JP4391790B2 - Chip usage and inspection chip - Google Patents
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Description
本発明は、対象成分を含む試料が導入されたチップの使用方法及び対象成分を検査するための検査チップに関するものである。 The present invention relates to a method of using a chip into which a sample containing a target component has been introduced and a test chip for testing the target component.
肝臓・胆道系疾患やアルコール性肝障害を診断し、その治療経過を観察するため、肝臓、腎臓、膵臓などで活動している酵素やその生成物を血液中から採取して濃度測定する生化学検査が広く実施されている。このような生化学検査を行うための装置として、採取した血液から血清または血漿を分離してチップ外部に取り出し、その血清または血漿の濃度、pHなどを定量できるヘルスケアデバイスが開示されている(特許文献1〜5参照)。
Biochemistry that measures the concentration of enzymes and their products that are active in the liver, kidneys, pancreas, etc., in order to diagnose liver and biliary tract diseases and alcoholic liver disorders and observe the treatment Inspection is widely conducted. As an apparatus for performing such a biochemical test, a health care device capable of separating serum or plasma from collected blood and taking it out of the chip and quantifying the concentration, pH, etc. of the serum or plasma is disclosed (
また、遠心力によりキャピラリを介して試料測定手段に試料を導入し、秤量された試料を試薬と混合する試料処理カードが開示されている(特許文献6参照)。同様に、遠心力を利用して生体試料等の分離・正確な秤量ができるマイクロ分析装置が開示されている(特許文献7参照)。
しかし、特許文献1〜5に記載のヘルスケアデバイスでは、採取した試料から対象成分を分離できるが、対象成分の分離及び秤量を同一チップ内で一括して行うことができない。よって、分離かつ秤量するためには、分離装置で対象成分を分離した後、対象成分を分離装置から取り出して秤量装置に導入する必要がある。そのため、対象成分の分離、正確な秤量などの作業が同一のチップ内において一連に行われず煩雑となっている。また、特許文献6に記載の試料処理カードでは、対象成分の秤量はできるが、対象成分の試料からの分離及び秤量を一括して行うことができない。さらに、特許文献7に記載のマイクロ分析装置においては、遠心分離された流体の流出を防ぐために、所定位置に設けられたWAXバルブを除去しなければならない、そして、バルブを除去後、流体を流出させることにより秤量する。そのため、特許文献7に記載のマイクロ分析装置には、WAXバルブを設ける必要がある。また、このWAXバルブを除去するために、赤外線などの熱を加える必要があるため、温度制御が必要であり煩雑である。さらに、WAXバルブが溶融、溶解して試料と混合された場合には、対象成分が汚染され、対象成分の正確な秤量や定量ができなくなる。
However, in the health care devices described in
そこで、本発明は、対象成分を含む試料が導入されたチップにおいて、分離・秤量を一括かつ簡便に行うことができるチップの使用方法を提供することを目的とする。
また、分離・秤量を一括かつ簡便に行うことができる検査チップを提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method of using a chip that can be separated and weighed easily and collectively in a chip into which a sample containing a target component has been introduced.
Moreover, it aims at providing the test | inspection chip which can perform separation and weighing collectively and simply.
本願第1発明は、上記の課題を解決するために、試薬を保持する試薬溜と、前記試薬溜及び前記秤量管に連結する混合部と有し、対象成分を含む試料が導入されるチップの使用方法であって、前記チップを所定の回転軸を中心に回転させて前記試料から対象成分を遠心分離する分離ステップと、前記対象成分を所定の容積を有する秤量管に導入する対象成分導入ステップと、前記回転軸を中心に前記チップを再度回転させ、前記秤量管に導入された対象成分を取り出しつつ秤量する秤量ステップと、前記チップを前記回転軸を中心に回転させて前記試薬溜から前記混合部に前記試薬を導入する試薬導入ステップと、
前記チップを前記回転軸を中心に回転させて、前記秤量ステップにおいて秤量・採取された対象成分を前記混合部に導入し、前記試薬と混合する混合ステップとを含むチップの使用方法を提供する。
In order to solve the above problems, the first invention of the present application has a reagent reservoir for holding a reagent, a mixing section connected to the reagent reservoir and the weighing tube, and a chip into which a sample containing a target component is introduced. A method of use, wherein a separation step of centrifuging the target component from the sample by rotating the chip around a predetermined rotation axis, and a target component introduction step of introducing the target component into a weighing tube having a predetermined volume A weighing step in which the tip is rotated again around the rotating shaft, and the target component introduced into the weighing tube is weighed out, and the tip is rotated around the rotating shaft to move the tip from the reagent reservoir. A reagent introduction step for introducing the reagent into the mixing section;
There is provided a method of using a chip including a mixing step of rotating the chip around the rotation axis, introducing the target component weighed and collected in the weighing step into the mixing unit, and mixing with the reagent .
分離ステップにおいて、所定の回転軸を中心にチップを回転することにより試料から対象成分を分離する。次に対象成分導入ステップにおいてこの分離された対象成分を秤量管内に導入する。さらに、秤量ステップにおいて、秤量管内を満たした対象成分は、再び同一の回転軸を中心にチップを回転することにより秤量管から取り出され秤量される。よって、上記の使用方法を用いることにより、試料中の対象成分の分離及び秤量を一括かつ簡便に行うことができる。このとき、秤量管に導入された対象成分は、秤量管の容積により秤量され取り出されるため、対象成分を正確に秤量することができる。また、分離ステップ及び秤量ステップにおけるチップの回転軸は同一であるため、対象成分の分離及び秤量ステップにおけるチップの取り扱いが容易である。さらに、回転軸が1つであるため、チップの設計が容易であり、チップの小型化を図ることができる。 In the separation step, the target component is separated from the sample by rotating the chip around a predetermined rotation axis. Next, in the target component introduction step, the separated target component is introduced into the weighing tube. Further, in the weighing step, the target component that fills the weighing tube is taken out from the weighing tube and weighed by rotating the tip around the same rotation axis again. Therefore, by using the above usage method, the target components in the sample can be separated and weighed easily and collectively. At this time, the target component introduced into the weighing tube is weighed and taken out by the volume of the weighing tube, so that the target component can be accurately weighed. Moreover, since the rotation axis of the chip in the separation step and the weighing step is the same, the chip is easily handled in the separation of the target component and the weighing step. Furthermore, since there is one rotating shaft, the chip design is easy and the chip can be miniaturized.
分離ステップ及び秤量ステップと同一の回転軸を中心とする回転により試薬を混合部に導入する。また、分離、秤量された対象成分を、分離ステップ及び秤量ステップと同一の回転軸を中心とする回転により混合部に導入し、試薬と混合する。上記の使用方法を用いることにより、試料中の対象成分の分離、秤量及び試薬との混合を一括かつ簡便に行うことができる。このとき、対象成分は正確に秤量されているため、試薬と対象成分とが所望の混合比の混合物質を得ることができる。また、分離ステップ、試薬導入ステップ及び混合ステップにおけるチップの回転軸は同一であるため、上記ステップを連続して行う際のチップの取り扱いが容易である。このように回転軸が1つであると、チップの設計が容易であり、チップの小型化を図ることができる。またチップが載置される回転装置などの装置の小型化も図ることができる。 The reagent is introduced into the mixing unit by rotation about the same rotation axis as the separation step and the weighing step. In addition, the separated and weighed target components are introduced into the mixing unit by rotation about the same rotation axis as the separation step and the weighing step, and mixed with the reagent. By using the above usage method, separation of the target component in the sample, weighing, and mixing with the reagent can be performed all at once. At this time, since the target component is accurately weighed, a mixed substance having a desired mixing ratio between the reagent and the target component can be obtained. In addition, since the rotation axes of the chips in the separation step, the reagent introduction step, and the mixing step are the same, it is easy to handle the chips when performing the above steps continuously. Thus, when there is only one rotating shaft, the design of the chip is easy, and the chip can be miniaturized. Further, it is possible to reduce the size of a device such as a rotating device on which the chip is placed.
さらに、試料が導入され試薬と混合されるまでのステップにおいて、対象成分がチップの外に取り出されることがないため、対象成分の汚染を低減することができる。
ここで、さらに対象成分と試薬との混合物質に光を照射する光照射ステップと、混合物質内を通過後の光を取りだし、対象成分の定量を行う定量ステップとをさらに含むとこのましい。この使用方法を用いることにより、試料中の対象成分の分離、秤量、試薬との混合及び定量を一括かつ簡便に行うことができる。また、対象成分は正確に秤量されているため、試薬と対象成分とが所望の混合比の混合物質により対象成分を正確に定量することができる。さらに、対象成分がチップの外に取り出されることがないため、対象成分の汚染を低減し、対象成分を正確に定量することができる。
Furthermore, since the target component is not taken out of the chip in the steps from when the sample is introduced and mixed with the reagent, contamination of the target component can be reduced.
Here, it is preferable that the method further includes a light irradiation step of irradiating the mixed material of the target component and the reagent with light, and a quantitative step of taking out the light after passing through the mixed material and quantifying the target component. By using this method of use, separation of target components in a sample, weighing, mixing with a reagent, and quantitative determination can be performed all at once. In addition, since the target component is accurately weighed, the target component can be accurately quantified using a mixed material having a desired mixing ratio between the reagent and the target component. Furthermore, since the target component is not taken out of the chip, contamination of the target component can be reduced and the target component can be accurately quantified.
本願第3発明は、本願第2発明において、前記混合ステップは、前記秤量ステップと同時であるチップの使用方法を提供する。
混合ステップと秤量ステップを同じ回転時において行うことで、秤量管に導入された対象成分を取り出しつつ秤量すると同時に混合部に導入することができる。よって、チップの取り扱いが容易である。また、試料と対象成分とが混合された混合物質を迅速に得ることができる。
A third invention of the present application provides the method of using a chip according to the second invention of the present application, wherein the mixing step is simultaneous with the weighing step.
By performing the mixing step and the weighing step at the same rotation, the target component introduced into the weighing tube can be weighed while being taken out and simultaneously introduced into the mixing unit. Therefore, handling of the chip is easy. Moreover, the mixed substance in which the sample and the target component are mixed can be obtained quickly.
本願第4発明は、本願第2発明において、前記試薬導入ステップは、分離ステップ、秤量ステップまたは混合ステップと同時であるチップの使用方法を提供する。
混合部への試薬の導入が、分離ステップ、秤量ステップまたは混合ステップにおけるチップの回転時に行われる。よって、混合物質を迅速に得ることができる。
本願第5発明は、試料中の対象成分を定量する少なくとも1つの定量部を有する検査チップであって、前記定量部は、前記検査チップを所定の回転軸を中心として回転させることにより、前記試料から前記対象成分を遠心分離する遠心分離管と、前記遠心分離管の一方の端部に接続され、前記回転軸を中心とした回転により前記対象成分を秤量するための秤量管と、前記秤量管に接続され、前記対象成分を前記遠心分離管から前記秤量管に移送する移送手段と、試薬が貯蔵される少なくとも1つの試薬溜と、前記試薬溜及び前記秤量管に接続されており、前記回転軸を中心とした再度の回転により前記秤量管から導入される前記対象成分が、前記対象成分が前記回転軸を中心とした回転により前記試薬溜から導入された試薬と混合される混合部と前記混合部に接続され、前記試薬及び前記対象成分が混合された混合物質を通過させる光検出路と、前記光検出路に接続され、前記光検出路に光を導入するための光導入口と、前記光検出路に接続され、前記光検出路内を通過後の光を取り出すための光導出口とを有する検査チップを提供する。
A fourth invention of the present application provides the method for using a chip according to the second invention of the present application, wherein the reagent introduction step is simultaneous with a separation step, a weighing step, or a mixing step.
The introduction of the reagent into the mixing unit is performed when the chip is rotated in the separation step, the weighing step, or the mixing step. Therefore, a mixed substance can be obtained quickly.
A fifth invention of the present application is an inspection chip having at least one quantification unit for quantifying a target component in a sample, wherein the quantification unit rotates the inspection chip around a predetermined rotation axis, thereby A centrifuge tube for centrifuging the target component, a weighing tube connected to one end of the centrifuge tube for weighing the target component by rotation about the rotation axis, and the weighing tube A transfer means for transferring the target component from the centrifuge tube to the weighing tube; at least one reagent reservoir for storing a reagent; the reagent reservoir and the weighing tube; Mixing in which the target component introduced from the weighing tube by re-rotation about the axis is mixed with the reagent introduced from the reagent reservoir by rotation about the rotation axis And a light detection path that is connected to the mixing unit and allows the mixed substance in which the reagent and the target component are mixed to pass therethrough, and a light inlet that is connected to the light detection path and introduces light into the light detection path And an optical outlet connected to the light detection path for extracting light after passing through the light detection path.
遠心分離管に試料を導入し、所定の回転軸を中心としてチップを回転させ、遠心分離管において試料中から対象成分を遠心分離する。次に分離された対象成分を移送手段により秤量管に移送する。この秤量管内の対象成分を、遠心分離管の回転と同一の回転軸を中心とした再度の回転により秤量管から混合部に導入し、試薬と混合する。ここで、試薬は所定の回転軸を中心とする回転により試薬溜から混合部に導入される。混合された混合物質を光検出路内に導入し、光検出路内を通過した光を検出することにより対象成分の定量を行う。上記の検査チップを用いることにより、試料中の対象成分の分離、秤量、試薬との混合及び定量を一括かつ簡便に行うことができる。このとき、対象成分は正確に秤量されているため、試薬と対象成分とが所望の混合比の混合物質を得ることができるので、対象成分を正確に定量することができる。また、前述のように一括で行うことができるので、対象成分の汚染を低減し正確に定量することができる。さらに、遠心分離管での遠心分離、混合部への試薬の導入及び混合部での試薬と対象成分との混合を行う回転の回転軸は同一であるため、検査チップの設計が容易であり、また検査チップの小型化を図ることができる。さらに、対象成分を分離・秤量できる構成が簡単であるため、検査チップの製造が容易である。また、検査チップが載置される回転装置等の装置の小型化も図ることができる。 The sample is introduced into the centrifuge tube, the chip is rotated around a predetermined rotation axis, and the target component is centrifuged from the sample in the centrifuge tube. Next, the separated target component is transferred to a weighing tube by transfer means. The target component in the weighing tube is introduced into the mixing unit from the weighing tube by re-rotation around the same rotation axis as that of the centrifuge tube, and mixed with the reagent. Here, the reagent is introduced from the reagent reservoir into the mixing unit by rotation about a predetermined rotation axis. The mixed substance mixed is introduced into the light detection path, and the target component is quantified by detecting the light that has passed through the light detection path. By using the above-described inspection chip, separation of target components in a sample, weighing, mixing with a reagent, and quantification can be performed all at once. At this time, since the target component is accurately weighed, a mixed substance having a desired mixing ratio between the reagent and the target component can be obtained, so that the target component can be accurately quantified. Moreover, since it can carry out collectively as mentioned above, the contamination of a target component can be reduced and it can quantify accurately. Furthermore, since the rotation axis of rotation for performing centrifugation in the centrifuge tube, introduction of the reagent into the mixing unit, and mixing of the reagent and the target component in the mixing unit is the same, the design of the test chip is easy, Further, the inspection chip can be reduced in size. Furthermore, since the structure which can isolate | separate and weigh a target component is simple, manufacture of a test | inspection chip is easy. In addition, it is possible to reduce the size of devices such as a rotating device on which the inspection chip is placed.
ここで、検査チップが、遠心分離管に接続され、試料を採取するための採取針をさらに含んでいると、検査チップに採取針が接続されているため、採取した試料の分離・秤量・定量を一括かつ簡便に行うことができる。よって、試料の汚染を低減し、正確に定量を行うことができ好ましい。
また、試薬溜が接続部を介して前記混合部と接続されており、接続部は、回転軸を中心とする円の半径方向と接続部とがなす鋭角が90度より小さくなるように回転軸側に設けられており、前記試薬溜は、前記接続部より前記回転軸側に設けられていると好ましい。このように形成すると、試薬溜及び接続部を上記のように設計することで、回転軸を中心とする回転により試薬溜及び接続部内の試薬に混合部方向への力が働くため、試薬を効率良く混合部へ導入することができる。
Here, when the inspection chip is connected to the centrifuge tube and further includes a collection needle for collecting the sample, the collection needle is connected to the inspection chip, so that the collected sample is separated, weighed, and quantified. Can be performed collectively and simply. Therefore, it is preferable because contamination of the sample can be reduced and accurate quantification can be performed.
In addition, a reagent reservoir is connected to the mixing part via a connection part, and the connection part has a rotation axis so that an acute angle formed by the connection part with a radial direction of a circle around the rotation axis is smaller than 90 degrees. It is preferable that the reagent reservoir is provided closer to the rotating shaft than the connection portion. By forming the reagent reservoir and the connecting portion as described above, the force in the direction of the mixing portion is exerted on the reagent reservoir and the reagent in the connecting portion by rotation around the rotation axis. It can be well introduced into the mixing section.
本願第6発明は、第5発明において、前記秤量管と前記混合部との間に、前記秤量管よりも流路幅が大きいキャピラリバルブをさらに含む検査チップを提供する。
秤量管と混合部との間に設けられたキャピラリバルブは、その流路幅が秤量管の流路幅よりも大きい。そのため、移送手段により遠心分離管から秤量管に対象成分を導入した場合に、キャピラリバルブが秤量管から混合部への対象成分の流出を防ぐことができる。また、秤量管から混合部に移された対象成分が毛管現象により秤量管に逆流することを防止することができる。よって、混合部に正確に秤量された対象成分を導入することができる。
A sixth invention of the present application provides the inspection chip according to the fifth invention, further comprising a capillary valve having a flow path width larger than that of the weighing tube between the weighing tube and the mixing portion.
The capillary valve provided between the weighing tube and the mixing unit has a flow channel width larger than the flow channel width of the weighing tube. Therefore, when the target component is introduced from the centrifuge tube into the weighing tube by the transfer means, the capillary valve can prevent the target component from flowing out from the weighing tube to the mixing unit. Moreover, it can prevent that the target component moved to the mixing part from the weighing tube flows back into the weighing tube due to capillary action. Therefore, the target component accurately weighed can be introduced into the mixing unit.
本願第7発明は、第5発明において、前記秤量管は概ねU字形であり、前記秤量管は前記回転軸側に開口し、前記秤量管のU字の一方の端部が前記遠心分離管に接続され、他方の端部が前記移送手段に接続され、U字の底部が前記混合部に接続されており、前記回転軸を中心とした回転により前記対象成分が前記秤量管の底部から混合部に移動する検査チップを提供する。 The seventh invention of the present application is the fifth invention, wherein the weighing tube is generally U-shaped, the weighing tube opens to the rotating shaft side, and one end of the U-shape of the weighing tube is connected to the centrifuge tube. The other end is connected to the transfer means, the bottom of the U-shape is connected to the mixing unit, and the target component is mixed from the bottom of the weighing tube by the rotation about the rotation axis. Provide inspection chip to move to.
概ねU字形の秤量管を回転軸に対して上記のように配置・接続すると、回転軸を中心として回転させた場合に効率よく対象成分を混合部に移動させることができる。つまり、U字形の秤量管の開口から底部への方向と、回転軸を中心として回転させた場合の遠心力とが概ね一致する方向である。このとき、回転軸を中心として回転させると、秤量管の底部に最も遠心力が働くため、効率よく対象成分を秤量管から混合部に移動させることができる。 When the generally U-shaped weighing tube is arranged and connected to the rotation axis as described above, the target component can be efficiently moved to the mixing unit when rotated about the rotation axis. That is, the direction from the opening of the U-shaped weighing tube to the bottom is substantially the same as the centrifugal force when rotated about the rotation axis. At this time, when rotating around the rotation axis, the centrifugal force acts most on the bottom of the weighing tube, so that the target component can be efficiently moved from the weighing tube to the mixing unit.
ここで、秤量管は線対称に形成されており、前記移送手段は前記遠心分離管と概ね同一形状であり、前記遠心分離管と前記移送手段とが前記秤量管を中心にして線対称に形成されていると好ましい。移送手段、遠心分離管及び移送管が線対称に形成されているため、移送手段による遠心分離管から秤量管への対象成分の移動を容易かつ正確に行うことができる。よって、対象成分の秤量を正確に行うことができる。 Here, the weighing tube is formed symmetrically with respect to the line, the transfer means has substantially the same shape as the centrifuge tube, and the centrifuge tube and the transfer means are formed symmetrically with respect to the weighing tube. Preferably. Since the transfer means, the centrifuge tube, and the transfer pipe are formed in line symmetry, the target component can be easily and accurately moved from the centrifuge tube to the weighing tube by the transfer means. Therefore, the target component can be accurately weighed.
本願第8発明は、第5発明において、前記移送手段はポンプに接続されている検査チップを提供する。ポンプを用いて遠心分離管内の対象成分を吸引することで、遠心分離管から秤量管に対象成分を移動させることができる。
本願第9発明は、第5発明において、前記遠心分離管の底部に設けられており、前記回転軸を中心とした回転により、試料中の前記対象成分以外の成分が導入される保持部をさらに含む検査チップを提供する。
An eighth invention of the present application provides the inspection chip according to the fifth invention, wherein the transfer means is connected to a pump. By sucking the target component in the centrifuge tube using the pump, the target component can be moved from the centrifuge tube to the weighing tube.
The ninth invention of the present application is the fifth invention, further comprising: a holding portion that is provided at the bottom of the centrifuge tube and into which a component other than the target component in the sample is introduced by rotation about the rotation axis. Provide inspection chip including.
遠心分離管の底部に保持部を設けることで、回転軸を中心とする遠心分離の際に対象成分以外の成分を保持部に導入することができる。この保持部に対象成分以外の成分を保持することで、対象成分の分離を効率よく行うことができる。
本願第10発明は、第5発明において、前記回転軸に設けられ、2以上の前記定量部に導入する試料を取り込むための取込口と、前記回転軸を中心とする同一円の円周に沿って間隔を有して設けられている複数の仕切板とをさらに含み、前記仕切板は、前記取込口から取り込まれた試料の前記回転軸を中心とする円の半径方向外周側への進行を妨げる検査チップを提供する。
By providing the holding part at the bottom of the centrifuge tube, components other than the target component can be introduced into the holding part during the centrifugation around the rotation axis. By holding components other than the target component in the holding unit, the target component can be separated efficiently.
The tenth invention of the present application is the fifth invention according to the fifth invention, wherein the rotary shaft is provided with an inlet for taking in a sample to be introduced into two or more quantification units, and a circumference of the same circle centered on the rotary shaft. A plurality of partition plates provided at intervals along the partition plate, wherein the partition plates are arranged on the outer peripheral side in the radial direction of a circle centered on the rotation axis of the sample taken from the intake port. Providing test chips that hinder progress.
回転軸上の取込口に取り込まれた試料は、回転軸を中心とする回転により半径方向外周側へ進行しようとする。この半径方向外周側への試料の進行は、仕切板により妨げられるが、複数の仕切板の間を通じて試料は半径方向外周側へ進行する。このとき、試料は、回転軸を中心とする回転により仕切板の間を通じて分散されるように半径方向外周側へ進行する。よって、検査チップに導入された試料を分散して複数の定量部に導入することができる。 The sample taken into the intake port on the rotating shaft tends to travel to the outer peripheral side in the radial direction by rotation about the rotating shaft. Although the progress of the sample toward the outer peripheral side in the radial direction is hindered by the partition plate, the sample proceeds toward the outer peripheral side in the radial direction through the plurality of partition plates. At this time, the sample proceeds to the outer peripheral side in the radial direction so as to be dispersed through the partition plates by rotation about the rotation axis. Therefore, the sample introduced into the inspection chip can be dispersed and introduced into a plurality of quantitative units.
本発明では、所定の回転軸を中心にチップを回転することにより試料から対象成分を分離する。次に、この分離された対象成分をチップ内の秤量管内に導入し、再び同一の回転軸を中心にチップを回転することにより秤量管から対象物質を取り出して秤量する。よって、試料中の対象成分の分離及び秤量を一括かつ簡便に行うことができる。このとき、秤量管に導入された対象成分は、秤量管の容積により秤量され取り出されるため、対象成分を正確に秤量することができる。また、分離及び秤量におけるチップの回転軸は同一であるため、対象成分の分離及び秤量におけるチップの取り扱いが容易である。さらに、回転軸が1つであるため、チップの設計が容易であり、チップの小型化を図ることができる。 In the present invention, the target component is separated from the sample by rotating the chip around a predetermined rotation axis. Next, the separated target component is introduced into a weighing tube in the chip, and the target substance is taken out from the weighing tube and weighed by rotating the chip around the same rotation axis again. Therefore, separation and weighing of the target component in the sample can be performed collectively and simply. At this time, the target component introduced into the weighing tube is weighed and taken out by the volume of the weighing tube, so that the target component can be accurately weighed. Moreover, since the rotation axis of the chip in separation and weighing is the same, the chip can be easily handled in separation and weighing of the target component. Furthermore, since there is one rotating shaft, the chip design is easy and the chip can be miniaturized.
<基本構成>
図1(a)、(b)は本発明に係る検査チップの斜視図、図2は図1(a)の平面図、図3は検査チップが載置される装置の概略図である。
(1)検査チップの構成
検査チップ1は、板状基板である第1基板3と第2基板5とを有する。第1基板3には、取込口7a、移送手段13a及び取出口15aが形成されている。また、第2基板5には、取込口7aに対応する取込口7b、遠心分離管9、秤量管11、移送手段13aに対応する移送手段13b及び取出口15aに対応する取出口15bが形成されている。この検査チップ1が、図3に示す装置20に載置される。装置20は、検査チップ1が載置され、回転される回転台21及び回転台21に載置された検査チップ1を回転する所定の回転軸23を有している。また、装置20は、例えば遠心分離器制御部25、ポンプ制御部27、温度制御部29及び電流増幅部31等を有しており、各部の制御により検査チップ1内に導入された試料40から対象成分41を分離・秤量する。
<Basic configuration>
1A and 1B are perspective views of an inspection chip according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1A, and FIG. 3 is a schematic view of an apparatus on which the inspection chip is placed.
(1) Configuration of Inspection Chip The
検査チップ1の取込口(7a、7b)7には、検査対象である試料40が検査チップ1に取り込まれる。遠心分離管9は取込口7に接続されており、取込口7から遠心分離管9に試料40が導入される。遠心分離管9は概ねU字形をしており、一方の開口した端部は取込口7に接続され、他方の開口した端部は所定の容積を有する秤量管11に接続されている。また、遠心分離管9は、U字の開口が概ね回転軸23側に向くように載置される。そして、所定の回転軸23を中心に検査チップ1が回転した場合に、導入された試料40から対象成分41を遠心分離する。このとき、U字の開口が回転軸23側に位置し、U字の底部が所定の回転軸23を中心とする円の半径方向外周側に位置していると好ましい。このように遠心分離管を配置すると、回転軸23を中心として回転させた場合に効率よく対象成分41を遠心分離することができる。つまり、U字形の遠心分離管9の開口から底部への方向と、回転軸23を中心として回転させた場合の遠心力とが概ね一致する方向である。そのため、回転軸23を中心として回転させると、遠心分離管9の底部に最も遠心力が働く。よって、試料40中から対象成分41以外の非対象成分43を遠心分離管9の底部に効率よく移動し、対象成分41を分離することができる。遠心分離管9に接続された秤量管11は、さらに移送手段(13a、13b)13及び取出口(15a、15b)15に接続されている。秤量管11は、対象成分41を秤量するために所望の容積を有しており、試料40から遠心分離された対象成分41が導入される。移送手段13は、遠心分離管9において遠心分離された対象成分41を、遠心分離管9から秤量管11に導入する。例えば、移送手段13はポンプに接続されており、ポンプにより遠心分離管9及び秤量管11に吸引する圧力を加えることで、遠心分離管9内の対象成分41を秤量管11に移送する。秤量管11に接続された取出口15は、秤量管11よりも所定の回転軸23を中心とする円の半径方向外周側に位置しており、所定の回転軸23を中心に検査チップ1を回転した場合に、対象成分41が秤量管11から取り出される。このとき、特に、秤量管11は概ねU字形またはV字形を有しており、U字形またはV字形の底部に取出口15が接続されていると、遠心力を利用して効率良く対象成分41を取出口15に導入することができるので好ましい。ただし、遠心分離管9はU字形に限定されず、例えば図1(b)に示すように例えばコップ状の試料溜部9’を有するように形成されていれば良い。このとき、試料溜部9’に導入された試料40は、回転軸23を中心とする回転により試料40中の非対象成分43が試料溜部9’の底部に溜まる。そして、試料溜部9’の上澄みの対象成分41を移送手段13により秤量管11に導入し、上述と同様に秤量を行う。
The
ここで、回転軸23は、回転軸23を中心とする回転により遠心分離管9において対象成分41を分離し、かつ回転軸23を中心とする再度の回転により秤量管11内の対象成分41を秤量管11から取出口15に導入するように形成されていれば良い。よって、所定の回転軸23は、図3に示すように検査チップ1外に位置していても良いし、検査チップ1内に位置していても良い。
(2)検査チップの使用方法
次に、図4〜図7を用いて、対象成分41を分離・秤量するときの検査チップ1の使用方法の一例を説明する。
Here, the rotating
(2) Method of using test chip Next, an example of a method of using the
予め対象成分41を含む試料40を検査チップ1内の取込口7から遠心分離管9(図4の実線で示されたU字管)に導入し、検査チップ1を装置20に固定する。そして、次のように対象成分41の分離・秤量を行う。
ステップ1:所定の回転軸23を中心にして検査チップ1を回転し、遠心分離管9に導入された試料40から対象成分41を遠心分離する(図5参照)。このとき、所定の回転軸23を中心とする回転によりU字形の遠心分離管9には、遠心分離管9の開口から底部方向に遠心力が働く。よって、試料40中の対象成分41以外の非対象成分43が遠心分離管9の底部に移動し、対象成分41が試料40から分離される。
The
Step 1: The
ステップ2:次に、遠心分離された対象成分41を、秤量管11を満たすように遠心分離管9から秤量管11(図6の実線で示された部分)に導入する(図6参照)。対象成分41の秤量管11への導入は、秤量管11に接続された移送手段13により秤量管11や遠心分離管9に対象成分41を吸引する圧力をかけて行う。
ステップ3:さらに、前記ステップ1における遠心分離と同一の回転軸23を中心に検査チップ1を再度回転させ、秤量管11に導入された対象成分41を取出口15(図7の実線で示された部分)から取り出す(図7参照)。このとき、所定の回転軸23を中心とする回転により秤量管11には、秤量管11から取出口15の方向に遠心力が働く。よって、対象成分41が取出口15に移動する。ここで、秤量管11は所望の容積を有しており、取出口15には秤量管11の容積分を満たした対象成分41が取り出されるため、所望の量が秤量された対象成分41を得ることができる。詳細には、図7中遠心分離管9と秤量管11との接続部分A−A’から秤量管11と移送手段13との接続部分B−B’の間に位置する対象成分41が、遠心力により取出口15に導入される。その他の部分に位置する対象成分は、遠心分離管9や移送手段13に導入されることで対象成分41を正確に秤量することができる。
(3)検査チップの製造方法
上記の検査チップ1は、インプリント法または射出成型法によって作成することができる。基板材料としては基板を製造する方法に応じて、PET(ポリエチレンテレフタレート)、Si、Si酸化膜、石英、ガラス、PDMS(ポリジメチルシロキサン)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、PC(ポリカーボネイト)、PP(ポリプロピレン)、PS(ポリスチレン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、ポリシロキサン、アリルエステル樹脂、シクロオレフィンポリマー、Siゴムなどを用いることができる。
(4)効果
試料40が導入された検査チップ1を上記のように取り扱うことで、ステップ1により対象成分41が分離され、ステップ2及びステップ3により対象成分41が秤量される。よって、対象成分41の分離及び秤量を検査チップ1内において一括に行うことができ、かつ簡便に行うことができる。また、秤量管11に導入された対象成分41は、秤量管11の容積により秤量され取り出されるため、対象成分41を正確に秤量することができる。さらに、分離・秤量のために熱等を加える必要がないため、試料40が添加剤や熱等により影響を受けない。よって、試料40の汚染を低減し、試料40に含まれる対象成分41を正確に秤量することができる。また、対象成分41を分離及び秤量するステップ1及びステップ3の回転軸23は同一であるため、対象成分41の分離及び秤量における検査チップ1の取り扱いが容易である。また、回転軸23が1つであるため、検査チップ1の設計が容易であり、検査チップ1の小型化や検査チップ1が載置される装置20全体の小型化を図ることができる。例えば、対象成分41の分離と秤量における回転軸23が異なる場合には、検査チップ1の装置20への取り付け位置や、検査チップ1内の遠心分離管9、秤量管11などの配置位置と、複数の回転軸23との関係を考慮する必要があり煩雑である。
Step 2: Next, the centrifuged
Step 3: Further, the
(3) Inspection Chip Manufacturing Method The
(4) Effect By handling the
さらに、上記の検査チップ1は、分離・秤量の際に除去の必要なバルブを設けることなく、対象成分41を分離・秤量できる簡単な構成であるため、製造が容易である。また、図1に示すように回転軸23を中心とした円の半径方向に沿う2次元方向に広がりを有するように形成されていると好ましい。検査チップ1がこのような板状基板であると、上述した射出成型法またはインプリント法などを用いて、遠心分離管9、秤量管11などを検査チップ1内に容易に作製することができる。また、1枚の基板上に遠心分離管9、秤量管11などを作製し、もう1枚の基板を貼り合わせることにより検査チップ1を容易に作製することができる。さらに、検査チップ1の薄型化・小型化を図ることができる。
Further, the
また、図8(a)に示すように検査チップ1に採取針50及びシリンジ51を設けると、試料40の採取、分離及び秤量を一括ですることができる。よって、別の手段により採取した試料40を検査チップ1に導入する手間を省き、また検査チップ1に導入する際の試料40の汚染を低減することができる。さらに、採取針50により直接静脈から採血することも可能であるので、ほぼ純粋な対象成分を正確に秤量することができる。なお、静脈から採血する場合には、シリンジ51を設けることなく血圧により検査チップ1内に全血を導入することができる。また、この採取針50やシリンジ51は、検査チップ1を装置20に取り付ける時に取り外しても良い。さらに、図8(b)に示すようにシリンジ51の代わりにスポイト52を設け、スポイト52により試料40を採取するようにしても良い。
<第1実施形態例>
図9は本発明の第1実施形態例に係る検査チップの平面図、図10(a)、(b)は図9の要部の拡大図、図11(a)は取込口の拡大図、図11(b)はミキサ部の拡大図、図12は取込口の断面図、図13は検査チップが載置される装置の概略図である。
(1)検査チップ及び装置の全体構成
第1実施形態例の検査チップ100は、対象成分を含む試料の取込口105、仕切板110、検査チップ100を後述する装置300に固定するための固定孔115及び試料が導入される定量部200を有している。取込口105は、検査チップ100の回転中心に対応するように中央部に設けられている。定量部200は、取込口105を中心にして均等に4カ所に配置されている。また、定量部200は、図10(a)に示すように遠心分離管201、保持部203、秤量管205、空気孔206、移送手段207、第1接続管209、キャピラリバルブ211、第2接続管215、1次混合部217、試薬が貯蔵される試薬溜219a及び219b、2次混合部220、光検出路230、光導入口233、光導出口235及び取出口240を有している。ここで、定量部200内の秤量管205、第1接続管209、キャピラリバルブ211、第2接続管215及び1次混合部217は、後述する回転軸310を中心とする円の半径方向外周側に向かって順に連結されている。また、取込口105には、図12に示すように試料を採取する採取針250がバネ255に接続されて内蔵されている。図9では定量部200は4カ所設けられているが、個数は4カ所に限定されない。
8A, when the
<First embodiment>
9 is a plan view of the inspection chip according to the first embodiment of the present invention, FIGS. 10A and 10B are enlarged views of the main part of FIG. 9, and FIG. 11A is an enlarged view of the intake port. FIG. 11B is an enlarged view of the mixer section, FIG. 12 is a cross-sectional view of the intake port, and FIG. 13 is a schematic view of an apparatus on which the inspection chip is placed.
(1) Overall Configuration of Inspection Chip and Device The
この検査チップ100が、図13に示す装置300に固定される。装置300は、検査チップ100を装置300に固定し、回転するための回転台301、回転台301に載置された検査チップ100を回転する所定の回転軸310、装置300を制御するための制御部320、ポンプ部333、回転台301を支持する支持部331、光ファイバ332及びキセノンランプ335等を有する。ここで、回転軸310は、検査チップ100の取込口105に対応するように設けられている。回転台301には、検査チップ100の固定孔115に嵌合する固定部340を有している。固定台301は、さらに移送手段207、試薬溜219a、219b、及び取出口240と装置300のポンプ部333とを接続する接続管343を有している。ポンプ部333は、移送手段207への圧力供給、試薬溜219及び217への試薬の供給、取出口340からの溶液の排出などを行う。また、制御部320は、例えば遠心分離器制御部321、ポンプ制御部323、温度制御部325、光制御部327、電流増幅部329等を有しており、装置300の各部の制御を行う。回転台301はAl等の熱伝導性の高い金属で作成されている。その回転台301を支持する支持部331は、ペルチェ素子熱電対などからなり、検査チップ100の温度を制御することができる。
(2)検査チップの各部の構成
次に、検査チップの各部の構成を詳細に説明する。
(2−1)取込口
取込口105は、図11(a)に示す仕切板110、図12に示すバネ255付きの採取針250を有している。また、取込口105は、装置300に設けられた所定の回転軸310と対応するように設けられており、検査対象である試料500が検査チップ100に取り込まれる。
(2−2)採取針
取込口105への試料500の採取は次のように行われる。ここで、図12は、取込口105内部の断面図であり、採取針250及びバネ255が取込口105に内蔵されている。試料500の採取時以外は、図12(a)に示すように、採取針250が取込口105内部に内蔵されるようにバネ255が収縮している。試料500の採取時には、図12(b)に示すようにバネ255が伸張し、採取針250が取込口105から突出し、採取針250から試料500を採取する。このように採取針250により試料500を採取すると、採取した試料を検査チップ100に導入する手間を省くことができる。また、検査チップ100に導入する際の試料500の汚染を低減することができる。
(2−3)仕切板
仕切板110は、図11(a)に示すように所定の回転軸310を中心とする同一円の円周に沿って間隔を有して設けられている。ここで、取込口105の中央部に回転軸310が取り付けられる。この仕切板110は、所定の回転軸310を中心とする回転により試料500が回転軸310を中心とする円の半径方向外周側へ進行するのを妨げる。この半径方向外周側への試料500の進行は、仕切板110により妨げられるが、複数の仕切板110の間を通じて試料500は半径方向外周側へ進行する。このとき、試料500は、回転軸310を中心とする回転により仕切板110の間を通じて分散されるように半径方向外周側へ進行する。よって、検査チップ100に導入された試料500を分散して複数の遠心分離管201に導入することができる。よって、1方向の遠心分離管201への試料500の導入を低減したり、導入される試料500の量の偏りを低減することができる。
(2−4)遠心分離管、保持部
遠心分離管201は取込口105に接続されており、取込口105から仕切板110を介して遠心分離管201に試料500が導入される。遠心分離管201は概ねU字形をしており、一方の開口した端部は取込口105に接続され、他方の開口した端部は所定の容積を有する秤量管205に接続されている。また、遠心分離管201のU字の底部には保持部203が設けられている。さらに、遠心分離管201のU字の開口が回転軸310側に位置し、U字の底部が所定の回転軸310を中心とする円の半径方向外周側に位置している。このように遠心分離管201を配置すると、回転軸310を中心として回転させた場合に効率よく対象成分510を遠心分離することができる。つまり、U字形の遠心分離管201の開口から底部への方向と、回転軸310を中心として回転させた場合の遠心力とが概ね一致する方向である。そのため、回転軸310を中心として回転させると、遠心分離管201の底部に最も遠心力が働く。よって、試料500中から対象成分510以外の非対象成分520を遠心分離管201の底部に効率良く移動し、対象成分510を分離することができる。さらに、遠心分離管201の底部には、保持部203が設けられているため、遠心分離によりU字の底部に移動した非対象成分520を保持部203に導入することができる。このように、保持部203に非対象成分520を導入することで、対象成分510の分離を効率よく行うことができる。
This
(2) Configuration of Each Part of Inspection Chip Next, the configuration of each part of the inspection chip will be described in detail.
(2-1) Intake Port The
(2-2) Sampling Needle Sampling of the
(2-3) Partition plate The
(2-4) Centrifugal tube and holding unit The
また、保持部203と遠心分離管201との接続部分の幅は、遠心分離管201の幅よりも大きくなるように形成されていると好ましい。接続部分の幅が大きく形成されていると、保持部203に試料500や非対象成分520が導入されてきた場合に、保持部203内に存在する空気を保持部203から遠心分離管201へ効率よく逃すことができる。
ここで、遠心分離管201はU字形に限定されず、例えば前記図10(b)に示すように例えばコップ状を有するように形成されていれば良い。
(2−5)秤量管、移送手段、空気孔
秤量管205は、遠心分離管201、移送手段207及び第1接続管209と接続されている。遠心分離管201で遠心分離された対象成分510は、移送手段207により秤量管205を満たすように導入される。秤量管205への対象成分510の導入は、例えば移送手段207に接続された装置300のポンプ部333から秤量管205や遠心分離管201に、対象成分510を吸引する圧力をかけて行う。このとき、秤量管205は、対象成分510を秤量するために所望の容積を有しており、秤量管205内の対象成分510を取り出すことで、対象成分510を正確に秤量することができる。ここで、特に、秤量管205は概ねU字形またはV字形を有しており、U字形またはV字形の底部に第1接続管209が接続されていると、遠心力を利用して効率良く対象成分510を1次混合部217に導入することができるので好ましい。また、秤量管205の遠心分離管201及び移送手段207との接続部分(図10(a)参照)に空気孔206を設けると、秤量管205内での対象成分510の分離が容易に行われるので好ましい。
Further, it is preferable that the width of the connecting portion between the holding
Here, the
(2-5) Weighing tube, transfer unit, air hole The weighing
さらに、図14に示すように、移送手段207がU字形の遠心分離管201と概ね同一形状に形成されており、遠心分離管201と移送手段207とが秤量管205を中心にして線対称に形成されていると好ましい。図14に示すように形成すると、移送手段207による遠心分離管201から秤量管205への対象成分510の移動を容易かつ正確に行うことができる。また、秤量管205での対象成分510の秤量を容易かつ正確に行うことができる。このように線対称であると、回転軸310から秤量管205、遠心分離管201及び移送手段207の各部の距離例えば、回転軸310から図14中の秤量管205の左右の頂点までの距離L’及びL’’が等しくなる。よって、秤量管205の左右の頂点における遠心力が均等であるため、秤量管205の左右の頂点において、秤量管205に導入された対象成分510を左右の遠心分離管201及び移送手段207に容易かつ均等に分離することができる。そのため、対象成分510の秤量を正確に行うことができる。
(2−6)試薬溜、1次混合部、キャピラリバルブ
キャピラリバルブ211は、第1接続管209を介して秤量管205に接続されている。1次混合部217は、第2接続管215を介してキャピラリバルブ211と接続されている。また、試薬溜219a、219bは、1次混合部217に接続されている。
(2−6−1)1次混合部
遠心分離管201の回転と同一の回転軸310を中心とした再度の回転により秤量管205内の対象成分510を秤量管205から1次混合部217に導入する。ここで、1次混合部217は、秤量管205よりも所定の回転軸310を中心とする円の半径方向外周側に位置しており、所定の回転軸310を中心に検査チップ100が回転した場合に、対象成分510を効率よく秤量管205から1次混合部217に導入する。
(2−6−2)試薬溜
試薬溜(219a、219b)219は、1次混合部217に接続されており、試薬550が貯蔵されている。試薬溜219内の試薬550は、所定の回転軸310を中心とする回転により1次混合部217に導入される。試薬溜219から1次混合部217への試薬550の導入は、取込口105から遠心分離管201への試料500の導入時の回転、遠心分離時の回転または、秤量管205から1次混合部217への対象成分510の導入及び混合時の回転と同時に行われると、工程を単純化及び迅速化でき好ましい。ここで、試薬溜219は、1つである必要はなく検査項目に応じて複数設けることができる。
Further, as shown in FIG. 14, the transfer means 207 is formed in substantially the same shape as the
(2-6) Reagent reservoir, primary mixing unit, capillary valve The
(2-6-1) Primary Mixing Unit The
(2-6-2) Reagent reservoir The reagent reservoir (219a, 219b) 219 is connected to the
また、試薬溜219は、図15に示すように設計すると好ましい。試薬溜219aは、試薬溜本体219a’と試薬溜本体219a’及び1次混合部217を接続する接続部219a’’を有している。このとき、接続部219a’’と、回転軸310を中心とする円の半径方向とのなす鋭角θが90度より小さくなるように回転軸310側に位置するように設計すると好ましい。また、試薬溜本体219a’は、接続部219a’’より回転軸310側に設ける。このように設計することで、回転軸310を中心とする回転により試薬溜本体219a’及び接続部219a’’内の試薬550に1次混合部217方向への力が働くため、試薬550を効率良く1次混合部217へ導入することができる。
The
また、試薬溜219において、試薬550を次のようにカプセル内に入れておくこともできる。図16(a)は、カプセル内に封入された試薬が試薬溜におかれている様子を示す平面図、図16(b)、(c)は試薬溜から試薬が流れ出す様子を示す模式図である。
検査チップ100の試薬溜219部分には、試薬550が封入されたカプセル600を載置するための空間605、試薬550を1次混合部217へ導入するための試薬導入部607、蓋部610及び蓋部610に圧力を加えるための吸引口630が設けられている。また、空間605を形成する検査チップ100内の試薬550に対向する位置には、突起609が設けられている。また、空間605の上部には、試薬溜619を覆う蓋部610が設けられている。蓋部610は、突起609に対向する位置に押出部615を有している。蓋部610にカプセル600を押す方向の圧力が加わっていない場合は、図16(b)に示すように、カプセル600は突起609により突き破られていない。一方、例えば、蓋部610と検査チップ100との間の空気を吸引する力が吸引口630を介して働き、試薬溜619にカプセル600方向の圧力が加わると、押出部615により突起609が押される。そして、図16(c)に示すように突起609がカプセル600を突き破り、試薬550をカプセル600から流出させる。流出した試薬550は、1次混合部217に接続される試薬導入部607から1次混合部217に導入される。このような構成であると、試薬550をカプセル600内に保持することができるので、試薬550と外部との接触を避けることができる。よって、空気中の二酸化炭素の溶解によるpH変化、光による酵素や色素の劣化を防止することができる。蓋部610を基板の外から押圧し、カプセル600を押し破っても良い。カプセル600の材質としはアルミ・プラスティック複合体が好ましい。
(2−6−3)キャピラリバルブ
キャピラリバルブ211は、第1接続管209を介して秤量管205に接続され、秤量管205及び/または第1接続管209よりも流路幅が大きくなるように形成されている。ここで、流路幅とは回転軸310を中心とする円の概ね円周に沿う方向の長さであり、図10(a)中のLで示す長さである。対象成分510が秤量管205に導入されたとき、キャピラリバルブ211は、対象成分510が秤量管205から第1接続管209や1次混合部217へ導入されるのを阻止する。これは、秤量管205内の対象成分510が、秤量管205より流路幅の大きいキャピラリバルブ211と接することで、対象成分510の表面積を小さくし、自由エネルギーを小さく保とうとするためである。また、キャピラリバルブ211は、秤量管205から1次混合部217に導入された対象成分510が毛管現象により秤量管205に逆流することを防止する。よって、1次混合部217に正確に秤量された対象成分を導入することができる。対象成分510が接触する流路壁や各部の基板と、対象成分510との接触角が90度より小さい場合に、キャピラリバルブを設けると有効である。
(2−7)2次混合部
2次混合部220は、1次混合部217と接続されており、1次混合部217において対象成分510と試薬550とが混合された混合物資560をさらに混合する。2次混合部220は、複数接続されたミキサ部220aを有している。ミキサ部220aは、例えば図11(b)に示すように構成されている。ミキサ部220aは、H型壁225を有しており、H型壁225を取り囲むようにマイクロ流路227が形成されている。このような微細なマイクロ流路227により2次混合部220の集積率を高め、定量部200の面積を小さくすることができる。
(2−8)光検出路、光導入口、光導出口及び取出口
2次混合部220において試薬550及び対象成分510が混合された混合物質560が光検出路230に導入される。光導入口233から光検出路230に光が導入され、光導出口235から光検出路230内を通過後の光が取り出される。そして、光の透過量を測定することで、対象成分510の定量を行う。光検出路230は、Al等の光反射率が高い物質によりコーティングされていると好ましい。また、光導入口233及び光導出口235は光導波路であり、これらの材料としては、上部及び下部基板よりも屈折率が高く光を集めやすい材料を用いる。また、紫外光測定を行う場合は、上部及び下部基板よりも紫外光透過率の高い材料を用いる。光導入口233及び光導出口235は、例えば上部及び下部基板に光導入口233及び光導出口235の光導波路以外の各部を形成した後、射出成型により上部及び下部基板を成型することにより作成する。
(3)検査チップの使用方法
次に、図17〜図27を用いて、試料500から対象成分510を定量するときの検査チップ100の使用方法の一例を説明する。
In the
In the
(2-6-3) Capillary valve The
(2-7) Secondary Mixing Unit The
(2-8) Photodetection Path, Light Entrance, Light Exit, and Takeout The
(3) Method for Using Test Chip Next, an example of a method for using the
ステップ1:まず、図17に示すように、装置300の回転軸310と取込口105とが概ね一致するように検査チップ100を回転台301に固定する。そして、バネ255付きの採取針250を利用して、試料500を採取する。試料500として例えば、図18に示すように指から血液を採取する。次に、以下のようにして試料500の定量を行う。
Step 1: First, as shown in FIG. 17, the
ステップ2:所定の回転軸310を中心にして検査チップ100を回転し、採取した試料500を仕切板110により分散するように半径方向外周側に移動させ、図19(a)に示すように遠心分離管201に導入する。このとき、取込口105に導入された試料500は、図19(b)に示す矢印のように挙動し、4方向に設けられた遠心分離管201に導入される。
Step 2: The
ステップ3:所定の回転軸310を中心にして検査チップ100を回転することにより、試薬溜219から1次混合部217に試薬550を導入する(図20参照)。
ステップ4:所定の回転軸310を中心にして検査チップ100を回転することにより、遠心分離管201において、試料500から対象成分510を遠心分離する(図21参照)。このとき、所定の回転軸310を中心とする回転によりU字形の遠心分離管201には、遠心分離管201の開口から底部方向に遠心力が働く。よって、試料500中の対象成分510以外の非対象成分520が遠心分離管201の底部に移動して保持部203に導入される。このようにして試料500から対象成分510が分離される。
Step 3: The
Step 4: The
ステップ5:次に、遠心分離管201において遠心分離された対象成分510を、秤量管205を満たすように遠心分離管201から秤量管205に導入する(図22参照)。対象成分510の秤量管205への導入は、移送手段207により行う。移送手段207には、例えば装置300のポンプ部333が接続されており、秤量管205や遠心分離管201に対象成分510を吸引する圧力をかける。これにより遠心分離管201内の対象成分が秤量管205内に吸引される。このとき、第1接続管209を介して秤量管205とキャピラリバルブ211とが接続されており、キャピラリバルブの流路幅が第1接続管209及び/または秤量管205よりも大きくなるように形成されている。そのため、第1接続管209を介して秤量管205からキャピラリバルブ211へ秤量管205内の対象成分510が導入されるのが阻止される。これは、秤量管205内の対象成分510が、対象成分510の表面積を小さくし、自由エネルギーを小さく保とうとするためである。
Step 5: Next, the
ステップ6:さらに、前記ステップ4における遠心分離と同一の回転軸310を中心に検査チップ100を再度回転させ、秤量管205内の対象成分510を1次混合部217に導入する(図23参照)。さらに回転軸310を中心とする回転により1次混合部217において、対象成分510と試薬550とを混合して混合物質560を得る(図24参照)。
Step 6: Further, the
ここで、秤量管205は所望の容積を有しており、秤量管205から1次混合部217に取り出すことで所望の量の対象成分510を得ることができる。詳細には、図23中の遠心分離管201と秤量管205との接続部分C−C’から秤量管205と移送手段207との接続部分D−D’の間に位置する対象成分510が、遠心力により1次混合部217に導入される。その他の部分に位置する対象成分510は、遠心分離管201や移送手段207に導入されるため、正確に秤量された対象成分510を得ることができる。
Here, the weighing
上記の対象成分510の秤量管205から1次混合部217への導入と、1次混合部217での対象成分510と試薬550との混合とを同じ回転時に行うと、検査チップ100の取り扱いが容易であり、また迅速に混合物質560を得ることができ好ましい。
ステップ7:1次混合部217において対象成分510と試薬550とが混合された混合物資560を2次混合部220に導入し、さらに混合する(図25参照)。
If the introduction of the
Step 7: The
ステップ8:混合物質560を光検出路230に導入する(図26参照)。
ステップ9:混合物質560が満たされた光検出路230内に気泡570が存在する場合には、所定の回転軸310を中心とする回転により再度検査チップ100を回転し、光検出路230内から気泡570を除去する(図27参照)。
気泡の除去をより有効に行うために、光検出路230に図28(a)に示すように空気孔を設けると良い。図28(a)では、光検出路230の回転軸310側に空気孔247を設けている。ここで、回転軸310を中心にして光検出路230内に導入された混合物質560に存在する気泡570を除去する場合、空気孔247は、光検出路230内において回転軸310から一番近い位置に設ける。つまり、光検出路230のある位置から回転軸310までの距離L2及びL4よりも空気孔247が設けられた光検出路230内の位置からの距離L3が最も小さくなる位置に空気孔247を設ける。このように空気孔247を設けると、回転軸310を中心にして検査チップ100を回転すると、同図(b)のようにして空気孔247から気泡570が除去される。逆に、空気孔247が設けられていない場合は、光検出路230と混合物質560との間に回転軸310を中心とする回転により空間575が生じる。よって、空間575により気泡570の除去が困難であるか、さらに気泡570が混合物質560に混入される。
Step 8: The
Step 9: When the
In order to remove bubbles more effectively, an air hole may be provided in the
ステップ10:光導入口233から光検出路230に光を導入し、光導出口235から光検出路230内を通過後の光を取り出す。この光の透過量を測定することで、対象成分510の定量を行う。
上記のステップ3の試薬を導入するステップは、ステップ2の取込口105から遠心分離管201への対象成分510の導入時、ステップ4の遠心分離管201における対象成分510の分離時、及びステップ6における対象成分510の1次混合部217への導入時に同時に導入するようにしても良い。試薬の導入を同時に行うことで、混合物質を迅速に得ることができる。
(4)効果
試料500が導入された検査チップ100を上記のように取り扱うことで、試料500中の対象成分510の分離、秤量、試薬との混合及び定量を一括して行うことができる。対象成分510を検査チップ100の外に取り出さずに定量できるため、対象成分510の汚染を低減し正確に定量することができる。このとき、秤量管205に導入された対象成分510は、秤量管205の容積により秤量され取り出されるため、対象成分510を正確に秤量することができる。よって、試薬550と対象成分510とが所望の混合比の混合物質560を得ることができる。さらに、分離、秤量、試薬との混合及び定量の際に、熱等を加える必要がないため、試料500が熱等により影響を受けない。よって、試料500の汚染を低減し、試料500に含まれる対象成分510を正確に秤量することができる。また、遠心分離管201での遠心分離、1次混合部217への試薬の導入及び1次混合部217での試薬550と対象成分510との混合等を行う回転の回転軸310は同一であるため、検査チップ100の設計が容易であり、また検査チップ100の小型化を図ることができる。
<第2実施形態例>
図29は本発明の第2実施形態例に係る検査チップの平面図、図30は図29の要部の拡大図である。第2実施形態例の図30に示す秤量管及び後述する調整管が第1実施形態例と異なるのみでその他の構成は同様であり、同一の符号番号は同一の構成要素を表す。
Step 10: Light is introduced into the
The step of introducing the reagent in
(4) Effect By handling the
<Second Embodiment>
FIG. 29 is a plan view of a test chip according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 30 is an enlarged view of a main part of FIG. The weighing tube shown in FIG. 30 of the second embodiment and an adjustment tube to be described later are different from the first embodiment except for the other configurations, and the same reference numerals represent the same components.
検査チップ100は、取込口105、遠心分離管201、保持部203、秤量管650、空気孔655及び定量部640を有している。第1実施形態例の定量部200に設けられた、第1接続管209、キャピラリバルブ211、第2接続管215、1次混合部217、試薬が貯蔵される試薬溜219a及び219b、2次混合部220、光検出路230、光導入口233、光導出口235及び取出口240と同様の構成要素が図29に示す定量部640に含まれている。図30に示すように取込口105は、概ねU字形の遠心分離管201の一方の開口した端部に接続されている。他方の開口した端部には、秤量管650及び調整管660が接続されている。
The
秤量管650は、概ねV字形のV字管が連なって構成されている。この秤量管650のV字の底部は、取込口105に対応する所定の回転軸310を中心とする円の半径方向外周側に位置する。そして、V字の底部には、キャピラリバルブ211に続く第1接続管209が接続されている。また、各V字は、各検査項目に応じた形状、あるいは概ね同一であり、回転軸310の中心310’からV字の底部までの距離L1が同一となるように形成されている。
The weighing
調整管660は、調整管660と遠心分離管201とが接続される、図30のα部分に示す接続部分651と、遠心分離管201を介して試料500が導入される、β部分に示す溜部653とを有している。このα部分の接続部分651は、溜部653より回転軸310側に位置している。このとき、調整管690のα部分が遠心分離管201のU字とは逆の逆U字形に、β部分がU字形に形成されていると、調整管660内の試料500と遠心分離管201内の試料500との分離が容易であり好ましい。
The
ここで、対象成分510の遠心分離を行う前に、まず遠心分離管201及び調整管660に試料500を導入し、遠心分離管201を試料500で満たす。つまり、図31(a)に示すように遠心分離管201を試料500で満たし、調整管660の接続部分651及び溜部653に試料500を導入する。この状態で回転軸360を中心として回転すると、接続部分651を境にして試料500が分離される。具体的には、接続部分651より遠心分離管201(図31(a)中E−E’より遠心分離管201)側の試料500は、遠心分離管201に導入されて遠心分離される。一方、接続部分651より調整管660(図31(a)中E−E’より調整管660)側の試料500は、溜部653において遠心分離される。このように遠心分離管201により遠心分離することにより、遠心分離管201内を満たす一定量の試料から概ね一定量の対象成分510を得ることができる。検査チップ100に導入する試料500が血液であり、対象成分510が血漿である場合、一定量の血漿を得るために遠心分離管201及び保持部203を次のように設計すると好ましい。血液中の血球の割合は約30〜40%であるため、遠心分離管201に対する保持部203の容積の比は、遠心分離管201及び保持部203を合計した容積を100%とすると、遠心分離管201:保持部203=50%:50%となるように設計する。容積比が遠心分離管201:保持部203=60%:40%であると、概ね血球成分のみが保持部203内に導入されるため、血漿を無駄なく遠心分離することができ好ましい。例えば、保持部203の容積が50%以上であると、血液中の多くの血漿が保持部203に導入されてしまうため、血漿成分が無駄になってしまう。一方、保持部203の容積が40%以下であると、血球成分が保持部203から溢れ出てしまうため、血漿成分の分離がしにくい。
Here, before the
次に、遠心分離管201により遠心分離された対象成分510が移送手段207により連続したV字形の秤量管650を満たすように導入される。そして、回転軸310を中心とする回転により秤量管650内の対象成分510が第1接続管209及びキャピラリバルブ211を介して1次混合部217に導入される。このように秤量管650を連続したV字形にすることで、遠心分離管201を1つにすることができる。よって、秤量部分及び定量部640を検査チップ1内に密に設けることができる。そのため、複数の定量部を有する検査チップ100を小型化することができる。
Next, the
さらに、回転軸310側に位置する秤量管650のV字の山部には、空気孔655を設けるようにすると好ましい。空気孔655をV字の山部に設けると、山部から空気が流入することにより、図32(a)のように秤量管650内を満たした対象成分510を、図32(b)に示すように容易に分離し、第1接続管209を介して1次混合部217に導入することができる。また、第1接続管209は、管内の表面を疎水性に処理しておくと好ましい。疎水性処理を施しておくと、対象成分510が毛管現象により第1接続管209側に流入しようとするのをさらに防止することができる。ここで、疎水性処理を施す工程にAlを用いる場合は、光検出路内のAlスパッタと同じ工程で疎水性処理を行うことができる。
Furthermore, it is preferable to provide an
ここで、遠心分離管201はU字形に限定されず、例えば前記図33に示すように例えばコップ状を有するように形成されていれば良い。また、調整管650を図33中の遠心分離管201の左に設けることもできる。
<第3実施形態例>
図34は本発明の第3実施形態例に係る検査チップの平面図、図35は図34の要部の拡大図である。第3実施形態例は、大きくは秤量管の形状及びキャピラリバルブの設置位置が異なるのみでその他の構成は第1実施形態例と同様であり、同一の符号番号は同一の構成要素を表す。
Here, the
<Third Embodiment>
FIG. 34 is a plan view of an inspection chip according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 35 is an enlarged view of the main part of FIG. The third embodiment is largely the same as the first embodiment except that the shape of the weighing tube and the installation position of the capillary valve are different, and the same reference numerals denote the same components.
第3実施形態例の秤量管205はV字形である。また、移送手段207がU字形の遠心分離管201と概ね同一形状に形成されており、遠心分離管201と移送手段207とが秤量管205を中心にして線対称に形成されている。また、秤量管205と1次混合部217との間には、秤量管205に隣接するキャピラリバルブ211aと、1次混合部217に隣接するキャピラリバルブ211bと、1次混合部217及び2次混合部220間に設けられたキャピラリバルブ211cと2次混合部220及び光検出路230間に設けられたキャピラリバルブ211dとを有している。
The weighing
第3実施形態例では、秤量管205がV字形であり、遠心分離管201と移送手段207とが秤量管205を中心にして線対称に形成されているため、秤量管205内に導入された対象成分510を正確に秤量して1次混合部217に導入することができる。また、キャピラリバルブ211aは、秤量管205に導入された対象成分510が秤量管205から漏れ出るのを防止する。キャピラリバルブ211bは、1次混合部217に導入された対象成分510が、1次混合部217から秤量管205に逆流するのを防止する。キャピラリバルブ211cは、主に1次混合部217から1次混合部217より流路幅または容積が小さい2次混合部220への混合物質560の導入が自然に生じるのを抑制する。つまり、このキャピラリバルブ211cにより、試薬550と対象成分510とがほとんど混ざり合わない状態で2次混合部220へ導入されるのを防止することができる。例えば、試薬550又は対象成分510のみが2次混合部220へ導入されるのを防止する。そして、試薬550と対象成分510とが混ざり合った混合物質560を更なる遠心分離により、またはポンプ手段により吸引することにより1次混合部217から2次混合部220へ導入して、更なる混合を行う。キャピラリバルブ211dは、光検出路230に導入された混合物質560が、光検出路230から光検出路230より流路幅または容積が小さい2次混合部220に逆流するのを防止する。
<実験例1>
実験例1では、キャピラリーバルブを有する検査チップを用いてキャピラリーバルブの有用性を立証する実験を行った。図36は、実験例1で用いた検査チップ1の要部を示す写真である。実験例1に示す検査チップ1は、V字形の秤量管700、第1連結管705、漏れ防止用キャピラリバルブ710、第2連結管715、逆流防止用キャピラリバルブ720及び液溜部730を有している。これらは、回転軸を中心とする円の半径方向外周側に向かって順に連結されている。秤量管700の流路幅は200μm、秤量管700の破線部分γの容積は0.33μl、秤量管700のV字の角度θは60度、漏れ防止用キャピラリバルブ710の流路幅は1000μm、逆流防止用キャピラリバルブ720の流路幅は1000μm、液溜部730の流路幅は4000μm及び、全流路の流路深さは200μmである。この秤量管700にインクで着色した標準血清を導入した。そして、回転半径1.3cm、回転数3000rpmにおいて、回転時間30秒後の標準血清の位置を観察した。
<比較例1>
比較例1では、実験例1の漏れ防止用キャピラリバルブ710及び逆流防止用キャピラリバルブ720が設けられていない検査チップを用いて、実験例1と同様の実験を行った。
In the third embodiment, the weighing
<Experimental example 1>
In Experimental Example 1, an experiment was conducted to prove the usefulness of a capillary valve using an inspection chip having a capillary valve. FIG. 36 is a photograph showing the main part of the
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, an experiment similar to that in Experimental Example 1 was performed using a test chip in which the leakage preventing
実験例1の結果を図37及び図38に示す。比較例1の結果を図39及び図40に示す。図37及び図39を比較すると、実験例1で用いた検査チップでは、秤量管700内の標準血清が、秤量管700内を満たしている。つまり、漏れ防止用キャピラリバルブ710により標準血清が秤量管700から漏れでるのが防止されている(図37参照)。一方、比較例1で用いた検査チップでは、漏れ防止用キャピラリバルブ710が設けられておらず、秤量管700から標準血清が漏れ出ており、秤量管700が完全に満たされていない(図39参照)。また、実験例1で用いた検査チップでは、液溜部730に導入された標準血清が、液溜部730に導入され保持されている(図38参照)。一方、比較例1で用いた検査チップでは、逆流防止用キャピラリバルブ720が設けられておらず、液溜部730から上部に標準血清が逆流している(図40参照)。
The results of Experimental Example 1 are shown in FIGS. The results of Comparative Example 1 are shown in FIGS. 37 and 39 are compared, in the test chip used in Experimental Example 1, the standard serum in the weighing
よって、キャピラリーバルブを設けることにより、秤量管内の溶液の漏れ防止及び液溜部に導入された溶液の逆流防止ができることが実証された。実験例1でのキャピラリバルブは、有効に溶液の漏れ防止及び逆流防止を行っているため、図38に示すようにキャピラリバルブ及び1次混合部217とを一体に設計すると好ましい。
Therefore, it has been demonstrated that the provision of the capillary valve can prevent the leakage of the solution in the weighing tube and the backflow of the solution introduced into the liquid reservoir. Since the capillary valve in Experimental Example 1 effectively prevents solution leakage and backflow, it is preferable to design the capillary valve and the
本発明を用いれば、試料中の対象成分の分離及び秤量を一括かつ簡便に行うことができる。このとき、秤量管に導入された対象成分は、正確に秤量される。また、分離及び秤量におけるチップの回転軸は同一であるため、対象成分の分離及び秤量が容易であり、チップの小型化を図ることができる。よって、携帯可能な検査チップなどに利用することができる。 If this invention is used, isolation | separation and weighing of the target component in a sample can be performed collectively and simply. At this time, the target component introduced into the weighing tube is accurately weighed. Further, since the rotation axis of the chip in the separation and weighing is the same, the separation and weighing of the target component is easy, and the chip can be miniaturized. Therefore, it can be used for a portable inspection chip.
1、100:検査チップ
7、105:取込口
9、201:遠心分離管
11、205、650、700:秤量管
13、207:移送手段
15、240:取出口
20、300:装置
23、310:回転軸
40、500:試料
41、510:対象成分
50、250:採取針
110:仕切板
200:定量部
203:保持部
209:第1接続管
211:キャピラリバルブ
215:第2接続管
217:1次混合部
219:試薬溜
220:2次混合部
230:光検出路
233:光導入口
235:光導出口
247、655:空気孔
301:回転台
550:試薬
560:混合物資
570:気泡
660:調整管
710:漏れ防止用キャピラリバルブ
720:逆流防止用キャピラリバルブ
1, 100: Inspection chip
7, 105: Inlet
9, 201: Centrifuge tube
11, 205, 650, 700: Weighing tube
13, 207: Transfer means
15, 240: Exit
20, 300: apparatus
23, 310: Rotating shaft
40, 500: Sample
41, 510: target component
50, 250: sampling needle
110: Partition plate
200: Quantitative part
203: Holding unit
209: First connecting pipe
211: Capillary valve
215: Second connecting pipe
217: Primary mixing section
219: Reagent reservoir
220: Secondary mixing section
230: Photodetection path
233: Light entrance
235: Light exit
247, 655: Air hole
301: Turntable
550: Reagent
560: mixture material
570: Bubble
660: Adjustment pipe
710: Capillary valve for leak prevention
720: Backflow prevention capillary valve
Claims (9)
前記チップを所定の回転軸を中心に回転させて前記試料から対象成分を遠心分離する分離ステップと、
前記対象成分を所定の容積を有する秤量管に導入する対象成分導入ステップと、
前記回転軸を中心に前記チップを再度回転させ、前記秤量管に導入された対象成分を取り出しつつ秤量する秤量ステップと、
前記チップを前記回転軸を中心に回転させて前記試薬溜から前記混合部に前記試薬を導入する試薬導入ステップと、
前記チップを前記回転軸を中心に回転させて、前記秤量ステップにおいて秤量・採取された対象成分を前記混合部に導入し、前記試薬と混合する混合ステップと、
を含むチップの使用方法。 A method for using a chip having a reagent reservoir for holding a reagent, a mixing section connected to the reagent reservoir and the weighing tube, and into which a sample containing a target component is introduced,
A separation step of centrifuge the target component from the sample by rotating the chip around a predetermined rotation axis;
A target component introduction step of introducing the target component into a weighing tube having a predetermined volume;
A weighing step of rotating the tip again around the rotation axis and weighing the target component introduced into the weighing tube;
A reagent introduction step of introducing the reagent from the reagent reservoir into the mixing unit by rotating the chip about the rotation axis;
A mixing step of rotating the chip around the rotation axis, introducing the target component weighed and collected in the weighing step into the mixing unit, and mixing with the reagent;
How to use the chip including.
前記定量部は、
前記検査チップを所定の回転軸を中心として回転させることにより、前記試料から前記対象成分を遠心分離する遠心分離管と、
前記遠心分離管の一方の端部に接続され、前記回転軸を中心とした回転により前記対象成分を秤量するための秤量管と、
前記秤量管に接続され、前記対象成分を前記遠心分離管から前記秤量管に移送する移送手段と、
試薬が貯蔵される少なくとも1つの試薬溜と、
前記試薬溜及び前記秤量管に接続されており、前記回転軸を中心とした再度の回転により前記秤量管から導入される前記対象成分が、前記対象成分が前記回転軸を中心とした回転により前記試薬溜から導入された試薬と混合される混合部と
前記混合部に接続され、前記試薬及び前記対象成分が混合された混合物質を通過させる光検出路と、
前記光検出路に接続され、前記光検出路に光を導入するための光導入口と、
前記光検出路に接続され、前記光検出路内を通過後の光を取り出すための光導出口と、を有する検査チップ。 A test chip having at least one quantification unit for quantifying a target component in a sample,
The quantitative unit is
A centrifuge tube for centrifuging the target component from the sample by rotating the inspection chip around a predetermined rotation axis;
A weighing tube connected to one end of the centrifuge tube and weighing the target component by rotation about the rotation axis;
A transfer means connected to the weighing tube for transferring the target component from the centrifuge tube to the weighing tube;
At least one reagent reservoir in which reagents are stored;
The target component is connected to the reagent reservoir and the weighing tube, and the target component introduced from the weighing tube by re-rotation about the rotation axis is rotated by the rotation of the target component about the rotation axis. A mixing section that is mixed with a reagent introduced from a reagent reservoir; and a light detection path that is connected to the mixing section and allows a mixed substance in which the reagent and the target component are mixed to pass therethrough;
A light inlet connected to the light detection path for introducing light into the light detection path;
An inspection chip having an optical outlet connected to the optical detection path and for extracting light after passing through the optical detection path.
前記回転軸を中心とする同一円の円周に沿って間隔を有して設けられている複数の仕切板とをさらに含み、
前記仕切板は、前記取込口から取り込まれた試料の前記回転軸を中心とする円の半径方向外周側への進行を妨げる、請求項4に記載の検査チップ。 An inlet for taking in a sample to be introduced into two or more of the quantification units, provided on the rotating shaft;
A plurality of partition plates provided at intervals along the circumference of the same circle around the rotation axis;
The inspection chip according to claim 4 , wherein the partition plate prevents a sample taken in from the take-in port from proceeding to a radially outer peripheral side of a circle having the rotation axis as a center.
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