JP2012150098A - Chip for detecting specimen, sensor using the same, and method for detecting specimen - Google Patents

Chip for detecting specimen, sensor using the same, and method for detecting specimen Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor for detecting a specimen contained in a droplet while suppressing decrease in sensitivity by preventing diffusion between solvents sequentially fed in different liquid interfaces.SOLUTION: A chip for detecting a specimen is used for detecting a specimen suspended in a solvent. The chip for detecting a specimen comprises: a feeding substrate having a feeding electrode for feeding the droplet of the solvent; a counter substrate facing the feeding substrate; a channel through which the droplet passes and which is formed between the feeding substrate and the counter substrate; and a fixing unit arranged in a part of the channel, and in which a ligand is immobilized. The chip detects the specimen by retaining the droplet stay at the fixing unit.

Description

本発明は、液体中に含まれる特定の微量物質のみを分離、検出するための検体検出用センサに関し、特に、液滴を利用する検体検出用センサに関する。   The present invention relates to a sample detection sensor for separating and detecting only a specific trace substance contained in a liquid, and more particularly to a sample detection sensor using droplets.

従来、環境や医療分野にて、サンプル中に含まれる複合物質から特定の物質(以下、検体と記す)を検出するために、さまざまな方法が用いられてきた。近年では、Micro−TAS(Micro−Total Analysis Systems)やラボチップ(Lab−on−a−Chip)と呼ばれる分析装置が開発されている。   Conventionally, in the environment and medical fields, various methods have been used to detect a specific substance (hereinafter referred to as a specimen) from a complex substance contained in a sample. In recent years, analyzers called Micro-TAS (Micro-Total Analysis Systems) and lab chips (Lab-on-a-Chip) have been developed.

特許文献1には、基板部、光硬化性樹脂製流路、光透過性のあるカバー基板より構成されたマイクロ流路デバイスであって、基板部とカバー基板との間に未硬化性樹脂を充填した後に、光硬化反応によって流路パターンを形成することにより、マイクロ流路を一体に構成するマイクロ流路デバイスが提案されている。また、特許文献2には、酵素を標識として用いて基質溶液を呈色させて、当該色の変化を測定する酵素免疫分析システムをマイクロチップ内に集積化する酵素免疫分析チップが提案されている。   Patent Document 1 discloses a microchannel device including a substrate portion, a photocurable resin channel, and a light-transmitting cover substrate. An uncured resin is provided between the substrate portion and the cover substrate. There has been proposed a microchannel device in which microchannels are integrally formed by forming a channel pattern by photocuring reaction after filling. Further, Patent Document 2 proposes an enzyme immunoassay chip in which an enzyme immunoassay system for measuring a change in color by coloring a substrate solution using an enzyme as a label is integrated in a microchip. .

これらのデバイスでは、デバイス内に設けられた反応部や検出部へ、サンプルや反応溶液を順次送液する必要があるため、ポンプや、流路内での液体を制御するためのバルブ、毛管力などを利用した送液手段が用いられる。   In these devices, it is necessary to sequentially feed the sample and the reaction solution to the reaction unit and detection unit provided in the device, so a pump, a valve for controlling the liquid in the flow path, capillary force A liquid feeding means using the above is used.

さらに非常に少量の液体または液滴を運ぶ方法として、圧電体膜に高周波信号を印加して表面波(Surface Acoustic Wave)を励振することを利用する方法、液滴と基板の間に電位差を与えて、液滴の基板に対する見掛けの濡れ性を変化させることを利用するエレクトロウェッティング(Electro Wetting、Electro Wetting On Dielectric)、静電場によって電場の強い部分もしくは弱い部分へ液滴を移動させる誘電泳動(Dielectrophoresis)などの方法を用いたデバイスも提案されている。(特許文献3、4参照)   In addition, as a method of carrying a very small amount of liquid or droplet, a method using excitation of a surface wave (Surface Acoustic Wave) by applying a high frequency signal to the piezoelectric film, a potential difference is applied between the droplet and the substrate. Electrowetting (Electro Wetting, Electro Wetting On Dielectric) using changing the apparent wettability of the droplet to the substrate, dielectrophoresis that moves the droplet to a strong or weak electric field by an electrostatic field ( Devices using methods such as Dielectricphoresis have also been proposed. (See Patent Documents 3 and 4)

WO2003−062823号公報(平成15年7月31日公開)WO2003-062823 (published July 31, 2003) 特開2003−285298号公報(平成15年10月7日公開)JP 2003-285298 A (published October 7, 2003) 特開2005−130851号公報(平成17年5月26日公開)JP 2005-130851 A (published May 26, 2005) 特開2008−134152号公報(平成20年6月12日公開)JP 2008-134152 A (released on June 12, 2008)

しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2に示されたデバイスを用いて、サンプル中に含まれる様々な物質(以下、複合物質と記す)から検体のみを検出する場合、たとえば、先に流したサンプル溶液と、次に流した反応溶液との界面(液/液界面)で各々の溶液の拡散が起き、界面において溶液の濃度が変化し、正確に検体を検出できないといった問題が生じる。また、デバイス内に設けられた反応部及び検出部へ溶液を順次送液するためのポンプなどが必要となるため、装置自体が大掛かりになる。   However, when only the specimen is detected from various substances (hereinafter referred to as complex substances) contained in the sample using the devices shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example, the sample flowed first Each solution diffuses at the interface between the solution and the next flowed reaction solution (liquid / liquid interface), causing a problem that the concentration of the solution changes at the interface and the specimen cannot be detected accurately. Further, since a pump for sequentially feeding the solution to the reaction unit and the detection unit provided in the device is necessary, the apparatus itself becomes large.

一方、上記特許文献3及び特許文献4に示されるような、拡散しない液滴を用いた搬送デバイスは、検査試薬が少量ですむ、反応時間が短縮されるなどのメリットはあるものの、リガンドを固定化しない反応または検出に用途が限られ、リガンドを固定化した場合は、液滴の搬送を阻害する虞がある。   On the other hand, as shown in Patent Document 3 and Patent Document 4 described above, the transport device using droplets that do not diffuse has advantages such as a small amount of a test reagent and a shortened reaction time, but the ligand is fixed. If the application is limited to the reaction or detection that does not become stable and the ligand is immobilized, there is a possibility that the transportation of the droplets is hindered.

図13は、液滴、基板、気体あるいは液滴と交じり合わない液体との間の接触角について示した図である。液滴90は、液滴90と基板91の間の界面張力93、液滴90と気体、あるいは液滴と混じり合わない液体92との間の界面張力94、基板91と気体、あるいは液滴と混じり合わない液体92との間の界面張力95の3つの力が釣り合って形作られる。   FIG. 13 is a diagram showing a contact angle between a droplet, a substrate, a gas, or a liquid that does not mix with the droplet. The droplet 90 includes an interfacial tension 93 between the droplet 90 and the substrate 91, an interfacial tension 94 between the droplet 90 and gas, or a liquid 92 that does not mix with the droplet, a substrate 91 and gas, or a droplet. Three forces of interfacial tension 95 between the unmixed liquids 92 are formed in balance.

液滴90を搬送する場合、電気的制御を行っていない時の接触角は高いことが望ましいが、検体検出用デバイスを構成する固定部や検出部は液滴搬送に適した表面状態ではなく、それぞれの材料に依存した表面状態になっている。固定部や検出部の接触角がその他の流路面よりも低い、つまり基板に対して液滴が濡れやすい表面状態の場合、液滴90はその場に留まりやすく、搬送することが困難になる。   When transporting the droplet 90, it is desirable that the contact angle when electrical control is not performed is high, but the fixing unit and the detection unit constituting the specimen detection device are not in a surface state suitable for droplet transport, The surface state depends on each material. In the case where the contact angle of the fixed part or the detection part is lower than the other flow path surfaces, that is, in a surface state in which the liquid droplets easily get wet with respect to the substrate, the liquid droplet 90 tends to stay in place and is difficult to transport.

そこで、液滴90の搬送を容易にするために、流路の表面を疎水性に保つ必要があるが、リガンドが固定化された部分(固定部)は、サンプルと反応させる必要があるため、その表面を疎水性にすることができない。このため、流路に面した固定部の状態が疎水性である他の部分と異なってしまうため、液滴90の搬送が円滑に行えず、また、流路の表面の疎水性が低下することによって、電圧印加時の流路表面状態の変化が小さくなったり、流路表面の摩擦が大きくなったりするために、液滴90の搬送が困難になる。このような事情から、サンプルとして液滴90を用いて、リガンドを固定化し、サンプル中の複合物質から所望の検体を検出する有効なデバイスは、いまだ実用化されていない。   Therefore, in order to facilitate the transport of the droplet 90, it is necessary to keep the surface of the flow path hydrophobic, but the portion where the ligand is immobilized (fixed portion) needs to react with the sample. Its surface cannot be made hydrophobic. For this reason, since the state of the fixing part facing the flow path is different from other parts that are hydrophobic, the droplet 90 cannot be smoothly transported, and the hydrophobicity of the surface of the flow path is reduced. As a result, the change in the surface state of the flow path when a voltage is applied is reduced, and the friction on the flow path surface is increased, which makes it difficult to transport the droplet 90. Under such circumstances, an effective device that uses a droplet 90 as a sample to immobilize a ligand and detect a desired analyte from a complex substance in the sample has not been put into practical use.

本発明は、上記の各問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、順次搬送される溶液(液滴)間の拡散を防いだ状態で、感度の低下を抑制しながら、固定化されたリガンドによって送液の安定性が阻害されることを防止しつつ、液滴中に含まれる検体を検出可能な検体検出用チップ、それを用いたセンサ、及び検体検出方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of each of the above-mentioned problems, and its purpose is to immobilize while suppressing a decrease in sensitivity while preventing diffusion between sequentially transported solutions (droplets). To provide a sample detection chip capable of detecting a sample contained in a droplet, a sensor using the same, and a sample detection method while preventing the stability of the liquid feeding from being hindered by the ligand formed is there.

本発明に係る検体検出用チップは、溶媒中に懸濁した検体を検出するための検体検出用チップであって、前記溶媒の液滴を搬送するための搬送用電極を有する搬送用基板と、前記搬送用基板に対向する対向基板と、前記液滴が通過する、前記基板搬送用基板と前記対向基板との間に形成された流路と、前記流路の一部に設けられた、リガンドが固定化された固定部を備え、前記固定部に前記液滴が滞留することによって検体の検出を行うことを特徴とする。   A sample detection chip according to the present invention is a sample detection chip for detecting a sample suspended in a solvent, and includes a transport substrate having a transport electrode for transporting a droplet of the solvent, A counter substrate facing the transfer substrate; a flow path formed between the substrate transfer substrate and the counter substrate through which the droplets pass; and a ligand provided in a part of the flow path Is provided, and the specimen is detected when the droplets stay in the fixed part.

また、前記搬送用電極は、前記液滴のぬれ性を変化させる搬送用電極であって、前記液滴のぬれ性を変化させることにより前記液滴が搬送されることを特徴としてもよい。また、前記搬送用電極は、表面波を発生させる搬送用電極であって、前記液滴が前記表面波によって搬送されることを特徴としてもよい。   The transport electrode may be a transport electrode that changes the wettability of the droplet, and the droplet may be transported by changing the wettability of the droplet. The transport electrode may be a transport electrode that generates surface waves, and the droplets may be transported by the surface waves.

また、前記搬送用電極は複数であって、前記搬送用電極の各面積は、前記固定部の面積よりも大きいことを特徴としてもよい。また、前記流路は、少なくとも一部が疎水性膜で覆われており、前記固定部は前記疎水性膜で覆われていないことを特徴としてもよい。また、前記検体検出用チップは、前記液滴の量を制御する液滴制御手段を更に備え、前記液滴制御手段は、前記液滴が前記搬送用基板と接する面積が、前記固定部の面積よりも大きくなるように前記液滴の量を制御するものであることを特徴としてもよい。   In addition, a plurality of the transport electrodes may be provided, and each area of the transport electrodes may be larger than an area of the fixed portion. The flow path may be at least partially covered with a hydrophobic film, and the fixing portion may not be covered with the hydrophobic film. The specimen detection chip further includes droplet control means for controlling the amount of the droplet, and the droplet control means is configured such that an area where the droplet is in contact with the transfer substrate is an area of the fixed portion. The amount of the droplets may be controlled so as to be larger than that.

本発明にかかる検体検出用センサは、上記のいずれかに記載の検体検出用チップと、検体を光学的に検出する検出手段を備えることを特徴とする。また、本発明に係る検体検出用センサは、上記のいずれかに記載の検体検出用チップと、検体を電気的に検出する少なくとも1つの検出電極を備えることを特徴としてもよい。また、前記流路は、少なくとも一部が疎水性膜で覆われており、前記固定部及び前記検出電極が疎水性膜で覆われていないことを特徴としてもよい。   A sample detection sensor according to the present invention includes any of the sample detection chips described above and a detection unit that optically detects the sample. In addition, a sample detection sensor according to the present invention may include the sample detection chip described above and at least one detection electrode that electrically detects the sample. Further, at least a part of the flow path may be covered with a hydrophobic film, and the fixing part and the detection electrode may not be covered with a hydrophobic film.

また、前記搬送用電極は複数であって、前記搬送用電極の各面積は、前記検出電極および前記固定部の面積よりも大きいことを特徴としてもよい。また、上記に記載の検体検出用チップを備え、前記検体検出用チップに配置された前記液滴制御手段は、前記液滴が前記搬送用基板と接する面積が、前記検出電極および前記固定部の面積より大きくなるように前記液滴の量を制御するものであることを特徴としてもよい。   Further, the number of the transport electrodes may be plural, and each area of the transport electrodes may be larger than the areas of the detection electrode and the fixing portion. In addition, the liquid droplet control means that includes the sample detection chip described above and is arranged on the sample detection chip has an area where the liquid droplet contacts the transport substrate, the detection electrode and the fixing unit. The amount of the droplets may be controlled so as to be larger than the area.

本発明に係る検体検出方法は、検体が懸濁した溶媒の液滴を電気的に制御して流路内を搬送する工程と、前記流路の一部に設けられた、リガンドが固定化された固定部に、前記液滴を滞留させて、前記検体と前記リガンドを反応させる工程と、前記検体を検出する工程を含む検体検出方法であって、前記流路は、前記溶媒の液滴を搬送するための搬送用電極を有する搬送用基板と、前記搬送用基板に対向する対向基板との間に形成されており、前記液滴が前記搬送用基板と接する面積が、前記固定部が流路に面する面積よりも大きくなるように、前記液滴が搬送されることを特徴とする。   The specimen detection method according to the present invention includes a step of electrically controlling a droplet of a solvent in which a specimen is suspended and conveying the inside of the flow path, and a ligand provided in a part of the flow path is immobilized. A sample detection method comprising: a step of causing the droplet to stay in a fixed portion to cause the sample to react with the ligand; and a step of detecting the sample, wherein the channel includes a droplet of the solvent. It is formed between a transfer substrate having a transfer electrode for transfer and a counter substrate facing the transfer substrate, and the area where the droplet contacts the transfer substrate is such that the fixed portion flows. The droplet is transported so as to be larger than an area facing the path.

また、前記液滴の量を制御する工程を含むことを特徴としてもよい。また、前記搬送する工程では、前記液滴のぬれ性を変化させることによって前記液滴が搬送されることを特徴としてもよい。また、前記搬送する工程では、表面波によって前記液滴が搬送されることを特徴としてもよい。また、前記検体は、検出電極を用いて電気的に検出され、前記液滴が前記搬送用基板と接する面積が、前記固定部および前記検出電極の面積よりも大きくなるように前記液滴が搬送されることを特徴としてもよい。   Further, the method may include a step of controlling the amount of the droplet. In the transporting step, the droplets may be transported by changing the wettability of the droplets. In the transporting step, the droplet may be transported by a surface wave. The specimen is electrically detected using a detection electrode, and the droplet is transported so that the area where the droplet contacts the transport substrate is larger than the area of the fixed part and the detection electrode. It is good also as a feature.

また、前記検出電極は、少なくとも作用電極、及び参照電極により形成されていることを特徴としてもよい。また、前記作用電極及び参照電極は、前記液滴と同時に接触できるように配置されていることを特徴としてもよい。   The detection electrode may be formed of at least a working electrode and a reference electrode. The working electrode and the reference electrode may be arranged so as to be in contact with the droplet simultaneously.

また、前記検出電極は、作用電極、参照電極及び対向電極により形成されていることを特徴としてもよい。また、前記作用電極、参照電極及び対向電極は、前記液滴と同時に接触できるように配置されていることを特徴としてもよい。   The detection electrode may be formed by a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode. In addition, the working electrode, the reference electrode, and the counter electrode may be arranged so as to be in contact with the droplet at the same time.

本発明の検体検出用センサによれば、順次搬送される異なる溶液(液滴)の界面における溶液の拡散を防いだ状態で、感度の低下を抑制し、固定化されたリガンドによって搬送の安定性が阻害されることを防止し、かつ、液滴中に含まれる検体を検出することができるセンサを実現することができる。   According to the specimen detection sensor of the present invention, the decrease in sensitivity is suppressed in a state where the diffusion of the solution at the interface between different solutions (droplets) that are sequentially conveyed is prevented, and the stability of the conveyance is achieved by the immobilized ligand. Can be prevented, and a sensor that can detect the specimen contained in the droplet can be realized.

実施形態1にかかる検体検出用センサの断面図である。1 is a cross-sectional view of a specimen detection sensor according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1にかかる検体検出用センサに液滴を送液したときの、検体検出用センサの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the specimen detection sensor when a droplet is sent to the specimen detection sensor according to the first embodiment. 実施形態1にかかる検体検出用センサに液滴を送液したときの、検体検出用センサの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the sample detection sensor when a droplet is sent to the sample detection sensor according to the first embodiment. 実施形態1にかかる検体検出用センサに液滴を送液したときの、検体検出用センサの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the specimen detection sensor when a droplet is sent to the specimen detection sensor according to the first embodiment. 液滴、搬送用電極、固定部、及び検出電極の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between a droplet, the electrode for conveyance, a fixing | fixed part, and a detection electrode. 3電極方式の検出電極と固定部を示した図である。It is the figure which showed the detection electrode and fixing | fixed part of a 3 electrode system. ELISA法を用いて検体を検出する手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure which detects a test substance using ELISA method. 実施形態2にかかる検体検出用センサに液滴を送液したときの、検体検出用センサの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a sample detection sensor when a droplet is sent to the sample detection sensor according to the second embodiment. 実施形態2にかかる検体検出用センサに液滴を送液したときの、検体検出用センサの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a sample detection sensor when a droplet is sent to the sample detection sensor according to the second embodiment. 実施形態3にかかる検体検出用センサに液滴を送液したときの、検体検出用センサの断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a sample detection sensor when a droplet is sent to the sample detection sensor according to a third embodiment. 実施形態4にかかる検体検出用センサに液滴を送液したときの、検体検出用センサの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a sample detection sensor when a droplet is sent to the sample detection sensor according to a fourth embodiment. IDTの概略平面図である。It is a schematic plan view of IDT. 液滴、基板、気体の接触角を説明した図である。It is a figure explaining the contact angle of a droplet, a board | substrate, and gas.

以下、本発明の実施の形態について以下に説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

<実施形態1>
本実施形態では、免疫分析法による特定蛋白質の測定を行う。ここでは、特定蛋白質としては、メタボリックシンドロームの発症にかかわるアディポネクチンを用い、当該特定蛋白質の濃度の測定を電気化学測定法により行った。しかしながら、本発明は、これらの構成に限定されない。
<Embodiment 1>
In this embodiment, a specific protein is measured by immunoassay. Here, adiponectin involved in the development of metabolic syndrome was used as the specific protein, and the concentration of the specific protein was measured by an electrochemical measurement method. However, the present invention is not limited to these configurations.

(センサの構成)
図1は、本実施形態に係る検体検出用センサ1の断面図である。本実施形態では、液滴を搬送する方法としてエレクトロウェッティングを用いている。検体検出用センサ1は、搬送用基板11、搬送用電極12、誘電体膜13、疎水性膜14a、疎水性膜14b、搬送用電極を持たない基板15、検出電極16、固定部17より構成される。なお、本発明において「液滴」とは、気体または極性が異なる液体などのよって分離されている液体を意図する。なお、個々の液滴の体積は、特に限定されない。
(Sensor configuration)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a sample detection sensor 1 according to the present embodiment. In this embodiment, electrowetting is used as a method for transporting droplets. The sample detection sensor 1 includes a transport substrate 11, a transport electrode 12, a dielectric film 13, a hydrophobic film 14a, a hydrophobic film 14b, a substrate 15 having no transport electrode, a detection electrode 16, and a fixing portion 17. Is done. In the present invention, “droplet” means a liquid separated by gas or liquids having different polarities. The volume of each droplet is not particularly limited.

搬送用基板11、及び搬送用電極を持たない基板15としては、例えばガラス基板やSi基板などを用いることができる。搬送用基板11上には、搬送用電極12が複数配置され、この搬送用電極12に電圧を印加することで、液滴を搬送する。搬送用電極12上には、誘電体膜13が形成される。誘電体膜13は窒化シリコン、酸化シリコン、酸化タンタル、酸化チタン、チタン酸バリウムなどから成り、誘電性を持つものである。   For example, a glass substrate or a Si substrate can be used as the transfer substrate 11 and the substrate 15 having no transfer electrode. A plurality of transfer electrodes 12 are arranged on the transfer substrate 11, and a voltage is applied to the transfer electrodes 12 to transfer the droplets. A dielectric film 13 is formed on the transfer electrode 12. The dielectric film 13 is made of silicon nitride, silicon oxide, tantalum oxide, titanium oxide, barium titanate, or the like, and has dielectric properties.

誘電体膜13上には、疎水性膜14aが形成され、当該疎水性膜14aと向かい合うように疎水性膜14bが形成されている。そして、疎水性膜14aと疎水性膜14bとの間が液滴が搬送される空間となる。疎水性膜14a及び疎水成膜14bは、例えばフッ素系樹脂などから成り、水に対する親和性が低い性質を持ち、疎水性膜14aと疎水成膜14bとは、同一材料であっても材質が近い異なる材料であっても良い。   A hydrophobic film 14a is formed on the dielectric film 13, and a hydrophobic film 14b is formed so as to face the hydrophobic film 14a. A space between the hydrophobic film 14a and the hydrophobic film 14b is a space in which droplets are conveyed. The hydrophobic film 14a and the hydrophobic film 14b are made of, for example, a fluorine-based resin and have a low affinity for water, and the hydrophobic film 14a and the hydrophobic film 14b are close to each other even if they are the same material. Different materials may be used.

疎水成膜14bの上には、搬送用電極を持たない基板15が形成される。搬送用電極を持たない基板15には、固定部17、及び検出電極16が配置されている。検出電極16は通常、2つの電極あるいは3つの電極、または複数の異なる形状の電極から構成され、これらの複数の電極はまとめて一つの検出電極16の働きをする。当該検出電極16によって、例えば、後述するリガンドに検体が結合したことを検知することができる。電極の材料としては主に金、白金などが用いられる。図1において、検出電極16は、搬送用電極を持たない基板15上に直接形成されているが、これは検出電極16を形成する前に一旦レジストを塗布する必要があるためである。すなわち、下地が疎水性膜14bの場合、レジストをはじく可能性があり、搬送用電極を持たない基板15に検出電極16を形成し、その後、疎水性膜14bを検出電極16の部分のみ除くようにして形成している。検出電極16の少なくとも一部には固定部17が配置され、固定部17には検体と反応するリガンドが固定されている。   A substrate 15 having no transfer electrode is formed on the hydrophobic film 14b. A fixed portion 17 and a detection electrode 16 are arranged on a substrate 15 that does not have a transfer electrode. The detection electrode 16 is usually composed of two electrodes, three electrodes, or a plurality of electrodes having different shapes, and the plurality of electrodes collectively function as one detection electrode 16. The detection electrode 16 can detect, for example, that a specimen is bound to a ligand described later. As the electrode material, gold, platinum or the like is mainly used. In FIG. 1, the detection electrode 16 is directly formed on the substrate 15 that does not have a transport electrode, because it is necessary to apply a resist once before the detection electrode 16 is formed. That is, when the base is the hydrophobic film 14b, there is a possibility that the resist may be repelled, so that the detection electrode 16 is formed on the substrate 15 having no transfer electrode, and thereafter, only the portion of the detection electrode 16 is removed from the hydrophobic film 14b. Is formed. A fixing part 17 is disposed on at least a part of the detection electrode 16, and a ligand that reacts with the specimen is fixed to the fixing part 17.

図3は、本実施形態の検体検出用センサ1の斜視図であり、図4は、本実施形態の検体検出用センサ1の平面図である。ここでは、わかりやすいように搬送用電極を持たない基板15を省略している。搬送用電極12は、それぞれスイッチSW1、SW2、SW3に接続されており、スイッチのON/OFFにより、個々の搬送電極12に対する電圧の印加状態を制御することができる。そして、個々の搬送用電極12に対する電圧の印加状態を制御することによって、液滴2を移動させることができる。なお、スイッチの数は特に限定されず、必要な数だけ設けることが可能である。   FIG. 3 is a perspective view of the sample detection sensor 1 of the present embodiment, and FIG. 4 is a plan view of the sample detection sensor 1 of the present embodiment. Here, for the sake of easy understanding, the substrate 15 having no transfer electrode is omitted. The transport electrodes 12 are connected to the switches SW1, SW2, and SW3, respectively, and the voltage application state to the individual transport electrodes 12 can be controlled by turning the switches on and off. Then, the droplet 2 can be moved by controlling the voltage application state to the individual transport electrodes 12. Note that the number of switches is not particularly limited, and a necessary number can be provided.

図3及び図4においては、スイッチSW2が接続状態となっている。ここで、矢印の方向に液滴を移動させたい場合は、スイッチSW2を開放するとともにスイッチSW3を接続する。スイッチが接続されると、電圧は液滴2の移動が観察されるまで印加され、閾値電圧を越えると液滴2は次の搬送用電極に移動する。これを繰り返すことで液滴2を目的の場所へと移動させる。電圧の印加方法はこのような直流法に限られず、交流法で行うこともできる。また、基板電極上の電位変化に応じてぬれ性が変化することから、上記電位の印加方法に限らず、電位変化を与えれば液滴2は搬送することができる。   3 and 4, the switch SW2 is in a connected state. Here, when it is desired to move the droplet in the direction of the arrow, the switch SW2 is opened and the switch SW3 is connected. When the switch is connected, the voltage is applied until the movement of the droplet 2 is observed, and when the threshold voltage is exceeded, the droplet 2 moves to the next transport electrode. By repeating this, the droplet 2 is moved to the target location. The voltage application method is not limited to such a direct current method, and can also be performed by an alternating current method. In addition, since the wettability changes according to the potential change on the substrate electrode, the droplet 2 can be transported not only by the above-described potential application method but also by the potential change.

図5の(a)及び(b)は、液滴2と搬送用電極12の関係を示した図である。搬送用電極12の形状は、図5(b)に示したような形であってもよいし、その他のどのような形でも構わない。図5(a)において、液滴2が疎水性膜14aと、あるいは疎水性膜14b、検出電極16、及び固定部17と接触している面2aは、図5(a)に示す矢印方向、つまりほぼ真上から見たときに、図5(b)に示すように、液滴2の進行方向に沿って直下の搬送用電極12に必ず複数かかるようにする。   5A and 5B are diagrams showing the relationship between the droplet 2 and the transport electrode 12. FIG. The shape of the transfer electrode 12 may be a shape as shown in FIG. 5B, or any other shape. In FIG. 5A, the surface 2a in which the droplet 2 is in contact with the hydrophobic film 14a, or the hydrophobic film 14b, the detection electrode 16, and the fixing portion 17, is indicated by the arrow direction shown in FIG. That is, when viewed from almost directly above, as shown in FIG. 5 (b), a plurality of transport electrodes 12 are always applied along the traveling direction of the droplet 2.

図5の(a)及び(b)においては、面2aは、搬送用電極12a、12a´、12b、12b´にかかっている。なお、搬送用電極12aと12a´のように複数の電極で搬送用電極12を形成している場合は、これを一つの搬送用電極とみなす。よって、図5(b)の上から見たように、面2aは、2つの電極にかかっている。本実施形態のように、搬送用電極12と液滴2をこのよう設定することにより、液滴2の搬送が行われる。具体的な設定方法としては、たとえば、サンプルの液滴2の量、搬送用電極12の大きさ、搬送用電極12の配置間隔を調整するなどの方法がある。液滴2の搬送量を制御するために液滴制御手段(図示せず)を設けても良い。   In FIGS. 5A and 5B, the surface 2a is on the transfer electrodes 12a, 12a ′, 12b, and 12b ′. In addition, when the electrode 12 for conveyance is formed with the some electrode like the electrodes 12a and 12a 'for conveyance, this is regarded as one electrode for conveyance. Therefore, as viewed from the top of FIG. 5B, the surface 2a covers the two electrodes. As in this embodiment, by setting the transport electrode 12 and the droplet 2 in this way, the droplet 2 is transported. As a specific setting method, for example, there is a method of adjusting the amount of the droplet 2 of the sample, the size of the transfer electrode 12, and the arrangement interval of the transfer electrodes 12. A droplet control means (not shown) may be provided to control the transport amount of the droplet 2.

当該液滴制御手段は、液滴2の搬送量を制御することができるものであれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、当該液滴制御手段は、所定の量の液滴2を疎水成膜14aと疎水成膜14bとの間の流路に導入するものであってもよい。この場合、液滴制御手段は、所定の体積を有する液滴を形成するための液滴作製部と、所定の体積を有する液滴を流路へ導入するためのポンプとを備え得るが、当該構成に限定されない。なお、個々の液滴の体積は搬送用電極12の大きさ、及び搬送用電極12の配置間隔などに基づいて、適宜設定することが可能である。   The specific configuration of the droplet control unit is not particularly limited as long as it can control the transport amount of the droplet 2. For example, the droplet control means may introduce a predetermined amount of the droplet 2 into the flow path between the hydrophobic film 14a and the hydrophobic film 14b. In this case, the droplet control means may include a droplet preparation unit for forming a droplet having a predetermined volume and a pump for introducing the droplet having a predetermined volume into the flow path. It is not limited to the configuration. The volume of each droplet can be set as appropriate based on the size of the transfer electrode 12 and the arrangement interval of the transfer electrodes 12.

あるいは、搬送用基板11と搬送用電極を持たない基板15の配置を調整して、液滴2の搬送される空間(高さ)を決定することで設定できる。この場合、液滴2の接触面積を一定にするため、流路における搬送用基板11と搬送用電極を持たない基板15との間隔を一定に保つようにすることが好ましい。   Alternatively, it can be set by determining the space (height) in which the droplet 2 is transported by adjusting the arrangement of the transport substrate 11 and the substrate 15 having no transport electrode. In this case, in order to make the contact area of the droplet 2 constant, it is preferable to keep the distance between the transfer substrate 11 and the substrate 15 having no transfer electrode in the flow path constant.

次に検出電極16と固定部17について詳細に説明する。図1においては、検出電極16及び固定部17は搬送用電極を持たない基板15側に作製されているが、搬送用基板11側に作製しても構わない。また、検出電極16及び固定部17は、1つの流路に対して、1つ作製されてもよいし、複数作製されてもよい。検出用電極16及び固定部17を複数作製する場合には、検出電極16及び固定部17は、搬送用電極を持たない基板15側と搬送用基板11側とのの両方に作製されてもよいし、どちらか一方のみに作製されてもよい。また、複数設けられる検出用電極16及び固定部17は、同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。   Next, the detection electrode 16 and the fixing part 17 will be described in detail. In FIG. 1, the detection electrode 16 and the fixing portion 17 are formed on the substrate 15 side that does not have the transfer electrode, but may be manufactured on the transfer substrate 11 side. Moreover, one detection electrode 16 and the fixing | fixed part 17 may be produced with respect to one flow path, and multiple may be produced. When a plurality of detection electrodes 16 and fixing parts 17 are produced, the detection electrodes 16 and the fixing parts 17 may be produced on both the substrate 15 side and the conveyance substrate 11 side that do not have the conveyance electrodes. However, it may be produced only in either one. Further, the plurality of detection electrodes 16 and the fixing portions 17 that are provided may have the same configuration or different configurations.

検出電極16、及び固定部17の表面(流路に面した表面)は疎水性膜14bで覆われていないため、液滴2を円滑に搬送するためには、検出電極16、及び固定部17を搬送用電極12よりも小さく設けることが望ましい。さらに、検出電極16、及び固定部17は、図5(a)で示した液滴2が疎水性膜14a、あるいは疎水性膜14bと接触している面2aよりも、小さく設けることが好ましい。これによって、例えば、リガンドと検体を効率よく反応させることができる。   Since the surface of the detection electrode 16 and the fixed part 17 (the surface facing the flow path) is not covered with the hydrophobic film 14b, the detection electrode 16 and the fixed part 17 are used to smoothly transport the droplet 2. Is preferably smaller than the transfer electrode 12. Further, the detection electrode 16 and the fixing portion 17 are preferably provided smaller than the surface 2a where the droplet 2 shown in FIG. 5A is in contact with the hydrophobic film 14a or the hydrophobic film 14b. Thereby, for example, a ligand and a specimen can be reacted efficiently.

固定部17のリガンドに反応した検体を検出する方法として、ここでは、一般的な電気化学測定法を用いることが可能であるが、本発明はこれに限定されるものではない。電気化学測定法では2電極方式と3電極方式がある。2電極方式の場合は、作用電極と参照電極により構成されるが、正確な電位の測定には3電極方式が望ましい。   Here, a general electrochemical measurement method can be used as a method of detecting the specimen that has reacted with the ligand of the fixing unit 17, but the present invention is not limited to this. Electrochemical measurement methods include a two-electrode method and a three-electrode method. In the case of the two-electrode method, the working electrode and the reference electrode are used, but the three-electrode method is desirable for accurate potential measurement.

図6(a)は3電極方式の場合の検出電極16と固定部17を示している。検出電極16は電気化学測定用電極の対向電極161、作用電極162、参照電極163から構成される。   FIG. 6A shows the detection electrode 16 and the fixing portion 17 in the case of the three-electrode system. The detection electrode 16 includes a counter electrode 161, a working electrode 162, and a reference electrode 163, which are electrochemical measurement electrodes.

対向電極161は作用電極162が電子を受け取る(または、放出する)のと同じ速さで、電子を放出する(または、受け取る)必要がある。参照電極163は、作用電極162の電位を測定・制御し、例えば、Ag/AgCl電極などを使用すること可能である。固定部17は作用電極162上にリガンドとして例えば抗体を物理吸着によって、固定化することで形成される。   The counter electrode 161 needs to emit (or receive) electrons as fast as the working electrode 162 receives (or emits) electrons. The reference electrode 163 measures and controls the potential of the working electrode 162, and for example, an Ag / AgCl electrode can be used. The immobilization part 17 is formed by immobilizing, for example, an antibody as a ligand on the working electrode 162 by physical adsorption.

図6(b)は3電極方式の検出電極16及び固定部17を図5(a)における矢印方向から見た平面図である。図6(c)は、検出電極16及び固定部17を拡大した平面図である。ここで、図6(c)において、対向電極161、作用電極162、参照電極163のそれぞれの間を占める面を面164、面165とすると、対向電極161、作用電極162、参照電極163、面164、面165を合わせた領域を検出電極領域16aと規定することができる。ここで示したような3電極方式あるいは2電極方式といった複数の電極よりなる検出電極16を用いる場合には、それぞれの電極で挟まれた面を含んだ検出電極領域16aは、液滴2が疎水性膜14a、あるいは疎水性膜14bと接触している面2aよりも、小さく設けられることが好ましい。このようにすることで、例えば、検体がリガンドをほぼ覆うことになり、検体とリガンドを効率よく反応させることができる。また、検出電極領域16aは、搬送用電極12よりも小さく設けられることが好ましい。   FIG. 6B is a plan view of the three-electrode detection electrode 16 and the fixing portion 17 as viewed from the direction of the arrow in FIG. FIG. 6C is an enlarged plan view of the detection electrode 16 and the fixing portion 17. Here, in FIG. 6C, when the surfaces occupying each of the counter electrode 161, the working electrode 162, and the reference electrode 163 are a surface 164 and a surface 165, the counter electrode 161, the working electrode 162, the reference electrode 163, and the surface 164 and the surface 165 can be defined as a detection electrode region 16a. When the detection electrode 16 composed of a plurality of electrodes such as the three-electrode method or the two-electrode method as shown here is used, the detection electrode region 16a including the surface sandwiched between the electrodes has a liquid droplet 2 that is hydrophobic. It is preferable to provide a smaller size than the surface 2a in contact with the conductive film 14a or the hydrophobic film 14b. By doing so, for example, the specimen almost covers the ligand, and the specimen and the ligand can be reacted efficiently. Further, the detection electrode region 16a is preferably provided smaller than the transport electrode 12.

あるいは、3電極方式の場合、液滴が、作用電極、参照電極及び対向電極と同時に接触できるように配置されることが望ましい。なお、ここでいう同時に接触とは、流路内を液滴が搬送される過程において、液滴が作用電極、参照電極及び対向電極の3つの電極に、同時に接触する時間が存在することを意味する。   Alternatively, in the case of the three-electrode system, it is desirable that the liquid droplets be arranged so that they can contact simultaneously with the working electrode, the reference electrode and the counter electrode. Note that the term “simultaneous contact” as used herein means that there is time for the droplets to contact the three electrodes of the working electrode, the reference electrode, and the counter electrode at the same time in the process of the droplets being transported in the flow path. To do.

また、2電極方式の場合は、少なくとも作用電極、及び参照電極により形成され、液滴が、作用電極及び参照電極と同時に接触できるように配置されることが望ましい。なお、ここでいう同時に接触とは、流路内を液滴が搬送される過程において、液滴が作用電極及び参照電極に同時に接触する時間が存在することを意味する。   Further, in the case of the two-electrode system, it is desirable that at least the working electrode and the reference electrode are formed, and the droplets are arranged so that they can contact simultaneously with the working electrode and the reference electrode. Here, the simultaneous contact means that there is a time for the droplets to contact the working electrode and the reference electrode at the same time in the process in which the droplets are transported in the flow path.

(検出手順)
次に、リガンドとして抗体を、検体として抗原を用い、イムノアッセイのうちのELISA法(サンドイッチ法)を用いて検出する手順を以下に説明する。
(Detection procedure)
Next, a procedure for detection using an ELISA method (sandwich method) in an immunoassay using an antibody as a ligand and an antigen as a specimen will be described below.

図7は、ELISA法を用いて検体を検出する手順の一例を示したフローチャートである。Sはフローチャートにおける各ステップを表す。まず、一次抗体であるリガンドを、予め固定部17に固定化する(S71)。ここでは、リガンドとして一次抗体溶液(R&D System社製 MAB10651)を用いて検出電極16上にスポッティング後、37℃で60分間インキュベーションし、物理吸着固定した。なお、図6では、作用電極162上にリガンドを固定化しているが、これに限られるものではない。ただし、固定部17での反応で生成された電気化学物質を作用電極で酸化還元反応させるため、固定部17は作用電極162に近いことが望ましい。なお、検出電極としては、一般的なものを用いることが出来る。   FIG. 7 is a flowchart showing an example of a procedure for detecting a specimen using the ELISA method. S represents each step in the flowchart. First, a ligand that is a primary antibody is immobilized on the immobilization unit 17 in advance (S71). Here, after spotting on the detection electrode 16 using a primary antibody solution (MAB 10651 manufactured by R & D System) as a ligand, it was incubated at 37 ° C. for 60 minutes, and fixed by physical adsorption. In FIG. 6, the ligand is immobilized on the working electrode 162, but the present invention is not limited to this. However, it is desirable that the fixing part 17 be close to the working electrode 162 in order to cause the electrochemical substance generated by the reaction in the fixing part 17 to undergo a redox reaction at the working electrode. In addition, a general thing can be used as a detection electrode.

次に、電気化学測定用電極全体に、非特異吸着を防ぐためのブロッキングを行う(S72)。これは、固定部17の表面全てがリガンド抗体で隙間なく覆われているわけではなく、隙間があるため、当該隙間に対する非特異吸着を防ぐ必要があるためである。ここでは、ブロッキング液として1%のBSA溶液を用い、検出電極16近傍にスポッティング後、室温にて60分間インキュベーションした。なお、ブロッキング剤としては、BSA溶液以外に、例えば、カゼインなどが用いられるが、これらに限定されない。ブロッキング後、余分なブロッキング剤をトリス緩衝液で洗浄し、洗い流した(S73)。なお、洗浄に用いる溶液はトリス緩衝液に限定されず、検体の検出を妨げない溶液であれば、如何なる溶液を用いてもよい。   Next, blocking to prevent non-specific adsorption is performed on the entire electrochemical measurement electrode (S72). This is because the entire surface of the fixing portion 17 is not covered with the ligand antibody without a gap, and there is a gap, so it is necessary to prevent nonspecific adsorption to the gap. Here, a 1% BSA solution was used as a blocking solution, spotted in the vicinity of the detection electrode 16, and then incubated at room temperature for 60 minutes. In addition to the BSA solution, for example, casein is used as the blocking agent, but is not limited thereto. After blocking, excess blocking agent was washed with Tris buffer and washed away (S73). The solution used for washing is not limited to the Tris buffer solution, and any solution may be used as long as it does not interfere with the detection of the specimen.

次に、検出方法はここでは電気化学測定を用いるため、後ほどの工程で行われる酵素基質反応で電気化学物質を生成する酵素と基質を選択し、酵素は二次抗体にて予め標識しておく。ここで酵素としては特に限定されず、適宜、所望の酵素を用いることが可能である。例えば、上記酵素としては、ALP(Alkaline Phospatase)、グルコースオキシダーゼなどを用いることが可能であって、基質としては、各々の酵素に対してpAPP(p−Aminophenyl phosphate)、フェリシアン化カリウムなどを用いることが可能である。酵素基質反応によって生成される電気化学活性物質としては、pAP(パラアミノフェノール)、フェロシアン化カリウム、フェロセン、およびフェロセン誘導体を含むか、もしくはpAP、フェロシアン化カリウム、フェロセン、またはフェロセン誘導体などがある。   Next, since the detection method uses electrochemical measurement here, an enzyme and a substrate that generate an electrochemical substance are selected in an enzyme substrate reaction performed in a later step, and the enzyme is pre-labeled with a secondary antibody. . Here, the enzyme is not particularly limited, and a desired enzyme can be appropriately used. For example, ALP (Alkaline Phosphatase), glucose oxidase, or the like can be used as the enzyme, and pAPP (p-Aminophenyl phosphate), potassium ferricyanide, or the like can be used as the substrate for each enzyme. Is possible. Examples of the electrochemically active substance produced by the enzyme substrate reaction include pAP (paraaminophenol), potassium ferrocyanide, ferrocene, and ferrocene derivatives, or include pAP, potassium ferrocyanide, ferrocene, and ferrocene derivatives.

本実施の形態では、酵素の一例としてALP、基質としてはpAPPを用いた。次に、サンプルとしてアディポネクチン(R&D System社製 1065AP)溶液と酵素標識された二次抗体を予め混合した液滴2(抗原に酵素標識二次抗体を反応させた液滴)を固定部17へと搬送し、一次抗体と抗原を十分に抗原抗体反応させてから液滴2を除く(S74)。   In this embodiment, ALP is used as an example of an enzyme, and pAPP is used as a substrate. Next, as a sample, a droplet 2 (a droplet in which an enzyme-labeled secondary antibody is reacted with an antigen) in which an adiponectin (1065AP manufactured by R & D System) solution and an enzyme-labeled secondary antibody are mixed in advance is supplied to the fixing unit 17. The droplets 2 are removed after the transport and the primary antibody and antigen are sufficiently reacted with each other (S74).

本実施形態では、固定部17に液滴を滞留させることによって検体の検出が行われる。当該滞留時間は特に限定されず、検体とリガンドとが反応(例えば、結合)できる程度の時間、滞留すればよい。   In the present embodiment, the specimen is detected by causing the liquid droplets to stay in the fixing unit 17. The residence time is not particularly limited as long as the residence time is long enough for the specimen and the ligand to react (for example, bind).

なお、本実施形態では抗原と二次抗体をあらかじめ混合しているが、これらを別々の液体として順次搬送しても構わない。いずれの場合も、後の工程で行われる検体検出が可能であるが、前者のようにあらかじめ抗原に酵素標識された二次抗体を混合し、反応させた液滴を用いることで、工程を簡略化することができる。   In this embodiment, the antigen and the secondary antibody are mixed in advance, but they may be sequentially conveyed as separate liquids. In either case, it is possible to detect the analyte in the subsequent process, but the process can be simplified by using a droplet that has been mixed with an antigen-labeled secondary antibody in advance and then reacted. Can be

次に固定部17を洗浄するため、洗浄液としてトリス緩衝液を固定部17へ搬送し、未結合のタンパク質などを除く(S75)。なお、洗浄に用いる溶液はトリス緩衝液に限定されず、検体の検出を妨げないよう液であれば如何なる溶液を用いてもよい。   Next, in order to wash | fix the fixing | fixed part 17, a Tris buffer solution is conveyed to the fixing | fixed part 17 as a washing | cleaning liquid, and unbound protein etc. are removed (S75). The solution used for washing is not limited to the Tris buffer, and any solution may be used as long as it does not interfere with the detection of the specimen.

次に基質液pAPPを含有する基質溶液を固定部17へと搬送し酵素基質反応させる(S76)。最後に生成された電気化学物質pAPを検出電極16で検出し、ピーク電流値のアディポネクチン濃度依存性を測定する(S77)。検体量の測定方法としては例えば、あらかじめ検量線を作成しておき、それに基づき検体量を算出する方法などが一般的である。   Next, the substrate solution containing the substrate solution pAPP is transported to the fixing unit 17 and reacted with the enzyme substrate (S76). Finally, the generated electrochemical substance pAP is detected by the detection electrode 16, and the dependence of the peak current value on the adiponectin concentration is measured (S77). As a method for measuring the sample amount, for example, a method in which a calibration curve is prepared in advance and the sample amount is calculated based on the standard curve is generally used.

上記のような手順で、サンプルに含まれた複合物質から所望の検体を検出することができる。なお、リガンド及びリガンドの固定化は、ここに挙げられたものに限らず、公知のものを利用できる。リガンドは、検体と反応(例えば、結合)できる物質であれば利用することができ、例えば、上記で用いた抗体以外に、ペプチド、DNA、アプタマー、MIP(Molecular Imprinted Polymer)、などが利用可能である。   A desired specimen can be detected from the complex substance contained in the sample by the procedure as described above. In addition, the immobilization of a ligand and a ligand is not limited to those listed here, and known ones can be used. The ligand can be used as long as it is a substance capable of reacting (for example, binding) with a specimen. For example, in addition to the antibody used above, a peptide, DNA, aptamer, MIP (Molecular Imprinted Polymer), etc. can be used. is there.

また、リガンドの固定化には、上記で用いた物理吸着以外に、化学結合(例えば、共有結合、疎水結合、イオン結合、水素結合)、包括法などを用いることができる。さらに、検体を検出する検出方法には、上記で用いた抗原抗体反応を利用するイムノアッセイ以外に、DNAハイブリダイゼーションを利用するDNAアッセイなど公知の方法が利用でき、また、これらで用いられる様々なシグナル検出手段を用いることができる。例えば、電気化学的検出法、比色検出法、蛍光検出法などである。なお、検出の際に光学的検出方法を用いる場合は、搬送用電極を持たない基板15には透明の基板を選択する必要がある。次に蛍光法を用いた検出について説明する。   In addition to the physical adsorption used above, a chemical bond (for example, a covalent bond, a hydrophobic bond, an ionic bond, a hydrogen bond), a comprehensive method, or the like can be used to immobilize the ligand. In addition to the immunoassay using the antigen-antibody reaction used above, a known method such as a DNA assay using DNA hybridization can be used as a detection method for detecting the specimen, and various signals used in these methods can be used. Detection means can be used. For example, electrochemical detection method, colorimetric detection method, fluorescence detection method and the like. When an optical detection method is used for detection, it is necessary to select a transparent substrate for the substrate 15 that does not have a transport electrode. Next, detection using the fluorescence method will be described.

<実施形態2>
次に、本発明における実施形態2について説明する。本実施形態では、検体検出用センサ自体には検出電極を持たず、外部の検出装置等を用いて検体を検出する、あるいは、検出部が固定部と離れている点で、上記実施形態1とは異なる。
<Embodiment 2>
Next, Embodiment 2 in the present invention will be described. In the present embodiment, the specimen detection sensor itself does not have a detection electrode, and the specimen is detected using an external detection device or the like, or the detection section is separated from the fixed section. Is different.

図8は、本実施形態に係る検体検出用センサ1aにサンプルの液滴2を送液したときの断面図である。本実施形態では、液滴2を搬送する方法としてエレクトロウェッティングを用いている。搬送用基板11には、搬送用電極12が複数配置され、その上部に誘電体膜13、疎水性膜14aが順に形成され、疎水性膜14a上に固定部17としてリガンドが固定化されている。また、搬送用電極をもたない基板15には、流路側に疎水性膜14bが形成されている。搬送用基板11と搬送用電極をもたない基板15の間には液滴2が配置されている。液滴2と搬送用電極12の関係は、実施形態1で説明した内容と同様である。また、固定部17の部分は疎水性膜14aがないため、固定部17を搬送用電極12よりも小さく設けることが好ましい。さらに、固定部17は、図5(a)で示した液滴2が疎水性膜14a、あるいは疎水性膜14bと接触している面2aよりも、小さく設けることが好ましい。これは、リガンドと検体を効率よく反応させるためである。なお、図8では固定部17は搬送用基板11側に作製されているが、搬送用電極をもたない基板15側に作製されても良い。   FIG. 8 is a cross-sectional view when the sample droplet 2 is fed to the specimen detection sensor 1a according to the present embodiment. In the present embodiment, electrowetting is used as a method for transporting the droplet 2. A plurality of transfer electrodes 12 are arranged on the transfer substrate 11, a dielectric film 13 and a hydrophobic film 14 a are sequentially formed thereon, and a ligand is fixed as a fixing portion 17 on the hydrophobic film 14 a. . In addition, a hydrophobic film 14b is formed on the flow path side of the substrate 15 having no transfer electrode. A droplet 2 is disposed between the transfer substrate 11 and the substrate 15 having no transfer electrode. The relationship between the droplet 2 and the transport electrode 12 is the same as that described in the first embodiment. In addition, since the portion of the fixing portion 17 does not have the hydrophobic film 14a, the fixing portion 17 is preferably provided smaller than the transport electrode 12. Furthermore, the fixing portion 17 is preferably provided smaller than the surface 2a where the droplet 2 shown in FIG. 5A is in contact with the hydrophobic film 14a or the hydrophobic film 14b. This is for efficiently reacting the ligand and the specimen. In FIG. 8, the fixing portion 17 is manufactured on the side of the transfer substrate 11, but may be manufactured on the side of the substrate 15 that does not have the transfer electrode.

検出装置26における検出方法としては、例えば、一般的な蛍光検出を用いることができる。この場合、液滴2へ励起光31を入れて、当該液滴2から発せられる蛍光32を検出することで特定物質のみを検出することができる。なお、検出電極26は上記構成に限定されず、電気化学的検出法、比色検出法、蛍光検出法などに基づいた構成を、適宜、使用することが可能である。   As a detection method in the detection device 26, for example, general fluorescence detection can be used. In this case, only the specific substance can be detected by putting the excitation light 31 into the droplet 2 and detecting the fluorescence 32 emitted from the droplet 2. The detection electrode 26 is not limited to the above-described configuration, and a configuration based on an electrochemical detection method, a colorimetric detection method, a fluorescence detection method, or the like can be used as appropriate.

固定部17はリガンド(例えば、抗体)を物理吸着によって、固定化することで形成される。リガンドとして抗体、検体として抗原を用い、図7に示した手順により、具体的には次のように検出を行うことができる。   The immobilization part 17 is formed by immobilizing a ligand (for example, an antibody) by physical adsorption. Specifically, detection can be performed as follows using the procedure shown in FIG. 7 using an antibody as a ligand and an antigen as a specimen.

まず、一次抗体であるリガンドを、予め固定部17に固定化する(S71)。次に、非特異的な吸着を防ぐためのブロッキングを行う(S72)。これは、固定部17の全てがリガンド抗体で隙間なく覆われているわけではなく、隙間があるため、当該隙間に対する非特異吸着を防ぐ必要があるためである。なお、ブロッキング剤としては、例えば、BSA、カゼインなどが用いられる。   First, a ligand that is a primary antibody is immobilized on the immobilization unit 17 in advance (S71). Next, blocking is performed to prevent nonspecific adsorption (S72). This is because not all of the fixing part 17 is covered with the ligand antibody without a gap, and there is a gap, so that it is necessary to prevent nonspecific adsorption to the gap. In addition, as a blocking agent, BSA, casein, etc. are used, for example.

ブロッキング後、余分なブロッキング剤を洗浄によって洗い流す(S73)。ここで、検出方法は蛍光測定を用いるため、後ほどの工程で行われる酵素基質反応で蛍光物質を生成する酵素と基質を選択し、酵素は二次抗体によって予め標識しておく。ここで酵素としては例えば、HRP(horseradish peroxidase)、基質としてはADHP(10−Acetyl−3,7−dihydroxyphenoxazine)、QuantaBlu(登録商標)などが用いられるがこれらに限定されない。例えば、上記酵素としては、ペルオキシダーゼ(POD)などを用いることが可能であって、基質としては、Amplex(invitrogen社製)などを用いることが可能である。   After blocking, excess blocking agent is washed away by washing (S73). Here, since the detection method uses fluorescence measurement, an enzyme and a substrate that generate a fluorescent substance are selected by an enzyme substrate reaction performed in a later step, and the enzyme is labeled in advance with a secondary antibody. Here, for example, HRP (horseradish peroxidase) is used as the enzyme, and ADHP (10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxyzine), QuantaBlu (registered trademark), or the like is used, but not limited thereto. For example, peroxidase (POD) or the like can be used as the enzyme, and Amplex (manufactured by Invitrogen) or the like can be used as the substrate.

次に、検体である抗原を含んだサンプル液と酵素標識された二次抗体を予め混合した液滴2(抗原に酵素標識二次抗体を反応させた液滴)を固定部17へと搬送する。一次抗体と抗原を十分に抗原抗体反応させてから液滴を除く(S74)。次に、固定部17を洗浄するため、洗浄液を固定部17へ搬送し、未結合のタンパク質などを除く(S75)。次に基質液を固定部17へと搬送し酵素基質反応を生じさせる。必要であればこのとき、酵素基質反応停止剤を用いて、酵素基質反応を停止させてもよい(S76)。最後に酵素基質反応によって生成された蛍光物質に対して励起光31を照射して、その結果生じる蛍光32を検出することで、検体量を測定する(S77)。   Next, a droplet 2 (a droplet in which an enzyme-labeled secondary antibody is reacted with an antigen) in which a sample solution containing an antigen as a specimen and an enzyme-labeled secondary antibody are mixed in advance is conveyed to the fixing unit 17. . After sufficiently reacting the primary antibody with the antigen for the antigen-antibody, the droplet is removed (S74). Next, in order to wash | fix the fixing | fixed part 17, a washing | cleaning liquid is conveyed to the fixing | fixed part 17, and unbound protein etc. are removed (S75). Next, the substrate solution is conveyed to the fixing unit 17 to cause an enzyme substrate reaction. If necessary, the enzyme substrate reaction may be stopped using an enzyme substrate reaction terminator at this time (S76). Finally, the fluorescent substance produced by the enzyme substrate reaction is irradiated with the excitation light 31, and the resulting fluorescence 32 is detected to measure the amount of the specimen (S77).

なお、図8では励起光31を固定部17の上部から照射し、蛍光32を検出する構成になっているが、上部以外から照射、検出することももちろん可能である。また、図8の構成は蛍光分析に基づく構成であるが、一般的な比色分析に基づく構成にすることも可能である。比色分析の場合、例えば、HRP酵素に対して発色基質OPD(o−phenylendiamine)、TMB(3,3’,5,5’−tetramethyl−benzidene)などを用いて吸光度から検体量を知ることができる。あるいは、酵素としてペルオキシダーゼに対して、発色基質TMB、OPD、ABTS(2,2’−アジノ−ビス(3−エチルベンゾチアゾリン−6−スルホン酸)二アンモニウム塩)を用いることができる。   In FIG. 8, the configuration is such that the excitation light 31 is emitted from the upper part of the fixed portion 17 and the fluorescence 32 is detected. However, it is of course possible to irradiate and detect the fluorescent light 32 from other than the upper part. Further, the configuration of FIG. 8 is a configuration based on fluorescence analysis, but a configuration based on general colorimetric analysis is also possible. In the case of colorimetric analysis, for example, the amount of specimen can be known from the absorbance using a chromogenic substrate OPD (o-phenylenediamine), TMB (3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-benzidine) or the like for the HRP enzyme. it can. Alternatively, chromogenic substrates TMB, OPD, ABTS (2,2′-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt) can be used as an enzyme for peroxidase.

また、本実施形態では、検体検出用センサ1aには、検出部を備えない構成として説明したが、図9に示すように検出手段16´が、固定部17と別に設けられてもよい。検出手段16´は、流路外、例えば、搬送用電極をもたない基板15に併設して設けられても構わない。   Further, in the present embodiment, the sample detection sensor 1a has been described as having a configuration that does not include a detection unit. However, as illustrated in FIG. 9, a detection unit 16 ′ may be provided separately from the fixing unit 17. The detection means 16 ′ may be provided outside the flow path, for example, adjacent to the substrate 15 having no transfer electrode.

<実施形態3>
次に、本発明における実施形態3について説明する。本実施形態では、搬送用電極が液滴2を挟んで上下両側に配置されている点で、上記実施形態1、実施形態2とは異なる。このように、2つの搬送用電極を用いることによって、電極のプラス極とマイナス極を1枚の基板に作り込まなくてもよいため、基板の作製が容易になるとともに、搬送用電極の制御が容易になる。
<Embodiment 3>
Next, Embodiment 3 in the present invention will be described. This embodiment is different from the first and second embodiments in that the transport electrodes are arranged on both upper and lower sides with the droplet 2 interposed therebetween. In this way, by using two transfer electrodes, the positive electrode and the negative electrode of the electrode do not have to be formed on one substrate, so that the substrate can be easily manufactured and the transfer electrode can be controlled. It becomes easy.

図10は、本実施形態に係る検体検出用センサ1cにサンプルの液滴2を送液したときの断面図である。本実施形態では、液滴2を搬送する方法としてエレクトロウェッティングを用いている。搬送用基板11には、搬送用電極12が複数配置され、その上部に誘電体膜13、疎水性膜14aが順に形成され、疎水性膜14a上に固定部17としてリガンドが固定化されている。また、上部基板18には、上部電極120、疎水性膜14bが流路に向かって順に形成されている。   FIG. 10 is a cross-sectional view of the sample detection sensor 1c according to the present embodiment when the sample droplet 2 is fed. In the present embodiment, electrowetting is used as a method for transporting the droplet 2. A plurality of transfer electrodes 12 are arranged on the transfer substrate 11, a dielectric film 13 and a hydrophobic film 14 a are sequentially formed thereon, and a ligand is fixed as a fixing portion 17 on the hydrophobic film 14 a. . Further, an upper electrode 120 and a hydrophobic film 14b are sequentially formed on the upper substrate 18 toward the flow path.

搬送用基板11と上部基板18の間には液滴2が配置されている。液滴2と搬送用電極12の関係は、実施形態1で説明した内容と同様である。また、固定部17の表面(流路側)には疎水性膜14aがないため、固定部17を搬送用電極12よりも小さく設けることが好ましい。さらに、固定部17は、図5(a)で示した液滴2が疎水性膜14a、あるいは疎水性膜14bと接触している面2aよりも、小さく設けることが好ましい。これは、リガンドと検体を効率よく反応させるためである。検出電極16´は、固定部17とは別に設けられ、流路外、例えば、上部基板18に併設して設けることができる。なお、図10では固定部17は搬送用基板11側に作製されているが、上部基板18側に作製されても良い。   A droplet 2 is disposed between the transfer substrate 11 and the upper substrate 18. The relationship between the droplet 2 and the transport electrode 12 is the same as that described in the first embodiment. Further, since there is no hydrophobic film 14 a on the surface (flow channel side) of the fixing portion 17, it is preferable to provide the fixing portion 17 smaller than the transfer electrode 12. Furthermore, the fixing portion 17 is preferably provided smaller than the surface 2a where the droplet 2 shown in FIG. 5A is in contact with the hydrophobic film 14a or the hydrophobic film 14b. This is for efficiently reacting the ligand and the specimen. The detection electrode 16 ′ is provided separately from the fixed portion 17, and can be provided outside the flow path, for example, adjacent to the upper substrate 18. In FIG. 10, the fixing portion 17 is manufactured on the transport substrate 11 side, but may be manufactured on the upper substrate 18 side.

電圧は搬送用基板11に形成されている搬送用電極12と上部基板18に形成されている上部電極120の間に印加される。上部電極120を接地電位とし、搬送させたい方向に隣接する搬送用電極に電圧を印加する。なお、上部電極120は、1つの電極として形成されてもよく、複数の電極として形成されてもよい。   The voltage is applied between the transfer electrode 12 formed on the transfer substrate 11 and the upper electrode 120 formed on the upper substrate 18. The upper electrode 120 is set to the ground potential, and a voltage is applied to the transfer electrode adjacent in the direction to be transferred. The upper electrode 120 may be formed as one electrode or a plurality of electrodes.

図10においては、スイッチSW2が接続状態となっている。ここで、矢印の方向に液滴2を移動させたい場合は、スイッチSW2を開放するとともにスイッチSW3を接続する。スイッチが接続されると、電圧は液滴2の移動が観察されるまで印加され、閾値電圧を越えると液滴2は次の搬送用電極に移動する。これを繰り返すことで液滴2を目的の場所へと移動させる。電圧の印加方法はこのような直流法に限られず、交流法で行うこともできる。また、基板電極上の電位変化に応じてぬれ性が変化することから、上記電位の印加方法に限らず、電位変化を与えれば液滴2は搬送することができる。   In FIG. 10, the switch SW2 is in a connected state. Here, to move the droplet 2 in the direction of the arrow, the switch SW2 is opened and the switch SW3 is connected. When the switch is connected, the voltage is applied until the movement of the droplet 2 is observed, and when the threshold voltage is exceeded, the droplet 2 moves to the next transport electrode. By repeating this, the droplet 2 is moved to the target location. The voltage application method is not limited to such a direct current method, and can also be performed by an alternating current method. In addition, since the wettability changes according to the potential change on the substrate electrode, the droplet 2 can be transported not only by the above-described potential application method but also by the potential change.

なお、上記で示した構成は、上記実施形態1で示したような固定部17と検出電極16が同じ場所に設けられている構成や、実施形態2で説明した検出手段16´を本構成に含めず、検出装置26にて検出する構成にも適用可能である。   In addition, the structure shown above is the structure in which the fixing portion 17 and the detection electrode 16 as shown in the first embodiment are provided at the same place, or the detection means 16 ′ described in the second embodiment is the present structure. It is applicable also to the structure detected by the detection apparatus 26 without including.

<実施形態4>
次に、本発明における実施形態4について説明する。本実施形態では、表面波(Surface Acoustic Wave)を用いて液滴を搬送する点で、上記実施形態1〜3とは異なる。このように表面波を用いることにより、流路全体に複数の電極を設ける必要が無くなり、コストを削減することができる。なお、液滴のぬれ性を変化させる搬送用電極と、表面波を発生させる搬送用電極を併用することも可能である。
<Embodiment 4>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is different from the first to third embodiments in that a droplet is transported using a surface acoustic wave (Surface Acoustic Wave). By using surface waves in this way, it is not necessary to provide a plurality of electrodes in the entire flow path, and costs can be reduced. It is also possible to use a transport electrode that changes the wettability of the droplet and a transport electrode that generates surface waves.

図11は、本実施形態に係る検体検出用センサ1dにサンプルの液滴2を送液したときの断面図である。搬送用基板11には、圧電体膜19、搬送用電極IDT(InterDigital Transducer)20が形成され、表面波を励振する。圧電体膜19は、例えばLiNbOなどから構成され、電界を印加すると変形するという働きがある。なお、圧電体膜19が疎水性ではない場合は、圧電体膜19上に疎水性膜を備えることが望ましい。 FIG. 11 is a cross-sectional view of the sample droplet 2 fed to the specimen detection sensor 1d according to the present embodiment. A piezoelectric film 19 and a transport electrode IDT (InterDigital Transducer) 20 are formed on the transport substrate 11 to excite surface waves. The piezoelectric film 19 is made of, for example, LiNbO 3 and has a function of deforming when an electric field is applied. When the piezoelectric film 19 is not hydrophobic, it is desirable to provide a hydrophobic film on the piezoelectric film 19.

図12は、搬送用電極IDT20を図11における矢印方向から見た平面図である。搬送用電極IDT20は、図12に示すような櫛型状の電極となっており、この櫛型の小電極201にまとめて電圧をかけられるように大電極202が接続されている。大電極202から小電極201に電圧をかけられると、小電極201で表面波を励振する。圧電体膜19上に形成された搬送用電極IDT20に高周波信号を印加すると、電極間に電界が発生し、弾性表面波が励振され、当該弾性表面波が圧電体膜19上を伝搬していく。この伝搬面上に液滴2があると、液滴中に縦波が放射され、液滴2の搬送が可能となる。また、圧電体膜19には、固定部17、検出電極16が形成され、検出電極16の少なくとも一部には固定部17としてリガンドが固定化されている。表面波が液滴2に放射されることによって液滴2は固定部17及び検出電極16へと搬送される。この場合の検出方法も上記実施形態と同様に実施できる。   FIG. 12 is a plan view of the transfer electrode IDT20 as seen from the direction of the arrow in FIG. The transfer electrode IDT 20 is a comb-shaped electrode as shown in FIG. 12, and a large electrode 202 is connected to the comb-shaped small electrode 201 so that a voltage can be applied collectively. When a voltage is applied from the large electrode 202 to the small electrode 201, a surface wave is excited by the small electrode 201. When a high frequency signal is applied to the transfer electrode IDT 20 formed on the piezoelectric film 19, an electric field is generated between the electrodes, a surface acoustic wave is excited, and the surface acoustic wave propagates on the piezoelectric film 19. . When there is a droplet 2 on this propagation surface, a longitudinal wave is radiated in the droplet, and the droplet 2 can be conveyed. The piezoelectric film 19 is formed with a fixing portion 17 and a detection electrode 16, and a ligand is fixed as at least a part of the detection electrode 16 as the fixing portion 17. When the surface wave is emitted to the droplet 2, the droplet 2 is conveyed to the fixed portion 17 and the detection electrode 16. The detection method in this case can also be implemented in the same manner as in the above embodiment.

以上、各実施形態で示した方法により、リガンドを固定化し、液滴を用いて検体検出を行う際に、固定化したリガンドの影響により、送液の安定性が阻害されることを防止しつつ、液滴中に含まれる検体を検出するセンサを実現することができた。   As described above, when the ligand is immobilized by the method shown in each embodiment and the specimen detection is performed using the droplet, the stability of the liquid feeding is prevented from being hindered by the influence of the immobilized ligand. Thus, a sensor for detecting the specimen contained in the droplet could be realized.

1、1a、1b、1c、1d 検体検出用センサ
11 搬送用基板
12、12a、12a´、12b、12b´ 搬送用電極
120 上部電極
13 誘電体膜
14a、14b 疎水性膜
15 搬送用電極をもたない基板
16 検出電極
16´ 検出手段
17 固定部
18 上部基板
19 圧電体膜
20 搬送用電極IDT
26 検出装置
31 励起光
32 蛍光
161 対向電極
162 作用電極
163 参照電極
201 小電極
202 大電極
SW1、SW2、SW3 スイッチ
1, 1a, 1b, 1c, 1d Specimen detection sensor 11 Transport substrate 12, 12a, 12a ', 12b, 12b' Transport electrode 120 Upper electrode 13 Dielectric film 14a, 14b Hydrophobic film 15 Transport electrode Substrate 16 Detection electrode 16 'Detection means 17 Fixed portion 18 Upper substrate 19 Piezoelectric film 20 Transport electrode IDT
26 Detection Device 31 Excitation Light 32 Fluorescence 161 Counter Electrode 162 Working Electrode 163 Reference Electrode 201 Small Electrode 202 Large Electrode SW1, SW2, SW3 Switch

Claims (20)

溶媒中に懸濁した検体を検出するための検体検出用チップであって、
前記溶媒の液滴を搬送するための搬送用電極を有する搬送用基板と、
前記搬送用基板に対向する対向基板と、
前記液滴が通過する、前記基板搬送用基板と前記対向基板との間に形成された流路と、
前記流路の一部に設けられた、リガンドが固定化された固定部を備え、
前記固定部に前記液滴が滞留することによって検体の検出を行うことを特徴とする検体検出用チップ。
A sample detection chip for detecting a sample suspended in a solvent,
A transport substrate having transport electrodes for transporting the solvent droplets;
A counter substrate facing the transfer substrate;
A flow path formed between the substrate carrying substrate and the counter substrate through which the droplets pass;
Provided with a fixing portion provided in a part of the flow path, to which a ligand is fixed;
A sample detection chip, wherein the sample is detected by the liquid droplets staying in the fixed part.
前記搬送用電極は、前記液滴のぬれ性を変化させる搬送用電極であって、
前記液滴のぬれ性を変化させることにより前記液滴が搬送されることを特徴とする請求項1記載の検体検出用チップ。
The transport electrode is a transport electrode for changing the wettability of the droplet,
The analyte detection chip according to claim 1, wherein the droplet is transported by changing the wettability of the droplet.
前記搬送用電極は、表面波を発生させる搬送用電極であって、
前記液滴が前記表面波によって搬送されることを特徴とする請求項1記載の検体検出用チップ。
The transport electrode is a transport electrode for generating surface waves,
The analyte detection chip according to claim 1, wherein the droplet is conveyed by the surface wave.
前記搬送用電極は複数であって、前記搬送用電極の各面積は、前記固定部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の検体検出用チップ。   3. The sample detection chip according to claim 1, wherein a plurality of the transport electrodes are provided, and each area of the transport electrodes is larger than an area of the fixed portion. 前記流路は、少なくとも一部が疎水性膜で覆われており、
前記固定部は前記疎水性膜で覆われていないことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の検体検出用チップ。
The flow path is at least partially covered with a hydrophobic membrane,
The analyte detection chip according to claim 1, wherein the fixing portion is not covered with the hydrophobic film.
前記検体検出用チップは、前記液滴の量を制御する液滴制御手段を更に備え、
前記液滴制御手段は、前記液滴が前記搬送用基板と接する面積が、前記固定部の面積よりも大きくなるように前記液滴の量を制御するものであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の検体検出用チップ。
The sample detection chip further includes a droplet control means for controlling the amount of the droplet,
2. The droplet control unit controls the amount of the droplet so that an area where the droplet contacts the transfer substrate is larger than an area of the fixed portion. The sample detection chip according to claim 5.
請求項1から請求項6のいずれかに記載の検体検出用チップと、検体を光学的に検出する検出手段を備えることを特徴とする検体検出用センサ。   A sample detection sensor comprising: the sample detection chip according to any one of claims 1 to 6; and a detection unit that optically detects the sample. 請求項1から請求項6のいずれかに記載の検体検出用チップと、検体を電気的に検出する少なくとも1つの検出電極を備えることを特徴とする検体検出用センサ。   A sample detection sensor comprising: the sample detection chip according to claim 1; and at least one detection electrode for electrically detecting the sample. 前記流路は、少なくとも一部が疎水性膜で覆われており、
前記固定部及び前記検出電極が疎水性膜で覆われていないことを特徴とする請求項8記載の検体検出用センサ。
The flow path is at least partially covered with a hydrophobic membrane,
The sample detection sensor according to claim 8, wherein the fixed portion and the detection electrode are not covered with a hydrophobic film.
前記搬送用電極は複数であって、前記搬送用電極の各面積は、前記検出電極および前記固定部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の検体検出用センサ。   10. The sample detection sensor according to claim 8, wherein a plurality of the transport electrodes are provided, and each area of the transport electrodes is larger than an area of the detection electrode and the fixing portion. . 請求項6に記載の検体検出用チップを備え、
前記検体検出用チップに配置された前記液滴制御手段は、前記液滴が前記搬送用基板と接する面積が、前記検出電極および前記固定部の面積より大きくなるように前記液滴の量を制御するものであることを特徴とする請求項8記載の検体検出用センサ。
The sample detection chip according to claim 6,
The droplet control means arranged on the sample detection chip controls the amount of the droplet so that an area where the droplet contacts the transport substrate is larger than an area of the detection electrode and the fixed portion. 9. The specimen detection sensor according to claim 8, wherein the sensor is for detecting a specimen.
検体が懸濁した溶媒の液滴を電気的に制御して流路内を搬送する工程と、
前記流路の一部に設けられた、リガンドが固定化された固定部に、前記液滴を滞留させて、前記検体と前記リガンドを反応させる工程と、
前記検体を検出する工程を含む検体検出方法であって、
前記流路は、前記溶媒の液滴を搬送するための搬送用電極を有する搬送用基板と、前記搬送用基板に対向する対向基板との間に形成されており、
前記液滴が前記搬送用基板と接する面積が、前記固定部が流路に面する面積よりも大きくなるように、前記液滴が搬送されることを特徴とする検体検出方法。
A step of electrically controlling a droplet of a solvent in which a specimen is suspended and transporting it in a flow path;
A step of causing the liquid droplet to stay in a fixing portion provided in a part of the flow path, where the ligand is fixed, and reacting the specimen with the ligand;
A sample detection method comprising a step of detecting the sample,
The flow path is formed between a transport substrate having a transport electrode for transporting the droplets of the solvent, and a counter substrate facing the transport substrate,
The specimen detection method, wherein the droplet is transported such that an area where the droplet contacts the transport substrate is larger than an area where the fixed portion faces the flow path.
前記液滴の量を制御する工程を含む請求項12記載の検体検出方法。   The specimen detection method according to claim 12, comprising a step of controlling the amount of the droplet. 前記搬送する工程では、前記液滴のぬれ性を変化させることによって前記液滴が搬送されることを特徴とする請求項12記載の検体検出方法。   13. The specimen detection method according to claim 12, wherein in the transporting step, the droplet is transported by changing the wettability of the droplet. 前記搬送する工程では、表面波によって前記液滴が搬送されることを特徴とする請求項12記載の検体検出方法。   13. The specimen detection method according to claim 12, wherein in the transporting step, the droplet is transported by a surface wave. 前記検体は、検出電極を用いて電気的に検出され、
前記液滴が前記搬送用基板と接する面積が、前記固定部および前記検出電極の面積よりも大きくなるように前記液滴が搬送されることを特徴とする請求項12から請求項15のいずれかに記載の検体検出方法。
The specimen is electrically detected using a detection electrode,
16. The liquid droplets are transported so that an area where the liquid droplets are in contact with the transport substrate is larger than an area of the fixed part and the detection electrode. 2. The specimen detection method according to 1.
前記検出電極は、少なくとも作用電極、及び参照電極により形成されていることを特徴とする請求項16記載の検体検出方法。   The analyte detection method according to claim 16, wherein the detection electrode is formed of at least a working electrode and a reference electrode. 前記作用電極及び参照電極は、前記液滴と同時に接触できるように配置されていることを特徴とする請求項17記載の検体検出方法。   18. The specimen detection method according to claim 17, wherein the working electrode and the reference electrode are arranged so as to be in contact with the droplet simultaneously. 前記検出電極は、作用電極、参照電極及び対向電極により形成されていることを特徴とする16記載の検体検出方法。   17. The specimen detection method according to 16, wherein the detection electrode is formed by a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode. 前記作用電極、参照電極及び対向電極は、前記液滴と同時に接触できるように配置されていることを特徴とする請求項19記載の検体検出方法。   The specimen detection method according to claim 19, wherein the working electrode, the reference electrode, and the counter electrode are arranged so as to be in contact with the droplet simultaneously.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014109581A (en) * 2012-12-04 2014-06-12 Sharp Corp Active matrix dielectric electrowetting device, and driving method thereof
WO2016110901A1 (en) * 2015-01-08 2016-07-14 Sharp Kabushiki Kaisha A method of driving an active matrix electro-wetting on dielectric device and an active matrix electro-wetting on dielectric device
JP2017181369A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社エンプラス Fluid handling device
CN112969536A (en) * 2018-11-09 2021-06-15 深圳华大智造科技股份有限公司 Multi-layer electrical connection of digital microfluidics on a substrate

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021038944A (en) * 2019-08-30 2021-03-11 シスメックス株式会社 Pretreatment method and in-vivo component measuring apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4256270B2 (en) * 2004-01-19 2009-04-22 国立大学法人 筑波大学 Liquid feeding device and driving method thereof
JP4312086B2 (en) * 2004-03-10 2009-08-12 オリンパス株式会社 Micro liquid control device
FR2871150B1 (en) * 2004-06-04 2006-09-22 Univ Lille Sciences Tech DROP HANDLING DEVICE FOR BIOCHEMICAL ANALYSIS, DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND MICROFLUIDIC ANALYSIS SYSTEM
JP4547301B2 (en) * 2005-05-13 2010-09-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ Liquid transport device and analysis system
JP4713306B2 (en) * 2005-11-09 2011-06-29 株式会社日立製作所 Liquid transfer device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014109581A (en) * 2012-12-04 2014-06-12 Sharp Corp Active matrix dielectric electrowetting device, and driving method thereof
WO2016110901A1 (en) * 2015-01-08 2016-07-14 Sharp Kabushiki Kaisha A method of driving an active matrix electro-wetting on dielectric device and an active matrix electro-wetting on dielectric device
US10807091B2 (en) 2015-01-08 2020-10-20 Sharp Life Science (Eu) Limited Method of driving an active matrix electro-wetting on dielectric device and an active matrix electro-wetting on dielectric device
JP2017181369A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社エンプラス Fluid handling device
CN112969536A (en) * 2018-11-09 2021-06-15 深圳华大智造科技股份有限公司 Multi-layer electrical connection of digital microfluidics on a substrate
CN112969536B (en) * 2018-11-09 2023-04-11 深圳华大智造科技股份有限公司 Multi-layer electrical connection of digital microfluidics on a substrate
US11865543B2 (en) 2018-11-09 2024-01-09 Mgi Tech Co., Ltd. Multilayer electrical connection for digital microfluidics on substrates

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