JP2009025014A - 反応検出装置、マイクロチップ検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の検体を効率よく検査できる反応検出装置、マイクロチップ検査システムを提供する。
【解決手段】マイクロチップの流体注入部に流体を注入して試薬と検体を反応させ反応結果をマイクロチップの検出部から測定する反応検出装置において、マイクロチップを反応検出装置の筐体内に挿入する挿入口と、マイクロチップを所定の温度に調節する温度調節ユニットと、マイクロチップに流体を注入するポンプと、挿入口から挿入されたマイクロチップを流体注入部とポンプが連通する所定の位置に固定する駆動部材と、を少なくとも２つ有することを特徴とする反応検出装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、反応検出装置、マイクロチップ検査システムに関する。

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、センサなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ：マイクロ総合分析システム）、バイオリアクタ、ラボ・オン・チップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐｓ）、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。特に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、μ−ＴＡＳを用いることによりコスト、必要試料量、所要時間を削減できる。

本出願人は、マイクロチップの微細流路内に試薬などを封入し、ポンプによって微細流路に液体を注入して試薬などを移動させ、反応部、次いで検出部へ流すことにより、血液など検体との反応結果を測定することができる反応検出装置を提案している（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−２８５８９号公報 特開２００６−１４９３７９号公報

しかしながら、遺伝子診断等を行う際の検体と試薬の反応には時間がかかるため、このような反応検出装置を用いても測定開始から測定結果が出力されるまで１時間から２時間の時間がかかる。そのため、反応検出装置で検査を行っている間は他の検査を行えないため、緊急の場合でも検査が終わるまで待たなければいけなかった。また、複数の検体を同時に検査できないので効率が悪かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、複数の検体を効率よく検査できる反応検出装置、マイクロチップ検査システムを提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

１．
マイクロチップの流体注入部に流体を注入して試薬と検体を反応させ反応結果を前記マイクロチップの検出部から測定する反応検出装置において、
前記マイクロチップを前記反応検出装置の筐体内に挿入する挿入口と、
前記マイクロチップを所定の温度に調節する温度調節ユニットと、
前記マイクロチップに流体を注入するポンプと、
前記挿入口から挿入された前記マイクロチップを前記流体注入部と前記ポンプが連通する所定の位置に固定する駆動部材と、
を少なくとも２つ有することを特徴とする反応検出装置。

２．
少なくとも２つの前記マイクロチップと、
１に記載の反応検出装置と、
を有することを特徴とするマイクロチップ検査システム。

３．
試薬または検体を駆動する流体が注入される流体注入部と、
前記試薬と前記検体との反応検出が行われる検出部と、
を有するマイクロチップと、
前記マイクロチップに流体を注入して試薬と検体を反応させ反応結果を前記マイクロチップの検出部から測定する反応検出装置と、
を備えるマイクロチップ検査システムにおいて、
前記マイクロチップは、
前記流体注入部と前記検出部を少なくとも２つ有し、
前記反応検出装置は、
前記流体注入部に前記流体を注入するポンプと、
前記ポンプに前記流体を前記流体注入部に注入させ、前記検出部に前記試薬と前記検体を駆動する制御を行うポンプ駆動制御部と、
を少なくとも２つ有し、
前記ポンプ駆動制御部はそれぞれ独立して前記制御を行うことを特徴とするマイクロチップ検査システム。

本発明によれば、複数の検体を反応検出装置で同時に検査できるので効率よく検査することができる。

以下、図面に基づき本発明の第１の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態における反応検出装置８０の外観図である。

反応検出装置８０はマイクロチップ１に予め注入された検体と、試薬との反応を自動的に検出し、表示部８４に結果を表示する装置である。

反応検出装置８０の筐体８２には２つの挿入口８３ａ、８３ｂがあり、それぞれマイクロチップ１ａ、１ｂを挿入口８３ａ、８３ｂに差し込んで筐体８２の内部にセットするようになっている。本実施形態では２つの挿入口８３ａ、８３ｂに挿入するマイクロチップ１ａ、１ｂ、および挿入口８３ａ、８３ｂに挿入されたマイクロチップ１ａ、１ｂを検査する機構にそれぞれａ、ｂの符号を付けて区別する。マイクロチップ１ａ、１ｂで行う検査は同じ検査でも良いし、異なる検査でも良い。

なお、挿入口８３ａ、８３ｂはマイクロチップ１ａ、１ｂを挿入時に挿入口８３に接触しないように、マイクロチップ１ａ、１ｂの厚みより十分高さがある。８５はメモリカードスロット、８６はプリント出力口、８７は操作パネル、８８は入出力端子である。

検査担当者は図１の矢印方向にマイクロチップ１ａ、１ｂのいずれか一方または両方を挿入し、操作パネル８７を操作して検査を開始させる。反応検出装置８０の内部では、マイクロチップ１ａ、１ｂ内の反応の検査が自動的に行われ、検査が終了すると液晶パネルなどで構成される表示部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。

検査担当者は、検査終了後、マイクロチップ１ａ、１ｂを挿入口８３ａ、８３ｂから取り出す。

次に、本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の一例について、図２を用いて説明する。

図２（ａ）、図２（ｂ）はマイクロチップ１の外観図である。図２（ａ）において矢印は、後述する反応検出装置８０にマイクロチップ１を挿入する挿入方向であり、図２（ａ）は挿入時にマイクロチップ１の下面となる面を図示している。図２（ｂ）はマイクロチップ１の側面図である。

図２（ａ）の窓１１１はマイクロチップ１内部の検出部１９で行われる検体と試薬の反応を光学的に検出するために設けられており、ガラスや樹脂などの透明な部材で構成されている。１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅは内部の微細流路に連通する流体注入部であり、各流体注入部１１０から流体を注入し内部の試薬等を駆動する。１１３はマイクロチップ１に検体を注入するための検体注入部である。

なお、本実施形態では流体として液体を注入する例について説明するが、流体は液体に限定されるものではなく空気など気体でも良い。

図２（ｂ）に示すように、マイクロチップ１は溝形成基板１０８と、溝形成基板１０８を覆う被覆基板１０９から構成されている。

マイクロチップ１を構成する溝形成基板１０８と被覆基板１０９に用いる材料について説明する。

マイクロチップ１は、加工成形性、非吸水性、耐薬品性、耐候性、コストなどに優れていることが望まれており、マイクロチップ１の構造、用途、検出方法などを考慮して、マイクロチップ１の材料を選択する。その材料としては従来公知の様々なものが使用可能であり、個々の材料特性に応じて通常は１以上の材料を適宜組み合わせて、基板および流路エレメントが成形される。

特に、多数の測定検体、とりわけ汚染、感染のリスクのある臨床検体を対象とするチップは、ディスポーサブルタイプであることが望ましい。そのため、量産可能であり、軽量で衝撃に強く、焼却廃棄が容易なプラスチック樹脂、例えば、透明性、機械的特性および成型性に優れて微細加工がしやすいポリスチレンが好ましい。また、例えば分析においてチップを１００℃近くまで加熱する必要がある場合には、耐熱性に優れる樹脂（例えばポリカーボネートなど）を用いることが好ましい。また、タンパク質の吸着が問題となる場合にはポリプロピレンを用いることが好ましい。樹脂やガラスなどは熱伝導率が小さく、マイクロチップ１の局所的に加熱される領域に、これらの材料を用いることにより、面方向への熱伝導が抑制され、加熱領域のみ選択的に加熱することができる。

本実施形態では、検出部１９において、反応の検出を光学的に行うので、少なくともこの部位の基板は光透過性の材料（例えばアルカリガラス、石英ガラス、透明プラスチック類）を用い、光が透過するようにする必要がある。本実施形態においては、検出部の窓１１１は光透過性の材料が用いられていて、窓１１１を光が透過するようになっている。

本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１には、検査、試料の処理などを行うための、微小な溝状の流路（微細流路）および機能部品（流路エレメント）が、用途に応じた適当な態様で配設されている。本実施形態では、これらの微細流路および流路エレメントによってマイクロチップ１内で行われる特定の遺伝子の増幅およびその検出を行う処理の一例を図２（ｃ）を用いて説明する。なお、本発明の適用は図２（ｃ）で説明するマイクロチップ１の例に限定されるものでは無く、様々な用途のマイクロチップ１に適用できる。

図２（ｃ）はマイクロチップ１内部の微細流路および流路エレメントの機能を説明するための説明図である。

微細流路には、例えば検体液を収容する検体収容部１２１、試薬類を収容する試薬収容部１２０、試薬収容部１２３などが設けられており、場所や時間を問わず迅速に検査ができるよう、試薬収容部１２０、１２３には必要とされる試薬類、洗浄液、変性処理液などがあらかじめ収容されている。図２（ｃ）において、試薬収容部１２０、試薬収容部１２３、検体収容部１２１および流路エレメントは四角形で表し、その間の微細流路は実線と矢印で表す。

マイクロチップ１は、微細流路を形成した溝形成基板１０８と溝状の流路を覆う被覆基板１０９から構成されている。微細流路はマイクロメーターオーダーで形成されており、例えば幅は数μｍ〜数百μｍ、好ましくは１０〜２００μｍで、深さは２５〜５００μｍ程度、好ましくは２５〜２５０μｍである。

少なくともマイクロチップ１の溝形成基板１０８には、上記の微細流路が形成されている。被覆基板１０９は、少なくとも溝形成基板の微細流路を密着して覆う必要があり、溝形成基板の全面を覆っていても良い。なお、マイクロチップ１の微細流路には、例えば、図示せぬ送液制御部、逆流防止部（逆止弁、能動弁など）などの送液を制御するための部位が設けられ、逆流を防止し、所定の手順で送液が行われるようになっている。

検体注入部１１３はマイクロチップ１に検体を注入するための注入部、流体注入部１１０はマイクロチップ１に流体を注入するための注入部である。マイクロチップ１による検査を行うに先立って、検査担当者は検体を検体注入部１１３から注射器などを用いて注入する。図２（ｃ）に示すように、検体注入部１１３から注入された検体は、連通する微細流路を通って検体収容部１２１に収容される。

次に、流体注入部１１０ａから流体を注入すると、流体は連通する微細流路を通って検体収容部１２１に収容されている検体を押し出し、増幅部１２２に検体を送り込む。

一方、流体注入部１１０ｂから注入された流体は、連通する微細流路を通って試薬収容部１２０ａに収容されている試薬を押し出す。試薬収容部１２０ａから押し出された試薬は増幅部１２２に流体によって送り込まれる。このときの反応条件によっては、増幅部１２２の部分を所定の温度にする必要があり、後で説明するように反応検出装置８０の内部で加熱または吸熱して所定の温度で反応させる。

所定の反応時間の後、さらに流体により増幅部１２２から送り出された反応後の検体を含む溶液は、検出部１９に注入される。窓１１１から検出部１９に光を照射すると、検体と反応した試薬が例えば蛍光を発光するので蛍光の光量を測定することにより反応結果を計測することができる。検出部１９で反応結果を計測後の溶液は廃液溜め部１２５に送液される。

図３は、本発明の第１の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す斜視図、図４は、本発明の第１の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す断面図、である。

反応検出装置８０は、温度調節ユニット１５２、ポンプユニット９２、パッキン９６、パッキン９７、流体タンク９１、駆動部材３０３などから構成される。図３はマイクロチップ１ａ、１ｂをそれぞれ温度調節ユニット１５２ａ、１５２ｂとパッキン９７ａ、９７ｂに密着させている状態である。図３に示すマイクロチップ１ａ、１ｂは、試薬の反応結果を測光する検出部１９がマイクロチップ１の内部に１つ設けられている例である。本実施形態では挿入口８３ａ、８３ｂから挿入されたマイクロチップ１ａ、１ｂを検査する機構は図３に示すように同一機構であり、必要な時以外はａ、ｂの区別をせずに説明する。図４は図３に示す機構の断面図である。以下、図３、図４を用いて実施形態を説明する。

温度調節ユニット１５２とマイクロチップ１は、モータ３０２、送りネジ３０１、トレイ３００等からなる駆動部材３０３により駆動され、紙面上下方向に移動可能である。初期状態において、駆動部材３０３により温度調節ユニット１５２を、図３の状態からマイクロチップ１の厚み以上上昇させる。すると、マイクロチップ１は図３の矢印Ａ方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３からトレイ３００の図示せぬ規制部材に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。所定の位置までマイクロチップ１を挿入するとフォトインタラプタなどを用いたチップ検知部９５がマイクロチップ１を検知し、オンになる。

温度調節ユニット１５２は、ペルチェ素子、電源装置、温度制御装置などを内蔵し、発熱または吸熱を行ってマイクロチップ１の面を所定の温度に調整するユニットである。

次に、駆動部材３０３により温度調節ユニット１５２とトレイ３００を下降させて、マイクロチップ１を温度調節ユニット１５２とパッキン９７に密着させる。

マイクロチップ１の検出部１９では、検体とマイクロチップ１内に貯蔵された試薬が反応して、例えば呈色、発光、蛍光、混濁などをおこす。本実施形態では試薬の反応結果を測光するマイクロチップ１の検出部１９を構成する溝形成基板１０８と被覆基板１０９は、光透過性の材料になっていて、試薬と検体の反応結果は、マイクロチップ１の検出部１９を透過する光を測光または測色することで解析することができる。

光検出部１６３は発光部１６０と受光部１６１から成り、マイクロチップ１の検出部１９を透過する光を検出できるように配置されている。なお、光検出部１６３はマイクロチップ１の検出部１９を透過する光を検出する方式に限定されるものではなく、検出部１９に光を照射し反射光を検出しても良い。図３には受光部１６１ｂが図示されていないが、本実施形態では発光部１６０ａ、受光部１６１ａからなる光検出部１６３ａと発光部１６０ｂ、受光部１６１ｂからなる光検出部１６３ｂを備えているものとする。

図４に示すように、ポンプユニット９２は少なくとも一つのポンプ６２を有している。ポンプ６２の吸込側には、パッキン９６が接続され、流体タンク９１に充填された流体を吸い込むようになっている。一方、ポンプ６２の吐出側にはパッキン９７が接続されていて、吸い込んだ流体を、パッキン９７を介してマイクロチップ１の流体注入部１１０からマイクロチップ１内に形成された微細流路に注入する。パッキン９７はポンプユニット９２とマイクロチップ１の間に挟まれ、ポンプ６２の流体出口とパッキン９７の開口部と流体注入部１１０とは連通している。このように、ポンプ６２から、連通しているパッキン９７を介して流体注入部１１０より流体を注入する。

本実施形態では、マイクロチップ１ａ、１ｂにそれぞれ流体を注入するため流体タンク９１ａ、９１ｂ、パッキン９６ａ、９６ｂ、パッキン９７ａ、９７ｂをそれぞれ設けているが、これらは共通化しても良い。例えば、一つの流体タンク９１でポンプユニット９２ａ、９２ｂに流体を供給することもできる。また、マイクロチップ１ａ、１ｂの流体注入部１１０とに対応する図３には図示せぬポンプ６２に連通するパッキン９７ａ、９７ｂを共通化することもできる。また、マイクロチップ１ａ、１ｂの流体注入部１１０に対応するポンプ６２を内蔵しているポンプユニット９２であれば、必ずしも２つのポンプユニット９２ａ、９２ｂを設ける必要は無い。

次にポンプユニット９２について図５を用いて説明する。

図５は、本発明の実施形態におけるポンプユニット９２の構成の一例を示す説明図である。

このポンプユニット９２は、シリコン製の基板６７と、その上のガラス製の基板６８と、その上のガラス製の基板６９との３つの基板から構成されている。基板６７と基板６８は陽極結合、基板６８と基板６９は接着や融着によって接合されている。

シリコン製の基板６７と、その上に陽極接合によって貼り合わされたガラス製の基板６８との間の内部空間によってポンプ６２（ピエゾポンプ）が構成されている。ポンプ６２の駆動源は一例として圧電素子であり、内部の加圧室の体積を変化させることにより図５の左から右方向に送液する。

ポンプ６２の上流側は基板６７に設けられた流路から基板６８の貫通孔６６ａを介して、ガラス製の基板に設けられた開口６４に連通されている。開口６４は、パッキン９６を介して流体タンク９１に接続されていて、流体タンク９１に充填された流体を吸い込むようになっている。

基板６９には、流路７０がパターンニングされている。一例として、流路７０の寸法および形状は、幅が１５０μｍ程度、深さが３００μｍ程度の断面矩形状である。流路７０の下流側には開口６５が設けられ、ポンプ６２によって流路７０を通って送液される。パッキン９７には、パッキン９７とポンプユニット９２が密着したときの開口の位置に合わせて開口が設けられている。また、パッキン９７の開口は、パッキン９７がマイクロチップ１と密着したときの流体注入部１１０の位置に合わせて設けられているので、各ポンプ６２によって流体注入部１１０に流体を注入することができる。

図５ではポンプ６２を複数備えたポンプユニット９２の例を図示しているが、本発明ではポンプ６２の数は１つ以上であればいくつでも良い。図３の例では２つのポンプユニット９２ａ、９２ｂを用いて２つのマイクロチップ１ａ、１ｂに流体を注入しているが、流体注入部１１０に対応するポンプ６２を備えたポンプユニット９２であれば１つでも良い。

図６は、本発明の第１の実施形態における反応検出装置８０の回路ブロック図である。

制御部９９は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）とＲＡＭ９７（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ９６（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って反応検出装置８０の各部を集中制御する。

以下、いままでに説明した機能と同一機能を有する機能ブロックには同番号を付し、説明を省略する。

チップ検知部９５はマイクロチップ１が規制部材に当接すると検知信号をＣＰＵ９８に送信する。位置制御部４１１は検知信号を受信すると、機構駆動部３２に指令して駆動部材３０３を駆動し、所定の手順でマイクロチップ１と温度調整ユニット１５２を下降または上昇させ流体注入部１１０とポンプ６２が連通する所定の位置に固定する。第１の実施形態では２つのチップ検知部９５ａ、９５ｂと２つの位置制御部４１１ａ、４１１ｂと機構駆動部３２ａ、３２ｂを備え、それぞれ独立して機能する。

ポンプ駆動部５００は各ポンプ６２の圧電素子を駆動する駆動部である。ポンプ駆動制御部４１２はプログラムに基づいて、所定量の流体を注入または吸入するようにポンプ駆動部５００を制御する。ポンプ駆動部５００はポンプ駆動制御部４１２の指令を受けて、圧電素子を駆動する。第１の実施形態では２つのポンプ駆動制御部４１２ａ、４１２ｂと２つのポンプ駆動部５００ａ、５００ｂを備え、それぞれ独立して機能する。

ＣＰＵ９８は所定のシーケンスで検査を行い、検査結果をＲＡＭ９７に記憶する。発光部１６０は検出部１９に光を照射し、光量算出部４１０は受光部１６１の出力する電気信号から光量を算出し検査結果とする。本実施形態では、図３のように光検出部１６３ａと光検出部１６３ｂをそれぞれ検出部１９ａ、１９ｂに対応する位置に配設した場合について説明するが、一組の光検出部１６３を移動機構により検出部１９ａ、１９ｂに対応する位置に移動させて測定しても良い。

検査結果は、操作部８７の操作によりメモリカード５０１に記憶したり、プリンタ５０３によってプリントすることができる。

このように、反応検出装置８０は複数のマイクロチップ１を収納し、それぞれのマイクロチップ１内の試薬と検体を反応させるために必要な機構を備えているので、複数の検体を効率よく検査をすることができる。

なお、チップ検知部９５は必須ではなく、例えばマイクロチップ１を挿入後、検査担当者が操作することにより検査を開始するようにしても良い。

図７は、本発明の第２の実施形態における反応検出装置８０の外観図である。

第２の実施形態の反応検出装置８０は、挿入口８３が一つの場合であり、マイクロチップ１を挿入口８３に差し込んで筐体８２の内部にセットするようになっている。本実施形態の機能部品は第１の実施形態と同じであり、同番号を付し説明を省略する。

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。反応検出装置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、検査が終了すると液晶パネルなどで構成される表示部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。

検査担当者は、検査終了後、マイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。

図８は、本発明の第２の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す斜視図、図９は、本発明の第２の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す断面図である。

反応検出装置８０は、温度調節ユニット１５２、ポンプユニット９２、パッキン９６、パッキン９７、流体タンク９１、駆動部材３０３などから構成される。図８はマイクロチップ１ｃを温度調節ユニット１５２とパッキン９６、９７に密着させている状態である。図８に示す機構の断面は図４で説明した機構と同じである。

図８に示すマイクロチップ１ｃは、試薬の反応結果を測光する検出部１９が、マイクロチップ１ｃの内部に検出部１９ａａ、１９ａｂのように２つ設けられている例である。また、検出部１９ａａ、１９ａｂで行われる検体と試薬の反応を光学的に検出するために図８には図示せぬ窓１１１が２つ設けられている。本実施形態では２つの検出部１９を有する例を説明するが、検出部１９の数はいくつでも良い。

マイクロチップ１ｃの内部には図２で説明した試薬収容部１２０、検体収容部１２１、流体注入部１１０、検体注入部１１３およびこれらに連通する微細流路や流路エレメントを２組有し、試薬と検体の反応結果を検出部１９ａａ、１９ａｂでそれぞれ検出できるようになっている。検出部１９ａａ、１９ａｂで行う試薬と検体の反応検査は、同じ試薬を用いて同じ検査手順で行っても良いし、異なる試薬や手順を用いても良い。

検出部１９ａａ、１９ａｂから試薬と検体の反応結果を検出する光検出部１６３も図８に示すように光検出部１６３ａａ、１６３ａｂの２つが設けられている。光検出部１６３ａａは発光部１６０ａａ、受光部１６１ａａ、光検出部１６３ａｂは発光部１６０ａｂ、受光部１６１ａｂからなり検出部１９ａａ、１９ａｂを透過する光をそれぞれ検出できるように配置されている。なお、光検出部１６３はマイクロチップ１の検出部１９を透過する光を検出する方式に限定されるものではなく、検出部１９に光を照射し反射光を検出しても良い。また、光検出部１６３は必ずしも２つ設ける必要はなく、光検出部１６３の移動機構を設け、複数の検出部１９の位置に順次光検出部１６３が移動して検査するように構成しても良い。

ポンプ６２から、連通しているパッキン９７を介して流体注入部１１０より流体を注入する機構は図３で説明した機構と同様である。マイクロチップ１ｃの流体注入部１１０にはそれぞれポンプ６２が連通し、２つの検査を並行して行えるようになっている。

このようにすることにより、時間のかかるマイクロチップ１の内部で行う試薬と検体との反応を並行して行うことができるので、検査を効率良くおこなうことができる。

図９は、本発明の第２の実施形態における反応検出装置８０の回路ブロック図である。

第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。第２の実施形態では反応検出装置８０に挿入できるマイクロチップ１ｃは１つであり、位置制御部４１１、機構駆動部３２、チップ検知部９５、温度調整ユニット１５２は一つである。一方、マイクロチップ１ｃは２つの検査を同時に行えるように構成されているので、反応検出装置８０にもポンプ駆動部５００、発光部１６０、受光部１６１がそれぞれ２つ設けられている。

温度調節ユニット１５２とマイクロチップ１は、モータ３０２、送りネジ３０１等からなる駆動部材３０３により駆動され、紙面上下方向に移動可能である。初期状態において、駆動部材３０３により温度調節ユニット１５２を、図８の状態からマイクロチップ１の厚み以上上昇させる。すると、マイクロチップ１は図８の矢印Ａ方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３からトレイ３００の図示せぬ規制部材に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。所定の位置までマイクロチップ１を挿入するとフォトインタラプタなどを用いたチップ検知部９５がマイクロチップ１を検知し、オンになる。

温度調節ユニット１５２は、ペルチェ素子、電源装置、温度制御装置などを内蔵し、発熱または吸熱を行ってマイクロチップ１の面を所定の温度に調整するユニットである。

次に、駆動部材３０３により温度調節ユニット１５２とマイクロチップ１を下降させて、マイクロチップ１を温度調節ユニット１５２とパッキン９７に密着させる。

マイクロチップ１の検出部１９では、検体とマイクロチップ１内に貯蔵された試薬が反応して、例えば呈色、発光、蛍光、混濁などをおこす。本実施形態では試薬の反応結果を測光するマイクロチップ１の検出部１９を構成する溝形成基板１０８と被覆基板１０９は、光透過性の材料になっていて、試薬と検体の反応結果は、マイクロチップ１の検出部１９を透過する光を測光または測色することで解析することができる。

光検出部１６３ａａは発光部１６０ａａと受光部１６１ａａから成り、マイクロチップ１ｃの検出部１９ａａを透過する光を検出できるように配置されている。また、光検出部１６３ａｂは発光部１６０ａｂと受光部１６１ａｂから成り、マイクロチップ１ｃの検出部１９ａｂを透過する光を検出できるように配置されている。なお、光検出部１６３はマイクロチップ１の検出部１９を透過する光を検出する方式に限定されるものではなく、検出部１９に光を照射し反射光を検出しても良い。

ポンプユニット９２の吸込側には、パッキン９６が接続され、流体タンク９１に充填された流体を吸い込むようになっている。一方、ポンプユニット９２の吐出側にはパッキン９７が接続されていて、吸い込んだ流体を、パッキン９７を介してマイクロチップ１の流体注入部１１０からマイクロチップ１内に形成された微細流路に注入する。パッキン９７はポンプユニット９２とマイクロチップ１の間に挟まれ、ポンプユニット９２の流体出口とパッキン９７の開口部と流体注入部１１０とは連通している。このように、ポンプユニット９２から、連通しているパッキン９７を介して流体注入部１１０より流体を注入する。

図１０、図１１は本発明の第２の実施形態において、反応検出装置８０による検査の手順を説明するフローチャートである。

なお、温度調節ユニット１５２は反応検出装置８０の電源投入時に通電され、所定の温度になっているものとする。また、検査に先立って、パッキン９７上端まで流体が充填されているものとする。

最初に、図１０に示す検査のメインルーチンを説明する。

Ｓ１０１：マイクロチップ１ｃを挿入するステップである。

検査担当者は、挿入口８３からマイクロチップ１ｃを図示せぬ規制部材に当接するまで挿入する。

Ｓ１０２：マイクロチップ１ｃを所定の位置に固定するステップである。

挿入口８３から挿入されたマイクロチップ１ｃが図示せぬ規制部材に当接し、ＣＰＵ９８がチップ検知部９５から検知信号を検知する。すると、位置制御部４１１は機構駆動部３２を制御し、ポンプ６２と連通するパッキン９７と流体注入部１１０が連通する所定の位置に駆動部材３０３により移動させて適当な圧力で密着するよう固定する。また、温度調節ユニット１５２も駆動部材３０３に連動してマイクロチップ１に適当な圧力で密着する。

Ｓ１０３：第１検査ルーチンをコールするステップである。

マイクロチップ１ｃに所定の手順で流体を注入し、検査を行う第１検査ルーチンをコールする。第１検査ルーチンを実行することにより、例えば、検出部１９ａａに反応結果が得られ、検出結果が表示部８４に表示される。

Ｓ１０４：第２検査ルーチンをコールするステップである。

マイクロチップ１ｃに所定の手順で流体を注入し、検査を行う第２検査ルーチンをコールする。第２検査ルーチンを実行することにより、例えば、検出部１９ａｂに反応結果が得られ、検出結果が表示部８４に表示される。

以上で検査の手順は終了である。

このように、第１検査ルーチンと第２検査ルーチンとを並行して実行する。

次に、図１１に示す第１検査ルーチンを説明する。

Ｓ２０１：流体をマイクロチップ１ｃに注入するステップである。

ポンプ駆動制御部４１２ａは所定のシーケンスに従って、ポンプ駆動部５００ａに指令して対応するポンプ６２を駆動し、マイクロチップ１ｃの流体注入部１１０に流体を順次注入する。注入された流体は、マイクロチップ１ｃの流路内の検体や試薬を所定のシーケンスで検出部１９ａａまで送り込み、反応させる。

Ｓ２０２：検出部１９ａａの反応結果を検出するステップである。

所定の反応時間経過後、光量算出部４１０は、発光部１６０ａａを発光させてマイクロチップ１ｃの検出部１９ａａを照明し、検出部１９ａａを透過した透過光を受光した受光部１６１ａａからの入力信号をＣＰＵ９８に内蔵するＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換し、測光値を得る。

Ｓ２０３：反応結果を表示するステップである。

光量算出部４１０は、受光部１６１ａａが測光した結果から演算し、反応結果を表示部８４に表示する。

次に、図１２に示す第２検査ルーチンを説明する。

Ｓ３０１：流体をマイクロチップ１ｃに注入するステップである。

ポンプ駆動制御部４１２ｂは所定のシーケンスに従って、ポンプ駆動部５００ｂに指令して対応するポンプ６２を駆動し、マイクロチップ１ｃの流体注入部１１０に流体を順次注入する。注入された流体は、マイクロチップ１ｃの流路内の検体や試薬を所定のシーケンスで検出部１９ａｂまで送り込み、反応させる。

Ｓ３０２：検出部１９ａｂの反応結果を検出するステップである。

所定の反応時間経過後、光量算出部４１０は、発光部１６０ａｂを発光させてマイクロチップ１ｃの検出部１９ａｂを照明し、検出部１９ａｂを透過した透過光を受光した受光部１６１ａｂからの入力信号をＣＰＵ９８に内蔵するＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換し、測光値を得る。

Ｓ３０３：反応結果を表示するステップである。

光量算出部４１０は、受光部１６１ａｂが測光した結果から演算し、反応結果を表示部８４に表示する。

なお、第２の実施形態では反応検出装置８０の挿入口８３は１つであり、１つのマイクロチップ１ｃしか検査できない例を説明したが、これに限定されるものではなく第１の実施形態と同様に複数の挿入口８３と機構を設けて複数のマイクロチップ１ｃを検査することもできる。

以上このように、本発明によれば、複数の検体を効率よく検査できる反応検出装置、マイクロチップ検査システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態における反応検出装置８０の外観図である。 本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の説明図である。 本発明の第１の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係わる反応検出装置８０の内部構成の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係わるポンプユニット９２の内部構成の一例を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態における反応検出装置８０の回路ブロック図である。 本発明の第２の実施形態における反応検出装置８０の外観図である。 本発明の第２の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態における反応検出装置８０の回路ブロック図である。 本発明の第２の実施形態における反応検出装置８０による検査の手順を説明するフローチャートである。 第１検査ルーチンを説明するフローチャートである。 第２検査ルーチンを説明するフローチャートである。

符号の説明

１ マイクロチップ
１９ 検出部
６２ ポンプ
８０ 反応検出装置
８２ 筐体
８３ 挿入口
８４ 表示部
９１ 流体タンク
９２ ポンプユニット
９６ パッキン
９７ パッキン
１１０ 流体注入部
１５２ 温度調節ユニット
１６０ 発光部
１６１ 受光部
３００ トレイ
３０１ 送りネジ
３０２ モータ
３０３ 駆動部材

Claims (3)

1. マイクロチップの流体注入部に流体を注入して試薬と検体を反応させ反応結果を前記マイクロチップの検出部から測定する反応検出装置において、
   前記マイクロチップを前記反応検出装置の筐体内に挿入する挿入口と、
   前記マイクロチップを所定の温度に調節する温度調節ユニットと、
   前記マイクロチップに流体を注入するポンプと、
   前記挿入口から挿入された前記マイクロチップを前記流体注入部と前記ポンプが連通する所定の位置に固定する駆動部材と、
   を少なくとも２つ有することを特徴とする反応検出装置。
2. 少なくとも２つの前記マイクロチップと、
   請求項１に記載の反応検出装置と、
   を有することを特徴とするマイクロチップ検査システム。
3. 試薬または検体を駆動する流体が注入される流体注入部と、
   前記試薬と前記検体との反応検出が行われる検出部と、
   を有するマイクロチップと、
   前記マイクロチップに流体を注入して試薬と検体を反応させ反応結果を前記マイクロチップの検出部から測定する反応検出装置と、
   を備えるマイクロチップ検査システムにおいて、
   前記マイクロチップは、
   前記流体注入部と前記検出部を少なくとも２つ有し、
   前記反応検出装置は、
   前記流体注入部に前記流体を注入するポンプと、
   前記ポンプに前記流体を前記流体注入部に注入させ、前記検出部に前記試薬と前記検体を駆動する制御を行うポンプ駆動制御部と、
   を少なくとも２つ有し、
   前記ポンプ駆動制御部はそれぞれ独立して前記制御を行うことを特徴とするマイクロチップ検査システム。

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