JP2010085128A - Reaction method and reaction apparatus - Google Patents

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吉弘 沢屋敷
Hideyuki Karaki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reaction method, capable of enhancing the detection and quantification precision of an analyzing target substance by preventing air bubbles from being mixed, and to provide a reaction apparatus. <P>SOLUTION: The reaction method is constituted so as to perform adsorption reaction for specifically adsorbing the analyzing target substance in a first flow channel CH1 and equipped with a step for allowing a liquid containing the analyzing target substance to make it flow to a second flow channel CH2; a step for drawing a part of the liquid flowing to the second flow channel into a fourth flow channel CH4 and bonding a label substance to the analyzing target substance contained in the liquid to prepare a specimen solution; a step for allowing the residual part of the liquid remaining in the second flow channel to retreat from the second flow channel as a washing solution; a step for sending the specimen liquid to the first flow channel through the second flow channel; a step for detecting that the rear end of the specimen liquid flows in the first flow channel to stop the sending of the specimen solution; a step for allowing the washing liquid which is allowed to retreat from the second flow channel to flow to a third flow channel and allowing the same to meet with the rear end of the specimen liquid stopped in the first flow channel; and a step for sending the washing liquid to the first flow channel. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検出物質を特異的に吸着する吸着反応を行う反応方法及び反応装置に関する。   The present invention relates to a reaction method and a reaction apparatus for performing an adsorption reaction that specifically adsorbs a substance to be detected.

近年の分子生物学の進歩により、血液等の生体物質を分析する事により、病気の治療における薬剤投与の効果や副作用の体質による個人差を予知することが可能であることが示されてきており、これを利用して、個人個人にとって最適な治療を施していこうという気運が高まっている。   Recent advances in molecular biology have shown that by analyzing biological substances such as blood, it is possible to predict individual differences due to the effects of drug administration and side effects on the treatment of diseases. There is a growing interest in using this to provide optimal treatment for individuals.

例えば、特定の遺伝子と、特定の治療薬剤の効果や副作用が強く相関することがわかっている場合、この情報を特定の患者の治療に役立てるためには、患者の遺伝子の塩基配列を知る必要がある。内因性遺伝子の変異又は一塩基多型(SNP)に関する情報を得るための遺伝子診断は、そのような変異又は一塩基多型を含む標的核酸の増幅及び検出により行なうことができる。このため、サンプル中の標的核酸を迅速且つ正確に増幅及び検出し得る簡便な方法が求められる。   For example, if it is known that the effect and side effects of a specific gene and a specific therapeutic drug are strongly correlated, it is necessary to know the nucleotide sequence of the patient's gene in order to use this information for the treatment of a specific patient. is there. Genetic diagnosis for obtaining information on endogenous gene mutation or single nucleotide polymorphism (SNP) can be performed by amplification and detection of a target nucleic acid containing such mutation or single nucleotide polymorphism. Therefore, there is a need for a simple method that can rapidly and accurately amplify and detect a target nucleic acid in a sample.

この場合、分析対象物質を特異的に吸着する抗体又は抗原等のタンパク質或いは一本鎖の核酸をプローブに使い、分析対象物質と抗原抗体反応又は核酸ハイブリダイゼーションを行う。そして、分析対象物質には、分析対象物質に特異的に結合する上記のタンパク質や核酸などを担持した酵素等の検知感度の高い標識物質を結合させておき、この標識物質を検出、定量して、分析対象物質の検出、定量を行っている。   In this case, a protein such as an antibody or antigen that specifically adsorbs the analysis target substance or a single-stranded nucleic acid is used as a probe, and an antigen-antibody reaction or nucleic acid hybridization is performed with the analysis target substance. Then, a labeling substance having high detection sensitivity such as an enzyme carrying the protein or nucleic acid that specifically binds to the substance to be analyzed is bound to the substance to be analyzed, and this labeling substance is detected and quantified. Analytical substances are detected and quantified.

この種の技術として、単一の流路に複数の液を順次投入し、流路内で抗原抗体反応及び洗浄操作を行う技術が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。そして、単一の流路に複数の液を順次投入するものにおいて、液の間に気泡が介入することを防止する技術も知られている(例えば、特許文献3参照)。特許文献3に開示された技術は、流路を疎水性とし、そこに、空気抜き用の穴と撥水バルブとを設け、加圧送液することにより液の間の空気を排出するようにしている。
国際公開03/062823号パンフレット 特開2006−337221号公報 特開2007−83191号公報
As this type of technique, a technique is known in which a plurality of liquids are sequentially introduced into a single flow path, and an antigen-antibody reaction and a washing operation are performed in the flow path (see, for example, Patent Documents 1 and 2). And what introduce | transduces a several liquid sequentially to a single flow path, and the technique which prevents that a bubble intervenes between liquids is also known (for example, refer patent document 3). In the technique disclosed in Patent Document 3, the flow path is made hydrophobic, an air vent hole and a water repellent valve are provided therein, and the air between the liquids is discharged by feeding under pressure. .
International Publication No. 03/062823 Pamphlet JP 2006-337221 A JP 2007-83191 A

上記の特許文献1、2に開示された技術では、順次投入される液の間に気泡が介入する虞がある。気泡が介入すると、液が流路の一辺のみを伝わって不均一な流れとなり易く、送液が安定しない。また、気泡が混入すると先に流れる液の後端に気液界面が生じ、これが流路の反応部を通過することに起因して非特異的吸着が生じやすくなる。   In the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above, there is a risk that bubbles may intervene between sequentially fed liquids. When bubbles intervene, the liquid tends to flow unevenly only along one side of the flow path, and the liquid feeding is not stable. In addition, when bubbles are mixed, a gas-liquid interface is formed at the rear end of the liquid that flows first, and non-specific adsorption is likely to occur due to the passage through the reaction part of the flow path.

ここで、非特異的吸着とは、本来的に相互作用しない分子に物質が吸着されることをいう。例えば抗原抗体反応において、抗原を分析対象物質とし、反応部に固定された抗体で抗原を特異的に吸着し、吸着された抗原に結合している標識物質を検出、定量して、抗原を検出、定量するところ、標識物質が単独で反応部に吸着されてしまうようなことをいう。   Here, non-specific adsorption means that a substance is adsorbed to a molecule that does not inherently interact. For example, in an antigen-antibody reaction, the antigen is the target substance to be analyzed, the antigen is specifically adsorbed with the antibody immobilized on the reaction part, and the labeled substance bound to the adsorbed antigen is detected and quantified to detect the antigen. Quantifying means that the labeling substance is adsorbed by the reaction part alone.

上記の特許文献3に開示された技術では、流路が疎水性であり、標識物質を抗原に結合させるために標識物質に担持させた抗体が疎水面に付着し易いため、標識物質の非特異的吸着が増加し、それに起因して分析対象物質の検出、定量精度の低下が懸念される。   In the technique disclosed in Patent Document 3 above, the flow path is hydrophobic, and the antibody carried on the labeling substance to bind the labeling substance to the antigen is likely to adhere to the hydrophobic surface. As a result, there is a concern that the detection and quantitative accuracy of the analyte will be reduced.

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、その目的は、気泡の混入を防止し、分析対象物質の検出、定量精度を高めることのできる反応方法及び反応装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a reaction method and a reaction apparatus that can prevent air bubbles from being mixed and improve the detection and quantitative accuracy of a substance to be analyzed. .

(1) 第1の流路において分析対象物質を特異的に吸着する吸着反応を行う反応方法であって、前記第1の流路に接続した第2の流路に前記分析対象物質を含む液を流す工程と、前記第2の流路に流れる前記液の一部を、該第2の流路から分岐した第4の流路に引き込み、該第4の流路において該液に含まれる前記分析対象物質に標識物質を結合させて検体液とする工程と、前記第2の流路に残る前記液の残部を洗浄液として、該洗浄液を前記第2の流路から退避させる工程と、前記検体液を前記第2の流路を経て前記第1の流路に送液する工程と、前記検体液の後端が前記第1の流路に流入したことを検出し、該検体液の送液を停止させる工程と、前記第2の流路から退避させた前記洗浄液を、前記第1の流路に接続する前記第2の流路の接続部に合流した第3の流路に流し、該第1の流路に停止する前記検体液の後端に該洗浄液を合流させる工程と、前記検体液の後端に前記洗浄液が合流した後に該洗浄液を前記第1の流路に送液する工程と、を備える反応方法。
(2) (1)記載の反応方法であって、前記第3の流路が合流した前記第2の流路の前記接続部と前記第4の流路が分岐した該第2の流路の分岐部との間で該第2の流路から分岐して延びる第5の流路に、前記洗浄液を退避させる反応方法。
(3) (2)記載の反応方法であって、前記第3の流路が合流した前記第2の流路の前記接続部と前記第5の流路が分岐した該第2の流路の分岐部とが隣接している反応方法。
(1) A reaction method for performing an adsorption reaction that specifically adsorbs an analysis target substance in a first flow path, wherein the second flow path connected to the first flow path contains the analysis target substance A part of the liquid flowing in the second flow path is drawn into a fourth flow path branched from the second flow path, and the liquid contained in the liquid in the fourth flow path A step of binding a labeling substance to a substance to be analyzed to obtain a sample liquid; a step of using the remaining portion of the liquid remaining in the second flow path as a cleaning liquid; and retreating the cleaning liquid from the second flow path; A step of feeding a liquid to the first flow path through the second flow path, and detecting that a rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path, and feeding the sample liquid And stopping the cleaning liquid withdrawn from the second flow path in the second flow path connected to the first flow path. A process of flowing the cleaning liquid to the rear end of the sample liquid, which flows into the third flow path joined to the connection portion, and stopping in the first flow path; and after the cleaning liquid joins to the rear end of the sample liquid And a step of feeding the cleaning liquid to the first flow path.
(2) The reaction method according to (1), wherein the connection portion of the second flow path where the third flow path merges and the second flow path where the fourth flow path branches. A reaction method in which the cleaning liquid is evacuated to a fifth flow path that branches off from the second flow path and extends to and from the branch portion.
(3) The reaction method according to (2), in which the connection portion of the second flow path where the third flow path merges and the second flow path where the fifth flow path branches Reaction method in which the branch is adjacent.

上記の反応方法によれば、第2の流路に供給される液の一部を第4の流路に引き込み、これを前処理して検体液とし、第2の流路に残る液の残部を洗浄液とするので、マイクロ流体チップに複数の液を供給する手間を省くことができ、作業効率を向上させることができる。その場合に、分離された洗浄液は、第3の流路に退避させておいてもよいし、第5の流路を設け、そこに退避させるようにしてもよい。第5の流路が分岐した第2の流路の分岐部と第3の流路が合流した第2の流路の接続部とが隣接していれば、洗浄液が第5の流路から第3の流路に流れる際に経由する第2の流路の区間長が極力短縮され、第2の流路に残留した検体液の成分が洗浄液に混ざることを抑制することができる。   According to the above reaction method, a part of the liquid supplied to the second flow path is drawn into the fourth flow path, and this is pretreated to obtain the sample liquid, and the remaining liquid remaining in the second flow path Since the cleaning liquid is used as the cleaning liquid, it is possible to save the trouble of supplying a plurality of liquids to the microfluidic chip and improve the working efficiency. In that case, the separated cleaning liquid may be retreated to the third flow path, or a fifth flow path may be provided and retreated there. If the branch portion of the second flow path where the fifth flow path is branched and the connection portion of the second flow path where the third flow path merges are adjacent to each other, the cleaning liquid is transferred from the fifth flow path to the second flow path. The section length of the second flow path that passes through the flow path 3 is shortened as much as possible, and the component of the sample liquid remaining in the second flow path can be prevented from being mixed with the cleaning liquid.

そして、上記の反応方法によれば、第2の流路に流れる検体液の後端が第1の流路に流入した後、検体液の送液を停止させ、第2の流路とは異なる流路であって、第1の流路に接続する第2の流路の接続部に合流した第3の流路に洗浄液を流して、第1の流路に停止する検体液の後端に洗浄液を合流させているので、検体液と洗浄液との間に気泡が介入しない。それにより、送液を安定させることができ、また、第1の流路における非特異的吸着を抑制することができる。   And according to said reaction method, after the rear end of the sample liquid which flows into a 2nd flow path flows in into a 1st flow path, the liquid supply of a sample liquid is stopped, and it differs from a 2nd flow path. The cleaning liquid is allowed to flow through a third flow path that is a flow path, and is joined to a connection portion of the second flow path that is connected to the first flow path, and is stopped at the rear end of the sample liquid that stops in the first flow path Since the cleaning liquid is merged, bubbles do not intervene between the sample liquid and the cleaning liquid. Thereby, liquid feeding can be stabilized and nonspecific adsorption | suction in a 1st flow path can be suppressed.

(4) (1)〜(3)のいずれか一項記載の反応方法であって、前記第1の流路に、前記第2の流路との接続部から続く区間であって、その断面積aが該第2の流路の断面積Aよりも小さい狭小区間を設け、前記第1の流路の内圧の変化に基づいて、前記検体液の後端が該第1の流路に流入したことを検出する反応方法。   (4) The reaction method according to any one of (1) to (3), wherein the first flow path is a section continuing from a connection portion with the second flow path, and the disconnection is performed. A narrow section having an area a smaller than the cross-sectional area A of the second flow path is provided, and the rear end of the sample liquid flows into the first flow path based on a change in internal pressure of the first flow path. A reaction method to detect that

上記の反応方法によれば、第2の流路より小さい断面積の狭小区間において作用する毛管力は、第2の流路のそれに比べて大きく、よって、検体液の後端が第2の流路から狭小区間に流入すると、狭小区間の毛管力に勝る程に第1の流路の内圧が減圧されるまで検体液は停止し、その間に反応流路の内圧は徐々に減圧される。そこで、第1の流路の内圧の変化により、検体液の後端が第1の流路に流入したことを検出し、検体液の送液を停止させることができる。   According to the above reaction method, the capillary force acting in a narrow section having a smaller cross-sectional area than the second flow path is larger than that in the second flow path. When flowing into the narrow section from the road, the sample liquid stops until the internal pressure of the first flow path is reduced to the extent that the capillary force of the narrow section is surpassed, while the internal pressure of the reaction flow path is gradually reduced. Therefore, it is possible to detect that the rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path by the change in the internal pressure of the first flow path, and stop the liquid supply of the sample liquid.

(5) (4)記載の反応方法であって、前記狭小区間の断面積aは、前記第2の流路の断面積Aの2/5〜1/300である反応方法。   (5) The reaction method according to (4), wherein a cross-sectional area a of the narrow section is 2/5 to 1/300 of a cross-sectional area A of the second flow path.

上記の反応方法によれば、狭小区間の毛管力が、第2の流路のそれに比べて比較的大きく、検体液の後端が第1の流路に流入したことを、より確実に検出できる。   According to the above reaction method, the capillary force in the narrow section is relatively larger than that in the second flow path, and it can be detected more reliably that the rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path. .

(6) (1)〜(5)のいずれか一項記載の反応方法であって、前記第2の流路に接続する前記第1の流路の接続部の開口が、該第2の流路の一面にあって該面のエッジから離れた位置にある反応方法。   (6) The reaction method according to any one of (1) to (5), wherein an opening of a connection portion of the first flow path connected to the second flow path is the second flow path. A reaction method on one side of the road and away from the edge of the surface.

上記の反応方法によれば、液がエッジを伝って容易に第1の流路に流入することを防止して、第2の流路の接続部を液で満たすことができ、より確実に気泡を排除することができる。   According to the above reaction method, it is possible to prevent the liquid from easily flowing into the first flow path along the edge, so that the connection portion of the second flow path can be filled with the liquid, and air bubbles can be more reliably generated. Can be eliminated.

(7) 第1〜第4の流路、及びこれら第1〜第4の流路の基端部にそれぞれ設けられた第1〜第4のポートを含むマイクロ流体チップと、前記第1〜第4のポートにそれぞれ圧力を作用させ、前記第1〜第4の流路に送液する送液手段と、前記送液手段を駆動する制御手段と、を備え、前記第1の流路及び前記第2の流路は、それらの先端部において互いに接続し、前記第3の流路は、前記第1の流路に接続する前記第2の流路の接続部に合流し、前記第4の流路は、前記第2の流路から分岐しており、前記第1の流路は、分析対象物質を特異的に吸着する吸着反応を行い、前記第4の流路は、前記分析対象物質に標識物質を結合させる前処理を行い、前記制御手段は、前記分析対象物質を含み前記第2の流路に流れる液の一部を前記第4の流路に引き込んで前記前処理が施された検体液とし、該第2の流路に残る前記液の残部を洗浄液として該洗浄液を該第2の流路から退避させた後に、前記検体液を該第2の流路を経て前記第1の流路に送液し、該検体液の後端が該第1の流路に流入したことを検出して、該検体液の送液を停止させると共に該第2の流路から退避させた前記洗浄液を前記第3の流路に流して該洗浄液を該第1の流路に停止する該検体液の後端に合流させ、該検体液の後端に該洗浄液が合流した後に該洗浄液を該第1の流路に送液する反応装置。
(8) (7)記載の反応装置であって、前記マイクロ流体チップは、前記第3の流路が合流した前記第2の流路の前記接続部と前記第4の流路が分岐した該第2の流路の分岐部との間で該第2の流路から分岐して延びる第5の流路をさらに含み、前記制御手段は、前記洗浄液を前記第5の流路に退避させる反応装置。
(9) (8)記載の反応装置であって、前記第3の流路が合流した前記第2の流路の前記接続部と前記第5の流路が分岐した該第2の流路の分岐部とが隣接する反応装置。
(7) a microfluidic chip including first to fourth flow paths, and first to fourth ports provided at base ends of the first to fourth flow paths, respectively; Pressure is applied to each of the four ports to supply liquid to the first to fourth flow paths, and control means to drive the liquid supply means, and the first flow path and the The second flow paths are connected to each other at their tip portions, the third flow path is joined to the connection portion of the second flow path that is connected to the first flow path, and the fourth flow path The flow path is branched from the second flow path, the first flow path performs an adsorption reaction that specifically adsorbs the analysis target substance, and the fourth flow path is the analysis target substance. A pretreatment for binding a labeling substance to the control substance, and the control means removes a part of the liquid containing the substance to be analyzed and flowing to the second flow path to the fourth flow path. The sample liquid drawn into the flow path is used as the pretreated sample liquid, and the rest of the liquid remaining in the second flow path is used as a cleaning liquid, and the cleaning liquid is evacuated from the second flow path. The liquid is sent to the first flow path through the second flow path, and it is detected that the rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path, and the liquid supply of the sample liquid is stopped. In addition, the cleaning liquid withdrawn from the second flow path is caused to flow into the third flow path, and the cleaning liquid is joined to the rear end of the sample liquid that stops in the first flow path. A reaction apparatus for feeding the cleaning liquid to the first flow path after the cleaning liquid has joined to the end.
(8) The reaction apparatus according to (7), wherein the microfluidic chip is formed by branching the connection portion of the second flow path where the third flow path joins and the fourth flow path. A fifth channel extending from the second channel and extending from the branch portion of the second channel; and the control means causes the cleaning liquid to retreat to the fifth channel apparatus.
(9) The reaction apparatus according to (8), in which the connection portion of the second flow path where the third flow path merges and the second flow path where the fifth flow path branches. A reactor that is adjacent to the bifurcation.

上記の反応装置によれば、第2の流路に供給される液の一部を第4の流路に引き込み、これを前処理して検体液とし、第2の流路に残る液の残部を洗浄液とするので、マイクロ流体チップに複数の液を供給する手間を省くことができ、作業効率を向上させることができる。その場合に、分離された洗浄液は、第3の流路に退避させておいてもよいし、第5の流路を設け、そこに退避させるようにしてもよい。第5の流路が分岐した第2の流路の分岐部と第3の流路が合流した第2の流路の接続部とが隣接していれば、洗浄液が第5の流路から第3の流路に流れる際に経由する第2の流路の区間長が極力短縮され、第2の流路に残留した検体液の成分が洗浄液に混ざることを抑制することができる。   According to the above reaction apparatus, a part of the liquid supplied to the second flow path is drawn into the fourth flow path, and this is pretreated to obtain the sample liquid, and the remaining portion of the liquid remaining in the second flow path Since the cleaning liquid is used as the cleaning liquid, it is possible to save the trouble of supplying a plurality of liquids to the microfluidic chip and improve the working efficiency. In that case, the separated cleaning liquid may be retreated to the third flow path, or a fifth flow path may be provided and retreated there. If the branch portion of the second flow path where the fifth flow path is branched and the connection portion of the second flow path where the third flow path merges are adjacent to each other, the cleaning liquid is transferred from the fifth flow path to the second flow path. The section length of the second flow path that passes through the flow path 3 is shortened as much as possible, and the component of the sample liquid remaining in the second flow path can be prevented from being mixed with the cleaning liquid.

そして、上記の反応装置によれば、第2の流路に流れる検体液の後端が第1の流路に流入した後、検体液の送液を停止させ、第2の流路とは異なる流路であって、第1の流路に接続する第2の流路の接続部に合流した第3の流路に洗浄液を流して、第1の流路に停止する検体液の後端に洗浄液を合流させているので、検体液と洗浄液との間に気泡が介入しない。それにより、送液を安定させることができ、また、第1の流路における非特異的吸着を抑制することができる。   And according to said reaction apparatus, after the rear end of the sample liquid which flows into a 2nd flow path flows in into a 1st flow path, the liquid feeding of a sample liquid is stopped, and it differs from a 2nd flow path. The cleaning liquid is allowed to flow through a third flow path that is a flow path, and is joined to a connection portion of the second flow path that is connected to the first flow path, and is stopped at the rear end of the sample liquid that stops in the first flow path. Since the cleaning liquid is merged, bubbles do not intervene between the sample liquid and the cleaning liquid. Thereby, liquid feeding can be stabilized and nonspecific adsorption | suction in a 1st flow path can be suppressed.

(10) (7)〜(9)のいずれか一項記載の反応装置であって、前記第1のポートに作用する圧力を測定する圧力測定手段をさらに備え、前記第1の流路が、前記第2の流路との接続部から続く区間であって、その断面積aが該第2の流路の断面積Aよりも小さい狭小区間を有しており、前記制御手段は、前記圧力測定手段から送出される測定信号に基づいて、前記検体液の後端が前記第1の流路に流入したことを検出する反応装置。   (10) The reaction apparatus according to any one of (7) to (9), further including a pressure measurement unit that measures a pressure acting on the first port, wherein the first flow path includes: The section continuing from the connection portion with the second flow path, the cross-sectional area a having a narrow section smaller than the cross-sectional area A of the second flow path, the control means is the pressure A reaction device that detects that a rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path based on a measurement signal sent from a measurement means.

上記の反応装置によれば、第2の流路より小さい断面積の狭小区間において作用する毛管力は、第2の流路のそれに比べて大きく、よって、検体液の後端が第2の流路から狭小区間に流入すると、狭小区間の毛管力に勝る程に第1の流路の内圧が減圧されるまで検体液は停止し、その間に反応流路の内圧は徐々に減圧される。そこで、第1の流路の内圧の変化により、検体液の後端が第1の流路に流入したことを検出し、検体液の送液を停止させることができる。   According to the above reaction apparatus, the capillary force acting in a narrow section having a smaller cross-sectional area than the second flow path is larger than that of the second flow path. When flowing into the narrow section from the road, the sample liquid stops until the internal pressure of the first flow path is reduced to the extent that the capillary force of the narrow section is surpassed, while the internal pressure of the reaction flow path is gradually reduced. Therefore, it is possible to detect that the rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path by the change in the internal pressure of the first flow path, and stop the liquid supply of the sample liquid.

(11) (10)記載の反応装置であって、前記狭小区間の断面積aは、前記第2の流路の断面積Aの2/5〜1/300である反応装置。   (11) The reaction apparatus according to (10), wherein a cross-sectional area a of the narrow section is 2/5 to 1/300 of a cross-sectional area A of the second flow path.

上記の反応装置によれば、狭小区間の毛管力が、第2の流路のそれに比べて比較的大きく、検体液の後端が第1の流路に流入したことを、より確実に検出できる。   According to the above reaction apparatus, the capillary force in the narrow section is relatively larger than that of the second flow path, and it can be detected more reliably that the rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path. .

(12) (7)〜(11)のいずれか一項記載の反応装置であって、前記第2の流路に接続する前記第1の流路の接続部の開口が、該第2の流路の一面にあって該面のエッジから離れた位置にある反応装置。   (12) The reaction apparatus according to any one of (7) to (11), wherein an opening of a connection portion of the first flow path connected to the second flow path is the second flow path. A reactor located on one side of the path and away from the edge of the plane.

上記の反応装置によれば、液がエッジを伝って容易に第1の流路に流入することを防止して、第2の流路の接続部を液で満たすことができ、より確実に気泡を排除することができる。   According to the above reaction apparatus, the liquid can be prevented from easily flowing into the first flow path along the edge, and the connection portion of the second flow path can be filled with the liquid. Can be eliminated.

本発明によれば、吸着反応を行う第1の流路に順次供給される検体液と洗浄液との間に気泡が介入せず、それにより送液が安定すると共に非特異的吸着が抑制されるので、分析対象物質の検出、定量精度を高めることができる。   According to the present invention, bubbles do not intervene between the sample liquid and the cleaning liquid sequentially supplied to the first flow path for performing the adsorption reaction, thereby stabilizing the liquid feeding and suppressing nonspecific adsorption. Therefore, the detection and quantitative accuracy of the analyte can be improved.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態を説明するためのマイクロ流体チップの一例の平面図、図2は図1のマイクロ流体チップを分解して示す平面図、図3は図1のマイクロ流体チップのIII−III線断面図である。   1 is a plan view of an example of a microfluidic chip for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded plan view of the microfluidic chip of FIG. 1, and FIG. 3 is III of the microfluidic chip of FIG. FIG.

図1に示すマイクロ流体チップ101は、第1の流路CH1、第2の流路CH2、第3の流路CH3、及び第4の流路CH4と、これらの流路CH1〜CH4の基端部にそれぞれ設けられた第1のポートPT1、第2のポートPT2、第3のポートPT3、及び第4のポートPT4と、を備えている。各ポートPT1〜PT4には、各流路CH1〜CH4の内圧を制御するようにそれぞれ圧力が作用し、また、必要に応じて、マイクロ流体チップ101に供給される液が投入される。   A microfluidic chip 101 shown in FIG. 1 includes a first channel CH1, a second channel CH2, a third channel CH3, a fourth channel CH4, and base ends of these channels CH1 to CH4. The first port PT1, the second port PT2, the third port PT3, and the fourth port PT4 are provided in the respective sections. Pressure is applied to each of the ports PT1 to PT4 so as to control the internal pressure of each of the flow paths CH1 to CH4, and liquid supplied to the microfluidic chip 101 is input as necessary.

第1の流路CH1及び第2の流路CH2は、それらの先端部CH1a,CH2aにおいて互いに接続している。また、第3の流路CH3は、第1の流路CH1に接続した第2の流路CH2の接続部(先端部)CH2aに合流している。この第1の流路CH1は、第2の流路CH2との接続部(先端部)CH1aから続く区間であって、その断面積aが第2の流路CH2の断面積Aよりも小さい狭小区間CH1bを有している。そして、第4の流路CH4は、第2の流路CH2から分岐して延びている。   The first channel CH1 and the second channel CH2 are connected to each other at their tip portions CH1a and CH2a. The third channel CH3 merges with a connection part (tip portion) CH2a of the second channel CH2 connected to the first channel CH1. The first flow channel CH1 is a section that continues from the connection portion (tip portion) CH1a to the second flow channel CH2, and the cross-sectional area a is smaller than the cross-sectional area A of the second flow channel CH2. It has section CH1b. And 4th flow path CH4 is branched and extended from 2nd flow path CH2.

接続部CH1aの開口4aは、第2の流路CH2の接続部CH2aの底面にあって、該底面を形成するエッジから離れた位置にある(図3参照)。エッジから離れていることで、第2の流路CH2に流れる液が、そのエッジを伝って容易に狭小区間CH1bに流入してしまうことが防止される。それにより、まず第2の流路CH2の接続部CH2aが液で満たされ、その後に狭小区間CH1bに流入する。そこで、第2の流路CH2の接続部CH2aに気泡が残留することが防止される。   The opening 4a of the connection portion CH1a is on the bottom surface of the connection portion CH2a of the second flow channel CH2, and is located away from the edge forming the bottom surface (see FIG. 3). By being away from the edge, the liquid flowing in the second channel CH2 is prevented from easily flowing into the narrow section CH1b along the edge. Thereby, the connection part CH2a of the second channel CH2 is first filled with the liquid, and then flows into the narrow section CH1b. Therefore, bubbles are prevented from remaining in the connection portion CH2a of the second flow channel CH2.

このマイクロ流体チップ101は、図2及び図3に示すように、複数の層L1〜L5を積層した構造となっている。第1の層L1は基板とされ、その上に積層される第2の層L2には、第1の流路CH1の狭小区間CH1bを構成するための溝2aが、層を貫通して形成されている。第2の層L2が第1の層L1と第3の層L3とで表裏から挟まれて、溝2aの位置に狭小区間CH1bが構成される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the microfluidic chip 101 has a structure in which a plurality of layers L1 to L5 are stacked. The first layer L1 is a substrate, and a groove 2a for forming the narrow section CH1b of the first channel CH1 is formed through the layer in the second layer L2 stacked thereon. ing. The second layer L2 is sandwiched from the front and back by the first layer L1 and the third layer L3, and a narrow section CH1b is formed at the position of the groove 2a.

第3の層L3の上に積層される第4の層L4には、狭小区間CH1bを除く第1の流路CH1を構成するための溝2b、第2の流路CH2を構成するための溝2c、第3の流路CH3を構成するための溝2d、及び第4の流路CH4を構成するための溝2eが、それぞれ層を貫通して形成されている。第4の層L4が第3の層L3と第5の層L5とで表裏に挟まれて、溝2b〜2eの位置に、狭小区間CH1bを除く第1の流路CH1、第2の流路CH2、第3の流路CH3、第4の流路CH4がそれぞれ構成される。また、第4の層L4には、ポート孔3b〜3eが、各溝2b〜2eの基端部に層を貫通して形成されている。   In the fourth layer L4 stacked on the third layer L3, a groove 2b for forming the first flow channel CH1 excluding the narrow section CH1b, a groove for forming the second flow channel CH2 2c, a groove 2d for configuring the third channel CH3, and a groove 2e for configuring the fourth channel CH4 are formed through the layers, respectively. The fourth layer L4 is sandwiched between the third layer L3 and the fifth layer L5, and the first channel CH1 and the second channel except for the narrow section CH1b at the positions of the grooves 2b to 2e. CH2, the third channel CH3, and the fourth channel CH4 are configured. In the fourth layer L4, port holes 3b to 3e are formed through the layers at the base ends of the grooves 2b to 2e.

第2の層L2と第4の層L4との間に介在する第3の層L3には、通孔4a,4bがそれぞれ層を貫通して形成されている。第4の層L4の溝2cの先端部(第2の流路CH2の接続部CH2aに相当)と第2の層L2の溝2aの一端部(第1の流路CH1の接続部CH1aに相当)とは上下に重なっており、通孔4aはその間に配置されるようになっている。また、第4の層L4の溝2bの先端部と第2の層L2の溝2aの他端部とは上下に重なっており、通孔4bはその間に配置されるようになっている。通孔4aは、第2の流路に接続する第1の流路CH1の接続部CH1aの開口を構成する。また、通孔4bは、狭小区間CH1b及び該区間を除く第1の流路CH1を繋ぐ。   In the third layer L3 interposed between the second layer L2 and the fourth layer L4, through holes 4a and 4b are formed through the layers, respectively. The tip of the groove 2c of the fourth layer L4 (corresponding to the connection part CH2a of the second channel CH2) and one end of the groove 2a of the second layer L2 (corresponding to the connection part CH1a of the first channel CH1) ) And the through-hole 4a are arranged between them. Further, the tip of the groove 2b of the fourth layer L4 and the other end of the groove 2a of the second layer L2 overlap vertically, and the through hole 4b is arranged between them. The through hole 4a constitutes an opening of the connection portion CH1a of the first channel CH1 connected to the second channel. The through hole 4b connects the narrow section CH1b and the first channel CH1 excluding the section.

マイクロ流体チップ1の蓋となる第5の層L5には、ポート孔5b〜5eがそれぞれ層を貫通して形成されている。ポート孔5b〜5eは、第4の層L4のポート孔3b〜3eに重なってポートPT1〜PT4をそれぞれ構成し、外部から各ポートPT1〜PT4への接続を提供する。   In the fifth layer L5 serving as the lid of the microfluidic chip 1, port holes 5b to 5e are formed through the layers, respectively. The port holes 5b to 5e overlap with the port holes 3b to 3e of the fourth layer L4 to form the ports PT1 to PT4, respectively, and provide connections from the outside to the ports PT1 to PT4.

第1の流路CH1の狭小区間CH1bの断面積aは、その接続口CH1bを介して接続する第2の流路CH2の断面積Aよりも小さくなっており、それらの断面積は、各層の厚みによって変えられている。例えば、流路の幅を2mmで一定とし、第2の流路CH2を構成するための溝2cが形成された第4の層L4の厚みが0.5〜3mmとし、狭小区間CH1bを構成するための溝2aが形成された第2の層L2の厚みを0.01〜0.2mmとする。狭小区間CH1bの幅を第2の流路CH2の幅よりも小さくして、狭小区間CH1bの断面積aを第2の流路CH2の断面積Aよりも小さくしてもよい。好ましくは、狭小区間CH1bの断面積aは、第2の流路CH2の断面積Aの2/5〜1/300である。   The cross-sectional area a of the narrow section CH1b of the first flow channel CH1 is smaller than the cross-sectional area A of the second flow channel CH2 connected through the connection port CH1b. It is changed by the thickness. For example, the width of the channel is constant at 2 mm, the thickness of the fourth layer L4 in which the groove 2c for forming the second channel CH2 is formed is 0.5 to 3 mm, and the narrow section CH1b is configured. The thickness of the second layer L2 in which the groove 2a is formed is set to 0.01 to 0.2 mm. The width of the narrow section CH1b may be made smaller than the width of the second flow path CH2, and the cross-sectional area a of the narrow section CH1b may be made smaller than the cross-sectional area A of the second flow path CH2. Preferably, the cross-sectional area a of the narrow section CH1b is 2/5 to 1/300 of the cross-sectional area A of the second channel CH2.

以上の層L1〜L5は、例えばポリスチレンやアクリルなどの合成樹脂製の板で形成することができ、層間に両面粘着シートなどの接着材を適宜介在させて相互に接合されるが、例えば第2の層L2などは、第1の流路CH1の狭小区間CH1bを形成するために比較的厚みが小さくなるので、それ自体を両面粘着シートで形成するようにしてもよい。各層の溝、ポート孔、及び連通孔は、例えばレーザー加工により形成される。   The above layers L1 to L5 can be formed of, for example, a plate made of synthetic resin such as polystyrene or acrylic, and are bonded to each other by appropriately interposing an adhesive such as a double-sided pressure-sensitive adhesive sheet. Since the layer L2 and the like have a relatively small thickness in order to form the narrow section CH1b of the first channel CH1, the layer L2 itself may be formed of a double-sided pressure-sensitive adhesive sheet. The groove, port hole, and communication hole of each layer are formed by, for example, laser processing.

尚、第3の層L3において、少なくとも第2の層L2の溝2aに重なる部位には透明な窓部6aが設けられており、また、第4の層L4及び第5の層L5において、同じく第2の層L2の溝2aに重なる部位には、窓孔6b,6cが形成されている。層L1〜L5が順次積層された状態で、窓孔6b,6c及び窓部6aにより検出部6が構成され、第1の流路CH1の狭小区間CH1bは、この検出部6を通して外部より視認可能である。   In the third layer L3, a transparent window 6a is provided at least in a portion overlapping the groove 2a of the second layer L2, and in the fourth layer L4 and the fifth layer L5, the same applies. Window holes 6b and 6c are formed at portions overlapping the groove 2a of the second layer L2. In a state where the layers L1 to L5 are sequentially stacked, the detection unit 6 is configured by the window holes 6b and 6c and the window unit 6a, and the narrow section CH1b of the first flow channel CH1 is visible from the outside through the detection unit 6. It is.

次に、マイクロ流体チップ101の使用例を説明する。図4はマイクロ流体チップを含む反応装置の概略構成を示すブロック図であり、以下に説明するマイクロ流体チップの使用例では、マイクロ流体チップに分析対象物質としての抗原を含む検体液を供給し、マイクロ流体チップの流路内で抗原抗体反応を行って抗原を検出し、定量するものである。   Next, a usage example of the microfluidic chip 101 will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a reaction apparatus including a microfluidic chip. In a microfluidic chip usage example described below, a specimen fluid containing an antigen as an analyte is supplied to the microfluidic chip, An antigen-antibody reaction is performed in the flow path of the microfluidic chip to detect and quantify the antigen.

図4に示すように、マイクロ流体チップ101の第2のポートPT2には、抗原を含む未処理の検体液が投入される。   As shown in FIG. 4, an unprocessed sample liquid containing an antigen is introduced into the second port PT2 of the microfluidic chip 101.

第1の流路CH1の狭小区間CH1bは、検体液に含まれる抗原を特異的に吸着するプローブとしての抗体が固定され、抗原抗体反応を行う反応部とされている。尚、少なくとも反応部である狭小区間CH1bの表面は、適宜な表面処理が施されて親水性とされている。   The narrow section CH1b of the first channel CH1 is a reaction section in which an antibody as a probe that specifically adsorbs an antigen contained in the sample liquid is fixed and performs an antigen-antibody reaction. Note that at least the surface of the narrow section CH1b, which is a reaction part, is subjected to appropriate surface treatment to be hydrophilic.

第4の流路CH4には、抗原に結合する抗体を担持した標識物質としての蛍光微粒子が固定された前処理部CH4aが設けられている。第2の流路CH2に流れる検体液の一部は、第4の流路CH4に引き込まれて前処理部CH4aを流れ、その際に蛍光微粒子が抗原に結合し、処理済の検体液(第1の液)とされる。そして、第4の流路CH4に引き込まれることなく第2の流路CH2に残った未処理の検体液が、洗浄液(第2の液)とされる。   The fourth channel CH4 is provided with a pretreatment part CH4a to which fluorescent fine particles as a labeling substance carrying an antibody that binds to an antigen are fixed. A part of the sample liquid flowing in the second channel CH2 is drawn into the fourth channel CH4 and flows through the pretreatment part CH4a. At this time, the fluorescent fine particles are bound to the antigen, and the processed sample liquid (first 1 liquid). Then, the untreated sample liquid remaining in the second flow channel CH2 without being drawn into the fourth flow channel CH4 is used as a cleaning liquid (second liquid).

反応装置111は、上記のマイクロ流体チップ101と、電磁バルブSV1〜SV4と、空気を作動流体とするポンプ12a,12bと、圧力センサ(圧力測定手段)13と、液位置検出手段14と、蛍光検出手段15と、制御手段16と、を備えている。   The reaction device 111 includes the microfluidic chip 101, electromagnetic valves SV1 to SV4, pumps 12a and 12b using air as a working fluid, a pressure sensor (pressure measuring means) 13, a liquid position detecting means 14, and fluorescence. Detection means 15 and control means 16 are provided.

第1のポートPT1は、ポートパッド(不図示)及び配管を介してポンプ12aに接続されている。そして、ポンプ12aと第1のポートPT1とを接続する配管から分岐した配管には電磁バルブSV1が接続されている。また、第3のポートPT3、及び第4のポートPT4は、それぞれポートパッド(不図示)及び配管を介して並列にポンプ12bに接続されている。ポンプ12bと第3のポートPT3とを接続する配管には電磁バルブSV3が介在し、電磁バルブSV3と第3のポートPT3とを接続する配管から分岐した配管に電磁バルブSV2が接続されている。また、ポンプ12bと第4のポートPT4とを接続する配管には電磁バルブSV4が介在している。尚、第2のポートPT2は、常時、大気開放となっている。   The first port PT1 is connected to the pump 12a via a port pad (not shown) and piping. An electromagnetic valve SV1 is connected to a pipe branched from the pipe connecting the pump 12a and the first port PT1. The third port PT3 and the fourth port PT4 are connected to the pump 12b in parallel via a port pad (not shown) and piping, respectively. An electromagnetic valve SV3 is interposed in the pipe connecting the pump 12b and the third port PT3, and the electromagnetic valve SV2 is connected to a pipe branched from the pipe connecting the electromagnetic valve SV3 and the third port PT3. Further, an electromagnetic valve SV4 is interposed in a pipe connecting the pump 12b and the fourth port PT4. The second port PT2 is always open to the atmosphere.

圧力センサ13は、ポンプ12aと第1のポートPT1との間に設けられ、第1のポートPT1に作用する圧力、即ち第1の流路CH1の内圧を測定する。   The pressure sensor 13 is provided between the pump 12a and the first port PT1, and measures the pressure acting on the first port PT1, that is, the internal pressure of the first channel CH1.

液位置検出手段14は、第1〜第4の流路CH1〜CH4の適宜な位置において、その位置に検体液又は洗浄液の先端が到達したことを検出する。検出方法としては、検出位置に光を照射して反射光を検出し、空気と液体との屈折率変化に基づく反射光の光量変化から、液体の有無を判定する方法を例示することができる。   The liquid position detection means 14 detects that the tip of the sample liquid or the cleaning liquid has reached the position at an appropriate position in the first to fourth channels CH1 to CH4. Examples of the detection method include a method in which reflected light is detected by irradiating the detection position with light, and the presence / absence of liquid is determined from a change in the amount of reflected light based on a change in refractive index between air and liquid.

図示の例では、液の検出位置として、第4の流路CH4における適宜な位置に第1の検出位置PH1が設けられ、第3の流路CH3において第3のポートPT3側の端部に第2の検出位置PH2が設けられ、第1の流路CH1において狭小区間CH1bから第1のポートPT1側に若干下った位置に第3の検出位置PH3が設けられ、第3の流路CH3において第2の流路CH2に合流する手前の位置に第4の検出位置PH4が設けられ、また、第1の流路CH1において第1のポートPT1の手前の位置に第5の検出位置PH5が設けられている。   In the illustrated example, the first detection position PH1 is provided at an appropriate position in the fourth flow path CH4 as the liquid detection position, and the third flow path CH3 has a first detection position PH1 at the end on the third port PT3 side. The second detection position PH2 is provided, the third detection position PH3 is provided at a position slightly lower from the narrow section CH1b to the first port PT1 side in the first flow path CH1, and the third flow path CH3 includes the third detection position PH3. The fourth detection position PH4 is provided at a position before joining the second flow path CH2, and the fifth detection position PH5 is provided at a position before the first port PT1 in the first flow path CH1. ing.

蛍光検出手段15は、マイクロ流体チップ1の検出部6を通して、反応部である第1の流路CH1の狭小区間CH1bに特定波長の励起光を照射する。狭小区間CH1bにおいて抗原抗体反応により吸着された抗原に結合している蛍光微粒子が励起光を吸収して蛍光を発し、蛍光検出手段15は、この蛍光を検出して抗原を検出し、また、その蛍光強度により抗原を定量する。   The fluorescence detection means 15 irradiates the narrow section CH1b of the first channel CH1 that is the reaction section with excitation light of a specific wavelength through the detection section 6 of the microfluidic chip 1. The fluorescent microparticles bound to the antigen adsorbed by the antigen-antibody reaction in the narrow section CH1b absorb the excitation light and emit fluorescence, and the fluorescence detection means 15 detects this fluorescence to detect the antigen, The antigen is quantified by fluorescence intensity.

制御手段16は、検査シーケンスを記憶したROMやCPUなどを有し、圧力センサ13から送出される測定信号、及び液位置検出手段14から送出される検出信号を受け、それらの信号などに基づいて適宜なタイミングでポンプ12a,12b及びバルブSV1〜SV4を駆動して、ポートPT1〜PT4を加圧、減圧、大気開放、密閉する。それにより、流路CH1〜CH4内で検体液及び洗浄液が自在に搬送される。   The control unit 16 includes a ROM, a CPU, and the like in which an inspection sequence is stored. The control unit 16 receives a measurement signal sent from the pressure sensor 13 and a detection signal sent from the liquid position detection unit 14, and based on those signals. The pumps 12a and 12b and the valves SV1 to SV4 are driven at an appropriate timing, and the ports PT1 to PT4 are pressurized, decompressed, opened to the atmosphere, and sealed. Thereby, the sample liquid and the cleaning liquid are freely conveyed in the channels CH1 to CH4.

上記の反応装置111を用いた検査シーケンスを説明する。図5〜図8は検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図、図9は検査シーケンスの制御タイミング及び反応装置の各要素の状態を時間軸に沿って示すタイムチャートである。以下において、図9の制御タイミングV2−1〜V2−12と、図5〜図8の各ステップS2−1〜S2−20を対応させて説明する。   An inspection sequence using the reaction apparatus 111 will be described. 5 to 8 are plan views showing the state of the microfluidic chip in each step of the inspection sequence, and FIG. 9 is a time chart showing the control timing of the inspection sequence and the state of each element of the reaction apparatus along the time axis. In the following, the control timings V2-1 to V2-12 in FIG. 9 and steps S2-1 to S2-20 in FIGS.

マイクロ流体チップ101を用意し(S2−1)、マイクロ流体チップ101の第2のポートPT2に未処理の検体液を投入する(S2−2)。   The microfluidic chip 101 is prepared (S2-1), and an unprocessed sample solution is put into the second port PT2 of the microfluidic chip 101 (S2-2).

マイクロ流体チップ101を反応装置111にセットし、ポートPT1〜PT4にポートパッドをそれぞれ押し付ける。この時、各ポートパッドは大気開とされ、パッドの押し付けにより検体液が移動することはない。   The microfluidic chip 101 is set in the reaction device 111, and the port pads are pressed against the ports PT1 to PT4. At this time, each port pad is opened to the atmosphere, and the sample liquid does not move by pressing the pad.

反応装置111のスタートスイッチが押されると(V2−1)、第4のポートPT4が減圧され、検体液が高速(例えば60μL/min)で第2の流路CH2に流れ、そして、検体液の先端側の一部は第4の流路CH4に引き込まれる。   When the start switch of the reaction device 111 is pushed (V2-1), the fourth port PT4 is depressurized, the sample liquid flows into the second channel CH2 at a high speed (for example, 60 μL / min), and the sample liquid A part on the tip side is drawn into the fourth channel CH4.

第4の流路CH4に引き込まれた検体液の先端が第1の検出位置PH1に到達し、第1の検出位置PH1について液位置検出手段14がON状態になると(S2−3、V2−2)、第4のポートPT4は密閉され、第4の流路CH4に引き込まれた検体液は第4の流路CH4において、また、第2の流路CH2に残った検体液は第2の流路CH2において停止する。第4の流路CH4に引き込まれる検体液の量は、第1の検出位置PH1の位置を調節することにより、任意に設定され得る。   When the tip of the sample liquid drawn into the fourth channel CH4 reaches the first detection position PH1, and the liquid position detection means 14 is turned on for the first detection position PH1 (S2-3, V2-2). ), The fourth port PT4 is sealed, the sample liquid drawn into the fourth channel CH4 is in the fourth channel CH4, and the sample solution remaining in the second channel CH2 is the second flow. Stop on road CH2. The amount of the sample liquid drawn into the fourth channel CH4 can be arbitrarily set by adjusting the position of the first detection position PH1.

第3のポートPT3が減圧され、第2の流路CH2にある検体液は、第4の流路CH4が分岐する第2の流路CH2の分岐部CH2cにおいて第4の流路CH4に引き込まれた検体液から分離され、高速で(例えば60μL/min)で第3の流路CH3に流れる(S2−4〜S2−5)。分離されて第3の流路CH3に流れる検体液は、後の工程で、反応部である第1の流路CH1の狭小区間CH1bを洗浄するための洗浄液とされる。   The third port PT3 is depressurized, and the sample liquid in the second channel CH2 is drawn into the fourth channel CH4 at the branch portion CH2c of the second channel CH2 where the fourth channel CH4 branches. The sample liquid is separated and flows into the third channel CH3 at a high speed (for example, 60 μL / min) (S2-4 to S2-5). The sample liquid that is separated and flows into the third flow path CH3 is used as a cleaning liquid for cleaning the narrow section CH1b of the first flow path CH1 that is a reaction part in a later step.

第3の流路CH3に流れる洗浄液の先端が第2の検出位置PH2に到達し、第2の検出位置PH2について液位置検出手段14がON状態となった後(S2−6、V2−3)、所定時間(例えば10秒)第3のポートPT3が減圧され、全ての洗浄液が第3のポートPT3に収容される(S2−7、V2−4)。その後、第3のポートPT3は密閉される。   After the front end of the cleaning liquid flowing in the third flow channel CH3 reaches the second detection position PH2, and the liquid position detection means 14 is turned on for the second detection position PH2 (S2-6, V2-3). The third port PT3 is depressurized for a predetermined time (for example, 10 seconds), and all the cleaning liquid is stored in the third port PT3 (S2-7, V2-4). Thereafter, the third port PT3 is sealed.

また、第2の検出位置PH2について液位置検出手段14がON状態となった後、所定時間(例えば10秒)第4のポートPT4が減圧され、第4の流路CH4に引き込まれている検体液が、高速(例えば60μL/min)で第4のポートPT4側に送られ、前処理部CH4aに流れる(S2−7、V2−4)。前処理部CH4aに流れた検体液は、前処理部CH4aにおいて蛍光微粒子を抗原に結合させ、処理済の検体液(以下、単に検体液という)とされる。尚、蛍光微粒子の結合が促進されるよう、第4のポートPT4を交互に加減圧して、前処理部CH4a及びその近傍区間において検体液を往復移動させる(S2−8〜S2−9、V2−5)。   Further, after the liquid position detecting means 14 is turned on for the second detection position PH2, the fourth port PT4 is depressurized for a predetermined time (for example, 10 seconds), and the sample is drawn into the fourth channel CH4. The liquid is sent to the fourth port PT4 side at a high speed (for example, 60 μL / min), and flows to the pretreatment unit CH4a (S2-7, V2-4). The sample liquid that has flowed to the pretreatment unit CH4a is combined with fluorescent fine particles in the pretreatment unit CH4a to form a processed sample solution (hereinafter simply referred to as a sample solution). Note that the fourth port PT4 is alternately pressurized and depressurized so that the binding of the fluorescent fine particles is promoted, and the sample liquid is reciprocated in the pretreatment portion CH4a and the vicinity thereof (S2-8 to S2-9, V2). -5).

検体液の往復動作が終了した後(V2−6)、第4のポートPT4が加圧され、また、第1のポートPT1が減圧される。それにより、検体液は、高速(例えば60μ/min)で、第4の流路CH4から第2の流路CH2を経て第1の流路CH1に流れる(S2−10〜S2−12)。   After the reciprocating operation of the sample liquid is completed (V2-6), the fourth port PT4 is pressurized and the first port PT1 is decompressed. Thereby, the sample liquid flows from the fourth channel CH4 to the first channel CH1 through the second channel CH2 at a high speed (for example, 60 μ / min) (S2-10 to S2-12).

検体液の先端が、第1の流路CH1の狭小区間CH1bを通過して第3の検出位置PH3に到達し、第3の検出位置PH3における液位置検出手段14がON状態になると(V2−7)、第1のポートPT1は大気開放となり、検体液がその位置で停止する(S2−13)。この動作により、検体液を所定の位置で精度よく停止させることができる。この時に検体液の後端が第2の流路CH2にあるように、第3の検出位置PH3は設定される。   When the tip of the sample liquid passes through the narrow section CH1b of the first channel CH1 and reaches the third detection position PH3, the liquid position detection means 14 at the third detection position PH3 is turned on (V2- 7) The first port PT1 is opened to the atmosphere, and the sample liquid stops at that position (S2-13). By this operation, the sample liquid can be accurately stopped at a predetermined position. At this time, the third detection position PH3 is set so that the rear end of the sample liquid is in the second channel CH2.

第1のポートPT1が大気開放となって所定時間(例えば0.5秒)経過すると(V2−8)、第1のポートPT1が再び減圧され、検体液は、低速(例えば8μl/min)で第1の流路CH1に流れ、反応部である狭小区間CH1bにおいて所定時間(例えば5分間)抗原抗体反応が行われる(S2−14)。   When the first port PT1 is opened to the atmosphere and a predetermined time (for example, 0.5 seconds) elapses (V2-8), the first port PT1 is decompressed again, and the sample liquid is at a low speed (for example, 8 μl / min). The antigen-antibody reaction is performed for a predetermined time (for example, 5 minutes) in the narrow section CH1b, which is the reaction part, through the first channel CH1 (S2-14).

検体液の後端が、第1の流路CH1の狭小区間CH1bに流入すると、検体液が自動的に停止する(S2−15)。これは、狭小区間CH1bの断面積aが、第2の流路CH1の断面積Aよりも小さくなっており、狭小区間CH1bにおいて作用する毛管力が、搬送圧力よりも大きくなるためである。ポンプ12aは継続して吸引し続け、第1の流路CH3は徐々に減圧されるが、搬送圧力が狭小区間CH1bにおいて作用する毛管力よりも大きくなるまで検体液は停止している。   When the rear end of the sample liquid flows into the narrow section CH1b of the first channel CH1, the sample liquid automatically stops (S2-15). This is because the cross-sectional area a of the narrow section CH1b is smaller than the cross-sectional area A of the second flow channel CH1, and the capillary force acting in the narrow section CH1b is larger than the transport pressure. The pump 12a continues to suck and the first channel CH3 is gradually depressurized, but the sample liquid is stopped until the transport pressure becomes larger than the capillary force acting in the narrow section CH1b.

そこで、第1の流路CH1の内圧の変動を圧力センサ13で測定することにより、検体液の後端が第1の流路CH1の狭小区間CH1bに流入したことを検出することができる。好ましくは、狭小区間CH1bの断面積aは第2の流路CH2の断面積Aの2/5〜1/300である。これによれば、狭小区間CH1bの毛管力が第2の流路CH2のそれに比べて十分に大きく、検体液の後端が狭小区間CH1bに流入したことを、より確実に検出することができる。   Therefore, by measuring the variation in the internal pressure of the first channel CH1 with the pressure sensor 13, it is possible to detect that the rear end of the sample liquid has flowed into the narrow section CH1b of the first channel CH1. Preferably, the cross-sectional area a of the narrow section CH1b is 2/5 to 1/300 of the cross-sectional area A of the second channel CH2. According to this, it is possible to more reliably detect that the capillary force of the narrow section CH1b is sufficiently larger than that of the second channel CH2, and that the rear end of the sample liquid has flowed into the narrow section CH1b.

第1の流路CH1の内圧が所定圧力(例えば0.3kPa)まで減圧されると(V2−9)、検体液の後端が第1の流路CH1の狭小区間CH1bに流入したとして、第4のポートPT4が減圧され、第3のポートPT3に収容されている洗浄液が高速(例えば60μL/min)で第3の流路CH3に流れる(S2−16)。この時、第1のポートPT1及び第4のポートPT4は同一の圧力となるようにポンプ12a,12bで吸引され、検体液が第1の流路CH1から第2の流路CH2に逆流することはない。   When the internal pressure of the first channel CH1 is reduced to a predetermined pressure (for example, 0.3 kPa) (V2-9), the rear end of the sample liquid flows into the narrow section CH1b of the first channel CH1. The pressure of the fourth port PT4 is reduced, and the cleaning liquid accommodated in the third port PT3 flows into the third channel CH3 at a high speed (for example, 60 μL / min) (S2-16). At this time, the first port PT1 and the fourth port PT4 are sucked by the pumps 12a and 12b so as to have the same pressure, and the sample liquid flows backward from the first channel CH1 to the second channel CH2. There is no.

検体液が第1の流路CH1で停止している間に、第3の流路CH3に流れる洗浄液の先端が第4の検出位置PH4に到達し、第4の検出位置PH4について液位置検出手段14がON状態になる(S2−17、V2−10)。それから所定時間(例えば3秒)経過すると(V2−11)、洗浄液は、第3の流路CH3が合流する第2の流路CH2の接続部CH2aに到達する。第2の流路CH2は、その接続部CH2aにおいて第1の流路CH1に接続していることから、洗浄液は、気泡の介入なく検体液の後端に合流する(S2−18)。   While the sample liquid is stopped in the first flow channel CH1, the tip of the cleaning liquid flowing in the third flow channel CH3 reaches the fourth detection position PH4, and the liquid position detection means for the fourth detection position PH4. 14 is turned on (S2-17, V2-10). Then, when a predetermined time (for example, 3 seconds) elapses (V2-11), the cleaning liquid reaches the connection part CH2a of the second channel CH2 where the third channel CH3 joins. Since the second flow channel CH2 is connected to the first flow channel CH1 at the connection portion CH2a, the cleaning liquid merges with the rear end of the sample liquid without intervening bubbles (S2-18).

そして、第4のポートPT4が密閉され、第1のポートPT1のみ減圧される。洗浄液が、気泡の介入なく検体液に連なって、低速(例えば8μL/min)で狭小区間CH1bに流れ、反応部である狭小区間CH1bの洗浄が行われる(S2−19)。それにより、未反応の抗原及び蛍光微粒子は狭小区間CH1bから排出される。   Then, the fourth port PT4 is sealed, and only the first port PT1 is decompressed. The cleaning liquid continues to the sample liquid without air bubbles and flows into the narrow section CH1b at a low speed (for example, 8 μL / min), and the narrow section CH1b, which is the reaction part, is cleaned (S2-19). Thereby, unreacted antigens and fluorescent fine particles are discharged from the narrow section CH1b.

洗浄液には抗原が含まれているが、それらの抗原には蛍光微粒子が結合していない。よって、洗浄の際に、洗浄液に含まれる抗原が狭小区間CH1bにおいて抗原抗体反応により吸着されたとしても、それらの抗原が蛍光検出手段15によって検出されることはなく、検体液に含まれる抗原の検出、定量に影響を生じない。   Although the washing liquid contains antigens, fluorescent fine particles are not bound to these antigens. Therefore, even when the antigens contained in the washing liquid are adsorbed by the antigen-antibody reaction in the narrow section CH1b at the time of washing, the antigens are not detected by the fluorescence detection means 15, and the antigens contained in the sample liquid are not detected. Does not affect detection and quantification.

検体液及び洗浄液の全てが第1の流路CH1において狭小区間CH1bより下流に流れ、液の先端が第5の検出位置PH5に到達し、第5の検出位置PH5について液位置検出手段14がON状態になると(V2−12)、ポンプ12aが停止して液が停止する(S2−20)。また、第1のポートPT1、及び第4のポートPT4が大気開放となる。   All of the sample liquid and the cleaning liquid flow downstream from the narrow section CH1b in the first channel CH1, the tip of the liquid reaches the fifth detection position PH5, and the liquid position detection means 14 is turned on for the fifth detection position PH5. If it will be in a state (V2-12), the pump 12a will stop and a liquid will stop (S2-20). Further, the first port PT1 and the fourth port PT4 are opened to the atmosphere.

図10に、反応部における抗原抗体反応を模式的に示す。図10(a)〜(b)に示すように、反応部である第1の流路CH1の狭小区間CH1bに、蛍光微粒子(標識物質)Idが結合している抗原(分析対象物質)Agを含む検体液が流れると、それらの抗原Agは、狭小区間CH1bに固定された抗体(プローブ)Igに特異的に吸着される。尚、一部の抗原Ag´が、狭小区間CH1bに固定された抗体Igに吸着されることなく検体液中に分散している場合もある。また、検体液には、抗原Agに結合することなく単独で存在する蛍光微粒子Idも含まれている。   FIG. 10 schematically shows the antigen-antibody reaction in the reaction part. As shown in FIGS. 10A to 10B, the antigen (analyte to be analyzed) Ag to which the fluorescent fine particles (labeling substance) Id are bound to the narrow section CH1b of the first channel CH1 that is the reaction part. When the contained sample fluid flows, those antigens Ag are specifically adsorbed to the antibody (probe) Ig fixed in the narrow section CH1b. A part of the antigen Ag ′ may be dispersed in the sample liquid without being adsorbed by the antibody Ig fixed in the narrow section CH1b. The sample liquid also contains fluorescent fine particles Id that exist alone without binding to the antigen Ag.

図10(c)に示すように、狭小区間CH1bに洗浄液が流れると、抗体Igに吸着されずに検体液中に分散している抗原Ag´及び検体液中に単独で存在する蛍光微粒子Idは、検体液又は洗浄液に乗って狭小区間CH1bから排出される。ここで、検体液中に単独で存在する蛍光微粒子Idが抗体Igに非特異的に吸着されることがあり、非特異的に吸着された蛍光微粒子Id´は、洗浄によっても狭小区間CH1bに残留する。   As shown in FIG. 10 (c), when the washing liquid flows in the narrow section CH1b, the antigen Ag ′ that is not adsorbed by the antibody Ig and dispersed in the specimen liquid and the fluorescent fine particle Id that exists alone in the specimen liquid are Then, it rides on the sample liquid or the cleaning liquid and is discharged from the narrow section CH1b. Here, the fluorescent microparticles Id present alone in the sample liquid may be adsorbed nonspecifically to the antibody Ig, and the nonspecifically adsorbed fluorescent microparticles Id ′ remain in the narrow section CH1b even after washing. To do.

蛍光検出手段15により、反応部である第1の流路CH1の狭小区間CH1bに存在する蛍光微粒子を検出、定量し、それに基づいて抗原を検出、定量する。洗浄液が、気泡の介入なく洗浄液に連なって、反応部である狭小区間CH1bを流れることで、検体液中で抗原に結合することなく単独で存在する蛍光微粒子が、反応部である狭小区間CH1bにおいて非特異的に吸着されることが抑制される。それにより、抗原の検出・定量の精度が向上する。   The fluorescence detection means 15 detects and quantifies the fluorescent fine particles present in the narrow section CH1b of the first flow channel CH1 which is the reaction part, and detects and quantifies the antigen based on the quantification. The cleaning liquid is linked to the cleaning liquid without intervening air bubbles and flows through the narrow section CH1b as the reaction part, so that the fluorescent fine particles present alone without being bound to the antigen in the sample liquid are in the narrow section CH1b as the reaction part. Non-specific adsorption is suppressed. This improves the accuracy of antigen detection and quantification.

蛍光検出手段15により、反応部である第1の流路CH1の狭小区間CH1bに存在する蛍光微粒子を検出、定量し、それに基づいて抗原を検出、定量する。洗浄液が、気泡の介入なく洗浄液に連なって反応部である狭小区間CH1bを流れることで、検体液中で抗原に結合することなく単独で存在する蛍光微粒子が、反応部である狭小区間CH1bにおいて非特異的に吸着されることが抑制される。それにより、抗原の検出・定量の精度が向上する。   The fluorescence detection means 15 detects and quantifies the fluorescent fine particles present in the narrow section CH1b of the first flow channel CH1 which is the reaction part, and detects and quantifies the antigen based on the quantification. The cleaning liquid flows through the narrow section CH1b, which is the reaction part, in conjunction with the cleaning liquid without intervening bubbles, so that the fluorescent fine particles present alone without being bound to the antigen in the sample liquid are not present in the narrow section CH1b, which is the reaction part. Specific adsorption is suppressed. This improves the accuracy of antigen detection and quantification.

さらに、第2の流路CH2に供給される未処理の検体液の一部を第4の流路CH4の前処理部CH4aに引き込んで処理し、これを処理済の検体液とするとともに、その余の未処理の検体液を洗浄液としているので、マイクロ流体チップ1に複数の液を供給する手間を省くことができ、作業効率が向上する。   Furthermore, a part of the unprocessed sample liquid supplied to the second flow channel CH2 is drawn into the pretreatment unit CH4a of the fourth flow channel CH4 to be processed, and this is used as the processed sample liquid. Since the remaining unprocessed sample liquid is used as the cleaning liquid, the trouble of supplying a plurality of liquids to the microfluidic chip 1 can be saved, and the working efficiency is improved.

続いて、図11、及び図12を参照して、マイクロ流体チップの他の例を説明する。   Subsequently, another example of the microfluidic chip will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

図11は本発明の実施形態を説明するためのマイクロ流体チップの他の例の平面図、図12は図11のマイクロ流体チップを分解して示す平面図である。尚、上述したマイクロ流体チップ101と機能的に共通する要素には、同一符号を付し、説明を省略し、又は簡略する。   FIG. 11 is a plan view of another example of the microfluidic chip for explaining the embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a plan view showing the microfluidic chip of FIG. 11 in an exploded manner. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is functionally common with the microfluidic chip 101 mentioned above, and description is abbreviate | omitted or simplified.

図11に示すマイクロ流体チップ201は、第1の流路CH1、第2の流路CH2、第3の流路CH3、第4の流路CH4、及び第5の流路CH5と、これらの流路CH1〜CH5の基端部にそれぞれ設けられた第1のポートPT1、第2のポートPT2、第3のポートPT3、第4のポートPT4、及び第5のポートPT5と、を備えている。各ポートPT1〜PT5には、各流路CH1〜CH5の内圧を制御するようにそれぞれ圧力が作用し、また、必要に応じて、マイクロ流体チップ201に供給される液が投入される。   A microfluidic chip 201 shown in FIG. 11 includes a first channel CH1, a second channel CH2, a third channel CH3, a fourth channel CH4, and a fifth channel CH5, and their flow. A first port PT1, a second port PT2, a third port PT3, a fourth port PT4, and a fifth port PT5 are provided at the base ends of the paths CH1 to CH5, respectively. Pressure is applied to each of the ports PT1 to PT5 so as to control the internal pressure of each of the channels CH1 to CH5, and liquid supplied to the microfluidic chip 201 is input as necessary.

第1の流路CH1及び第2の流路CH2は、それらの先端部CH1a,CH2aにおいて互いに接続している。また、第3の流路CH3は、第1の流路CH1に接続した第2の流路CH2の接続部(先端部)CH2aに合流している。この第1の流路CH1は、第2の流路CH2との接続部(先端部)CH1aから続く区間であって、その断面積aが第2の流路CH2の断面積Aよりも小さい狭小区間CH1bを有している。そして、第4の流路CH4は、第2の流路CH2から分岐して延びている。   The first channel CH1 and the second channel CH2 are connected to each other at their tip portions CH1a and CH2a. The third channel CH3 merges with a connection part (tip portion) CH2a of the second channel CH2 connected to the first channel CH1. The first flow channel CH1 is a section that continues from the connection portion (tip portion) CH1a to the second flow channel CH2, and the cross-sectional area a is smaller than the cross-sectional area A of the second flow channel CH2. It has section CH1b. And 4th flow path CH4 is branched and extended from 2nd flow path CH2.

第5の流路CH5は、第2の流路CH2において第3の流路CH3が合流した接続部CH2aと第4の流路CH4が分岐した分岐部CH2cとの間で第2の流路CH2から分岐して延びている。この第5の流路CH5には、後述する洗浄液を収容するための収容部CH5aが設けられている。第2の流路CH2において第5の流路CH5が分岐する分岐部CH2dは、第3の流路CH3が合流した接続部CH2aに隣接(極力接近)していることが好ましい。   The fifth channel CH5 is a second channel CH2 between the connection part CH2a where the third channel CH3 merges with the branch part CH2c where the fourth channel CH4 branches in the second channel CH2. Branches out from and extends. The fifth channel CH5 is provided with a storage portion CH5a for storing a cleaning liquid to be described later. The branch portion CH2d from which the fifth flow channel CH5 branches in the second flow channel CH2 is preferably adjacent (as close as possible) to the connection portion CH2a joined by the third flow channel CH3.

このマイクロ流体チップ201は、図12に示すように、複数の層L1〜L5を積層した構造となっている。第1の層L1は基板とされ、その上に積層される第2の層L2には、第1の流路CH1の狭小区間CH1bを構成するための溝2aが、層を貫通して形成されている。第2の層L2が第1の層L1と第3の層L3とで表裏から挟まれて、溝2aの位置に狭小区間CH1bが構成される。   As shown in FIG. 12, the microfluidic chip 201 has a structure in which a plurality of layers L1 to L5 are stacked. The first layer L1 is a substrate, and a groove 2a for forming the narrow section CH1b of the first channel CH1 is formed through the layer in the second layer L2 stacked thereon. ing. The second layer L2 is sandwiched from the front and back by the first layer L1 and the third layer L3, and a narrow section CH1b is formed at the position of the groove 2a.

第3の層L3の上に積層される第4の層L4には、狭小区間CH1bを除く第1の流路CH1を構成するための溝2b、第2の流路CH2を構成するための溝2c、第3の流路CH3を構成するための溝2d、第4の流路CH4を構成するための溝2e、及び第5の流路CH5を構成するための溝2fが、それぞれ層を貫通して形成されている。第4の層L4が第3の層L3と第5の層L5とで表裏に挟まれて、溝2b〜2fの位置に、狭小区間CH1bを除く第1の流路CH1、第2の流路CH2、第3の流路CH3、第4の流路CH4、及び第5の流路CH5がそれぞれ構成される。また、第4の層L4には、ポート孔3b〜3fが、各溝2b〜2fの基端部に層を貫通して形成されている。   In the fourth layer L4 stacked on the third layer L3, a groove 2b for forming the first flow channel CH1 excluding the narrow section CH1b, a groove for forming the second flow channel CH2 2c, a groove 2d for forming the third flow channel CH3, a groove 2e for forming the fourth flow channel CH4, and a groove 2f for forming the fifth flow channel CH5 penetrate the layers, respectively. Is formed. The fourth layer L4 is sandwiched between the third layer L3 and the fifth layer L5, and the first channel CH1 and the second channel except for the narrow section CH1b at the positions of the grooves 2b to 2f. CH2, third channel CH3, fourth channel CH4, and fifth channel CH5 are each configured. In the fourth layer L4, port holes 3b to 3f are formed through the layers at the base ends of the grooves 2b to 2f.

第2の層L2と第4の層L4との間に介在する第3の層L3には、通孔4a,4bがそれぞれ層を貫通して形成されている。第4の層L4の溝2cの先端部(第2の流路CH2の接続部CH2aに相当)と第2の層L2の溝2aの一端部(第1の流路CH1の接続部CH1aに相当)とは上下に重なっており、通孔4aはその間に配置されるようになっている。また、第4の層L4の溝2bの先端部と第2の層L2の溝2aの他端部とは上下に重なっており、通孔4bはその間に配置されるようになっている。通孔4aは、第2の流路に接続する第1の流路CH1の接続部CH1aの開口を構成する。また、通孔4bは、狭小区間CH1b及び該区間を除く第1の流路CH1を繋ぐ。   In the third layer L3 interposed between the second layer L2 and the fourth layer L4, through holes 4a and 4b are formed through the layers, respectively. The tip of the groove 2c of the fourth layer L4 (corresponding to the connection part CH2a of the second channel CH2) and one end of the groove 2a of the second layer L2 (corresponding to the connection part CH1a of the first channel CH1) ) And the through-hole 4a are arranged between them. Further, the tip of the groove 2b of the fourth layer L4 and the other end of the groove 2a of the second layer L2 overlap vertically, and the through hole 4b is arranged between them. The through hole 4a constitutes an opening of the connection portion CH1a of the first channel CH1 connected to the second channel. The through hole 4b connects the narrow section CH1b and the first channel CH1 excluding the section.

マイクロ流体チップ1の蓋となる第5の層L5には、ポート孔5b〜5fがそれぞれ層を貫通して形成されている。ポート孔5b〜5fは、第4の層L4のポート孔3b〜3fに重なってポートPT1〜PT5をそれぞれ構成し、外部から各ポートPT1〜PT5への接続を提供する。   In the fifth layer L5 serving as a lid of the microfluidic chip 1, port holes 5b to 5f are formed through the layers, respectively. The port holes 5b to 5f overlap with the port holes 3b to 3f of the fourth layer L4 to form the ports PT1 to PT5, respectively, and provide connections from the outside to the ports PT1 to PT5.

次に、マイクロ流体チップ201の使用例を説明する。図13はマイクロ流体チップを含む反応装置の概略構成を示すブロック図であり、以下に説明するマイクロ流体チップの使用例では、マイクロ流体チップに分析対象物質としての抗原を含む検体液を供給し、マイクロ流体チップの流路内で抗原抗体反応を行って抗原を検出し、定量するものである。   Next, a usage example of the microfluidic chip 201 will be described. FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a reaction apparatus including a microfluidic chip. In a microfluidic chip usage example described below, a specimen fluid containing an antigen as an analysis target substance is supplied to the microfluidic chip, An antigen-antibody reaction is performed in the flow path of the microfluidic chip to detect and quantify the antigen.

図13に示すように、マイクロ流体チップ201の第2のポートPT2には、抗原を含む未処理の検体液が投入される。   As shown in FIG. 13, an unprocessed sample liquid containing an antigen is introduced into the second port PT2 of the microfluidic chip 201.

第1の流路CH1の狭小区間CH1bは、検体液に含まれる抗原を特異的に吸着するプローブとしての抗体が固定され、抗原抗体反応を行う反応部とされている。   The narrow section CH1b of the first channel CH1 is a reaction section in which an antibody as a probe that specifically adsorbs an antigen contained in the sample liquid is fixed and performs an antigen-antibody reaction.

第4の流路CH4には、抗原に結合する抗体を担持した標識物質としての蛍光微粒子が固定された前処理部CH4aが設けられている。第2の流路CH2に流れる検体液の一部は、第4の流路CH4に引き込まれて前処理部CH4aを流れ、その際に蛍光微粒子が抗原に結合し、処理済の検体液(第1の液)とされる。そして、第4の流路CH4に引き込まれることなく第2の流路CH2に残った未処理の検体液が、洗浄液(第2の液)とされる。   The fourth channel CH4 is provided with a pretreatment part CH4a to which fluorescent fine particles as a labeling substance carrying an antibody that binds to an antigen are fixed. A part of the sample liquid flowing in the second channel CH2 is drawn into the fourth channel CH4 and flows through the pretreatment part CH4a. At this time, the fluorescent fine particles are bound to the antigen, and the processed sample liquid (first 1 liquid). Then, the untreated sample liquid remaining in the second flow channel CH2 without being drawn into the fourth flow channel CH4 is used as a cleaning liquid (second liquid).

反応装置211は、上記のマイクロ流体チップ201と、電磁バルブSV1〜SV5と、空気を作動流体とするポンプ12a,12bと、圧力センサ13と、液位置検出手段14と、蛍光検出手段15と、制御手段16と、を備えている。   The reaction device 211 includes the microfluidic chip 201, the electromagnetic valves SV1 to SV5, the pumps 12a and 12b using air as a working fluid, the pressure sensor 13, the liquid position detection means 14, the fluorescence detection means 15, Control means 16.

第1のポートPT1、及び第3のポートPT3は、それぞれポートパッド(不図示)及び配管を介して並列にポンプ12aに接続されている。ポンプ12aと第3のポートPT3とを接続する配管には電磁バルブSV1,SV3が介在し、また、電磁バルブSV2が電磁バルブSV3と並列に電磁バルブSV1に接続されている。第4のポートPT4、及び第5のポートPT5は、それぞれポートパッド(不図示)及び配管を介して並列にポンプ12bに接続されている。ポンプ12bと第4のポートPT4とを接続する配管には電磁バルブSV5が介在し、また、ポンプ12bと第5のポートPT5とを接続する配管には電磁バルブSV4が介在している。尚、第2のポートPT2は、常時、大気開放となっている。   The first port PT1 and the third port PT3 are connected to the pump 12a in parallel via a port pad (not shown) and piping, respectively. Electromagnetic valves SV1 and SV3 are interposed in a pipe connecting the pump 12a and the third port PT3, and the electromagnetic valve SV2 is connected to the electromagnetic valve SV1 in parallel with the electromagnetic valve SV3. The fourth port PT4 and the fifth port PT5 are connected to the pump 12b in parallel via a port pad (not shown) and piping, respectively. An electromagnetic valve SV5 is interposed in a pipe connecting the pump 12b and the fourth port PT4, and an electromagnetic valve SV4 is interposed in a pipe connecting the pump 12b and the fifth port PT5. The second port PT2 is always open to the atmosphere.

圧力センサ13は、ポンプ12aと第1のポートPT1との間に設けられ、第1のポートPT1に作用する圧力、即ち第1の流路CH1の内圧を検出する。   The pressure sensor 13 is provided between the pump 12a and the first port PT1, and detects the pressure acting on the first port PT1, that is, the internal pressure of the first channel CH1.

液位置検出手段14は、第1〜第5の流路CH1〜CH5の適宜な位置において、その位置に検体液又は洗浄液の先端が到達したことを検出する。   The liquid position detecting means 14 detects that the tip of the sample liquid or the cleaning liquid has reached the position at an appropriate position in the first to fifth channels CH1 to CH5.

図示の例では、液の検出位置として、第4の流路CH4における適宜な位置に第1の検出位置PH1が設けられ、第5の流路CH5において収容部CH5aを第5のポートPT5側に下った位置に第2の検出位置PH2が設けられ、第1の流路CH1において狭小区間CH1bから第1のポートPT1側に若干下った位置に第3の検出位置PH3が設けられ、第3の流路CH3において第2の流路CH2に合流する手前の位置に第4の検出位置PH4が設けられ、また、第1の流路CH1において第1のポートPT1の手前の位置に第5の検出位置PH5が設けられている。   In the illustrated example, the first detection position PH1 is provided at an appropriate position in the fourth flow channel CH4 as the liquid detection position, and the housing portion CH5a is placed on the fifth port PT5 side in the fifth flow channel CH5. A second detection position PH2 is provided at a lowered position, a third detection position PH3 is provided at a position slightly lower from the narrow section CH1b to the first port PT1 side in the first channel CH1, A fourth detection position PH4 is provided at a position before the flow path CH3 joins the second flow path CH2, and a fifth detection position PH1 is provided at a position before the first port PT1 in the first flow path CH1. A position PH5 is provided.

制御手段16は、圧力センサ13から送出される測定信号、及び液位置検出手段14から送出される検出信号を受け、それらの信号などに基づいて適宜なタイミングでポンプ12a,12b及びバルブSV1〜SV5の動作を制御して、ポートPT1〜PT5を加圧、減圧、大気開放、密閉する。それにより、流路CH1〜CH5内で検体液及び洗浄液が自在に搬送される。   The control means 16 receives the measurement signal sent from the pressure sensor 13 and the detection signal sent from the liquid position detection means 14, and based on these signals and the like, the pumps 12a and 12b and the valves SV1 to SV5 at an appropriate timing. Is controlled to pressurize, depressurize, release to the atmosphere, and seal the ports PT1 to PT5. Thereby, the sample liquid and the cleaning liquid are freely conveyed in the channels CH1 to CH5.

上記の反応装置211を用いた検査シーケンスを説明する。図14〜図17は検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図、図18は検査シーケンスの制御タイミング及び反応装置の各要素の状態を時間軸に沿って示すタイムチャートである。以下において、図18の制御タイミングV3−1〜V3−11と、図14〜図17の各ステップS3−1〜S3−22を対応させて説明する。   An inspection sequence using the reaction apparatus 211 will be described. 14 to 17 are plan views showing the state of the microfluidic chip in each step of the inspection sequence, and FIG. 18 is a time chart showing the control timing of the inspection sequence and the state of each element of the reaction apparatus along the time axis. In the following, the control timings V3-1 to V3-11 in FIG. 18 and steps S3-1 to S3-22 in FIGS.

マイクロ流体チップ201を用意し(S3−1)、マイクロ流体チップ1の第2のポートPT2に未処理の検体液を投入する(S3−2)。   A microfluidic chip 201 is prepared (S3-1), and an unprocessed sample liquid is put into the second port PT2 of the microfluidic chip 1 (S3-2).

マイクロ流体チップ201を反応装置211にセットし、ポートPT1〜PT5にポートパッドをそれぞれ押し付ける。この時、各ポートパッドは大気開とされ、パッドの押し付けにより検体液が移動することはない。   The microfluidic chip 201 is set in the reaction device 211, and the port pads are pressed against the ports PT1 to PT5, respectively. At this time, each port pad is opened to the atmosphere, and the sample liquid does not move by pressing the pad.

反応装置211のスタートスイッチが押されると(V3−1)、まず第4のポートPT4が減圧され、検体液が高速(例えば60μL/min)で第2の流路CH2に流れ、そして、検体液の先端側の一部は第4の流路CH4に引き込まれる。   When the start switch of the reaction device 211 is pressed (V3-1), first, the fourth port PT4 is depressurized, and the sample liquid flows into the second channel CH2 at a high speed (for example, 60 μL / min), and the sample liquid A part of the tip end side of is drawn into the fourth channel CH4.

第4の流路CH4に引き込まれた検体液の先端が、第1の検出位置PH1に到達し、第1の検出位置PH1について液位置検出手段14がON状態になると(S3−3、V3−2)、第4のポートPT4は密閉され、第4の流路CH4に引き込まれた検体液は第4の流路CH4において、また、第2の流路CH2に残った検体液は第2の流路CH2において停止する。第4の流路CH4に引き込まれる検体液の量は、第1の検出位置PH1の位置を調節することにより、任意に設定され得る。   When the tip of the sample liquid drawn into the fourth channel CH4 reaches the first detection position PH1, and the liquid position detection means 14 is turned on for the first detection position PH1 (S3-3, V3- 2) The fourth port PT4 is sealed, the sample liquid drawn into the fourth channel CH4 is in the fourth channel CH4, and the sample solution remaining in the second channel CH2 is the second channel Stops in the channel CH2. The amount of the sample liquid drawn into the fourth channel CH4 can be arbitrarily set by adjusting the position of the first detection position PH1.

第5のポートPT5が減圧され、第2の流路CH2にある検体液は、第4の流路CH4が分岐する第2の流路CH2の分岐部CH2cにおいて第4の流路CH4に引き込まれた検体液から分離されて、高速で(例えば60μL/min)で第5の流路CH5に流れる(S3−4〜S3−5)。分離されて第5の流路CH5に流れる検体液は、後の工程で、反応部である第1の流路CH1の狭小区間CH1bを洗浄するための洗浄液とされる。   The fifth port PT5 is depressurized, and the sample liquid in the second channel CH2 is drawn into the fourth channel CH4 at the branch portion CH2c of the second channel CH2 from which the fourth channel CH4 branches. The sample liquid is separated from the sample liquid and flows into the fifth channel CH5 at a high speed (for example, 60 μL / min) (S3-4 to S3-5). The sample liquid that is separated and flows into the fifth channel CH5 is used as a cleaning solution for cleaning the narrow section CH1b of the first channel CH1 that is the reaction unit in a later step.

洗浄液の全てが第5の流路CH5に流入し、収容部CH5aに収容された洗浄液の先端が第2の検出位置PH2に到達し、第2の検出位置PH2について液位置検出手段14がON状態となると(S3−6、V3−3)、第5のポートPT5は密閉される。   All of the cleaning liquid flows into the fifth flow channel CH5, the tip of the cleaning liquid stored in the storage portion CH5a reaches the second detection position PH2, and the liquid position detection means 14 is in the ON state for the second detection position PH2. (S3-6, V3-3), the fifth port PT5 is sealed.

第2の検出位置PH2について液位置検出手段14がON状態となった後、所定時間(例えば10秒)第4のポートPT4が減圧され、第4の流路CH4に引き込まれている検体液が高速(例えば60μL/min)で第4のポートPT4側に送られ、前処理部CH4aに流れる(S3−7〜S3−8、V3−4)。前処理部CH4aに流れた検体液は、前処理部CH4aにおいて蛍光微粒子を抗原に結合させ、処理済の検体液(以下、単に検体液という)とされる。尚、蛍光微粒子の結合が促進されるよう、第4のポートPT4を交互に加減圧して、前処理部CH4a及びその近傍区間において、検体液を往復移動させている(S3−9〜S3−10、V3−5)。   After the liquid position detecting means 14 is turned on for the second detection position PH2, the fourth port PT4 is depressurized for a predetermined time (for example, 10 seconds), and the sample liquid drawn into the fourth channel CH4 is discharged. It is sent to the fourth port PT4 side at a high speed (for example, 60 μL / min) and flows to the preprocessing unit CH4a (S3-7 to S3-8, V3-4). The sample liquid that has flowed to the pretreatment unit CH4a is combined with fluorescent fine particles in the pretreatment unit CH4a to form a processed sample solution (hereinafter simply referred to as a sample solution). In addition, the fourth port PT4 is alternately pressurized and depressurized so that the binding of the fluorescent fine particles is promoted, and the sample liquid is reciprocated in the pretreatment unit CH4a and the vicinity thereof (S3-9 to S3-). 10, V3-5).

検体液の往復動作が終了した後(V3−6)、第4のポートPT4が加圧され、また、第1のポートPT1が減圧される。それにより、検体液は、高速(例えば60μ/min)で、第4の流路CH4から第2の流路CH2を経て第1の流路CH1に流れる(S3−11〜S3−15)。   After the reciprocating operation of the sample liquid is completed (V3-6), the fourth port PT4 is pressurized, and the first port PT1 is decompressed. Thereby, the sample liquid flows from the fourth channel CH4 to the first channel CH1 via the second channel CH2 at a high speed (for example, 60 μ / min) (S3-11 to S3-15).

検体液の先端が、第1の流路CH1の狭小区間CH1bを通過して第3の検出位置PH3に到達し、第3の検出位置PH3における液位置検出手段14がON状態になると(V3−7)、第1のポートPT1及び第4のポートPT4は大気開放となり、検体液がその位置で停止する(S3−16)。この時に検体液の後端が第2の流路CH2にあるように、第3の検出位置PH3は設定される。   When the tip of the sample liquid passes through the narrow section CH1b of the first channel CH1 and reaches the third detection position PH3, the liquid position detection means 14 at the third detection position PH3 is turned on (V3- 7) The first port PT1 and the fourth port PT4 are opened to the atmosphere, and the sample liquid stops at that position (S3-16). At this time, the third detection position PH3 is set so that the rear end of the sample liquid is in the second channel CH2.

第1のポートPT1が大気開放となって所定時間(例えば0.5秒)経過すると(V3−8)、第1のポートPT1が再び減圧され、検体液は、低速(例えば8μl/min)で第1の流路CH1に流れ、反応部である狭小区間CH1bにおいて所定時間(例えば5分間)抗原抗体反応が行われる(S3−17)。   When the first port PT1 is opened to the atmosphere and a predetermined time (for example, 0.5 seconds) elapses (V3-8), the first port PT1 is decompressed again, and the sample liquid is at a low speed (for example, 8 μl / min). The antigen-antibody reaction is performed in the narrow channel CH1b, which is the reaction part, for a predetermined time (for example, 5 minutes) (S3-17).

検体液の後端が、第1の流路CH1の狭小区間CH1bに流入すると、検体液が自動的に停止する(S3−18)。これは、狭小区間CH1bの断面積aが、第2の流路CH2の断面積Aよりも小さくなっており、狭小区間CH1bにおいて作用する毛管力が、搬送圧力よりも大きくなるためである。ポンプ12aは継続して吸引し続け、第1の流路CH1は徐々に減圧されるが、搬送圧力が狭小区間CH1bにおいて作用する毛管力よりも大きくなるまで検体液は停止している。   When the rear end of the sample liquid flows into the narrow section CH1b of the first channel CH1, the sample liquid automatically stops (S3-18). This is because the cross-sectional area a of the narrow section CH1b is smaller than the cross-sectional area A of the second flow channel CH2, and the capillary force acting in the narrow section CH1b is larger than the transport pressure. The pump 12a continues to suck and the first channel CH1 is gradually depressurized, but the sample liquid is stopped until the transport pressure becomes larger than the capillary force acting in the narrow section CH1b.

そこで、第1の流路CH1の内圧の変動を圧力センサ13で測定することにより、検体液の後端が第1の流路CH1の狭小区間CH1bに流入したことを検出することができる。   Therefore, by measuring the variation in the internal pressure of the first channel CH1 with the pressure sensor 13, it is possible to detect that the rear end of the sample liquid has flowed into the narrow section CH1b of the first channel CH1.

第1の流路CH1の内圧が所定圧力(例えば0.3kPa)まで減圧されると(V3−9)、検体液の後端が第1の流路CH1の狭小区間CH1bに流入したとして、第5のポートPT5が加圧される一方で第3のポートPT3が減圧され、第5の流路CH5の収容部CH5aに収容されている洗浄液が高速(例えば60μL/min)で第3の流路CH3に流れる(S3−19)。この時、第1のポートPT1及び第3のポートPT3は同一の圧力となるようにポンプ12aで吸引され、検体液が第1の流路CH1から第2の流路CH2に逆流することはない。   When the internal pressure of the first channel CH1 is reduced to a predetermined pressure (for example, 0.3 kPa) (V3-9), the rear end of the sample liquid flows into the narrow section CH1b of the first channel CH1. The third port PT3 is depressurized while the fifth port PT5 is pressurized, and the cleaning liquid accommodated in the accommodating portion CH5a of the fifth flow path CH5 is the third flow path at a high speed (for example, 60 μL / min). It flows to CH3 (S3-19). At this time, the first port PT1 and the third port PT3 are sucked by the pump 12a so as to have the same pressure, and the sample liquid does not flow backward from the first channel CH1 to the second channel CH2. .

洗浄液は、第5の流路CH5から第3の流路CH3に流れる過程で、検体液が流れた第2の流路CH2の一部の区間を経由することになるが、第2の流路CH2において第5の流路CH5が分岐する分岐部CH2dと第3の流路CH3が合流する接続部CH2aとは隣接していることから、その区間長は極短く、よって、該区間に付着した検体液の成分(蛍光微粒子)が洗浄液に混入することが最小限にとどめられる。   In the process in which the cleaning liquid flows from the fifth flow path CH5 to the third flow path CH3, the cleaning liquid passes through a part of the second flow path CH2 through which the sample liquid flows. Since the branch portion CH2d where the fifth flow channel CH5 branches in CH2 and the connection portion CH2a where the third flow channel CH3 merges are adjacent to each other, the section length is extremely short, and therefore the section is attached to the section. Sample liquid components (fluorescent microparticles) are kept to a minimum in the cleaning solution.

検体液が第1の流路CH1で停止している間に、洗浄液の先端が第4の検出位置PH4に到達し、第4の検出位置PH4について液位置検出手段14がON状態になる(S3−20、V3−10)。ここで、第4の検出位置PH4が設けられている第3の流路CH3には、それ以前に液が流れておらず、空気と液体との屈折率変化に基づく反射光の光量変化から液体の有無を判定する検出方法において、より確実な検出が可能となる。そして、この時、第3の流路CH3が合流する第2の流路CH2の接続部CH2aは第5の流路CH5から連なる洗浄液で満たされており、第2の流路CH2は、その接続部CH2aにおいて第1の流路CH1に接続していることから、洗浄液は、気泡の介入なく検体液の後端に合流している。   While the sample liquid is stopped in the first channel CH1, the tip of the cleaning liquid reaches the fourth detection position PH4, and the liquid position detection means 14 is turned on at the fourth detection position PH4 (S3). -20, V3-10). Here, the liquid has not flowed through the third channel CH3 where the fourth detection position PH4 is provided, and the liquid from the change in the amount of reflected light based on the change in the refractive index between the air and the liquid. In the detection method for determining the presence or absence of this, more reliable detection is possible. At this time, the connection portion CH2a of the second flow channel CH2 where the third flow channel CH3 joins is filled with the cleaning liquid that continues from the fifth flow channel CH5, and the second flow channel CH2 is connected to the second flow channel CH2. Since the part CH2a is connected to the first channel CH1, the cleaning liquid merges with the rear end of the sample liquid without the intervention of bubbles.

第4の検出位置PH4について液位置検出手段14がON状態になった後、第3のポートPT3は密閉され、第1のポートPT1のみ減圧される。洗浄液が、気泡の介入なく検体液に連なって、低速(例えば8μL/min)で狭小区間CH1bに流れ、反応部である狭小区間CH1bの洗浄が行われる(S3−21)。それにより、未反応の抗原及び蛍光微粒子は狭小区間CH1bから排出される。   After the liquid position detection means 14 is turned on for the fourth detection position PH4, the third port PT3 is sealed and only the first port PT1 is decompressed. The cleaning liquid continues to the sample liquid without air bubbles and flows into the narrow section CH1b at a low speed (for example, 8 μL / min), and the narrow section CH1b that is the reaction section is cleaned (S3-21). Thereby, unreacted antigens and fluorescent fine particles are discharged from the narrow section CH1b.

洗浄液には抗原が含まれているが、それらの抗原には蛍光微粒子が結合しておらず、また、前記のとおり第2の流路CH2に残留した検体液の成分(蛍光微粒子)の洗浄液への混入は最小限にとどめられている。よって、洗浄の際に、洗浄液に含まれる抗原が狭小区間CH1bにおいて抗原抗体反応により吸着されたとしても、それらの抗原が蛍光検出手段15によって検出されることはなく、検体液に含まれる抗原の検出、定量に影響を生じない。   Although the washing liquid contains antigens, fluorescent fine particles are not bound to these antigens, and as described above, the components of the sample liquid (fluorescent fine particles) remaining in the second channel CH2 are washed. Contamination is kept to a minimum. Therefore, even when the antigens contained in the washing liquid are adsorbed by the antigen-antibody reaction in the narrow section CH1b at the time of washing, the antigens are not detected by the fluorescence detection means 15, and the antigens contained in the sample liquid are not detected. Does not affect detection and quantification.

検体液及び洗浄液の全てが第1の流路CH1において狭小区間CH1bより下流に流れ、液の先端が第5の検出位置PH5に到達し、第5の検出位置PH5について液位置検出手段14がON状態になると(V3−11)、ポンプ12aが停止し、液が停止する(S3−22)。   All of the sample liquid and the cleaning liquid flow downstream from the narrow section CH1b in the first channel CH1, the tip of the liquid reaches the fifth detection position PH5, and the liquid position detection means 14 is turned on for the fifth detection position PH5. If it will be in a state (V3-11), the pump 12a will stop and a liquid will stop (S3-22).

そして、蛍光検出手段15により、反応部である第1の流路CH1の狭小区間CH1bに存在する蛍光微粒子を検出、定量し、それに基づいて抗原を検出、定量する。洗浄液が、気泡の介入なく洗浄液に連なって反応部である狭小区間CH1bを流れることで、検体液中で抗原に結合することなく単独で存在する蛍光微粒子が、反応部である狭小区間CH1bにおいて非特異的に吸着されることが抑制される。それにより、抗原の検出・定量の精度が向上する。   Then, the fluorescence detection means 15 detects and quantifies the fluorescent fine particles present in the narrow section CH1b of the first flow channel CH1, which is the reaction part, and detects and quantifies the antigen based on the quantification. The cleaning liquid flows through the narrow section CH1b, which is the reaction part, in conjunction with the cleaning liquid without intervening bubbles, so that the fluorescent fine particles present alone without being bound to the antigen in the sample liquid are not present in the narrow section CH1b, which is the reaction part. Specific adsorption is suppressed. This improves the accuracy of antigen detection and quantification.

さらに、第2の流路CH2に供給される未処理の検体液の一部を第4の流路CH4の前処理部CH4aに引き込んで処理し、これを処理済の検体液とするとともに、その余の未処理の検体液を洗浄液としているので、マイクロ流体チップ1に複数の液を供給する手間を省くことができ、作業効率が向上する。   Furthermore, a part of the unprocessed sample liquid supplied to the second flow channel CH2 is drawn into the pretreatment unit CH4a of the fourth flow channel CH4 to be processed, and this is used as the processed sample liquid. Since the remaining unprocessed sample liquid is used as the cleaning liquid, the trouble of supplying a plurality of liquids to the microfluidic chip 1 can be saved, and the working efficiency is improved.

図1〜図3に示す構成のマイクロ流体チップを用い、上述した検査シーケンスを経た後に反応部に存在する標識物質を検出、定量した。   Using the microfluidic chip having the configuration shown in FIGS. 1 to 3, the labeling substance present in the reaction part was detected and quantified after the above-described inspection sequence.

マイクロ流体チップは、ポリスチレン製基板の第1の層(100×30×1mm)、両面粘着シートである第2の層(100×30×0.05mm)、アクリル製基板の第3の層(100×30×0.2mm)、表面に両面粘着シートを貼付したアクリル製基板の第4の層(100×30×0.7mm)、アクリル製基板の第5の層(100×30×0.2mm)を順次積層して構成されている。各層には、上述のとおり第1〜第4の流路となる溝、及び第1〜第4のポートとなるポート孔がレーザー加工で形成されている。第1の流路の狭小区間は、幅2mm、深さ0.05mmに形成されており、また、反応部とされている。第1の流路に接続する第2の流路は、幅2mm、深さ0.7mmに形成されている。   The microfluidic chip includes a first layer (100 × 30 × 1 mm) of a polystyrene substrate, a second layer (100 × 30 × 0.05 mm) that is a double-sided pressure-sensitive adhesive sheet, and a third layer (100 of an acrylic substrate). × 30 × 0.2 mm), a fourth layer (100 × 30 × 0.7 mm) of an acrylic substrate with a double-sided adhesive sheet affixed to the surface, and a fifth layer (100 × 30 × 0.2 mm) of an acrylic substrate ) Are sequentially stacked. In each layer, the grooves serving as the first to fourth flow paths and the port holes serving as the first to fourth ports are formed by laser processing as described above. The narrow section of the first channel is formed with a width of 2 mm and a depth of 0.05 mm, and is a reaction part. The second flow path connected to the first flow path is formed with a width of 2 mm and a depth of 0.7 mm.

以上の第1〜第5の層を下記の手順により積層した。
1)第1の層には、前処理として、蒸留水で洗浄を行い、乾燥させた後、UVオゾン処理を行う。
2)第1の層と第2の層を、第2の層がチップの上層となるように積層する。
3)第1の層と第2の層を積層して形成した第1の流路の狭小区間の底面部分に、分析対象物質を特異的に吸着するためのプローブを固定する。その後、非特異的吸着を抑制するためのブロッキング処理、固定されたプローブの活性を維持するためのイムノスタビライザー処理を施す。
4)第3〜第5の層にはそれぞれブロッキング処理を施す。
5)第2の層の上に、さらに第3〜第5の層を順次積層する。
The above first to fifth layers were laminated according to the following procedure.
1) As a pretreatment, the first layer is washed with distilled water, dried, and then subjected to UV ozone treatment.
2) Laminate the first layer and the second layer so that the second layer is the upper layer of the chip.
3) A probe for specifically adsorbing a substance to be analyzed is fixed to a bottom surface portion of a narrow section of the first flow path formed by laminating the first layer and the second layer. Thereafter, a blocking treatment for suppressing nonspecific adsorption and an immunostabilizer treatment for maintaining the activity of the immobilized probe are performed.
4) The third to fifth layers are each subjected to blocking treatment.
5) Further, third to fifth layers are sequentially stacked on the second layer.

分析対象物質をhCG抗原とし、反応部に固定されるプローブには抗hCG抗体を用いた。検体液には、抗hCG抗体を担持したポリスチレン製蛍光微粒子(Yellow Green、φ500nm)を標識物質として含むものを用いた。この検体液には、hCG抗原は含まれておらず、よって、マイクロ流体チップの反応部に存在する蛍光微粒子は、非特異的に吸着されたものである。尚、洗浄液にはPBS−T溶液を用いた。   An analysis target substance was an hCG antigen, and an anti-hCG antibody was used as a probe fixed to the reaction part. As the sample liquid, one containing polystyrene fluorescent fine particles (Yellow Green, φ500 nm) carrying an anti-hCG antibody as a labeling substance was used. This sample liquid does not contain hCG antigen, and therefore the fluorescent fine particles present in the reaction part of the microfluidic chip are nonspecifically adsorbed. A PBS-T solution was used as the washing solution.

上述した検査シーケンスにて反応を行った場合、即ち、検体液と洗浄液との間に気泡が介入していない場合(実施例)、及び従来手法のように検体液と洗浄液との間に気泡が介入している場合(比較例)について、反応部に非特異的に吸着された蛍光微粒子を定量した。結果を図19に示す。   When the reaction is performed in the above-described test sequence, that is, when bubbles do not intervene between the sample liquid and the cleaning liquid (Example), and bubbles exist between the sample liquid and the cleaning liquid as in the conventional method. In the case of intervention (comparative example), the fluorescent fine particles adsorbed non-specifically to the reaction part were quantified. The results are shown in FIG.

図19に示すとおり、検体液と洗浄液との間に気泡が介入していない場合(実施例)に、蛍光微粒子の非特異的吸着は、検体液と洗浄液との間に気泡が介入している場合(比較例)の1/10以下になっており、よって、分析対象物質の検出・定量の精度が向上する。   As shown in FIG. 19, in the case where bubbles do not intervene between the sample liquid and the cleaning liquid (Example), in the nonspecific adsorption of the fluorescent fine particles, the bubbles intervene between the sample liquid and the cleaning liquid. It is 1/10 or less of the case (comparative example), and therefore the accuracy of detection and quantification of the analyte is improved.

以上、分析対象物質を抗原とし、これを抗原抗体反応により特異的に吸着して検出、定量するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、分析対象物質を核酸とし、これをハイブリダイゼーションにより特異的に吸着して検出、定量するものにも適用できる。   As described above, the analysis target substance has been described as an antigen and specifically adsorbed and detected and quantified by an antigen-antibody reaction. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a substance to be analyzed which is a nucleic acid, which is specifically adsorbed by hybridization and detected and quantified.

本発明の実施形態を説明するためのマイクロ流体チップの一例の平面図である。It is a top view of an example of a microfluidic chip for explaining an embodiment of the present invention. 図1のマイクロ流体チップを分解して示す平面図である。It is a top view which decomposes | disassembles and shows the microfluidic chip | tip of FIG. 図1のマイクロ流体チップのIII-III線断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the microfluidic chip of FIG. 1 taken along the line III-III. 図1のマイクロ流体チップを含む反応装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the reaction apparatus containing the microfluidic chip | tip of FIG. 図4の反応装置による検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the microfluidic chip in each step of the test | inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 図4の反応装置による検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the microfluidic chip in each step of the test | inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 図4の反応装置による検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the microfluidic chip in each step of the test | inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 図4の反応装置による検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the microfluidic chip in each step of the test | inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 図4の反応装置による検査シーケンスの制御タイミング及び反応装置の各要素の状態を時間軸に沿って示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the control timing of the test | inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 4, and the state of each element of the reaction apparatus along a time axis. 反応部における抗原抗体反応を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the antigen antibody reaction in the reaction part. 本発明の実施形態を説明するためのマイクロ流体チップの一例の平面図である。It is a top view of an example of a microfluidic chip for explaining an embodiment of the present invention. 図11のマイクロ流体チップを分解して示す平面図である。It is a top view which decomposes | disassembles and shows the microfluidic chip | tip of FIG. 図11のマイクロ流体チップを含む反応装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the reaction apparatus containing the microfluidic chip | tip of FIG. 図13の反応装置による検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the microfluidic chip in each step of the test | inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 図13の反応装置による検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the microfluidic chip in each step of the test | inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 図13の反応装置による検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the microfluidic chip in each step of the test | inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 図13の反応装置による検査シーケンスの各ステップにおけるマイクロ流体チップの状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of the microfluidic chip in each step of the test | inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 図13の反応装置による検査シーケンスの制御タイミング及び反応装置の各要素の状態を時間軸に沿って示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the control timing of the inspection sequence by the reaction apparatus of FIG. 13, and the state of each element of the reaction apparatus along the time axis. 実施例及び比較例の蛍光微粒子の定量結果を示すグラフである。It is a graph which shows the fixed_quantity | quantitative_assay result of the fluorescent fine particle of an Example and a comparative example.

101,201 マイクロ流体チップ
111,211 反応装置
12a,12b ポンプ(送液手段)
13 圧力センサ(圧力測定手段)
16 制御手段
CH1 第1の流路
CH1a 第2の流路に接続する接続部
CH1b 狭小区間
CH2 第2の流路
CH2a 第1の流路に接続する接続部
CH2c 第4の流路が分岐する分岐部
CH2d 第5の流路が分岐する分岐部
CH3 第3の流路
CH4 第4の流路
CH4a 前処理部
CH5 第5の流路
CH5a 収容部
PT1 第1のポート
PT2 第2のポート
PT3 第3のポート
PT4 第4のポート
PT5 第5のポート
SV1 電磁バルブ(送液手段)
SV2 電磁バルブ(送液手段)
SV3 電磁バルブ(送液手段)
SV4 電磁バルブ(送液手段)
SV5 電磁バルブ(送液手段)
101, 201 Microfluidic chip 111, 211 Reactor 12a, 12b Pump (liquid feeding means)
13 Pressure sensor (pressure measuring means)
16 Control means CH1 1st flow path CH1a Connection part connected to 2nd flow path CH1b Narrow section CH2 2nd flow path CH2a Connection part connected to 1st flow path CH2c Branch where 4th flow path branches Portion CH2d Branching portion where the fifth flow channel branches CH3 Third flow channel CH4 Fourth flow channel CH4a Pretreatment portion CH5 Fifth flow channel CH5a Housing portion PT1 First port PT2 Second port PT3 Third Port PT4 Fourth port PT5 Fifth port SV1 Electromagnetic valve (liquid feeding means)
SV2 Solenoid valve (Liquid feeding means)
SV3 solenoid valve (liquid feeding means)
SV4 solenoid valve (liquid feeding means)
SV5 solenoid valve (liquid feeding means)

Claims (12)

第1の流路において分析対象物質を特異的に吸着する吸着反応を行う反応方法であって、
前記第1の流路に接続した第2の流路に前記分析対象物質を含む液を流す工程と、
前記第2の流路に流れる前記液の一部を、該第2の流路から分岐した第4の流路に引き込み、該第4の流路において該液に含まれる前記分析対象物質に標識物質を結合させて検体液とする工程と、
前記第2の流路に残る前記液の残部を洗浄液として、該洗浄液を前記第2の流路から退避させる工程と、
前記検体液を前記第2の流路を経て前記第1の流路に送液する工程と、
前記検体液の後端が前記第1の流路に流入したことを検出し、該検体液の送液を停止させる工程と、
前記第2の流路から退避させた前記洗浄液を、前記第1の流路に接続する前記第2の流路の接続部に合流した第3の流路に流し、該第1の流路に停止する前記検体液の後端に該洗浄液を合流させる工程と、
前記検体液の後端に前記洗浄液が合流した後に該洗浄液を前記第1の流路に送液する工程と、
を備える反応方法。
A reaction method for performing an adsorption reaction that specifically adsorbs a substance to be analyzed in a first channel,
Flowing a liquid containing the substance to be analyzed in a second flow path connected to the first flow path;
Part of the liquid flowing in the second flow path is drawn into a fourth flow path branched from the second flow path, and the analysis target substance contained in the liquid is labeled in the fourth flow path A step of binding a substance to obtain a sample liquid;
Using the remaining portion of the liquid remaining in the second flow path as a cleaning liquid, and retracting the cleaning liquid from the second flow path;
Feeding the sample liquid to the first channel via the second channel;
Detecting that the rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path, and stopping the supply of the sample liquid;
The cleaning liquid withdrawn from the second flow path is caused to flow through a third flow path that joins the connection portion of the second flow path that is connected to the first flow path. Merging the washing liquid with the rear end of the specimen liquid to be stopped;
Feeding the cleaning liquid to the first channel after the cleaning liquid has joined the rear end of the sample liquid;
A reaction method comprising:
請求項1記載の反応方法であって、
前記第3の流路が合流した前記第2の流路の前記接続部と前記第4の流路が分岐した該第2の流路の分岐部との間で該第2の流路から分岐して延びる第5の流路に、前記洗浄液を退避させる反応方法。
The reaction method according to claim 1, wherein
Branch from the second flow path between the connection portion of the second flow path where the third flow path merges and the branch portion of the second flow path where the fourth flow path branches A reaction method in which the cleaning liquid is evacuated to a fifth flow path extending in the manner described above.
請求項2記載の反応方法であって、
前記第3の流路が合流した前記第2の流路の前記接続部と前記第5の流路が分岐した該第2の流路の分岐部とが隣接している反応方法。
The reaction method according to claim 2, wherein
A reaction method in which the connecting portion of the second flow path where the third flow path merges and the branching portion of the second flow path where the fifth flow path branches are adjacent to each other.
請求項1〜3のいずれか一項記載の反応方法であって、
前記第1の流路に、前記第2の流路との接続部から続く区間であって、その断面積aが該第2の流路の断面積Aよりも小さい狭小区間を設け、
前記第1の流路の内圧の変化に基づいて、前記検体液の後端が該第1の流路に流入したことを検出する反応方法。
It is the reaction method as described in any one of Claims 1-3, Comprising:
The first flow path is a section continuing from the connection portion with the second flow path, and a narrow section whose cross-sectional area a is smaller than the cross-sectional area A of the second flow path is provided,
A reaction method for detecting that a rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path based on a change in internal pressure of the first flow path.
請求項4記載の反応方法であって、
前記狭小区間の断面積aは、前記第2の流路の断面積Aの2/5〜1/300である反応方法。
The reaction method according to claim 4, wherein
The reaction method wherein the cross-sectional area a of the narrow section is 2/5 to 1/300 of the cross-sectional area A of the second flow path.
請求項1〜請求項5のいずれか一項記載の反応方法であって、
前記第2の流路に接続する前記第1の流路の接続部の開口が、該第2の流路の一面にあって該面のエッジから離れた位置にある反応方法。
A reaction method according to any one of claims 1 to 5, wherein
A reaction method in which an opening of a connection portion of the first flow channel connected to the second flow channel is located on one surface of the second flow channel and away from an edge of the surface.
第1〜第4の流路、及びこれら第1〜第4の流路の基端部にそれぞれ設けられた第1〜第4のポートを含むマイクロ流体チップと、
前記第1〜第4のポートにそれぞれ圧力を作用させ、前記第1〜第4の流路に送液する送液手段と、
前記送液手段を駆動する制御手段と、
を備え、
前記第1の流路及び前記第2の流路は、それらの先端部において互いに接続し、前記第3の流路は、前記第1の流路に接続する前記第2の流路の接続部に合流し、前記第4の流路は、前記第2の流路から分岐しており、
前記第1の流路は、分析対象物質を特異的に吸着する吸着反応を行い、前記第4の流路は、前記分析対象物質に標識物質を結合させる前処理を行い、
前記制御手段は、前記分析対象物質を含み前記第2の流路に流れる液の一部を前記第4の流路に引き込んで前記前処理が施された検体液とし、該第2の流路に残る前記液の残部を洗浄液として該洗浄液を該第2の流路から退避させた後に、前記検体液を該第2の流路を経て前記第1の流路に送液し、該検体液の後端が該第1の流路に流入したことを検出して、該検体液の送液を停止させると共に該第2の流路から退避させた前記洗浄液を前記第3の流路に流して該洗浄液を該第1の流路に停止する該検体液の後端に合流させ、該検体液の後端に該洗浄液が合流した後に該洗浄液を該第1の流路に送液する反応装置。
A microfluidic chip including first to fourth flow paths, and first to fourth ports respectively provided at the base ends of the first to fourth flow paths;
A liquid feeding means for applying pressure to each of the first to fourth ports and feeding the first to fourth flow paths;
Control means for driving the liquid feeding means;
With
The first flow path and the second flow path are connected to each other at their tip portions, and the third flow path is a connection portion of the second flow path that is connected to the first flow path. The fourth flow path branches off from the second flow path,
The first flow path performs an adsorption reaction that specifically adsorbs the analysis target substance, and the fourth flow path performs a pretreatment for binding a labeling substance to the analysis target substance,
The control means draws a part of the liquid containing the substance to be analyzed and flowing into the second flow path into the fourth flow path to obtain the pretreated sample liquid, and the second flow path The rest of the liquid remaining on the surface is used as a cleaning liquid, and the cleaning liquid is evacuated from the second flow path, and then the sample liquid is sent to the first flow path through the second flow path. Detecting that the rear end has flowed into the first flow path, the liquid supply of the sample liquid is stopped, and the cleaning liquid retreated from the second flow path is caused to flow into the third flow path. Reaction in which the cleaning liquid is joined to the rear end of the sample liquid stopped in the first flow path, and the cleaning liquid is sent to the first flow path after the cleaning liquid is joined to the rear end of the sample liquid. apparatus.
請求項7記載の反応装置であって、
前記マイクロ流体チップは、前記第3の流路が合流した前記第2の流路の前記接続部と前記第4の流路が分岐した該第2の流路の分岐部との間で該第2の流路から分岐して延びる第5の流路をさらに含み、
前記制御手段は、前記洗浄液を前記第5の流路に退避させる反応装置。
The reaction apparatus according to claim 7, wherein
The microfluidic chip has the second channel between the connecting portion of the second channel where the third channel joins and the branch portion of the second channel where the fourth channel branches. A fifth flow path extending from the two flow paths and extending;
The control device is a reaction device for retracting the cleaning liquid into the fifth flow path.
請求項8記載の反応装置であって、
前記第3の流路が合流した前記第2の流路の前記接続部と前記第5の流路が分岐した該第2の流路の分岐部とが隣接する反応装置。
The reaction apparatus according to claim 8, wherein
A reaction apparatus in which the connection portion of the second flow path where the third flow path merges and the branch portion of the second flow path where the fifth flow path branches are adjacent to each other.
請求項7〜9のいずれか一項記載の反応装置であって、
前記第1のポートに作用する圧力を測定する圧力測定手段をさらに備え、
前記第1の流路が、前記第2の流路との接続部から続く区間であって、その断面積aが該第2の流路の断面積Aよりも小さい狭小区間を有しており、
前記制御手段は、前記圧力測定手段から送出される測定信号に基づいて、前記検体液の後端が前記第1の流路に流入したことを検出する反応装置。
A reactor according to any one of claims 7 to 9,
Pressure measuring means for measuring the pressure acting on the first port;
The first flow path is a section continuing from a connection portion with the second flow path, and has a narrow section whose cross-sectional area a is smaller than the cross-sectional area A of the second flow path. ,
The control unit is a reaction device that detects that the rear end of the sample liquid has flowed into the first flow path based on a measurement signal sent from the pressure measurement unit.
請求項10記載の反応装置であって、
前記狭小区間の断面積aは、前記第2の流路の断面積Aの2/5〜1/300である反応装置。
The reaction apparatus according to claim 10, wherein
A reactor in which the cross-sectional area a of the narrow section is 2/5 to 1/300 of the cross-sectional area A of the second flow path.
請求項7〜請求項11のいずれか一項記載の反応装置であって、
前記第2の流路に接続する前記第1の流路の接続部の開口が、該第2の流路の一面にあって該面のエッジから離れた位置にある反応装置。
A reaction apparatus according to any one of claims 7 to 11, comprising:
A reaction apparatus in which an opening of a connection portion of the first flow channel connected to the second flow channel is located on one surface of the second flow channel and away from an edge of the surface.
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