JP4185904B2 - 液体搬送基板、分析システム、分析方法 - Google Patents
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Description
一つ目の方式は,複数の電極を有した二つの対向する基板間に搬送する液体を挟みこみ,二つの対向する板の表面に沿って配置された電極に電圧を印加することで,液体を駆動する方式(例えば[特許文献1])である。通常,片方の基板上に液体を搬送させる液体流通路に沿って多数の電極が配置され,もう一方の基板上に一面にグランドに繋がれた一つの電極を備える。液体がいくつかの電極にまたがって静置している状態で液体下部の電極の一つに電圧を印加すると,電気毛管現象(例えば[特許文献2])により電圧を印加した電極上の液体の濡れ性が良くなり,最終的にその電圧を印加した電極の真上にその液体が移動する。これを繰り返し搬送する。
装置構成を図3に示す。装置は試料ディスクユニット100,搬送基板ユニット200,光学ユニット300,廃液ユニット400から構成されている。試料は試料ディスクユニット100内のピペッタ101により試料ディスクユニット100から搬送基板ユニット200内に分注され,搬送基板ユニット200内で基板に配置された電極に順次電圧を印加することにより搬送され,光学ユニット300により検出後,廃液ユニット400内のシッパー401により搬送基板ユニット200内から廃液タンク402に排出される。
ピペッタ101は上下方向と支柱を中心とした円周方向に移動し,試料ディスク102と前処理ディスク104の回転移動と合わせて,容器103内の試料1を吸引し,前処理容器105内へ吐出,また,前処理容器105から吸引し,搬送基板ユニット200内に第一の液体として試薬1を吐出する。
図10は光学ユニット300の構成及び搬送基板ユニット200内の測定部206の鉛直方向の断面図である。光学ユニット300内には光源301,照射光ファイバ302,集光光ファイバ303,測定器304,照射レンズ306,集光レンズ307からなる検出系が配置されている。測定部206では上側基板,下側基板ともに,断熱材210,ヒーター211に光が通過できるような透過窓228として穴があいている。光源301より出射した光305は照射光ファイバ302と照射レンズ306を通して透過穴228に照射される。上側基板に照射された光は,上側基板202,上側電極213,絶縁膜214,撥水膜215を通過後,測定部電極219上の試料1を通過し,撥水膜215,絶縁膜214,測定部電極219,下側基板201を通過する。下側基板の透過穴228から出た光は集光レンズ307により集光され,集光光ファイバ303を通って測定器304に送られる。測定器304内に入ってきた光はグレーティングにより分光され,波長成分ごとにホトダイオードで受光される。
装置構成を図11に示す。装置は試料ディスクユニット100,搬送基板ユニット200,光学ユニット300,廃液ユニット400,試薬供給ユニット500から構成される。試薬供給ユニット500は第一試薬ディスペンサ501,第二試薬ディスペンサ502からなる。これらのディスペンサより吐出される試薬はそれぞれ別々のタイミングで試料と混合する。第一試薬を第一試薬ディスペンサ501に内蔵もしくは繋がれる試薬収容部に,第二試薬を第二試薬ディスペンサ502にに内蔵もしくは繋がれる試薬収容部に各々収めている。
試料ディスクユニット100の装置構成は実施例1と同じである。試薬は,第一化学薬品社製ピュアオートS LDを用いた。
3を混合するため,複数の第一混合部電極223を配置した。試料1が第一試薬混合部221に搬
送されたときに合わせて第一試薬503を搬送し,第一反応液2とし,第一混合部電極223上
で何回か往復させることで混合する。第一の液体は複数の電極に接していたほうが搬送が
容易となるため,電極の大きさはそれぞれの搬送する液体の大きさに合わせて,寸法を調
整した。本実施例では二枚の基板間の距離を0.5mmであるので,液体が基板間に円柱状
に存在すると仮定すると,10μLの液体の基板との接触面は半径約2.5mmの円となる。この
とき,電極を一辺3.5mmの正方形,隣合う電極の間隔を100μmとすると,液体は複数の電
極に接することができる。本実施例では試料1μL,第一試薬10μLであるため,試料1を
搬送するための下側電極212cは1mm角,第一試薬503を搬送するための下側電極212dは3.5m
m角,第一反応液2を搬送するための下側電極212aは2.9mm角とした。すなわち、試料の体
積が試薬や反応液等の体積よりも小さいことに対応して、試料を搬送するための電極を試
薬や反応液等を搬送するための電極よりも小さいものとした。
と同様に第一反応液2と第二試薬504を混合するため,複数の第二混合部電極224を配置し
,第二反応液3を第二混合部電極224上で何回か往復させることで混合する。また搬送を容
易にするために,電極の大きさはそれぞれの搬送する液体の大きさに合わせて,寸法を調
整している。本実施例では,第二試薬504の液量は5μLであり,搬送するための下側電極2
12eは1.6mm角,第二反応液3を搬送するための下側電極212bは3.2mm角とした。すなわち、
試料を搬送するための電極を、反応液等を搬送するための電極よりも小さいものとした。
本実施例では試薬との混合と搬送を順次行うことで,生化学分析の検査項目の一つである乳酸脱水素酵素量を測定する。試料は10秒おきに導入し,最初の測定部206に到達するまで1分,最初の測定部206から最後の測定部206まで10分,最後の測定部206から排出部204まで1分,合計12分要する。しかし試料を連続的に処理することにより40回の分析に必要な時間は40(回)×10(秒)+12(分)=400(秒)+12(分)≒18.6(分)となる。このように,本実施例では連続して順次分析の処理することによって短時間で多数の測定を終えることができる。
試料は3秒おきに導入し,最初の測定部206に到達するまで1分,最初の測定部206から最後の測定部206まで10分,最後の測定部206から排出部204まで1分,合計12分要する。各液体流通路で40回の分析に必要な時間は40(回)×10(秒)+12(分)=400(秒)+12(分)≒18.6(分)であった。本実施例では液体流通路を3つ並べ,並列に処理したため,120回の分析を行えた。実施例2よりも3倍ハイスループットに分析することができる。
装置構成と操作手順は,実施例1と同等であり,搬送基板ユニット200内の測定部206の構成のみ異なる。図26に本実施例の測定部206の構成を示す。光源301から出射したレーザー光308をダイクロイックミラー309で反射させ,顕微鏡用レンズ310を通して搬送基板ユニット200内の測定部電極219上の試料1に照射する。レーザー光源はCoherent社製Sapphire488-20を用いている。試料にはFAM標識のDNAを使用した。ダイクロイックミラーは520nm以下の光は反射し,520nm以上の光は透過するものを用いている。レーザー光308は安全のためレーザーストッパ312に照射させ,外部に漏れないようにしている。液体からの発光蛍光311は顕微鏡用レンズ310で集光し,ダイクロイックミラーを透過し,測定部304のホトダイオードで受光し,解析用PCで解析する。操作手順は実施例1と同等である。
本実施例では測定部は一箇所としたが,レーザー光308をハーフミラーなどで分けることにより複数箇所にレーザーを照射しの蛍光発光を観測することも可能である。
以上に記載した実施例に対応する構成として,本発明は以下の構成とすることも可能である。
Claims (13)
- 第1の基板と、
前記第1の基板に設けられた、液体を導入する導入部と、
前記第1の基板に設けられた、前記液体を排出する排出部と、
前記第1の基板に設けられた複数の電極と、
前記複数の電極の少なくとも一部に電圧を印加する導電手段を有し、
前記複数の電極は、前記導電手段により印加された電圧により液体が搬送される液体流通路と測定部とを形成するものであり、
前記液体流通路は前記導入部と前記排出部との間に位置し、前記測定部は前記液体流通路の少なくとも一部に位置し、前記液体流通路は、各々少なくとも一部に前記測定部を有する複数の分路と、前記導入部と前記複数の分路との間に設けられた液体分配流通路と、前記複数の分路と前記排出部との間に設けられた液体合流流通路とを有し、
前記排出部は排出部電極を有し、前記液体流通路の前記排出部近傍の一部及び/又は前記排出部が、水平方向に対して山型に傾斜していることを特徴とする液体搬送基板。 - 第2の基板と、
前記第2の基板に設けられた電極層とをさらに有し、
前記複数の電極と前記電極層とは対面することを特徴とする請求項1に記載の液体搬送基板。 - 前記液体流通路は、前記導入部から前記測定部までの第1通路と、前記測定部から前記排出部までの第2通路とを有し、前記第1通路と前記第2通路とは重ならないことを特徴とする請求項1の液体搬送基板。
- 前記液体は、生体物質、前記生体物質と反応する化学物質、及び校正物質の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の液体搬送基板。
- 前記測定部を複数有することを特徴とする請求項1に記載の液体搬送基板。
- 前記液体流通路に、複数の前記液体を混合するための混合部を有することを特徴とする請求項1に記載の液体搬送基板。
- 第1の液体を収める容器と、前記第1の液体を吸引及び吐出するピペットとを具備する第1のユニットと、
前記ピペットから吐出された前記第1の液体を導入する第1の液体導入部と、前記第1の液体を導出する排出部と、複数の電極を備えてかつ前記第1の液体導入部と前記排出部とをつなぐ液体流通路と、前記液体流通路の少なくとも一部に設けられた測定部と、前記電極に電圧を印加する電圧印加手段を具備する第2のユニットと、
前記測定部に対応する検出系を具備する第3のユニットと、
前記排出部から液体を吸引する吸引部と、吸引された液体を収める廃液部とを具備する第4のユニットとを有し、
前記電圧印加手段は、前記第1の液体を前記液体流通路で搬送させるように前記電極に前記電圧を印加し、前記検出系は前記測定部に搬送された前記第1の液体についての検出を行い、前記液体流通路は、各々少なくとも一部に前記測定部を有する複数の分路と、前記導入部と前記複数の分路との間に設けられた液体分配流通路と、前記複数の分路と前記排出部との間に設けられた液体合流流通路とを有し、
前記排出部は排出部電極を有し、前記液体流通路の前記排出部近傍の一部及び/又は前記排出部が、水平方向に対して山型に傾斜していることを特徴とする分析システム。 - 前記第2のユニットは、前記複数の電極を設置された第1の基板と、電極層を設置された第2の基板とを有し、前記第1の基板上、若しくは、前記第1の基板と前記第2の基板との間にはフルオロカーボン系オイルが配置され、前記第1の基板は、鉛直方向において前記第2の基板の上方に設置されることを特徴とする請求項7に記載の分析システム。
- 前記第2のユニットは、発光ダイオードを光源として有することを特徴とする請求項7に記載の分析システム。
- 前記各々少なくとも一部に前記測定部を有する複数の分路は、分析の項目ごとに配置されることを特徴とする請求項1記載の液体搬送基板。
- 前記各々少なくとも一部に前記測定部を有する複数の分路は、分析の項目ごとに配置されることを特徴とする請求項7記載の分析システム。
- 前記導電手段は、前記複数の分路上の前記液体の運搬速度が、前記液体分配流通路上の前記液体の運搬速度、及び、前記液体合流流通路上の前記液体の運搬速度と異なるように前記複数の電極に電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の液体搬送基板。
- 前記電圧印加手段は、前記複数の分路上の前記第1の液体の運搬速度が、前記液体分配流通路上の前記第1の液体の運搬速度、及び、前記液体合流流通路上の前記第1の液体の運搬速度と異なるように前記複数の電極に電圧を印加することを特徴とする請求項7に記載の分析システム。
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