JP2008268198A - Separation chip and separation method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation means for efficiently separating insoluble components, such as blood corpuscles, using a small-sized device. <P>SOLUTION: A separation chip is constituted so as to be successively rotated at a first rotational speed and a second rotational speed higher than the first rotational speed, with respect to the rotary shaft outside the chip to separate insoluble components from a suspension by centrifugal force and gravity and has a first liquid storage tank which stores the introduced suspension and holds the insoluble component separated from the suspension by centrifugal force and gravity and a separation flow channel for allowing components, other than the insoluble component in the suspension separated by centrifugal force and gravity, to flow out. The separation flow channel is connected to the first liquid storage tank and stretched upward from the connection position toward the inner periphery, from a direction vertical to the resultant of the centrifugal force and gravity at the first rotational speed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、分離チップおよび分離方法に関する。   The present invention relates to a separation chip and a separation method.

従来、臨床診断や食品衛生、環境分析に関わる微量分子の分析の殆どは、試料を遠心分離器やガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー等を用いて分離した後、質量分析装置を用いて高精度な分析が行われている。これらの分析装置は高価で操作に専門知識が必要であることから、分析は臨床検査会社や分析会社で行われてきた。近年、世の中の流れとしてベッドサイドでの簡便・迅速診断や、食品の加工、輸入の各現場において分析・測定を行い、事故を未然に防ぐことや、河川や廃棄物中の有害物質の分析を河川や廃棄物処理場等の現場で行うことの重要性が注目されており、簡便、迅速、安価かつ高感度に測定が可能な検出法や分析装置の開発が重要視されている。   Conventionally, most of the analysis of trace molecules related to clinical diagnosis, food hygiene, and environmental analysis is performed using a mass spectrometer after separating a sample using a centrifuge, gas chromatography, liquid chromatography, etc. Analysis is being performed. Since these analyzers are expensive and require specialized knowledge to operate, analysis has been performed by clinical laboratory companies and analysis companies. In recent years, as a trend of the world, simple and quick diagnosis at the bedside, analysis and measurement at each site of food processing and import, to prevent accidents and analyze harmful substances in rivers and waste The importance of performing on-site such as rivers and waste disposal sites has attracted attention, and the development of detection methods and analyzers that can be measured easily, quickly, inexpensively and with high sensitivity is emphasized.

特に、臨床診断のための分析においては、分析時間の短縮や、分析に要する検体量の微量化と同時に、病気の状態を早期に発見するために、微量の検体を用いて高感度に検出することが重要な課題である。しかしながら、現在の一般的な分析方法では被検試料を前述の装置を用いて分離した後に、手作業あるいは分注機などを用いて被測定物質を含む試料成分を取りだして分析を行うため、ハンドリングによるロスや分析に不要な成分の混入などにより分析精度が落ちるという欠点がある。そのため、このような欠点を補うためには高価な自動分注・分析機器が必要であった。   In particular, in the analysis for clinical diagnosis, the analysis time is shortened and the amount of the sample required for the analysis is reduced, and at the same time, in order to detect the disease state at an early stage, it is detected with a high sensitivity using a small amount of sample. This is an important issue. However, in the current general analysis method, the test sample is separated using the above-mentioned apparatus, and then the sample components including the measured substance are extracted and analyzed manually or using a dispenser. There is a disadvantage that the analysis accuracy is reduced due to loss due to or contamination of components unnecessary for analysis. Therefore, an expensive automatic dispensing / analyzing instrument is necessary to make up for such drawbacks.

そこで近年、これらの課題を解決するために微細加工技術を応用し、数cmサイズのチップ上に流路を形成配置して、そこに被験者の血液などの体液を注入し、分析することができる新しいデバイスの開発が進められている。このようなデバイスの機能として、血液からの血球採取をはじめとして、生体試料からの特定成分の分離手段が求められており、そのための様々な技術が開発されてきた。例えば、遠心力を利用した分離技術が知られており、例えば特許文献1には血液から血球を採取する装置が記載されている。また、特許文献2には、略水平面に配置された流路を有するチップを回転及び停止を繰り返すことで、遠心力により液体の定量保持および供給をすることのできる化学分析装置が記載されている。特許文献3には、略水平面に配置された流路を有するチップを回転させることにより血液から血球を分離し、回転停止後、外部吸引ポンプを用いて血漿成分を分取する手法が開示されている。   Therefore, in recent years, microfabrication technology can be applied to solve these problems, and flow channels can be formed and arranged on a chip with a size of several centimeters, and body fluid such as blood of a subject can be injected and analyzed there. New devices are being developed. As a function of such a device, a means for separating a specific component from a biological sample such as blood cell collection from blood has been demanded, and various techniques have been developed. For example, a separation technique using centrifugal force is known. For example, Patent Document 1 describes an apparatus for collecting blood cells from blood. Further, Patent Document 2 describes a chemical analyzer capable of quantitatively holding and supplying a liquid by centrifugal force by repeatedly rotating and stopping a chip having a channel disposed on a substantially horizontal plane. . Patent Document 3 discloses a technique in which a blood cell is separated from blood by rotating a chip having a flow path arranged in a substantially horizontal plane, and after stopping the rotation, a plasma component is separated using an external suction pump. Yes.

特開平3−270748号公報JP-A-3-270748 特開2004−212050号公報JP 2004-2112050 A 特許第3803078号公報Japanese Patent No. 3803078

しかし、上記特許文献1のチップは、高精度なスプリングや微細なボールからなるバルブ機構を備えるチップであり、精密部品が複数必要なため、簡便、迅速、安価な分析が求められる微量分析分野において、コスト低減が難しい。また、精密な設計であるため、組み立てに熟練を要するという問題点があった。また、特許文献2のチップは、血清分離動作後にチップを停止させ、血清を毛細管流動によって下流の混合部まで導いているが、実際の臨床検体においては血清中に様々な成分が混在するため、検体の状況によっては成分が大きく異なり、毛細管流動の送液量、送液速度にバラツキが生じるという問題があった。
特許文献3のチップでは、血球分離後に、外部接続の吸引ポンプを接続して血漿成分を回収しているが、外部接続のポンプを必要とするなど、簡便、迅速、安価な分析手段としては不十分であった。
本発明は、血液等の懸濁液から血球等の不溶成分を小型の装置で効率よく分離するための分離手段を提供することを目的とする。
However, the chip of Patent Document 1 is a chip having a valve mechanism composed of a high-precision spring and fine balls, and requires a plurality of precision parts. Therefore, in the microanalysis field where simple, quick and inexpensive analysis is required. Cost reduction is difficult. In addition, since the design is precise, there is a problem that skill is required for assembly. In addition, the chip of Patent Document 2 stops the chip after the serum separation operation, and guides the serum to the downstream mixing unit by capillary flow, but in an actual clinical sample, various components are mixed in the serum. Depending on the condition of the specimen, the components differ greatly, and there is a problem that variations occur in the amount and speed of capillary flow.
In the chip of Patent Document 3, after separation of blood cells, an externally connected suction pump is connected to collect plasma components. However, an externally connected pump is required. It was enough.
An object of the present invention is to provide a separation means for efficiently separating insoluble components such as blood cells from a suspension such as blood with a small device.

本発明は、以下の発明を提供するものである。
〔1〕 チップを、チップ外部の回転軸に対し、第1回転速度と前記第1回転速度よりも高速の第2回転速度とで順次回転させ、遠心力および重力により懸濁液から不溶成分を分離するためのチップであって、導入された懸濁液を蓄液すると共に、懸濁液から遠心力および重力により分離された不溶成分を保持する第1の貯液槽と、前記遠心力及び重力により分離された懸濁液中の不溶成分以外の成分を流出させるための分離流路とを有し、前記分離流路は、前記第1の貯液槽に接続され、該接続位置から上方に、かつ、第1の回転速度に於ける遠心力と重力の合力に垂直な方向より内周側に延伸していることを特徴とする分離チップ。
〔2〕 前記第1の貯液槽は、前記分離流路の接続部よりもチップの回転軸に対し外周側に突出して形成される保持領域をその一部に備える、〔1〕に記載の分離チップ。
〔3〕 前記分離流路と前記第1の貯液槽の接続部は、前記第1の回転速度に於ける前記不溶成分と、不溶成分以外の成分との界面よりも内周側に位置する〔1〕または〔2〕に記載の分離チップ。
〔4〕 前記分離流路は、その一部が前記第1の回転速度における前記懸濁液の液面を含む平面よりも内周側に位置する〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の分離チップ。
〔5〕 前記分離流路は、前記第2の回転速度における前記懸濁液の液面よりも外周側まで延伸している〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の分離チップ。
〔6〕 前記分離流路の回転軸に対する角度が、27°以下であることを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の分離チップ。
〔7〕 前記分離流路は、その途中に、該分離流路の外周側に突出したトラップを有する、〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の分離チップ。
〔8〕 不溶成分以外の懸濁液の成分を保持するための第2の貯液槽を有し、前記第2の貯液槽は、前記分離流路を介して第1の貯液槽と連通する、〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の分離チップ。
〔9〕 前記第2の貯液槽と前記分離流路とを接続する排液流路を有し、前記排液流路は、前記分離流路と接続する、〔8〕に記載の分離チップ。
〔10〕 前記懸濁液は、血液、尿、髄液、唾液、痰、細胞懸濁液、担体を含む酵素反応液、担体を含む抗原抗体反応液、および担体を含む試薬溶液から選ばれる、〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の分離チップ。
〔11〕 前記懸濁液は血液であり、不溶成分は血球である、〔1〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の分離チップ。
〔12〕 前記懸濁液は担体を含む試薬であり、不溶成分は担体である、〔1〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の分離チップ。
〔13〕 以下の工程を含む、〔1〕〜〔12〕のいずれか一項に記載の分離チップを用いた懸濁液からの不溶成分の分離方法。
(A)懸濁液を、分離チップの第1の貯液槽に導入する工程
(B)前記分離チップを、チップ外部の回転軸に対し、第1回転速度で回転させて懸濁液から不溶成分を分離する工程
(C)前記分離チップを、チップ外部の回転軸に対し、前記第1回転速度よりも高速の第2回転速度で回転させて不溶成分以外の懸濁液成分を分離流路を介して第1の貯液槽から排出する工程
〔14〕 前記第1回転速度で得られる遠心力は、2G〜30Gである、〔13〕に記載の分離方法。
〔15〕 前記第1回転速度は、回転時の前記分離チップにおける前記第1の貯液槽内の液面の傾きが、前記回転軸に対して外周側に2〜27°の角度を有するような速度である、〔13〕または〔14〕に記載の分離方法。
〔16〕 前記第2回転速度で得られる遠心力は、第1回転速度で得られる遠心力よりも3倍以上大きい、〔13〕〜〔15〕のいずれか一項に記載の分離方法。
〔17〕 前記第2回転速度で得られる遠心力は、50G以上である、〔13〕〜〔16〕のいずれか一項に記載の分離方法。
〔18〕 前記第2回転速度は、回転時の分離チップにおける前記第1の貯液槽内の液面の傾きが、前記回転軸に対して外周側に0〜2°の角度を有するような速度である、〔13〕〜〔17〕のいずれか一項に記載の分離方法。
〔19〕 前記懸濁液は、血液、血球、尿、髄液、唾液、痰、細胞懸濁液、担体を含む酵素反応液、担体を含む抗原抗体反応液、および担体を含む試薬溶液から選ばれる、〔13〕〜〔18〕のいずれか一項に記載の分離方法。
〔20〕 前記懸濁液は血液であり、不溶成分は血球である、〔13〕〜〔19〕のいずれか一項に記載の分離方法。
〔21〕 前記懸濁液は担体を含む試薬溶液であり、不溶成分は担体である、〔13〕〜〔19〕のいずれか一項に記載の分離方法。
The present invention provides the following inventions.
[1] The chip is sequentially rotated at a first rotation speed and a second rotation speed higher than the first rotation speed with respect to a rotation axis outside the chip, and insoluble components are removed from the suspension by centrifugal force and gravity. A chip for separating, the first suspension tank for storing the introduced suspension and retaining insoluble components separated from the suspension by centrifugal force and gravity, the centrifugal force and A separation channel for causing components other than the insoluble components in the suspension separated by gravity to flow out, and the separation channel is connected to the first liquid storage tank and is located above the connection position. And a separation chip characterized by extending toward the inner peripheral side from a direction perpendicular to the resultant force of centrifugal force and gravity at the first rotational speed.
[2] The first liquid storage tank includes, in part, a holding region that is formed to protrude toward the outer peripheral side with respect to the rotation axis of the chip from the connection portion of the separation channel. Separation chip.
[3] A connecting portion between the separation channel and the first liquid storage tank is located on an inner peripheral side with respect to an interface between the insoluble component and the component other than the insoluble component at the first rotational speed. The separation chip according to [1] or [2].
[4] Any one of [1] to [3], wherein a part of the separation channel is located on an inner peripheral side of a plane including the liquid level of the suspension at the first rotational speed. Separation chip according to.
[5] The separation chip according to any one of [1] to [4], wherein the separation channel extends to an outer peripheral side with respect to a liquid level of the suspension at the second rotation speed.
[6] The separation chip according to any one of [1] to [5], wherein an angle of the separation channel with respect to a rotation axis is 27 ° or less.
[7] The separation chip according to any one of [1] to [6], in which the separation channel includes a trap projecting on the outer peripheral side of the separation channel.
[8] A second liquid storage tank for holding a component of the suspension other than the insoluble component is provided, and the second liquid storage tank is connected to the first liquid storage tank via the separation channel. The separation chip according to any one of [1] to [7], which communicates.
[9] The separation chip according to [8], having a drainage channel that connects the second liquid storage tank and the separation channel, and the drainage channel is connected to the separation channel. .
[10] The suspension is selected from blood, urine, spinal fluid, saliva, sputum, cell suspension, an enzyme reaction solution containing a carrier, an antigen-antibody reaction solution containing a carrier, and a reagent solution containing a carrier. The separation chip according to any one of [1] to [9].
[11] The separation chip according to any one of [1] to [10], wherein the suspension is blood and the insoluble component is blood cells.
[12] The separation chip according to any one of [1] to [10], wherein the suspension is a reagent including a carrier, and the insoluble component is a carrier.
[13] A method for separating an insoluble component from a suspension using the separation chip according to any one of [1] to [12], including the following steps.
(A) The step of introducing the suspension into the first storage tank of the separation chip (B) The separation chip is insoluble from the suspension by rotating the separation chip at the first rotation speed with respect to the rotation shaft outside the chip. Step of separating components (C) The separation chip is rotated at a second rotation speed higher than the first rotation speed with respect to the rotation shaft outside the chip to separate suspension components other than the insoluble components. [14] The separation method according to [13], wherein the centrifugal force obtained at the first rotational speed is 2G to 30G.
[15] The first rotation speed is such that the inclination of the liquid surface in the first liquid storage tank in the separation chip during rotation has an angle of 2 to 27 ° on the outer peripheral side with respect to the rotation axis. The separation method according to [13] or [14], wherein the separation speed is high.
[16] The separation method according to any one of [13] to [15], wherein the centrifugal force obtained at the second rotational speed is three times or more larger than the centrifugal force obtained at the first rotational speed.
[17] The separation method according to any one of [13] to [16], wherein the centrifugal force obtained at the second rotational speed is 50 G or more.
[18] The second rotation speed is such that the inclination of the liquid surface in the first liquid storage tank in the separation chip during rotation has an angle of 0 to 2 ° on the outer peripheral side with respect to the rotation axis. The separation method according to any one of [13] to [17], which is a speed.
[19] The suspension is selected from blood, blood cells, urine, spinal fluid, saliva, sputum, cell suspension, an enzyme reaction solution containing a carrier, an antigen-antibody reaction solution containing a carrier, and a reagent solution containing a carrier. The separation method according to any one of [13] to [18].
[20] The separation method according to any one of [13] to [19], wherein the suspension is blood and the insoluble component is blood cells.
[21] The separation method according to any one of [13] to [19], wherein the suspension is a reagent solution containing a carrier, and the insoluble component is a carrier.

本発明によれば、回転時に働く遠心力および重力を利用することにより、懸濁液から不溶成分以外の成分を効率よく、かつ短時間で分離することができる分離チップ、および該チップを用いる分離方法が提供される。   According to the present invention, by utilizing centrifugal force and gravity acting during rotation, components other than insoluble components can be efficiently separated from the suspension in a short time, and separation using the chips A method is provided.

(本発明の分離チップ)
本発明の分離チップは、チップ外部の回転軸に対し、第1回転速度と第2回転速度とで順次回転させ、遠心力および重力により懸濁液から不溶成分を分離するチップである。
(Separation chip of the present invention)
The separation chip of the present invention is a chip that sequentially rotates at a first rotation speed and a second rotation speed with respect to a rotation shaft outside the chip, and separates insoluble components from the suspension by centrifugal force and gravity.

本発明の分離チップは、チップ外部の回転軸の周囲を回転させて用いるものである。本発明において回転とは、ある中心軸(回転軸)を基準に回ることを意味し、自転に対する公転とも呼ばれることがある。回転の軌道は略円形であればよく、軌道半径については特に限定はない。回転時のチップの方向は、通常は、主面(水平横断面において第1の貯液槽や分離流路が観察できる面)を回転軌道の周方向に向けるものとする。特に、懸濁液流路を設ける場合には、回転中のチップからの懸濁液流出を防止する観点から、懸濁液導入口が回転軸側になるように懸濁液流路が傾いた状態で回転させることが好ましい。例えば図1の分離チップAのように、第1の貯液槽10が最も下に位置するように懸濁液流路13を傾かせた状態で、主面を回転軌道の周方向に向けて回転させる。懸濁液流路の傾きは、回転軸に対し10〜80°、好ましくは20〜50°をなすような位置とすることができる。   The separation chip of the present invention is used by rotating around the rotation shaft outside the chip. In the present invention, rotation means turning around a certain center axis (rotation axis), and is sometimes referred to as revolution with respect to rotation. The rotation trajectory may be substantially circular, and the trajectory radius is not particularly limited. The direction of the tip during rotation is usually such that the main surface (the surface in which the first liquid storage tank and the separation channel can be observed in the horizontal cross section) is oriented in the circumferential direction of the rotating track. In particular, when a suspension channel is provided, the suspension channel is tilted so that the suspension inlet is on the side of the rotation axis from the viewpoint of preventing suspension outflow from the rotating tip. It is preferable to rotate in a state. For example, as in the separation chip A of FIG. 1, the main surface is directed in the circumferential direction of the rotation orbit in a state where the suspension flow path 13 is inclined so that the first liquid storage tank 10 is positioned at the lowest position. Rotate. The inclination of the suspension channel can be set to a position that forms 10 to 80 °, preferably 20 to 50 ° with respect to the rotation axis.

本発明の分離チップの形状は、通常は、主面が立方体または直方体の薄板状である。本発明の分離チップのサイズは、遠心機にセット可能な大きさであればよい。   The shape of the separation chip of the present invention is usually a thin plate having a cubic or rectangular parallelepiped main surface. The size of the separation chip of the present invention may be any size that can be set in a centrifuge.

本発明の分離チップの適用対象は、懸濁液である。懸濁液とは、分離したい物質(固体、液体の別を問わない)が混合する液体であればよく、中でも生体成分の混合液が好ましい。例えば、血液、尿、髄液、唾液、痰、および細胞懸濁液などをはじめとする生体から採取される液体を挙げることができる。また、担体を含む酵素反応液、担体を含む抗原抗体反応液、および担体を含む試薬溶液であっても良い。このうち、血液もしくは担体を含む試薬溶液が好ましく、最も好ましくは血液である。懸濁液を分離チップで回転させることにより、懸濁液中に含まれる不溶成分を分離することができる。不溶成分とは、前記した懸濁液を第1回転速度で回転させると懸濁液の他の成分から分離する成分であり、例えば懸濁液が血液の場合には血球であり、細胞懸濁液の場合には各種細胞であり、担体を含む酵素反応液の場合には担体であり、担体を含む抗原抗体反応液の場合には担体であり、担体を含む試薬溶液の場合には担体である。このうち、本発明の分離チップは、懸濁液としての血液から、血球(赤血球、白血球、血小板などの各種血球)を分離するのに用いられることが最も好ましい。また、懸濁液としての担体を含む試薬溶液から、担体を分離するのに用いられてもよい。   The application target of the separation chip of the present invention is a suspension. The suspension may be a liquid in which a substance to be separated (whether solid or liquid) is mixed, and among them, a mixed liquid of biological components is preferable. For example, liquids collected from a living body including blood, urine, spinal fluid, saliva, sputum, cell suspension and the like can be mentioned. Further, an enzyme reaction solution containing a carrier, an antigen-antibody reaction solution containing a carrier, and a reagent solution containing a carrier may be used. Among these, a reagent solution containing blood or a carrier is preferable, and blood is most preferable. By rotating the suspension with a separation chip, insoluble components contained in the suspension can be separated. An insoluble component is a component that separates from the other components of the suspension when the suspension is rotated at the first rotational speed. For example, when the suspension is blood, it is a blood cell, and is a cell suspension. In the case of a liquid, it is various cells, in the case of an enzyme reaction solution containing a carrier, it is a carrier, in the case of an antigen-antibody reaction solution containing a carrier, it is a carrier, and in the case of a reagent solution containing a carrier, it is a carrier. is there. Among these, the separation chip of the present invention is most preferably used to separate blood cells (various blood cells such as red blood cells, white blood cells, and platelets) from blood as a suspension. It may also be used to separate a carrier from a reagent solution containing the carrier as a suspension.

本発明の分離チップは、上述したように、担体を含む酵素反応液から担体を、担体を含む抗原抗体反応液から担体を、および担体を含む試薬溶液から担体を分離するために用いられてもよい。これにより、担体を含む酵素反応液、担体を含む抗原抗体反応液、および担体を含む試薬溶液中の検体中の被検物質を分析することができる。   As described above, the separation chip of the present invention may be used for separating a carrier from an enzyme reaction solution containing a carrier, a carrier from an antigen-antibody reaction solution containing a carrier, and a carrier from a reagent solution containing the carrier. Good. Thereby, the test substance in the sample in the enzyme reaction solution containing the carrier, the antigen-antibody reaction solution containing the carrier, and the reagent solution containing the carrier can be analyzed.

本発明における被検物質は、タンパク質、糖、脂質、核酸、糖タンパク質、糖脂質などであればよい。例えばサイトカイン、ケモカイン、インターロイキン、アレルゲン、DNA、RNA、抗体、脂質、酵素、その他化学物質等を挙げることができる。特に、本発明における被検物質は抗原または抗体と結合するタンパク質であることが好ましく、より好ましくはサイトカイン/ケモカインである。さらに好ましくは、IL−6、IL−8、TNFである。被検物質の由来生物は問わない。被検物質は1種類であってもよし、2種類以上であってもよい。   The test substance in the present invention may be a protein, sugar, lipid, nucleic acid, glycoprotein, glycolipid, or the like. Examples include cytokines, chemokines, interleukins, allergens, DNA, RNA, antibodies, lipids, enzymes, and other chemical substances. In particular, the test substance in the present invention is preferably a protein that binds to an antigen or an antibody, more preferably a cytokine / chemokine. More preferred are IL-6, IL-8, and TNF. The organism from which the test substance is derived does not matter. The test substance may be one type or two or more types.

検体とは、前記被検物質を含む可能性がある試料をいい、液体であることが好ましい。例えば、血液、尿、髄液、唾液、痰、細胞懸濁液などの体液をはじめとする生体から採取される液体を挙げることができる。   The specimen refers to a sample that may contain the test substance, and is preferably a liquid. For example, liquids collected from living bodies including body fluids such as blood, urine, spinal fluid, saliva, sputum, and cell suspension can be exemplified.

本発明における抗原抗体反応液とは、抗体もしくは抗原、或いは抗体および抗原の両方を含む溶液である。   The antigen-antibody reaction solution in the present invention is a solution containing an antibody or an antigen, or both an antibody and an antigen.

本発明における試薬溶液の試薬とは、化学物質や薬剤を意味する。例えば、被検物質の検出や洗浄等のための薬剤、物質などであり、更に具体的には、蛍光や酵素で標識された標識抗体(二次抗体)、抗原、結合性タンパク質、蛍光基質、洗浄液等を挙げることができる。また、試薬は免疫学的測定において利用される各種化学物質や薬剤などであってもよく、この場合の試薬溶液としては、例えば、抗原を含む溶液、抗体を含む溶液、洗浄液を含む溶液、酵素基質を含む溶液、検体溶液、などであってもよい。   The reagent of the reagent solution in the present invention means a chemical substance or a drug. For example, a drug or substance for detection or washing of a test substance, and more specifically, a labeled antibody (secondary antibody) labeled with fluorescence or an enzyme, an antigen, a binding protein, a fluorescent substrate, A cleaning liquid etc. can be mentioned. In addition, the reagent may be various chemical substances or drugs used in immunological measurement. Examples of the reagent solution in this case include a solution containing an antigen, a solution containing an antibody, a solution containing a washing solution, and an enzyme. It may be a solution containing a substrate, a specimen solution, or the like.

また、本発明における試薬溶液としては、具体的には、検体のほかに、ブロッキング溶液、希釈液、変性剤、標識抗体、標識抗原、未標識抗体、未標識抗原、標識物質、発光基質、蛍光基質、発色基質、過酸化水素水、洗浄液、タンパク質変性剤、細胞溶解液、酵素溶液、標識核酸、未標識核酸、プライマー、プローブ、アビジン、ストレプトアビジン、酵素溶液、緩衝液、pH調製溶液、ハイブリダイゼーション溶液、酵素反応停止液等から選択されたものを含む溶液を挙げることができる。   The reagent solution in the present invention specifically includes a blocking solution, a diluent, a denaturing agent, a labeled antibody, a labeled antigen, an unlabeled antibody, an unlabeled antigen, a labeled substance, a luminescent substrate, a fluorescence in addition to a specimen. Substrate, chromogenic substrate, hydrogen peroxide solution, washing solution, protein denaturant, cell lysate, enzyme solution, labeled nucleic acid, unlabeled nucleic acid, primer, probe, avidin, streptavidin, enzyme solution, buffer solution, pH adjustment solution, high Examples include a solution containing a solution selected from a hybridization solution, an enzyme reaction stop solution and the like.

本発明における担体の形状は、球状、楕円球状などのマイクロビーズのほか、円柱、多角柱などのいわゆるマイクロロッド、板状のマイクロプレートであってもよい。   The shape of the carrier in the present invention may be a so-called microrod such as a cylinder or a polygonal column, or a plate-like microplate, in addition to spherical or elliptical microbeads.

担体のサイズは、反応室および分離流路をはじめとする流路のサイズによるが、担体の形状にかかわらず、短径が1〜1000μm、好ましくは10〜200μmの範囲であることが好ましい。   The size of the carrier depends on the size of the channel including the reaction chamber and the separation channel, but the minor axis is preferably in the range of 1 to 1000 μm, preferably 10 to 200 μm, regardless of the shape of the carrier.

担体の材料は特に限定されず、ガラス、セラミック(例えばイットリウム部分安定化ジルコニア)、金属(例えば金、白金、ステンレス)、樹脂(例えばナイロンやポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリルアミド)、アガロース等を用いることができるが、この中でも樹脂、特にポリスチレンが好ましい。   The material of the carrier is not particularly limited, and glass, ceramic (eg, yttrium partially stabilized zirconia), metal (eg, gold, platinum, stainless steel), resin (eg, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylamide), agarose Of these, resins, particularly polystyrene, are preferred.

各担体の形状、サイズ、素材は均一であってもよいし、多様であってもよい。また、担体のすべてに抗原および/または抗体が結合されている必要はなく、何も結合しない担体が一部含まれていてもよい。   The shape, size and material of each carrier may be uniform or various. Moreover, it is not necessary that the antigen and / or antibody be bound to all of the carriers, and a portion of the carrier that does not bind anything may be included.

本発明における担体を含む酵素反応液、担体を含む抗原抗体反応液、および担体を含む試薬溶液において、担体は、抗原および/または抗体が結合した担体であることが好ましい。担体に結合させる抗原および/または抗体は、種々の抗体、FabフラグメントやF(ab')2フラグメントのような抗体の抗原結合性断片、並びに種々の抗原などの中から、免疫分析における検体中の被検物質に特異的に結合する抗原や抗体を適宜選択することができ、1種類であっても、また複数であってもよい。抗原や抗体の担体への結合密度、結合数、結合様式などに特に制限はない。   In the enzyme reaction solution containing the carrier, the antigen-antibody reaction solution containing the carrier, and the reagent solution containing the carrier in the present invention, the carrier is preferably a carrier to which the antigen and / or antibody is bound. Antigens and / or antibodies to be bound to the carrier can be selected from various antibodies, antigen-binding fragments of antibodies such as Fab fragments and F (ab ′) 2 fragments, various antigens, and the like in samples in immunoassays. Antigens and antibodies that specifically bind to the test substance can be appropriately selected, and may be one kind or plural. There are no particular restrictions on the binding density, number of bindings, binding mode, etc. of the antigen or antibody to the carrier.

担体に抗原および/または抗体を結合させる方法は、例えば、担体と抗原や抗体とを緩衝液等の溶液中で混合し接触し結合させる方法によることができる。接触による結合は、通常1時間〜24時間(日)、低温、一般には4〜37℃の条件で、必要に応じて攪拌しながら実施することができる。得られた担体は、使用前に緩衝液、洗浄液等で洗浄してもよい。尚、結合方法はこれに限定されず、例えば抗原や抗体と担体とを親水性ポリマー(ポリエチレンイミン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリスルホン酸ナトリウム等)を含む架橋剤を使って化学的に結合させる方法などを利用することもできる。   The antigen and / or antibody can be bound to the carrier by, for example, a method in which the carrier and the antigen or antibody are mixed in a solution such as a buffer and contacted to bind. Bonding by contact can be carried out usually under conditions of 1 hour to 24 hours (days) at a low temperature, generally 4 to 37 ° C., with stirring as necessary. The obtained carrier may be washed with a buffer solution, a washing solution or the like before use. The binding method is not limited to this. For example, a method of chemically binding an antigen or antibody and a carrier using a crosslinking agent containing a hydrophilic polymer (polyethyleneimine, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, sodium polysulfonate, etc.). Etc. can also be used.

このように、本発明の分離チップに担体を含む酵素反応液、担体を含む抗原抗体反応液、および担体を含む試薬溶液を適用することにより、酵素反応液、試薬もしくは抗原抗体反応液中に懸濁、分散した状態の懸濁液から、担体(不溶成分)と不溶成分以外の成分とを分離することができる。   Thus, by applying an enzyme reaction solution containing a carrier, an antigen-antibody reaction solution containing a carrier, and a reagent solution containing a carrier to the separation chip of the present invention, it is suspended in the enzyme reaction solution, reagent or antigen-antibody reaction solution. From the turbid and dispersed suspension, the carrier (insoluble component) and components other than the insoluble component can be separated.

この際、担体量を多くすることでプレートを用いた免疫学的測定より大きい表面積を使用することができ、反応時間を短くすることができるという効果がある。さらに、光学的な検出を行う場合、担体を含む懸濁液のままだと、検出位置に担体が存在することで、担体による光の散乱、吸収、自家蛍光が生じ、測定のばらつきやノイズが生じるが、本発明の分離チップを用いて担体と溶液を分離し、溶液のみで検出を行うことでばらつきを抑えるもしくはノイズ源を無くすことができる。   At this time, by increasing the amount of the carrier, a surface area larger than the immunological measurement using the plate can be used, and the reaction time can be shortened. Furthermore, when performing optical detection, if the suspension containing the carrier is left as it is, the presence of the carrier at the detection position causes light scattering, absorption, and autofluorescence by the carrier, resulting in measurement variations and noise. However, by using the separation chip of the present invention to separate the carrier and the solution and performing detection using only the solution, variation can be suppressed or a noise source can be eliminated.

以下、本発明の分離チップを図面を参照しながら説明する。図1〜図9は、本発明の各実施例の分離チップを主面側から見た断面図である。図1〜図9は、いずれもチップの左側に回転軸を有する分離チップである。また、特に図1〜図3および図6は、実際分離チップを回転させる際の、軌道の周方向から見た際の状態で示したものである。   The separation chip of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1-9 is sectional drawing which looked at the isolation | separation chip | tip of each Example of this invention from the main surface side. 1 to 9 are separation chips each having a rotating shaft on the left side of the chip. Further, FIGS. 1 to 3 and 6 are particularly shown in a state when viewed from the circumferential direction of the track when the separation tip is actually rotated.

本発明の分離チップは、第1の貯液槽と分離流路とを有する。第1の貯液槽は、導入された懸濁液を蓄液すると共に、懸濁液から遠心力および重力により分離された不溶成分を保持するための液槽であり、分離流路は、懸濁液中の不溶成分以外の成分を、主にチップを第2回転速度で回転させた際の遠心力および重力により流出させるためのものである。   The separation chip of the present invention has a first liquid storage tank and a separation channel. The first liquid storage tank is a liquid tank for storing the introduced suspension and holding insoluble components separated from the suspension by centrifugal force and gravity. The components other than the insoluble components in the suspension are mainly caused to flow out by centrifugal force and gravity when the chip is rotated at the second rotational speed.

第1の貯液槽のサイズは、懸濁液を蓄積するのに十分な容積があればよく、例えば懸濁液20μL〜50mLを蓄積できる程度であればよい。また、第1の貯液槽は懸濁液を第1の貯液槽に注入するための開口部に直接的或いは間接的に接続されるものであり、後述のように回転の際の液漏れ防止や、溶液注入の際の操作性等の観点から、開口部に懸濁液流路を介して連結されることが好ましい。   The size of the first liquid storage tank only needs to have a sufficient volume for storing the suspension, and may be, for example, a capacity capable of storing 20 μL to 50 mL of the suspension. The first liquid storage tank is connected directly or indirectly to the opening for injecting the suspension into the first liquid storage tank. From the viewpoint of prevention, operability at the time of solution injection, and the like, it is preferable to be connected to the opening via a suspension channel.

第1の貯液槽は、懸濁液の不溶成分を遠心力および重力により分離して保持する。すなわち、第1の貯液槽に導入された懸濁液が、チップが回転することにより遠心力および重力の働きにより不溶成分が分離され、これが、第1の貯液槽の一部に保持される。このため、第1の貯液槽は、不溶成分を保持するための保持領域をその一部に備えることが望ましい。保持領域の位置は、分離流路の接続部よりもチップの回転軸に対し外周側、言い換えれば、分離チップ回転の際の遠心力および重力による加圧方向側に突出して形成されるものであってもよい。   The first liquid storage tank separates and holds insoluble components of the suspension by centrifugal force and gravity. That is, the suspension introduced into the first liquid storage tank separates insoluble components by the action of centrifugal force and gravity as the chip rotates, and this is held in a part of the first liquid storage tank. The For this reason, it is desirable that the first liquid storage tank includes a holding region for holding an insoluble component in a part thereof. The position of the holding region is formed so as to protrude to the outer peripheral side with respect to the rotation axis of the chip from the connection portion of the separation flow path, in other words, to the pressure direction side due to centrifugal force and gravity when the separation chip rotates. May be.

図1の分離チップAでは、第1の貯液槽10は、主面から見てチップの回転軸側の下方に設けられている。保持領域11は、回転軸に対し外周側に突出して形成されている。   In the separation chip A of FIG. 1, the first liquid storage tank 10 is provided below the rotation axis side of the chip as viewed from the main surface. The holding region 11 is formed so as to protrude to the outer peripheral side with respect to the rotation shaft.

一方、分離流路は、前述した第1の貯液槽に接続され、該接続位置から上方に、かつ、第1の回転速度に於ける遠心力と重力の合力に垂直な方向より内周側に延伸する。これにより、第1の回転速度において、分離流路から懸濁液が流出することなく、遠心力と重力の合力を利用して懸濁液中の不溶成分を分離することができる。図1の分離チップAでは、分離流路20はチップの回転軸側の下部に位置する第1の貯液槽への接続部21から、チップの斜め上方の外周縁22に開口している。   On the other hand, the separation flow path is connected to the first liquid storage tank described above, upward from the connection position, and on the inner peripheral side from the direction perpendicular to the resultant force of the centrifugal force and gravity at the first rotational speed. Stretch to. Thus, at the first rotation speed, the insoluble component in the suspension can be separated using the resultant force of centrifugal force and gravity without flowing out of the separation channel. In the separation chip A of FIG. 1, the separation flow path 20 opens from the connection portion 21 to the first liquid storage tank located at the lower part on the rotation axis side of the chip to the outer peripheral edge 22 obliquely above the chip.

分離流路と第1の貯液槽の接続部は、第1の回転速度に於ける前記不溶成分と、不溶成分以外の成分との界面よりも内周側に位置することが望ましい。これにより、懸濁液から不溶成分以外の成分のみを効率的に分離することができる。   The connection portion between the separation channel and the first liquid storage tank is preferably located on the inner peripheral side with respect to the interface between the insoluble component and the component other than the insoluble component at the first rotational speed. Thereby, only components other than insoluble components can be efficiently separated from the suspension.

第1の回転速度に於ける前記不溶成分と不溶成分以外の成分との界面とは、本発明の分離チップを第1の回転速度により回転させた際に、分離チップにかかる遠心力および重力により懸濁液から分離される不溶成分と、懸濁液中の不溶成分以外の成分とに分離されるが、この2つの層の間の界面を意味する。懸濁液の不溶成分は、下層を形成し、不溶成分以外の成分が上層を形成するため、界面はその間に形成される。尚、不溶成分とそれ以外の成分の界面が形成される時期については懸濁液における不溶成分の濃度や比重、懸濁液の種類にもより異なり、第1の回転速度に達した時点で通常は形成されるが、第1の回転速度に達して少し時間が経ってから形成されることもある。   The interface between the insoluble component and the component other than the insoluble component at the first rotation speed is due to the centrifugal force and gravity applied to the separation chip when the separation chip of the present invention is rotated at the first rotation speed. It is separated into an insoluble component separated from the suspension and a component other than the insoluble component in the suspension, which means an interface between the two layers. The insoluble component of the suspension forms the lower layer, and components other than the insoluble component form the upper layer, so that the interface is formed therebetween. Note that the timing at which the interface between the insoluble component and the other components is formed differs depending on the concentration and specific gravity of the insoluble component in the suspension and the type of the suspension, and usually when the first rotational speed is reached. Is formed, but it may be formed after a while after the first rotational speed is reached.

前記界面よりも内周側に位置する、とは、本発明の分離チップが回転する際に、分離流路と第1の貯液槽の接続部の方が前記界面よりも回転軸に近い側に位置することを意味する。   When the separation chip of the present invention rotates, the connection portion between the separation channel and the first liquid storage tank is closer to the rotation axis than the interface. Means to be located in

図8(第1の回転速度により回転させた場合の一例)の分離チップGに示すように、分離流路の第1の貯液槽への接続部21は、第1の貯液槽10中の点部分の懸濁液の、上層(薄色部分)の不溶成分以外の成分と、下層(濃色部分)の不溶成分との界面よりも、チップの回転軸寄りに位置しており、不溶成分以外の成分のみを遠心力および重力により前記分離流路に流入させることができる。   As shown in the separation chip G in FIG. 8 (an example when rotated at the first rotational speed), the connection portion 21 of the separation channel to the first liquid storage tank is in the first liquid storage tank 10. In the suspension of the point part of the chip, it is located closer to the rotation axis of the chip than the interface between the components other than the insoluble component of the upper layer (light colored part) and the insoluble component of the lower layer (dark colored part), and is insoluble Only components other than the components can flow into the separation channel by centrifugal force and gravity.

また、分離流路の一部は、第1の回転速度における懸濁液の液面を含む平面よりも内周側に位置することが望ましい。これにより、第1の回転速度において、遠心力と重力の合力を利用して懸濁液および懸濁液中の不溶成分を、流路から漏液させることなく効率的に分離することができる。   Further, it is desirable that a part of the separation channel is located on the inner peripheral side with respect to the plane including the liquid level of the suspension at the first rotational speed. Thus, at the first rotation speed, the suspension and the insoluble component in the suspension can be efficiently separated without causing leakage from the flow path by utilizing the resultant force of centrifugal force and gravity.

第1の回転速度における懸濁液の液面とは、第1の回転速度で分離チップを回転させた際に懸濁液が第1の貯液槽もしくは懸濁液流路内に形成する液面を意味する。また、前記懸濁液の液面を含む平面、とは、液面が平坦の場合はそのまま液面を意味し、液面が平面以外の場合は、流路中央での液面の接線を意味する。
尚、流路に進入する液は、第1の回転速度による回転を開始してから間もない時点では懸濁液であるが、第1の回転速度による回転により不溶成分の分離が進むに従い、液中の不溶以外の成分の割合が徐々に増加し、場合によっては不溶成分以外の成分のみとなっていることもあり得る。
The liquid level of the suspension at the first rotational speed is the liquid that the suspension forms in the first liquid storage tank or suspension channel when the separation chip is rotated at the first rotational speed. Means a face. The plane including the liquid level of the suspension means the liquid level as it is when the liquid level is flat, and means the tangent of the liquid level at the center of the flow path when the liquid level is not flat. To do.
The liquid that enters the flow path is a suspension at a point in time immediately after starting rotation at the first rotation speed, but as the insoluble component is separated by rotation at the first rotation speed, The ratio of components other than insoluble components in the liquid gradually increases, and in some cases, only components other than insoluble components may be present.

分離流路の一部が、前記懸濁液の液面を含む平面よりも内周側に位置する、とは、本発明の分離チップが第1の回転速度で回転する際に、分離流路の一部、例えば分離流路と第1の貯液槽との接続部〜分離流路の中間点(前記接続部と流路の終点との中間点)より後半にかけての部分が、前記平面よりも回転軸側に位置することを意味する。言い換えれば、チップの主面から観察した場合に、前記懸濁液もしくは不溶成分以外の成分が分離流路の途中までしか流入しておらず終点に達していないことを意味している。   A part of the separation channel is located on the inner peripheral side of the plane including the liquid level of the suspension. When the separation chip of the present invention rotates at the first rotation speed, the separation channel Part of the separation channel, for example, the portion from the connection point between the separation channel and the first liquid storage tank to the intermediate point of the separation channel (intermediate point between the connection part and the end point of the channel) to the latter half is from the plane. Is also located on the rotating shaft side. In other words, when observed from the main surface of the chip, it means that components other than the suspension or the insoluble component have flowed only halfway through the separation channel and have not reached the end point.

図1の分離チップA、図2の分離チップB、図3の分離チップCのそれぞれの分離流路20の後半部分は、第1回転速度での回転時の液面(1)よりも回転軸の内周側に位置している。すなわち、分離流路20の傾きは液面(1)の傾きよりも大きいものとなっており、液面(1)は、分離流路20の途中の地点aまで達しているので、分離流路の終点から懸濁液もしくは不溶成分以外の成分があふれ出すことがない。   The separation channel 20 of the separation chip A of FIG. 1, the separation chip B of FIG. 2, and the separation chip C of FIG. 3 have a rotational axis that is more rotational than the liquid level (1) during rotation at the first rotational speed. It is located on the inner circumference side. That is, the inclination of the separation channel 20 is larger than the inclination of the liquid level (1), and the liquid level (1) reaches the point a in the middle of the separation channel 20, so the separation channel No components other than the suspension or insoluble components will overflow from the end point.

更に、分離流路は、前記第2の回転速度における前記懸濁液の液面よりも外周側まで延伸していることが望ましい。これにより、第1の回転速度における回転において分離された不溶成分以外の成分を、第2の回転速度における回転により確実に回収することができる。   Further, it is desirable that the separation channel extends to the outer peripheral side with respect to the liquid level of the suspension at the second rotational speed. Thereby, components other than the insoluble component separated in the rotation at the first rotation speed can be reliably recovered by the rotation at the second rotation speed.

前記第2の回転速度における前記懸濁液の液面、とは、第2の回転速度で分離チップを回転させた際に懸濁液(通常は、第1の回転速度で不溶成分から分離された、懸濁液の不溶成分以外の成分)が第1の貯液槽もしくは懸濁液流路内に形成する液面を意味する。また、前記液面を含む平面、とは、液面が平面の場合はそのまま液面を意味し、液面が平面以外の場合は、上述したのと同様に流路中央での液面の接線を意味する。   The liquid level of the suspension at the second rotational speed refers to the suspension (usually separated from insoluble components at the first rotational speed when the separation chip is rotated at the second rotational speed. In addition, it means a liquid surface formed in the first liquid storage tank or the suspension flow path by a component other than the insoluble component of the suspension. Further, the plane including the liquid level means the liquid level as it is when the liquid level is flat, and when the liquid level is other than the plane, the tangent of the liquid level at the center of the flow path is the same as described above. Means.

分離流路が前記第2の回転速度における前記懸濁液の液面よりも外周側まで延伸している、とは、本発明の分離チップが第2の回転速度で回転する際に、分離流路の一部、例えば分離流路と第1の貯液槽との接続部以外の部分、好ましくは分離流路の終点を含む部分よりも、前記液面の方が回転軸側に位置することを意味する。言い換えれば、チップの主面から観察した場合に、前記懸濁液、すなわち不溶成分以外の成分が分離流路の終点に達していることを意味している。   The separation flow path extends to the outer peripheral side from the liquid level of the suspension at the second rotation speed. When the separation chip of the present invention rotates at the second rotation speed, the separation flow The liquid surface is positioned closer to the rotating shaft than a part of the path, for example, a part other than the connection part between the separation channel and the first liquid storage tank, preferably a part including the end point of the separation channel. Means. In other words, when observed from the main surface of the chip, it means that the suspension, that is, the components other than the insoluble component, has reached the end point of the separation channel.

図1の分離チップA、図2の分離チップB、図3の分離チップCのそれぞれの分離流路20は、第2回転速度での回転時の液面(2)よりも外周側まで延伸している。すなわち、分離流路20の傾きは水平面に対する液面(2)の傾きよりも小さいものとなっている。すなわち、液面(2)は、分離流路20の終点22まで達しているので、分離流路の終点から不溶成分以外の成分を取り出すことができる。
懸濁液から取り出される不溶成分以外の成分は、不溶成分以外の成分全量である必要はなく、その一部を取り出すことができればよい。
The separation flow path 20 of each of the separation chip A in FIG. 1, the separation chip B in FIG. 2, and the separation chip C in FIG. 3 extends to the outer peripheral side from the liquid surface (2) during rotation at the second rotational speed. ing. That is, the inclination of the separation channel 20 is smaller than the inclination of the liquid level (2) with respect to the horizontal plane. That is, since the liquid level (2) reaches the end point 22 of the separation channel 20, components other than the insoluble component can be taken out from the end point of the separation channel.
The components other than the insoluble components taken out from the suspension do not need to be the total amount of the components other than the insoluble components, and only a part of them can be taken out.

分離流路は、上述のように、第1の貯液槽との接続位置から上方に、かつ、第1の回転速度に於ける遠心力と重力の合力に垂直な方向より内周側に延伸することが必要であるが、分離チップの回転軸よりもやや外周方向に延伸することが好ましい。具体的には、分離流路の分離チップの回転軸に対する角度は、実際に用いる第1の回転速度に於ける遠心力に応じて定めることができ、該遠心力と重力の合力の方向とすることが好ましい。例えば、第1の回転速度において2G以下の遠心力を与える場合は、分離流路の分離チップの回転軸に対する角度を27°以下とすることが好ましい。また、第1の回転速度において5G以下の遠心力を与える場合は、分離流路の分離チップの回転軸に対する角度を12°以下とすることが好ましい。さらに、第1の回転速度において10G以下の遠心力を与える場合は、分離流路の分離チップの回転軸に対する角度を6°以下とすることが好ましい。さらに、第1の回転速度において30G以下の遠心力を与える場合は、分離流路の分離チップの回転軸に対する角度を2°以下とすることが好ましい。更に最も望ましくは、上記分離流路の回転軸に対する角度が0〜5°、中でも1〜2°の角度をなすものとすることができる。
図1の分離チップA,図2の分離チップB、図3の分離チップCのそれぞれの分離流路20は、分離チップの回転軸(図の分離チップに対し鉛直方向)に対し、ごく僅かに外周に向かって延伸している。
As described above, the separation channel extends upward from the connection position with the first liquid storage tank, and extends inward from the direction perpendicular to the resultant force of centrifugal force and gravity at the first rotational speed. Although it is necessary, it is preferable to extend in the outer peripheral direction slightly from the rotation axis of the separation chip. Specifically, the angle of the separation channel with respect to the rotation axis of the separation chip can be determined according to the centrifugal force at the first rotational speed that is actually used, and is the direction of the resultant force of the centrifugal force and gravity. It is preferable. For example, when a centrifugal force of 2 G or less is applied at the first rotation speed, the angle of the separation channel with respect to the rotation axis of the separation chip is preferably 27 ° or less. In addition, when a centrifugal force of 5 G or less is applied at the first rotation speed, the angle of the separation channel with respect to the rotation axis of the separation chip is preferably 12 ° or less. Furthermore, when a centrifugal force of 10 G or less is applied at the first rotation speed, the angle of the separation channel with respect to the rotation axis of the separation chip is preferably 6 ° or less. Furthermore, when a centrifugal force of 30 G or less is applied at the first rotational speed, the angle of the separation channel with respect to the rotation axis of the separation chip is preferably 2 ° or less. More preferably, the angle of the separation channel with respect to the rotation axis is 0 to 5 °, and more preferably 1 to 2 °.
The separation flow path 20 of each of the separation chip A in FIG. 1, the separation chip B in FIG. 2, and the separation chip C in FIG. 3 is very slightly with respect to the rotation axis of the separation chip (perpendicular to the separation chip in the figure). It extends toward the outer periphery.

分離流路の外周側の末端においては、後述のような第2の貯液槽を接続することにより、懸濁液の不溶成分以外の成分の回収が容易になるので好ましい。一方、図2の分離チップBおよび図3の分離チップCでは、分離流路20は、接続部21からチップの斜め上方へ向かうが、開口部31と第2の貯液槽30とに連通する排液流路32に接続する。   At the end of the separation channel on the outer peripheral side, it is preferable to connect a second liquid storage tank as will be described later, since it becomes easy to collect components other than the insoluble components of the suspension. On the other hand, in the separation chip B of FIG. 2 and the separation chip C of FIG. 3, the separation flow path 20 goes obliquely upward from the connection portion 21 but communicates with the opening 31 and the second storage tank 30. Connect to the drainage flow path 32.

分離流路は、その途中に分離流路の外周側に突出したトラップを有することにより、分離流路内の流れを調節すると同時に、該分離流路に僅かに混入した前記不要成分などを捕捉し、下流の第2の貯液槽に流出するのを防ぐことができるので好ましい。トラップは分離流路の途中の任意の部位、好ましくは後半部分に設けることができる。例えば図4の分離チップDには、トラップ23が、分離流路20の、排液流路32への接続部に近い側に設けられている。   The separation flow path has a trap protruding in the middle of the separation flow path to adjust the flow in the separation flow path, and at the same time, captures the unnecessary components slightly mixed in the separation flow path. It is preferable because it can be prevented from flowing out to the second storage tank downstream. The trap can be provided at an arbitrary position in the middle of the separation channel, preferably at the latter half. For example, in the separation chip D of FIG. 4, the trap 23 is provided on the side of the separation channel 20 close to the connection part to the drainage channel 32.

分離流路の形状やサイズは、分離流路全体が管形状であればよく、分離流路全体を通じて一定でなくともよい。横断面の形状は円、多角形等特に限定されない。横断面のサイズについても、およそ一定であればよく、懸濁液の不溶成分以外の成分が通過可能なサイズで適宜調整することができる。また、毛管現象によるチップ回転前の分離流路への懸濁液進入を防止するため、横断面のサイズをある程度確保することが好ましい。例えば、短径(円の場合は直径、多角形の場合は中心を通る最も短い径を意味するものとする。)は通常10μm〜10mm、好ましくは500μm〜5mmの範囲とすることができる。   The shape and size of the separation channel need only be tube-shaped as a whole and may not be constant throughout the separation channel. The shape of the cross section is not particularly limited, such as a circle or a polygon. The size of the cross section may be approximately constant, and can be adjusted as appropriate so that components other than the insoluble components of the suspension can pass through. In order to prevent the suspension from entering the separation channel before tip rotation due to capillary action, it is preferable to secure a certain size of the cross section. For example, the short diameter (in the case of a circle, the diameter means the shortest diameter passing through the center in the case of a polygon) is usually 10 μm to 10 mm, preferably 500 μm to 5 mm.

また、分離流路は必ずしも全部が直線でなくともよく、その一部または全部が曲線や凹凸を描いていてもよい。例えば、図5の分離チップEに示すように、分離流路20のうち第2の貯液槽側の一部24が曲線を描いていてもよい。また、図6の分離チップFに示すように、分離流路20の終端部25において折れ曲がっていてもよい。   In addition, the separation flow path does not necessarily have to be a straight line, and a part or all of the separation flow path may draw a curve or an unevenness. For example, as shown in the separation chip E of FIG. 5, a part 24 on the second storage tank side of the separation channel 20 may draw a curve. Further, as shown in the separation chip F in FIG. 6, the separation channel 20 may be bent at the end portion 25.

このように分離流路全体が直線でない場合にも、既に説明したように、分離流路と第1の貯液槽の接続部が、第1の回転速度に於ける前記不溶成分と、不溶成分以外の成分との界面よりも内周側に位置すること、分離流路の一部が第1の回転速度における前記懸濁液の液面を含む平面よりも内周側に位置すること、および、分離流路が第2の回転速度における前記懸濁液の液面よりも外周側まで延伸していること、のそれぞれが好ましい点については言うまでもない。そして、具体的には分離流路のうち最も回転軸に近い部分と第1の貯液槽との接続部分とを結んだ直線を基準として、その直線と分離チップの回転軸とがなす角度が、上述の所定の角度となることが好ましい。   Thus, even when the entire separation channel is not a straight line, as described above, the connection portion between the separation channel and the first liquid storage tank has the insoluble component and the insoluble component at the first rotational speed. Located on the inner peripheral side of the interface with the other components, a part of the separation channel being located on the inner peripheral side than the plane including the liquid level of the suspension at the first rotational speed, and Needless to say, each of the separation channels is preferably extended to the outer peripheral side of the liquid surface of the suspension at the second rotational speed. Specifically, the angle formed by the straight line and the rotation axis of the separation chip is based on a straight line connecting the portion of the separation flow channel closest to the rotation axis and the connection portion of the first liquid storage tank. The above-mentioned predetermined angle is preferable.

前記する第1の貯液槽の開口部は、第1の貯液槽に直接設けることもできるが、懸濁液を注入するための開口部と前記開口部と前記第1の貯液槽とを連結する懸濁液流路を有するものとすることにより、第1の貯液槽への懸濁液の導入が容易になる。   The opening of the first liquid storage tank can be provided directly in the first liquid storage tank, but the opening for injecting the suspension, the opening, and the first liquid storage tank By having the suspension flow path connecting the two, the suspension can be easily introduced into the first liquid storage tank.

懸濁液流路は、前記分離流路への成分の流入を妨げない位置に設けることができ、例えば、前記第1の貯液槽において、前記分離流路と10〜80°、好ましくは20〜60°の角度で交差するように設けることができる。また、チップ外形が直方体(長方形)である場合、懸濁液流路は、チップの回転軸側の辺縁に略平行な直線状となるように設けることができる。   The suspension channel can be provided at a position that does not hinder the inflow of components into the separation channel. For example, in the first liquid storage tank, the suspension channel is 10 to 80 °, preferably 20 °. It can be provided to intersect at an angle of ~ 60 °. Further, when the chip outer shape is a rectangular parallelepiped (rectangular), the suspension flow path can be provided so as to be a straight line substantially parallel to the edge on the rotation axis side of the chip.

懸濁液流路の形状やサイズも、懸濁液流路全体が管形状であればよく、一定でなくともよい。横断面の形状は円、多角形等特に限定されない。横断面のサイズについても、およそ一定であればよいが、懸濁液流路は懸濁液の導入や、分離チップ回転後の不溶成分の回収を容易にする観点から、前記分離流路と比較して幅を広く取ることが好ましい。例えば、短径(円の場合は直径、多角形の場合は中心を通る最も短い径を意味するものとする。)が通常1mm〜20mm、好ましくは3mm〜9mmの範囲とすることができる。   The shape and size of the suspension channel need only be tube-shaped as a whole and may not be constant. The shape of the cross section is not particularly limited, such as a circle or a polygon. The size of the cross section may be approximately constant, but the suspension channel is compared with the separation channel from the viewpoint of facilitating introduction of the suspension and recovery of insoluble components after rotation of the separation chip. Therefore, it is preferable to take a wide width. For example, the short diameter (in the case of a circle, the diameter means the shortest diameter passing through the center in the case of a polygon) is usually in the range of 1 mm to 20 mm, preferably 3 mm to 9 mm.

図1〜5の各実施例の分離チップA〜Eでは、懸濁液流路13が、チップの回転軸側の辺縁に略平行な直線状をなして設けられている。懸濁液流路13は、第1の貯液槽10と接続し、接続部分で分離流路20と交差している。   In the separation chips A to E of the embodiments of FIGS. 1 to 5, the suspension channel 13 is provided in a straight line substantially parallel to the edge on the rotation axis side of the chip. The suspension flow path 13 is connected to the first liquid storage tank 10 and intersects the separation flow path 20 at the connection portion.

一方、懸濁液流路を設けずに、懸濁液導入口を第1の貯液槽に直接設けてもよい。懸濁液導入口は、懸濁液の漏液を防止する観点から、第1の貯液槽の懸濁液の液面が達しない部分に設けることが望ましい。具体的には、第1の貯液槽の、分離流路の接続部よりもチップの回転軸に対し内周側、かつチップの回転軸に対し鉛直上方に設けることができる。   On the other hand, the suspension inlet may be provided directly in the first liquid storage tank without providing the suspension flow path. The suspension inlet is preferably provided in a portion where the liquid level of the suspension of the first liquid storage tank does not reach from the viewpoint of preventing leakage of the suspension. Specifically, the first liquid storage tank can be provided on the inner peripheral side with respect to the rotation axis of the chip and vertically above the rotation axis of the chip with respect to the connection portion of the separation channel.

図6に示す分離チップFでは、第1の貯液槽10に懸濁液導入口14が設けられている。懸濁液導入口14は、チップの上方に位置し、また、第1の回転速度における懸濁液の液面(1)および第2の回転速度における懸濁液の液面(2)よりも内周側に位置している。   In the separation chip F shown in FIG. 6, a suspension inlet 14 is provided in the first liquid storage tank 10. The suspension inlet 14 is located above the chip and is more than the liquid level (1) of the suspension at the first rotational speed and the liquid level (2) of the suspension at the second rotational speed. Located on the inner circumference.

本発明の分離チップにおいては、不溶成分以外の懸濁液の成分を保持するための第2の貯液槽を有するものとすることにより、回収が容易になるので好ましい。この第2の貯液槽は、前記分離流路を介して第1の貯液槽と連通するものである。第2の貯液槽は、分離流路の終端部に位置させることができる。
例えば、図2の分離チップBでは、分離流路20の最終端に第2の貯液槽30が連結して設けられている。また、図6の分離チップFにおいても、分離流路20の終端部25が折れ曲がっておりその先に第2の貯液槽30が設けられており、図示しないが第2の貯液槽30の任意の部分に不溶成分以外の成分を回収するための開口部が設けられる。
In the separation chip of the present invention, it is preferable to have the second liquid storage tank for holding the components of the suspension other than the insoluble components because the recovery becomes easy. The second liquid storage tank communicates with the first liquid storage tank via the separation channel. The second liquid storage tank can be located at the end of the separation channel.
For example, in the separation chip B of FIG. 2, the second liquid storage tank 30 is connected to the final end of the separation channel 20. Also in the separation chip F of FIG. 6, the end portion 25 of the separation flow path 20 is bent, and a second liquid storage tank 30 is provided at the end thereof. An opening for collecting components other than the insoluble components is provided at an arbitrary portion.

また、第2の貯液槽と分離流路とは、排液流路により接続されているものであってもよく、これにより、チップ回転停止時の、不溶成分以外の懸濁液の成分の、分離流路への逆流を防ぐことができる。
例えば、図3の分離チップCでは、分離流路20の右上方末端に排液流路32が接続されている。排液流路32は、懸濁液流路13と略平行にチップの上方から下方へ延伸している。排液流路32の下方末端には、第2の貯液槽30が設けられており、上方末端には、開口部31が設けられている。
In addition, the second liquid storage tank and the separation channel may be connected by a drainage channel, whereby the suspension components other than the insoluble component when the tip rotation is stopped. , Back flow to the separation channel can be prevented.
For example, in the separation chip C of FIG. 3, the drainage channel 32 is connected to the upper right end of the separation channel 20. The drainage channel 32 extends from the top to the bottom of the chip substantially parallel to the suspension channel 13. A second liquid storage tank 30 is provided at the lower end of the drainage flow path 32, and an opening 31 is provided at the upper end.

前記分離流路と前記排液流路の接続部分は、角度10〜80°をなすことが好ましい。排液流路は、図3に示すように、懸濁液流路と略平行に位置させることができる。排液流路を設ける場合、第2の貯液槽は、図4の分離チップDのように、分離チップの回転軸から遠い方の辺縁の角部分に位置させることができる。   The connecting portion between the separation channel and the drainage channel preferably forms an angle of 10 to 80 °. As shown in FIG. 3, the drainage channel can be positioned substantially parallel to the suspension channel. When the drainage flow path is provided, the second liquid storage tank can be positioned at the corner portion of the edge farther from the rotation axis of the separation chip, like the separation chip D of FIG.

本発明の分離チップの材料は、透明材料であることが、外部から観察が可能となるので好ましい。透明材料としては、ポリメチルメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ABS樹脂、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、フッ素樹脂、シリコン等の樹脂、それらの高分子化合物を含む共重合体あるいは複合体;石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、ソーダガラス、ホウ酸ガラス、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス類およびその複合体;表面を絶縁材料で被覆した金属及びその複合体、セラミックス及びその複合体等が好ましく用いられる。このうち、ポリメチルメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネートが特に好ましく用いられる。   The material of the separation chip of the present invention is preferably a transparent material because observation can be performed from the outside. Transparent materials include polymethyl methyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, polypropylene, polyethylene, polymethylpentene, polystyrene, polytetrafluoroethylene, ABS resin, polydimethylsiloxane, polyethylene terephthalate, cycloolefin polymer, fluororesin, silicon, etc. Resins, copolymers or composites containing such polymer compounds; glasses such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, soda glass, borate glass, silicate glass, borosilicate glass, and composites thereof; A metal whose surface is coated with an insulating material and a composite thereof, ceramics and a composite thereof are preferably used. Of these, polymethyl methyl methacrylate (PMMA), polypropylene, polystyrene, and polycarbonate are particularly preferably used.

本発明の分離チップの製造方法は、特に限定されない。例えば、各貯液槽および各流路の凹部を形成した板状の基板を別の基板またはフィルムと接合して作製することができる。あるいは、流路を形成するスリットを有する基板を両側から2枚の基板で挟み込むことによって作成する事が出来る。各貯液槽や各流路の凹部の形成は、材料が樹脂の場合には金型を用いた一般的な成形方法、例えば、射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成形、ホットエンボッシングなどによることができる。   The manufacturing method of the separation chip of the present invention is not particularly limited. For example, a plate-like substrate on which each liquid storage tank and a concave portion of each flow path are formed can be bonded to another substrate or film. Alternatively, it can be created by sandwiching a substrate having a slit forming a flow path between two substrates from both sides. The formation of the recesses in each liquid storage tank and each flow path is a general molding method using a mold when the material is resin, for example, injection molding, extrusion molding, blow molding, vacuum molding, hot embossing. And so on.

(本発明の分離方法)
本発明の分離方法は、上述の分離チップを用いた懸濁液からの不溶成分の分離方法であり、以下の工程を含む。
(A)懸濁液を、分離チップの第1の貯液槽に導入する工程
(B)前記分離チップを、チップ外部の回転軸に対し、第1回転速度で回転させて懸濁液から不溶成分を分離する工程
(C)前記分離チップを、チップ外部の回転軸に対し、前記第1回転速度よりも高速の第2回転速度で回転させて不溶成分以外の懸濁液成分を分離流路を介して第1の貯液槽から排出する工程
(Separation method of the present invention)
The separation method of the present invention is a method for separating an insoluble component from a suspension using the above-described separation chip, and includes the following steps.
(A) The step of introducing the suspension into the first storage tank of the separation chip (B) The separation chip is insoluble from the suspension by rotating the separation chip at the first rotation speed with respect to the rotation shaft outside the chip. Step of separating components (C) The separation chip is rotated at a second rotation speed higher than the first rotation speed with respect to the rotation shaft outside the chip to separate suspension components other than the insoluble components. Discharging from the first storage tank via

本発明の分離方法における分離チップ、懸濁液については、本発明の分離チップの項で既に説明した通りである。   The separation chip and suspension in the separation method of the present invention are as already described in the section of the separation chip of the present invention.

まず、(A)工程においては、懸濁液を、分離チップの第1の貯液槽に導入する。懸濁液の導入は、ピペットなどを用いて常法に従って行うことができる。(A)工程においては、図7の分離チップGのように、開口部12から懸濁液流路13を通じて懸濁液が導入され、第1の貯液槽10の保持領域11を含む全体に懸濁液(図中網掛け部分)が貯液される。   First, in step (A), the suspension is introduced into the first storage tank of the separation chip. The suspension can be introduced according to a conventional method using a pipette or the like. In the step (A), as in the separation chip G of FIG. 7, the suspension is introduced from the opening 12 through the suspension flow path 13 and includes the holding region 11 of the first liquid storage tank 10. The suspension (shaded area in the figure) is stored.

(B)工程においては、分離チップを、チップ外部の回転軸に対し、第1回転速度で公転させて懸濁液から不溶成分を分離する。回転軸、公転の定義については、本発明の分離チップの説明において説明したとおりである。(B)工程においては、通常は水平方向から見て図8の分離チップGの角度となるように遠心機にセットして、第1回転速度で分離チップGが左側を回転軸として公転するように遠心を開始する。   In the step (B), the separation chip is revolved at the first rotation speed with respect to the rotation shaft outside the chip to separate insoluble components from the suspension. The definitions of the rotation axis and revolution are as described in the description of the separation chip of the present invention. In step (B), the centrifuge is usually set to the centrifuge so that the angle of the separation chip G shown in FIG. 8 is seen from the horizontal direction, and the separation chip G revolves around the left side as the rotation axis at the first rotation speed. Begin centrifugation.

第1の回転速度によって得られる遠心力は、通常は2〜30Gであり、8〜15Gであることが好ましい。
また、第1回転速度は、回転時の前記分離チップにおける前記第1の貯液槽内の液面の傾きが、チップの回転軸(鉛直軸)に対して外周側に通常は2〜27°、好ましくは2〜12°、より好ましくは5〜10°の角度を有するような速度である。この角度は、前記分離チップとして懸濁液流路を有するチップを用いる場合には、懸濁液流路内の液面の傾きが上記範囲になるように規定することも可能である。
The centrifugal force obtained by the first rotation speed is usually 2 to 30 G, and preferably 8 to 15 G.
Further, the first rotation speed is such that the inclination of the liquid surface in the first liquid storage tank in the separation chip during rotation is normally 2 to 27 ° on the outer peripheral side with respect to the rotation axis (vertical axis) of the chip. The speed is preferably 2 to 12 °, more preferably 5 to 10 °. This angle can also be defined so that the inclination of the liquid surface in the suspension channel falls within the above range when a chip having a suspension channel is used as the separation chip.

更に、第1回転速度は、回転時の分離チップにおける分離流路内の液面の傾きが、分離流路と比較して一般に1〜11°、好ましくは3〜6°大きくなるような速度を適宜設定してもよい。   Further, the first rotation speed is such that the inclination of the liquid level in the separation channel in the separation chip during rotation is generally 1 to 11 °, preferably 3 to 6 ° larger than that of the separation channel. You may set suitably.

尚、本発明において、第1の貯液槽や懸濁液流路のように流路幅が十分広い場合の液面とは、壁面で表面張力によって液面が持ち上がった部分(親水性の場合)ではなく、流路の中央付近における平坦な部分の液面を意味する。一方、分離流路の液面とは、分離流路は流路幅が細いので流路壁面と反対側の壁面に表面張力によって液面が持ち上がった部分が連結し上記第1の貯液槽のような平坦部ができないため、流路中央での液面の接線を液面と定義する。   In the present invention, the liquid level when the channel width is sufficiently wide, such as the first liquid storage tank or the suspension channel, is a portion where the liquid level is raised by the surface tension on the wall surface (in the case of hydrophilicity) ) Rather than a flat surface near the center of the flow path. On the other hand, the liquid level of the separation channel is that the separation channel has a narrow channel width, so that the portion where the liquid level is raised by the surface tension is connected to the wall surface opposite to the channel wall surface. Since such a flat portion cannot be formed, the tangent of the liquid level at the center of the flow path is defined as the liquid level.

第1回転速度による回転時間は、1〜30分、好ましくは5〜20分とすることができる。   The rotation time at the first rotation speed can be 1 to 30 minutes, preferably 5 to 20 minutes.

(B)工程の例を挙げると、図8の分離チップGの向きで遠心機にセットし、遠心力10Gで20分程度回転する。チップの回転中は、第1の貯液槽10の保持領域11に不溶成分が蓄積されていくと共に、懸濁液(本工程では不溶成分も含まれている可能性がある)が分離流路20を押し上げられ、液面が(1)の線に達する。液面は(1)の線までしか達しないので、排液流路32までは届かない。(B)工程終了時(第1回転速度による回転終了時)には、懸濁液中の不溶成分は保持領域11に蓄積された状態となる。   (B) If the example of a process is given, it will set to the centrifuge in the direction of the isolation | separation chip | tip G of FIG. 8, and it will rotate about 20 minutes with the centrifugal force 10G. During the rotation of the chip, insoluble components are accumulated in the holding region 11 of the first liquid storage tank 10, and the suspension (which may contain insoluble components in this step) is separated. 20 is pushed up and the liquid level reaches the line (1). Since the liquid level reaches only the line (1), it does not reach the drainage flow path 32. (B) At the end of the process (at the end of rotation at the first rotation speed), the insoluble component in the suspension is accumulated in the holding region 11.

(C)工程においては、分離チップを、チップ外部の回転軸に対し、第2回転速度で回転させて不溶成分以外の懸濁液成分を分離流路を介して第1の貯液槽から排出する。   In the step (C), the separation chip is rotated at the second rotation speed with respect to the rotation shaft outside the chip, and the suspension components other than the insoluble components are discharged from the first liquid storage tank through the separation channel. To do.

第2回転速度は、第1回転速度よりも高速であることが必要であり、好ましくは第1回転速度で得られる遠心力よりも3倍以上大きいことが好ましい。具体的には、第1回転速度で得られる遠心力よりも50〜3000G高速であることが好ましく、70〜1000G高速であることがより好ましい。具体的な第2回転速度の範囲は、通常は50G以上、好ましくは100G以上である。特に好ましくは50〜3000G、より好ましくは100〜1000Gである。   The second rotational speed needs to be higher than the first rotational speed, and is preferably three times or more larger than the centrifugal force obtained at the first rotational speed. Specifically, the speed is preferably 50 to 3000 G higher than the centrifugal force obtained at the first rotation speed, and more preferably 70 to 1000 G high speed. The specific range of the second rotation speed is usually 50G or more, preferably 100G or more. Especially preferably, it is 50-3000G, More preferably, it is 100-1000G.

また、第2回転速度は、回転時の前記分離チップにおける前記第1の貯液槽内の液面の傾きが、チップの回転軸(鉛直軸)に対して外周側に通常は0〜2°、好ましくは0〜1°の角度を有するような速度である。この角度は、前記分離チップとして懸濁液流路を有するチップを用いる場合には、懸濁液流路内の液面の傾きが上記範囲になるように規定することも可能である。
第2回転速度として30Gを与える場合は、回転時の前記分離チップにおける前記第1の貯液槽内の液面の傾きは、チップの回転軸(鉛直軸)に対して外周側におよそ2°となる。また、第2回転速度として50Gを与える場合は、回転時の前記分離チップにおける前記第1の貯液槽内の液面の傾きは、チップの回転軸(鉛直軸)に対して外周側におよそ1°となる。
Further, the second rotation speed is such that the inclination of the liquid surface in the first liquid storage tank in the separation chip during rotation is normally 0 to 2 ° on the outer peripheral side with respect to the rotation axis (vertical axis) of the chip. The speed is preferably such that it has an angle of 0 to 1 °. This angle can also be defined so that the inclination of the liquid surface in the suspension channel falls within the above range when a chip having a suspension channel is used as the separation chip.
When 30 G is given as the second rotation speed, the inclination of the liquid level in the first liquid storage tank in the separation chip during rotation is approximately 2 ° on the outer peripheral side with respect to the rotation axis (vertical axis) of the chip. It becomes. In addition, when 50 G is given as the second rotation speed, the inclination of the liquid level in the first liquid storage tank in the separation chip during rotation is approximately on the outer peripheral side with respect to the rotation axis (vertical axis) of the chip. 1 °.

第2回転速度による回転時間は、0.5〜5分、好ましくは1〜3分とすることができる。   The rotation time at the second rotation speed can be 0.5 to 5 minutes, preferably 1 to 3 minutes.

(C)工程においては、通常は水平方向から見て図9の分離チップGの角度となるように遠心機にセットして(すなわち(B)工程で遠心機にセットした状態のまま)、第2回転速度で分離チップGが左側を回転軸として公転するように遠心を開始する。(C)工程の例を挙げると、図9の分離チップGの向きで遠心機にセットし、遠心力100Gで2分程度回転する。チップの回転中は、第1の貯液槽10の保持領域11に蓄積された不溶成分はそのまま移動せず、不溶成分以外の成分が分離流路20を押し上げられ、液面が(2)の線に達し、排液流路32に流入して第2の貯液槽30に蓄積される。   In the step (C), usually set in the centrifuge so as to be at the angle of the separation chip G in FIG. 9 when viewed from the horizontal direction (that is, in the state set in the centrifuge in the step (B)), Centrifugation is started so that the separation chip G revolves around the left side as the rotation axis at two rotation speeds. (C) If the example of a process is given, it will set to a centrifuge with the direction of the isolation | separation chip | tip G of FIG. 9, and will rotate about 2 minutes with the centrifugal force 100G. During the rotation of the chip, the insoluble component accumulated in the holding region 11 of the first liquid storage tank 10 does not move as it is, the component other than the insoluble component is pushed up the separation channel 20, and the liquid level is (2). The line reaches the drainage flow path 32 and is accumulated in the second liquid storage tank 30.

第1の貯液槽の保持領域に蓄積された不溶成分は、工程(C)終了後にスポイト等で採取されうる。また、不溶成分以外の懸濁液は、工程(C)終了後にスポイト等で採取されうるか、またはチップを上下逆にするなどして採取されうる。   The insoluble component accumulated in the holding region of the first liquid storage tank can be collected with a dropper or the like after the end of the step (C). In addition, the suspension other than the insoluble component can be collected with a dropper or the like after the completion of the step (C), or can be collected by turning the chip upside down.

本発明における分離チップの実施の一例を示すが、本発明は実施例に限定されるものではない。   Although an example of implementation of the separation chip in the present invention is shown, the present invention is not limited to the example.

実施例1
以下のようにして分離チップを製作した。本実施例において作製した分離チップは槽や流路が形成された下板と蓋板で構成されている。それぞれの作製方法は下記の通りである。
Example 1
A separation chip was manufactured as follows. The separation chip produced in this example is composed of a lower plate and a cover plate in which a tank and a flow path are formed. Each production method is as follows.

・下板:クラレ社PMMA押出板“コモグラス”厚さ4mmを図4に示すように設計した形状になるようにフライス盤を使用し切削加工で分離チップの下板を試作した。分流路深さ0.5mm、トラップ深さ1mm、それ以外は3.5mmの深さとした。
・蓋板:“コモグラス”厚さ1mmを下板と同寸法に切断し蓋板とした。
・蓋板と下板の接合:接合面が上向きになるように蓋板を置いた。メタノールをピペットにて100〜200μL塗り拡げ蓋板表面を浸漬させた。下板の槽や流路面(切削加工面)蓋板が合うように蓋板の上に重ね合わせ、蓋板側を60℃に予熱したホットプレス機にて3KNで3分間プレスして接合した。
-Lower plate: Kuraray PMMA extrusion plate "Comoglas" A prototype lower plate of a separation chip was manufactured by cutting using a milling machine so that a thickness of 4 mm was designed as shown in FIG. The shunt depth was 0.5 mm, the trap depth was 1 mm, and the other depth was 3.5 mm.
Cover plate: A “como glass” thickness of 1 mm was cut into the same dimensions as the bottom plate to form a cover plate.
-Joining of lid plate and lower plate: The lid plate was placed so that the joint surface was facing upward. Methanol was pipetted with 100 to 200 μL, and the lid plate surface was immersed. The lower plate tank and the flow path surface (cutting surface) were overlapped on the cover plate so as to fit, and the cover plate side was pressed and bonded at 3 KN for 3 minutes with a hot press machine preheated to 60 ° C.

実施例2
実施例1により作製した分離チップの開口部(12)より100μLの血液を懸濁液流路(13)を通じて第1の貯液槽(10)へと導入した後、分離チップの第2の貯液槽30が遠心外周側になるように遠心機へ挿入した。分離チップを10Gの遠心力で20分間遠心し第1の貯液槽(10)内で血液を血漿成分と血球成分に分離し、更に100Gの遠心力で1分間遠心することで血漿成分のみを分離流路(20)を経由して第2の貯液槽(30)へと送液した。
Example 2
100 μL of blood is introduced into the first storage tank (10) through the suspension channel (13) from the opening (12) of the separation chip manufactured in Example 1, and then the second storage of the separation chip. It inserted in the centrifuge so that the liquid tank 30 might become a centrifugal outer peripheral side. The separation chip is centrifuged for 20 minutes with a centrifugal force of 10 G to separate blood into plasma components and blood cell components in the first reservoir (10), and further centrifuged for 1 minute with a centrifugal force of 100 G to remove only the plasma components. The liquid was sent to the second liquid storage tank (30) via the separation channel (20).

第2の貯液槽30に送液された血漿成分を血球計算器で測定した結果を表1に示す。この結果から、上記遠心のみの操作で血液から血漿成分を分離し第2の貯液槽へと送液できるという結果を得ることができた。   Table 1 shows the results of measuring the plasma components fed to the second reservoir 30 with a hemocytometer. From this result, it was possible to obtain a result that the plasma component can be separated from the blood and sent to the second storage tank by the operation of only the above-mentioned centrifugation.

Figure 2008268198
Figure 2008268198

製造例1
担体表面における抗原抗体反応による免疫学的測定のため、担体としてのビーズと試薬抗体としての標識抗体などとを含む基質溶液の懸濁液を作製した。
Production Example 1
For immunological measurement by antigen-antibody reaction on the surface of the carrier, a suspension of a substrate solution containing beads as a carrier and labeled antibody as a reagent antibody was prepared.

担体としてポリスチレンビーズ(Polyscience社、粒径:25μm)を選定し、リン酸緩衝液で洗浄し、ポリスチレンビーズと同量の0.1μg/ml抗hIL−6抗体リン酸緩衝液を添加し、4℃で一晩浸透させた。浸透後、ポリスチレンビーズ10μlを150μlの0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液で懸濁した。   Polystyrene beads (Polyscience, particle size: 25 μm) are selected as a carrier, washed with a phosphate buffer, and the same amount of 0.1 μg / ml anti-hIL-6 antibody phosphate buffer as polystyrene beads is added. Penetration overnight at ° C. After infiltration, 10 μl of polystyrene beads were suspended in 150 μl of phosphate buffer containing 0.05% Tween 20.

その後、0.25%ウシ血清アルブミン(BSA)、0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液で溶解させたhIL−6(ヒトインターロイキン−6、鎌倉テクノサイエンス社)50μlと、0.25%BSA、0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液で溶解させた0.1μg/mlのHRP(ホースラディッシュペルオキシダーゼ)標識抗hIL−6抗体(鎌倉テクノサイエンス社)50μlとを120秒間混合し反応させた。反応後0.05%トゥイーン20含有リン酸緩衝液100μlで洗浄後、200μM過酸化水素水、13μg/ml Amplex Red(Molecular Probes社)を含む0.1Mトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)100μlを基質溶液として添加し、5分間室温で反応させた。   Thereafter, 50 μl of hIL-6 (human interleukin-6, Kamakura Technoscience) dissolved in a phosphate buffer containing 0.25% bovine serum albumin (BSA) and 0.05% Tween 20 and 0.25% A 0.1 μg / ml HRP (horseradish peroxidase) -labeled anti-hIL-6 antibody (Kamakura Technoscience) 50 μl dissolved in a phosphate buffer containing BSA and 0.05% Tween 20 was mixed and reacted for 120 seconds. It was. After the reaction, it was washed with 100 μl of a phosphate buffer containing 0.05% Tween 20 and then 100 μl of 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 200 μM hydrogen peroxide solution and 13 μg / ml Amplex Red (Molecular Probes). Was added as a substrate solution and allowed to react at room temperature for 5 minutes.

実施例3
製造例1で作製したビーズと基質溶液の懸濁液100μlを分離チップの開口部(12)より懸濁液流路(13)を通じて第1の貯液槽(10)へと導入した後、分離チップの第2の貯液槽(30)が遠心外周側になるように遠心機へ挿入した。10Gの遠心力で5分間遠心し第1の貯液槽内でポリスチレンビーズと反応液に分離し、更に100Gの遠心力で1分間遠心することで反応液のみを第2の貯液槽へと送液した。
Example 3
100 μl of the suspension of the beads and the substrate solution prepared in Production Example 1 was introduced into the first liquid storage tank (10) through the suspension channel (13) from the opening (12) of the separation chip, and then separated. It inserted into the centrifuge so that the 2nd liquid storage tank (30) of a chip | tip might become a centrifugal outer peripheral side. Centrifuge at 10G for 5 minutes, separate into polystyrene beads and reaction solution in the first reservoir, and further centrifuge for 1 minute at 100G to transfer only the reaction solution to the second reservoir. Liquid was sent.

第2の貯液槽に送液された反応液内のレゾルフィンの量を蛍光顕微鏡IX−71(オリンパス社)を用いて測定した。各濃度でのhIL−6の蛍光強度の測定結果を図10に示す。(励起波長510−560nm、発光波長575−650nm、露光時間0.5秒)   The amount of resorufin in the reaction solution sent to the second liquid storage tank was measured using a fluorescence microscope IX-71 (Olympus). The measurement results of the fluorescence intensity of hIL-6 at each concentration are shown in FIG. (Excitation wavelength 510-560 nm, emission wavelength 575-650 nm, exposure time 0.5 seconds)

比較例1
製造例1で作製したビーズと基質溶液の懸濁液100μlを、分離チップを用いずに6分間静置した後、反応液内のレゾルフィンの量を蛍光顕微鏡IX−71(オリンパス社)を用いて測定した。各濃度でのhIL−6の蛍光強度の測定結果を図11に示す。(励起波長510−560nm、発光波長575−650nm、露光時間0.5秒)
Comparative Example 1
After leaving 100 μl of the suspension of beads and substrate solution prepared in Production Example 1 for 6 minutes without using a separation chip, the amount of resorufin in the reaction solution was measured using a fluorescence microscope IX-71 (Olympus). It was measured. The measurement results of the fluorescence intensity of hIL-6 at each concentration are shown in FIG. (Excitation wavelength 510-560 nm, emission wavelength 575-650 nm, exposure time 0.5 seconds)

実施例3と比較例1において、図10と図11に示すような検量線を作成することができた。ここで、図10の検量線と比較し、図11の各検量線の傾きは小さい。また、図10と比較し、図11の各測定点のバラツキ3SDは大きい。これらから、以下のような考察が可能である。すなわち、実施例3と比較例1の測定結果比較から、実施例3のように分離チップを回転させて反応液からビーズを排除することで容量あたりのレゾルフィン濃度を上げることができ、検量線の傾きを大きくすることができる。また、ビーズ由来の光の散乱、吸収、自家蛍光により生じるノイズ源、バラツキを無くすことができ、3SDのバラツキを減少させることができ、低濃度域での検出が可能になるという結果を得ることができた。   In Example 3 and Comparative Example 1, calibration curves as shown in FIGS. 10 and 11 could be created. Here, compared with the calibration curve of FIG. 10, the slope of each calibration curve of FIG. 11 is small. Further, the variation 3SD at each measurement point in FIG. 11 is larger than that in FIG. From these, the following considerations are possible. That is, from the comparison of the measurement results of Example 3 and Comparative Example 1, it is possible to increase the concentration of resorufin per volume by rotating the separation chip as in Example 3 and eliminating the beads from the reaction solution. The inclination can be increased. In addition, it is possible to eliminate noise sources and variations caused by scattering and absorption of light derived from beads, autofluorescence, to reduce 3SD variation, and to obtain a result that detection in a low concentration range is possible. I was able to.

図1は、本発明の分離チップの一実施例を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the separation chip of the present invention. 図2は、本発明の分離チップの一実施例を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the separation chip of the present invention. 図3は、本発明の分離チップの一実施例を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing one embodiment of the separation chip of the present invention. 図4は、本発明の分離チップの一実施例を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the separation chip of the present invention. 図5は、本発明の分離チップの一実施例を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the separation chip of the present invention. 図6は、本発明の分離チップの一実施例を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the separation chip of the present invention. 図7は、本発明の分離方法の(A)工程を模式的に示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view schematically showing step (A) of the separation method of the present invention. 図8は、本発明の分離方法の(B)工程を模式的に示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view schematically showing the step (B) of the separation method of the present invention. 図9は、本発明の分離方法の(C)工程を模式的に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory view schematically showing the step (C) of the separation method of the present invention. 図10は、本発明の分離チップを用いて得られた測定結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing measurement results obtained using the separation chip of the present invention. 図11は、分離チップを用いることなく得られた測定結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing measurement results obtained without using a separation chip.

符号の説明Explanation of symbols

A〜G 分離チップ
10 第1の貯液槽
11 保持領域
12 開口部
13 懸濁液流路
14 懸濁液導入口
20 分離流路
21 第1の貯液槽への接続部
22 分離流路の開口部
23 トラップ
24 曲線部
25 分離流路の終端部
30 第2の貯液槽
31 排液流路の開口部
32 排液流路
A to G Separation chip 10 First liquid storage tank 11 Holding region 12 Opening section 13 Suspension flow path 14 Suspension introduction port 20 Separation flow path 21 Connection section 22 to the first liquid storage tank 22 Opening portion 23 Trap 24 Curve portion 25 End portion 30 of separation channel Second storage tank 31 Opening portion 32 of drainage channel Drainage channel

Claims (21)

チップを、チップ外部の回転軸に対し、第1回転速度と前記第1回転速度よりも高速の第2回転速度とで順次回転させ、遠心力および重力により懸濁液から不溶成分を分離するためのチップであって、
導入された懸濁液を蓄液すると共に、懸濁液から遠心力および重力により分離された不溶成分を保持する第1の貯液槽と、
前記遠心力及び重力により分離された懸濁液中の不溶成分以外の成分を流出させるための分離流路とを有し、
前記分離流路は、前記第1の貯液槽に接続され、該接続位置から上方に、かつ、第1の回転速度に於ける遠心力と重力の合力に垂直な方向より内周側に延伸していることを特徴とする分離チップ。
In order to separate the insoluble component from the suspension by centrifugal force and gravity by sequentially rotating the chip at a first rotation speed and a second rotation speed higher than the first rotation speed with respect to the rotation axis outside the chip. Chips,
A first liquid storage tank for storing the introduced suspension and retaining insoluble components separated from the suspension by centrifugal force and gravity;
A separation flow path for causing components other than the insoluble components in the suspension separated by the centrifugal force and gravity to flow out,
The separation channel is connected to the first liquid storage tank, and extends upward from the connection position and extends inward from the direction perpendicular to the resultant force of centrifugal force and gravity at the first rotational speed. Separation chip characterized by
前記第1の貯液槽は、前記分離流路の接続部よりもチップの回転軸に対し外周側に突出して形成される保持領域をその一部に備える、
請求項1に記載の分離チップ。
The first liquid storage tank includes a holding region formed in a part thereof so as to protrude to the outer peripheral side with respect to the rotation axis of the chip from the connection portion of the separation channel.
The separation chip according to claim 1.
前記分離流路と前記第1の貯液槽の接続部は、前記第1の回転速度に於ける前記不溶成分と、不溶成分以外の成分との界面よりも内周側に位置する請求項1または2に記載の分離チップ。   The connection part of the said separation flow path and the said 1st liquid storage tank is located in the inner peripheral side rather than the interface of the said insoluble component in said 1st rotational speed, and components other than an insoluble component. Or the separation chip | tip of 2. 前記分離流路は、その一部が前記第1の回転速度における前記懸濁液の液面を含む平面よりも内周側に位置する請求項1〜3のいずれか一項に記載の分離チップ。   The separation chip according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of the separation channel is located on an inner peripheral side with respect to a plane including the liquid level of the suspension at the first rotation speed. . 前記分離流路は、前記第2の回転速度における前記懸濁液の液面よりも外周側まで延伸している請求項1〜4のいずれか一項に記載の分離チップ。   The separation chip according to any one of claims 1 to 4, wherein the separation channel extends to an outer peripheral side with respect to a liquid level of the suspension at the second rotation speed. 前記分離流路の回転軸に対する角度が、27°以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の分離チップ。   The angle with respect to the rotating shaft of the said separation flow path is 27 degrees or less, The separation chip as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記分離流路は、その途中に、該分離流路の外周側に突出したトラップを有する、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の分離チップ。
The separation flow path has a trap protruding on the outer peripheral side of the separation flow path in the middle thereof,
The separation chip according to any one of claims 1 to 6.
不溶成分以外の懸濁液の成分を保持するための第2の貯液槽を有し、
前記第2の貯液槽は、前記分離流路を介して第1の貯液槽と連通する、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の分離チップ。
A second reservoir for holding the components of the suspension other than the insoluble components;
The second storage tank communicates with the first storage tank via the separation channel;
The separation chip according to claim 1.
前記第2の貯液槽と前記分離流路とを接続する排液流路を有し、
前記排液流路は、前記分離流路と接続する、
請求項8に記載の分離チップ。
A drainage channel connecting the second liquid storage tank and the separation channel;
The drainage channel is connected to the separation channel;
The separation chip according to claim 8.
前記懸濁液は、血液、尿、髄液、唾液、痰、細胞懸濁液、担体を含む酵素反応液、担体を含む抗原抗体反応液、および担体を含む試薬溶液から選ばれる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の分離チップ。   The suspension is selected from blood, urine, spinal fluid, saliva, sputum, cell suspension, an enzyme reaction solution containing a carrier, an antigen-antibody reaction solution containing a carrier, and a reagent solution containing a carrier. The separation chip according to any one of? 前記懸濁液は血液であり、不溶成分は血球である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の分離チップ。   The separation chip according to any one of claims 1 to 10, wherein the suspension is blood and the insoluble component is a blood cell. 前記懸濁液は担体を含む試薬であり、不溶成分は担体である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の分離チップ。   The separation chip according to claim 1, wherein the suspension is a reagent including a carrier, and the insoluble component is a carrier. 以下の工程を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の分離チップを用いた懸濁液からの不溶成分の分離方法。
(A)懸濁液を、分離チップの第1の貯液槽に導入する工程
(B)前記分離チップを、チップ外部の回転軸に対し、第1回転速度で回転させて懸濁液から不溶成分を分離する工程
(C)前記分離チップを、チップ外部の回転軸に対し、前記第1回転速度よりも高速の第2回転速度で回転させて不溶成分以外の懸濁液成分を分離流路を介して第1の貯液槽から排出する工程
A method for separating an insoluble component from a suspension using the separation chip according to any one of claims 1 to 12, comprising the following steps.
(A) The step of introducing the suspension into the first storage tank of the separation chip (B) The separation chip is insoluble from the suspension by rotating the separation chip at the first rotation speed with respect to the rotation shaft outside the chip. Step of separating components (C) The separation chip is rotated at a second rotation speed higher than the first rotation speed with respect to the rotation shaft outside the chip to separate suspension components other than the insoluble components. Discharging from the first storage tank via
前記第1回転速度で得られる遠心力は、2G〜30Gである、請求項13に記載の分離方法。   The separation method according to claim 13, wherein the centrifugal force obtained at the first rotation speed is 2G to 30G. 前記第1回転速度は、回転時の前記分離チップにおける前記第1の貯液槽内の液面の傾きが、前記回転軸に対して外周側に2〜27°の角度を有するような速度である、請求項13または14に記載の分離方法。   The first rotation speed is such that the inclination of the liquid surface in the first liquid storage tank in the separation chip during rotation has an angle of 2 to 27 ° on the outer peripheral side with respect to the rotation axis. The separation method according to claim 13 or 14, wherein: 前記第2回転速度で得られる遠心力は、第1回転速度で得られる遠心力よりも3倍以上大きい、請求項13〜15のいずれか一項に記載の分離方法。   The separation method according to any one of claims 13 to 15, wherein the centrifugal force obtained at the second rotational speed is three times or more larger than the centrifugal force obtained at the first rotational speed. 前記第2回転速度で得られる遠心力は、50G以上である、請求項13〜16のいずれか一項に記載の分離方法。   The separation method according to any one of claims 13 to 16, wherein the centrifugal force obtained at the second rotation speed is 50G or more. 前記第2回転速度は、回転時の分離チップにおける前記第1の貯液槽内の液面の傾きが、前記回転軸に対して外周側に0〜2°の角度を有するような速度である、請求項13〜17のいずれか一項に記載の分離方法。   The second rotation speed is such that the inclination of the liquid surface in the first liquid storage tank in the rotating separation chip has an angle of 0 to 2 ° on the outer peripheral side with respect to the rotation axis. The separation method according to any one of claims 13 to 17. 前記懸濁液は、血液、血球、尿、髄液、唾液、痰、細胞懸濁液、担体を含む酵素反応液、担体を含む抗原抗体反応液、および担体を含む試薬溶液から選ばれる、請求項13〜18のいずれか一項に記載の分離方法。   The suspension is selected from blood, blood cells, urine, spinal fluid, saliva, sputum, cell suspension, an enzyme reaction solution containing a carrier, an antigen-antibody reaction solution containing a carrier, and a reagent solution containing a carrier. Item 19. The separation method according to any one of Items 13 to 18. 前記懸濁液は血液であり、不溶成分は血球である、請求項13〜19のいずれか一項に記載の分離方法。   The separation method according to any one of claims 13 to 19, wherein the suspension is blood and the insoluble component is blood cells. 前記懸濁液は担体を含む試薬であり、不溶成分は担体である、請求項13〜19のいずれか一項に記載の分離方法。   The separation method according to any one of claims 13 to 19, wherein the suspension is a reagent containing a carrier, and the insoluble component is a carrier.
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