JP4543994B2 - Micro total analysis system - Google Patents
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Description
本発明は、検体と試薬との混合などが微細流路内で行われる検査チップを流体制御検出装置内に組み込んで検査チップ内の必要とされる情報を自動的に検知するマイクロ総合分析システムに関するもので、詳しくは、マイクロポンプによって送られる微少量の流体を安定して送液することを可能とするマイクロ総合分析システムに関する。 The present invention relates to a micro total analysis system for automatically detecting required information in a test chip by incorporating a test chip in which a sample and a reagent are mixed in a fine flow path into a fluid control detection device. More specifically, the present invention relates to a micro total analysis system that can stably feed a small amount of fluid sent by a micropump.
近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段(例えばポンプ、バルブ、流路、セ
ンサーなど)を微細化して1チップ上に集積化したシステムが開発されている。
In recent years, by making full use of micromachine technology and ultrafine processing technology, devices and means (for example, pumps, valves, flow paths, sensors, etc.) for performing conventional sample preparation, chemical analysis, chemical synthesis, etc. have been miniaturized. Systems integrated on a chip have been developed.
これは、μ−TAS(Micro Total Analysis System)、バイオリアクタ、ラブ・オン・
チップ(Lab-on-chips)、バイオチップなどとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産物製造分野などでその応用が期待されている。
This is a micro-TAS (Micro Total Analysis System), bioreactor, love-on
It is also called a chip (Lab-on-chips), biochip, etc., and its application is expected in the medical examination / diagnosis field, the environmental measurement field, the agricultural product manufacturing field, and the like.
とりわけ遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作などが必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化されたミクロ化分析システムとしての検査チップは、コスト、必要試料量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とすることができるので、その恩恵は多大と言える。 In particular, as seen in genetic testing, when complicated processes, skilled techniques, instrument operations, etc. are required, the test chip as an automated, accelerated and simplified micro analysis system is Since the analysis can be performed not only on the cost, the required amount of sample, and the time required, but also on any time and place, the benefit is great.
臨床検査を始めとする各種検査を行う現場では、場所を選ばず迅速に結果を出すこれらの検査チップにおける分析の定量性、解析の精度、経済性などが重要視されている。一方、検査チップではそのサイズ、形態からの厳しい制約を受けるため、シンプルな構成で、高い信頼性の送液システムを確立することが要求される。 In the field where various tests such as clinical tests are performed, the quantitativeness of analysis, the accuracy of analysis, and the economy of these test chips that produce results quickly regardless of location are regarded as important. On the other hand, since the inspection chip is severely restricted by its size and form, it is required to establish a highly reliable liquid delivery system with a simple configuration.
マイクロポンプとしては、アクチュエータを設けた弁室の流出入孔に逆止弁を設けた逆止弁型のポンプなど各種のものが使用できるが、例えば、特許文献1に開示されているように、ピエゾポンプを用いることが好適である。
As the micro pump, various types such as a check valve type pump provided with a check valve in the outflow / inflow hole of the valve chamber provided with the actuator can be used. For example, as disclosed in
図10(a)、(b)は、マイクロポンプとして好適に使用されているピエゾポンプの一例を示した断面図とその上面図である。このマイクロポンプには、第1液室48、第1流路46、加圧室45、第2流路47、および第2液室49が形成された基板42と、基板42上に積層された上側基板41と、上側基板41上に積層された振動板43と、振動板43の加圧室45と対向する側に積層された圧電素子44と、圧電素子44を駆動するための駆動部40とが設けられている。
FIGS. 10A and 10B are a sectional view and a top view showing an example of a piezo pump suitably used as a micro pump. In this micropump, a
この例では、基板42として、感光性ガラス基板を用い、エッチングを行なうことにより、第1液室48、第1流路46、加圧室45、第2流路47および第2液室49を形成している。
In this example, a photosensitive glass substrate is used as the
ガラス基板である上側基板41を、基板42上に積層することにより、第1液室48、第1流路46、第2液室49および第2流路47の上面が形成される。上側基板41の加圧室45の上面に当たる部分は、エッチングなどにより加工され貫通している。
By stacking the
上側基板41の上面には、薄板ガラスからなる振動板43が積層され、その上に、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)セラミックスなどからなる圧電素子44が積層されている。
A
このようなマイクロポンプでは、駆動部40からの駆動電圧により、圧電素子44とこれに貼付された振動板43が振動し、これにより加圧室45の体積が増減する。第1流路46と第2流路47とは、幅および深さが同じで、長さが第1流路よりも第2流路の方が長くなっており、第1流路46では、差圧が大きくなると、流路の出入り口及びその周辺で渦を巻くように乱流が発生し、流路抵抗が増加する。一方、第2流路47では、流路の長さが長いので差圧が大きくなっても層流になり易く、第1流路に比べて差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合が小さくなる。
In such a micropump, the
例えば、圧電素子44に対する駆動電圧により、加圧室45の内方向へ素早く振動板43を変位させて大きい差圧を与えながら加圧室45の体積を減少させ、次いで加圧室45から外方向へゆっくり振動板43を変位させて小さい差圧を与えながら加圧室45の体積を増加させると、液体は同図のB方向へ送液される。逆に、加圧室45の外方向へ素早く振動板43を変位させて大きい差圧を与えながら加圧室45の体積を増加させ、次いで加圧室45から内方向へゆっくり振動板43を変位させて小さい差圧を与えながら加圧室45の体積を減少させると、液体は同図のA方向へ送液される。
For example, the volume of the pressurizing
このように、ピエゾポンプによれば、例えば、ポンプの駆動電圧および周波数を変えることによって、液体の送液方向、送液速度を制御できるようになっている。
ところで、生体物質と試薬などが収容された検査チップを、上記のマイクロポンプなどを備えた流体制御検出装置内に組み込んで、作動流体の移動に伴って合流させ、合流後の検査チップ内の必要とされる情報を光学的検出手段により自動的に検知するようにしたマイクロ総合分析システムでは、試料の必要量を極少量とし必要とされる試薬量も少なくて良く、これに加えて短時間で適正な分析を終了させることが求められている。 By the way, the inspection chip containing the biological material and the reagent is incorporated in the fluid control detection device equipped with the above micropump, etc., and merged along with the movement of the working fluid. In a micro total analysis system that automatically detects detected information by optical detection means, the amount of sample required is extremely small and the amount of reagent required is small. Appropriate analysis must be completed.
このような要求に答えるには、マイクロポンプによる作動流体の送液の安定化を図らなければならない。
しかしながら、例えば、検査チップ内に、外部のマイクロポンプから作動流体を供給するような場合に、圧力変化、流路抵抗などの圧電素子44による影響の他に、マイクロポンプとの間の接続が確実に行われていないと、液漏れが発生して下流に流れる流体が一定速度で流れなかったり、時間当たりの流量に過不足が生じたりする場合があった。
In order to respond to such a request, it is necessary to stabilize the feeding of the working fluid by the micropump.
However, for example, when working fluid is supplied into the inspection chip from an external micropump, the connection with the micropump is reliable in addition to the influence of the
このように、マイクロ総合分析システムでは、流速、流量などが一定に保持されていないと、分析結果に悪影響を及ぼす虞がある。
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、流体制御検出装置に検査チップを組み込んで必要な情報を光学的検出手段により自動的に検出するようにしたマイクロ総合分析システムにおいて、マイクロポンプから供給される微少量の流体を常に安定した状態で送液することができるマイクロ総合分析システムを提供することを目的とする。
As described above, in the micro integrated analysis system, if the flow rate, the flow rate, and the like are not kept constant, the analysis result may be adversely affected.
The present invention has been made in view of such a situation, in a micro integrated analysis system in which an inspection chip is incorporated in a fluid control detection device and necessary information is automatically detected by an optical detection means. An object of the present invention is to provide a micro total analysis system capable of always sending a small amount of fluid supplied from a micropump in a stable state.
上記目的を達成するための本発明に係るマイクロ総合分析システムは、
少なくとも2つの基板で本体が構成される検査チップ内に、作動流体を供給することにより、前記検査チップ内に予め収容された試薬と検体とを合流させ、合流部の下流域に形成された検出部で光学的検出手段により自動的に検査対象を検査するようにしたマイクロ総合分析システムにおいて、
前記検査チップ本体内の前記試薬が流れる流路又は前記検体が流れる流路の流れ方向の上流側に連続する、前記作動流体が流れる前記検査チップの本体内の流路に、
前記作動流体の流れ速度の情報を得るための検出装置を設けたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the micro comprehensive analysis system according to the present invention comprises:
A detection fluid formed in the downstream area of the merging portion by supplying a working fluid into a test chip whose main body is composed of at least two substrates, thereby combining a reagent and a sample previously stored in the test chip. In the micro total analysis system in which the inspection object is automatically inspected by the optical detection means in the part,
In the flow path in the main body of the test chip through which the working fluid flows, continuous to the upstream side in the flow direction of the flow path in which the reagent in the main body of the test chip flows or in the flow path of the sample.
It is characterized in that a detection device for obtaining information of the flow velocity of the working fluid.
このような本発明によれば、検出装置の検出結果に基づいて種々の設定条件を調整することができる。
さらに、前記検出装置は、流量センサーであっても良い。
According to the present invention as described above, various setting conditions can be adjusted based on the detection result of the detection device.
Further, the detection device may be a flow sensor.
このように、流量センサーを設ければ、マイクロポンプから供給されてくる流体を電気的に検知することができるので、これに基づいて単位時間当たりの流量を調整することができる。 As described above, if the flow rate sensor is provided, the fluid supplied from the micropump can be electrically detected, and based on this, the flow rate per unit time can be adjusted.
また、前記流量センサーは、
前記作動流体の流れる流路内もしくはその流路の近傍にヒーターを配設した電気回路を備え、このヒーターの上流側から前記作動流体が流れてきたときの前記ヒーターの加熱状態からの冷却の度合いを、前記電気回路の電気抵抗値の変化で測定し、その検出結果に基づいて前記作動流体の流速を測定するセンサーであっても良い。
The flow sensor is
A degree of cooling from the heating state of the heater when the working fluid flows from the upstream side of the heater, provided with an electric circuit provided with a heater in or near the flow channel through which the working fluid flows May be a sensor that measures the flow rate of the working fluid based on the detection result.
さらに、本発明では、
前記検出装置は、流体のメニスカスを利用したセンサーであっても良い。
また、本発明では、前記メニスカスを利用したセンサーは、
前記作動流体の流れる流路内に所定距離離間して配置された2つの電気回路を備え、
前記作動流体が上流側から流れてきて前記一方の電気回路の一対の電極間を通過したときと、その作動流体がさらに流れて前記他方の電気回路の一対の電極間を通過したときとの時間差に基づいて、前記作動流体の流速が測定されるセンサーであることが好ましい。
Furthermore, in the present invention,
The detection device may be a sensor using a fluid meniscus.
In the present invention, the sensor using the meniscus is
Two electrical circuits disposed at a predetermined distance in a flow path through which the working fluid flows,
Time difference between when the working fluid flows from the upstream side and passes between the pair of electrodes of the one electric circuit and when the working fluid further flows and passes between the pair of electrodes of the other electric circuit Preferably, the sensor is a sensor that measures the flow rate of the working fluid.
ここで、本発明では、前記メニスカスを利用したセンサーは、
前記作動流体の流れる流路内に配置された電気回路と、この電気回路の上流側に設けられた疎水性バルブと、を備え、
前記疎水性バルブの上流側から流れてきた前記作動流体が前記疎水性バルブを通過した後、さらに流れて前記電気回路の一対の電極間を通過したことを検知することにより、前記作動流体の流速が測定されるセンサーであることが好ましい。
Here, in the present invention, the sensor using the meniscus is
An electric circuit disposed in the flow path through which the working fluid flows, and a hydrophobic valve provided on the upstream side of the electric circuit,
By detecting that the working fluid flowing from the upstream side of the hydrophobic valve passes through the hydrophobic valve and then flows between the pair of electrodes of the electric circuit, the flow velocity of the working fluid is detected. It is preferred that this is a sensor to measure.
また、本発明では、前記メニスカスを利用したセンサーは、
複数個併設された流路間に配置された電極同士が直列でつながれた一つの電気回路を備え、
この電気回路の各流路内の各一対の電極のうち、最後の一対の電極間に作動流体が流れることにより、全ての流路間に作動流体が流れたことが検出されるセンサーでも良い。
In the present invention, the sensor using the meniscus is
Provided with a single electric circuit in which electrodes arranged between a plurality of adjacent channels are connected in series,
Of the pair of electrodes in each flow path of the electric circuit, a sensor that detects that the working fluid has flowed between all the flow paths when the working fluid flows between the last pair of electrodes may be used.
さらに、本発明では、前記検査対象を検査する光学的検知手段を移動可能に構成するとともに、この移動可能な光学的検知手段により、前記検査対象を検査することの他に、前記作動流体のメニスカスの通過を検出することもできる。
また、本発明では、前記検出装置は、前記検査チップ本体内の前記作動流体が流れる流路内に配置されていることが好ましい。
Further, in the present invention, the optical detection means for inspecting the inspection object is configured to be movable, and in addition to inspecting the inspection object by the movable optical detection means, the meniscus of the working fluid is used. Can also be detected.
Moreover, in this invention, it is preferable that the said detection apparatus is arrange | positioned in the flow path through which the said working fluid in the said test | inspection chip main body flows.
本発明に係るマイクロ総合分析システムによれば、マイクロポンプから供給される流体の流れが安定していないとしても、流体の流れ速度などの情報を検出装置で検知できるので、その結果に基づいて流量を調整したり、あるいはピエゾポンプなどの圧力駆動源の調整を行い、安定した送液を行うことができる。 According to the micro total analysis system according to the present invention, even if the flow of the fluid supplied from the micropump is not stable, information such as the flow rate of the fluid can be detected by the detection device. Or by adjusting a pressure driving source such as a piezo pump, so that stable liquid feeding can be performed.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施例に係るマイクロ総合分析システムを示したものである。
このマイクロ総合分析システム10は、樹脂製の一枚のチップからなる検査チップ1と、この検査チップ1を所定位置にセットして、必要な情報を検査する流体制御検出装置2とから構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a micro total analysis system according to an embodiment of the present invention.
The micro
検査チップ1は、例えば、血液または喀痰などから抽出された遺伝子検体を注入することにより、チップ内でICAN法などによる遺伝子増幅反応およびその検出を自動的に行い複数の遺伝子について同時に遺伝子診断ができるように構成されたものである。この検査チップ1は、縦横の長さが数センチのチップであり、このチップ内に例えば、2〜3μL程度の血液検体を滴下し、その後、流体制御検出装置2内に装着するだけで、自動的に増幅反応およびその検出ができる構成となっている。
For example, by injecting a gene sample extracted from blood, sputum or the like, the
検査チップ1は、プラスチック樹脂、ガラス、シリコーン、セラミックスなどの適宜な部材を組み合わせた積層体により形成されるもので、好ましくは、加工が容易で安価、かつ焼却廃棄が容易なプラスチック樹脂によって形成される。
The
例えばポリスチレン樹脂は、成型性に優れ、ストレプトアビジンなどを吸着する傾向が強く、微細流路上に検出部位を容易に形成することができる。また、蛍光物質または呈色反応の生成物などを光学的に検出するために、検査チップ1の表面は透明となっていることが必要である。
For example, polystyrene resin is excellent in moldability, has a strong tendency to adsorb streptavidin and the like, and can easily form a detection site on a fine channel. Further, in order to optically detect a fluorescent substance or a product of a color reaction, the surface of the
このような検査チップ1の構造を概略的に示せば、図2に示したように構成されている。
すなわち、検査チップ1は、血液などの検体が収容される検体収容部3と、例えば遺伝子増幅反応に用いる試薬が収容される試薬収容部4と、この検体収容部3から分岐して接続された液通路3aと、試薬収容部4に一端が接続された液通路4aと、これら液通路3aおよび液通路4aとがY字流路を介して接続された微細流路6などを有しており、各微細流路6の途中に検査流体検出部7が構成されている。そして、この検査流体検出部7では、例えば、LEDなどの発光素子8aと受光素子8bなどからなる光学的検出装置によって必要な情報が検出される。なお、検査流体検出部7の下流側には、検出後の混合流体を貯留するための廃液収容部が形成されている。
If the structure of such a test |
That is, the
このような検査チップ1は、ディスポーサブルとして用いられるが、検体収容部3内に検体あるいは作動用の流体を外部から供給できるように、検体収容部3に開口3bが形成されている。同様に、試薬収容部4も、外部から試薬あるいは作動用の流体を供給できるように、開口4bが形成されている。また、本実施例では、開口4bを介して外部から作動流体が供給される構造となっている。なお、検体収容部3から廃液収容部までに至る各液通路には、エアー抜きなどのためにスリットが形成されることにより、流体が流れるように構成されている。
Such a
ところで、このような検査チップ1には、後に詳述する流体制御検出装置2に組み込まれたマイクロポンプを介して検体収容部3および試薬収容部4内にそれぞれ作動流体が導入される。そして、検体収容部3内に導入された作動流体により、検体収容部3内の検体が分岐通路3a内に配送される。また、流体制御検出装置2内のマイクロポンプを介して試薬収容部4内に作動流体が導入されると、その作動流体により、試薬が液通路4aからY字通路へ配送される。このようにして、液通路3aあるいは液通路4a内から供給されてくる検体と試薬とが1つの通路内で合流され、各微細流路6内で所定の反応が行われる。
By the way, in such a
一方、図1に示したように、検査チップ1が着脱自在に装着される検査装置としての流体制御検出装置2は、任意の場所で検査を行うことができるように、軽量小型化が達成さ
れている。また、パネル面に検査チップ1を挿入するための入口14と、検出結果を外方に表示するための表示部18とが形成されている。入口14には、検査チップ1を載置して装置本体12の内方へ案内するための検査チップ搬送トレイ22が装置本体12の内方に向かって出没自在に配置され、この検査チップ搬送トレイ22を矢印方向に手で操作するか、あるいは図示しない制御盤からボタン操作を行うことにより、この搬送トレイ22の移動とともに検査チップ1が装置本体12の内方に案内される構造となっている。つまり、装置本体12の所定位置に配置された検査チップ接続部と、検査チップ1のマイクロポンプ接続部とがドッキングされ、そこから作動流体の供給が検査チップ1側に行われて、装置本体12内で検査対象の検出が行われるようになっている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the fluid
流体制御検出装置2の装置本体12内には、図3および図4に示したように、上記検査チップ1内に作動流体を供給するマイクロポンプを備えたポンプユニット26と、検査チップ1内の混合液の情報を検知する検出ユニット8と、検査チップ1の試薬収容部や反応部などの所定部位における温度を所定の温度に設定する温度制御ユニット38などからなる主要検出ユニット60が具備されている。また、ポンプユニット26の下流には、検査チップ接続部64が形成され、この検査チップ接続部64から検査チップ1側に作動用の流体が供給される。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the device
さらに、ポンプユニット26の上流側には、マイクロポンプの駆動を制御するポンプ制御装置28と、作動流体31を貯留する作動流体貯留タンク30とが設けられている。
上記マイクロポンプとしてはピエゾポンプが用いられることが好ましい。
Further, on the upstream side of the
A piezo pump is preferably used as the micro pump.
このようなピエゾポンプによれば、ポンプの駆動電圧および周波数を変えることにより液体の送液方向、送液速度を制御することができる。
主要検出ユニット60では、ポンプ制御装置28からの指令信号に従って、作動流体貯留タンク30から作動流体31がポンプユニット26に供給され、このポンプユニット26のマイクロポンプから、下流に設けられた検査チップ接続部64を介して検査チップ1側に作動流体31が供給され、この作動流体31が検体収容部3または試薬収容部4へ供給される。
According to such a piezo pump, the liquid feeding direction and the liquid feeding speed can be controlled by changing the driving voltage and frequency of the pump.
In the
その後、図2に示したように、検体収容部3内の検体と、試薬収容部4内の試薬とがY字流路を介して合流して混合され、微細流路6内の温度制御ユニット38により所定の温度に昇温され、反応が促進され、しかる後、検出ユニット8により反応が検出される。
After that, as shown in FIG. 2, the sample in the
本実施例によるマイクロ総合分析システム10では、検査チップ1を流体制御検出装置2内に組み込んだときに、液通路などを連通させ、さらに液漏れなどが生じないようにするため、検査チップ1側のマイクロポンプ接続部1aと、流体制御検出装置2側の検査チップ接続部64とを密接に接続する必要がある。
In the micro
また、本実施例によるマイクロ総合分析システム10は、流体制御検出装置2側から検査チップ1側に、ポンプユニット26から供給される作動流体の流れ速度などの情報を得るための検出装置が具備されている。
The micro
本実施例のマイクロ総合分析システムは上記のように構成されているが、以下に、本発明の要旨であるマイクロポンプの出力あるいはマイクロポンプ接続部における液漏などの影響を検知するための検出装置について、さらに具体的に説明する。 The micro total analysis system according to the present embodiment is configured as described above. Hereinafter, a detection device for detecting the influence of the output of the micropump or the liquid leakage at the micropump connection, which is the gist of the present invention. Will be described more specifically.
図5は、さらに具体的な検査チップ80を示したもので、特に試薬を調合する部分のみを抜き出して示している。
この検査チップ80では、試薬供給用の3本の流路a,b,cが並列的に形成されてい
る。3種類の試薬A,B,Cは、試薬挿入用の開口72,74,76などから流路a,b,c内に供給され、予め所定量が注入される。そして、この検査チップ80では、図外のマイクロポンプから導出される作動流体が開口82,84,86に供給されると、予め貯留されている各試薬A,B,Cが独立した流路a,b,cを介して下流側に送液され、その後、合流部52で3試薬A,B,Cが合流された後、微細流路d内において効率良く混合され、さらに下流側で図外の検体収容部に収容された生体物質などの検体と混合されるものである。
FIG. 5 shows a more
In this
このような検査チップ80では、開口82,84,86から供給される作動流体の速度などを検出するために、各流路a,b,cに、それぞれ検出装置Eが具備されている。
この検出装置Eは、例えば、開口82,84,86のやや下流側に設けることが好ましい。このような位置に検出装置Eを設ければ、必要な情報を効果的に得ることができる。
In such a
The detection device E is preferably provided slightly downstream of the
この検出装置Eは、マイクロポンプから送られてくる作動用流体の流れ速度などの情報を検知するためのものであるが、検出装置Eとしては、必要に応じてどのような機構を利用してもよい。例えば、光学的検出手段、あるいは電気的検出手段など公知の手段で検出することができる。 This detection device E is for detecting information such as the flow velocity of the working fluid sent from the micropump. As the detection device E, what kind of mechanism is used as necessary. Also good. For example, it can be detected by known means such as optical detection means or electrical detection means.
図6は検出装置Eとして流量センサー90を設ける場合の例を示したものである。
この流量センサー90は、流路92内あるいは流路92の近傍に、電熱線ヒーター94を配置して該ヒーターを加熱し、作動流体31が流路92内を流れると、その流速が速いほど電熱線ヒーター94が良く冷却されて電気抵抗値が下がることを利用した流量センサーである。
FIG. 6 shows an example in which a
The
ここで、電気抵抗値の変化は、一定電圧の電圧源96を用いて通電し、電流計98で電流量の変化を測定することで求められる。電熱線は、ニッケル・クロム系の合金やタングステンなどのワイヤーを用いるか、もしくは、基板上に金属薄膜(クロム、金、白金など)を、スパッタなどで成膜することで作成できる。この金属薄膜を流路92内に作成する場合は、液体に直接触れて漏電することを防止するために、その上にSiO2などの絶縁膜を保護膜として成膜することが望ましい。
Here, the change in the electrical resistance value is obtained by energizing using a
このように、本実施例によれば、検出装置Eからの検出結果により、流速を調整することができるので、常に安定した送液を実行することができる。これにより、試薬の必要量を極少量とし、適正な混合比率で検査対象を検査することに寄与する。 As described above, according to the present embodiment, the flow rate can be adjusted based on the detection result from the detection device E, so that stable liquid feeding can always be executed. As a result, the necessary amount of reagent is minimized, which contributes to inspecting the inspection object at an appropriate mixing ratio.
図7は他の検出装置Eとして、流体のメニスカスを利用したメニスカスセンサー20を示したものである。
このメニスカスセンサー20は、流路92内に一対の電極24a、24bを備えた電気回路を配置し、作動流体31がその部分を流れると、電極24a、24b間が通電してメニスカスが通過したことを検知する方法である。この図7のように、検知部を所定距離離間して2つ配置すると、その時間差で流速を測定することができる。
FIG. 7 shows a
In the
図8は、さらに他のメニスカスセンサー70を示したものである。
このメニスカスセンサー70は、流路92の上流側に疎水性の流体ストッパー(疎水性バルブ)54が介在されている。そして、作動流体31のメニスカス31aが一旦、疎水性バルブ54で止められた後にマイクロポンプで送液を行うという方法を用いれば、図8に示したように、流路92内の電気回路が一つだけであってもメニスカス31aが疎水性バルブ54から一対の電極24a,24bまでの移動に要する時間が測れるので、流量などを測定することができる。
FIG. 8 shows still another
In the
図9は、さらに他のメニスカスセンサー50を示したものである。
ここで、メニスカスセンサーの使用目的の一つに、何らかの原因の不具合が発生して当初の目的よりも流れが遅くなってしまった場合に、不具合が発生したという事実のみ判れば良い場合もある。そのような場合、複数ある流路92の全てにメニスカスセンサーを設けるとコスト的に高くなるので、図9に示したように、例えば、各流路92内の対向電極24a、24b同士を直列につなぎ、電流計98の数を一つにすることもできる。このようなメニスカスセンサー50を用いると、各流路92内の作動流体31のうち最も遅いものが検出部に到達する時間を測れるので、全ての流路92が正常がどうかを一つの電気回路で検知することができる。
FIG. 9 shows still another
Here, as one of the purposes of use of the meniscus sensor, there may be a case where it is only necessary to know the fact that a malfunction has occurred when a malfunction for some reason occurs and the flow becomes slower than the original purpose. In such a case, if a meniscus sensor is provided in all of the plurality of
さらに、検出装置Eは上記各実施例に限定されない。例えば、流路92が透明であれば、メニスカスの通過を光学的に検出することもできる。このような光学的検出装置は、LEDとホトダイオードで構成できる。
Further, the detection device E is not limited to the above embodiments. For example, if the
なお、本発明のマイクロ総合分析システムは、遺伝子増幅検査などの結果も光学的に検出するものであるため、その光学的検出手段(図2における発光素子8aと受光素子8b)と、検査チップとの相対位置関係を可動式に設定すれば、検査対象検出用の光学的検出手段を、メニスカスセンサーにも併用することができる。また、このような相対位置可動手段は、検査チップを搬送するための移動手段と兼用させる構成でも良い。
Since the micro total analysis system of the present invention optically detects the result of gene amplification test or the like, its optical detection means (light emitting
さらに、検出装置Eによる検知結果がある許容範囲を越えたのであれば、警報装置などにより、音により警告を発することもできる。 Furthermore, if the detection result by the detection device E exceeds a certain allowable range, an alarm device or the like can issue a warning by sound.
1 検査チップ
2 流体制御検出装置
3 検体収容部
3a 流路
4 試薬収容部
4a 流路
20 メニスカスセンサー
31 作動流体
50 メニスカスセンサー
54 疎水バルブ
70 メニスカスセンサー
90 流量センサー
92 流路
94 ヒーター
96 電圧源
98 電流計
E 検出装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記検査チップ本体内の前記試薬が流れる流路又は前記検体が流れる流路の流れ方向の上流側に連続する、前記作動流体が流れる前記検査チップの本体内の流路に、
前記作動流体の流れ速度の情報を得るための検出装置を設けたことを特徴とするマイクロ総合分析システム。 A detection fluid formed in the downstream area of the merging portion by supplying a working fluid into a test chip whose main body is composed of at least two substrates, thereby combining a reagent and a sample previously stored in the test chip. In the micro total analysis system in which the inspection object is automatically inspected by the optical detection means in the part,
In the flow path in the main body of the test chip through which the working fluid flows, continuous to the upstream side in the flow direction of the flow path in which the reagent in the main body of the test chip flows or in the flow path of the sample.
Micro total analysis system, characterized in that a detection device for obtaining information of the flow velocity of the working fluid.
前記作動流体の流れる流路内もしくはその流路の近傍にヒーターを配設した電気回路を備え、このヒーターの上流側から前記作動流体が流れてきたときの前記ヒーターの加熱状態からの冷却の度合いを、前記電気回路の電気抵抗値の変化で測定し、その検出結果に基づいて前記作動流体の流速を測定するセンサーであることを特徴とする請求項2に記載のマイクロ総合分析システム。 The flow sensor is
A degree of cooling from the heating state of the heater when the working fluid flows from the upstream side of the heater, provided with an electric circuit provided with a heater in or near the flow channel through which the working fluid flows The micro total analysis system according to claim 2, wherein the sensor is a sensor that measures a flow rate of the working fluid based on a detection result based on a change in an electric resistance value of the electric circuit.
前記作動流体の流れる流路内に所定距離離間して配置された2つの電気回路を備え、
前記作動流体が上流側から流れてきて前記一方の電気回路の一対の電極間を通過したときと、その作動流体がさらに流れて前記他方の電気回路の一対の電極間を通過したときとの時間差に基づいて、前記作動流体の流速が測定されるセンサーであることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ総合分析システム。 The sensor using the meniscus is
Two electrical circuits disposed at a predetermined distance in a flow path through which the working fluid flows,
Time difference between when the working fluid flows from the upstream side and passes between the pair of electrodes of the one electric circuit and when the working fluid further flows and passes between the pair of electrodes of the other electric circuit The micro total analysis system according to claim 4, wherein the sensor is a sensor for measuring a flow rate of the working fluid based on the system.
前記作動流体の流れる流路内に配置された電気回路と、この電気回路の上流側に設けられた疎水性バルブと、を備え、
前記疎水性バルブの上流側から流れてきた前記作動流体が前記疎水性バルブを通過した後、さらに流れて前記電気回路の一対の電極間を通過したことを検知することにより、前記作動流体の流速が測定されるセンサーであることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ総合分析システム。 The sensor using the meniscus is
An electric circuit disposed in the flow path through which the working fluid flows, and a hydrophobic valve provided on the upstream side of the electric circuit,
By detecting that the working fluid flowing from the upstream side of the hydrophobic valve passes through the hydrophobic valve and then flows between the pair of electrodes of the electric circuit, the flow velocity of the working fluid is detected. The micro total analysis system according to claim 4, wherein the sensor is a sensor for measuring the temperature.
複数個併設された流路間に配置された電極同士が直列でつながれた一つの電気回路を備え、
前記作動流体が上流側から流れてきた場合に、前記電気回路の各流路内の各一対の電極のうち、最後の一対の電極間に作動流体が流れることにより、全ての流路間に作動流体が流れたことが検出されるセンサーであることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ総合分析システム。 The sensor using the meniscus is
Provided with a single electric circuit in which electrodes arranged between a plurality of adjacent channels are connected in series,
When the working fluid flows from the upstream side, the working fluid flows between the last pair of electrodes of each pair of electrodes in each flow path of the electric circuit, thereby operating between all the flow paths. The micro total analysis system according to claim 4, wherein the sensor is a sensor that detects that a fluid has flowed.
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