JP2008134227A - Microchip and microchip inspection system - Google Patents

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Akihisa Nakajima
彰久 中島
Yoichi Aoki
洋一 青木
Yasuhiro Santo
康博 山東
Kusunoki Higashino
楠 東野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact microchip capable of rapidly mixing a reagent when used with no scattering of a stored reagent. <P>SOLUTION: The microchip includes a reaction section in which at least one of a reagent and a sample from a passage is provided and a reaction thereof is performed by heating, in which a storage section for previously storing a reagent in the reaction section and a reagent previously stored in the storage section are sealed with a matter that changes a phase from a solid to a liquid between a storage temperature and a reaction temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロチップおよびそのマイクロチップ検査システムに関する。   The present invention relates to a microchip and a microchip inspection system thereof.

近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段(例えばポンプ、バルブ、流路、センサーなど)を微細化して1チップ上に集積化したシステムが注目されている。これは、μ−TAS(Micro Total Analysis System)とも呼ばれ、マイクロチップといわれる部材に、試薬液と試料液(たとえば、検査を受ける被験者の尿、唾液、血液、検体を処理して抽出したDNA処理した抽出溶液など)を合流させ、その反応を検出することにより検体の特性を調べる方法である。   In recent years, by making full use of micromachine technology and ultrafine processing technology, devices and means (for example, pumps, valves, flow paths, sensors, etc.) for performing conventional sample preparation, chemical analysis, chemical synthesis, etc. have been miniaturized. A system integrated on a chip attracts attention. This is also called μ-TAS (Micro Total Analysis System), and a reagent solution and a sample solution (for example, DNA extracted by processing a urine, saliva, blood, and sample of a subject to be examined) in a member called a microchip. This is a method for investigating the characteristics of a specimen by merging treated extraction solutions and the like and detecting the reaction.

マイクロチップは、樹脂材料やガラス材料からなる基体に、フォトリソプロセス(パターン像を薬品によってエッチングして溝を作成する方法)や、レーザ光を利用して溝加工、前記加工で作製した方を基に成型を行い、検体液や試薬液を流すことができる微細な流路と試薬を蓄える液溜部を設けており、さまざまなパターンが提案されている。   A microchip is based on a photolithographic process (a method of creating a groove by etching a pattern image with a chemical) on a substrate made of a resin material or a glass material, or by using a laser beam to form a groove. Various patterns have been proposed, in which a fine flow path through which a sample liquid and a reagent liquid can flow and a liquid reservoir for storing the reagent are provided.

さらにこのμ−TASは、医療検査、診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。現実には遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化されたミクロ化分析システムによって、コスト、必要試量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析が可能となり、その恩恵は多大と言える。   Furthermore, this μ-TAS is expected to be applied in the medical examination, diagnostic field, environmental measurement field, and agricultural production field. In reality, as is seen in genetic testing, when complicated processes, skilled techniques, and equipment operations are required, automation, acceleration, and simplification of the micro-analysis system make it costly and necessary. The analysis can be performed not only on the test amount and the time required, but also on any time and place, and the benefits are great.

各種の分析、検査ではこれらのマイクロチップにおける分析の定量性、解析の精度、経済性などが重要視される。そのためにはシンプルな構成で、精度が高く、信頼性に優れたマイクロチップが求められている。これに好適なマイクロポンプシステムおよびその制御方法を本発明者らはすでに提案している(特許文献1〜4)。
特開2004−28589号公報 特開2001−322099号公報 特開2004−108285号公報 特開2004−270537号公報
In various types of analysis and inspection, importance is attached to the quantitativeness of analysis, the accuracy of analysis, and the economy of these microchips. For this purpose, a microchip having a simple configuration, high accuracy, and excellent reliability is required. The present inventors have already proposed a micropump system and a control method thereof suitable for this (Patent Documents 1 to 4).
JP 2004-28589 A JP 2001-322099 A JP 2004-108285 A JP 2004-270537 A

上記μ−TASを用いる分析においては、迅速に分析、検査を行うために、マイクロチップ上に形成された流路に予め試薬が封入されていることが望ましい。この場合、数多くの試薬を用いることが必要な分析では、試薬を収容する数多くの流路をマイクロチップ上に設ける必要がある。そのため、マイクロチップが大きくなってしまう。   In the analysis using the μ-TAS, it is desirable that a reagent is preliminarily sealed in a flow path formed on the microchip in order to perform analysis and inspection quickly. In this case, in an analysis that requires the use of a large number of reagents, it is necessary to provide a large number of flow paths for accommodating the reagents on the microchip. As a result, the microchip becomes large.

また、マイクロチップに予め試薬を封入する場合、使用前の保管時において、試薬の飛散等を防止すること、試薬を収容した保管部からこれに連通する流路への試薬の漏れ出しを防止することが要求される。さらに、使用時には試薬を素早く混合するとともに、試薬を収容した保管部から後続する流路へ試薬をスムーズに流出させることが要求される。   In addition, when the reagent is sealed in advance in the microchip, the reagent is prevented from being scattered during storage before use, and the reagent is prevented from leaking from the storage part containing the reagent to the flow path communicating with the reagent. Is required. Furthermore, it is required that the reagent is quickly mixed at the time of use and that the reagent is smoothly flowed out from the storage unit containing the reagent to the subsequent flow path.

本発明の目的は、コンパクトで、保管している試薬の飛散等がなく、且つ使用時には試薬を素早く混合させることのできるマイクロチップを提供することである。   An object of the present invention is to provide a microchip that is compact, does not scatter scattered reagents, and can quickly mix reagents when used.

上記目的は、下記構成により解決できる。
1.流路から試薬及び試料の少なくとも一つが供給され、加熱により反応が行われる反応部を有するマイクロチップにおいて、
前記反応部は、予め試薬を保管する保管部を有し、
前記保管部に予め保管された試薬は、保管温度と反応温度との間で固体から液体に相転移する物質で密閉されていることを特徴とするマイクロチップ。
2.前記相転移する物質は、パラフィンであることを特徴とする1に記載のマイクロチップ。
3.流路から試薬及び試料の少なくとも一つが供給され、加熱により反応が行われる反応部を有するマイクロチップにおいて、
前記反応部は、予め試薬を保管する保管部を有し、
前記保管部に予め保管された試薬は、保管温度と反応温度との間で固体から液体に相転移する物質を含むことを特徴とするマイクロチップ。
4.前記相転移する物質は、ゼラチンであることを特徴とする3に記載のマイクロチップ。
5.前記保管部は、前記反応部の一部に窪みを設けることにより形成されていることを特徴とする1乃至4の何れかに記載のマイクロチップ。
6.1乃至5の何れかに記載のマイクロチップと、
前記マイクロチップを収容するマイクロチップ収容部と、前記マイクロチップ収容部にマイクロチップを収容した際に前記マイクロチップの反応部を加熱する加熱部と、を有するマイクロチップ検査装置と、
を備えることを特徴とするマイクロチップ検査システム。
The above object can be solved by the following configuration.
1. In a microchip having a reaction part in which at least one of a reagent and a sample is supplied from a flow path and a reaction is performed by heating,
The reaction unit has a storage unit for storing the reagent in advance,
The microchip, wherein the reagent stored in advance in the storage unit is sealed with a substance that undergoes a phase transition from solid to liquid between the storage temperature and the reaction temperature.
2. 2. The microchip according to 1, wherein the phase transition material is paraffin.
3. In a microchip having a reaction part in which at least one of a reagent and a sample is supplied from a flow path and a reaction is performed by heating,
The reaction unit has a storage unit for storing the reagent in advance,
The reagent stored in advance in the storage unit includes a substance that undergoes a phase transition from a solid to a liquid between a storage temperature and a reaction temperature.
4). 4. The microchip according to 3, wherein the phase transition material is gelatin.
5. The microchip according to any one of 1 to 4, wherein the storage unit is formed by providing a recess in a part of the reaction unit.
6.1 A microchip according to any one of 5 to 5;
A microchip inspecting device having a microchip accommodating portion that accommodates the microchip, and a heating unit that heats the reaction portion of the microchip when the microchip is accommodated in the microchip accommodating portion,
A microchip inspection system comprising:

本発明によれば、反応部を試薬の保管部として用いるのでコンパクトなマイクロチップとなる。また、保管時においては、反応部の試薬を保管部に固定化することができるとともに、使用時には試薬を固定化から簡単に解放できるので、保管時には試薬の飛散等がなく、且つ使用時には試薬を素早く混合させることができる。   According to the present invention, since the reaction part is used as a reagent storage part, a compact microchip is obtained. In addition, during storage, the reagent in the reaction unit can be immobilized in the storage unit, and the reagent can be easily released from immobilization during use, so there is no scattering of the reagent during storage, and the reagent can be removed during use. Can be mixed quickly.

本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。   An embodiment of the present invention will be described. In addition, although this invention is demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not restricted to this embodiment. In addition, the following assertive description in the embodiment of the present invention shows the best mode, and does not limit the meaning or technical scope of the terms of the present invention.

以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
(装置構成)
図1は、本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置80の外観図である。検査装置80は、マイクロチップ1に予め注入された検体と試薬とを自動的に反応させ、反応結果を自動的に出力する装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Device configuration)
FIG. 1 is an external view of an inspection apparatus 80 using the microchip according to the present embodiment. The inspection device 80 is a device that automatically reacts a sample and a reagent previously injected into the microchip 1 and automatically outputs a reaction result.

検査装置80の筐体82には、マイクロチップ1を装置内部に挿入するための挿入口83、表示部84、メモリカードスロット85、プリント出力口86、操作パネル87、外部入出力端子88が設けられている。   The casing 82 of the inspection device 80 is provided with an insertion port 83 for inserting the microchip 1 into the device, a display unit 84, a memory card slot 85, a print output port 86, an operation panel 87, and an external input / output terminal 88. It has been.

検査担当者は、図1の矢印方向にマイクロチップ1を挿入し、操作パネル87を操作して検査を開始させる。検査装置80の内部では、マイクロチップ1内の反応の検査が自動的に行われ、検査が終了すると表示部84に結果が表示される。検査結果は操作パネル87の操作により、プリント出力口86よりプリントを出力したり、メモリカードスロット85に挿入されたメモリカードに記憶することができる。また、外部入出力端子88から例えばLANケーブルを使って、パソコンなどにデータを保存することができる。検査終了後、検査担当者はマイクロチップ1を挿入口83から取り出す。   The person in charge of inspection inserts the microchip 1 in the direction of the arrow in FIG. 1 and operates the operation panel 87 to start the inspection. Inside the inspection device 80, the reaction in the microchip 1 is automatically inspected, and when the inspection is completed, the result is displayed on the display unit 84. The inspection result can be output from the print output port 86 or stored in a memory card inserted into the memory card slot 85 by operating the operation panel 87. Further, data can be stored in the personal computer or the like from the external input / output terminal 88 using, for example, a LAN cable. After completion of the inspection, the inspection person takes out the microchip 1 from the insertion port 83.

図2は、本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置80の構成図である。図2においては、マイクロチップが図1に示す挿入口83から挿入され、セットが完了している状態を示している。   FIG. 2 is a configuration diagram of an inspection apparatus 80 using the microchip according to the present embodiment. FIG. 2 shows a state where the microchip is inserted from the insertion port 83 shown in FIG. 1 and the setting is completed.

検査装置80は、マイクロチップ1に予め注入された検体及び試薬を送液するための駆動液11を貯留する駆動液タンク10、マイクロチップ1に駆動液11を供給するためのマイクロポンプ5、マイクロポンプ5とマイクロチップ1とを駆動液11が漏れないように接続するポンプ接続部6、マイクロチップ1の必要部分を温調する温度調節ユニット3、マイクロチップ1をずれないように温度調節ユニット3及びポンプ接続部6に密着させるためのチップ押圧板2、チップ押圧板2を昇降させるための押圧板駆動部21、マイクロチップ1をマイクロポンプ5に対して精度良く位置決めする規制部材22、マイクロチップ1内の検体と試薬との反応状態等を検出する光検出部4、等を備えている。   The inspection apparatus 80 includes a driving liquid tank 10 that stores a driving liquid 11 for feeding a specimen and a reagent previously injected into the microchip 1, a micropump 5 for supplying the driving liquid 11 to the microchip 1, a micro pump A pump connection unit 6 that connects the pump 5 and the microchip 1 so that the driving liquid 11 does not leak, a temperature control unit 3 that controls the temperature of a necessary part of the microchip 1, and a temperature control unit 3 that prevents the microchip 1 from shifting. And a chip pressing plate 2 for closely contacting the pump connecting portion 6, a pressing plate driving unit 21 for raising and lowering the chip pressing plate 2, a regulating member 22 for accurately positioning the microchip 1 with respect to the micropump 5, and a microchip 1 includes a light detection unit 4 that detects a reaction state between the sample and the reagent in the sample 1.

チップ押圧板2は、初期状態においては、図2に示す位置より上方に退避している。これにより、マイクロチップ1は矢印X方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口83(図1参照)から規制部材22に当接するまでマイクロチップ1を挿入する。その後、チップ押圧板2は、押圧板駆動部21により下降してマイクロチップ1に当接し、マイクロチップ1の下面が温度調節ユニット3及びポンプ接続部6に密着される。   The chip pressing plate 2 is retracted upward from the position shown in FIG. 2 in the initial state. Thereby, the microchip 1 can be inserted / removed in the direction of the arrow X, and the person inspecting inserts the microchip 1 from the insertion port 83 (see FIG. 1) until it comes into contact with the regulating member 22. Thereafter, the chip pressing plate 2 is lowered by the pressing plate driving unit 21 and comes into contact with the microchip 1, and the lower surface of the microchip 1 is in close contact with the temperature adjustment unit 3 and the pump connection unit 6.

温度調節ユニット3は、マイクロチップ1と対向する面にペルチェ素子31及びヒータ32を備え、マイクロチップ1が検査装置80にセットされたときに、ペルチェ素子31及びヒータ32がマイクロチップ1に密着するようになっている。試薬が収容されている部分をペルチェ素子31で冷却して試薬が変性しないようにしたり、検体と試薬とが反応する部分を加熱部に設置されたヒータ32で加熱して反応を促進させたりする。   The temperature control unit 3 includes a Peltier element 31 and a heater 32 on a surface facing the microchip 1. When the microchip 1 is set in the inspection device 80, the Peltier element 31 and the heater 32 are in close contact with the microchip 1. It is like that. The part containing the reagent is cooled by the Peltier element 31 so that the reagent is not denatured, or the part where the sample and the reagent react is heated by the heater 32 installed in the heating unit to promote the reaction. .

光検出部は、発光部4a及び受光部4bから構成され、発光部4aからの光をマイクロチップ1に照射し、マイクロチップ1を透過した光を受光部4bにより検出する。受光部4bはチップ押圧板2の内部に一体的に設けられている。発光部4a及び受光部4bは、後述のマイクロチップ1の被検出部148(図3)に対向するように設けられている。   The light detection unit includes a light emitting unit 4a and a light receiving unit 4b. The light detecting unit irradiates the microchip 1 with light from the light emitting unit 4a, and detects light transmitted through the microchip 1 with the light receiving unit 4b. The light receiving portion 4b is integrally provided inside the chip pressing plate 2. The light emitting part 4a and the light receiving part 4b are provided so as to face a detected part 148 (FIG. 3) of the microchip 1 described later.

マイクロポンプ5は、ポンプ室52、ポンプ室52の容積を変化させる圧電素子51、ポンプ室52のマイクロチップ1側に位置する第1絞り流路53、ポンプ室の駆動液タンク10側に位置する第2絞り流路54、等から構成されている。第1絞り流路53及び第2絞り流路54は絞られた狭い流路となっており、また、第1絞り流路53は第2絞り流路54よりも長い流路となっている。   The micropump 5 is located on the pump chamber 52, the piezoelectric element 51 that changes the volume of the pump chamber 52, the first throttle channel 53 located on the microchip 1 side of the pump chamber 52, and the driving fluid tank 10 side of the pump chamber. The second throttle channel 54 is formed. The first throttle channel 53 and the second throttle channel 54 are narrow and narrow channels, and the first throttle channel 53 is longer than the second throttle channel 54.

駆動液11を順方向(マイクロチップ1に向かう方向)に送液する場合には、まず、ポンプ室52の容積を急激に減少させるように圧電素子51を駆動する。そうすると、短い絞り流路である第2絞り流路54において乱流が発生し、第2絞り流路54における流路抵抗が長い絞り流路である第1絞り流路53に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室52内の駆動液11は、第1絞り流路53の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室52の容積を緩やかに増加させるように圧電素子51を駆動する。そうすると、ポンプ室52内の容積増加に伴って駆動液11が第1絞り流路53及び第2絞り流路54から流れ込む。このとき、第2絞り流路54の方が第1絞り流路53と比べて長さが短いので、第2絞り流路54の方が第1絞り流路53と比べて流路抵抗が小さくなり、ポンプ室52内には第2絞り流路54の方から支配的に駆動液11が流入する。以上の動作を圧電素子51が繰り返すことにより、駆動液11が順方向に送液されることになる。   In the case where the driving liquid 11 is fed in the forward direction (direction toward the microchip 1), first, the piezoelectric element 51 is driven so as to rapidly reduce the volume of the pump chamber 52. Then, a turbulent flow is generated in the second throttle channel 54 that is a short throttle channel, and the channel resistance in the second throttle channel 54 is relatively larger than that of the first throttle channel 53 that is a throttle channel. growing. As a result, the driving liquid 11 in the pump chamber 52 is predominantly pushed toward the first throttle channel 53 and fed. Next, the piezoelectric element 51 is driven so that the volume of the pump chamber 52 is gradually increased. Then, the driving liquid 11 flows from the first throttle channel 53 and the second throttle channel 54 as the volume in the pump chamber 52 increases. At this time, since the length of the second throttle channel 54 is shorter than that of the first throttle channel 53, the channel resistance of the second throttle channel 54 is smaller than that of the first throttle channel 53. Thus, the driving liquid 11 flows predominantly from the second throttle channel 54 into the pump chamber 52. When the piezoelectric element 51 repeats the above operation, the driving liquid 11 is fed in the forward direction.

一方、駆動液11を逆方向(駆動液タンク10に向かう方向)に送液する場合には、まず、ポンプ室52の容積を緩やかに減少させるように圧電素子51を駆動する。そうすると、第2絞り流路54の方が第1絞り流路53と比べて長さが短いので、第2絞り流路54の方が第1絞り流路53と比べて流路抵抗が小さくなる。これにより、ポンプ室52内の駆動液11は、第2絞り流路54の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室52の容積を急激に増加させるように圧電素子51を駆動する。そうすると、ポンプ室52内の容積増加に伴って駆動液11が第1絞り流路53及び第2絞り流路54から流れ込む。このとき、短い絞り流路である第2絞り流路54において乱流が発生し、第2絞り流路54における流路抵抗が長い絞り流路である第1絞り流路53に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室52内には第1絞り流路53の方から支配的に駆動液11が流入する。以上の動作を圧電素子51が繰り返すことにより、駆動液11が逆方向に送液されることになる。   On the other hand, when the driving liquid 11 is fed in the reverse direction (direction toward the driving liquid tank 10), first, the piezoelectric element 51 is driven so that the volume of the pump chamber 52 is gradually reduced. Then, since the length of the second throttle channel 54 is shorter than that of the first throttle channel 53, the channel resistance of the second throttle channel 54 is smaller than that of the first throttle channel 53. . As a result, the driving liquid 11 in the pump chamber 52 is predominantly pushed out toward the second throttle channel 54 and fed. Next, the piezoelectric element 51 is driven so that the volume of the pump chamber 52 is rapidly increased. Then, the driving liquid 11 flows from the first throttle channel 53 and the second throttle channel 54 as the volume in the pump chamber 52 increases. At this time, turbulent flow is generated in the second throttle channel 54, which is a short throttle channel, and the channel resistance in the second throttle channel 54 is relatively larger than that of the first throttle channel 53, which is a throttle channel. Become bigger. As a result, the driving liquid 11 flows into the pump chamber 52 predominantly from the first throttle channel 53. When the piezoelectric element 51 repeats the above operation, the driving liquid 11 is fed in the reverse direction.

ポンプ接続部6は、必要なシール性を確保して駆動液の漏出を防止するために、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン樹脂などの柔軟性(弾性、形状追随性)をもつ樹脂によって密着面が形成されることが好ましい。このような柔軟性を有する密着面は、例えばマイクロチップの構成基材自体によるものであってもよく、また、ポンプ接続部6における流路開口の周囲に貼着された柔軟性を有する別途の部材によるものであってもよい。
(マイクロチップの構成)
図3は、本実施形態に係るマイクロチップ1の一例の構成を示すものであり、これに限定されない。
The pump connection portion 6 is formed of a close contact surface made of a resin having flexibility (elasticity, shape followability) such as polytetrafluoroethylene or silicone resin in order to ensure necessary sealing performance and prevent leakage of driving fluid. It is preferred that Such a close contact surface having flexibility may be, for example, due to the constituent substrate of the microchip itself, or may be a separate additional having flexibility attached around the flow path opening in the pump connection portion 6. It may be due to a member.
(Configuration of microchip)
FIG. 3 shows an example of the configuration of the microchip 1 according to the present embodiment, and the present invention is not limited to this.

マイクロチップ1には、液状の試薬と同じく液状の試料(検体)をマイクロチップ1上で混合・反応させるための流路及び流路エレメントが配設されている。これらの流路および流路エレメントによってマイクロチップ1内で行われる処理の一例について説明する。またマイクロチップ1は溝形成基板と、溝形成基板を覆う被覆基板から構成されているが、図3は被覆基板が取り外された状態での流路及び流路エレメントの配置を模式的に示している。更に図3において矢印は、検査装置80にマイクロチップ1を挿入する挿入方向を示している。   The microchip 1 is provided with a flow path and a flow path element for mixing and reacting a liquid sample (specimen) on the microchip 1 as well as a liquid reagent. An example of processing performed in the microchip 1 by these flow paths and flow path elements will be described. The microchip 1 includes a groove forming substrate and a coated substrate that covers the groove forming substrate. FIG. 3 schematically shows the arrangement of the flow paths and flow path elements with the coated substrate removed. Yes. Further, in FIG. 3, an arrow indicates an insertion direction in which the microchip 1 is inserted into the inspection apparatus 80.

133は試薬を収容する試薬収容部であり、137は試料を収容する試料収容部である。またそれぞれの収容部の上流には、マイクロチップ1の一方の面から外部へ解放された開口132a、132bが設けられている。これらの開口132a、132bは、ポンプ接続部6を介してマイクロチップ1をマイクロポンプ5に重ね合わせて接続した際に、マイクロポンプ5の接続面に設けられた流路開口と位置合わせされてマイクロポンプ5に連通される。   Reference numeral 133 denotes a reagent storage unit that stores a reagent, and reference numeral 137 denotes a sample storage unit that stores a sample. In addition, openings 132 a and 132 b opened from one surface of the microchip 1 to the outside are provided upstream of the respective accommodating portions. These openings 132a and 132b are aligned with the flow path openings provided on the connection surface of the micropump 5 when the microchip 1 is connected to the micropump 5 through the pump connection portion 6 and connected to the micropump 5. The pump 5 communicates.

試薬収容部133及び試料収容部137の下流には、試薬収容部133からの試薬と試料収容部137からの試料とが混合され反応する反応部139が設けられている。   A reaction unit 139 that mixes and reacts the reagent from the reagent storage unit 133 and the sample from the sample storage unit 137 is provided downstream of the reagent storage unit 133 and the sample storage unit 137.

反応部139の下流には、被検出部148が設けられ、さらに下流には廃液部60が設けられている。   A detected part 148 is provided downstream of the reaction part 139, and a waste liquid part 60 is provided further downstream.

試薬収容部133に収容された試薬は、開口132aに連通するマイクロポンプ5から送り込まれる駆動液により、反応部139へ流れ込む。一方、試料収容部137に収容された試料は、開口132bに連通する別途のマイクロポンプ5から送り込まれる駆動液により、反応部139へ流れ込む。これにより、反応部139において、試薬収容部133から送り込まれた試薬と試料収容部137から送り込まれた試料とが混合される。   The reagent stored in the reagent storage unit 133 flows into the reaction unit 139 by the driving liquid sent from the micropump 5 communicating with the opening 132a. On the other hand, the sample accommodated in the sample accommodating part 137 flows into the reaction part 139 by the driving liquid sent from the separate micro pump 5 communicating with the opening 132b. Thereby, in the reaction part 139, the reagent sent from the reagent storage part 133 and the sample sent from the sample storage part 137 are mixed.

反応部139で混合された試薬と試料とは、検査装置80に設けられたヒータ32により加熱され反応が開始される。反応後の液は、被検出部148へ送液される。被検出部148では、例えば光学的な検出方法などによって目的物質の検出が行われる。被検出部148にて検出された液体は、廃液部60に送られる。
(本発明の構成)
ここで、反応部139で合流した試薬と試料の他に、更に別の試薬と混合させて反応を行う場合、試薬を注入する流路が不足する。そこで第1の実施の形態を図4にて説明する。図4は反応部139の側面断面図である。反応部139の一部に窪みを設けて保管部150を形成し、その窪みに別の試薬を保管するようにしている。保管部150に保管された試薬は、保管温度と反応温度の間で固体から液体に相転移するシート状物質151で密閉されるようにしている。
The reagent and the sample mixed in the reaction unit 139 are heated by the heater 32 provided in the inspection apparatus 80 and the reaction is started. The liquid after the reaction is sent to the detected part 148. In the detected part 148, the target substance is detected by an optical detection method, for example. The liquid detected by the detected part 148 is sent to the waste liquid part 60.
(Configuration of the present invention)
Here, in the case where the reaction is performed by mixing with another reagent in addition to the reagent and the sample merged in the reaction unit 139, the flow path for injecting the reagent is insufficient. The first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a side sectional view of the reaction section 139. A recess is provided in a part of the reaction unit 139 to form a storage unit 150, and another reagent is stored in the recess. The reagent stored in the storage unit 150 is sealed with a sheet-like substance 151 that undergoes a phase transition from solid to liquid between the storage temperature and the reaction temperature.

相転移するシート状物質151は、融点が20〜60℃程度のパラフィンで、脂肪族の炭化水素であり、例えば、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、蝋、パラフィンワックスなどを上げることができる。また、ゼラチンのように40℃近傍でゾル−ゲル転移する化合物のフィルムであってもかまわない。   The phase transition sheet-like substance 151 is a paraffin having a melting point of about 20 to 60 ° C. and is an aliphatic hydrocarbon. Can be raised. Further, it may be a film of a compound that undergoes a sol-gel transition near 40 ° C., such as gelatin.

高分子が、溶液中でコロイド状に存在する状態をゾルという。ゲルとは高分子が水溶液中で水素結合を形成している状態を示し、高分子のブラウン運動に水素結合が打ち勝つことで形成される。このようなゾルゲル相転移を示す高分子としては、ゼラチンや天然多糖類、例えば、アガロースなどが知られ、高温の水で溶解した後に冷却することで、液体状のゾルから柔らかい固体状のゲルに相転移する。   A state in which a polymer exists in a colloidal form in a solution is called a sol. A gel indicates a state in which a polymer forms hydrogen bonds in an aqueous solution, and is formed by overcoming the Brownian motion of the polymer. As such a polymer exhibiting a sol-gel phase transition, gelatin and natural polysaccharides such as agarose are known. By cooling after dissolving in hot water, the liquid sol is changed into a soft solid gel. Phase transition.

このゾルゲル相転移温度は、種類によって異なるので、反応性の試薬を保管する場合は、40℃近辺でゾルゲル相転移するゼラチンや55℃近辺でゾルゲル相転移する低分子量アガロースなどをその試薬として好ましく用いることができる。また、ホットスタートPCRなど高温で反応を開始する場合には、80℃近辺でゾルゲル相転移する高分子量アガロースを用いることもできる。試薬をゲル化する際には、試薬とゾルとを混ぜてゲル化させることもできるが、予めゾルを保管部にいれ、ゲル化させた後試薬をいれて、ゲル中に試薬を拡散させることでゲル化させることも可能である。後者の場合、試薬調整時に試薬が高温状態にされされないため、保存安定性の観点で好ましい形態である。   Since the sol-gel phase transition temperature varies depending on the type, when storing a reactive reagent, gelatin that undergoes sol-gel phase transition around 40 ° C. or low molecular weight agarose that undergoes sol-gel phase transition around 55 ° C. is preferably used as the reagent. be able to. When starting the reaction at a high temperature such as hot start PCR, high molecular weight agarose that undergoes a sol-gel phase transition around 80 ° C. can also be used. When the reagent is gelled, the reagent and sol can be mixed and gelled, but the sol is placed in the storage unit in advance, and after gelation, the reagent is added to diffuse the reagent into the gel. It is also possible to make it gel. In the latter case, the reagent is not brought to a high temperature state during the preparation of the reagent, which is a preferable form from the viewpoint of storage stability.

次に第2の実施の形態を図5に示す。図5は、50℃で溶解したゼラチンを保管部に入れた後、ゲル化させその後に試薬を添加して、試薬をゲル状態にて保管部150に保管した状態を示す反応部139の側面断面図である。   Next, a second embodiment is shown in FIG. FIG. 5 is a side cross-sectional view of the reaction unit 139 showing a state in which gelatin dissolved at 50 ° C. is placed in a storage unit, gelled, a reagent is added, and the reagent is stored in the storage unit 150 in a gel state. FIG.

この場合、ゲル化させた試薬と反応させる液体が反応部に充填された後、反応部を40℃以上に加熱してゲルをゾル化させることで、混合され反応できる状態となる。例えば、PCR反応の場合、温度をいきなり98℃にして、反応を開始できる。   In this case, after the liquid to be reacted with the gelled reagent is filled in the reaction part, the reaction part is heated to 40 ° C. or higher to make the gel into a sol, thereby mixing and reacting. For example, in the case of a PCR reaction, the temperature can be suddenly raised to 98 ° C. to start the reaction.

更に、第3の実施の形態として第2の実施の形態に加えて、シート状物質151にて密閉しても良い(不図示)。   Furthermore, in addition to the second embodiment, the third embodiment may be sealed with a sheet material 151 (not shown).

以上、実施の形態1〜3のマイクロチップを作製し、検査装置80に挿入して加熱温度55℃にて反応部にて試薬と試料が反応したかどうかを検証した。その結果特に異常はなく、正常に機能していることが確認された。   As described above, the microchips of Embodiments 1 to 3 were manufactured, inserted into the inspection apparatus 80, and verified whether or not the reagent and the sample reacted in the reaction section at the heating temperature of 55 ° C. As a result, it was confirmed that there was no abnormality and it was functioning normally.

本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置の外観図である。It is an external view of the test | inspection apparatus using the microchip which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置の構成図である。It is a block diagram of the test | inspection apparatus using the microchip which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るマイクロチップの構成図である。It is a block diagram of the microchip which concerns on this embodiment. 第1の実施の形態を示すマイクロチップの側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the microchip which shows 1st Embodiment. 第2の実施の形態を示すマイクロチップの側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the microchip which shows 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロチップ
4 光検出部
5 マイクロポンプ
60 廃液部
80 検査装置
132 開口
133 試薬収容部
137 試料収溶部
139 反応部
144 試薬入り口部
145 試薬保管部
147 試料入り口部
148 被検出部
150 保管部
151 相転移するシート状物質
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microchip 4 Photodetection part 5 Micropump 60 Waste liquid part 80 Inspection apparatus 132 Opening 133 Reagent storage part 137 Sample dissolution part 139 Reaction part 144 Reagent inlet part 145 Reagent storage part 147 Sample inlet part 148 Detected part 150 Storage part 151 Phase transition sheet material

Claims (6)

流路から試薬及び試料の少なくとも一つが供給され、加熱により反応が行われる反応部を有するマイクロチップにおいて、
前記反応部は、予め試薬を保管する保管部を有し、
前記保管部に予め保管された試薬は、保管温度と反応温度との間で固体から液体に相転移する物質で密閉されていることを特徴とするマイクロチップ。
In a microchip having a reaction part in which at least one of a reagent and a sample is supplied from a flow path and a reaction is performed by heating,
The reaction unit has a storage unit for storing the reagent in advance,
The microchip, wherein the reagent stored in advance in the storage unit is sealed with a substance that undergoes a phase transition from solid to liquid between the storage temperature and the reaction temperature.
前記相転移する物質は、パラフィンであることを特徴とする請求項1に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 1, wherein the phase transition material is paraffin. 流路から試薬及び試料の少なくとも一つが供給され、加熱により反応が行われる反応部を有するマイクロチップにおいて、
前記反応部は、予め試薬を保管する保管部を有し、
前記保管部に予め保管された試薬は、保管温度と反応温度との間で固体から液体に相転移する物質を含むことを特徴とするマイクロチップ。
In a microchip having a reaction part in which at least one of a reagent and a sample is supplied from a flow path and a reaction is performed by heating,
The reaction unit has a storage unit for storing the reagent in advance,
The reagent stored in advance in the storage unit includes a substance that undergoes a phase transition from a solid to a liquid between a storage temperature and a reaction temperature.
前記相転移する物質は、ゼラチンであることを特徴とする請求項3に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 3, wherein the phase transition material is gelatin. 前記保管部は、前記反応部の一部に窪みを設けることにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 1, wherein the storage unit is formed by providing a recess in a part of the reaction unit. 請求項1乃至5の何れか1項に記載のマイクロチップと、
前記マイクロチップを収容するマイクロチップ収容部と、前記マイクロチップ収容部にマイクロチップを収容した際に前記マイクロチップの反応部を加熱する加熱部と、を有するマイクロチップ検査装置と、
を備えることを特徴とするマイクロチップ検査システム。
The microchip according to any one of claims 1 to 5,
A microchip inspecting device having a microchip accommodating portion that accommodates the microchip, and a heating unit that heats the reaction portion of the microchip when the microchip is accommodated in the microchip accommodating portion,
A microchip inspection system comprising:
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