JP4113426B2 - Sample processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンプルとサンプル処理液(サンプル処理剤)との混合液(配合流体)に電磁波を照射するサンプル処理装置に関する。
【0002】
【従来技術及びその課題】
生化学などの分野では、生体組織片などのサンプルを化学分析する際に、当該分析に先立ってサンプルを試薬などのサンプル処理剤と反応させる処理が行われる。この反応処理では、例えば、スライドガラスに貼り付けられたサンプル上にサンプル処理剤を滴下し、サンプルにサンプル処理剤を浸潤させる。このサンプル処理剤浸潤状態のサンプルにマイクロ波を照射することで、反応が促進されることが知られており、一般的には、反応処理用電子レンジを利用して、スライドガラスにマイクロ波を照射している。この反応処理用電子レンジは食品用電子レンジと同様の構成を成している。したがって、空間部における電磁場分布が不均一であり、サンプルに反応ムラが生じてしまう問題が生じていた。また、このマイクロ波は、空洞部内を空中伝播して検体に照射されるため、例えば、検体へのマイクロ波照射におけるエネルギ効率が低く、本来反応処理に必要とされる以上の高出力なマイクロ波発振器を必要としていた。
【0003】
一方、生化学等の分野において、血液や尿などの流体状の検体(サンプル)を簡便かつ迅速に化学分析を行う手段として、フローインジェクション分析法(FIA法)を採用したサンプル処理装置が利用されている。この装置は、サンプルとサンプル処理液との配合処理、この配合されたサンプルとサンプル処理液との反応促進処理、及び反応後のサンプルの分析処理等の一連のサンプル処理の流れを自動的に行う。このサンプル処理装置は径が極めて小さい配管チューブを含み、その中には、キャリア液が連続して流されている。サンプル処理装置は、配管チューブ内にサンプルとサンプル処理剤とを注入し、これをキャリア液で搬送しながら、当該配管チューブ内で上述の一連のサンプル処理を行う。一般的に、このようなサンプル処理装置では、サンプルとサンプル処理剤との配合流体をヒータで加熱することにより反応を促進させる。
【0004】
ここで、サンプルとサンプル処理液との反応に当たって、反応ムラを防止する上でサンプルとサンプル処理液とが均一に混ざり合っていることが望ましい。しかしながら、サンプルとサンプル処理液は径の小さな配管チューブ内で配合されるため、これらを均等に混ぜ合わせることは困難であった。また、化学合成やハイブリダイゼーションなどの反応系では、マイクロ波を照射することにより、反応が促進されることが知られているが、FIA法における効果的な照射方法がなかった。
【0005】
なお、下記特許文献1には、平面状の試薬展開面に試薬を導入してサンプルを試薬浸潤状態にし、それに対してマイクロ波を照射するサンプル処理装置が開示されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−206997号公報
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、新しい構造を有するサンプル処理装置を提供することにある。
【0008】
また、本発明の他の目的は、サンプルとサンプル処理剤との反応ムラを防止し、高精度なサンプル処理を実現するサンプル処理装置を提供することにある。
【0009】
また、本発明の他の目的は、細長いチューブ内および小さい配管チューブ内に収容されたサンプルおよびサンプル処理剤に、効果的に、均一にマイクロ波を照射するサンプル処理装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、サンプルにサンプル処理剤が配合された配合流体が滞留し又は通過する照射空間が導波通路内に形成され、前記照射空間内の前記配合流体に前記電磁波を照射する導波体と、前記照射空間に挿通され、内部に前記配合流体が配置されるチューブ体と、前記チューブ体における照射空間外の温度検出位置に設けられ、当該温度検出位置において前記配合流体の温度を検出する温度センサと、前記チューブ体に連結されたポンプと、前記ポンプを制御して、前記チューブ体内の前記配合流体の位置を調節する手段であって、電磁波照射時に前記配合流体を前記照射空間に配置し、温度検出時に前記配合流体を前記温度検出位置に配置する制御部と、を含むことを特徴とする。
【0011】
上記構成によれば、導波体中における導波通路内に照射空間が形成されており、配合流体は、この照射空間において直接電磁波にさらされる。したがって、配合流体に対して、エネルギ効率の高い電磁波照射ができ、例えばより低出力の発振器でサンプル処理ができる。ここで、導波通路を進行波が進行する構成であることが望ましい。この構成の場合、照射空間内における位置、或いは導波通路内の照射空間の位置によらず、配合流体は、進行する電磁波に当たる。したがって、配合流体が電磁波照射を受ける位置に影響を受けずに、電磁波が均一に照射され、サンプルとサンプル処理剤との反応ムラを防止できる。
【0012】
また、配合流体に電磁波が照射されることで、例えば、サンプルとサンプル処理剤とに含まれる粒子が直接振動され得る。これにより、例えば、よりサンプルとサンプル処理剤とが混ぜ合わされ、均一な混合物となる。したがって、例えば、サンプルとサンプル処理剤とが反応する構成である場合には、サンプルとサンプル処理剤との不十分な混合状態に起因する反応ムラを防止、或いは軽減できる。
【0013】
本発明の好適な態様では、前記照射空間に嵌め入れられ、内部に前記配合流体が入れられる流体処理部と、前記流体処理部内の配合流体の温度を検出する温度センサと、前記検出された配合流体の温度に基づいて、前記配合流体への前記電磁波の照射量を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。
【0014】
ここで、配合流体には、当該流体に温度変化を与える周波数帯の電磁波を利用し、望ましくはマイクロ波を利用する。配合流体は、照射空間に嵌め入れられた流体処理部に入れられ、制御部は、配合流体の温度に基づいて配合流体への電磁波照射量を制御する。したがって、例えば、サンプルとサンプル処理剤との反応がより促進される温度など、配合流体を適切な温度に保つことができる。なお、電磁波照射量の制御としては、例えば、導波体に供給される電磁波信号をON/OFF制御し、電磁波をパルス状に発生させる態様であってもよい。また、例えば、流体処理部が、照射空間外に突出した部分を有する構成とし、混合流体を当該突出部分と照射空間内へ物理的に移動させて電磁波照射量を制御する態様であってもよい。その他、例えば、照射空間に対して流体処理部を物理的に出し入れする態様であってもよい。ちなみに、流体処理部は、内部に配合流体が流され又は留置されるチューブ状部材が望ましいが、内部に配合流体を収容する容器等であってもよい。なお、この配合流体を構成するサンプルやサンプル処理剤は、例えば、液体、ビーズなどの微小な固体粒子の集合体、又はこれらの混合体等である。
【0015】
また、本発明の好適な態様では、前記照射空間に挿通され、内部に前記配合流体が配置されるチューブ体と、前記チューブ体に連結されたポンプと、前記ポンプを制御して、前記チューブ体内の前記配合流体の位置を調節し、前記配合流体を前記照射空間に配置する制御部と、を含むことを特徴とする。
【0016】
上記構成によれば、制御部は、ポンプを制御してチューブ体内の配合流体の位置を調節し、照射空間に配置する。これにより、例えば、照射空間内への配合流体の配置処理を容易に自動化できる。さらに、制御部が、例えば、ポンプを制御することによって、照射終了後の配合流体を照射空間から取り出す態様であれば、配合処理の配置処理と当該取り出し処理の一連工程を自動化できる。
【0017】
本発明の好適な態様では、前記制御部は、前記ポンプの吸引動作と吐出動作とを組み合わせ、前記配合流体を前記照射空間内に間欠的に配置させる間欠制御を行うことを特徴とする。これにより、配合流体に望ましいタイミングで電磁波を照射でき、配合流体への電磁波照射のタイミング制御を容易に実現できる。
【0018】
本発明の好適な態様では、前記配合流体の温度を検出する温度センサを含み、前記制御部は、前記検出された配合流体の温度に基づいて、前記間欠制御を行うことを特徴とする。なお、配合流体に照射する電磁波として、配合流体に温度変化をもたらす周波数帯のものを利用し、望ましくはマイクロ波を利用する。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態(以下、実施形態という)について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、本発明に係るサンプル処理装置が、FIA法の分析装置として機能する場合を例にとって説明する。このサンプル処理装置は、配管チューブを有し、液体状のサンプルと試薬とを配合して配合流体を生成する配合処理、この配合流体におけるサンプルとサンプル処理剤(試薬)との反応を促進させる反応促進処理、反応促進処理後にサンプルの分析に先立って実行される分析前処理、及びサンプルの分析を行う分析処理などで構成される一連のサンプル処理の流れを、この配管チューブ内に沿って、当該チューブ内において実行する。
【0020】
図1は、本サンプル処理装置において、主として、上記反応促進処理において機能する構成要素を概略的に示した図である。したがって、以下の説明では、上記配合処理が終了し、配管チューブ10内には、すでに混合流体12が注入されているものとする。
【0021】
発振器16は、制御部18の制御の下で交流信号である電磁波信号(高周波)を発生する。本実施形態では、発振器16は半導体発振器であり、例えば2450MHzの高周波を発生する。この電磁波信号は、マイクロ波ケーブル20を介して導波管14に供給される。
【0022】
導波管14は導体で形成された管状部材であり、内部に導波通路としての空間部が導波管14の伸長方向に沿って形成されている。導波管14に高周波が供給されるとこの空間部に電磁波が発生する。なお、本実施形態では、空間部でマイクロ波が発生するように、電磁波信号の周波数が調整されている。ここで、導波管14には、マイクロ波ケーブル22を介して、ダミーロード24が接続され、且つ、それぞれの間においてインピーダンス整合がなされている。したがって、導波管14内には、マイクロ波ケーブル20側からマイクロ波ケーブル22側に向かって進行波が進行する良好な進行波状態が形成される。さらに、図2を利用して説明を続ける。
【0023】
本実施形態の導波管14は、長方形断面を有する方形導波管であり、その一方端14aと他方端14bは塞がれている。なお、本実施形態では、例えば横幅及び縦幅(厚さ)がそれぞれ100mm及び60mmの方形導波管を採用しており、その長さは、例えば2450MHzのマイクロ波が共振する長さに設定されている。導波管14の上面26における一方端14a側及び他方端14b側には、それぞれ入力端子としての接栓28及び出力端子としての接栓30が設けられており、導波管14は、接栓28及び30を介して、マイクロ波ケーブル20及び22と接続されている。導波管14の中央付近における上面26及び下面32には、円形状の開口34及び36が形成されており、それぞれ内部の空間部と連通している。
【0024】
図3に本実施形態における導波管14の断面の一部を拡大した図を示す。ここで、開口34及び36の相対的位置に関しては、開口34の中心を通る上面26に対する法線を仮想的に想定した場合、この法線上に開口36の中心が位置するように開口34及び36がそれぞれ配置されている。本実施形態において、開口34及び36の径は共に3mmである。ここで、これらの開口34及び36の径はマイクロ波の波長に比べて極めて小さい。したがって、開口34及び36からのマイクロの漏洩は生じない、或いは無視できる程度である。したがって、導波管14内にマイクロが発生しても、周りの部材など周辺に電磁波の影響を与えてしまうことを防ぐことができるとともに、電磁波エネルギーの不用意な損失を防ぐことができる。
【0025】
空間部38内には、図中二点鎖線で示された照射空間40が設けられている。この照射空間40は、空間部38において開口34と開口36に接続する円筒状の空間である。実際の装置では、この開口34及び36を介して、この照射空間40に配管チューブ10(図2参照)が挿通される。したがって、この照射空間40内に配置された配管チューブ10の部位には、空間部38を図中矢印方向に進行する電磁波42が照射され、電磁波42は、当該部位を透過して進行する。なお、図中の破線は、導波管14内(空間部38)で発生する電磁波42を概略的に表したものである。
【0026】
図1に戻り説明を続ける。配管チューブ(キャピラリー)10は、径の小さなカテーテル状の部材であり、本実施形態では、内径及び外径がそれぞれ2mm及び3mmである。配管チューブ10は、導波管14を貫通して配置され、照射空間40に挿通されている。配管チューブ10は、配合流体12を照射空間40に導入する導入路として機能するとともに、照射空間40から配合流体12を排出する排出路として機能する。また、配管チューブ10における照射空間40に嵌め入れられている部位では、電磁波を透過させて、配合流体12にその電磁波を照射させる。なお、本実施形態における配管チューブ10は、シリコンチューブであるが、これに限らず、電磁波を透過させる材質で形成されたチューブであればよい。
【0027】
この細径の配管チューブ10内では、配合流体12が流体の層を形成する。この配合流体12の流体層の両側には、例えばバッファ液や水などのキャリア液が当該流体層に隣接して充填されている。
【0028】
キャリア液タンク44には、キャリア液が貯留されている。ポンプ46は、キャリア液タンク44と接続されているとともに配管チューブ10と接続されている。ポンプ46は、制御部18内のポンプ制御部18aの制御に基づいて、キャリア液タンク44内のキャリア液を配管チューブ10内に吐出(供給)する。また、配管チューブ10内のキャリア液を吸引し(引き抜き)てキャリア液タンク44に排出する。これらのポンプ46の吸引動作と吐出動作により、配合流体12は、圧力伝達媒体として機能するキャリア液により搬送されて、配管チューブ10内をその伸長方向に沿って移動する。
【0029】
移動液量検出部48は、吸引動作や吐出動作に伴って、配管チューブ10内に対して供給され、又は引き抜かれるキャリア液の液量、すなわち配管チューブ10とキャリア液タンク44との間におけるキャリア液の移動量を検出し、その検出結果を制御部18aに出力する。制御部18aは、この移動量に基づいて配管チューブ10内における配合流体12の配置位置を調整し、例えば、配合流体12を照射空間40内に位置決めし、また照射空間40内に配置されていた配合流体12を導波管14の外に位置決めする。
【0030】
温度センサ44は、配管チューブ10内における配合流体12の温度を検出し、この検出結果を制御部18内の照射制御部18bに出力する。ここで、配合流体12は、照射空間40内に配置されることでマイクロ波にさらされ、温度が上昇する。一般的に、配合流体12を構成するサンプルと試薬との反応においては、反応が最も促進される等、反応に適した最適温度又は最適温度帯域が存在する。制御部18bは、検出された配合流体12の温度に基づいて、配合流体12が当該最適温度又は最適温度帯域に維持されるように、間欠的に配合流体12を照射空間40内に配置させる間欠制御を行う。
【0031】
ちなみに、本実施形態における温度センサ44は、図2に示されるように、導波管14よりも上流側に、配管チューブ10の外側表面に導波管14から離間配置されている。配管チューブ10内には、温度センサ44と隣接する温度検出領域50が設けられており、配合流体12は、この温度検出領域50に配置されることにより、温度検出が行われる。なお、温度センサ44は、照射空間40(図1参照)内に配置された配管チューブ10表面等に設けて、電磁波を浴びている状態の配合流体12を直接検出する構成でもよい。この構成の場合、温度センサ44には、電磁波の影響を防御する構成を付することが望ましい。
【0032】
次に、反応促進処理での本サンプル処理装置の動作について図2を参照しながら説明する。なお、反応促進処理に先立って、配管チューブ10の上流側において、所望の配合処理ユニットが、サンプルと試薬をそれぞれ別々に配管チューブ10内に注入し、配合流体12の流体層を生成する。
【0033】
ポンプ46(図1参照)が吐出動作し、この配合流体12の上流側にキャリア液を供給する。本実施形態では、この上流側のキャリア液が配合流体12と直接隣接するように供給されるが、配合流体12とこのキャリア液との間に空気層を配置させる構成であってもよい。なお、配合流体12の下流側にもキャリア液が充填されており、本実施形態ではこの配合流体12と直接隣接している。
【0034】
配合流体12の上流側にキャリア液が供給されることで、配合流体12は、下流側へ移動し、導波管14内(照射空間40)に配置される。なお、導波管14内への配置に先立って、温度検出領域50において、配合流体12の温度を検出し、このマイクロ波照射前に検出された当該温度を、後述する配合流体12へのマイクロ波の照射における間欠制御に利用してもよい。
【0035】
配合流体12の上流側にキャリア液が供給されると、配合流体12は、導波管14に向けて下流側へ移動する。なお、この移動の際に、温度検出領域50において配合流体12の温度を検出し、このマイクロ波照射直前における配合流体12の温度を後述のマイクロ波照射量の制御に利用してもよい。
【0036】
配合流体12は、図4に示されるように、照射空間40内において位置決めされ、停止する。なお、本実施形態では、配管チューブ10の伸長方向における配合流体12の流体層の幅は、鉛直方向における照射空間40の幅(厚さ)以下に設定されている。
【0037】
次に、導波管14に高周波が供給され、導波管14内に2450MHzのマイクロ波42が発生し、進行波として図中矢印方向に進行する。これにより、サンプルや試薬を構成する微小粒子が共振し、サンプルと試薬とがより積極的に混合して均一に混ざり合う。したがって、サンプルの反応ムラが防止され、また、マイクロ波の照射により、配合流体12の温度が上昇し反応が促進される。なお、図中の破線は、導波管14内(空間部38)で発生する電磁波42を概略的に表したものである。
【0038】
制御部18(図1参照)は、所望のプログラムに基づいて、配合流体12を所定期間(照射期間)留置した後、ポンプ46に吸引動作させて、配管チューブ10内のキャリア液を所定量抜き取らせる。これにより、配合流体12は、上流側に移動し、照射空間40の外に待避される。制御部18は、配合流体12を照射空間40外に所定期間(待避期間)留置させた後、ポンプ46に吐出動作させて、配管チューブ10内に所定量のキャリア液を注入させる。これにより、配合流体12が照射空間40内に位置決めされ、上述と同様にマイクロ波の照射を受ける。制御部18は、このようなポンプ46の吸引動作と吐出動作とを組み合わせ、配合流体12を照射空間40内に間欠的に配置する間欠制御を行う。なお、本実施形態では、配合流体12を導波管14の上流側に待避させているが、下流側に待避させてもよい。また、上流側と下流側の待避を組み合わせてもよい。
【0039】
ここで、制御部18は、この間欠制御において、必要に応じて配合流体12を温度検出領域50に配置させ、これによって検出された配合流体12の温度に基づいて照射期間や待避期間を調整し、最適温度又は最適温度帯域に配合流体12が保たれるように、配合流体12への電磁波照射量を制御する。
【0040】
間欠制御が終了した後、配管チューブ10内にキャリア液が供給され、導波管14の下流側に配置された上記分析前処理や上記分析処理を行うユニットへ当該配合流体12が移動し、所望の処理を受ける。なお、この配合流体12の上流側には、キャリア液の層を介して次々とサンプルと試薬とが供給され、互いにキャリア液層で隔離された複数の配合流体が生成される。これら複数の配合流体に対しても上記間欠制御が行われ、上述と同様の反応促進処理がなされた後、分析前処理や分析処理が行われる。
【0041】
なお、本実施形態では、導波管14(照射空間40)内で直接配合流体12に電磁波を照射する構成のため、低出力の発振器14(図1参照)として半導体発振器が利用されている。ここで、この半導体発振器は、様々な周波数の電磁波信号を発生でき、例えば、導波管14における固有周波数の整数倍の周波数(共振周波数)の電磁波を空間部38に発生させることができる。したがって、制御部18aが発振器14を制御し、例えば配合流体12の温度に基づいて、進行波の周波数を異なる共振周波数に切換え、配合流体12に照射してもよい。また、この周波数切換え制御を上記間欠制御と組み合わせてもよい。
【0042】
本実施形態のサンプル処理装置は、配合流体12に進行波を照射する構成であるが、定在波を利用してもよい。この場合、上記実施形態と同様に、例えば、配管チューブ10が導波管14に対して直交するように貫通した構成であることが望ましい。この場合には、配管チューブ10の径が小さいため、当該チューブ10内での径方向における位置の違いによって、反応の進み具合等に実質的な差異が生じることがない。したがって、電磁波照射に伴う反応ムラを防止、或いは軽減できる。
【0043】
以上の実施形態におけるサンプル処理装置では、配管チューブ10の伸長方向における配合流体層の幅が、鉛直方向における照射空間40の幅以下に設定されている場合について説明した。これに対し、この照射空間40の幅よりも配合流体層の幅が広い場合について説明する。この場合、制御部18は、例えば、配管チューブ10内に一定速度でキャリア液を供給させて、配合流体12の一端から他端までを照射空間40に潜らせ、配合流体12を電磁波42でスキャンさせればよい。また、このスキャン照射を例えば複数回往復させて配合流体12に電磁波42を照射させてもよい。
【0044】
以上の実施形態では、例えば、複数の配合流体12が、進行波にさらされ、あるいは、同一の電磁波分布を有する照射空間40に配置されるため、例えば、常に安定した反応結果を得ることができ、同一種類の配合流体12においては、再現性の高い反応処理を実現することができる。
【0045】
ちなみに、単一の導波管14に対して複数の配管チューブ10を設けてもよい。この構成において電磁波照射に定在波を利用する場合では、定在波における位相が同一である位置に各配管チューブ10を配置することが望ましい。これにより、配管チューブ10によって反応促進の程度に差異が生じることを防ぐことができる。また、上述の実施形態では、導波管14を利用する場合を例にとって説明したが、例えば、導波体としてストリップラインやマイクロストリップライン等を用いてもよい。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、新しい構造を有するサンプル処理装置を提供することにある。
【0047】
また、本発明の他の目的は、サンプルとサンプル処理剤との反応ムラを防止し、高精度なサンプル処理を実現するサンプル処理装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るサンプル処理装置において、主に反応促進処理において機能する構成要素を概略的に示した図である。
【図2】 本実施形態における導波管と、当該導波管に設けられた配管チューブ等の周辺部材が示された図である。
【図3】 本実施形態における導波管の構造を説明する概略図である。
【図4】 図2に示される導波管において、その照射空間に配合流体が配置されている状態を概略的に示す図である。
【符号の説明】
10 配管チューブ、12 配合流体、14 導波管。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample processing apparatus that irradiates a mixed liquid (mixed fluid) of a sample and a sample processing liquid (sample processing agent) with electromagnetic waves.
[0002]
[Prior art and its problems]
In fields such as biochemistry, when a sample such as a biological tissue piece is chemically analyzed, a process of reacting the sample with a sample treatment agent such as a reagent is performed prior to the analysis. In this reaction treatment, for example, a sample treatment agent is dropped on a sample attached to a slide glass, and the sample treatment agent is infiltrated into the sample. It is known that the reaction is promoted by irradiating the sample infiltrated with the sample treatment agent with microwaves. Generally, the microwave is applied to the slide glass using a microwave oven for reaction treatment. Irradiating. This reaction processing microwave oven has the same configuration as the food microwave oven. Therefore, the electromagnetic field distribution in the space portion is non-uniform, causing a problem that uneven reaction occurs in the sample. In addition, since the microwave propagates in the air inside the cavity and is irradiated to the specimen, for example, the energy efficiency in the microwave irradiation to the specimen is low, and the microwave having a higher output than that originally required for the reaction process. I needed an oscillator.
[0003]
On the other hand, in the field of biochemistry and the like, a sample processing apparatus adopting a flow injection analysis method (FIA method) is used as a means for performing chemical analysis of a fluid specimen (sample) such as blood and urine easily and quickly. ing. This apparatus automatically performs a series of sample processing flows such as a mixing process of a sample and a sample processing liquid, a reaction promoting process between the mixed sample and the sample processing liquid, and an analysis process of the sample after the reaction. . This sample processing apparatus includes a piping tube having a very small diameter, in which a carrier liquid is continuously flowed. The sample processing apparatus injects a sample and a sample processing agent into a piping tube, and performs the above-described series of sample processing in the piping tube while transporting this with a carrier liquid. In general, in such a sample processing apparatus, a reaction is promoted by heating a fluid mixture of a sample and a sample processing agent with a heater.
[0004]
Here, in the reaction between the sample and the sample processing solution, it is desirable that the sample and the sample processing solution are uniformly mixed in order to prevent uneven reaction. However, since the sample and the sample processing solution are blended in a small-diameter piping tube, it is difficult to mix them evenly. In reaction systems such as chemical synthesis and hybridization, it is known that the reaction is promoted by irradiation with microwaves, but there is no effective irradiation method in the FIA method.
[0005]
Patent Document 1 below discloses a sample processing apparatus that introduces a reagent into a planar reagent development surface to bring the sample into a reagent infiltrated state and irradiates the sample with microwaves.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-206997
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a sample processing apparatus having a new structure.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a sample processing apparatus that prevents uneven reaction between a sample and a sample processing agent and realizes highly accurate sample processing.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a sample processing apparatus for effectively and uniformly irradiating a sample and a sample processing agent accommodated in an elongated tube and a small piping tube with a microwave.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a waveguide body in which an irradiation space in which a mixed fluid in which a sample processing agent is mixed with a sample stays or passes is formed in a waveguide, and the mixed fluid in the irradiation space is irradiated with the electromagnetic wave. And a tube body that is inserted into the irradiation space and in which the compounded fluid is disposed, and is provided at a temperature detection position outside the irradiation space in the tube body, and detects the temperature of the compounded fluid at the temperature detection position. A temperature sensor, a pump connected to the tube body, and a means for controlling the pump to adjust the position of the compounded fluid in the tube body, and arranging the compounded fluid in the irradiation space during electromagnetic wave irradiation And a control unit that arranges the blended fluid at the temperature detection position during temperature detection .
[0011]
According to the above configuration, an irradiation space is formed in the waveguide path in the waveguide, and the compounded fluid is directly exposed to electromagnetic waves in the irradiation space. Therefore, it is possible to irradiate the blended fluid with electromagnetic energy with high energy efficiency, and for example, it is possible to perform sample processing with a lower output oscillator. Here, it is desirable that the traveling wave travels through the waveguide. In the case of this configuration, the mixed fluid hits the traveling electromagnetic wave regardless of the position in the irradiation space or the position of the irradiation space in the waveguide. Therefore, electromagnetic waves are uniformly irradiated without being affected by the position where the blended fluid is subjected to electromagnetic wave irradiation, and reaction unevenness between the sample and the sample processing agent can be prevented.
[0012]
Further, by irradiating the blended fluid with electromagnetic waves, for example, particles contained in the sample and the sample processing agent can be directly vibrated. Thereby, for example, the sample and the sample processing agent are further mixed to form a uniform mixture. Therefore, for example, in the case where the sample and the sample processing agent are configured to react with each other, it is possible to prevent or reduce reaction unevenness due to insufficient mixing of the sample and the sample processing agent.
[0013]
In a preferred aspect of the present invention, a fluid processing unit that is fitted in the irradiation space and into which the blended fluid is placed, a temperature sensor that detects a temperature of the blended fluid in the fluid processing unit, and the detected blending And a control unit that controls the amount of the electromagnetic wave applied to the blended fluid based on the temperature of the fluid.
[0014]
Here, for the blended fluid, electromagnetic waves in a frequency band that gives a temperature change to the fluid are used, and preferably microwaves are used. The blended fluid is put into a fluid processing unit fitted in the irradiation space, and the control unit controls the electromagnetic wave irradiation amount to the blended fluid based on the temperature of the blended fluid. Therefore, for example, the compounded fluid can be maintained at an appropriate temperature, such as a temperature at which the reaction between the sample and the sample processing agent is further promoted. In addition, as control of electromagnetic wave irradiation amount, the aspect which ON / OFF-controls the electromagnetic wave signal supplied to a waveguide body, and generates an electromagnetic wave in a pulse form, for example may be sufficient. Further, for example, the fluid processing unit may be configured to have a portion protruding outside the irradiation space, and the electromagnetic wave irradiation amount may be controlled by physically moving the mixed fluid into the protruding portion and the irradiation space. . In addition, for example, a mode in which the fluid processing unit is physically taken in and out of the irradiation space may be employed. Incidentally, the fluid processing unit is preferably a tubular member in which the compounded fluid is flowed or placed therein, but may be a container or the like that stores the compounded fluid therein. In addition, the sample and sample processing agent which comprise this compounding fluid are the aggregate | assembly of these solid particles, such as a liquid and a bead, or these mixtures, for example.
[0015]
Further, in a preferred aspect of the present invention, a tube body that is inserted into the irradiation space and in which the compounded fluid is disposed, a pump connected to the tube body, and the pump is controlled to control the pump body. And a control unit that adjusts the position of the blended fluid and places the blended fluid in the irradiation space.
[0016]
According to the said structure, a control part controls a pump, adjusts the position of the mixing fluid in a tube body, and arrange | positions it in irradiation space. Thereby, for example, the arrangement process of the blended fluid in the irradiation space can be easily automated. Furthermore, if the control unit is, for example, an aspect that takes out the blended fluid after completion of irradiation from the irradiation space by controlling the pump, the arrangement process of the blending process and the series of steps of the fetching process can be automated.
[0017]
In a preferred aspect of the present invention, the control unit combines the suction operation and the discharge operation of the pump, and performs intermittent control in which the blended fluid is intermittently arranged in the irradiation space. Thereby, it is possible to irradiate the mixed fluid with electromagnetic waves at a desired timing, and it is possible to easily realize timing control of electromagnetic wave irradiation to the mixed fluid.
[0018]
In a preferred aspect of the present invention, the apparatus includes a temperature sensor that detects a temperature of the blended fluid, and the control unit performs the intermittent control based on the detected temperature of the blended fluid. In addition, as an electromagnetic wave irradiated to the blended fluid, a frequency band that causes a temperature change in the blended fluid is used, and preferably a microwave is used.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment (hereinafter referred to as an embodiment) of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the sample processing apparatus according to the present invention functions as an analysis apparatus of the FIA method will be described as an example. This sample processing apparatus has a piping tube, a mixing process for generating a mixing fluid by mixing a liquid sample and a reagent, and a reaction for promoting the reaction between the sample and the sample processing agent (reagent) in the mixing fluid. A series of sample processing flows consisting of an acceleration process, a pre-analysis process that is performed prior to the analysis of the sample after the reaction acceleration process, and an analysis process that performs the sample analysis, etc. Run in the tube.
[0020]
FIG. 1 is a diagram schematically showing components that function mainly in the reaction promotion process in the sample processing apparatus. Therefore, in the following description, it is assumed that the blending process is finished and the mixed fluid 12 has already been injected into the piping tube 10.
[0021]
The
[0022]
The waveguide 14 is a tubular member formed of a conductor, and a space portion as a waveguide path is formed along the extending direction of the waveguide 14. When a high frequency is supplied to the waveguide 14, an electromagnetic wave is generated in this space portion. In the present embodiment, the frequency of the electromagnetic wave signal is adjusted so that a microwave is generated in the space. Here, a
[0023]
The waveguide 14 of the present embodiment is a rectangular waveguide having a rectangular cross section, and one
[0024]
FIG. 3 shows an enlarged view of a part of the cross section of the waveguide 14 in the present embodiment. Here, regarding the relative positions of the
[0025]
In the space 38, an irradiation space 40 indicated by a two-dot chain line in the drawing is provided. The irradiation space 40 is a cylindrical space connected to the opening 34 and the
[0026]
Returning to FIG. The piping tube (capillary) 10 is a catheter-like member having a small diameter, and in this embodiment, the inner diameter and the outer diameter are 2 mm and 3 mm, respectively. The piping tube 10 is disposed through the waveguide 14 and is inserted into the irradiation space 40. The piping tube 10 functions as an introduction path for introducing the blended fluid 12 into the irradiation space 40 and functions as a discharge path for discharging the blended fluid 12 from the irradiation space 40. Moreover, in the site | part currently inserted in the irradiation space 40 in the piping tube 10, electromagnetic waves are permeate | transmitted and the mixed fluid 12 is irradiated with the electromagnetic waves. In addition, although the piping tube 10 in this embodiment is a silicon tube, it should just be a tube formed with the material which permeate | transmits electromagnetic waves not only in this.
[0027]
In the small-diameter piping tube 10, the blended fluid 12 forms a fluid layer. Both sides of the fluid layer of the blended fluid 12 are filled with a carrier liquid such as buffer liquid or water adjacent to the fluid layer.
[0028]
A carrier liquid is stored in the
[0029]
The moving liquid
[0030]
The
[0031]
Incidentally, as shown in FIG. 2, the
[0032]
Next, the operation of this sample processing apparatus in the reaction promotion process will be described with reference to FIG. Prior to the reaction promotion process, on the upstream side of the piping tube 10, a desired blending processing unit separately injects the sample and the reagent into the piping tube 10 to generate a fluid layer of the blended fluid 12.
[0033]
The pump 46 (see FIG. 1) performs a discharge operation to supply the carrier liquid to the upstream side of the blended fluid 12. In the present embodiment, the upstream carrier liquid is supplied so as to be directly adjacent to the blended fluid 12, but an air layer may be arranged between the blended fluid 12 and the carrier liquid. In addition, the carrier liquid is also filled on the downstream side of the blended fluid 12, and in the present embodiment, it is directly adjacent to the blended fluid 12.
[0034]
By supplying the carrier liquid to the upstream side of the blended fluid 12, the blended fluid 12 moves to the downstream side and is disposed in the waveguide 14 (irradiation space 40). Prior to the placement in the waveguide 14, the temperature of the blended fluid 12 is detected in the temperature detection region 50, and the temperature detected before the microwave irradiation is detected by the micro-tube to the blended fluid 12 described later. It may be used for intermittent control in wave irradiation.
[0035]
When the carrier liquid is supplied to the upstream side of the blended fluid 12, the blended fluid 12 moves downstream toward the waveguide 14. In this movement, the temperature of the blended fluid 12 may be detected in the temperature detection region 50, and the temperature of the blended fluid 12 immediately before the microwave irradiation may be used for controlling the microwave irradiation amount described later.
[0036]
The blending fluid 12 is positioned and stopped in the irradiation space 40 as shown in FIG. In the present embodiment, the width of the fluid layer of the blended fluid 12 in the extending direction of the piping tube 10 is set to be equal to or less than the width (thickness) of the irradiation space 40 in the vertical direction.
[0037]
Next, a high frequency is supplied to the waveguide 14, and a 2450 MHz microwave 42 is generated in the waveguide 14 and travels in the direction of the arrow in the figure as a traveling wave. Thereby, the microparticles constituting the sample and the reagent resonate, and the sample and the reagent are more positively mixed and uniformly mixed. Therefore, uneven reaction of the sample is prevented, and the temperature of the blended fluid 12 rises and the reaction is promoted by microwave irradiation. In addition, the broken line in a figure represents roughly the electromagnetic wave 42 which generate | occur | produces in the waveguide 14 (space part 38).
[0038]
Based on a desired program, the control unit 18 (see FIG. 1) retains the blended fluid 12 for a predetermined period (irradiation period), and then causes the
[0039]
Here, in this intermittent control, the
[0040]
After the intermittent control is completed, the carrier fluid is supplied into the piping tube 10, and the blended fluid 12 moves to the unit that performs the pre-analysis process and the analysis process arranged on the downstream side of the waveguide 14. Receive processing. The sample and the reagent are successively supplied via the carrier liquid layer to the upstream side of the blended fluid 12, and a plurality of blended fluids separated from each other by the carrier liquid layer are generated. The intermittent control is also performed for the plurality of blended fluids, and after the same reaction promotion process as described above is performed, a pre-analysis process and an analysis process are performed.
[0041]
In the present embodiment, a semiconductor oscillator is used as the low-power oscillator 14 (see FIG. 1) because of the configuration in which the compounded fluid 12 is directly irradiated with electromagnetic waves in the waveguide 14 (irradiation space 40). Here, the semiconductor oscillator can generate an electromagnetic wave signal having various frequencies. For example, the semiconductor oscillator can generate an electromagnetic wave having a frequency (resonance frequency) that is an integral multiple of the natural frequency in the waveguide 14 in the space portion 38. Therefore, the control unit 18a may control the oscillator 14 to switch the traveling wave frequency to a different resonance frequency based on the temperature of the blended fluid 12, for example, and irradiate the blended fluid 12. Further, this frequency switching control may be combined with the intermittent control.
[0042]
Although the sample processing apparatus of this embodiment is a structure which irradiates a traveling wave to the mixing | blending fluid 12, you may utilize a standing wave. In this case, similarly to the above-described embodiment, for example, it is desirable that the piping tube 10 is configured to penetrate so as to be orthogonal to the waveguide 14. In this case, since the diameter of the piping tube 10 is small, there is no substantial difference in the progress of the reaction due to the difference in position in the radial direction within the tube 10. Therefore, the reaction unevenness accompanying electromagnetic wave irradiation can be prevented or reduced.
[0043]
In the sample processing apparatus in the above embodiment, the case where the width of the blended fluid layer in the extending direction of the piping tube 10 is set to be equal to or smaller than the width of the irradiation space 40 in the vertical direction has been described. On the other hand, the case where the width | variety of a combination fluid layer is wider than the width | variety of this irradiation space 40 is demonstrated. In this case, for example, the
[0044]
In the above embodiment, for example, since the plurality of blended fluids 12 are exposed to traveling waves or arranged in the irradiation space 40 having the same electromagnetic wave distribution, for example, a stable reaction result can always be obtained. In the same type of blended fluid 12, a highly reproducible reaction process can be realized.
[0045]
Incidentally, a plurality of piping tubes 10 may be provided for a single waveguide 14. In this configuration, when a standing wave is used for electromagnetic wave irradiation, it is desirable to arrange each piping tube 10 at a position where the phase of the standing wave is the same. Thereby, it is possible to prevent the piping tube 10 from causing a difference in the degree of reaction promotion. In the above-described embodiment, the case where the waveguide 14 is used has been described as an example. However, for example, a stripline, a microstripline, or the like may be used as the waveguide.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, a sample processing apparatus having a new structure is provided.
[0047]
Another object of the present invention is to provide a sample processing apparatus that prevents uneven reaction between a sample and a sample processing agent and realizes highly accurate sample processing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing components that function mainly in a reaction promoting process in a sample processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a waveguide in the present embodiment and peripheral members such as a piping tube provided in the waveguide.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the structure of a waveguide in the present embodiment.
4 is a diagram schematically showing a state in which a compounded fluid is arranged in the irradiation space in the waveguide shown in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
10 piping tube, 12 compounding fluid, 14 waveguide.
Claims (3)
前記照射空間に挿通され、内部に前記配合流体が配置されるチューブ体と、
前記チューブ体における照射空間外の温度検出位置に設けられ、当該温度検出位置において前記配合流体の温度を検出する温度センサと、
前記チューブ体に連結されたポンプと、
前記ポンプを制御して、前記チューブ体内の前記配合流体の位置を調節する手段であって、電磁波照射時に前記配合流体を前記照射空間に配置し、温度検出時に前記配合流体を前記温度検出位置に配置する制御部と、
を含むことを特徴とするサンプル処理装置。An irradiation space in which a mixed fluid in which a sample treatment agent is mixed in a sample stays or passes is formed in a waveguide path, and the waveguide irradiates the electromagnetic wave to the mixed fluid in the irradiation space ;
A tube body that is inserted into the irradiation space and in which the blended fluid is disposed;
A temperature sensor provided at a temperature detection position outside the irradiation space in the tube body, and detecting the temperature of the blended fluid at the temperature detection position;
A pump connected to the tube body;
A means for controlling the pump to adjust the position of the compounded fluid in the tube body, wherein the compounded fluid is disposed in the irradiation space during electromagnetic wave irradiation, and the compounded fluid is brought to the temperature detection position during temperature detection. A control unit to be arranged;
Sample processing apparatus which comprises a.
前記制御部は、前記ポンプの吸引動作と吐出動作とを組み合わせ、前記配合流体を前記照射空間内に間欠的に配置させる間欠制御を行うことを特徴とするサンプル処理装置。The sample processing apparatus according to claim 1 ,
The said control part combines the suction operation and discharge operation of the said pump, and performs the intermittent control which arrange | positions the said mixing fluid intermittently in the said irradiation space, The sample processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、前記検出された配合流体の温度に基づいて、前記間欠制御を行うことを特徴とするサンプル処理装置。The sample processing apparatus according to claim 2 , wherein
The sample processing apparatus, wherein the control unit performs the intermittent control based on the detected temperature of the blended fluid.
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