(57)【要約】【課題】設置された環境及び装置内の温度分布等に関わらず、駆動液の送液速度がチャンネル間で均等となされたマイクロチップ検査装置を得る。【解決手段】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に、駆動液を温度調整する温度調整部を配置したマイクロチップ検査装置とする。【選択図】図１
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【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に、前記駆動液を温度調整する温度調整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２】
前記マイクロポンプは、複数の流路を有していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項３】
前記温度調整部は、ヒータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項４】
前記温度調整部は、前記駆動液タンクからの流路が前記マイクロポンプに接続される接続部に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項５】
前記温度調整部は、前記駆動液を３０℃〜５０℃の間のいずれかの温度に保持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロチップ検査装置。
【請求項６】
前記駆動液タンクから前記マイクロポンプまでが一体的なカートリッジ部として交換可能となされており、前記温度調整部はヒータ部と該ヒータ部により加熱される熱伝導体とを有し、前記ヒータ部を前記カートリッジ部の外側に配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１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処理した抽出溶液など）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】
マイクロポンプやマイクロチップには、複数の流路（チャンネル）が形成されているものが多く、解析の精度を向上させるには、各チャンネルの駆動液は均等な速度で送液されることが望まれる。
【０００８】
しかしながら、マイクロチップ検査装置の設置された環境及び装置内の温度分布等によりチャンネル間に温度差を生じた場合、駆動液の粘度がチャンネル間で異なることになり、駆動液の送液速度がチャンネル間でバラツキを生じる問題がある。
【０００９】
また、環境温度が変化した場合でも、送液速度を毎回同等に維持することが望まれている。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑み、設置された環境及び装置内の温度分布等に関わらず、駆動液の送液速度がチャンネル間で均等となされ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】
【００１１】
上記の目的は、下記構成により解決される。
【００１２】
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に、前記駆動液を温度調整する温度調整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。
【００１３】
２．前記マイクロポンプは、複数の流路を有していることを特徴とする１に記載のマイクロチップ検査装置。
【００１４】
３．前記温度調整部は、ヒータであることを特徴とする１又は２に記載のマイクロチップ検査装置。
【００１５】
４．前記温度調整部は、前記駆動液タンクからの流路が前記マイクロポンプに接続される接続部に配置されていることを特徴とする１又は２に記載のマイクロチップ検査装置。
【００１６】
５．前記温度調整部は、前記駆動液を３０℃〜５０℃の間のいずれかの温度に保持することを特徴とする１〜４のいずれかに記載のマイクロチップ検査装置。
【００１７】
６．前記駆動液タンクから前記マイクロポンプまでが一体的なカートリッジ部として交換可能となされており、前記温度調整部はヒータ部と該ヒータ部により加熱される熱伝導体とを有し、前記ヒータ部を前記カートリッジ部の外側に配置したことを特徴とする１〜５のいずれかに記載のマイクロチップ検査装置。
【発明の効果】
【００１８】
設置された環境及び装置内の温度分布等に関わらず、駆動液の送液速度がチャンネル間で均等なマイクロチップ検査装置を得ることが可能となる。更に、環境温度が変化した場合にも、送液速度を毎回同等に維持することのできるマイクロチップ検査装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本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。
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。
【００２１】
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。
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）
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、弁の開閉を行うことにより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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
次に、マイクロポンプ１１について説明する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
この、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には、温度調整部６１が配置されている。
【００３２】
図２は、本実施の形態のマイクロチップ検査装置の構成を上から見たブロック図であり、内容を解かり易くするために蓋などは省略してある。
【００３３】
マイクロチップ３は、試薬と試液の種類とその数により流路パターンがそれぞれ異なるが、駆動液を取り入れる開口部１２０は一定のピッチｐ１で設けられている。一方マイクロポンプ１１は、ピッチｐ２の間隔で複数のチャンネルが形成されている。この時、ピッチｐ２は必ずしもピッチｐ１と一致するとは限らない。そのため、中間流路部材１２を設けてピッチを合わせている。
【００３４】
中間流路部材１２とマイクロチップ３との第１ジョイント部Ｃ１、及びマイクロポンプ１１と中間流路部材１２との第２ジョイント部Ｃ２は、必要なシール性を確保して駆動液の漏出を防止するために、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン樹脂などの柔軟性（弾性、形状追随性）をもつ樹脂によって密着面が形成されることが好ましい。このような柔軟性を有する密着面は、例えばマイクロチップの構成基材自体によるものであってもよく、また、第１及び第２ジョイント部Ｃ１、Ｃ２における流路開口の周囲に貼着された柔軟性を有する別途の部材によるものであってもよい。
【００３５】
さらに、３１はマイクロチップ３をずれないように第１ジョイント部Ｃ１に密着させるためのチップ押圧板であり、３２はチップ押圧板３１を昇降させるための押圧板駆動部である。またＧ１はマイクロチップ３を中間流路部材１２に対して精度良く位置決めする規制部材である。
【００３６】
同じく、中間流路部材１２が第２ジョイント部Ｃ２でマイクロポンプ１１と密着させるために、中間流路部材１２を押し付ける部材押圧板３３、部材押圧板３３を昇降させるための部材押圧板駆動部３４を備えている。さらに、中間流路部材１２をマイクロポンプ１１に対して精度良く位置決めする規制部材Ｇ２を備えている。
【００３７】
図３は、マイクロポンプ１１とチューブＴ１との接続部６０の拡大断面模式図である。
【００３８】
同図矢印で示すように、駆動液はチューブＴ１からフィルタ部１０を通過し、マイクロポンプ１１に送液される。６２はＯリングであり、液漏れを防止するパッキンである。
【００３９】
図示の如く、温度調整部６１は、マイクロポンプ１１とチューブＴ１とが接続される部位に配置されている。このようにマイクロポンプ１１とチューブＴ１との接続部６０に温度調整部６１を配置することで、マイクロポンプ１１内に送液される直前で駆動液の温度を高めて一定に保持し、該駆動液の粘度を均等に低くすることができる。これにより、マイクロポンプ１１内の各チャンネルに均等でかつ低粘度の駆動液を送液できるようになり、駆動液の送液速度がチャンネル間で均等となされ、送液が安定して行えるマイクロチップ検査装置を得ることができる。また、マイクロポンプ１１の直前で駆動液の温度を調整することにより、マイクロポンプ１１内での駆動液の温度バラツキを極力小さくできる。
【００４０】
なお、本実施の形態のマイクロチップ検査装置に用いられる駆動液は、図４に示すように、液温が低い方で粘度の高くなる液体（例えば、水）の場合には、温度調整部６１には、周囲の環境温度より高い温度に上昇させ保持できるヒータ機能を有するものであればよい。駆動液が水の場合、温度調整範囲は、３０℃〜５０℃の間のいずれかの温度に保持することが好ましく、設定温度に対し±２℃以内であればよい。
【００４１】
また、逆に液温が高い方で粘度の高くなる液体の場合には、温度調整部６１には、周囲の環境温度より低い温度に冷却させ保持できる冷却機能を有するものであればよい。
【００４２】
なお、温度調整をおこなうための温度センサとしては、サーミスタ等を用いて温度検知することが好ましい。
【００４３】
図５は、本実施の形態に係るマイクロチップ検査装置のその他の例を示す断面図である。同図に示すマイクロチップ検査装置も、マイクロポンプ１１内に送液される直前で駆動液を温度調整するものであるが、図１に示したものと以下の部分が異なっている。
【００４４】
同図に示すマイクロチップ検査装置１の温度調整部６１は、加熱部６５と、熱伝導体６６で構成されている。加熱部６５により加熱された熱伝導体６６が、ポンプカートリッジ２内部に延伸され、その先端がマイクロポンプ１１とチューブＴ１とが接続される部位に当接している。このような構成でも、マイクロポンプ１１内に送液される直前で駆動液を高温化することができる。
【００４５】
このように、加熱部６５をポンプカートリッジ２の外に配置することにより、加熱部６５への電力の供給が容易となり、ポンプカートリッジ２を交換する際にも、予め温度調整部６１を外しておけば、再度使用することができ、コスト増を防止できる。
【００４６】
以上説明したように、マイクロポンプより上流に駆動液の温度調整をおこなう温度調整部を配置することにより、設置された環境及び装置内の温度分布等に関わらず、駆動液の送液速度をチャンネル間で均等とな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】
【００４７】
【図１】本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】本実施の形態のマイクロチップ検査装置の構成を上から見たブロック図である。
【図３】マイクロポンプとチューブとの接続部の拡大断面模式図である。
【図４】本実施の形態のマイクロチップ検査装置に用いられる駆動液の特性を示すグラフである。
【図５】本実施の形態に係るマイクロチップ検査装置のその他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
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  温度調整部
６２  Ｏリング
６５  加熱部
６６  熱伝導体
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
【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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