WO2009139274A1 - マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法 - Google Patents

マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法 Download PDF

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WO2009139274A1
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孝裕 毛利
康博 山東
楠 東野
彰久 中島
洋一 青木
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コニカミノルタエムジー株式会社
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    • G01N35/1095—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers

Definitions

  • the present invention relates to a micro test chip, a test apparatus, and a method for driving the micro test chip.
  • the test and analysis of biological materials by gene amplification reaction, antigen-antibody reaction, etc. test and analysis of other chemical substances, organic synthesis, etc.
  • the present invention relates to a micro inspection chip, an inspection apparatus, and a driving method of the micro inspection chip used for chemical synthesis of a target compound.
  • micromachine technology 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.
  • An analysis chip hereinafter referred to as a micro inspection chip integrated on a chip has been developed (see, for example, Patent Document 1).
  • This is also called ⁇ -TAS (Micro Total Analysis System), bioreactor, Lab-on-chips, biochip, and is used in the medical examination / diagnosis field, environmental measurement field, and agricultural production field.
  • Application is expected. Especially when complicated processes, skilled techniques, and equipment operations are required as seen in genetic testing, micro test chips with excellent automation, high speed, and simplification reduce costs and require The benefits of this method are enormous, as it enables not only accurate quantification of sample amount and shortening of the required time but also analysis at any time or place.
  • the applicant of the present invention injects a specimen such as blood into a micro test chip enclosing a reagent or the like, and injects a liquid for feeding into a micro flow path of the micro test chip by a micro pump to move the specimen and the like sequentially.
  • a reaction detection device capable of reacting and measuring the result has been proposed (for example, see Patent Document 2).
  • the sample and the reagent are quantified, mixed at a predetermined ratio necessary for the reaction, and reacted.
  • the inspection is performed by detecting and processing very weak fluorescence emitted by irradiating the fluorescent substance contained in the reagent with excitation light by a photoelectric conversion sensor such as a photomultiplier tube or a photodiode.
  • a photoelectric conversion sensor such as a photomultiplier tube or a photodiode.
  • Samples collected from patients, amplified DNA, reaction products, etc. remain in the micro test chip, so that they can be disposable as medical waste after use for testing, as with other medical containers. It is desired to be made of a simple resin molded product (for example, polycarbonate, polypropylene, etc.).
  • the enzyme is very easily adsorbed by the resin, there is a problem that even if an attempt is made to send the solution for the reaction, the enzyme is adsorbed by the resin in the channel and cannot be sent.
  • the enzyme is encapsulated in a micro test chip in a very large amount compared to the amount of the enzyme, for example, mixed with a protein component unrelated to the reaction such as BSA (Bovine Serum Albumin).
  • BSA Bovine Serum Albumin
  • the mixed protein component is first adsorbed to the flow path to prevent the enzyme from adsorbing to the surface of the chip flow path (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • the surface of the flow path is hydrophilized by the adsorption of protein components mixed with the enzyme, so that the enzyme other than the enzyme injected or stored in the micro test chip When the sample or reagent is fed, the remaining liquid of the sample or reagent is generated. Therefore, mixing of the specimens and reagents necessary for the reaction in an appropriate amount (hereinafter referred to as “quantitative property”) is impaired, the reaction is not performed normally, and as a result, it becomes a hindrance factor for ensuring inspection accuracy. .
  • a micro test chip, a test apparatus, and a micro test chip that are capable of ensuring test accuracy without impairing the quantitativeness of a specimen or a reagent and are made of resin and inexpensive.
  • An object of the present invention is to provide a driving method.
  • the object of the present invention can be achieved by the following configuration.
  • the plurality of holding portions are A sample holder for holding a certain amount of sample;
  • a micro-inspection chip comprising a liquid-feeding passage for feeding the second reagent to the mixing reaction unit after feeding the sample and the first reagent to the mixing reaction unit.
  • the liquid flow path is The mixing reaction unit, the sample holding unit, the first reagent holding unit and the second reagent holding unit, or the mixing reaction unit, the first reagent holding unit, the sample holding unit and the second reagent holding unit. , A connecting flow path communicating in series in this order; 2.
  • the liquid flow path is A connecting flow path that connects the mixing reaction unit and each of the sample holding unit, the first reagent holding unit, and the second reagent holding unit in parallel; 2.
  • the mixing reaction section has a plurality of mixing reaction chambers, Any one of 1 to 3 above, wherein each of the plurality of the mixing reaction chambers has a capacity smaller than a total capacity of the sample holding part, the first reagent holding part, and the second reagent holding part.
  • An inspection apparatus comprising a liquid feed pump for injecting or sucking a fluid for performing liquid feed into the liquid feed channel and a liquid feed valve.
  • the plurality of holding portions are A sample holder for holding a certain amount of sample;
  • a micro-test chip driving method comprising: a liquid-feeding step of feeding the second reagent to the mixing reaction unit after feeding the sample and the first reagent to the mixing reaction unit .
  • the second reagent containing a protein component that does not contribute to the reaction is supplied to the mixing reaction unit.
  • a micro test chip, a test apparatus, and a micro test chip driving method that can ensure the test accuracy without impairing the quantitative property of the specimen and the reagent and are made of resin and inexpensive.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an inspection apparatus.
  • the inspection apparatus 1 includes a tray 3, a transport port 5, an operation unit 7, a display unit 9, and the like.
  • a micro inspection chip 100 to be described later is set on the tray 3 and is transported from the transport port 5 into the inspection apparatus 1 by a loading mechanism (not shown) for inspection. Inspection contents, inspection target data, and the like are input to the inspection apparatus 1 using the operation unit 7, and inspection results are displayed on the display unit 9.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the inspection apparatus 1 shown in FIG.
  • the inspection apparatus 1 includes a pump unit 210, a heating / cooling unit 230, a detection unit 250, a drive control unit 270, and the like.
  • the micro inspection chip 100 is transported from the transport port 5 into the inspection apparatus 1 by a loading mechanism (not shown) and connected to the pump unit 210.
  • the pump unit 210 By the liquid feeding by the pump unit 210, the specimen and the reagent in the micro test chip 100 are mixed and reacted to perform tests such as detection of a target substance and determination of a disease.
  • the micro inspection chip 100 is equivalent to what is generally called an analysis chip, a microreactor chip, and the like.
  • the micro inspection chip 100 is made of resin, glass, silicon, ceramics, and the like. Is formed with a fine flow path having a level of several ⁇ m to several hundred ⁇ m.
  • the size and shape of the micro inspection chip 100 is usually a plate shape having a length and width of several tens of mm and a thickness of several mm.
  • the micro test chip 100 is formed of a water-repellent resin material such as polycarbonate or polypropylene, for example, and has a groove-like channel formed on the surface for flowing a liquid such as a reagent or a specimen.
  • the substrate 101 and a top plate 103 that is bonded to the surface of the flow path substrate 101 on which the flow path is formed and functions as a groove-shaped flow path cover of the flow path substrate 101 are configured.
  • the flow path substrate 101 and the top plate 103 are provided with a connection port between the pump unit 210 and the micro inspection chip 100.
  • the pump unit 210 is for feeding the liquid in the micro test chip 100, and includes a liquid feed pump 211, a chip connection part 213, a drive liquid tank 215, a drive liquid supply part 217, a liquid feed valve 260, and the like. .
  • the pump unit 210 includes one or a plurality of liquid feeding pumps 211.
  • the liquid feeding pump 211 performs liquid feeding in the micro test chip 100 by injecting or sucking the driving liquid 216 into the micro test chip 100.
  • the chip connection unit 213 connects the liquid feeding pump 211 and the micro inspection chip 100.
  • the driving liquid supply unit 217 supplies the driving liquid 216 from the driving liquid tank 215 to the liquid feeding pump 211.
  • the driving liquid tank 215 can be removed and replaced from the driving liquid supply unit 217 to replenish the driving liquid 216.
  • One or a plurality of pumps are formed on the liquid feed pump 211, and the plurality of pumps can be driven independently or in conjunction with each other.
  • the liquid feed valve 260 is used to switch the flow path to be driven when liquid is fed into the micro test chip 100.
  • the micro inspection chip 100, the liquid feeding pump 211, and the liquid feeding valve 260 are connected by a chip connecting portion 213 and communicated with each other.
  • the driving liquid 216 is injected or sucked into the micro test chip 100 from the liquid feeding pump 211 via the chip connecting portion 213.
  • Samples, reagents, and the like housed in a plurality of housing parts in the micro test chip 100 are sent in the micro test chip 100 by the driving liquid 216.
  • the liquid feed pump 211 may be a pump that uses a gas such as air or nitrogen gas instead of the driving liquid 216.
  • the heating / cooling unit 230 includes a cooling unit 231, a heating unit 233, and the like, and heats and cools a specimen, a reagent, a mixed solution thereof, and the like in order to promote and suppress a reaction in the micro test chip 100.
  • the cooling unit 231 includes a Peltier element or the like.
  • the heating unit 233 includes a heater or the like. Of course, the heating unit 233 may also be formed of a Peltier element.
  • the detection unit 250 includes a light source 251 such as a light emitting diode (LED) or a laser, a light receiving element 253 such as a photodiode (PD), and the like, and a target substance contained in a generated liquid obtained by a reaction in the micro inspection chip 100. Is detected optically at the position of the detection region 255 on the micro inspection chip 100.
  • a light source 251 such as a light emitting diode (LED) or a laser
  • a light receiving element 253 such as a photodiode (PD), and the like
  • a target substance contained in a generated liquid obtained by a reaction in the micro inspection chip 100 Is detected optically at the position of the detection region 255 on the micro inspection chip 100.
  • the drive control unit 270 includes a microcomputer, a memory, and the like (not shown), and drives, controls, and detects each unit in the inspection apparatus 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the first embodiment of the micro test chip 100, and shows a state in which the flow path 110 formed on the flow path substrate 101 is viewed through the transparent top plate 103.
  • a micro flow path 110 is formed in the micro inspection chip 100 by a micro processing technique.
  • each part which comprises the flow path 110 is demonstrated.
  • the micro test chip 100 holds a fixed amount of the first reagent 153 including a sample holding unit 111 that holds a fixed amount of the sample 151 and a component that contributes to a reaction with the sample 151 (hereinafter referred to as a reaction component).
  • First reagent holding unit 113 and second reagent holding for holding a certain amount of second reagent 155 including a reaction component with sample 151 and a protein component that does not contribute to the reaction with sample 151 such as BSA described above.
  • a portion 115 is formed.
  • the reaction component with the sample 151 included in the second reagent 155 is a reagent that is easily adsorbed by the resin that forms the flow path 110 of the micro test chip 100, such as an enzyme, and the resin of this reaction component.
  • the second reagent 155 contains a large amount of protein components that do not contribute to the reaction with the specimen 151 such as BSA.
  • the micro test chip 100 includes a mixing reaction unit 120 for mixing and reacting the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155, and a reaction detection unit 121 for detecting the reaction result.
  • the mixing reaction unit 120 includes mixing reaction chambers 123, 125, and 127 having a large channel cross-sectional area so that the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155 that flow through the mixing reaction unit 120 are easily stirred and mixed.
  • Mixing reaction channels 122, 124, 126, and 128 having a narrow channel cross-sectional area are alternately arranged in series.
  • the mixing reaction chamber 127 has a gas overtaking path 127a, which will be described later with reference to FIGS.
  • the volume of each of the mixing reaction chambers 123, 125, and 127 is the sum of the volumes of the sample holder 111, the first reagent holder 113, and the second reagent holder 115, that is, the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent.
  • the volume is set smaller than the volume of the mixed solution of the reagent 155.
  • the volume of each of the mixing reaction chambers 123, 125 and 127 is set to be larger than the volume of the liquid mixture of the sample 151 and the first reagent 153.
  • the reaction detection unit 121 and the liquid feeding pump 211 are communicated with each other via the pump connection unit 213a of the chip connection unit 213 and the drive channel 131.
  • the mixing reaction channel 128 of the mixing reaction unit 120 and the specimen holding unit 111 are communicated with each other via a connection channel 133.
  • sample holding unit 111 and the first reagent holding unit 113 are communicated with each other via a connection channel 135, and the first reagent holding unit 113 and the second reagent holding unit 115 are communicated with each other via a connection channel 137. Yes.
  • the second reagent holding unit 115 and the liquid supply valve 260 are communicated with each other via the drive channel 139 and the valve connection part 213b of the chip connection part 213.
  • the liquid feeding pump 211, the reaction detecting unit 121, the mixing reaction unit 120, the sample holding unit 111, the first reagent holding unit 113, the second reagent holding unit 115, and the liquid feeding valve 260 are connected to the chip connecting unit 213 and the drive channel. Are connected in series and communicated in this order via the connection channel.
  • the drive channels 131 and 139 and the connection channels 133, 135, and 137 function as liquid feeding channels in the present invention.
  • the sample holding unit 111, the first reagent holding unit 113, and the second reagent holding unit 115 are filled with a predetermined amount of the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155, respectively.
  • the mixing reaction unit 120, the connection channels 133, 135, and 137, and the drive channels 131 and 139 are filled with a gas such as air or nitrogen gas, and the sample 151, the first reagent 153, and the second The reagent 155 is separated by gas.
  • the liquid supply valve 260 is opened, the liquid supply pump 211 is driven, and the gas in the mixing reaction unit 120 is aspirated through the pump connection part 213a of the chip connection part 213.
  • the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155 held in the first reagent holding unit 113 and the second reagent holding unit 115 start to be fed.
  • the sample 151 in the sample holder 111 flows into the mixing reaction chamber 127 through the connection channel 133 and the mixing reaction channel 128.
  • the gas in the connection channel 135 passes through the gas overtaking path 127a of the mixing reaction chamber 127 and is aspirated over the sample 151 (details will be described later with reference to FIGS. 4 and 5) to hold the first reagent.
  • the first reagent 153 in the unit 113 flows into the mixing reaction chamber 127 and is mixed with the sample 151.
  • the gas in the connection channel 137 passes through the gas overtaking channel 127a of the mixing reaction chamber 127 and is aspirated by being overtaken by the liquid mixture of the sample 151 and the first reagent 153, and the second reagent holding unit 115.
  • the second reagent 155 therein flows into the mixing reaction chamber 127 and is mixed with the liquid mixture of the sample 151 and the first reagent 153.
  • the volume of the mixing reaction chamber 127 is smaller than the volume of the liquid mixture of the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155, and therefore the sample 151, the first reagent 153,
  • the mixed solution with the second reagent 155 is fully filled in the mixing reaction chamber 127 and overflows into the mixing reaction channel 126, blocks the gas overpass 127 a of the mixing reaction chamber 127, and further mixes from the mixing reaction channel 126.
  • the solution is sent to the reaction chamber 125.
  • the liquid mixture of the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155 advances from the mixing reaction chamber 125 to 123, and is sufficiently The reaction proceeds with mixing.
  • the mixed solution of the specimen 151, the first reagent 153, and the second reagent 155 is sent to the reaction detection unit 121, and optically detected by the detection unit 250 (not shown) at the position of the reaction detection unit 121. The reaction result is detected.
  • the series of operations described above is a liquid feeding step in the present invention.
  • the wall surfaces of the connection channels 133 and 135, the sample holding unit 111, and the first reagent holding unit 113 are Since the sample 151 and the first reagent 153 are filled with a predetermined amount in advance, the whole amount flows into the mixing reaction chamber 127, and the quantitativeness is not impaired.
  • the connection channels 133, 135, and 137, the sample holding unit 111, the first reagent holding unit 113, and the second reagent holding are performed.
  • the protein contained in a large amount in the second reagent 155 is adsorbed on the wall surface of the part 115 and becomes hydrophilic.
  • a reagent that is easily adsorbed to a resin such as an enzyme, which is a reaction component of the second reagent 155 has a protein on the wall surface because a large amount of protein contained in the second reagent 155 is first adsorbed to the resin on the wall surface.
  • the liquid is fed to the mixing reaction chamber 127 without being adsorbed by the resin, and almost the entire amount is mixed with the liquid mixture of the specimen 151 and the first reagent 153. Therefore, the quantitativeness of the reaction component of the second reagent 155 is not impaired.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the mixing reaction chamber 127.
  • FIG. 4A is a state in which the mixing reaction chamber 127 formed on the flow path substrate 101 is viewed from the top plate 103 side
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 4A
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line BB ′.
  • the mixing reaction chamber 127 has a larger channel width and depth than the preceding and subsequent mixing reaction channels 126 and 128, and has a larger channel cross-sectional area. ing.
  • a gas overtaking path 127a having a narrow channel width and depth is provided over the entire circumference of the mixing reaction chamber 127.
  • the wall surfaces of the mixing reaction chamber 127 and the gas overtaking channel 127a are made of resin and are water repellent. Accordingly, the gas overpass 127a, which has a narrow channel width and depth, is a channel through which only gas can pass without liquid entering.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the progress of mixing of the specimen and the reagent in the mixing reaction chamber 127.
  • the gas in the mixing reaction unit 120 is sucked by the liquid feed pump 211, so that the specimen 151 flows from the mixing reaction channel 128 into the mixing reaction chamber 127. Since the wall surface of the mixing reaction channel 128 is water-repellent, the liquid leading surface (hereinafter referred to as meniscus) of the specimen 151 has a convex center due to surface tension.
  • the gas in the connection channel 135 passes through the mixing reaction chamber 127 and the gas overtaking path 127a to overtake the sample 151 and perform the mixing reaction. Suction to the flow path 126 side. Thereafter, the first reagent 153 flows from the mixing reaction channel 128 into the mixing reaction chamber 127. Similar to FIG. 5A, the meniscus of the first reagent 153 has a convex center.
  • the first reagent 153 completely flows into the mixing reaction chamber 127 and is mixed with the sample 151 to become a mixed solution 152 of the sample 151 and the first reagent 153. Subsequently, the gas in the connection channel 137 passes through the gas overtaking path 127a, is overtaken by the mixed solution 152 of the sample 151 and the first reagent 153, and is sucked into the mixing reaction channel 126 side. Thereafter, the second reagent 155 flows from the mixing reaction channel 128 into the mixing reaction chamber 127. Since the wall surface of the mixing reaction channel 128 becomes hydrophilic due to the adsorption of the protein component contained in the second reagent 155, the center of the meniscus of the second reagent 155 is concave.
  • the volume of the mixing reaction chamber 127 is smaller than the volume of the mixed solution 150 of the specimen 151, the first reagent 153, and the second reagent 155, so the mixed solution 150 is mixed with the mixing reaction chamber 127.
  • the mixture reaction channel 126 overflows, fills the gas overpass 127a of the mixing reaction chamber 127, and is fed from the mixing reaction channel 126 to the mixing reaction chamber 125.
  • the mixing reaction unit 120, the sample holding unit 111, the first reagent holding unit 113, and the second reagent holding unit 115 are connected in series in this order.
  • a test apparatus, and a micro test chip driving method that can ensure the detection accuracy without impairing the quantitativeness of the specimen and the reagent, and are made of resin and inexpensive. Can do.
  • the mixing reaction unit 120, the sample holding unit 111, the first reagent holding unit 113, and the second reagent holding unit 115 are connected in series in this order, and the sample 151 and the first reagent holding unit 115 are connected in series. It is assumed that the reagent 153 and the second reagent 155 are sent to the mixing reaction unit 120 in this order.
  • the present invention is not limited to this, and the mixing reaction unit 120, the first reagent holding unit 113, the sample holding unit 111, and the second reagent holding unit 115 are connected in series in this order, and the first reagent 153, the sample 151, and The problem of the present invention is also solved by feeding the second reagent 155 to the mixing reaction unit 120 in this order.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a second embodiment of the micro test chip 100, and shows a state where the flow path 110 formed on the flow path substrate 101 is viewed through the transparent top plate 103.
  • a fine flow path 110 is formed on the micro inspection chip 100 by a fine processing technique.
  • each part which comprises the flow path 110 is demonstrated.
  • the micro test chip 100 includes a sample holding unit 111 that holds a fixed amount of the sample 151, a first reagent holding unit 113 that holds a fixed amount of the first reagent 153, and a reaction with the sample 151 such as the BSA described above.
  • a second reagent holding unit 115 is formed to hold a certain amount of the second reagent 155 containing a protein component that does not contribute to.
  • the reaction component of the second reagent 155 is a reagent that is easily adsorbed to the resin forming the flow path 110 of the micro test chip 100, such as an enzyme, for example, in order to prevent the reaction component from adsorbing to the resin.
  • the second reagent 155 contains a large amount of a protein component that does not contribute to the reaction with the specimen 151 such as BSA.
  • the micro test chip 100 includes a mixing reaction unit 120 for mixing and reacting the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155, and a reaction detection unit 121 for detecting the reaction result. Is provided. Since the mixing reaction unit 120 and the reaction detection unit 121 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
  • reaction detection unit 121 and the liquid feeding pump 211 are communicated with each other via the pump connection unit 213a of the chip connection unit 213 and the drive channel 161.
  • the sample holding unit 111, the first reagent holding unit 113, and the second reagent holding unit 115 are arranged in parallel, and are connected and communicated in parallel with the merging unit 141 via the connection channels 143, 145, and 147, respectively. ing.
  • the mixing reaction channel 128 and the merging unit 141 of the mixing reaction unit 120 are communicated with each other via a connection channel 133.
  • the specimen holding unit 111 and the first liquid supply valve B1 are communicated with each other via the drive channel 163 and the valve connection part 213b of the chip connection part 213.
  • the first reagent holding unit 113 and the second liquid supply valve B2 are communicated with each other via the drive channel 165 and the valve connection unit 213c of the chip connection unit 213, and the second reagent holding unit 115 and the third liquid supply valve B2 are communicated.
  • the liquid supply valve B3 is in communication with the drive channel 167 and the valve connection part 213d of the chip connection part 213.
  • the liquid feed pump 211 and the mixing reaction unit 120 are connected in series, and the specimen holding unit 111, the first liquid feed valve B1, the first reagent holding unit 113, the second liquid feed valve B2, and the second reagent holding.
  • the portion 115 and the third liquid feeding valve B3 are connected in parallel to and communicated with the merging portion 141 via the connecting flow paths 143, 145, and 147.
  • the mixing reaction chamber 127 and the merging portion 141 of the mixing reaction unit 120 are connected in series via the connection channel 133 and communicated with each other.
  • the drive channels 161, 163, 165, and 167, the merging portion 141, and the connection channels 133, 143, 145, and 147 function as the liquid supply channels in the present invention.
  • the sample holding unit 111, the first reagent holding unit 113, and the second reagent holding unit 115 are filled with a predetermined amount of the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155, respectively.
  • the mixing reaction unit 120, the drive channels 161, 163, 165, and 167, the confluence unit 141, and the connection channels 133, 143, 145, and 147 are filled with a gas such as air or nitrogen gas.
  • the first reagent 153 and the second reagent 155 are separated by gas.
  • FIG. 7 is a timing chart for explaining a liquid feeding operation according to the second embodiment.
  • the first liquid supply valve B ⁇ b> 1 is opened at timing T ⁇ b> 1, the liquid supply pump 211 is driven at timing T ⁇ b> 2, and the gas in the mixing reaction unit 120 passes through the pump connection portion 213 a of the chip connection portion 213.
  • the sample 151 in the sample holding unit 111 flows into the mixing reaction chamber 127 via the connecting channel 143, the merging unit 141, the connecting channel 133, and the mixing reaction channel 128.
  • the connection channel 145 and the merging unit 141 are drawn.
  • the gas in the connection channel 133 and the mixing reaction channel 128 passes through the mixing reaction chamber 127 and the gas overtaking path 127a and is aspirated by passing over the sample 151.
  • the first reagent 153 in the first reagent holding unit 113 flows into the mixing reaction chamber 127 via the connecting channel 145, the merging unit 141, the connecting channel 133, and the mixing reaction channel 128, and the sample 151. Mixed with.
  • the liquid feeding pump 211 is stopped at timing T7, and the second liquid feeding valve B2 is closed at timing T8.
  • connection channel 147 and the joining part 141 are drawn.
  • the gas in the connection channel 133 and the mixing reaction channel 128 passes through the gas overtaking measuring path of the mixing reaction chamber 127 and is aspirated by passing over the mixed solution of the sample 151 and the first reagent 153.
  • the second reagent 155 in the second reagent holding unit 115 flows into the mixing reaction chamber 127 via the connecting channel 147, the merging unit 141, the connecting channel 133, and the mixing reaction channel 128, and the sample 151. Is mixed with a liquid mixture 152 of the first reagent 153.
  • the volume of the mixing reaction chamber 127 is smaller than the volume of the liquid mixture 150 of the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155, and thus the sample 151 and the first reagent 153 are used.
  • the second reagent 155 are fully filled in the mixing reaction chamber 127 and overflow into the mixing reaction channel 126, block the gas overpass 127 a of the mixing reaction chamber 127, and further the mixing reaction channel 126.
  • the mixing reaction chamber 125 To the mixing reaction chamber 125.
  • the sample 151 and the first reagent 153 flow into the mixing reaction chamber 127, the connection channels 143 and 145, the merging portion 141, the connection channel 133, and the mixing reaction channel 128. Since the wall surface of the sample is water-repellent, the entire amount of the sample 151 and the first reagent 153 filled in a predetermined amount flows into the mixing reaction chamber 127, and the quantitativeness is not impaired.
  • a reagent that is easily adsorbed to a resin such as an enzyme, which is a reaction component of the second reagent 155 has a protein on the wall surface because a large amount of protein contained in the second reagent 155 is first adsorbed to the resin on the wall surface.
  • the liquid is fed to the mixing reaction chamber 127 without being adsorbed by the resin, and almost the entire amount is mixed with the liquid mixture 152 of the specimen 151 and the first reagent 153. Therefore, the quantitativeness of the reaction component of the second reagent 155 is not impaired.
  • the sample holding unit 111, the first reagent holding unit 113, and the second reagent holding unit 115 are arranged in parallel to the mixing reaction unit 120.
  • the test accuracy can be ensured without impairing the quantitative properties of the sample and the reagent, and It is possible to provide a micro inspection chip, an inspection apparatus, and a driving method of the micro inspection chip that are made of resin and inexpensive.
  • valves B1, B2, and B3 are opened and closed in this order, and the sample 151, the first reagent 153, and the second reagent 155 are sent to the mixing reaction unit 120 in this order. It was supposed to be.
  • the present invention is not limited to this, and the valves B2, B1, and B3 are opened and closed in this order, and the first reagent 153, the sample 151, and the second reagent 155 are sent to the mixing reaction unit 120 in this order.
  • the problem of the present invention is solved.
  • the merging portion 141 and the connection channel 133 are arranged on the upstream side of the mixing reaction channel 128, but they are omitted and the connection channels 143, 145, and 147 are mixed.
  • a mode in which the reaction channel 128 is directly connected, or a mode in which the mixing reaction channel 128 is omitted and the connection channels 143, 145, and 147 are respectively connected to the inlet of the mixing reaction chamber 127 may be employed.
  • the second reagent containing a protein component that does not contribute to the reaction with the specimen is sent to the mixing reaction section.

Abstract

　検体および第１の試薬を混合反応部に送液した後に、反応に寄与しないタンパク質成分を含む第２の試薬を混合反応部に送液する送液流路を備えることで、検体や試薬の定量性を損なわず、検査精度を確保することができ、かつ樹脂製で安価な、マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法を提供することができる。

Description

マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法
　本発明は、マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法に関し、特に、遺伝子増幅反応、抗原抗体反応等による生体物質の検査・分析、その他の化学物質の検査・分析、有機合成等による目的化合物の化学合成等に用いられるマイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法に関する。
　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、化学合成等を行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサー等）を微細化して１チップ上に集積化した分析用チップ（以下、マイクロ検査チップと言う）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
　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）、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。特に、遺伝子検査に見られるように煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化に優れたマイクロ検査チップは、コストの削減、必要試料量の正確な定量、所要時間の短縮のみならず、時又は場所を選ばない分析を可能とするので、その恩恵は多大と言える。
　本件出願人は、試薬等を封入したマイクロ検査チップに、血液等の検体を注入し、マイクロポンプによってマイクロ検査チップの微細流路に送液用の液体を注入して検体等を移動させて順次反応させ、結果を測定することができる反応検出装置を提案している（例えば、特許文献２参照）。このようなマイクロ検査チップ上の反応は、検体と試薬とを定量し、反応に必要な決められた比率で混合し、反応させる。反応後、試薬に含まれる蛍光物質に励起光を照射することで発光する非常に微弱な蛍光を、光電子倍増管、フォトダイオード等の光電変換センサで検出、処理することにより検査が行われる。
　マイクロ検査チップ内には、患者から採取した検体、増幅ＤＮＡ、反応産物等が残存するため、検査に使用した後は、医療廃棄物として使い捨てできるよう、他の医療用容器類と同様に、安価な樹脂成型品（例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン等）で構成されることが望まれている。
　しかしながら、樹脂製のマイクロ検査チップ内での試薬の保管を考えた場合、反応時に反応促進の役割を果たす酵素は、マイクロ検査チップに封入する際や、マイクロ検査チップの運搬・保管時に酵素と試薬との間で不用意な反応を起こさないために、他の試薬成分とは分けて、チップ内の別の場所に封入、保管する必要がある。
　さらに、酵素は非常に樹脂に吸着されやすいので、反応のために送液しようとしても、流路内で樹脂に吸着されて送液できなくなるという課題がある。
　そこで、酵素を、酵素の量と比較して非常に多量の、例えばＢＳＡ（Ｂｏｖｉｎｅ　Ｓｅｒｕｍ　Ａｌｂｕｍｉｎ：牛血清アルブミン）等の反応には無関係なタンパク質成分と混合した形でマイクロ検査チップに封入し、送液時には、混合したタンパク質成分が流路に先に吸着されることで、酵素のチップ流路表面への吸着を防ぐことが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２００４－２８５８９号公報 特開２００６－１４９３７９号公報
中野他（Ｂｉｏｓｃｉ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．ＶＯＬ．５８，２３４９－２３５２，１９９４）
　しかしながら、非特許文献１で提案された方法では、酵素に混合されたタンパク質成分の吸着により流路表面が親水化されてしまうため、マイクロ検査チップ内に注入される、あるいは保管されている酵素以外の検体や試薬を送液する際、検体や試薬の送液残りが発生してしまう。従って、反応に必要な検体や試薬の適正量での混合（以下、定量性という）が損なわれ、反応が正常に行われず、延いては、検査精度を確保するためのひとつの阻害要因となる。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、検体や試薬の定量性を損なわず、検査精度を確保することができ、かつ樹脂製で安価な、マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法を提供することを目的とする。
　本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
　１．液体を保持する複数の保持部と、
　複数の前記保持部に保持された液体を混合して反応させる混合反応部とを備えた樹脂製のマイクロ検査チップにおいて、
　複数の前記保持部は、
　一定量の検体を保持する検体保持部と、
　一定量の第１の試薬を保持する第１試薬保持部と、
　前記検体との反応に寄与しないタンパク質成分を含む一定量の第２の試薬を保持する第２試薬保持部とを含み、
　前記検体および前記第１の試薬を前記混合反応部に送液した後に、前記第２の試薬を前記混合反応部に送液する送液流路を備えたことを特徴とするマイクロ検査チップ。
　２．前記送液流路は、
　前記混合反応部、前記検体保持部、前記第１試薬保持部および前記第２試薬保持部、または、前記混合反応部、前記第１試薬保持部、前記検体保持部および前記第２試薬保持部を、この順に直列に連通させる連結流路と、
　前記検体、前記第１の試薬および前記第２の試薬を送液するための流体を外部から注入または吸引する駆動流路とを有することを特徴とする前記１に記載のマイクロ検査チップ。
　３．前記送液流路は、
　前記混合反応部と、前記検体保持部、前記第１試薬保持部および前記第２試薬保持部の各々とを並列に連通させる連結流路と、
　前記検体、前記第１の試薬および前記第２の試薬を送液するための流体を外部から注入あるいは吸引する駆動流路とを有することを特徴とする前記１に記載のマイクロ検査チップ。
　４．前記混合反応部は、複数の混合反応室を有し、
　複数の前記混合反応室は、それぞれの容量が、前記検体保持部、前記第１試薬保持部および前記第２試薬保持部の容量の合計よりも小さいことを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
　５．前記１から４の何れか１項に記載のマイクロ検査チップと、
　前記送液流路に送液を行うための流体を注入あるいは吸引する送液ポンプと送液バルブとを備えたことを特徴とする検査装置。
　６．液体を保持する複数の保持部と、
　複数の前記保持部に保持された液体を混合して反応させる混合反応部とを備えた樹脂製のマイクロ検査チップの駆動方法において、
　複数の前記保持部は、
　一定量の検体を保持する検体保持部と、
　一定量の第１の試薬を保持する第１試薬保持部と、
　前記検体との反応に寄与しないタンパク質成分を含む一定量の第２の試薬を保持する第２試薬保持部とを含み、
　前記検体および前記第１の試薬を前記混合反応部に送液した後に、前記第２の試薬を前記混合反応部に送液する送液工程を備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの駆動方法。
　本発明によれば、検体および第１の試薬を混合反応部に送液した後に、反応に寄与しないタンパク質成分を含む第２の試薬を混合反応部に送液する送液流路を備えることで、検体や試薬の定量性を損なわず、検査精度を確保することができ、かつ樹脂製で安価な、マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法を提供することができる。
検査装置の一例を示す模式図である。 検査装置の内部構成の一例を示すブロック図である。 マイクロ検査チップの第１の実施の形態を示す模式図である。 混合反応室の構成を示す模式図である。 混合反応室での検体と試薬との混合の進行を示す模式図である。 マイクロ検査チップの第２の実施の形態を示す模式図である。 第２の実施の形態の送液動作を説明するタイミングチャートである。
　以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
　まず、本発明の検査装置について、図１を用いて説明する。図１は、検査装置の一例を示す模式図である。
　図１において、検査装置１は、トレイ３、搬送口５、操作部７、表示部９等を備えている。後述するマイクロ検査チップ１００は、トレイ３上にセットされ、図示しないローディング機構により、搬送口５から検査装置１内に搬送され、検査が行われる。検査内容や検査対象のデータ等は、操作部７を用いて検査装置１に入力され、検査結果は表示部９に表示される。
　図２は、図１に示した検査装置１の内部構成の一例を示すブロック図である。
　図２において、検査装置１は、ポンプユニット２１０、加熱冷却ユニット２３０、検出部２５０、および駆動制御部２７０等で構成される。マイクロ検査チップ１００は、図示しないローディング機構により搬送口５から検査装置１内に搬送され、ポンプユニット２１０と接続される。ポンプユニット２１０による送液により、マイクロ検査チップ１００内の検体と試薬とが混合されて反応することで、目的物質の検出や病気の判定等の検査が行われる。
　マイクロ検査チップ１００は、一般に分析チップ、マイクロリアクタチップなどとも称されるものと同等であり、例えば、樹脂、ガラス、シリコン、セラミックスなどを材料とし、その上に、微細加工技術により、幅および高さが数μｍ～数百μｍのレベルの微細な流路を形成したものである。マイクロ検査チップ１００のサイズおよび形状は、通常、縦横が数十ｍｍ、厚さが数ｍｍ程度の板状である。
　本発明では、マイクロ検査チップ１００は、例えばポリカーボネートやポリプロピレン等の撥水性の樹脂材料で形成されており、試薬や検体等の液体を流すための溝状の流路が表面に形成された流路基板１０１と、流路基板１０１の流路が形成された面に接着され、流路基板１０１の溝状の流路の蓋として機能する天板１０３とで構成されている。流路基板１０１および天板１０３には、ポンプユニット２１０とマイクロ検査チップ１００との接続口等が設けられる。
　ポンプユニット２１０は、マイクロ検査チップ１００内の送液を行うためのもので、送液ポンプ２１１、チップ接続部２１３、駆動液タンク２１５、駆動液供給部２１７および送液バルブ２６０等で構成される。ポンプユニット２１０は、１つあるいは複数の送液ポンプ２１１を備えている。送液ポンプ２１１は、マイクロ検査チップ１００内に駆動液２１６を注入あるいは吸引することで、マイクロ検査チップ１００内の送液を行う。チップ接続部２１３は、送液ポンプ２１１とマイクロ検査チップ１００とを接続する。
　駆動液供給部２１７は、駆動液タンク２１５から送液ポンプ２１１に駆動液２１６を供給する。駆動液タンク２１５は、駆動液２１６の補充のために駆動液供給部２１７から取り外して交換可能である。送液ポンプ２１１上には１個または複数個のポンプが形成されており、複数個の場合は、各々独立にあるいは連動して駆動可能である。
　送液バルブ２６０は、マイクロ検査チップ１００内の送液の際に、駆動される流路を切り替えるために用いられる。
　マイクロ検査チップ１００と送液ポンプ２１１および送液バルブ２６０とは、チップ接続部２１３で接続されて連通される。送液ポンプ２１１が駆動されると、送液ポンプ２１１から、チップ接続部２１３を介して、駆動液２１６がマイクロ検査チップ１００に注入あるいは吸引される。マイクロ検査チップ１００内の複数の収容部に収容されている検体や試薬等は、駆動液２１６によってマイクロ検査チップ１００内で送液される。なお、送液ポンプ２１１は、駆動液２１６の代わりに空気や窒素ガス等の気体を用いるポンプであってもよい。
　加熱冷却ユニット２３０は、冷却部２３１および加熱部２３３等で構成され、マイクロ検査チップ１００内の反応の促進および抑制のために、検体、試薬およびその混合液等の加熱および冷却を行う。冷却部２３１はペルチエ素子等で構成される。加熱部２３３は、ヒータ等で構成される。もちろん、加熱部２３３もペルチエ素子で構成してもよい。
　検出部２５０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ等の光源２５１と、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子２５３等で構成され、マイクロ検査チップ１００内の反応によって得られる生成液に含まれる標的物質を、マイクロ検査チップ１００上の検出領域２５５の位置で光学的に検出する。
　駆動制御部２７０は、図示しないマイクロコンピュータやメモリ等で構成され、検査装置１内の各部の駆動、制御、検出等を行う。
　次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第１の実施の形態について、図３から図５を用いて説明する。図３は、マイクロ検査チップ１００の第１の実施の形態を示す模式図で、流路基板１０１上に形成された流路１１０を、透明な天板１０３を通して見た状態を示している。
　図３において、マイクロ検査チップ１００には、微細加工技術により微細な流路１１０が形成されている。以下、流路１１０を構成する各部について説明する。
　マイクロ検査チップ１００には、一定量の検体１５１を保持する検体保持部１１１、検体１５１との反応に寄与する成分（以下、反応成分と言う）を含む一定量の第１の試薬１５３を保持する第１試薬保持部１１３、および、検体１５１との反応成分と、上述したＢＳＡ等の検体１５１との反応に寄与しないタンパク質成分とを含む一定量の第２の試薬１５５を保持する第２試薬保持部１１５が形成されている。
　ここで、第２の試薬１５５に含まれる検体１５１との反応成分とは、例えば酵素等の、マイクロ検査チップ１００の流路１１０を形成する樹脂に吸着されやすい試薬であり、この反応成分の樹脂への吸着を防止するために、第２の試薬１５５は、ＢＳＡ等の検体１５１との反応に寄与しないタンパク質成分を多量に含んでいる。
　また、マイクロ検査チップ１００には、検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５を混合して反応させるための混合反応部１２０と、反応結果を検出するための反応検出部１２１とが設けられている。混合反応部１２０は、混合反応部１２０を流れる検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５が攪拌混合されやすいように、流路断面積が広い混合反応室１２３、１２５および１２７と、流路断面積が狭い混合反応流路１２２、１２４、１２６および１２８とが交互に直列配置されている。さらに、混合反応室１２７は、図４および図５で後述する気体追い越し測道１２７ａを有している。
　混合反応室１２３、１２５および１２７の各々の容積は、検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３および第２試薬保持部１１５の容積の合計、つまり検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５の混合液の容積よりも小さく設定されている。また、混合反応室１２３、１２５、１２７の各々の容積は、検体１５１と第１の試薬１５３との混合液の容積よりも大きく設定している。
　反応検出部１２１と送液ポンプ２１１とは、チップ接続部２１３のポンプ接続部２１３ａおよび駆動流路１３１を介して連通されている。混合反応部１２０の混合反応流路１２８と検体保持部１１１とは、連結流路１３３を介して連通されている。
　また、検体保持部１１１と第１試薬保持部１１３とは連結流路１３５を介して連通され、第１試薬保持部１１３と第２試薬保持部１１５とは連結流路１３７を介して連通されている。第２試薬保持部１１５と送液バルブ２６０とは、駆動流路１３９およびチップ接続部２１３のバルブ接続部２１３ｂを介して連通されている。
　即ち、送液ポンプ２１１、反応検出部１２１、混合反応部１２０、検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３、第２試薬保持部１１５および送液バルブ２６０は、チップ接続部２１３と駆動流路と連結流路とを介して、この順に直列に接続され、連通されている。ここに、駆動流路１３１および１３９と、連結流路１３３、１３５および１３７とは、本発明における送液流路として機能する。
　検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３および第２試薬保持部１１５には、それぞれ検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５が予め一定量充填されて保持されている。混合反応部１２０と、連結流路１３３、１３５および１３７と、駆動流路１３１および１３９とには、空気や窒素ガス等の気体が充填されており、検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５は、気体によって分離されている。
　この状態で、送液バルブ２６０が開かれ、送液ポンプ２１１が駆動されて、混合反応部１２０内の気体がチップ接続部２１３のポンプ接続部２１３ａを介して吸引されると、検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３および第２試薬保持部１１５に保持された検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５が送液され始める。
　最初に、検体保持部１１１内の検体１５１が、連結流路１３３と混合反応流路１２８とを介して混合反応室１２７に流入する。次に、連結流路１３５内の気体が、混合反応室１２７の気体追い越し測道１２７ａを通って、検体１５１を追い越して吸引され（詳細は図４および図５で後述する）、第１試薬保持部１１３内の第１の試薬１５３が混合反応室１２７に流入し、検体１５１と混合される。
　同様に、連結流路１３７内の気体が、混合反応室１２７の気体追い越し測道１２７ａを通って、検体１５１と第１の試薬１５３との混合液を追い越して吸引され、第２試薬保持部１１５内の第２の試薬１５５が混合反応室１２７に流入し、検体１５１と第１の試薬１５３との混合液と混合される。
　この時、上述したように、混合反応室１２７の容積は、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液の容積よりも小さいので、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液は、混合反応室１２７に満充填されて混合反応流路１２６にあふれ出し、混合反応室１２７の気体追い越し測道１２７ａを塞ぎ、さらに混合反応流路１２６から混合反応室１２５へと送液されていく。
　送液ポンプ２１１によって、混合反応部１２０内の気体がさらに吸引されると、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液は混合反応室１２５から１２３へと進み、充分に混合されて反応が進む。最後に、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液は反応検出部１２１まで送液され、反応検出部１２１の位置で、ここには図示しない検出部２５０により光学的に反応結果の検出が行われる。上述した一連の動作は、本発明における送液工程である。
　ここで、本発明の課題について考えると、検体１５１および第１の試薬１５３が混合反応室１２７に流入する時には、連結流路１３３および１３５、検体保持部１１１および第１試薬保持部１１３の壁面は撥水性であるので、検体１５１も第１の試薬１５３も予め一定量充填された全量が混合反応室１２７に流入し、定量性は損なわれない。
　第２の試薬１５５が第２試薬保持部１１５から混合反応室１２７へと送液される時には、連結流路１３３、１３５および１３７、検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３および第２試薬保持部１１５の壁面には、第２の試薬１５５に多量に含まれるタンパク質が吸着されて親水性となる。
　しかし、第２の試薬１５５の反応成分である酵素等の樹脂に吸着されやすい試薬は、第２の試薬１５５に多量に含まれるタンパク質が先行して壁面の樹脂に吸着されるために、壁面の樹脂に吸着されることなく混合反応室１２７へと送液され、ほぼ全量が検体１５１と第１の試薬１５３との混合液と混合される。従って、第２の試薬１５５の反応成分の定量性も損なわれない。
　ここで、上述した混合反応室１２７の気体追い越し測道１２７ａについて、図４および図５を用いて説明する。図４は、混合反応室１２７の構成を示す模式図で、図４（ａ）は流路基板１０１上に形成された混合反応室１２７を天板１０３側から見た状態、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ’断面図、図４（ｃ）はＢ－Ｂ’断面図である。
　図４（ａ）および（ｂ）において、混合反応室１２７は、前後の混合反応流路１２６および１２８に比べて、流路幅、深さ共に大きくなっており、流路断面積が大きくとられている。
　図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において、混合反応室１２７の周囲全周にわたって、流路幅、深さ共に狭い気体追い越し測道１２７ａが設けられている。混合反応室１２７および気体追い越し測道１２７ａの壁面は樹脂でできており、撥水性である。従って、流路幅、深さ共に狭い気体追い越し測道１２７ａは、液体が進入できず、気体のみが通過できる流路である。
　図５は、混合反応室１２７での検体と試薬との混合の進行を示す模式図である。
　図５（ａ）において、送液ポンプ２１１によって、混合反応部１２０内の気体が吸引されることで、検体１５１が混合反応流路１２８から混合反応室１２７内に流入してくる。混合反応流路１２８の壁面は撥水性であるので、検体１５１の液体先頭面（以下、メニスカスと言う）は表面張力により中央が凸となっている。
　図５（ｂ）において、検体１５１が混合反応室１２７内に全て流入すると、連結流路１３５内の気体が、混合反応室１２７および気体追い越し測道１２７ａを通って、検体１５１を追い越して混合反応流路１２６側に吸引される。その後に、第１の試薬１５３が混合反応流路１２８から混合反応室１２７に流入してくる。図５（ａ）と同様に、第１の試薬１５３のメニスカスは中央が凸となっている。
　図５（ｃ）において、第１の試薬１５３が混合反応室１２７内に全て流入して、検体１５１と混合され、検体１５１と第１の試薬１５３との混合液１５２となる。続いて、連結流路１３７内の気体が、気体追い越し測道１２７ａを通って、検体１５１と第１の試薬１５３との混合液１５２を追い越して混合反応流路１２６側に吸引される。その後に、第２の試薬１５５が混合反応流路１２８から混合反応室１２７に流入してくる。第２の試薬１５５に含まれるタンパク質成分の吸着によって、混合反応流路１２８の壁面は親水性となるので、第２の試薬１５５のメニスカスは中央が凹となっている。
　図５（ｄ）において、第２の試薬１５５が混合反応室１２７内に全て流入して、検体１５１と第１の試薬１５３との混合液１５２と混合されて、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液１５０となる。
　この時、上述したように、混合反応室１２７の容積は、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液１５０の容積よりも小さいので、混合液１５０は混合反応室１２７に満充填されて混合反応流路１２６にあふれ出し、混合反応室１２７の気体追い越し測道１２７ａを塞ぎ、さらに混合反応流路１２６から混合反応室１２５へと送液されていく。
　なお、上述した気体追い越し測道１２７ａについては、本件出願人による別の出願（例えば、特願２００７－３２９８５０号および特願２００７－３２９８５１号等）に詳述してある。
　上述したように、マイクロ検査チップの第１の実施の形態によれば、混合反応部１２０、検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３および第２試薬保持部１１５を、この順に直列に接続して送液することで、検体や試薬の定量性を損なわず、検出精度を確保することができ、かつ樹脂製で安価な、マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法を提供することができる。
　なお、上述した第１の実施の形態では、混合反応部１２０、検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３および第２試薬保持部１１５が、この順に直列に接続され、検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５が、この順に混合反応部１２０に送液されるとした。しかし、これに限るものではなく、混合反応部１２０、第１試薬保持部１１３、検体保持部１１１および第２試薬保持部１１５が、この順に直列に接続され、第１の試薬１５３、検体１５１および第２の試薬１５５が、この順に混合反応部１２０に送液されることでも、本発明の課題は解決される。
　次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第２の実施の形態について、図６および図７を用いて説明する。図６は、マイクロ検査チップ１００の第２の実施の形態を示す模式図で、流路基板１０１上に形成された流路１１０を、透明な天板１０３を通して見た状態を示している。
　図６において、マイクロ検査チップ１００の上には、微細加工技術により微細な流路１１０が形成されている。以下、流路１１０を構成する各部について説明する。
　マイクロ検査チップ１００には、一定量の検体１５１を保持する検体保持部１１１、一定量の第１の試薬１５３を保持する第１試薬保持部１１３、および、上述したＢＳＡ等の検体１５１との反応に寄与しないタンパク質成分を含む一定量の第２の試薬１５５を保持する第２試薬保持部１１５が形成されている。ここで、第２の試薬１５５の反応成分は、例えば酵素等の、マイクロ検査チップ１００の流路１１０を形成する樹脂に吸着されやすい試薬であり、この反応成分の樹脂への吸着を防止するために、第２の試薬１５５はＢＳＡ等の検体１５１との反応に寄与しないタンパク質成分を多量に含んでいる。
　また、マイクロ検査チップ１００には、検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５を混合して反応させるための混合反応部１２０と、反応結果を検出するための反応検出部１２１とが設けられている。混合反応部１２０および反応検出部１２１は、第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。
　反応検出部１２１と送液ポンプ２１１とは、チップ接続部２１３のポンプ接続部２１３ａおよび駆動流路１６１を介して連通されている。
　検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３および第２試薬保持部１１５は、並列に配置され、それぞれ、連結流路１４３、１４５および１４７を介して、合流部１４１に並列に接続され、連通されている。混合反応部１２０の混合反応流路１２８と合流部１４１とは、連結流路１３３を介して連通されている。
　また、検体保持部１１１と第１の送液バルブＢ１とは、駆動流路１６３およびチップ接続部２１３のバルブ接続部２１３ｂを介して連通されている。同様に、第１試薬保持部１１３と第２の送液バルブＢ２とは、駆動流路１６５およびチップ接続部２１３のバルブ接続部２１３ｃを介して連通され、第２試薬保持部１１５と第３の送液バルブＢ３とは、駆動流路１６７およびチップ接続部２１３のバルブ接続部２１３ｄを介して連通されている。
　即ち、送液ポンプ２１１と混合反応部１２０とは直列に接続され、検体保持部１１１と第１の送液バルブＢ１、第１試薬保持部１１３と第２の送液バルブＢ２、第２試薬保持部１１５と第３の送液バルブＢ３は、連結流路１４３、１４５および１４７を介して、合流部１４１に並列に接続され、連通されている。混合反応部１２０の混合反応室１２７と合流部１４１とは、連結流路１３３を介して直列に接続され、連通されている。
　ここに、駆動流路１６１、１６３、１６５および１６７と、合流部１４１と、連結流路１３３、１４３、１４５および１４７とは、本発明における送液流路として機能する。
　検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３および第２試薬保持部１１５には、それぞれ検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５が予め一定量充填されて保持されている。混合反応部１２０、駆動流路１６１、１６３、１６５、１６７、合流部１４１および連結流路１３３、１４３、１４５、１４７には、空気あるいは窒素ガス等の気体が充填されており、検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５は、気体によって分離されている。
　次に、第２の実施の形態の送液動作について、図７を用いて説明する。図７は、第２の実施の形態の送液動作を説明するタイミングチャートである。
　図７において、タイミングＴ１で第１の送液バルブＢ１が開かれ、タイミングＴ２で送液ポンプ２１１が駆動されて、混合反応部１２０内の気体がチップ接続部２１３のポンプ接続部２１３ａを介して吸引されると、検体保持部１１１内の検体１５１が連結流路１４３、合流部１４１、連結流路１３３および混合反応流路１２８を介して混合反応室１２７に流入する。
　この時、第２の送液バルブＢ２および第３の送液バルブＢ３は閉じられているので、第１試薬保持部１１３内の第１の試薬１５３および第２試薬保持部１１５内の第２の試薬１５５は動かない。タイミングＴ３で送液ポンプ２１１が停止され、タイミングＴ４で第１の送液バルブＢ１が閉じられる。
　次に、タイミングＴ５で第２の送液バルブＢ２が開かれ、タイミングＴ６で送液ポンプ２１１が駆動されて、混合反応部１２０内の気体が吸引されると、連結流路１４５、合流部１４１、連結流路１３３および混合反応流路１２８内の気体が混合反応室１２７および気体追い越し測道１２７ａを通って検体１５１を追い越して吸引される。続いて、第１試薬保持部１１３内の第１の試薬１５３が、連結流路１４５、合流部１４１、連結流路１３３および混合反応流路１２８を介して混合反応室１２７に流入し、検体１５１と混合される。タイミングＴ７で送液ポンプ２１１が停止され、タイミングＴ８で第２の送液バルブＢ２が閉じられる。
　次に、タイミングＴ９で第３の送液バルブＢ３が開かれ、タイミングＴ１０で送液ポンプ２１１が駆動されて、混合反応部１２０内の気体が吸引されると、連結流路１４７、合流部１４１、連結流路１３３および混合反応流路１２８内の気体が混合反応室１２７の気体追い越し測道を通って検体１５１と第１の試薬１５３との混合液を追い越して吸引される。続いて、第２試薬保持部１１５内の第２の試薬１５５が、連結流路１４７、合流部１４１、連結流路１３３および混合反応流路１２８を介して混合反応室１２７に流入し、検体１５１と第１の試薬１５３との混合液１５２と混合される。
　この時、上述したように、混合反応室１２７の容積は、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液１５０の容積よりも小さいので、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液１５０は、混合反応室１２７に満充填されて混合反応流路１２６にあふれ出し、混合反応室１２７の気体追い越し測道１２７ａを塞ぎ、さらに混合反応流路１２６から混合反応室１２５へと送液されていく。
　送液ポンプ２１１によって、混合反応部１２０内の気体がさらに吸引されると、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液１５０は、混合反応室１２５から１２３へと進み、充分に混合されて反応が進む。最後に、検体１５１と第１の試薬１５３と第２の試薬１５５との混合液１５０は反応検出部１２１まで送液され、タイミングＴ１１で送液ポンプ２１１が停止され、タイミングＴ１２で第３の送液バルブＢ３が閉じられる。この状態で、反応検出部１２１の位置で、ここには図示しない検出部２５０により、光学的に反応結果の検出が行われる。図７に示した一連の動作は、本発明における送液工程である。
　ここで、本発明の課題について考えると、検体１５１および第１の試薬１５３が混合反応室１２７に流入する時には、連結流路１４３、１４５、合流部１４１、連結流路１３３および混合反応流路１２８の壁面は撥水性であるので、検体１５１も第１の試薬１５３も予め一定量充填された全量が混合反応室１２７に流入し、定量性は損なわれない。
　第２の試薬１５５が第２試薬保持部１１５から混合反応室１２７へと送液される時には、連結流路１４７、合流部１４１、連結流路１３３および混合反応流路１２８の壁面には、第２の試薬１５５に多量に含まれるタンパク質成分が吸着されて親水性となる。
　しかし、第２の試薬１５５の反応成分である酵素等の樹脂に吸着されやすい試薬は、第２の試薬１５５に多量に含まれるタンパク質が先行して壁面の樹脂に吸着されるために、壁面の樹脂に吸着されることなく混合反応室１２７へと送液され、ほぼ全量が検体１５１と第１の試薬１５３との混合液１５２と混合される。従って、第２の試薬１５５の反応成分の定量性も損なわれない。
　上述したように、マイクロ検査チップの第２の実施の形態によれば、混合反応部１２０に対して、検体保持部１１１、第１試薬保持部１１３および第２試薬保持部１１５を並列に配置し、送液バルブを切り替えて、検体１５１、第１の試薬１５３、第２の試薬１５５の順に送液することで、検体や試薬の定量性を損なわず、検査精度を確保することができ、かつ樹脂製で安価な、マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法を提供することができる。
　なお、上述した第２の実施の形態では、バルブＢ１、Ｂ２およびＢ３がこの順に開閉されて、検体１５１、第１の試薬１５３および第２の試薬１５５が、この順に混合反応部１２０に送液されるとした。しかし、これに限るものではなく、バルブＢ２、Ｂ１およびＢ３がこの順に開閉されて、第１の試薬１５３、検体１５１および第２の試薬１５５が、この順に混合反応部１２０に送液されることでも、本発明の課題は解決される。
　また、第２の実施の形態では、混合反応流路１２８の上流側に、合流部１４１及び連結流路１３３を配置したが、それらを省略して、連結流路１４３、１４５、１４７をそれぞれ混合反応流路１２８と直接連結する態様としたり、さらに混合反応流路１２８も省略して、連結流路１４３、１４５、１４７をそれぞれ混合反応室１２７の流入口に連結する態様とすることもできる。
　以上に述べたように、本発明によれば、検体および第１の試薬を混合反応部に送液した後に、検体との反応に寄与しないタンパク質成分を含む第２の試薬を混合反応部に送液する送液流路を備えることで、検体や試薬の定量性を損なわず、検査精度を確保することができ、かつ樹脂製で安価な、マイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法を提供することができる。
　なお、本発明に係るマイクロ検査チップ、検査装置およびマイクロ検査チップの駆動方法を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
　１　検査装置
　３　トレイ
　５　搬送口
　７　操作部
　９　表示部
　１００　マイクロ検査チップ
　１０１　流路基板
　１０３　天板
　１１０　流路
　１１１　検体保持部
　１１３　第１試薬保持部
　１１５　第２試薬保持部
　１２０　混合反応部
　１２１　反応検出部
　１２２、１２４、１２６、１２８　混合反応流路
　１２３、１２５、１２７　混合反応室
　１２７ａ　気体追い越し測道
　１３１、１３９　駆動流路
　１３３、１３５、１３７、１４３、１４５、１４７　連結流路
　１４１　合流部
　１５０　検体と第１の試薬と第２の試薬との混合液
　１５１　検体
　１５２　検体と第１の試薬との混合液
　１５３　第１の試薬
　１５５　第２の試薬
　１６１、１６３、１６５、１６７　駆動流路
　２１０　ポンプユニット
　２１１　送液ポンプ
　２１３　チップ接続部
　２１３ａ　ポンプ接続部
　２１３ｂ、ｃ、ｄ　バルブ接続部
　２１５　駆動液タンク
　２１６　駆動液
　２１７　駆動液供給部
　２３０　加熱冷却ユニット
　２３１　冷却部
　２３３　加熱部
　２５０　検出部
　２５１　光源
　２５３　受光素子
　２５５　検出領域
　２６０　送液バルブ
　２７０　駆動制御部
　Ｂ１　第１の送液バルブ
　Ｂ２　第２の送液バルブ
　Ｂ３　第３の送液バルブ

Claims (6)

  1. 　液体を保持する複数の保持部と、
    　複数の前記保持部に保持された液体を混合して反応させる混合反応部とを備えた樹脂製のマイクロ検査チップにおいて、
    　複数の前記保持部は、
    　一定量の検体を保持する検体保持部と、
    　一定量の第１の試薬を保持する第１試薬保持部と、
    　前記検体との反応に寄与しないタンパク質成分を含む一定量の第２の試薬を保持する第２試薬保持部とを含み、
    　前記検体および前記第１の試薬を前記混合反応部に送液した後に、前記第２の試薬を前記混合反応部に送液する送液流路を備えたことを特徴とするマイクロ検査チップ。
  2. 　前記送液流路は、
    　前記混合反応部、前記検体保持部、前記第１試薬保持部および前記第２試薬保持部、または、前記混合反応部、前記第１試薬保持部、前記検体保持部および前記第２試薬保持部を、この順に直列に連通させる連結流路と、
    　前記検体、前記第１の試薬および前記第２の試薬を送液するための流体を外部から注入または吸引する駆動流路とを有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ検査チップ。
  3. 　前記送液流路は、
    　前記混合反応部と、前記検体保持部、前記第１試薬保持部および前記第２試薬保持部の各々とを並列に連通させる連結流路と、
    　前記検体、前記第１の試薬および前記第２の試薬を送液するための流体を外部から注入あるいは吸引する駆動流路とを有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ検査チップ。
  4. 　前記混合反応部は、複数の混合反応室を有し、
    　複数の前記混合反応室は、それぞれの容量が、前記検体保持部、前記第１試薬保持部および前記第２試薬保持部の容量の合計よりも小さいことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
  5. 　請求項１から４の何れか１項に記載のマイクロ検査チップと、
    　前記送液流路に送液を行うための流体を注入あるいは吸引する送液ポンプと送液バルブとを備えたことを特徴とする検査装置。
  6. 　液体を保持する複数の保持部と、
    　複数の前記保持部に保持された液体を混合して反応させる混合反応部とを備えた樹脂製のマイクロ検査チップの駆動方法において、
    　複数の前記保持部は、
    　一定量の検体を保持する検体保持部と、
    　一定量の第１の試薬を保持する第１試薬保持部と、
    　前記検体との反応に寄与しないタンパク質成分を含む一定量の第２の試薬を保持する第２試薬保持部とを含み、
    　前記検体および前記第１の試薬を前記混合反応部に送液した後に、前記第２の試薬を前記混合反応部に送液する送液工程を備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの駆動方法。
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