(57)【要約】  本発明は、マイクロチップ上の複数の被検出部を検出する際、高い検出精度が得られるマイクロチップを用いる検査装置を提供する。複数の被検出部の各被検出部にタイミングを異ならせて光源により光を照射し、受光部に受光される光を光源の照射タイミングに基づいて検出する。
2007097257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被検出部を有するマイクロチップが収容可能なマイクロチップ収容部と、
前記マイクロチップ収容部に収容されるマイクロチップの前記複数の被検出部に光を照射する光源と、
前記マイクロチップ収容部に収容されるマイクロチップの前記複数の被検出部を介して前記光源からの光を受光する受光部と、
前記複数の被検出部の各被検出部にタイミングを異ならせて前記光源により光を照射し、前記受光部に受光される光を前記光源の照射タイミングに基づいて検出する制御部と、
を有することを特徴とするマイクロチップを用いる検査装置。
【請求項２】
前記光源は、前記複数の被検出部のそれぞれに対応して設けられた複数の光源からなり、前記制御部は、前記複数の光源をタイミングを異ならせて発光させ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を用いる検査装置。
【請求項３】
前記光源は、単一の光源であって、前記マイクロチップ収容部に収容されるマイクロチップの前記複数の被検出部に対向する位置に移動可能に設けられてい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を用いる検査装置。
【請求項４】
前記受光部は、単一の受光部であって、前記マイクロチップ収容部に収容されるマイクロチップの前記複数の被検出部に対向する位置に移動可能に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項の何れか１項に記載のマイクロチップを用いる検査装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記光源の発光開始から遅延させて前記受光部の検出を開始させることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項の何れか１項に記載のマイクロチップを用いる検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップを用いる検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細流路が集積加工されたマイクロチップ上において、複数の溶液を混合して反応させ、当該反応の状態を検出して分析を行うマイクロ総合分析システム（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ；μＴＡＳ）が注目されている。【０００３】
μＴＡＳでは、試料の量が少ない、反応時間が短い、廃棄物が少ない等のメリットがある。医療分野に使用した場合、検体（血液、尿、拭い液等）の量を少なくすることで患者への負担を軽減でき、試薬の量を少なくすることで検査のコストを下げることができる。また、検体、試薬の量が少ないことから、反応時間が大幅に短縮され、検査の効率化が図れる。さらに、装置が小型であるため小さな医療機関にも設置することができ、場所を選ばず迅速に検査を行うことができる。【０００４】
特許文献１には、マイクロチップ上の複数の反応検出流路（被検出部）に光を照射し、複数の反応検出流路からの光を受光することにより複数の反応検出流路の反応状態の検出を行う検査装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−４７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の被検出部における被検出部間の間隔が近接している場合、複数の被検出部を同時に検出すると隣の光源からの光も受光してしまい、検出精度が低下してしまう可能性がある。【０００６】
特許文献１においては、被検出部の検出タイミングについては記載されていない。【０００７】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、マイクロチップ上の複数の被検出部を検出する際、高い検出精度が得られるマイクロチップを用いる検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のマイクロチップを用いる検査装置は、複数の被検出部を有するマイクロチップが収容可能なマイクロチップ収容部と、前記マイクロチップ収容部に収容されるマイクロチップの前記複数の被検出部に光を照射する光源と、前記マイクロチップ収容部に収容されるマイクロチップの前記複数の被検出部を介して前記光源からの光を受光する受光部と、前記複数の被検出部の各被検出部にタイミングを異ならせて前記光源により光を照射し、前記受光部に受光される光を前記光源の照射タイミングに基づいて検出する制御部と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の被検出部における被検出部間の間隔が近接している場合においても、ある被検出部の検出タイミングに、他の被検出部を検出するための光が受光部に入射されることがなく、高い検出精度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置の外観図である。
【図２】本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置の構成図である。
【図３】本実施形態に係るマイクロチップの構成図である。
【図４】本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置の要部構成図である。
【図５】本実施形態に係る光検出部の制御構成図である。
【図６】本実施形態に係る光検出制御のフロー図である。
【図７】本実施形態に係る光検出制御における各発光部の発光タイミング及び各受光部の検出タイミングを示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００１１】
１  マイクロチップ
４ａ  発光部
４ｂ  受光部
８０  検査装置
９０  ＣＰＵ
９２  ＲＯＭ
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ  被検出部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本実施形態では、一例として、検体と試薬とをマイクロチップ上で反応させる場合について示すが、これに限られず、少なくとも２種類の流体をマイクロチップ上で混合させる場合に適用することができる。【００１３】
（基本構成）
図１は、本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置８０の外観図である。検査装置８０は、マイクロチップ１に予め注入された検体と試薬とを自動的に反応させ、反応結果を自動的に出力する装置である。【００１４】
検査装置８０の筐体８２には、マイクロチップ１を装置内部に挿入するための挿入口８３、表示部８４、メモリカードスロット８５、プリント出力口８６、操作パネル８７、外部入出力端子８８が設けられている。【００１５】
検査担当者は、図１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。検査装置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。検査終了後、検査担当者はマイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。【００１６】
図２は、本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置８０の構成図である。図２においては、マイクロチップが図１に示す挿入口８３から挿入され、セットが完了している状態を示している。【００１７】
検査装置８０は、マイクロチップ１に予め注入された検体及び試薬を送液するための駆動液１１を貯留する駆動液タンク１０、マイクロチップ１に駆動液１１を供給するためのポンプ５、ポンプ５とマイクロチップ１とを漏れなく接続するパッキン６、マイクロチップ１の必要部分を温調する温度調節ユニット３、マイクロチップ１をずれないようにパッキン６に密着させるためのチップ押圧板２、チップ押圧板２を昇降させるための押圧板駆動部３２、マイクロチップ１をポンプ５に対して精度良く位置決めする規制部材３１、マイクロチップ１内の検体と試薬との反応状態等を検出する光検出部４（発光部４ａ、受光部４ｂ）等を備えている。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。【００１８】
初期状態においては、チップ押圧板２は、押圧板駆動部３２により図２の状態から上方に退避している。これにより、マイクロチップ１は矢印Ｘ方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３（図１参照）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。その後、チップ押圧板２は、押圧板駆動部３２により下方に移動されてマイクロチップ１に当接し、マイクロチップ１の下面が温度調節ユニット３及びパッキン６に密着されることになる。【００１９】
温度調節ユニット３は、マイクロチップ１の必要部分を温調するもので、例えば、試薬が収容されている部分を冷却して試薬が変性しないようにしたり、検体と試薬とが反応する部分を加熱して反応を促進させたりする機能を有する。【００２０】
ポンプ５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のマイクロチップ１側に位置する第１絞り流路５３、ポンプ室の駆動液タンク１０側に位置する第２絞り流路５４、等から構成されている。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。【００２１】
駆動液１１を順方向（マイクロチップ１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１１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１１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１１が順方向に送液されることになる。【００２２】
一方、駆動液１１を逆方向（駆動液タンク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１１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１１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１１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１１が逆方向に送液されることになる。【００２３】
図３は、本実施形態に係るマイクロチップ１の構成図である。一例の構成を示すものであり、これに限定されない。【００２４】
図３（ａ）において矢印は、後述する検査装置８０にマイクロチップ１を挿入する挿入方向であり、図３（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３（ｂ）はマイクロチップ１の側面図である。【００２５】
図３（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。【００２６】
本実施形態に係るマイクロチップ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３（ｃ）を用いて説明する。図３（ｃ）は、図３（ａ）において被覆基板１０９が取り外された状態を示している。【００２７】
微細流路には、検体液を収容する検体収容部１２１、試薬を収容する試薬収容部１２０、ポジティブコントロールを収容するポジティブコントロール収容部１２２、ネガティブコントロールを収容するネガティブコントロール収容部１２３等が設けられている。試薬、ポジティブコントロール及びネガティブコントロールは、予め各収容部に収容されている。ポジティブコントロールは試薬と反応して陽性を示すもので、ネガティブコントロールは試薬と反応して陰性を示すものであり、正確な検査が実施されたか否かを確認するためのものである。【００２８】
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であり、駆動液注入部１１０ａ〜１１０ｄ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。【００２９】
まず、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から注射器等を用いて注入する。図３（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。【００３０】
次に、検体の注入されたマイクロチップ１は、検査担当者により図１に示す検査装置８０の挿入口８３に挿入され、図２に示すようにセットされる。【００３１】
次に、図２に示すポンプ５が順方向に駆動され駆動液注入部１１０ａ〜１１０ｄから駆動液１１が注入される。駆動液注入部１１０ａから注入された駆動液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１２４に検体を送り込む。駆動液注入部１１０ｂから注入された駆動液１１は、連通する微細流路を通ってポジティブコントロール収容部１２２に収容されているポジティブコントロールを押し出し、合流部１２５にポジティブコントロールを送り込む。駆動液注入部１１０ｃから注入された駆動液１１は、連通する微細流路を通ってネガティブコントロール収容部１２３に収容されているネガティブコントロールを押し出し、合流部１２６にネガティブコントロールを送り込む。駆動液注入部１１０ｄから注入された駆動液１１は、連通する微細流路を通って試薬収容部１２０に収容されている試薬を押し出し、上記の合流部１２４〜１２６に試薬を送り込む。【００３２】
このようにして、合流部１２４では検体と試薬とが合流し、合流部１２５ではポジティブコントロールと試薬とが合流し、合流部１２６ではネガティブコントロールと試薬とが合流する。【００３３】
その後、合流部１２４で合流した検体と試薬との混合液の一部は、被検出部１１１ａに送液される。合流部１２４で合流した検体と試薬との混合液の一部並びに合流部１２５で合流したポジティブコントロールと試薬との混合液の一部は、被検出部１１１ｂに送液される。合流部１２５で合流したポジティブコントロールと試薬との混合液の一部は、被検出部１１１ｃに送液される。合流部１２６で合流したネガティブコントロールと試薬との混合液は、被検出部１１１ｄに送液される。【００３４】
被検出部の窓１１１ｅ及び被検出部１１１ａ〜１１１ｄは各混合液の反応を光学的に検出するために設けられており、ガラスや樹脂等の透明な部材で構成されている。【００３５】
（光検出部の構成）
図４は、本実施形態に係る光検出部４の構成図である。図２において、マイクロチップ１、発光部４ａ及び受光部４ｂをＸ方向右側から見た図に対応している。【００３６】
発光部４ａは、４つの発光部４ａ１、４ａ２、４ａ３、４ａ４から構成され、それぞれの発光部は、マイクロチップ１の被検出部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄにそれぞれ対向するように設けられている。発光部４ａの光源としては、ＬＥＤやレーザダイオード等を用いることができる。【００３７】
受光部４ｂは、４つの受光部４ｂ１、４ｂ２、４ｂ３、４ｂ４から構成され、それぞれの受光部は、マイクロチップ１を介して４つの発光部４ａ１、４ａ２、４ａ３、４ａ４にそれぞれ対向するように設けられている。受光部４ｂの受光素子としては、フォトダイオード等を用いることができる。【００３８】
４つの発光部４ａ１、４ａ２、４ａ３、４ａ４から放射されたそれぞれの光は、マイクロチップ１の被検出部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄをそれぞれ透過し、４つの受光部４ｂ１、４ｂ２、４ｂ３、４ｂ４でそれぞれ受光される。【００３９】
（光検出制御）
図５は、本実施形態に係る光検出部４の制御構成図である。プログラムに従って光検出部４の制御を実行するＣＰＵ９０を中心に、バス９１により、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、不揮発性メモリ９４、発光部４ａ、及び受光部４ｂが相互に接続されている。通常、ＣＰＵ９０には、バス９１を介して光検出部４以外の装置構成要素も接続されているが、本制御に直接関係しないのでここでは省略している。【００４０】
ＲＯＭ９２は、光検出制御プログラムや制御に必要なデータを記憶しており、ＣＰＵ９０がこれらプログラムやデータを利用して光検出部４の制御を実行する。【００４１】
ＲＡＭ９３は、ＣＰＵ９０によってワークエリアとして利用され、ＣＰＵ９０が制御を実行する際に必要なプログラムやデータを一時的に記憶する。【００４２】
不揮発性メモリ９４は、検出結果を被検出部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄに対応付けて記憶する。【００４３】
図６は、本実施形態に係る光検出制御のフロー図であり、図７は、光検出制御における各発光部の発光タイミング及び各受光部の検出タイミングを示したタイミングチャートである。以下、図６及び図７を用いて光検出制御の説明を行う。光検出制御は、ＲＯＭ９２に記憶されている光検出制御プログラムに基づいてＣＰＵ９０が処理を実行することにより行われる。【００４４】
まず、ＣＰＵ９０は、所定タイミング（図７の時刻ｔ１）になると、発光部４ａ１を駆動して発光させる（ステップＳ１）。発光時間は、Ｔ１に設定されている。【００４５】
次に、ＣＰＵ９０は、発光部４ａ１の発光開始時刻ｔ１からＴ２時間遅らせて、受光部４ｂ１の検出を行わせる（ステップＳ２）。受光部４ｂ１の検出時間Ｔ３は、（Ｔ１−Ｔ２）以下に設定されており、発光部４ａ１の発光が終了する前に受光部４ｂ１の検出が終了するようになっている。これにより、被検出部１１１ａの検出が行われる。【００４６】
次に、ＣＰＵ９０は、発光部４ａ１の発光開始時刻ｔ１からＴ４時間（Ｔ４＞Ｔ１）が経過すると、発光部４ａ２を駆動して発光させる（ステップＳ３）。発光部４ａ２の発光時間は、発光部４ａ１の場合と同様、Ｔ１に設定されている。【００４７】
次に、ＣＰＵ９０は、発光部４ａ２の発光開始時刻ｔ２からＴ２時間遅らせて、受光部４ｂ２の検出を行わせる（ステップＳ４）。受光部４ｂ２の検出時間Ｔ３は、受光部４ｂ１の場合と同様、（Ｔ１−Ｔ２）以下に設定されており、発光部４ａ２の発光が終了する前に受光部４ｂ２の検出が終了するようになっている。これにより、被検出部１１１ｂの検出が行われる。【００４８】
次に、ＣＰＵ９０は、発光部４ａ２の発光開始時刻ｔ２からＴ４時間（Ｔ４＞Ｔ１）が経過すると、発光部４ａ３を駆動して発光させる（ステップＳ５）。発光部４ａ３の発光時間は、発光部４ａ１及び発光部４ａ２の場合と同様、Ｔ１に設定されている。【００４９】
次に、ＣＰＵ９０は、発光部４ａ３の発光開始時刻ｔ３からＴ２時間遅らせて、受光部４ｂ３の検出を行わせる（ステップＳ６）。受光部４ｂ３の検出時間Ｔ３は、受光部４ｂ１及び受光部４ｂ２の場合と同様、（Ｔ１−Ｔ２）以下に設定されており、発光部４ａ３の発光が終了する前に受光部４ｂ３の検出が終了するようになっている。これにより、被検出部１１１ｃの検出が行われる。【００５０】
次に、ＣＰＵ９０は、発光部４ａ３の発光開始時刻ｔ３からＴ４時間（Ｔ４＞Ｔ１）が経過すると、発光部４ａ４を駆動して発光させる（ステップＳ７）。発光部４ａ４の発光時間は、発光部４ａ１、発光部４ａ２及び発光部４ａ３の場合と同様、Ｔ１に設定されている。【００５１】
次に、ＣＰＵ９０は、発光部４ａ４の発光開始時刻ｔ４からＴ２時間遅らせて、受光部４ｂ４の検出を行わせる（ステップＳ８）。受光部４ｂ４の検出時間Ｔ３は、受光部４ｂ１、受光部４ｂ２及び受光部４ｂ３の場合と同様、（Ｔ１−Ｔ２）以下に設定されており、発光部４ａ４の発光が終了する前に受光部４ｂ４の検出が終了するようになっている。これにより、被検出部１１１ｄの検出が行われる。【００５２】
最後に、ＣＰＵ９０は、ステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６及びＳ８で得られたそれぞれの検出結果を、対応する被検出部に関連付けて不揮発性メモリ９４に格納する（ステップＳ９）。【００５３】
以上のように、光検出制御においては、４つの発光部４ａ１、４ａ２、４ａ３、４ａ４を時間をずらして発光させ、その発光タイミングに合わせて４つの受光部４ｂ１、４ｂ２、４ｂ３、４ｂ４からの信号を抽出することにより、それぞれの被検出部の検出を行う。【００５４】
これにより、複数の被検出部における被検出部間の間隔が近接している場合においても、ある被検出部の検出タイミングに、他の被検出部を検出するための光が受光部に入射されることがなく、高い検出精度が得られる。【００５５】
また、本実施形態では、発光部４ａ１、４ａ２、４ａ３、４ａ４の発光開始時刻からＴ２時間遅らせて、受光部４ｂ１、４ｂ２、４ｂ３、４ｂ４の検出を行わせている。これにより、発光部に使用するＬＥＤやレーザダイオードの光量が安定してから検出することができ、高い検出精度が得られる。【００５６】
本実施形態においては、４つの発光部４ａ１、４ａ２、４ａ３、４ａ４を設けたが、発光部を１つのみ設け、検出の際にそれぞれの被検出部に対向する位置に当該１つの発光部を移動させるようにしてもよい。また、受光部４ｂにおいても４つの受光部４ｂ１、４ｂ２、４ｂ３、４ｂ４を設けたが、受光部を１つのみ設け、検出の際にそれぞれの被検出部に対向する位置に当該１つの受光部を移動させるようにしてもよい。
【図１】
2007097257.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2007097257.tif 000010
2007097257.tif 000011
2007097257.tif 000012
2007097257.tif 000013