JP2012068214A - Microchip for analysis device - Google Patents

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大輔 松本
Yusuke Nakayama
雄介 中山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microchip for analysis device for appropriately increasing detecting sensitivity.SOLUTION: The microchip for analysis device includes: a separation channel 22 on which specific components to be analyzed separate from the other components while moving to an x direction; and a light transmission part 24 connected to the x directional downstream side of the separation channel 22, which has an enlarged cross-sectional section whose y directional dimension and whose dimension in a direction making a right angle with both the x direction and the y direction are both larger than the dimension of the separation channel 22, and through which the rays of light for analysis are transmitted.

Description

本発明は、たとえば電気泳動法を用いた分析装置用マイクロチップに関する。   The present invention relates to a microchip for an analyzer using, for example, electrophoresis.

試料に含まれる特定成分の濃度もしくは量を分析する分析方法として、たとえば、キャピラリー電気泳動法を用いた分析方法が広く実施されている。キャピラリー電気泳動法は、断面積が比較的小である分離流路に泳動液を充填し、さらに上記分離流路の一端寄りに上記試料を導入する。上記分離流路の両端に電圧を加えると、電気泳動により上記泳動液が正極側から負極側へと移動する電気浸透流が生じる。また、上記電圧が印加されることにより、上記特定成分は、それぞれの電気泳動移動度に応じて移動しようとする。したがって、上記特定成分は、上記電気浸透流の速度ベクトルと上記電気泳動による移動の速度ベクトルとを合成した速度ベクトルにしたがって移動する。この移動によって、上記特定成分が他の成分から分離される。この分離された特定成分をたとえば光学的手法によって検出することにより、上記特定成分の量や濃度を分析することができる。   As an analysis method for analyzing the concentration or amount of a specific component contained in a sample, for example, an analysis method using capillary electrophoresis is widely practiced. In capillary electrophoresis, a separation channel having a relatively small cross-sectional area is filled with an electrophoresis solution, and the sample is introduced near one end of the separation channel. When voltage is applied to both ends of the separation channel, an electroosmotic flow is generated in which the electrophoresis solution moves from the positive electrode side to the negative electrode side by electrophoresis. In addition, when the voltage is applied, the specific component tends to move according to the electrophoretic mobility. Accordingly, the specific component moves according to a velocity vector obtained by synthesizing the velocity vector of the electroosmotic flow and the velocity vector of movement by electrophoresis. By this movement, the specific component is separated from other components. By detecting the separated specific component by, for example, an optical method, the amount and concentration of the specific component can be analyzed.

図10は、従来の分析装置の一例を示している(たとえば、特許文献1参照)。同図に示された分析装置Xは、マイクロチップ91および電圧印加手段92を備えている。マイクロチップ91には、導入槽911、排出槽913、およびこれらを繋ぐ分離流路912が形成されている。導入槽911および分離流路912には、分析に先立ってたとえば導入ノズル93によって泳動液Lqが充填される。試料容器Bには、たとえば血液などの分析対象である試料Sが貯蔵されている。試料Sは、導入ノズル93を介して導入槽911に導入される。電圧印加手段92は、電源921および2つの電極922,923を備えている。分析に際しては、電極922が導入槽911に浸漬され、電極923が排出槽913に浸漬される。2つの電極922,923間に所定の電圧を印加すると、電気泳動による特定成分の分離が開始する。分離流路912の途中にある光透過部914を挟むように、発光部941および受光部942が配置されている。発光部941には、光源部943からの光が供給される。受光部942は、検出部944に接続されている。検出部944によってたとえば試料Sの吸光度を測定することにより、試料Sの特定成分の濃度を測定することができる。   FIG. 10 shows an example of a conventional analyzer (see, for example, Patent Document 1). The analysis apparatus X shown in the figure includes a microchip 91 and voltage application means 92. In the microchip 91, an introduction tank 911, a discharge tank 913, and a separation channel 912 connecting them are formed. Prior to analysis, the introduction tank 911 and the separation channel 912 are filled with the electrophoretic liquid Lq by, for example, the introduction nozzle 93. In the sample container B, for example, a sample S to be analyzed such as blood is stored. The sample S is introduced into the introduction tank 911 through the introduction nozzle 93. The voltage applying unit 92 includes a power source 921 and two electrodes 922 and 923. In the analysis, the electrode 922 is immersed in the introduction tank 911 and the electrode 923 is immersed in the discharge tank 913. When a predetermined voltage is applied between the two electrodes 922 and 923, separation of specific components by electrophoresis starts. A light emitting unit 941 and a light receiving unit 942 are arranged so as to sandwich the light transmitting unit 914 in the middle of the separation channel 912. Light from the light source unit 943 is supplied to the light emitting unit 941. The light receiving unit 942 is connected to the detection unit 944. For example, the concentration of the specific component of the sample S can be measured by measuring the absorbance of the sample S by the detection unit 944.

検出部944の検出感度を高めることを目的として、発光部941からの光が照射される光透過部914を長くすることが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。特許文献2に記載の構成は、分離流路912の流れ方向に沿って延びる線状の発光部941と、複数の受光センサが配列された受光部942とを備えている。この線状の発光部941から光透過部914に向けて光を照射し、透過した光を受光部942によって受光する。これにより、より長い部分を検出区間とすることが可能であり、検出感度を高めることができる。   In order to increase the detection sensitivity of the detection unit 944, it has been proposed to lengthen the light transmission unit 914 irradiated with light from the light emitting unit 941 (see, for example, Patent Document 2). The configuration described in Patent Document 2 includes a linear light emitting unit 941 extending along the flow direction of the separation channel 912 and a light receiving unit 942 in which a plurality of light receiving sensors are arranged. Light is emitted from the linear light emitting portion 941 toward the light transmitting portion 914, and the transmitted light is received by the light receiving portion 942. Thereby, a longer part can be made into a detection area, and detection sensitivity can be raised.

しかしながら、線状の発光部941は、たとえばシリンドリカルレンズなどの光学部品を備える必要がある。また、受光部942には、相応の個数の受光センサを設ける必要がある。さらに、発光部941および受光部942を光透過部914に対して正確に位置決めすることは容易ではない。このように、分析装置の大型化、高コスト化、および分析作業の複雑化が招来されるという問題がある。   However, the linear light emitting unit 941 needs to include an optical component such as a cylindrical lens. Further, the light receiving unit 942 needs to be provided with a corresponding number of light receiving sensors. Furthermore, it is not easy to accurately position the light emitting unit 941 and the light receiving unit 942 with respect to the light transmitting unit 914. As described above, there is a problem in that the analysis apparatus is increased in size, cost, and analysis work is complicated.

特開2009−145245号公報JP 2009-145245 A 特開平10−132783号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-132783

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、検出感度を適切に高めることが可能な分析装置用マイクロチップを提供することをその課題とする。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object thereof is to provide a microchip for an analyzer that can appropriately increase detection sensitivity.

本発明によって提供される分析装置用マイクロチップは、分析対象である特定成分が第1の方向に移動しつつ他の成分から分離される分離流路と、上記分離流路に対して上記第1の方向下流側に繋がっており、かつ上記第1の方向に対して直角である第2の方向における寸法および上記第1および第2の方向のいずれに対しても直角である第3の方向における寸法のいずれもが上記分離流路よりも大である拡大断面部を有し、かつ分析のための光が透過する光透過部と、を備える。   The microchip for an analyzer provided by the present invention includes a separation channel in which a specific component to be analyzed is separated from other components while moving in a first direction, and the first channel with respect to the separation channel. In the third direction that is connected to the downstream side of the first direction and that is perpendicular to the first direction and that is perpendicular to both the first and second directions. A light transmissive portion that has an enlarged cross-sectional portion that is larger in size than the separation channel and that transmits light for analysis.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記光透過部は、上記拡大断面部と上記分離流路との間に介在し、かつ上記第1の方向において上流側から下流側に向かうほど上記第2および第3の方向における寸法が大となる徐変部をさらに有する。   In a preferred embodiment of the present invention, the light transmission portion is interposed between the enlarged cross-sectional portion and the separation flow path, and the second direction becomes closer to the downstream side from the upstream side in the first direction. And a gradual change portion having a large dimension in the third direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記分離流路と上記拡大断面部とは、上記第2方向における寸法と上記第3方向における寸法との比が同一である。   In a preferred embodiment of the present invention, the separation channel and the enlarged cross section have the same ratio between the dimension in the second direction and the dimension in the third direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記分離流路および上記拡大断面部の上記第2方向における寸法と上記第3方向における寸法との比は、いずれも0.8以上1.2以下である。   In a preferred embodiment of the present invention, the ratio between the dimension in the second direction and the dimension in the third direction of the separation channel and the enlarged cross-sectional portion is 0.8 or more and 1.2 or less. .

本発明の好ましい実施の形態においては、互いに貼り合わされた2つの基板を備えており、上記分離流路および上記光透過部は、上記2つの基板に形成された溝によって構成されている。   In a preferred embodiment of the present invention, two substrates bonded to each other are provided, and the separation channel and the light transmission part are constituted by grooves formed in the two substrates.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記分離流路と上記拡大断面部とは、上記第2および第3方向中心位置が一致している。   In a preferred embodiment of the present invention, the separation channel and the enlarged cross-sectional portion have the same center position in the second and third directions.

本発明の好ましい実施の形態においては、互いに貼り合わされた2つの基板を備えており、上記光透過部は、上記2つの基板のいずれか一方のみに形成された溝によって構成されている。   In a preferred embodiment of the present invention, two substrates bonded to each other are provided, and the light transmission part is constituted by a groove formed in only one of the two substrates.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記溝が形成された上記基板には、厚さ方向において上記光透過部と重なり、かつ上記光透過部を透過した光が入射する底面を有する受光側凹部が形成されている。   In a preferred embodiment of the present invention, the substrate on which the groove is formed has a light receiving side concave portion having a bottom surface that overlaps the light transmitting portion in a thickness direction and on which light transmitted through the light transmitting portion is incident. Is formed.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記分離流路および上記光透過部の断面形状は、矩形状である。   In a preferred embodiment of the present invention, the cross-sectional shapes of the separation channel and the light transmission part are rectangular.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記分離流路および上記光透過部の断面形状は、円形状である。   In preferable embodiment of this invention, the cross-sectional shape of the said separation flow path and the said light transmissive part is circular shape.

本発明の好ましい実施の形態においては、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行う分析装置に装てんされる。   In a preferred embodiment of the present invention, the analyzer is installed in an analyzer that performs analysis using capillary electrophoresis.

このような構成によれば、上記拡大断面部を透過する光の透過長さは、上記分離流路の同方向寸法よりも大である。たとえば、吸光度測定を行う場合、特定成分が通過しうる部分を透過する光の透過長さが長いほど、検出精度を高くなる。したがって、上記マイクロチップを用いた分析の検出精度を高めることができる。また、上記拡大断面部の上記第2および第3の方向における寸法のいずれもが、上記分離流路よりも大であることにより、上記分離流路から上記拡大断面部へと向かう流れが乱れることを抑制することができる。   According to such a structure, the transmission length of the light which permeate | transmits the said expanded cross-section part is larger than the same direction dimension of the said separation flow path. For example, when performing absorbance measurement, the detection accuracy increases as the transmission length of light that passes through a portion through which a specific component can pass is longer. Therefore, the detection accuracy of analysis using the microchip can be increased. In addition, the flow from the separation channel toward the enlarged cross-section portion is disturbed because the dimensions of the enlarged cross-section portion in the second and third directions are larger than the separation channel. Can be suppressed.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

本発明の第1実施形態に基づく分析装置用マイクロチップおよびこれが装てんされた分析装置を示すシステム概要図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a system outline diagram showing an analysis apparatus microchip and an analysis apparatus equipped with the same according to a first embodiment of the present invention. 図1の分析装置用マイクロチップを示す平面図である。It is a top view which shows the microchip for analyzers of FIG. 図2のIII−III線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the III-III line of FIG. 図1の分析装置用マイクロチップの光透過部を示す要部平面図である。It is a principal part top view which shows the light transmissive part of the microchip for analyzers of FIG. 図1の分析装置用マイクロチップを示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the microchip for analyzers of FIG. 図5のVI−VI線に沿う要部断面図である。It is principal part sectional drawing in alignment with the VI-VI line of FIG. 本発明の第2実施形態に基づく分析装置用マイクロチップを示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the microchip for analyzers based on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に基づく分析装置用マイクロチップを示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the microchip for analyzers based on 3rd Embodiment of this invention. 図8のIX−IX線に沿う要部断面図である。It is principal part sectional drawing in alignment with the IX-IX line of FIG. 従来の分析装置用マイクロチップおよびこれが装てんされた分析装置の一例を示すシステム概要図である。It is a system schematic diagram which shows an example of the conventional microchip for analyzers, and the analyzer equipped with this.

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1〜図6は、本発明の第1実施形態に基づく分析装置用マイクロチップを示している。本実施形態のマイクロチップ11は、基板1a,1bが貼り合わされた構造とされており、導入槽21、分離流路22、光透過部24、排出流路25、および排出槽23を有する。マイクロチップ11は、たとえばキャピラリー電気泳動法を用いた分析を行う分析装置Aに装てんされるものである。本分析の分析対象となる特定成分としては、たとえば試料として血液を用いた場合、A1cに代表されるヘモグロビンが挙げられるが、これに限定されるものではない。   FIGS. 1-6 has shown the microchip for analyzers based on 1st Embodiment of this invention. The microchip 11 of the present embodiment has a structure in which the substrates 1 a and 1 b are bonded to each other, and includes an introduction tank 21, a separation channel 22, a light transmission part 24, a discharge channel 25, and a discharge tank 23. The microchip 11 is mounted on an analyzer A that performs analysis using, for example, capillary electrophoresis. The specific component to be analyzed in this analysis includes, for example, hemoglobin represented by A1c when blood is used as a sample, but is not limited thereto.

基板1a,1bは、透明な樹脂からなる長矩形状の板状部材であり、マイクロチップ11の本体となるものである。透明な樹脂としては、PDMS(シリコーン樹脂)、PMMA(アクリル樹脂)、PS(ポリスチレン樹脂)、PC(ポリカーボネート樹脂)が挙げられる。基板1a,1bのサイズは、たとえばその長さが58mm程度、幅が9mm程度、厚さが1.5mm程度とされる。   The substrates 1a and 1b are long rectangular plate members made of a transparent resin and serve as the main body of the microchip 11. Examples of the transparent resin include PDMS (silicone resin), PMMA (acrylic resin), PS (polystyrene resin), and PC (polycarbonate resin). The sizes of the substrates 1a and 1b are, for example, about 58 mm in length, about 9 mm in width, and about 1.5 mm in thickness.

導入槽21は、キャピラリー電気泳動法に用いられるバッファと呼ばれる泳動液や分析対象の試料Sが導入される槽であり、分離流路22に繋がっている。上記泳動液の一例としては、たとえば100mMりんご酸−アルギニンバッファ(pH5.0)+1.5%コンドロイチン硫酸Cナトリウムが挙げられる。試料Sは、たとえば血液である。本実施形態においては、導入槽21は、基板1aに形成された貫通孔によって構成されており、その断面形状は、長手方向寸法が5.6mm、幅寸法が1.2mmの略楕円形状とされている。   The introduction tank 21 is a tank into which an electrophoresis solution called a buffer used in capillary electrophoresis and a sample S to be analyzed are introduced, and is connected to the separation channel 22. An example of the electrophoresis solution is 100 mM malic acid-arginine buffer (pH 5.0) + 1.5% chondroitin sulfate C sodium. The sample S is blood, for example. In the present embodiment, the introduction tank 21 is constituted by a through-hole formed in the substrate 1a, and the cross-sectional shape thereof is a substantially elliptical shape having a longitudinal dimension of 5.6 mm and a width dimension of 1.2 mm. ing.

分離流路22は、マイクロチップ11の長手方向であるx方向に長く延びており、キャピラリー電気泳動法において分析対象となる特定成分を分離するために用いられる。分離流路22は、たとえば断面形状が40μm角の正方形状とされており、その長さが20mm程度とされている。図5および図6に示すように、分離流路22は、基板1aに形成された溝22aおよび基板1bに形成された溝22bによって構成されている。なお、分離流路22の断面形状としては、y方向寸法とz方向寸法との比(以下、断面アスペクト比)が0.8〜1.2であることが好ましい。   The separation channel 22 extends long in the x direction, which is the longitudinal direction of the microchip 11, and is used for separating a specific component to be analyzed in capillary electrophoresis. For example, the separation channel 22 has a square shape with a cross-sectional shape of 40 μm square, and its length is about 20 mm. As shown in FIGS. 5 and 6, the separation channel 22 is constituted by a groove 22a formed in the substrate 1a and a groove 22b formed in the substrate 1b. In addition, as a cross-sectional shape of the separation flow path 22, it is preferable that the ratio of the y-direction dimension to the z-direction dimension (hereinafter, cross-sectional aspect ratio) is 0.8 to 1.2.

光透過部24は、吸光度測定のための光が透過する部分であり、分離流路22に繋がっている。図4〜図6に示すように、光透過部24は、拡大断面部240および徐変部241,242を有している。なお、図4は、基板1bを示す平面図である。   The light transmission part 24 is a part through which light for measuring absorbance is transmitted, and is connected to the separation channel 22. As shown in FIGS. 4 to 6, the light transmission part 24 has an enlarged cross-sectional part 240 and gradually changing parts 241 and 242. FIG. 4 is a plan view showing the substrate 1b.

拡大断面部240は、光透過部24のx方向中央に配置されており、吸光度測定のための光を透過させる機能のほとんどを果たす部分である。本実施形態においては、拡大断面部240は、断面形状が45μm角の正方形状とされており、そのx方向長さが2.5mm程度とされている。なお、拡大断面部240の断面形状としては、断面アスペクト比が0.8〜1.2であることが好ましい。   The enlarged cross section 240 is disposed at the center of the light transmitting portion 24 in the x direction, and is a portion that performs most of the function of transmitting light for absorbance measurement. In the present embodiment, the enlarged cross section 240 has a square shape with a cross section of 45 μm square, and its x-direction length is about 2.5 mm. In addition, as a cross-sectional shape of the enlarged cross-section part 240, it is preferable that a cross-sectional aspect ratio is 0.8-1.2.

徐変部241は、分離流路22と拡大断面部240とを連結する部分であり、x方向において分離流路22から拡大断面部240へと向かうほど断面寸法が大となっている。本実施形態の徐変部241は、その断面形状が分離流路22および拡大断面部240と同様に矩形状(正方形状)とされている。   The gradual change portion 241 is a portion that connects the separation channel 22 and the enlarged cross-sectional portion 240, and has a cross-sectional dimension that increases toward the enlarged cross-sectional portion 240 from the separation channel 22 in the x direction. The gradual change portion 241 of the present embodiment has a rectangular shape (square shape) as in the case of the separation channel 22 and the enlarged cross-sectional portion 240.

徐変部242は、拡大断面部240と排出流路25とを連結する部分であり、x方向において拡大断面部240から排出流路25へと向かうほど断面寸法が小となっている。本実施形態の徐変部242は、その断面形状が拡大断面部240および排出流路25と同様に正方形状とされている。   The gradual change part 242 is a part that connects the enlarged cross-sectional part 240 and the discharge flow path 25, and the cross-sectional dimension becomes smaller toward the discharge flow path 25 from the enlarged cross-sectional part 240 in the x direction. The gradual change portion 242 of the present embodiment has a cross-sectional shape that is square like the enlarged cross-sectional portion 240 and the discharge flow path 25.

分離流路22の内面および拡大断面部240の内面と徐変部241の内面とがなす角度は、たとえば30度程度とされている。また、拡大断面部240の内面および排出流路25の内面と徐変部242の内面とがなす角度も、たとえば30度程度とされている。   The angle formed by the inner surface of the separation channel 22 and the inner surface of the enlarged cross section 240 and the inner surface of the gradual change portion 241 is, for example, about 30 degrees. In addition, the angle formed by the inner surface of the enlarged cross-sectional portion 240 and the inner surface of the discharge flow channel 25 and the inner surface of the gradual change portion 242 is, for example, about 30 degrees.

図5および図6に示すように、光透過部24は、基板1aに形成された溝24aと基板1bに形成された溝24bとによって構成されている。溝24aは、溝240a,241a,242aからなり、溝24bは、溝240b,241b,242bからなる。溝240a,240bによって拡大断面部240が構成されており、溝241a,241bによって徐変部241が構成されており、溝242a,242bによって徐変部242が構成されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the light transmission part 24 includes a groove 24 a formed in the substrate 1 a and a groove 24 b formed in the substrate 1 b. The groove 24a includes grooves 240a, 241a, and 242a, and the groove 24b includes grooves 240b, 241b, and 242b. The grooves 240a and 240b constitute an enlarged cross section 240, the grooves 241a and 241b constitute a gradual change portion 241, and the grooves 242a and 242b constitute a gradual change portion 242.

排出流路25は、x方向に長く延びており、光透過部24と排出槽23とを連結している。排出流路25は、たとえば断面形状が40μm角の正方形状とされており、その長さが10mm程度とされている。図5および図6に示すように、排出流路25は、基板1aに形成された溝25aおよび基板1bに形成された溝25bによって構成されている。なお、排出流路25の断面形状としては、断面アスペクト比が0.8〜1.2であることが好ましい。   The discharge flow path 25 extends long in the x direction, and connects the light transmission part 24 and the discharge tank 23. For example, the discharge channel 25 has a square shape with a cross-sectional shape of 40 μm square, and its length is about 10 mm. As shown in FIGS. 5 and 6, the discharge channel 25 is constituted by a groove 25 a formed in the substrate 1 a and a groove 25 b formed in the substrate 1 b. In addition, as a cross-sectional shape of the discharge flow path 25, it is preferable that a cross-sectional aspect ratio is 0.8-1.2.

排出槽23は、キャピラリー電気泳動法に用いられるバッファと呼ばれる泳動液や分析対象の試料Sが排出される槽であり、排出流路25に繋がっている。本実施形態においては、排出槽23は、基板1aに形成された貫通孔によって構成されており、その断面形状は、長手方向寸法が5.6mm、幅寸法が1.2mmの略楕円形状とされている。   The discharge tank 23 is a tank from which an electrophoresis solution called a buffer used in capillary electrophoresis and a sample S to be analyzed are discharged, and is connected to a discharge flow path 25. In the present embodiment, the discharge tank 23 is configured by a through-hole formed in the substrate 1a, and the cross-sectional shape thereof is a substantially elliptical shape having a longitudinal dimension of 5.6 mm and a width dimension of 1.2 mm. ing.

発光側凹部27は、基板1aの表面からz方向に凹んだ形状とされており、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行うための光が入射する部位である。図5および図6に示すように、発光側凹部27は、外側凹部271および内側凹部272からなる。   The light emitting side concave portion 27 has a shape recessed in the z direction from the surface of the substrate 1a, and is a portion where light for performing analysis using capillary electrophoresis is incident. As shown in FIGS. 5 and 6, the light-emitting side recess 27 includes an outer recess 271 and an inner recess 272.

外側凹部271は、基板1aの表面から凹んだ部分であり、たとえば断面形状が直径3mm程度の円形、深さが0.8mm程度とされている。内側凹部272は、外側凹部271の底面から凹んだ部分であり、断面形状が直径0.6mm程度の円形、深さが0.2mm程度とされている。z方向視において、内側凹部272は、光透過部24の拡大断面部240と重なっている。内側凹部272の底面は、透過面273とされている。   The outer recessed portion 271 is a portion that is recessed from the surface of the substrate 1a, and has, for example, a circular shape with a cross-sectional shape of about 3 mm in diameter and a depth of about 0.8 mm. The inner concave portion 272 is a portion recessed from the bottom surface of the outer concave portion 271, and has a cross-sectional shape of a circle having a diameter of about 0.6 mm and a depth of about 0.2 mm. When viewed in the z direction, the inner concave portion 272 overlaps the enlarged cross-sectional portion 240 of the light transmitting portion 24. The bottom surface of the inner recess 272 is a transmission surface 273.

受光側凹部28は、基板1bの表面から厚さ方向に凹んだ形状とされており、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行うための光が出射する部位である。本実施形態においては、受光側凹部28は、略円錐台とされており、開口部が直径2mm程度の円形、深さが0.13mm程度とされている。   The light-receiving side recess 28 has a shape recessed in the thickness direction from the surface of the substrate 1b, and is a portion from which light for performing analysis using capillary electrophoresis is emitted. In the present embodiment, the light-receiving side recess 28 has a substantially truncated cone shape, the opening has a circular shape with a diameter of about 2 mm, and the depth is about 0.13 mm.

図4および図5に示すように、受光側凹部28は、透過面281および反射面282を有している。透過面281は、受光側凹部28の底面であり、直径33μm程度の円形である。反射面282は、円錐台の側面に当たる面である。受光側凹部28は、光透過部24の拡大断面部240を挟んで発光側凹部27とは反対側に形成されている。z方向視において、透過面281の中心と拡大断面部240の中心線とは一致するように正対している。   As shown in FIGS. 4 and 5, the light-receiving side recess 28 has a transmission surface 281 and a reflection surface 282. The transmission surface 281 is the bottom surface of the light-receiving side recess 28 and has a circular shape with a diameter of about 33 μm. The reflective surface 282 is a surface that hits the side surface of the truncated cone. The light-receiving side recess 28 is formed on the side opposite to the light-emitting side recess 27 with the enlarged cross-sectional portion 240 of the light transmitting portion 24 interposed therebetween. When viewed in the z direction, the center of the transmission surface 281 and the center line of the enlarged cross section 240 face each other.

図1に示すように、マイクロチップ11が装てんされる分析装置Aは、電圧印加手段3、分析手段4、試料容器B、および導入ノズルNzを備えている。   As shown in FIG. 1, the analyzer A loaded with the microchip 11 includes a voltage applying means 3, an analyzing means 4, a sample container B, and an introduction nozzle Nz.

電圧印加手段3は、分離流路22を挟んで導入槽21および排出槽23からキャピラリー電気泳動法に必要な電圧を印加するためのものであり、電源部31、導入側電極32、および排出側電極33を備えている。   The voltage application means 3 is for applying a voltage necessary for capillary electrophoresis from the introduction tank 21 and the discharge tank 23 across the separation channel 22, and includes a power supply unit 31, an introduction side electrode 32, and a discharge side. An electrode 33 is provided.

電源部31は、キャピラリー電気泳動法に必要な電圧を発生するためのものであり、たとえば1.5kV程度の電圧を発生する。導入側電極32および排出側電極33は、電源部31の端子に接続されており、たとえば断面直径0.8〜1.0mmのたとえばCuからなる棒状である。導入側電極32は、導入槽21に浸漬され、排出側電極33は、排出槽23に浸漬される。   The power supply unit 31 is for generating a voltage necessary for capillary electrophoresis, and generates a voltage of about 1.5 kV, for example. The introduction-side electrode 32 and the discharge-side electrode 33 are connected to the terminal of the power supply unit 31 and have, for example, a rod shape made of Cu having a cross-sectional diameter of 0.8 to 1.0 mm. The introduction side electrode 32 is immersed in the introduction tank 21, and the discharge side electrode 33 is immersed in the discharge tank 23.

分析手段4は、たとえば吸光度の測定を実行するものであり、発光部41、受光部42、光源部43、および検出部44によって構成されている。光源部43は、吸光度測定に用いられる光を発生するためのものであり、たとえばレーザー素子またはLED素子(図示略)を備える。たとえばA1cなどのヘモグロビンの濃度を分析する場合、光源部43は、波長が415nmの光を発生するが、これに限定されるものではない。発光部41は、たとえば光ファイバーを介して光源部43と接続されており、光源部43からの光を光透過部24に向けて照射する。本実施形態においては、図3に示すように、発光部41の先端が発光側凹部27に挿入される。図1に示すように、受光部42は、光透過部24からの光を受光する部位であり、たとえば光ファイバーを介して検出部44と接続されている。検出部44は、受光部42が受けた光を検出する。   The analysis unit 4 executes, for example, measurement of absorbance, and includes a light emitting unit 41, a light receiving unit 42, a light source unit 43, and a detection unit 44. The light source unit 43 is for generating light used for absorbance measurement, and includes, for example, a laser element or an LED element (not shown). For example, when analyzing the concentration of hemoglobin such as A1c, the light source unit 43 generates light having a wavelength of 415 nm, but is not limited thereto. The light emitting unit 41 is connected to the light source unit 43 through an optical fiber, for example, and irradiates light from the light source unit 43 toward the light transmitting unit 24. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the tip of the light emitting unit 41 is inserted into the light emitting side recess 27. As shown in FIG. 1, the light receiving unit 42 is a part that receives light from the light transmitting unit 24, and is connected to the detection unit 44 through an optical fiber, for example. The detection unit 44 detects the light received by the light receiving unit 42.

分析装置Aを用いた分析に際しては、たとえば導入ノズルNzから導入槽21へと泳動液Lqが導入される。この泳動液Lqは、導入槽21、分離流路22、光透過部24、排出流路25、および排出槽23を満たす。ついで、試料容器Bに蓄えられた血液などの試料Sが導入ノズルNzに所定量だけ導入される。分析のために、試料Sを希釈することが必要な場合、図示しない希釈手段によって希釈された試料Sが用いられる。電源部31から導入側電極32および排出側電極33に電圧が印加されると、試料Sの分離が始まる。電圧印加の時間が経過するにつれ、特定成分(たとえばA1c)が他の成分から分離される。この分離された特定成分が分離流路22を排出槽23に向かって移動する。光透過部24(拡大断面部240)を特定成分が通過すると、図3に示すように、発光部41から光透過部24(拡大断面部240)を透過して受光部42へと向かう光の一部が特定成分によって吸光される。このときの光量の変化を検出する、いわゆる吸光度測定の原理によって特定成分(A1c)の濃度(通過量)が検出される。   In the analysis using the analyzer A, for example, the electrophoretic liquid Lq is introduced into the introduction tank 21 from the introduction nozzle Nz. The electrophoretic liquid Lq fills the introduction tank 21, the separation channel 22, the light transmission part 24, the discharge channel 25, and the discharge tank 23. Next, a predetermined amount of a sample S such as blood stored in the sample container B is introduced into the introduction nozzle Nz. When it is necessary to dilute the sample S for analysis, the sample S diluted by a diluting means (not shown) is used. When a voltage is applied from the power supply unit 31 to the introduction side electrode 32 and the discharge side electrode 33, separation of the sample S starts. As the voltage application time elapses, a specific component (for example, A1c) is separated from other components. The separated specific component moves through the separation channel 22 toward the discharge tank 23. When a specific component passes through the light transmission part 24 (enlarged cross section 240), the light transmitted from the light emitting part 41 through the light transmission part 24 (enlarged cross section 240) to the light receiving part 42 as shown in FIG. A part is absorbed by a specific component. The concentration (passage amount) of the specific component (A1c) is detected by the so-called absorbance measurement principle that detects the change in the light quantity at this time.

次に、マイクロチップ11の作用について説明する。   Next, the operation of the microchip 11 will be described.

本実施形態によれば、発光部41からの光が透過する拡大断面部240のz方向寸法は、分離流路22のz方向寸法よりも大であり、本実施形態においては拡大断面部240の方が10%強大きい。吸光度測定を行う場合、特定成分が通過しうる部分を透過する光の透過長さが長いほど、検出精度を高くなる。したがって、拡大断面部240を通過する特定成分(A1c)の検出精度を高めることができる。   According to the present embodiment, the z-direction dimension of the enlarged cross-sectional portion 240 through which the light from the light-emitting portion 41 is transmitted is larger than the z-direction dimension of the separation channel 22. Is a little over 10% larger. When the absorbance measurement is performed, the detection accuracy increases as the transmission length of the light passing through the portion through which the specific component can pass is longer. Therefore, the detection accuracy of the specific component (A1c) that passes through the enlarged cross section 240 can be increased.

拡大断面部240は、徐変部241を介して分離流路22と繋がっている。このため、分離流路22から拡大断面部240に至る経路においては、断面寸法が比較的緩やかに拡大しており、断面寸法が急激に拡大する部分がない。これは、分離流路22において他の成分から分離された特定成分が流れの乱れによって再び他の成分と混合されてしまうことを防止するのに適している。   The enlarged cross section 240 is connected to the separation channel 22 via the gradual change portion 241. For this reason, in the path | route from the separation flow path 22 to the expanded cross-section part 240, the cross-sectional dimension expands comparatively moderately, and there is no part which a cross-sectional dimension expands rapidly. This is suitable for preventing the specific component separated from the other component in the separation channel 22 from being mixed with the other component again due to the disturbance of the flow.

拡大断面部240は、断面アスペクト比が分離流路22と同じである。分離流路22と拡大断面部240とをつなぐ徐変部241も同様である。このため、分離流路22から拡大断面部240へと特定成分が流れるときに、yz平面における流速分布が過度に乱されることを抑制することができる。また、分離流路22、拡大断面部240、およびこれらを繋ぐ徐変部241の断面アスペクト比が1.0(正方形状)であることは、流れの乱れを抑制するのに好適である。   The enlarged cross section 240 has the same cross sectional aspect ratio as that of the separation channel 22. The same applies to the gradual change part 241 that connects the separation channel 22 and the enlarged cross-sectional part 240. For this reason, when a specific component flows from the separation flow path 22 to the enlarged cross section 240, it is possible to prevent the flow velocity distribution in the yz plane from being disturbed excessively. In addition, the cross-sectional aspect ratio of the separation flow path 22, the enlarged cross-sectional portion 240, and the gradual change portion 241 that connects them is 1.0 (square shape) is suitable for suppressing flow disturbance.

図7〜図9は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。   7 to 9 show other embodiments of the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.

図7は、本発明の第2実施形態に基づく分析装置用マイクロチップを示している。本実施形態のマイクロチップ12は、分離流路22および光透過部24の断面形状が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、分離流路22および光透過部24の断面形状は円形とされている。分離流路22の断面直径は、たとえば40μm程度であり、光透過部24の拡大断面部240の断面直径は、たとえば45μm程度である。分離流路22および光透過部24の断面形状としては、円形状のほかに楕円形状であってもよい。この場合、断面アスペクト比が0.8〜1.2であることが好ましい。   FIG. 7 shows a microchip for an analyzer according to the second embodiment of the present invention. The microchip 12 of the present embodiment is different from the above-described embodiments in the cross-sectional shapes of the separation channel 22 and the light transmission part 24. In the present embodiment, the cross-sectional shapes of the separation channel 22 and the light transmission part 24 are circular. The cross-sectional diameter of the separation channel 22 is, for example, about 40 μm, and the cross-sectional diameter of the enlarged cross-sectional portion 240 of the light transmission portion 24 is, for example, about 45 μm. The cross-sectional shapes of the separation channel 22 and the light transmission part 24 may be elliptical in addition to circular. In this case, the cross-sectional aspect ratio is preferably 0.8 to 1.2.

このような実施形態によっても、拡大断面部240を通過する特定成分(A1c)の検出精度を高めることができる。   Also according to such an embodiment, the detection accuracy of the specific component (A1c) that passes through the enlarged cross section 240 can be increased.

図8および図9は、本発明の第3実施形態に基づく分析装置用マイクロチップを示している。本実施形態のマイクロチップ13は、分離流路22と光透過部24との位置関係が、上述した実施形態と異なっている。   8 and 9 show a microchip for an analyzer according to the third embodiment of the present invention. The microchip 13 of the present embodiment is different from the above-described embodiment in the positional relationship between the separation channel 22 and the light transmission part 24.

本実施形態においては、分離流路22は、基板1bに形成された溝22bのみによって構成されている。また、光透過部24は、基板1bに形成された溝24bのみによって形成されている。分離流路22のz方向中心位置に対して、拡大断面部240のz方向中心は、z方向下方に若干ずれている。   In the present embodiment, the separation channel 22 is configured only by the groove 22b formed in the substrate 1b. Moreover, the light transmission part 24 is formed only by the groove | channel 24b formed in the board | substrate 1b. The z-direction center of the enlarged cross section 240 is slightly shifted downward in the z direction with respect to the z-direction center position of the separation channel 22.

このような実施形態によっても、拡大断面部240を通過する特定成分(A1c)の検出精度を高めることができる。また、基板1aには、分離流路22および光透過部24を構成するための溝を設ける必要がない。これにより、基板1aの製作を簡略化することができる。   Also according to such an embodiment, the detection accuracy of the specific component (A1c) that passes through the enlarged cross section 240 can be increased. Further, it is not necessary to provide grooves for configuring the separation flow path 22 and the light transmission part 24 in the substrate 1a. Thereby, manufacture of the board | substrate 1a can be simplified.

本発明に係る分析装置用マイクロチップは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る分析装置用マイクロチップの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The microchip for analyzer according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the microchip for analyzer according to the present invention can be varied in design in various ways.

A 電気泳動分析装置
B 試料容器
Lq 泳動液
S 試料
Nz 導入ノズル
11〜13 (電気泳動分析用)マイクロチップ
1a,1b 基板
21 導入槽
22 分離流路
22a,22b 溝
23 排出槽
24 光透過部
24a,24b 溝
240 拡大断面部
241,242 徐変部
240a,240b,241a,241b,242a,242b 溝
25 排出流路
25a,25b 溝
27 発光側凹部
271 外側凹部
272 内側凹部
273 透過面
28 受光側凹部
281 透過面
282 反射面
3 電圧印加手段
31 電源部
32 導入側電極
33 排出側電極
4 分析手段
41 発光部
42 受光部
43 光源部
44 検出部
A Electrophoresis analyzer B Sample container Lq Electrophoretic solution S Sample Nz Introducing nozzles 11 to 13 (for electrophoretic analysis) Microchip 1a, 1b Substrate 21 Introducing tank 22 Separation flow path 22a, 22b Groove 23 Discharge tank 24 Light transmitting part 24a , 24b Groove 240 Enlarged cross-sections 241, 242 Gradual change parts 240a, 240b, 241a, 241b, 242a, 242b Groove 25 Discharge flow path 25a, 25b Groove 27 Light emitting side concave part 271 Outer concave part 272 Inner concave part 273 Transmitting surface 28 Light receiving side concave part 281 Transmission surface 282 Reflection surface 3 Voltage application means 31 Power supply section 32 Introduction side electrode 33 Discharge side electrode 4 Analysis means 41 Light emitting section 42 Light receiving section 43 Light source section 44 Detection section

Claims (11)

分析対象である特定成分が第1の方向に移動しつつ他の成分から分離される分離流路と、
上記分離流路に対して上記第1の方向下流側に繋がっており、かつ上記第1の方向に対して直角である第2の方向における寸法および上記第1および第2の方向のいずれに対しても直角である第3の方向における寸法のいずれもが上記分離流路よりも大である拡大断面部を有し、かつ分析のための光が透過する光透過部と、
を備える、分析装置用マイクロチップ。
A separation channel in which a specific component to be analyzed is separated from other components while moving in a first direction;
With respect to the dimension in the second direction that is connected to the downstream side in the first direction with respect to the separation channel and is perpendicular to the first direction, and any of the first and second directions A light transmitting portion that has an enlarged cross-sectional portion in which all of the dimensions in the third direction that are even at right angles are larger than the separation channel, and that transmits light for analysis;
A microchip for an analytical device.
上記光透過部は、上記拡大断面部と上記分離流路との間に介在し、かつ上記第1の方向において上流側から下流側に向かうほど上記第2および第3の方向における寸法が大となる徐変部をさらに有する、請求項1に記載の分析装置用マイクロチップ。   The light transmission part is interposed between the enlarged cross-sectional part and the separation channel, and the dimension in the second and third directions increases as it goes from the upstream side to the downstream side in the first direction. The microchip for an analyzer according to claim 1, further comprising a gradually changing portion. 上記分離流路と上記拡大断面部とは、上記第2方向における寸法と上記第3方向における寸法との比が同一である、請求項1または2に記載の分析装置用マイクロチップ。   The microchip for an analyzer according to claim 1 or 2, wherein the separation channel and the enlarged cross section have the same ratio of the dimension in the second direction to the dimension in the third direction. 上記分離流路および上記拡大断面部の上記第2方向における寸法と上記第3方向における寸法との比は、いずれも0.8以上1.2以下である、請求項1ないし3のいずれかに記載の分析装置用マイクロチップ。   The ratio between the dimension in the second direction and the dimension in the third direction of the separation channel and the enlarged cross-sectional portion is 0.8 or more and 1.2 or less, respectively. The microchip for analyzers as described. 互いに貼り合わされた2つの基板を備えており、
上記分離流路および上記光透過部は、上記2つの基板に形成された溝によって構成されている、請求項1ないし4のいずれかに記載の分析装置用マイクロチップ。
It has two substrates bonded together,
The microchip for an analyzer according to any one of claims 1 to 4, wherein the separation channel and the light transmission part are configured by grooves formed in the two substrates.
上記分離流路と上記拡大断面部とは、上記第2および第3方向中心位置が一致している、請求項1ないし5のいずれかに記載の分析装置用マイクロチップ。   The microchip for an analyzer according to any one of claims 1 to 5, wherein the separation channel and the enlarged cross-sectional portion have the same center position in the second and third directions. 互いに貼り合わされた2つの基板を備えており、
上記光透過部は、上記2つの基板のいずれか一方のみに形成された溝によって構成されている、請求項1ないし4のいずれかに記載の分析装置用マイクロチップ。
It has two substrates bonded together,
The microchip for an analyzer according to any one of claims 1 to 4, wherein the light transmission part is configured by a groove formed in only one of the two substrates.
上記溝が形成された上記基板には、厚さ方向において上記光透過部と重なり、かつ上記光透過部を透過した光が入射する底面を有する受光側凹部が形成されている、請求項7に記載の分析装置用マイクロチップ。   The substrate on which the groove is formed is formed with a light-receiving side recess having a bottom surface on which light that has passed through the light transmitting portion is incident and overlaps the light transmitting portion in the thickness direction. The microchip for analyzers as described. 上記分離流路および上記光透過部の断面形状は、矩形状である、請求項1ないし8のいずれかに記載の分析装置用マイクロチップ。   The microchip for an analyzer according to any one of claims 1 to 8, wherein a cross-sectional shape of the separation channel and the light transmission part is a rectangular shape. 上記分離流路および上記光透過部の断面形状は、円形状である、請求項1ないし6のいずれかに記載の分析装置用マイクロチップ。   The microchip for an analyzer according to any one of claims 1 to 6, wherein cross-sectional shapes of the separation channel and the light transmission part are circular. キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行う分析装置に装てんされる、請求項1ないし10のいずれかに記載の分析装置用マイクロチップ。   The microchip for an analyzer according to any one of claims 1 to 10, wherein the microchip for an analyzer is mounted in an analyzer that performs analysis using capillary electrophoresis.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109387557A (en) * 2017-08-03 2019-02-26 爱科来株式会社 Analysis chip

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