JPWO2008004550A1 - Liquid analyzer - Google Patents
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Abstract
微小液体を搬送用媒体の流れにより駆動し、微小液体の混合、攪拌、所望の位置での捕捉による計測等を行うようにして、搬送が困難な微小液体を的確に搬送が可能で、かつ、試料と試薬の融合体を計測位置で捕捉し、分析できるようにした液体分析装置。By driving the micro liquid by the flow of the transport medium, mixing the micro liquid, stirring, measuring by capturing at a desired position, etc., it is possible to accurately transport the micro liquid that is difficult to transport, and A liquid analyzer that captures and analyzes the fusion of the sample and reagent at the measurement position.
Description
本出願は、2006年7月5日に出願された日本特許出願第2006−185106号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。 This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2006-185106 filed on Jul. 5, 2006, and is incorporated herein by reference.
本発明は、試料中に含まれる成分量を検出する分析装置に関する。特に、微少量の試料での分析技術に関する。 The present invention relates to an analyzer that detects the amount of a component contained in a sample. In particular, the present invention relates to an analysis technique using a very small amount of sample.
試料中に含まれる成分量を検出する分析においては、ハロゲンランプ等からの白色光を試料溶液に照射し、試料溶液を透過してきた光を回折格子で分光して必要な波長成分を取り出し、その吸光度を割り出すことで目的の成分量を測定する分光分析技術が広く用いられている。また光照射系については、白色光を回折格子で分光した後、試料溶液に照射する手法や、多波長光度計を用いる手法も使用されている。これらの技術に基づく分析装置においては、従来、プラスチックやガラスの反応容器内に試料と試薬を分注し、これらを混合して試料溶液とした物に光を照射し、成分量を測定していた。しかし、近年、試薬コストの削減や、環境への負荷低減のため、分析に用いる試料溶液の微少量化が求められている。 In the analysis to detect the amount of components contained in the sample, the sample solution is irradiated with white light from a halogen lamp, etc., the light transmitted through the sample solution is dispersed with a diffraction grating, and the necessary wavelength component is extracted. A spectroscopic technique for measuring the amount of a target component by determining the absorbance is widely used. As for the light irradiation system, a method of irradiating a sample solution after separating white light with a diffraction grating and a method using a multiwavelength photometer are also used. In analyzers based on these technologies, samples and reagents are conventionally dispensed into a plastic or glass reaction vessel, and these components are mixed to irradiate light into a sample solution to measure the amount of components. It was. However, in recent years, in order to reduce reagent costs and reduce the burden on the environment, there has been a demand for a small amount of sample solution used for analysis.
微少量の液体を搬送する方式としては、マイクロチャネル内に液体とセグメント化したオイルを注入し、液体の伝搬を制御する技術がある(例えば、特許文献1)。また、導管に不混和性液体のセグメントと空気のセグメントと試料のセグメントをピストンなどを用いて導入し、水溶液試料の混合を防止する技術がある(例えば、特許文献2)。さらに、疎水性液体に液滴を導入し、液滴を静電誘導して液滴を選別などする技術がある(例えば特許文献3)。 As a method for transporting a minute amount of liquid, there is a technique for injecting liquid and segmented oil into a microchannel to control the propagation of the liquid (for example, Patent Document 1). Also, there is a technique for preventing mixing of an aqueous solution sample by introducing an immiscible liquid segment, an air segment, and a sample segment into a conduit using a piston or the like (for example, Patent Document 2). Further, there is a technique for introducing a droplet into a hydrophobic liquid and electrostatically inducing the droplet to sort the droplet (for example, Patent Document 3).
微小量の液体を操作する方式としては、複数の電極間に電圧を印加して生じた電界において電界中の物質を分極させ、静電力により電界の集中する方向に移動させる現象(Dielectrophoresis)を利用する技術がある(例えば、特許文献4)。 As a method of manipulating a minute amount of liquid, a phenomenon (Dielectrophoresis) in which a substance in an electric field is polarized in an electric field generated by applying a voltage between a plurality of electrodes and moved in a direction in which the electric field is concentrated by electrostatic force is used. There is a technique (for example, Patent Document 4).
従来のプラスチックやガラスの反応容器に試薬や試料を分注する液体分析装置では、試料溶液を微少量化すると、液の取り扱いが困難になり、また分注、混合時に発生しうる気泡等により測定の精度が落ちるおそれがあった。 In conventional liquid analyzers that dispense reagents and samples into reaction containers made of plastic or glass, if the sample solution is made very small, it becomes difficult to handle the liquid, and measurement may be caused by bubbles that may occur during dispensing and mixing. There was a risk that the accuracy would drop.
また、マイクロチャネルなどにオイルなどや試料を導入する場合には、マイクロチャネルなどの内部で試料を捕捉すると、当該内部のオイルなどの流れも遮られてしまい、試料などの制御が困難となる。さらに、特許文献2のように試料などの移送にピストンなどを用いる場合、ピストンを押して圧力を加えるため予めピストンを引いて導管に負圧を与えると、その内部に気泡が発生しうるという問題がある。この場合には、正確な試料溶液の搬送を妨害、試料溶液に光を照射して成分量を測定するときの気泡の悪影響等の問題が生じうる。
In addition, when oil or a sample is introduced into a microchannel or the like, if the sample is captured inside the microchannel or the like, the flow of the oil or the like inside the microchannel is blocked, making it difficult to control the sample or the like. Furthermore, when using a piston or the like for transferring a sample or the like as in
本発明では、微小液体を的確に搬送し、かつ試料等を的確に計測位置で捕捉し、分析をすることを目的としている。 An object of the present invention is to accurately transport a minute liquid and accurately capture a sample or the like at a measurement position for analysis.
上記課題を解決するために、微小液体を搬送用媒体の流れにより駆動し、微小液体を所望の位置で停止させるときに液体捕捉手段を用いる。 In order to solve the above problem, the liquid capturing means is used when the micro liquid is driven by the flow of the transport medium and the micro liquid is stopped at a desired position.
液体分析装置としては、被搬送液体を導入するための導入口と、前記被搬送液体を搬送させるための搬送用媒体について、循環の流れを生じさせる媒体流発生部と、前記被搬送液体と前記搬送用媒体とが流れる流路と、前記流路の少なくとも一部に設けられ、かつ、前記被搬送液体を捕捉する被搬送液体捕捉手段と、前記被搬送液体捕捉手段に捕捉された被搬送液体について計測する計測部とを有し、前記被搬送液体捕捉手段は前記搬送用媒体の流れの方向と実質的に垂直な面での最大幅が、前記流路の前記搬送用媒体の流れの方向と実質的に垂直な面での最大幅よりも小さいことを特徴とする。 The liquid analyzer includes an inlet for introducing the liquid to be transported, a medium flow generating unit that generates a circulation flow for the transport medium for transporting the liquid to be transported, the liquid to be transported, and the liquid A flow path through which the transport medium flows, a transported liquid capture means that captures the transported liquid provided in at least a part of the flow path, and a transported liquid captured by the transported liquid capture means A measuring section for measuring the flow direction of the transport medium in the flow path, wherein the transported liquid capture means has a maximum width in a plane substantially perpendicular to the flow direction of the transport medium. It is characterized by being smaller than the maximum width in a substantially vertical plane.
液体分析方法としては、導入口より第1の被搬送液体を導入する第1の工程と、搬送媒体の循環による流れで前記第1の被搬送液体を流路内で搬送する第2の工程と、前記第1の工程の後に前記導入口より第2の被搬送液体を導入する第3の工程と、前記第3の工程の後に前記搬送媒体の前記流れによって前記第2の被搬送液体を流路内で搬送する第4の工程と、搬送された前記第1の被搬送液体もしくは搬送された前記第2の被搬送液体のいずれかを第1捕捉手段で捕捉する第5の工程と、前記第1の被搬送液体もしくは前記第2の被搬送液体のいずれかの一方であって前記被搬送液体捕捉手段が捕捉したものと、前記いずれかの他方とを接触させて混合液体とする第6の工程と、前記混合液体を前記第1捕捉手段もしくは第2被搬送液体捕捉手段で捕捉して計測する第7の工程とを有することを特徴とする。 As a liquid analysis method, a first step of introducing a first liquid to be transported from an inlet, a second step of transporting the first liquid to be transported in a flow path by a flow of a transport medium, and A third step of introducing a second transported liquid from the inlet after the first step, and a flow of the second transported liquid by the flow of the transport medium after the third step. A fourth step of transporting in the path; a fifth step of capturing either the transported first transported liquid or the transported second transported liquid by a first capturing means; Sixth of the first transported liquid or the second transported liquid that has been captured by the transported liquid capturing means and the other transported liquid are brought into contact with each other to form a mixed liquid. And the mixed liquid is used as the first capturing means or the second transported liquid. And having a seventh step of measuring captures in 捉 means.
本発明によれば、微小液体を搬送用媒体の流れにより搬送するため、微小液体の液性の違いに関らずに確実な搬送が可能となる。また、試料を搬送しながら分析及び検出をするのに際し、搬送用媒体の流れを停滞させることなく試料などの微小液体を捕捉して位置を定めることができる。これにより、複数の微小液体を並列して搬送させながら、分析と検出とを並行することができる。
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。According to the present invention, since the micro liquid is transported by the flow of the transport medium, it is possible to reliably transport the liquid regardless of the difference in liquid properties of the micro liquid. Further, when performing analysis and detection while transporting a sample, it is possible to determine the position by capturing a micro liquid such as a sample without stagnation of the flow of the transport medium. Thereby, analysis and detection can be performed in parallel while transporting a plurality of micro liquids in parallel.
Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
図1から図6は液体分析装置の構成を示す略図であり、図1は第2の基板5を透過して見た平面図で、図2は図1のA−A部に沿った正面側からの断面図で、図3は図1のB−B部に沿った側面側からの断面図で、図4は図2のC−C部に沿った平面側からの断面図で表している。また、図5は全体を立体図で表しており、図6は図5に示す構成部品を分解して表した立体図である。
1 to 6 are schematic views showing the configuration of the liquid analyzer, FIG. 1 is a plan view seen through the
図6により、本実施例での液体分析装置の構成を説明する。本実施例での液体分析装置は主に、図6において下側から、第1の基板1、外側スペーサ2、内側スペーサ3、攪拌機構4、第2の基板5、導入口筒6、媒体流発生部7、被搬送液体回収部枠8の部品から構成され、積層後、内部の空間から被搬送液体や搬送用媒体が漏れないように接合されている。本実施例での攪拌機構4は、搬送される液体を変形、結合などさせるための構造物(フィン)を並べて表している。超音波攪拌の機構、スクリュー機構やへら等の部材を回転させる機構などの攪拌機構でもかまわない。また、媒体流発生部7は、試料などを搬送させるための搬送用媒体について、液流を発生させるものである。一方端部から取り込んだ媒体を他方端部から吐き出し、媒体に循環する流れを発生させるポンプや水車状の部材を内部に持つ部品であり、流れを発生させる原理は問わない。流れの負荷に応じて流量を制御可能としてもよい。第1の基板1には、試料などの搬送される液体を捕捉する被搬送液体捕捉手段9と廃液を捕捉する廃液捕捉手段10を持つ。被搬送液体捕捉手段9は、搬送用媒体の流れ方向において媒体流発生部を起点とみるときに、導入口筒(導入口)6より搬送用媒体の流れ方向での下流に配置される。
The configuration of the liquid analyzer in this embodiment will be described with reference to FIG. The liquid analyzer in the present embodiment mainly includes the
第1の基板1と第2の基板5は、後述する液体搬送、及び、試料中に含まれる成分量検出のために、必要な波長の光を透過する材料を用いているが、第1の基板1と第2の基板5の、被搬送液体捕捉手段9の位置に対応する部分のみが光を透過する材料になっていても良い。また、被搬送液体捕捉手段9は、電極、エレクトレット化された領域、もしくはエレクトレット化された領域と電極の組合せにより構成されており、第1の基板1と第2の基板5と同様に光を透過する材料を用いている。本実施例1では、被搬送液体捕捉手段9に電極を用いた例で説明する。そのため、図2に示す第1の基板1の上面に第1の基板1の被搬送液体捕捉手段9として、被搬送液体捕捉手段9の位置すべてに電極がパターンニングされており、その表面を0.1μmから100μm程度の絶縁膜で覆い、さらに絶縁膜の表面を撥水処理している。絶縁物の材料としては、フッ素系などの樹脂、SiO2(石英)、SiN、Al2O3(アルミナ)、HfO2を利用することができる。また、電極の材料としては、ITO、SnO2、ZnO、ZnO+Al2O3+Ga2O3(AZOもしくはGZO)を利用することができる。各電極は、それぞれ単独に配置され、外部で配線されていてもかまわないが、本実施例では、それぞれの電極は図7に示す電極11のように接続され、同一電位になるようにパターンニングされている。また、電極の対抗電極として、図2に示す第2の基板5の第1の基板と対向する面の、当該電極の対向位置の部分、もしくは複数の当該電極の全てを含む面に対向電極12が設けられ、電極同様にその表面を0.1μmから100μm程度の絶縁膜で覆い、さらに絶縁膜の表面を撥水処理している。ここで、対向電極12を設けなくともよく、対向電極12を不使用の場合には、第1の基板上の電極のみの簡単な構成で被搬送液体の制御ができる。一方、使用の場合には、電極による搬送液体の制御の精度を高めることができる。本実施例では、わかりやすくするために図を簡略化し、電極と対向電極12がそれぞれ第1の基板1と第2の基板5に埋め込まれたように図示している。The
本実施例の電極の構成は、電極が前述のように同一電位になるようにパターンニングされている。ここで、実質上電極と対向電極12の一対のみとしている。すなわち、一方の基板には分離された複数の電極であって同電位が供給されることによって同期してスイッチのオン・オフ動作される電極群が設けられ、他方の基板には当該電極群と対向する電極が設けられ、電極群と対向する電極とが一対の電極群をなしている。
The configuration of the electrodes of this example is patterned so that the electrodes have the same potential as described above. Here, substantially only a pair of the electrode and the
各部品を積層し接合して組み立てられた液体分析装置内部には、主に第1の基板1、外側スペーサ2、内側スペーサ3、第2の基板5、被搬送液体回収部枠8により図4に矢印で示すような流れを可能にする流路13が形成される。流路13は、被搬送液体回収部14と導入口15の部分以外は、流れに垂直な方向の断面が実質的に長方形の空間16になっている。流路13の空間16の内、被搬送液体の分析かつ、もしくは検出に使用される部分を図4に分析領域17として示す。分析領域17内の流路13の、流れに垂直な方向の実質的に長方形をした断面の寸法である幅Wと高さHは、それぞれ図3に示す通りである。
The liquid analyzer assembled by laminating and joining the components mainly includes the
次に、本実施例による液体分析装置の使用方法を説明する。 Next, a method of using the liquid analyzer according to this embodiment will be described.
最初に、分析のための準備を行う。液体分析装置の流路内には、予め搬送媒体を満たしておく。(なお、搬送媒体18の充填は、例えば廃液ポートを搬送媒体導入出口として使用し、廃液ポートから行うことができる。)その時、流路13内に気泡が残らないように、また、媒体流発生部7により搬送媒体18に流れが発生した後に流路13内に気泡が入り込まないように、流路13内及び媒体流発生部7内を搬送媒体18で満たした上で、流路13における搬送媒体18の液面よりも被搬送液体捕捉手段9の位置しない領域である被搬送液体回収部14における搬送媒体18の液面が上になるように導入する。また、被搬送液体捕捉手段9の位置しない領域である被搬送液体回収部14では、搬送媒体18で満たさず、搬送媒体18と接する気相領域が残るようにしてもよい。これにより、導入時に気泡が混入した場合に、気体を当該気相領域へ逃がして気泡を除去することができる。使用する搬送媒体は、シリコーンオイルやフッ素系オイル等で、被搬送液体と反応しない、前記被搬送液体よりも低誘電率の液体である。その後、媒体流発生部7を駆動し、図4に矢印で示すような流れを発生する。流れの速さは分析時の反応時間や計測時間により変化するが、おおよそ0.1mm/Secから50mm/Secの緩やかな流れである。
First, prepare for analysis. The flow path of the liquid analyzer is filled with a carrier medium in advance. (Note that filling of the
続いて、実際の分析手順の試料と試薬の導入から混合までを説明する。図8Aから図8Dは図2の導入口と被搬送液体捕捉手段9の一部までを拡大した図であり、試料と試薬の導入から混合までを時系列に並べて複数の図で表している。 Next, a description will be given of the actual analysis procedure from introduction and mixing of the sample and reagent. 8A to 8D are enlarged views of the introduction port and a part of the transported liquid capturing means 9 in FIG. 2, and the steps from the introduction of the sample and the reagent to the mixing are arranged in time series and are shown in a plurality of diagrams.
まず、図8Aのようにスイッチ(電圧印加制御手段)19をオンにし、被搬送液体捕捉手段9である電極11と対向電極12の間に電圧を印加しておく。次に、分析する試料である第1の被搬送液体20を、ピペッタ(導入手段)21等を用いて導入口15から分析領域17の流路13内に導入する。導入された第1の被搬送液体20は搬送媒体18の流れにより流されるが、電極11の静電力によって引力を受け、図8Bのように被搬送液体捕捉手段9たる電極11の上で捕捉される。続いて図8Cのように、第1の被搬送液体20を分析するための試薬である第2の被搬送液体22を、ピペッタ21等を用いて導入口15から分析領域17の流路13内に導入する。導入された第2の被搬送液体22は搬送媒体18の流れにより流されるが、「電極11の静電力によって引力を受け、図8Dのように被搬送液体捕捉手段9たる電極11で捕捉され、既に捕捉されていた第1の被搬送液体20と混合する。ここで、試料を導入するピペッタと試薬を導入するピペッタは同一のもの、異なるもののいずれであってもよい。なお、第1の被搬送液体と第2の被搬送液体との導入の順番は、いずれが先であっても良い。
First, as shown in FIG. 8A, a switch (voltage application control means) 19 is turned on, and a voltage is applied between the
次に、実際の分析手順の試料と試薬の混合から分析までを説明する。図9A,図9Bは図2の導入口と被搬送液体捕捉手段9の一部までを拡大した図であり、試料と試薬の混合から分析までを時系列に並べて複数の図で表している。 Next, the process from the mixing of the sample and reagent in the actual analysis procedure to the analysis will be described. 9A and 9B are enlarged views of the introduction port and a part of the transported liquid capturing means 9 in FIG. 2, and the processes from the mixing of the sample and the reagent to the analysis are arranged in chronological order and represented by a plurality of diagrams.
まず、図9Aのようにスイッチ19をオフにし、被搬送液体捕捉手段9−1である電極11−1と対向電極12の間に印加されていた電圧を一旦解除し、電極11−1上から第1の被搬送液体20と第2の被搬送液体22への引力を解除し、これらの液体が電極から離れた後で、図9Bのように再度スイッチ19をオンにし、被搬送液体捕捉手段9−2である電極11−2と対向電極12の間に再度電圧を印加する。第1の被搬送液体20と第2の被搬送液体22は、搬送媒体18の流れにより流され、攪拌機構4を通過して物理的な変形を受けるなどによって攪拌され、反応液23となる。そして、第1の被搬送液体20と第2の被搬送液体22は、電極11−2の静電力によって引力を受け、図9Bのように2番目の被搬送液体捕捉手段9−2である電極11−2上に捕捉される。2番目の被搬送液体捕捉手段9−2以降の被搬送液体捕捉手段9に対応する位置には、図9Bに示すように計測部24として光源25と受光部26が対応して配置されており、光源25から第2の基板5、反応液23、及び第1の基板1を通して計測光27が照射され、受光部26で検出される。受光部26で検出した計測光27を分析することにより、反応液23の成分を分析し、その結果で、分析する試料である第1の被搬送液体20に含まれる特定の成分の量を測定することができる。
First, as shown in FIG. 9A, the
反応結果の測定として、多くの場合、反応液23内部で進む反応の様子を経時的に測定し、最終的にその成分量を求める。そして、液体分析装置内に次々と試料と試薬を供給し、順にその成分を分析するために、スイッチ19のオン、オフを繰り返して反応液23を次々と計測部間を移動させ、計測を行う。これにより、複数の試料計測を並行して進め、装置のスループットを向上することができる。その際、複数の被搬送液体捕捉手段9各々に反応液23が存在する場合、電極11は電気的に一体であるため一斉にスイッチがオフになるが、分析領域17内の流路の場所によっては流速の違いなどにより、それぞれの反応液がそれぞれの被搬送液体捕捉手段9から同時に離れないことが考えられる。しかし、スイッチがオフになり全ての反応液23が離れた後で被搬送液体捕捉手段9に電圧が印加されれば、各反応液23が離れるタイミング、もしくは各反応液23が次の被搬送液体捕捉手段9に到達するタイミングが違っていても、各々の反応液を確実に移動、捕捉することが可能である。
As the measurement of the reaction result, in many cases, the state of the reaction proceeding in the
続いて、計測が終了した反応液23の回収方法について図10Aから図10Dを用いて説明する。図10A,図10Bは、図3の表示向きを水平に戻して拡大した図である。計測が終了した反応液23は、最後の被搬送液体捕捉手段9の捕捉から解放され、搬送媒体18の流れにより図10Aの位置に流されてくる。被搬送液体回収部14まで更に流されると、被搬送液体回収部14の少なくとも高さについて流路13の高さHよりも大きいことから、それまで第1の基板1と第2の基板5挟まれて円盤状につぶされていた状態から解放され、反応液23自身の表面張力により、図10Bに示すような球状へ変形する。これにより、反応液23は原則として廃液28となる。円盤状につぶされていた状態から解放され球状になった廃液28の直径dは、第1の基板1と第2の基板5の隙間である高さHよりも大きいため、流路13の閉じた空間16内に再度入り込むことはない。廃液28が搬送媒体18よりも比重が小さければ被搬送液体回収部14で浮き上がるので、図10Cに示すようにシッパー29等で吸引して回収する。廃液28が搬送媒体18よりも比重が大きければ被搬送液体回収部14で沈殿するので、図10Dに示すようにシッパー(回収手段)29等で吸引して回収する。廃液28が搬送媒体18よりも比重が大きくて沈殿する場合は、廃液28が複数集まって大きな塊になり、第1の基板1と第2の基板5の隙間である流路13の閉じた空間16内に再度入り込む可能性があるため、図10Dに示すような窪み領域である沈殿部30を設けるのが良い。廃液捕捉手段10は、被搬送液体捕捉手段9と同様の原理に基づき廃液の捕捉効果を上げるためのものであり、第1の基板1の上面の被搬送液体回収部14に位置する場所に設けられている。廃液捕捉手段10に電極を用いている場合、光透過性を持たせてかつ廃液捕捉手段10に対応する位置に上記と同様の計測部(図示せず)を設置することにより、光学的に廃液量を検出することが可能である。
Next, a method for recovering the
図11に、図4の分析領域17の一部を拡大して示す。本実施例では、分析領域17内の流路13の前記幅Wに対し、被搬送液体捕捉手段9の幅XはWよりも小さい、すなわちW>Xの関係になるように設定している。これにより、搬送用媒体の流れの方向と実質的に垂直な面において、被搬送液体捕捉手段9の最大幅が流路13の最大幅よりも小さくなる。これにより、被搬送液体捕捉手段9により被搬送液体を捕捉した際、被搬送液体が流路13を塞がないようにするためである。本実施例では、分析領域17内の流路13内に入った被搬送液体は、第1の基板1と第2の基板5に挟まれてつぶされ、直径D、高さHの円盤状になる。そのとき被搬送液体の直径Dは、分析する試料である第1の被搬送液体20の直径Dと、試薬である第2の被搬送液体22の直径Dは、被搬送液体捕捉手段9の幅Xより小さく、第1の被搬送液体20と第2の被搬送液体22が混合、攪拌した後の反応液23の直径Dとは同程度になるように、かつ流路13の幅Wよりも小さくなるように設定している。すなわち、搬送用媒体の流れの方向と実質的に垂直な面において、反応液23の最大幅が流路13の最大幅よりも小さくなる。そのため、被搬送液体捕捉手段9により被搬送液体を捕捉し、被搬送液体がその場で停滞してもその脇から搬送用媒体が流れるため搬送用媒体が滞ることがない。これにより、搬送用媒体を循環させている場合であっても、搬送用媒体が滞って流れが乱れる事態を回避できる。さらに、複数の被搬送液体が分析領域17に位置するときに一の被搬送液体が被搬送液体捕捉手段で捕捉されていることによって他の被搬送液体の搬送や捕捉等に影響が及ぶことを回避することができる。
FIG. 11 shows an enlarged part of the
分析領域17内の流路13の前記幅Wに対して被搬送液体捕捉手段9の幅Xが大きくとも、被搬送液体の直径Dが小さければ被搬送液体がその場で停滞してもその脇から搬送用媒体が流れるため搬送用媒体が滞ることはない。しかし、この場合、被搬送液体捕捉手段9の幅X内で被搬送液体が移動し、幅X方向の位置が定まらない。そのため、計測位置で計測光27が反応液23に確実に照射されず、分析精度を落とすことになる。
Even if the width X of the transported liquid capturing means 9 is larger than the width W of the
被搬送液体の直径Dが被搬送液体捕捉手段9の幅Xより小さい場合、前述のように場所が定まらないことになるが、本実施例では、通常第1の被搬送液体の直径Dは被搬送液体捕捉手段9の幅Xより小さい。しかし、第2の被搬送液体と混合し、反応液23となったときにその直径Dが幅Xと同程度になるように設定してあり、第1の被搬送液体が被搬送液体捕捉手段9上にさえあれば、第2の被搬送液体が第1の被搬送液体と接触して混合できる。
If the diameter D of the liquid to be transported is smaller than the width X of the liquid capture means 9 to be transported, the location is not fixed as described above. However, in this embodiment, the diameter D of the first transported liquid is usually It is smaller than the width X of the transport liquid capturing means 9. However, the diameter D is set to be approximately the same as the width X when the
以上のように装置内部で搬送媒体を循環させ、循環の流れで被搬送液体を搬送することによって、分析対象の試薬との混合、攪拌、計測部への移動、回収部への移動を簡単な構成で高速に自動化することができる。 As described above, the transport medium is circulated inside the apparatus, and the transported liquid is transported in a circulating flow, so that mixing with the reagent to be analyzed, stirring, movement to the measurement section, and movement to the collection section can be simplified. The configuration can be automated at high speed.
本実施例では、実施例1での被搬送液体捕捉手段9に電極を用いていたのに対し、被搬送液体捕捉手段9にエレクトレット化された絶縁物を用いた例を説明する。ここでは、絶縁膜の一部がエレクトレット化された領域となっている。 In the present embodiment, an electrode is used for the transported liquid capturing means 9 in the first embodiment, but an example in which an electretized insulator is used for the transported liquid capturing means 9 will be described. Here, a part of the insulating film is an electret region.
本実施例での構成は、電極11、対向電極12及び電圧を印加するためのスイッチ19等の配線を除いて、基本的に実施例1と同じである。被搬送液体を捕捉するのは、図12Aに示すような被搬送液体捕捉手段9の範囲のみエレクトレット化した領域31である。エレクトレット化とは、磁性材料がN極とS極に磁化するように、高分子材料を加熱しながら高電圧を印加するか、コロナ放電等で半永久的に帯電させた状態である(例えば、非特許文献1)。エレクトレット化した領域を使用すれば、電源が無くとも図12Aのように分極を保った状態が実現できる。このエレクトレット化した領域31に第1の被搬送液体20、第2の被搬送液体22もしくは反応液23が搬送媒体の流れによって流れてくると、図12Bのように静電力で捕捉される。捕捉された第1の被搬送液体20、第2の被搬送液体22もしくは反応液23を解放し、次の被搬送液体捕捉手段9に移動するには、媒体流発生部7に格納する媒体流量制御部によって流量を制御し、媒体の流れ方向の引力が捕捉している静電力よりも一時的に強くなるように速い流れを一時的に発生させれば良い。ここで、媒体流量制御部は、ポンプの回転を速めるなどの制御を行う。このような速い流れは一時的であるため、複数の反応液が各々違うタイミングで被搬送液体捕捉手段9を離れたとしても、次の被搬送液体捕捉手段9は、既に第1の被搬送液体20、第2の被搬送液体22もしくは反応液23を捕捉できる状態になっているので、各第1の被搬送液体20、第2の被搬送液体22もしくは反応液23が離れるタイミング、もしくは各第1の被搬送液体20、第2の被搬送液体22もしくは反応液23が次の被搬送液体捕捉手段9に到達するタイミングが違っていても、各々の反応液を確実に移動、捕捉することが可能である。
The configuration of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment except for the wiring such as the
その他の攪拌、計測、廃液回収等に関しては実施例1と同様である。 Other stirring, measurement, waste liquid recovery, and the like are the same as in the first embodiment.
本実施例の構成によれば、電極や電極へ電圧を印加する電源、及びその制御の機構が不要になるため、構造を簡単にしコスト低減化が可能となる。 According to the configuration of the present embodiment, an electrode, a power source for applying a voltage to the electrode, and a control mechanism for the electrode are not required, so that the structure can be simplified and the cost can be reduced.
本実施例では、被搬送液体捕捉手段9にエレクトレット化された絶縁膜と電極を組合せて用いた例を説明する。 In the present embodiment, an example in which an electret insulating film and an electrode are used in combination for the transported liquid capturing means 9 will be described.
本実施例では、対向電極からみて1のエレクトレット化した領域と1の電極の占める領域とが、少なくとも一部で重なるように配置される。実施例1との違いは、実施例1では被搬送液体を捕捉している間、電極11と対向電極12間に電圧を印加し続けるが、本実施例では、図13Aに示すように、実施例2と同様にエレクトレット化した領域で被搬送液体を捕捉し、図13Bに示すように、電極11と対向電極12間に、一時的にエレクトレット化を打ち消す電圧を印加することで、捕捉した被搬送液体を解放する。
In the present embodiment, one electret region and the region occupied by one electrode are arranged so as to overlap at least partially when viewed from the counter electrode. The difference from the first embodiment is that in the first embodiment, the voltage is continuously applied between the
複数の被搬送液体捕捉手段9各々に反応液23が存在する場合、各電極11は電気的に一体であるため、各電極11と対向電極12間には一斉に電圧が印加されるが、実施例1及び実施例2と同様に、分析領域17内の流路の場所によっては流速の違いなどにより、それぞれの反応液がそれぞれの被搬送液体捕捉手段9から同時に離れないことが考えられる。しかし、スイッチがオンになり全ての反応液23が離れた時点でスイッチがオフになれば、次の被搬送液体捕捉手段9は、既に反応液23を捕捉できる状態になっているので、各反応液23が離れるタイミング、もしくは各反応液23が次の被搬送液体捕捉手段9に到達するタイミングが違っていても、各々の反応液を確実に移動、捕捉することが可能である。
When the
その他の攪拌、計測、廃液回収等に関しては実施例1と同様である。 Other stirring, measurement, waste liquid recovery, and the like are the same as in the first embodiment.
本実施例の構成によれば、液滴をオイル流により搬送し、エレクトレット化領域により捕捉し、かつ電圧印加により開放するため、液滴をより正確に制御するとともに、電極へ電圧を印加する時間を低減化して電極上に配置する絶縁膜の寿命をより長くすることができる。 According to the configuration of the present embodiment, the droplet is transported by the oil flow, captured by the electretized region, and opened by applying the voltage, so that the droplet is controlled more precisely and the time for applying the voltage to the electrode Thus, the lifetime of the insulating film disposed on the electrode can be extended.
本実施例では、上記実施例1から実施例3における方式において、分析領域17が複数ある例を説明する。図14にその実施例を示す。ここで、複数の導入口と複数の分析領域17とが分岐された流路である分岐路に各々配置される。本実施例と、実施例1から実施例3との違いは、被搬送液体の分析に使用される分析領域17を複数持っていることである。被搬送液体捕捉手段9に電極11を用いる場合、電極形状は、図7の形状の物を図15Aのように分析領域17の本数だけ複数設け、分析用途に合わせ使い分けられるようにするか、もしくは図15Bのような一体型にし、並行した分析をほぼ同時に行うようにしても良い。また、電極11の被搬送液体捕捉手段9部の形状は、丸でも四角でも可能である。なお、被搬送液体捕捉手段としては、実施例1のように電極を用いてもよく、実施例2のようにエレクトレット化された領域を用いてもよく、実施例3のように電極とエレクトレット化された領域との組合せの構成を用いてもよい。
In the present embodiment, an example in which there are a plurality of
分析領域が複数ある場合には、複数領域の各々において複数の分析を並行して進めることができる。このときに、実施例1と同様に、分析領域内の流路の幅Wに対し、被搬送液体捕捉手段の幅XはWよりも大きくするため、被搬送液体捕捉手段により被搬送液体を捕捉した際、被搬送液体が流路を塞ぐことがない。被搬送液体が流路を塞ぐと、その流路から搬送媒体が溢れ出して他の流路へ入り込み、1の流路のみでなく複数の流路での搬送媒体の流れを乱すこととなる。本実施例の構成ではこのような事態を回避し、複数の流路による複数分析の並行処理を確実に達成することができる。
上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。When there are a plurality of analysis regions, a plurality of analyzes can be performed in parallel in each of the plurality of regions. At this time, as in the first embodiment, the transported liquid capturing means captures the transported liquid by the transported liquid capturing means because the width X of the transported liquid capturing means is larger than W with respect to the width W of the flow path in the analysis region. In this case, the transported liquid does not block the flow path. When the transported liquid blocks the flow path, the transport medium overflows from the flow path and enters another flow path, disturbing the flow of the transport medium not only in one flow path but also in a plurality of flow paths. In the configuration of the present embodiment, such a situation can be avoided, and parallel processing of a plurality of analyzes by a plurality of flow paths can be reliably achieved.
While the above description has been made with reference to exemplary embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited thereto and that various changes and modifications can be made within the spirit of the invention and the scope of the appended claims.
Claims (16)
前記被搬送液体を搬送させるための搬送用媒体について、循環の流れを生じさせる媒体流発生部と、
前記被搬送液体と前記搬送用媒体とが流れる流路と、
前記流路の少なくとも一部に設けられ、かつ、前記被搬送液体を捕捉する被搬送液体捕捉手段と、
前記被搬送液体捕捉手段に捕捉された被搬送液体について計測する計測部と、
を有し、前記被搬送液体捕捉手段は前記搬送用媒体の流れの方向と実質的に垂直な面での最大幅が、前記流路の前記搬送用媒体の流れの方向と実質的に垂直な面での最大幅よりも小さくした液体分析装置。An inlet for introducing the liquid to be transported;
About the medium for transport for transporting the liquid to be transported, a medium flow generating unit for generating a circulation flow,
A flow path through which the transported liquid and the transport medium flow,
A transported liquid capturing means provided in at least a part of the flow path and capturing the transported liquid;
A measuring unit for measuring the transported liquid captured by the transported liquid capturing means;
And the transported liquid capturing means has a maximum width in a plane substantially perpendicular to the direction of flow of the transport medium that is substantially perpendicular to the direction of flow of the transport medium in the flow path. Liquid analyzer smaller than the maximum width on the surface.
搬送媒体の循環による流れで前記第1の被搬送液体を流路内で搬送する第2の工程と、
前記第1の工程の後に前記導入口より第2の被搬送液体を導入する第3の工程と、
前記第3の工程の後に前記搬送媒体の前記流れによって前記第2の被搬送液体を流路内で搬送する第4の工程と、
搬送された前記第1の被搬送液体もしくは搬送された前記第2の被搬送液体のいずれかを第1捕捉手段で捕捉する第5の工程と、
前記第1の被搬送液体もしくは前記第2の被搬送液体のいずれかの一方であって前記被搬送液体捕捉手段が捕捉したものと、前記いずれかの他方とを接触させて混合液体とする第6の工程と、
前記混合液体を前記第1捕捉手段もしくは第2被搬送液体捕捉手段で捕捉して計測する第7の工程と、
を有する液体分析方法。A first step of introducing the first transported liquid from the introduction port;
A second step of transporting the first transported liquid in the flow path by a flow of circulation of the transport medium;
A third step of introducing a second liquid to be transported from the inlet after the first step;
A fourth step of transporting the second transported liquid in the flow path by the flow of the transport medium after the third step;
A fifth step of capturing either of the transported first transported liquid or the transported second transported liquid with a first capturing means;
One of the first transported liquid and the second transported liquid, which is captured by the transported liquid capturing means, is brought into contact with the other transport liquid to form a mixed liquid. 6 steps,
A seventh step of capturing and measuring the mixed liquid by the first capturing means or the second transported liquid capturing means;
A liquid analysis method comprising:
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