(57)【要約】【課題】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。【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、駆動液を冷却する冷却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、前記駆動液を冷却する冷却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】
前記冷却部は、前記駆動液タンクと前記マイクロポンプとの接続部に配置され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】
前記冷却部は、ペルチェ素子で構成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４】
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、前記冷却部は放熱部と該放熱部により冷却される熱伝導体とを有し、前記放熱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又は２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】
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に、前記駆動液を冷却する冷却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。
【００１１】
２．前記冷却部は、前記駆動液タンクと前記マイクロポンプとの接続部に配置され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。
【００１２】
３．前記冷却部は、ペルチェ素子で構成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。
【００１３】
４．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、前記冷却部は放熱部と該放熱部により冷却される熱伝導体とを有し、前記放熱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又は２に記載のマイクロチップ検査装置。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
次に、マイクロポンプ１１について説明する。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、冷却部６１が配置されている。この冷却部６１には、ペルチェ素子（Ｐｅｌｔｉｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）を用いることが好ましい。ペルチェ素子は２種類の金属の接合部に電流を流すと片方の金属からもう片方へ熱が移動するという「ペルチェ効果」を利用した素子である。このペルチェ素子を用いることで、冷却部を小型にまとめることができ、マイクロチップ検査装置の大型化を防止することができる。
【００２９】
図２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。
【００３０】
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。
【００３１】
図示の如く、冷却部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に冷却部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を冷却できることになり、マイクロポンプ１１内に充分に冷却された駆動液を送液できるようになる。
【００３２】
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３に示すように、相対的に温度の低い方が飽和酸素量が多い液体（例えば、水）である。このような駆動液を用いた場合には、同じ溶存酸素濃度の条件下においては、駆動液の温度をより低くしたほうが駆動液中の酸素が気泡となりにくい。
【００３３】
図４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冷却するものであるが、図１に示したものと以下の部分が異なっている。
【００３４】
同図に示すマイクロチップ検査装置１の冷却部６１は、放熱部６５と、熱伝導体６６で構成されている。放熱部６５により冷却された熱伝導体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冷却することができる。
【００３５】
このように、放熱部６５をポンプカートリッジ２の外に配置することにより、放熱部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、予め冷却部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。
【００３６】
以上説明したように、マイクロポンプより上流に駆動液を冷却する冷却部を配置することにより、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】
【００３７】
【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】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３】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４】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】
【００３８】
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  冷却部
６２  Ｏリング
６５  放熱部
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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