(57)【要約】【課題】複数回利用できる生体物質検出基板において、液体試料が注入された流路を、目視で簡単に判別できるようになり、より使いやすい生体物質検出基板及びそれを用いた生体物質検出装置を提供する。【解決手段】液体試料の注入孔と前記注入孔に連通して前記液体試料が移送される流路とを少なくとも一つ以上有する平板であって、前記液体試料が前記注入孔から注入されたことを示す表示素子を前記注入孔の周辺に具備することを特徴とする生体物質検出基板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料の注入孔と前記注入孔に連通して前記液体試料が移送される流路とを少なくとも一つ以上有する生体物質検出基板において、
温度によって色が変わる表示素子を前記注入孔の周辺に設けた生体物質検出基板。
【請求項２】
前記表示素子は、前記生体物質検出基板の使用環境温度より高く、且つ前記生体物質検出基板の熱変形温度より低い温度で発色する不可逆性の色素を具備することを特徴とする請求項１に記載の生体物質検出基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の生体物質検出用基板を用いる生体物質検出装置において、
前記液体試料が移送される流路の両端に正負の電圧を印加するための電圧印加部と、
前記電圧が印加された際の前記液体試料に流れる電流値を検出するための電流検出部と、
前記電流の値を予め設定した閾値と比較して前記電流値が前記閾値よりも高い場合に前記表示素子を加熱するための加熱手段とを備えた生体物質検出装置。
【請求項４】
液体試料の注入孔と前記注入孔に連通して前記液体試料が移送される流路とを少なくとも一つ以上有する生体物質検出基板において、
前記液体試料が移送される流路の両端に正負の電圧を印加するための電極を有し、前記電極間に温度によって色が変わる表示素子を備えた生体物質検出基板。
【請求項５】
前記表示素子は、前記生体物質基板側に導電性接着層を持ち、
前記導電性接着層に上に発熱体を有し、
前記発熱体の上に前記生体物質検出基板の使用環境温度より高く且つ前記生体物質検出基板の熱変形温度より低い温度で発色する不可逆性の色素を形成した請求項４に記載の生体物質検出基板。
【請求項６】
前記発熱体上に、前記生体物質検出基板の使用環境温度より高く、且つ前記生体物質検出基板の熱変形温度より低い温度で融解する物質を備えた請求項４に記載の生体物質検出基板。
【請求項７】
請求項４から６に記載の生体物質検出用基板を用いる生体物質検出装置において、
前記液体試料が移送される流路の両端に設けられた前記電極に正負の電圧を印加するための電圧印加部を備えた生体物質検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡやタンパクその他の液体試料を検出する生体物質検出基板およびそれを用いた生体物質検出装置に関する。より詳細には、液体試料の注入孔から液体試料が注入されたことを表示する生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、核酸、タンパク質、酵素等の生体分子を検出する手法として、蛍光反応を利用する蛍光検出法が採用されてきた。既存の光源や受光素子等の光学部品を組み合わせて、ラジオアイソトープを使わず、安全、安価に生体分子の測定が可能であることから、蛍光検出法は酵素免疫測定、電気泳動、共焦点走査型蛍光顕微鏡法などさまざまな生体分子の検出に応用されている。
【０００３】
蛍光検出法は、励起光を照射することで生体分子から発せられる蛍光信号を検出する方法である。例えばＣｙ５は波長６３５ｎｍの励起光に対して、波長６７０ｎｍの蛍光を発する物質である。蛍光を発する物質を検出するためには、励起波長を有する光と、蛍光波長を検出する受光部の組み合わせで測定される。これらを実用化するために、落射式と呼ばれている蛍光測定方法が知られている。これは励起光を試料上方から照射し、励起光によって起こる蛍光反応の変化を、励起光照射側に配置した受光素子で検出するものである。蛍光を発する物質と、それに対応した励起光と受光素子を利用することで、様々な蛍光物質や蛍光標識した生体分子を検出できるようになる。
【０００４】
蛍光検出を行う場合、試料を支持するための基板やセル、流路などの基板が用いられるが、近年、樹脂製のプレートに微細な流路を形成したものを用いて検出を行う生体物質検出基板が出てきた。この生体物質検出基板では、一枚の生体物質検出基板内に検出ユニットを複数個形成しており、流路の個数分の分析を行うことが出来る。
【０００５】
この生体物質検出基板を、生体物質検出装置で、回転させて流路内に蛍光物質が修飾された試料と緩衝液を充填し、緩衝液に所定の電位勾配をかけて試料を電気泳動させ、泳動中の試料に励起光を照射して蛍光の強度分布を検出することにより、試料の泳動状態を観察、分析する。
【０００６】
分析に際しては、ユーザは、複数個形成された検出ユニットのうち、液体試料が注入されていない流路を選んで、液体試料を注入孔から注入する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２７４３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、生体物質検出基板及び生体物質検出装置においては、一度の分析で複数個形成された全ての検出ユニットに一度に液体試料を注入して使用する場合でなく、一枚の生体物質検出基板で時間をあけ複数回に分けて分析を行う場合がある。使用済の検出ユニットに誤って液体試料を注入してしまう課題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、未使用と使用済みの検出ユニットとを明確に区別出来る生体物質検出基板およびそれを用いた生体物質検出装置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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の生体物質検出基板は、液体試料の注入孔と前記注入孔に連通して前記液体試料が移送される流路とを少なくとも一つ以上有する生体物質検出基板において、温度によって色が変わる表示素子を前記注入孔の周辺に設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、本発明は、請求項１または２に記載の生体物質検出用基板を用いる生体物質検出装置において、前記液体試料が移送される流路の両端に正負の電圧を印加するための電圧印加部と、前記電圧が印加された際の前記液体試料に流れる電流値を検出するための電流検出部と、前記電流の値を予め設定した閾値と比較して前記電流値が前記閾値よりも高い場合に前記表示素子を加熱するための加熱手段とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数回利用できる生体物質検出基板において、液体試料が注入された検出ユニットを、目視で明確に判別できるようになり、より使いやすい生体物質検出基板及びそれを用いた生体物質検出装置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】
【００１２】
以下に、本発明の生体物質検出基板及びその生体物質検出装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における生体物質検出用基板の流路形成面側の構成図を示す。図１（ａ）において、生体物質検出基板１００の材料は、自家蛍光が極めて少ない黒色物質が練りこまれたポリプロピレン系の樹脂である。本実施例では、生体物質検出基板１００の厚みは２ｍｍであり、深さ１５０ｕｍ以下、幅５０ｕｍ〜３００ｕｍ、好ましくは深さ８０ｕｍ、幅２００ｕｍの溝やリザーバーとなる溝から構成された検出ユニット１０２が重心１０１の周囲に放射状に８個設けられている。さらにその上面に透明なフィルムを接着することで密閉流路が形成される。本実施例では、厚さ５０ｕｍの透過率９０％以上のポリプロピレン製フィルムを使用した。
【００１４】
図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における本発明の生体物質検出基板の密閉流路を形成した面と反対面である液体試料注入面側の構成図を示す。図１（ｂ）において、生体物質検出基板１００には、緩衝液を注入するための緩衝液注入孔１１０と、ＤＮＡなどの生体物質を注入する生体物質注入孔１１１とが形成されている。また生体物質検出装置の電圧印加端子が注入された緩衝液に直接接触することなく所定の電気泳動電圧を印加するために、抵抗値１０ミリオーム以下の負電極フィルム１０３と正電極フィルム１０４とが貼付されている。
【００１５】
緩衝液注入孔１１０と生体物質注入孔１１１との間に、発色体が取り付けられた表示素子３００を貼付する。この発色体は、生体物質検出基板１００の使用環境温度より高く生体物質検出基板の熱変形温度より低い温度範囲、すなわち、４０℃以上９０℃以下で発色する不可逆性の色素を利用する。本実施例では、この発色体に非可逆性一温サーモカラーセンサー１Ｋ６５（アセイ工業株式会社製）を使用した。表示素子３００の構造については、図４（ｂ）で後述するが、発色体３０１に粘着テープ３０２を貼り付けた表示素子３００を作製した。なお表示素子３００は、緩衝液注入孔１１０と生体物質注入孔１１１を塞がないように出来るだけ大きくすることが望ましい。本実施例では、φ５ｍｍとした。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施の形態における生体物質検出基板の電気泳動ユニットの流路構成を示す図である。図２において、生体物質注入孔１１１は、流路１１２と、生体物質保持部１１３と、流路１１４により生体物質定量部１１５と接続されている。緩衝剤注入孔１１０は、流路１１８により、負電圧印加孔１１６および正電圧印加孔１１７に接続されている。さらに負電圧印加孔１１６は接続流路１１９により、正電圧印加孔１１７は検出流路１２０により生体物質定量部１１５と接続している。また正電圧印加孔１１７には正電極フィルム１０４が貼付され、負電圧印加孔１１６には負電極フィルム１０３が貼付されている。ユーザが、生体物質検出基板１００の緩衝液注入孔１１０から、負電圧印加孔１１６および正電圧印加孔１１７の全容積の５割以上と接続流路１１９と検出流路１２０とを満たす量の緩衝液を注入する。本実施例では２０ｕｌ以上の緩衝液を注入した。また生体物質検出基板１００の生体物質注入孔１１１から生体物質保持部１１３の全容積の５割以上と生体物質定量部１１５を満たす量の生体物質を注入する。本実施例では２ｕｌ以上の生体物質を注入した。
【００１７】
図３は、本発明の第１の実施の形態における生体物質検出装置の主要な部分を示した構成図である。図３において、緩衝液及び生体物質が注入された本発明の図１に示した生体物質検出基板１００の流路形成面を、蛍光検出器２００に向けて生体物質検出装置に装着する。その後、生体物質検出基板１００を所定の回転条件で回転させる。このときに、回転制御部２１１で回転手段２１０を制御し、その際に発生する遠心力を用いて、緩衝液が負電圧印加孔１１６、正電圧印加孔１１７、接続流路１１９および検出流路１２０に充填され、生体物質が生体物質定量部１１５に充填される。本実施例では、生体物質検出基板１００を３６００ｒｐｍで６０秒間回転させた。
【００１８】
電極ユニット２５０は、電極ユニット上下動制御部２２１と電極ユニット上下動駆動部２２２からなる電極ユニット上下動ユニット２２０と、電圧印加ユニット２３０と加熱手段２４１と加熱手段制御部２４２からなる加熱ユニット２４０で構成される。電圧印加ユニット２３０には、生体物質検出基板１００の正電極フィルム１０４と負電極フィルム１０３に、それぞれ正負の電圧を加えるための正電圧印加電極針２３２と負電圧印加電極針２３１とを持ち、印加電圧出力部２３４より電気泳動のための電圧が供給される。この印加電圧出力部２３４は、マイクロコンピュータからなる電圧制御部２３３で制御されており、印加電圧出力部２３４に指令する電圧値と印加時間は、電圧制御部２３３内のメモリにあらかじめ設定されている。
【００１９】
電極ユニット上下動制御部２２１は、電極ユニット２５０の位置を検出するための光学センサーを備えており、負電圧印加電極針２３１が生体物質検出基板１００の負電極フィルム１０３に、正電圧印加電極針２３２が生体物質検出用基板１００の正電極フィルム１０４にあらかじめ設定された接圧以上で接触する位置である電圧印加位置まで電極ユニット上下動駆動部２２２を用いて、電極ユニット２５０を移動させる。
【００２０】
その後に、負電圧印加電極針２３１と正電圧印加電極針２３２の間に印加電圧制御部２３３から指定された所定の電気泳動電圧を印加電圧出力部２３４から出力する。
【００２１】
負電圧印加電極針２３１と印加電圧駆動部２３４の負電圧発生部との間に直列に接続された抵抗器２３６により、緩衝液に流れる電流を抵抗器２３６で電圧に変換し、電流検出部２３５にて検出する。この際、緩衝液に流れる電流があらかじめ設定されている電流値以上であれば、生体物質検出基板１００の検出ユニット１０２に液体試料が注入されたと判断する。本実施例では印加電圧１００Ｖの場合、１ｕＡ以上と設定した。電流検出部２３５の出力は、加熱ユニット２４０に送られる。
【００２２】
加熱ユニット２４０は、加熱手段２４１と、加熱手段制御部２４２とからなり、電流検出部２３５が検出ユニット１０２に液体試料が注入されたと判断したとき、加熱手段制御部２４２は加熱手段２４１を制御して表示素子３００を加熱する。加熱手段２４１は生体物質検出基板１００の表示素子３００の鉛直線上に設置する。好ましくは、電極ユニット２５０が電圧印加位置に移動した際に、表示素子３００と加熱手段２４１が接触せずに、表示素子３００が発色する温度まで上昇する位置に設置するのが良い。本実施例では、加熱手段２４１を小型セラミックヒータＭＳ−Ｍ５（坂口電熱製）を用い、加熱手段２４１と表示素子３００の間隔は、２ｍｍ以上５ｍｍ以下とした。加熱手段制御部２４２で、発色温度＋５度C以上に３０秒間以上加熱するためにあらかじめ設定されている電力が印加されるように制御し、表示素子３００を発色させる。本実施例では、１５Ｖ―１Ａで３０秒以上とした。
【００２３】
以上のように、本実施の形態においては、生体物質検出基板の液体試料の注入孔近辺に注入済みとわかる表示素子が形成されているので、ユーザ自身が分析後にその都度、注入済みとなったことを生体物質検出基板上に明記することをしなくても、自動的に注入済みの表示をなすことができる。そして次の分析時には、表示素子の部分が発色しているので、目視で生体物質検出基板内の検出ユニットの注入済みの状況が分かることになり、分析操作に慣れていないユーザでも、注入済みの検出ユニットが容易に判断でき、注入済みの注入孔に誤って液体試料を注入するなどといった間違いを防ぐことができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図４（ａ）は、本発明の実施の形態２の生体物質検出基板の構成を示す平面図である。実施の形態１と異なる構成は、生体物質検出基板の正電極フィルム１０４の一部を電気的に切断して、直列に３５０キロオーム以上の発熱体３１１と導電性粘着テープ３１２からなる発熱素子３１０が接続されており、電気泳動時に緩衝液に流れる電流を用いて発熱体３１１を加熱する。
図３に示す生体物質検出装置の加熱ユニット２４０と電流検出部２３５と電流を抵抗器２３６とを必要としない点である。
【００２５】
図４（ｂ）に、図４（ａ）に示す本発明の実施の形態２の生体物質基板のＡ−Ａ´部の断面図を示す。発熱体３１１が導電性粘着テープ３１２を用いて生体物質検出基板１００に貼付されている。また発熱体３１１上には、発色体３０１と粘着テープ３０２からなる表示素子３００が貼付されている。本実施例では、導電性粘着テープ３１２に９７１３（３Ｍ社製）を使用し、表示素子３００に、非可逆性一温サーモカラーセンサー１Ｋ６５（アセイ工業株式会社製）を使用した。
【００２６】
負電圧印加電極針２３１を生体物質検出基板１００の負電極フィルム１０３に、正電圧印加電極針２３２を生体物質検出基板１００の正電極フィルム１０４に接触させた後、負電極フィルム１０３と正電極フィルム１０４の間に、電圧制御部２３３により制御された印加電圧出力部２３４より電気泳動のための電圧が供給される。この電圧制御部２３３
と印加電圧出力部２３４との構成は、実施の形態１と同じなので説明を省略する。本実施例では２００Ｖ、３００秒以上の印加電圧を与えた。この際に緩衝液に流れる電流を用いて発熱体３１１が発熱することで表示素子３００が発色する。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においては、生体物質検出用基板の液体試料の注入孔近辺に注入済みとわかる表示素子が形成されているので、ユーザ自身が分析後にその都度、注入済みとなったことを基板上に明記することをしなくても、自動的に注入済みの表示をなすことができる。そして次の分析時には、表示素子の部分が発色しているので、目視で分析用基板の注入済みの状況が分かることになり、分析操作に慣れていないユーザでも、注入済みの流路が容易に判断でき、注入済みの注入孔に誤って液体試料を注入するなどといった間違いを防ぐことができる。
【００２８】
（実施の形態３）
実施の形態２の生体物質検出基板と異なる構成は、発熱素子３１０上に表示素子３００に代えて、融解する物質３２０を塗布する点である。
【００２９】
図５（ａ）に本発明の実施の形態３の発熱前の緩衝液注入孔１１０周辺の断面図を示す。図５（ｂ）に本発明の実施の形態３の発熱後の緩衝液注入孔１１０周辺の断面図を示す。この融解する物質３２０は、前記生体物質検出基板の使用環境温度より高く生体物質検出基板の熱変形温度より低い温度範囲、すなわち４０℃以上９０℃以下で融解する物質であれば良い。本実施例では、融解温度５８度Ｃのパラフィン系のロウを使用した。電気泳動時に発熱素子３１０が発熱することで、前記生体物質検出基板の使用環境温度より高く、且つ前記生体物質検出基板の熱変形温度より低い温度で融解する物質３２０が融解し、図５（ｂ）に示すように、緩衝液注入孔１１０が前記融解した物質３２０で塞がれ、液体試料を再度注入することが不可能となる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、生体物質検出用基板の液体試料の注入孔近辺に融解する物質が塗布されているので、ユーザ自身が分析後にその都度、注入済みとなったことを基板上に明記することをしなくても、自動的に融解する物質が注入孔に流れ込み、注入孔を塞ぐことができる。そのために次の分析時には、注入孔が塞がれているので、分析用基板の注入済みの注入孔に再度液体試料を注入することができない。したがって、分析操作に慣れていないユーザでも、注入済みの流路が容易に判断でき、注入済みの注入孔に誤って液体試料を注入するなどといった間違いを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る生体物質検出用基板および生体物質検出装置は、より容易に、しかも確実に液体試料が注入孔に注入された事を目視判断できるものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板の流路形成面の構成図（ｂ）液体試料注入面の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における電気泳動ユニットの構成図
【図３】本発明の実施の形態１における生体物質検出用装置の構成図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態２における生体物質検出用基板の液体試料注入面の構成図（ｂ）Ａ−Ａ´部の断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態３の発熱前の緩衝液注入孔周辺の断面図（ｂ）本発明の実施の形態３の発熱後の緩衝液注入孔周辺の断面図
【符号の説明】
【００３３】
１００  生体物質検出用基板
１０１  生体物質検出用基板の重心
１０２  検出ユニット
１０３  負電極フィルム
１０４  正電極フィルム
１１０  緩衝液注入孔
１１１  生体物質注入孔
１１２、１１４、１１８  流路
１１３  生体物質保持部
１１５  生体物質定量部
１１６  負電圧印加孔
１１７  正電圧印加孔
１１９  接続流路
１２０  検出流路
２００  蛍光検出器
２１０  回転手段
２１１  回転制御部
２２０  電極ユニット上下動ユニット
２２１  電極ユニット上下動制御部
２２２  電極ユニット上下動駆動部
２３０  電圧印加ユニット
２３１  負電圧印加電極針
２３２  正電圧印加電極針
２３３  印加電圧制御部
２３４  印加電圧出力部
２３５  電流検出部
２３６  抵抗器
２４０  加熱ユニット
２４１  加熱手段
２４２  加熱手段制御部
３００  表示素子
３０１  発色体
３０２  粘着テープ
３１０  発熱素子
３１１  発熱体
３１２  導電性粘着テープ
３２０  融解する物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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