倍管37は、入射した光を検出してその光強度を測定する。   Due to such a configuration, parallel light (laser light) incident on the objective lens 36 from the laser light generator 34 via the splitter 35 is focused on the DNA chip 12 by the objective lens 36. Then, the fluorescence emitted from the fluorescent material excited by the laser light and the reflected light from the later-described reflecting plate 33 provided on the DNA chip 12 are converted into parallel light by the objective lens 36 and then transmitted through the splitter 35. . The parallel light transmitted through the splitter is left as it is when the filter 39 is outside the optical path, and only the fluorescence is transmitted when the filter 39 is located on the optical path, and the photomultiplier tube is passed through the lens 38. 37 is incident. The photomultiplier tube 37 detects incident light and measures its light intensity.

次に、この処理装置における反応場となる生化学反応カートリッジ1について詳細に説明する。   Next, the biochemical reaction cartridge 1 serving as a reaction field in this processing apparatus will be described in detail.

生化学反応カートリッジ1の本体(筐体)はポリメタクリル酸メチル(PMMA)、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等の透明または半透明の合成樹脂から構成されている。   The body (housing) of the biochemical reaction cartridge 1 is a transparent or translucent synthetic material such as polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) copolymer, polystyrene, polycarbonate, polyester, polyvinyl chloride, etc. It is made of resin.

図3に示すように、生化学反応カートリッジ1の上部には、注射器等を用いて血液等の検体を注入するための検体入口2aが設けられ、ゴムキャップ2により封止されている。また、生化学反応カートリッジ1の側面には、内部の溶液を移動させるためにノズルを挿入して加圧または減圧を行うための複数のノズル入口3a〜3jが設けられ、ゴムキャップ3により封止されている。カートリッジ1の両面とも同様の構成になっている。   As shown in FIG. 3, a specimen inlet 2 a for injecting a specimen such as blood using a syringe or the like is provided at the top of the biochemical reaction cartridge 1 and sealed with a rubber cap 2. The side surface of the biochemical reaction cartridge 1 is provided with a plurality of nozzle inlets 3a to 3j for inserting and pressurizing or depressurizing the nozzle to move the solution inside, and sealed by the rubber cap 3. Has been. Both sides of the cartridge 1 have the same configuration.

生化学反応カートリッジ1にはICチップ25が設けられている。ICチップ25は、不揮発性の記憶部と、外部からの電力の受信と信号の送受信のための通信部を有している。ICチップ25の記憶部には、生化学反応カートリッジ1を識別するための識別情報(ID)が書き込まれている。さらに、この記憶部に、生化学反応カートリッジ1の種別や、処理工程の手順や、生化学反応の結果を分析するための分析用情報なども書き込まれることが好ましい。   The biochemical reaction cartridge 1 is provided with an IC chip 25. The IC chip 25 includes a nonvolatile storage unit and a communication unit for receiving power from outside and transmitting / receiving signals. Identification information (ID) for identifying the biochemical reaction cartridge 1 is written in the storage unit of the IC chip 25. Furthermore, it is preferable that the storage unit is also written with the type of biochemical reaction cartridge 1, the procedure of the processing step, the analysis information for analyzing the result of the biochemical reaction, and the like.

通常、処理装置またはそれに付属する装置には、生化学反応カートリッジ1の種別ごとの処理工程の手順が記憶されている。前記したようにICチップ25に生化学反応カートリッジ1の種別が書き込まれている場合には、その種別を読み取ってそれに適合する処理工程の手順を選択し、その手順に則って処理を行う。しかし、生化学反応カートリッジ1の種別が、処理装置またはそれに付属する装置に記憶されていない種別であった場合には、ICチップ25に書き込まれている処理工程の手順を読み込んで、その手順に則って処理を行う。処理工程の手順として書き込まれるデータの中には、生化学反応を起こすために加えられる温度条件等も含まれていてもよい。   In general, the processing apparatus or an apparatus attached thereto stores a procedure of processing steps for each type of biochemical reaction cartridge 1. As described above, when the type of the biochemical reaction cartridge 1 is written in the IC chip 25, the type of the biochemical reaction cartridge 1 is read to select a procedure of a processing step suitable for the type, and processing is performed in accordance with the procedure. However, when the type of the biochemical reaction cartridge 1 is a type that is not stored in the processing apparatus or the apparatus attached thereto, the procedure of the processing process written in the IC chip 25 is read and the procedure is read. Follow the process. The data written as the procedure of the processing step may include a temperature condition that is applied to cause a biochemical reaction.

図4は生化学反応カートリッジ1の平面断面図を示している。前記したように片側の側面には10個のノズル入口3a〜3jが設けられ、反対側の側面にも10個のノズル入口3k〜3tが設けられている。各ノズル入口3a〜3tのほとんどは、それぞれの空気が流れる空気流路4a〜4tを介して、溶液を貯蔵する場所または反応を起こす場所であるチャンバ5a〜5tに連通している。つまり、ノズル入口3a〜3jは流路4a〜4jを介してチャンバ5a〜5jに連通している。反対側のノズル入口3k,3l,3m,3o,3r,3tは、それぞれ流路4k,4l,4m,4o,4r,4tを介してチャンバ5k,5l,5m,5o,5r,5tに連通している。ただし、本実施形態では、ノズル入口3n,3p,3q,3sはチャンバに連通しておらず予備になっており、使用されない。   FIG. 4 shows a plan sectional view of the biochemical reaction cartridge 1. As described above, ten nozzle inlets 3a to 3j are provided on one side surface, and ten nozzle inlets 3k to 3t are provided on the opposite side surface. Most of the nozzle inlets 3a to 3t communicate with chambers 5a to 5t, which are places where solutions are stored or where reactions occur, via air flow paths 4a to 4t through which the respective air flows. That is, the nozzle inlets 3a to 3j communicate with the chambers 5a to 5j through the flow paths 4a to 4j. The opposite nozzle inlets 3k, 3l, 3m, 3o, 3r, 3t communicate with the chambers 5k, 5l, 5m, 5o, 5r, 5t via the flow paths 4k, 4l, 4m, 4o, 4r, 4t, respectively. ing. However, in this embodiment, the nozzle inlets 3n, 3p, 3q, 3s are not communicated with the chamber and are reserved, and are not used.

検体入口2aはチャンバ7に連通し、チャンバ7は流路6a,6b,6c,6kを介してチャンバ5a,5b,5c,5kに連通しているとともに、流路10を介してチャンバ8に連通している。チャンバ8は流路6g,6oを介してチャンバ5g,5oに連通しているとともに、流路11を介してチャンバ9に連通している。チャンバ9は流路6h,6i,6j,6r,6tを介してチャンバ5h,5i,5j,5r,5tに連通している。また、流路10は流路6d,6e,6f,6l,6mを介してチャンバ5d,5e,5f,5l,5mに連通している。   The specimen inlet 2a communicates with the chamber 7, and the chamber 7 communicates with the chambers 5a, 5b, 5c, 5k through the flow paths 6a, 6b, 6c, 6k, and communicates with the chamber 8 through the flow path 10. is doing. The chamber 8 communicates with the chambers 5 g and 5 o through the flow paths 6 g and 6 o and also communicates with the chamber 9 through the flow path 11. The chamber 9 communicates with the chambers 5h, 5i, 5j, 5r, and 5t via the flow paths 6h, 6i, 6j, 6r, and 6t. The flow path 10 communicates with the chambers 5d, 5e, 5f, 5l, and 5m via the flow paths 6d, 6e, 6f, 61, and 6m.

チャンバ9の底面には角孔が開けられ、この角孔に、図2,5に示すDNAチップ12が、プローブ面を上にしてに貼り付けられている。DNAチップ12は、1平方インチ(約645mm2)程度の大きさを持つガラス板の固相表面に、数十〜数十万種類の異なるDNAプローブ32が高密度に並べられたものである。本実施形態では、このDNAチップ12を用いて、検体中のDNAとハイブリダイゼーション反応を行わせることによって、一度に数多くの遺伝子を検査できる。これらのDNAプローブ32はマトリックス状に規則正しく並べられており、それぞれのDNAプローブ32のアドレス(何行・何列と示される位置)を、情報として容易に取り出すことができる。なお、検査の対象となる遺伝子としては、感染症ウィルス、細菌、疾患関連遺伝子、各個人の遺伝子多型等がある。また、DNAチップ12には、DNAプローブ32がマトリックス状に配置された領域と並置して、反射板33が設けられている。この反射板33は、DNAチップ12の裏面からの励起光(図2に示すレーザ光)を反射するものである。 A square hole is formed in the bottom surface of the chamber 9, and the DNA chip 12 shown in FIGS. 2 and 5 is attached to the square hole with the probe surface facing upward. The DNA chip 12 is obtained by arranging several tens to several hundreds of thousands of different DNA probes 32 on a solid surface of a glass plate having a size of about 1 square inch (about 645 mm 2 ). In the present embodiment, a number of genes can be examined at a time by using this DNA chip 12 to cause a hybridization reaction with DNA in the specimen. These DNA probes 32 are regularly arranged in a matrix, and the addresses (positions indicated by how many rows and what columns) of each DNA probe 32 can be easily taken out as information. Examples of genes to be examined include infectious disease viruses, bacteria, disease-related genes, and individual gene polymorphisms. Further, the DNA chip 12 is provided with a reflecting plate 33 juxtaposed with a region where the DNA probes 32 are arranged in a matrix. The reflecting plate 33 reflects excitation light (laser light shown in FIG. 2) from the back surface of the DNA chip 12.

ここで、本実施形態において検体の処理を行うための、各チャンバ5a〜5tのセッティングの一例を示す。チャンバ5aには、細胞壁を破壊するEDTA(エチレンジアミン四酢酸)を含む第1の溶血剤が、チャンバ5bには、界面活性剤等のタンパク質変性剤を含む第2の溶血剤がそれぞれ収容されている。チャンバ5cには、DNAが吸着するシリカコーティングされた磁性体粒子が収容されている。チャンバ5l、チャンバ5mには、DNAの抽出の際にDNAの精製を行うために用いられる第1、第2の抽出洗浄剤がそれぞれ収容されている。   Here, an example of the setting of the chambers 5a to 5t for processing the specimen in the present embodiment is shown. The chamber 5a contains a first hemolytic agent containing EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) that destroys the cell wall, and the chamber 5b contains a second hemolytic agent containing a protein denaturant such as a surfactant. . The chamber 5c contains silica-coated magnetic particles on which DNA is adsorbed. The chambers 5l and 5m contain first and second extraction detergents used for DNA purification during DNA extraction, respectively.

チャンバ5dには、DNAを磁性体粒子から溶出する低濃度塩のバッファからなる溶出液が収容されている。チャンバ5gには、PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)に必要な薬剤、すなわち、プライマ、ポリメラーゼ、dNTP溶液、バッファ、蛍光剤を含むCy3−dUTP(アマシャム バイオサイエンス株式会社製の蛍光標識)等の混合液が収容されている。チャンバ5h,5jには、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光物質(蛍光標識)付きの検体DNAと蛍光物質(蛍光標識)とを洗浄するための界面活性剤を含む洗浄剤が収容されている。チャンバ5iには、DNAチップ12を含むチャンバ9内を乾燥させるためのアルコールが収容されている。   The chamber 5d contains an eluate composed of a low-concentration salt buffer that elutes DNA from magnetic particles. The chamber 5g contains a mixture of chemicals necessary for PCR (polymerase chain reaction), ie, Cy3-dUTP (fluorescent label manufactured by Amersham Biosciences) containing primer, polymerase, dNTP solution, buffer, and fluorescent agent. Contained. In the chambers 5h and 5j, a cleaning agent containing a surfactant for cleaning the sample DNA with the fluorescent substance (fluorescent label) that has not been hybridized and the fluorescent substance (fluorescent label) is accommodated. The chamber 5 i contains alcohol for drying the inside of the chamber 9 including the DNA chip 12.

なお、チャンバ5eは血液のDNA以外の塵埃を溜めるためのチャンバである。チャンバ5fは、チャンバ5l,5mからの第1、第2の抽出洗浄剤の廃液を溜めるためのチャンバである。チャンバ5rは第1、第2の洗浄剤の廃液を溜めるためのチャンバである。チャンバ5k,5o,5tは、溶液がノズル入口に流れ込まないようにするために設けられたブランクのチャンバである。   The chamber 5e is a chamber for collecting dust other than blood DNA. The chamber 5f is a chamber for storing waste liquids of the first and second extracted cleaning agents from the chambers 5l and 5m. The chamber 5r is a chamber for storing waste liquids of the first and second cleaning agents. The chambers 5k, 5o, and 5t are blank chambers provided to prevent the solution from flowing into the nozzle inlet.

本実施形態では、この生化学反応カートリッジ1に血液等の液体状の検体を注入して、前記した処理装置(図1参照)にセットする。そして、生化学反応カートリッジ1の内部で、DNA等の抽出および増幅を行わせ、増幅された検体DNAと生化学反応カートリッジ1の内部にあるDNAチップ12のDNAプローブ32との間で、ハイブリダイゼーションを行わせる。一方、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光物質(蛍光標識)付きの検体DNAと蛍光物質(蛍光標識)の洗浄を行うことができる。   In the present embodiment, a liquid specimen such as blood is injected into the biochemical reaction cartridge 1 and set in the processing apparatus (see FIG. 1). Then, DNA and the like are extracted and amplified inside the biochemical reaction cartridge 1, and hybridization is performed between the amplified sample DNA and the DNA probe 32 of the DNA chip 12 inside the biochemical reaction cartridge 1. To do. On the other hand, the sample DNA with the fluorescent substance (fluorescent label) that has not been hybridized and the fluorescent substance (fluorescent label) can be washed.

このような処理装置および生化学反応カートリッジ1を用いて、本実施形態において検体の生化学反応を生化学反応カートリッジ1内にて生じさせる方法について具体的に説明する。   A method for generating a biochemical reaction of a specimen in the biochemical reaction cartridge 1 in this embodiment using such a processing apparatus and the biochemical reaction cartridge 1 will be specifically described.

まず、検査者が、検体である血液を収容した注射器の針(図示せず)を、生化学反応カートリッジ1の検体入口2aを塞いでいるゴムキャップ2を貫通させて、注射器内の血液を検体入口2aからチャンバ7に注入する。その後に、検査者は生化学反応カートリッジ1をテーブル13上に置く。そして、検査者が、図示しないレバーを操作することにより、ポンプブロック22,23を図1の矢印の方向に移動させる。すると、ポンプノズル20,21が、生化学反応カートリッジ1の両側部のノズル入口3a〜3tに、ゴムキャップ3を貫通して挿入される。   First, an examiner passes a rubber cap 2 that closes the sample inlet 2a of the biochemical reaction cartridge 1 through a needle (not shown) of a syringe containing blood as a sample, and samples the blood in the syringe. Injection into the chamber 7 from the inlet 2a. Thereafter, the examiner places the biochemical reaction cartridge 1 on the table 13. Then, the inspector operates the lever (not shown) to move the pump blocks 22 and 23 in the direction of the arrow in FIG. Then, the pump nozzles 20 and 21 are inserted through the rubber cap 3 into the nozzle inlets 3 a to 3 t on both sides of the biochemical reaction cartridge 1.

検査者が、入力部24から実験開始の命令を入力すると処理が始まる。図6は生化学反応およびその後処理の手順を説明するフローチャートである。   When the inspector inputs an instruction to start an experiment from the input unit 24, the process starts. FIG. 6 is a flowchart for explaining the procedure of biochemical reaction and subsequent treatment.

まず、ステップS1で、制御部17が、ポンプノズル20,21を制御してノズル入口3a,3kのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を噴出し、電動シリンジポンプ19から空気を吸引する。それによって、チャンバ5a内の第1の溶血剤を、血液の入ったチャンバ7に流し込む。このように、ノズル入口3aにポンプノズル20を挿入して空気を噴出して加圧し、ノズル入口3kにポンプノズル21を挿入して空気を吸引して減圧することによって、チャンバ5a内の第1の溶血剤が血液の入ったチャンバ7内に流れ込む。この様子が、チャンバ5a,7,5kを通る断面図である図7に示されている。   First, in step S <b> 1, the control unit 17 controls the pump nozzles 20 and 21 to open only the nozzle inlets 3 a and 3 k, ejects air from the electric syringe pump 18, and sucks air from the electric syringe pump 19. Thereby, the first hemolytic agent in the chamber 5a is poured into the chamber 7 containing blood. As described above, the pump nozzle 20 is inserted into the nozzle inlet 3a and air is ejected to pressurize, and the pump nozzle 21 is inserted into the nozzle inlet 3k to suck and reduce the pressure of the air in the chamber 5a. The hemolytic agent flows into the chamber 7 containing the blood. This is shown in FIG. 7, which is a cross-sectional view through the chambers 5a, 7, 5k.

本実施形態では、空気の供給および吸引のタイミングをずらすことによって、各チャンバへの加圧および減圧を制御してカートリッジ1内を溶液を円滑に流すことができる。さらに、電動シリンジポンプ19による空気の吸引を、ポンプ18からの空気の開始時からリニアに増加させるなどの細かな制御を行って、溶液をより円滑に流すことも可能である。例えば、溶血剤の粘性や流路の抵抗にもよるが、ステップS1において、電動シリンジポンプ19からの空気の吸引を、電動シリンジポンプ18からの空気の噴出を開始してから10〜200ミリ秒後に開始するように制御する。それによると、流れる溶液の先頭で溶液が飛び出すことがなく、溶液が円滑に流れる。これは、以下の各工程における溶液の移動についても同様である。   In the present embodiment, by shifting the timing of air supply and suction, it is possible to control the pressurization and decompression of each chamber to smoothly flow the solution through the cartridge 1. Furthermore, it is possible to flow the solution more smoothly by performing fine control such as linearly increasing the suction of air by the electric syringe pump 19 from the start of the air from the pump 18. For example, depending on the viscosity of the hemolytic agent and the resistance of the flow path, in step S1, the suction of air from the electric syringe pump 19 is started and the ejection of air from the electric syringe pump 18 is started for 10 to 200 milliseconds. Control to start later. According to this, the solution does not jump out at the beginning of the flowing solution, and the solution flows smoothly. The same applies to the movement of the solution in the following steps.

また、電動シリンジポンプ18,19を用いて空気の供給を容易に制御しつつ、ノズル入口3a,3oのみを開にして、電動シリンジポンプ18,19によって空気の噴出および吸引を交互に繰り返す。こうして、チャンバ7の溶液を流路10に流し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。あるいは、電動シリンジポンプ19から空気を連続して噴出することによって、気泡を発生させながら攪拌を行う。   Further, while the air supply is easily controlled using the electric syringe pumps 18 and 19, only the nozzle inlets 3 a and 3 o are opened, and the electric syringe pumps 18 and 19 alternately repeat the ejection and suction of air. In this way, the solution in the chamber 7 is caused to flow through the flow path 10 and then returned to the agitation to repeat the stirring. Alternatively, stirring is performed while bubbles are generated by continuously ejecting air from the electric syringe pump 19.

このようにして、第1の溶血剤の流動および撹拌の工程(ステップS1)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、第1の溶血剤の流動および撹拌の工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   When the first hemolytic agent flow and stirring step (step S1) is performed in this way, a signal is transmitted from the first communication unit 26 to the communication unit (not shown) of the IC chip 25. . This signal represents the completion of the first hemolytic fluid flow and stirring process, various conditions of the process, and the end time, and is stored in a storage unit (not shown) of the IC chip 25. .

次に、ステップS2において、ノズル入口3b,3kのみを開にして、ステップS1と同様の原理でチャンバ5b内の第2の溶血剤をチャンバ7に流し込む。そして、ステップS1と同様の攪拌を行う。   Next, in step S2, only the nozzle inlets 3b and 3k are opened, and the second hemolytic agent in the chamber 5b is poured into the chamber 7 on the same principle as in step S1. And the same stirring as step S1 is performed.

このようにして第2の溶血剤の流動および撹拌の工程(ステップS2)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、第2の溶血剤の流動および撹拌の工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   When the second hemolytic agent flow and stirring step (step S2) is performed as described above, a signal is transmitted from the first communication unit 26 to the communication unit (not shown) of the IC chip 25. This signal indicates the completion of the second hemolytic agent flow and stirring process, various conditions of the process, and the end time, and is stored in a storage unit (not shown) of the IC chip 25. .

さらに、ステップS3において、ノズル入口3c,3kのみを開にして、ステップS1,S2と同様の原理でチャンバ5c内の磁性体粒子をチャンバ7に流し込む。そして、ステップS1と同様の攪拌を行う。このステップS3によって、ステップS1,S2において細胞が溶解して得られたDNAが磁性体粒子に付着する。   In step S3, only the nozzle inlets 3c and 3k are opened, and the magnetic particles in the chamber 5c are poured into the chamber 7 on the same principle as in steps S1 and S2. And the same stirring as step S1 is performed. By this step S3, the DNA obtained by the cell lysis in steps S1 and S2 adheres to the magnetic particles.

このようにして磁性体粒子の流動および撹拌の工程(ステップS3)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、磁性体粒子の流動および撹拌の工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   After the magnetic particle flow and stirring step (step S3) is performed in this way, a signal is transmitted from the first communication unit 26 toward the communication unit (not shown) of the IC chip 25. This signal represents the completion of the flow and stirring steps of the magnetic particles, various conditions of the steps, and the end time, and is stored in a storage unit (not shown) of the IC chip 25.

そして、ステップS4で電磁石14をオンにし、ノズル入口3e,3kのみを開にし、電動シリンジポンプ19から空気を噴出し、電動シリンジポンプ18から空気を吸引して、チャンバ7内の溶液をチャンバ5eに移動させる。この移動の際に、磁性体粒子およびDNAを、流路10の電磁石14の上方位置で捕捉する。なお、電動シリンジポンプ18,19による空気の吸引および噴出を交互に繰り返して、溶液をチャンバ7と5eの間を2回往復させることにより、DNAの捕捉効率を向上させている。さらに往復回数を増やせば、捕捉効率を一層高めることができる。ただし、処理時間が余分に掛かることになる。   In step S4, the electromagnet 14 is turned on, only the nozzle inlets 3e and 3k are opened, air is ejected from the electric syringe pump 19, air is sucked from the electric syringe pump 18, and the solution in the chamber 7 is discharged into the chamber 5e. Move to. During this movement, the magnetic particles and DNA are captured at a position above the electromagnet 14 in the flow channel 10. Note that the efficiency of DNA capture is improved by alternately repeating the suction and ejection of air by the electric syringe pumps 18 and 19 to reciprocate the solution between the chambers 7 and 5e twice. If the number of reciprocations is further increased, the capture efficiency can be further increased. However, extra processing time is required.

このように、ステップS1〜S4にて、幅1〜2mm程度で高さ0.2〜1mm程度の小さい流路10上で、流動状態のDNAを、磁性体粒子を利用して極めて効率良く捕捉する。なお、仮に、捕捉ターゲット物質がDNAではなく、RNAまたはタンパク質の場合にも同様に効率の良い捕捉が行える。   As described above, in steps S1 to S4, the DNA in a fluidized state is captured very efficiently using magnetic particles on the small flow path 10 having a width of about 1 to 2 mm and a height of about 0.2 to 1 mm. To do. It should be noted that if the capture target substance is not DNA but RNA or protein, efficient capture can be performed similarly.

このようにして磁性体粒子およびDNAの捕捉工程(ステップS4)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、磁性体粒子およびDNAの捕捉工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   When the magnetic particle and DNA capturing step (step S4) is thus performed, a signal is transmitted from the first communication unit 26 toward the communication unit (not shown) of the IC chip 25. This signal represents the completion of the magnetic particle and DNA capturing process, various conditions of the process, and the end time, and is stored in a storage unit (not shown) of the IC chip 25.

次に、ステップS5において電磁石14をオフにし、ノズル入口3f,3lのみを開とする。そして、電動シリンジポンプ19から空気を噴出し、電動シリンジポンプ18から空気を吸引して、チャンバ5l内の第1の抽出洗浄液をチャンバ5fに移動させる。この際に、ステップS4で捕捉された磁性体粒子およびDNAが、抽出洗浄液と共に移動して洗浄が行われる。さらに、電磁石14をオンにして、ステップS4と同様の原理で磁性体粒子およびDNAと抽出洗浄液とをチャンバ5l内とチャンバ5fの間を2回往復させる。それによって、洗浄された磁性体粒子およびDNAを流路10の電磁石14の上方位置に回収し、第1の抽出洗浄液をチャンバ5lに戻す。   Next, in step S5, the electromagnet 14 is turned off, and only the nozzle inlets 3f and 3l are opened. Then, air is ejected from the electric syringe pump 19 and air is sucked from the electric syringe pump 18 to move the first extraction cleaning liquid in the chamber 5l to the chamber 5f. At this time, the magnetic particles and DNA captured in step S4 move together with the extraction cleaning liquid to perform cleaning. Further, the electromagnet 14 is turned on, and the magnetic particles, DNA, and extraction cleaning liquid are reciprocated twice between the chamber 5l and the chamber 5f by the same principle as in step S4. Thus, the washed magnetic particles and DNA are collected at a position above the electromagnet 14 in the flow path 10 and the first extraction washing liquid is returned to the chamber 5l.

このように、第1の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびDNAを捕捉する工程(ステップS5)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、第1の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびDNAを捕捉する工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   As described above, after performing the step of capturing the magnetic particles and DNA (step S5) after washing with the first extraction washing liquid, the first communication unit 26 sends the communication unit (not shown) of the IC chip 25 to the communication unit. Send a signal to. This signal represents the completion of the process of capturing the magnetic particles and DNA after washing with the first extraction washing liquid, various conditions of the process, and the end time. (Not shown).

ステップS6において、ノズル入口3f,3mのみを開いてステップS5と同様の工程を行う。すなわち、チャンバ5m内の第2の抽出洗浄液と、磁性体粒子およびDNAとを移動させて、磁性体粒子およびDNAをさらに洗浄してから電磁石14の上方位置に回収し、第2の抽出洗浄液をチャンバ5mに戻す。   In step S6, only the nozzle inlets 3f and 3m are opened, and the same process as in step S5 is performed. That is, the second extraction washing liquid in the chamber 5m, the magnetic particles and the DNA are moved, and the magnetic particles and the DNA are further washed and then recovered at a position above the electromagnet 14, and the second extraction washing liquid is used as the second extraction washing liquid. Return to chamber 5m.

このように、第2の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびDNAを捕捉する工程(ステップS6)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、第2の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびDNAを捕捉する工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   As described above, after performing the step of capturing the magnetic particles and DNA (step S6) after washing with the second extraction washing liquid, the first communication unit 26 sends the communication unit (not shown) of the IC chip 25 to the communication unit. Send a signal to. This signal represents the completion of the process of capturing the magnetic particles and DNA after washing with the second extraction washing liquid, various conditions of the process, and the end time. (Not shown).

続いて、ステップS7において電磁石14をオンにしたまま、ノズル入口3d,3oのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を噴出し、電動シリンジポンプ19から空気を吸引する。それによって、チャンバ5d内の溶出液をチャンバ8に移動させる。この溶出液の作用によって、磁性体粒子とDNAが分離し、DNAのみが溶出液とともにチャンバ8に移動し、磁性体粒子は流路10内に残る。   Subsequently, with the electromagnet 14 turned on in step S7, only the nozzle inlets 3d and 3o are opened, air is ejected from the electric syringe pump 18, and air is sucked from the electric syringe pump 19. Thereby, the eluate in the chamber 5 d is moved to the chamber 8. Due to the action of the eluate, the magnetic particles and DNA are separated, and only the DNA moves to the chamber 8 together with the eluate, and the magnetic particles remain in the flow path 10.

このようにして、溶出液を流して磁性体粒子とDNAを分離させる工程(ステップS7)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、溶出液を流して磁性体粒子とDNAを分離させる工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   In this way, when the step of separating the magnetic particles and DNA by flowing the eluate (step S7) is performed, a signal is sent from the first communication unit 26 to the communication unit (not shown) of the IC chip 25. Send. This signal indicates the completion of the step of separating the magnetic particles and DNA by flowing the eluate, the various conditions of the step, and the end time, and is stored in a storage unit (not shown) of the IC chip 25. Remembered.

このステップS7において、DNAの抽出および精製が行われる。本実施形態では、抽出洗浄液を収容するチャンバ5l,5mと、洗浄後の廃液を溜めるためのチャンバ5fが用意されているので、カートリッジ1内でDNAの抽出および精製を行うことが可能である。   In step S7, DNA extraction and purification are performed. In this embodiment, the chambers 5l and 5m for storing the extracted cleaning liquid and the chamber 5f for storing the waste liquid after the cleaning are prepared, so that DNA can be extracted and purified in the cartridge 1.

次に、ステップS8において、ノズル入口3g,3oのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を噴出し、電動シリンジポンプ19から空気を吸引する。それによって、チャンバ5g内のPCR用薬剤(例えば、プライマ、ポリメラーゼ、dNTP溶液、バッファ、蛍光標識等の混合液)をチャンバ8に流し込む。さらに、ノズル入口3g,3tのみを開にし、電動シリンジポンプ18,19による空気の噴出および吸引を交互に繰り返し、チャンバ8の溶液を流路11に流して、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。そして、ペルチェ素子15を制御して、チャンバ8内の溶液を96℃の温度に10分保持した後に、96℃・10秒、55℃・10秒、72℃・1分のサイクルを30回繰り返してPCRを行い、溶出されたDNAを増幅する。   Next, in step S8, only the nozzle inlets 3g and 3o are opened, air is ejected from the electric syringe pump 18, and air is sucked from the electric syringe pump 19. Thereby, the PCR agent (for example, a mixed solution of primer, polymerase, dNTP solution, buffer, fluorescent label, etc.) in the chamber 5 g is poured into the chamber 8. Further, only the nozzle inlets 3g and 3t are opened, and the ejection and suction of air by the electric syringe pumps 18 and 19 are alternately repeated, the solution in the chamber 8 is allowed to flow through the flow path 11, and then the operation of returning to it is repeated for stirring. Do. Then, after controlling the Peltier element 15 and holding the solution in the chamber 8 at a temperature of 96 ° C. for 10 minutes, a cycle of 96 ° C. · 10 seconds, 55 ° C. · 10 seconds, 72 ° C. · 1 minute is repeated 30 times. PCR is performed to amplify the eluted DNA.

このようにして、溶出されたDNAの増幅工程(ステップS8)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、溶出されたDNAの増幅工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   Thus, after performing the amplification process (step S8) of the eluted DNA, a signal is transmitted from the first communication unit 26 to the communication unit (not shown) of the IC chip 25. This signal represents the completion of the amplification process of the eluted DNA, various conditions of the process, and the end time, and is stored in a storage unit (not shown) of the IC chip 25.

ステップS9でノズル入口3g,3tのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を噴出し、電動シリンジポンプ19から空気を吸引して、チャンバ8内の溶液をチャンバ9に移動させる。さらに、ペルチェ素子16を制御して、チャンバ9内の溶液を45℃で2時間保持し、ハイブリダイゼーションを行わせる。この時、電動シリンジポンプ18,19による空気の噴出および吸引を交互に繰り返して、チャンバ9内の溶液を流路6tに移動し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行いながら、ハイブリダイゼーションを進める。   In step S 9, only the nozzle inlets 3 g and 3 t are opened, air is ejected from the electric syringe pump 18, air is sucked from the electric syringe pump 19, and the solution in the chamber 8 is moved to the chamber 9. Further, the Peltier element 16 is controlled to hold the solution in the chamber 9 at 45 ° C. for 2 hours to perform hybridization. At this time, the ejection and suction of air by the electric syringe pumps 18 and 19 are alternately repeated, the solution in the chamber 9 is moved to the flow path 6t, and the subsequent return operation is repeated to perform the hybridization while stirring. .

このようにして、ハイブリダイゼーション工程(ステップS9)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、ハイブリダイゼーション工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   In this way, when the hybridization step (step S9) is performed, a signal is transmitted from the first communication unit 26 toward the communication unit (not shown) of the IC chip 25. This signal represents completion of the hybridization process, various conditions of the process, and end time, and is stored in a storage unit (not shown) of the IC chip 25.

次にステップS10において、同じく45℃に保持したまま、今度はノズル入口3h、3rのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を噴出し、電動シリンジポンプ19から空気を吸引する。それによって、チャンバ9内の溶液をチャンバ5rに移動させるとともに、チャンバ5h内の第1の洗浄液を、チャンバ9を通してチャンバ5rに流し込む。このように、ノズル入口3hにポンプノズル20を挿入し空気を噴出して加圧し、ノズル入口3rにポンプノズル21を挿入し空気を吸引して減圧することによって、チャンバ5h内の第1の洗浄液が、チャンバ9を通してチャンバ5r内に流れ込む。この様子が、チャンバ5h,9,5rを通る断面図である図8に示されている。電動シリンジポンプ18,19の吸引および噴出を交互に繰り返して、この溶液をチャンバ5h,9,5rの間を2回往復させ、最後にチャンバ5hに戻す。このようにして、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体DNAと蛍光標識とが洗浄される。   Next, in step S10, while maintaining the temperature at 45 ° C., only the nozzle inlets 3h and 3r are opened, air is ejected from the electric syringe pump 18, and air is sucked from the electric syringe pump 19. Accordingly, the solution in the chamber 9 is moved to the chamber 5r, and the first cleaning liquid in the chamber 5h is poured into the chamber 5r through the chamber 9. Thus, the first cleaning liquid in the chamber 5h is inserted by inserting the pump nozzle 20 into the nozzle inlet 3h and ejecting air to pressurize it, and inserting the pump nozzle 21 into the nozzle inlet 3r and sucking air to reduce the pressure. Flows into the chamber 5r through the chamber 9. This is shown in FIG. 8, which is a cross-sectional view through the chambers 5h, 9, 5r. By alternately repeating the suction and ejection of the electric syringe pumps 18 and 19, this solution is reciprocated twice between the chambers 5h, 9, and 5r, and finally returned to the chamber 5h. In this way, the fluorescently labeled sample DNA and the fluorescent label that have not been hybridized are washed.

このようにして、第1の洗浄液による洗浄工程(ステップS10)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、第1の洗浄工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   In this way, when the cleaning process using the first cleaning liquid (step S10) is performed, a signal is transmitted from the first communication unit 26 to the communication unit (not shown) of the IC chip 25. This signal represents the completion of the first cleaning process, various conditions of the process, and the end time, and is stored in the storage unit (not shown) of the IC chip 25.

さらに、ステップS11において、同じく45℃に保持したまま、ノズル入口3j、3rのみを開いて、ステップS10と同様の工程を行う。すなわち、チャンバ5j内の第2の洗浄液をチャンバ9を通してチャンバ5rに流し込んでDNAの洗浄をさらに行い、最後に溶液をチャンバ5jに戻す。   Further, in step S11, while maintaining the temperature at 45 ° C., only the nozzle inlets 3j and 3r are opened, and the same process as in step S10 is performed. That is, the second washing solution in the chamber 5j is poured into the chamber 5r through the chamber 9 to further wash the DNA, and finally the solution is returned to the chamber 5j.

このようにして、第2の洗浄液による洗浄工程(ステップS11)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、第2の洗浄液による洗浄工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   Thus, when the cleaning process using the second cleaning liquid (step S11) is performed, a signal is transmitted from the first communication unit 26 to the communication unit (not shown) of the IC chip 25. This signal represents the completion of the cleaning process with the second cleaning liquid, various conditions of the process, and the end time, and is stored in a storage unit (not shown) of the IC chip 25.

本実施形態では、第1、第2の洗浄液を収容するチャンバ5h,5jと、洗浄後の廃液を溜めるためのチャンバ5rが用意されているので、前記の通り生化学反応カートリッジ1内でDNAチップ12の洗浄を行うことが可能である。   In this embodiment, the chambers 5h and 5j for storing the first and second cleaning liquids and the chamber 5r for storing the waste liquid after the cleaning are prepared, so that the DNA chip is provided in the biochemical reaction cartridge 1 as described above. It is possible to perform 12 washings.

ステップS12で、ノズル入口3i,3rのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を噴出し、電動シリンジポンプ19から空気を吸引して、チャンバ5i内のアルコールを、チャンバ9を通してチャンバ5rに移動させる。その後に、ノズル入口3i,3tのみを開にし、電動シリンジポンプ18から空気を噴出し、電動シリンジポンプ19から空気を吸引してチャンバ9内を乾燥させる。   In step S12, only the nozzle inlets 3i and 3r are opened, air is ejected from the electric syringe pump 18, air is sucked from the electric syringe pump 19, and the alcohol in the chamber 5i is moved through the chamber 9 to the chamber 5r. . Thereafter, only the nozzle inlets 3i and 3t are opened, air is ejected from the electric syringe pump 18, and air is sucked from the electric syringe pump 19 to dry the inside of the chamber 9.

このようにして、アルコールの流動および乾燥の工程(ステップS12)を行ったら、第1の通信部26から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて信号を送信する。この信号は、アルコールの流動および乾燥の工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。   When the alcohol flow and drying step (step S12) is performed in this way, a signal is transmitted from the first communication unit 26 toward the communication unit (not shown) of the IC chip 25. This signal represents the completion of the alcohol flow and drying process, various conditions of the process, and the end time, and is stored in a storage unit (not shown) of the IC chip 25.

以上述べたステップS1〜S12によって、検体の生化学反応(例えばDNAのハイブリダイゼーション)を生化学反応カートリッジ1内で行わせることができる。   Through the steps S1 to S12 described above, the biochemical reaction (for example, DNA hybridization) of the specimen can be performed in the biochemical reaction cartridge 1.

なお、本実施形態では、ノズル入口3a〜3tがカートリッジ1の2つの面、つまり両側部に集中して設けられている。そのため、電動シリンジポンプ18,19、電動切換バルブ、ポンプノズルを内蔵したポンプブロック22,23等の形状や配置を単純化することができる。さらに、必要なチャンバや流路を確保しながら、ポンプブロック22,23により生化学反応カートリッジ1を同時に挟み込むという単純な動作だけで、ポンプノズル20,21を挿入することができる。それによって、ポンプブロック22,23の構成も簡単にすることができる。また、ノズル入口3a〜3tを全て同じ高さに直線的に並ぶように配置することによって、ノズル入口3a〜3tに接続される流路4a〜4tの高さは全て同じになり、流路4a〜4tの作製が容易になる。   In the present embodiment, the nozzle inlets 3a to 3t are concentrated on the two surfaces of the cartridge 1, that is, both side portions. Therefore, the shape and arrangement of the electric syringe pumps 18 and 19, the electric switching valve, the pump blocks 22 and 23 incorporating the pump nozzle, and the like can be simplified. Furthermore, the pump nozzles 20 and 21 can be inserted by a simple operation of simultaneously sandwiching the biochemical reaction cartridge 1 by the pump blocks 22 and 23 while securing necessary chambers and flow paths. Accordingly, the configuration of the pump blocks 22 and 23 can be simplified. Further, by arranging the nozzle inlets 3a to 3t so as to be all linearly arranged at the same height, the heights of the flow paths 4a to 4t connected to the nozzle inlets 3a to 3t are all the same, and the flow path 4a. Production of ˜4t is facilitated.

また、図1に示す処理装置において、n個の生化学反応カートリッジ1を同時に使用できるようにポンプブロック22,23をn倍に長くした構成にすることができる。その場合、n個の生化学反応カートリッジ1を直列に並べて、n個の生化学反応カートリッジ1のそれぞれに対して必要な工程を同時に行うことができる。したがって、構成は極めて簡単でありながら多数の生化学反応カートリッジにおいて同時に生化学反応を行わせることが可能である。   Further, in the processing apparatus shown in FIG. 1, the pump blocks 22 and 23 can be configured to be n times longer so that n biochemical reaction cartridges 1 can be used simultaneously. In that case, n biochemical reaction cartridges 1 can be arranged in series, and necessary steps can be simultaneously performed on each of the n biochemical reaction cartridges 1. Therefore, the biochemical reaction can be performed simultaneously in a large number of biochemical reaction cartridges, though the configuration is extremely simple.

以上説明した処理工程(ステップS1〜S12)の後に、ステップS13において、検査者が図示しないレバーを操作して、ポンプブロック22,23を生化学反応カートリッジ1から離れる方向に移動させる。それによって、ポンプノズル20,21が生化学反応カートリッジ1のノズル入口3a〜3tから外れる。そして、ステップS14において、カートリッジ搬送部27(図1参照)を用いて、生化学反応カートリッジ1をテーブル13から検出用エリア28に搬送する。この検出用エリア28において、生化学反応カートリッジ1の生化学反応の測定および解析を行う。   After the processing steps described above (steps S1 to S12), in step S13, the inspector operates a lever (not shown) to move the pump blocks 22 and 23 away from the biochemical reaction cartridge 1. Accordingly, the pump nozzles 20 and 21 are detached from the nozzle inlets 3 a to 3 t of the biochemical reaction cartridge 1. In step S14, the biochemical reaction cartridge 1 is transported from the table 13 to the detection area 28 using the cartridge transport unit 27 (see FIG. 1). In this detection area 28, the biochemical reaction of the biochemical reaction cartridge 1 is measured and analyzed.

ステップS15において、DNAチップ12に捕捉された、ハイブリダイゼーションされたDNAを蛍光検出ユニット30によって検出する。検出結果は、第2の通信部31から、ICチップ25の通信部(図示せず)に向けて送信され、ICチップ25の記憶部(図示せず)に記憶される。こうして、ステップS1〜S12の各工程の(時間経過を含む)推移および各種条件と、その各工程を経たDNAチップ12の検出結果とが、生化学反応カートリッジ1のICチップ25に記憶される。なお、この蛍光検出工程(ステップS15)の詳細については後述する。   In step S <b> 15, the hybridized DNA captured by the DNA chip 12 is detected by the fluorescence detection unit 30. The detection result is transmitted from the second communication unit 31 to the communication unit (not shown) of the IC chip 25 and stored in the storage unit (not shown) of the IC chip 25. In this way, the transition (including the passage of time) and various conditions of each step in steps S1 to S12 and the detection result of the DNA chip 12 that has passed through each step are stored in the IC chip 25 of the biochemical reaction cartridge 1. The details of this fluorescence detection step (step S15) will be described later.

それから、ステップS16において、制御部17が、蛍光検出したパターンを分析する。なお、生化学反応カートリッジ1が、予め処理装置に記憶されていない種別である場合には、検出パターンの分析にあたって、ICチップ25に書き込まれている分析用情報を読み込み、その分析用情報に基づいて分析を行う。   Then, in step S16, the control unit 17 analyzes the fluorescence detected pattern. When the biochemical reaction cartridge 1 is of a type that is not stored in the processing apparatus in advance, the analysis information written in the IC chip 25 is read in analyzing the detection pattern, and based on the analysis information. Analyze.

ここで、本実施形態における蛍光検出と分析の原理について説明する。例えば、生化学反応カートリッジ1およびDNAチップ12が感染症検出用のものである場合には、DNAプローブ32の設定の仕方によって、いくつかの感染症が一度に検出できる。DNAプローブ32が5×5のマトリックス状に配置されたDNAチップ12を例にとって考えると、感染症A〜Eがそれぞれ単独で検出されたときのパターンが図9(a)〜(e)に示す5通りとなるように設定できる。なお、図9(a)〜(e)において、黒丸は、ターゲットがDNAプローブ32とハイブリダイゼーションして捕捉されており、ターゲットに付着した蛍光物質(蛍光標識)が蛍光を発している状態を示す。一方、白丸は、ターゲットがDNAプローブ32とハイブリダイゼーションせず捕捉されずに、蛍光標識が存在しない状態を示している。   Here, the principle of fluorescence detection and analysis in this embodiment will be described. For example, when the biochemical reaction cartridge 1 and the DNA chip 12 are for detecting an infectious disease, several infectious diseases can be detected at a time depending on how the DNA probe 32 is set. Taking the DNA chip 12 in which the DNA probes 32 are arranged in a 5 × 5 matrix as an example, patterns when infectious diseases A to E are detected alone are shown in FIGS. 9 (a) to 9 (e). It can be set to be 5 ways. 9A to 9E, the black circles indicate a state in which the target is captured by hybridization with the DNA probe 32, and the fluorescent substance (fluorescent label) attached to the target emits fluorescence. . On the other hand, a white circle indicates a state in which the target is not captured without being hybridized with the DNA probe 32 and there is no fluorescent label.

図9(a)〜(e)に示す例では、同一列に含まれるDNAプローブ32は全て、同じ感染症に感染したときに存在するDNAとハイブリダイゼーションするように設定されている。そして、各列毎に異なる感染症のDNAに対応するように設定されている。従って、図9(a)のパターンの検出結果が得られた場合には、感染症Aへの感染が認められ、同様に、図9(b)〜(e)のパターンの検出結果が得られた場合には、それぞれ感染症B〜Eへの感染が認められる。このような検出パターンに基づく感染判断方法は、制御部17に予め記憶されている分析用情報に含まれている。   In the example shown in FIGS. 9A to 9E, all the DNA probes 32 included in the same column are set to hybridize with DNA existing when infected with the same infection. Each column is set so as to correspond to a different infectious disease DNA. Therefore, when the detection result of the pattern of FIG. 9A is obtained, infection with the infectious disease A is recognized, and similarly, the detection result of the pattern of FIGS. 9B to 9E is obtained. In the case of infection, infectious diseases B to E are respectively recognized. The infection determination method based on such a detection pattern is included in the analysis information stored in advance in the control unit 17.

このように、蛍光物質が付着したDNAプローブ32の配列パターンに基づいて、目的とする検体分析を精度良く行うためには、ステップS15において、蛍光検出を精度良く行うことが重要である。特に、様々な種類の生化学反応カートリッジ1およびDNAチップ12に対応して、その都度正確な検出を行うことが必要である。   As described above, in order to accurately perform the target sample analysis based on the sequence pattern of the DNA probe 32 to which the fluorescent substance is attached, it is important to accurately detect the fluorescence in step S15. In particular, it is necessary to perform accurate detection each time corresponding to various types of biochemical reaction cartridges 1 and DNA chips 12.

そこで、本実施形態の蛍光検出工程を、図10に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。   Therefore, the fluorescence detection process of this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ステップS101において、フィルタ39を、DNAチップ12から光電子増倍管37に至る光路から外す。そして、XYステージ29(図1参照)を動作させて、レーザ光発生器34からのレーザ光(励起光)がDNAチップの反射板33に入射するように生化学反応カートリッジ1を動かす。そこで、ステップS102において、レーザ光発生器34から反射板33に励起光を照射し、ステップS103において、光電子増倍管37により反射板33からの反射光の光強度測定を開始する。その状態で、ステップS104において、対物レンズ36を上下に移動させながら光電子増倍管37による光強度測定値が最大になる位置を探す。そして、光強度測定値が最大になる位置に対物レンズ36を固定する。それから、ステップS105において、最大となった光強度測定値を、予め記憶されている光強度基準値と比較してその割合を算出する。なお、光強度基準値は、予め基準の基板と基準の励起光とを用いて実験的に得られた反射光の強度である。   First, in step S101, the filter 39 is removed from the optical path from the DNA chip 12 to the photomultiplier tube 37. Then, the XY stage 29 (see FIG. 1) is operated to move the biochemical reaction cartridge 1 so that the laser light (excitation light) from the laser light generator 34 enters the reflector 33 of the DNA chip. Accordingly, in step S102, the laser light generator 34 irradiates the reflecting plate 33 with excitation light, and in step S103, the photomultiplier tube 37 starts measuring the light intensity of the reflected light from the reflecting plate 33. In this state, in step S104, the position where the light intensity measurement value by the photomultiplier tube 37 is maximized is searched while moving the objective lens 36 up and down. Then, the objective lens 36 is fixed at a position where the light intensity measurement value is maximized. Then, in step S105, the maximum measured light intensity value is compared with a prestored light intensity reference value to calculate the ratio. The light intensity reference value is the intensity of reflected light experimentally obtained in advance using a reference substrate and reference excitation light.

それから、ステップS106において、ステップS105で求められた割合に基づいて、レーザ光発生器34の出力強度を調整する。すなわち、光強度測定値が光強度基準値よりも大きい場合には出力強度を弱くし、光強度測定値が光強度基準値よりも小さい場合には出力強度を強くして、光強度測定値が光強度基準値にできるだけ一致するようにする。なお、図示しない調整手段がレーザ光発生器34の出力強度を調整してもよいが、レーザ光発生器34自体または制御部17が出力強度を調整する調整手段として作用してもよい。   Then, in step S106, the output intensity of the laser light generator 34 is adjusted based on the ratio obtained in step S105. That is, when the light intensity measurement value is larger than the light intensity reference value, the output intensity is weakened. When the light intensity measurement value is smaller than the light intensity reference value, the output intensity is increased, and the light intensity measurement value is Match the light intensity reference value as much as possible. An adjusting means (not shown) may adjust the output intensity of the laser light generator 34, but the laser light generator 34 or the control unit 17 may act as an adjusting means for adjusting the output intensity.

以上のステップS101〜S106によって準備作業を行ったら、ステップS107において、フィルタ39を、DNAチップ12から光電子増倍管37に至る光路上に移動する。そして、ステップS108において、XYステージ29を動作させて、レーザ光発生器34からのレーザ光(励起光)がDNAチップ12のDNAプローブ32群の検出開始位置に入射するように生化学反応カートリッジ1を動かす。そこで、ステップS109において、XYステージ29をX方向に主走査させながら、レーザ光発生器34からDNAチップ12の1ライン分の領域に励起光を照射する。励起光が照射された位置にあるDNAプローブ32に蛍光物質が存在していれば、すなわち蛍光物質(蛍光標識)が付着したDNAがハイブリダイゼーションしていれば、蛍光物質が蛍光を発生する。この蛍光は、フィルタ39を透過して光電子増倍管37によって検出される。こうして、1ライン分の蛍光の光強度を測定する。この測定結果によって、感染症Aへの感染の有無を知ることができる。なお、反射光など蛍光以外の光はフィルタ39によって遮断され、光電子増倍管37に入射しないため、検出ノイズが生じにくい。   When the preparatory work is performed in the above steps S101 to S106, the filter 39 is moved on the optical path from the DNA chip 12 to the photomultiplier tube 37 in step S107. In step S108, the XY stage 29 is operated so that the laser beam (excitation light) from the laser beam generator 34 is incident on the detection start position of the DNA probe 32 group of the DNA chip 12. Move. Therefore, in step S109, the laser light generator 34 irradiates the region for one line of the DNA chip 12 with excitation light while the XY stage 29 is main-scanned in the X direction. If the fluorescent substance exists in the DNA probe 32 at the position irradiated with the excitation light, that is, if the DNA to which the fluorescent substance (fluorescent label) is attached is hybridized, the fluorescent substance generates fluorescence. This fluorescence passes through the filter 39 and is detected by the photomultiplier tube 37. Thus, the fluorescence light intensity for one line is measured. From this measurement result, the presence or absence of infection with infectious disease A can be known. In addition, since light other than fluorescence, such as reflected light, is blocked by the filter 39 and does not enter the photomultiplier tube 37, detection noise hardly occurs.

また、本実施形態では、ステップS105において励起光の出力強度を調整しているため、予め記憶されている分析用情報に基づいて蛍光の光強度の測定を行っても検出誤差が小さい。   In this embodiment, since the output intensity of the excitation light is adjusted in step S105, the detection error is small even if the fluorescence light intensity is measured based on the analysis information stored in advance.

ただし、ステップS105において、光強度測定値と光強度基準値とを一致させることが困難である場合には、光強度基準値に換算するための補正式を求めておく。そして、ステップS110において、予め記憶されている分析用情報とこの補正式とを利用して、精度良く蛍光検出を行うことができる。例えば、ステップS105において調整しても光強度測定値が光強度基準値よりも大きくなる場合には、その差の1/2だけ測定値から減じる補正を行う。逆に、ステップS105において調整しても光強度測定値が光強度基準値よりも小さくなる場合には、その差の1/2だけ測定値に加える補正を行う。   However, if it is difficult in step S105 to match the light intensity measurement value and the light intensity reference value, a correction formula for conversion to the light intensity reference value is obtained. In step S110, it is possible to detect fluorescence with high accuracy using the analysis information stored in advance and the correction formula. For example, when the light intensity measurement value becomes larger than the light intensity reference value even after the adjustment in step S105, correction is performed to reduce the measurement value by 1/2 of the difference. On the contrary, if the light intensity measurement value becomes smaller than the light intensity reference value even after the adjustment in step S105, a correction is added to the measurement value by 1/2 of the difference.

このようにして1ラインの蛍光検出が完了したら、ステップS111においてXYステージ29を動作させて、1ライン分だけ生化学反応カートリッジ1をY方向に副走査させる。   When the fluorescence detection for one line is completed in this way, the XY stage 29 is operated in step S111, and the biochemical reaction cartridge 1 is sub-scanned in the Y direction by one line.

ステップS112において、マトリックス状のDNAプローブ32の最終ラインの蛍光検出が完了したことが確認されるまで、主走査および蛍光検出(ステップS109〜S110)と、副走査(ステップS111)を交互に繰り返す。ステップS112においてマトリックス状のDNAプローブ32の最終ラインの蛍光検出が完了したことが確認されると、ステップS113においてXYステージ29を動作させて、生化学反応カートリッジ1を初期位置へ移動させる。   In step S112, the main scanning and fluorescence detection (steps S109 to S110) and the sub-scanning (step S111) are alternately repeated until it is confirmed that the fluorescence detection of the final line of the matrix-like DNA probe 32 is completed. When it is confirmed in step S112 that the fluorescence detection of the final line of the matrix-like DNA probe 32 is completed, the XY stage 29 is operated in step S113 to move the biochemical reaction cartridge 1 to the initial position.

以上説明したように、本実施形態では、DNAチップ12の基板の材質や厚さや屈折率が異なるなど、様々な種類の生化学反応カートリッジ1を用いて蛍光物質の検出を行う上で、実際の光強度測定値が光強度基準値と一致するように調整することができる。   As described above, in the present embodiment, when the fluorescent substance is detected using various types of biochemical reaction cartridges 1 such as the material, thickness, and refractive index of the substrate of the DNA chip 12 are different, The light intensity measurement can be adjusted to match the light intensity reference value.

図2に示すような構成では、励起光を反射する反射板33がDNAチップ12の基板の表側に配置されており、励起光はその基板の裏側から照射されるため、基板によって光の減衰がある。そこで本実施形態では、予め、ステップS102〜S105の工程において基板での減衰率を把握し、それに基づいて、一定の強度で蛍光が励起されるように、ステップS106において励起光の出力強度を調整する。さらに、ステップS110では、調整された励起光により得られた蛍光強度にさらに補正を施して、最終的な検出結果を得る。   In the configuration as shown in FIG. 2, the reflection plate 33 that reflects the excitation light is arranged on the front side of the substrate of the DNA chip 12, and the excitation light is irradiated from the back side of the substrate. is there. Therefore, in this embodiment, the attenuation rate at the substrate is grasped in advance in steps S102 to S105, and the output intensity of the excitation light is adjusted in step S106 so that the fluorescence is excited at a constant intensity based on that. To do. Furthermore, in step S110, the fluorescence intensity obtained by the adjusted excitation light is further corrected to obtain a final detection result.

こうして、内蔵するDNAチップ12の基板が異なる生化学反応カートリッジ1を測定する際にも、ほぼ同一の蛍光物質励起条件および蛍光検出条件の下で測定を行うことができる。従って、測定結果が安定していて、予め求められている分析用情報(例えば良否判定データ)との比較が簡単にできる。また、予め求められている分析用情報(例えば良否判定データ)を使用して分析を行うことが容易にできるため、処理速度が速くなり、データ換算等の間違いが発生する要因が減り、迅速に正確な結果が得られるという効果がある。その結果、常に精度良く検体の分析が行える。   Thus, even when measuring the biochemical reaction cartridge 1 having a different substrate of the DNA chip 12 incorporated, the measurement can be performed under substantially the same fluorescent substance excitation conditions and fluorescence detection conditions. Therefore, the measurement result is stable and can be easily compared with the analysis information (for example, pass / fail judgment data) obtained in advance. In addition, since analysis can be easily performed using analysis information (for example, pass / fail judgment data) obtained in advance, the processing speed is increased, and the cause of errors such as data conversion is reduced, and the analysis is quickly performed. There is an effect that an accurate result can be obtained. As a result, the sample can always be analyzed with high accuracy.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態を詳細に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail.

図示していないが、本実施形態の反射体は、DNAチップ12ではなく、生化学反応カートリッジ1を取り付ける処理装置本体に設けられている。そして、反射体は、蛍光検出を行うためにレーザ光発生器34からDNAチップ12へ励起光を照射する際の妨げにならない格納位置と、基板表面に接触し、レーザ光発生器34から照射された励起光が入射する反射位置との間を移動可能である。従って、ステップS102〜S106においては、反射体を反射位置に配置した状態で、レーザ光発生器34から励起光を照射してその反射光の強度を測定して出力強度を調整する一連の工程を行う。その後、ステップS109〜S112において主走査および副走査を行って蛍光物質を検出する前に、反射体を反射位置から格納位置に移動させる。   Although not shown, the reflector of the present embodiment is provided not in the DNA chip 12 but in the processing apparatus main body to which the biochemical reaction cartridge 1 is attached. The reflector touches the storage position that does not interfere with the irradiation of the excitation light from the laser light generator 34 to the DNA chip 12 to detect fluorescence and the substrate surface, and is irradiated from the laser light generator 34. It is possible to move between reflection positions where the excitation light is incident. Therefore, in steps S102 to S106, a series of steps of adjusting the output intensity by irradiating the excitation light from the laser light generator 34 and measuring the intensity of the reflected light with the reflector disposed at the reflection position. Do. Thereafter, the reflector is moved from the reflection position to the storage position before the fluorescent material is detected by performing main scanning and sub-scanning in steps S109 to S112.

本実施形態によると、微小なDNAチップ12に反射板を設ける必要がないため、製造工程が簡単になる。なお、この反射体以外の構成ついては第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。そして、説明を繰り返さないが、本実施形態では、第1の実施形態(図6,10)と同様の工程を行うことによって、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。   According to this embodiment, since it is not necessary to provide a reflector on the minute DNA chip 12, the manufacturing process is simplified. Since the configuration other than the reflector is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. And although description is not repeated, in this embodiment, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired by performing the process similar to 1st Embodiment (FIG. 6, 10).

[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態を詳細に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail.

本実施形態では、図11に示すように、DNAチップ12の被検出領域において、DNAプローブ32がマトリックス状に並ぶ領域の側方に、そのマトリックスの領域の長さ以上の長さを有する反射板40が配置されている。この構成は、特に、実際に蛍光検出する1ライン分の主走査を行う前に、すなわち、副走査を1回行った後に、定期的に励起光を反射板40に照射してその反射光の強度を測定し、出力強度を調整する場合に適している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 11, in the detection region of the DNA chip 12, a reflector having a length equal to or longer than the length of the matrix region on the side of the region where the DNA probes 32 are arranged in a matrix. 40 is arranged. In particular, this configuration is such that, before the main scanning for one line for actually detecting fluorescence, that is, after the sub-scanning is performed once, the excitation light is periodically radiated on the reflection plate 40 to reflect the reflected light. Suitable for measuring intensity and adjusting output intensity.

この場合の具体的な構成を図12に示している。すなわち、第1の実施形態と同様なレーザ光発生器34、スプリッタ35、対物レンズ36、レンズ38、および光電子増倍管37に加えて、受光素子(フォトダイオード)42と、ダイクロイック・ミラー41と、レンズ43を有している。フォトダイオード42は、DNAチップ12からの反射光の光強度を検出するためのものである。ダイクロイック・ミラー41は、DNAチップ12からの反射光を90度曲げてフォトダイオード42に向けて反射する一方、反射光とは波長の異なる蛍光をそのまま透過させる。レンズ43は、ダイクロイック・ミラー41によって90度曲げられて反射された反射光をフォトダイオード42に集光する。   A specific configuration in this case is shown in FIG. That is, in addition to the laser beam generator 34, the splitter 35, the objective lens 36, the lens 38, and the photomultiplier tube 37 similar to those of the first embodiment, the light receiving element (photodiode) 42, the dichroic mirror 41, and the like. The lens 43 is provided. The photodiode 42 is for detecting the light intensity of the reflected light from the DNA chip 12. The dichroic mirror 41 bends the reflected light from the DNA chip 90 by 90 degrees and reflects the reflected light toward the photodiode 42, while transmitting the fluorescence having a wavelength different from that of the reflected light as it is. The lens 43 condenses the reflected light reflected by being bent 90 degrees by the dichroic mirror 41 on the photodiode 42.

仮に、第1の実施形態と同様に、フィルタ39をDNAチップ12から光電子増倍管37に至る光路上と、光路外との間で移動させる構成にすると、非常に頻繁にフィルタ39の移動を行わねばならず、処理が煩雑で時間がかかる。そこで本実施形態ではフィルタ39は用いず、前記した通り、蛍光検出用の光電子増倍管37の他に、反射光を受光して励起光の出力強度調整用のデータを求めるための受光手段(フォトダイオード)42が別途設けられた構成にしている。そのために、ダイクロイック・ミラー41もさらに追加されている。   As in the first embodiment, if the filter 39 is configured to move on the optical path from the DNA chip 12 to the photomultiplier tube 37 and outside the optical path, the filter 39 is moved very frequently. This must be done and is cumbersome and time consuming. Therefore, in the present embodiment, the filter 39 is not used, and as described above, in addition to the photomultiplier tube 37 for fluorescence detection, a light receiving means for receiving reflected light and obtaining data for adjusting the output intensity of the excitation light ( Photodiode) 42 is separately provided. Therefore, a dichroic mirror 41 is further added.

次に、本実施形態における蛍光検出工程を、図13に示すフローチャートを参照して説明する。   Next, the fluorescence detection process in this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、第1の実施形態と同様にステップS1〜S14(図6参照)にて、生化学反応カートリッジ1内での生化学反応を行わせる。その後、ステップS121において、XYステージ29を動作させて、レーザ光発生器34からのレーザ光(励起光)が、反射板40の、DNAチップ12のDNAプローブ32群の検出開始位置に隣接する位置に入射するように生化学反応カートリッジ1を動かす。   First, the biochemical reaction in the biochemical reaction cartridge 1 is performed in steps S1 to S14 (see FIG. 6) as in the first embodiment. Thereafter, in step S121, the XY stage 29 is operated so that the laser light (excitation light) from the laser light generator 34 is adjacent to the detection start position of the DNA probe 32 group of the DNA chip 12 on the reflector 40. The biochemical reaction cartridge 1 is moved so as to be incident on.

そこで、ステップS122において、レーザ光発生器34から反射板40に励起光を照射し、ステップS123において、ダイクロイック・ミラー41によって90度曲げられた、反射板40からの反射光の強度を、フォトダイオード42によって測定開始する。その状態で、ステップS124において、対物レンズ36を上下に移動させながらフォトダイオード42による光強度測定値が最大になる位置を探す。そして、光強度測定値が最大になる位置に対物レンズ36を固定する。それから、ステップS125において、最大となった光強度測定値を、予め記憶されている光強度基準値と比較してその割合を算出する。それから、ステップS126において、ステップS125で求められた割合に基づいて、レーザ光発生器34の出力強度を調整する。すなわち、光強度測定値が光強度基準値よりも大きい場合には出力強度を弱くし、光強度測定値が光強度基準値よりも小さい場合には出力強度を強くして、光強度測定値が光強度基準値にできるだけ一致するようにする。   In step S122, the laser light generator 34 irradiates the reflecting plate 40 with excitation light, and in step S123, the intensity of the reflected light from the reflecting plate 40 bent by 90 degrees by the dichroic mirror 41 is expressed as a photodiode. 42 starts measurement. In this state, in step S124, a position where the light intensity measurement value by the photodiode 42 is maximized is searched for while moving the objective lens 36 up and down. Then, the objective lens 36 is fixed at a position where the light intensity measurement value is maximized. Then, in step S125, the maximum measured light intensity value is compared with a previously stored light intensity reference value to calculate the ratio. Then, in step S126, the output intensity of the laser light generator 34 is adjusted based on the ratio obtained in step S125. That is, when the light intensity measurement value is larger than the light intensity reference value, the output intensity is weakened. When the light intensity measurement value is smaller than the light intensity reference value, the output intensity is increased, and the light intensity measurement value is Match the light intensity reference value as much as possible.

続いて、ステップS127において、XYステージ29をX方向に主走査させながら、レーザ光発生器34からDNAチップ12の1ライン分の領域にレーザ光(励起光)を照射する。励起光が照射された位置にあるDNAプローブ32に蛍光物質が存在していれば、すなわち蛍光物質(蛍光標識)が付着したDNAがハイブリダイゼーションしていれば、蛍光物質が蛍光を発生する。この蛍光は、ダイクロイック・ミラー40を透過して光電子増倍管37によって検出される。こうして、1ラインの蛍光の光強度を測定し、測定が完了したら励起光が反射板40に入射する位置に生化学反応カートリッジ1を移動させる。   Subsequently, in step S127, laser light (excitation light) is irradiated from the laser light generator 34 to the region of one line of the DNA chip 12 while the XY stage 29 is main-scanned in the X direction. If the fluorescent substance exists in the DNA probe 32 at the position irradiated with the excitation light, that is, if the DNA to which the fluorescent substance (fluorescent label) is attached is hybridized, the fluorescent substance generates fluorescence. This fluorescence passes through the dichroic mirror 40 and is detected by the photomultiplier tube 37. Thus, the light intensity of one line of fluorescence is measured, and when the measurement is completed, the biochemical reaction cartridge 1 is moved to a position where the excitation light is incident on the reflection plate 40.

ステップS125において、光強度測定値と光強度基準値とを一致させることが困難である場合には、光強度基準値に換算するための補正式を求めておく。そして、ステップS128において、予め記憶されている分析用情報とこの補正式とを利用して、蛍光の光強度を精度良く求めることができる。例えば、ステップS105において調整しても光強度測定値が光強度基準値よりも大きくなる場合には、その差の1/2だけ測定値から減じる補正を行う。逆に、ステップS125において調整しても光強度測定値が光強度基準値よりも小さくなる場合には、その差の1/2だけ測定値に加える補正を行う。   In step S125, when it is difficult to match the light intensity measurement value and the light intensity reference value, a correction formula for conversion to the light intensity reference value is obtained. In step S128, the light intensity of the fluorescence can be accurately obtained by using the analysis information stored in advance and the correction formula. For example, when the light intensity measurement value becomes larger than the light intensity reference value even after the adjustment in step S105, correction is performed to reduce the measurement value by 1/2 of the difference. On the contrary, when the light intensity measurement value becomes smaller than the light intensity reference value even after the adjustment in step S125, a correction is added to the measurement value by 1/2 of the difference.

このようにして1ラインの蛍光検出が完了したら、ステップS129においてXYステージ29を動作させて、1ライン分だけ生化学反応カートリッジ1をY方向に副走査させる。   When the fluorescence detection for one line is completed in this way, the XY stage 29 is operated in step S129, and the biochemical reaction cartridge 1 is sub-scanned in the Y direction by one line.

ステップS130において、マトリックス状のDNAプローブ32の最終ラインの蛍光検出が完了したことが確認されるまで、主走査および蛍光検出(ステップS109〜S110)と、副走査(ステップS111)とを交互に繰り返す。ただし、本実施形態では、主走査および蛍光検出(ステップS109〜S110)を行う前に、必ず、励起光の出力強度調整のための処理(ステップS122〜S126)を行う。それによって、1つのDNAチップ12の分析を行っている最中に何らかの処理条件の変化が発生した場合にも、その都度対応して、高精度の蛍光検出を行うことができる。   In step S130, the main scanning and fluorescence detection (steps S109 to S110) and the sub scanning (step S111) are alternately repeated until it is confirmed that the fluorescence detection of the final line of the matrix-like DNA probe 32 is completed. . However, in this embodiment, before performing main scanning and fluorescence detection (steps S109 to S110), processing for adjusting the output intensity of excitation light (steps S122 to S126) is always performed. As a result, even if any change in processing conditions occurs during the analysis of one DNA chip 12, highly accurate fluorescence detection can be performed in response to each change.

そして、ステップS130においてマトリックス状のDNAプローブ32の最終ラインの蛍光検出が完了したことが確認されると、ステップS131においてXYステージ29を動作させて、生化学反応カートリッジ1を初期位置へ移動させる。   When it is confirmed in step S130 that the fluorescence detection of the final line of the matrix-like DNA probe 32 is completed, the XY stage 29 is operated in step S131 to move the biochemical reaction cartridge 1 to the initial position.

本実施形態では、前記したように、1ライン毎の実際の蛍光検出動作に際して、必ず、励起光の出力強度調整を行う。それによって、1つのDNAチップ12の分析を行っている最中に何らかの処理条件の変化が発生した場合にも、その都度対応して、精度のよい蛍光検出を行うことができる。また、説明を繰り返さないが、本実施形態でも、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。   In the present embodiment, as described above, the output intensity adjustment of the excitation light is always performed in the actual fluorescence detection operation for each line. As a result, even when any change in processing conditions occurs during the analysis of one DNA chip 12, it is possible to detect fluorescence with high accuracy in response to each change. Moreover, although description is not repeated, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired also in this embodiment.

また、レーザ光発生器34の電源投入直後は、励起光が安定しない状況が生じる。その場合でも、本実施形態によると、毎回の主走査に先だって、反射板40による反射光の光強度を測定し、それに基づいて励起光の出力強度を調整するため、レーザ光発生器34の電源投入直後から、待機時間をおく必要なく、励起光が安定した状態と同程度の高精度の蛍光検出が可能である。これによって、レーザ光発生器34の電源をオンにし続けておかず、短時間であっても励起光が不必要な時に電源をオフにしても、作業効率が低下することはなく、省電力化に寄与するという効果もある。   Further, immediately after the laser light generator 34 is turned on, a situation occurs in which the excitation light is not stable. Even in that case, according to the present embodiment, the power of the laser light generator 34 is measured in order to measure the light intensity of the reflected light from the reflector 40 and adjust the output intensity of the excitation light based on the measured light intensity before each main scanning. Immediately after being turned on, it is possible to detect the fluorescence with the same high accuracy as in the state where the excitation light is stable, without having to wait. As a result, the power of the laser generator 34 is not kept on, and even if it is a short time, even if the excitation light is unnecessary, even if the power is turned off, the work efficiency is not lowered, and the power can be saved. There is also an effect of contributing.

本発明の第1の実施形態の検体分析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sample analyzer of the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す検体分析装置の蛍光物質検出装置を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the fluorescent substance detection apparatus of the sample analyzer shown in FIG. 本発明の生化学反応カートリッジの斜視図である。It is a perspective view of the biochemical reaction cartridge of this invention. 図3に示す生化学反応カートリッジの平面断面図である。FIG. 4 is a plan sectional view of the biochemical reaction cartridge shown in FIG. 3. 図3に示す生化学反応カートリッジのDNAチップの平面図である。FIG. 4 is a plan view of the DNA chip of the biochemical reaction cartridge shown in FIG. 3. 図1に示す検体分析装置における処理工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process process in the sample analyzer shown in FIG. 図3,4に示す生化学反応カートリッジのチャンバの一部を通る縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view passing through a part of the chamber of the biochemical reaction cartridge shown in FIGS. 図3,4に示す生化学反応カートリッジの他のチャンバを通る縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view through another chamber of the biochemical reaction cartridge shown in FIGS. DNAチップの蛍光物質検出パターンの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the fluorescent substance detection pattern of a DNA chip. 図6に示す処理工程の蛍光物質検出工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the fluorescent substance detection process of the process shown in FIG. 本発明の第2の実施形態のDNAチップの平面図である。It is a top view of the DNA chip of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の蛍光物質検出装置を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the fluorescent substance detection apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の蛍光物質検出工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the fluorescent substance detection process of the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 生化学反応カートリッジ
12 DNAチップ
17 制御部
25 ICチップ
30 蛍光検出ユニット
33 反射板
34 レーザ光発生器
37 光電子増倍管
40 反射板
42 フォトダイオード
1 Biochemical Reaction Cartridge 12 DNA Chip 17 Controller 25 IC Chip 30 Fluorescence Detection Unit 33 Reflector 34 Laser Light Generator 37 Photomultiplier Tube 40 Reflector 42 Photodiode

Claims (17)

透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出装置であって、
前記基板の裏面に向けて照射される励起光を発生させる励起光発生手段と、
前記透光性を有する基板を透過することで減衰した前記励起光を受光する第1の受光手段と、前記励起光により励起された前記蛍光物質が発する蛍光を受光する第2の受光手段と、
前記第1の受光手段が受光した前記減衰した励起光の光強度測定値に応じて前記励起光の出力強度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする蛍光物質検出装置。
A fluorescent substance detection apparatus for detecting a fluorescent substance on the surface of a substrate having translucency,
Excitation light generating means for generating excitation light irradiated toward the back surface of the substrate;
A first light receiving means for receiving the excitation light attenuated by transmitting through the light-transmitting substrate; a second light receiving means for receiving the fluorescence emitted by the fluorescent material excited by the excitation light;
Adjusting means for adjusting the output intensity of the excitation light according to the light intensity measurement value of the attenuated excitation light received by the first light receiving means;
A fluorescent substance detection device comprising:
前記基板の表面側に反射手段が設けられており、
該反射手段は、前記透過した励起光が前記基板の裏面側に向かって反射するように配置されている請求項1に記載の蛍光物質検出装置。
Reflecting means is provided on the surface side of the substrate,
The fluorescent substance detection apparatus according to claim 1, wherein the reflecting means is arranged so that the transmitted excitation light is reflected toward a back surface side of the substrate.
前記第1および第2の受光手段が単一の前記受光手段である、請求項2に記載の蛍光物質検出装置。   The fluorescent substance detection apparatus according to claim 2, wherein the first and second light receiving means are a single light receiving means. 前記励起光が前記基板の少なくとも一部を横切るように、前記基板を前記励起光発生手段に対して相対的に一定方向に走査する主走査と、前記基板を、前記主走査の方向に交差する方向に、前記励起光発生手段に対して相対的に移動させる副走査とを交互に複数回繰り返すことによって、前記基板の被検出領域全体に対して前記励起光を照射可能であり、
前記被検出領域には、前記蛍光物質の存在する可能性のある領域と、前記反射手段とが並置されており、
複数回行われる前記主走査の各々に先だって、前記励起光発生手段が前記反射手段に前記励起光を照射し、前記受光手段が前記反射光を受光して、該反射光の光強度測定値に基づいて前記励起光の出力強度を調整する、請求項2〜3のいずれか1項に記載の蛍光物質検出装置。
A main scan that scans the substrate in a fixed direction relative to the excitation light generating means so that the excitation light crosses at least a part of the substrate, and the substrate intersects the main scanning direction. In the direction, the sub-scan that is moved relative to the excitation light generating means is alternately repeated a plurality of times to irradiate the entire detection region of the substrate with the excitation light,
In the detection area, an area where the fluorescent substance may exist and the reflection means are juxtaposed,
Prior to each of the main scans that are performed a plurality of times, the excitation light generating means irradiates the excitation light to the reflection means, and the light receiving means receives the reflected light to obtain a light intensity measurement value of the reflected light. The fluorescent substance detection device according to any one of claims 2 to 3, wherein an output intensity of the excitation light is adjusted on the basis of the excitation light.
前記反射手段は前記基板の表面に前記基板と一体的に設けられている、請求項2〜4のいずれか1項に記載の蛍光物質検出装置。   The fluorescent substance detection apparatus according to claim 2, wherein the reflection unit is provided integrally with the substrate on a surface of the substrate. 前記反射手段は前記基板の表面に隣接する位置に配置されている、請求項2〜4のいずれか1項に記載の蛍光物質検出装置。   The fluorescent substance detection apparatus according to claim 2, wherein the reflection unit is disposed at a position adjacent to the surface of the substrate. 前記基板の被検出領域には、蛍光物質が付着しているDNAを捕捉可能な複数のDNAプローブが設けられている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の蛍光物質検出装置。   The fluorescent substance detection apparatus according to claim 1, wherein a plurality of DNA probes capable of capturing DNA to which a fluorescent substance is attached are provided in the detection area of the substrate. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の蛍光物質検出装置と、
前記蛍光物質検出装置による前記蛍光物質の検出結果に基づいて、前記蛍光物質検出装置に供給される検体の生化学反応の有無および/または生化学反応状態を知ることによって、前記検体を分析する制御部と
を含む、検体分析装置。
The fluorescent substance detection device according to any one of claims 1 to 7,
Control for analyzing the specimen by knowing the presence / absence and / or biochemical reaction state of the specimen supplied to the fluorescent substance detection apparatus based on the detection result of the fluorescent substance by the fluorescent substance detection apparatus And a sample analyzer.
前記制御部は前記蛍光物質検出装置の動作を制御可能である、請求項8に記載の検体分析装置。   The sample analyzer according to claim 8, wherein the controller is capable of controlling an operation of the fluorescent substance detection device. 前記検体が供給される前記基板を含む生化学反応カートリッジがセットされ、前記検体の生化学反応を行わせるための処理装置をさらに含む、請求項9に記載の検体分析装置。   The sample analyzer according to claim 9, further comprising a processing device in which a biochemical reaction cartridge including the substrate to which the sample is supplied is set to cause a biochemical reaction of the sample. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の装置に使用するための基板であって、
透光性を有する基板と、該基板表面に結合した標的物質を捕捉するためのプローブと、前記基板表面に設けられた反射手段と、を有するプローブ結合基板。
It is a board | substrate for using for the apparatus of any one of Claims 1-10,
A probe binding substrate comprising a substrate having translucency, a probe for capturing a target substance bound to the substrate surface, and reflecting means provided on the substrate surface.
透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出方法において、
前記基板の裏面に向けて励起光を照射する工程と、
前記基板を透過することにより減衰した前記励起光を、受光手段によって受光する工程と、
前記受光手段が受光した前記減衰した励起光の光強度測定値と、予め設定されている光強度基準値とを比較して、その比較結果に応じて、前記励起光の出力強度を調整する工程と、
出力強度が調整された前記励起光を前記基板の裏面に照射する工程と、
前記励起光が照射された位置に存在する前記蛍光物質が発する蛍光を、前記受光手段が検出する工程と
を含むことを特徴とする蛍光物質検出方法。
In the fluorescent substance detection method for detecting the fluorescent substance on the surface of the substrate having translucency,
Irradiating excitation light toward the back surface of the substrate;
Receiving the excitation light attenuated by passing through the substrate by a light receiving means;
Comparing the light intensity measurement value of the attenuated excitation light received by the light receiving means with a preset light intensity reference value, and adjusting the output intensity of the excitation light according to the comparison result When,
Irradiating the back surface of the substrate with the excitation light whose output intensity is adjusted;
And a step of detecting, by the light receiving means, fluorescence emitted from the fluorescent material present at a position irradiated with the excitation light.
透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出方法において、
表面に反射手段を有する基板の裏面に向けて励起光を照射する工程と、
前記励起光が前記反射手段により反射された反射光を、受光手段によって受光する工程と、
前記受光手段が受光した反射光の光強度測定値と、予め設定されている光強度基準値とを比較して、その比較結果に応じて、前記励起光の出力強度を調整する工程と、
出力強度が調整された前記励起光を前記基板の裏面に照射する工程と、
前記励起光が照射された位置に存在する前記蛍光物質が発する蛍光を、前記受光手段が検出する工程と
を含むことを特徴とする蛍光物質検出方法。
In the fluorescent substance detection method for detecting the fluorescent substance on the surface of the substrate having translucency,
Irradiating excitation light toward the back surface of the substrate having reflecting means on the surface;
Receiving the reflected light of the excitation light reflected by the reflecting means by a light receiving means;
Comparing the light intensity measurement value of the reflected light received by the light receiving means and a preset light intensity reference value, and adjusting the output intensity of the excitation light according to the comparison result;
Irradiating the back surface of the substrate with the excitation light whose output intensity is adjusted;
And a step of detecting, by the light receiving means, fluorescence emitted from the fluorescent material present at a position irradiated with the excitation light.
単一の前記受光手段によって、前記反射光と前記蛍光を受光する、請求項13に記載の蛍光物質検出方法。   The fluorescent substance detection method according to claim 13, wherein the reflected light and the fluorescence are received by a single light receiving means. 前記受光手段のうちの反射光受光手段によって前記反射光を受光し、前記受光手段のうちの蛍光受光手段によって前記蛍光を受光する、請求項13に記載の蛍光物質検出方法。   The fluorescent substance detection method according to claim 13, wherein the reflected light is received by the reflected light receiving means of the light receiving means, and the fluorescence is received by the fluorescent light receiving means of the light receiving means. 前記励起光が前記基板の少なくとも一部を横切るように、前記基板を前記励起光発生手段に対して相対的に一定方向に走査する主走査と、前記基板を、前記主走査の方向に交差する方向に、前記励起光発生手段に対して相対的に移動させる副走査とを交互に複数回繰り返すことによって、前記基板の被検出領域全体に対して前記励起光を照射し、
複数回行われる前記主走査の各々に先だって、前記励起光発生手段が前記反射手段に前記励起光を照射し、前記受光手段が前記反射光を受光して、該反射光の光強度測定値に基づいて前記励起光の出力強度を調整する、請求項13〜15のいずれか1項に記載の蛍光物質検出方法。
A main scan that scans the substrate in a fixed direction relative to the excitation light generating means so that the excitation light crosses at least a part of the substrate, and the substrate intersects the main scanning direction. Irradiating the entire region to be detected of the substrate with the excitation light by alternately repeating a plurality of sub-scans that move relative to the excitation light generation means in the direction,
Prior to each of the main scans that are performed a plurality of times, the excitation light generating means irradiates the excitation light to the reflection means, and the light receiving means receives the reflected light to obtain a light intensity measurement value of the reflected light. The fluorescent substance detection method according to any one of claims 13 to 15, wherein an output intensity of the excitation light is adjusted on the basis of the excitation light.
請求項12〜16のいずれか1項に記載の蛍光物質検出方法の各工程と、前記蛍光の検出結果に基づいて、検体の生化学反応の有無および/または生化学反応状態を知ることによって前記検体を分析する工程とを含む、検体分析方法。   The knowledge of the presence / absence and / or biochemical reaction state of a specimen based on each step of the fluorescent substance detection method according to any one of claims 12 to 16 and the detection result of the fluorescence. A sample analysis method comprising the step of analyzing the sample.
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