(57)【要約】  ポンプ内での気泡に起因する送液の不具合を解消したマイクロチップ検査装置を得るために、マイクロチップ収容部と、マイクロチップの被検出部に対応して設けられた検出部と、マイクロチップの流路に駆動液を注入するマイクロポンプと、マイクロポンプに供給する駆動液を収容する駆動液タンクと、を有し、マイクロポンプより上流の駆動液の流路の一部が、気体吸収機能を有する素材で形成されているマイクロチップ検査装置とする。
2009060695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の混合、反応、検出が行われる流路の形成されたマイクロチップを収容するマイクロチップ収容部と、該マイクロチップ収容部に収容されたマイクロチップの被検出部に対応して設けられた検出部と、前記マイクロチップの流路に駆動液を注入するマイクロポンプと、該マイクロポンプに供給する駆動液を収容する駆動液タンクと、を有し、前記マイクロポンプより上流の前記駆動液の流路の一部が、気体吸収機能を有する素材で形成されていることを特徴とするマイクロチップ検査装置。
【請求項２】
前記気体吸収機能を有する素材に吸収される気体は、酸素であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項３】
前記気体吸収機能を有する素材は、鉄系の酸素吸収素材であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項４】
前記酸素吸収素材を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求の範囲第３項に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項５】
前記駆動液タンクが前記気体吸収機能を有する素材を用いて形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか一項に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項６】
前記マイクロポンプと前記駆動液タンクの間に中間袋を有し、前記中間袋が前記気体吸収機能を有する素材を用いて形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか一項に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項７】
前記気体吸収機能を有する素材は、少なくともアルミニウム層、酸素吸収層、シーラント層を有するフィルム状のものであることを特徴とする請求の範囲第５項又は第６項に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項８】
試料の混合、反応、検出が行われる流路の形成されたマイクロチップを収容するマイクロチップ収容部と、該マイクロチップ収容部に収容されたマイクロチップの被検出部に対応して設けられた検出部と、前記マイクロチップの流路に駆動液を注入するマイクロポンプと、該マイクロポンプに供給する駆動液を収容する駆動液タンクと、を有し、前記マイクロポンプより上流に酸素吸収剤添加部を配置したことを特徴とするマイクロチップ検査装置。
【請求項９】
前記酸素吸収剤添加部により添加される酸素吸収剤は、亜硫酸ナトリウムであることを特徴とする請求の範囲第８項に記載のマイクロチップ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップ検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、センサーなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが注目されている。これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）とも呼ばれ、マイクロチップといわれる部材に、試薬と試料（例えば、検査を受ける被験者の尿、唾液、血液を処理して抽出したＤＮＡ抽出溶液など）を合流させ、その反応を検出することにより試料の特性を調べるものである。【０００３】
マイクロチップは、樹脂材料やガラス材料からなる基体に、試薬や試料を流すことができる微細な流路と試薬を蓄える液溜部を設けており、さまざまなパターンが提案されている。【０００４】
そして、これらマイクロチップを用いて試料の特性を調べる際は、マイクロポンプなどで駆動液をマイクロチップの微細流路に送液し、マイクロチップ内に収容されている試薬や試料を押し出すことにより、試薬と試料とを反応させて被検出部に導き、検出を行う。被検出部では、例えば光学的な検出方法などによって目的物質の検出が行われる。【０００５】
このようなマイクロチップ検査装置として、例えば以下の特許文献１に記載のような検査装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１７０９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。そのためには、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望まれている。【０００７】
しかしながら、マイクロチップの微細流路に駆動液を送液するポンプ内で気泡が発生すると、マイクロポンプが正確な送液を行うことができなくなる問題がある。【０００８】
本発明は上記問題に鑑み、ポンプ内での気泡に起因する送液の不具合を解消したマイクロチップ検査装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、下記構成により解決される。【００１０】
１．試料の混合、反応、検出が行われる流路の形成されたマイクロチップを収容するマイクロチップ収容部と、該マイクロチップ収容部に収容されたマイクロチップの被検出部に対応して設けられた検出部と、前記マイクロチップの流路に駆動液を注入するマイクロポンプと、該マイクロポンプに供給する駆動液を収容する駆動液タンクと、を有し、前記マイクロポンプより上流の前記駆動液の流路の一部が、気体吸収機能を有する素材で形成されていることを特徴とするマイクロチップ検査装置。【００１１】
２．前記気体吸収機能を有する素材に吸収される気体は、酸素であることを特徴とする前記１．に記載のマイクロチップ検査装置。【００１２】
３．前記気体吸収機能を有する素材は、鉄系の酸素吸収素材であることを特徴とする前記１．又は２．に記載のマイクロチップ検査装置。【００１３】
４．前記酸素吸収素材を加熱する加熱手段を有することを特徴とする前記３．に記載のマイクロチップ検査装置。【００１４】
５．前記駆動液タンクが前記気体吸収機能を有する素材を用いて形成されていることを特徴とする前記１．乃至４．のいずれかに記載のマイクロチップ検査装置。【００１５】
６．前記マイクロポンプと前記駆動液タンクの間に中間袋を有し、前記中間袋が前記気体吸収機能を有する素材を用いて形成されていることを特徴とする前記１．乃至４．のいずれかに記載のマイクロチップ検査装置。【００１６】
７．前記気体吸収機能を有する素材は、少なくともアルミニウム層、酸素吸収層、シーラント層を有するフィルム状のものであることを特徴とする前記５．又は６．に記載のマイクロチップ検査装置。【００１７】
８．試料の混合、反応、検出が行われる流路の形成されたマイクロチップを収容するマイクロチップ収容部と、該マイクロチップ収容部に収容されたマイクロチップの被検出部に対応して設けられた検出部と、前記マイクロチップの流路に駆動液を注入するマイクロポンプと、該マイクロポンプに供給する駆動液を収容する駆動液タンクと、を有し、前記マイクロポンプより上流に酸素吸収剤添加部を配置したことを特徴とするマイクロチップ検査装置。【００１８】
９．前記酸素吸収剤添加部により添加される酸素吸収剤は、亜硫酸ナトリウムであることを特徴とする前記８．に記載のマイクロチップ検査装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ポンプ内の気泡の発生を抑制でき、気泡に起因する送液の不具合を解消したマイクロチップ検査装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係るマイクロチップ検査装置の一例を示す断面図である。
【図２】鉄粉系酸素吸収剤を使用したフィルムの層構成の一例を示す断面模式図である。
【図３】鉄粉系酸素吸収剤を使用した容器で形成された駆動液タンク、中間袋を加熱する加熱部を有するマイクロチップ検査装置の断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係るマイクロチップ検査装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  マイクロチップ検査装置
２  ポンプカートリッジ
３  マイクロチップ
４  マイクロチップ挿入口
５  駆動液タンク
６  タンク装着台
７  ジョイント部
８  電磁弁
９  中間袋
１０  フィルター部
１１  マイクロポンプ
１２  中間流路部材
１３  ベース基材
１４  中継基板
６０  接続部
６１  酸素吸収剤添加部
Ｃ１  第１ジョイント部
Ｃ２  第２ジョイント部
Ｃ３  コネクタ部
Ｄ１  電源部
Ｔ１  チューブ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るマイクロチップ検査装置の一例を示す断面図である。【００２４】
同図において、１はマイクロチップ検査装置本体であり、マイクロチップ３が装置本体１のマイクロチップ挿入口４から、矢印Ａの方向に着脱可能になっている。さらに、ポンプカートリッジ２は、装置本体１の奥側上部に装着されるように構成され、装置本体１とポンプカートリッジ２は第１ジョイント部Ｃ１によって液の漏洩がないように接続されている。また装置本体１は、装置の各部に電力を供給するための電源部Ｄ１を有しており、ポンプカートリッジ２は、装置本体１に装着した際に電源部Ｄ１と電気的に接続されるコネクタ部Ｃ３を介して電源部Ｄ１から電力が供給される。【００２５】
また、マイクロチップ３内の検体と試薬との反応状態等を検出するための、例えば光発光部４１と光受光部４２等からなる検出部４０を備えている。【００２６】
（ポンプカートリッジ）
次にポンプカートリッジ２の詳細について説明する。【００２７】
ポンプカートリッジ２には、駆動液を収容する駆動液タンク５と、駆動液タンク５を載せるタンク装着台６と、駆動液タンク５と接続して駆動液を後工程に送液するためのジョイント部７を有している。また、送液された液を制御する電磁弁８、送液された液を一旦貯蔵する伸縮可能な中間袋９、液内にある不純物を取り除くフィルター部１０、駆動液を送液する液駆動用ポンプ１１（マイクロポンプ１１という）、駆動液をマイクロチップ３に送液するための中間流路部材１２がある。さらに、マイクロポンプ１１を取り付けるベース基材１３と、コネクターＣ３から供給される電気をポンプカートリッジ２の各部に供給する中継基板１４を主な構成としている。ポンプカートリッジ２は、駆動液タンク５からマイクロポンプ１１を経由して中間流路部材１２に至るまで流路内に駆動液が予め満たされており、この状態で交換が行われるようになっている。【００２８】
本実施の形態では、駆動液タンク５をポンプカートリッジ２の上部に配置して、駆動液タンク５から送液される駆動液が、重力の作用により流れ出るようにしてある。そして、駆動液タンク５を交換するときは、蓋Ｆを開いて矢印Ｂの方向に着脱することによって行うことができる。さらに駆動液タンク５は、図１に示すように傾けて載置され、駆動液タンク５の液出口が最も低い位置になるようしている。【００２９】
また、駆動液タンク５を着脱可能とするために、本実施の形態では駆動液タンク５側にメスジョイント、タンク装着台６側にオスジョイントを設けている。オス、メス一対のジョイントは、抜脱する際は駆動液が漏洩しない構成としたジョイントを使用している。また駆動液の粘性が１〜１０ｍＰａ・ｓ（環境温度２５℃のとき）の範囲のものであれば、駆動液タンク５側の液出口部にゴムなどの弾性部材を設け、タンク装着台６側に例えば注射針のような細い針を設けて、着脱可能なようにしてもよい（参考特許文献特開２００５−１１１８７号公報）。【００３０】
電磁弁８は、駆動液タンク５とマイクロポンプ１１を繋ぐ流路の途中で駆動液タンク５より低く、マイクロポンプ１１より高い位置に配置されている。また、伸縮可能な中間袋９の近傍には、その液量を検知する液量検知センサＳ１が設けられ、中間袋９に駆動液が送液されると共に袋が膨らんでくる位置を検知する。電磁弁８は、液量検知センサＳ１のＯＮ／ＯＦＦ信号により弁の開閉を行い、チューブから送液される駆動液の通過量をＯＮ／ＯＦＦ制御する。【００３１】
また、中間袋９内の水位位置ｈ１と、マイクロチップ３の駆動液流入口部の位置ｈ２との差Δｈ＝（ｈ１−ｈ２）は静水圧と呼ばれ、中間袋９の取付位置を上下に移動することによりマイクロチップ３に流入する駆動液を制御している。【００３２】
なお、駆動液タンク５内の駆動液の残量を検知するために、タンク装着台６に液残量検知センサＳ２を設けている。液残量検知センサＳ２は、重さを信号情報として発信するロードセルなどが使われる。ロードセルからの信号情報は、装置本体１が有する制御部に一旦入力されその信号によって、図示しないが装置本体１の表示部に液残量を表示したり、あるいは警告ブザーを鳴らして、駆動液タンク内の駆動液の残量をユーザ（担当者）に知らせる。【００３３】
駆動液タンク５や中間袋９は、例えば鉄粉系酸素吸収剤を使用した成形容器や、鉄粉系酸素吸収剤を使用したフィルムで容器を構成されていることが好ましい。【００３４】
図２は、鉄粉系酸素吸収剤を使用したフィルムの層構成の一例を示す断面模式図である。【００３５】
同図に示すように、鉄粉系酸素吸収剤を使用したフィルム断面は、容器外側より、外装２１、バリア層２２、酸素吸収層２３、シーラント層２４で構成されている。外装２１は、例えばナイロンやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等で形成されている。バリア層２２は、例えばアルミ箔等で形成されている。酸素吸収層２３は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）やＰＥ（ポリエチレン）に鉄系酸素吸収剤を含有させて形成された層である。シーラント層２４は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）やＰＥ（ポリエチレン）で形成された層である。このような構成のフィルムで駆動液タンク５や中間袋９を形成することができる。【００３６】
また、バリア層２２にアルミ箔を用いることで、容器外部とのバリア性を大幅に向上させることができる。また、シーラント層２４を有していることで簡易に、密閉や他素材との溶着が可能とすることができる。【００３７】
また、駆動液と接触する壁面が鉄系の酸素吸収機能を有する素材で形成された容器や流路を用いる場合、該酸素吸収機能部近傍にある駆動液を加熱する加熱部を備えていることが好ましい。加熱部を設けることにより、該鉄系の酸素吸収機能を有する素材の酸素吸収速度を速めることができる。【００３８】
図３は、鉄粉系酸素吸収剤を使用した容器で形成された駆動液タンク５、中間袋９を加熱する加熱部を有するマイクロチップ検査装置の断面図である。【００３９】
同図に示すように、駆動液タンク５の底面側にヒータ２５、中間袋９の側面にヒータ２９が配置されている。このヒータにより、例えば、駆動液を４０℃以上に加熱することにより酸素吸収速度を速めることができる。【００４０】
なお、図３においては、駆動液タンク５と中間袋９が、鉄粉系酸素吸収剤を使用した容器で形成されている例を示したが、いずれか一方が鉄粉系酸素吸収剤を使用した容器で形成されているものでもよい。【００４１】
図１に戻り、マイクロポンプ１１について説明する。【００４２】
マイクロポンプ１１は、ポンプ室５２、ポンプ室５２の容積を変化させる圧電素子５１、ポンプ室５２の中間流路部材１２側に位置する第１絞り流路５３、ポンプ室５２のフィルタ部１０側に位置する第２絞り流路５４、等から構成され、ポンプカートリッジ内に平置されている。第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４は絞られた狭い流路となっており、また、第１絞り流路５３は第２絞り流路５４よりも長い流路となっている。【００４３】
駆動液を順方向（中間流路部材１２に向かう方向）に送液する場合には、まず、ポンプ室５２の容積を急激に減少させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、短い絞り流路である第２絞り流路５４において乱流が発生し、第２絞り流路５４における流路抵抗が長い絞り流路である第１絞り流路５３に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室５２内の駆動液１１は、第１絞り流路５３の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室５２の容積を緩やかに増加させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、ポンプ室５２内の容積増加に伴って駆動液が第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４から流れ込む。このとき、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて長さが短いので、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて流路抵抗が小さくなり、ポンプ室５２内には第２絞り流路５４の方から支配的に駆動液が流入する。以上の動作を圧電素子５１が繰り返すことにより、駆動液が順方向に送液されることになる。【００４４】
一方、駆動液を逆方向（フィルタ部１０に向かう方向）に送液する場合には、まず、ポンプ室５２の容積を緩やかに減少させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて長さが短いので、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて流路抵抗が小さくなる。これにより、ポンプ室５２内の駆動液は、第２絞り流路５４の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室５２の容積を急激に増加させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、ポンプ室５２内の容積増加に伴って駆動液が第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４から流れ込む。このとき、短い絞り流路である第２絞り流路５４において乱流が発生し、第２絞り流路５４における流路抵抗が長い絞り流路である第１絞り流路５３に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室５２内には第１絞り流路５３の方から支配的に駆動液が流入する。以上の動作を圧電素子５１が繰り返すことにより、駆動液が逆方向に送液されることになる。【００４５】
このように、マイクロポンプより上流の駆動液の流路の一部が、気体吸収機能を有する素材で形成されていることで、ポンプに送液する前に駆動液内に溶存する気体を吸収することができ、ポンプ内での気泡に起因する送液の不具合を解消したマイクロチップ検査装置を得ることができる。【００４６】
更に、駆動液が貯められる駆動液タンク５及び中間袋９の少なくとも一方を、酸素吸収機能を有する素材を用いて形成することで、駆動液と接する表面積を大きくすることができ、大きな酸素吸収効果を得ることができ、ポンプ内での気泡に起因する送液の不具合を解消したマイクロチップ検査装置を得ることができる。【００４７】
なお、駆動液タンク５及び中間袋９の少なくとも一方が、酸素吸収機能を有する素材を用いて形成された例で説明したが、これに限るものでなく、駆動液が流れるチューブＴ１が酸素吸収機能を有する素材を用いて形成されたものであってもよい。【００４８】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係るマイクロチップ検査装置を示す断面図である。同図は、図１に示すマイクロチップ検査装置と異なる部分についてのみ説明する。【００４９】
図４に示すマイクロチップ検査装置には、図示の如く、マイクロポンプ１１より上流の、マイクロポンプ１１とチューブＴ１との接続部６０に、酸素吸収剤添加部６１が配置されている。この酸素吸収剤添加部６１は接続部６０において、例えば、酸素吸収剤である亜硫酸ナトリウムを適宜添加し、駆動液中に溶存した酸素を除去するようになっている。【００５０】
このように、マイクロポンプ１１より上流に酸素吸収剤添加部６１を配置することにより、ポンプに送液する前に駆動液内に溶存する気体を除去することができ、ポンプ内での気泡に起因する送液の不具合を解消したマイクロチップ検査装置を得ることができる。【００５１】
なお、本明細書で言う流路とは、駆動液を貯蔵する駆動液タンクを含み、該駆動液タンクからマイクロポンプ１１までの駆動液が存在又は流れる領域をいうものである。
【図１】
2009060695.tif 000003
【図２】
2009060695.tif 000004
【図３】
2009060695.tif 000005
【図４】
2009060695.tif 000006
【国際調査報告】
2009060695.tif 000007
2009060695.tif 000008