分析装置、分析方法、および分析用マイクロチップ
【課題】分析対象となる物質が他の物質との間で行う反応を適確かつ高精度に制御可能であるとともに、簡易で経済的な分析装置、分析方法、および分析用マイクロチップを提供する。
【解決手段】分析対象となる物質を含む検体およびこの検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、この複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップと、このマイクロチップ内の微粒子を所定のレーザ光によって光学的に捕捉する捕捉手段と、この捕捉手段で捕捉した微粒子を連結路を介して複数の溝部間を順次移送する移送手段と、特定物質と反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出手段とを備える。
【解決手段】分析対象となる物質を含む検体およびこの検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、この複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップと、このマイクロチップ内の微粒子を所定のレーザ光によって光学的に捕捉する捕捉手段と、この捕捉手段で捕捉した微粒子を連結路を介して複数の溝部間を順次移送する移送手段と、特定物質と反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体に含まれる免疫等の成分を分析する分析装置、分析方法、および分析用マイクロチップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、血液や体液等の検体に含まれる免疫成分などを自動的に分析する技術として自動分析装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この自動分析装置は、試薬が入った反応容器に検体を加え、反応容器内の試薬との間で生じた反応を光学的に検出するものである。この自動分析装置による検体の分析に必要な試薬量は、一つの検体に対して数ｍｌ（ミリリットル）〜数十ｍｌ程度と少量で済むが、コスト的な観点から見て、分析に用いる試薬量をさらに低減することのできる技術が待望されていた。また、従来の自動分析装置は、検体や試薬を分注する分注ノズルの洗浄に用いる洗浄水の廃液量も多く、この点においてもコスト面で改善の余地があった。
【０００３】
このような状況を解決しうる技術として、検体の分析に必要な要素を微小なチップ上に集積化することによって分析を行うマイクロ分析システムがある（例えば、特許文献２を参照）。このマイクロ分析システムに関しては、システム外部から所定の磁場を印加することによって微細な流路内に存在する微粒子を操作し、この微粒子を表面修飾する物質と分析対象の物質との反応に基づいて分析を行う技術も開示されている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８８８２８号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９４７１号公報
【特許文献３】特表２００２−５０７７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来のマイクロ分析システムにおいて、免疫の分析に必要な抗原抗体反応等の反応を発生させるためには、システムの構造、特にチップの構造をある程度複雑化せざるを得ず、コストを十分に削減できるわけではなかった。
【０００６】
また、システム外部から磁場を印加して微粒子を操作するマイクロ分析システムの場合、その微粒子の操作は２次元的な方向に限定されるので、チップ上の微細な３次元構造内において測定対象となる微粒子の位置やその移動速度の制御を適確かつ高精度に行うことは困難であり、免疫分析のように反応時間の制御が重要な測定系に適したものではなかった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分析対象となる物質が他の物質との間で行う反応を適確かつ高精度に制御可能であるとともに、簡易で経済的な分析装置、分析方法、および分析用マイクロチップ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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の発明は、検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する分析装置であって、前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップと、前記マイクロチップが有する複数の溝部のいずれかに充填される液体に混合され、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾した微粒子に対して所定のレーザ光を照射することにより、前記微粒子を光学的に捕捉する捕捉手段と、前記捕捉手段で光学的に捕捉した微粒子を、前記複数の連結路を順次通過させることによって前記複数の溝部間で移送する移送手段と、前記移送手段が前記微粒子を移送した結果、前記特定物質と前記反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、所定の緩衝液に前記微粒子が混合されて成る微粒子混合液と、前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する分析方法であって、前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップ内の前記複数の溝部のいずれかに充填される液体に混合され、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾した微粒子に対して所定のレーザ光を照射することにより、前記微粒子を光学的に捕捉する捕捉ステップと、前記捕捉ステップで光学的に捕捉した微粒子を、前記複数の連結路を順次通過させることによって前記複数の溝部間で移送する移送ステップと、前記移送ステップで前記微粒子を移送した結果、前記特定物質と前記反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出ステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記移送ステップでは、前記微粒子を順次移送する各溝部において、各溝部に充填される物質に応じて溝部ごとに定められる時間だけ前記微粒子を保持することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、所定の緩衝液に前記微粒子が混合されて成る微粒子混合液と、前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する際に適用する分析用マイクロチップであって、前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部と、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾し、前記複数の連結路を通過可能な微粒子が、所定の緩衝液に混合されて成る微粒子混合液と、前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、分析対象となる物質を含む検体およびこの検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、この複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップと、このマイクロチップ内の微粒子を所定のレーザ光によって光学的に捕捉する捕捉手段と、この捕捉手段で捕捉した微粒子を連結路を介して複数の溝部間を順次移送する移送手段と、特定物質と反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出手段とを備えることにより、分析対象となる物質が他の物質との間で行う反応を適確かつ高精度に制御可能であり、簡易で経済的な分析装置、分析方法、および分析用マイクロチップ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】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る分析装置要部の構成を模式的に示す説明図である。同図に示す分析装置１は、複数の溝部および隣接する溝部間同士を連結する複数の連結路を有し、検体や分析に必要な液体等を充填するマイクロチップ１１、所定のレーザ光を発生するレーザ光源１２、レーザ光源１２から発生するレーザ光を集光し、少なくともこの集光したレーザ光を所望の位置に照射する光学系１３、マイクロチップ１１の表面に平行な２次元方向にマイクロチップ１１を移送する移送部１４、マイクロチップ１１内で生じる反応によって発生する光を測光する測光部１５、ならびにレーザ光源１２、光学系１３、移送部１４、および測光部１５の動作制御を行う制御部１６（図示せず）を備える。
【００１７】
この実施の形態においては、マイクロチップ１１内に存在する微粒子を光学系１３から照射するレーザ光によって光学的に捕捉する「光ピンセット」と呼ばれる技術を適用する。この光ピンセットについて具体的に説明する。照射するレーザ光のビームを集光して絞り込むと、その照射レーザ光は集光レンズの焦点位置付近に存在する微粒子を通過するときに屈折する。この屈折による自身の運動量変化により、レーザ光は通過する微粒子を集光レンズ方向へ引き戻す力を及ぼす。その結果、微粒子はレーザ光によって光学的に捕捉される。この実施の形態に係る分析方法では、光ピンセットによって微粒子を光学的に捕捉した状態を保持しながら、検体の分析を行う。
【００１８】
図２−１は、この実施の形態に係る分析用マイクロチップとして分析装置１に適用されるマイクロチップ１１の詳細な構成を示す表面図である。また、図２−２は、図２−１に示すマイクロチップ１１のＸ−Ｘ断面図（縦断面図）である。これらの図に示すマイクロチップ１１は、正方形をなす表面がその表面の法線方向に微小な厚さを有する直方体形状をなしており、本体部１１１と、この本体部１１１の一方の表面に装着されるカバー部１１２とから成る。
【００１９】
本体部１１１は、４つの溝部ｔ１、ｔ２、ｔ３、およびｔ４を有するとともに、隣接する溝部同士を連結する３つの連結路ｃ１、ｃ２、およびｃ３を有する。溝部同士および連結路同士はそれぞれ同形状をなすとともに、それぞれ長手方向の中心軸が互いに平行である。カバー部１１２は、４つの溝部ｔ１〜ｔ４が設けられる側の表面に装着される。これらの本体部１１１およびカバー部１１２はガラスによって実現され、それらの表面をなす正方形の一辺の長さは、数ｃｍ程度である。また、本体部１１１の厚みは数ｍｍ程度であり、溝部ｔ１〜ｔ４の深さＨは数百μｍ程度である。他方、カバー部１１２の厚みは数十μｍ程度である。
【００２０】
本体部１１１に設けられる４つの溝部ｔ１〜ｔ４には、それぞれ異なる物質が充填される。より具体的には、一方の端部に位置する溝部ｔ１には、生理食塩水等から成る所定の緩衝液に、検体に含まれる特定物質と特異的に結合する物質を表面修飾した微粒子Ｂを混合した微粒子混合液１０１が充填される。この溝部ｔ１に隣接する溝部ｔ２には、検体１０２が充填される。この溝部ｔ２の溝部ｔ１と反対側で隣接する溝部ｔ３には、溝部ｔ２を通過してきた後の微粒子Ｂを洗浄するための緩衝液１０３が充填される。この緩衝液１０３は、前述した微粒子混合液１０１で用いる緩衝液と同じものである。溝部ｔ３と隣接し、この溝部ｔ３に対して溝部ｔ２と反対側に設けられる溝部ｔ４には、検体に含まれる特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する一方、微粒子Ｂを表面実装する物質と特定物質との結合は阻害しない反応試薬を含む試薬溶液１０４が充填される。
【００２１】
ここで、溝部ｔ２に充填される検体１０２が血液の場合には、分析対象となる特定物質として、例えば血清中のγグロブリンなどの抗体を挙げることができる。この場合、微粒子Ｂを表面修飾して特定物質である抗体と特異的に結合する物質は抗原である。したがって、特定物質と微粒子Ｂを表面修飾する物質との特異的な反応とは、抗原抗体反応に他ならない。
【００２２】
３つの連結路、すなわち、溝部ｔ１と溝部ｔ２を連絡する連結路ｃ１、溝部ｔ２と溝部ｔ３を連結する連結路ｃ２、および溝部ｔ３と溝部ｔ４を連結する連結路ｃ３は、レーザ光を用いて捕捉した微粒子Ｂを溝部ｔ１から溝部ｔ２、ｔ３、およびｔ４へと順次移送するために設けられる。このため、各連結路の深さｈは微粒子Ｂの径よりも大きくなければならない。この実施の形態では、微粒子Ｂとして、その径が数μｍ〜数十μｍ程度のプラスチック製の球状粒子を用いるので、連結路の深さｈは数十μｍ程度よりも大きい。この深さｈの値は、一方で、隣接する溝部にそれぞれ充填される液体の混合がほとんど無視できる程度に小さくなければならない。換言すれば、連結路の深さｈのとり得る値の上限は、隣接する溝部間の液体の混合が無視できる程度の値でなければならない。
【００２３】
この実施の形態において、連結路ｃ１〜ｃ３は、本体部１１１の表面に平行な断面（横断面）が長方形状をなしている（図２−１および図２−２を参照）。それらの長方形は、長手方向に対して互いに平行であるが同一直線上は通過していない。これは、微粒子Ｂがある連結路を介して隣接する溝部に到達したとき、この到達した溝部に充填されている液体の一部がさらに隣接する溝部に流出したりするのを防止するためである。
【００２４】
なお、図２−２に示す溝部ｔ１〜ｔ４の一つの縦断面の形状、および連結路ｃ１〜ｃ３のＸ−Ｘ線とは垂直な方向の縦断面の形状は、底辺の方が短い等脚台形をなしていれば、光ピンセットで捕捉した微粒子Ｂを移送する上で好ましいが、必ずしもこの形状に限定されるわけではない。また、溝部ｔ１〜ｔ４の本体部１１１に平行な方向の横断面は長方形状でなくてもよく、例えば円形や多角形などであっても構わない。
【００２５】
マイクロチップ１１のカバー部１１２は、溝部ｔ１〜ｔ４に充填される物質の蒸発を防止するために本体部１１１に装着される。このカバー部１１２には、溝部ごとに物質を充填するために、開閉自在な二つの孔部（入口と出口に相当）を設けてもよい。そして、ある溝部に物質を充填する際には、その溝部に対応する二つの孔部を開放する以外は、全ての孔部を閉鎖する。
【００２６】
次に、光学系１３について説明する。この実施の形態では、蛍光顕微鏡を用いて微粒子Ｂを表面実装する物質（抗原とする）と検体１０２に含まれる物質（抗体とする）との間で生じる抗原抗体反応を分析する。この場合、光学系１３は、レーザ光源１２から発生するレーザ光を反射する反射鏡１３１と、この反射鏡１３１で反射されたレーザ光を集光してマイクロチップ１１内の微粒子Ｂを照射する対物レンズ１３２とを有する。反射鏡１３１は、入射光および励起光としてのレーザ光を反射する一方、抗体と蛍光性物質を含む反応試薬との反応によって生成される放射光は透過するダイクロックミラーである。光学系１３は、この反射鏡１３１を透過した放射光から所望の周波数帯域の光を採光するフィルタ１３３をさらに有する。なお、反射鏡１３１は所定の回転軸に対して回動自在であり、制御部１６の制御に基づいて、レーザ光の集光位置を調整する。また、対物レンズ１３２は光軸方向に移動自在であり、制御部１６の制御に基づいてレーザ光の照射位置を調整する。
【００２７】
このような光学系１３において、対物レンズ１３２の開口数を大きく取り、この対物レンズ１３２で集光するレーザ光のビームを絞り込むと、その焦点位置付近に存在する微粒子Ｂを光ピンセットで捕捉することができる。この意味で、レーザ光源１２と光学系１３は、少なくとも捕捉手段の一部をなしている。なお、微粒子Ｂを捕捉するためには、微粒子Ｂの径がレーザ光の波長よりも大きく、なおかつ微粒子Ｂの屈折率が微粒子混合液１０１、検体１０２、緩衝液１０３、および試薬溶液１０４の屈折率よりも大きければより好ましい。
【００２８】
移送部１４は、マイクロチップ１１の表面を水平方向に載置する載置面を有しており、マイクロチップ１１の表面に平行な２次元方向、すなわち図１で水平方向を指向し、なおかつ紙面に垂直な２次元面方向に移動自在であり、光ピンセットによって捕捉した微粒子Ｂを、連結路ｃｉ（ｉ＝１，２，３）を介して溝部ｔｉから隣接する溝部ｔｉ＋１へと移送する機能を有する。この移送部１４を用いることにより、マイクロチップ１１の位置決めを容易にかつ高精度に行うことが可能となる。
【００２９】
測光部１５は、特定物質である抗体と反応試薬中に含まれる蛍光性物質との反応によって生成、放射され、反射鏡１３１を透過してくる蛍光のうち、フィルタ１３３を通過した周波数帯域の蛍光成分を受光してその強度を増幅する光電子増倍管を有する。測光部１５は、レーザ光源１２および光学系１３とともに、放射される蛍光を検出する検出手段の一部をなす。
【００３０】
制御部１６は、上述したレーザ光源１２、光学系１３（反射鏡１３１、対物レンズ１３２、フィルタ１３３）、移送部１４、および測光部１５の動作制御を行うとともに、測光部１５の測定結果に基づいて検体の成分の分析を行う機能を有しており、演算および制御機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって実現される。
【００３１】
以上の構成を有する分析装置１が行う分析方法の詳細について、図３に示すフローチャート図を用いて説明する。まず、レーザ光源１２から発生するレーザ光が、溝部ｔ１に充填される微粒子混合液１０１内の微粒子Ｂのいずれかを照射するように、移送部１４を移動してマイクロチップ１１の位置決めを行い、少なくとも一つの微粒子Ｂを光ピンセットで捕捉する（ステップＳ１）。以後の過程において、光学系１３によって実現される光ピンセットは、このステップＳ１で捕捉した微粒子Ｂを捕捉し続ける。図４−１は、このステップＳ１で捕捉する微粒子Ｂが抗原ａによって表面実装された状態を模式的に示す説明図である。
【００３２】
次に移送部１４は、マイクロチップ１１を移動することにより、ステップＳ１で捕捉した微粒子Ｂを連結路ｃ１まで移動し、さらにこの連結路ｃ１を通過させることによって溝部ｔ２に移送し、所定時間この状態を保持する（ステップＳ２）。この状態を保持することによって、溝部ｔ２内の検体１０２に含まれる特定物質としての抗体ｂが、微粒子Ｂを表面実装する抗原ａと抗原抗体反応を行う。したがって、ここでいう所定時間とは、抗原ａと抗体ｂが抗原抗体反応を起こすのに十分な時間である。図４−２は、このステップＳ２における抗原抗体反応の結果、微粒子Ｂの表面で、抗原ａと抗体ｂが抗原抗体反応によって特異的に結合した状態を模式的に示す説明図である。
【００３３】
その後、移送部１４は、マイクロチップ１１を移動することにより、光ピンセットで捕捉している微粒子Ｂを、連結路ｃ２を介して溝部ｔ３に移送し、所定時間この状態を保持する（ステップＳ３）。この状態を保持することによって、抗原抗体反応を起こした微粒子Ｂに付随して溝部ｔ３内に到達した遊離抗体を、溝部ｔ３に充填される緩衝液１０３によって分離洗浄（Ｂ／Ｆ分離）することができる。したがって、ここでいう所定時間は、ステップＳ２における所定時間とは異なるものであり、緩衝液１０３を用いて不要な抗体を微粒子Ｂから分離するのに必要な時間である。
【００３４】
続いて、移送部１４は、光ピンセットで捕捉している微粒子Ｂを、連結路ｃ３を通過させることによって溝部ｔ４に移送する（ステップＳ４）。この溝部ｔ４内では、充填された試薬溶液１０４中の反応試薬に含まれる蛍光性物質ｃが微粒子Ｂに付着した抗体ｂと反応（化学結合）を生じる。そしてこの反応の結果、蛍光Ｌが発生する。この際には、微粒子Ｂを照射して捕捉している入射レーザ光が、励起光としての役割を果たす。図４−３は、蛍光性物質ｃが抗体ｂと化学結合し、レーザ光によって励起された結果、蛍光Ｌを放射する状態を模式的に示す説明図である。
【００３５】
次に測光部１５が、溝部ｔ４内での反応によってから放射され、フィルタ１３３でフィルタリングされた蛍光Ｌの強度を測定する（ステップＳ５）。そして、測光部１５で測定した結果を制御部１６が分析する（ステップＳ６）。なお、分析装置１にデータを出力表示する出力部と、データを記憶する記憶部とをさらに設けることにより、このステップＳ６における分析結果を出力部で表示したり、記憶部に記憶したりしてもよい。
【００３６】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、検体およびこの検体の成分を分析するのに必要な物質を含む液体を別個に充填する複数の溝部と、隣接する溝部同士を連結する連結路を有するマイクロチップと、このマイクロチップ内の微粒子を所定のレーザ光を用いた光ピンセット技術によって捕捉し、移送部でマイクロチップを移動させながら捕捉した微粒子を操作して反応を調整することにより、検体に含まれる特定物質が他の物質との間で行う抗原抗体反応を適確かつ高精度に制御することができる。
【００３７】
この実施の形態では、分析に用いる検体や試薬はマイクロチップの溝部に充填する量で十分なため、数百ｎｌ（ナノリットル）程度の極めて微小な量で済む上、マイクロチップ自体の洗浄も分析終了まで不要なため、洗浄水も少量で済む。したがって、この実施の形態によれば、従来の分析システムに比べ、一段とコストを低く抑えることができ、経済的である。
【００３８】
また、この実施の形態によれば、従来の分析装置のように試薬を別な容器などに置換する必要がなく、マイクロチップ本体の移送のみですべてのプロセスを実行するため、マイクロチップ自体のレイアウトの自由度が高く、その構成を単純にすることができる。したがって、この意味でもコストの低減という効果が得られる。
【００３９】
さらに、この実施の形態によれば、例えば検体として血液を用いる場合、必要な血液の量が少なくて済むので、血液を採取される側の検体提供者の肉体的かつ心理的な負担を軽減させることができる。
【００４０】
ここまで、本発明の好ましい一実施の形態を詳述してきたが、本発明はこの実施の形態によってのみ限定されるものではない。例えば、各溝部に充填する溶液の種類や分析に必要な溝部の数は、検体の成分の分析に必要な反応等に応じて適宜変更することが可能である。この意味で、本発明に係るマイクロチップのレイアウトは、各種免疫分析のために必要な抗原抗体反応等の反応を光学的に検出可能なものであれば如何なる構成であってもよく、溝部の個数が３個または５個以上であってもよい。これらの溝部のうち、互いに隣接する溝部同士に連結路が設けられる点は、上記一実施の形態と同様である。
【００４１】
また、上述した一実施の形態においては蛍光分析を用いて検体の分析を行ったが、それ以外にも、ルミナール反応等に基づく化学発光分析や、検出光を物質に照射して透過してくる透過光から物質の吸光量を測定する吸光光度分析法等のよく知られた分析手法を用いることも可能である。これらの分析手法に応じて、分析装置、特に光学系の構成が適宜変更されることは勿論である。
【００４２】
さらに、本発明に係る分析装置に、複数のマイクロチップを格納、保管する機能と、検体を保管して、この検体をマイクロチップの適当な溝部に分注する機能と、検体を分注したマイクロチップを移送する機能とをさらに具備させることにより、多数の検体の成分を自動かつ連続的に分析可能な自動分析装置を構成することも可能である。この場合には、マイクロチップにおいて、検体を充填する溝部だけは空にしておき、他の溝部には抗原抗体反応を起こすのに必要な所定の液体を予め充填したものを大量に製造しておけば、後から検体充填用の溝部に検体を充填するだけで検体の分析を行うことができる。
【００４３】
このように、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的事項を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る分析装置要部の構成を模式的に示す説明図である。
【図２−１】本発明の一実施の形態に係る分析用マイクロチップ表面の構成を示す平面図である。
【図２−２】図２−１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る分析方法の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図４−１】微粒子を抗原で表面実装した状態を模式的に示す説明図である。
【図４−２】微粒子の表面で、抗原と抗体が抗原抗体反応によって特異的に結合した状態を模式的に示す説明図である。
【図４−３】蛍光性物質が抗体と化学結合し、蛍光を放射する状態を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 分析装置
１１ マイクロチップ
１２ レーザ光源
１３ 光学系
１４ 移送部
１５ 測光部
１６ 制御部
１０１ 微粒子混合液
１０２ 検体
１０３ 緩衝液
１０４ 試薬溶液
１１１ 本体部
１１２ カバー部
１３１ 反射鏡
１３２ 対物レンズ
１３３ フィルタ
ｃ１、ｃ２、ｃ３ 連結路
ｔ１、ｔ２、ｔ２、ｔ４ 溝部
Ｂ 微粒子
Ｌ 蛍光
ａ 抗原
ｂ 抗体
ｃ 蛍光性物質
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体に含まれる免疫等の成分を分析する分析装置、分析方法、および分析用マイクロチップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、血液や体液等の検体に含まれる免疫成分などを自動的に分析する技術として自動分析装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この自動分析装置は、試薬が入った反応容器に検体を加え、反応容器内の試薬との間で生じた反応を光学的に検出するものである。この自動分析装置による検体の分析に必要な試薬量は、一つの検体に対して数ｍｌ（ミリリットル）〜数十ｍｌ程度と少量で済むが、コスト的な観点から見て、分析に用いる試薬量をさらに低減することのできる技術が待望されていた。また、従来の自動分析装置は、検体や試薬を分注する分注ノズルの洗浄に用いる洗浄水の廃液量も多く、この点においてもコスト面で改善の余地があった。
【０００３】
このような状況を解決しうる技術として、検体の分析に必要な要素を微小なチップ上に集積化することによって分析を行うマイクロ分析システムがある（例えば、特許文献２を参照）。このマイクロ分析システムに関しては、システム外部から所定の磁場を印加することによって微細な流路内に存在する微粒子を操作し、この微粒子を表面修飾する物質と分析対象の物質との反応に基づいて分析を行う技術も開示されている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８８８２８号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９４７１号公報
【特許文献３】特表２００２−５０７７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来のマイクロ分析システムにおいて、免疫の分析に必要な抗原抗体反応等の反応を発生させるためには、システムの構造、特にチップの構造をある程度複雑化せざるを得ず、コストを十分に削減できるわけではなかった。
【０００６】
また、システム外部から磁場を印加して微粒子を操作するマイクロ分析システムの場合、その微粒子の操作は２次元的な方向に限定されるので、チップ上の微細な３次元構造内において測定対象となる微粒子の位置やその移動速度の制御を適確かつ高精度に行うことは困難であり、免疫分析のように反応時間の制御が重要な測定系に適したものではなかった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分析対象となる物質が他の物質との間で行う反応を適確かつ高精度に制御可能であるとともに、簡易で経済的な分析装置、分析方法、および分析用マイクロチップ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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の発明は、検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する分析装置であって、前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップと、前記マイクロチップが有する複数の溝部のいずれかに充填される液体に混合され、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾した微粒子に対して所定のレーザ光を照射することにより、前記微粒子を光学的に捕捉する捕捉手段と、前記捕捉手段で光学的に捕捉した微粒子を、前記複数の連結路を順次通過させることによって前記複数の溝部間で移送する移送手段と、前記移送手段が前記微粒子を移送した結果、前記特定物質と前記反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、所定の緩衝液に前記微粒子が混合されて成る微粒子混合液と、前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する分析方法であって、前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップ内の前記複数の溝部のいずれかに充填される液体に混合され、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾した微粒子に対して所定のレーザ光を照射することにより、前記微粒子を光学的に捕捉する捕捉ステップと、前記捕捉ステップで光学的に捕捉した微粒子を、前記複数の連結路を順次通過させることによって前記複数の溝部間で移送する移送ステップと、前記移送ステップで前記微粒子を移送した結果、前記特定物質と前記反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出ステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記移送ステップでは、前記微粒子を順次移送する各溝部において、各溝部に充填される物質に応じて溝部ごとに定められる時間だけ前記微粒子を保持することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、所定の緩衝液に前記微粒子が混合されて成る微粒子混合液と、前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する際に適用する分析用マイクロチップであって、前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部と、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾し、前記複数の連結路を通過可能な微粒子が、所定の緩衝液に混合されて成る微粒子混合液と、前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、分析対象となる物質を含む検体およびこの検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、この複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップと、このマイクロチップ内の微粒子を所定のレーザ光によって光学的に捕捉する捕捉手段と、この捕捉手段で捕捉した微粒子を連結路を介して複数の溝部間を順次移送する移送手段と、特定物質と反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出手段とを備えることにより、分析対象となる物質が他の物質との間で行う反応を適確かつ高精度に制御可能であり、簡易で経済的な分析装置、分析方法、および分析用マイクロチップ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】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る分析装置要部の構成を模式的に示す説明図である。同図に示す分析装置１は、複数の溝部および隣接する溝部間同士を連結する複数の連結路を有し、検体や分析に必要な液体等を充填するマイクロチップ１１、所定のレーザ光を発生するレーザ光源１２、レーザ光源１２から発生するレーザ光を集光し、少なくともこの集光したレーザ光を所望の位置に照射する光学系１３、マイクロチップ１１の表面に平行な２次元方向にマイクロチップ１１を移送する移送部１４、マイクロチップ１１内で生じる反応によって発生する光を測光する測光部１５、ならびにレーザ光源１２、光学系１３、移送部１４、および測光部１５の動作制御を行う制御部１６（図示せず）を備える。
【００１７】
この実施の形態においては、マイクロチップ１１内に存在する微粒子を光学系１３から照射するレーザ光によって光学的に捕捉する「光ピンセット」と呼ばれる技術を適用する。この光ピンセットについて具体的に説明する。照射するレーザ光のビームを集光して絞り込むと、その照射レーザ光は集光レンズの焦点位置付近に存在する微粒子を通過するときに屈折する。この屈折による自身の運動量変化により、レーザ光は通過する微粒子を集光レンズ方向へ引き戻す力を及ぼす。その結果、微粒子はレーザ光によって光学的に捕捉される。この実施の形態に係る分析方法では、光ピンセットによって微粒子を光学的に捕捉した状態を保持しながら、検体の分析を行う。
【００１８】
図２−１は、この実施の形態に係る分析用マイクロチップとして分析装置１に適用されるマイクロチップ１１の詳細な構成を示す表面図である。また、図２−２は、図２−１に示すマイクロチップ１１のＸ−Ｘ断面図（縦断面図）である。これらの図に示すマイクロチップ１１は、正方形をなす表面がその表面の法線方向に微小な厚さを有する直方体形状をなしており、本体部１１１と、この本体部１１１の一方の表面に装着されるカバー部１１２とから成る。
【００１９】
本体部１１１は、４つの溝部ｔ１、ｔ２、ｔ３、およびｔ４を有するとともに、隣接する溝部同士を連結する３つの連結路ｃ１、ｃ２、およびｃ３を有する。溝部同士および連結路同士はそれぞれ同形状をなすとともに、それぞれ長手方向の中心軸が互いに平行である。カバー部１１２は、４つの溝部ｔ１〜ｔ４が設けられる側の表面に装着される。これらの本体部１１１およびカバー部１１２はガラスによって実現され、それらの表面をなす正方形の一辺の長さは、数ｃｍ程度である。また、本体部１１１の厚みは数ｍｍ程度であり、溝部ｔ１〜ｔ４の深さＨは数百μｍ程度である。他方、カバー部１１２の厚みは数十μｍ程度である。
【００２０】
本体部１１１に設けられる４つの溝部ｔ１〜ｔ４には、それぞれ異なる物質が充填される。より具体的には、一方の端部に位置する溝部ｔ１には、生理食塩水等から成る所定の緩衝液に、検体に含まれる特定物質と特異的に結合する物質を表面修飾した微粒子Ｂを混合した微粒子混合液１０１が充填される。この溝部ｔ１に隣接する溝部ｔ２には、検体１０２が充填される。この溝部ｔ２の溝部ｔ１と反対側で隣接する溝部ｔ３には、溝部ｔ２を通過してきた後の微粒子Ｂを洗浄するための緩衝液１０３が充填される。この緩衝液１０３は、前述した微粒子混合液１０１で用いる緩衝液と同じものである。溝部ｔ３と隣接し、この溝部ｔ３に対して溝部ｔ２と反対側に設けられる溝部ｔ４には、検体に含まれる特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する一方、微粒子Ｂを表面実装する物質と特定物質との結合は阻害しない反応試薬を含む試薬溶液１０４が充填される。
【００２１】
ここで、溝部ｔ２に充填される検体１０２が血液の場合には、分析対象となる特定物質として、例えば血清中のγグロブリンなどの抗体を挙げることができる。この場合、微粒子Ｂを表面修飾して特定物質である抗体と特異的に結合する物質は抗原である。したがって、特定物質と微粒子Ｂを表面修飾する物質との特異的な反応とは、抗原抗体反応に他ならない。
【００２２】
３つの連結路、すなわち、溝部ｔ１と溝部ｔ２を連絡する連結路ｃ１、溝部ｔ２と溝部ｔ３を連結する連結路ｃ２、および溝部ｔ３と溝部ｔ４を連結する連結路ｃ３は、レーザ光を用いて捕捉した微粒子Ｂを溝部ｔ１から溝部ｔ２、ｔ３、およびｔ４へと順次移送するために設けられる。このため、各連結路の深さｈは微粒子Ｂの径よりも大きくなければならない。この実施の形態では、微粒子Ｂとして、その径が数μｍ〜数十μｍ程度のプラスチック製の球状粒子を用いるので、連結路の深さｈは数十μｍ程度よりも大きい。この深さｈの値は、一方で、隣接する溝部にそれぞれ充填される液体の混合がほとんど無視できる程度に小さくなければならない。換言すれば、連結路の深さｈのとり得る値の上限は、隣接する溝部間の液体の混合が無視できる程度の値でなければならない。
【００２３】
この実施の形態において、連結路ｃ１〜ｃ３は、本体部１１１の表面に平行な断面（横断面）が長方形状をなしている（図２−１および図２−２を参照）。それらの長方形は、長手方向に対して互いに平行であるが同一直線上は通過していない。これは、微粒子Ｂがある連結路を介して隣接する溝部に到達したとき、この到達した溝部に充填されている液体の一部がさらに隣接する溝部に流出したりするのを防止するためである。
【００２４】
なお、図２−２に示す溝部ｔ１〜ｔ４の一つの縦断面の形状、および連結路ｃ１〜ｃ３のＸ−Ｘ線とは垂直な方向の縦断面の形状は、底辺の方が短い等脚台形をなしていれば、光ピンセットで捕捉した微粒子Ｂを移送する上で好ましいが、必ずしもこの形状に限定されるわけではない。また、溝部ｔ１〜ｔ４の本体部１１１に平行な方向の横断面は長方形状でなくてもよく、例えば円形や多角形などであっても構わない。
【００２５】
マイクロチップ１１のカバー部１１２は、溝部ｔ１〜ｔ４に充填される物質の蒸発を防止するために本体部１１１に装着される。このカバー部１１２には、溝部ごとに物質を充填するために、開閉自在な二つの孔部（入口と出口に相当）を設けてもよい。そして、ある溝部に物質を充填する際には、その溝部に対応する二つの孔部を開放する以外は、全ての孔部を閉鎖する。
【００２６】
次に、光学系１３について説明する。この実施の形態では、蛍光顕微鏡を用いて微粒子Ｂを表面実装する物質（抗原とする）と検体１０２に含まれる物質（抗体とする）との間で生じる抗原抗体反応を分析する。この場合、光学系１３は、レーザ光源１２から発生するレーザ光を反射する反射鏡１３１と、この反射鏡１３１で反射されたレーザ光を集光してマイクロチップ１１内の微粒子Ｂを照射する対物レンズ１３２とを有する。反射鏡１３１は、入射光および励起光としてのレーザ光を反射する一方、抗体と蛍光性物質を含む反応試薬との反応によって生成される放射光は透過するダイクロックミラーである。光学系１３は、この反射鏡１３１を透過した放射光から所望の周波数帯域の光を採光するフィルタ１３３をさらに有する。なお、反射鏡１３１は所定の回転軸に対して回動自在であり、制御部１６の制御に基づいて、レーザ光の集光位置を調整する。また、対物レンズ１３２は光軸方向に移動自在であり、制御部１６の制御に基づいてレーザ光の照射位置を調整する。
【００２７】
このような光学系１３において、対物レンズ１３２の開口数を大きく取り、この対物レンズ１３２で集光するレーザ光のビームを絞り込むと、その焦点位置付近に存在する微粒子Ｂを光ピンセットで捕捉することができる。この意味で、レーザ光源１２と光学系１３は、少なくとも捕捉手段の一部をなしている。なお、微粒子Ｂを捕捉するためには、微粒子Ｂの径がレーザ光の波長よりも大きく、なおかつ微粒子Ｂの屈折率が微粒子混合液１０１、検体１０２、緩衝液１０３、および試薬溶液１０４の屈折率よりも大きければより好ましい。
【００２８】
移送部１４は、マイクロチップ１１の表面を水平方向に載置する載置面を有しており、マイクロチップ１１の表面に平行な２次元方向、すなわち図１で水平方向を指向し、なおかつ紙面に垂直な２次元面方向に移動自在であり、光ピンセットによって捕捉した微粒子Ｂを、連結路ｃｉ（ｉ＝１，２，３）を介して溝部ｔｉから隣接する溝部ｔｉ＋１へと移送する機能を有する。この移送部１４を用いることにより、マイクロチップ１１の位置決めを容易にかつ高精度に行うことが可能となる。
【００２９】
測光部１５は、特定物質である抗体と反応試薬中に含まれる蛍光性物質との反応によって生成、放射され、反射鏡１３１を透過してくる蛍光のうち、フィルタ１３３を通過した周波数帯域の蛍光成分を受光してその強度を増幅する光電子増倍管を有する。測光部１５は、レーザ光源１２および光学系１３とともに、放射される蛍光を検出する検出手段の一部をなす。
【００３０】
制御部１６は、上述したレーザ光源１２、光学系１３（反射鏡１３１、対物レンズ１３２、フィルタ１３３）、移送部１４、および測光部１５の動作制御を行うとともに、測光部１５の測定結果に基づいて検体の成分の分析を行う機能を有しており、演算および制御機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって実現される。
【００３１】
以上の構成を有する分析装置１が行う分析方法の詳細について、図３に示すフローチャート図を用いて説明する。まず、レーザ光源１２から発生するレーザ光が、溝部ｔ１に充填される微粒子混合液１０１内の微粒子Ｂのいずれかを照射するように、移送部１４を移動してマイクロチップ１１の位置決めを行い、少なくとも一つの微粒子Ｂを光ピンセットで捕捉する（ステップＳ１）。以後の過程において、光学系１３によって実現される光ピンセットは、このステップＳ１で捕捉した微粒子Ｂを捕捉し続ける。図４−１は、このステップＳ１で捕捉する微粒子Ｂが抗原ａによって表面実装された状態を模式的に示す説明図である。
【００３２】
次に移送部１４は、マイクロチップ１１を移動することにより、ステップＳ１で捕捉した微粒子Ｂを連結路ｃ１まで移動し、さらにこの連結路ｃ１を通過させることによって溝部ｔ２に移送し、所定時間この状態を保持する（ステップＳ２）。この状態を保持することによって、溝部ｔ２内の検体１０２に含まれる特定物質としての抗体ｂが、微粒子Ｂを表面実装する抗原ａと抗原抗体反応を行う。したがって、ここでいう所定時間とは、抗原ａと抗体ｂが抗原抗体反応を起こすのに十分な時間である。図４−２は、このステップＳ２における抗原抗体反応の結果、微粒子Ｂの表面で、抗原ａと抗体ｂが抗原抗体反応によって特異的に結合した状態を模式的に示す説明図である。
【００３３】
その後、移送部１４は、マイクロチップ１１を移動することにより、光ピンセットで捕捉している微粒子Ｂを、連結路ｃ２を介して溝部ｔ３に移送し、所定時間この状態を保持する（ステップＳ３）。この状態を保持することによって、抗原抗体反応を起こした微粒子Ｂに付随して溝部ｔ３内に到達した遊離抗体を、溝部ｔ３に充填される緩衝液１０３によって分離洗浄（Ｂ／Ｆ分離）することができる。したがって、ここでいう所定時間は、ステップＳ２における所定時間とは異なるものであり、緩衝液１０３を用いて不要な抗体を微粒子Ｂから分離するのに必要な時間である。
【００３４】
続いて、移送部１４は、光ピンセットで捕捉している微粒子Ｂを、連結路ｃ３を通過させることによって溝部ｔ４に移送する（ステップＳ４）。この溝部ｔ４内では、充填された試薬溶液１０４中の反応試薬に含まれる蛍光性物質ｃが微粒子Ｂに付着した抗体ｂと反応（化学結合）を生じる。そしてこの反応の結果、蛍光Ｌが発生する。この際には、微粒子Ｂを照射して捕捉している入射レーザ光が、励起光としての役割を果たす。図４−３は、蛍光性物質ｃが抗体ｂと化学結合し、レーザ光によって励起された結果、蛍光Ｌを放射する状態を模式的に示す説明図である。
【００３５】
次に測光部１５が、溝部ｔ４内での反応によってから放射され、フィルタ１３３でフィルタリングされた蛍光Ｌの強度を測定する（ステップＳ５）。そして、測光部１５で測定した結果を制御部１６が分析する（ステップＳ６）。なお、分析装置１にデータを出力表示する出力部と、データを記憶する記憶部とをさらに設けることにより、このステップＳ６における分析結果を出力部で表示したり、記憶部に記憶したりしてもよい。
【００３６】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、検体およびこの検体の成分を分析するのに必要な物質を含む液体を別個に充填する複数の溝部と、隣接する溝部同士を連結する連結路を有するマイクロチップと、このマイクロチップ内の微粒子を所定のレーザ光を用いた光ピンセット技術によって捕捉し、移送部でマイクロチップを移動させながら捕捉した微粒子を操作して反応を調整することにより、検体に含まれる特定物質が他の物質との間で行う抗原抗体反応を適確かつ高精度に制御することができる。
【００３７】
この実施の形態では、分析に用いる検体や試薬はマイクロチップの溝部に充填する量で十分なため、数百ｎｌ（ナノリットル）程度の極めて微小な量で済む上、マイクロチップ自体の洗浄も分析終了まで不要なため、洗浄水も少量で済む。したがって、この実施の形態によれば、従来の分析システムに比べ、一段とコストを低く抑えることができ、経済的である。
【００３８】
また、この実施の形態によれば、従来の分析装置のように試薬を別な容器などに置換する必要がなく、マイクロチップ本体の移送のみですべてのプロセスを実行するため、マイクロチップ自体のレイアウトの自由度が高く、その構成を単純にすることができる。したがって、この意味でもコストの低減という効果が得られる。
【００３９】
さらに、この実施の形態によれば、例えば検体として血液を用いる場合、必要な血液の量が少なくて済むので、血液を採取される側の検体提供者の肉体的かつ心理的な負担を軽減させることができる。
【００４０】
ここまで、本発明の好ましい一実施の形態を詳述してきたが、本発明はこの実施の形態によってのみ限定されるものではない。例えば、各溝部に充填する溶液の種類や分析に必要な溝部の数は、検体の成分の分析に必要な反応等に応じて適宜変更することが可能である。この意味で、本発明に係るマイクロチップのレイアウトは、各種免疫分析のために必要な抗原抗体反応等の反応を光学的に検出可能なものであれば如何なる構成であってもよく、溝部の個数が３個または５個以上であってもよい。これらの溝部のうち、互いに隣接する溝部同士に連結路が設けられる点は、上記一実施の形態と同様である。
【００４１】
また、上述した一実施の形態においては蛍光分析を用いて検体の分析を行ったが、それ以外にも、ルミナール反応等に基づく化学発光分析や、検出光を物質に照射して透過してくる透過光から物質の吸光量を測定する吸光光度分析法等のよく知られた分析手法を用いることも可能である。これらの分析手法に応じて、分析装置、特に光学系の構成が適宜変更されることは勿論である。
【００４２】
さらに、本発明に係る分析装置に、複数のマイクロチップを格納、保管する機能と、検体を保管して、この検体をマイクロチップの適当な溝部に分注する機能と、検体を分注したマイクロチップを移送する機能とをさらに具備させることにより、多数の検体の成分を自動かつ連続的に分析可能な自動分析装置を構成することも可能である。この場合には、マイクロチップにおいて、検体を充填する溝部だけは空にしておき、他の溝部には抗原抗体反応を起こすのに必要な所定の液体を予め充填したものを大量に製造しておけば、後から検体充填用の溝部に検体を充填するだけで検体の分析を行うことができる。
【００４３】
このように、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的事項を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る分析装置要部の構成を模式的に示す説明図である。
【図２−１】本発明の一実施の形態に係る分析用マイクロチップ表面の構成を示す平面図である。
【図２−２】図２−１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る分析方法の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図４−１】微粒子を抗原で表面実装した状態を模式的に示す説明図である。
【図４−２】微粒子の表面で、抗原と抗体が抗原抗体反応によって特異的に結合した状態を模式的に示す説明図である。
【図４−３】蛍光性物質が抗体と化学結合し、蛍光を放射する状態を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 分析装置
１１ マイクロチップ
１２ レーザ光源
１３ 光学系
１４ 移送部
１５ 測光部
１６ 制御部
１０１ 微粒子混合液
１０２ 検体
１０３ 緩衝液
１０４ 試薬溶液
１１１ 本体部
１１２ カバー部
１３１ 反射鏡
１３２ 対物レンズ
１３３ フィルタ
ｃ１、ｃ２、ｃ３ 連結路
ｔ１、ｔ２、ｔ２、ｔ４ 溝部
Ｂ 微粒子
Ｌ 蛍光
ａ 抗原
ｂ 抗体
ｃ 蛍光性物質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する分析装置であって、
前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップと、
前記マイクロチップが有する複数の溝部のいずれかに充填される液体に混合され、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾した微粒子に対して所定のレーザ光を照射することにより、前記微粒子を光学的に捕捉する捕捉手段と、
前記捕捉手段で光学的に捕捉した微粒子を、前記複数の連結路を順次通過させることによって前記複数の溝部間で移送する移送手段と、
前記移送手段が前記微粒子を移送した結果、前記特定物質と前記反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、
所定の緩衝液に前記微粒子が混合されて成る微粒子混合液と、
前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
【請求項３】
検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する分析方法であって、
前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップ内の前記複数の溝部のいずれかに充填される液体に混合され、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾した微粒子に対して所定のレーザ光を照射することにより、前記微粒子を光学的に捕捉する捕捉ステップと、
前記捕捉ステップで光学的に捕捉した微粒子を、前記複数の連結路を順次通過させることによって前記複数の溝部間で移送する移送ステップと、
前記移送ステップで前記微粒子を移送した結果、前記特定物質と前記反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出ステップと、
を有することを特徴とする分析方法。
【請求項４】
前記移送ステップでは、
前記微粒子を順次移送する各溝部において、各溝部に充填される物質に応じて溝部ごとに定められる時間だけ前記微粒子を保持することを特徴とする請求項３記載の分析方法。
【請求項５】
前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、
所定の緩衝液に前記微粒子が混合されて成る微粒子混合液と、
前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、
を含むことを特徴とする請求項３または４記載の分析方法。
【請求項６】
検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する際に適用する分析用マイクロチップであって、
前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部と、
前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路と、
を備えたことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項７】
前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、
前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾し、前記複数の連結路を通過可能な微粒子が、所定の緩衝液に混合されて成る微粒子混合液と、
前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、
を含むことを特徴とする請求項６記載の分析用マイクロチップ。
【請求項１】
検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する分析装置であって、
前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップと、
前記マイクロチップが有する複数の溝部のいずれかに充填される液体に混合され、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾した微粒子に対して所定のレーザ光を照射することにより、前記微粒子を光学的に捕捉する捕捉手段と、
前記捕捉手段で光学的に捕捉した微粒子を、前記複数の連結路を順次通過させることによって前記複数の溝部間で移送する移送手段と、
前記移送手段が前記微粒子を移送した結果、前記特定物質と前記反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、
所定の緩衝液に前記微粒子が混合されて成る微粒子混合液と、
前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
【請求項３】
検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する分析方法であって、
前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部を有するとともに、前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路を有するマイクロチップ内の前記複数の溝部のいずれかに充填される液体に混合され、前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾した微粒子に対して所定のレーザ光を照射することにより、前記微粒子を光学的に捕捉する捕捉ステップと、
前記捕捉ステップで光学的に捕捉した微粒子を、前記複数の連結路を順次通過させることによって前記複数の溝部間で移送する移送ステップと、
前記移送ステップで前記微粒子を移送した結果、前記特定物質と前記反応試薬との反応によって生成された物質を光学的に検出する検出ステップと、
を有することを特徴とする分析方法。
【請求項４】
前記移送ステップでは、
前記微粒子を順次移送する各溝部において、各溝部に充填される物質に応じて溝部ごとに定められる時間だけ前記微粒子を保持することを特徴とする請求項３記載の分析方法。
【請求項５】
前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、
所定の緩衝液に前記微粒子が混合されて成る微粒子混合液と、
前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、
を含むことを特徴とする請求項３または４記載の分析方法。
【請求項６】
検体に含まれる特定物質と特異的に反応する物質を用いて前記検体の成分を分析する際に適用する分析用マイクロチップであって、
前記検体および当該検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体を個別に充填する複数の溝部と、
前記複数の溝部のうち隣接する溝部同士をそれぞれ連結する複数の連結路と、
を備えたことを特徴とする分析用マイクロチップ。
【請求項７】
前記検体の成分を分析するために必要な複数種類の液体は、
前記特定物質と特異的に反応する物質を表面修飾し、前記複数の連結路を通過可能な微粒子が、所定の緩衝液に混合されて成る微粒子混合液と、
前記特定物質と反応して光学的に検出可能な物質を生成する反応試薬を含む試薬溶液と、
を含むことを特徴とする請求項６記載の分析用マイクロチップ。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【公開番号】特開２００７−３１５７８３（Ｐ２００７−３１５７８３Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４２６９５（Ｐ２００６−１４２６９５）
【出願日】平成１８年５月２３日（２００６．５．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２３日（２００６．５．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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