(57)【要約】【課題】  マイクロポンプユニットと検査チップとを密着させ、駆動液を検査チップ内に取り入れる際、気泡の混入していない駆動液を確実に検査チップ内に取り込み、所望の検査を正確に行うことのできるマイクロ総合分析システムを提供すること。【解決手段】  マイクロポンプユニットが、検査チップに液送される駆動液の脱泡を行う脱泡機構を備えることにより、気泡の混入していない駆動液を確実に検査チップ内に取り込み、所望の検査を正確に行うことのできるマイクロ総合分析システムを提供することができる。【選択図】  図２
2006266925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体または該検体を流路内で処理した処理液に含まれる測定対象の生体物質と、
試薬収容部に収容された試薬とを、
反応部位を構成する流路へ送液して合流させ、
これらを反応させた後、得られた反応生成物質もしくはその処理物質を、
検出部位を構成する流路へ送液して測定する一連の微細流路が設けられるとともに、
マイクロポンプに連通させるための流路開口を有するポンプ接続部が設けられた検査チップと、
システム本体と、を備え、
前記システム本体は、
ベース本体と、
複数のマイクロポンプと、
検査チップに連通させるための流路開口を有するチップ接続部と、が設けられ、
前記ベース本体内に配置されたマイクロポンプユニットと、を備え、
検査チップの前記ポンプ接続部とマイクロポンプユニットの前記チップ接続部とを液密に密着させた状態で検査チップをベース本体内に装着した後、該検査チップにおける生体物質と試薬との反応およびその検出を自動的に行うマイクロ総合分析システムであって、
前記マイクロポンプユニットが、
前記検査チップに液送される駆動液の脱泡を行う脱泡機構を備えることを特徴とするマイクロ総合分析システム。
【請求項２】
前記脱泡機構が、
超音波脱泡装置であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ総合分析システム。
【請求項３】
前記脱泡機構が、
減圧脱泡装置であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ総合分析システム。
【請求項４】
前記システム本体は、
前記検査チップの微細流路内において生体物質と試薬とを反応させた後、
検出部位を構成する流路においてその検出を光学的に行う検出装置と、
前記マイクロポンプによる送液を制御するポンプ制御装置と、
前記検査チップの所定部位における温度を制御する温度制御装置と、を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロ総合分析システム。
【請求項５】
前記マイクロポンプが、
流路抵抗が差圧に応じて変化する第１流路と、
差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合が第１流路よりも小さい第２流路と、
第１流路および第２流路に接続された加圧室と、
該加圧室の内部圧力を変化させるアクチュエータと、
を備えたマイクロポンプであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマイクロ総合分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体中に含まれる生体物質と試薬との混合、反応、および該反応の検出が行われる一連の微細流路が形成された検査チップをシステム本体に装着し、マイクロポンプユニットにより検査チップの微細流路における送液を行いながら、該検査チップにおける生体物質と試薬との混合、反応、および該反応の検出を自動的に行うマイクロ総合分析システムに関する。
【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開発されている。
【０００３】
これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオリアクタ、ラブ・オン・チップ（Ｌａｂ−оｎ−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。
【０００４】
とりわけ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としてのマイクロリアクタは、コスト、必要試料量、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効果は絶大である。
【０００５】
このように臨床検査を始めとする各種検査を行う現場では、場所を選ばず迅速に結果を出すチップタイプのマイクロリアクタにおける測定においても、その定量性、解析の精度などが重要視される。
【０００６】
また、マイクロリアクタはそのサイズ、形態の点から厳しい制約があるため、シンプルな構成かつ高い信頼性を有する送液システムを確立することが課題となる。
本発明者らは、遺伝子増幅反応およびその検出に好適なマイクロ総合分析システムを既に提案している（特許文献１〜６）。
【０００７】
また、精度が高く、信頼性に優れるマイクロ流体制御素子に好適なマイクロポンプシステムを本発明者らはすでに提案している（特許文献７および特許文献８）。
【特許文献１】特願２００４−１３８９５９号
【特許文献２】特願２００４−１６９９１２号
【特許文献３】特願２００４−３１０７４４号
【特許文献４】特願２００４−３１２３１３号
【特許文献５】特願２００４−３１２３１４号
【特許文献６】特願２００４−３１２３１５号
【特許文献７】特開２００１−３２２０９９号公報
【特許文献８】特開２００４−１０８２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のようなマイクロ総合分析システムでは、マイクロポンプによって検査チップの微細流路内における試薬等の送液を、駆動液を検査チップ内に取り込むことにより行っている。
【０００９】
具体的には、特許文献７、８に開示された構成を有するピエゾ素子を用いたピエゾポンプなどをチップに複数設けたマイクロポンプユニットと、検査チップとを、例えば互いの流路開口が合致するようにマイクロポンプユニットのチップ面と検査チップのチップ面とを密着させることによって、ポンプ側の流路と検査チップ側の流路とを連通させている。
【００１０】
さらにポンプに接続されたアクチュエータの働きにより、駆動液を検査チップへと液送することができる。
しかしながら、マイクロポンプとして用いられるこのようなポンプは、ポンプ内に気泡が混入していると正確に駆動液などの液体を送り出すことが出来ない場合がある。
【００１１】
特にピエゾポンプは、ポンプの駆動電圧および周波数を変えることにより、液体の液送方向、送液速度を制御しているため、液体に気泡が混入していると、この気泡が流路内でダンパーの役目をしてしまい、周波数による振動が確実に液体に伝わらなくなってしまう。
【００１２】
このような問題は、定量性、解析の制度などが重要視されるマイクロリアクタでの測定においては、特に回避すべき重要な課題である。
本発明は、このような現状に鑑み、マイクロポンプユニットと検査チップとを密着させ、駆動液を検査チップ内に取り入れる際、気泡の混入していない駆動液を確実に検査チップ内に取り込み、所望の検査を正確に行うことのできるマイクロ総合分析システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明のマイクロ総合分析システムは、
検体または該検体を流路内で処理した処理液に含まれる測定対象の生体物質と、
試薬収容部に収容された試薬とを、
反応部位を構成する流路へ送液して合流させ、
これらを反応させた後、得られた反応生成物質もしくはその処理物質を、
検出部位を構成する流路へ送液して測定する一連の微細流路が設けられるとともに、
マイクロポンプに連通させるための流路開口を有するポンプ接続部が設けられた検査チップと、
システム本体と、を備え、
前記システム本体は、
ベース本体と、
複数のマイクロポンプと、
検査チップに連通させるための流路開口を有するチップ接続部と、が設けられ、
前記ベース本体内に配置されたマイクロポンプユニットと、を備え、
検査チップの前記ポンプ接続部とマイクロポンプユニットの前記チップ接続部とを液密に密着させた状態で検査チップをベース本体内に装着した後、該検査チップにおける生体物質と試薬との反応およびその検出を自動的に行うマイクロ総合分析システムであって、
前記マイクロポンプユニットが、
前記検査チップに液送される駆動液の脱泡を行う脱泡機構を備えることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することによって、駆動液内の気泡を確実に除去するとともに、気泡の発生を抑えることができる。
さらに、駆動液内に気泡が混入しないため、確実にマイクロポンプが起動し、精度良く駆動液を検査チップの流路へ送り込み、所望の検査を正確に行うことができる。
【００１５】
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記脱泡機構が、
超音波脱泡装置であることを特徴とする。
【００１６】
このように脱泡機構が超音波脱泡装置であれば、駆動液などの液体中の気泡を超音波によって確実に除去することができるため、確実にマイクロポンプが起動し、精度良く駆動液を検査チップの流路へ送り込むことができる。
【００１７】
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記脱泡機構が、
減圧脱泡装置であることを特徴とする。
【００１８】
このように脱泡機構が減圧脱泡機構であれば、駆動液などの液体中の気泡を減圧によって確実に除去することができるため、確実にマイクロポンプが起動し、精度良く駆動液を検査チップの流路へ送り込み、所望の検査を正確に行うことができる。
【００１９】
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記システム本体は、
前記検査チップの微細流路内において生体物質と試薬とを反応させた後、
検出部位を構成する流路においてその検出を光学的に行う検出装置と、
前記マイクロポンプによる送液を制御するポンプ制御装置と、
前記検査チップの所定部位における温度を制御する温度制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
このように構成することによって、システム本体内で確実に検体に対する所望の検査を行うことができる。
また、本発明のマイクロ総合分析システムは、
前記マイクロポンプが、
流路抵抗が差圧に応じて変化する第１流路と、
差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合が第１流路よりも小さい第２流路と、
第１流路および第２流路に接続された加圧室と、
該加圧室の内部圧力を変化させるアクチュエータと、
を備えたマイクロポンプであることを特徴とする。
【００２１】
このように構成することによって、確実に駆動液を検査チップ内に取り入れることができる。
このため、システム本体内で確実に検体に対する所望の検査を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、マイクロポンプユニットと検査チップとを密着させ、駆動液を検査チップ内に取り入れる際、気泡の混入していない駆動液を確実に検査チップ内に取り込み、所望の検査を正確に行うことのできるマイクロ総合分析システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明のマイクロ総合分析システムの実施例を示した概略斜視図、図２は、図１のマイクロ総合分析システムのベース本体に検査チップを装着した状態を示したベース本体内部の概略図、図３は、図１のマイクロ総合分析システムの検査チップを示した概略斜視図、図４は、本発明の他の実施例のマイクロ総合分析システムのベース本体に検査チ
ップを装着した状態を示したベース本体内部の概略図である。
【００２４】
図１に示したマイクロ総合分析システム１０は、ベース本体１２の内部にマイクロポンプユニット２６、ポンプ制御装置２８、温度制御装置３８、検出装置４４などが収納されたシステム本体と、検査チップ５０とから構成されている。
＜検査チップ＞
検査チップ５０は図３に概略を示したように、検体５４を収容する検体収容部５２と、予め試薬５８が封入された試薬収容部５６と、これらの検体収容部５２および試薬収容部５６から下流側へ続く流路６０を備えている。
【００２５】
検査チップ５０の流路６０には、弁部等が適宜の位置に配置され、例えば送液量の定量、各液体の混合などの制御がなされている。
そして、検査チップ５０の流路６０の途中には、図２に示したマイクロポンプと接続するためのポンプ接続部６４が設けられている。
【００２６】
このような検査チップ５０は、プラスチック樹脂、ガラス、シリコン、セラミックスなどの１以上の部材を適宜組み合わせて作製される一枚のチップである。
好ましくは、検査チップ５０の微細流路および躯体は、加工が容易であり安価であり、焼却廃棄が容易なプラスチック樹脂で形成される。
【００２７】
例えばポリスチレン樹脂は、成型性に優れ、ストレプトアビジンなどを吸着する傾向が強く、微細流路上に検出部位を容易に形成することができる。
微細流路は、幅および深さが例えば約１０μｍ〜数百μｍに形成される。
【００２８】
また、蛍光物質または呈色反応の生成物などを光学的に検出するために、検査チップ５０の表面のうち少なくとも微細流路の検出部位を覆う検出部分は透明である部材であり、好ましくは透明なプラスチックとなっていることが必要である。
【００２９】
典型的には、最上流部に位置する複数の試薬収容部５６に収容された各試薬５８が下流側の流路６０で混合され、混合試薬が下流の分析流路に送液される。
分析流路において、検体５４と混合試薬とがＹ字流路などから合流して混合され、昇温等により反応が開始され、流路に設けられた検出部位において反応が検出される。
【００３０】
本発明のマイクロ総合分析システム１０は、特に遺伝子または核酸の検査に好適に用いることができる。
その場合、検査チップ５０の微細流路はＰＣＲ増幅に適した構成とされるが、遺伝子検査以外の生体物質についても基本的な流路構成はほぼ同一になるといえる。
【００３１】
通常は検体前処理部、試薬類、プローブ類を変更すればよく、その場合、送液エレメントの配置、数などは変化するであろう。
当業者であれば、例えばイムノアッセイ法のために必要な試薬類などを検査チップ５０に搭載し、若干の流路エレメントの変更、仕様の変更を含む修正を施すことにより、分析の種類を容易に変更することができる。
【００３２】
ここにいう遺伝子以外の生体物質とは、各種の代謝物質、ホルモン、タンパク質（酵素、抗原なども含む）などをいう。
検査チップ５０の好ましい一態様では、一つのチップ内において、検体もしくは検体から抽出したアナライト物質（例えばＤＮＡ）が注入される検体収容部と、
検体の前処理を行う検体前処理部と、
プローブ結合反応、検出反応（遺伝子増幅反応または抗原抗体反応なども含む）などに
用いる試薬が収容される試薬収容部と、
ポジティブコントロールが収容されるポジティブコントロール収容部と、
ネガティブコントロールが収容されるネガティブコントロール収容部と、
プローブ（例えば、遺伝子増幅反応により増幅された検出対象の遺伝子にハイブリダイズさせるプローブ）が収容されるプローブ収容部と、
これらの各収容部に連通する微細流路と、
前記各収容部および流路内の液体を送液する別途のマイクロポンプに接続可能なポンプ接続部６４と、が設けられている。
【００３３】
この検査チップ５０には、ポンプ接続部６４を介してマイクロポンプが接続され、検体収容部５２に収容された検体５４もしくは検体５４から抽出した生体物質（例えばＤＮＡまたはそれ以外の生体物質）と、試薬収容部５６に収容された試薬５８とを流路６０へ送液し、微細流路の反応部位、例えば遺伝子増幅反応（タンパク質の場合、抗原抗体反応など）の部位で混合して反応させた後、その下流側流路にある検出部へ、この反応液を処理した処理液６２と、プローブ収容部に収容されたプローブとを送液し、流路内で混合してプローブと結合（またはハイブリダイゼーション）させ、この反応生成物に基づいて生体物質の検出を行う。
【００３４】
また、ポジティブコントロール収容部に収容されたポジティブコントロールおよびネガティブコントロールに収容されたネガティブコントロールについても同様に上記反応および検出を行う。
【００３５】
検査チップ５０における検体収容部５２は、検体注入部に連通し、検体５４の一時収容および混合部への検体供給を行う。
検体収容部５２の上面から検体５４を注入する検体注入部は、外部への漏失、感染および汚染を防ぎ、密封性を確保するために、ゴム状材質などの弾性体からなる栓が形成されているか、あるいはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの樹脂、強化フィルムで覆われていることが望ましい。
【００３６】
例えば、当該ゴム材質の栓を突き刺したニードルまたは蓋付き細孔を通したニードルでシリンジ内の検体を注入する。
前者の場合、ニードルを抜くとその針穴が直ちに塞がることが好ましい。
【００３７】
あるいは他の検体注入機構を設置してもよい。
検体収容部５２に注入された検体５４は、必要に応じて、試薬５８との混合前に、予め流路６０に設けられた検体前処理部にて、例えば検体５４と処理液６２とを混合することによって前処理される。
【００３８】
好ましい検体前処理として、分析対象物（アナライト）の分離または濃縮、除タンパクなどが含まれる。
したがって検体前処理部は、分離フィルター、吸着用樹脂、ビーズなどを含んでもよい。
【００３９】
検査チップ５０の試薬収容部５６には、必要な試薬類が予め所定の量だけ封入されている。
したがって使用時にその都度、試薬５８を必要量充填する必要はなく、即に使用可能の状態になっている。
【００４０】
検体５４中の生体物質を分析する場合、測定に必要な試薬類は、通常それぞれ公知である。
例えば、検体５４に存在する抗原を分析する場合、それに対する抗体、好ましくはモノクローナル抗体を含有する試薬が使用される。
【００４１】
抗体は、好ましくはビオチンおよびＦＩＴＣで標識されている。
遺伝子検査用の試薬類には、遺伝子増幅に用いられる各種試薬、検出に使用されるプローブ類、発色試薬とともに、必要であれば前記の検体前処理に使用する前処理試薬も含めてもよい。
【００４２】
マイクロポンプから駆動液３１を供給することにより各収容部から検体液および試薬液を押し出してこれらを合流させることによって、遺伝子増幅反応、アナライトのトラップまたは抗原抗体反応といった分析に必要な反応が開始される。
【００４３】
試薬と試薬との混合、および検体と試薬との混合は、単一の混合部で所望の比率で混合してもよく、あるいは何れかもしくは両方を分割して複数の合流部を設け、最終的に所望の混合比率となるように混合してもよい。
【００４４】
そうした反応部位の態様は特に限定されるものではなく、様々な形態および様式が考えられる。
一例としては、試薬を含む２以上の液体を合流させる合流部（流路分岐点）から先に、各液が拡散混合される微細流路が設けられ、この微細流路の下流側端部から先に設けられた、該微細流路よりも広幅の空間からなる液溜めにおいて反応が行われる。
【００４５】
ＤＮＡ増幅方法としては、多方面で盛んに利用されているＰＣＲ増幅法を使用することができる。
その増幅技術を実施するための諸条件が詳細に検討され、改良点も含めて各種文献などに記載されている。
【００４６】
ＰＣＲ増幅法においては、３つの温度間で昇降させる温度管理が必要になるが、マイクロチップに好適な温度制御を可能とする流路デバイスが、すでに本発明者らにより提案されている（特開２００４−１０８２８５号）。
【００４７】
このデバイスシステムを本発明のチップの増幅用流路に適用すればよい。
これにより、熱サイクルが高速に切り替えられ、微細流路を熱容量の小さいマイクロ反応セルとしているため、ＤＮＡ増幅は、手作業で行う従来の方式よりはるかに短時間で行うことができる。
【００４８】
ＰＣＲの改良として最近開発されたＩＣＡＮ（Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ  ｃｈｉｍｅｒａ
ｐｒｉｍｅｒ  ｉｎｉｔｉａｔｅｄ  ｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法は、５０〜６５℃における任意の一定温度の下にＤＮＡ増幅を短時間で実施できる特徴を有する（特許第３４３３９２９号）。
【００４９】
したがって、ＩＣＡＮ法は、本発明の検査チップ５０では、簡便な温度管理で済むために好適な増幅技術である。
手作業では、１時間かかる本法は、本発明のバイオリアクタにおいては、１０〜２０分、好ましくは１５分で解析まで終わる。
【００５０】
検査チップ５０の微細流路における反応部位よりも下流側には、アナライト、例えば増幅された遺伝子を検出するための検出部位が設けられている。
少なくともその検出部分は、光学的測定を可能とするために透明な材質、好ましくは透明なプラスチックとなっている。
【００５１】
さらに微細流路上の検出部位に吸着されたビオチン親和性タンパク質（アビジン、ストレプトアビジン、エクストラアビジン（Ｒ）、好ましくはストレプトアビジン）はプローブ物質に標識されたビオチン、または遺伝子増幅反応に使用されるプライマーの５’末端に標識されたビオチンと特異的に結合する。
【００５２】
これにより、ビオチンで標識されたプローブまたは増幅された遺伝子が本検出部位でトラップされる。
分離されたアナライトまたは増幅された目的遺伝子のＤＮＡを検出する方法は特に限定されないが、好ましい態様として基本的には以下の工程で行われる。
【００５３】
すなわち、
（１ａ）  検体もしくは検体から抽出したＤＮＡ、あるいは検体もしくは検体から抽出したＲＮＡから逆転写反応により合成したｃＤＮＡと、５’位置でビオチン修飾したプライマーとを、これらの収容部から下流の微細流路へ送液する。
【００５４】
反応部位の微細流路内で、遺伝子を増幅する工程、微細流路内で増幅された遺伝子を含む増幅反応液と変性液とを混合して、増幅された遺伝子を変性処理により一本鎖にし、これと末端をＦＩＴＣ（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ  ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）で蛍光標識したプローブＤＮＡとをハイブリダイズさせる。
【００５５】
次いで、ビオチン親和性タンパク質を吸着させた微細流路内の検出部位に送液し、前記増幅遺伝子を微細流路内の検出部位にトラップする。（増幅遺伝子を検出部位でトラップした後に蛍光標識したプローブＤＮＡとをハイブリダイズさせてもよい。）
（１ｂ）  検体に存在する抗原、代謝物質、ホルモンなどのアナライトに対する特異的な抗体、好ましくはモノクローナル抗体を含有する試薬を検体と混合する。
【００５６】
その場合、抗体は、ビオチンおよびＦＩＴＣで標識されている。
したがって抗原抗体反応により得られる生成物は、ビオチンおよびＦＩＴＣを有する。
これをビオチン親和性タンパク質（好ましくはストレプトアビジン）を吸着させた微細流路内の検出部位に送液し、ビオチン親和性タンパク質とビオチンとの結合を介して該検出部位に固定化する。
（２）  上記微細流路内にＦＩＴＣに特異的に結合する抗ＦＩＴＣ抗体で表面を修飾した金コロイド液を流し、これにより固定化したアナライト・抗体反応物のＦＩＴＣに、あるいは遺伝子にハイブリダイズしたＦＩＴＣ修飾プローブに、その金コロイドを吸着させる。
（３）  上記微細流路の金コロイドの濃度を光学的に測定する。
＜システム本体＞
図１に示したように、ベース本体１２には、その正面部分に、検査チップ５０を内部に取り入れるための検査チップ出入口１４と、ベース本体１２内で行われる所定の検査結果を出力する表示部１８とが設けられている。
【００５７】
検査チップ５０は、チップ搬送トレイ２２上に載置された後、検査チップ出入口１４からベース本体１２内に取り入れられ、装着される。
ベース本体１２の内部には、図２に示したように、チップ搬送トレイ２２上に載置された検査チップ５０における送液、反応、検出等を制御するための各種の装置が設けられている。
【００５８】
本実施例では、検査チップ５０のポンプ接続部６４と接続して、検体や処理液を所定箇所に移動させるマイクロポンプユニット２６およびマイクロポンプユニット２６の送液制
御を行うポンプ制御装置２８、また、駆動液タンク３０内の駆動液３１中の気泡を除去するための超音波脱泡装置２０を備えている。
【００５９】
さらに、検査チップ５０上に接触して試薬等の温度、特に反応部流路における温度を制御するペルチェ素子３４およびヒーター３６からなる温度制御装置３８を備えている。
また、検査チップ５０の検出部流路に存在する検出対象の物質を検知するために光を照射するＬＥＤ４０および透過した光を受光するホトダイオード４２から成る検出装置４４を備えている。
【００６０】
マイクロ総合分析システム１０のシステム本体には、マイクロポンプユニット２６、マイクロポンプを制御するポンプ制御装置２８、温度を制御する温度制御装置３８および検出装置４４などがベース本体１２に一体化されている。
【００６１】
予め試薬５８が封入された検査チップ５０の検体収容部５２に検体液を注入して、その検査チップ５０をシステム本体に装着すると、送液用のマイクロポンプを作動させるための機構的連結がなされる。
【００６２】
したがってシステム本体に検査チップ５０を装着すると、検査チップ５０の流路６０は作動状態となる。
分析が開始されると、検体および試薬類の送液、混合に基づく遺伝子増幅、アナライトとプローブとの結合などの反応、反応物の検出および光学的測定が、一連の連続的工程として自動的に実施され、測定データが、必要な条件、記録事項とともにファイル内に格納され、生体物質の測定が自動的に行われる。
【００６３】
送液、温度、反応の各制御に関わる制御系、光学的検出、データの収集および処理を受け持つユニットは、マイクロポンプおよび光学装置とともにシステム本体を構成する。
このシステム本体は、これに検査チップ５０を装着することにより各検体サンプルに対して共通で使用される。
【００６４】
遺伝子増幅などの反応およびその検出は、送液順序、容量、タイミングなどについて予め設定された条件として、マイクロポンプおよび温度の制御、光学的検出のデータ処理とともにプログラムとしてシステム本体に搭載されたソフトウェアに組み込まれている。
【００６５】
検査チップ５０の微細流路内における反応を検出する検出装置４４は、検査項目ごとの分析流路上の検出部位に対して、例えばＬＥＤ４０などから測定光を照射し、ホトダイオード４２、光電子増倍管などの光学的な検出手段で透過光もしくは反射光を検出する。
【００６６】
本発明のマイクロ総合分析システム１０は、いずれのコンポーネントも小型化され、持ち運びに便利な形態としているために、使用する場所および時間に制約されず、作業性、操作性が良好である。
【００６７】
場所、時間を問わずに迅速に測定することができるために、緊急医療での利用や、在宅医療での個人的な利用も可能である。
また、送液に使用するマイクロポンプユニット２６がシステム本体側に組み込まれているために、検査チップ５０はディスポーサブルタイプとして好適に使用できる。
【００６８】
マイクロポンプユニット２６には、例えば、検体収容部５２、複数の試薬収容部５６、ポジティブコントロール収容部、ネガティブコントロール収容部など、上流側から駆動液３１によって押し出して送液すべき部位の数に対応して複数のマイクロポンプが設けられている。
【００６９】
検査チップ５０をシステム本体に装着することによって、検査チップ５０のポンプ接続部６４を介して検査チップ５０へマイクロポンプが接続され、マイクロポンプとして機能する構成となっている。
【００７０】
すなわち、マイクロポンプユニット２６には、複数のマイクロポンプと、検査チップ５０に連通させるための流路開口を有するチップ接続部６６と、が設けられている。
一方、検査チップ５０にはマイクロポンプに連通させるための流路開口を有するポンプ接続部６４が設けられており、検査チップ５０のポンプ接続部６４とマイクロポンプユニット２６のチップ接続部６６とを液密に密着させることによって、マイクロポンプを検査チップ５０の流路６０へ連通させる。
【００７１】
典型的には、検査チップ５０におけるポンプ接続部６４は、マイクロポンプに連通させるための流路開口とその周囲の接触面とからなり、マイクロポンプユニット２６におけるチップ接続部６６は、検査チップ５０に連通させるための流路開口と、その周囲の接触面とからなる。
【００７２】
検査チップ５０側の流路開口とマイクロポンプユニット２６側の流路開口とが合致した状態でマイクロポンプユニット２６側の接触面と検査チップ５０側の接触面とを密着させることによってこれらが接続される。
【００７３】
密着は、例えば検査チップ５０とマイクロポンプユニット２６とを加圧することによって行う。
上記のチップ接続部６６またはポンプ接続部６４には、例えばテフロン（登録商標）のような軟質の樹脂からなるシール部材を配置して、このシール部材のシール面を検査チップ５０とマイクロポンプユニット２６との接触面としてもよい。
【００７４】
また、マイクロポンプとしては、ピエゾポンプを用いることが好ましい。
このピエゾポンプは概略すると、流路抵抗が差圧に応じて変化する第１流路と、差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合がこの第１流路よりも小さい第２流路と、これらの第１流路および第２流路に接続された加圧室と、該加圧室の内部圧力を変化させるアクチュエータと、を備えており、このアクチュエータを駆動することによって正方向および逆方向に送液可能なポンプである。
【００７５】
その詳細は、上記特許文献７および８に記載されている。
上記のピエゾポンプによれば、ピエゾポンプの駆動電圧および周波数を変えることによって、液体の送液方向、送液速度を制御することができる。
【００７６】
一例として、シリコンウエハを公知のフォトリソグラフィー技術により所定の形状に加工したシリコン基板を用いて、エッチングによって上記のポンプ形状を形成するとともに、その上から別の基板を重ねることによりピエゾポンプを作製できる。
【００７７】
フォトリソグラフィー技術によって、１枚のシリコン基板に多数のピエゾポンプが設けられたマイクロポンプユニット２６を作製できる。
例えば、マイクロポンプユニット２６の基板にポートを形成して、このポートを介して検査チップ５０のポンプ接続部６４と連通させる。
【００７８】
ポートが穿孔された基板と、検査チップ５０のポンプ接続部６４近傍とを上下に重ね合わせることによって、マイクロポンプユニット２６に検査チップ５０を接続することができる。
【００７９】
また、検査チップ５０と接続したポートとはポンプを介して反対側のポートには、駆動液タンク３０が接続される。
マイクロポンプが複数個ある場合には、これらのポンプごとに設けられた複数のポートは共通の駆動液タンク３０に接続されていてもよい。
＜脱泡機構＞
本発明のマイクロ総合分析システムの実施例では、図２に示したように駆動液３１中に含まれる気泡を除去するため、駆動液タンク３０に超音波脱泡装置２０が設けられている。
【００８０】
このような超音波脱泡装置２０によれば、駆動液タンク３０内の駆動液３１に超音波を加えることにより、駆動液３１中の気泡を除去することができるよう構成されている。
なお、超音波脱泡装置２０による液体中の気泡を除去する方法の詳細については、既に開示されている（例えば特開平０７−８０２０７号公報）。
【００８１】
超音波脱泡装置２０は、駆動液タンク３０に付け加えるだけであるため、小型に集約されたマイクロ総合分析システム１０のシステム本体内に従来通り収めることができ、コストを抑えることができる。
【００８２】
このような、超音波脱泡装置２０によって気泡を除去された駆動液３１は、ピエゾポンプの作用により、確実に検査チップ５０へと取り込まれ、検査チップ５０内の検体５４や各種試薬５８を検査チップ５０下流の流路６０へと液送されることとなる。
【００８３】
さらに、これら液送された検出対象となる液体は、検出部流路において光を照射するＬＥＤ４０および透過した光を受光するホトダイオード４２から成る検出装置４４にて検出対象となる物質を検知することとなる。
【００８４】
また、本発明のマイクロ総合分析システム１０では、図４に示したように、他の脱泡機構として減圧脱泡装置２１を用いることができる。
このような減圧脱泡装置２１は、駆動液タンク３０に設けられ、駆動液タンク３０内の圧力を一定の圧力に下げることにより、駆動液タンク３０内の駆動液３１中に混入した気泡を除去することができるよう構成されている。
【００８５】
なお、減圧脱泡装置２１は、既に公知となっている如何なる減圧脱泡装置を用いてもよいが、小型に集約されたシステム本体内に設置可能であり、駆動液タンク３０の容積に対して、所望の働きを迅速に行える程度の機能を有する減圧脱泡装置２１を選択すると良い。
【００８６】
さらに、駆動液タンク３０の減圧は常時行う場合や、時間を指定して一定時間だけ減圧する場合など、駆動液タンク３０の容積や駆動液３１の量、種類などに併せて適宜選択するとよい。
【００８７】
また、他の脱泡機構としては、常温の駆動液３１を例えば２００℃まで加熱することにより駆動液３１中の溶存気体を脱泡する方を用いることができる。
なお、本発明のマイクロ総合分析システム１０では、これら超音波脱泡装置２０、減圧脱泡装置２１、駆動液加熱などの脱泡機構を適宜組み合わせて用いることもでき、またこれらを併設し状況に応じて装置を切り替えて使用することもできる。
【００８８】
このように、上述した脱泡機構として超音波脱泡装置２０、減圧脱泡装置２１、駆動液加熱を用いることによって、駆動液３１内に混入した気泡を除去し、確実に駆動液３１の
みをマイクロポンプユニット２６のマイクロポンプで検査チップ５０内に送り込むことができる。
【００８９】
上記実施例において、本発明のマイクロ総合分析システムの一例を示したが、本発明は何らこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、本発明のマイクロ総合分析システムの実施例を示した概略斜視図である。
【図２】図２は、本発明のマイクロ総合分析システムのベース本体に検査チップを装着した状態を説明する概略図である。
【図３】図３は、本発明のマイクロ総合分析システムの検査チップを説明する概略斜視図である。
【図４】図４は、本発明のマイクロ総合分析システムの減圧脱泡装置を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０    マイクロ総合分析システム
１２    ベース本体
１４    検査チップ出入口
１８    表示部
２０    超音波脱泡装置
２１    減圧脱泡装置
２２    検査チップ搬送トレイ
２６    マイクロポンプユニット
２８    ポンプ制御装置
３０    駆動液タンク
３１    駆動液
３４    ペルチェ素子
３６    ヒーター
３８    温度制御装置
４０    ＬＥＤ
４２    ホトダイオード
４４    検出装置
５０    検査チップ
５２    検体収容部
５４    検体
５６    試薬収容部
５８    試薬
６０    流路
６２    処理液
６４    ポンプ接続部
６６    チップ接続部
【図１】
2006266925.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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