JP2009300256A - 検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で検出部に混合液が到達したことを検出することができる検査システムを提供する。
【解決手段】マイクロチップの流路に貯蔵された検体と試薬とを移動させて検出部に充填し、発光部から検出部に励起光を照射し、検出部に充填された検体と試薬との混合液から発光する蛍光を受光した受光部の出力に基づいて測定する検査システムにおいて、検出部から反射または検出部を透過した励起光を受光した受光部の出力に基づいて検出部に混合液が到達したことを検出する到達検出手段、を有することを特徴とする検査システム。
【選択図】図３

Description

本発明は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、ラブ・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。現実には遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化されたマイクロ総合分析システムは、コスト、必要試料量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とすることによる恩恵は多大と言える。

また、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、マイクロ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検査システムを提案している（例えば、特許文献２参照）。このような検査システムでは、マイクロチップの検出部に蛍光検出ユニットの発光部から励起光を照射し、試薬に含まれる蛍光物質の発光する非常に微弱な蛍光を蛍光検出ユニットの受光部で検出するように構成されている。
特開２００４−２８５８９号公報 特開２００６−１４９３７９号公報

このような検査システムでは、マイクロチップの検出部に試薬と検体の混合液を所定量充填して蛍光検出を行う必要がある。しかしながら、送液量が不足した場合や、送液量が多すぎて混合液が検出部の下流まで送液された場合など、検出部に混合液が所定量充填されないことがあった。

検出部に充填された混合液の量が少ないと検出部に空気が残り、温度調節ユニットにより加熱されることにより空気が膨張して検査結果に誤差を生じることがある。

このような問題を解決するため、検出部の下流に検出部よりも浅い液溜部を設け、液溜部に混合液が到達したことを検出すれば検出部が充填されたことを確認できる。

しかしながら、液溜部を検出部の近くに配置すると、液溜部の混合液を検出する液体検出手段が検出部を覆ってしまい、検出部から反応結果を検出することができない。そのため液溜部を検出部から離れた位置に配置すると、検出部から微細な流路を通って液溜部に混合液が到達するまでに時間がかかる上に、必要な検体や試薬の量が増えるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で検出部に混合液が到達したことを検出することができる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路に貯蔵された検体と試薬とを移動させて検出部に充填し、発光部から該検出部に励起光を照射し、該検出部に充填された検体と試薬との混合液から発光する蛍光を受光した受光部の出力を測定する検査システムにおいて、
前記検出部から反射、または前記検出部を透過した前記励起光を受光した前記受光部の出力に基づいて前記検出部に前記混合液が到達したことを検出する到達検出手段を有することを特徴とする検査システム。

２．前記検出部からの光を前記受光部に集光する光学系と、
前記蛍光に比べて前記励起光の透過率が低い励起光カットフィルタと、
前記励起光カットフィルタを前記光学系の光路中に挿抜するフィルタ駆動手段と、
を有することを特徴とする前記１に記載の検査システム。

３．前記フィルタ駆動手段を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、
前記検出部から発光する蛍光を測定するときは前記励起光カットフィルタを前記光路中に挿入し、前記検出部に前記混合液が到達したことを検出するときは前記励起光カットフィルタを前記光路中から退避させることを特徴とする前記１または２に記載の検査システム。

本発明によれば、発光部から検出部に励起光を照射し、検出部から反射、または検出部を透過した励起光を蛍光反応を検出する受光部で受光し、受光部の出力に基づいて検出部に混合液が到達したことを検出する。このように、蛍光反応の検出を行う発光部と受光部とによって混合液の検出を行うので、簡単な構成で検出部に混合液が到達したことを検出することができる検査システムを提供することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の検査システム８０に用いられる検査装置８２の外観図である。

検査システム８０は検査装置８２とマイクロチップ１から構成される。検査装置８２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。

マイクロチップ１をチップ搬送トレイ２に載置した後チップ搬送トレイ２を挿入口８３にローディングし、検査装置８２の内部にセットするようになっている。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、８９はトレイ蓋、９１は排出ボタンである。

図１（ａ）はチップ搬送トレイ２がマイクロチップ１を載置可能な位置に排出された状態の外観図、図１（ｂ）はチップ搬送トレイ２が検査可能な位置にローディングされた状態の外観図である。

検査担当者はマイクロチップ１をチップ搬送トレイ２に載置し、排出ボタン９１を押してチップ搬送トレイ２を図１（ａ）の矢印の方向に移動させる。チップ搬送トレイ２が図１（ｂ）のように検査可能な位置まで移動すると、検査担当者は操作パネル８７を操作して検査を開始させる。

検査装置８２の内部では、制御手段の指令により図１には図示せぬマイクロポンプユニット７５がマイクロチップ１に駆動液等の液体を注入し、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われる。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、排出ボタン９１を押してチップ搬送トレイ２を図１（ａ）のようにマイクロチップ１を取り出し可能な位置まで移動させる。検査担当者は、マイクロチップ１をチップ搬送トレイ２から取り出す。

なお、本実施形態ではモータ等の駆動手段によりチップ搬送トレイ２を移動させる例を説明するが、特に本発明の適用を限定されるものではなく手動でチップ搬送トレイ２を移動させても良い。

図２は本発明の実施形態に係るマイクロチップ１の一例の外観図である。

図２（ａ）のマイクロチップ１の側面図に示すように、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。図２（ａ）の矢印は、検査装置８２にマイクロチップ１を挿入する挿入方向である。

図２（ｂ）はマイクロチップ１の平面図であり、透明な被覆基板１０９を通して見える溝形成基板１０８の溝を図示している。溝形成基板１０８の溝を被覆基板１０９が覆うことにより流路を形成している。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２５０（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。

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。

本実施形態では、特定の遺伝子の増幅およびその検出を行う処理に用いるマイクロチップ１を例に説明する。

図２（ｂ）の１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃはマイクロチップ１内部の流路に連通する駆動液注入部であり、各駆動液注入部１１０から駆動液を注入し内部の検体や試薬等を駆動する。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り、注射器などを用いて検体注入部１１３から血液などの検体を注入する。

本実施形態のマイクロチップ１では検体注入部１１３の下流の流路２５０は２方向に分岐し、検体を２分割するように構成されている。駆動液注入部１１０ｂから駆動液を注入すると、検体注入部１１３に注入されている検体は、検体注入部１１３と連通する流路２５０ａａと流路２５０ａｂを通ってそれぞれ検体収容部１２１ａ、１２１ｂに収容される。検体収容部１２１ａ、１２１ｂは所定量の検体を収容するために他の流路より溝が深くなっている。

検体収容部１２１ａ、１２１ｂの溝の深さは例えば１．５μｍ、液溜部１４０ａ、１４０ｂの溝の深さは例えば１μｍ、他の流路の溝の深さは例えば０．２５μｍである。

１２０ａ、１２０ｂは試薬類を収容する試薬収容部である。駆動液注入部１１０ａ、１１０ｃから駆動液を注入すると、試薬収容部１２０ａ、１２０ｂに収容された試薬は流路２５０に押し出されて、それぞれ下流の検体収容部１２１ａ、１２１ｂに注入される。検体と試薬が混合された混合液は、流路２５０ｃａと流路２５０ｃｂを通ってそれぞれ下流の検出部１９ａ、１９ｂに収容される。

検査装置８２の内部で検出部１９ａ、１９ｂを加熱または吸熱して所定の温度で検体と試薬とを所定の時間反応させる。

検出部１９ａ、１９ｂは検体と試薬の反応を光学的に検出するために設けられ、所定量の検体と試薬を収容するために他の流路より溝が深くなっている。

検出部１９ａ、１９ｂの溝の深さは例えば１．５μｍ、他の流路の溝の深さは０．２５μｍである。検出部１９ａ、１９ｂに励起光を照射すると、検体と反応した試薬が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。

次に、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。

検出部１９において、呈色反応の生成物や蛍光物質などの検出を光学的に行うので、少なくとも被覆基板１０９のこの部位は光透過性の材料（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。

図３は、検査装置８２の内部構成を説明するための斜視図である。なお、図３では説明を簡単にするためチップ搬送トレイ２を図示していない。

検査装置８２は、温度調節ユニット１５２、検出ユニット１５、駆動液ポンプ９２、パッキン９０、駆動液タンク９１、送りネジ３０１、ジョイント３０２、モータ３００などから構成される。図３のようにマイクロチップ１の面を温度調節ユニット１５２が密着している。また、図３はマイクロチップ１をパッキン９０ｂに密着させている状態を示している。

以下、図３を用いて検査装置８２の内部構成の例を説明する。

温度調節ユニット１５２とマイクロチップ１は、図示せぬ駆動部材により駆動され、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、チップ搬送トレイ２に載置されたマイクロチップ１は、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を検知する所定の位置まで図示せぬ駆動部材により搬送される。

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、駆動部材により温度調節ユニット１５２とチップ搬送トレイ２に載置されたマイクロチップ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９０ｂに密着させる。

マイクロチップ１の検出部１９では、検体と前記マイクロチップ１内に貯蔵された蛍光物質を含む試薬が反応し、励起光を照射すると蛍光をおこす。本実施形態では検出部１９でおこる試薬の反応結果を検出ユニット１５を用いて光学的に検出する。

図３に示すマイクロチップ１の例は、試薬の反応結果を測光する検出部１９が図２のようにマイクロチップ１の内部に２つ設けられている。

２つの検出部１９ａ、１９ｂは、図３に示す直線Ｆに沿って配設されている。検出部１９ａ、１９ｂの位置に対応する被覆基板１０９の面には透明な窓がそれぞれ設けられており、窓を介して反応結果を光学的に検出できる。

検出ユニット１５は、送りネジ３０１と螺合するネジ部を有し、送りネジ３０１が回転することにより図３の矢印Ｂ方向または逆方向に移動する。送りネジ３０１は直線Ｆと平行に配設されており、検出ユニット１５が送りネジ３０１によって移動すると検出部１９ａ、１９ｂのそれぞれの中心部に、検出ユニット１５の図示せぬ受光部１６１の光軸Ｌ１が一致するように配置されている。検出ユニット１５は、所定の位置に移動した後、検出部１９ａ、１９ｂに順次励起光を照射し、蛍光物質が発光する蛍光を受光して電気信号を出力する。

送りネジ３０１はモータ３００によりジョイント３０２を介して駆動される。モータ３００は例えばパルスモータであり、パルスにより所定量回転する。モータ３００は本発明の検出ユニット駆動手段である。第１位置検出部４０、第２位置検出部４１は検出ユニット１５の待機位置と初期位置とを検出するために設けられた、例えば光学センサやホールセンサなどの位置検出センサである。

なお、検出ユニット１５には回転防止用にガイド穴が設けられており、ガイド穴を貫通するガイド棒３１０に沿って移動する。ガイド棒３１０は送りネジ３０１と平行に配設されている。

また、本実施形態ではマイクロチップ１に検出部１９が２つ設けられている場合について説明したが、この例に限定されるものではなく検出部１９の数は１つ以上であればいくつでも良い。さらに、検出ユニット１５を２つの検出部１９の間を移動可能に構成する例を説明したが、それぞれの検出部１９毎に検出ユニット１５を固定して配置しても良い。

駆動液ポンプ９２の吸込側には、パッキン９０ｃが接続され、駆動液タンク９１に充填された駆動液を吸い込むようになっている。一方、駆動液ポンプ９２の吐出側にはパッキン９０ｂが接続されていて、パッキン９０ｃから吸い込んだ駆動液を、パッキン９０ｂを介してマイクロチップ１の駆動液注入部１１０からマイクロチップ１内に形成された流路２５０に注入する。パッキン９０ｂは駆動液ポンプ９２とマイクロチップ１の間に挟まれ、駆動液ポンプ９２の駆動液出口とパッキン９０ｂの開口部と駆動液注入部１１０とは連通している。このように、駆動液ポンプ９２から、連通しているパッキン９０ｂを介して駆動液注入部１１０より駆動液を注入する。

図４は、本発明の第１の実施形態の検出ユニット１５の断面図である。図４を用いて第１の実施形態の検出ユニット１５の光学系を説明する。図４に示す断面は、検出ユニット１５をレンズ１５５の光軸Ｌ１を通るように図３に示す矢印Ｂ方向に切断した断面である。

検出部１９からの光を受光部１６１に集光する光学系は、例えばレンズ１５５、レンズ２６８、ダイクロイックミラー２６１、レンズ２６９、励起光カットフィルタ１５６、発光部１６０、受光部１６１、基板２６３、２６４などから構成される。励起光カットフィルタ１５６は、ダイクロイックミラー２６１に蒸着されていて、検出部１９で発生する蛍光の波長を選択的に受光部１６１の方向に透過する。

発光部１６０から照射される光は、ダイクロイックミラー２６１で反射し、検出部１９を照射する。検出部１９で発生する蛍光は、励起光カットフィルタ１５６を介してダイクロイックミラー２６１を透過して受光部１６１に入射する。ダイクロイックミラー２６１に入射した光には励起光が多く含まれているので、ダイクロイックミラー２６１に設けた励起光カットフィルタ１５６によりできるだけ励起光の波長領域をカットし、蛍光の波長領域を受光部１６１に入射するようにしている。

なお、本実施形態では検出ユニット１５を用いる例を説明するが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、発光部１６０と受光部１６１を検出部１９を挟んで対向するように配置して検出部１９を透過する励起光を検出しても良い。その場合、少なくとも被覆基板１０９と溝形成基板１０８の検出部１９を構成する部分は励起光及び蛍光を透過する材料を用いる必要がある。

蛍光物質を励起する励起光と、蛍光の波長の差は数ｎｍ〜数１０ｎｍと非常に少ないため、励起光カットフィルタ１５６は、励起光と蛍光を分離するために急峻な遮断特性を持つ必要がある。図５を用いて励起光カットフィルタ１５６の分光特性について説明する。

図５（ａ）は、励起光と蛍光の分光特性の一例を示すグラフである。横軸は波長、縦軸は強度を示している。

図５（ａ）に示すＲ１は、発光部１６０として例えば主波長５５５ｎｍのＬＥＤを用いたときの励起光の分光特性の例である。このような分光特性の励起光を蛍光物質（例えばＴＡＭＲＡ）に照射すると図５（ａ）にＲ２で示す分光特性の蛍光を発光する。蛍光の主波長は５８０ｎｍであり、励起光との主波長の差であるストークスシフトλｓは２５ｎｍである。検出部１９から出射した光にはこのように蛍光と主波長の近い励起光が含まれている。

図５（ｂ）は励起光カットフィルタ１５６の分光反射特性の例を示すグラフである。図中のＦ１が励起光カットフィルタ１５６の分光反射特性であり、蛍光の波長領域を透過する一方、５５０ｎｍ以下の波長をほとんど透過しない遮断特性を有している。

このように励起光と蛍光の波長の差が少ないため励起光カットフィルタ１５６は励起光の波長領域も一部透過する。図５（ｂ）の斜線部が励起光カットフィルタ１５６が透過する励起光の波長領域である。そのため検出部１９で反射した励起光の一部が励起光カットフィルタ１５６を介して受光部１６１に入射する。

検出部１９に混合液が充填されていないときは検出部１９から反射する励起光が多く、混合液が検出部１９に充填されると励起光の反射が減少する。検出部１９に検体と試薬の混合液が充填された直後は、混合液がまだ蛍光反応をおこさないので励起光の反射光の変化を検出することにより混合液が到達したことを検知できる。

なお、本例は一例であり、使用する蛍光物質や励起光の波長に合わせて励起光カットフィルタ１５６の分光反射特性を決定すれば良い。

次に、図６を用いて検出部１９に到達する混合液５１を検出する方法を説明する。

図６（ａ）は検出部１９の入り口部分に混合液５１の先端が到達した状態であり、図６（ｂ）は検出部１９の出口付近まで混合液５１の先端が到達した状態である。図中の領域３０は、発光部１６０から励起光を照射する範囲であり、また受光部１６１が反射光を受光する範囲である。

図６（ｃ）の受光部１６１の出力する電気信号Ｖの時間による変化を説明するグラフである。なお、本実施形態では受光部１６１の受光する光量が減少すると受光部１６１の出力する電気信号Ｖが減少するものとして説明する。

検出部１９に混合液５１が到達していないとき、受光部１６１の出力する電気信号はＶ２であり、領域３０に占める混合液５１の割合が増すと電気信号Ｖは徐々に減少し、混合液５１の占める割合が１００％になるとＶ１になる。このように、受光部１６１の出力する電気信号Ｖの変化から混合液５１が検出部１９に到達したことを検出できる。

図７は、本発明の第１の実施形態における検査装置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検査装置８２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。ＣＰＵ９８は検知信号を受信すると、機構駆動部３２に指令し所定の手順でマイクロチップ１を下降または上昇させる。

ポンプ駆動部５００は各マイクロポンプ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、所定量の駆動液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。

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。検出ユニット駆動制御部４１１はモータ３００を所定量回転させて、所定の検出部１９を検査する位置まで検出ユニット１５を移動させる。

到達検出部４０９は、受光部１６１が出力する電気信号から検出部１９に混合液が到達したことを検出する。到達検出部４０９は、本発明の到達検出手段である。

光量算出部４１０は、受光部１６１の出力する電気信号から蛍光の光量を算出し検査結果とする。

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。

次に、本発明の第１の実施形態の検査システムによる検査の手順を図８〜図１０を用いて説明する。

図８は本発明の第１の実施形態の検査システムが検査を行うメインルーチンを説明するフローチャート、図９は本発明の実施形態の検査装置８０が液溜部に混合液の先頭部分が到達したことを検知するサブルーチンを説明するフローチャートである。図１０は実施形態の検査装置８０が反応測定を行うサブルーチンを説明するフローチャートである。

最初に図８のフローチャートの順に検査の概略の手順を説明する。

マイクロチップ１は、図３のように検査が可能な位置にセットされ、操作部８７の操作によってＣＰＵに検査の開始が指令されているものとする。また、検知基板２１と検出ユニット２２は図３に示す初期位置にあるものとする。

Ｓ２０１：キャリブレーションを行うステップである。

到達検出部４０９は、発光部１６０を発光させ、検出部１９ａまたは検出部１９ｂから反射した光を受光部１６１が検出した出力信号を、所定の信号レベルと比較する。所定の信号レベルの範囲で無い場合、到達検出部４０９は発光部１６０に流す電流を増加または減少させて所定の信号レベルの範囲になるようキャリブレーションを行う。到達検出部４０９は、受光部１６１の出力信号がそれぞれ所定の信号レベルの範囲になると、そのときの出力電圧を基に混合液の到達を判定する閾値を決定しＲＡＭ９７に記憶する。また、エラーフラッグを初期化し値を０にする。

Ｓ２０２：ポンプを始動するステップである。

ポンプ駆動制御部４１１は、ポンプ駆動部５００に指令しマイクロポンプユニット７５からマイクロチップ１に送液を行う。

Ｓ２０３：液到達を検知するステップである。

到達検出部４０９は、後に詳しく説明する液到達検知ルーチンをコールし、検出部１９ａ、検出部１９ｂに混合液が到達したことを検知して所定時間後にポンプの駆動を停止する。このステップでａチャンネル、ｂチャンネルの流路を流れる検体と試薬の混合液が検出部１１１ａ、検出部１１１ｂに充填された状態にすることができる。

Ｓ２０４：エラーフラッグを判定するステップである。

到達検出部４０９は、エラーフラッグを判定する。液到達検知ルーチンが所定時間内に正常終了した場合はエラーフラッグが０であり、液溜部１４０ａ、液溜部１４０ｂに混合液が充填された状態でマイクロポンプユニット７５は停止している。一方、所定時間内に正常終了しなかった場合は、エラーフラッグが１になっている。

エラーフラッグが１の場合、（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に進む。

Ｓ２０５：警告を表示するステップである。

制御部９９は、表示部８４にエラーの警告を表示し、検査装置８０を停止する。

エラーフラッグが０の場合、（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、ステップＳ２１３に進む。

Ｓ２１３：反応結果を測定するステップである。

所定の時間経過後、ＣＰＵ９８は反応測定ルーチンをコールし、検出部１１１ａ、検出部１１１ｂから反応結果を測定する。

第１の実施形態のメインルーチンの説明は以上である。

次に、図９のフローチャートを用いて液到達検知ルーチンを説明する。

以下の説明では、注入口１１０ａから駆動液を注入するポンプをａチャンネルのポンプ、注入口１１０ｂから駆動液を注入するポンプをｂチャンネルのポンプと呼ぶ。

Ｓ１０１：検出部１９ｂからの反射光を測定するステップである。

検出ユニット駆動制御部４１１は、検出ユニット１５を検出部１９ｂから反射光を測定する位置に移動させる。到達検出部４０９は、発光部１６０を発光させ、検出部１９ｂから反射した光を受光した受光部１６１の出力信号レベルを測定する。

Ｓ１０２：受光レベルと閾値とを比較するステップである。

到達検出部４０９は、受光部１６１の受光レベルに比例する出力信号レベルと、ステップＳ２０１でキャリブレーションを行ったときに求めた閾値と比較し、出力信号レベル＜閾値か、否か、を判定する。

出力信号レベル＜閾値の場合、（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進む。

Ｓ１０３：ｂチャンネルのポンプを停止するステップである。

ポンプ駆動制御部４１１は、所定時間後にｂチャンネルのポンプを停止する。検出部１９ｂの領域３０に混合液の先頭部分が到達すると出力信号レベルは徐々に減少し、出力信号レベル＜閾値になる。ポンプ駆動制御部４１１は出力信号レベル＜閾値になったことを検知すると、検出部１９ｂの未充填の部分に混合液を充填するため所定時間待ってからｂチャンネルのポンプを停止し、検出部１９ｂに混合液を満充填する。

出力信号レベル≧閾値の場合、（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１０４に進む。

Ｓ１０４：検出部１９ａからの反射光を測定するステップである。

到達検出部４０９は、発光部１６０を発光させ、検出部１９ａから反射した光を受光した受光部１６１の出力信号レベルを測定する。

Ｓ１０５：受光レベルと閾値とを比較するステップである。

到達検出部４０９は、検出部１９ａの受光レベルに比例する出力信号レベルと、ステップＳ２０１でキャリブレーションを行ったときに求めた閾値と比較し、出力信号レベル＜閾値か、否か、を判定する。

出力信号レベル＜閾値の場合、（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進む。

Ｓ１０６：ａチャンネルのポンプを停止するステップである。

ポンプ駆動制御部４１１は、ａチャンネルのポンプを停止する。検出部１９ａの領域３０に混合液の先頭部分が到達すると出力信号レベルは徐々に減少し、出力信号レベル＜閾値になる。ポンプ駆動制御部４１１は出力信号レベル＜閾値を検知すると、検出部１９ａの未充填の部分に混合液を充填するため所定時間待ってからａチャンネルのポンプを停止し、検出部１９ａに混合液を満充填する。

出力信号レベル≧閾値の場合、（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、ステップＳ１０７に進む。

Ｓ１０７：ａ、ｂ両チャンネルのポンプが停止したか、否か、を判定するステップである。

ポンプ駆動制御部４１１は、ａ、ｂ両チャンネルのポンプが停止したか、否か、を判定する。

ａ、ｂ両チャンネルのポンプが停止した場合、（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、処理を終了し元のルーチンに戻る。

ａまたはｂチャンネルのポンプが停止していない場合、（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、ステップＳ１０８に進む。

Ｓ１０８：タイムアウトか、否か、を判定するステップである。

ＣＰＵ９８は、内部タイマーから経過時間を読み取り、タイムアウトの時間を経過したか、否か、を判定する。

タイムアウトの場合、（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９に進む。

Ｓ１０９：エラーフラッグを１にするステップである。

ＣＰＵ９８は、エラーフラッグを１にして元のルーチンに戻る。

タイムアウトではない場合、（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。

タイムアウトでない場合は、処理を継続し検出部１９に混合液が到達するのを待つ。

液到達ルーチンの説明は以上である。

次に、反応測定ルーチンについて図１０のフローチャートの順に説明する。

Ｓ３０１：検出ユニット２２を移動するステップである。

検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット駆動モータ６１に所定の数のパルスを送り図４の矢印Ｓ２方向に検出ユニット２２を移動させ、検出ユニット２２が検出部１９ｂの反応結果を検出する位置に停止させる。

Ｓ３０２：反応結果を測定するステップである。

所定の時間経過後、ＣＰＵ９８は、検出ユニット２２の発光部１６０を発光させ、受光部１６１からの出力信号レベルを測定し、結果をＲＡＭ９７に記憶する。

Ｓ３０３：検出ユニット２２を移動するステップである。

検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット駆動検出ユニット駆動モータ６１に所定の数のパルスを送り図３の矢印Ｓ２方向に検出ユニット２２をさらに移動させ、検出部１９ａの反応結果を検出する位置に停止させる。

Ｓ３０４：反応結果を測定するステップである。

ＣＰＵ９８は、検出ユニット２２の発光部１６０を発光させ、受光部１６１からの出力信号レベルを測定し、結果をＲＡＭ９７に記憶する。

以上検査を終了し、検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット２２を初期位置に戻す。

反応測定ルーチンの手順の説明は以上である。

図１１は、本発明の第２の実施形態の検出ユニット１５の断面図である。図１１を用いて第２の実施形態の検出ユニット１５の光学系を説明する。図１１に示す断面は、検出ユニット１５をレンズ１５５の光軸Ｌ２を通るように図３に示す矢印Ｂ方向に切断した断面である。

図１１、図１２は、第２の実施形態の受光部１６１に集光する光学系の一例を説明するための断面図である。図１１、図１２に示す断面は、検出ユニット１５をレンズ１５５の光軸Ｌ１を通るように矢印Ｂ方向に切断した断面である。

図４で説明した光学系とほとんど同じ構成であるが、一部分に励起光カットフィルタ１５６が蒸着されたダイクロイックミラー１９３を用いて、ダイクロイックミラー１９３を軸１７０を中心に回転させることにより光路中に励起光カットフィルタ１５６を挿抜可能になるように構成されている。フィルタ駆動部２８０は、ベルトなどにより軸１７０と連結し、ダイクロイックミラー１９３を回転させて励起光カットフィルタ１５６を図１２のように光路中に挿入する。フィルタ駆動部２８０は本発明のフィルタ駆動手段である。

なお、本実施形態ではダイクロイックミラー１９３の一部に励起光カットフィルタ１５６を蒸着し、ダイクロイックミラー１９３を回転させて励起光カットフィルタ１５６を挿抜する例を説明するが、この例に限らず別部材の励起光カットフィルタ１５６を光路中に挿抜しても良い。

図１１は、励起光カットフィルタ１５６が光路中に挿入されていない状態であり、混合液の到達を検出するときに用いる。受光部１６１に集光する光学系は、例えばレンズ１５５、レンズ１６８、ダイクロイックミラー１９３、レンズ２６９、発光部１６０、受光部１６１、基板１６３、１６４などから構成される。

発光部１６０から照射される光は、ダイクロイックミラー１９３で反射し、検出部１９を照明する。検出部１９で反射した光は、レンズ１５５で集光され、ダイクロイックミラー１９３を透過してレンズ２６９を介して受光部１６１に入射する。

図１２は、励起光カットフィルタ１５６が光路中に挿入された状態であり、反応結果を検出するときに用いる。

発光部１６０から照射される光は、ダイクロイックミラー１９３で反射し、検出部１９を照射する。検出部１９で発生する蛍光は、レンズ１５５で集光され、励起光カットフィルタ１５６を介してダイクロイックミラー１９３を透過して受光部１６１に入射する。

このように、本実施形態では混合液の到達を検出するときは励起光カットフィルタを退避させるので、励起光の波長成分のほとんどが受光部１６１に入射する。したがって、受光部１６１の出力する信号のＳ／Ｎ比が高く精度良く混合液の到達を検知できる。

図１３は、本発明の第２の実施形態における検査装置８２の回路ブロック図である。

第１の実施形態のブロック図との違いは、検出ユニット１５にフィルタ駆動部２８０が設けられ、ＣＰＵ９８にフィルタ駆動部２８０を制御するフィルタ駆動制御部４１３が設けられている点である。その他は第１の実施形態と同様であり説明を省略する。

図１４は本発明の第２の実施形態の検査システムによる検査を行うメインルーチンを説明するフローチャートである。第１の実施形態のメインルーチンとの違いは、励起光カットフィルタ１５６を挿抜するステップを加えた点であり、それ以外のステップは第１の実施形態と同じである。また、液到達ルーチンと反応測定ルーチンは図９、図１０で説明したルーチンをそのまま利用できるので説明を省略する。

図１４のフローチャートの順に検査の概略の手順を説明する。

マイクロチップ１は、図３のように検査が可能な位置にセットされ、操作部８７の操作によってＣＰＵに検査の開始が指令されているものとする。また、検知基板２１と検出ユニット２２は図３に示す初期位置にあるものとする。

Ｓ２００：励起光カットフィルタ１５６を退避させるステップである。

フィルタ駆動部２８０は、ダイクロイックミラー１９３を回転させて励起光カットフィルタ１５６を図１１のように光路中から退避させる。

Ｓ２０１：キャリブレーションを行うステップである。

到達検出部４０９は、発光部１６０を発光させ、検出部１９ａまたは検出部１９ｂから反射した光を受光部１６１が検出した出力信号を、所定の信号レベルと比較する。所定の信号レベルの範囲で無い場合、到達検出部４０９は発光部１６０に流す電流を増加または減少させて所定の信号レベルの範囲になるようキャリブレーションを行う。到達検出部４０９は、受光部１６１の出力信号がそれぞれ所定の信号レベルの範囲になると、そのときの出力電圧を基に混合液の到達を判定する閾値を決定しＲＡＭ９７に記憶する。また、エラーフラッグを初期化し値を０にする。

Ｓ２０２：ポンプを始動するステップである。

ポンプ駆動制御部４１１は、ポンプ駆動部５００に指令しマイクロポンプユニット７５からマイクロチップ１に送液を行う。

Ｓ２０３：液到達を検知するステップである。

到達検出部４０９は、後に詳しく説明する液到達検知ルーチンをコールし、検出部１９ａ、検出部１９ｂに混合液が到達したことを検知して所定時間後にポンプの駆動を停止する。このステップでａチャンネル、ｂチャンネルの流路を流れる検体と試薬の混合液が検出部１１１ａ、検出部１１１ｂに充填された状態にすることができる。

Ｓ２０４：エラーフラッグを判定するステップである。

到達検出部４０９は、エラーフラッグを判定する。液到達検知ルーチンが所定時間内に正常終了した場合はエラーフラッグが０であり、液溜部１４０ａ、液溜部１４０ｂに混合液が到達した状態でマイクロポンプユニット７５は停止している。一方、所定時間内に正常終了しなかった場合は、エラーフラッグが１になっている。

エラーフラッグが１の場合、（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に進む。

Ｓ２０５：警告を表示するステップである。

制御部９９は、表示部８４にエラーの警告を表示し、検査装置８０を停止する。

エラーフラッグが０の場合、（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、ステップＳ２１３に進む。

Ｓ２１０：励起光カットフィルタ１５６を挿入するステップである。

フィルタ駆動部２８０は、ダイクロイックミラー１９３を回転させて励起光カットフィルタ１５６を図１２のように光路中に挿入する。

Ｓ２１３：反応結果を測定するステップである。

所定の時間経過後、ＣＰＵ９８は反応測定ルーチンをコールし、検出部１１１ａ、検出部１１１ｂから反応結果を測定する。

第２の実施形態のメインルーチンの説明は以上である。

以上このように、本発明によれば、簡単な構成で検出部に混合液が到達したことを検出することができる検査システムを提供することができる。

本発明の検査システム８０に用いられる検査装置８２の外観図である。 本発明の実施形態に係るマイクロチップ１の一例の外観図である。 検査装置８２の内部構成を説明するための斜視図である。 本発明の第１の実施形態の検出ユニット１５の断面図である。 励起光カットフィルタ１５６の分光特性について説明するグラフである。 検出部１９に到達する混合液５１を検出する方法を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態における検査装置８０の回路ブロック図である。 本発明の第１の実施形態の検査システムが検査を行うメインルーチンを説明するフローチャートである。 本発明の実施形態の検査装置８０が液溜部に混合液の先頭部分が到達したことを検知するサブルーチンを説明するフローチャートである。 実施形態の検査装置８０が反応測定を行うサブルーチンを説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の検出ユニット１５の断面図である。（励起光カットフィルタ退避状態） 本発明の第２の実施形態の検出ユニット１５の断面図である。（励起光カットフィルタ挿入状態） 本発明の第２の実施形態における検査装置８０の回路ブロック図である。 本発明の第２の実施形態の検査システムが検査を行うメイン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
１５ 検出ユニット
１９ 検出部
８０ 検査システム
８２ 検査装置
８３ 挿入口
８４ 表示部
８７ 操作ボタン
９０ パッキン
９２ 駆動液ポンプ
１１０ 駆動液注入口
１１３ 検体注入部
１２１ 検体収容部
１５２ 温度調整ユニット
１５６ 励起光カットフィルタ
１６０ 発光部
１６１ 受光部
１９３ ダイクロイックミラー
２５０ 流路
２８０ フィルタ駆動部
３００ モータ
３０１ 送りネジ
３０２ ジョイント
４０９ 到達検出部
４１０ 光量算出部
４１３ フィルタ駆動制御部

Claims (3)

1. マイクロチップの流路に貯蔵された検体と試薬とを移動させて検出部に充填し、発光部から該検出部に励起光を照射し、該検出部に充填された検体と試薬との混合液から発光する蛍光を受光した受光部の出力を測定する検査システムにおいて、
   前記検出部から反射、または前記検出部を透過した前記励起光を受光した前記受光部の出力に基づいて前記検出部に前記混合液が到達したことを検出する到達検出手段を有することを特徴とする検査システム。
2. 前記検出部からの光を前記受光部に集光する光学系と、
   前記蛍光に比べて前記励起光の透過率が低い励起光カットフィルタと、
   前記励起光カットフィルタを前記光学系の光路中に挿抜するフィルタ駆動手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
3. 前記フィルタ駆動手段を制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記検出部から発光する蛍光を測定するときは前記励起光カットフィルタを前記光路中に挿入し、前記検出部に前記混合液が到達したことを検出するときは前記励起光カットフィルタを前記光路中から退避させることを特徴とする請求項１または２に記載の検査システム。

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