JP2021006823A - 検出方法、検出装置および検査用キット - Google Patents
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Abstract
Description
図2A〜Cは、本実施の形態に係る検出チップ10の構成を示す図である。図2Aは検出チップ10の平面図であり、図2Bは検出チップ10の左側面図であり、図2Cは図2AにおけるC−C線の断面図である。
次に、本実施の形態に係る検出チップ10の製造方法の一例について説明する。検出チップ10の製造方法は、これに限定されるものではない。
次に、SPFS装置100の各構成要素について説明する。図1に示されるように、SPFS装置100は、光照射ユニット(光照射部)110、受光ユニット(光検出部)120、送液ユニット(送液部)130、搬送ユニット140および制御部(処理部)150を有する。
ノズル160は、液体を収容することができ、送液時に液体チップ131または流路44内に挿入される。ノズル160は、SPFS装置100のポンプノズル1332に取り付けられる。ノズル160の大きさおよび形状は、特に限定されない。また、前述のとおり、本実施の形態に係る検出チップ10では、ノズル160は、ノズル160の先端が送液高さに位置するまで、貫通部51を塞ぐように流路44に挿入される。ノズル160の形状は、その先端から離れるにつれて外径が長くなるテーパー形状であってもよい。本実施の形態に係るノズル160の形状は、その先端から離れるにつれてノズル160の外径が長くなるテーパー形状である。ノズル160は、例えば、ピペットチップである。
なお、検出チップ10およびノズル160は、検体中の被検出物質を検出するための検査用キットとして使用されうる。このとき、前述のとおり、孔の開口の最大長さまたは切れ込みの最大長さは、ノズル160の長さ方向におけるノズル160の先端から、流路44の底面から弾性シート50までの深さに対応する位置でのノズル160の外形より小さい。
次に、SPFS装置100の検出動作(本実施の形態に係る検出方法)について説明する。図5は、SPFS装置100の動作手順の一例を示すフローチャートである。
以上のように、本実施の形態に係る検出チップ10を使用することで、弾性シート50を破膜しなくても、ノズル160を、貫通部51を塞ぐように弾性シート50に接触させた状態で適切に送液を行うことができる。本実施の形態に係る検出チップ10では、弾性シートを破膜する必要がないため、送液用のノズル160と検出装置とに求められる剛性を低減できるとともに、破膜のための空間を確保する必要がないため、検出チップ10を小型化することができる。また、本実施の形態に係る検出方法および検出装置では、適切に送液を行うことができるため、被検出物質の存在または量を高精度に検出することができる。さらに、本実施の形態に係る検査用キットを使用すれば、被検出物質の存在または量を高精度に検出することができる。
1.検査用キット(検出チップおよびノズル)の準備
貫通部としてφ0.5mmまたはφ1mmの孔が設けられている弾性シートにより流路蓋の第1貫通孔が塞がれている検出チップを準備した。比較のために、孔が設けられていない弾性シートにより流路蓋の第1貫通孔が塞がれている従来の検出チップも準備した。孔が設けられている弾性シートを有する検出チップでは、弾性シートとして、厚さが60μmの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)シートを使用した。孔が設けられていない弾性シートを有する検出チップでは、弾性シートとして、厚さが50μmのLLDPEシート、厚さが9μmのアルミニウムシートおよび厚さが50μmのLLDPEシートをこの順で積層した積層体を使用した。また先端の外径が1mmであるノズルを準備した。なお、その先端が送液高さに位置するまでノズルが孔を介して流路内に挿入されたとき、弾性シートおよびノズルの接触部におけるノズルの外径は、2.3mmである。
各検出チップについて、ノズルの先端が弾性シートの上面と同じ高さにある状態を基準として、送液用のノズルを降下させていった。そして、孔が設けられていない弾性シートを有する検出チップでは、ノズルの先端が弾性シートを破膜するまでにノズルが移動した距離(以下、「破膜距離」ともいう)を測定した。孔が設けられている弾性シートを有する検出チップでは、ノズルの先端が弾性シートの孔を通過するまでにノズルが移動した距離(以下、「貫通距離」ともいう)を測定した。これと同時に、ノズルの先端を送液高さまで挿入するまでの間にノズルにかかった最大の力を測定した。
図7Aは、孔の直径と、破膜距離または貫通距離との関係を示すグラフであり、図7Bは、孔の直径と、破膜力または挿入力との関係を示すグラフである。図7A、Bにおいて、黒丸(●)は孔が設けられていない弾性シートを有する検出チップについての結果を示し、白丸(○)はφ0.5mmの孔が設けられている弾性シートを有する検出チップについての結果を示し、白い四角(□)はφ1.0mmの孔が設けられている弾性シートを有する検出チップについての結果を示す。図7Aにおいて、横軸は孔の直径[mm]を示し、縦軸は破膜距離または貫通距離[mm]を示す。図7Bにおいて、横軸は孔の直径[mm]を示し、縦軸は破膜力または挿入力[N]を示す。
1.検査用キット(検出チップおよびノズル)の準備
貫通部としてφ0.5mm、φ1mm、φ1.5mmまたはφ2mmの孔が設けられている弾性シートにより流路蓋の第1貫通孔が塞がれている検出チップを準備した。比較のために、実施例1で使用したものと同一の、孔が設けられていない弾性シートにより流路蓋の第1貫通孔が塞がれている従来の検出チップも準備した。孔が設けられている弾性シートを有する検出チップでは、弾性シートとして、厚さが60μmの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)シートを使用した。また、ノズルとしては、実施例1で使用したものと同一のノズルを準備した。
各検出チップについて、流路蓋の第2貫通孔を塞ぎ、ノズルの先端が送液高さに位置するまで、ノズルを、孔を塞ぐように挿入した状態で、送液ポンプ駆動機構でプランジャーを制御し、流路内の空気を圧縮して圧力を高めることで、流路内を30〜200[kPa]のうち所定の圧力となるようにした。そして、各検出チップの密封性について、以下の基準により評価した。実用に耐えうる観点から、少なくとも50kPaの圧力に耐えることができる場合を合格と判断した。
○:流路内の圧力を保持できた
△:流路内の圧力をほぼ保持できたが、リークがわずかに確認された
1.検査用キット(検出チップおよびノズル)の準備
貫通部としてφ1.5mmの孔が設けられている弾性シートにより流路蓋の第1貫通孔が塞がれている検出チップを準備した。弾性シートとしては、引張破断伸度が150%のPETシート(厚み38μm)、500%のナイロンシート(厚み50μm)、1000%のLLDPEシート(厚み80μm)または1700%のLLDPEシート(厚み100μm)をそれぞれ使用した。引張破断伸度は、各弾性シートから5mm×60mmの試験片を切り出して、長軸方向における試験片の両端を25mmずつチャックで挟んで引っ張り試験を行うことで評価した。また、ノズルとしては、実施例1で使用したものと同一のノズルを準備した。
各検出チップについて、流路蓋の第2貫通孔を塞ぎ、ノズルの先端が送液高さに位置するまで、ノズルを、孔を塞ぐように挿入した状態で、送液ポンプ駆動機構で流路内の空気を圧縮して流路内の圧力を20[kPa]とした。そして、各検出チップの密封性について、以下の基準により評価した。
○:流路内の圧力を保持できた
×:流路内の圧力をほぼ保持できたが、リークがわずかに確認された
1.検査用キット(検出チップおよびノズル)の準備
貫通部としてφ1.0mm、φ1.5mmまたはφ2.0mmの孔が設けられている弾性シートにより流路蓋の第1貫通孔が塞がれている検出チップを準備した。弾性シートとしては、引裂強度が70mNであり、厚みが38μmであるPETシートと、引裂強度が200mNであり、厚みが60μmである無延伸ポリプロピレンシートと、引裂強度が2000mNであり、厚みが100μmであるLLDPEシートとを使用した。各弾性シートの引裂強度は、各弾性シートから2.3cm×5cmの試験片を切り出して、試験片の中心を通り短軸方向に沿う方向に試験片を引き裂くことで評価した。また、ノズルとしては、実施例1で使用したものと同一のノズルを準備した。
各検出チップについて、流路蓋の第2貫通孔を塞ぎ、ノズルの先端が送液高さに位置するまで、ノズルを、孔を塞ぐように挿入した状態で、送液ポンプ駆動機構でプランジャーを制御し、流路内の空気を圧縮して流路内の圧力を20[kPa]とした。そして、各検出チップの密封性について、以下の基準により評価した。
○:流路内の圧力を保持できた
×:流路内の圧力をほぼ保持できたが、リークがわずかに確認された
20 プリズム
21 入射面
22 成膜面
23 出射面
30 金属膜
40 流路蓋
41 第1貫通孔
42 撹拌用貫通孔
43 流路溝
44 流路
45 開口部
50、50’、50” 弾性シート
51、51’、51” 貫通部
60 シート
61 空気孔
70 粘着シート
71 第2貫通孔
80 両面テープ
100 表面プラズモン共鳴蛍光分析装置(SPFS装置)
110 光照射ユニット(光照射部)
111 光源ユニット
112 角度調整機構
113 光源制御部
120 受光ユニット(光検出部)
121 受光光学系ユニット
122 第1レンズ
123 光学フィルター
124 第2レンズ
125 受光センサー
126 位置切替え機構
127 受光センサー制御部
130 送液ユニット(送液部)
131 液体チップ
132 ポンプ本体
1331 プランジャーポンプ
1332 ポンプノズル
134 送液ポンプ駆動機構
140 搬送ユニット
141 チップホルダー
142 搬送ステージ
150 制御部(処理部)
160 ノズル
α 励起光
β プラズモン散乱光
γ 蛍光
Claims (12)
- 検体中の被検出物質の存在または量を検出するための検出方法であって、
開口部を備え内部に液体を収容するための収容部と、前記開口部を覆うと共に前記収容部の内部および外部を連通する貫通部を備えた単層の弾性シートとを有する検出チップに、前記貫通部を介して前記収容部に送液用のノズルを挿入し、前記ノズルが前記貫通部を塞ぐように前記弾性シートに接している状態で前記収容部内に液体を提供する工程を含み、
前記貫通部は、孔または切れ込みで形成されており、
前記孔の開口の最大長さまたは前記切れ込みの最大長さは、前記収容部内に液体を提供する際に前記ノズルが前記貫通部を塞ぐように挿入されたときの前記弾性シートに接する部分の前記ノズルの外径より小さい、
検出方法。 - 前記弾性シートは、前記開口部の周囲に粘着シートを介して接合されている、請求項1に記載の検出方法。
- 前記粘着シートは、前記貫通部に対応する位置に貫通孔を有し、
前記貫通孔の開口の最小長さは、前記収容部内に液体を提供する際に前記ノズルが前記貫通部を塞ぐように前記収容部に挿入されたときの前記貫通孔に対応する部分の前記ノズルの外径より大きい、
請求項2に記載の検出方法。 - 前記弾性シートの厚みは、10〜500μmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の検出方法。
- 前記孔の開口の最大長さまたは前記切れ込みの最大長さは、前記収容部内に液体を提供する際に前記ノズルが前記貫通部を塞ぐように挿入されたときの前記弾性シートに接する部分の前記ノズルの外径の1/2以下である、請求項1に記載の検出方法。
- 前記粘着シートは、前記開口部を取り囲むように配置されており、前記開口部から離れる方向において少なくとも1mm以上の幅を有する、請求項2または請求項3に記載の検出方法。
- 前記ノズルにより前記収容部内で液体を往復送液する工程をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の検出方法。
- 前記検出チップに光を照射したときに放出される蛍光を検出する工程をさらに含み、
前記検出チップは、誘電体からなるプリズムと、前記プリズムの一面上であって前記収容部内に配置されている金属膜と、をさらに有し、
前記液体を提供する工程では、前記収容部内に被検出物質を含む検体を提供して、前記金属膜上に前記被検出物質を直接的または間接的に結合させ、
前記蛍光を検出する工程では、前記金属膜上に蛍光物質で標識された前記被検出物質が直接的または間接的に結合されている状態で、表面プラズモン共鳴が発生するように、前記プリズム側から前記金属膜に光を照射したときに、前記金属膜上の前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の検出方法。 - 検体中の被検出物質の存在または量を検出するための検出装置であって、
開口部を備え内部に液体を収容するための収容部と、前記開口部を覆うと共に前記収容部の内部および外部を連通する貫通部を備えた単層の弾性シートとを有する検出チップを保持するためのチップホルダーと、
送液用のノズルが取り付けられるポンプを含み、前記チップホルダーに保持された前記検出チップの前記収容部内に送液するための送液部と、
を有し、
前記送液部は、前記貫通部を介して前記収容部に前記ノズルを挿入し、前記ノズルが前記貫通部を塞ぐように前記弾性シートに接している状態で、前記収容部内に液体を提供し、
前記貫通部は、孔または切れ込みで形成されており、
前記孔の開口の最大長さまたは前記切れ込みの最大長さは、前記送液部が前記収容部内に液体を提供する際に前記ノズルを前記貫通部が塞がれるように挿入したときの前記弾性シートに接する部分の前記ノズルの外径より小さい、
検出装置。 - 前記送液部は、前記ノズルにより前記収容部内で液体を往復送液する、請求項9に記載の検出装置。
- 前記チップホルダーに保持されている前記検出チップに光を照射するための光照射部と、
前記検出チップに光を照射したときに放出される蛍光を検出するための光検出部と、
をさらに有し、
前記検出チップは、誘電体からなるプリズムと、前記プリズムの一面上であって前記収容部内に配置されている金属膜と、をさらに有し、
前記光検出部は、前記金属膜上に蛍光物質で標識されている被検出物質が直接的または間接的に結合されている状態で、前記光照射部が前記金属膜上で表面プラズモン共鳴が発生するように、前記プリズム側から前記金属膜に光を照射したときに、前記金属膜上の前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する、
請求項9または請求項10に記載の検出装置。 - 開口部を備え内部に液体を収容するための収容部と、前記開口部を覆うと共に前記収容部の内部と外部とを連通する貫通部を備えた単層の弾性シートと、を有する、検出チップと、
前記貫通部を介して前記収容部に挿入され、前記収容部内に液体を提供するための送液用のノズルと、
を有し、
前記貫通部は、孔または切れ込みで形成されており、
前記孔の開口の最大長さまたは前記切れ込みの最大長さは、前記収容部の底面から前記弾性シートまでの深さに対応する、前記ノズルの長さ方向における前記ノズルの先端からの位置での前記ノズルの外径より小さい、
検査用キット。
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