マイクロチップを使用した計測装置
【課題】個々のマイクロチップの特性差を簡便に、より安価に排除できるマイクロチップを用いた計測装置を提供する。
【解決手段】測定部及び流路を有するマイクロチップ１００内の試料液を移動させる送液機構２００と、前記マイクロチップ１００内の測定部の光学物理量を測定する光学測定手段３１０と、前記マイクロチップ１００を積載した収容部１３０を水平に移動させる収容部移動機構１２０と、送液機構２００の送液制御、光学測定手段３１０の測定タイミング及び測定箇所の制御、収容部１３０の位置決め制御を自動的に行う制御手段４００と、測定された測定値から前記試料液に含まれる測定対象物質濃度を算出する算出手段４００と、を備え、制御手段４００は光学測定手段３１０に前記試料液が前記測定部に送液される前と送液された後とに測定部の光学物理量を測定させることを特徴とする。
【解決手段】測定部及び流路を有するマイクロチップ１００内の試料液を移動させる送液機構２００と、前記マイクロチップ１００内の測定部の光学物理量を測定する光学測定手段３１０と、前記マイクロチップ１００を積載した収容部１３０を水平に移動させる収容部移動機構１２０と、送液機構２００の送液制御、光学測定手段３１０の測定タイミング及び測定箇所の制御、収容部１３０の位置決め制御を自動的に行う制御手段４００と、測定された測定値から前記試料液に含まれる測定対象物質濃度を算出する算出手段４００と、を備え、制御手段４００は光学測定手段３１０に前記試料液が前記測定部に送液される前と送液された後とに測定部の光学物理量を測定させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップを使用した計測装置に関し、特に個々のマイクロチップの特性差を排除できる計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロチップを用いた計測装置は様々な提案がなされている。例えば下記特許文献１には検出器と、トレイの移動機構と、泳動液注入機構と、試薬注入機構と、電源装置と、制御ボードとを備える、これらが一つのケース内に一体収納されているマイクロチップ電気泳動装置が開示されている。この装置では検出器の検出位置決めを個々のマイクロチップの流路側面に当たった散乱光のバックグラウンド上昇のピーク位置の中間位置にチップの流路が来るようにトレイの位置決めを行っている。ここで用いられるマイクロチップは互いに交差する分離流路と試料導入流路が形成されている。位置決めされたマイクロチップの分離流路にライン状に光を集光して照射し透過光を同時に受光してその泳動パターンを検出している。
【０００３】
また下記特許文献２には、バックグラウンドノイズに影響されずに蛍光強度の時間変化特性を測定することが出来る蛍光強度測定方法及び装置が開示されている。ここでは画像撮像部により撮像されたキャピラリ画像の所定の位置に所定の大きさの領域を設定して、キャピラリ内を泳動するサンプルに励起光を照射してサンプルが発生する蛍光光の画像を採取して、領域内の蛍光光の平均値を算出してこの平均値による時間−蛍光強度の特性を測定している。
【特許文献１】特開平１０−２４６７２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１で開示されているマイクロチップを用いた計測装置では、マイクロチップのバックグラウンドノイズは排除できない。個々のマイクロチップには形状誤差等による特性の差がありバックグラウンドノイズを含むことによる計測値にばらつきが生じる。
【０００５】
また特許文献２で開示された装置では画像撮影部によって撮像された映像をもとにゴミやほこり又はキャピラリの側壁などをさけて測定領域を設定することによってゴミやほこり又はキャピラリの側壁などから発生するノイズを測定値に含まないようにしている。画像撮像部としてはＣＣＤイメージセンサが記載されている。一般的にＣＣＤイメージセンサは感度が低く、特許文献２の図８に記載のように感度を上げるためにイメージインテンシファイア等を用いると非常に高価なものとなる。
【０００６】
本発明は、上記のような現状を鑑みてなされたものであって、個々のマイクロチップから発生するバックグラウンドノイズなどの特性差を簡便に、より安価に排除できるマイクロチップを用いた計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らが、鋭意検討した結果、測定されるマイクロチップの位置と測定する光学測定手段の検出タイミングとを制御することによって、一つの測定に対し光学測定手段に試料液がマイクロチップの測定部に送液される前と送液された後とにマイクロチップの測定部の光学物理量を測定させることにより特性差が排除出来ることを見いだした。
【０００８】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のマイクロチップを用いた計測装置は、試料液が流れることが出来る流路と流路中に形成された光学物理量を測定される測定部とを有するマイクロチップ内の前記試料液を移動させる送液機構と、前記マイクロチップ内の前記測定部の前記光学物理量を測定する光学測定手段と、前記マイクロチップを積載した収容部を水平に沿って移動させる収容部移動機構と、前記送液機構の送液制御、前記光学測定手段の測定タイミング及び測定箇所の制御、前記収容部移動機構の位置決め制御を自動的に行う制御手段と、測定された測定値から前記試料液に含まれる測定対象物質濃度を算出する算出手段と、を備え、前記制御手段は、一つの前記試料液に対して前記光学測定手段に前記試料液が前記測定部に送液される前と送液された後とに前記測定部の前記光学物理量を測定させることを特徴とする。
【０００９】
試料液が測定部に送液される前の測定部の光学物理量は個々のマイクロチップのバックグラウンドノイズにあたる。そのため試料液を送液される前の測定部の測定値を試料液の測定部への送液後の測定値から減ずることによって、個々のマイクロチップのバックグラウンドノイズを減ずることが出来る。
【００１０】
この場合、マイクロチップは流路及び測定部を有しマイクロチップ内の試料液を流路内の測定部を通過して移動させることが出来る形状のものであれば特に形状の限定はない。試料液の送液手段は、試料液を移動させることが出来れば特に限定されない。圧力や電荷をかけて送液することが挙げられる。
【００１１】
また前記マイクロチップは１つの前記測定部と１つの前記流路とを持つ１つの測定ラインを複数個並列に並んで有し、前記制御手段は少なくとも２つの前記測定ラインの前記測定部の前記光学物理量を測定させ、前記算出手段は一つの前記測定ラインと他の前記測定ラインとの前記測定値から前記試料液の前記測定対象物質濃度を算出することも出来る。
【００１２】
同一のマイクロチップに複数の測定ラインを有し、複数の測定ラインの測定値をある一つの測定値と比較することにより個々の特性差をより減ずることが出来る。
【００１３】
また前記制御手段は、前記収容部移動機構及び前記光学測定手段に、前記収容部を連続的に一方向に移動させながら複数の前記測定ラインの前記測定部の前記光学物理量の測定を行わせ、前記測定値は少なくとも測定された信号のピーク値をピックアップするものとすることが出来る。
【００１４】
収容部を連続的に移動させながら複数の測定ラインを測定することにより高速計測が可能となり、また測定値のうち少なくともピーク値をピックアップすることにより測定の位置誤差を少なくすることが出来る。ピーク値のピックアップは、個々の測定ライン毎にその最大ピーク値をピックアップするとより好ましい。
【００１５】
前記送液機構は吸引ポンプによる気体の吸引により前記試料液を送液するものとしても良い。気体を介する送液とすることにより試料液を他の緩衝液などで濃度を低くすることなく送液することが出来る。また吸引ポンプとマイクロチップを接続するのに用いる吸引チューブ内には試料液が触れないため、試料液毎のチューブの交換が不要となり、より簡便に送液できる。
【００１６】
また前記光学測定手段は蛍光強度測定手段としても良い。蛍光強度測定は吸光強度測定などの他の光学強度測定に比べて感度が高くより微量な光学物理量を測定することが出来る。
【００１７】
また前記制御手段は前記試料液に含まれる気泡を浮上除去させるために前記収容部移動機構を前記試料液の送液開始前に水平に沿って互いに相反する２方向に作動させるようにしてもよい。送液開始前に収容部を作動させることにより簡便に試料液に含まれる気泡を除去することが出来る。
【発明の効果】
【００１８】
上記のような本発明のマイクロチップを使用した計測装置によれば、個々のマイクロチップのバックグラウンドノイズを排除することが出来、測定精度を向上させることができる。また同一マイクロチップ内の他の測定ラインの測定値と比較出来ることにより、マイクロチップの測定ライン毎の特性差も排除することが出来る。また複数の測定ラインを収容部を移動させながら測定出来るので高速計測が出来る。また少なくともピーク値をピックアップすることにより測定の位置誤差を少なくすることが出来る。
【００１９】
またマイクロチップを載せた収容部を送液開始前に水平に沿って互いに相反する２方向に作動させることにより計測の妨げとなる気泡を簡便に排除することが出来る。
【００２０】
また光学測定手段を蛍光強度測定手段とすることにより感度が高くより微量な光学物理量を測定することが出来る。
【００２１】
また試料液の送液を気体の吸引による送液方法とすることにより試料液を他の緩衝液などで濃度を低くすることなく送液することが出来る。また吸引を吸引ポンプによる吸引とすることにより、より簡便に送液できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のマイクロチップを使用した計測装置の一実施形態の内部構造を示す概略斜視図である。図２は図１の一実施形態で使用したマイクロチップの斜視図である。図３は図１の一実施形態の装置ブロック図である。図４は図１の一実施形態の動作を示すフローチャートである。図５は図１の一実施形態の動作を示す他のフローチャートである。また図６に図１の実施形態で使用したマイクロチップの概略図を示す。また図７に図１の実施形態で使用したマイクロチップの模式断面説明図を示す。
【００２３】
図１にマイクロチップを使用した蛍光強度測定機１０００の内部構造を示す。蛍光強度測定機１０００の内部機構はケース５００に納められている。マイクロチップ１００は図２に示された構造を持っている。
【００２４】
まず用いたマイクロチップについて説明する。もちろんマイクロチップは以下の形状に限定されるものではない。図２に示すようにマイクロチップ１００は、樹脂基板１と第１被覆樹脂フィルム６と第２被覆樹脂フィルムとからなる。樹脂基板１は、アクリル樹脂（三菱レイヨン社製アクリライト品番０００（紫外線透過タイプ））製であり、第１被覆樹脂フィルム６及び第２被覆樹脂フィルム７は厚み０．１ｍｍの片側にマイクロカプセル型接着剤を塗布されたポリオレフィン系樹脂フィルム（３Ｍ社製、品番９７９５、マイクロプレート用シーリングテープ）で形成されている。
【００２５】
樹脂基板１は厚さ１．７ｍｍ縦２６ｍｍ横４０ｍｍの樹脂板に各２つずつの液体導入孔２、液体溜め孔３、流路５、測定部４、通路９、気体通路１０、吸引口８及び蛍光強度測定機に取り付けるための取り付け用孔１１が形成されている。樹脂基板１の上面を１ｕ、下面を１ｄと示す。液体導入孔２から吸引口８までの一つの測定ラインをｃｈ１ライン、他方の測定ラインをｃｈ２ラインとする。
【００２６】
液体導入孔２は直径５ｍｍの円柱状貫通孔であり高さは樹脂基板１の厚み１．７ｍｍが高さとなる。同様に液体溜め孔３は幅２ｍｍ長さ９ｍｍ高さ１．７ｍｍの楕円円又は長円柱状貫通孔、取り付け用孔１１は直径２．５ｍｍ高さ１．７ｍｍの円柱状貫通孔である。通路９は直径０．５ｍｍ高さ１．７ｍｍの円柱状貫通孔と円柱状貫通孔の樹脂基板上面１ｕ側から慨直角に折れ曲がって樹脂基板１平面に平行に延び液体溜め孔３の上面側に通じる直径０．５ｍｍの凹部状通路とからなり、気体通路１０は直径０．５ｍｍ高さ１．７ｍｍの円柱状貫通孔と円柱状貫通孔の樹脂基板上面１ｕ側から慨直角に折れ曲がって樹脂基板１平面に平行に延び液体溜め孔３の上面側に通じる直径０．５ｍｍの凹部状気体通路であり、吸引口８は気体通路１０につながる直径０．５ｍｍの孔である。
【００２７】
流路５は樹脂基板１の下面１ｄ側に液体導入孔２と液体溜め孔３とをつなぐように幅１ｍｍ高さ１３０μｍで形成された、断面形状が矩形の下側１ｄ側に開口した凹部であり、樹脂基板１の厚み方向に貫通してはいない。図２に示されていないが貫通孔である液体導入孔２及び液体溜め孔３の高さに比べて流路５の高さは約１／１０となっている。
【００２８】
測定部４は流路５と同等の高さ１３０μｍ直径１ｍｍの円柱状凹部であり、測定部４の前の流路５１、測定部４の後の流路５２は測定部４から前後に長さ１ｍｍずつ流路５の幅１ｍｍが幅５０μｍの互いに平行に流れる細い幅の流路４本に分岐している。言い換えると流路５は測定部４の前後で流路の幅が狭まることによって測定部４から後述する担持物質が流れていかない構造となっている。
【００２９】
図２に示されていないが流路５は一端部が液体導入孔２の下端側の空間につながるように形成されている。また流路５は液体溜め孔３に直接つながるのではなく液体溜め孔３に通じる通路９を介してつながっている。また液体溜め孔３は気体通路１０を介して吸引口８につながっている。取り付け用孔１１は樹脂基板１の液体溜め孔３等の形成されていない場所に長手方向に並んで一定距離離れて２つ形成されている。
【００３０】
樹脂基板１の下面１ｄには取り付け用孔１１が形成されている箇所を除いて樹脂基板１と同等の縦横幅を有する縦２０ｍｍ横４０ｍｍの第１被覆樹脂フィルム６が第１被覆樹脂フィルム６の片面に塗布されたマイクロカプセル型接着剤によって接合されている。図２には図示されていないが、第１被覆樹脂フィルム６には吸引口８の位置に吸引口８と同等の大きさの直径０．５ｍｍの孔が形成されている。樹脂基板１の上面１ｕには、液体溜め孔３の上側開口に当たる箇所を覆うように縦２０ｍｍ横１５ｍｍの第２被覆樹脂フィルム７が第２被覆樹脂フィルム７の片面に塗布されているマイクロカプセル型接着剤によって接合されている。液体導入孔２の上側開口には第２被覆樹脂フィルム７は接合されず上側は開口となっている。
【００３１】
流路５の液体溜め孔３と液体導入孔２との間に測定部４が形成されている。測定部４には直径９０μｍのポリスチレン性のビーズが６０個から７０個封入されている。ビーズには後で説明するように擬似抗原をあらかじめ固定化してある。測定部４に封入されているビーズは直径９０μｍあるので、幅５０μｍの流路５１及び流路５２を通れないため測定部４から流路５中に流れ出すことはない。
【００３２】
図１に示すように蛍光強度測定機１０００は、マイクロチップ１００を収容する収容部としてのトレイ１３０が設けられている。トレイ１３０を水平面内で図１に示すＹ方向に移動させる収容部移動機構としてトレイ１３０を動かすモーター１２０、モーター１２０により回転する歯車１２５と図１に図示されていないトレイ１３０の側面に設けられたＹ方向移動歯車とが設けられている。歯車１２５とＹ方向移動歯車がかみ合うことによってトレイ１３０はモーター１２０によってＹ方向に移動され、マイクロチップ１００を所定の位置に位置決めすることが出来る。マイクロチップ１００の位置決めされる位置はマイクロチップ１００の取り付け作業位置及び光学的検出位置である。
【００３３】
図１では光学測定手段として蛍光測定器３１０が用いられている。光源としてレーザー３００が用いられ、レーザー３００の波長４０５ｎｍの光はマイクロチップ１００の測定部４に下部１ｄ側から斜めに照射され、測定部４から発せられる波長６５５ｎｍの光信号を蛍光測定器３１０によって検出する。レーザー３００としてキコー技研社製青紫色コリメートレーザーを用い、蛍光測定器として浜松ホトニクス社製ＳｉフォトダイオードＳ９２９５を用いた。
【００３４】
レーザー３００はトレイ１３０の下側から照射され、トレイ１３０はマイクロチップの各測定部４に当たる箇所にそれぞれに対応する２０ｍｍ角の孔が形成されている。そのためレーザー３００からのレーザー光はトレイ１３０に邪魔されずに測定部４に直接照射され、同様に蛍光はトレイ４に邪魔されずに放射され光学測定器に検知される。
【００３５】
マイクロチップ１００はトレイ１３０に位置決めされて載せられ取り付けられている。取り付けはトレイ１３０に形成された図示されていない取り付け用突起物にマイクロチップ１００の取り付け用孔１１をはめ込むことによって行われる。マイクロチップ１００はマイクロチップ１００の上面１ｕ側が上面になるようにトレイ１３０に取り付けられる。またマイクロチップ１００はマイクロチップ１００の横方向がトレイ１３０のＸ方向に平行になるように取り付けられている。
【００３６】
位置決めされたマイクロチップ１００に取り付け用カバー１１０がかぶせられることによって、吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０からの吸引経路が形成される構造となっている。取り付け用カバー１１０はマイクロチップ１００の上面１ｕ中央は開放し、マイクロチップ１００の上面周囲、側面及び下面を密閉状態に保つ構造となっている。取り付け用カバー１１０がマイクロチップ１００を上側から押さえつけることによりマイクロチップ１００はトレイ１３０に押しつけられて固定される。
【００３７】
吸引ポンプ２００は吸引チューブ２２０によってトレイ１３０の吸引取り付け口１３１を介してマイクロチップ１００の下面１ｄ側に存在するＣｈ１ラインの吸引口８につながっている。同様に吸引ポンプ２１０は吸引チューブ２３０によってトレイ１３０の吸引取り付け口１３１を介してマイクロチップ１００の下面１ｄ側に存在するＣｈ２ラインの吸引口８につながっている。図１には図示されていないがトレイ１３０のマイクロチップ１００の吸引口８に当たる箇所には弾力材がひかれており気密性をたかめている。
【００３８】
吸引チューブ２２０及び吸引チューブ２３０はフレキシブルなチューブ配管である。吸引ポンプ２１０はｃｈ１ラインの送液を行い、吸引ポンプ２３０はｃｈ２ラインの送液を行う。
【００３９】
各制御は複数の制御ボード４００によって行われている。図３に装置ブロック図を示す。図３に示すようにトレイ１３０に収容されたマイクロチップ１００にレーザー３００から励起光を照射しマイクロチップ１００の測定部４から反射された蛍光を蛍光測定器３１０で検出する。制御ボード４００はＣＰＵボード４１０、ドライバ回路４０１、Ａ／Ｄ４２０、温調回路４０２を含む。
【００４０】
ＣＰＵボード４１０は制御手段と算出手段と記憶手段とを有する。ＣＰＵボード４１０は制御手段としてドライバ回路４０１を介してトレイ１３０の位置決めをさせるモーター１２０の制御、マイクロチップ１００のｃｈ１ラインの送液をするための吸引ポンプ２００の制御、マイクロチップ１００のｃｈ２ラインの送液をするための吸引ポンプ２１０の制御、レーザー３００の入射制御とを行う。また蛍光測定器３１０の温調回路４０２の制御も行う。温調回路４０２は蛍光測定器３１０の電気的雑音を下げるために温度調節を制御する回路である。
【００４１】
ＣＰＵボード４１０は蛍光測定器３１０で検出された蛍光の強度をＡ／Ｄ４２０で変換されたデータを元に算出し、記憶する手段も有する。又算出された測定結果をＬＣＤ４４０によって表示させることもできる。図１にはＬＣＤ４４０は図示されていないが、ＬＣＤ４４０を表示手段として有してもよいし、外部機構として表示手段を持っても良い。ＣＰＵボード４１０はスイッチ４３０によってＯＮ／ＯＦＦされる。
【００４２】
本発明においては、ＣＰＵボード４１０及びドライバ回路４０１が制御手段にあたり、ＣＰＵボード４１０が算出手段にあたる。
【００４３】
図４に一実施形態の動作を示すフローチャートを示す。図４及び図１、図２、図３を参照して動作の説明を行う。この場合マイクロチップ１００のｃｈ１ラインを用いた試料液の測定について説明する。
【００４４】
まずトレイ１３０をマイクロチップ取り付け位置まで移動させる。図１において示すように蛍光強度測定機１０００の内部機構はケース５００に納められている。マイクロチップ１００の取り付けは人の手でやるため、トレイ１３０をケース５００の外に出す必要がある。そのためステップＳ５０として、ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御することによってトレイ１３０をケース５００より排出させる。
【００４５】
次に排出されたトレイ１３０に人の手によってマイクロチップ１００をはめ込み、取り付け用カバー１１０を取り付けることによって、トレイ１３０にマイクロチップ１００をセットする（ステップＳ５１）。次にマイクロチップ１００のｃｈ１ラインの液体導入孔２にサンプルである試料液をマイクロピペットやシリンジ等を用いて人の手で注入する（ステップＳ５２）。
【００４６】
次に図１には図示されていないがケース５００に設けられたトレイ引き込みボタンを押すことによって、ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御し、トレイ１３０を蛍光強度測定機１０００のケース５００の内部に引き込み、マイクロチップ１００の測定部４にレーザー３００の光が当たる位置に位置決めする（ステップＳ５３）。
【００４７】
次に図１、図２に示すようにＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介して吸引ポンプ２００の吸引を開始し、マイクロチップ１００の流路５にサンプルが充填され、測定部４に到達した直後で送液をストップさせる（ステップＳ５４）。この時点を送液前の時点とする。
【００４８】
次に送液前の測定部の蛍光強度の値（初期値）を計測させる（ステップＳ５５）。ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してレーザー３００の照射を開始させる。レーザー３００の照射によって測定部４から発する蛍光を蛍光測定器３１０で検出しＡ／Ｄ４２０によって変換されたデータをＣＰＵボード４１０が受け取る。この時レーザー３００の照射を続けたままＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御しトレイ１３０をＹ方向に微調整して測定部４のほぼ全域にレーザー光が当たるように動かす。従って蛍光測定器３１０は測定部４のほぼ全域の蛍光強度を検知する。ＣＰＵボード４１０は受け取ったデータのうちピーク値となるもの、より好ましくは最大値となるデータをピックアップして初期値として記憶手段に記憶させる。ピーク値より好ましくは最大値をピックアップすることによりマイクロチップの測定位置の誤差を少なくすることが出来る。
【００４９】
次に図１、図２に示すようにＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介して吸引ポンプ２００の吸引を再開始し、試料液が測定部４を通り抜け、液体溜め孔３に行くまで送液をさせる（ステップＳ５６）。
【００５０】
次に送液後の測定部の蛍光強度の値（終了値）を計測させる（ステップＳ５７）。計測は初期値の計測と同様に行う。ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してレーザー３００の照射を開始させる。レーザー３００の照射によって測定部４から発する蛍光を蛍光測定器３１０で検出しＡ／Ｄ４２０によって変換されたデータをＣＰＵボード４１０が受け取る。この時レーザー３００の照射を続けたままＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御しトレイ１３０をＹ方向に微調整して測定部４のほぼ全域にレーザー光が当たるように動かす。従って蛍光測定器は測定部４のほぼ全域の蛍光強度を検知する。ＣＰＵボード４１０は受け取ったデータのうちピーク値となるもの、より好ましくは最大値となるデータをピックアップして終了値として記憶手段に記憶させる。
【００５１】
次に濃度換算を行う（ステップＳ５８）。ＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶された終了値から初期値を引き、又あらかじめ記憶されている検量線と比較して試料液中の測定対象物質濃度を算出する。ここであらかじめ記憶されている検量線とは、既知の測定対象物質濃度を持つ試料液を用いて上記と同様に蛍光強度を測定し、蛍光強度と測定対象物質濃度とを比較した検量線である。検量線は、あらかじめＣＰＵボード４１０の記憶手段に記憶させておく。
【００５２】
次に次のサンプルがあるかどうか確認する（ステップＳ５９）。ない場合はトレイ１３０を排出させ、マイクロチップ１００を取り除いて測定を終了する。ある場合は次のサンプルのためにマイクロチップ１００を新しいものと入れ替えて測定を継続するか、マイクロチップ１００の他のラインの液体導入孔２に導入された他のサンプルの測定を継続する。
【００５３】
次に２つの測定ラインを測定させ、また測定ライン毎のマイクロチップの特性差を削除出来る測定動作を説明する。図５にｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの測定ラインを用いた計測方法の動作フローチャートを示す。この場合マイクロチップ１００のｃｈ１ラインで測定対象物質を含む試料液をｃｈ２ラインで測定対象物質を含まない試料液の測定を行う。図１、図２、図３及び図５を用いて動作の説明を行う。またここでは液体導入孔２において気泡を抜くためにトレイ１３０を前後に移動させる手順を加えて説明する。
【００５４】
上記図４で説明したステップＳ５０と同様にＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御することによってトレイ１３０をケース５００より排出させる（ステップＳ６０）。
【００５５】
次に排出されたトレイ１３０に人の手によってマイクロチップ１００をはめ込み、取り付け用カバー１１０を取り付けることによって、トレイ１３０にマイクロチップ１００をセットする（ステップＳ６１）。次にマイクロチップ１００のｃｈ１ラインの液体導入孔２に測定対象物質を含む試料液を、ｃｈ２ラインの液体導入孔２に測定対象物質を含まない試料液をマイクロピペット又はシリンジ等を用いて人の手で注入する（ステップＳ６２）。
【００５６】
次に図１には図示されていないがケース５００に設けられたトレイ引き込みボタンを押すことによって、ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御し、トレイ１３０を蛍光強度測定機１０００のケース５００の内部に引き込み、マイクロチップ１００の測定部４にレーザー３００の光が当たる位置に位置決めする（ステップＳ６３）。
【００５７】
次にＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御し、トレイ１３０をＹ方向の互いに相反する２方向にトレイ１３０をゆらすように数回動かし、マイクロチップ１００の液体導入孔２内の気泡を液体導入孔２の上面開口から除去させる（ステップＳ６４）。この時トレイ１３０がゆらされることによりマイクロチップ１００の液体導入孔２内の試料液表面がならされ試料液の表面張力状態を均一にすることが出来る。表面張力状態が均一にされると吸引性能が良くなる。
【００５８】
次に図１、図２及び図３に示すようにＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介して吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０の吸引を開始し、マイクロチップ１００の流路５にサンプルが充填され、測定部４に到達した直後で送液をストップさせる（ステップＳ６４）。この時点を送液前の時点とする。
【００５９】
次にｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの送液前の測定部の蛍光強度の値（初期値）を計測させる（ステップＳ６５）。マイクロチップ１００には図２に示すようにｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインが平行に並んで形成されている。またトレイ１３０にはマイクロチップの１００の横方向がＸ方向に平行になるように取り付けられている。そのためマイクロチップ１００に形成されたｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４はトレイ１３０のＸ方向に平行になる位置に固定されている。またトレイ１３０にはｃｈ１ライン及びＣｈ２ラインの測定部４に当たる箇所に各々測定用の孔が形成されている。
【００６０】
ここではトレイ１３０をＹ方向に移動させながらｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４を連続的に測定する。ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御しトレイ１３０をＹ方向に動かしｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４に連続してレーザー光が当たるように動かす。同時にＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してレーザー３００の照射を開始させる。レーザー３００の照射によってｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの測定部４から発する蛍光を蛍光測定器３１０で検出しＡ／Ｄ４２０によって変換されたデータをＣＰＵボード４１０が受け取る。蛍光測定器３１０はｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４のほぼ全域の蛍光強度を検知する。ＣＰＵボード４１０は受け取ったデータのうちｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４の各々のピーク値となるもの、より好ましくは最大値となるデータをピックアップしてｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４の初期値として記憶手段に記憶させる。
【００６１】
次に図１、図２に示すようにＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介して吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０の吸引を再開始し、各試料液がｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４を通り抜け、各々の液体溜め孔３に行くまで送液をさせる（ステップＳ６７）。
【００６２】
次に送液後の測定部の蛍光強度の値（終了値）を計測させる（ステップＳ６８）。計測は初期値の計測と同様に行う。トレイ１３０をＹ方向に移動させながらｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４を連続的に測定する。ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御しトレイ１３０をＹ方向に動かしｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４に連続してレーザー光が当たるように動かす。同時にＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してレーザー３００の照射を開始させる。レーザー３００の照射によってｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの測定部４から発する蛍光を蛍光測定器３１０で検出しＡ／Ｄ４２０によって変換されたデータをＣＰＵボード４１０が受け取る。従って蛍光測定器３１０はｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４のほぼ全域の蛍光強度を検知する。ＣＰＵボード４１０は受け取ったデータのうちｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４の各々のピーク値となるもの、より好ましくは最大値となるデータをピックアップしてｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４の終了値として記憶手段に記憶させる。
【００６３】
次に濃度換算を行う。まずＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶されたｃｈ１ラインの終了値からｃｈ１ラインの初期値を引く（ステップＳ６９）。次に同様に、ＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶されたｃｈ２ラインの終了値からｃｈ２ラインの初期値を引く（ステップＳ７０）。ｃｈ２ラインは測定対象物質を含まない試料液を測定するラインであるので、ｃｈ２ラインの測定した値はブランク値となる。
【００６４】
次にＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶されたｃｈ１ラインの終了値からｃｈ１ラインの初期値を引いた値をｃｈ２ラインの終了値からｃｈ２ラインの初期値を引いた値で割り変化量を求める（ステップＳ７１）。ここであらかじめ既知の濃度を持つ試料液を用いて同様に蛍光強度の変化量を測定し、蛍光強度の変化量と測定対象物質濃度を比較した検量線を作製して、ＣＰＵボード４１０の記憶手段に記憶させておく。
【００６５】
次にＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶された変化量をあらかじめ記憶されている検量線と比較して試料液中の測定対象物質濃度を算出する（ステップＳ７２）。
【００６６】
次に次のサンプルがあるかどうか確認する（ステップＳ７３）。ない場合はトレイ１３０を排出させ、マイクロチップ１００を取り除いて測定を終了する。ある場合は次のサンプルのためにマイクロチップ１００を新しいものと入れ替え、測定を継続する。
【００６７】
下記に上記マイクロチップを用いて蛍光強度測定を行った試験例の説明をする。
【００６８】
この試験例では、トランスに用いられた絶縁油から抽出したＰＣＢの量の測定を行うため、抗原抗体反応を利用した蛍光強度測定を行った。
【００６９】
複数個の直径９０μｍのポリスチレンビーズ（粒子径標準粒子）にＰＣＢに擬似させたＰＣＢ擬似抗原を固定させた。
【００７０】
ビーズ０．１２５ｇをエタノールで洗浄して乾燥させ、リン酸緩衝液で調整したＰＣＢ擬似抗原溶液２０μｇ／ｍｌを２．５ｍｌ加え、室温で一昼夜攪拌して擬似抗原をビーズ表面に物理吸着させた。４℃で保存した擬似抗原吸着ビーズを純水で洗浄した。洗浄後各７０個のビーズをマイクロチップのｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの測定部４に詰め、マイクロチップを５分間減圧乾燥させた。
【００７１】
ＰＣＢと結合力を有するＰＣＢ抗体に蛍光物質（登録商標Ｑｄｏｔ ６５５：インビトロジェン社製）を標識化した。ＰＣＢ抗体の標識化は、ＳＭＣＣ（スクシンイミジル４−（マレイミドメチル）シクロヘキサン−１−カルボキシレート）を用いて活性化したＱｄｏｔをＤＴＴ（ジチオスレイトール）を用いて還元したＰＣＢ抗体と混合した後、β−メルカプトエタノールでブロッキングしてから濃縮及び精製を行った。標識化方法はインビトロジェン社の標識キットマニュアルにならって行った。
【００７２】
測定対象試料液３０μｌと蛍光物質Ｑｄｏｔを標識化されたＰＣＢ抗体溶液２４０μｌとを混合した。この時、ＰＣＢ抗体溶液は、試料液に含まれると予想されるＰＣＢよりも１０倍過剰になるようにあらかじめ決めた量を混合している。上記混合液をマイクロチップのｃｈ１ラインの液体導入孔２に１０μｌ注入した。ｃｈ２ラインの液体導入孔２には測定対象試料液を含まないＰＣＢ抗体溶液１０μｌを注入した。
【００７３】
この時トレイ１３０をＹ方向の互いに相反する方向に数回移動させた。
【００７４】
次に吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０を作動させて各ラインの送液を行った。吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０の吸引速度は１０μｌ／ｍｉｎとし、３０秒送液し、測定部４に試料液が到達した直後で送液をストップした。この時点を送液前の時点とした。
【００７５】
この送液前の測定部４における蛍光強度を測定した。トレイ１３０をＹ方向に動かしながらレーザー３００からレーザー光を照射し、蛍光測定器３１０で測定部４から発せられた蛍光を検知した。
【００７６】
次に送液を吸引速度１μｌ／ｍｉｎで再開し、開始から合計約１０分間送液したところで送液を止めた。この時点を送液前の時点とした。測定部４には試料液の気泡がない状態で送液することができた。
【００７７】
同様に試料液の送液後の測定部４における蛍光強度を測定した。ｃｈ１ラインの送液前の測定値、送液後の測定値及びｃｈ２ラインの送液前の測定値、送液後の測定値から変化量を求め、あらかじめ記憶されている変化量と濃度との検量線と比較してｃｈ１ラインの試料液中の濃度を算出させた。
【００７８】
このようにすることによってマイクロチップの個々の特性差によらない精度の良い計測が出来た。
【００７９】
ここで行った試験では液体導入孔２に導入された測定対象試料液と標識化されたＰＣＢ抗体溶液との混合液は送液されている間に測定対象試料液と標識化されたＰＣＢ抗体とが抗原抗体反応をおこし、測定対象試料液中のＰＣＢは全て標識化されたＰＣＢ抗体と結合した。標識化されたＰＣＢ抗体は測定対象試料液中の予想ＰＣＢ量より過剰に入れてあるので、ＰＣＢと反応していない標識化されたＰＣＢ抗体が測定対象試料液中に存在している。
【００８０】
測定部４に送液された測定対象試料液中のＰＣＢと反応していない標識化されたＰＣＢ抗体は測定部４において測定部４に封入されているビーズに固定化されたＰＣＢ擬似抗原と抗原抗体反応を起こし、標識化されたＰＣＢ抗体が測定部４に封入されているビーズに固定化される。固定化された標識化されたＰＣＢ抗体以外の物質は液体溜め孔３まで送液され、測定部４にはビーズに固定化された標識化されたＰＣＢ抗体が残り、標識物質の蛍光強度が測定された。前に測定した測定部４での混合液の送液前の蛍光強度をここで測定された蛍光強度から引くことで、測定試料のみからの由来の蛍光強度を求めた。そして同一マイクロチップ内に形成された測定ライン中の測定対象物質を含まない試料液から求められた蛍光強度との変化量を求めることによってあらかじめ既知量のＰＣＢを用いて同様に計測した検量線と比較して試料液中のＰＣＢの量を算出した。
【００８１】
上記した実施形態で使用したマイクロチップについて更に説明する。
【００８２】
図６に図１の実施形態で使用したマイクロチップの概略図を示す。図６の（ａ）は概略平面図であり、図６の（ｂ）は概略側面図である。また図７に図１の実施形態で使用したマイクロチップの模式断面説明図を示す。
【００８３】
図７に示すように流路５は一端部５ｆが液体導入孔２の下端２ｄ側の空間につながるように形成されている。液体溜め孔３は図６の（ａ）に示すように流路５の延長線上にはなく延長線上から一定の空間をあけて横に配置されている。これは液体溜め孔３の容積を必要に応じて大きく取るために流路５の延長線上からはずしたものである。
【００８４】
図７に図６の模式断面説明図を示す。図７は試料液の流れを説明するために説明用に作成した図であるので各孔等の縮尺及び位置関係が実際と異なる。図７において樹脂基板１の上面を１ｕ、下面を１ｄと示す．図７では通路９及び気体通路１０がわかるように記載した。実際は図６（ａ）（ｂ）に示すように通路９及び気体通路１０は液体溜め孔３のむこう側にありむこう側から図面の手前方向に延び液体溜め孔３の上部とつながっている。
【００８５】
図７を用いて試料液の流れを説明する。図７において試料液の吸引される方向を矢印Ａ１〜Ａ６でしめしている。試料液２１が液体導入孔２から流路５の測定部４を通って液体溜め孔３まで流れるラインが構成される。液体導入孔２に導入された試料である試料液２１は吸引口８からの吸引によって液体溜め孔３まで移送される。
【００８６】
流路５は液体導入孔２の下端２ｄから樹脂基板１の平面方向に延びているので、試料液２１に泡２２が含まれていても、泡２２は液面に浮かんで流路５には入りにくい構造となっている。
【００８７】
また流路５と液体溜め孔３とは直接つながらず、通路９によって一度樹脂基板１の上面１ｕ側に持ち上げられる形になる。そのため試料液２１は矢印Ａ２で示すように一度樹脂基板上面１ｕに持ち上げられため液体溜め孔３に試料液２１が一度入れば（矢印Ａ３）、液体溜め孔３がいっぱいになるまで逆流はしにくい構造になっている。また液体溜め孔３は液体導入孔２よりも例えば１．５倍以上の容積を持つように大きさを設定すればまず液体溜め孔３がいっぱいになることはない。また吸引口８につながる気体通路１０は液体溜め孔３の上部３ｕ側につながっているので液体溜め孔３がいっぱいになるまで試料液２１が吸引口８から吸い出されることはなく液体溜め孔３に溜められている。吸引された気体は気体通路１０を通って、矢印Ａ４、矢印Ａ５、矢印Ａ６の向きに吸引され吸引口８から樹脂基板１の外部に吸い出される。
【００８８】
また図７の樹脂基板１の下に記載した矢印Ｂ１、Ｂ２は蛍光強度測定に際して励起光の入射方向Ｂ１と蛍光の放出方向Ｂ２を示す。入射及び放出角度は正確なものではない。励起光は矢印Ｂ１の方向から第１被覆樹脂フィルム６を通過して樹脂基板１の測定部４にあたり測定部４からの蛍光の放出光が第１被覆樹脂フィルム６を通過して矢印Ｂ２の方向に放出される。放出された蛍光の蛍光強度が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明のマイクロチップを使用した計測装置の一実施形態の内部構造を示す概略斜視図である。
【図２】図１の一実施形態で使用したマイクロチップの斜視図である。
【図３】図１に示した一実施形態の装置ブロック図である。
【図４】図１の一実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】図１の一実施形態の動作を示す他のフローチャートである。
【図６】図１の一実施形態で使用したマイクロチップの概略図である。
【図７】図１の一実施形態で使用したマイクロチップの模式断面説明図である。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・樹脂基板、２・・・液体導入孔、３・・・液体溜め孔、４・・・測定部、
５・・・流路、６・・・第１被覆樹脂フィルム、７・・・第２被覆樹脂フィルム、
８・・・吸引口、９・・・通路、１０・・・気体通路、１１・・・取り付け用孔、
１００・・・マイクロチップ、１１０・・・取り付け用カバー、１２０・・・モーター、
１３０・・・トレイ、３００・・・レーザー、３１０・・・蛍光測定器、
２００、２１０・・・吸引ポンプ、２２０、２３０・・・吸引チューブ、
４００・・・制御ボード、５００・・・ケース、１０００・・・蛍光強度測定機。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップを使用した計測装置に関し、特に個々のマイクロチップの特性差を排除できる計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロチップを用いた計測装置は様々な提案がなされている。例えば下記特許文献１には検出器と、トレイの移動機構と、泳動液注入機構と、試薬注入機構と、電源装置と、制御ボードとを備える、これらが一つのケース内に一体収納されているマイクロチップ電気泳動装置が開示されている。この装置では検出器の検出位置決めを個々のマイクロチップの流路側面に当たった散乱光のバックグラウンド上昇のピーク位置の中間位置にチップの流路が来るようにトレイの位置決めを行っている。ここで用いられるマイクロチップは互いに交差する分離流路と試料導入流路が形成されている。位置決めされたマイクロチップの分離流路にライン状に光を集光して照射し透過光を同時に受光してその泳動パターンを検出している。
【０００３】
また下記特許文献２には、バックグラウンドノイズに影響されずに蛍光強度の時間変化特性を測定することが出来る蛍光強度測定方法及び装置が開示されている。ここでは画像撮像部により撮像されたキャピラリ画像の所定の位置に所定の大きさの領域を設定して、キャピラリ内を泳動するサンプルに励起光を照射してサンプルが発生する蛍光光の画像を採取して、領域内の蛍光光の平均値を算出してこの平均値による時間−蛍光強度の特性を測定している。
【特許文献１】特開平１０−２４６７２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１で開示されているマイクロチップを用いた計測装置では、マイクロチップのバックグラウンドノイズは排除できない。個々のマイクロチップには形状誤差等による特性の差がありバックグラウンドノイズを含むことによる計測値にばらつきが生じる。
【０００５】
また特許文献２で開示された装置では画像撮影部によって撮像された映像をもとにゴミやほこり又はキャピラリの側壁などをさけて測定領域を設定することによってゴミやほこり又はキャピラリの側壁などから発生するノイズを測定値に含まないようにしている。画像撮像部としてはＣＣＤイメージセンサが記載されている。一般的にＣＣＤイメージセンサは感度が低く、特許文献２の図８に記載のように感度を上げるためにイメージインテンシファイア等を用いると非常に高価なものとなる。
【０００６】
本発明は、上記のような現状を鑑みてなされたものであって、個々のマイクロチップから発生するバックグラウンドノイズなどの特性差を簡便に、より安価に排除できるマイクロチップを用いた計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らが、鋭意検討した結果、測定されるマイクロチップの位置と測定する光学測定手段の検出タイミングとを制御することによって、一つの測定に対し光学測定手段に試料液がマイクロチップの測定部に送液される前と送液された後とにマイクロチップの測定部の光学物理量を測定させることにより特性差が排除出来ることを見いだした。
【０００８】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のマイクロチップを用いた計測装置は、試料液が流れることが出来る流路と流路中に形成された光学物理量を測定される測定部とを有するマイクロチップ内の前記試料液を移動させる送液機構と、前記マイクロチップ内の前記測定部の前記光学物理量を測定する光学測定手段と、前記マイクロチップを積載した収容部を水平に沿って移動させる収容部移動機構と、前記送液機構の送液制御、前記光学測定手段の測定タイミング及び測定箇所の制御、前記収容部移動機構の位置決め制御を自動的に行う制御手段と、測定された測定値から前記試料液に含まれる測定対象物質濃度を算出する算出手段と、を備え、前記制御手段は、一つの前記試料液に対して前記光学測定手段に前記試料液が前記測定部に送液される前と送液された後とに前記測定部の前記光学物理量を測定させることを特徴とする。
【０００９】
試料液が測定部に送液される前の測定部の光学物理量は個々のマイクロチップのバックグラウンドノイズにあたる。そのため試料液を送液される前の測定部の測定値を試料液の測定部への送液後の測定値から減ずることによって、個々のマイクロチップのバックグラウンドノイズを減ずることが出来る。
【００１０】
この場合、マイクロチップは流路及び測定部を有しマイクロチップ内の試料液を流路内の測定部を通過して移動させることが出来る形状のものであれば特に形状の限定はない。試料液の送液手段は、試料液を移動させることが出来れば特に限定されない。圧力や電荷をかけて送液することが挙げられる。
【００１１】
また前記マイクロチップは１つの前記測定部と１つの前記流路とを持つ１つの測定ラインを複数個並列に並んで有し、前記制御手段は少なくとも２つの前記測定ラインの前記測定部の前記光学物理量を測定させ、前記算出手段は一つの前記測定ラインと他の前記測定ラインとの前記測定値から前記試料液の前記測定対象物質濃度を算出することも出来る。
【００１２】
同一のマイクロチップに複数の測定ラインを有し、複数の測定ラインの測定値をある一つの測定値と比較することにより個々の特性差をより減ずることが出来る。
【００１３】
また前記制御手段は、前記収容部移動機構及び前記光学測定手段に、前記収容部を連続的に一方向に移動させながら複数の前記測定ラインの前記測定部の前記光学物理量の測定を行わせ、前記測定値は少なくとも測定された信号のピーク値をピックアップするものとすることが出来る。
【００１４】
収容部を連続的に移動させながら複数の測定ラインを測定することにより高速計測が可能となり、また測定値のうち少なくともピーク値をピックアップすることにより測定の位置誤差を少なくすることが出来る。ピーク値のピックアップは、個々の測定ライン毎にその最大ピーク値をピックアップするとより好ましい。
【００１５】
前記送液機構は吸引ポンプによる気体の吸引により前記試料液を送液するものとしても良い。気体を介する送液とすることにより試料液を他の緩衝液などで濃度を低くすることなく送液することが出来る。また吸引ポンプとマイクロチップを接続するのに用いる吸引チューブ内には試料液が触れないため、試料液毎のチューブの交換が不要となり、より簡便に送液できる。
【００１６】
また前記光学測定手段は蛍光強度測定手段としても良い。蛍光強度測定は吸光強度測定などの他の光学強度測定に比べて感度が高くより微量な光学物理量を測定することが出来る。
【００１７】
また前記制御手段は前記試料液に含まれる気泡を浮上除去させるために前記収容部移動機構を前記試料液の送液開始前に水平に沿って互いに相反する２方向に作動させるようにしてもよい。送液開始前に収容部を作動させることにより簡便に試料液に含まれる気泡を除去することが出来る。
【発明の効果】
【００１８】
上記のような本発明のマイクロチップを使用した計測装置によれば、個々のマイクロチップのバックグラウンドノイズを排除することが出来、測定精度を向上させることができる。また同一マイクロチップ内の他の測定ラインの測定値と比較出来ることにより、マイクロチップの測定ライン毎の特性差も排除することが出来る。また複数の測定ラインを収容部を移動させながら測定出来るので高速計測が出来る。また少なくともピーク値をピックアップすることにより測定の位置誤差を少なくすることが出来る。
【００１９】
またマイクロチップを載せた収容部を送液開始前に水平に沿って互いに相反する２方向に作動させることにより計測の妨げとなる気泡を簡便に排除することが出来る。
【００２０】
また光学測定手段を蛍光強度測定手段とすることにより感度が高くより微量な光学物理量を測定することが出来る。
【００２１】
また試料液の送液を気体の吸引による送液方法とすることにより試料液を他の緩衝液などで濃度を低くすることなく送液することが出来る。また吸引を吸引ポンプによる吸引とすることにより、より簡便に送液できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のマイクロチップを使用した計測装置の一実施形態の内部構造を示す概略斜視図である。図２は図１の一実施形態で使用したマイクロチップの斜視図である。図３は図１の一実施形態の装置ブロック図である。図４は図１の一実施形態の動作を示すフローチャートである。図５は図１の一実施形態の動作を示す他のフローチャートである。また図６に図１の実施形態で使用したマイクロチップの概略図を示す。また図７に図１の実施形態で使用したマイクロチップの模式断面説明図を示す。
【００２３】
図１にマイクロチップを使用した蛍光強度測定機１０００の内部構造を示す。蛍光強度測定機１０００の内部機構はケース５００に納められている。マイクロチップ１００は図２に示された構造を持っている。
【００２４】
まず用いたマイクロチップについて説明する。もちろんマイクロチップは以下の形状に限定されるものではない。図２に示すようにマイクロチップ１００は、樹脂基板１と第１被覆樹脂フィルム６と第２被覆樹脂フィルムとからなる。樹脂基板１は、アクリル樹脂（三菱レイヨン社製アクリライト品番０００（紫外線透過タイプ））製であり、第１被覆樹脂フィルム６及び第２被覆樹脂フィルム７は厚み０．１ｍｍの片側にマイクロカプセル型接着剤を塗布されたポリオレフィン系樹脂フィルム（３Ｍ社製、品番９７９５、マイクロプレート用シーリングテープ）で形成されている。
【００２５】
樹脂基板１は厚さ１．７ｍｍ縦２６ｍｍ横４０ｍｍの樹脂板に各２つずつの液体導入孔２、液体溜め孔３、流路５、測定部４、通路９、気体通路１０、吸引口８及び蛍光強度測定機に取り付けるための取り付け用孔１１が形成されている。樹脂基板１の上面を１ｕ、下面を１ｄと示す。液体導入孔２から吸引口８までの一つの測定ラインをｃｈ１ライン、他方の測定ラインをｃｈ２ラインとする。
【００２６】
液体導入孔２は直径５ｍｍの円柱状貫通孔であり高さは樹脂基板１の厚み１．７ｍｍが高さとなる。同様に液体溜め孔３は幅２ｍｍ長さ９ｍｍ高さ１．７ｍｍの楕円円又は長円柱状貫通孔、取り付け用孔１１は直径２．５ｍｍ高さ１．７ｍｍの円柱状貫通孔である。通路９は直径０．５ｍｍ高さ１．７ｍｍの円柱状貫通孔と円柱状貫通孔の樹脂基板上面１ｕ側から慨直角に折れ曲がって樹脂基板１平面に平行に延び液体溜め孔３の上面側に通じる直径０．５ｍｍの凹部状通路とからなり、気体通路１０は直径０．５ｍｍ高さ１．７ｍｍの円柱状貫通孔と円柱状貫通孔の樹脂基板上面１ｕ側から慨直角に折れ曲がって樹脂基板１平面に平行に延び液体溜め孔３の上面側に通じる直径０．５ｍｍの凹部状気体通路であり、吸引口８は気体通路１０につながる直径０．５ｍｍの孔である。
【００２７】
流路５は樹脂基板１の下面１ｄ側に液体導入孔２と液体溜め孔３とをつなぐように幅１ｍｍ高さ１３０μｍで形成された、断面形状が矩形の下側１ｄ側に開口した凹部であり、樹脂基板１の厚み方向に貫通してはいない。図２に示されていないが貫通孔である液体導入孔２及び液体溜め孔３の高さに比べて流路５の高さは約１／１０となっている。
【００２８】
測定部４は流路５と同等の高さ１３０μｍ直径１ｍｍの円柱状凹部であり、測定部４の前の流路５１、測定部４の後の流路５２は測定部４から前後に長さ１ｍｍずつ流路５の幅１ｍｍが幅５０μｍの互いに平行に流れる細い幅の流路４本に分岐している。言い換えると流路５は測定部４の前後で流路の幅が狭まることによって測定部４から後述する担持物質が流れていかない構造となっている。
【００２９】
図２に示されていないが流路５は一端部が液体導入孔２の下端側の空間につながるように形成されている。また流路５は液体溜め孔３に直接つながるのではなく液体溜め孔３に通じる通路９を介してつながっている。また液体溜め孔３は気体通路１０を介して吸引口８につながっている。取り付け用孔１１は樹脂基板１の液体溜め孔３等の形成されていない場所に長手方向に並んで一定距離離れて２つ形成されている。
【００３０】
樹脂基板１の下面１ｄには取り付け用孔１１が形成されている箇所を除いて樹脂基板１と同等の縦横幅を有する縦２０ｍｍ横４０ｍｍの第１被覆樹脂フィルム６が第１被覆樹脂フィルム６の片面に塗布されたマイクロカプセル型接着剤によって接合されている。図２には図示されていないが、第１被覆樹脂フィルム６には吸引口８の位置に吸引口８と同等の大きさの直径０．５ｍｍの孔が形成されている。樹脂基板１の上面１ｕには、液体溜め孔３の上側開口に当たる箇所を覆うように縦２０ｍｍ横１５ｍｍの第２被覆樹脂フィルム７が第２被覆樹脂フィルム７の片面に塗布されているマイクロカプセル型接着剤によって接合されている。液体導入孔２の上側開口には第２被覆樹脂フィルム７は接合されず上側は開口となっている。
【００３１】
流路５の液体溜め孔３と液体導入孔２との間に測定部４が形成されている。測定部４には直径９０μｍのポリスチレン性のビーズが６０個から７０個封入されている。ビーズには後で説明するように擬似抗原をあらかじめ固定化してある。測定部４に封入されているビーズは直径９０μｍあるので、幅５０μｍの流路５１及び流路５２を通れないため測定部４から流路５中に流れ出すことはない。
【００３２】
図１に示すように蛍光強度測定機１０００は、マイクロチップ１００を収容する収容部としてのトレイ１３０が設けられている。トレイ１３０を水平面内で図１に示すＹ方向に移動させる収容部移動機構としてトレイ１３０を動かすモーター１２０、モーター１２０により回転する歯車１２５と図１に図示されていないトレイ１３０の側面に設けられたＹ方向移動歯車とが設けられている。歯車１２５とＹ方向移動歯車がかみ合うことによってトレイ１３０はモーター１２０によってＹ方向に移動され、マイクロチップ１００を所定の位置に位置決めすることが出来る。マイクロチップ１００の位置決めされる位置はマイクロチップ１００の取り付け作業位置及び光学的検出位置である。
【００３３】
図１では光学測定手段として蛍光測定器３１０が用いられている。光源としてレーザー３００が用いられ、レーザー３００の波長４０５ｎｍの光はマイクロチップ１００の測定部４に下部１ｄ側から斜めに照射され、測定部４から発せられる波長６５５ｎｍの光信号を蛍光測定器３１０によって検出する。レーザー３００としてキコー技研社製青紫色コリメートレーザーを用い、蛍光測定器として浜松ホトニクス社製ＳｉフォトダイオードＳ９２９５を用いた。
【００３４】
レーザー３００はトレイ１３０の下側から照射され、トレイ１３０はマイクロチップの各測定部４に当たる箇所にそれぞれに対応する２０ｍｍ角の孔が形成されている。そのためレーザー３００からのレーザー光はトレイ１３０に邪魔されずに測定部４に直接照射され、同様に蛍光はトレイ４に邪魔されずに放射され光学測定器に検知される。
【００３５】
マイクロチップ１００はトレイ１３０に位置決めされて載せられ取り付けられている。取り付けはトレイ１３０に形成された図示されていない取り付け用突起物にマイクロチップ１００の取り付け用孔１１をはめ込むことによって行われる。マイクロチップ１００はマイクロチップ１００の上面１ｕ側が上面になるようにトレイ１３０に取り付けられる。またマイクロチップ１００はマイクロチップ１００の横方向がトレイ１３０のＸ方向に平行になるように取り付けられている。
【００３６】
位置決めされたマイクロチップ１００に取り付け用カバー１１０がかぶせられることによって、吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０からの吸引経路が形成される構造となっている。取り付け用カバー１１０はマイクロチップ１００の上面１ｕ中央は開放し、マイクロチップ１００の上面周囲、側面及び下面を密閉状態に保つ構造となっている。取り付け用カバー１１０がマイクロチップ１００を上側から押さえつけることによりマイクロチップ１００はトレイ１３０に押しつけられて固定される。
【００３７】
吸引ポンプ２００は吸引チューブ２２０によってトレイ１３０の吸引取り付け口１３１を介してマイクロチップ１００の下面１ｄ側に存在するＣｈ１ラインの吸引口８につながっている。同様に吸引ポンプ２１０は吸引チューブ２３０によってトレイ１３０の吸引取り付け口１３１を介してマイクロチップ１００の下面１ｄ側に存在するＣｈ２ラインの吸引口８につながっている。図１には図示されていないがトレイ１３０のマイクロチップ１００の吸引口８に当たる箇所には弾力材がひかれており気密性をたかめている。
【００３８】
吸引チューブ２２０及び吸引チューブ２３０はフレキシブルなチューブ配管である。吸引ポンプ２１０はｃｈ１ラインの送液を行い、吸引ポンプ２３０はｃｈ２ラインの送液を行う。
【００３９】
各制御は複数の制御ボード４００によって行われている。図３に装置ブロック図を示す。図３に示すようにトレイ１３０に収容されたマイクロチップ１００にレーザー３００から励起光を照射しマイクロチップ１００の測定部４から反射された蛍光を蛍光測定器３１０で検出する。制御ボード４００はＣＰＵボード４１０、ドライバ回路４０１、Ａ／Ｄ４２０、温調回路４０２を含む。
【００４０】
ＣＰＵボード４１０は制御手段と算出手段と記憶手段とを有する。ＣＰＵボード４１０は制御手段としてドライバ回路４０１を介してトレイ１３０の位置決めをさせるモーター１２０の制御、マイクロチップ１００のｃｈ１ラインの送液をするための吸引ポンプ２００の制御、マイクロチップ１００のｃｈ２ラインの送液をするための吸引ポンプ２１０の制御、レーザー３００の入射制御とを行う。また蛍光測定器３１０の温調回路４０２の制御も行う。温調回路４０２は蛍光測定器３１０の電気的雑音を下げるために温度調節を制御する回路である。
【００４１】
ＣＰＵボード４１０は蛍光測定器３１０で検出された蛍光の強度をＡ／Ｄ４２０で変換されたデータを元に算出し、記憶する手段も有する。又算出された測定結果をＬＣＤ４４０によって表示させることもできる。図１にはＬＣＤ４４０は図示されていないが、ＬＣＤ４４０を表示手段として有してもよいし、外部機構として表示手段を持っても良い。ＣＰＵボード４１０はスイッチ４３０によってＯＮ／ＯＦＦされる。
【００４２】
本発明においては、ＣＰＵボード４１０及びドライバ回路４０１が制御手段にあたり、ＣＰＵボード４１０が算出手段にあたる。
【００４３】
図４に一実施形態の動作を示すフローチャートを示す。図４及び図１、図２、図３を参照して動作の説明を行う。この場合マイクロチップ１００のｃｈ１ラインを用いた試料液の測定について説明する。
【００４４】
まずトレイ１３０をマイクロチップ取り付け位置まで移動させる。図１において示すように蛍光強度測定機１０００の内部機構はケース５００に納められている。マイクロチップ１００の取り付けは人の手でやるため、トレイ１３０をケース５００の外に出す必要がある。そのためステップＳ５０として、ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御することによってトレイ１３０をケース５００より排出させる。
【００４５】
次に排出されたトレイ１３０に人の手によってマイクロチップ１００をはめ込み、取り付け用カバー１１０を取り付けることによって、トレイ１３０にマイクロチップ１００をセットする（ステップＳ５１）。次にマイクロチップ１００のｃｈ１ラインの液体導入孔２にサンプルである試料液をマイクロピペットやシリンジ等を用いて人の手で注入する（ステップＳ５２）。
【００４６】
次に図１には図示されていないがケース５００に設けられたトレイ引き込みボタンを押すことによって、ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御し、トレイ１３０を蛍光強度測定機１０００のケース５００の内部に引き込み、マイクロチップ１００の測定部４にレーザー３００の光が当たる位置に位置決めする（ステップＳ５３）。
【００４７】
次に図１、図２に示すようにＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介して吸引ポンプ２００の吸引を開始し、マイクロチップ１００の流路５にサンプルが充填され、測定部４に到達した直後で送液をストップさせる（ステップＳ５４）。この時点を送液前の時点とする。
【００４８】
次に送液前の測定部の蛍光強度の値（初期値）を計測させる（ステップＳ５５）。ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してレーザー３００の照射を開始させる。レーザー３００の照射によって測定部４から発する蛍光を蛍光測定器３１０で検出しＡ／Ｄ４２０によって変換されたデータをＣＰＵボード４１０が受け取る。この時レーザー３００の照射を続けたままＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御しトレイ１３０をＹ方向に微調整して測定部４のほぼ全域にレーザー光が当たるように動かす。従って蛍光測定器３１０は測定部４のほぼ全域の蛍光強度を検知する。ＣＰＵボード４１０は受け取ったデータのうちピーク値となるもの、より好ましくは最大値となるデータをピックアップして初期値として記憶手段に記憶させる。ピーク値より好ましくは最大値をピックアップすることによりマイクロチップの測定位置の誤差を少なくすることが出来る。
【００４９】
次に図１、図２に示すようにＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介して吸引ポンプ２００の吸引を再開始し、試料液が測定部４を通り抜け、液体溜め孔３に行くまで送液をさせる（ステップＳ５６）。
【００５０】
次に送液後の測定部の蛍光強度の値（終了値）を計測させる（ステップＳ５７）。計測は初期値の計測と同様に行う。ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してレーザー３００の照射を開始させる。レーザー３００の照射によって測定部４から発する蛍光を蛍光測定器３１０で検出しＡ／Ｄ４２０によって変換されたデータをＣＰＵボード４１０が受け取る。この時レーザー３００の照射を続けたままＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御しトレイ１３０をＹ方向に微調整して測定部４のほぼ全域にレーザー光が当たるように動かす。従って蛍光測定器は測定部４のほぼ全域の蛍光強度を検知する。ＣＰＵボード４１０は受け取ったデータのうちピーク値となるもの、より好ましくは最大値となるデータをピックアップして終了値として記憶手段に記憶させる。
【００５１】
次に濃度換算を行う（ステップＳ５８）。ＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶された終了値から初期値を引き、又あらかじめ記憶されている検量線と比較して試料液中の測定対象物質濃度を算出する。ここであらかじめ記憶されている検量線とは、既知の測定対象物質濃度を持つ試料液を用いて上記と同様に蛍光強度を測定し、蛍光強度と測定対象物質濃度とを比較した検量線である。検量線は、あらかじめＣＰＵボード４１０の記憶手段に記憶させておく。
【００５２】
次に次のサンプルがあるかどうか確認する（ステップＳ５９）。ない場合はトレイ１３０を排出させ、マイクロチップ１００を取り除いて測定を終了する。ある場合は次のサンプルのためにマイクロチップ１００を新しいものと入れ替えて測定を継続するか、マイクロチップ１００の他のラインの液体導入孔２に導入された他のサンプルの測定を継続する。
【００５３】
次に２つの測定ラインを測定させ、また測定ライン毎のマイクロチップの特性差を削除出来る測定動作を説明する。図５にｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの測定ラインを用いた計測方法の動作フローチャートを示す。この場合マイクロチップ１００のｃｈ１ラインで測定対象物質を含む試料液をｃｈ２ラインで測定対象物質を含まない試料液の測定を行う。図１、図２、図３及び図５を用いて動作の説明を行う。またここでは液体導入孔２において気泡を抜くためにトレイ１３０を前後に移動させる手順を加えて説明する。
【００５４】
上記図４で説明したステップＳ５０と同様にＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御することによってトレイ１３０をケース５００より排出させる（ステップＳ６０）。
【００５５】
次に排出されたトレイ１３０に人の手によってマイクロチップ１００をはめ込み、取り付け用カバー１１０を取り付けることによって、トレイ１３０にマイクロチップ１００をセットする（ステップＳ６１）。次にマイクロチップ１００のｃｈ１ラインの液体導入孔２に測定対象物質を含む試料液を、ｃｈ２ラインの液体導入孔２に測定対象物質を含まない試料液をマイクロピペット又はシリンジ等を用いて人の手で注入する（ステップＳ６２）。
【００５６】
次に図１には図示されていないがケース５００に設けられたトレイ引き込みボタンを押すことによって、ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御し、トレイ１３０を蛍光強度測定機１０００のケース５００の内部に引き込み、マイクロチップ１００の測定部４にレーザー３００の光が当たる位置に位置決めする（ステップＳ６３）。
【００５７】
次にＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御し、トレイ１３０をＹ方向の互いに相反する２方向にトレイ１３０をゆらすように数回動かし、マイクロチップ１００の液体導入孔２内の気泡を液体導入孔２の上面開口から除去させる（ステップＳ６４）。この時トレイ１３０がゆらされることによりマイクロチップ１００の液体導入孔２内の試料液表面がならされ試料液の表面張力状態を均一にすることが出来る。表面張力状態が均一にされると吸引性能が良くなる。
【００５８】
次に図１、図２及び図３に示すようにＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介して吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０の吸引を開始し、マイクロチップ１００の流路５にサンプルが充填され、測定部４に到達した直後で送液をストップさせる（ステップＳ６４）。この時点を送液前の時点とする。
【００５９】
次にｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの送液前の測定部の蛍光強度の値（初期値）を計測させる（ステップＳ６５）。マイクロチップ１００には図２に示すようにｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインが平行に並んで形成されている。またトレイ１３０にはマイクロチップの１００の横方向がＸ方向に平行になるように取り付けられている。そのためマイクロチップ１００に形成されたｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４はトレイ１３０のＸ方向に平行になる位置に固定されている。またトレイ１３０にはｃｈ１ライン及びＣｈ２ラインの測定部４に当たる箇所に各々測定用の孔が形成されている。
【００６０】
ここではトレイ１３０をＹ方向に移動させながらｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４を連続的に測定する。ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御しトレイ１３０をＹ方向に動かしｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４に連続してレーザー光が当たるように動かす。同時にＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してレーザー３００の照射を開始させる。レーザー３００の照射によってｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの測定部４から発する蛍光を蛍光測定器３１０で検出しＡ／Ｄ４２０によって変換されたデータをＣＰＵボード４１０が受け取る。蛍光測定器３１０はｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４のほぼ全域の蛍光強度を検知する。ＣＰＵボード４１０は受け取ったデータのうちｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４の各々のピーク値となるもの、より好ましくは最大値となるデータをピックアップしてｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４の初期値として記憶手段に記憶させる。
【００６１】
次に図１、図２に示すようにＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介して吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０の吸引を再開始し、各試料液がｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４を通り抜け、各々の液体溜め孔３に行くまで送液をさせる（ステップＳ６７）。
【００６２】
次に送液後の測定部の蛍光強度の値（終了値）を計測させる（ステップＳ６８）。計測は初期値の計測と同様に行う。トレイ１３０をＹ方向に移動させながらｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４を連続的に測定する。ＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してモーター１２０を制御しトレイ１３０をＹ方向に動かしｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４に連続してレーザー光が当たるように動かす。同時にＣＰＵボード４１０はドライバ回路４０１を介してレーザー３００の照射を開始させる。レーザー３００の照射によってｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの測定部４から発する蛍光を蛍光測定器３１０で検出しＡ／Ｄ４２０によって変換されたデータをＣＰＵボード４１０が受け取る。従って蛍光測定器３１０はｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４のほぼ全域の蛍光強度を検知する。ＣＰＵボード４１０は受け取ったデータのうちｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４の各々のピーク値となるもの、より好ましくは最大値となるデータをピックアップしてｃｈ１ラインの測定部４及びｃｈ２ラインの測定部４の終了値として記憶手段に記憶させる。
【００６３】
次に濃度換算を行う。まずＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶されたｃｈ１ラインの終了値からｃｈ１ラインの初期値を引く（ステップＳ６９）。次に同様に、ＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶されたｃｈ２ラインの終了値からｃｈ２ラインの初期値を引く（ステップＳ７０）。ｃｈ２ラインは測定対象物質を含まない試料液を測定するラインであるので、ｃｈ２ラインの測定した値はブランク値となる。
【００６４】
次にＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶されたｃｈ１ラインの終了値からｃｈ１ラインの初期値を引いた値をｃｈ２ラインの終了値からｃｈ２ラインの初期値を引いた値で割り変化量を求める（ステップＳ７１）。ここであらかじめ既知の濃度を持つ試料液を用いて同様に蛍光強度の変化量を測定し、蛍光強度の変化量と測定対象物質濃度を比較した検量線を作製して、ＣＰＵボード４１０の記憶手段に記憶させておく。
【００６５】
次にＣＰＵボード４１０はＣＰＵボード４１０に記憶された変化量をあらかじめ記憶されている検量線と比較して試料液中の測定対象物質濃度を算出する（ステップＳ７２）。
【００６６】
次に次のサンプルがあるかどうか確認する（ステップＳ７３）。ない場合はトレイ１３０を排出させ、マイクロチップ１００を取り除いて測定を終了する。ある場合は次のサンプルのためにマイクロチップ１００を新しいものと入れ替え、測定を継続する。
【００６７】
下記に上記マイクロチップを用いて蛍光強度測定を行った試験例の説明をする。
【００６８】
この試験例では、トランスに用いられた絶縁油から抽出したＰＣＢの量の測定を行うため、抗原抗体反応を利用した蛍光強度測定を行った。
【００６９】
複数個の直径９０μｍのポリスチレンビーズ（粒子径標準粒子）にＰＣＢに擬似させたＰＣＢ擬似抗原を固定させた。
【００７０】
ビーズ０．１２５ｇをエタノールで洗浄して乾燥させ、リン酸緩衝液で調整したＰＣＢ擬似抗原溶液２０μｇ／ｍｌを２．５ｍｌ加え、室温で一昼夜攪拌して擬似抗原をビーズ表面に物理吸着させた。４℃で保存した擬似抗原吸着ビーズを純水で洗浄した。洗浄後各７０個のビーズをマイクロチップのｃｈ１ライン及びｃｈ２ラインの測定部４に詰め、マイクロチップを５分間減圧乾燥させた。
【００７１】
ＰＣＢと結合力を有するＰＣＢ抗体に蛍光物質（登録商標Ｑｄｏｔ ６５５：インビトロジェン社製）を標識化した。ＰＣＢ抗体の標識化は、ＳＭＣＣ（スクシンイミジル４−（マレイミドメチル）シクロヘキサン−１−カルボキシレート）を用いて活性化したＱｄｏｔをＤＴＴ（ジチオスレイトール）を用いて還元したＰＣＢ抗体と混合した後、β−メルカプトエタノールでブロッキングしてから濃縮及び精製を行った。標識化方法はインビトロジェン社の標識キットマニュアルにならって行った。
【００７２】
測定対象試料液３０μｌと蛍光物質Ｑｄｏｔを標識化されたＰＣＢ抗体溶液２４０μｌとを混合した。この時、ＰＣＢ抗体溶液は、試料液に含まれると予想されるＰＣＢよりも１０倍過剰になるようにあらかじめ決めた量を混合している。上記混合液をマイクロチップのｃｈ１ラインの液体導入孔２に１０μｌ注入した。ｃｈ２ラインの液体導入孔２には測定対象試料液を含まないＰＣＢ抗体溶液１０μｌを注入した。
【００７３】
この時トレイ１３０をＹ方向の互いに相反する方向に数回移動させた。
【００７４】
次に吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０を作動させて各ラインの送液を行った。吸引ポンプ２００及び吸引ポンプ２１０の吸引速度は１０μｌ／ｍｉｎとし、３０秒送液し、測定部４に試料液が到達した直後で送液をストップした。この時点を送液前の時点とした。
【００７５】
この送液前の測定部４における蛍光強度を測定した。トレイ１３０をＹ方向に動かしながらレーザー３００からレーザー光を照射し、蛍光測定器３１０で測定部４から発せられた蛍光を検知した。
【００７６】
次に送液を吸引速度１μｌ／ｍｉｎで再開し、開始から合計約１０分間送液したところで送液を止めた。この時点を送液前の時点とした。測定部４には試料液の気泡がない状態で送液することができた。
【００７７】
同様に試料液の送液後の測定部４における蛍光強度を測定した。ｃｈ１ラインの送液前の測定値、送液後の測定値及びｃｈ２ラインの送液前の測定値、送液後の測定値から変化量を求め、あらかじめ記憶されている変化量と濃度との検量線と比較してｃｈ１ラインの試料液中の濃度を算出させた。
【００７８】
このようにすることによってマイクロチップの個々の特性差によらない精度の良い計測が出来た。
【００７９】
ここで行った試験では液体導入孔２に導入された測定対象試料液と標識化されたＰＣＢ抗体溶液との混合液は送液されている間に測定対象試料液と標識化されたＰＣＢ抗体とが抗原抗体反応をおこし、測定対象試料液中のＰＣＢは全て標識化されたＰＣＢ抗体と結合した。標識化されたＰＣＢ抗体は測定対象試料液中の予想ＰＣＢ量より過剰に入れてあるので、ＰＣＢと反応していない標識化されたＰＣＢ抗体が測定対象試料液中に存在している。
【００８０】
測定部４に送液された測定対象試料液中のＰＣＢと反応していない標識化されたＰＣＢ抗体は測定部４において測定部４に封入されているビーズに固定化されたＰＣＢ擬似抗原と抗原抗体反応を起こし、標識化されたＰＣＢ抗体が測定部４に封入されているビーズに固定化される。固定化された標識化されたＰＣＢ抗体以外の物質は液体溜め孔３まで送液され、測定部４にはビーズに固定化された標識化されたＰＣＢ抗体が残り、標識物質の蛍光強度が測定された。前に測定した測定部４での混合液の送液前の蛍光強度をここで測定された蛍光強度から引くことで、測定試料のみからの由来の蛍光強度を求めた。そして同一マイクロチップ内に形成された測定ライン中の測定対象物質を含まない試料液から求められた蛍光強度との変化量を求めることによってあらかじめ既知量のＰＣＢを用いて同様に計測した検量線と比較して試料液中のＰＣＢの量を算出した。
【００８１】
上記した実施形態で使用したマイクロチップについて更に説明する。
【００８２】
図６に図１の実施形態で使用したマイクロチップの概略図を示す。図６の（ａ）は概略平面図であり、図６の（ｂ）は概略側面図である。また図７に図１の実施形態で使用したマイクロチップの模式断面説明図を示す。
【００８３】
図７に示すように流路５は一端部５ｆが液体導入孔２の下端２ｄ側の空間につながるように形成されている。液体溜め孔３は図６の（ａ）に示すように流路５の延長線上にはなく延長線上から一定の空間をあけて横に配置されている。これは液体溜め孔３の容積を必要に応じて大きく取るために流路５の延長線上からはずしたものである。
【００８４】
図７に図６の模式断面説明図を示す。図７は試料液の流れを説明するために説明用に作成した図であるので各孔等の縮尺及び位置関係が実際と異なる。図７において樹脂基板１の上面を１ｕ、下面を１ｄと示す．図７では通路９及び気体通路１０がわかるように記載した。実際は図６（ａ）（ｂ）に示すように通路９及び気体通路１０は液体溜め孔３のむこう側にありむこう側から図面の手前方向に延び液体溜め孔３の上部とつながっている。
【００８５】
図７を用いて試料液の流れを説明する。図７において試料液の吸引される方向を矢印Ａ１〜Ａ６でしめしている。試料液２１が液体導入孔２から流路５の測定部４を通って液体溜め孔３まで流れるラインが構成される。液体導入孔２に導入された試料である試料液２１は吸引口８からの吸引によって液体溜め孔３まで移送される。
【００８６】
流路５は液体導入孔２の下端２ｄから樹脂基板１の平面方向に延びているので、試料液２１に泡２２が含まれていても、泡２２は液面に浮かんで流路５には入りにくい構造となっている。
【００８７】
また流路５と液体溜め孔３とは直接つながらず、通路９によって一度樹脂基板１の上面１ｕ側に持ち上げられる形になる。そのため試料液２１は矢印Ａ２で示すように一度樹脂基板上面１ｕに持ち上げられため液体溜め孔３に試料液２１が一度入れば（矢印Ａ３）、液体溜め孔３がいっぱいになるまで逆流はしにくい構造になっている。また液体溜め孔３は液体導入孔２よりも例えば１．５倍以上の容積を持つように大きさを設定すればまず液体溜め孔３がいっぱいになることはない。また吸引口８につながる気体通路１０は液体溜め孔３の上部３ｕ側につながっているので液体溜め孔３がいっぱいになるまで試料液２１が吸引口８から吸い出されることはなく液体溜め孔３に溜められている。吸引された気体は気体通路１０を通って、矢印Ａ４、矢印Ａ５、矢印Ａ６の向きに吸引され吸引口８から樹脂基板１の外部に吸い出される。
【００８８】
また図７の樹脂基板１の下に記載した矢印Ｂ１、Ｂ２は蛍光強度測定に際して励起光の入射方向Ｂ１と蛍光の放出方向Ｂ２を示す。入射及び放出角度は正確なものではない。励起光は矢印Ｂ１の方向から第１被覆樹脂フィルム６を通過して樹脂基板１の測定部４にあたり測定部４からの蛍光の放出光が第１被覆樹脂フィルム６を通過して矢印Ｂ２の方向に放出される。放出された蛍光の蛍光強度が測定される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明のマイクロチップを使用した計測装置の一実施形態の内部構造を示す概略斜視図である。
【図２】図１の一実施形態で使用したマイクロチップの斜視図である。
【図３】図１に示した一実施形態の装置ブロック図である。
【図４】図１の一実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】図１の一実施形態の動作を示す他のフローチャートである。
【図６】図１の一実施形態で使用したマイクロチップの概略図である。
【図７】図１の一実施形態で使用したマイクロチップの模式断面説明図である。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・樹脂基板、２・・・液体導入孔、３・・・液体溜め孔、４・・・測定部、
５・・・流路、６・・・第１被覆樹脂フィルム、７・・・第２被覆樹脂フィルム、
８・・・吸引口、９・・・通路、１０・・・気体通路、１１・・・取り付け用孔、
１００・・・マイクロチップ、１１０・・・取り付け用カバー、１２０・・・モーター、
１３０・・・トレイ、３００・・・レーザー、３１０・・・蛍光測定器、
２００、２１０・・・吸引ポンプ、２２０、２３０・・・吸引チューブ、
４００・・・制御ボード、５００・・・ケース、１０００・・・蛍光強度測定機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料液が流れることが出来る流路と前記流路中に形成された光学物理量を測定される測定部とを有するマイクロチップ内の前記試料液を移動させる送液機構と、
前記マイクロチップ内の前記測定部の前記光学物理量を測定する光学測定手段と、
前記マイクロチップを積載した収容部を水平に沿って移動させる収容部移動機構と、
前記送液機構の送液制御、前記光学測定手段の測定タイミング及び測定箇所の制御、前記収容部移動機構の位置決め制御を自動的に行う制御手段と、
測定された測定値から前記試料液に含まれる測定対象物質濃度を算出する算出手段と、
を備え、前記制御手段は、一つの前記試料液に対して前記光学測定手段に前記試料液が前記測定部に送液される前と送液された後とに前記測定部の前記光学物理量を測定させることを特徴とするマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項２】
前記マイクロチップは１つの前記測定部と１つの前記流路とを持つ１つの測定ラインを複数個並列に並んで有し、前記制御手段は少なくとも２つの前記測定ラインの前記測定部の前記光学物理量を測定させ、前記算出手段は一つの前記測定ラインと他の前記測定ラインとの前記測定値から前記試料液の前記測定対象物質濃度を算出する請求項１に記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記収容部移動機構及び前記光学測定手段に、前記収容部を連続的に一方向に移動させながら複数の前記測定ラインの前記測定部の前記光学物理量の測定を行わせ、前記測定値は少なくとも測定された信号のピーク値をピックアップするものである請求項１または２に記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項４】
前記送液機構は吸引ポンプによる気体の吸引により前記試料液を送液する請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項５】
前記光学測定手段は蛍光強度測定手段である請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記試料液に含まれる気泡を浮上除去させるために前記収容部移動機構を前記試料液の送液開始前に水平に沿って互いに相反する２方向に作動させる請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項１】
試料液が流れることが出来る流路と前記流路中に形成された光学物理量を測定される測定部とを有するマイクロチップ内の前記試料液を移動させる送液機構と、
前記マイクロチップ内の前記測定部の前記光学物理量を測定する光学測定手段と、
前記マイクロチップを積載した収容部を水平に沿って移動させる収容部移動機構と、
前記送液機構の送液制御、前記光学測定手段の測定タイミング及び測定箇所の制御、前記収容部移動機構の位置決め制御を自動的に行う制御手段と、
測定された測定値から前記試料液に含まれる測定対象物質濃度を算出する算出手段と、
を備え、前記制御手段は、一つの前記試料液に対して前記光学測定手段に前記試料液が前記測定部に送液される前と送液された後とに前記測定部の前記光学物理量を測定させることを特徴とするマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項２】
前記マイクロチップは１つの前記測定部と１つの前記流路とを持つ１つの測定ラインを複数個並列に並んで有し、前記制御手段は少なくとも２つの前記測定ラインの前記測定部の前記光学物理量を測定させ、前記算出手段は一つの前記測定ラインと他の前記測定ラインとの前記測定値から前記試料液の前記測定対象物質濃度を算出する請求項１に記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記収容部移動機構及び前記光学測定手段に、前記収容部を連続的に一方向に移動させながら複数の前記測定ラインの前記測定部の前記光学物理量の測定を行わせ、前記測定値は少なくとも測定された信号のピーク値をピックアップするものである請求項１または２に記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項４】
前記送液機構は吸引ポンプによる気体の吸引により前記試料液を送液する請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項５】
前記光学測定手段は蛍光強度測定手段である請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記試料液に含まれる気泡を浮上除去させるために前記収容部移動機構を前記試料液の送液開始前に水平に沿って互いに相反する２方向に作動させる請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロチップを使用した計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２３２９３７（Ｐ２００８−２３２９３７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７５１８５（Ｐ２００７−７５１８５）
【出願日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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