JP5728273B2 - Disc type analysis chip - Google Patents

Disc type analysis chip Download PDF

Info

Publication number
JP5728273B2
JP5728273B2 JP2011081979A JP2011081979A JP5728273B2 JP 5728273 B2 JP5728273 B2 JP 5728273B2 JP 2011081979 A JP2011081979 A JP 2011081979A JP 2011081979 A JP2011081979 A JP 2011081979A JP 5728273 B2 JP5728273 B2 JP 5728273B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tank
liquid
flow path
analysis chip
sectional area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011081979A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012215515A (en
Inventor
圭司 岩本
圭司 岩本
小口 和博
和博 小口
健次 浜地
健次 浜地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2011081979A priority Critical patent/JP5728273B2/en
Priority to CN201210075978.5A priority patent/CN102688787B/en
Priority to US13/428,683 priority patent/US9005547B2/en
Publication of JP2012215515A publication Critical patent/JP2012215515A/en
Priority to US14/642,860 priority patent/US9267940B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5728273B2 publication Critical patent/JP5728273B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Description

本発明は、各種生化学検査などに好適に用いることができる分析チップに関し、より詳しくは、ターンテーブルなどの遠心装置上に載置し、該遠心装置の回転による遠心力を利用して検体と試薬とを反応させた後、光学測定などにより目的物質の検出または定量などを行なうことができる円盤型分析チップに関する。   The present invention relates to an analysis chip that can be suitably used for various biochemical tests and the like, and more specifically, is placed on a centrifuge such as a turntable and uses a centrifugal force generated by the rotation of the centrifuge to The present invention relates to a disc-type analysis chip capable of detecting or quantifying a target substance by optical measurement after reacting with a reagent.

近年、医療や健康、食品、創薬などの分野で、DNA(Deoxyribo Nucleic Acid)や酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルスおよび細胞などの生体物質、ならびに化学物質を検知、検出あるいは定量する重要性が増してきており、それらを簡便に測定できる様々な分析チップおよびマイクロ化学チップ(以下、これらを総称して分析チップという。)が提案されている。マイクロチップは、実験室で行なっている一連の分析・実験操作を、ごく小さなチップ内で行なえることから、検体および試薬が微量で済み、コストが安く、反応速度が速く、ハイスループットな検査ができ、検体を採取した現場で直ちに検査結果を得ることができるなど多くの利点を有している。このような分析チップは、たとえば血液検査等の生化学検査用として好適に用いられている。   In recent years, the importance of detecting, detecting or quantifying biological substances such as DNA (Deoxyribo Nucleic Acid), enzymes, antigens, antibodies, proteins, viruses and cells, and chemical substances in fields such as medicine, health, food, and drug discovery Various analysis chips and microchemical chips (hereinafter collectively referred to as analysis chips) that can easily measure them have been proposed. Microchips can perform a series of analysis / experiment operations performed in a laboratory in a very small chip, so only a small amount of sample and reagent are required, cost is low, reaction rate is high, and high-throughput testing is possible. It has many advantages such as being able to obtain test results immediately at the site where the sample is collected. Such an analysis chip is suitably used for biochemical tests such as blood tests.

分析チップとしては、たとえば、コンパクトディスクのような円盤型の基板に多数のリザーバ(槽)およびこれらを接続する微細流路が形成された分析チップ(以下、分析チップの基板に形成される各種リザーバおよびこれらを接続する流路から構成される回路(パターン)全体を総称して流体回路という。)であって、円盤の中心を遠心中心とする回転による遠心力を利用してリザーバ中の液体(検体や試薬など)を移動させ所定の反応などを行なう分析チップが従来公知である(たとえば非特許文献1)。このような円盤型分析チップもまた、上述のような多くの利点を有しており、さらには遠心力を利用するために、ポンプやバルブなどの周辺機器を必要とせず、分析システム全体を小型化できるという大きな利点を兼ね備えている。   As an analysis chip, for example, an analysis chip (hereinafter referred to as various reservoirs formed on a substrate of an analysis chip) in which a large number of reservoirs (tanks) and a fine flow path for connecting them are formed on a disk-shaped substrate such as a compact disk. And the entire circuit (pattern) composed of the flow paths connecting them together is called a fluid circuit.) The liquid in the reservoir (using the centrifugal force by the rotation with the center of the disk as the centrifugal center) ( An analysis chip that moves a specimen, a reagent, or the like) and performs a predetermined reaction or the like is conventionally known (for example, Non-Patent Document 1). Such a disk-type analysis chip also has many advantages as described above. Further, since the centrifugal force is used, peripheral devices such as pumps and valves are not required, and the entire analysis system is reduced in size. It has the great advantage of being able to

中嶋秀、「コンパクトディスク型マイクロチップを用いる流れ分析法」、「ぶんせき」社団法人日本分析化学会、2009年7月、p.381−382Hideshi Nakajima, “Flow analysis method using compact disc microchip”, “Bunseki” Japan Society for Analytical Chemistry, July 2009, p. 381-382

分析チップは、様々な検査・分析法への展開(様々な種類の反応系への適用)が期待されており、このようなものとしては、生化学検査でよく用いられているELISA(Enzyme−Linked Immunosorbent Assay)法が挙げられる。ELISA法とは、検体(サンプル)中に含まれる微量の目的物質(検査対象物質)を、酵素反応を利用して定量的に検出する手法の1つであり、目的物質を高感度で検出することができ、定量性にも優れているといった有利な特徴を有する。   The analysis chip is expected to be applied to various inspection / analysis methods (applied to various types of reaction systems), and as such, an ELISA (Enzyme-) that is often used in biochemical inspection is used. Linked Immunosorbent Assay) method. The ELISA method is one of techniques for quantitatively detecting a small amount of a target substance (test target substance) contained in a specimen (sample) using an enzyme reaction, and detects the target substance with high sensitivity. And has an advantageous feature that it is excellent in quantitativeness.

ELISA法では、たとえば、1)目的物質を含む検体(サンプル)、2)目的物質に特異的に結合する抗体で修飾されたビーズ等の固相、および、3)目的物質と抗体で修飾されたビーズとの結合体に特異的に結合する抗体であって、酵素で標識された抗体(以下、酵素標識抗体という。)の1)〜3)を混合して抗原抗体反応を行ない、未反応の検体(目的物質以外の成分)および未反応の酵素標識抗体を洗浄、除去した後、基質溶液との酵素反応を行なって、生じた蛍光物質を検出することにより、目的物質を定量することができる。   In the ELISA method, for example, 1) a specimen (sample) containing a target substance, 2) a solid phase such as a bead modified with an antibody that specifically binds to the target substance, and 3) a target substance and an antibody are modified. An antibody that specifically binds to a conjugate with a bead and that is labeled with an enzyme (hereinafter referred to as an enzyme-labeled antibody) 1) to 3) is subjected to an antigen-antibody reaction, and unreacted. After washing and removing the sample (components other than the target substance) and unreacted enzyme-labeled antibody, the target substance can be quantified by performing an enzyme reaction with the substrate solution and detecting the resulting fluorescent substance. .

本発明者らは、ELISA法を好適に実施可能な円盤型分析チップを開発する過程において、図1に示されるような流体回路を有する分析チップに創出した。図1に示される流体回路は、円盤型の基板上に溝パターンとして形成されたものであり、目的物質を含むサンプル液および酵素標識抗体を収容する第1の槽1;抗体で修飾されたビーズ(抗体修飾ビーズ)を含有する液を収容する第2の槽2;洗浄液を収容する第3の槽3;基質溶液を収容する第4の槽4;第1の槽1、第2の槽2、第3の槽3および第4の槽4よりも分析チップの外周部側(遠心力方向の下流側)に設けられ、サンプル液、酵素標識抗体および抗体修飾ビーズを混合し、抗原抗体反応を行なうとともに、基質溶液との酵素反応を行なう第5の槽5;第5の槽5よりも分析チップの外周部側(遠心力方向の下流側)に設けられ、廃液を収容する第6の槽6(この槽には流路を介して空気穴6aが接続されている。);第1の槽1と第5の槽5とを接続する第1の流路7;第1の流路7に連結され、第2の槽2と第5の槽5とを接続する第2の流路8;第3の槽3と第5の槽5とを接続する第3の流路9;第4の槽4と第5の槽5とを接続する第4の流路10;および、第5の槽5と第6の槽6とを接続する第5の流路11から構成されている。   The present inventors created an analysis chip having a fluid circuit as shown in FIG. 1 in the process of developing a disk-type analysis chip capable of suitably performing the ELISA method. The fluid circuit shown in FIG. 1 is formed as a groove pattern on a disk-shaped substrate, and contains a sample solution containing a target substance and an enzyme-labeled antibody 1; a bead modified with the antibody Second tank 2 containing a solution containing (antibody-modified beads); third tank 3 containing a cleaning solution; fourth tank 4 containing a substrate solution; first tank 1 and second tank 2 The third tank 3 and the fourth tank 4 are provided on the outer peripheral side of the analysis chip (on the downstream side in the centrifugal force direction), and the sample solution, enzyme-labeled antibody, and antibody-modified beads are mixed to carry out antigen-antibody reaction. 5th tank 5 which performs enzyme reaction with substrate solution while performing; 6th tank which is provided in the outer peripheral part side (downstream side of a centrifugal force direction) of an analysis chip rather than the 5th tank 5, and accommodates a waste liquid 6 (the air hole 6a is connected to this tank through a flow path); A first flow path 7 connecting the first tank 5 and the fifth tank 5; a second flow path 8 connected to the first flow path 7 and connecting the second tank 2 and the fifth tank 5; A third flow path 9 connecting the third tank 3 and the fifth tank 5; a fourth flow path 10 connecting the fourth tank 4 and the fifth tank 5; and a fifth tank. 5 and the 6th tank 6 are comprised from the 5th flow path 11 connected.

第1〜第5の流路の各断面積は、第1の流路7=(または≒)第2の流路8>第5の流路11>第3の流路9>第4の流路10となるように設計されている。また、第5の流路11の断面積は、抗体修飾ビーズのサイズよりも小さい。   The cross-sectional areas of the first to fifth flow paths are as follows: first flow path 7 = (or ≈) second flow path 8> fifth flow path 11> third flow path 9> fourth flow It is designed to be a road 10. Further, the cross-sectional area of the fifth flow path 11 is smaller than the size of the antibody-modified bead.

なお、上記溝パターン(流体回路)が形成された円盤型の基板上には、流体回路からの液の漏れ出しを防止するために、流体回路を覆う基板や貼着シールなどの積層部材が積層される。この積層部材には、サンプル液および酵素標識抗体を注入する注入口、抗体修飾ビーズ)を含有する液を注入する注入口、ならびに基質溶液を注入する注入口が設けられる。これらの注入口は、積層部材を厚み方向に貫通する貫通口である。また、空気穴6aは、流体回路と分析チップ外部とを連通させる穴であり、円盤型の基板上に形成された溝と、円盤型の基板上に積層される積層部材に形成される、該溝に連通する貫通口とによって構成できる。   On the disk-shaped substrate on which the groove pattern (fluid circuit) is formed, a laminated member such as a substrate covering the fluid circuit or an adhesive seal is laminated to prevent leakage of liquid from the fluid circuit. Is done. This laminated member is provided with an injection port for injecting a sample solution and an enzyme-labeled antibody, an injection port for injecting a solution containing antibody-modified beads), and an injection port for injecting a substrate solution. These inlets are through holes that penetrate the laminated member in the thickness direction. The air hole 6a is a hole for communicating the fluid circuit and the outside of the analysis chip, and is formed in a groove formed on the disk-shaped substrate and a laminated member stacked on the disk-shaped substrate. And a through hole communicating with the groove.

図1に示される流体回路を有する分析チップによれば、遠心力を利用して次の手順でELISA法による検査を実施し得る。   According to the analysis chip having the fluid circuit shown in FIG. 1, the examination by the ELISA method can be performed by the following procedure using the centrifugal force.

まず、第1の槽1に目的物質を含むサンプル液および酵素標識抗体を注入し、第2の槽2に抗体修飾ビーズを含有する液を注入し、第3の槽3に洗浄液を注入し、第4の槽4に基質溶液を注入する(ステップ1)。次に、分析チップの中心を回転中心とする分析チップの回転により、図示される方向の第1の遠心力(洗浄液が第3の槽3から排出されず、かつ基質溶液が第4の槽4から排出されない程度の大きさの遠心力である。)を分析チップに印加することにより、目的物質を含むサンプル液、酵素標識抗体および抗体修飾ビーズを含有する液を第5の槽5に導入、混合して抗原抗体反応を行なう(ステップ2)。   First, the sample liquid containing the target substance and the enzyme-labeled antibody are injected into the first tank 1, the liquid containing the antibody-modified beads is injected into the second tank 2, the washing liquid is injected into the third tank 3, A substrate solution is injected into the fourth tank 4 (step 1). Next, by the rotation of the analysis chip about the center of the analysis chip, the first centrifugal force (the cleaning liquid is not discharged from the third tank 3 and the substrate solution is discharged from the fourth tank 4 in the direction shown in the figure). Is applied to the analysis chip to introduce a sample solution containing the target substance, an enzyme-labeled antibody, and a solution containing antibody-modified beads into the fifth tank 5; The mixture is mixed to carry out an antigen-antibody reaction (step 2).

ついで、図示される方向の第2の遠心力(この遠心力は第1の遠心力より大きい)を印加することにより、第5の槽5から第6の槽6へ液を移動させ、廃液を行なう(ステップ3)。次に、図示される方向の第3の遠心力(この遠心力は第2の遠心力より大きく、かつ基質溶液が第4の槽4から排出されない程度の大きさ)を印加することにより、第3の槽3内の洗浄液を第5の槽5に導入して目的物質と抗体修飾ビーズと酵素標識抗体との結合体を洗浄するとともに、洗浄後の洗浄液を第6の槽6へ移動させる(ステップ4)。このステップ4によって未反応のサンプルおよび未反応の酵素標識抗体が除去される。   Next, by applying a second centrifugal force in the direction shown in the figure (this centrifugal force is greater than the first centrifugal force), the liquid is moved from the fifth tank 5 to the sixth tank 6, and the waste liquid is removed. Perform (step 3). Next, by applying a third centrifugal force in the direction shown (this centrifugal force is larger than the second centrifugal force and the substrate solution is not discharged from the fourth tank 4), the first centrifugal force is applied. 3 is introduced into the fifth tank 5 to wash the conjugate of the target substance, the antibody-modified beads and the enzyme-labeled antibody, and the washed washing liquid is moved to the sixth tank 6 ( Step 4). By this step 4, the unreacted sample and the unreacted enzyme-labeled antibody are removed.

次に、図示される方向の第4の遠心力(この遠心力は第3の遠心力より大きい)を印加することにより、第4の槽4内の基質溶液を第5の槽5に導入して酵素反応を行なう(ステップ5)。この遠心力により第5の槽5に導入された基質溶液は第6の槽6まで移動する。最後に、酵素反応によって第5の槽5内で生じた蛍光物質を検出し(第5の槽5に検出光を照射する)、目的物質を定量する(ステップ6)。   Next, the substrate solution in the fourth tank 4 is introduced into the fifth tank 5 by applying a fourth centrifugal force in the direction shown in the figure (this centrifugal force is greater than the third centrifugal force). The enzyme reaction is performed (step 5). The substrate solution introduced into the fifth tank 5 moves to the sixth tank 6 by this centrifugal force. Finally, the fluorescent substance generated in the fifth tank 5 by the enzyme reaction is detected (detection light is irradiated to the fifth tank 5), and the target substance is quantified (step 6).

上記のように、図1に示される流体回路を有する分析チップによれば、第1〜第5の流路の各断面積を適切な大きさに設定し、これらの流路に異なる程度のバルブ機能(液体の排出を抑制する能力)を付与しているため、所望の液体を所望のタイミングで移動させることができ、これにより、抗原抗体反応を行なった後、液を排出し、ついで洗浄液を導入して洗浄を行ない、その後酵素反応を行なうという逐次的操作が一方向の遠心力の印加により可能となっている。   As described above, according to the analysis chip having the fluid circuit shown in FIG. 1, the cross-sectional areas of the first to fifth flow paths are set to appropriate sizes, and different degrees of valves are provided in these flow paths. Since the function (capability to suppress the discharge of liquid) is added, the desired liquid can be moved at the desired timing. This allows the liquid to be discharged after the antigen-antibody reaction, and then the washing liquid to be discharged. The sequential operation of introducing, washing, and then carrying out the enzyme reaction is possible by applying a unidirectional centrifugal force.

しかしながら、図1に示される流体回路を有する分析チップについては、基質溶液による酵素反応のステップに関し改善の余地があった。すなわち、上記の各ステップを逐次的に行なうためには、第5の流路11の断面積を第4の流路10のそれより大きくする必要があるが、この場合、ステップ5において遠心力を印加した際、第5の槽5に導入された基質溶液が第5の槽5内に溜まらず、第6の槽6まで流れていくため、酵素反応が十分に進行しないことがあった。   However, the analysis chip having the fluid circuit shown in FIG. 1 has room for improvement with respect to the enzyme reaction step using the substrate solution. That is, in order to sequentially perform the above steps, it is necessary to make the cross-sectional area of the fifth flow path 11 larger than that of the fourth flow path 10. When applied, since the substrate solution introduced into the fifth tank 5 does not accumulate in the fifth tank 5 and flows to the sixth tank 6, the enzyme reaction may not proceed sufficiently.

本発明の目的は、酵素反応を用いる検査法(とりわけELISA法)に好適に適用できる分析チップを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an analysis chip that can be suitably applied to a test method using an enzyme reaction (in particular, an ELISA method).

本発明は、内部空間(流体回路)を備えており、遠心力の印加により該内部空間内に存在する液体を内部空間内の所望の位置に移動させる円盤型の分析チップに関する。本発明の円盤型分析チップにおいて該内部空間(流体回路)は、第1の液体を収容するための第1の槽;第2の液体を収容するための第2の槽;第3の液体を収容するための第3の槽;第4の液体を収容するための第4の槽;第1の槽、第2の槽、第3の槽および第4の槽よりも分析チップの外周部側に設けられる第5の槽;第5の槽よりも分析チップの外周部側に設けられる第6の槽;第1の槽と第5の槽とを接続する第1の流路;第2の槽と第5の槽とを接続する第2の流路;第3の槽と第5の槽とを接続する第3の流路;第4の槽と第5の槽とを接続する第4の流路;第5の槽と第6の槽とを接続する第5の流路を含む。   The present invention relates to a disk-type analysis chip that includes an internal space (fluid circuit) and moves a liquid existing in the internal space to a desired position in the internal space by applying a centrifugal force. In the disk-type analysis chip of the present invention, the internal space (fluid circuit) contains a first tank for containing a first liquid; a second tank for containing a second liquid; and a third liquid. 3rd tank for accommodating; 4th tank for accommodating 4th liquid; 1st tank, 2nd tank, 3rd tank, and outer peripheral part side of analysis chip rather than 4th tank A fifth tank provided on the outer periphery of the analysis chip relative to the fifth tank; a first flow path connecting the first tank and the fifth tank; a second tank 2nd flow path connecting tank and 5th tank; 3rd flow path connecting 3rd tank and 5th tank; 4th connecting 4th tank and 5th tank A fifth flow path connecting the fifth tank and the sixth tank.

ここで、本発明の円盤型分析チップにおいては、第1の流路および第2の流路の断面積は第5の流路の断面積より大きく、第5の流路の断面積は第3の流路の断面積より大きく、かつ、第3の流路の断面積は第4の流路の断面積より大きい。また、第5の流路および第6の槽の合計容積は、第1の液体、第2の液体、第3の液体および第4の液体の合計体積より小さい。   Here, in the disc type analysis chip of the present invention, the cross-sectional areas of the first flow path and the second flow path are larger than the cross-sectional area of the fifth flow path, and the cross-sectional area of the fifth flow path is third. And the cross-sectional area of the third flow path is larger than the cross-sectional area of the fourth flow path. The total volume of the fifth channel and the sixth tank is smaller than the total volume of the first liquid, the second liquid, the third liquid, and the fourth liquid.

本発明の円盤型分析チップにおいて内部空間(流体回路)は、第5の槽よりも分析チップの外周部側に設けられ、第6の流路を介して第5の槽に接続される第7の槽をさらに備えることが好ましい。   In the disc type analysis chip of the present invention, the internal space (fluid circuit) is provided on the outer peripheral side of the analysis chip with respect to the fifth tank, and is connected to the fifth tank via the sixth channel. It is preferable to further comprise the tank.

また、本発明の円盤型分析チップにおいて内部空間(流体回路)は、第6の槽よりも分析チップの中心部側に設けられ、第7の流路を介して第6の槽に接続される、分析チップ外部に連通する第1の空気穴をさらに備えることが好ましい。この場合、第5の流路の断面積と第7の流路の断面積とは略同じ(同じ場合を含む)であることが好ましい。   Further, in the disc type analysis chip of the present invention, the internal space (fluid circuit) is provided closer to the center of the analysis chip than the sixth tank, and is connected to the sixth tank via the seventh flow path. It is preferable to further include a first air hole communicating with the outside of the analysis chip. In this case, it is preferable that the cross-sectional area of the fifth flow path and the cross-sectional area of the seventh flow path are substantially the same (including the same case).

本発明の円盤型分析チップにおいて内部空間(流体回路)は、第3の流路上に配置され、分析チップ外部に連通する第2の空気穴を有する第1のバッファ槽をさらに備えることができる。また、第5の槽よりも分析チップの中心部側に設けられ、流路を介して第3の槽と第5の槽に接続される第2のバッファ槽をさらに備えていてもよい。   In the disc type analysis chip of the present invention, the internal space (fluid circuit) may further include a first buffer tank that is disposed on the third flow path and has a second air hole communicating with the outside of the analysis chip. Moreover, the 2nd buffer tank provided in the center part side of the analysis chip rather than the 5th tank and connected to a 3rd tank and a 5th tank via a flow path may be further provided.

本発明において、たとえば第1の液体は、分析対象であるサンプルおよび酵素で標識された抗体を含む液体であり、第2の液体は抗体で修飾されたビーズを含有する液体であり、第3の液体は洗浄液であり、第4の液体は基質溶液であることができる。   In the present invention, for example, the first liquid is a liquid containing a sample to be analyzed and an antibody labeled with an enzyme, the second liquid is a liquid containing beads modified with an antibody, The liquid can be a cleaning liquid and the fourth liquid can be a substrate solution.

本発明の円盤型分析チップによれば、基質溶液を第5の槽に導入するステップにおいて、基質溶液を第5の槽内に溜めることができるため、基質溶液による酵素反応を十分に進行させることができる。これによりELISA法などの酵素反応を利用した検査の精度を向上させることができる。   According to the disk-type analysis chip of the present invention, since the substrate solution can be stored in the fifth tank in the step of introducing the substrate solution into the fifth tank, the enzyme reaction by the substrate solution can sufficiently proceed. Can do. Thereby, the precision of the test | inspection using enzyme reactions, such as ELISA method, can be improved.

ELISA法を実施し得る分析チップの流体回路構造を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows the fluid circuit structure of the analysis chip which can implement ELISA method. 本発明の円盤型分析チップの一例を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows an example of the disk type | mold analysis chip of this invention. 本発明の円盤型分析チップが有する流体回路構造の好ましい一例を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows a preferable example of the fluid circuit structure which the disk type | mold analysis chip of this invention has. 図3に示される流体回路を有する本発明の円盤型分析チップを用いてELISA法を実施したときの、いくつかの工程における液体の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state of the liquid in several processes when ELISA method is implemented using the disk type | mold analysis chip | tip of this invention which has the fluid circuit shown by FIG. 円盤型分析チップを回転させるための回転装置および光学測定を行なうための装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the rotating apparatus for rotating a disk type | mold analysis chip, and the apparatus for performing an optical measurement.

図2は、本発明の円盤型分析チップの一例を示す概略上面図である。図2に示される円盤型分析チップ100は、各種槽(リザーバ)やこれらを接続する微細流路から主に構成される流体回路101を内部に有しており、図示されるような向き(もしくはその逆向き)に分析チップを回転させ遠心力を付与することにより、流体回路101内の液体(サンプル液、試薬液、洗浄液、廃液など)を流体回路101内の所望の位置(部位)に移動させることができる。図2に示される例において円盤型分析チップ100は、同じ形状(パターン)の流体回路101を8個有しており、8個の検査・分析を同時並行に実施することができるようになっている。8個の流体回路101は、円盤の径方向(すなわち、円盤の中心を遠心中心として分析チップを回転させたときの遠心力方向)に沿うように配列されている。なお、図2に示される例において流体回路101の数は8個であるが、これに限定されるものではなく、8個より少なくてもよいし、多くてもよい。   FIG. 2 is a schematic top view showing an example of the disk-type analysis chip of the present invention. The disc-type analysis chip 100 shown in FIG. 2 has a fluid circuit 101 mainly composed of various tanks (reservoirs) and fine flow paths connecting them, and has an orientation (or shown) (or shown). By rotating the analysis chip in the opposite direction and applying a centrifugal force, the liquid (sample liquid, reagent liquid, cleaning liquid, waste liquid, etc.) in the fluid circuit 101 is moved to a desired position (part) in the fluid circuit 101. Can be made. In the example shown in FIG. 2, the disk-type analysis chip 100 has eight fluid circuits 101 having the same shape (pattern), so that eight inspection / analysis can be performed in parallel. Yes. The eight fluid circuits 101 are arranged along the radial direction of the disk (that is, the centrifugal force direction when the analysis chip is rotated with the center of the disk as the centrifugal center). In the example shown in FIG. 2, the number of fluid circuits 101 is eight, but the number is not limited to this, and may be less than or more than eight.

流体回路101は、円盤型分析チップ100の内部に形成された空間である。このような流体回路を有する円盤型分析チップは、円盤型の第1の基板上に流体回路構造に応じた溝パターンを形成し、当該第1の基板の溝形成面上に第2の基板を積層、接合することにより作製することができる。積層させる第2の基板にも流体回路を構成する溝パターンが形成されていてもよい。また、第2の基板を用いる代わりに、貼着シールなどの他の積層部材を第1の基板の溝形成面上に積層することにより円盤型分析チップを作製してもよい。   The fluid circuit 101 is a space formed inside the disc type analysis chip 100. In the disk-type analysis chip having such a fluid circuit, a groove pattern corresponding to the fluid circuit structure is formed on the disk-shaped first substrate, and the second substrate is formed on the groove forming surface of the first substrate. It can be manufactured by stacking and bonding. A groove pattern constituting a fluid circuit may also be formed on the second substrate to be laminated. Further, instead of using the second substrate, the disc-shaped analysis chip may be manufactured by laminating another laminated member such as an adhesive seal on the groove forming surface of the first substrate.

円盤型分析チップを構成する基板材料は特に限定されず、たとえば、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ガラス、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)が挙げることができる。工業的な生産性の観点から、PMMA、PET、COP、COCを用いることが好ましい。円盤型分析チップを分析において蛍光測定が行なわれる場合、基板材料は蛍光を生じにくい材料であることが好ましい。蛍光を生じにくい材料は、好ましくは(メタ)アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂であり、具体的にはPMMA、COP、COCが挙げられる。   The substrate material constituting the disc-shaped analysis chip is not particularly limited. For example, polymethyl methacrylate resin (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS), glass, cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), polyethylene Examples include terephthalate (PET), polystyrene (PS), and polypropylene (PP). From the viewpoint of industrial productivity, PMMA, PET, COP, and COC are preferably used. When fluorescence measurement is performed in analyzing a disk-type analysis chip, the substrate material is preferably a material that hardly generates fluorescence. The material that hardly generates fluorescence is preferably a (meth) acrylic resin or a cycloolefin resin, and specifically includes PMMA, COP, and COC.

円盤型分析チップの厚さは特に限定されないが、0.1〜100mmであることが好ましく、より好ましくは2〜3mmである。円盤型分析チップの基板に溝パターンを形成する方法は特に限定されず、機械加工、サンドブラスト加工、射出成形などが挙げられる。基板同士の接合方法としては、少なくとも一方の基板の貼り合わせ面を融解させて溶着させる方法(溶着法)、接着剤を用いて接着させる方法などを挙げることができる。溶着法としては、基板を加熱して溶着させる方法;レーザー等の光を照射して、光吸収時に発生する熱により溶着する方法(レーザー溶着);超音波を用いて溶着する方法などを挙げることができる。なかでもレーザー溶着法が好ましく用いられる。   The thickness of the disc-shaped analysis chip is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 mm, more preferably 2 to 3 mm. A method for forming the groove pattern on the substrate of the disk-type analysis chip is not particularly limited, and examples thereof include machining, sandblasting, and injection molding. Examples of the bonding method between the substrates include a method of melting and welding at least one bonded surface of the substrates (welding method), and a method of bonding using an adhesive. Examples of the welding method include a method of welding by heating the substrate; a method of irradiating light such as a laser and welding by heat generated during light absorption (laser welding); and a method of welding using ultrasonic waves. Can do. Of these, the laser welding method is preferably used.

次に、本発明の円盤型分析チップが有する流体回路の構造について、実施の形態を示してより詳細に説明する。図3は、本発明の円盤型分析チップが有する流体回路の構造の好ましい一例を示す概略上面図であり、図2に示される円盤型分析チップ100が有する流体回路101を拡大して示したものである。本実施形態の円盤型分析チップが有する流体回路101は、酵素標識抗体を用いるELISA法など酵素反応を利用する検査法に好適に適用できる構造を有している。   Next, the structure of the fluid circuit included in the disk type analysis chip of the present invention will be described in more detail with reference to an embodiment. FIG. 3 is a schematic top view showing a preferred example of the structure of the fluid circuit included in the disk-type analysis chip of the present invention, and shows an enlarged view of the fluid circuit 101 included in the disk-type analysis chip 100 shown in FIG. It is. The fluid circuit 101 included in the disk-type analysis chip of the present embodiment has a structure that can be suitably applied to a test method using an enzyme reaction such as an ELISA method using an enzyme-labeled antibody.

図3に示されるように流体回路101は、第1の液体を収容するための第1の槽20;第2の液体を収容するための第2の槽30;第3の液体を収容するための第3の槽40;第4の液体を収容するための第4の槽50;第1の槽20、第2の槽30、第3の槽40および第4の槽50よりも分析チップの外周部側に設けられる第5の槽60;第5の槽60よりも分析チップの外周部側に設けられる第6の槽70;第1の槽20と第5の槽60とを接続する第1の流路26;第2の槽30と第5の槽60とを接続する第2の流路36;第3の槽40と第5の槽60とを接続する第3の流路46;第4の槽50と第5の槽60とを接続する第4の流路56;および、第5の槽60と第6の槽70とを接続する第5の流路67を含む。   As shown in FIG. 3, the fluid circuit 101 includes a first tank 20 for containing a first liquid; a second tank 30 for containing a second liquid; and for containing a third liquid. The third tank 40; the fourth tank 50 for containing the fourth liquid; the first tank 20, the second tank 30, the third tank 40, and the fourth tank 50 of the analysis chip. 5th tank 60 provided in the outer peripheral part side; 6th tank 70 provided in the outer peripheral part side of an analysis chip rather than the 5th tank 60; The 1st tank 20 and the 5th tank 60 connected A first flow path 26; a second flow path 36 connecting the second tank 30 and the fifth tank 60; a third flow path 46 connecting the third tank 40 and the fifth tank 60; A fourth flow path 56 connecting the fourth tank 50 and the fifth tank 60; and a fifth flow path 67 connecting the fifth tank 60 and the sixth tank 70.

第6の槽70には、第7の流路79を介して、分析チップ外部に連通する第1の空気穴90が接続されている。この第1の空気穴90は、第6の槽70よりも分析チップの中心部側に設けられる。   A first air hole 90 communicating with the outside of the analysis chip is connected to the sixth tank 70 via a seventh flow path 79. The first air hole 90 is provided closer to the center of the analysis chip than the sixth tank 70.

また流体回路101は、第5の槽60よりも分析チップの外周部側に設けられ、第6の流路68を介して第5の槽60に接続される第7の槽80を備える。第7の槽80は、分析チップ外部に連通する第3の空気穴80aを有している。第6の流路68は、第5の槽60の上部(分析チップの中心部方向を上とする)に接続されている。   The fluid circuit 101 includes a seventh tank 80 that is provided on the outer peripheral side of the analysis chip with respect to the fifth tank 60 and connected to the fifth tank 60 through the sixth flow path 68. The seventh tank 80 has a third air hole 80a communicating with the outside of the analysis chip. The sixth channel 68 is connected to the upper part of the fifth tank 60 (the center part direction of the analysis chip is the upper side).

さらに流体回路101は、第3の流路46上に配置され、分析チップ外部に連通する第2の空気穴95aを有する第1のバッファ槽95、および、第2のバッファ槽96を備える。第1のバッファ槽95および第2のバッファ槽96は、第5の槽60よりも分析チップの中心部側に設けられている。第2のバッファ槽96は、第8の流路49によって第3の槽40に接続されており、第4の流路56によって第5の槽60に接続されている。   Furthermore, the fluid circuit 101 includes a first buffer tank 95 and a second buffer tank 96 which are disposed on the third flow path 46 and have a second air hole 95a communicating with the outside of the analysis chip. The first buffer tank 95 and the second buffer tank 96 are provided closer to the center of the analysis chip than the fifth tank 60. The second buffer tank 96 is connected to the third tank 40 by the eighth flow path 49, and is connected to the fifth tank 60 by the fourth flow path 56.

上記第1の空気穴90、第2の空気穴95aおよび第3の空気穴80aは、遠心力による流体回路101内の液体移動を円滑に行なわせる役割を果たす。これらの空気穴は、たとえば、第1の基板上に形成された溝と、第1の基板上に積層される第2の基板または貼着シールなどに形成される、該溝に連通する貫通口とによって構成することができる。これらの空気穴は、空気穴からの液体の漏洩を防止するため、連結される槽よりも分析チップの中心部側(遠心力方向の上流側)に設けられる。   The first air hole 90, the second air hole 95a, and the third air hole 80a serve to smoothly move the liquid in the fluid circuit 101 by centrifugal force. These air holes are, for example, a through hole that is formed in a groove formed on the first substrate and a second substrate laminated on the first substrate or an adhesive seal, and communicates with the groove. And can be configured. These air holes are provided closer to the center side of the analysis chip (upstream side in the centrifugal force direction) than the tank to be connected in order to prevent leakage of liquid from the air holes.

第1の槽20、第2の槽30、第3の槽40および第4の槽50はそれぞれ、第1の液体、第2の液体、第3の液体、第4の液体を注入するための図示しない注入口を有している。これらの注入口は、第1の基板上に積層される第2の基板または貼着シールなどに形成される、厚み方向に貫通する貫通口である。また、これらの貫通口は空気穴としての役割も果たし得る。   The first tank 20, the second tank 30, the third tank 40, and the fourth tank 50 are for injecting the first liquid, the second liquid, the third liquid, and the fourth liquid, respectively. It has an injection port (not shown). These inlets are through-holes penetrating in the thickness direction, which are formed on a second substrate or an adhesive seal laminated on the first substrate. These through holes can also serve as air holes.

たとえば、本実施形態の円盤型分析チップを用いてELISA法による検査を行なう場合、第1の液体は分析対象である目的物質を含むサンプルおよび酵素で標識された抗体(酵素標識抗体)を含む液体であり、第2の液体は抗体で修飾されたビーズ(抗体修飾ビーズ)を含有する液体であり、第3の液体は洗浄液であり、第4の液体は基質溶液であることができる。抗体修飾ビーズの粒径は特に制限されず、たとえば75μmのものなど従来公知のものを用いることができる。   For example, when an inspection is performed by the ELISA method using the disk-type analysis chip of this embodiment, the first liquid is a liquid containing a sample containing a target substance to be analyzed and an antibody labeled with an enzyme (enzyme-labeled antibody). The second liquid may be a liquid containing beads modified with an antibody (antibody-modified beads), the third liquid may be a washing liquid, and the fourth liquid may be a substrate solution. The particle diameter of the antibody-modified beads is not particularly limited, and conventionally known ones such as those having a diameter of 75 μm can be used.

ここで、本実施形態の円盤型分析チップにおいて第1〜第5の流路の各断面積は、第1の流路26=(または≒)第2の流路36>第5の流路67>第3の流路46>第4の流路56となるように設計されている。各流路の幅および深さは、上記断面積の関係を満たす限り特に制限されず、たとえば数μmまたは数十μm〜数百μm(千μm程度であってもよい)の範囲の幅および深さを有することができる。抗体修飾ビーズを用いてELISA法などの検査法を実施する場合、抗体修飾ビーズの第6の槽70への漏出を防止するために、第5の流路67の断面積は、抗体修飾ビーズのサイズよりも小さくされる。   Here, in the disc type analysis chip of the present embodiment, the cross-sectional areas of the first to fifth channels are as follows: first channel 26 = (or ≈) second channel 36> fifth channel 67. The third channel 46 is designed to be the fourth channel 56. The width and depth of each flow path are not particularly limited as long as the above relationship of the cross-sectional areas is satisfied. For example, the width and depth in the range of several μm or several tens of μm to several hundreds of μm (may be about 1000 μm). Can have When an inspection method such as an ELISA method is performed using antibody-modified beads, the cross-sectional area of the fifth channel 67 is determined so that the antibody-modified beads are not leaked into the sixth tank 70. Be smaller than size.

また、本実施形態の円盤型分析チップにおいて、第5の流路67および第6の槽70の合計容積は、第1の液体、第2の液体、第3の液体および第4の液体の合計体積より小さくなるように設計されている。   In the disk-type analysis chip of the present embodiment, the total volume of the fifth channel 67 and the sixth tank 70 is the sum of the first liquid, the second liquid, the third liquid, and the fourth liquid. Designed to be smaller than the volume.

以上のような構造の流体回路101を有する本実施形態の円盤型分析チップによれば、第4の槽50内の第4の液体を第5の槽60に導入するステップにおいて、第4の液体を第5の槽60内に溜めることが可能になる。これにより、たとえばELISA法を実施する場合、第4の液体(基質溶液)による酵素反応を十分に進行させることができ、検査精度を大きく向上させることができる。以下、この点について、本実施形態の円盤型分析チップを用いてELISA法による検査を行なう実施態様を示しながら詳細に説明する。   According to the disk-type analysis chip of the present embodiment having the fluid circuit 101 having the above structure, in the step of introducing the fourth liquid in the fourth tank 50 into the fifth tank 60, the fourth liquid Can be stored in the fifth tank 60. Thereby, for example, when the ELISA method is performed, the enzyme reaction by the fourth liquid (substrate solution) can be sufficiently advanced, and the inspection accuracy can be greatly improved. Hereinafter, this point will be described in detail with reference to an embodiment in which an inspection by the ELISA method is performed using the disk-type analysis chip of the present embodiment.

まず、第1の槽20に目的物質を含むサンプルおよび酵素標識抗体を含む液(第1の液体)を注入し、第2の槽30に抗体修飾ビーズを含有する液(第2の液体)を注入し、第3の槽40に洗浄液(第3の液体)を注入し、第4の槽50に基質溶液(第4の液体)を注入する(ステップ1)。次に、分析チップの中心を回転中心とする分析チップの回転により、図3に示される方向の第1の遠心力(洗浄液が第3の槽40から排出されず、かつ基質溶液が第4の槽50から排出されない程度の大きさの遠心力である。)を分析チップに印加することにより、目的物質を含むサンプルおよび酵素標識抗体を含む液(第1の液体)、ならびに抗体修飾ビーズを含有する液(第2の液体)を第5の槽60に導入、混合して抗原抗体反応を行なう(ステップ2)。   First, a sample containing a target substance and a liquid containing an enzyme-labeled antibody (first liquid) are injected into the first tank 20, and a liquid containing antibody-modified beads (second liquid) is injected into the second tank 30. The cleaning solution (third liquid) is injected into the third tank 40, and the substrate solution (fourth liquid) is injected into the fourth tank 50 (step 1). Next, by the rotation of the analysis chip about the center of the analysis chip, the first centrifugal force in the direction shown in FIG. 3 (the cleaning liquid is not discharged from the third tank 40 and the substrate solution is the fourth A sample containing the target substance and a liquid containing the enzyme-labeled antibody (first liquid) and an antibody-modified bead by applying a centrifugal force of a magnitude that does not discharge from the tank 50 to the analysis chip. The liquid (second liquid) to be introduced is introduced into the fifth tank 60 and mixed to perform the antigen-antibody reaction (step 2).

ついで、図3に示される方向の第2の遠心力(この遠心力は第1の遠心力より大きい)を印加することにより、第5の槽60から第6の槽70へ液を移動させ、廃液を行なう(ステップ3)。   Next, by applying a second centrifugal force in the direction shown in FIG. 3 (this centrifugal force is greater than the first centrifugal force), the liquid is moved from the fifth tank 60 to the sixth tank 70, Waste liquid is discharged (step 3).

次に、図3に示される方向の第3の遠心力(この遠心力は第2の遠心力より大きく、かつ基質溶液が第4の槽50から排出されない程度の大きさ)を印加することにより、第3の槽40内の洗浄液(第3の液体)の一部を第5の槽60に導入して目的物質と抗体修飾ビーズと酵素標識抗体との結合体を洗浄するとともに、洗浄後の洗浄液を第6の槽70へ移動させる(ステップ4)。そして、このステップ4を複数回行ない、多段階洗浄を行なう。この複数回のステップ4によって未反応のサンプルおよび未反応の酵素標識抗体が効果的に除去される。なお、後述するように、このような第3の槽40内の洗浄液を分割導入することによる多段階洗浄は、第1のバッファ槽95および/または第2のバッファ槽96の設置により達成される。   Next, by applying a third centrifugal force in the direction shown in FIG. 3 (this centrifugal force is larger than the second centrifugal force and large enough that the substrate solution is not discharged from the fourth tank 50). In addition, a part of the cleaning liquid (third liquid) in the third tank 40 is introduced into the fifth tank 60 to clean the conjugate of the target substance, the antibody-modified beads and the enzyme-labeled antibody. The cleaning liquid is moved to the sixth tank 70 (step 4). Then, this step 4 is performed a plurality of times to perform multi-stage cleaning. The unreacted sample and the unreacted enzyme-labeled antibody are effectively removed by the plurality of steps 4. As will be described later, such multi-stage cleaning by dividing and introducing the cleaning liquid in the third tank 40 is achieved by installing the first buffer tank 95 and / or the second buffer tank 96. .

上記複数回のステップ4を終えた状態での流体回路101内の液体の様子を図4(a)に示す。図示されるように、この段階において第1〜第3の液体(抗体修飾ビーズを含む結合体は除く)は第6の槽70内に収容され、第4の液体である基質溶液は第4の槽50内に維持されている。   FIG. 4A shows the state of the liquid in the fluid circuit 101 after the plurality of steps 4 have been completed. As shown in the figure, at this stage, the first to third liquids (excluding the conjugate containing antibody-modified beads) are accommodated in the sixth tank 70, and the substrate solution which is the fourth liquid is the fourth liquid. It is maintained in the tank 50.

次に、図3に示される方向の第4の遠心力(この遠心力は第3の遠心力より大きい)を印加することにより、第4の槽50内の基質溶液(第4の液体)を第5の槽60に導入して酵素反応を行なう(ステップ5)。このとき、上述のとおり、第5の流路67および第6の槽70の合計容積を第1〜第4の液体の合計体積より小さくしているので、第5の流路67および第6の槽70内にすべての基質溶液を収容しきれず、基質溶液が第5の槽60内に溜まることとなり(図4(b)参照)、酵素反応が良好に行なわれる。図4(b)に示される例では、第5の流路67および第6の槽70の合計容積は、第5の槽60が基質溶液で満たされ、かつ過剰の基質溶液が第7の槽80にオーバーフローする程度に小さい。   Next, by applying a fourth centrifugal force in the direction shown in FIG. 3 (this centrifugal force is larger than the third centrifugal force), the substrate solution (fourth liquid) in the fourth tank 50 is removed. It introduce | transduces into the 5th tank 60 and performs an enzyme reaction (step 5). At this time, as described above, since the total volume of the fifth channel 67 and the sixth tank 70 is smaller than the total volume of the first to fourth liquids, the fifth channel 67 and the sixth tank Not all the substrate solution can be accommodated in the tank 70, and the substrate solution accumulates in the fifth tank 60 (see FIG. 4B), and the enzyme reaction is performed well. In the example shown in FIG. 4B, the total volume of the fifth channel 67 and the sixth tank 70 is such that the fifth tank 60 is filled with the substrate solution and the excess substrate solution is filled with the seventh tank. Small enough to overflow to 80.

最後に、酵素反応によって第5の槽60内で生じた蛍光物質を検出し(第5の槽60に検出光を照射する)、目的物質を定量する(ステップ6)。   Finally, the fluorescent substance generated in the fifth tank 60 by the enzyme reaction is detected (irradiating the fifth tank 60 with detection light), and the target substance is quantified (step 6).

以上のとおり、本実施形態の円盤型分析チップによれば、基質溶液(第4の液体)を第5の槽60に導入するステップにおいて、基質溶液を第5の槽60内に溜めることができるため、基質溶液による酵素反応を十分に進行させることができる。これによりELISA法などの酵素反応を利用した検査の精度を向上させることができる。   As described above, according to the disk-type analysis chip of this embodiment, the substrate solution can be stored in the fifth tank 60 in the step of introducing the substrate solution (fourth liquid) into the fifth tank 60. Therefore, the enzyme reaction with the substrate solution can sufficiently proceed. Thereby, the precision of the test | inspection using enzyme reactions, such as ELISA method, can be improved.

各槽のサイズ、形状、断面積などは、第5の流路67および第6の槽70の合計容積が第1〜第4の液体の合計体積より小さく限り特に制限されず、流体回路101内に導入される液体の量などに応じて適宜設定されるが、通常、槽間を接続する流路の断面積よりも十分に大きな断面積を有する。本実施形態の流体回路101において第5の槽60は、その分析チップの外周部側(遠心力方向の下流側)に膨らんだ領域を有しているが、これは、遠心力印加時に被洗浄物(抗体修飾ビーズを含む結合体など)を収容する領域であり、被洗浄物をこの領域内にトラップすることにより、効率的に洗浄を行なうことができる(図3から理解できるように、第5の槽60に導入された洗浄液はすべてこの領域を通って第6の槽70へ排出される)。   The size, shape, cross-sectional area, etc. of each tank are not particularly limited as long as the total volume of the fifth channel 67 and the sixth tank 70 is smaller than the total volume of the first to fourth liquids. Is appropriately set according to the amount of liquid introduced into the tank, but usually has a cross-sectional area sufficiently larger than the cross-sectional area of the flow path connecting the tanks. In the fluid circuit 101 of the present embodiment, the fifth tank 60 has a region swelled on the outer peripheral portion side (downstream side in the centrifugal force direction) of the analysis chip, which is to be cleaned when centrifugal force is applied. This is a region that accommodates an object (such as a conjugate containing antibody-modified beads), and trapping the object to be cleaned in this region enables efficient cleaning (as can be understood from FIG. 3) All of the cleaning liquid introduced into the fifth tank 60 is discharged to the sixth tank 70 through this region).

第6の槽70の容積は、第1〜第3の液体(抗体修飾ビーズを含む結合体は除く)の合計体積より大きいことが好ましく、第1〜第4の液体(抗体修飾ビーズを含む結合体は除く)の合計体積より小さい。   The volume of the sixth tank 70 is preferably larger than the total volume of the first to third liquids (excluding the conjugate containing antibody-modified beads), and the first to fourth liquids (binding containing antibody-modified beads) Less than the total volume).

第5の槽60、第5の流路67および第6の槽70の合計容積は、第1〜第4の液体の合計体積よりも小さくてもよい。この場合、上記ステップ5における第4の液体(基質溶液)の導入の際に第5の槽60からオーバーフローする第4の液体を受け入れる第7の槽80を設けることが好ましい。ただし、第5の槽60、第5の流路67および第6の槽70の合計容積が第1〜第4の液体の合計体積よりも大きくなるように設計して、第7の槽80および第6の流路68を省略することも可能である。   The total volume of the fifth tank 60, the fifth channel 67, and the sixth tank 70 may be smaller than the total volume of the first to fourth liquids. In this case, it is preferable to provide a seventh tank 80 that receives the fourth liquid that overflows from the fifth tank 60 when the fourth liquid (substrate solution) is introduced in Step 5 described above. However, the fifth tank 60, the fifth flow path 67, and the sixth tank 70 are designed so that the total volume is larger than the total volume of the first to fourth liquids, and the seventh tank 80 and It is also possible to omit the sixth channel 68.

上記ステップ5において第4の液体(基質溶液)を導入したときに、第4の液体をより確実に第5の槽60内に溜めることができるように、第5の流路67の断面積と第7の流路79の断面積とを同じ大きさまたは略同じ大きさとすることが好ましい。第7の流路79の断面積がより大きい場合には、第4の液体が第5の槽60内に溜まらず、第1の空気穴90から漏洩しやすい傾向にある。   When the fourth liquid (substrate solution) is introduced in step 5 above, the cross-sectional area of the fifth channel 67 is set so that the fourth liquid can be more reliably stored in the fifth tank 60. The cross-sectional area of the seventh flow path 79 is preferably the same size or substantially the same size. When the cross-sectional area of the seventh flow path 79 is larger, the fourth liquid does not accumulate in the fifth tank 60 and tends to leak from the first air hole 90.

次に、第1のバッファ槽95および第2のバッファ槽96について説明する。本発明においてこれらのバッファ槽は任意で設けられるものである。第1のバッファ槽95は、第2の空気穴95aを有しており、第3の槽40と第5の槽60とを接続する第3の流路46上に配置されている。この第1のバッファ槽60の設置により、第3の槽40に収容されている第3の液体(洗浄液)を複数回に分割して第5の槽60に導入することが可能になっている。これは次の理由による。   Next, the first buffer tank 95 and the second buffer tank 96 will be described. In the present invention, these buffer tanks are optionally provided. The first buffer tank 95 has a second air hole 95 a and is disposed on the third flow path 46 that connects the third tank 40 and the fifth tank 60. By installing the first buffer tank 60, the third liquid (cleaning liquid) accommodated in the third tank 40 can be divided into a plurality of times and introduced into the fifth tank 60. . This is due to the following reason.

第2の空気穴95aを具備する第1のバッファ槽95が介在している場合、所定の大きさの遠心力を印加している間は、第3の槽40に収容されている第3の液体は第1のバッファ槽95を通って第5の槽60に導入され続ける。このとき、送液される第3の液体は第1のバッファ槽95の部分で分断されるか、または分断されやすい状態にある。遠心力の印加を停止すると、第2の空気穴95aが存在する領域を境に、第3の液体が分断される。このような分断により、第3の液体の一部が第3の槽40に残存し、第3の槽40内の液体と第1のバッファ槽95内の液体とが途切れた状態となる。第1のバッファ槽95が有する第2の空気穴95aは、第1のバッファ槽95によって第3の液体が分断された後、再度遠心力を印加したときに、第3の液体を流れやすくする役割を果たす(この空気穴がないと、第1のバッファ槽95内の空気部分が膨張する必要があり、第3の液体が流れにくくなる。)。   In the case where the first buffer tank 95 having the second air hole 95a is interposed, the third buffer accommodated in the third tank 40 is applied while a centrifugal force having a predetermined magnitude is applied. Liquid continues to be introduced into the fifth tank 60 through the first buffer tank 95. At this time, the third liquid to be fed is divided at the portion of the first buffer tank 95 or is in a state of being easily divided. When the application of the centrifugal force is stopped, the third liquid is divided at the boundary of the region where the second air hole 95a exists. Due to such division, a part of the third liquid remains in the third tank 40, and the liquid in the third tank 40 and the liquid in the first buffer tank 95 are interrupted. The second air hole 95a of the first buffer tank 95 facilitates the flow of the third liquid when the centrifugal force is applied again after the third liquid is divided by the first buffer tank 95. If there is no air hole, the air portion in the first buffer tank 95 needs to expand, and the third liquid does not flow easily.

これに対し、第1のバッファ槽95を有しない場合には、所定の大きさの遠心力を印加して第3の液体の一部を第5の槽60に導入した後、遠心力の印加を停止した場合、第3の液体は分断されず、第3の流路46を満たした状態であるため、再度遠心力を印加したときに、所定の回転数未満の回転数で第3の液体が流れて、結果、第3の槽40内の液体が流れやすくなり、第3の槽40内の第3の液体を、分割回数を多くして第5の槽60に導入しにくくなる。   On the other hand, when the first buffer tank 95 is not provided, a centrifugal force having a predetermined magnitude is applied to introduce a part of the third liquid into the fifth tank 60, and then the centrifugal force is applied. Since the third liquid is not divided and the third flow path 46 is filled, when the centrifugal force is applied again, the third liquid is rotated at a rotation speed less than the predetermined rotation speed. As a result, the liquid in the third tank 40 is likely to flow, and the third liquid in the third tank 40 is difficult to be introduced into the fifth tank 60 by increasing the number of divisions.

このように、第1のバッファ槽95を設けることにより、第3の槽40内の第3の液体を複数回に分割して第5の槽60に導入すること、すなわち、第5の槽60内の被洗浄物を複数回にわたって洗浄することが可能になる。これにより、上記ステップ4における洗浄効果を飛躍的に向上させることができる。このことは検査精度の向上に大きく寄与する。   Thus, by providing the first buffer tank 95, the third liquid in the third tank 40 is divided into a plurality of times and introduced into the fifth tank 60, that is, the fifth tank 60. The object to be cleaned can be cleaned a plurality of times. Thereby, the cleaning effect in the step 4 can be dramatically improved. This greatly contributes to improvement of inspection accuracy.

また、第1のバッファ槽95に加えて、第2のバッファ槽96を設けてもよい。この第2のバッファ槽96は、第3の槽40および第5の槽60に流路(それぞれ第8の流路49、第4の流路56)を介して接続されており、これにより第3の流路46による第3の槽40から第5の槽60へ通じるルートとは別の、第3の槽40から第5の槽60へ通じるルートが形成されている。第3の流路46と第5の槽60との接続位置は、図3を参照して、第5の槽60の右側側面である一方、第4の流路56と第5の槽60との接続位置は、第5の槽60の左側側面である。   In addition to the first buffer tank 95, a second buffer tank 96 may be provided. The second buffer tank 96 is connected to the third tank 40 and the fifth tank 60 via flow paths (the eighth flow path 49 and the fourth flow path 56, respectively), thereby A route leading from the third tank 40 to the fifth tank 60 is formed separately from the route leading from the third tank 40 to the fifth tank 60 by the three flow paths 46. The connection position of the third flow path 46 and the fifth tank 60 is the right side surface of the fifth tank 60 with reference to FIG. 3, while the fourth flow path 56 and the fifth tank 60 are Is the left side surface of the fifth tank 60.

第2のバッファ槽96および第8の流路49をさらに備える場合には、第3の槽40内の洗浄液を第5の槽60に導入して第5の槽60内に存在する被洗浄物を洗浄する際、左右両方向から洗浄液を第5の槽60に導入することができるため、洗浄効果をさらに向上させることができる。なお、上記と同様の理由から、第2のバッファ槽96を設ける場合には、第2のバッファ槽96にも空気穴を設けてもよい。   In the case where the second buffer tank 96 and the eighth channel 49 are further provided, the cleaning liquid in the third tank 40 is introduced into the fifth tank 60 and the object to be cleaned existing in the fifth tank 60. Since the cleaning liquid can be introduced into the fifth tank 60 from both the left and right directions, the cleaning effect can be further improved. For the same reason as described above, when the second buffer tank 96 is provided, the second buffer tank 96 may be provided with air holes.

上記のように、第1のバッファ槽95および第2のバッファ槽96求められる洗浄度などを考慮して必要に応じて設置される。   As described above, the first buffer tank 95 and the second buffer tank 96 are installed as necessary in consideration of the degree of cleaning required.

なお、分析チップの回転および上記ステップ6のような光学測定は、図5のような装置を用いて行なうことができる。図5に示される回転装置は、ターンテーブル201とターンテーブル201を回転させるためのモータ202とを備える。ターンテーブル201上に円盤型分析チップ100を載置し、モータ202によりターンテーブル201を回転させることにより、分析チップ外周部方向への遠心力を付与することができる。遠心力の大きさはターンテーブル201の回転速度により制御される。   Note that the rotation of the analysis chip and the optical measurement as in Step 6 can be performed using an apparatus as shown in FIG. The rotating device shown in FIG. 5 includes a turntable 201 and a motor 202 for rotating the turntable 201. By placing the disc-shaped analysis chip 100 on the turntable 201 and rotating the turntable 201 by the motor 202, a centrifugal force in the direction of the outer periphery of the analysis chip can be applied. The magnitude of the centrifugal force is controlled by the rotational speed of the turntable 201.

また、図5に示される光学測定装置は、流体回路の所定の部位(上記の実施形態では第5の槽60)に検出光を照射するための光源301と、蛍光物質から発せられた蛍光などを検出するための光検出器302とから構成されている。光源301としては、LED(発光ダイオード)、LD(レーザーダイオード)などを用いることができ、光検出器302としては、PD(フォトダイオード)、APD(アバランシェ・フォトダイオード)、PM(フォトマル)などを用いることができる。   5 includes a light source 301 for irradiating a predetermined portion of the fluid circuit (the fifth tank 60 in the above embodiment) with detection light, fluorescence emitted from a fluorescent material, and the like. It is comprised from the photodetector 302 for detecting. An LED (light emitting diode), LD (laser diode), or the like can be used as the light source 301, and a PD (photodiode), APD (avalanche photodiode), PM (photomultiplier), or the like can be used as the photodetector 302. Can be used.

20 第1の槽、26 第1の流路、30 第2の槽、36 第2の流路、40 第3の槽、46 第3の流路、49 第8の流路、50 第4の槽、56 第4の流路、60 第5の槽、67 第5の流路、68 第6の流路、70 第6の槽、79 第7の流路、80 第7の槽、80a 第3の空気穴、90 第1の空気穴、95 第1のバッファ槽、95a 第2の空気穴、96 第2のバッファ槽、100 円盤型分析チップ、101 流体回路、201 ターンテーブル、202 モータ、301 光源、302 光検出器。   20 1st tank, 26 1st flow path, 30 2nd tank, 36 2nd flow path, 40 3rd tank, 46 3rd flow path, 49 8th flow path, 50 4th flow path Tank, 56 4th flow path, 60 5th tank, 67 5th flow path, 68 6th flow path, 70 6th tank, 79 7th flow path, 80 7th tank, 80a 3 air holes, 90 first air holes, 95 first buffer tank, 95a second air holes, 96 second buffer tank, 100 disc type analysis chip, 101 fluid circuit, 201 turntable, 202 motor, 301 light source, 302 photodetector.

Claims (6)

内部空間を備えており、遠心力の印加により前記内部空間内に存在する液体を前記内部空間内の所望の位置に移動させる円盤型の分析チップであって、
前記内部空間は、
分析対象であるサンプルおよび酵素で標識された抗体を含む液体である第1の液体を収容するための第1の槽と、
抗体で修飾されたビーズを含有する液体である第2の液体を収容するための第2の槽と、
洗浄液である第3の液体を収容するための第3の槽と、
基質溶液である第4の液体を収容するための第4の槽と、
前記第1の槽、前記第2の槽、前記第3の槽および前記第4の槽よりも分析チップの外周部側に設けられる第5の槽と、
前記第5の槽よりも分析チップの外周部側に設けられる第6の槽と、
前記第1の槽と前記第5の槽とを接続する第1の流路と、
前記第2の槽と前記第5の槽とを接続する第2の流路と、
前記第3の槽と前記第5の槽とを接続する第3の流路と、
前記第4の槽と前記第5の槽とを接続する第4の流路と、
前記第5の槽と前記第6の槽とを接続する第5の流路と、
を含み、
前記第1の流路および前記第2の流路の断面積は前記第5の流路の断面積より大きく、前記第5の流路の断面積は前記第3の流路の断面積より大きく、かつ、前記第3の流路の断面積は前記第4の流路の断面積より大きく、
前記第5の流路および前記第6の槽の合計容積が、前記第1の液体、前記第2の液体および前記第3の液体の合計体積より大きく、かつ、前記第1の液体、前記第2の液体、前記第3の液体および前記第4の液体の合計体積より小さい円盤型分析チップ。
A disc-shaped analysis chip that includes an internal space and moves liquid existing in the internal space to a desired position in the internal space by application of centrifugal force;
The internal space is
A first tank for containing a sample to be analyzed and a first liquid which is a liquid containing an antibody labeled with an enzyme ;
A second tank for containing a second liquid, which is a liquid containing beads modified with an antibody ;
A third tank for containing a third liquid which is a cleaning liquid;
A fourth tank for containing a fourth liquid which is a substrate solution ;
A fifth tank provided on the outer peripheral side of the analysis chip from the first tank, the second tank, the third tank, and the fourth tank;
A sixth tank provided on the outer peripheral side of the analysis chip with respect to the fifth tank;
A first flow path connecting the first tank and the fifth tank;
A second flow path connecting the second tank and the fifth tank;
A third flow path connecting the third tank and the fifth tank;
A fourth flow path connecting the fourth tank and the fifth tank;
A fifth flow path connecting the fifth tank and the sixth tank;
Including
A cross-sectional area of the first flow path and the second flow path is larger than a cross-sectional area of the fifth flow path, and a cross-sectional area of the fifth flow path is larger than a cross-sectional area of the third flow path. And the cross-sectional area of the third flow path is larger than the cross-sectional area of the fourth flow path,
The total volume of the fifth flow path and the sixth tank is larger than the total volume of the first liquid, the second liquid, and the third liquid, and the first liquid, the first liquid, A disc-shaped analysis chip smaller than the total volume of the second liquid, the third liquid, and the fourth liquid.
前記第5の槽よりも分析チップの外周部側に設けられ、第6の流路を介して前記第5の槽に接続される第7の槽をさらに備える請求項1に記載の円盤型分析チップ。   The disc-shaped analysis according to claim 1, further comprising a seventh tank provided on the outer peripheral side of the analysis chip with respect to the fifth tank and connected to the fifth tank via a sixth flow path. Chip. 前記第6の槽よりも分析チップの中心部側に設けられ、第7の流路を介して前記第6の槽に接続される、分析チップ外部に連通する第1の空気穴をさらに備える請求項1または2に記載の円盤型分析チップ。   A first air hole that is provided closer to the center of the analysis chip than the sixth tank and is connected to the sixth tank via a seventh flow path and communicates with the outside of the analysis chip. Item 3. The disk-type analysis chip according to item 1 or 2. 前記第5の流路の断面積と前記第7の流路の断面積とは略同じである請求項3に記載の円盤型分析チップ。   The disc-shaped analysis chip according to claim 3, wherein a cross-sectional area of the fifth flow path and a cross-sectional area of the seventh flow path are substantially the same. 前記第3の流路上に配置され、分析チップ外部に連通する第2の空気穴を有する第1のバッファ槽をさらに備える請求項1〜4のいずれかに記載の円盤型分析チップ。   The disc-shaped analysis chip according to any one of claims 1 to 4, further comprising a first buffer tank disposed on the third flow path and having a second air hole communicating with the outside of the analysis chip. 前記第5の槽よりも分析チップの中心部側に設けられ、流路を介して前記第3の槽と前記第5の槽に接続される第2のバッファ槽をさらに備える請求項5に記載の円盤型分析チップ。   The second buffer tank further provided in the center part side of the analysis chip from the fifth tank and connected to the third tank and the fifth tank through a flow path. Disc type analysis chip.
JP2011081979A 2011-03-23 2011-04-01 Disc type analysis chip Active JP5728273B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011081979A JP5728273B2 (en) 2011-04-01 2011-04-01 Disc type analysis chip
CN201210075978.5A CN102688787B (en) 2011-03-23 2012-03-21 Disc-like assay chip
US13/428,683 US9005547B2 (en) 2011-03-23 2012-03-23 Disc-like assay chip
US14/642,860 US9267940B2 (en) 2011-03-23 2015-03-10 Disc-like assay chip

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011081979A JP5728273B2 (en) 2011-04-01 2011-04-01 Disc type analysis chip

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012215515A JP2012215515A (en) 2012-11-08
JP5728273B2 true JP5728273B2 (en) 2015-06-03

Family

ID=47268391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011081979A Active JP5728273B2 (en) 2011-03-23 2011-04-01 Disc type analysis chip

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5728273B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10942127B2 (en) 2013-10-21 2021-03-09 Osaka University Method for measuring concentration of test substance, and detection apparatus
WO2016002727A1 (en) * 2014-06-30 2016-01-07 パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 Substrate for sample analysis, sample analysis device, sample analysis system, and program for sample analysis system
US10539582B2 (en) 2014-06-30 2020-01-21 Phc Holdings Corporation Substrate for sample analysis, sample analysis device, sample analysis system, and method for removing liquid from liquid that contains magnetic particles
US10520521B2 (en) 2014-06-30 2019-12-31 Phc Holdings Corporation Substrate for sample analysis, sample analysis device, sample analysis system, and program for sample analysis system
JP6548645B2 (en) 2014-06-30 2019-07-24 Phcホールディングス株式会社 Substrate for sample analysis and sample analyzer
US10539583B2 (en) 2014-12-12 2020-01-21 Phc Holdings Corporation Substrate for sample analysis, sample analysis device, sample analysis system, and program for sample analysis system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040265171A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Pugia Michael J. Method for uniform application of fluid into a reactive reagent area
JP4427459B2 (en) * 2005-01-18 2010-03-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ Chemical analysis apparatus and chemical analysis cartridge
JP4869205B2 (en) * 2007-10-23 2012-02-08 シャープ株式会社 Microfluidic device and microfluidic device apparatus
CN102138075B (en) * 2008-10-01 2014-05-28 三星电子株式会社 Centrifugal-based microfluid apparatus, method of fabricationg the same, and method of testing samples using the microfluidic apparatus
JP2011033477A (en) * 2009-07-31 2011-02-17 Beckman Coulter Inc Reaction plate and automatic analyzer
JP5812638B2 (en) * 2011-03-23 2015-11-17 ローム株式会社 Disc type analysis chip

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012215515A (en) 2012-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5889639B2 (en) Disc type analysis chip
AU2011211319B2 (en) Centrifugal micro-fluidic device and method for detecting analytes from liquid specimen
EP2564207B1 (en) Centrifugal micro-fluidic device and method for immunoassay
JP5728273B2 (en) Disc type analysis chip
US9267940B2 (en) Disc-like assay chip
KR101680185B1 (en) Apparatus For Analyzing Sample
Nwankire et al. At-line bioprocess monitoring by immunoassay with rotationally controlled serial siphoning and integrated supercritical angle fluorescence optics
CA2991470A1 (en) Microfluidic devices and methods of use thereof
JP2017508956A (en) Microfluidic chip and real-time analyzer using the same
KR20150101307A (en) Microfluidic device
JP5137012B2 (en) Microchip
JP2009098058A (en) Microchip
JP5912582B2 (en) Microchip with built-in liquid reagent containing packaging material and method of using the same
JP5736230B2 (en) Microchip
KR20140115912A (en) Microfluidic Device and Control Method thereof
JP5994116B2 (en) Rotary analysis chip and measurement system
JP2011080769A (en) Disk-like analyzing chip and measuring system using the same
US20090291025A1 (en) Microchip And Method Of Using The Same
JP5812638B2 (en) Disc type analysis chip
JP5137014B2 (en) Microchip
JP6017793B2 (en) Microchip
JP6049446B2 (en) Microchip
JP2009156682A (en) Microchip with sealing film
JP2009281779A (en) Microchip and its using method
JP2009281869A (en) Microchip

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140401

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150106

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150303

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150324

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150406

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5728273

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250