JP2007170943A - Reaction detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反応検出装置に関する。 The present invention relates to a reaction detection apparatus.
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、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが開発されている（例えば特許文献１参照）。これはμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ：マイクロ総合分析システム）、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。現実には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されたミクロ化分析システムは、コスト、必要試量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とすることによる恩恵は多大と言える。 In recent years, by making full use of micromachine technology and ultrafine processing technology, devices and means (for example, pumps, valves, flow paths, sensors, etc.) for performing chemical analysis, chemical synthesis, etc. are miniaturized and integrated on one chip. Such a system has been developed (see, for example, Patent Document 1). This is also called μ-TAS (Micro total Analysis System), bioreactor, Lab-on-chip, biochip, medical examination, diagnostic field, environmental measurement field, agricultural production Its application is expected in the manufacturing field. In reality, as seen in genetic testing, automated, faster, and simplified microanalysis systems are costly and necessary when complex processes, skilled techniques, and equipment operations are required. The benefits of enabling time-and-location analysis as well as sample size and time are enormous.
各種の分析、検査ではこれらのマイクロチップにおける分析の定量性、解析の精度、経済性などが重要視される。 In various types of analysis and inspection, importance is attached to the quantitativeness of analysis, the accuracy of analysis, and the economy of these microchips.
そのためには、まずシンプルな構成で、高い信頼性の送液システムを確立することが課題である。例えば、マイクロチップに内蔵されたマイクロポンプにより試薬の搬送を行うシステムおよびその制御方法が提案されている。（例えば特許文献２〜４参照）。
For that purpose, it is a problem to establish a highly reliable liquid feeding system with a simple configuration. For example, a system for transporting a reagent by a micropump built in a microchip and a control method therefor have been proposed. (For example, refer to
また、マイクロチップにおける検体と試薬との反応は、試薬毎に適切な温度管理のもとで行う必要がある。例えば、マイクロチップ内で行う処理毎に適切な温度になるように、ペルチェ素子やヒータなどの加熱吸熱手段によりマイクロチップを部分的に加熱もしくは吸熱する方法が提案されている（例えば特許文献５参照）。 In addition, the reaction between the specimen and the reagent in the microchip needs to be performed under appropriate temperature control for each reagent. For example, a method has been proposed in which the microchip is partially heated or absorbed by a heating endothermic device such as a Peltier element or a heater so that the temperature is appropriate for each process performed in the microchip (see, for example, Patent Document 5). ).
さらに、解析の精度を高めるためにはマイクロチップの自動測定に適した反応検出装置を開発することが課題となる。例えば、試薬の反応による試片の部分的な変色を光学的に精度良く測定するため、吸光光度計を用いて測定する反応検出装置が提案されている（例えば特許文献６参照）。
従来、検査用のマイクロチップや試片の材料にはシリコンウェーハを用いるのが一般的であったが、検査用のマイクロチップや試片は基本的に使い捨てであるため、より安価な材料と製作方法が望まれている。これを実現する代表的な製作方法としては、樹脂成形が挙げられる。しかしながら、樹脂成形されたマイクロチップや試片は、シリコンウェーハを用いた場合とは違って、反りが発生する場合がある。 In the past, silicon wafers were generally used as materials for inspection microchips and specimens. However, inspection microchips and specimens are basically disposable, so they can be manufactured with less expensive materials. A method is desired. A typical manufacturing method for realizing this is resin molding. However, a resin-molded microchip or specimen may warp unlike a silicon wafer.
そのため、温度調節部材によりマイクロチップを部分的に加熱もしくは吸熱するとき、マイクロチップと温度調節部材との接触が不十分になり、所定の温度に加熱または吸熱できないことがある。 For this reason, when the microchip is partially heated or absorbed by the temperature adjusting member, the contact between the microchip and the temperature adjusting member may be insufficient, and heating or heat absorption to a predetermined temperature may not be possible.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、反りのあるマイクロチップでも、所定の温度に加熱または吸熱できる、反応検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a reaction detection device that can heat or absorb heat at a predetermined temperature even with a warped microchip.
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。 The object of the present invention can be achieved by the following constitution.
１．
検体と試薬を駆動する駆動液を注入する駆動液注入部と、
前記検体と前記試薬が反応する反応部と、
前記検体と前記試薬が反応した反応結果を光学的に検出する検出部と、
を有するマイクロチップを用いる反応検出装置において、
前記マイクロチップを押圧するチップ押圧部材と、
前記押圧手段の押圧方向に対して垂直の方向に、前記マイクロチップと接する面を有する熱伝導体と、
前記検出部に光を照射する発光手段と、
前記発光手段から照射され、前記検出部を透過した光を受光する受光素子と、
前記駆動液注入部に前記駆動液を注入するポンプとを備え、
前記チップ押圧部材が前記マイクロチップを押圧することにより、前記マイクロチップの反応部が前記熱伝導体と密着するように構成されていることを特徴とする反応検出装置。
1.
A driving liquid injection unit for injecting a driving liquid for driving the specimen and the reagent;
A reaction part where the sample and the reagent react;
A detection unit for optically detecting a reaction result obtained by the reaction between the sample and the reagent;
In a reaction detection apparatus using a microchip having
A chip pressing member for pressing the microchip;
A heat conductor having a surface in contact with the microchip in a direction perpendicular to the pressing direction of the pressing means;
A light emitting means for irradiating the detector with light;
A light receiving element that receives light emitted from the light emitting means and transmitted through the detection unit;
A pump for injecting the driving liquid into the driving liquid injection unit,
The reaction detecting device, wherein the chip pressing member presses the microchip so that a reaction part of the microchip is in close contact with the heat conductor.
２．
前記検出装置は、
前記熱伝導体を支持する少なくとも２つの支持部材を有し、
前記発光手段と前記受光素子は、前記支持部材の間に配設されていることを特徴とする１に記載の反応検出装置。
2.
The detection device includes:
Having at least two support members for supporting the heat conductor;
2. The reaction detection apparatus according to 1, wherein the light emitting unit and the light receiving element are disposed between the support members.
３．
前記発光手段は、熱絶縁体を介して前記熱伝導体に嵌合されていることを特徴とする１または２に記載の反応検出装置。
3.
3. The reaction detection apparatus according to 1 or 2, wherein the light emitting means is fitted to the heat conductor via a thermal insulator.
４．
前記熱伝導体は少なくとも二つの部分から構成され、それぞれの部分は熱絶縁体の異なる位置に嵌め込まれて配置されていることを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の反応検出装置。
4).
The reaction detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat conductor is composed of at least two parts, and each part is fitted and arranged at a different position of the heat insulator. .
５．
前記熱伝導体は、該熱伝導体より弾性変形し易い第１の熱伝導体を介して前記チップ押圧部材により押圧されていることを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の反応検出装置。
5.
5. The reaction according to any one of claims 1 to 4, wherein the thermal conductor is pressed by the chip pressing member via a first thermal conductor that is more elastically deformed than the thermal conductor. Detection device.
６．
前記反応検出装置は温度調節部材を備え、
前記熱伝導体は、該熱伝導体より弾性変形し易い第２の熱伝導体を介して前記温度調節部材に密着されていることを特徴とする１乃至５の何れか１項に記載の反応検出装置。
6).
The reaction detection device includes a temperature adjustment member,
The reaction according to any one of 1 to 5, wherein the thermal conductor is in close contact with the temperature adjusting member via a second thermal conductor that is more elastically deformed than the thermal conductor. Detection device.
本発明によれば、反りのあるマイクロチップでも、所定の温度に加熱または吸熱できる、反応検出装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a reaction detection device that can heat or absorb heat at a predetermined temperature even with a warped microchip.
本明細書において、「マイクロチップ」は、合成や検査など様々な用途に用いられるマイクロ総合分析システムにおけるチップのことであるが、特に生体物質を対象とした検査に用いられるものについては「検査チップ」と呼ぶこともある、「微細流路」は、狭義には、広輻に形成されることもある構造部を除いた幅の狭い流路部位のみを指すこともあるが、広義には、そのような構造部を含めた一連の流路を指す。連通する微細流路内を流れる流体は、実際は液体であることが多く、具体的には、各種の試薬類、試料液、変性剤液、洗浄液、駆動液などが該当する。「検体」とは、検査を受ける被験者の尿、唾液などのである。 In this specification, “microchip” refers to a chip in a micro total analysis system used for various purposes such as synthesis and inspection. "Fine flow path" may be referred to as a narrow flow path portion excluding a structure part that may be formed broadly in a narrow sense, but in a broad sense, It refers to a series of flow paths including such a structure. In many cases, the fluid flowing in the communicating fine channel is actually a liquid, and specifically, various reagents, sample liquids, denaturing agent liquids, cleaning liquids, driving liquids, and the like are applicable. The “specimen” is urine, saliva, etc. of a subject to be examined.
本発明は、マイクロチップの用途にかかわらず、マイクロチップを用いた反応検出装置に適用できる。 The present invention can be applied to a reaction detection apparatus using a microchip regardless of the use of the microchip.
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の一例について、図１を用いて説明する。 First, an example of the microchip 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図１（ａ）、図１（ｂ）はマイクロチップ１の外観図である。図１（ａ）において矢印は、後述する反応検出装置８０にマイクロチップ１を挿入する挿入方向であり、図１（ａ）は挿入時にマイクロチップ１の下面となる面を図示している。図１（ｂ）はマイクロチップ１の側面図である。
FIG. 1A and FIG. 1B are external views of the microchip 1. In FIG. 1A, an arrow indicates an insertion direction in which the microchip 1 is inserted into a
図１（ｂ）に示すように、マイクロチップ１は溝形成基板１０８と、溝形成基板１０８を覆う被覆基板１０９から構成されている。
As shown in FIG. 1B, the microchip 1 includes a
本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１には、化学分析、各種検査、試料の処理・分離、化学合成などを行うための、微小な溝状の流路（微細流路）および機能部品（流路エレメント）が、用途に応じた適当な態様で配設されている。これらの微細流路および流路エレメントによってマイクロチップ１内で行われる処理の一例を図１（ｃ）を用いて説明する。なお、本発明の適用は図１（ｃ）で説明するマイクロチップ１の例に限定されるものでは無く、様々な用途のマイクロチップ１に適用できる。 The microchip 1 according to the embodiment of the present invention includes a minute groove-like channel (fine channel) and a functional component (stream) for performing chemical analysis, various inspections, sample processing / separation, chemical synthesis, and the like. The road element) is arranged in an appropriate manner according to the application. An example of processing performed in the microchip 1 by these fine flow paths and flow path elements will be described with reference to FIG. The application of the present invention is not limited to the example of the microchip 1 described with reference to FIG. 1C, and can be applied to the microchip 1 for various uses.
図１（ｃ）はマイクロチップ１内部の微細流路および流路エレメントの機能を説明するための説明図である。 FIG. 1C is an explanatory diagram for explaining the functions of the fine flow path and flow path element inside the microchip 1.
微細流路には、例えぱ検体液を収容する検体収容部１２１、試薬類を収容する試薬収容部１２０などが設けられており、場所や時間を問わず迅速に検査ができるよう、試薬収容部１２０には必要とされる試薬類、洗浄液、変性処理液などがあらかじめ収容されている。図１（ｃ）において、試薬収容部１２０、検体収容部１２１および流路エレメントは四角形で表し、その間の微細流路は矢印で表す。
The fine channel is provided with, for example, a
マイクロチップ１は、微細流路を形成した溝形成基板１０８と溝状の流路を覆う被覆基板１０９から構成されている。微細流路はマイクロメーターオーダーで形成されており、例えぱ幅は数十〜数百μｍ、好ましくは５０〜１００μｍで、深さは２５〜２００μｍ程度、好ましくは５０〜１００μｍである。
The microchip 1 includes a
少なくともマイクロチップ１の溝形成基板１０８には、上記の微細流路が形成されている。被覆基板１０９は、少なくとも溝形成基板の微細流路を密着して覆う必要があり、溝形成基板の全面を覆っていても良い。
At least in the
検体注入部１１３はマイクロチップ１に検体を注入するための注入部、駆動液注入部１１０はマイクロチップ１に駆動液１１を注入するための注入部である。マイクロチップ１による検査を行うに先立って、検査担当者は検体を検体注入部１１３から注射器などを用いて注入する。図１（ｃ）に示すように、検体注入部１１３から注入された検体は、連通する微細流路を通って検体収容部１２１に収容される。
The
次に、駆動液注入部１１０ａから駆動液１１を注入すると、駆動液１１は連通する微細流路を通って検体収容部１２１に収容されている検体を押し出し、合流部１２２ｂに検体を送り込む。
Next, when the driving
一方、各駆動液注入部１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄから注入された駆動液１１は、それぞれ連通する微細流路を通って試薬収容部１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄに収容されている試薬ｂ、試薬ｃ、試薬ｄを押し出す。試薬収容部１２０ｃ、１２０ｄから押し出された試薬ｃ、試薬ｄは合流部１２２ａで合流し、さらに合流部１２２ａから出た混合後の試薬ｃと試薬ｄは合流部１２２ｂに駆動液１１により送り込まれる。
On the other hand, the driving
このようにして、合流部１２２ｂでは検体と試薬ｃと試薬ｄが合流する。合流部１２２ｂで合流し、混合した検体と試薬ｃと試薬ｄは、反応部１２３ａに送られ、所定の条件で反応を行う。このときの反応条件によっては、反応部１２３ａの部分を所定の温度にする必要があり、後で説明するように反応検出装置８０の内部で加熱または吸熱して所定の温度で反応させる。
In this way, the sample, the reagent c, and the reagent d merge at the
一方、駆動液１１により試薬収容部１２０ｂから押し出された試薬ｂは、反応部１２３ａで試薬ｃおよび試薬ｄと反応後の検体と、合流部１２２ｃで合流し、反応部１２３ｂに送られる。反応部１２３ａと同様に、反応部１２３ｂも所定の温度にする必要がある。なお、反応条件によって反応部１２３ａの設定温度と、反応部１２３ｂの設定温度は異なる場合があり、それぞれ部分的に加熱、吸熱し所定の温度にする必要がある。
On the other hand, the reagent b pushed out from the
所定の反応時間の後、さらに駆動液１１により反応部１２３ｂから送り出された試薬と反応後の検体は、検出部１１１に送り込まれる。
After a predetermined reaction time, the reagent sent from the
検出部の窓１１１ａと検出部の流路１１１ｂは検体と試薬の反応を光学的に検出するために設けられており、ガラスや樹脂などの透明な部材で構成されている。
The
なお、マイクロチップ１の微細流路には、例えば、図示せぬ送液制御部、逆流防止部（逆止弁、能動弁など）などの送液を制御するための部位が設けられ、逆流を防止し、所定の手順で送液が行われるようになっている。 Note that the microchannel 1 is provided with a part for controlling liquid feeding, such as a liquid feeding control unit (not shown), a backflow prevention unit (a check valve, an active valve, etc.), and the like. In this case, liquid feeding is performed according to a predetermined procedure.
マイクロチッブ１を構成する溝形成基板１０８と被覆基板１０９に用いる材料について説明する。
The materials used for the
マイクロチッブ１は、加工成形性、非吸水性、耐薬品性、耐候性、コストなどに優れていることが望まれており、マイクロチッブ１の構造、用途、検出方法などを考慮して、マイクロチッブ１の材料を選択する。その材料としては従来公知の様々なものが使用可能であり、個々の材料特性に応じて通常は１以上の材料を適宜組み合わせて、基板および流路エレメントが成形される。 The microchip 1 is desired to be excellent in processability, non-water absorption, chemical resistance, weather resistance, cost, and the like. In consideration of the structure, application, detection method, etc. of the microchip 1, Select the material for chip 1. Various known materials can be used as the material, and usually the substrate and the flow path element are formed by appropriately combining one or more materials in accordance with individual material characteristics.
特に、多数の測定検体、とりわけ汚染、感染のリスクのある臨床検体を対象とするチップは、ディスポーサブルタイプであることが望ましい。そのため、量産可能であり、軽量で衝撃に強く、焼却廃棄が容易なプラステック樹脂、例えば、透明性、機械的特性および成型性に優れて微細加工がしやすいポリスチレンが好ましい。また、例えば分析においてチップを１００℃近くまで加熱する必要がある場合には、耐熱性に優れる樹脂（例えばポリカーボネートなど）を用いることが好ましい。樹脂やガラスなどは熱伝導率が小さく、マイクロチップの局所的に加熱される領域に、これらの材料を用いることにより、面方向への熱伝導が抑制され、加熱領域のみ選択的に加熱することができる。 In particular, it is desirable that a chip intended for a large number of measurement specimens, particularly clinical specimens at risk of contamination and infection, be of a disposable type. Therefore, a plastic resin that can be mass-produced, is lightweight, is strong against impact, and can be easily discarded by incineration, for example, polystyrene that is excellent in transparency, mechanical properties, and moldability and is easy to be finely processed is preferable. For example, when it is necessary to heat the chip to near 100 ° C. in analysis, it is preferable to use a resin having excellent heat resistance (for example, polycarbonate). Resin and glass have low thermal conductivity, and by using these materials in the locally heated region of the microchip, heat conduction in the surface direction is suppressed, and only the heated region is selectively heated. Can do.
本実施形態では、検出部１１１において、呈色反応の生成物や蛍光物質などの検出を光学的に行うので、少なくともこの部位の基板は光透過性の材料（例えばアルカリガラス、石英ガラス、透明プラスチック類）を用い、光が透過するようにする必要がある。本実施形態においては、検出部の窓１１１ａと、少なくとも検出部の流路１１１ｂを形成する溝形成基板は、光透過性の材料が用いられていて、検出部１１１を光を透過するようになっている。
In this embodiment, since the
次に、本発明の実施形態における反応検出装置８０について、図２を用いて説明する。
Next, the
図２は、本発明の実施形態における反応検出装置８０の外観図である。
FIG. 2 is an external view of the
反応検出装置８０はマイクロチップ１に予め注入された検体と、試薬との反応を自動的に検出し、表示部８４に結果を表示する装置である。
The
反応検出装置８０の筐体８２には挿入口８３があり、マイクロチップ１を挿入口８３に差し込んで筐体８２の内部にセットするようになっている。なお、挿入口８３はマイクロチップ１を挿入時に挿入口８３に接触しないように、マイクロチップ１の厚みより十分高さがある。８５はメモリカードスロット、８６はプリント出力口、８７は操作パネル、８８は入出力端子である。
The
検査担当者は図２の矢印方向にマイクロチップ１を挿入し、操作パネル８７を操作して検査を開始させる。反応検出装置８０の内部では、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われ、検査が終了すると液晶パネルなどで構成される表示部８４に結果が表示される。検査結果は操作パネル８７の操作により、プリント出力口８６よりプリントを出力したり、メモリカードスロット８５に挿入されたメモリカードに記憶することができる。また、外部入出力端子８８から例えばＬＡＮケーブルを使って、パソコンなどにデータを保存することができる。
The person inspecting inserts the microchip 1 in the direction of the arrow in FIG. 2 and operates the
検査担当者は、検査終了後、マイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。
The inspection person takes out the microchip 1 from the
図３は、本発明の第１の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す説明図である。チップ押圧板２、温度調節ユニット３、ポンプ５、パッキン６、押圧板駆動部材３２などから構成される。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要素には同番号を付し、説明を省略する。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of an internal configuration of the
図３（ａ）は、チップ押圧板２がマイクロチップ１の上面を押圧し、マイクロチップ１の下面を熱伝導体８とパッキン６に密着させている状態である。チップ押圧板２は、押圧板駆動部材３２により駆動され、上下方向すなわち図２の矢印Ｙ方向に移動可能である。
FIG. 3A shows a state where the
初期状態において、押圧板駆動部材３２によりチップ押圧板２を、図３（ａ）の状態からマイクロチップ１の厚み以上上昇させる。すると、マイクロチップ１は図３（ａ）の矢印Ｘ方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３から規制部材３１に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。
In the initial state, the pressing
熱伝導体８は、セラミックなどの熱伝導率の高い部材で構成され、図示せぬビス等で支持体９と温度調節ユニット３に固定されている。
The
温度調整ユニット３は、ペルチェ素子、電源装置、温度制御装置などを内蔵し、発熱または吸熱を行って温度調整ユニット３の上面を所定の温度に調整するユニットである。熱伝導体８はセラミックスなどの熱伝導率の高い部材で構成され、温度調整ユニット３の行う発熱または吸熱を、効率よくマイクロチップ１に伝導するために設けられている。
The
支持体９はベークライトなどの熱伝導率の低い部材で構成されているので、支持体９からの熱伝導により放熱しないようになっている。このようにすることにより、熱効率を高くしている。
Since the
次に、押圧板駆動部材３２によりチップ押圧板２を下降させて、マイクロチップ１の下面を熱伝導体８とパッキン６に密着させる。このように、チップ押圧板２はマイクロチップ１を熱伝導体８との間に挟んで押圧し、マイクロチップ１と熱伝導体８を密着する。熱伝導体８と温度調整ユニット３は密着しているので、熱伝導率の高い熱伝導体８によって効率よく熱が伝導され、温度調節ユニット３上面の温度とマイクロチップ１の温度差を少なくすることができる。
Next, the
チップ押圧板２は本実施形態のチップ押圧部材である。
The
ポンプ５の吸込側には、吸い込み口１２が接続され、駆動液タンク１０に充填された駆動液１１を吸い込むようになっている。一方、ポンプ５の吐出側にはパッキン６が接続されていて、吸い込み口１２から吸い込んだ駆動液１１を、パッキン６を介してマイクロチップ１の駆動液注入部１１０からマイクロチップ１内に形成された微細流路３０に注入する。
A suction port 12 is connected to the suction side of the
図３（ａ）の場合は、チップ押圧板２はマイクロチップ１の駆動液注入部１１０と反対側に設置し、チップ押圧板２や熱伝導体８が駆動液注入部１１０と干渉しないように構成されている。パッキン６はポンプ５とマイクロチップ１の間に挟まれ、ポンプ５の駆動液出口とパッキン６の開口部と駆動液注入部１１０は連通している。このように、ポンプ５から、連通しているパッキン６を介して駆動液注入部１１０より駆動液１１を注入する。
In the case of FIG. 3A, the
微細流路３０に注入された駆動液１１は、マイクロチップ１内に形成された試薬収容部１２０に収容された試薬と、検体収容部１２１に収容された検体をそれぞれ駆動し、微細流路３０内の反応部１２３で試薬と検体を反応させた後、マイクロチップ１内に形成された検出部１１１まで駆動する。
The driving
マイクロチップ１の検出部１１１では、検体と前記マイクロチップ１内に貯蔵された試薬が反応して、例えば呈色、発光、蛍光、混濁などをおこす。本実施形態では検出部１１１でおこる試薬の反応結果を、検出部の窓１１１ａから光学的に検出する。試薬の反応結果を測光するマイクロチップ１の検出部１１１を構成する溝形成基板１０８と被覆基板１０９は、光透過性の材料になっていて、試薬と検体の反応結果は、マイクロチップ１の検出部１１１を透過する光を測光または測色することで解析することができる。
In the
光検出部４は発光部４ａと受光部４ｂから成り、マイクロチップ１の検出部１１１を透過する光を検出できるように配置されている。発光部４ａは本実施形態の発光手段、受光部４ｂは本実施形態の受光素子である。
The light detection unit 4 includes a
図３（ｂ）はチップ押圧板２をマイクロチップ１と密着する面から見た図である。本実施形態では、受光部４ｂはチップ押圧板２の内部に設けられ、図３（ｂ）のように一体構造となっている。受光部４ｂの表面はガラス等の透明部材で構成され、他のチップ押圧板２の面と同一面になっている。
FIG. 3B is a view of the
前述のように、チップ押圧板２はマイクロチップ１の上面を押圧し、マイクロチップ１の下面を熱伝導体８とパッキン６に密着させているので、プラステック樹脂などで形成されているため反りを生じやすいマイクロチップ１の反りを補正することができる。チップ押圧板２とマイクロチップ１は密着しているので、チップ押圧板２の内部に設けられた受光部４ｂと、マイクロチップ１の検出部の距離は一定に保たれる。また、発光部４ａとマイクロチップ１の検出部の距離も一定に保たれるので、検出部に正確に光を照射し、また検出部を透過した光だけを受光することができる。このように、チップ押圧板２の反りによる測定誤差が無いので高い検出精度が得られる。
As described above, since the
また、マイクロチップ１と熱伝導体８が密着するので、温度調節ユニット３で効率よくマイクロチップ１の温度調整を行うことができる。
Further, since the microchip 1 and the
なお、本実施形態では、受光部４ｂの表面がガラス等の透明部材で構成され、他のチップ押圧板２の面と同一面になっている、と説明したが、受光部４ｂの表面が必ずしもチップ押圧板２の面と同一面になる必要は無く、受光部４ｂの部分が窪んでいても良い。
In the present embodiment, it has been described that the surface of the
図３（ｃ）は図３（ａ）の状態におけるマイクロチップ１の下面を説明する説明図である。図３（ｃ）の８の部分は熱伝導体８と、６の部分はパッキン６に密着している部分を示す。
FIG. 3C is an explanatory view illustrating the lower surface of the microchip 1 in the state of FIG. The
ところで、図１で説明したように、マイクロチップ１の内部の各反応部１２３で行われる検体と試薬の反応に適した温度は、必ずしも同じ温度ではなく、試薬毎に異なる場合がある。このような場合、マイクロチップ１を部分的に加熱または吸熱して、マイクロチップ１の内部に試薬毎に設けられた反応部１２３毎に最適温度にする必要がある。このようにマイクロチップ１を部分的に加熱または吸熱するときに用いる熱伝導体８の一例を次に説明する。
Incidentally, as described with reference to FIG. 1, the temperature suitable for the reaction between the sample and the reagent performed in each reaction unit 123 inside the microchip 1 is not necessarily the same temperature, and may be different for each reagent. In such a case, it is necessary to partially heat or absorb the microchip 1 to set the optimum temperature for each reaction portion 123 provided for each reagent in the microchip 1. Next, an example of the
図４は、本発明の実施形態における熱伝導体８の一例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the
８ａ、８ｂの部分は熱伝導体、８ｃの部分は熱絶縁体で構成されている。このようにするとマイクロチップ１の８ａ、８ｂの部分に密着する部分だけを温度調節ユニット３によって加熱、吸熱することができる。温度調節ユニット３の熱伝導体８ａ、熱伝導体８ｂと密着する部分をそれぞれ別の温度に設定できるようにすれば、マイクロチップ１の８ａ、８ｂの部分に密着する部分を、内部の反応に適した温度に調整することもできる。
The
熱絶縁体８ｃの材料には例えばベークライト、熱伝導体８ａ、８ｂの材料には例えばセラミックが用いられ、マイクロチップ１および温度調節ユニット３と密着するように熱絶縁体８ｃに熱伝導体８ａ、８ｂを嵌め込み熱伝導体８として一体化させる。熱伝導体８はマイクロチップ１の反りを補正するために平面性が重要であり、平面性を確保するため、熱伝導体８の表裏を研削等の方法で加工を行うことが望ましい。
For example, bakelite is used as the material of the
図５は、本発明の第２の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す説明図である。図５の第２の実施形態は、マイクロチップ１の上面に駆動液注入部１１０を配置し、マイクロチップ１の上面から駆動液１１を微細流路３０に注入する構成の例である。以降、図３と同じ構成要素には同番号を付し、説明を省略する。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the internal configuration of the
図５は、チップ押圧板２がマイクロチップ１の上面を押圧し、マイクロチップ１の下面を熱伝導体８に密着させている状態である。本実施形態では、マイクロチップ１の上面に駆動液注入部１１０が配置されている一例である。パッキン６はマイクロチップ１の上面に設けられ、マイクロチップ１の下面の検出部１１１以外は熱伝導体８と密着する。熱伝導体８はマイクロチップ１と温度調節ユニット３の間に、支持体９と温度調節ユニット３によって支持されている。
FIG. 5 shows a state in which the
チップ押圧板２は、第１の実施例と同様に図示せぬ駆動部材により駆動され、上下方向すなわち図５の矢印Ｙ方向に移動可能である。
The
図５（ｂ）はチップ押圧板２をマイクロチップ１と密着する面から見た図である。本実施形態でも、受光部４ｂはチップ押圧板２の内部に設けられ、図５（ｂ）のように一体構造となっている。受光部４ｂの表面はガラス等の透明部材で構成され、他のチップ押圧板２の面と同一面になっている。
FIG. 5B is a view of the
初期状態において、押圧板駆動部材３２によりチップ押圧板２を、図５の状態からマイクロチップ１の厚み以上上昇させる。すると、マイクロチップ１は図１の矢印Ｘ方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３から図示せぬ規制部材に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。
In the initial state, the pressing
次に、第１の実施形態と同様に押圧板駆動部材３２によりチップ押圧板２を下降させて、マイクロチップ１の下面を熱伝導体８に密着させる。さらにマイクロチップ１により押圧される熱伝導体８は支持体９と温度調節ユニット３にも密着する。
Next, similarly to the first embodiment, the
次に光検出部４の構成について説明する。 Next, the configuration of the light detection unit 4 will be described.
本実施形態でも、受光部４ｂはチップ押圧板２の内部に設けられ、一体構造となっている。一方、発光部４ａは、熱伝導体８に設けられたマイクロチップ１の検出部１１１を臨む開口に、熱絶縁体３１を挟んで結合している。発光部４ａと熱伝導体８との結合は、例えば接着でも良いし、ビス等の取り付け部材により取り付けても良い。
Also in this embodiment, the
本実施例では、結合する際に熱絶縁体３１を挟むことにより、熱伝導により発光部４ａから放熱することを防止し、マイクロチップ１を均一に加熱または吸熱することができる。
In the present embodiment, by sandwiching the
また、本実施形態では、発光部４ａが熱伝導体８と結合しているので、発光部４ａと、チップ押圧板２により熱伝導体８と密着するマイクロチップ１の検出部１１１との距離を精度良く保つことができる。さらに、発光部４ａの表面はガラス等の透明部材で構成され、他の熱伝導体８の面と同一面になっている。
In this embodiment, since the
図５（ｃ）は図５（ａ）の状態におけるマイクロチップ１の下面を説明する説明図である。図５（ｃ）の８の部分は熱伝導体８に密着している部分を示す。図５（ｃ）からわかるように、マイクロチップ１の全面が熱伝導体８と密着している。４ａの部分は熱伝導体８に設けられた発光部４と密着する部分である。
FIG.5 (c) is explanatory drawing explaining the lower surface of the microchip 1 in the state of Fig.5 (a). A
このように、本実施形態ではマイクロチップ１と平面度の高い熱伝導体８が密着する面積が広いので、マイクロチップ１の反りが十分に補正され、マイクロチップ１全体を一定温度にすることができる。
As described above, in this embodiment, since the area where the microchip 1 and the
なお、本実施形態では、発光部４ａの表面がガラス等の透明部材で構成され、他の熱伝導体８の面と同一面になっている、と説明したが、発光部４ａの表面が必ずしも熱伝導体８の面と同一面になる必要は無く、発光部４ａの部分が窪んでいても良い。
In the present embodiment, it has been described that the surface of the
ポンプ５は本実施例ではマイクロチップ１上面に駆動液注入部１１０からパッキン６を介して駆動液１１を注入するように構成されている。その他の機能は図３で説明した第１の実施形態と同様であるのでここでは説明を省略する。
In this embodiment, the
図６は、本発明の第３の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the internal configuration of the
図６の第３の実施形態は、熱伝導体８と温度調節ユニット３が、第１の弾性変形可能な熱伝導体７ａと密着するように構成されている一例である。図６の第３の実施形態は、図３で説明した第１の実施形態と基本的には同じ構成であり、同一機能を有する構成要素には同番号を付し、説明を省略する。
The third embodiment of FIG. 6 is an example in which the
熱伝導体８と第１の弾性変形可能な熱伝導体７ａと温度調節ユニット３の組み立て構成の一例について説明する。熱伝導体８を支持体９に取り付けるとき、温度調節ユニット３の上に、第１の弾性変形可能な熱伝導体７ａを置いて、図示せぬビス等で熱伝導体８を支持体９に固定する。熱伝導体８と温度調節ユニット３に挟まれる第１の弾性変形可能な熱伝導体７ａは、弾性変形して熱伝導体８と温度調節ユニット３に密着する。第１の弾性変形可能な熱伝導体７ａには例えばシリコーンゴムなどが適用できる。
An example of an assembly configuration of the
このようにすることによって、熱伝導体８と温度調節ユニット３の密着性が向上し、温度調節ユニット３から熱伝導体８への熱伝導性が向上する。
By doing in this way, the adhesiveness of the
図７は、本発明の第４の実施形態における反応検出装置８０の内部構成の一例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of the internal configuration of the
図７の第４の実施形態は、マイクロチップ１と熱伝導体８が、第２の弾性変形可能な熱伝導体７ａと密着するように構成されている一例である。図６の第３の実施形態で説明した第１の弾性変形可能な熱伝導体７ａに加えて、第２の弾性変形可能な熱伝導体７ｂが設けられている。第２の弾性変形可能な熱伝導体７ｂにも例えばシリコーンゴムなどが適用できる。
The fourth embodiment of FIG. 7 is an example in which the microchip 1 and the
第２の弾性変形可能な熱伝導体７ｂは、熱伝導体８上に接着等により固定されている。マイクロチップ１が挿入された後、チップ押圧板２によってマイクロチップ１が押圧されると、第２の弾性変形可能な熱伝導体７ｂは弾性変形してマイクロチップ１と熱伝導体８に密着する。
The second elastically
このようにすることによって、マイクロチップ１と熱伝導体８の密着性が向上し、熱伝導体８からマイクロチップ１への熱伝導性が向上する。
By doing in this way, the adhesiveness of the microchip 1 and the
なお、第２の弾性変形可能な熱伝導体７ｂの弾性変形が大きいと、チップ押圧板２がマイクロチップ１を押圧しても反りを補正する効果が少なくなるので、第２の弾性変形可能な熱伝導体７ｂの厚みは、マイクロチップ１に要求される平面性を満たす範囲にすることが望ましい。
If the elastic deformation of the second elastically
図８は、本発明の実施形態における反応検出装置８０の回路ブロック図である。
FIG. 8 is a circuit block diagram of the
制御部９９は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）とＲＡＭ９７（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＯＭ９６（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って反応検出装置８０の各部を集中制御する。
The
以下、いままでに説明した機能と同一機能を有する機能ブロックには同番号を付し、説明を省略する。 Hereinafter, functional blocks having the same functions as those described so far are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
チップ検知部９５は規制部材３１に設けられていて、マイクロチップ１が規制部材３１に当接すると検知信号をＣＰＵ９８に送信する。ポンプ駆動部９１はポンプ５の駆動源、例えば圧電素子を駆動する駆動部である。メモリカード９２は検査結果を記憶するために、プリンタ９３は検査結果をプリントするために用いられる。
The chip detection unit 95 is provided on the
図９は本発明の実施形態において、反応検出装置８０による検査の手順を説明するフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the inspection procedure by the
なお、温度調節ユニット３は反応検出装置８０の電源投入時に通電され、所定の温度になっているものとする。
It is assumed that the
Ｓ１００：ポンプ５を駆動し、パッキン６上端まで駆動液１１を充填するステップである。
S100: A step of driving the
検査に先立って、パッキン６上端まで駆動液１１が充填する。（ステップＳ１００）。
Prior to the inspection, the driving
Ｓ１０２：チップ押圧板２を上昇させるステップである。
S102: A step of raising the
制御部９９は押圧板駆動部３２を制御し、挿入口８３からマイクロチップ１を挿入可能になるまでチップ押圧板２を上昇させる（ステップＳ１０２）。
The
Ｓ１０３：マイクロチップ１を挿入するステップである。 S103: This is a step of inserting the microchip 1.
検査担当者は、挿入口８３からマイクロチップ１を規制部材３１に当接するまで挿入する（ステップＳ１０３）。
The person in charge of inspection inserts the microchip 1 from the
Ｓ１０４：チップ押圧板２を下降させるステップである。
S104: This is a step of lowering the
挿入口８３から挿入されたマイクロチップ１が規制部材３１に当接し、ＣＰＵ９８がチップ検知部９５から検知信号を検知すると、制御部９９は押圧板駆動部３２を制御し、パッキン６と温度調節ユニット３に適当な圧力で密着するまでチップ押圧板２を下降させる（ステップＳ１０３）。
When the microchip 1 inserted from the
Ｓ１０５：駆動液１１をマイクロチップ１に注入するステップである。
S105: A step of injecting the driving
制御部９９は、ポンプ駆動部９１を駆動し、マイクロチップ１に駆動液１１を検査の手順に従って順次注入する（ステップＳ１０５）。
The
Ｓ１０６：試薬と検体の反応を検出するステップである。 S106: A step of detecting a reaction between the reagent and the specimen.
所定の反応時間経過後、制御部９９は、発光部４ａを発光させてマイクロチップ１の検出部１１１を照明し、検出部１１１を透過した透過光を受光した受光部４ｂからの入力信号をＣＰＵ９８に内蔵するＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換し、測光値を得る（ステップＳ１０６）。
After a predetermined reaction time has elapsed, the
Ｓ１０７：反応結果を表示するステップである。 S107: It is a step which displays a reaction result.
制御部９９は、光検出部４が測光した結果から演算し、反応結果を表示部８４に表示する（ステップＳ１０７）。
The
Ｓ１０８：チップ押圧板２を上昇させるステップである。
S108: This is a step of raising the
制御部９９は、押圧板駆動部３２により、マイクロチップ１が取り出し可能になるまでチップ押圧板２を上昇させる（ステップＳ１０８）。
The
Ｓ１０９：マイクロチップ１を取り出すステップである。 S109: This is a step of taking out the microchip 1.
検査担当者は反応検出装置８０からマイクロチップ１を取り出す（ステップＳ１０９）。 The person in charge of inspection takes out the microchip 1 from the reaction detection device 80 (step S109).
Ｓ１１０：チップ押圧板２を下降させるステップである。
S110: This is a step of lowering the
検査担当者は、操作部８７の下降ボタンをＯＮにする。制御部９９は、下降ボタンＯＮを検知すると、押圧板駆動部３２によりパッキン６と温度調節ユニット３に適当な圧力で密着するまでチップ押圧板２を下降させる（ステップＳ１１０）。
The inspector turns on the lowering button of the
以上で検査の手順は終了である。 This is the end of the inspection procedure.
以上このように、本実施形態によれば、反りのあるマイクロチップでも、所定の温度に加熱または吸熱できる、反応検出装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a reaction detection device that can heat or absorb heat to a predetermined temperature even with a warped microchip.
１ マイクロチップ
２ チップ押圧板
３ 温度調整ユニット
４ 光検出部
５ ポンプ
６ パッキン
８ プラグ
９ 閉止弁
１０ 駆動液タンク
１１ 駆動液
８０ 反応検出装置
８２ 筐体
８３ 挿入口
８４ 表示部
１１０ 駆動液注入部
１１１ 検出部
１１２ 検出部の流路
１１３ 検体注入部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記検体と前記試薬が反応する反応部と、
前記検体と前記試薬が反応した反応結果を光学的に検出する検出部と、
を有するマイクロチップを用いる反応検出装置において、
前記マイクロチップを押圧するチップ押圧部材と、
前記押圧手段の押圧方向に対して垂直の方向に、前記マイクロチップと接する面を有する熱伝導体と、
前記検出部に光を照射する発光手段と、
前記発光手段から照射され、前記検出部を透過した光を受光する受光素子と、
前記駆動液注入部に前記駆動液を注入するポンプとを備え、
前記チップ押圧部材が前記マイクロチップを押圧することにより、前記マイクロチップの反応部が前記熱伝導体と密着するように構成されていることを特徴とする反応検出装置。 A driving liquid injection unit for injecting a driving liquid for driving the specimen and the reagent;
A reaction part where the sample and the reagent react;
A detection unit for optically detecting a reaction result obtained by the reaction between the sample and the reagent;
In a reaction detection apparatus using a microchip having
A chip pressing member for pressing the microchip;
A heat conductor having a surface in contact with the microchip in a direction perpendicular to the pressing direction of the pressing means;
A light emitting means for irradiating the detector with light;
A light receiving element that receives light emitted from the light emitting means and transmitted through the detection unit;
A pump for injecting the driving liquid into the driving liquid injection unit,
The reaction detecting device, wherein the chip pressing member presses the microchip so that a reaction part of the microchip is in close contact with the heat conductor.
前記熱伝導体を支持する少なくとも２つの支持部材を有し、
前記発光手段と前記受光素子は、前記支持部材の間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の反応検出装置。 The detection device includes:
Having at least two support members for supporting the heat conductor;
The reaction detection apparatus according to claim 1, wherein the light emitting unit and the light receiving element are disposed between the support members.
前記熱伝導体は、該熱伝導体より弾性変形し易い第２の熱伝導体を介して前記温度調節部材に密着されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の反応検出装置。 The reaction detection device includes a temperature adjustment member,
The said heat conductor is closely_contact | adhered to the said temperature control member through the 2nd heat conductor which is easier to elastically deform than this heat conductor, The any one of Claim 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. Reaction detector.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2005367678A JP2007170943A (en) | 2005-12-21 | 2005-12-21 | Reaction detection device |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7995200B2 (en) | 2007-10-26 | 2011-08-09 | Arkray, Inc. | Analyzer |
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- 2005-12-21 JP JP2005367678A patent/JP2007170943A/en active Pending
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