検査システム
【課題】少量の検体や試薬を用いて検出部に液体が充填されたことを短時間で検知できる検査システムを提供する。
【解決手段】マイクロチップの流路を移動させた検体と試薬とを検出部に充填し、反応させた結果を測定する検査システムにおいて、流路を流れる液体を溜める液溜部と、
液溜部に溜まった液体を検知する液体検知手段と、検出部から反応結果を検出する検出ユニットと、液体検知手段を移動させる検知部駆動手段と、検知部駆動手段の駆動を制御する検知部駆動制御手段と、を有し、検知部駆動制御手段は、液体検知手段が検出部の下流に設けられた液溜部の液体を検知した後、検知部駆動手段を制御し、検出ユニットが検出部から反応結果を検出可能な位置に液体検知手段を移動させることを特徴とする検査システム。
【解決手段】マイクロチップの流路を移動させた検体と試薬とを検出部に充填し、反応させた結果を測定する検査システムにおいて、流路を流れる液体を溜める液溜部と、
液溜部に溜まった液体を検知する液体検知手段と、検出部から反応結果を検出する検出ユニットと、液体検知手段を移動させる検知部駆動手段と、検知部駆動手段の駆動を制御する検知部駆動制御手段と、を有し、検知部駆動制御手段は、液体検知手段が検出部の下流に設けられた液溜部の液体を検知した後、検知部駆動手段を制御し、検出ユニットが検出部から反応結果を検出可能な位置に液体検知手段を移動させることを特徴とする検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査システムに関する。
【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、センサなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ：マイクロ総合分析システム）、バイオリアクタ、ラボ・オン・チップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐｓ）、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。特に遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、μ−ＴＡＳを用いることによりコスト、必要試料量、所要時間を削減できる。
【０００３】
本出願人は、マイクロチップの微細流路内に試薬などを封入し、マイクロポンプによって微細流路に駆動液を注入して検体と試薬などの液体を移動させ、反応部、次いで検出部へ流すことにより、血液など検体との反応結果を測定することができる検査装置を提案している（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
このような検査装置では、検出部に流入した検体と試薬との反応を促進するため温度調節ユニットにより検出部を加熱する。検体と試薬が反応するために必要な時間が経過後、検出ユニットは検出部の検体と反応した試薬に光を照射し、発光する蛍光の光量を測定することにより反応結果を測定している。
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１４９３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
検出部に流入する検体と試薬の量が少ないと検出部に空気が残り、温度調節ユニットにより加熱されることにより空気が膨張して検査結果に誤差を生じることがある。このような問題を解決するため、検出部の下流に検出部よりも浅い液溜部を設け、液溜部が液体で充填されたことを検知すれば検出部が充填されたことを確認できる。
【０００６】
しかしながら、液溜部を検出部の近くに配置すると、液溜部の液体を検知する液体検知手段が検出部を覆ってしまい、検出部から反応結果を検出することができない。そのため液溜部を検出部から離れた位置に配置すると、検出部から微細な流路を通って液溜部が充填されるまでに時間がかかる上に、必要な検体や試薬の量が増えるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、少量の検体や試薬を用いて検出部に液体が充填されたことを短時間で検知できる検査システム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】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【０００９】
１．
マイクロチップの流路を移動させた検体と試薬とを検出部に充填し、反応させた結果を測定する検査システムにおいて、
前記流路を流れる液体を溜める液溜部と、
前記液溜部に溜まった前記液体を検知する液体検知手段と、
前記検出部から反応結果を検出する検出ユニットと、
前記液体検知手段を移動させる検知部駆動手段と、
前記検知部駆動手段の駆動を制御する検知部駆動制御手段と、
を有し、
前記検知部駆動制御手段は、
前記液体検知手段が前記検出部の下流に設けられた前記液溜部の前記液体を検知した後、前記検知部駆動手段を制御し、前記検出ユニットが前記検出部から反応結果を検出可能な位置に前記液体検知手段を移動させることを特徴とする検査システム。
【００１０】
２．
複数の前記液体検知手段が搭載された検知基板を有し、
前記検知部駆動手段は前記検知基板を移動させることにより複数の前記液体検知手段を移動させることを特徴とする１に記載の検査システム。
【００１１】
３．
前記液溜部は、前記検知基板に搭載された複数の前記液体検知手段と同じ間隔で前記マイクロチップに複数配置されていることを特徴とする２に記載の検査システム。
【００１２】
４．
前記液溜部は、前記液体検知手段の移動方向に沿って複数配置されていることを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の検査システム。
【００１３】
５．
前記検査システムの各部を制御する制御手段と、
前記液体検知手段の検知出力に基づいて前記液体の有無を判定する充填判定手段と、を有し、
前記制御手段は、前記充填判定手段の判定に基づいて制御することを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の検査システム。
【００１４】
６．
警告情報を表示する表示手段を有し、
前記制御手段は、前記充填判定手段の判定に基づいて前記表示手段に前記警告情報を表示させることを特徴とする５に記載の検査システム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、液体検出手段が検出部の下流の液溜部の液体を検知した後、検出ユニットが検出部から反応結果を検出できるように液体検出手段を移動させるので、少量の検体や試薬を用いて検出部に液体が充填されたことを短時間で検知できる検査システム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、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態における検査装置８０の外観図である。
【００１８】
検査装置８０はマイクロチップ１に予め注入された検体と、試薬との反応を自動的に検出し、表示部８４に結果を表示する装置である。
【００１９】
検査装置８０の筐体８２には挿入口８３があり、マイクロチップ１を挿入口８３に差し込んで筐体８２の内部にセットするようになっている。なお、挿入口８３はマイクロチップ１を挿入時に挿入口８３に接触しないように、マイクロチップ１の厚みより十分高さがある。８５はメモリカードスロット、８６はプリント出力口、８７は操作パネル、８８は入出力端子、８９は電源スイッチである。
【００２０】
検査担当者は電源スイッチ８９をオンにした後、図１の矢印方向にマイクロチップ１を挿入し、操作パネル８７を操作して検査を開始させる。検査装置８０の内部では、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われ、検査が終了すると液晶パネルなどで構成される表示部８４に結果が表示される。検査結果は操作パネル８７の操作により、プリント出力口８６よりプリントを出力したり、メモリカードスロット８５に挿入されたメモリカードに記憶することができる。また、外部入出力端子８８から例えばＬＡＮケーブルを使って、パソコンなどにデータを保存することができる。
【００２１】
検査担当者は、検査終了後、マイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。
【００２２】
次に、本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の一例について、図２を用いて説明する。
【００２３】
図２は本発明の実施形態におけるマイクロチップ１の外観図である。
【００２４】
図２（ａ）のマイクロチップ１の側面図に示すように、マイクロチップ１は溝形成基板１０８と、溝形成基板１０８を覆う被覆基板１０９から構成されている。図２（ａ）の矢印は、検査装置８０にマイクロチップ１を挿入する挿入方向である。
【００２５】
図２（ｂ）はマイクロチップ１の平面図であり、透明な被覆基板１０９を通して見える溝形成基板１０８の溝を図示している。溝形成基板１０８の溝を被覆基板１０９が覆うことにより流路を形成している。マイクロチップ１には、検査、試料の処理などを行うための、微小な溝状の流路２５０（微細流路）および機能部品（流路エレメント）が、用途に応じた適当な態様で配設されている。
【００２６】
流路はマイクロメーターオーダーで形成されており、例えば幅は数μｍ〜数百μｍ、好ましくは１０〜２００μｍで、深さは２５〜５００μｍ程度、好ましくは２５〜２５０μｍである。
【００２７】
本実施形態では、特定の遺伝子の増幅およびその検出を行う処理に用いるマイクロチップ１を例に説明する。
【００２８】
図２（ｂ）の１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃはマイクロチップ１内部の流路に連通する駆動液注入部であり、各駆動液注入部１１０から駆動液を注入し内部の検体や試薬等を駆動する。１１３はマイクロチップ１に検体を注入するための検体注入部であり、注射器などを用いて検体注入部１１３から血液などの検体を注入する。
【００２９】
本実施形態のマイクロチップ１では検体注入部１１３の下流の流路２５０は２方向に分岐し、検体を２分割するように構成されている。駆動液注入部１１０ｂから駆動液を注入すると、検体注入部１１３に注入されている検体は、検体注入部１１３と連通する流路２５０ａａと流路２５０ａｂを通ってそれぞれ検体収容部１２１ａ、１２１ｂに収容される。検体収容部１２１ａ、１２１ｂは所定量の検体を収容するために他の流路より溝が深くなっている。
【００３０】
検体収容部１２１ａ、１２１ｂが検体で充填されると、検体は駆動液によって検体収容部１２１ａ、１２１ｂの下流の流路２５０ｂａと流路２５０ｂｂに押し出され、それぞれの流路に設けられた液溜部１４０ａ、１４０ｂを充填する。液溜部１４０ａ、１４０ｂは検体収容部１２１ａ、１２１ｂがそれぞれ充填されたことを検出するために設けられており、検体収容部１２１ａ、１２１ｂより溝が浅く、他の流路２５０より溝が深くなっている。
【００３１】
検体収容部１２１ａ、１２１ｂの溝の深さは例えば１．５μｍ、液溜部１４０ａ、１４０ｂの溝の深さは例えば１μｍ、他の流路の溝の深さは例えば０．２５μｍである。
【００３２】
１２０ａ、１２０ｂは試薬類を収容する試薬収容部である。駆動液注入部１１０ａ、１１０ｃから駆動液を注入すると、試薬収容部１２０ａ、１２０ｂに収容された試薬は流路２５０に押し出されて、それぞれ下流の検体収容部１２１ａ、１２１ｂに注入される。検体と試薬が混合された液体は、流路２５０ｃａと流路２５０ｃｂを通ってそれぞれ下流の検出部１１１ａ、１１１ｂに収容される。
【００３３】
後に説明するように検査装置８０の内部で検出部１１１ａ、１１１ｂを加熱または吸熱して所定の温度で検体と試薬とを所定の時間反応させる。
【００３４】
検出部１１１ａ、１１１ｂは検体と試薬の反応を光学的に検出するために設けられ、所定量の検体と試薬を収容するために他の流路より溝が深くなっている。
【００３５】
検出部１１１ａ、１１１ｂの下流には液溜部１４１ａ、１４１ｂが設けられており、検出部１１１ａ、１１１ｂが試薬や検体などの液体で充填されたことを検出できるようになっている。液溜部１４１ａ、１４１ｂは検出部１１１ａ、１１１ｂより溝が浅く、他の流路より溝が深くなっている。
【００３６】
検出部１１１ａ、１１１ｂの溝の深さは例えば１．５μｍ、液溜部１４１ａ、１４１ｂの溝の深さは例えば１μｍ、他の流路の溝の深さは０．２５μｍである。検出部１１１ａ、１１１ｂが充填されたことをできるだけ早く検出できるように、液溜部１４１ａ、１４１ｂは検出部１１１ａ、１１１ｂのできるだけ近い位置に設けることが望ましい。
【００３７】
検出部１１１ａ、１１１ｂに光を照射すると、検体と反応した試薬が例えば蛍光を発光するので蛍光の光量を測定することにより反応結果を計測する。
【００３８】
次に、マイクロチップ１を構成する溝形成基板１０８と被覆基板１０９に用いる材料について説明する。
【００３９】
マイクロチップ１は、加工成形性、非吸水性、耐薬品性、耐候性、コストなどに優れていることが望まれており、マイクロチップ１の構造、用途、検出方法などを考慮して、マイクロチップ１の材料を選択する。その材料としては従来公知の様々なものが使用可能であり、個々の材料特性に応じて通常は１以上の材料を適宜組み合わせて、基板および流路エレメントが成形される。
【００４０】
特に、多数の測定検体、とりわけ汚染、感染のリスクのある臨床検体を対象とするチップは、ディスポーサブルタイプであることが望ましい。そのため、量産可能であり、軽量で衝撃に強く、焼却廃棄が容易なプラステック樹脂、例えば、透明性、機械的特性および成型性に優れて微細加工がしやすいポリスチレンが好ましい。また、例えば分析においてチップを１００℃近くまで加熱する必要がある場合には、耐熱性に優れる樹脂（例えばポリカーボネートなど）を用いることが好ましい。また、タンパク質の吸着が問題となる場合にはポリプロピレンを用いることが好ましい。樹脂やガラスなどは熱伝導率が小さく、マイクロチップの局所的に加熱される領域に、これらの材料を用いることにより、面方向への熱伝導が抑制され、加熱領域のみ選択的に加熱することができる。
【００４１】
検出部１１１において、呈色反応の生成物や蛍光物質などの検出を光学的に行うので、少なくとも被覆基板１０９のこの部位は光透過性の材料（例えばアルカリガラス、石英ガラス、透明プラスチック類）を用い、光が透過するようにする必要がある。
【００４２】
液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂに収容されている液体を光学的に検知する場合は、少なくとも被覆基板１０９の液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂを覆う部分はガラスや樹脂などの透明な部材で構成する必要がある。なお、超音波、電波などを用いて液体を検知する場合は、必ずしも透明な部材を用いる必要はない。
【００４３】
図３は、本発明の実施形態における検査装置８０の内部構成の一例を説明するための斜視図、図４は、本発明の実施形態における検査装置８０の内部構成の一例を示す断面図、である。図３、図４に示すＸ、Ｙ、Ｚの座標軸を基準に各部の説明を行う。
【００４４】
検査装置８０は、温度調節ユニット１５２、検出ユニット２２、マイクロポンプユニット７５、パッキン９０、駆動液タンク９１、送りネジ３０１、送りネジ３５１、ジョイント３０２、ジョイント３５２、検知基板駆動モータ６０、検出ユニット駆動モータ６１などから構成される。図３、図４はマイクロチップ１をパッキン９０ｂに密着させている状態を示している。検知基板駆動モータ６０は本発明の検知部駆動手段である。
【００４５】
以下、図３、図４を用いて検査装置８０の内部構成の例を説明する。
【００４６】
温度調節ユニット１５２とマイクロチップ１は、図示せぬ駆動部材により駆動され、Ｚ軸方向に移動可能である。初期状態において、駆動部材により温度調節ユニット１５２を、図３の状態からマイクロチップ１の厚み以上上昇させる。すると、マイクロチップ１はＹ軸方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３から図示せぬ規制部材に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。所定の位置までマイクロチップ１を挿入するとフォトインタラプタなどを用いたチップ検知部９５がマイクロチップ１を検知し、オンになる。
【００４７】
温度調節ユニット１５２は、ペルチェ素子、電源装置、温度制御装置などを内蔵し、発熱または吸熱を行ってマイクロチップ１の面を所定の温度に調整するユニットである。
【００４８】
次に、駆動部材により温度調節ユニット１５２とマイクロチップ１を下降させて、マイクロチップ１を温度調節ユニット１５２とパッキン９０ｂに密着させる。
【００４９】
本実施形態では、マイクロチップ１の液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂにそれぞれ収容されている液体を光学的に検知する例を説明する。
【００５０】
図４の断面図では、液溜部１４０（液溜部１４０ａ、１４０ｂの何れか）に収容されている液体を光学的に検知できる位置にある液体検知部２０を図示している。
【００５１】
たとえば、液体検知部２０から光を液溜部１４０に照射し、液溜部１４０で反射する光を液体検知部２０で受光し、光量や色の変化から液溜部１４０に液体が充填されていることを検知する。後に詳しく説明する手順で駆動部６０が液体検知部２０を液溜部１４１を光学的に検知できる位置に移動させた後、液溜部１４１の検知も同様の手順で行う。
【００５２】
図４に示す液体検知部２０は、例えば発光部と受光部を備えたフォトリフレクタであり、液体検知部２０は検知基板２１に搭載されている。後に説明するように本実施形態では検知基板２１に２つの液体検知部２０ａ、２０ｂが搭載されている。液体検知部２０は本発明の液体検知手段である。
【００５３】
なお、液体検知部２０の数は２つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくらでも良い。図２で説明したマイクロチップ１のように検体を複数の流路に分割して検査を行う場合は、分割する流路２５０に設けた液溜部１４１を同時に検査できるように複数の液体検知部２０を設けると良い。
【００５４】
なお、本実施形態では液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂに光を照射し、反射する光を検知する例を説明するが、液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂを透過する光や超音波または電波を検知するようにしても良い。
【００５５】
図３に示すように、検知基板２１の一端は、送りネジ３５１と螺合するネジ部を有するガイド部材３５４に支持され、送りネジ３５１が回転することによりＹ軸方向に移動する。検知基板２１の他端は、ガイド棒３５３が貫通する図示せぬ部材に支持されており、検知基板２１はマイクロチップの流路２５０と平行に移動する。
【００５６】
液体検知部２０ａ、２０ｂは、検知基板２１が送りネジ３５１によって移動すると、液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂのそれぞれの中心部に、液体検知部２０ａ、２０ｂの液体を検知可能な範囲が一致するように検知基板２１上に配置されている。
【００５７】
液体検知部２０ａ、２０ｂは、所定の位置に移動した後、液溜部１４０ａ、１４０ｂまたは液溜部１４１ａ、１４１ｂに順次光を照射し、反射光を受光して電気信号を出力する。
【００５８】
送りネジ３５１は検知基板駆動モータ６０によりジョイント３５２を介して駆動される。検知基板駆動モータ６０は例えばパルスモータであり、パルスにより所定量回転する。第１位置センサ４０は、検知基板２１の初期位置を検知するために設けられたフォトリフレクタなどのセンサまたはメカニカルスイッチなどである。
【００５９】
検出ユニット２２は発光部と受光部から成り、検出部１１１に光を照射して検体と反応した試薬が発光する蛍光を、光学的に分離して受光部に受光するように構成されている。検出ユニット２２は送りネジ３０１と螺合するネジ部を有し、送りネジ３０１が回転することによりＸ軸方向に移動する。送りネジ３０１は直線Ｆと平行に配設されており、検出ユニット２２が送りネジ３０１によって移動すると、検出部１１１ａ、１１１ｂのそれぞれの中心部に、検出ユニット２２のレンズ２３の光軸が一致するように配置されている。検出ユニット２２は、所定の位置に移動した後、検出部１１１ａ、１１１ｂにレンズ２３から順次励起光を照射し、蛍光物質が発光する蛍光を受光して電気信号を出力する。
【００６０】
送りネジ３０１は検出ユニット駆動モータ６１によりジョイント３０２を介して駆動される。検出ユニット駆動モータ６１は例えばパルスモータであり、パルスにより所定量回転する。第２位置センサ４１は検出ユニット２２の初期位置を検知するために設けられたフォトリフレクタなどのセンサまたはメカニカルスイッチなどである。
【００６１】
なお、検出ユニット２２には回転防止用に図３には図示せぬガイド穴が設けられており、ガイド穴を貫通するガイド棒に沿って移動する。ガイド棒は送りネジ３０１と平行に配設されている。
【００６２】
なお、本実施形態ではマイクロチップ１に検出部１１１ａ、１１１ｂが２つ設けられている場合について説明したが、検出部１１１の数は１つ以上であればいくつでも良い。
【００６３】
図４では、液体検知部２０（液体検知部２０ａ、２０ｂの何れか）が液溜部１４０（液溜部１４０ａ、１４０ｂのうち対応する何れか）の液体を検知する位置にある場合を図示している。また、検出ユニット２２は検出部１１１（検出部１１１ａ、１１１ｂの何れか）でおこる試薬の反応結果を光学的に検出できる位置にある場合を図示している。
【００６４】
マイクロチップ１の駆動液注入口１１０は、マイクロチップ１をパッキン９０ｂを介してマイクロポンプ７５と密着させたときに、パッキン９０ｂに設けられた対応する開口とそれぞれ連通する位置に設けられている。
【００６５】
マイクロポンプユニット７５の吸入口１４５は、パッキン９０ａを介して駆動液タンク９１が接続され、駆動液タンク９１に充填された駆動液をパッキン９０ａを介して吸い込むようになっている。一方、吐出口１４６はパッキン９０ｂを介してマイクロチップ１の駆動液注入口１１０と連通している。
【００６６】
圧電素子１１２を駆動することにより、マイクロポンプユニット７５から送り出された駆動液は、マイクロチップ１の駆動液注入口１１０からマイクロチップ１内に形成された流路２５０に注入される。このようにして、マイクロポンプユニット７５から駆動液注入口１１０に駆動液を注入する。
【００６７】
マイクロポンプユニット７５には少なくとも一つのマイクロポンプが設けられている。図２に図示したマイクロチップ１を駆動する場合は、３つの駆動液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに対応する３つのマイクロポンプが必要である。
【００６８】
図５は、本発明の実施形態における検出装置８０の回路ブロック図である。
【００６９】
制御部９９は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）とＲＡＭ９７（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＯＭ９６（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って検出装置８０の各部を集中制御する。制御部９９は本発明の制御手段である。
【００７０】
以下、いままでに説明した機能と同一機能を有する機能ブロックには同番号を付し、説明を省略する。
【００７１】
ＣＰＵ９８はポンプ駆動制御部４１１、充填判定部４１２、検出ユニット駆動制御部４１３、検知基板駆動制御部４１４を有する。充填判定部４１２は本発明の充填判定手段、検知基板駆動制御部４１４は本発明の検知部駆動制御手段である。
【００７２】
本実施形態では、液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂの２つが検知基板２１に搭載されている例について説明する。充填判定部４１２は、液体検知部２０ａの発光する光が液溜部１４０ａまたは液溜部１４１ａから反射した光を検出した出力信号を、所定の信号レベルと比較し結果を判定する。同様に、液体検知部２０ｂの発光する光が液溜部１４０ｂまたは液溜部１４１ｂから反射した光を検出した出力信号を、所定の信号レベルと比較し結果を判定する。
【００７３】
検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット駆動検出ユニット駆動モータ６１に指令し検出ユニット２２を移動させる。
【００７４】
検知基板駆動制御部４１４は、検知基板駆動モータ６０に指令し液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂを搭載した検知基板２１を移動させる。
【００７５】
ポンプ駆動部５００は、各マイクロポンプの圧電素子１１２を駆動する駆動部である。ポンプ駆動制御部４１１はプログラムに基づいて、所定量の駆動液を注入または吸入するようにポンプ駆動部５００を制御する。ポンプ駆動部５００はポンプ駆動制御部４１１の指令を受けて、駆動電圧を発生して圧電素子１１２を駆動する。
【００７６】
ＣＰＵ９８は所定のシーケンスで検査を行い、検査結果をＲＡＭ９７に記憶する。検査結果は、操作部８７の操作によりメモリカード５０１に記憶したり、プリンタ５０３によってプリントすることができる。
【００７７】
次に、本発明の実施形態の検査装置８０が検査を行う手順を図６〜図９を用いて説明する。
【００７８】
図６は本発明の実施形態の検査装置８０が検査を行う手順を説明するフローチャート、図７、図８、図９は制御部９９が検知基板２１と検出ユニット２２を移動させる手順を説明するための説明図である。図７、図８、図９には送りネジ３０１、送りネジ３５１、ジョイント３０２、ジョイント３５２、ガイド棒３５３などを図示していないが、図３で説明したようにこれらの機構により検知基板駆動モータ６０は検知基板２１をＹ軸方向に、検出ユニット駆動モータ６１は検出ユニット２２をＸ軸方向に移動させる。
【００７９】
図７は初期状態であり、液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂが液溜部１４０ａと液溜部１４０ｂの充填状態を検知するときの状態である。図８は、液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂが液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂの充填状態を検知するときの状態である。図９は、検出ユニット２２が検出部１１１ａの反応結果を検出するときの状態である。
【００８０】
図７を用いて各部を説明する。検知基板２１には液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂが液溜部１４０ａと液溜部１４０ｂの間隔と同じ間隔Ｘ１で搭載されている。液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂも液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂが移動する直線上に配置され、その間隔も同じ間隔Ｘ１である。
【００８１】
図７は検知基板２１と検出ユニット２２の初期位置を示しており、検知基板駆動制御部４１４は第１位置センサ４０により検知基板２１の初期位置を、検出ユニット駆動制御部４１３は第２位置センサ４１により検出ユニット２２の初期位置を検出する。電源投入時に、検出ユニット駆動制御部４１３は検出ユニット２２を、検知基板駆動制御部４１４は検知基板２１を初期位置に移動させる。
【００８２】
なお、本実施形態では温度調節ユニット１５２による発熱または吸熱の影響を避けるため、検出ユニット２２を温度調節ユニット１５２から離れた位置に移動させているが、例えば検出部１１１から反応結果を検出する位置を初期位置にしても良い。
【００８３】
以下、図６のフローチャートの順に説明する。
【００８４】
マイクロチップ１は、図４のように検査が可能な位置にセットされ、操作部８７の操作によってＣＰＵに検査の開始が指令されているものとする。また、検知基板２１と検出ユニット２２は図７の初期位置にあるものとする。
【００８５】
Ｓ１０１：送液を開始するステップである。
【００８６】
ポンプ駆動制御部４１１は、ポンプ駆動部５００に指令し、マイクロポンプユニット７５から所定の順でマイクロチップ１に送液を行う。
【００８７】
Ｓ１０２：検体が２分割されていることを確認するステップである。
【００８８】
充填判定部４１２は、液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂを発光させ、液溜部１４０ａと液溜部１４０ｂからそれぞれ反射した光を受光した液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂの出力信号レベルが所定のレベル以上か、否か、判定する。判定のレベルとして、例えば検体の量が規定の量の９０％のときの出力信号レベルを予め実測して求めた値をＲＯＭ９６に記憶している。
【００８９】
所定のレベル以下の場合、（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１１０に進む。
【００９０】
Ｓ１１０：警告を表示するステップである。
【００９１】
制御部９９は、表示部８４に検体の量が不足しているという警告を表示し、検査装置８０を停止する。
【００９２】
所定のレベル以上の場合、（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進む。
【００９３】
Ｓ１０３：液体検知部２０を移動するステップである。
【００９４】
検知基板駆動制御部４１４は、検知基板駆動検知基板駆動モータ６０に所定の数のパルスを送り図７の矢印Ｓ１方向に検知基板２１を移動させ、図８の液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂが液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂの充填状態を検知する位置に停止させる。
【００９５】
Ｓ１０４：検出部１１１ａ、１１１ｂが充填されていることを確認するステップである。
【００９６】
充填判定部４１２は、液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂを発光させ、液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂからそれぞれ反射した光を受光した液体検知部２０ａと液体検知部２１ｂの出力信号レベルが所定のレベル以上か、否か、判定する。判定のレベルとして、例えば検体の量が規定の量の９０％のときの出力信号レベルを予め実測して求めた値をＲＯＭ９６に記憶している。
【００９７】
所定のレベル以下の場合、（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ステップＳ１１０に進む。
【００９８】
Ｓ１１０：警告を表示するステップである。
【００９９】
制御部９９は、表示部８４に検体の量が不足しているという警告を表示し、検査装置８０を停止する。
【０１００】
所定のレベル以上の場合、（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進む。
【０１０１】
Ｓ１０５：液体検知部２０を移動するステップである。
【０１０２】
検知基板駆動制御部４１４は、検知基板駆動検知基板駆動モータ６０に所定の数のパルスを送り図８の矢印Ｓ３方向に検知基板２１を移動させ、図９の位置に停止させる。
【０１０３】
Ｓ１０６：検出ユニット２２を移動するステップである。
【０１０４】
検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット駆動検出ユニット駆動モータ６１に所定の数のパルスを送り図８の矢印Ｓ２方向に検出ユニット２２を移動させ、図９の検出ユニット２２が検出部１１１ａの反応結果を検出する位置に停止させる。
【０１０５】
Ｓ１０７：反応結果を測定するステップである。
【０１０６】
所定の時間経過後、ＣＰＵ９８は、検出ユニット２２の発光部を発光させ、検出ユニット２２からの出力信号レベルを測定し、結果をＲＡＭ９７に記憶する。
【０１０７】
Ｓ１０８：検出ユニット２２を移動するステップである。
【０１０８】
検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット駆動検出ユニット駆動モータ６１に所定の数のパルスを送り図８の矢印Ｓ２方向に検出ユニット２２をさらに移動させ、検出部１１１ｂの反応結果を検出する位置に停止させる。
【０１０９】
Ｓ１０９：反応結果を測定するステップである。
【０１１０】
ＣＰＵ９８は、検出ユニット２２の発光部を発光させ、検出ユニット２２からの出力信号レベルを測定し、結果をＲＡＭ９７に記憶する。
【０１１１】
以上検査を終了し、検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット２２を初期位置に戻す。
【０１１２】
検査を行う手順の説明は以上である。
【０１１３】
以上このように、本発明によれば、少量の検体や試薬を用いて検出部に液体が充填されたことを短時間で検知できる検査システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態における検査装置８０の外観図である。
【図２】本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の説明図である。
【図３】本発明の実施形態の検査装置８０の内部構成の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の検査装置８０の内部構成の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態における検査装置８０の回路ブロック図である。
【図６】本発明の実施形態の検査の手順を説明するフローチャートである。
【図７】検知基板２１と検出ユニット２２の初期状態を説明するための説明図である。
【図８】液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂが液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂの充填状態を検知するときの状態を説明するための説明図である。
【図９】検出ユニット２２が検出部１１１ａの反応結果を検出するときの状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ マイクロチップ
２０ 液体検知部
２１ 検知基板
２２ 検出ユニット
６０ 検知基板駆動モータ
６１ 検出ユニット駆動モータ
７５ マイクロポンプユニット
８０ 検査装置
８２ 筐体
８３ 挿入口
８４ 表示部
８７ 操作ボタン
９０ パッキン
１１０ 駆動液注入口
１１１ 検出部
１１３ 検体注入部
１２１ 検体収容部
１４１ 液溜部
１５０ 光検出部
１５２ 温度調整ユニット
２５０ 流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査システムに関する。
【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、センサなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ：マイクロ総合分析システム）、バイオリアクタ、ラボ・オン・チップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐｓ）、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。特に遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、μ−ＴＡＳを用いることによりコスト、必要試料量、所要時間を削減できる。
【０００３】
本出願人は、マイクロチップの微細流路内に試薬などを封入し、マイクロポンプによって微細流路に駆動液を注入して検体と試薬などの液体を移動させ、反応部、次いで検出部へ流すことにより、血液など検体との反応結果を測定することができる検査装置を提案している（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
このような検査装置では、検出部に流入した検体と試薬との反応を促進するため温度調節ユニットにより検出部を加熱する。検体と試薬が反応するために必要な時間が経過後、検出ユニットは検出部の検体と反応した試薬に光を照射し、発光する蛍光の光量を測定することにより反応結果を測定している。
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１４９３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
検出部に流入する検体と試薬の量が少ないと検出部に空気が残り、温度調節ユニットにより加熱されることにより空気が膨張して検査結果に誤差を生じることがある。このような問題を解決するため、検出部の下流に検出部よりも浅い液溜部を設け、液溜部が液体で充填されたことを検知すれば検出部が充填されたことを確認できる。
【０００６】
しかしながら、液溜部を検出部の近くに配置すると、液溜部の液体を検知する液体検知手段が検出部を覆ってしまい、検出部から反応結果を検出することができない。そのため液溜部を検出部から離れた位置に配置すると、検出部から微細な流路を通って液溜部が充填されるまでに時間がかかる上に、必要な検体や試薬の量が増えるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、少量の検体や試薬を用いて検出部に液体が充填されたことを短時間で検知できる検査システム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】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【０００９】
１．
マイクロチップの流路を移動させた検体と試薬とを検出部に充填し、反応させた結果を測定する検査システムにおいて、
前記流路を流れる液体を溜める液溜部と、
前記液溜部に溜まった前記液体を検知する液体検知手段と、
前記検出部から反応結果を検出する検出ユニットと、
前記液体検知手段を移動させる検知部駆動手段と、
前記検知部駆動手段の駆動を制御する検知部駆動制御手段と、
を有し、
前記検知部駆動制御手段は、
前記液体検知手段が前記検出部の下流に設けられた前記液溜部の前記液体を検知した後、前記検知部駆動手段を制御し、前記検出ユニットが前記検出部から反応結果を検出可能な位置に前記液体検知手段を移動させることを特徴とする検査システム。
【００１０】
２．
複数の前記液体検知手段が搭載された検知基板を有し、
前記検知部駆動手段は前記検知基板を移動させることにより複数の前記液体検知手段を移動させることを特徴とする１に記載の検査システム。
【００１１】
３．
前記液溜部は、前記検知基板に搭載された複数の前記液体検知手段と同じ間隔で前記マイクロチップに複数配置されていることを特徴とする２に記載の検査システム。
【００１２】
４．
前記液溜部は、前記液体検知手段の移動方向に沿って複数配置されていることを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の検査システム。
【００１３】
５．
前記検査システムの各部を制御する制御手段と、
前記液体検知手段の検知出力に基づいて前記液体の有無を判定する充填判定手段と、を有し、
前記制御手段は、前記充填判定手段の判定に基づいて制御することを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の検査システム。
【００１４】
６．
警告情報を表示する表示手段を有し、
前記制御手段は、前記充填判定手段の判定に基づいて前記表示手段に前記警告情報を表示させることを特徴とする５に記載の検査システム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、液体検出手段が検出部の下流の液溜部の液体を検知した後、検出ユニットが検出部から反応結果を検出できるように液体検出手段を移動させるので、少量の検体や試薬を用いて検出部に液体が充填されたことを短時間で検知できる検査システム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、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態における検査装置８０の外観図である。
【００１８】
検査装置８０はマイクロチップ１に予め注入された検体と、試薬との反応を自動的に検出し、表示部８４に結果を表示する装置である。
【００１９】
検査装置８０の筐体８２には挿入口８３があり、マイクロチップ１を挿入口８３に差し込んで筐体８２の内部にセットするようになっている。なお、挿入口８３はマイクロチップ１を挿入時に挿入口８３に接触しないように、マイクロチップ１の厚みより十分高さがある。８５はメモリカードスロット、８６はプリント出力口、８７は操作パネル、８８は入出力端子、８９は電源スイッチである。
【００２０】
検査担当者は電源スイッチ８９をオンにした後、図１の矢印方向にマイクロチップ１を挿入し、操作パネル８７を操作して検査を開始させる。検査装置８０の内部では、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われ、検査が終了すると液晶パネルなどで構成される表示部８４に結果が表示される。検査結果は操作パネル８７の操作により、プリント出力口８６よりプリントを出力したり、メモリカードスロット８５に挿入されたメモリカードに記憶することができる。また、外部入出力端子８８から例えばＬＡＮケーブルを使って、パソコンなどにデータを保存することができる。
【００２１】
検査担当者は、検査終了後、マイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。
【００２２】
次に、本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の一例について、図２を用いて説明する。
【００２３】
図２は本発明の実施形態におけるマイクロチップ１の外観図である。
【００２４】
図２（ａ）のマイクロチップ１の側面図に示すように、マイクロチップ１は溝形成基板１０８と、溝形成基板１０８を覆う被覆基板１０９から構成されている。図２（ａ）の矢印は、検査装置８０にマイクロチップ１を挿入する挿入方向である。
【００２５】
図２（ｂ）はマイクロチップ１の平面図であり、透明な被覆基板１０９を通して見える溝形成基板１０８の溝を図示している。溝形成基板１０８の溝を被覆基板１０９が覆うことにより流路を形成している。マイクロチップ１には、検査、試料の処理などを行うための、微小な溝状の流路２５０（微細流路）および機能部品（流路エレメント）が、用途に応じた適当な態様で配設されている。
【００２６】
流路はマイクロメーターオーダーで形成されており、例えば幅は数μｍ〜数百μｍ、好ましくは１０〜２００μｍで、深さは２５〜５００μｍ程度、好ましくは２５〜２５０μｍである。
【００２７】
本実施形態では、特定の遺伝子の増幅およびその検出を行う処理に用いるマイクロチップ１を例に説明する。
【００２８】
図２（ｂ）の１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃはマイクロチップ１内部の流路に連通する駆動液注入部であり、各駆動液注入部１１０から駆動液を注入し内部の検体や試薬等を駆動する。１１３はマイクロチップ１に検体を注入するための検体注入部であり、注射器などを用いて検体注入部１１３から血液などの検体を注入する。
【００２９】
本実施形態のマイクロチップ１では検体注入部１１３の下流の流路２５０は２方向に分岐し、検体を２分割するように構成されている。駆動液注入部１１０ｂから駆動液を注入すると、検体注入部１１３に注入されている検体は、検体注入部１１３と連通する流路２５０ａａと流路２５０ａｂを通ってそれぞれ検体収容部１２１ａ、１２１ｂに収容される。検体収容部１２１ａ、１２１ｂは所定量の検体を収容するために他の流路より溝が深くなっている。
【００３０】
検体収容部１２１ａ、１２１ｂが検体で充填されると、検体は駆動液によって検体収容部１２１ａ、１２１ｂの下流の流路２５０ｂａと流路２５０ｂｂに押し出され、それぞれの流路に設けられた液溜部１４０ａ、１４０ｂを充填する。液溜部１４０ａ、１４０ｂは検体収容部１２１ａ、１２１ｂがそれぞれ充填されたことを検出するために設けられており、検体収容部１２１ａ、１２１ｂより溝が浅く、他の流路２５０より溝が深くなっている。
【００３１】
検体収容部１２１ａ、１２１ｂの溝の深さは例えば１．５μｍ、液溜部１４０ａ、１４０ｂの溝の深さは例えば１μｍ、他の流路の溝の深さは例えば０．２５μｍである。
【００３２】
１２０ａ、１２０ｂは試薬類を収容する試薬収容部である。駆動液注入部１１０ａ、１１０ｃから駆動液を注入すると、試薬収容部１２０ａ、１２０ｂに収容された試薬は流路２５０に押し出されて、それぞれ下流の検体収容部１２１ａ、１２１ｂに注入される。検体と試薬が混合された液体は、流路２５０ｃａと流路２５０ｃｂを通ってそれぞれ下流の検出部１１１ａ、１１１ｂに収容される。
【００３３】
後に説明するように検査装置８０の内部で検出部１１１ａ、１１１ｂを加熱または吸熱して所定の温度で検体と試薬とを所定の時間反応させる。
【００３４】
検出部１１１ａ、１１１ｂは検体と試薬の反応を光学的に検出するために設けられ、所定量の検体と試薬を収容するために他の流路より溝が深くなっている。
【００３５】
検出部１１１ａ、１１１ｂの下流には液溜部１４１ａ、１４１ｂが設けられており、検出部１１１ａ、１１１ｂが試薬や検体などの液体で充填されたことを検出できるようになっている。液溜部１４１ａ、１４１ｂは検出部１１１ａ、１１１ｂより溝が浅く、他の流路より溝が深くなっている。
【００３６】
検出部１１１ａ、１１１ｂの溝の深さは例えば１．５μｍ、液溜部１４１ａ、１４１ｂの溝の深さは例えば１μｍ、他の流路の溝の深さは０．２５μｍである。検出部１１１ａ、１１１ｂが充填されたことをできるだけ早く検出できるように、液溜部１４１ａ、１４１ｂは検出部１１１ａ、１１１ｂのできるだけ近い位置に設けることが望ましい。
【００３７】
検出部１１１ａ、１１１ｂに光を照射すると、検体と反応した試薬が例えば蛍光を発光するので蛍光の光量を測定することにより反応結果を計測する。
【００３８】
次に、マイクロチップ１を構成する溝形成基板１０８と被覆基板１０９に用いる材料について説明する。
【００３９】
マイクロチップ１は、加工成形性、非吸水性、耐薬品性、耐候性、コストなどに優れていることが望まれており、マイクロチップ１の構造、用途、検出方法などを考慮して、マイクロチップ１の材料を選択する。その材料としては従来公知の様々なものが使用可能であり、個々の材料特性に応じて通常は１以上の材料を適宜組み合わせて、基板および流路エレメントが成形される。
【００４０】
特に、多数の測定検体、とりわけ汚染、感染のリスクのある臨床検体を対象とするチップは、ディスポーサブルタイプであることが望ましい。そのため、量産可能であり、軽量で衝撃に強く、焼却廃棄が容易なプラステック樹脂、例えば、透明性、機械的特性および成型性に優れて微細加工がしやすいポリスチレンが好ましい。また、例えば分析においてチップを１００℃近くまで加熱する必要がある場合には、耐熱性に優れる樹脂（例えばポリカーボネートなど）を用いることが好ましい。また、タンパク質の吸着が問題となる場合にはポリプロピレンを用いることが好ましい。樹脂やガラスなどは熱伝導率が小さく、マイクロチップの局所的に加熱される領域に、これらの材料を用いることにより、面方向への熱伝導が抑制され、加熱領域のみ選択的に加熱することができる。
【００４１】
検出部１１１において、呈色反応の生成物や蛍光物質などの検出を光学的に行うので、少なくとも被覆基板１０９のこの部位は光透過性の材料（例えばアルカリガラス、石英ガラス、透明プラスチック類）を用い、光が透過するようにする必要がある。
【００４２】
液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂに収容されている液体を光学的に検知する場合は、少なくとも被覆基板１０９の液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂを覆う部分はガラスや樹脂などの透明な部材で構成する必要がある。なお、超音波、電波などを用いて液体を検知する場合は、必ずしも透明な部材を用いる必要はない。
【００４３】
図３は、本発明の実施形態における検査装置８０の内部構成の一例を説明するための斜視図、図４は、本発明の実施形態における検査装置８０の内部構成の一例を示す断面図、である。図３、図４に示すＸ、Ｙ、Ｚの座標軸を基準に各部の説明を行う。
【００４４】
検査装置８０は、温度調節ユニット１５２、検出ユニット２２、マイクロポンプユニット７５、パッキン９０、駆動液タンク９１、送りネジ３０１、送りネジ３５１、ジョイント３０２、ジョイント３５２、検知基板駆動モータ６０、検出ユニット駆動モータ６１などから構成される。図３、図４はマイクロチップ１をパッキン９０ｂに密着させている状態を示している。検知基板駆動モータ６０は本発明の検知部駆動手段である。
【００４５】
以下、図３、図４を用いて検査装置８０の内部構成の例を説明する。
【００４６】
温度調節ユニット１５２とマイクロチップ１は、図示せぬ駆動部材により駆動され、Ｚ軸方向に移動可能である。初期状態において、駆動部材により温度調節ユニット１５２を、図３の状態からマイクロチップ１の厚み以上上昇させる。すると、マイクロチップ１はＹ軸方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３から図示せぬ規制部材に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。所定の位置までマイクロチップ１を挿入するとフォトインタラプタなどを用いたチップ検知部９５がマイクロチップ１を検知し、オンになる。
【００４７】
温度調節ユニット１５２は、ペルチェ素子、電源装置、温度制御装置などを内蔵し、発熱または吸熱を行ってマイクロチップ１の面を所定の温度に調整するユニットである。
【００４８】
次に、駆動部材により温度調節ユニット１５２とマイクロチップ１を下降させて、マイクロチップ１を温度調節ユニット１５２とパッキン９０ｂに密着させる。
【００４９】
本実施形態では、マイクロチップ１の液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂにそれぞれ収容されている液体を光学的に検知する例を説明する。
【００５０】
図４の断面図では、液溜部１４０（液溜部１４０ａ、１４０ｂの何れか）に収容されている液体を光学的に検知できる位置にある液体検知部２０を図示している。
【００５１】
たとえば、液体検知部２０から光を液溜部１４０に照射し、液溜部１４０で反射する光を液体検知部２０で受光し、光量や色の変化から液溜部１４０に液体が充填されていることを検知する。後に詳しく説明する手順で駆動部６０が液体検知部２０を液溜部１４１を光学的に検知できる位置に移動させた後、液溜部１４１の検知も同様の手順で行う。
【００５２】
図４に示す液体検知部２０は、例えば発光部と受光部を備えたフォトリフレクタであり、液体検知部２０は検知基板２１に搭載されている。後に説明するように本実施形態では検知基板２１に２つの液体検知部２０ａ、２０ｂが搭載されている。液体検知部２０は本発明の液体検知手段である。
【００５３】
なお、液体検知部２０の数は２つに限定されるものではなく、１つ以上であればいくらでも良い。図２で説明したマイクロチップ１のように検体を複数の流路に分割して検査を行う場合は、分割する流路２５０に設けた液溜部１４１を同時に検査できるように複数の液体検知部２０を設けると良い。
【００５４】
なお、本実施形態では液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂに光を照射し、反射する光を検知する例を説明するが、液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂを透過する光や超音波または電波を検知するようにしても良い。
【００５５】
図３に示すように、検知基板２１の一端は、送りネジ３５１と螺合するネジ部を有するガイド部材３５４に支持され、送りネジ３５１が回転することによりＹ軸方向に移動する。検知基板２１の他端は、ガイド棒３５３が貫通する図示せぬ部材に支持されており、検知基板２１はマイクロチップの流路２５０と平行に移動する。
【００５６】
液体検知部２０ａ、２０ｂは、検知基板２１が送りネジ３５１によって移動すると、液溜部１４０ａ、１４０ｂ、液溜部１４１ａ、１４１ｂのそれぞれの中心部に、液体検知部２０ａ、２０ｂの液体を検知可能な範囲が一致するように検知基板２１上に配置されている。
【００５７】
液体検知部２０ａ、２０ｂは、所定の位置に移動した後、液溜部１４０ａ、１４０ｂまたは液溜部１４１ａ、１４１ｂに順次光を照射し、反射光を受光して電気信号を出力する。
【００５８】
送りネジ３５１は検知基板駆動モータ６０によりジョイント３５２を介して駆動される。検知基板駆動モータ６０は例えばパルスモータであり、パルスにより所定量回転する。第１位置センサ４０は、検知基板２１の初期位置を検知するために設けられたフォトリフレクタなどのセンサまたはメカニカルスイッチなどである。
【００５９】
検出ユニット２２は発光部と受光部から成り、検出部１１１に光を照射して検体と反応した試薬が発光する蛍光を、光学的に分離して受光部に受光するように構成されている。検出ユニット２２は送りネジ３０１と螺合するネジ部を有し、送りネジ３０１が回転することによりＸ軸方向に移動する。送りネジ３０１は直線Ｆと平行に配設されており、検出ユニット２２が送りネジ３０１によって移動すると、検出部１１１ａ、１１１ｂのそれぞれの中心部に、検出ユニット２２のレンズ２３の光軸が一致するように配置されている。検出ユニット２２は、所定の位置に移動した後、検出部１１１ａ、１１１ｂにレンズ２３から順次励起光を照射し、蛍光物質が発光する蛍光を受光して電気信号を出力する。
【００６０】
送りネジ３０１は検出ユニット駆動モータ６１によりジョイント３０２を介して駆動される。検出ユニット駆動モータ６１は例えばパルスモータであり、パルスにより所定量回転する。第２位置センサ４１は検出ユニット２２の初期位置を検知するために設けられたフォトリフレクタなどのセンサまたはメカニカルスイッチなどである。
【００６１】
なお、検出ユニット２２には回転防止用に図３には図示せぬガイド穴が設けられており、ガイド穴を貫通するガイド棒に沿って移動する。ガイド棒は送りネジ３０１と平行に配設されている。
【００６２】
なお、本実施形態ではマイクロチップ１に検出部１１１ａ、１１１ｂが２つ設けられている場合について説明したが、検出部１１１の数は１つ以上であればいくつでも良い。
【００６３】
図４では、液体検知部２０（液体検知部２０ａ、２０ｂの何れか）が液溜部１４０（液溜部１４０ａ、１４０ｂのうち対応する何れか）の液体を検知する位置にある場合を図示している。また、検出ユニット２２は検出部１１１（検出部１１１ａ、１１１ｂの何れか）でおこる試薬の反応結果を光学的に検出できる位置にある場合を図示している。
【００６４】
マイクロチップ１の駆動液注入口１１０は、マイクロチップ１をパッキン９０ｂを介してマイクロポンプ７５と密着させたときに、パッキン９０ｂに設けられた対応する開口とそれぞれ連通する位置に設けられている。
【００６５】
マイクロポンプユニット７５の吸入口１４５は、パッキン９０ａを介して駆動液タンク９１が接続され、駆動液タンク９１に充填された駆動液をパッキン９０ａを介して吸い込むようになっている。一方、吐出口１４６はパッキン９０ｂを介してマイクロチップ１の駆動液注入口１１０と連通している。
【００６６】
圧電素子１１２を駆動することにより、マイクロポンプユニット７５から送り出された駆動液は、マイクロチップ１の駆動液注入口１１０からマイクロチップ１内に形成された流路２５０に注入される。このようにして、マイクロポンプユニット７５から駆動液注入口１１０に駆動液を注入する。
【００６７】
マイクロポンプユニット７５には少なくとも一つのマイクロポンプが設けられている。図２に図示したマイクロチップ１を駆動する場合は、３つの駆動液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに対応する３つのマイクロポンプが必要である。
【００６８】
図５は、本発明の実施形態における検出装置８０の回路ブロック図である。
【００６９】
制御部９９は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）とＲＡＭ９７（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＯＭ９６（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って検出装置８０の各部を集中制御する。制御部９９は本発明の制御手段である。
【００７０】
以下、いままでに説明した機能と同一機能を有する機能ブロックには同番号を付し、説明を省略する。
【００７１】
ＣＰＵ９８はポンプ駆動制御部４１１、充填判定部４１２、検出ユニット駆動制御部４１３、検知基板駆動制御部４１４を有する。充填判定部４１２は本発明の充填判定手段、検知基板駆動制御部４１４は本発明の検知部駆動制御手段である。
【００７２】
本実施形態では、液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂの２つが検知基板２１に搭載されている例について説明する。充填判定部４１２は、液体検知部２０ａの発光する光が液溜部１４０ａまたは液溜部１４１ａから反射した光を検出した出力信号を、所定の信号レベルと比較し結果を判定する。同様に、液体検知部２０ｂの発光する光が液溜部１４０ｂまたは液溜部１４１ｂから反射した光を検出した出力信号を、所定の信号レベルと比較し結果を判定する。
【００７３】
検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット駆動検出ユニット駆動モータ６１に指令し検出ユニット２２を移動させる。
【００７４】
検知基板駆動制御部４１４は、検知基板駆動モータ６０に指令し液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂを搭載した検知基板２１を移動させる。
【００７５】
ポンプ駆動部５００は、各マイクロポンプの圧電素子１１２を駆動する駆動部である。ポンプ駆動制御部４１１はプログラムに基づいて、所定量の駆動液を注入または吸入するようにポンプ駆動部５００を制御する。ポンプ駆動部５００はポンプ駆動制御部４１１の指令を受けて、駆動電圧を発生して圧電素子１１２を駆動する。
【００７６】
ＣＰＵ９８は所定のシーケンスで検査を行い、検査結果をＲＡＭ９７に記憶する。検査結果は、操作部８７の操作によりメモリカード５０１に記憶したり、プリンタ５０３によってプリントすることができる。
【００７７】
次に、本発明の実施形態の検査装置８０が検査を行う手順を図６〜図９を用いて説明する。
【００７８】
図６は本発明の実施形態の検査装置８０が検査を行う手順を説明するフローチャート、図７、図８、図９は制御部９９が検知基板２１と検出ユニット２２を移動させる手順を説明するための説明図である。図７、図８、図９には送りネジ３０１、送りネジ３５１、ジョイント３０２、ジョイント３５２、ガイド棒３５３などを図示していないが、図３で説明したようにこれらの機構により検知基板駆動モータ６０は検知基板２１をＹ軸方向に、検出ユニット駆動モータ６１は検出ユニット２２をＸ軸方向に移動させる。
【００７９】
図７は初期状態であり、液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂが液溜部１４０ａと液溜部１４０ｂの充填状態を検知するときの状態である。図８は、液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂが液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂの充填状態を検知するときの状態である。図９は、検出ユニット２２が検出部１１１ａの反応結果を検出するときの状態である。
【００８０】
図７を用いて各部を説明する。検知基板２１には液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂが液溜部１４０ａと液溜部１４０ｂの間隔と同じ間隔Ｘ１で搭載されている。液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂも液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂが移動する直線上に配置され、その間隔も同じ間隔Ｘ１である。
【００８１】
図７は検知基板２１と検出ユニット２２の初期位置を示しており、検知基板駆動制御部４１４は第１位置センサ４０により検知基板２１の初期位置を、検出ユニット駆動制御部４１３は第２位置センサ４１により検出ユニット２２の初期位置を検出する。電源投入時に、検出ユニット駆動制御部４１３は検出ユニット２２を、検知基板駆動制御部４１４は検知基板２１を初期位置に移動させる。
【００８２】
なお、本実施形態では温度調節ユニット１５２による発熱または吸熱の影響を避けるため、検出ユニット２２を温度調節ユニット１５２から離れた位置に移動させているが、例えば検出部１１１から反応結果を検出する位置を初期位置にしても良い。
【００８３】
以下、図６のフローチャートの順に説明する。
【００８４】
マイクロチップ１は、図４のように検査が可能な位置にセットされ、操作部８７の操作によってＣＰＵに検査の開始が指令されているものとする。また、検知基板２１と検出ユニット２２は図７の初期位置にあるものとする。
【００８５】
Ｓ１０１：送液を開始するステップである。
【００８６】
ポンプ駆動制御部４１１は、ポンプ駆動部５００に指令し、マイクロポンプユニット７５から所定の順でマイクロチップ１に送液を行う。
【００８７】
Ｓ１０２：検体が２分割されていることを確認するステップである。
【００８８】
充填判定部４１２は、液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂを発光させ、液溜部１４０ａと液溜部１４０ｂからそれぞれ反射した光を受光した液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂの出力信号レベルが所定のレベル以上か、否か、判定する。判定のレベルとして、例えば検体の量が規定の量の９０％のときの出力信号レベルを予め実測して求めた値をＲＯＭ９６に記憶している。
【００８９】
所定のレベル以下の場合、（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１１０に進む。
【００９０】
Ｓ１１０：警告を表示するステップである。
【００９１】
制御部９９は、表示部８４に検体の量が不足しているという警告を表示し、検査装置８０を停止する。
【００９２】
所定のレベル以上の場合、（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進む。
【００９３】
Ｓ１０３：液体検知部２０を移動するステップである。
【００９４】
検知基板駆動制御部４１４は、検知基板駆動検知基板駆動モータ６０に所定の数のパルスを送り図７の矢印Ｓ１方向に検知基板２１を移動させ、図８の液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂが液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂの充填状態を検知する位置に停止させる。
【００９５】
Ｓ１０４：検出部１１１ａ、１１１ｂが充填されていることを確認するステップである。
【００９６】
充填判定部４１２は、液体検知部２０ａと液体検知部２０ｂを発光させ、液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂからそれぞれ反射した光を受光した液体検知部２０ａと液体検知部２１ｂの出力信号レベルが所定のレベル以上か、否か、判定する。判定のレベルとして、例えば検体の量が規定の量の９０％のときの出力信号レベルを予め実測して求めた値をＲＯＭ９６に記憶している。
【００９７】
所定のレベル以下の場合、（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ステップＳ１１０に進む。
【００９８】
Ｓ１１０：警告を表示するステップである。
【００９９】
制御部９９は、表示部８４に検体の量が不足しているという警告を表示し、検査装置８０を停止する。
【０１００】
所定のレベル以上の場合、（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進む。
【０１０１】
Ｓ１０５：液体検知部２０を移動するステップである。
【０１０２】
検知基板駆動制御部４１４は、検知基板駆動検知基板駆動モータ６０に所定の数のパルスを送り図８の矢印Ｓ３方向に検知基板２１を移動させ、図９の位置に停止させる。
【０１０３】
Ｓ１０６：検出ユニット２２を移動するステップである。
【０１０４】
検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット駆動検出ユニット駆動モータ６１に所定の数のパルスを送り図８の矢印Ｓ２方向に検出ユニット２２を移動させ、図９の検出ユニット２２が検出部１１１ａの反応結果を検出する位置に停止させる。
【０１０５】
Ｓ１０７：反応結果を測定するステップである。
【０１０６】
所定の時間経過後、ＣＰＵ９８は、検出ユニット２２の発光部を発光させ、検出ユニット２２からの出力信号レベルを測定し、結果をＲＡＭ９７に記憶する。
【０１０７】
Ｓ１０８：検出ユニット２２を移動するステップである。
【０１０８】
検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット駆動検出ユニット駆動モータ６１に所定の数のパルスを送り図８の矢印Ｓ２方向に検出ユニット２２をさらに移動させ、検出部１１１ｂの反応結果を検出する位置に停止させる。
【０１０９】
Ｓ１０９：反応結果を測定するステップである。
【０１１０】
ＣＰＵ９８は、検出ユニット２２の発光部を発光させ、検出ユニット２２からの出力信号レベルを測定し、結果をＲＡＭ９７に記憶する。
【０１１１】
以上検査を終了し、検出ユニット駆動制御部４１３は、検出ユニット２２を初期位置に戻す。
【０１１２】
検査を行う手順の説明は以上である。
【０１１３】
以上このように、本発明によれば、少量の検体や試薬を用いて検出部に液体が充填されたことを短時間で検知できる検査システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態における検査装置８０の外観図である。
【図２】本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の説明図である。
【図３】本発明の実施形態の検査装置８０の内部構成の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の検査装置８０の内部構成の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態における検査装置８０の回路ブロック図である。
【図６】本発明の実施形態の検査の手順を説明するフローチャートである。
【図７】検知基板２１と検出ユニット２２の初期状態を説明するための説明図である。
【図８】液体検知部２０ａ、液体検知部２０ｂが液溜部１４１ａと液溜部１４１ｂの充填状態を検知するときの状態を説明するための説明図である。
【図９】検出ユニット２２が検出部１１１ａの反応結果を検出するときの状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ マイクロチップ
２０ 液体検知部
２１ 検知基板
２２ 検出ユニット
６０ 検知基板駆動モータ
６１ 検出ユニット駆動モータ
７５ マイクロポンプユニット
８０ 検査装置
８２ 筐体
８３ 挿入口
８４ 表示部
８７ 操作ボタン
９０ パッキン
１１０ 駆動液注入口
１１１ 検出部
１１３ 検体注入部
１２１ 検体収容部
１４１ 液溜部
１５０ 光検出部
１５２ 温度調整ユニット
２５０ 流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチップの流路を移動させた検体と試薬とを検出部に充填し、反応させた結果を測定する検査システムにおいて、
前記流路を流れる液体を溜める液溜部と、
前記液溜部に溜まった前記液体を検知する液体検知手段と、
前記検出部から反応結果を検出する検出ユニットと、
前記液体検知手段を移動させる検知部駆動手段と、
前記検知部駆動手段の駆動を制御する検知部駆動制御手段と、
を有し、
前記検知部駆動制御手段は、
前記液体検知手段が前記検出部の下流に設けられた前記液溜部の前記液体を検知した後、前記検知部駆動手段を制御し、前記検出ユニットが前記検出部から反応結果を検出可能な位置に前記液体検知手段を移動させることを特徴とする検査システム。
【請求項２】
複数の前記液体検知手段が搭載された検知基板を有し、
前記検知部駆動手段は前記検知基板を移動させることにより複数の前記液体検知手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項３】
前記液溜部は、前記検知基板に搭載された複数の前記液体検知手段と同じ間隔で前記マイクロチップに複数配置されていることを特徴とする請求項２に記載の検査システム。
【請求項４】
前記液溜部は、前記液体検知手段の移動方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の検査システム。
【請求項５】
前記検査システムの各部を制御する制御手段と、
前記液体検知手段の検知出力に基づいて前記液体の有無を判定する充填判定手段と、を有し、
前記制御手段は、前記充填判定手段の判定に基づいて制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の検査システム。
【請求項６】
警告情報を表示する表示手段を有し、
前記制御手段は、前記充填判定手段の判定に基づいて前記表示手段に前記警告情報を表示させることを特徴とする請求項５に記載の検査システム。
【請求項１】
マイクロチップの流路を移動させた検体と試薬とを検出部に充填し、反応させた結果を測定する検査システムにおいて、
前記流路を流れる液体を溜める液溜部と、
前記液溜部に溜まった前記液体を検知する液体検知手段と、
前記検出部から反応結果を検出する検出ユニットと、
前記液体検知手段を移動させる検知部駆動手段と、
前記検知部駆動手段の駆動を制御する検知部駆動制御手段と、
を有し、
前記検知部駆動制御手段は、
前記液体検知手段が前記検出部の下流に設けられた前記液溜部の前記液体を検知した後、前記検知部駆動手段を制御し、前記検出ユニットが前記検出部から反応結果を検出可能な位置に前記液体検知手段を移動させることを特徴とする検査システム。
【請求項２】
複数の前記液体検知手段が搭載された検知基板を有し、
前記検知部駆動手段は前記検知基板を移動させることにより複数の前記液体検知手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項３】
前記液溜部は、前記検知基板に搭載された複数の前記液体検知手段と同じ間隔で前記マイクロチップに複数配置されていることを特徴とする請求項２に記載の検査システム。
【請求項４】
前記液溜部は、前記液体検知手段の移動方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の検査システム。
【請求項５】
前記検査システムの各部を制御する制御手段と、
前記液体検知手段の検知出力に基づいて前記液体の有無を判定する充填判定手段と、を有し、
前記制御手段は、前記充填判定手段の判定に基づいて制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の検査システム。
【請求項６】
警告情報を表示する表示手段を有し、
前記制御手段は、前記充填判定手段の判定に基づいて前記表示手段に前記警告情報を表示させることを特徴とする請求項５に記載の検査システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１２２０２１（Ｐ２００９−１２２０２１Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９７８０４（Ｐ２００７−２９７８０４）
【出願日】平成１９年１１月１６日（２００７．１１．１６）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１６日（２００７．１１．１６）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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