検査システム
【課題】簡単な構成でマイクロチップに備えられた１次元バーコードを読みとることができる小型の検査システムを提供する。
【解決手段】マイクロチップを載置可能な第１の位置と載置したマイクロチップから反応結果を測定可能な第２の位置とを移動可能に構成されたチップ搬送トレイと、マイクロチップに設けられた黒バーと白バーからなるバーコードと、チップ搬送トレイを移動させるチップ搬送トレイ駆動手段と、チップ搬送トレイ駆動手段がマイクロチップを載置したチップ搬送トレイを移動させる間に黒バーからの光または白バーからの光を順次受光し電気信号に変換するバーコード受光部と、を有することを特徴とする検査システム。
【解決手段】マイクロチップを載置可能な第１の位置と載置したマイクロチップから反応結果を測定可能な第２の位置とを移動可能に構成されたチップ搬送トレイと、マイクロチップに設けられた黒バーと白バーからなるバーコードと、チップ搬送トレイを移動させるチップ搬送トレイ駆動手段と、チップ搬送トレイ駆動手段がマイクロチップを載置したチップ搬送トレイを移動させる間に黒バーからの光または白バーからの光を順次受光し電気信号に変換するバーコード受光部と、を有す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、マイクロチップの内部の試薬や検査項目等の情報を検査装置に入力する必要があるが、手動で検査装置に情報を入力すると効率が悪く、間違いが生じやすい。そのため、マイクロチップを特定する情報をバーコード化しマイクロチップに取り付けておく方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１４９３７９号公報
【特許文献３】特表２００４−５１２５１４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、マイクロチップに取り付けられた１次元バーコードを検査時に読みとるためには、バーコードを読みとるための走査機構を検査装置の内部に設ける必要があり、機構が複雑になるため検査装置が大型化してしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な構成でマイクロチップに備えられた１次元バーコードを読みとることができる小型の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】
【０００７】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【０００８】
１．
マイクロチップから反応結果を測定する検査システムにおいて、
前記マイクロチップに設けられた黒バーと白バーからなるバーコードと、
前記マイクロチップを載置可能な第１の位置と載置した前記マイクロチップから反応結果を測定可能な第２の位置とを移動可能に構成されたチップ搬送トレイと、
前記チップ搬送トレイを移動させるチップ搬送トレイ駆動手段と、
前記チップ搬送トレイ駆動手段が前記マイクロチップを載置した前記チップ搬送トレイを移動させる間に前記黒バーからの光または前記白バーからの光を順次受光し電気信号に変換するバーコード受光部と、
を有することを特徴とする検査システム。
【０００９】
２．
前記チップ搬送トレイの移動方向に沿った一方の側面を摺動可能に支持する直線状のガイドと、
前記側面と反対側の側面から前記チップ搬送トレイを前記ガイドに押し当てる方向に付勢する付勢手段と、
を有することを特徴とする１に記載の検査システム。
【００１０】
３．
前記チップ搬送トレイの一部が通過したことを検知する検知手段と、
前記検知手段の検知した出力に基づいて通過時間を算出する通過時間算出手段と、
前記通過時間算出手段の算出した前記通過時間に基づいて、前記チップ搬送トレイ駆動手段の速度を制御するトレイ駆動制御部と、
を有することを特徴とする１または２に記載の検査システム。
【００１１】
４．
前記トレイ駆動制御部は、
前記通過時間を算出したときの移動方向と逆方向に前記チップ搬送トレイが移動するとき、前記通過時間に基づいて前記チップ搬送トレイ駆動手段の速度を制御す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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マイクロチップを載置したチップ搬送トレイが移動するときに１次元バーコードを読みとれるようにバーコード受光部を配置するので、簡単な構成でマイクロチップに備えられた１次元バーコードを読みとることができる小型の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】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の検査システムに用いられる検査装置８０の外観図である。
【００１５】
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。
【００１６】
マイクロチップ１をチップ搬送トレイ２に載置した後チップ搬送トレイ２を挿入口８３にローディングし、筐体８２の内部にセットするようになっている。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はトレイ蓋、９１は排出ボタンである。
【００１７】
図１（ａ）はチップ搬送トレイ２がマイクロチップ１を載置可能な位置に排出された状態の外観図、図１（ｂ）はチップ搬送トレイ２が検査可能な位置にローディングされた状態の外観図である。
【００１８】
検査担当者はマイクロチップ１をチップ搬送トレイ２に載置し、排出ボタン９１を押してチップ搬送トレイ２を図１（ａ）の矢印Ａの方向に移動させる。チップ搬送トレイ２が図１（ｂ）のように検査可能な位置まで移動すると、検査担当者は操作パネル８７を操作して検査を開始させる。
【００１９】
筐体８２の内部では、制御手段の指令により図１には図示せぬマイクロポンプユニット７５がマイクロチップ１に駆動液等の液体を注入し、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われる。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。
【００２０】
検査担当者は、検査終了後、排出ボタン９１を押してチップ搬送トレイ２を図１（ａ）のようにマイクロチップ１を取り出し可能な位置まで移動させる。検査担当者は、マイクロチップ１をチップ搬送トレイ２から取り出す。
【００２１】
図２は本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２に載置したマイクロチップ１とバーコード受光部１４０の一例の斜視図である。図３はバーコード２５の一例を説明するための平面図である。図２、図３を用いて説明する。なお、以下の説明は図２右下に示すＸ、Ｙ、Ｚの座標軸に基づいて説明する。
【００２２】
図２に示すように、マイクロチップ１のＺ軸正方向の表面にはバーコード２５が、接着により取り付けられている。
【００２３】
図３に示すように、バーコード２５は棒状の黒バー２６と白バー２７からなる１次元バーコードであり、黒バー２６と白バー２７と直交する矢印Ａの方向に黒バー２６と白バー２７の幅をそれぞれ読みとることにより符号化された情報を読みとることができる。図２に示すマイクロチップ１では、チップ搬送トレイ２の移動方向が黒バー２６および白バー２７と直交する方向になるようにバーコード２５が設けられている。
【００２４】
バーコード受光部１４０は黒バー２６または白バー２７からの光からの光をチップ搬送トレイ２が移動する間に順次受光し、電気信号に変換する。バーコード受光部１４０はフォトダイオードなどの光電変換素子と、バーコード２５からの光を集光する光学系などから構成されている。
【００２５】
図４は本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２を説明するための平面図である。
【００２６】
図４（ａ）に示す状態は、チップ搬送トレイ２が図１（ａ）のように検査装置８０から突き出した位置にありマイクロチップ１を載置可能である。図４（ｂ）は、チップ搬送トレイ２が図１（ａ）のように検査装置８０に収納され、マイクロチップ１から反応結果を測定可能な位置にある状態を示している。
【００２７】
チップ搬送トレイ２は、Ｙ軸方向に設けられた直線状のガイド５３に摺動可能に支持されている。モータ５０は、チップ搬送トレイを移動させる本発明のチップ搬送トレイ駆動手段であり、ベルトで連結されたピニオンギア５１を回転させて、ピニオンギア５１と噛み合うラック５４を移動させる。ラック５４はチップ搬送トレイ２の一部であり、モータ５０を回転させることによりチップ搬送トレイ２はＹ軸方向に移動する。
【００２８】
図４の５５で示す部分は、本発明の付勢手段でありチップ搬送トレイ２のガイド５３と反対側の側面からチップ搬送トレイ２をガイド５３に押し当てる方向に付勢している。
【００２９】
図５は５５で示す部分の拡大図である。付勢手段５５は、付勢バネ６１とローラ６０から成り、付勢バネ６１により矢印Ｆ方向にローラ６０を付勢し、チップ搬送トレイ２をガイド５３に押し当てている。
【００３０】
このように構成することにより、チップ搬送トレイ２が移動するときの横揺れを低減し、バーコード受光部１４０を用いて精度良くバーコード２５を読みとることができる。
【００３１】
図６は本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２の速度検出機構を説明するための側面図、図７は本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２の速度検出機構を説明するための正面図である。
【００３２】
バーコード受光部１４０の出力からバーコード２５の情報を正確に復号するためには、チップ搬送トレイ２が許容範囲内の速度で移動しなければならない。速度の変動が大きいとバーコード受光部１４０の出力から黒バー２６、白バー２７の幅を正確に測定できなくなりバーコード２５の情報を解読できなくなる。
【００３３】
本発明では、チップ搬送トレイ２に設けた遮光板３２が移動する時間を計測し、目標とする時間と比較して次にチップ搬送トレイ２を移動させるときの制御にフィードバックしている。以下、速度検出機構の詳細について説明する。
【００３４】
図６（ａ）は、チップ搬送トレイ２が、図１（ｂ）のように検査装置８０に収納されマイクロチップ１から反応結果を測定可能な位置にある状態を示している。フォトインタラプタ３１は、Ｘ軸方向に対向する位置に図示せぬ発光部と受光部を有している。チップ搬送トレイ２に設けられた遮光部３２は、図７に示すようにチップ搬送トレイ２が移動する間にフォトインタラプタ３１の発光部と受光部との間を通過し、光路を遮るように構成されている。フォトインタラプタ３１は本発明の検知手段である。
【００３５】
本実施形態では、フォトインタラプタ３１の光路が遮られていないときは、フォトインタラプタ３１の出力電圧は‘Ｈ’であり、発光部と受光部との光路が遮られると‘Ｌ’になるものとして説明する。
【００３６】
図６（ｂ）は、チップ搬送トレイ２がモータ５０により駆動され、矢印Ａと逆方向に移動中の状態を示している。図６（ｂ）に示すように遮光部３２はフォトインタラプタ３１の光路を遮るように通過するので、フォトインタラプタ３１の出力電圧は‘Ｌ’である。
【００３７】
図６（ｃ）は、図１（ａ）のようにチップ搬送トレイ２が検査装置８０から突き出してマイクロチップ１を載置可能な位置まで移動した状態である。このとき遮光部３２は図６（ｃ）に示すようにフォトインタラプタ３１の光路を遮らないので、フォトインタラプタ３１の出力電圧は‘Ｈ’である。
【００３８】
図６（ｄ）は、チップ搬送トレイ２が検査装置８０に収納された状態から、矢印Ａと逆方向に移動するときのフォトインタラプタ３１の出力の変化を示している。図中のｔ0は図６（ａ）の状態からチップ搬送トレイ２が移動を開始した時刻であり、フォトインタラプタ３１の出力は‘Ｈ’である。
【００３９】
時刻ｔ1では移動する遮光板３２がフォトインタラプタ３１の光路を遮り、フォトインタラプタ３１の出力は‘Ｌ’になる。ｔ1からｔ2の期間は図６（ｂ）のように遮光板３２がフォトインタラプタ３１の光路を遮っているのでフォトインタラプタ３１の出力は‘Ｌ’である。
【００４０】
時刻ｔ2では遮光板３２が図６（ｃ）のようにフォトインタラプタ３１の光路を遮らない位置まで移動し、フォトインタラプタ３１の出力は‘Ｈ’になる。ｔ3は、図１（ｃ）のようにチップ搬送トレイ２が検査装置８０から突き出したマイクロチップ１を載置可能な位置まで移動した時刻である。
【００４１】
このように、フォトインタラプタ３１の出力は遮光板３２がフォトインタラプタ３１の光路を遮っている間‘Ｌ’になる。遮光板３２のＹ軸方向の長さは予め所定の長さに設定されているので、フォトインタラプタ３１が‘Ｌ’になっている時間ＴRはこの区間をチップ搬送トレイ２が移動する平均速度に反比例する。本発明ではこのように簡単な構成で時間ＴRを求め、チップ搬送トレイ２の速度を制御している。
【００４２】
図８は、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。
【００４３】
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査装置８０の各部を集中制御する。
【００４４】
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。
【００４５】
チップ検知部９５はマイクロチップ１が規制部材に当接すると検知信号をＣＰＵ９８に送信する。ＣＰＵ９８は検知信号を受信すると、機構駆動部３２に指令し所定の手順でマイクロチップ１を下降または上昇させる。
【００４６】
ポンプ駆動部５００は各マイクロポンプの圧電素子を駆動する駆動部である。ポンプ駆動制御部４１２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４１２の指令を受けて、圧電素子を駆動する。
【００４７】
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。ＣＰＵ９８は、バーコード読み取り部４０９、光量算出部４１０、トレイ駆動制御部４１１、ポンプ駆動制御部４１２、通過時間算出部４１３を備えている。トレイ駆動制御部４１１は本発明のトレイ駆動制御手段、通過時間算出部４１３は本発明の通過時間算出手段である。
【００４８】
トレイ駆動制御部４１１は、モータ５０を所定の速度で回転させてチップ搬送トレイ２を移動させる。通過時間算出部４１２は、フォトインタラプタ３１の出力を監視し、遮光部３２がフォトインタラプタ３１を通過する時間を算出する。バーコード読み取り部４０９は、バーコード読み取り部４０９は、バーコード受光部１４０が出力する電気信号からバーコードを読み取り、バーコード情報を解読する。ポンプ駆動制御部４１２は、ポンプ駆動部５００を制御してマイクロチップ１の流路内の液体の移動を制御し、試薬と検体を反応させる。
【００４９】
温度調節ユニット１５２はマイクロチップ１の温度を調節する。発光部１６０は、マイクロチップ１の後に説明する検出部１１１に光を照射し、受光部１６１は検出部１１１から受光する。光量算出部４１０は受光部１６１の出力する電気信号から光量を算出し検査結果とする。機構駆動部３２は、温度調節ユニット１５２など各部機構を駆動し所定の位置に移動させる。
【００５０】
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。
【００５１】
図９は本発明の実施形態の検査システムにおけるチップ搬送トレイ２の速度制御の手順を説明するフローチャートである。
【００５２】
本実施形態では、図１（ｂ）のようにチップ搬送トレイ２が収納された状態から、図１（ａ）のようにマイクロチップ１を載置可能な位置までチップ搬送トレイ２を移動させる間に移動速度を計測し、逆方向に移動するときにフィードバックする例を説明する。また、トレイ駆動制御部４１１は、モータ５０を駆動するパルス幅を変調して速度制御するものとする。
【００５３】
Ｓ１００：チップ搬送トレイ２の駆動を開始する。
【００５４】
トレイ駆動制御部４１１は、モータ５０を駆動するパルス幅を設定し、モータ５０を回転させてチップ搬送トレイ２の駆動を開始する。本実施形態では、矢印Ａと逆方向に移動させる例を説明する。
【００５５】
Ｓ１０１：フォトインタラプタの出力が‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化するのを検知するステップである。
【００５６】
通過時間算出部４１３は、フォトインタラプタ３１の出力を監視し、‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化したか、否かを検知する。
【００５７】
‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化していない場合、（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。
【００５８】
‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化した場合、（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進む。
【００５９】
Ｓ１０２：タイマカウントを開始する。
【００６０】
通過時間算出部４１３は、ＣＰＵ９８の内部カウンタをスタートさせて遮光部３１が通過する時間を計測する。
【００６１】
Ｓ１０３：フォトインタラプタの出力が‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化するのを検知するステップである。
【００６２】
通過時間算出部４１３は、フォトインタラプタ３１の出力を監視し、‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化したか、否かを検知する。
【００６３】
‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化していない場合、（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻る。
【００６４】
‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化した場合、（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に進む。
【００６５】
Ｓ１０４：タイマカウントを停止する。
【００６６】
通過時間算出部４１３は、ＣＰＵ９８の内部カウンタを停止させる。
【００６７】
Ｓ１０５：通過時間ＴRを算出する。
【００６８】
通過時間算出部４１３は、内部カウンタの値から通過時間ＴRを算出する。
【００６９】
Ｓ１０６：目標時間Ｔｏ／通過時間ＴRを算出する。
【００７０】
通過時間算出部４１３は、目標時間Ｔｏと通過時間ＴRの比を算出する。
【００７１】
Ｓ１０７：トレイ駆動速度を補正する。
【００７２】
トレイ駆動制御部４１１は、前ステップで算出したＴｏ／ＴRから次回チップ搬送トレイ２を駆動するときのモータ５０の駆動条件を変更する。
【００７３】
例えば、Ｔｏ／ＴR＞１のときは通過時間ＴRが目標時間Ｔｏより短いので、チップ搬送トレイ２の移動速度を遅くするように制御する。本実施形態では、トレイ駆動制御部４１１はモータ５０を駆動するパルス幅の設定値を次回の逆方向への移動時に移動速度が遅くなるようＴｏ／ＴRに比例した割合で小さくする。
【００７４】
チップ搬送トレイ２の速度制御の手順は以上である。
【００７５】
このように次回の逆方向への移動時には、モータ５０を駆動するパルス幅の設定値が補正されているので、目標値に近い移動速度でチップ搬送トレイ２を移動させることができる。また、このことにより、バーコード読み取り部４０９はバーコード受光部１４０の出力から正確にバーコードを復号することができる。
【００７６】
次に、マイクロチップ１の一例について、図１０を用いて説明する。
【００７７】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）はマイクロチップ１の外観図である。図１０（ａ）において矢印は、筐体８２にマイクロチップ１を挿入する挿入方向であり、図１０（ａ）は挿入時にマイクロチップ１の下面となる面を図示している。図１０（ｂ）はマイクロチップ１の側面図である。
【００７８】
図１０（ａ）の検出部の窓１１１ａと検出部の流路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ており、ガラスや樹脂などの透明な部材で構成されている。１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅは内部の微細流路に連通する駆動液注入口であり、各駆動液注入口１１０から駆動液を注入し内部の試薬等を駆動する。２１３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る。
【００７９】
図１０（ｂ）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。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。
【００８０】
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。
【００８１】
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チック樹脂、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。
【００８２】
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場合は、少なくともこの部位の基板は光透過性の材料（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。本実施形態においては、検出部の窓１１１ａと、少なくとも検出部の流路１１１ｂを形成する溝形成基板は、光透過性の材料が用いられていて、検出部１１１を光が透過するようになっている。
【００８３】
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（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。ここでは、これらの微細流路および流路エレメントによってマイクロチップ１内で行われる特定の遺伝子の増幅およびその検出を行う処理の一例を図１０（ｃ）を用いて説明する。
【００８４】
図１０（ｃ）はマイクロチップ１内部の微細流路および流路エレメントの機能を説明するための説明図である。
【００８５】
微細流路には、例えば検体液を収容する検体収容部２２１、試薬類を収容する試薬収容部２２０などが設けられており、場所や時間を問わず迅速に検査ができるよう、試薬収容部２２０には必要とされる試薬類、洗浄液、変性処理液などがあらかじめ収容されている。図１０（ｃ）において、試薬収容部２２０、検体収容部２２１および流路エレメントは四角形で表し、その間の微細流路は実線と矢印で表す。
【００８６】
マイクロチップ１は、微細流路を形成した溝形成基板１０８と溝状の流路を覆う被覆基板１０９から構成されている。微細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。
【００８７】
少なくともマイクロチップ１の溝形成基板１０８には、上記の微細流路が形成されている。被覆基板１０９は、少なくとも溝形成基板の微細流路を密着して覆う必要があり、溝形成基板の全面を覆っていても良い。なお、マイクロチップ１の微細流路には、例えば、図示せぬ送液制御部、逆流防止部（逆止弁、能動弁など）などの送液を制御するための部位が設けられ、逆流を防止し、所定の手順で送液が行われるようになっている。
【００８８】
検体注入部２１３はマイクロチップ１に検体を注入するための注入部、駆動液注入口１１０はマイクロチップ１に駆動液を注入するための注入部である。マイクロチップ１による検査を行うに先立って、検査担当者は検体を検体注入部２１３から注射器などを用いて注入する。図１０（ｃ）に示すように、検体注入部２１３から注入された検体は、連通する微細流路を通って検体収容部２２１に収容される。
【００８９】
次に、駆動液注入口１１０ａから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って検体収容部２２１に収容されている検体を押し出し、増幅部２２２に検体を送り込む。
【００９０】
一方、駆動液注入口１１０ｂから注入された駆動液は、連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ａに収容されている試薬ａを押し出す。試薬収容部２２０ａから押し出された試薬ａは増幅部２２２に駆動液によって送り込まれる。このときの反応条件によっては、増幅部２２２の部分を所定の温度にする必要があり、後で説明するように筐体８２の内部で加熱または吸熱して所定の温度で反応させる。
【００９１】
所定の反応時間の後、さらに駆動液により増幅部２２２から送り出された反応後の検体を含む溶液は、検出部１１１に注入される。注入された溶液は検出部１１１の流路壁に担持されている反応物質と反応し流路壁に固定化する。
【００９２】
次に、駆動液注入口１１０ｃから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ｂに収容されている試薬を押し出し、微細流路から検出部１１１に注入する。
【００９３】
同様に、駆動液注入口１１０ｄから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ｃに収容されている試薬を押し出し、微細流路から検出部１１１に注入する。
【００９４】
最後に、駆動液注入口１１０ｅから駆動液を注入して、洗浄液収容部２２３から洗浄液を押しだし、検出部１１１に注入する。洗浄液によって検出部１１１内に残留している未反応の溶液４１を洗浄する。
【００９５】
洗浄後、検出部１１１の流路壁に吸着した反応物の濃度を光学的に測定することによって、増幅した遺伝子など被検出物を検出する。このように、駆動液注入口１１０から駆動液を順次注入することにより、マイクロチップ１の内部で所定の処理が行われる。
【００９６】
図１１は、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。検査装置８０は温度調節ユニット１５２、発光部１６０、受光部１６１、中間流路部１８０、マイクロポンプユニット７５、パッキン９０ａ、９０ｂ、チップ接続部８、駆動液タンク９１などから構成される。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要素には同番号を付し、説明を省略する。
【００９７】
図１１は、マイクロチップ１の下面をチップ接続部８に密着させ、駆動液注入口１１０とチップ接続部８の流路開口１８５とを連通している状態である。マイクロチップ１は、図１１には図示せぬチップ搬送トレイ２に載置されており、チップ搬送トレイ２の移動に伴って紙面左右方向に移動する。駆動液注入口１１０と流路開口１８５が連通可能な位置にチップ搬送トレイ２が移動すると、図１１には図示せぬ押圧板３が紙面下方向に下降し、マイクロチップ１の上面を押圧して駆動液注入口１１０と流路開口１８５を密着させる。また、温度調節ユニット１５２は、図１１には図示せぬ押圧板３に取り付けられており、押圧板３が下降するとマイクロチップ１の上面に密着する。
【００９８】
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の上面を所定の温度に調整するユニットである。
【００９９】
所定の位置にチップ搬送トレイ２によってマイクロチップ１が搬送されると、検知部９５はチップ搬送トレイ２を検知し、オンになる。
【０１００】
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とチップ接続部８を密着させたときに、チップ接続部８に設けられた対応する流路開口１８５とそれぞれ連通する位置に設けられている。中間流路部１８０は、中間流路１８２の溝を設けた透明な第１基板１８４と、第１基板１８４を覆う透明な第２基板１８３から構成され、中間流路１８２の一端は流路開口１８５と連通し、他端はパッキン９０ｂの流路開口１８６と連通している。中間流路１８２は流路開口１８６を介してマイクロポンプユニット７５の入出力口１４６と連通している。
【０１０１】
マイクロポンプユニット７５の吸込側には、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、マイクロポンプユニット７５の吐出側の端面に設けられた入出力口１４６は中間流路１８２を介してマイクロチップ１の駆動液注入口１１０と連通しているので、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。
【０１０２】
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１０に図示したマイクロチップ１を駆動する場合は、５つの駆動液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅに対応する５つのマイクロポンプＭＰが必要である。また、５つのマイクロポンプＭＰが５つの駆動液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅにそれぞれ連通するように対応する５つの流路開口１８６、中間流路１８２、流路開口１８５が必要である。
【０１０３】
マイクロチップ１の検出部１１１では、検体とマイクロチップ１内に貯蔵された試薬が反応して、例えば呈色、発光、蛍光、混濁などをおこす。図１０で説明したように、本実施形態の検査システムは検出部１１１でおこる試薬の反応結果を光学的に検出する。
【０１０４】
以上このように、本発明によれば、簡単な構成でマイクロチップに備えられた１次元バーコードを読みとることができる小型の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】
【０１０５】
【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るチップ搬送トレイ２に載置したマイクロチップ１とバーコード受光部１４０の一例の斜視図である。
【図３】バーコード２５の一例を説明するための平面図である。
【図４】チップ搬送トレイ２を説明するための平面図である。
【図５】５５で示す部分の拡大図である。
【図６】本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２の速度検出機構を説明するための側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２の速度検出機構を説明するための正面図である。
【図８】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９】本発明の実施形態の検査システムにおけるチップ搬送トレイ２の速度制御の手順を説明するフローチャートである。
【図１０】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１１】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。
【符号の説明】
【０１０６】
１ マイクロチップ
２ チップ搬送トレイ
２５ バーコード
２６ 黒バー
２７ 白バー
３１ フォトインタラプタ
３２ 遮光部
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
１４０ バーコード受光部
１５２ 温度調整ユニット
４０９ バーコード読み取り部
４１３ 通過時間算出部
【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、マイクロチップの内部の試薬や検査項目等の情報を検査装置に入力する必要があるが、手動で検査装置に情報を入力すると効率が悪く、間違いが生じやすい。そのため、マイクロチップを特定する情報をバーコード化しマイクロチップに取り付けておく方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１４９３７９号公報
【特許文献３】特表２００４−５１２５１４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、マイクロチップに取り付けられた１次元バーコードを検査時に読みとるためには、バーコードを読みとるための走査機構を検査装置の内部に設ける必要があり、機構が複雑になるため検査装置が大型化してしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な構成でマイクロチップに備えられた１次元バーコードを読みとることができる小型の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】
【０００７】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【０００８】
１．
マイクロチップから反応結果を測定する検査システムにおいて、
前記マイクロチップに設けられた黒バーと白バーからなるバーコードと、
前記マイクロチップを載置可能な第１の位置と載置した前記マイクロチップから反応結果を測定可能な第２の位置とを移動可能に構成されたチップ搬送トレイと、
前記チップ搬送トレイを移動させるチップ搬送トレイ駆動手段と、
前記チップ搬送トレイ駆動手段が前記マイクロチップを載置した前記チップ搬送トレイを移動させる間に前記黒バーからの光または前記白バーからの光を順次受光し電気信号に変換するバーコード受光部と、
を有することを特徴とする検査システム。
【０００９】
２．
前記チップ搬送トレイの移動方向に沿った一方の側面を摺動可能に支持する直線状のガイドと、
前記側面と反対側の側面から前記チップ搬送トレイを前記ガイドに押し当てる方向に付勢する付勢手段と、
を有することを特徴とする１に記載の検査システム。
【００１０】
３．
前記チップ搬送トレイの一部が通過したことを検知する検知手段と、
前記検知手段の検知した出力に基づいて通過時間を算出する通過時間算出手段と、
前記通過時間算出手段の算出した前記通過時間に基づいて、前記チップ搬送トレイ駆動手段の速度を制御するトレイ駆動制御部と、
を有することを特徴とする１または２に記載の検査システム。
【００１１】
４．
前記トレイ駆動制御部は、
前記通過時間を算出したときの移動方向と逆方向に前記チップ搬送トレイが移動するとき、前記通過時間に基づいて前記チップ搬送トレイ駆動手段の速度を制御す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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マイクロチップを載置したチップ搬送トレイが移動するときに１次元バーコードを読みとれるようにバーコード受光部を配置するので、簡単な構成でマイクロチップに備えられた１次元バーコードを読みとることができる小型の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】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の検査システムに用いられる検査装置８０の外観図である。
【００１５】
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。
【００１６】
マイクロチップ１をチップ搬送トレイ２に載置した後チップ搬送トレイ２を挿入口８３にローディングし、筐体８２の内部にセットするようになっている。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はトレイ蓋、９１は排出ボタンである。
【００１７】
図１（ａ）はチップ搬送トレイ２がマイクロチップ１を載置可能な位置に排出された状態の外観図、図１（ｂ）はチップ搬送トレイ２が検査可能な位置にローディングされた状態の外観図である。
【００１８】
検査担当者はマイクロチップ１をチップ搬送トレイ２に載置し、排出ボタン９１を押してチップ搬送トレイ２を図１（ａ）の矢印Ａの方向に移動させる。チップ搬送トレイ２が図１（ｂ）のように検査可能な位置まで移動すると、検査担当者は操作パネル８７を操作して検査を開始させる。
【００１９】
筐体８２の内部では、制御手段の指令により図１には図示せぬマイクロポンプユニット７５がマイクロチップ１に駆動液等の液体を注入し、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われる。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。
【００２０】
検査担当者は、検査終了後、排出ボタン９１を押してチップ搬送トレイ２を図１（ａ）のようにマイクロチップ１を取り出し可能な位置まで移動させる。検査担当者は、マイクロチップ１をチップ搬送トレイ２から取り出す。
【００２１】
図２は本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２に載置したマイクロチップ１とバーコード受光部１４０の一例の斜視図である。図３はバーコード２５の一例を説明するための平面図である。図２、図３を用いて説明する。なお、以下の説明は図２右下に示すＸ、Ｙ、Ｚの座標軸に基づいて説明する。
【００２２】
図２に示すように、マイクロチップ１のＺ軸正方向の表面にはバーコード２５が、接着により取り付けられている。
【００２３】
図３に示すように、バーコード２５は棒状の黒バー２６と白バー２７からなる１次元バーコードであり、黒バー２６と白バー２７と直交する矢印Ａの方向に黒バー２６と白バー２７の幅をそれぞれ読みとることにより符号化された情報を読みとることができる。図２に示すマイクロチップ１では、チップ搬送トレイ２の移動方向が黒バー２６および白バー２７と直交する方向になるようにバーコード２５が設けられている。
【００２４】
バーコード受光部１４０は黒バー２６または白バー２７からの光からの光をチップ搬送トレイ２が移動する間に順次受光し、電気信号に変換する。バーコード受光部１４０はフォトダイオードなどの光電変換素子と、バーコード２５からの光を集光する光学系などから構成されている。
【００２５】
図４は本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２を説明するための平面図である。
【００２６】
図４（ａ）に示す状態は、チップ搬送トレイ２が図１（ａ）のように検査装置８０から突き出した位置にありマイクロチップ１を載置可能である。図４（ｂ）は、チップ搬送トレイ２が図１（ａ）のように検査装置８０に収納され、マイクロチップ１から反応結果を測定可能な位置にある状態を示している。
【００２７】
チップ搬送トレイ２は、Ｙ軸方向に設けられた直線状のガイド５３に摺動可能に支持されている。モータ５０は、チップ搬送トレイを移動させる本発明のチップ搬送トレイ駆動手段であり、ベルトで連結されたピニオンギア５１を回転させて、ピニオンギア５１と噛み合うラック５４を移動させる。ラック５４はチップ搬送トレイ２の一部であり、モータ５０を回転させることによりチップ搬送トレイ２はＹ軸方向に移動する。
【００２８】
図４の５５で示す部分は、本発明の付勢手段でありチップ搬送トレイ２のガイド５３と反対側の側面からチップ搬送トレイ２をガイド５３に押し当てる方向に付勢している。
【００２９】
図５は５５で示す部分の拡大図である。付勢手段５５は、付勢バネ６１とローラ６０から成り、付勢バネ６１により矢印Ｆ方向にローラ６０を付勢し、チップ搬送トレイ２をガイド５３に押し当てている。
【００３０】
このように構成することにより、チップ搬送トレイ２が移動するときの横揺れを低減し、バーコード受光部１４０を用いて精度良くバーコード２５を読みとることができる。
【００３１】
図６は本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２の速度検出機構を説明するための側面図、図７は本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２の速度検出機構を説明するための正面図である。
【００３２】
バーコード受光部１４０の出力からバーコード２５の情報を正確に復号するためには、チップ搬送トレイ２が許容範囲内の速度で移動しなければならない。速度の変動が大きいとバーコード受光部１４０の出力から黒バー２６、白バー２７の幅を正確に測定できなくなりバーコード２５の情報を解読できなくなる。
【００３３】
本発明では、チップ搬送トレイ２に設けた遮光板３２が移動する時間を計測し、目標とする時間と比較して次にチップ搬送トレイ２を移動させるときの制御にフィードバックしている。以下、速度検出機構の詳細について説明する。
【００３４】
図６（ａ）は、チップ搬送トレイ２が、図１（ｂ）のように検査装置８０に収納されマイクロチップ１から反応結果を測定可能な位置にある状態を示している。フォトインタラプタ３１は、Ｘ軸方向に対向する位置に図示せぬ発光部と受光部を有している。チップ搬送トレイ２に設けられた遮光部３２は、図７に示すようにチップ搬送トレイ２が移動する間にフォトインタラプタ３１の発光部と受光部との間を通過し、光路を遮るように構成されている。フォトインタラプタ３１は本発明の検知手段である。
【００３５】
本実施形態では、フォトインタラプタ３１の光路が遮られていないときは、フォトインタラプタ３１の出力電圧は‘Ｈ’であり、発光部と受光部との光路が遮られると‘Ｌ’になるものとして説明する。
【００３６】
図６（ｂ）は、チップ搬送トレイ２がモータ５０により駆動され、矢印Ａと逆方向に移動中の状態を示している。図６（ｂ）に示すように遮光部３２はフォトインタラプタ３１の光路を遮るように通過するので、フォトインタラプタ３１の出力電圧は‘Ｌ’である。
【００３７】
図６（ｃ）は、図１（ａ）のようにチップ搬送トレイ２が検査装置８０から突き出してマイクロチップ１を載置可能な位置まで移動した状態である。このとき遮光部３２は図６（ｃ）に示すようにフォトインタラプタ３１の光路を遮らないので、フォトインタラプタ３１の出力電圧は‘Ｈ’である。
【００３８】
図６（ｄ）は、チップ搬送トレイ２が検査装置８０に収納された状態から、矢印Ａと逆方向に移動するときのフォトインタラプタ３１の出力の変化を示している。図中のｔ0は図６（ａ）の状態からチップ搬送トレイ２が移動を開始した時刻であり、フォトインタラプタ３１の出力は‘Ｈ’である。
【００３９】
時刻ｔ1では移動する遮光板３２がフォトインタラプタ３１の光路を遮り、フォトインタラプタ３１の出力は‘Ｌ’になる。ｔ1からｔ2の期間は図６（ｂ）のように遮光板３２がフォトインタラプタ３１の光路を遮っているのでフォトインタラプタ３１の出力は‘Ｌ’である。
【００４０】
時刻ｔ2では遮光板３２が図６（ｃ）のようにフォトインタラプタ３１の光路を遮らない位置まで移動し、フォトインタラプタ３１の出力は‘Ｈ’になる。ｔ3は、図１（ｃ）のようにチップ搬送トレイ２が検査装置８０から突き出したマイクロチップ１を載置可能な位置まで移動した時刻である。
【００４１】
このように、フォトインタラプタ３１の出力は遮光板３２がフォトインタラプタ３１の光路を遮っている間‘Ｌ’になる。遮光板３２のＹ軸方向の長さは予め所定の長さに設定されているので、フォトインタラプタ３１が‘Ｌ’になっている時間ＴRはこの区間をチップ搬送トレイ２が移動する平均速度に反比例する。本発明ではこのように簡単な構成で時間ＴRを求め、チップ搬送トレイ２の速度を制御している。
【００４２】
図８は、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。
【００４３】
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査装置８０の各部を集中制御する。
【００４４】
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。
【００４５】
チップ検知部９５はマイクロチップ１が規制部材に当接すると検知信号をＣＰＵ９８に送信する。ＣＰＵ９８は検知信号を受信すると、機構駆動部３２に指令し所定の手順でマイクロチップ１を下降または上昇させる。
【００４６】
ポンプ駆動部５００は各マイクロポンプの圧電素子を駆動する駆動部である。ポンプ駆動制御部４１２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４１２の指令を受けて、圧電素子を駆動する。
【００４７】
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。ＣＰＵ９８は、バーコード読み取り部４０９、光量算出部４１０、トレイ駆動制御部４１１、ポンプ駆動制御部４１２、通過時間算出部４１３を備えている。トレイ駆動制御部４１１は本発明のトレイ駆動制御手段、通過時間算出部４１３は本発明の通過時間算出手段である。
【００４８】
トレイ駆動制御部４１１は、モータ５０を所定の速度で回転させてチップ搬送トレイ２を移動させる。通過時間算出部４１２は、フォトインタラプタ３１の出力を監視し、遮光部３２がフォトインタラプタ３１を通過する時間を算出する。バーコード読み取り部４０９は、バーコード読み取り部４０９は、バーコード受光部１４０が出力する電気信号からバーコードを読み取り、バーコード情報を解読する。ポンプ駆動制御部４１２は、ポンプ駆動部５００を制御してマイクロチップ１の流路内の液体の移動を制御し、試薬と検体を反応させる。
【００４９】
温度調節ユニット１５２はマイクロチップ１の温度を調節する。発光部１６０は、マイクロチップ１の後に説明する検出部１１１に光を照射し、受光部１６１は検出部１１１から受光する。光量算出部４１０は受光部１６１の出力する電気信号から光量を算出し検査結果とする。機構駆動部３２は、温度調節ユニット１５２など各部機構を駆動し所定の位置に移動させる。
【００５０】
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。
【００５１】
図９は本発明の実施形態の検査システムにおけるチップ搬送トレイ２の速度制御の手順を説明するフローチャートである。
【００５２】
本実施形態では、図１（ｂ）のようにチップ搬送トレイ２が収納された状態から、図１（ａ）のようにマイクロチップ１を載置可能な位置までチップ搬送トレイ２を移動させる間に移動速度を計測し、逆方向に移動するときにフィードバックする例を説明する。また、トレイ駆動制御部４１１は、モータ５０を駆動するパルス幅を変調して速度制御するものとする。
【００５３】
Ｓ１００：チップ搬送トレイ２の駆動を開始する。
【００５４】
トレイ駆動制御部４１１は、モータ５０を駆動するパルス幅を設定し、モータ５０を回転させてチップ搬送トレイ２の駆動を開始する。本実施形態では、矢印Ａと逆方向に移動させる例を説明する。
【００５５】
Ｓ１０１：フォトインタラプタの出力が‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化するのを検知するステップである。
【００５６】
通過時間算出部４１３は、フォトインタラプタ３１の出力を監視し、‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化したか、否かを検知する。
【００５７】
‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化していない場合、（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。
【００５８】
‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化した場合、（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進む。
【００５９】
Ｓ１０２：タイマカウントを開始する。
【００６０】
通過時間算出部４１３は、ＣＰＵ９８の内部カウンタをスタートさせて遮光部３１が通過する時間を計測する。
【００６１】
Ｓ１０３：フォトインタラプタの出力が‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化するのを検知するステップである。
【００６２】
通過時間算出部４１３は、フォトインタラプタ３１の出力を監視し、‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化したか、否かを検知する。
【００６３】
‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化していない場合、（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻る。
【００６４】
‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化した場合、（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に進む。
【００６５】
Ｓ１０４：タイマカウントを停止する。
【００６６】
通過時間算出部４１３は、ＣＰＵ９８の内部カウンタを停止させる。
【００６７】
Ｓ１０５：通過時間ＴRを算出する。
【００６８】
通過時間算出部４１３は、内部カウンタの値から通過時間ＴRを算出する。
【００６９】
Ｓ１０６：目標時間Ｔｏ／通過時間ＴRを算出する。
【００７０】
通過時間算出部４１３は、目標時間Ｔｏと通過時間ＴRの比を算出する。
【００７１】
Ｓ１０７：トレイ駆動速度を補正する。
【００７２】
トレイ駆動制御部４１１は、前ステップで算出したＴｏ／ＴRから次回チップ搬送トレイ２を駆動するときのモータ５０の駆動条件を変更する。
【００７３】
例えば、Ｔｏ／ＴR＞１のときは通過時間ＴRが目標時間Ｔｏより短いので、チップ搬送トレイ２の移動速度を遅くするように制御する。本実施形態では、トレイ駆動制御部４１１はモータ５０を駆動するパルス幅の設定値を次回の逆方向への移動時に移動速度が遅くなるようＴｏ／ＴRに比例した割合で小さくする。
【００７４】
チップ搬送トレイ２の速度制御の手順は以上である。
【００７５】
このように次回の逆方向への移動時には、モータ５０を駆動するパルス幅の設定値が補正されているので、目標値に近い移動速度でチップ搬送トレイ２を移動させることができる。また、このことにより、バーコード読み取り部４０９はバーコード受光部１４０の出力から正確にバーコードを復号することができる。
【００７６】
次に、マイクロチップ１の一例について、図１０を用いて説明する。
【００７７】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）はマイクロチップ１の外観図である。図１０（ａ）において矢印は、筐体８２にマイクロチップ１を挿入する挿入方向であり、図１０（ａ）は挿入時にマイクロチップ１の下面となる面を図示している。図１０（ｂ）はマイクロチップ１の側面図である。
【００７８】
図１０（ａ）の検出部の窓１１１ａと検出部の流路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ており、ガラスや樹脂などの透明な部材で構成されている。１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅは内部の微細流路に連通する駆動液注入口であり、各駆動液注入口１１０から駆動液を注入し内部の試薬等を駆動する。２１３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る。
【００７９】
図１０（ｂ）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。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。
【００８０】
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。
【００８１】
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チック樹脂、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。
【００８２】
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場合は、少なくともこの部位の基板は光透過性の材料（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。本実施形態においては、検出部の窓１１１ａと、少なくとも検出部の流路１１１ｂを形成する溝形成基板は、光透過性の材料が用いられていて、検出部１１１を光が透過するようになっている。
【００８３】
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（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。ここでは、これらの微細流路および流路エレメントによってマイクロチップ１内で行われる特定の遺伝子の増幅およびその検出を行う処理の一例を図１０（ｃ）を用いて説明する。
【００８４】
図１０（ｃ）はマイクロチップ１内部の微細流路および流路エレメントの機能を説明するための説明図である。
【００８５】
微細流路には、例えば検体液を収容する検体収容部２２１、試薬類を収容する試薬収容部２２０などが設けられており、場所や時間を問わず迅速に検査ができるよう、試薬収容部２２０には必要とされる試薬類、洗浄液、変性処理液などがあらかじめ収容されている。図１０（ｃ）において、試薬収容部２２０、検体収容部２２１および流路エレメントは四角形で表し、その間の微細流路は実線と矢印で表す。
【００８６】
マイクロチップ１は、微細流路を形成した溝形成基板１０８と溝状の流路を覆う被覆基板１０９から構成されている。微細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。
【００８７】
少なくともマイクロチップ１の溝形成基板１０８には、上記の微細流路が形成されている。被覆基板１０９は、少なくとも溝形成基板の微細流路を密着して覆う必要があり、溝形成基板の全面を覆っていても良い。なお、マイクロチップ１の微細流路には、例えば、図示せぬ送液制御部、逆流防止部（逆止弁、能動弁など）などの送液を制御するための部位が設けられ、逆流を防止し、所定の手順で送液が行われるようになっている。
【００８８】
検体注入部２１３はマイクロチップ１に検体を注入するための注入部、駆動液注入口１１０はマイクロチップ１に駆動液を注入するための注入部である。マイクロチップ１による検査を行うに先立って、検査担当者は検体を検体注入部２１３から注射器などを用いて注入する。図１０（ｃ）に示すように、検体注入部２１３から注入された検体は、連通する微細流路を通って検体収容部２２１に収容される。
【００８９】
次に、駆動液注入口１１０ａから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って検体収容部２２１に収容されている検体を押し出し、増幅部２２２に検体を送り込む。
【００９０】
一方、駆動液注入口１１０ｂから注入された駆動液は、連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ａに収容されている試薬ａを押し出す。試薬収容部２２０ａから押し出された試薬ａは増幅部２２２に駆動液によって送り込まれる。このときの反応条件によっては、増幅部２２２の部分を所定の温度にする必要があり、後で説明するように筐体８２の内部で加熱または吸熱して所定の温度で反応させる。
【００９１】
所定の反応時間の後、さらに駆動液により増幅部２２２から送り出された反応後の検体を含む溶液は、検出部１１１に注入される。注入された溶液は検出部１１１の流路壁に担持されている反応物質と反応し流路壁に固定化する。
【００９２】
次に、駆動液注入口１１０ｃから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ｂに収容されている試薬を押し出し、微細流路から検出部１１１に注入する。
【００９３】
同様に、駆動液注入口１１０ｄから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ｃに収容されている試薬を押し出し、微細流路から検出部１１１に注入する。
【００９４】
最後に、駆動液注入口１１０ｅから駆動液を注入して、洗浄液収容部２２３から洗浄液を押しだし、検出部１１１に注入する。洗浄液によって検出部１１１内に残留している未反応の溶液４１を洗浄する。
【００９５】
洗浄後、検出部１１１の流路壁に吸着した反応物の濃度を光学的に測定することによって、増幅した遺伝子など被検出物を検出する。このように、駆動液注入口１１０から駆動液を順次注入することにより、マイクロチップ１の内部で所定の処理が行われる。
【００９６】
図１１は、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。検査装置８０は温度調節ユニット１５２、発光部１６０、受光部１６１、中間流路部１８０、マイクロポンプユニット７５、パッキン９０ａ、９０ｂ、チップ接続部８、駆動液タンク９１などから構成される。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要素には同番号を付し、説明を省略する。
【００９７】
図１１は、マイクロチップ１の下面をチップ接続部８に密着させ、駆動液注入口１１０とチップ接続部８の流路開口１８５とを連通している状態である。マイクロチップ１は、図１１には図示せぬチップ搬送トレイ２に載置されており、チップ搬送トレイ２の移動に伴って紙面左右方向に移動する。駆動液注入口１１０と流路開口１８５が連通可能な位置にチップ搬送トレイ２が移動すると、図１１には図示せぬ押圧板３が紙面下方向に下降し、マイクロチップ１の上面を押圧して駆動液注入口１１０と流路開口１８５を密着させる。また、温度調節ユニット１５２は、図１１には図示せぬ押圧板３に取り付けられており、押圧板３が下降するとマイクロチップ１の上面に密着する。
【００９８】
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の上面を所定の温度に調整するユニットである。
【００９９】
所定の位置にチップ搬送トレイ２によってマイクロチップ１が搬送されると、検知部９５はチップ搬送トレイ２を検知し、オンになる。
【０１００】
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とチップ接続部８を密着させたときに、チップ接続部８に設けられた対応する流路開口１８５とそれぞれ連通する位置に設けられている。中間流路部１８０は、中間流路１８２の溝を設けた透明な第１基板１８４と、第１基板１８４を覆う透明な第２基板１８３から構成され、中間流路１８２の一端は流路開口１８５と連通し、他端はパッキン９０ｂの流路開口１８６と連通している。中間流路１８２は流路開口１８６を介してマイクロポンプユニット７５の入出力口１４６と連通している。
【０１０１】
マイクロポンプユニット７５の吸込側には、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、マイクロポンプユニット７５の吐出側の端面に設けられた入出力口１４６は中間流路１８２を介してマイクロチップ１の駆動液注入口１１０と連通しているので、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。
【０１０２】
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１０に図示したマイクロチップ１を駆動する場合は、５つの駆動液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅに対応する５つのマイクロポンプＭＰが必要である。また、５つのマイクロポンプＭＰが５つの駆動液注入口１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅにそれぞれ連通するように対応する５つの流路開口１８６、中間流路１８２、流路開口１８５が必要である。
【０１０３】
マイクロチップ１の検出部１１１では、検体とマイクロチップ１内に貯蔵された試薬が反応して、例えば呈色、発光、蛍光、混濁などをおこす。図１０で説明したように、本実施形態の検査システムは検出部１１１でおこる試薬の反応結果を光学的に検出する。
【０１０４】
以上このように、本発明によれば、簡単な構成でマイクロチップに備えられた１次元バーコードを読みとることができる小型の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】
【０１０５】
【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るチップ搬送トレイ２に載置したマイクロチップ１とバーコード受光部１４０の一例の斜視図である。
【図３】バーコード２５の一例を説明するための平面図である。
【図４】チップ搬送トレイ２を説明するための平面図である。
【図５】５５で示す部分の拡大図である。
【図６】本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２の速度検出機構を説明するための側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るチップ搬送トレイ２の速度検出機構を説明するための正面図である。
【図８】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９】本発明の実施形態の検査システムにおけるチップ搬送トレイ２の速度制御の手順を説明するフローチャートである。
【図１０】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１１】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。
【符号の説明】
【０１０６】
１ マイクロチップ
２ チップ搬送トレイ
２５ バーコード
２６ 黒バー
２７ 白バー
３１ フォトインタラプタ
３２ 遮光部
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
１４０ バーコード受光部
１５２ 温度調整ユニット
４０９ バーコード読み取り部
４１３ 通過時間算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチップから反応結果を測定する検査システムにおいて、
前記マイクロチップに設けられた黒バーと白バーからなるバーコードと、
前記マイクロチップを載置可能な第１の位置と載置した前記マイクロチップから反応結果を測定可能な第２の位置とを移動可能に構成されたチップ搬送トレイと、
前記チップ搬送トレイを移動させるチップ搬送トレイ駆動手段と、
前記チップ搬送トレイ駆動手段が前記マイクロチップを載置した前記チップ搬送トレイを移動させる間に前記黒バーからの光または前記白バーからの光を順次受光し電気信号に変換するバーコード受光部と、
を有することを特徴とする検査システム。
【請求項２】
前記チップ搬送トレイの移動方向に沿った一方の側面を摺動可能に支持する直線状のガイドと、
前記側面と反対側の側面から前記チップ搬送トレイを前記ガイドに押し当てる方向に付勢する付勢手段と、
を有す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】
前記チップ搬送トレイの一部が通過したことを検知する検知手段と、
前記検知手段の検知した出力に基づいて通過時間を算出する通過時間算出手段と、
前記通過時間算出手段の算出した前記通過時間に基づいて、前記チップ搬送トレイ駆動手段の速度を制御するトレイ駆動制御部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の検査システム。
【請求項４】
前記トレイ駆動制御部は、
前記通過時間を算出したときの移動方向と逆方向に前記チップ搬送トレイが移動するとき、前記通過時間に基づいて前記チップ搬送トレイ駆動手段の速度を制御す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１】
マイクロチップから反応結果を測定する検査システムにおいて、
前記マイクロチップに設けられた黒バーと白バーからなるバーコードと、
前記マイクロチップを載置可能な第１の位置と載置した前記マイクロチップから反応結果を測定可能な第２の位置とを移動可能に構成されたチップ搬送トレイと、
前記チップ搬送トレイを移動させるチップ搬送トレイ駆動手段と、
前記チップ搬送トレイ駆動手段が前記マイクロチップを載置した前記チップ搬送トレイを移動させる間に前記黒バーからの光または前記白バーからの光を順次受光し電気信号に変換するバーコード受光部と、
を有することを特徴とする検査システム。
【請求項２】
前記チップ搬送トレイの移動方向に沿った一方の側面を摺動可能に支持する直線状のガイドと、
前記側面と反対側の側面から前記チップ搬送トレイを前記ガイドに押し当てる方向に付勢する付勢手段と、
を有す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】
前記チップ搬送トレイの一部が通過したことを検知する検知手段と、
前記検知手段の検知した出力に基づいて通過時間を算出する通過時間算出手段と、
前記通過時間算出手段の算出した前記通過時間に基づいて、前記チップ搬送トレイ駆動手段の速度を制御するトレイ駆動制御部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の検査システム。
【請求項４】
前記トレイ駆動制御部は、
前記通過時間を算出したときの移動方向と逆方向に前記チップ搬送トレイが移動するとき、前記通過時間に基づいて前記チップ搬送トレイ駆動手段の速度を制御す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。
【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２００９−２２９２６４（Ｐ２００９−２２９２６４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７５５０５（Ｐ２００８−７５５０５）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【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１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【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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