マイクロ流体システムおよび試料分析装置
【課題】本発明の目的は、マイクロ流体チップの流路に気泡が入りにくく、デッドボリュームも少ないマイクロ流体システムおよび試料分析装置を提供することにある。
【解決手段】本実施例のマイクロ流体システム３は、試料の操作が行われる流路１６を内部に有するマイクロ流体チップ１と、マイクロ流体チップ１に着脱可能に構成され、液滴を吐出することによりマイクロ流体チップ１の流路１６内に負圧を発生させて試料を送液するポンプユニット２とを有する。マイクロ流体チップ１は、流路１６と、流路１６の一端に連通し、流路１６に供給される試料を収容する試料収容部１４と、流路１６の他端に連通し、流路１６を通過した試料を収容する廃液収容部１５とを有する。ポンプユニット２は、廃液収容部１５に接続され、試料とは異なる液体が収容される液体収容部２３と、液体収容部２３内の液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド２４とを有する。
【解決手段】本実施例のマイクロ流体システム３は、試料の操作が行われる流路１６を内部に有するマイクロ流体チップ１と、マイクロ流体チップ１に着脱可能に構成され、液滴を吐出することによりマイクロ流体チップ１の流路１６内に負圧を発生させて試料を送液するポンプユニット２とを有する。マイクロ流体チップ１は、流路１６と、流路１６の一端に連通し、流路１６に供給される試料を収容する試料収容部１４と、流路１６の他端に連通し、流路１６を通過した試料を収容する廃液収容部１５とを有する。ポンプユニット２は、廃液収容部１５に接続され、試料とは異なる液体が収容される液体収容部２３と、液体収容部２３内の液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド２４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば生体試料の反応を検出するために用いられるマイクロ流体システムおよび試料分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板等に微細流路が設けられたマイクロ流体チップを使用して、化学分析や化学合成、あるいはバイオ関連の分析を行う方法が注目されている。マイクロ流体チップは、マイクロＴＡＳ（Total Analytical System）や、Lab-on-a-chip等と呼ばれる、従来の装置に比較して試料の必要量が少ない、反応時間が短い、廃棄物が少ない等のメリットがある。このため、マイクロＴＡＳは、診断、環境および食品のオンサイト分析等、広い分野での利用が期待されている。
【０００３】
マイクロ流体チップを用いた分析では、チップの微細流路内で試料溶液を混合して反応物質を反応させ、検出を行うため、当該微細流路に安定してかつ速度を制御して試料を送液する手段が必要であり、当該手段としてマイクロポンプやシリンジポンプなどが用いられている。
【０００４】
特許文献１には、ポンプとマイクロチップの微細流路とをバルブを介して接続し、送液の停止と送液を行う方法等が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２２７２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された方法では、マイクロチップ、バルブおよび送液ポンプが、キャピラリによって接続されている。これらの接続部は、シリコンチューブ等で接続する必要があるが、接続時に気泡が入ってしまい、試料溶液の流れが妨げられることがある。また、キャピラリの容積はデッドボリュームとなるので、反応時間に遅れが出るとともに、試料溶液の浪費が生じる。一方、キャピラリで接続すると装置全体が嵩高くなり、コンパクトな構成というマイクロ流体システムの利点が生かせないという問題もある。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロ流体チップの流路に気泡が入りにくく、デッドボリュームも少ないマイクロ流体システムおよび試料分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明のマイクロ流体システムは、試料の操作が行われる流路を内部に有するマイクロ流体チップと、前記マイクロ流体チップに着脱可能に構成され、液滴を吐出することにより前記マイクロ流体チップの前記流路内に負圧を発生させて前記試料を送液するポンプユニットとを有し、前記マイクロ流体チップは、前記流路と、前記流路の一端に連通し、前記流路に供給される前記試料を収容する試料収容部と、前記流路の他端に連通し、前記流路を通過した前記試料を収容する廃液収容部とを有し、前記ポンプユニットは、前記廃液収容部に接続され、前記試料とは異なる液体が収容される液体収容部と、前記液体収容部内の前記液体を前記液滴として吐出する液滴吐出ヘッドとを有する。
【０００８】
上記の本発明では、ポンプユニットの液体収容部に液体を収容した状態で、ポンプユニットにマイクロ流体チップが取り付けられる。これにより、マイクロ流体チップの廃液収容部と、ポンプユニットの液体収容部が接続されたマイクロ流体システムが構成される。試料収容部に試料を供給した後に、液滴吐出ヘッドにより液滴を吐出させると、流路が負圧となり、試料収容部内の試料が流路を介して廃液収容部へと移動する。試料収容部には、試料以外の液体も導入される。流路の設計により、所望の操作が実現できる。操作とは、試料の混合、反応、分離、検出を含む物理的あるいは化学的操作と定義する。
【０００９】
本発明では、マイクロ流体チップと、ポンプユニットとの間に別個の部品を必要としないことから、気泡が入るという問題が生じにくくなる。また、デッドボリュームが少なくなることから、試料の量を少なくすることができる。また、キャピラリ等を用いないため、マイクロ流体システム全体がコンパクトな構成となる。
【００１０】
また、前記マイクロ流体チップは、前記ポンプユニットから着脱可能に構成されていることから、マイクロ流体チップの使い捨てが可能となる。この結果、コンタミネーションの影響を受けやすい低濃度の生体試料の分析等にも好適に用いることができる。
【００１１】
好ましくは、前記マイクロ流体チップの前記廃液収容部と、前記ポンプユニットの前記液体収容部との間に、気体を通過させ液体を遮断する気液分離フィルタが配置されている。これにより、ポンプユニット内にマイクロ流体チップの試料が流入しない。このため、当該試料によるポンプユニットの汚染を防止でき、ポンプユニットを繰り返し使用することができる。
【００１２】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の試料分析装置は、試料の操作が行われる流路を内部に有するマイクロ流体チップと、前記マイクロ流体チップに着脱可能に構成され、液滴を吐出することにより前記マイクロ流体チップの前記流路内に負圧を発生させて前記試料を送液するポンプユニットとを有するマイクロ流体システムと、前記マイクロ流体チップの内部で生じた反応を検出する検出系とを有し、前記マイクロ流体チップは、前記流路と、前記流路の一端に連通し、前記流路に供給される前記試料を収容する試料収容部と、前記流路の他端に連通し、前記流路を通過した前記試料を収容する廃液収容部とを有し、前記ポンプユニットは、前記廃液収容部に接続され、前記試料とは異なる液体が収容される液体収容部と、前記液体収容部内の前記液体を前記液滴として吐出する液滴吐出ヘッドとを有する。
【００１３】
上記の本発明の試料分析装置では、マイクロ流体システムの流路内に試料が順次導入され、流路内で起こる反応が検出系により検出される。マイクロ流体チップがポンプユニットに取り付けられた状態で分析しても、マイクロ流体チップをポンプユニットから取り外した後に分析してもよい。上記したマイクロ流体システムを用いることにより、少ない量であっても試料を分析することができる。
【００１４】
好ましくは、試料分析装置は、前記液体収容部および前記試料収容部に液体を供給する液体供給手段をさらに有する。これにより、液体収容部および試料収容部に試料等の液体を供給することができる。
【００１５】
好ましくは、試料分析装置は、前記液滴吐出ヘッドのノズルから、前記液滴吐出ヘッド内の気体または液体を吸引する吸引手段をさらに有する。このような構成によれば、ポンプユニットの液体収容部に液体を供給した後、吸引手段を液滴吐出ヘッドに密着させて吸引することにより、液滴吐出ヘッドの先端まで液体を充填することが可能となる。また、吸引手段を液滴吐出ヘッドから離間した位置に置くことにより、液滴吐出ヘッドから吐出された液体を外部に飛散させることなく、吸引することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
本実施例のマイクロ流体システムは、マイクロ流体チップおよびポンプユニットにより構成される。図１（ａ）はマイクロ流体チップ１の断面図であり、図１（ｂ）はポンプユニット２の断面図である。図２（ａ）は、マイクロ流体チップ１の上面図であり、図２（ｂ）はポンプユニット２の上面図である。
【００１８】
マイクロ流体チップとは、試料の操作が内部で行われるものである。操作には、試料の混合、反応、分離、検出等の物理的操作あるいは化学的操作が含まれる。本実施例のマイクロ流体チップ１は、試料収容部１４と、廃液収容部１５と、流路１６とを有する。流路１６の一端は試料収容部１４に連通し、流路１６の他端は廃液収容部１５に連通している。流路１６の途中には、流路幅が他の部分よりも狭い絞り部１７が設けられている。マイクロ流体チップ１には、貫通孔１９が設けられており、廃液収容部１５と貫通孔１９とが流路１８により接続されている。
【００１９】
上記のマイクロ流体チップ１は、例えば加工した３枚の基板１１，１２，１３を接着することにより形成される。基板１１，１２，１３は、光透過性のプラスチックあるいはガラスにより構成されていることが好ましい。光透過材料により構成されていることにより、流路１６内での発光等の反応を検出しやすくなる。基板材料としてガラスを用いる場合には、エッチングあるいはサンドブラスト法により基板を加工する。基板材料としてプラスチックを用いる場合には、射出成形により基板を加工する。基板１１，１２，１３の接着方法は基板の材料に応じて選択すればよく、一般的には熱接着法を用いればよい。
【００２０】
基板１２側には絞り部１７以外の流路１６となる領域に溝が形成されており、基板１３側には絞り部１７の領域に溝が形成されている。基板１３側の溝は、基板１２側の溝よりも浅く形成されている。これにより、基板１１，１２を接着すると、流路１６よりも幅の狭い絞り部１７が形成される。
【００２１】
ポンプユニット２は、マイクロ流体チップ１に着脱可能に構成されており、マイクロ流体チップ１の内部を吸引して試料を送液する役割を果たす。このため、ポンプユニット２は、液体収容部２３を有するリザーバプレート２０と、リザーバプレート２０にゴムパッキン等の接続部２５を介して接続された液滴吐出ヘッド２４とを有する。液滴吐出ヘッド２４は、リザーバプレート２０に着脱可能に構成されている。
【００２２】
リザーバプレート２０には、マイクロ流体チップ１のサイズに対応した溝状の設置部２６が設けられている。設置部２６と液体収容部２３は、貫通孔２７により接続されている。貫通孔２７は、マイクロ流体チップ１の貫通孔１９に対応する位置に設けられている。貫通孔２７の周囲には、例えばＯリングからなるシール材２８が設けられている。液体収容部２３には流路２９が連通しており、流路２９と、液滴吐出ヘッド２４の流路２４ｂとが接続される。
【００２３】
リザーバプレート２０は、例えば加工した２枚の基板２１，２２を接着することにより形成される。基板２１，２２は、例えば、透明なプラスチックあるいはガラスにより構成されている。基板材料としてガラスを用いる場合には、エッチングあるいはサンドブラスト法を用いて基板を加工する。基板材料としてプラスチックを用いる場合には、射出成形により基板を加工する。基板２１，２２の接着方法は基板の材料に応じて選択すればよく、一般的には熱接着法を用いればよい。
【００２４】
液滴吐出ヘッド２４は、例えば静電駆動式あるいは圧電駆動式の液滴吐出ヘッドである。図示はしないが、静電駆動式の場合には、液滴吐出ヘッド２４は、流路２４ｂに接する振動板と、２つの電極を備える。２つの電極間に電圧を印加すると、振動板が変位して流路２４ｂ内の液体が加圧されて、液滴がノズル２４ａから吐出される。
【００２５】
上記のマイクロ流体チップ１は、ポンプユニット２の設置部２６に取り付けられる。これにより、マイクロ流体チップ１の貫通孔１９と、ポンプユニット２の貫通孔２７がシール材２８を介して接続される。
【００２６】
（マイクロ流体システム）
図３は、マイクロ流体チップ１とポンプユニット２により構成されるマイクロ流体システム３の概略断面図である。
【００２７】
マイクロ流体チップ１の試料収容部１４には試料を含む液体４が導入される。なお、液体４として、試料以外にも、洗浄液等の分析に必要な種々の液体が供給されてもよい。ポンプユニット２の液体収容部２３には、液体４とは別の液体５が導入される。液体５は、例えば水である。液体収容部２３から液滴吐出ヘッド２４のノズル２４ａにかけて液体５が充填されて使用される。廃液収容部１５、流路１８および貫通孔１９内には、液体は存在せず、気体が存在する。
【００２８】
上記した状態において、液滴吐出ヘッド２４を動作させと、液滴は水平方向に吐出される。ポンプユニット２の液体収容部２３の液体５が排出されると、内部が負圧になる。これによって、図３（ｂ）に示すように、試料収容部１４に収容された試料等の液体４は、流路１６、絞り部１７を通り、廃液収容部１５内へ移動する。
【００２９】
（試料分析装置）
図４は、マイクロ流体チップ１を用いて試料の分析を行う試料分析装置１００の概略構成図である。図５は、試料分析装置の検出系の構成を示す図である。
【００３０】
試料分析装置１００は、マイクロ流体チップ１とポンプユニット２とを備えるマイクロ流体システム３と、液体収容プレート１１０と、液体供給手段１２０と、検出系１３０と、吸引手段１４０とを有する。
【００３１】
液体収容プレート１１０には、マイクロ流体チップ１の試料収容部１４に供給する種々の液体が収容されている。なお、液体収容プレート１１０には、試料以外にも分析に必要な他の洗浄液等の液体を収容しておいてもよい。また、液体収容プレート１１０に、ポンプユニット２の液体収容部２３に供給する液体５を収容させてもよい。
【００３２】
液体供給手段１２０は、分注ユニット１２１と、シリンジポンプ１２２とを有する。分注ユニット１２１は、上下左右に移動可能に構成されている。分注ユニット１２１は、液体収容プレート１１０に収容されている試料等の液体を吸引した後、吸引した液体をマイクロ流体チップ１に供給する。シリンジポンプ１２２は、分注ユニット１２１による液体の吸引および吐出動作を制御する。なお、試料、洗浄液、純水等の液体の種類毎に分注ユニット１２１を設けても良い。
【００３３】
検出系１３０は、マイクロ流体システム３の流路内で生じた反応を検出する。流路内の反応が蛍光色素により検出される場合には、検出系は、図５に示すように、例えば、励起光を出射する光源１３１と、光源１３１から出射された励起光をマイクロ流体システム３へ向けて反射させるミラー１３２と、蛍光を検出するＣＣＤカメラ等からなる撮像部１３３とを有する。光源１３１から出射された励起光は、ミラー１３２により反射されて絞り部１７付近に照射される。絞り部１７付近の流路１６内に蛍光物質が存在する場合、励起光を受けて蛍光物質から蛍光が発せられ、この蛍光が図示しないフィルタを通って撮像部１３３により検出される。
【００３４】
吸引手段１４０は、液滴吐出ヘッド２４のノズル２４ａから気体または液体を吸引する。吸引手段１４０は、例えば、吸引キャップと、チューブポンプとを有する。吸引手段１４０の吸引キャップは、液滴吐出ヘッド２４に対して接近および離間する方向に移動可能に構成されている。
【００３５】
（試料分析方法）
次に、図６〜図７を参照して、上記の試料分析装置１００による試料分析方法の手順について説明する。
【００３６】
まず、図６（ａ）に示すように、液体供給手段１２０によりポンプユニット２の液体収容部２３に液体５として純水を供給する。
【００３７】
次に、図６（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２４のノズル２４ａに吸引キャップ１４１を密着させて、チューブポンプ１４２を動作させる。これにより、液体収容部２３内の液体５は流路２９および流路２４ｂ内を移動する。液体５がノズル２４ａ先端に到達したら、吸引を終了する。吸引終了後、ノズル２４ａから吸引キャップ１４１をわずかに離間させる。
【００３８】
次に、マイクロ流体チップ１をポンプユニット２に固定して、マイクロ流体システム３を形成する。続いて、図７（ａ）に示すように、試料収容部１４に、液体４として標的物質に対する抗体が表面に固定化されたビーズを含む懸濁液を供給する。懸濁液は、例えば液体供給手段１２０により供給される。その後、液滴吐出ヘッド２４を動作させると、液体は絞り部１７を通過して廃液収容部１５へ移動するが、ビーズは絞り部１７を通過できず、絞り部１７の直前の流路１６中に停留する。
【００３９】
図８（ａ）は、絞り部１７の拡大断面図であり、図８（ｂ）は絞り部１７にビーズが堰き止められた様子を示す図である。
【００４０】
抗体を固定化したビーズは、公知の方法に従って調製することができ、流路１６の流路径を１００μｍ、絞り部１７の流路径を２０μｍ程度とした場合には、直径４０μｍ程度のビーズを用いればよい。
【００４１】
液滴吐出ヘッド２４の動作中において、液滴吐出ヘッド２４から吐出された液滴は、吸引キャップ１４１に吸収される。例えば、吸引キャップ１４１内にスポンジが備えられており、液滴吐出ヘッド２４から吐出された液滴はスポンジに吸収される。これにより、外部へ液滴が漏出することが防止される。また、定期的にチューブポンプ１４２を動作させることによって吸引キャップ１４１のスポンジに吸収された液体は、図示しない廃液タンクに収容される。
【００４２】
次に、試料収容部１４に、液体４として標的物質を含む可能性のある液状の試料を供給する。試料は、液体供給手段１２０により供給される。そして、液滴吐出ヘッド２４を動作させると、当該試料は、試料収容部１４から流路１６へ移動し、試料中に標的物質が存在すれば、当該標的物質がビーズ表面の抗体に結合する。
【００４３】
次に、試料収容部１４に液体４として洗浄液を供給し、液滴吐出ヘッド２４を動作させて流路１６内に洗浄液を導入する。洗浄液を流路１６に送液することにより、非特異的に吸着した物質を洗い流し、抗体に対して特異的に吸着した標的物質のみをビーズ表面に捕捉しておくことが可能となる。このとき、図７（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２４のノズル２４ａに吸引キャップ１４１を密着させて、チューブポンプ１４２を動作させることにより、洗浄液を流路１６内に送液しても良い。洗浄液の流速を厳密に管理する必要がない場合には、吸引手段１４０を用いて高速に送液することで検査時間を短縮することができる。なお、吸引手段１４０を用いずに液滴吐出ヘッド２４を用いて、洗浄液を送液してもよい。
【００４４】
次に、標的物質に親和性を有する二次抗体に蛍光物質を付して、これを溶解した液体を液体供給手段１２０により試料収容部１４に供給する。そして、液滴吐出ヘッド２４を動作させると、ビーズ表面の抗体に捕捉された標的物質に二次抗体が結合する。必要に応じて、液体供給手段１２０により再度洗浄液を試料収容部１４内に供給して、吸引手段１４０あるいは液滴吐出ヘッド２４を動作させて洗浄液を送液することにより、非特異的な吸着物を除去するとよい。
【００４５】
次に、マイクロ流体チップ１をポンプユニット２に取り付けた状態で、マイクロ流体チップ１の絞り部１７付近の蛍光強度を測定する。測定後、試料収容部１４をテープで塞いだ後に、ポンプユニット２からマイクロ流体チップ１が取り外されて、廃棄される。
【００４６】
あるいは、試料収容部１４をテープで塞いだ後、ポンプユニット２からマイクロ流体チップ１を取り外し、マイクロ流体チップ１の絞り部１７付近の蛍光強度を測定してもよい。測定後のマイクロ流体チップ１は、外部に試料が漏れることなく廃棄される。
【００４７】
上記の本実施例のマイクロ流体システム３によれば、マイクロ流体チップ１と、ポンプユニット２との間に別個の部品を必要としないことから、気泡が入るという問題が生じにくくなる。また、デッドボリュームが少なくなることから、試料の量を少なくすることができる。また、マイクロ流体システム３の構造の簡素化および小型化を図ることができる。
【００４８】
また、マイクロ流体チップ１は、ポンプユニット２から着脱可能に構成されていることから、マイクロ流体チップの使い捨てが可能となる。この結果、コンタミネーションの影響を受けやすい低濃度の生体試料の分析等にも好適に用いることができる。
【００４９】
さらに、試料収容部１４内の試料等の液体４はポンプユニット２へ流入しないことから、ポンプユニット２の汚染を防止でき、ポンプユニット２を繰り返し使用することができる。ポンプユニット２内に液体５として純水のみを使用することにより、吐出液体が変わらないため、安定したポンプ動作を実現することができる。
【００５０】
上記のマイクロ流体システム３を用いた試料分析装置および試料分析方法によれば、少ない量であっても試薬を分析することができる。
【実施例２】
【００５１】
図９は、実施例２のマイクロ流体システム３の概略断面図である。図１０（ａ）は、マイクロ流体チップ１の上面図であり、図１０（ｂ）はポンプユニット２の上面図である。なお、実施例１と同様の構成要素には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００５２】
実施例２のマイクロ流体システム３では、廃液収容部１５と、液体収容部２３との間に、気体を通過させ液体を遮断する気液分離フィルタ１０が配置されている。本例では、貫通孔１９を塞ぐようにマイクロ流体チップ１中に気液分離フィルタ１０が設けられている。気液分離フィルタ１０を配置するため、廃液収容部１５と貫通孔１９とを繋ぐ流路１８は、実施例１よりも幅広となっている。気液分離フィルタ１０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる。ただし、気液分離フィルタとしては、気体を通過させ液体を遮断できる機能を有すれば良い。
【００５３】
実施例１で述べたように、試料収容部１４内の試料等の液体４は、流路１６を通って廃液収容部１５に収容される。本実施例では、廃液収容部１５に貯留される液体の量が廃液収容部１５の容量に達した場合であっても、気液分離フィルタ１０により、マイクロ流体チップ１中の液体がポンプユニット２へ流入することを防止できる。この結果、ポンプユニット２の汚染を防止することができ、ポンプユニット２を繰り返し使用することができる。
【実施例３】
【００５４】
図１１（ａ）は実施例３のマイクロ流体チップ１の上面図であり、図１１（ｂ）は実施例３のマイクロ流体システム３の概略断面図である。なお、実施例１と同様の構成要素には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００５５】
実施例３のマイクロ流体システム３では、マイクロ流体チップ１の廃液収容部１５と、ポンプユニット２の液体収容部２３との間に、気体を通過させ液体を遮断する気液分離フィルタ１０が配置されている。気液分離フィルタ１０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる。廃液収容部１５と液体収容部２３との間にはシール材２８が設けられており、密閉されている。実施例３では、廃液収容部１５の底面が気液分離フィルタ１０により形成される例を示している。ただし、実施例１，２のように流路１８および貫通孔１９が設けられていても良い。
【００５６】
気液分離フィルタ１０は空気を通すため、液体収容部２３に収容された液体５は液滴吐出ヘッド２４から液滴として吐出されることにより、試料収容部１４にある液体４を移送することができる。このとき、気液分離フィルタ１０は、液体を通さないため、廃液収容部１５中の廃液が液体収容部２３へ流入することを防止できる。この結果、ポンプユニット２の汚染を防止することができ、ポンプユニット２を繰り返し使用することができる。このように、マイクロ流体チップ１とポンプユニット２との間に気液分離フィルタ１０を形成することにより、例えば気液分離フィルタ１０の交換等が容易になる。
【００５７】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。また、流路の構成に限定はなく、流路の数を増やし、各流路を分岐させることにより、種々の化学操作を実現することができる。また、上記の試料分析方法では、抗体を固定化したビーズを用いたが、本発明に係るシステムによれば、抗原抗体反応に限られず、標的物質に親和性を有する物質を用いて、核酸同士のハイブリダイゼーション、酵素基質反応、各種レセプターとリガンドの反応等、種々の反応を検出することが可能である。また、検出も蛍光に限らず、各種の反応による変色・発光反応等を検出してもよい。検出する反応に応じて、本発明に係る試料分析装置の検出系も適宜変更することが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１のマイクロ流体チップおよびポンプユニットの断面図である。
【図２】実施例１のマイクロ流体チップおよびポンプユニットの上面図である。
【図３】実施例１のマイクロ流体システムの概略断面図である。
【図４】試料分析装置の概略断面図である。
【図５】試料分析装置の検出系の詳細な構成を示す図である。
【図６】試料分析方法を説明するための図である。
【図７】試料分析方法を説明するための図である。
【図８】マイクロ流体チップの堰き止め部の拡大断面図である。
【図９】実施例２のマイクロ流体システムの概略断面図である。
【図１０】実施例２のマイクロ流体チップおよびポンプユニットの上面図である。
【図１１】（ａ）は実施例３のマイクロ流体チップの上面図、（ｂ）は実施例３のマイクロ流体システムの概略断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…マイクロ流体チップ、２…ポンプユニット、３…マイクロ流体システム、４…液体、５…液体、１０…気液分離フィルタ、１１，１２，１３…基板、１４…試料収容部、１５…廃液収容部、１６…流路、１７…絞り部、１８…流路、１９…貫通孔、２０…リザーバプレート、２１，２２…基板、２３…液体収容部、２４…液滴吐出ヘッド、２４ａ…ノズル、２４ｂ…流路、２５…接続部、２６…設置部、２７…貫通孔、２８…シール材、２９…流路、１００…試料分析装置、１１０…液体収容プレート、１２０…液体供給手段、１２１…分注ユニット、１２２…シリンジポンプ、１３０…検出系、１３１…光源、１３２…ミラー、１３３…撮像部、１４０…吸引手段、１４１…吸引キャップ、１４２…チューブポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば生体試料の反応を検出するために用いられるマイクロ流体システムおよび試料分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板等に微細流路が設けられたマイクロ流体チップを使用して、化学分析や化学合成、あるいはバイオ関連の分析を行う方法が注目されている。マイクロ流体チップは、マイクロＴＡＳ（Total Analytical System）や、Lab-on-a-chip等と呼ばれる、従来の装置に比較して試料の必要量が少ない、反応時間が短い、廃棄物が少ない等のメリットがある。このため、マイクロＴＡＳは、診断、環境および食品のオンサイト分析等、広い分野での利用が期待されている。
【０００３】
マイクロ流体チップを用いた分析では、チップの微細流路内で試料溶液を混合して反応物質を反応させ、検出を行うため、当該微細流路に安定してかつ速度を制御して試料を送液する手段が必要であり、当該手段としてマイクロポンプやシリンジポンプなどが用いられている。
【０００４】
特許文献１には、ポンプとマイクロチップの微細流路とをバルブを介して接続し、送液の停止と送液を行う方法等が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２２７２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された方法では、マイクロチップ、バルブおよび送液ポンプが、キャピラリによって接続されている。これらの接続部は、シリコンチューブ等で接続する必要があるが、接続時に気泡が入ってしまい、試料溶液の流れが妨げられることがある。また、キャピラリの容積はデッドボリュームとなるので、反応時間に遅れが出るとともに、試料溶液の浪費が生じる。一方、キャピラリで接続すると装置全体が嵩高くなり、コンパクトな構成というマイクロ流体システムの利点が生かせないという問題もある。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロ流体チップの流路に気泡が入りにくく、デッドボリュームも少ないマイクロ流体システムおよび試料分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明のマイクロ流体システムは、試料の操作が行われる流路を内部に有するマイクロ流体チップと、前記マイクロ流体チップに着脱可能に構成され、液滴を吐出することにより前記マイクロ流体チップの前記流路内に負圧を発生させて前記試料を送液するポンプユニットとを有し、前記マイクロ流体チップは、前記流路と、前記流路の一端に連通し、前記流路に供給される前記試料を収容する試料収容部と、前記流路の他端に連通し、前記流路を通過した前記試料を収容する廃液収容部とを有し、前記ポンプユニットは、前記廃液収容部に接続され、前記試料とは異なる液体が収容される液体収容部と、前記液体収容部内の前記液体を前記液滴として吐出する液滴吐出ヘッドとを有する。
【０００８】
上記の本発明では、ポンプユニットの液体収容部に液体を収容した状態で、ポンプユニットにマイクロ流体チップが取り付けられる。これにより、マイクロ流体チップの廃液収容部と、ポンプユニットの液体収容部が接続されたマイクロ流体システムが構成される。試料収容部に試料を供給した後に、液滴吐出ヘッドにより液滴を吐出させると、流路が負圧となり、試料収容部内の試料が流路を介して廃液収容部へと移動する。試料収容部には、試料以外の液体も導入される。流路の設計により、所望の操作が実現できる。操作とは、試料の混合、反応、分離、検出を含む物理的あるいは化学的操作と定義する。
【０００９】
本発明では、マイクロ流体チップと、ポンプユニットとの間に別個の部品を必要としないことから、気泡が入るという問題が生じにくくなる。また、デッドボリュームが少なくなることから、試料の量を少なくすることができる。また、キャピラリ等を用いないため、マイクロ流体システム全体がコンパクトな構成となる。
【００１０】
また、前記マイクロ流体チップは、前記ポンプユニットから着脱可能に構成されていることから、マイクロ流体チップの使い捨てが可能となる。この結果、コンタミネーションの影響を受けやすい低濃度の生体試料の分析等にも好適に用いることができる。
【００１１】
好ましくは、前記マイクロ流体チップの前記廃液収容部と、前記ポンプユニットの前記液体収容部との間に、気体を通過させ液体を遮断する気液分離フィルタが配置されている。これにより、ポンプユニット内にマイクロ流体チップの試料が流入しない。このため、当該試料によるポンプユニットの汚染を防止でき、ポンプユニットを繰り返し使用することができる。
【００１２】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の試料分析装置は、試料の操作が行われる流路を内部に有するマイクロ流体チップと、前記マイクロ流体チップに着脱可能に構成され、液滴を吐出することにより前記マイクロ流体チップの前記流路内に負圧を発生させて前記試料を送液するポンプユニットとを有するマイクロ流体システムと、前記マイクロ流体チップの内部で生じた反応を検出する検出系とを有し、前記マイクロ流体チップは、前記流路と、前記流路の一端に連通し、前記流路に供給される前記試料を収容する試料収容部と、前記流路の他端に連通し、前記流路を通過した前記試料を収容する廃液収容部とを有し、前記ポンプユニットは、前記廃液収容部に接続され、前記試料とは異なる液体が収容される液体収容部と、前記液体収容部内の前記液体を前記液滴として吐出する液滴吐出ヘッドとを有する。
【００１３】
上記の本発明の試料分析装置では、マイクロ流体システムの流路内に試料が順次導入され、流路内で起こる反応が検出系により検出される。マイクロ流体チップがポンプユニットに取り付けられた状態で分析しても、マイクロ流体チップをポンプユニットから取り外した後に分析してもよい。上記したマイクロ流体システムを用いることにより、少ない量であっても試料を分析することができる。
【００１４】
好ましくは、試料分析装置は、前記液体収容部および前記試料収容部に液体を供給する液体供給手段をさらに有する。これにより、液体収容部および試料収容部に試料等の液体を供給することができる。
【００１５】
好ましくは、試料分析装置は、前記液滴吐出ヘッドのノズルから、前記液滴吐出ヘッド内の気体または液体を吸引する吸引手段をさらに有する。このような構成によれば、ポンプユニットの液体収容部に液体を供給した後、吸引手段を液滴吐出ヘッドに密着させて吸引することにより、液滴吐出ヘッドの先端まで液体を充填することが可能となる。また、吸引手段を液滴吐出ヘッドから離間した位置に置くことにより、液滴吐出ヘッドから吐出された液体を外部に飛散させることなく、吸引することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
本実施例のマイクロ流体システムは、マイクロ流体チップおよびポンプユニットにより構成される。図１（ａ）はマイクロ流体チップ１の断面図であり、図１（ｂ）はポンプユニット２の断面図である。図２（ａ）は、マイクロ流体チップ１の上面図であり、図２（ｂ）はポンプユニット２の上面図である。
【００１８】
マイクロ流体チップとは、試料の操作が内部で行われるものである。操作には、試料の混合、反応、分離、検出等の物理的操作あるいは化学的操作が含まれる。本実施例のマイクロ流体チップ１は、試料収容部１４と、廃液収容部１５と、流路１６とを有する。流路１６の一端は試料収容部１４に連通し、流路１６の他端は廃液収容部１５に連通している。流路１６の途中には、流路幅が他の部分よりも狭い絞り部１７が設けられている。マイクロ流体チップ１には、貫通孔１９が設けられており、廃液収容部１５と貫通孔１９とが流路１８により接続されている。
【００１９】
上記のマイクロ流体チップ１は、例えば加工した３枚の基板１１，１２，１３を接着することにより形成される。基板１１，１２，１３は、光透過性のプラスチックあるいはガラスにより構成されていることが好ましい。光透過材料により構成されていることにより、流路１６内での発光等の反応を検出しやすくなる。基板材料としてガラスを用いる場合には、エッチングあるいはサンドブラスト法により基板を加工する。基板材料としてプラスチックを用いる場合には、射出成形により基板を加工する。基板１１，１２，１３の接着方法は基板の材料に応じて選択すればよく、一般的には熱接着法を用いればよい。
【００２０】
基板１２側には絞り部１７以外の流路１６となる領域に溝が形成されており、基板１３側には絞り部１７の領域に溝が形成されている。基板１３側の溝は、基板１２側の溝よりも浅く形成されている。これにより、基板１１，１２を接着すると、流路１６よりも幅の狭い絞り部１７が形成される。
【００２１】
ポンプユニット２は、マイクロ流体チップ１に着脱可能に構成されており、マイクロ流体チップ１の内部を吸引して試料を送液する役割を果たす。このため、ポンプユニット２は、液体収容部２３を有するリザーバプレート２０と、リザーバプレート２０にゴムパッキン等の接続部２５を介して接続された液滴吐出ヘッド２４とを有する。液滴吐出ヘッド２４は、リザーバプレート２０に着脱可能に構成されている。
【００２２】
リザーバプレート２０には、マイクロ流体チップ１のサイズに対応した溝状の設置部２６が設けられている。設置部２６と液体収容部２３は、貫通孔２７により接続されている。貫通孔２７は、マイクロ流体チップ１の貫通孔１９に対応する位置に設けられている。貫通孔２７の周囲には、例えばＯリングからなるシール材２８が設けられている。液体収容部２３には流路２９が連通しており、流路２９と、液滴吐出ヘッド２４の流路２４ｂとが接続される。
【００２３】
リザーバプレート２０は、例えば加工した２枚の基板２１，２２を接着することにより形成される。基板２１，２２は、例えば、透明なプラスチックあるいはガラスにより構成されている。基板材料としてガラスを用いる場合には、エッチングあるいはサンドブラスト法を用いて基板を加工する。基板材料としてプラスチックを用いる場合には、射出成形により基板を加工する。基板２１，２２の接着方法は基板の材料に応じて選択すればよく、一般的には熱接着法を用いればよい。
【００２４】
液滴吐出ヘッド２４は、例えば静電駆動式あるいは圧電駆動式の液滴吐出ヘッドである。図示はしないが、静電駆動式の場合には、液滴吐出ヘッド２４は、流路２４ｂに接する振動板と、２つの電極を備える。２つの電極間に電圧を印加すると、振動板が変位して流路２４ｂ内の液体が加圧されて、液滴がノズル２４ａから吐出される。
【００２５】
上記のマイクロ流体チップ１は、ポンプユニット２の設置部２６に取り付けられる。これにより、マイクロ流体チップ１の貫通孔１９と、ポンプユニット２の貫通孔２７がシール材２８を介して接続される。
【００２６】
（マイクロ流体システム）
図３は、マイクロ流体チップ１とポンプユニット２により構成されるマイクロ流体システム３の概略断面図である。
【００２７】
マイクロ流体チップ１の試料収容部１４には試料を含む液体４が導入される。なお、液体４として、試料以外にも、洗浄液等の分析に必要な種々の液体が供給されてもよい。ポンプユニット２の液体収容部２３には、液体４とは別の液体５が導入される。液体５は、例えば水である。液体収容部２３から液滴吐出ヘッド２４のノズル２４ａにかけて液体５が充填されて使用される。廃液収容部１５、流路１８および貫通孔１９内には、液体は存在せず、気体が存在する。
【００２８】
上記した状態において、液滴吐出ヘッド２４を動作させと、液滴は水平方向に吐出される。ポンプユニット２の液体収容部２３の液体５が排出されると、内部が負圧になる。これによって、図３（ｂ）に示すように、試料収容部１４に収容された試料等の液体４は、流路１６、絞り部１７を通り、廃液収容部１５内へ移動する。
【００２９】
（試料分析装置）
図４は、マイクロ流体チップ１を用いて試料の分析を行う試料分析装置１００の概略構成図である。図５は、試料分析装置の検出系の構成を示す図である。
【００３０】
試料分析装置１００は、マイクロ流体チップ１とポンプユニット２とを備えるマイクロ流体システム３と、液体収容プレート１１０と、液体供給手段１２０と、検出系１３０と、吸引手段１４０とを有する。
【００３１】
液体収容プレート１１０には、マイクロ流体チップ１の試料収容部１４に供給する種々の液体が収容されている。なお、液体収容プレート１１０には、試料以外にも分析に必要な他の洗浄液等の液体を収容しておいてもよい。また、液体収容プレート１１０に、ポンプユニット２の液体収容部２３に供給する液体５を収容させてもよい。
【００３２】
液体供給手段１２０は、分注ユニット１２１と、シリンジポンプ１２２とを有する。分注ユニット１２１は、上下左右に移動可能に構成されている。分注ユニット１２１は、液体収容プレート１１０に収容されている試料等の液体を吸引した後、吸引した液体をマイクロ流体チップ１に供給する。シリンジポンプ１２２は、分注ユニット１２１による液体の吸引および吐出動作を制御する。なお、試料、洗浄液、純水等の液体の種類毎に分注ユニット１２１を設けても良い。
【００３３】
検出系１３０は、マイクロ流体システム３の流路内で生じた反応を検出する。流路内の反応が蛍光色素により検出される場合には、検出系は、図５に示すように、例えば、励起光を出射する光源１３１と、光源１３１から出射された励起光をマイクロ流体システム３へ向けて反射させるミラー１３２と、蛍光を検出するＣＣＤカメラ等からなる撮像部１３３とを有する。光源１３１から出射された励起光は、ミラー１３２により反射されて絞り部１７付近に照射される。絞り部１７付近の流路１６内に蛍光物質が存在する場合、励起光を受けて蛍光物質から蛍光が発せられ、この蛍光が図示しないフィルタを通って撮像部１３３により検出される。
【００３４】
吸引手段１４０は、液滴吐出ヘッド２４のノズル２４ａから気体または液体を吸引する。吸引手段１４０は、例えば、吸引キャップと、チューブポンプとを有する。吸引手段１４０の吸引キャップは、液滴吐出ヘッド２４に対して接近および離間する方向に移動可能に構成されている。
【００３５】
（試料分析方法）
次に、図６〜図７を参照して、上記の試料分析装置１００による試料分析方法の手順について説明する。
【００３６】
まず、図６（ａ）に示すように、液体供給手段１２０によりポンプユニット２の液体収容部２３に液体５として純水を供給する。
【００３７】
次に、図６（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２４のノズル２４ａに吸引キャップ１４１を密着させて、チューブポンプ１４２を動作させる。これにより、液体収容部２３内の液体５は流路２９および流路２４ｂ内を移動する。液体５がノズル２４ａ先端に到達したら、吸引を終了する。吸引終了後、ノズル２４ａから吸引キャップ１４１をわずかに離間させる。
【００３８】
次に、マイクロ流体チップ１をポンプユニット２に固定して、マイクロ流体システム３を形成する。続いて、図７（ａ）に示すように、試料収容部１４に、液体４として標的物質に対する抗体が表面に固定化されたビーズを含む懸濁液を供給する。懸濁液は、例えば液体供給手段１２０により供給される。その後、液滴吐出ヘッド２４を動作させると、液体は絞り部１７を通過して廃液収容部１５へ移動するが、ビーズは絞り部１７を通過できず、絞り部１７の直前の流路１６中に停留する。
【００３９】
図８（ａ）は、絞り部１７の拡大断面図であり、図８（ｂ）は絞り部１７にビーズが堰き止められた様子を示す図である。
【００４０】
抗体を固定化したビーズは、公知の方法に従って調製することができ、流路１６の流路径を１００μｍ、絞り部１７の流路径を２０μｍ程度とした場合には、直径４０μｍ程度のビーズを用いればよい。
【００４１】
液滴吐出ヘッド２４の動作中において、液滴吐出ヘッド２４から吐出された液滴は、吸引キャップ１４１に吸収される。例えば、吸引キャップ１４１内にスポンジが備えられており、液滴吐出ヘッド２４から吐出された液滴はスポンジに吸収される。これにより、外部へ液滴が漏出することが防止される。また、定期的にチューブポンプ１４２を動作させることによって吸引キャップ１４１のスポンジに吸収された液体は、図示しない廃液タンクに収容される。
【００４２】
次に、試料収容部１４に、液体４として標的物質を含む可能性のある液状の試料を供給する。試料は、液体供給手段１２０により供給される。そして、液滴吐出ヘッド２４を動作させると、当該試料は、試料収容部１４から流路１６へ移動し、試料中に標的物質が存在すれば、当該標的物質がビーズ表面の抗体に結合する。
【００４３】
次に、試料収容部１４に液体４として洗浄液を供給し、液滴吐出ヘッド２４を動作させて流路１６内に洗浄液を導入する。洗浄液を流路１６に送液することにより、非特異的に吸着した物質を洗い流し、抗体に対して特異的に吸着した標的物質のみをビーズ表面に捕捉しておくことが可能となる。このとき、図７（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２４のノズル２４ａに吸引キャップ１４１を密着させて、チューブポンプ１４２を動作させることにより、洗浄液を流路１６内に送液しても良い。洗浄液の流速を厳密に管理する必要がない場合には、吸引手段１４０を用いて高速に送液することで検査時間を短縮することができる。なお、吸引手段１４０を用いずに液滴吐出ヘッド２４を用いて、洗浄液を送液してもよい。
【００４４】
次に、標的物質に親和性を有する二次抗体に蛍光物質を付して、これを溶解した液体を液体供給手段１２０により試料収容部１４に供給する。そして、液滴吐出ヘッド２４を動作させると、ビーズ表面の抗体に捕捉された標的物質に二次抗体が結合する。必要に応じて、液体供給手段１２０により再度洗浄液を試料収容部１４内に供給して、吸引手段１４０あるいは液滴吐出ヘッド２４を動作させて洗浄液を送液することにより、非特異的な吸着物を除去するとよい。
【００４５】
次に、マイクロ流体チップ１をポンプユニット２に取り付けた状態で、マイクロ流体チップ１の絞り部１７付近の蛍光強度を測定する。測定後、試料収容部１４をテープで塞いだ後に、ポンプユニット２からマイクロ流体チップ１が取り外されて、廃棄される。
【００４６】
あるいは、試料収容部１４をテープで塞いだ後、ポンプユニット２からマイクロ流体チップ１を取り外し、マイクロ流体チップ１の絞り部１７付近の蛍光強度を測定してもよい。測定後のマイクロ流体チップ１は、外部に試料が漏れることなく廃棄される。
【００４７】
上記の本実施例のマイクロ流体システム３によれば、マイクロ流体チップ１と、ポンプユニット２との間に別個の部品を必要としないことから、気泡が入るという問題が生じにくくなる。また、デッドボリュームが少なくなることから、試料の量を少なくすることができる。また、マイクロ流体システム３の構造の簡素化および小型化を図ることができる。
【００４８】
また、マイクロ流体チップ１は、ポンプユニット２から着脱可能に構成されていることから、マイクロ流体チップの使い捨てが可能となる。この結果、コンタミネーションの影響を受けやすい低濃度の生体試料の分析等にも好適に用いることができる。
【００４９】
さらに、試料収容部１４内の試料等の液体４はポンプユニット２へ流入しないことから、ポンプユニット２の汚染を防止でき、ポンプユニット２を繰り返し使用することができる。ポンプユニット２内に液体５として純水のみを使用することにより、吐出液体が変わらないため、安定したポンプ動作を実現することができる。
【００５０】
上記のマイクロ流体システム３を用いた試料分析装置および試料分析方法によれば、少ない量であっても試薬を分析することができる。
【実施例２】
【００５１】
図９は、実施例２のマイクロ流体システム３の概略断面図である。図１０（ａ）は、マイクロ流体チップ１の上面図であり、図１０（ｂ）はポンプユニット２の上面図である。なお、実施例１と同様の構成要素には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００５２】
実施例２のマイクロ流体システム３では、廃液収容部１５と、液体収容部２３との間に、気体を通過させ液体を遮断する気液分離フィルタ１０が配置されている。本例では、貫通孔１９を塞ぐようにマイクロ流体チップ１中に気液分離フィルタ１０が設けられている。気液分離フィルタ１０を配置するため、廃液収容部１５と貫通孔１９とを繋ぐ流路１８は、実施例１よりも幅広となっている。気液分離フィルタ１０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる。ただし、気液分離フィルタとしては、気体を通過させ液体を遮断できる機能を有すれば良い。
【００５３】
実施例１で述べたように、試料収容部１４内の試料等の液体４は、流路１６を通って廃液収容部１５に収容される。本実施例では、廃液収容部１５に貯留される液体の量が廃液収容部１５の容量に達した場合であっても、気液分離フィルタ１０により、マイクロ流体チップ１中の液体がポンプユニット２へ流入することを防止できる。この結果、ポンプユニット２の汚染を防止することができ、ポンプユニット２を繰り返し使用することができる。
【実施例３】
【００５４】
図１１（ａ）は実施例３のマイクロ流体チップ１の上面図であり、図１１（ｂ）は実施例３のマイクロ流体システム３の概略断面図である。なお、実施例１と同様の構成要素には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００５５】
実施例３のマイクロ流体システム３では、マイクロ流体チップ１の廃液収容部１５と、ポンプユニット２の液体収容部２３との間に、気体を通過させ液体を遮断する気液分離フィルタ１０が配置されている。気液分離フィルタ１０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる。廃液収容部１５と液体収容部２３との間にはシール材２８が設けられており、密閉されている。実施例３では、廃液収容部１５の底面が気液分離フィルタ１０により形成される例を示している。ただし、実施例１，２のように流路１８および貫通孔１９が設けられていても良い。
【００５６】
気液分離フィルタ１０は空気を通すため、液体収容部２３に収容された液体５は液滴吐出ヘッド２４から液滴として吐出されることにより、試料収容部１４にある液体４を移送することができる。このとき、気液分離フィルタ１０は、液体を通さないため、廃液収容部１５中の廃液が液体収容部２３へ流入することを防止できる。この結果、ポンプユニット２の汚染を防止することができ、ポンプユニット２を繰り返し使用することができる。このように、マイクロ流体チップ１とポンプユニット２との間に気液分離フィルタ１０を形成することにより、例えば気液分離フィルタ１０の交換等が容易になる。
【００５７】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。また、流路の構成に限定はなく、流路の数を増やし、各流路を分岐させることにより、種々の化学操作を実現することができる。また、上記の試料分析方法では、抗体を固定化したビーズを用いたが、本発明に係るシステムによれば、抗原抗体反応に限られず、標的物質に親和性を有する物質を用いて、核酸同士のハイブリダイゼーション、酵素基質反応、各種レセプターとリガンドの反応等、種々の反応を検出することが可能である。また、検出も蛍光に限らず、各種の反応による変色・発光反応等を検出してもよい。検出する反応に応じて、本発明に係る試料分析装置の検出系も適宜変更することが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１のマイクロ流体チップおよびポンプユニットの断面図である。
【図２】実施例１のマイクロ流体チップおよびポンプユニットの上面図である。
【図３】実施例１のマイクロ流体システムの概略断面図である。
【図４】試料分析装置の概略断面図である。
【図５】試料分析装置の検出系の詳細な構成を示す図である。
【図６】試料分析方法を説明するための図である。
【図７】試料分析方法を説明するための図である。
【図８】マイクロ流体チップの堰き止め部の拡大断面図である。
【図９】実施例２のマイクロ流体システムの概略断面図である。
【図１０】実施例２のマイクロ流体チップおよびポンプユニットの上面図である。
【図１１】（ａ）は実施例３のマイクロ流体チップの上面図、（ｂ）は実施例３のマイクロ流体システムの概略断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…マイクロ流体チップ、２…ポンプユニット、３…マイクロ流体システム、４…液体、５…液体、１０…気液分離フィルタ、１１，１２，１３…基板、１４…試料収容部、１５…廃液収容部、１６…流路、１７…絞り部、１８…流路、１９…貫通孔、２０…リザーバプレート、２１，２２…基板、２３…液体収容部、２４…液滴吐出ヘッド、２４ａ…ノズル、２４ｂ…流路、２５…接続部、２６…設置部、２７…貫通孔、２８…シール材、２９…流路、１００…試料分析装置、１１０…液体収容プレート、１２０…液体供給手段、１２１…分注ユニット、１２２…シリンジポンプ、１３０…検出系、１３１…光源、１３２…ミラー、１３３…撮像部、１４０…吸引手段、１４１…吸引キャップ、１４２…チューブポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の操作が行われる流路を内部に有するマイクロ流体チップと、
前記マイクロ流体チップに着脱可能に構成され、液滴を吐出することにより前記マイクロ流体チップの前記流路内に負圧を発生させて前記試料を送液するポンプユニットとを有し、
前記マイクロ流体チップは、
前記流路と、
前記流路の一端に連通し、前記流路に供給される前記試料を収容する試料収容部と、
前記流路の他端に連通し、前記流路を通過した前記試料を収容する廃液収容部と
を有し、
前記ポンプユニットは、
前記廃液収容部に接続され、前記試料とは異なる液体が収容される液体収容部と、
前記液体収容部内の前記液体を前記液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと
を有するマイクロ流体システム。
【請求項２】
前記マイクロ流体チップの前記廃液収容部と、前記ポンプユニットの前記液体収容部との間に、気体を通過させ液体を遮断する気液分離フィルタが配置されている
請求項１記載のマイクロ流体システム。
【請求項３】
試料の操作が行われる流路を内部に有するマイクロ流体チップと、前記マイクロ流体チップに着脱可能に構成され、液滴を吐出することにより前記マイクロ流体チップの前記流路内に負圧を発生させて前記試料を送液するポンプユニットとを有するマイクロ流体システムと、
前記マイクロ流体チップの内部で生じた反応を検出する検出系と
を有し、
前記マイクロ流体チップは、
前記流路と、
前記流路の一端に連通し、前記流路に供給される前記試料を収容する試料収容部と、
前記流路の他端に連通し、前記流路を通過した前記試料を収容する廃液収容部と
を有し、
前記ポンプユニットは、
前記廃液収容部に接続され、前記試料とは異なる液体が収容される液体収容部と、
前記液体収容部内の前記液体を前記液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと
を有する試料分析装置。
【請求項４】
前記液体収容部および前記試料収容部に液体を供給する液体供給手段をさらに有する
請求項３記載の試料分析装置。
【請求項５】
前記液滴吐出ヘッドのノズルから、前記液滴吐出ヘッド内の気体または液体を吸引する吸引手段をさらに有する
請求項３記載の試料分析装置。
【請求項１】
試料の操作が行われる流路を内部に有するマイクロ流体チップと、
前記マイクロ流体チップに着脱可能に構成され、液滴を吐出することにより前記マイクロ流体チップの前記流路内に負圧を発生させて前記試料を送液するポンプユニットとを有し、
前記マイクロ流体チップは、
前記流路と、
前記流路の一端に連通し、前記流路に供給される前記試料を収容する試料収容部と、
前記流路の他端に連通し、前記流路を通過した前記試料を収容する廃液収容部と
を有し、
前記ポンプユニットは、
前記廃液収容部に接続され、前記試料とは異なる液体が収容される液体収容部と、
前記液体収容部内の前記液体を前記液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと
を有するマイクロ流体システム。
【請求項２】
前記マイクロ流体チップの前記廃液収容部と、前記ポンプユニットの前記液体収容部との間に、気体を通過させ液体を遮断する気液分離フィルタが配置されている
請求項１記載のマイクロ流体システム。
【請求項３】
試料の操作が行われる流路を内部に有するマイクロ流体チップと、前記マイクロ流体チップに着脱可能に構成され、液滴を吐出することにより前記マイクロ流体チップの前記流路内に負圧を発生させて前記試料を送液するポンプユニットとを有するマイクロ流体システムと、
前記マイクロ流体チップの内部で生じた反応を検出する検出系と
を有し、
前記マイクロ流体チップは、
前記流路と、
前記流路の一端に連通し、前記流路に供給される前記試料を収容する試料収容部と、
前記流路の他端に連通し、前記流路を通過した前記試料を収容する廃液収容部と
を有し、
前記ポンプユニットは、
前記廃液収容部に接続され、前記試料とは異なる液体が収容される液体収容部と、
前記液体収容部内の前記液体を前記液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと
を有する試料分析装置。
【請求項４】
前記液体収容部および前記試料収容部に液体を供給する液体供給手段をさらに有する
請求項３記載の試料分析装置。
【請求項５】
前記液滴吐出ヘッドのノズルから、前記液滴吐出ヘッド内の気体または液体を吸引する吸引手段をさらに有する
請求項３記載の試料分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２９２７１４（Ｐ２００７−２９２７１４Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１１２６７（Ｐ２００６−２１１２６７）
【出願日】平成１８年８月２日（２００６．８．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２日（２００６．８．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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