JP2009209094A - Microchip for protein extraction, protein extraction apparatus, protein measurement apparatus, protein extraction method using them, and air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特定のタンパク質を含む検体からタンパク質を抽出し、高濃度のタンパク質溶液を生成し、生成したタンパク質溶液と検体との分離を行うタンパク質抽出装置、ならびにこれらを用いたタンパク質抽出方法及び空気調整機に関する。 The present invention relates to a protein extraction apparatus that extracts a protein from a specimen containing a specific protein, generates a high-concentration protein solution, and separates the generated protein solution from the specimen, and a protein extraction method and air using the same. It relates to the adjusting machine.
抗原抗体反応を用いた免疫分析法は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等において有用な分析・計測方法として知られているが、従来の免疫分析法は、操作が煩雑であり、分析に長時間を要するという課題を有している。 Immunoassay using antigen-antibody reaction is known as a useful analysis / measurement method in the medical field, biochemistry field, measurement field such as allergen, etc., but conventional immunoassay is complicated in operation. The problem is that analysis requires a long time.
近年、空気環境中の有害物質や人類の健康状態を、チップ上で計測しようとする試みが行われている。これらの技術は、μ−TAS(micro total analysis systems)、MEMS(micro electro mechanical systems)等と称され、特に生体内に含まれる分子の特異的反応を用いて、測定対象物の分析を行うバイオセンサチップが注目を集めている。なかでも、マクロ系での前処理を行うことなく、チップ上でタンパク質の抽出、分離、認識、検出といった全ての分析操作を行う、所謂Lab−on−a−chip技術に対する期待が高まっている。 In recent years, attempts have been made to measure harmful substances in the air environment and the health of human beings on a chip. These techniques are referred to as μ-TAS (micro total analysis systems), MEMS (micro electro mechanical systems), etc., and in particular, biotechnology for analyzing a measurement object using a specific reaction of molecules contained in a living body. Sensor chips are attracting attention. In particular, there is an increasing expectation for a so-called Lab-on-a-chip technique that performs all analysis operations such as protein extraction, separation, recognition, and detection on a chip without performing pre-processing in a macro system.
大気中の花粉、ダニ、カビ、揮発性有機化合物などの浮遊微小物質や化学物質によるアレルギー症状に多くの人が悩まされている。そこで、アレルギーの原因となるアレルゲン等のタンパク質の量を測定するため、上記μTASやMEMSの技術を適用したマイクロ流路デバイスの開発が盛んである。マイクロ流路デバイスとは、微細な流路であるマイクロチャンネル(主に、直径数μmから数百μmの流路)に液体または気体などの流体を通し、分離、化学反応または分析・測定などを行うシステムである。 Many people suffer from allergic symptoms caused by airborne pollutants, mites, fungi, volatile organic compounds, and other airborne micro- and chemical substances. Therefore, in order to measure the amount of allergen and other proteins that cause allergies, development of microchannel devices to which the above-described μTAS and MEMS technologies are applied is extensive. A microchannel device is a microchannel (mainly a channel with a diameter of several μm to several hundreds of μm) that passes through a fluid such as a liquid or gas, and performs separation, chemical reaction or analysis / measurement. It is a system to do.
マイクロ流路デバイスは、構造が微細であるため、試料を搬送するための流体を多量に必要とはせず、試料も少量で分析・測定が可能である。さらに、分析測定装置自体の小型化及び分析測定時間の高速化も図れるという利点も有する。 Since the microchannel device has a fine structure, it does not require a large amount of fluid for transporting the sample and can be analyzed and measured with a small amount of sample. Furthermore, there is an advantage that the analytical measurement apparatus itself can be downsized and the analytical measurement time can be increased.
しかしながら、マイクロ流路デバイスは、試料中の対象物質の濃度が低すぎる場合には、限界が生じる。免疫分析法のために検体からタンパク質の抽出を行う際には、多量の抽出用溶液を用いるため、抽出液のタンパク質濃度が低いものしか得られない。このため、この抽出液をマイクロ流路デバイスに注入し、被検液中のタンパク質の量を測定する場合、タンパク質濃度が低すぎるために正確な測定ができないという弊害も発生していた。 However, the microchannel device has a limit when the concentration of the target substance in the sample is too low. When a protein is extracted from a specimen for immunoassay, a large amount of extraction solution is used, so that only a protein having a low protein concentration can be obtained. For this reason, when this extract was injected into the microchannel device and the amount of protein in the test solution was measured, the protein concentration was too low, resulting in a problem that accurate measurement could not be performed.
マイクロ流路デバイスは、マイクロ流路を有するデバイスであれば、その形状は限定されない。マイクロ流路デバイスとして、例えば、マイクロチップ、キャピラリー、チューブがある。 The shape of the microchannel device is not limited as long as the device has a microchannel. Examples of the microchannel device include a microchip, a capillary, and a tube.
基板上にマイクロオーダーの流路を形成したマイクロ流路デバイスを免疫分析に応用する技術が、特許文献1に提案されている。特許文献1には、マイクロチャンネル反応槽部と、前記固体微粒子の径よりも小さい縦断面積を有するマイクロチャンネル分離部と、抗原及び標識抗体を別々に前記反応槽部へと導く導入部もしくはマイクロチャンネル流入部とを有しているマイクロ流路デバイスが開示されている。しかし、特許文献1には、マイクロ流路デバイスを使って、タンパク質を抽出することについては記載がない。また、特許文献1では、検出に熱レンズを使っているが、この場合は装置が大型化してしまう。 Patent Document 1 proposes a technique for applying a micro-channel device in which micro-order channels are formed on a substrate to immunoassay. Patent Document 1 discloses a microchannel reaction tank section, a microchannel separation section having a longitudinal cross-sectional area smaller than the diameter of the solid microparticles, and an introduction section or microchannel that separately introduces an antigen and a labeled antibody to the reaction tank section. A microchannel device having an inflow portion is disclosed. However, Patent Document 1 does not describe extracting a protein using a microchannel device. In Patent Document 1, a thermal lens is used for detection. In this case, the apparatus becomes large.
他方、熱レンズ方式に代えて、電気化学的検出方法を用いる技術が、特許文献2に提案されている。特許文献2の技術は、マイクロ流路デバイスを一体に構成するマイクロ流路デバイスとその製作法を示し、接合技術が不要で、樹脂の光吸収や蛍光によって測定に制約を受けないマイクロ流路デバイスに関するものである。 On the other hand, Patent Document 2 proposes a technique using an electrochemical detection method instead of the thermal lens method. The technology of Patent Document 2 shows a micro-channel device that integrally constitutes a micro-channel device and a method for manufacturing the micro-channel device, does not require a joining technique, and is not restricted by measurement due to light absorption or fluorescence of a resin. It is about.
マイクロ流路デバイスの形態としては、一般に反応部(実際に反応・分析等を行う部分)をマイクロチップの形とし、それにチューブを接続し、外部ポンプで作動させる形態が使われる。この形態であれば、マイクロチップ部分を交換するだけで目的とする作業の切換が簡便にできるという利点がある。 As a form of the micro-channel device, generally, a form in which a reaction part (a part that actually performs reaction / analysis and the like) is in the form of a microchip, a tube is connected thereto, and an external pump is used is used. This form has the advantage that the intended work can be easily switched by simply replacing the microchip portion.
一方、免疫分析を行うためには、対象となる抗原または抗体を含む検体を効率よく採取する必要がある。従来技術では、花粉採取の検出方法は、表面にワセリンを薄く均一に塗ったスライドガラス上やドラムに巻きつけた粘着テープ上に花粉を捕集するものであった。さらに、捕集した花粉を緩衝液に入れて花粉から抗原を抽出した後、遠心分離により花粉を分離して、抗原を含む検体として、緩衝液(上澄み液)を取り出して分析試料としていた。 On the other hand, in order to perform immunoassay, it is necessary to efficiently collect a specimen containing a target antigen or antibody. In the prior art, the method for detecting pollen collection is to collect pollen on a slide glass with petrolatum thinly and evenly applied on the surface or on an adhesive tape wound around a drum. Furthermore, after the collected pollen was put into a buffer solution and an antigen was extracted from the pollen, the pollen was separated by centrifugation, and a buffer solution (supernatant) was taken out as a specimen containing the antigen and used as an analysis sample.
花粉の採取・分析についての発明も提案されている。自動花粉捕集装置に関する技術が、特許文献3に提案されている。また、捕集した花粉からアレルゲンを抽出する技術が、特許文献4または5に提案されている。
上記した従来技術にかかる測定方法においては、検体からタンパク質の抽出を行う際に多量(10〜1000ml程度)の抽出用溶液を用いるため、抽出液のタンパク質濃度が低くなる。このため、この抽出液を被検液(通常1〜500μlを使用)としてマイクロ流路デバイスに注入し被検液中のタンパク質の量を測定する場合、タンパク質濃度が低すぎるために正確な測定ができない場合がある。 In the measurement method according to the conventional technique described above, a large amount (about 10 to 1000 ml) of the extraction solution is used when extracting the protein from the specimen, so that the protein concentration of the extract is lowered. For this reason, when this extract is injected into a microchannel device as a test liquid (usually 1 to 500 μl) and the amount of protein in the test liquid is measured, the protein concentration is too low, so accurate measurement is possible. There are cases where it is not possible.
この問題を解決するため、抽出されるタンパク質の絶対量を増やすために多量のタンパク質抽出液をマイクロ流路デバイスに注入する方法も考えられる。しかし、マイクロ流路デバイスは通常、流速を6μl/分程度にして使用されるので、マイクロ流路に10〜1000ml程度のタンパク質抽出液を流そうとすると、流し終わるまでに、約30〜2800時間かかることになる。よって、この方法は実用的ではない。 In order to solve this problem, a method of injecting a large amount of protein extract into the microchannel device in order to increase the absolute amount of protein to be extracted is also conceivable. However, a microchannel device is usually used at a flow rate of about 6 μl / min. Therefore, if a protein extract of about 10 to 1000 ml is allowed to flow through the microchannel, it will take about 30 to 2800 hours to finish flowing. It will take. Therefore, this method is not practical.
それゆえ、低濃度のタンパク質抽出液を、簡便かつ短時間に濃縮する技術が必要とされている。 Therefore, there is a need for a technique for concentrating a low concentration protein extract easily and in a short time.
また、従来技術においては、空気中に浮遊するアレルゲンを含む物質(例えば花粉)をスライドガラス又は粘着テープ表面に付着させる方法により検体を採集し、しかる後にこれを抽出用溶液に入れてタンパク質を抽出するという操作を行っているが、この方法ではタンパク質の測定を行うまでに多くの時間を要する。このため、簡便かつ迅速な測定を行うためには、これらの一連の工程を自動化する必要があるが、未だこれらの工程を自動化したタンパク質測定装置は提供されていない。 In the prior art, a sample is collected by a method in which a substance containing allergen floating in the air (for example, pollen) is attached to the surface of a glass slide or an adhesive tape, and then put into an extraction solution to extract proteins. However, this method requires a long time to measure the protein. For this reason, in order to perform simple and quick measurement, it is necessary to automate a series of these steps, but no protein measuring apparatus that automates these steps has yet been provided.
それゆえ、検体の採取から抗原タンパク質の抽出、測定までを自動的に行うことのできる装置の開発が望まれている。 Therefore, it is desired to develop an apparatus capable of automatically performing from sample collection to antigen protein extraction and measurement.
本発明は、検体の採取から抗原タンパク質の抽出、測定までのこれらの一連の工程を自動的に行うことのできる、タンパク質抽出用マイクロチップ、タンパク質抽出装置及びタンパク質測定装置、これらを用いた空気調整機を提供することを目的とする。 The present invention is a protein extraction microchip, a protein extraction apparatus, a protein measurement apparatus, and an air conditioner that can automatically perform a series of steps from sample collection to antigen protein extraction and measurement. The purpose is to provide a machine.
上記課題を解決するための第1の発明は、検体から目的成分を抽出する抽出槽部と、前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの注入用流路と、前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの排出用流路とを備える抽出用マイクロチップである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an extraction tank section for extracting a target component from a specimen, at least one injection channel connected to the extraction tank section, and the extraction tank section. In addition, the microchip for extraction includes at least one discharge channel.
本発明にかかる抽出用マイクロチップの1つの態様は、前記抽出槽部内の注入用流路と排出用流路との間に、チップ平面視形状が湾曲形状の堰き止め部が設けられていることを特徴とする。 One aspect of the extraction microchip according to the present invention is that a damming portion having a curved chip plan view shape is provided between the injection channel and the discharge channel in the extraction tank unit. It is characterized by.
上記構造であれば、検体からの目的成分であるタンパク質の抽出と、検体と抽出されたタンパク質の分離を、マイクロチップ内で行うことが可能となる。また、少量の抽出用液でタンパク質の抽出を行うことが可能となるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となる。また、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。 If it is the said structure, it will become possible to perform extraction of the protein which is the target component from a test substance, and isolation | separation of a test substance and the extracted protein within a microchip. Moreover, since protein extraction can be performed with a small amount of extraction liquid, a high-concentration protein extraction liquid can be generated, and a complicated concentration step conventionally required is not required. Further, by using this high-concentration protein extract as a test solution for protein detection, it becomes possible to measure the amount of protein with high accuracy.
上記の態様のマイクロチップにおいて、堰き止め部は、チップの平面視形状が湾曲形状を有している。ここで、チップ平面視形状とは、抽出用マイクロチップを平面に載置し、上から透視した場合の形状をいう。この構成によれば、堰き止め面積を増やすことができ、堰き止めの効果を上げるとともに、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。上記の湾曲形状は、様々なものが設計できるが、排出用流路側に凸であることが好ましい。 In the microchip of the above aspect, the damming portion has a curved shape in plan view of the chip. Here, the chip plan view shape means a shape when the extraction microchip is placed on a plane and seen through from above. According to this configuration, it is possible to increase the damming area, increase the damming effect, and suppress a decrease in the liquid feeding speed due to the specimen clogging the damming part. Although various curved shapes can be designed, it is preferable that the curved shape is convex toward the discharge channel.
上記の態様のマイクロチップにおいて、抽出槽部のチップ平面視形状は、円形状または楕円形状であることが、チップ内での検体の円滑な移動に優れるため好ましい。 In the microchip of the above aspect, the shape of the extraction tank portion in a plan view of the chip is preferably a circular shape or an elliptical shape because excellent movement of the specimen within the chip is excellent.
上記の態様のマイクロチップにおいて、上記第1の発明において、堰き止め部は、スリット構造を有する構成とすることができる。この構成によれば、抽出槽部と堰き止め部の深さを同じにすることが可能になり、マイクロチップの製造が容易となる。 In the microchip of the above aspect, in the first invention, the damming portion may have a slit structure. According to this configuration, it becomes possible to make the depth of the extraction tank part and the damming part the same, and the manufacture of the microchip becomes easy.
本発明にかかる抽出用マイクロチップの別の態様は、前記堰き止め部が、前記抽出槽部の流出入方向と垂直方向にある両端面をつなぐ形状で設けられ、両端面近傍のスリット幅が中央領域におけるスリット幅よりも広くなっていることを特徴とする。この構成によれば、検体が中央部に集中することが防止され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができ、検体中からタンパク質の抽出及び、抽出後の検体の回収を効率良く行うことができる。 Another aspect of the microchip for extraction according to the present invention is such that the damming portion is provided in a shape connecting both end faces in a direction perpendicular to the inflow / outflow direction of the extraction tank section, and the slit width in the vicinity of both end faces is the center. It is characterized by being wider than the slit width in the region. According to this configuration, it is possible to prevent the sample from concentrating on the central portion, and to suppress a decrease in the liquid feeding speed due to the sample being clogged with the damming portion. The specimen can be collected efficiently.
本発明にかかる抽出用マイクロチップの別の態様は、前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が流れ方向に向かって少なくとも2列設けられていることを特徴とする。この構成によれば、堰き止め面積を増やすことができ、堰き止めの効果を上げることができる。また前後のスリット幅を変えることで、検体の大きさによって、検体を分離することができ、凝集が起こりにくくする効果を有する。
In another aspect of the extraction microchip according to the present invention, at least two rows of damming portions having a slit structure are provided between the injection flow channel and the discharge flow channel in the extraction tank. It is characterized by being. According to this configuration, the damming area can be increased, and the damming effect can be increased. Further, by changing the slit width at the front and rear, the specimen can be separated depending on the size of the specimen, and there is an effect of making aggregation less likely to occur.
本発明の抽出用マイクロチップのさらなる別の態様は、前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が複数配置され、当該複数の堰き止め部は流れ方向に向かって多段階的に配置されていることを特徴とする。この構成によれば、堰き止め面積を増やすことができ、堰き止めの効果を上げることができる。また、検体の滞留を複数箇所で行わせるので、凝集が生じにくい効果がある。 According to still another aspect of the extraction microchip of the present invention, a plurality of damming portions having a slit structure are disposed between the injection channel and the discharge channel in the extraction tank, The parts are arranged in a multistage manner in the flow direction. According to this configuration, the damming area can be increased, and the damming effect can be increased. In addition, since the specimen is retained at a plurality of locations, there is an effect that aggregation is unlikely to occur.
本発明の抽出用マイクロチップのさらなる別の態様は、抽出槽部が少なくとも2本の排出用流路に接続され、それぞれの排出用流路と注入用流路との間に堰き止め部が設けられていることを特徴とする。 According to still another aspect of the extraction microchip of the present invention, the extraction tank is connected to at least two discharge channels, and a damming portion is provided between each discharge channel and the injection channel. It is characterized by being.
上記構成であれば、排出用流路を2本以上設け、それぞれの排出用流路に堰き止め部を設けることにより、検体が各堰き止め部に分散され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。また、1本の流路が詰まった場合でも、それ以外の排出流路があることにより、送液を継続することが可能である。さらに、検体が分散されることにより、検体中からタンパク質の抽出及び、抽出後の検体の回収を効率良く行うことができる。 If it is the said structure, by providing two or more discharge flow paths, and providing a damming part in each discharge flow path, a sample will be disperse | distributed to each damming part and a sample will be clogged by a damming part. It is possible to suppress a decrease in the liquid feeding speed. In addition, even when one flow path is clogged, it is possible to continue liquid feeding because there are other discharge flow paths. Furthermore, by dispersing the specimen, protein extraction from the specimen and collection of the specimen after extraction can be performed efficiently.
上記の各態様の抽出用マイクロチップにおいて、マイクロチップ内の抽出槽部の容積が5〜50μlである構成とすることができる。この構成によれば、少量の抽出用液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。 In the microchip for extraction of each aspect described above, the volume of the extraction tank in the microchip can be 5 to 50 μl. According to this configuration, since protein is extracted in a small amount of extraction liquid, a high concentration protein solution can be obtained.
本発明のマイクロチップは花粉等のタンパク質抽出工程に適したものであるが、タンパク質以外の成分(例えば、アミノ酸または核酸など)の抽出のために用いることも可能である。さらに、堰き止め部に固体を滞留させ、そこへ流体を流しこむような工程なら抽出工程以外にも応用可能である。他の工程の例としては、中の固体を完全に流入液体に溶解させるような工程または反応工程などが挙げられる。 The microchip of the present invention is suitable for protein extraction processes such as pollen, but can also be used for extraction of components other than proteins (for example, amino acids or nucleic acids). Furthermore, any process other than the extraction process can be applied as long as the solid is retained in the damming portion and the fluid is allowed to flow there. Examples of other processes include a process or a reaction process in which the solid inside is completely dissolved in the inflowing liquid.
上記課題を解決するための第2の発明は、上記の本発明にかかる抽出用マイクロチップと、抽出用マイクロチップの抽出槽部に検体及び抽出用液を送液する送液機構部とを有し、その送液機構部が、検体と抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプとを少なくともを備えるタンパク質抽出装置である。 A second invention for solving the above-described problems includes the extraction microchip according to the present invention, and a liquid feeding mechanism section for feeding the specimen and the extraction liquid to the extraction tank section of the extraction microchip. The liquid feeding mechanism part feeds the sample liquid storage container for storing the specimen and the extraction liquid, and the specimen and the extraction liquid from the sample liquid storage container to the extraction tank part in the extraction microchip. A protein extraction apparatus comprising at least a liquid feed pump.
本発明によれば、少量の抽出用液中にタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となる。そのため、装置の小型化が可能となり、自動化が容易になる。また、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。 According to the present invention, since protein is extracted in a small amount of extraction liquid, a high-concentration protein extract can be generated, and a complicated concentration step that has been conventionally required is unnecessary. Therefore, the apparatus can be miniaturized and automation is facilitated. Further, by using this high-concentration protein extract as a test solution for protein detection, it becomes possible to measure the amount of protein with high accuracy.
上記の本発明のタンパク質抽出装置において、抽出用液の送液量が、5〜100μlである構成とすることができる。この構成によれば、少量の抽出用液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。 In the above-described protein extraction apparatus of the present invention, the extraction liquid can be sent in an amount of 5 to 100 μl. According to this configuration, since protein is extracted in a small amount of extraction liquid, a high concentration protein solution can be obtained.
上記の本発明のタンパク質抽出装置において、マイクロチップに抽出槽部を振動させる手段を設ける構成とすることができる。振動により、マイクロチップ中での攪拌効果が発生し、検体中からタンパク質が抽出され易くなり、抽出効率を上げることが可能である。 In the above-described protein extraction apparatus of the present invention, the microchip can be provided with means for vibrating the extraction tank section. Due to the vibration, a stirring effect is generated in the microchip, so that the protein is easily extracted from the specimen, and the extraction efficiency can be increased.
上記の振動装置としては、超音波発生装置が好ましい。これにより、超音波による微細振動により、検体からのタンパク質の抽出効率を一層上げることができる。 As the vibration device, an ultrasonic generator is preferable. Thereby, the extraction efficiency of the protein from the specimen can be further increased by the fine vibration by the ultrasonic wave.
上記の本発明のタンパク質抽出装置において、マイクロチップにマイクロヒーターを設ける構成とすることができる。これにより、マイクロチップ内の温度が上がれば、タンパク質の溶解度が一般的に上昇するので、抽出用液へのタンパク質の溶解量が増える効果が得られる。 In the above-described protein extraction apparatus of the present invention, a micro heater can be provided on the microchip. As a result, when the temperature in the microchip rises, the solubility of the protein generally increases, so that the effect of increasing the amount of protein dissolved in the extraction liquid can be obtained.
上記のタンパク質抽出装置において、送液機構部に、吸引ポンプをさらに設ける構成とすることができる。 In the above-described protein extraction apparatus, the liquid feeding mechanism unit may be further provided with a suction pump.
この構成によれば、送液ポンプ及び吸引ポンプを稼動させ、前記抽出槽部内の前記抽出用液を交互に流れ方向及び逆方向に揺動させて、タンパク質を抽出する方法が可能となる。 According to this configuration, a method for extracting proteins by operating a liquid feeding pump and a suction pump and alternately swinging the extraction liquid in the extraction tank section in the flow direction and the reverse direction becomes possible.
また、検体からタンパク質を抽出した後、上記の吸引ポンプを使って、抽出槽部内に残った検体及び抽出用液を、抽出槽部から排出する洗浄工程が可能となり、一つのマイクロチップで、検体から目的とするタンパク質の抽出を繰返し行うことが可能となる。 In addition, after the protein is extracted from the specimen, a washing process can be performed in which the specimen and the extraction liquid remaining in the extraction tank are discharged from the extraction tank using the above-described suction pump. Thus, it becomes possible to repeatedly extract the target protein.
本発明では、上記のタンパク質抽出装置において、検体と混合された搬送用液を送液ポンプで送液し、搬送用液とともに検体をマイクロチップ内に送入することにより、タンパク質を抽出する方法がさらに提供される。この方法によれば、マイクロチップ内の微小部分に検体を容易に送入することが可能となる。さらに、マイクロチップ内に設けた抽出槽部に全ての検体を送入することが容易となる。 In the present invention, in the above-described protein extraction apparatus, there is a method for extracting a protein by feeding a transport liquid mixed with a specimen with a liquid feed pump, and feeding the specimen into the microchip together with the transport liquid. Further provided. According to this method, it is possible to easily send the specimen to a minute part in the microchip. Furthermore, it becomes easy to send all the specimens to the extraction tank provided in the microchip.
上記のタンパク質抽出方法において、検体は、花粉などの生体物質の他、様々なものが抽出可能である。 In the above protein extraction method, various specimens can be extracted as the specimen in addition to biological substances such as pollen.
上記の搬送用液は、検体から抽出されるタンパク質が溶けにくいタンパク質貧溶媒であることが好ましい。検体が花粉の場合は、純水が好ましい。これにより、搬送時に検体中のタンパク質が搬送用液とともに排出されることが防止されるため、タンパク質の抽出効率を上げることが可能となる。 The transport liquid is preferably a poor protein solvent in which the protein extracted from the specimen is difficult to dissolve. When the sample is pollen, pure water is preferred. As a result, the protein in the sample is prevented from being discharged together with the transport liquid during transport, and thus the protein extraction efficiency can be increased.
上記の搬送用液の送液量は、0.5〜10mlであることが好ましい。この範囲であれば、マイクロチップ内に設けた抽出槽部に検体を短時間に容易に送入することが可能となる。 It is preferable that the amount of the liquid for transportation described above is 0.5 to 10 ml. If it is this range, it will become possible to send a sample easily to the extraction tank part provided in the microchip in a short time.
上記のタンパク質抽出方法において、抽出用液は、検体が花粉の場合は、抽出液としてリン酸緩衝液またはトリス緩衝液が好ましい。 In the above protein extraction method, when the specimen is pollen, the extraction solution is preferably a phosphate buffer or a Tris buffer as the extract.
上記の第2の発明群にかかるタンパク質抽出装置において、外部空間から検体を捕集する捕集部をさらに設け、捕集部で捕集した検体を、抽出用マイクロチップの抽出槽部に送入する構成とすることができる。この構成によれば、空中からの検体の捕集から、タンパク質の抽出及び分離の動作を一つの装置により自動で行うことが可能となる。また、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要であり、装置の小型化が可能となる。さらに、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。 In the protein extraction apparatus according to the second invention group, a collection unit for collecting a sample from an external space is further provided, and the sample collected by the collection unit is sent to an extraction tank unit of an extraction microchip. It can be set as the structure to do. According to this configuration, it is possible to automatically perform protein extraction and separation operations with a single device from collection of a sample from the air. In addition, since protein is extracted in a small amount of extract, a high concentration protein extract can be produced, and a complicated concentration step that has been conventionally required is not required, and the apparatus can be miniaturized. . Furthermore, by using this high concentration protein extract as a test solution for protein detection, it is possible to measure the amount of protein with high accuracy.
上記課題を解決するための第3の発明は、上記した第2の発明群にかかるタンパク質抽出装置を組み込んだタンパク質測定装置に関する。 3rd invention for solving the said subject is related with the protein measuring apparatus incorporating the protein extraction apparatus concerning the above-mentioned 2nd invention group.
本発明のタンパク質測定装置は、上記の第2の発明群のいずれかの構成を備えたタンパク質抽出装置と、前記タンパク質抽出装置により抽出されたタンパク質の種類及び量を検出するマイクロ流路デバイスと、を備え、当該マイクロ流路デバイスが、反応物質を含む反応部と、タンパク質の量を検出する検出部とを有してなるものである。 The protein measuring apparatus of the present invention includes a protein extraction apparatus having any one of the above-described configurations of the second invention group, a microchannel device for detecting the type and amount of the protein extracted by the protein extraction apparatus, And the microchannel device has a reaction part containing a reactive substance and a detection part for detecting the amount of protein.
このような構成であれば、タンパク質の抽出及び測定を連続的に行うことができる。特に、上記捕集部を備えたタンパク質測定装置の場合、外部空間からの検体の捕集から、タンパク質の抽出、タンパク質の検出までの動作を、一つの装置で行うことができるので、タンパク質の種類の同定や含有量の測定の作業効率が格段に向上する。 With such a configuration, protein extraction and measurement can be performed continuously. In particular, in the case of a protein measuring apparatus equipped with the above-described collection unit, operations from sample collection from external space to protein extraction and protein detection can be performed with one apparatus. Work efficiency of identification and content measurement is greatly improved.
上記マイクロ流路デバイスとしては、例えば、図14に示すような、反応流路と、反応流路内に固定された反応物質と、検出部(電極)とを備えるものを用いることができる。 As the microchannel device, for example, a device including a reaction channel, a reactive substance fixed in the reaction channel, and a detection unit (electrode) as shown in FIG. 14 can be used.
上記課題を解決するための第4の発明は、上記した第3の発明にかかるタンパク質測定装置を組み込んだ空気調整機に関する。 4th invention for solving the said subject is related with the air conditioner incorporating the protein measuring apparatus concerning above-mentioned 3rd invention.
本発明の空気調整機は、上記第3の発明にかかるタンパク質測定装置と、送風手段と、前記タンパク質測定装置により測定された前記外気に含まれるタンパク質の量に応じて前記送風手段の送風量を増減する送風制御手段とを備える。 The air conditioner according to the present invention is configured to control the amount of air blown from the air blowing unit according to the amount of protein contained in the outside air measured by the protein measuring device, the air blowing unit, and the protein measuring device according to the third invention. And a ventilation control means for increasing and decreasing.
この構成によると、検出されたタンパク質の量に応じて、送風量を変化させることができる。例えば、アレルゲンタンパク質が多いときには、送風量を大きくするよう制御させることにより、アレルゲンタンパク質を含む検体を空気調整機中のフィルターに吸着させて、外気中の検体の量を減少させることができる。また、アレルゲンタンパク質が少ないときには、送風量を減らして、装置のランニングコストを下げることができる。 According to this configuration, the amount of blast can be changed according to the amount of detected protein. For example, when the amount of allergen protein is large, the amount of the sample in the outside air can be reduced by controlling the air flow rate so that the sample containing the allergen protein is adsorbed to the filter in the air conditioner. Moreover, when there is little allergen protein, the ventilation volume can be reduced and the running cost of an apparatus can be reduced.
本発明にかかる空気調整機の別の態様として、上記第3の発明にかかるタンパク質測定装置と、タンパク質含有物質を除去するタンパク質含有物質除去手段と、前記タンパク質測定装置により測定されたタンパク質の量に応じて、前記タンパク質含有物質除去手段の動作を制御する除去動作制御手段とを備えるものが提供される。 As another aspect of the air conditioner according to the present invention, the protein measuring device according to the third invention, the protein-containing material removing means for removing the protein-containing material, and the amount of protein measured by the protein measuring device. Correspondingly, there is provided one provided with a removal operation control means for controlling the operation of the protein-containing substance removal means.
この構成によると、検出されたタンパク質の量に応じて、検体除去手段の動作を変化させ、タンパク質の除去動作を適正にする。検体除去手段は、例えば、イオン発生部又はプラズマ発生部とイオン又はプラズマにより帯電した検体を吸着する吸着部とを有してなるものとする。上記のタンパク質測定装置がタンパク質を検出したとき、イオン又はプラズマを発生させ、それによりタンパク質含有物質が帯電し、吸着部で吸着除去される。 According to this configuration, the operation of the sample removing unit is changed according to the amount of the detected protein, so that the protein removing operation is made appropriate. The specimen removing means includes, for example, an ion generation section or plasma generation section and an adsorption section that adsorbs a specimen charged by ions or plasma. When the protein measuring apparatus detects a protein, ions or plasma are generated, whereby the protein-containing substance is charged and adsorbed and removed by the adsorption unit.
以上に説明したように、本発明のタンパク質抽出装置によると、外部空間からの検体の捕集から、タンパク質の抽出及び分離までの動作を短時間に効率よく行うことができる。また、本発明のタンパク質抽出装置は、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となり、装置の小型化が可能とあり、自動化が容易になる。このような本発明のタンパク質抽出装置は、タンパク質の同定又は定量を行う前処理装置として好適である。 As described above, according to the protein extraction apparatus of the present invention, operations from the collection of the specimen from the external space to the extraction and separation of the protein can be efficiently performed in a short time. In addition, the protein extraction apparatus of the present invention does not require a complicated concentration step that has been necessary in the past, and the apparatus can be miniaturized, facilitating automation. Such a protein extraction apparatus of the present invention is suitable as a pretreatment apparatus for identifying or quantifying proteins.
また、本発明のタンパク質測定装置によると、花粉、微生物などの検体の採取、タンパク質の抽出、タンパク質の同定・定量を連続的に行うことができる。このような本発明のタンパク質測定装置によると、検体の採取からタンパク質の同定又は定量までを簡便、迅速に、かつ高精度に行うことができる。 Moreover, according to the protein measuring apparatus of the present invention, it is possible to continuously collect samples such as pollen and microorganisms, extract proteins, and identify and quantify proteins. According to such a protein measuring apparatus of the present invention, from sample collection to protein identification or quantification can be performed simply, rapidly, and with high accuracy.
また、本発明の空気調整機によると、タンパク質の有無や存在量を監視しつつ、室内等の空気調整を行うことができ、これにより、例えば快適な生活環境を保持することができるという効果が得られる。 Moreover, according to the air conditioner of the present invention, it is possible to adjust the air in the room or the like while monitoring the presence / absence and the abundance of protein, and thereby, for example, an effect that a comfortable living environment can be maintained. can get.
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
本実施形態にかかるタンパク質抽出用マイクロチップ(以下抽出用チップ、または単にチップという)について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の抽出用チップの一態様を示すものである。(a)は平面図であり、(b)は(a)のX−X‘のラインでの断面図である。(c)はチップの基板22と蓋機材23とを貼付する前の斜視図である。
[First Embodiment]
A protein extraction microchip (hereinafter referred to as an extraction chip or simply a chip) according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an embodiment of the extraction chip of the present invention. (A) is a top view, (b) is sectional drawing in the XX 'line of (a). FIG. 6C is a perspective view before the chip substrate 22 and the lid equipment 23 are attached.
図1の各図に示すように、抽出用チップ1は、検体からタンパク質の抽出を行う抽出槽部16と、注入口17、排出口18、注入流路19及び、排出流路20からなる。抽出槽部16内には、検体が排出口18から排出されるのを防止するための堰き止め部21が形成されている。 As shown in each drawing of FIG. 1, the extraction chip 1 includes an extraction tank unit 16 that extracts proteins from a specimen, an injection port 17, a discharge port 18, an injection channel 19, and a discharge channel 20. A damming portion 21 for preventing the specimen from being discharged from the discharge port 18 is formed in the extraction tank portion 16.
図1(c)から分かるように、本発明の抽出用チップは、基板22と蓋基材23とを貼付した構造をしている。基板22には凹部が形成されており、蓋基材23と貼付された後には、この凹部は、基板22と蓋基材23との間の空隙となる。この空隙と連絡するように蓋基材23に基板面に対して垂直に2つの穴を開ける。1つの穴を液体の注入口17、もうひとつの穴を排出口18とする。この空隙の形状は、基板面上部から見て、注入口17及び排出口18の付近では幅を狭くして流路とし(19、20)、基板中央付近で幅が広くなっている。この幅が広くなっている部分を抽出槽部16とする。 As can be seen from FIG. 1C, the extraction chip of the present invention has a structure in which a substrate 22 and a lid base material 23 are attached. A recess is formed in the substrate 22, and the recess becomes a space between the substrate 22 and the lid base 23 after being attached to the lid base 23. Two holes are made in the lid base material 23 perpendicular to the substrate surface so as to communicate with the gap. One hole is a liquid inlet 17 and the other hole is an outlet 18. As viewed from above the substrate surface, the shape of the gap is narrow in the vicinity of the inlet 17 and outlet 18 to form a flow path (19, 20), and wide in the vicinity of the center of the substrate. The portion where the width is wide is referred to as an extraction tank portion 16.
この抽出槽部は、抽出用チップの幅に対して十分な幅を有する空間であることが必要である。抽出槽部の空間が狭ければ、検体が凝集する可能性が増え、検体と抽出用液との接触面積が小さくなるため、抽出が効率よく行えないからである。 This extraction tank part needs to be a space having a sufficient width with respect to the width of the extraction chip. This is because if the space of the extraction tank is narrow, the possibility that the specimen aggregates increases and the contact area between the specimen and the extraction liquid becomes small, so that extraction cannot be performed efficiently.
図1のチップでは、注入口17及び排出口18が、基板面に対して垂直に穿孔されているが、その他の態様でもかまわない。例えば、注入口17及び排出口18が、注入流路19及び排出流路20と直線的に接続するような場合も可能である。 In the chip of FIG. 1, the injection port 17 and the discharge port 18 are perforated perpendicularly to the substrate surface, but other modes may be used. For example, the case where the inlet 17 and the outlet 18 are linearly connected to the inlet channel 19 and the outlet channel 20 is also possible.
上記マイクロチップ内の抽出槽部には、検体を通過させない形状からなる堰き止め部を設ける。この堰きとめ部により、抽出時に検体を抽出槽部内に保持することができ、さらに、抽出後のタンパク質溶液と検体とを分離することができる。 The extraction tank in the microchip is provided with a damming portion having a shape that prevents the specimen from passing therethrough. By this damming portion, the sample can be held in the extraction tank during extraction, and the protein solution after extraction and the sample can be separated.
上記堰き止め部は、検体が通過できない構造であれば、任意の構造が使用できる。例えば、抽出槽部の隙間を検体が通れない位の大きさとする凸部を設けてもよいが、検体が通過できない幅のスリット構造を有する構成とするのが好ましい(図1のc参照)。この構成によれば、抽出槽部と堰き止め部の深さとを同じにすることが可能になり、本発明のマイクロチップの製造が容易となる。 Any structure can be used for the damming part as long as the specimen cannot pass therethrough. For example, a convex portion having a size that does not allow the specimen to pass through the gap between the extraction tanks may be provided, but a configuration having a slit structure with a width that the specimen cannot pass is preferable (see c in FIG. 1). According to this structure, it becomes possible to make the depth of an extraction tank part and a damming part the same, and manufacture of the microchip of this invention becomes easy.
抽出用チップ1の基板22の表面には、抽出槽部16、注入流路19、排出流路20、堰き止め部21が形成されており、それらの深さは50〜200μm程度である。これより浅くなると抽出槽部16の面積を大きくする必要があり、抽出用チップ1のサイズが大きくなってしまう。これより深くなると、注入流路19、排出流路20部の容積が大きくなり、抽出用液の量を増やす必要が生じる。また、注入流路19、排出流路20の幅は、50〜200μm程度である。 On the surface of the substrate 22 of the extraction chip 1, an extraction tank portion 16, an injection flow channel 19, a discharge flow channel 20, and a damming portion 21 are formed, and their depth is about 50 to 200 μm. When shallower than this, it is necessary to increase the area of the extraction tank section 16, and the size of the extraction chip 1 is increased. If it becomes deeper than this, the volume of the injection flow path 19 and the discharge flow path 20 will increase, and it will be necessary to increase the amount of the extraction liquid. Moreover, the width | variety of the injection | throwing flow path 19 and the discharge flow path 20 is about 50-200 micrometers.
抽出槽部16の容積は、5〜50μl程度が好ましい。この範囲であれば、抽出により高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。 As for the volume of the extraction tank part 16, about 5-50 microliters is preferable. Within this range, a high concentration protein solution can be obtained by extraction.
蓋基材23には、注入口17及び排出口18が形成されており、送液用チューブが接続される。 The lid base 23 is formed with an inlet 17 and an outlet 18 to which a liquid feeding tube is connected.
基板22、蓋基材23の材質としては、シリコン、ガラス、PDMS(ポリジメチルシロキサン)、またはPMMA(ポリメチルメタクリレート)、COP(環状オレフィンポリマー)もしくはCOC(環状オレフィンコポリマー)等の樹脂を用いることができる。特に、樹脂の場合は、パターンの形成及び貼り合せが容易であり、量産性に優れる。 As the material of the substrate 22 and the lid base material 23, a resin such as silicon, glass, PDMS (polydimethylsiloxane), PMMA (polymethyl methacrylate), COP (cyclic olefin polymer) or COC (cyclic olefin copolymer) is used. Can do. In particular, in the case of a resin, pattern formation and bonding are easy, and the mass productivity is excellent.
本発明のようにデバイス内に抽出槽部を設ける場合には、マイクロ流路デバイスの製法としては、基板に流路のパターンを形成させた後、蓋基材を貼付することでデバイスを完成させる方法が好ましい。流路パターンの形成方法としては、シリコン、ガラス等の場合は、異方性のドライエッチング、フッ酸などを用いたウェットエッチング等が用いられる。また、樹脂材料のパターン形成方法としては、ソフトリソグラフィ法、光ナノインプリント法、ホットエンボス法等が挙げられる。 When an extraction tank is provided in the device as in the present invention, a microchannel device is manufactured by forming a channel pattern on a substrate and then attaching a lid base material to complete the device. The method is preferred. As a method for forming the flow path pattern, anisotropic dry etching, wet etching using hydrofluoric acid, or the like is used in the case of silicon, glass, or the like. Examples of the resin material pattern forming method include a soft lithography method, an optical nanoimprint method, and a hot embossing method.
堰き止め部21は、検体を抽出槽部16内に堰き止める構造をしている。例えば、抽出槽部16と同じ深さで、検体が通過できない幅のスリット状のパターンが用いられる。スリット構造の場合、抽出槽部と堰き止め部の深さを同じにすることが可能であり、マイクロチップの製造が容易となる。検体がスギ花粉の場合、幅10μmのスリットを用いることにより、粒径が30μm程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能である。検体の通過が防止できるものであれば、ダム形状やピラー形状等のスリット以外のパターンであってもかまわない。 The damming unit 21 has a structure that dams the sample in the extraction tank unit 16. For example, a slit-like pattern having the same depth as the extraction tank section 16 and a width through which the specimen cannot pass is used. In the case of the slit structure, the depth of the extraction tank portion and the damming portion can be made the same, and the manufacture of the microchip becomes easy. When the specimen is cedar pollen, cedar pollen having a particle size of about 30 μm can be blocked by using a slit having a width of 10 μm. A pattern other than a slit such as a dam shape or a pillar shape may be used as long as the sample can be prevented from passing therethrough.
〔第2実施形態〕
本実施形態にかかるタンパク質抽出装置について、図1から図2を用いて説明する。図2に示すように、タンパク質抽出装置は、検体からタンパク質の抽出を行う抽出用チップ1と、検体及び抽出用液を抽出部に送るための送液機構部111とからなる。
[Second Embodiment]
A protein extraction apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the protein extraction apparatus includes an extraction chip 1 that extracts a protein from a sample, and a liquid feeding mechanism unit 111 that sends the sample and the extraction liquid to the extraction unit.
送液機構部は、液を溜めておく液容器2、3、4と、検体及び液を送るためのポンプ5、6と、バルブ7、8、9、10、11及び、送液用チューブ12から構成されており、検体の抽出用チップ1への送入、抽出液の抽出用チップ1への充填、及び抽出されたタンパク質の検出部13への送出等を行う。以下に、装置の具体的内容を説明する。 The liquid feeding mechanism section includes liquid containers 2, 3, 4 for storing liquid, pumps 5, 6 for feeding the specimen and liquid, valves 7, 8, 9, 10, 11, and liquid feeding tube 12. The sample is sent to the extraction chip 1, the extraction liquid is filled into the extraction chip 1, and the extracted protein is sent to the detection unit 13. The specific contents of the apparatus will be described below.
(検体のマイクロチップへの搬送)
まず、回収用液容器2内に、検体と搬送用液を入れる。検体としては、例えば、空中から捕集したスギ花粉が用いられる。搬送用液には、検体から抽出されるタンパク質が溶けにくいタンパク質貧溶媒を用いる。これにより、搬送時に検体中のタンパク質が搬送用液とともに排出されることが防止されるため、タンパク質の抽出効率を上げることが可能となる。検体がスギ花粉の場合、搬送用液として純水を用いることができる。
(Transportation of specimen to microchip)
First, the sample and the transport liquid are placed in the recovery liquid container 2. As the specimen, for example, cedar pollen collected from the air is used. A protein poor solvent in which the protein extracted from the sample is difficult to dissolve is used for the transport liquid. As a result, the protein in the sample is prevented from being discharged together with the transport liquid during transport, and thus the protein extraction efficiency can be increased. When the specimen is cedar pollen, pure water can be used as the transport liquid.
搬送用液の液量は、0.5〜10ml程度が好ましい。これより少なくなると検体を搬送用液内に送り込み難くなり、これより多くなると、検体を抽出槽部に送る時間が長くなり、かつ、液容器を大きくする必要があるため装置が大きくなってしまう。 The amount of the liquid for conveyance is preferably about 0.5 to 10 ml. If the amount is less than this, it becomes difficult to send the sample into the transport liquid. If the amount is more than this, it takes a long time to send the sample to the extraction tank, and the liquid container needs to be enlarged, resulting in a large apparatus.
第2実施形態では、検体としてスギ花粉を例にあげて説明するが、ヒノキ、ブタクサ等の他の花粉や、花粉以外の検体(ダニ等の空気中浮遊物)にも適用可能である。搬送用液も純水に限定されるものではなく、検体から抽出されるタンパク質に合わせて選定することが可能である。 In the second embodiment, cedar pollen will be described as an example of the sample, but the present invention can be applied to other pollen such as cypress and ragweed, and a sample other than pollen (floating matter in the air such as tick). The liquid for transport is not limited to pure water, and can be selected according to the protein extracted from the specimen.
次に、回収用液容器2内の検体と搬送用液の混合液14を、ポンプ5を用いて、抽出用チップ1内の抽出槽部16に送入する。送液流速としては、送液時間や抽出用チップ1の耐久性等を考慮した場合、0.5〜10ml/分程度が好ましい。 Next, the mixed liquid 14 of the specimen and the transport liquid in the collection liquid container 2 is sent into the extraction tank section 16 in the extraction chip 1 using the pump 5. The liquid feed flow rate is preferably about 0.5 to 10 ml / min in consideration of the liquid feed time and the durability of the extraction tip 1.
また、検体と搬送用液の混合液14を抽出槽部16に送入する際に、回収用液容器2内で、検体と搬送用液を攪拌するのが望ましい。攪拌させることにより、全ての検体を回収用液容器2から抽出槽部16に送ることが容易となる。攪拌の方法としては、容器に振動を加える、機械的に攪拌する、空気を送り込むことにより攪拌する等の方法を用いることができる。 In addition, it is desirable to stir the specimen and the transport liquid in the recovery liquid container 2 when the mixed liquid 14 of the specimen and the transport liquid is fed into the extraction tank section 16. By stirring, it becomes easy to send all the specimens from the collection liquid container 2 to the extraction tank section 16. As a stirring method, methods such as applying vibration to the container, mechanically stirring, or stirring by feeding air can be used.
回収用液容器2の形状は、検体が容器内に残りにくい形状が望ましく、底面部分は、平面部をなるべく少なくし底面積が小さくなるよう、例えば、先端部を尖らせた形状が好ましい。 The shape of the collection liquid container 2 is desirably a shape that makes it difficult for the specimen to remain in the container, and the bottom surface portion preferably has a sharp tip, for example, so that the bottom surface area is reduced as much as possible.
また、抽出槽部16や排出流路20に、検体から抽出されるタンパク質が吸着するのを防止するため、抽出槽部16及び排出流路20の表面に、タンパク質の非特異吸着防止処理を予め施しておいてもよい。例えば、検体と搬送用液の混合液14を抽出槽部16に送入する前に、カゼイン溶液やBSA(牛血清アルブミン)溶液等のブロッキング剤を、抽出槽部16内に注入してもかまわない。抽出槽部16、排出流路20の表面が、ブロッキング剤で覆われることにより、抽出槽部16、排出流路20へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となる。 In addition, in order to prevent the protein extracted from the specimen from adsorbing to the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20, a non-specific adsorption prevention process for proteins is performed in advance on the surfaces of the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20. You may give it. For example, a blocking agent such as a casein solution or a BSA (bovine serum albumin) solution may be injected into the extraction tank section 16 before the mixed liquid 14 of the specimen and the transport liquid is fed into the extraction tank section 16. Absent. By covering the surfaces of the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20 with a blocking agent, protein adsorption to the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20 can be suppressed, and protein can be extracted efficiently. .
抽出用チップ1に送られた検体は、堰き止め部21により抽出槽部16内に留まり、搬送用液のみが、排出流路20を通り、排出口18から排出用液容器4に排出される。 The specimen sent to the extraction chip 1 remains in the extraction tank section 16 by the damming section 21, and only the transport liquid passes through the discharge channel 20 and is discharged from the discharge port 18 to the discharge liquid container 4. .
このように、検体を搬送用液に混ぜて送ることにより、チップ内の微小部分に、検体を容易に送入することが可能となる。 In this way, by mixing the sample with the transport liquid and sending it, it is possible to easily send the sample to a minute portion in the chip.
排出された搬送用液は、連続して抽出を行う場合には、再利用することが可能である。そうすることにより、廃液量を低減することができ、装置をより小型化することが可能となる。 The discharged transport liquid can be reused when it is continuously extracted. By doing so, the amount of waste liquid can be reduced, and the apparatus can be further downsized.
(抽出用液の充填)
次に、抽出用液容器3内の抽出用液15を、ポンプ6を用いて、抽出用チップ1内の抽出槽部16に充填する。
(Filling with extraction liquid)
Next, the extraction liquid 15 in the extraction liquid container 3 is filled into the extraction tank section 16 in the extraction chip 1 using the pump 6.
抽出用液15は、検体中のタンパク質の抽出効率が優れた分子やpHを持つ溶液を用いることが好ましい。スギ花粉の場合は、抽出用液としてリン酸緩衝生理食塩水緩衝液やトリス緩衝液を用いることができる。 As the extraction solution 15, it is preferable to use a solution having molecules and pH that are excellent in the extraction efficiency of the protein in the specimen. In the case of cedar pollen, a phosphate buffered saline buffer solution or a Tris buffer solution can be used as the extraction solution.
抽出用液15の液量は、5〜100μl程度が好ましい。この範囲であれば、高濃度のタンパク質溶液を得ることができる。液量が多くなると、タンパク質の抽出液濃度が低くなり、検出部でのタンパク質の量の計測が難しくなり、濃縮が必要となる。 The amount of the extraction liquid 15 is preferably about 5 to 100 μl. If it is this range, a highly concentrated protein solution can be obtained. When the amount of liquid increases, the concentration of the protein extract decreases, making it difficult to measure the amount of protein in the detection unit, and concentration is required.
搬送用液と抽出液の流速と流量は、ポンプ5、6の圧力と、送液用チューブ12の内径により制御することが可能である。また、流速と流量を制御するのための機構を別に設けても構わない。 The flow rate and flow rate of the transport liquid and the extract liquid can be controlled by the pressures of the pumps 5 and 6 and the inner diameter of the liquid feed tube 12. Moreover, you may provide the mechanism for controlling a flow velocity and a flow volume separately.
抽出用チップに流路が3つ以上接続している場合には、搬送用液と抽出用液で、注入口、注入流路、排出流路、排出口を別に設けても構わない。この構成によると、それぞれの液に対して流速と流量を独立して調整することが可能となり、流速と液量の制御が容易となる。 When three or more flow paths are connected to the extraction chip, an injection port, an injection flow path, a discharge flow path, and a discharge port may be provided separately for the transfer liquid and the extraction liquid. According to this configuration, it is possible to independently adjust the flow velocity and the flow rate for each liquid, and the flow rate and the liquid amount can be easily controlled.
また、送液のためのバルブの一部を抽出用チップ1内に設けても構わない。マイクロチップ内にマイクロバルブを設けることにより、抽出液のデッドボリューム(容器に残ってしまう少量の液)を低減され、液量の制御が容易となる。また、部品点数が少なくなり、装置をより小型にすることが可能となる。 Further, a part of the valve for liquid feeding may be provided in the extraction chip 1. By providing a microvalve in the microchip, the dead volume of the extract (a small amount of liquid remaining in the container) can be reduced, and the liquid volume can be easily controlled. Further, the number of parts is reduced, and the apparatus can be made smaller.
(タンパク質の抽出工程と検出工程)
次に、検体と、抽出用液15を抽出槽部16に充填した状態で、検体中のタンパク質が抽出用液に抽出される。抽出時間は1〜60分程度が好ましい。
(Protein extraction process and detection process)
Next, the protein in the specimen is extracted into the extraction liquid in a state where the specimen and the extraction liquid 15 are filled in the extraction tank section 16. The extraction time is preferably about 1 to 60 minutes.
抽出用チップ1内に抽出槽部16を振動させる手段を設けてもよい。この構成によると、検体中からタンパク質が抽出され易くなり、抽出効率を上げることができる。 A means for vibrating the extraction tank section 16 may be provided in the extraction chip 1. According to this configuration, the protein can be easily extracted from the specimen, and the extraction efficiency can be increased.
また、抽出用チップ1に、超音波発生装置を備えてもよい。タンパク質の抽出時に、抽出槽部16に超音波を発生させることにより、検体からのタンパク質の抽出効率を一層上げることが可能となる。 Further, the extraction chip 1 may be provided with an ultrasonic generator. By extracting ultrasonic waves in the extraction tank section 16 at the time of protein extraction, it becomes possible to further increase the protein extraction efficiency from the specimen.
また、抽出用チップ1に、マイクロヒーターを備えてもよい。タンパク質の抽出時に、マイクロヒーターにより抽出槽部16を温めることにより、検体からのタンパク質の抽出効率を上げることができる。 Further, the extraction chip 1 may be provided with a micro heater. At the time of protein extraction, the extraction tank portion 16 is warmed by a microheater, whereby the protein extraction efficiency from the specimen can be increased.
また、タンパク質の抽出時に、抽出用チップ1内の抽出用液15を揺動させてもよい。例えば、ポンプによる抽出槽部16への吸引、排出の繰り返しや、機械式の抽出槽部16への加圧、減圧の繰り返し等を制御する遥動機構部を設けることにより、抽出用液15を揺動させることが可能である。抽出用液15を揺動させることにより、検体からのタンパク質の抽出効率を上げることができる。 Further, the extraction liquid 15 in the extraction chip 1 may be swung during protein extraction. For example, by providing a swing mechanism unit that controls repetition of suction and discharge to the extraction tank unit 16 by a pump, pressurization and depressurization to the mechanical extraction tank unit 16, It can be swung. By swinging the extraction liquid 15, the protein extraction efficiency from the specimen can be increased.
(タンパク質の量の検出)
最後に、抽出用液中にタンパク質が抽出されたタンパク質溶液を、排出流路20から、排出口18を通り、検出部13へ送液し、抽出されたタンパク質の量の検出を行う。タンパク質溶液を排出流路20から排出する際、検体中からタンパク質が抽出された検体は、堰き止め部21で堰き止められ排出流路20から排出されないため、タンパク質溶液と検体を容易に分離することができる。
(Detection of protein amount)
Finally, the protein solution from which the protein has been extracted in the extraction liquid is sent from the discharge channel 20 to the detection unit 13 through the discharge port 18, and the amount of the extracted protein is detected. When the protein solution is discharged from the discharge channel 20, the sample from which the protein is extracted from the sample is blocked by the blocking unit 21 and is not discharged from the discharge channel 20, so that the protein solution and the sample can be easily separated. Can do.
検出部13は、タンパク質の検出に適した手段から広く選択可能である。後述の電気化学検出型マイクロ流路デバイスの他、IR等の分光測定法、液体クロマトグラフィーやガスクロマトグラフィーなどを使用することができる。 The detection unit 13 can be widely selected from means suitable for protein detection. In addition to the electrochemical detection type micro-channel device described later, spectroscopic measurement methods such as IR, liquid chromatography, gas chromatography, and the like can be used.
以上のように、本実施形態によると、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となる。そのため、装置の小型化が可能となり、自動化が容易になる。また、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。 As described above, according to this embodiment, since protein is extracted in a small amount of extract, a high-concentration protein extract can be generated, and a complicated concentration step that has been conventionally required is not necessary. . Therefore, the apparatus can be miniaturized and automation is facilitated. Further, by using this high-concentration protein extract as a test solution for protein detection, it becomes possible to measure the amount of protein with high accuracy.
本実施形態では、検体を搬送用液に混ぜて、抽出用チップ1内の抽出槽部16に注入を行なったが、シリンジ等を用いて、検体を抽出槽部16に直接注入しても構わない。抽出槽部16内に検体を入れて抽出を行うことで、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することが可能である。 In the present embodiment, the specimen is mixed with the transport liquid and injected into the extraction tank section 16 in the extraction chip 1. However, the specimen may be directly injected into the extraction tank section 16 using a syringe or the like. Absent. By extracting the sample in the extraction tank section 16 and performing extraction, the protein is extracted in a small amount of the extract, and thus it is possible to generate a protein extract with a high concentration.
次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、下記の各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。 Next, the present invention will be specifically described based on examples. In addition, this invention is not limited to each following Example, In the range which does not change the summary of this invention, it can change suitably and can implement.
(実施例1)
実施例1は、第2実施形態で説明したタンパク質抽出装置にかかる例である。本実施例にかかるタンパク質抽出装置について、図1から図2を用いて説明する。
Example 1
Example 1 is an example according to the protein extraction apparatus described in the second embodiment. The protein extraction apparatus according to this example will be described with reference to FIGS.
本実施例のタンパク質抽出装置には、図1に示した抽出用チップ1と、図2に示した送液機構部111とを用いた。空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のCry−J1を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたCry−J1の量を検出部で検出した。 In the protein extraction apparatus of this example, the extraction chip 1 shown in FIG. 1 and the liquid feeding mechanism 111 shown in FIG. 2 were used. Using airborne cedar pollen as a specimen, the allergen protein Cry-J1 contained in the cedar pollen was extracted with a protein extraction device, and the amount of the extracted Cry-J1 was detected by the detection unit.
図1に示すように、抽出用チップ1の堰き止め部21は、堰き止め面積を増やすために、全体の形状を流れ方向に凸の湾曲形状とした。 As shown in FIG. 1, the damming portion 21 of the extraction chip 1 has a curved shape that is convex in the flow direction in order to increase the damming area.
回収用液容器2、抽出用液容器3及び、排出用液容器4にはTOP製15mL遠沈管を、ポンプ5、6にはモーター式ポンプ(榎本マイクロポンプ製作所製 CM−50−12)、バルブ7、8、9、10、11には電磁式バルブを、送液用チューブ12には内径0.75μmのテフロン(登録商標)チューブを、それぞれ使用した。 The recovery liquid container 2, the extraction liquid container 3, and the discharge liquid container 4 are TOP 15ml centrifuge tubes, the pumps 5 and 6 are motor-type pumps (CM-50-12 manufactured by Enomoto Micropump Manufacture), valves Electromagnetic valves were used for 7, 8, 9, 10 and 11, and a Teflon (registered trademark) tube having an inner diameter of 0.75 μm was used for the liquid feeding tube 12.
まず、検体と搬送用液の混合液14を抽出槽部16に送入する前に、カゼイン溶液を抽出槽部16内に注入した。抽出槽部16、排出流路20の表面をカゼイン溶液で覆うことにより、抽出槽部16、排出流路20へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となる。 First, the casein solution was injected into the extraction tank section 16 before the mixed liquid 14 of the specimen and the transport liquid was fed into the extraction tank section 16. By covering the surfaces of the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20 with the casein solution, protein adsorption to the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20 is suppressed, and the protein can be efficiently extracted.
次に、回収用液容器2内に、空中より採取したスギ花粉と純水5mlを入れ、十分に攪拌させた後、バルブ7、9、10を開にして、ポンプ5をONし、スギ花粉と純水の混合液を、送液流速2ml/分程度で、抽出用チップ1内の抽出槽部16に送入した。 Next, cedar pollen collected from the air and 5 ml of pure water are placed in the collection liquid container 2 and sufficiently stirred. Then, the valves 7, 9, and 10 are opened, the pump 5 is turned on, and cedar pollen is turned on. And pure water were fed into the extraction tank 16 in the extraction chip 1 at a liquid feed flow rate of about 2 ml / min.
抽出用チップ1に送られたスギ花粉は、堰き止め部21により抽出槽部16内に留まり、純水のみが、排出流路20を通り、排出口18から排出用液容器4に排出された。このように、スギ花粉を純水に混ぜて送ることにより、チップ内の微小部分に、検体を容易に送入することが可能であった。 The cedar pollen sent to the extraction chip 1 remains in the extraction tank section 16 by the damming section 21, and only pure water passes through the discharge channel 20 and is discharged from the discharge port 18 to the discharge liquid container 4. . In this way, by mixing cedar pollen with pure water and sending it, it was possible to easily send the sample into a minute part in the chip.
抽出用チップ1は、図1に示す構造で、基板22にはシリコン基板を、蓋基材にはPDMSを用いた。抽出槽部16、注入流路19、排出流路20、堰き止め部21の深さは各々200μm、注入流路19、排出流路20の幅は各々200μmであった。また、抽出槽部16の容積は、約10μlであった。 The extraction chip 1 has the structure shown in FIG. 1, and a silicon substrate was used for the substrate 22 and PDMS was used for the lid base material. The depths of the extraction tank section 16, the injection flow path 19, the discharge flow path 20, and the damming section 21 were each 200 μm, and the widths of the injection flow path 19 and the discharge flow path 20 were each 200 μm. Moreover, the volume of the extraction tank part 16 was about 10 microliters.
堰き止め部21は、抽出槽部16と同じ深さを有するスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約10μmで、粒径が30μm程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。 The damming part 21 formed a slit-like pattern having the same depth as the extraction tank part 16. It was possible to dampen cedar pollen having a slit width of about 10 μm and a particle size of about 30 μm.
次に、バルブ8、9、10を開き、ポンプ6をONし、抽出用液容器3内の抽出用液15を、抽出用チップ1内の抽出槽部16に充填した。抽出用液15の送液量の定量化は、バルブの開閉時間をマイコン制御で一定にすることにより実行した。抽出用液15はリン酸緩衝生理食塩水緩衝液を用い、送液量は約50μlであった。 Next, the valves 8, 9, 10 were opened, the pump 6 was turned on, and the extraction liquid 15 in the extraction liquid container 3 was filled in the extraction tank section 16 in the extraction chip 1. Quantification of the liquid feeding amount of the extraction liquid 15 was performed by making the valve opening / closing time constant by microcomputer control. As the extraction solution 15, a phosphate buffered saline buffer solution was used, and the amount of solution fed was about 50 μl.
次に、バルブ9、10、11を閉じ、抽出用液15を抽出槽部16に充填した状態で、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のCry−J1の抽出を行なった。抽出時間は約15分で、抽出中に、抽出用チップ1に設けた振動モーターにより、抽出槽部16を振動させた。 Next, Cry-J1 of the allergen protein contained in the cedar pollen was extracted with the valves 9, 10, and 11 closed and the extraction tank 15 filled in the extraction tank 16. The extraction time was about 15 minutes, and the extraction tank 16 was vibrated by a vibration motor provided in the extraction chip 1 during extraction.
最後に、Cry−J1が抽出された抽出液を、排出流路20から、排出口18を通り、検出部13へ送液し、抽出されたCry−J1量の検出を行なった。抽出液を排出流路20から排出する際、花粉殻は、堰き止め部21で堰き止められ排出流路20から排出されないため、抽出液と花粉殻を容易に分離することができた。 Finally, the extract from which Cry-J1 was extracted was sent from the discharge channel 20 through the discharge port 18 to the detection unit 13, and the amount of the extracted Cry-J1 was detected. When the extract was discharged from the discharge channel 20, the pollen shell was blocked by the blocking unit 21 and was not discharged from the discharge channel 20, so that the extract and the pollen shell could be easily separated.
抽出されたCry−J1量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。このことから、本実施例にかかる装置を用いると、目的とするタンパク質を高濃度で抽出することが可能であり、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要となり、装置の小型化、自動化が容易になることがわかる。また、高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。 It was confirmed that the extracted amount of Cry-J1 can be detected by a conventional electrochemical detection type microchannel device. For this reason, when the apparatus according to this example is used, it is possible to extract the target protein at a high concentration, which eliminates the need for a complicated concentration step that has been necessary in the past, and the apparatus can be downsized and automated. It turns out that it becomes easy. In addition, by using a high concentration protein extract as a test solution for protein detection, it is possible to measure the amount of protein with high accuracy.
(実施例2)(マイクロチップの洗浄)
実施例2では、実施例1で説明したタンパク質抽出装置で抽出工程を行なった後、抽出用チップ内部を洗浄する工程が説明される。本実施例にかかるタンパク質抽出装置について、図1及び図3を用いて説明する。
(Example 2) (Cleaning of microchip)
In Example 2, a process of washing the inside of the extraction chip after performing the extraction process with the protein extraction apparatus described in Example 1 will be described. The protein extraction apparatus according to this example will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
本実施例のタンパク質抽出装置には、図3に示した吸引ポンプ25を有する送液機構部と、図1に示した抽出用チップ1を用いた。実施例1と同様に、空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のCry−J1を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたCry−J1の量を検出部で検出した。 In the protein extraction apparatus of this example, the liquid feeding mechanism unit having the suction pump 25 shown in FIG. 3 and the extraction chip 1 shown in FIG. 1 were used. In the same manner as in Example 1, using a cedar pollen in the air as a specimen, the allergen protein Cry-J1 contained in the cedar pollen was extracted by a protein extraction device, and the amount of the extracted Cry-J1 was detected by the detection unit.
実施例1と同様に抽出工程を行なった後、バルブ9、27を開き、吸引ポンプ25をONし、搬送用液容器24内の搬送用液28を、排出口18から、抽出用チップ1内に注入し、抽出槽部16内に残った花粉殻を、注入口17から回収用液容器2に回収した。搬送用液には純水を用いた。その後、バルブ26を開き、ポンプ5をONし、回収用液容器2内の純水及び花粉殻を、排出用液容器4に排出した。必要により、本洗浄工程を繰り返すことにより、抽出用チップ1内の洗浄を行なった。 After performing the extraction process in the same manner as in Example 1, the valves 9 and 27 are opened, the suction pump 25 is turned on, and the transport liquid 28 in the transport liquid container 24 is discharged from the discharge port 18 into the extraction chip 1. The pollen shell remaining in the extraction tank 16 was recovered from the inlet 17 into the recovery liquid container 2. Pure water was used as the transport liquid. Thereafter, the valve 26 was opened, the pump 5 was turned on, and pure water and pollen shells in the collection liquid container 2 were discharged into the discharge liquid container 4. If necessary, the inside of the extraction chip 1 was cleaned by repeating this cleaning step.
本洗浄工程を行うことにより、検体から目的とするタンパク質の抽出を繰返し行うことが可能となった。また、検体を抽出チップ内に送入する際に、排出される搬送用液を再利用することにより、廃液量を低減することができ、装置をより小型化することが可能となった。 By performing this washing step, it became possible to repeatedly extract the target protein from the specimen. Further, when the specimen is sent into the extraction chip, the amount of waste liquid can be reduced by reusing the discharged transport liquid, and the apparatus can be further downsized.
(実施例3)
抽出用チップを図4のチップ101としたこと以外は、実施例1と同様に抽出工程をおこなった。抽出用チップ101は、抽出槽部16、注入流路19、排出流路20、堰き止め部21の深さが200μm、注入流路19、排出流路20の幅が200μmであった。また、抽出槽部16の容積は、約10μlであった。
(Example 3)
The extraction process was performed in the same manner as in Example 1 except that the extraction chip was the chip 101 of FIG. In the extraction chip 101, the depth of the extraction tank section 16, the injection flow path 19, the discharge flow path 20 and the damming section 21 was 200 μm, and the width of the injection flow path 19 and the discharge flow path 20 was 200 μm. Moreover, the volume of the extraction tank part 16 was about 10 microliters.
堰き止め部21は、抽出槽部16と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅が中央付近で最も狭く、中央から離れるにつれ広くなっており、約5μmから約20μmの範囲で変化しており、粒径が30μm程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。 The damming unit 21 formed a slit-like pattern having the same depth as the extraction tank unit 16. The slit width was narrowest in the vicinity of the center and increased with increasing distance from the center. The slit width varied in the range of about 5 μm to about 20 μm, and it was possible to dampen cedar pollen having a particle size of about 30 μm.
このチップでは、堰き止め部21のスリット幅を中央部より周辺部で広くすることにより、検体が中央部に集中することが防止され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。 In this chip, by making the slit width of the damming portion 21 wider in the peripheral portion than in the central portion, it is possible to prevent the sample from concentrating on the central portion, and to reduce the liquid feeding speed due to the sample being clogged in the damming portion. Can be suppressed.
抽出槽部16への検体の送入、抽出用液15の注入、検体中からタンパク質の抽出及び、Cry−J1が抽出された抽出液の検出部13へ送液を、実施例1と同様の方法により行なった。堰き止め部102のスリット幅を中央部より周辺部で広くすることにより、検体が中央部に集中することが防止され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができた。 Similar to the first embodiment, the sample is introduced into the extraction tank 16, the extraction liquid 15 is injected, the protein is extracted from the sample, and the extract is extracted from the Cry-J1. By the method. By making the slit width of the damming portion 102 wider at the peripheral portion than at the central portion, it was possible to prevent the sample from concentrating on the central portion and to efficiently extract the protein from the sample.
実施例1と同様に、抽出されたCry−J1量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。 As in Example 1, it was confirmed that the extracted Cry-J1 amount could be detected by a conventional electrochemical detection type microchannel device.
さらに、抽出槽部16内に残った花粉殻の回収及び抽出槽部の洗浄を、実施例2と同様の方法により実行した。 Furthermore, the collection | recovery of the pollen shell which remained in the extraction tank part 16, and the washing | cleaning of the extraction tank part were performed by the method similar to Example 2. FIG.
(実施例4)
抽出用チップを図5のチップ102としたこと以外は、実施例1と同様に抽出工程をおこなった。抽出用チップ102は、抽出槽部16、注入流路19、排出流路20、堰き止め部21の深さが200μm、注入流路19、排出流路20の幅が200μmであった。また、抽出槽部16の容積は、約10μlであった。
Example 4
The extraction process was performed in the same manner as in Example 1 except that the extraction chip was the chip 102 in FIG. In the extraction chip 102, the depth of the extraction tank section 16, the injection flow path 19, the discharge flow path 20, and the damming section 21 was 200 μm, and the width of the injection flow path 19 and the discharge flow path 20 was 200 μm. Moreover, the volume of the extraction tank part 16 was about 10 microliters.
抽出用チップ102の堰き止め部21は、抽出槽部16と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリットの列が2列になっており、スリット間隔は約10〜30μmで、前(注入口側)のスリット間隔は、後(排出口側)のスリット間隔よりも広くなっている。この構造により、検体をそれぞれの列にサイズに基づいて分散させることができ、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。 The damming portion 21 of the extraction chip 102 formed a slit-like pattern having the same depth as the extraction tank portion 16. There are two rows of slits, the slit interval is about 10 to 30 μm, and the front (inlet side) slit interval is wider than the rear (outlet side) slit interval. With this structure, it is possible to disperse the specimens in the respective rows based on the size, and it is possible to suppress a decrease in the liquid feeding speed due to the specimen clogging the damming portion.
また、堰き止め部21のスリットの列を2列としたことで、堰き止め部の面積を増やすことができ、タンパク質抽出の効果を上げることができた。 Moreover, the area of the damming portion could be increased by increasing the number of slit rows of the damming portion 21 to increase the protein extraction effect.
抽出槽部16への検体の送入、抽出用液15の注入、検体中からタンパク質の抽出及び、Cry−J1が抽出された抽出液の検出部13へ送液を、実施例1と同様の方法により行なった。 Similar to the first embodiment, the sample is introduced into the extraction tank 16, the extraction liquid 15 is injected, the protein is extracted from the sample, and the extract is extracted from the Cry-J1. By the method.
堰き止め部21のスリット列を複数にすることにより、検体が分散され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができた。 By using a plurality of slit rows in the damming unit 21, the specimen was dispersed, and protein could be extracted efficiently from the specimen.
実施例1と同様に、抽出されたCry−J1量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。 As in Example 1, it was confirmed that the extracted Cry-J1 amount could be detected by a conventional electrochemical detection type microchannel device.
さらに、抽出槽部16内に残った花粉殻の回収を、実施例2と同様の方法により実行した。 Furthermore, the pollen shells remaining in the extraction tank unit 16 were collected by the same method as in Example 2.
(実施例5)
抽出用チップを図6のチップ103としたこと以外は、実施例1と同様に抽出工程をおこなった。抽出用チップ103は、抽出槽部16、注入流路19、排出流路20、堰き止め部21の深さが200μm、注入流路19、排出流路20の幅が200μmであった。また、抽出槽部16の容積は、約10μlであった。
(Example 5)
The extraction process was performed in the same manner as in Example 1 except that the extraction chip was changed to the chip 103 in FIG. In the extraction chip 103, the depth of the extraction tank section 16, the injection flow path 19, the discharge flow path 20, and the damming section 21 was 200 μm, and the width of the injection flow path 19 and the discharge flow path 20 was 200 μm. Moreover, the volume of the extraction tank part 16 was about 10 microliters.
堰き止め部21は、抽出槽部16と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約10μmで、粒径が30μm程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。 The damming unit 21 formed a slit-like pattern having the same depth as the extraction tank unit 16. It was possible to dampen cedar pollen having a slit width of about 10 μm and a particle size of about 30 μm.
このチップの堰き止め部21は、抽出槽部16の横幅と同程度のスリット列と、そのスリット列より注入口側に配置された抽出槽部16の横幅より短い複数のスリット列とからなっていた。 The damming portion 21 of this chip is composed of a slit row having the same width as that of the extraction tank 16 and a plurality of slit rows shorter than the width of the extraction tank 16 disposed on the inlet side from the slit row. It was.
抽出槽部16内に複数の堰き止め部を分散させて設けることにより、検体が特定部分に集中することが防止され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。 Dispersing and providing a plurality of damming units in the extraction tank unit 16 prevents the sample from concentrating on a specific portion, and suppresses a decrease in the liquid feeding speed due to the sample clogging the damming unit. it can.
抽出槽部16への検体の送入、抽出用液15の注入、検体中からタンパク質が抽出及び、Cry−J1が抽出された抽出液の検出部13へ送液を、実施例2と同様の方法により行なった。 The sample is fed into the extraction tank unit 16, the extraction liquid 15 is injected, the protein is extracted from the sample, and the solution is fed to the detection unit 13 of the extracted solution from which Cry-J1 is extracted. By the method.
抽出槽部16内に複数の堰き止め部を分散させて設けることにより、検体が特定部分に集中することが防止され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができた。 By providing a plurality of damming portions dispersed in the extraction tank portion 16, it was possible to prevent the sample from concentrating on a specific portion and to efficiently extract proteins from the sample.
実施例1と同様に、抽出されたCry−J1量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。 As in Example 1, it was confirmed that the extracted Cry-J1 amount could be detected by a conventional electrochemical detection type microchannel device.
(実施例6)
本実施例では、抽出用チップを図7(a)のチップ104及び図7(b)のチップ105とした。排出口が2箇所あることに対応して、その排出口にチューブを繋ぐなどの若干の設計変更を送液機構部111に施した。それ以外は、実施例1と同様に抽出工程をおこなった。
(Example 6)
In this embodiment, the extraction chip is the chip 104 in FIG. 7A and the chip 105 in FIG. 7B. Corresponding to the fact that there are two discharge ports, a slight design change such as connecting a tube to the discharge port was made to the liquid feeding mechanism 111. Otherwise, the extraction process was performed in the same manner as in Example 1.
図7の(a)で示される抽出用チップ104は、注入流路19と注入口17とが1箇所、排出流路20と排出口18とが2箇所設けられている。抽出槽部16、注入流路19、排出流路20、堰き止め部21の深さが200μm、注入流路19、排出流路20の幅が200μmであった。また、抽出槽部16の容積は、約10μlであった。 The extraction chip 104 shown in FIG. 7A is provided with one injection channel 19 and one injection port 17 and two discharge channels 20 and eight discharge ports 18. The depth of the extraction tank section 16, the injection flow path 19, the discharge flow path 20, and the damming section 21 was 200 μm, and the width of the injection flow path 19 and the discharge flow path 20 was 200 μm. Moreover, the volume of the extraction tank part 16 was about 10 microliters.
このチップの堰き止め部21は、2箇所の排出口18に対して、独立して設けられており、抽出槽部16と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約10μmで、粒径が30μm程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能であった。 The damming portion 21 of this chip was provided independently with respect to the two discharge ports 18, and formed a slit-like pattern having the same depth as the extraction tank portion 16. It was possible to dampen cedar pollen having a slit width of about 10 μm and a particle size of about 30 μm.
堰き止め部21を2箇所に設けることにより、検体が2箇所の堰き止め部に分散され、検体中からタンパク質の抽出を効率良く行うことができる。また、排出口を2箇所設けることより、検体が2箇所の堰き止め部に分散され、検体が堰き止め部に詰まることによる送液速度の低下を抑制することができる。さらに、片方の排出流路20が詰まった場合でも、もう一方の排出流路20により送液を行うことができる。これにより、詰まりによる抽出工程の中断を防ぎ、さらに詰まりによる内圧上昇が起こりにくいのでチップの耐久性も向上する。 By providing the damming portions 21 at two locations, the sample is dispersed in the two damming portions, and protein can be efficiently extracted from the sample. Further, by providing two discharge ports, it is possible to suppress a decrease in the liquid feeding speed due to the specimen being dispersed in the two damming portions and the specimen being clogged by the damming portions. Further, even when one of the discharge channels 20 is clogged, liquid can be fed by the other discharge channel 20. This prevents interruption of the extraction process due to clogging, and further increases the durability of the chip because the internal pressure is less likely to increase due to clogging.
抽出槽部16への検体の送入、抽出用液15の注入、検体中からタンパク質が抽出及び、Cry−J1が抽出された抽出液の検出部13へ送液を、実施例2と同様の方法により行なった。 The sample is fed into the extraction tank unit 16, the extraction liquid 15 is injected, the protein is extracted from the sample, and the solution is fed to the detection unit 13 of the extracted solution from which Cry-J1 is extracted. By the method.
抽出されたCry−J1量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。 It was confirmed that the extracted amount of Cry-J1 can be detected by a conventional electrochemical detection type microchannel device.
さらに、抽出槽部16内に残った花粉殻の回収を、実施例1と同様の方法により行なった。本実施例では、堰き止め部21を2箇所に設けることにより、検体が2箇所の堰き止め部に分散され、花粉殻の回収を効率良く行うことができた。 Further, the pollen shell remaining in the extraction tank section 16 was collected by the same method as in Example 1. In this example, by providing the damming portions 21 at two locations, the specimen was dispersed in the two damming portions, and the pollen shells could be collected efficiently.
また、本実施例に用いられる抽出用チップは、図7(a)に示した抽出用チップ104の構造に限定されるものではない。排出流路20及び排出口18を2箇所以上設け、堰き止め部をそれぞれの排出口18に対して、独立して設けた構成であればよく、例えば、図7(b)に示した抽出用チップ105のような構造でも構わない。この場合は、2箇所の堰き止め部21が対向して設けられ、反対方向に液が排出されるため、検体がより分散しやすくなり、抽出及び回収をより効率良く行うことが可能となる。 Further, the extraction chip used in the present embodiment is not limited to the structure of the extraction chip 104 shown in FIG. Two or more discharge flow paths 20 and discharge ports 18 may be provided, and a damming portion may be provided independently for each discharge port 18. For example, for extraction shown in FIG. A structure like the chip 105 may be used. In this case, the two damming portions 21 are provided opposite to each other and the liquid is discharged in the opposite direction, so that the specimen is more easily dispersed and extraction and recovery can be performed more efficiently.
(実施例7)
実施例7は、実施形態1で説明したタンパク質抽出装置にかかるさらに別の例である。本実施例にかかるタンパク質抽出装置について、図8、図9及び図10を用いて説明する。
(Example 7)
Example 7 is yet another example of the protein extraction apparatus described in the first embodiment. The protein extraction apparatus according to this example will be described with reference to FIGS.
本実施例のタンパク質抽出装置は、図8に示した送液機構部の抽出用チップ1の部分に、図9(a)に示した抽出用チップ106を導入したものである。空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のCry−J1を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたCry−J1の量を検出部で検出した。 The protein extraction apparatus of the present embodiment is obtained by introducing the extraction chip 106 shown in FIG. 9A into the extraction chip 1 portion of the liquid feeding mechanism shown in FIG. Using airborne cedar pollen as a specimen, the allergen protein Cry-J1 contained in the cedar pollen was extracted with a protein extraction device, and the amount of the extracted Cry-J1 was detected by the detection unit.
使用した容器、ポンプ、バルブ及びチューブは、実施例1と同じとした。 The containers, pumps, valves and tubes used were the same as in Example 1.
まず、検体と搬送用液の混合液14を抽出槽部16に送入する前に、カゼイン溶液を抽出槽部16内に注入した。抽出槽部16、排出流路20の表面をカゼイン溶液で覆うことにより、抽出槽部16、排出流路20へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となる。 First, the casein solution was injected into the extraction tank section 16 before the mixed liquid 14 of the specimen and the transport liquid was fed into the extraction tank section 16. By covering the surfaces of the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20 with the casein solution, protein adsorption to the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20 is suppressed, and the protein can be efficiently extracted.
次に、回収用液容器2内に、空中より採取したスギ花粉と純水5mlを入れ、十分に攪拌させた後、バルブ9、401、27を開き、ポンプ5をONし、スギ花粉と純水の混合液を、送液流速2ml/分程度で、抽出用チップ106内の抽出槽部16に送入した。 Next, cedar pollen collected from the air and 5 ml of pure water are placed in the collection liquid container 2 and sufficiently stirred. Then, the valves 9, 401 and 27 are opened, the pump 5 is turned on, and cedar pollen and pure water are collected. The water mixture was fed into the extraction tank section 16 in the extraction chip 106 at a liquid feed flow rate of about 2 ml / min.
図9(a)に示したとおり、抽出用チップ106は、搬送用液と抽出用液で、注入口、注入流路、排出流路、排出口が別に設けられた構造をしている。抽出用チップ106の抽出槽部16、搬送用液注入流路32、抽出用液注入流路33、搬送用液排出流路34、抽出用液排出流路35、堰き止め部21の深さが200μm、搬送用液注入流路32、搬送用液排出流路34の幅が200μm、抽出用液注入流路33、抽出用液排出流路35の幅が100μmであった。また、抽出槽部16の容積は、約10μlであった。スギ花粉と純水の混合液は、搬送用液注入口30から搬送用液注入流路32を通り、抽出槽部16に注入された。 As shown in FIG. 9A, the extraction chip 106 has a structure in which an injection port, an injection flow channel, a discharge flow channel, and a discharge port are separately provided for the transfer liquid and the extraction liquid. The depths of the extraction tank section 16, the transfer liquid injection flow path 32, the extraction liquid injection flow path 33, the transfer liquid discharge flow path 34, the extraction liquid discharge flow path 35, and the damming section 21 of the extraction chip 106 are determined. The width of the transport liquid injection channel 32 and the transport liquid discharge channel 34 was 200 μm, and the width of the extraction liquid injection channel 33 and the extraction liquid discharge channel 35 was 100 μm. Moreover, the volume of the extraction tank part 16 was about 10 microliters. The mixed liquid of cedar pollen and pure water was injected into the extraction tank section 16 from the transfer liquid injection port 30 through the transfer liquid injection flow path 32.
抽出用チップ106に送られたスギ花粉は、堰き止め部21により抽出槽部16内に留まり、純水のみが、搬送用液排出流路34を通り、搬送用液排出口36から搬送用液容器24に排出された。このように、スギ花粉を純水に混ぜて送ることにより、チップ内の微小部分に、検体を容易に送入することが可能であった。 The cedar pollen sent to the extraction chip 106 remains in the extraction tank unit 16 by the damming unit 21, and only pure water passes through the transfer liquid discharge channel 34 and is transferred from the transfer liquid discharge port 36. It was discharged into the container 24. In this way, by mixing cedar pollen with pure water and sending it, it was possible to easily send the sample into a minute part in the chip.
堰き止め部21は、抽出槽部16と同じ深さのスリット状のパターンを形成した。スリット幅は約10μmで、粒径が30μm程度であるスギ花粉を堰き止めることが可能である。 The damming unit 21 formed a slit-like pattern having the same depth as the extraction tank unit 16. The cedar pollen having a slit width of about 10 μm and a particle size of about 30 μm can be dammed up.
次に、バルブ8を開き、ポンプ25をONし、抽出用液容器3内の抽出用液15を、回収用液容器2内に送入した。その後、バルブ402、403、10を開状態にして、ポンプ5をONし、回収用液容器2内の抽出液15を、抽出用チップ106内の抽出槽部16に送入した。抽出用液15の送液量は、バルブの開閉時間をマイコン制御で一定にすることにより定量化した。抽出用液15はリン酸緩衝生理食塩水緩衝液を用い、送液量は約50μlであった。抽出用液15は、抽出用液注入口31から抽出用液注入流路33を通り、抽出槽部16に注入された。 Next, the valve 8 was opened, the pump 25 was turned on, and the extraction liquid 15 in the extraction liquid container 3 was sent into the recovery liquid container 2. Thereafter, the valves 402, 403, and 10 were opened, the pump 5 was turned on, and the extraction liquid 15 in the recovery liquid container 2 was fed into the extraction tank section 16 in the extraction chip 106. The amount of the extraction liquid 15 fed was quantified by making the valve opening and closing time constant under microcomputer control. As the extraction solution 15, a phosphate buffered saline buffer solution was used, and the amount of solution fed was about 50 μl. The extraction liquid 15 was injected from the extraction liquid injection port 31 through the extraction liquid injection flow path 33 into the extraction tank section 16.
次に、抽出用液15を抽出槽部16に充填した状態で、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のCry−J1の抽出を行なった。抽出時間は約15分であった。 Next, Cry-J1 of the allergen protein contained in the cedar pollen was extracted in the state where the extraction solution 15 was filled in the extraction tank section 16. The extraction time was about 15 minutes.
抽出中に、バルブ402、403、10を開き、ポンプ5とポンプ25のON、OFFの切換をマイコン制御で短時間毎に繰り返すことにより、抽出槽部16内の抽出用液15を流れ方向及び逆方向に揺動させることを行なった。これにより、検体中からタンパク質が抽出され易くなり、静止の状態に比べて、抽出効率を上げることができた。 During extraction, the valves 402, 403, and 10 are opened, and the pump 5 and the pump 25 are repeatedly switched on and off by microcomputer control every short time, whereby the extraction liquid 15 in the extraction tank section 16 flows in the flow direction and It was swung in the reverse direction. As a result, the protein was easily extracted from the specimen, and the extraction efficiency was improved compared to the stationary state.
次に、Cry−J1が抽出された抽出液を、抽出用液排出流路35から、抽出用液排出口37を通り、検出部13へ送液し、抽出されたCry−J1量の検出を行なった。抽出液を抽出用液排出口37から排出する際、花粉殻は、堰き止め部21で堰き止められ抽出用液排出口37から排出されないため、抽出液と花粉殻を容易に分離することができた。 Next, the extraction liquid from which Cry-J1 has been extracted is sent from the extraction liquid discharge channel 35 to the detection unit 13 through the extraction liquid discharge port 37, and the amount of the extracted Cry-J1 is detected. I did it. When the extraction liquid is discharged from the extraction liquid discharge port 37, the pollen shell is blocked by the blocking unit 21 and is not discharged from the extraction liquid discharge port 37. Therefore, the extraction liquid and the pollen shell can be easily separated. It was.
実施例1と同様に、抽出されたCry−J1量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。 As in Example 1, it was confirmed that the extracted Cry-J1 amount could be detected by a conventional electrochemical detection type microchannel device.
本実施例では、搬送用液と抽出用液で、抽出用チップの注入口、注入流路、排出流路、排出口を別に設けた構成にすることで、それぞれの液に対して流速と流量を独立して調整することが可能となり、流速と液量の制御が容易となった。 In the present embodiment, the transfer liquid and the extraction liquid are separately provided with the inlet, the injection flow path, the discharge flow path, and the discharge opening of the extraction chip, so that the flow velocity and flow rate for each liquid are set. Can be adjusted independently, and the flow rate and liquid volume can be easily controlled.
また、本実施例に用いられる抽出用チップは、図9(a)に示した抽出用チップ106の構造に限定されるものではない。搬送用液と抽出用液で、抽出用チップの注入口、注入流路、排出流路、排出口を別に設けた構成であればよく、例えば、図9(b)に示した抽出用チップ107のような構造でも構わない。 Further, the extraction chip used in the present embodiment is not limited to the structure of the extraction chip 106 shown in FIG. The extraction liquid 107 may have a structure in which an inlet, an injection channel, a discharge channel, and a discharge port of the extraction chip are separately provided for the transport liquid and the extraction liquid. For example, the extraction chip 107 illustrated in FIG. A structure such as
図9(b)の構成であれば、搬送用液と抽出用液の送入方向が異なることにより、抽出液を注入する際、堰き止め部21に堰き止められた花粉の影響を受けにくく、より安定した送液が可能となる。さらに、抽出中に、抽出槽部16内の抽出用液15を揺動させる際に、抽出槽部16の抽出用液注入口31側と抽出用液排出口37側の両側に堰き止め部21が配置された構成であるため、検体が抽出槽部16の外に出ることを防止することが可能となり、抽出効率をさらに上げることができる。 If the configuration of FIG. 9B, the feeding direction of the transport liquid and the extraction liquid is different, so when injecting the extract liquid, it is difficult to be affected by the pollen dammed in the damming portion 21, More stable liquid feeding becomes possible. Furthermore, when rocking the extraction liquid 15 in the extraction tank section 16 during extraction, the damming sections 21 are provided on both sides of the extraction tank section 16 on the extraction liquid inlet 31 side and the extraction liquid outlet 37 side. Therefore, the specimen can be prevented from going out of the extraction tank section 16, and the extraction efficiency can be further increased.
また、図9(b)の構成であれば、搬入の際に堰き止め部に凝集した検体を、垂直方向から抽出用液を流すことにより、凝集を解消しながら抽出が行えるという利点がある。 Further, the configuration of FIG. 9B has an advantage that the sample aggregated in the damming portion at the time of carry-in can be extracted while eliminating the aggregation by flowing the extraction liquid from the vertical direction.
さらに、本実施例では、送液用液と抽出用液の送液を同じポンプを用いて行なっているが、異なるポンプを用いてもよい。例えば、図10に示した搬送機構部の構成でも構わない。この場合、抽出用液の送液用のポンプ404、405に、シリンジポンプ等の少量送液用のポンプを用いることにより、抽出用液の定量化を、より精度良く行うことが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, the liquid feeding liquid and the extraction liquid are fed using the same pump, but different pumps may be used. For example, the configuration of the transport mechanism shown in FIG. 10 may be used. In this case, the extraction liquid can be quantified more accurately by using a pump for supplying a small amount of liquid such as a syringe pump as the pumps 404 and 405 for supplying the extraction liquid.
〔第3実施形態〕
本実施形態は、上記のタンパク質抽出装置に空中から検体を捕集する捕集機構部を備えたものである。
[Third Embodiment]
In the present embodiment, the protein extraction apparatus includes a collection mechanism unit that collects a specimen from the air.
図11に示すように、本実施形態のタンパク質抽出装置は、空中から検体を捕集する捕集機構部40と、検体を抽出部に送るための送液機構部と、検体からタンパク質の抽出を行う抽出用チップ1からなる。 As shown in FIG. 11, the protein extraction apparatus of this embodiment includes a collection mechanism unit 40 that collects a sample from the air, a liquid feeding mechanism unit that sends the sample to the extraction unit, and protein extraction from the sample. It consists of a chip 1 for extraction.
図12に捕集機構部40の構造を示す。(a)は正面図で、(b)は(a)のY−Y´の線で切断した場合の断面図であり、(c)は、捕集機構部40の斜視図である。捕集機構部40では、空中の検体をポンプもしくはファン等により吸引し、捕集機構部40の捕集容器42内に捕集する。 FIG. 12 shows the structure of the collection mechanism 40. (A) is a front view, (b) is a cross-sectional view taken along the line YY ′ of (a), and (c) is a perspective view of the collection mechanism 40. In the collection mechanism unit 40, a sample in the air is sucked by a pump or a fan and collected in the collection container 42 of the collection mechanism unit 40.
捕集容器42内には、担持体43が取り付けられており、担持体43の裏面に設けられた吸入用ファン44により、吸入口45から空気を吸入することで、空中の検体を担持体43上に捕獲する。本実施形態では、吸入用にファンを用いているが、ポンプ等の他の機構を利用しても構わない。 A carrier 43 is attached in the collection container 42, and an air sample is sucked from the suction port 45 by an inhalation fan 44 provided on the back surface of the carrier 43, thereby allowing an air sample to be contained in the carrier 43. Capture on top. In this embodiment, a fan is used for inhalation, but other mechanisms such as a pump may be used.
担持体43は、裏面部から吸引が可能であり、目的とする検体を通さず表面上に捕獲することができ、且つ、表面上に捕獲した検体を容易に回収可能な部材が望ましい。担持体43としては、例えば、濾紙、フィルム、フィルター等が利用できる。フィルターの材質としては、ステンレス、銅、ニッケル、ナイロン、ポリエステル、カーボンなどが利用できる。その中でも、金属製のフィルターは、捕獲した検体の回収が容易であり、特に好ましい。 The carrier 43 is preferably a member that can be sucked from the back surface, can be captured on the surface without passing through the target sample, and can easily collect the sample captured on the surface. As the carrier 43, for example, a filter paper, a film, a filter, or the like can be used. Stainless steel, copper, nickel, nylon, polyester, carbon, etc. can be used as the material of the filter. Among them, a metal filter is particularly preferable because the collected specimen can be easily collected.
また、担持体43の表面に帯電防止コートを施しても構わない。そうすることにより、静電気による検体の吸着が防止され、担持体上に捕獲した検体を、担持体からさらに回収し易くすることができる。 Further, an antistatic coating may be applied to the surface of the carrier 43. By doing so, adsorption of the specimen due to static electricity is prevented, and the specimen captured on the carrier can be more easily recovered from the carrier.
捕集容器42は、内壁部へ検体が吸着しにくい部材が好ましい。例えば、ステンレス、アルミ等の金属材や、ポリカーネート、アクリル等のプラスチック材の表面に帯電防止コート等を施したものを用いることが可能である。 The collection container 42 is preferably a member that hardly adsorbs the specimen to the inner wall portion. For example, it is possible to use a metal material such as stainless steel or aluminum, or a plastic material such as polycarbonate or acrylic having a surface coated with an antistatic coating.
吸入口45には、検体より径の大きい塵埃の侵入を防止するための塵埃用フィルターを設けても構わない。塵埃用フィルターは、その孔が検体よりも大きく検体が容易に通過可能であり、フィルター上に検体が吸着しにくいフィルターが望ましく、例えば、金属製のフィルターが利用可能である。 The suction port 45 may be provided with a dust filter for preventing entry of dust having a diameter larger than that of the specimen. The dust filter is preferably a filter whose hole is larger than the sample and through which the sample can easily pass, and the sample is difficult to adsorb on the filter. For example, a metal filter can be used.
例えば、塵埃用フィルターとして濾過精度が100μmの平畳織金網フィルターを設けた場合、100μm以上の塵埃の侵入を防止することができ、スギ花粉の捕集、抽出をより安定して行うことが可能となる。 For example, when a flat woven wire mesh filter having a filtration accuracy of 100 μm is provided as a dust filter, it is possible to prevent the intrusion of dust of 100 μm or more, and to collect and extract cedar pollen more stably. It becomes.
次に、吸入口45から空気を一定時間吸引した後、捕集容器42に設けられたシャッター46を閉じ、捕集容器42を密閉した状態で、回収口47から、吸引ポンプ等を用い一定時間吸引することにより、担持体43上に捕獲された検体を、回収用液容器2内に送入する。 Next, after suctioning air from the suction port 45 for a certain period of time, the shutter 46 provided in the collection container 42 is closed, and the collection container 42 is sealed, and a suction pump or the like is used from the recovery port 47 for a certain period of time. By aspirating, the specimen captured on the carrier 43 is sent into the recovery liquid container 2.
回収用液容器2内に予め搬送用液を注入しておき、搬送用液中に検体を空気と共に送入することにより、検体と搬送用液が攪拌される。そのため、別途攪拌手段を設ける必要が無くなり、装置の小型化が可能となる。 By injecting the transport liquid into the collection liquid container 2 in advance and feeding the specimen into the transport liquid together with air, the specimen and the transport liquid are agitated. Therefore, it is not necessary to provide a separate stirring means, and the apparatus can be downsized.
担持体43上の検体を回収する際、担持体43に振動機構48を設け、担持体43を振動させながら吸引を行ってもよい。担持体43を振動させることにより、担持体43上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。 When collecting the specimen on the carrier 43, the carrier 43 may be provided with a vibration mechanism 48, and suction may be performed while vibrating the carrier 43. By vibrating the carrier 43, the specimen on the carrier 43 can be taken more easily, and the collection efficiency of the specimen from the air can be increased.
また、担持体43上の検体を回収する際、担持体43の裏面の一部を叩きながら吸引を行ってもよい。担持体43に衝撃を加えることにより、担持体43上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。 Further, when collecting the specimen on the carrier 43, suction may be performed while hitting a part of the back surface of the carrier 43. By applying an impact to the carrier 43, the specimen on the carrier 43 can be taken more easily, and the collection efficiency of the specimen from the air can be increased.
また、担持体43上の検体を回収する際、担持体43の裏面もしくは表面からファン等で送風しながら、吸引を行ってもよい。担持体43に風圧を加えることにより、担持体43上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。 Further, when the specimen on the carrier 43 is collected, suction may be performed while blowing air from the back surface or the front surface of the carrier 43 with a fan or the like. By applying wind pressure to the carrier 43, the specimen on the carrier 43 can be taken more easily, and the collection efficiency of the specimen from the air can be increased.
また、担持体43上の検体を回収する際、担持体43上の検体を金属ブラシ等でかき取りながら吸引を行ってもよい。検体を直接かき取ることにより、担持体43上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。 Further, when collecting the specimen on the carrier 43, suction may be performed while scraping the specimen on the carrier 43 with a metal brush or the like. By directly scraping the specimen, the specimen on the carrier 43 can be taken more easily, and the collection efficiency of the specimen from the air can be increased.
また、担持体43上の検体を回収する際、ポンプやファン等の吸引機構を移動可能にすることにより、担持体43上の表面を、吸引ノズルを移動させながら吸引を行ってもよい。検体を直接吸引することにより、担持体43上の検体がより取れ易くなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。 Further, when the specimen on the carrier 43 is collected, suction may be performed on the surface of the carrier 43 while moving the suction nozzle by making a suction mechanism such as a pump or a fan movable. By directly aspirating the specimen, the specimen on the carrier 43 can be taken more easily, and the collection efficiency of the specimen from the air can be increased.
また、担持体43上の検体を回収する際、捕集容器42内に搬送用液を流しながら吸引を行ってもよい。搬送用液で洗い流すことにより、捕集容器42内の検体がより回収しやすくなり、空中からの検体の捕集効率を上げることができる。 Further, when the specimen on the carrier 43 is collected, suction may be performed while flowing the transport liquid into the collection container 42. By washing away with the transfer liquid, the sample in the collection container 42 can be more easily collected, and the collection efficiency of the sample from the air can be increased.
回収用液容器2に回収された検体は、第1実施形態と同様の方法により、タンパク質の抽出を行うことが可能である。 The sample collected in the collection liquid container 2 can be subjected to protein extraction by the same method as in the first embodiment.
以上のように、本実施形態によると、空中からの検体の捕集から、タンパク質の抽出、分離までの動作を一つの装置により自動で行うことが可能となる。担持体43上に一旦捕獲した後回収を行う方法で検体を捕集することにより、捕獲時の吸引速度を上げる事が容易となり、検体の捕集時間を短くすることが可能となる。また、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することができ、従来必要であった煩雑な濃縮工程が不要であり、装置の小型化が可能となる。さらに、この高濃度タンパク質抽出液をタンパク質検出用の試験液として用いることにより、精度の高いタンパク質の量の測定が可能になる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to automatically perform operations from the collection of a sample from the air to the extraction and separation of proteins using a single device. By collecting the specimen by once collecting it on the carrier 43 and collecting it, it becomes easy to increase the suction speed at the time of capture, and the specimen collection time can be shortened. In addition, since protein is extracted in a small amount of extract, a high concentration protein extract can be produced, and a complicated concentration step that has been conventionally required is not required, and the apparatus can be miniaturized. . Furthermore, by using this high concentration protein extract as a test solution for protein detection, it is possible to measure the amount of protein with high accuracy.
本実施形態では、空中からの検体の捕集において、担持体43上に一旦捕獲した後回収を行う方法を用いたが、担持体43を介さず、ポンプ等により吸引を行い、回収用液容器2内へ直接捕集しても構わない。担持体43を用いる場合に比べ、吸引速度に対する制限が厳しくなるが、担持体43等への吸着が低減され、捕集効率を上げることが容易となる。 In the present embodiment, in the collection of the specimen from the air, a method is used in which the sample is once collected on the carrier 43 and then collected. However, the sample is aspirated by a pump or the like without using the carrier 43 and is collected. You may collect directly in 2. Compared with the case where the carrier 43 is used, the restriction on the suction speed becomes stricter, but the adsorption to the carrier 43 and the like is reduced, and it becomes easy to increase the collection efficiency.
また、本実施形態では、塵埃と検体の分離にフィルターを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、サイクロン構造を利用して遠心力の違いにより分離する方法や、重力の違いを利用して分離する方法等を用いても構わない。 In this embodiment, the filter is used for separating the dust and the specimen, but the present invention is not limited to this. For example, a method of separating using a cyclone structure using a difference in centrifugal force, a method of separating using a difference in gravity, or the like may be used.
また、本実施形態では、検体を搬送用液に混ぜて、抽出用チップ1内の抽出槽部16に注入を行なったが、検体を抽出槽部16に直接注入しても構わない。抽出槽部16内に検体を入れて抽出を行うことで、少量の抽出液中でタンパク質が抽出されるため、高濃度のタンパク質抽出液を生成することが可能である。 In this embodiment, the sample is mixed with the transport solution and injected into the extraction tank 16 in the extraction chip 1. However, the sample may be directly injected into the extraction tank 16. By extracting the sample in the extraction tank section 16 and performing extraction, the protein is extracted in a small amount of the extract, and thus it is possible to generate a protein extract with a high concentration.
(実施例8)
第3実施形態にかかるタンパク質抽出装置の一例を本実施例において説明する。
(Example 8)
An example of the protein extraction apparatus according to the third embodiment will be described in this example.
本実施例のタンパク質抽出装置には、図12に示した捕集機構部40と、図11に示した送液機構部111と、図1に示した抽出用チップ1を用いた。空中のスギ花粉を検体として、スギ花粉に含まれるアレルゲンタンパク質のCry−J1を、タンパク質抽出装置により抽出し、抽出されたCry−J1の量を検出部で検出した。 In the protein extraction apparatus of this example, the collection mechanism 40 shown in FIG. 12, the liquid feeding mechanism 111 shown in FIG. 11, and the extraction chip 1 shown in FIG. 1 were used. Using airborne cedar pollen as a specimen, the allergen protein Cry-J1 contained in the cedar pollen was extracted with a protein extraction device, and the amount of the extracted Cry-J1 was detected by the detection unit.
使用した容器、ポンプ、バルブ及びチューブは、実施例1と同じとした。 The containers, pumps, valves and tubes used were the same as in Example 1.
図12に捕集機構部40の構造を示す。捕集容器42内には、担持体43として金網フィルターが取り付けられており、金網フィルターの裏面に設けられた吸入用ファン44により、吸入口45から空気を吸入することで、空中のスギ花粉を金網フィルター上に捕獲した。 FIG. 12 shows the structure of the collection mechanism 40. In the collection container 42, a wire mesh filter is attached as a carrier 43, and air cedar pollen is collected by sucking air from the suction port 45 by a suction fan 44 provided on the back surface of the wire mesh filter. Captured on a wire mesh filter.
金網フィルターは、サイズが120mm×120mm、濾過精度が20μmの綾畳織金網フィルターを用いた。吸入ファンにより金網フィルターを通過する流速は0.6m/sであった。 As the wire mesh filter, a twilled woven wire mesh filter having a size of 120 mm × 120 mm and a filtration accuracy of 20 μm was used. The flow rate through the wire mesh filter by the suction fan was 0.6 m / s.
捕集容器42は、内壁部へスギ花粉が吸着するのを防止するため、ステンレスを用いた。 The collection container 42 was made of stainless steel in order to prevent cedar pollen from adsorbing to the inner wall.
吸入口45から空気を吸入している間に、バルブ9、27を開き、ポンプ25をONし、搬送用液容器24から、搬送用液である純水5mlを、回収用液容器内に注入した。 While the air is being sucked from the suction port 45, the valves 9 and 27 are opened, the pump 25 is turned on, and 5 ml of pure water as the transport liquid is injected from the transport liquid container 24 into the recovery liquid container. did.
次に、吸入口45から空気を5分間吸入した後、捕集容器42に設けられたシャッター46を閉じ、捕集容器42を密閉した状態にし、バルブ38を開き、ポンプ25をONし、回収口47から、担持体43である金網フィルターに捕獲されたスギ花粉を、回収用液容器2内に送入した。 Next, after inhaling air from the inlet 45 for 5 minutes, the shutter 46 provided in the collection container 42 is closed, the collection container 42 is closed, the valve 38 is opened, the pump 25 is turned on, and the collection is performed. The cedar pollen captured by the wire mesh filter as the carrier 43 was fed into the collection liquid container 2 from the opening 47.
金網フィルター上のスギ花粉を回収する際、金網フィルターに取り付けられた振動モーターにより、金網フィルターを振動させながら回収を行なった。金網フィルターを振動させることにより、金網フィルター上のスギ花粉がより取れ易くなり、空中からのスギ花粉の捕集効率を上げることができた。 When collecting the cedar pollen on the wire mesh filter, it was collected while vibrating the wire mesh filter by a vibration motor attached to the wire mesh filter. By vibrating the wire mesh filter, the cedar pollen on the wire mesh filter was more easily removed, and the collection efficiency of cedar pollen from the air could be increased.
回収用液容器2内に予め注入しておいた純水中にスギ花粉を空気と共に送入することにより、スギ花粉と純水が容易に攪拌された。そのため、攪拌手段を別途設ける必要が無く、装置の小型化が可能となった。 The cedar pollen and pure water were easily stirred by feeding the cedar pollen together with air into the pure water previously poured into the collection liquid container 2. Therefore, it is not necessary to separately provide a stirring means, and the apparatus can be downsized.
スギ花粉と純水の混合液を抽出槽部16に送入する前に、カゼイン溶液を抽出槽部16内に注入した。抽出槽部16、排出流路20の表面をカゼイン溶液で覆うことにより、抽出槽部16、排出流路20へのタンパク質の吸着が抑えられ、タンパク質を効率良く抽出することが可能となった。 Before the mixed solution of cedar pollen and pure water was fed into the extraction tank section 16, the casein solution was injected into the extraction tank section 16. By covering the surfaces of the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20 with the casein solution, protein adsorption to the extraction tank section 16 and the discharge flow path 20 can be suppressed, and protein can be extracted efficiently.
以下、実施例1と同様に、回収容器用液容器2内の検体の搬送工程及び抽出工程を行なった。抽出されたCry−J1量は、従来の電気化学検出型マイクロ流路デバイスにより検出できることが確認できた。 Thereafter, in the same manner as in Example 1, the sample transport process and the extraction process in the collection container liquid container 2 were performed. It was confirmed that the extracted amount of Cry-J1 can be detected by a conventional electrochemical detection type microchannel device.
以上のように、本実施例によると、空中からのスギ花粉の捕集から、タンパク質の抽出、分離までの動作を一つの装置により自動で行うことが可能であった。また、金網フィルター上に一旦捕獲した後回収を行う方法でスギ花粉を捕集することにより、捕獲時の吸引速度を上げる事が容易となり、スギ花粉の捕集時間を短くすることが可能であった。 As described above, according to this example, it was possible to automatically perform operations from the collection of cedar pollen from the air to the extraction and separation of proteins by a single device. In addition, by collecting cedar pollen by once collecting it on a wire mesh filter and collecting it, it becomes easy to increase the suction speed at the time of capture, and it is possible to shorten the collection time of cedar pollen. It was.
〔第4実施形態〕
本実施形態では、第3実施形態にかかるタンパク質抽出装置と、タンパク質検出用マイクロチップとを一体化したタンパク質測定装置について説明する。
[Fourth Embodiment]
In the present embodiment, a protein measurement apparatus in which the protein extraction apparatus according to the third embodiment and a protein detection microchip are integrated will be described.
図13は、本実施形態にかかるタンパク質測定装置の概略図である。タンパク質測定装置は、タンパク質抽出装置300と、タンパク質検出用マイクロチップ500とが、配管により接続された構成である。このタンパク質抽出装置300は、第3実施形態と同様のものである。 FIG. 13 is a schematic diagram of a protein measuring apparatus according to the present embodiment. The protein measuring apparatus has a configuration in which a protein extracting apparatus 300 and a protein detecting microchip 500 are connected by a pipe. This protein extraction apparatus 300 is the same as that of the third embodiment.
タンパク質検出用マイクロチップ500は、流路504が形成された基板501と、注入口504Aと、排出口505Aと、電気化学検出用電極506が形成された蓋基板510とが重ね合わせてなる。 The protein detection microchip 500 includes a substrate 501 with a flow path 504 formed thereon, an inlet 504A, an outlet 505A, and a lid substrate 510 with an electrochemical detection electrode 506 formed thereon.
流路504には、反応物質である抗体が固定された微粒子502が充填されている。微粒子502には、抽出されたタンパク質と抗原抗体反応を起こす抗体が固定されている。また、注入口504Aには、タンパク質抽出装置300から繋がる配管が、ジョイント511により固定されている。 The channel 504 is filled with fine particles 502 to which an antibody as a reactant is fixed. In the fine particle 502, an antibody that causes an antigen-antibody reaction with the extracted protein is immobilized. A pipe connected from the protein extraction device 300 is fixed to the inlet 504A by a joint 511.
また、この配管には、洗浄液、標識付抗体溶液、及び基質溶液貯蔵部301に繋がれた配管302が切換バルブ303を介して接続されている。 In addition, a pipe 302 connected to the cleaning solution, the labeled antibody solution, and the substrate solution storage unit 301 is connected to the pipe via a switching valve 303.
この装置では、まず切換バルブ303を切り換えることで、第2実施形態と同様にして抽出されたタンパク質抽出液を、マイクロ流路デバイス500の注入口504Aから注入する。これにより、タンパク質抽出液に含まれるアレルゲンと、微粒子502の抗体とが反応して、アレルゲンが捕捉される。 In this apparatus, by first switching the switching valve 303, the protein extract extracted in the same manner as in the second embodiment is injected from the inlet 504A of the microchannel device 500. Thereby, the allergen contained in the protein extract and the antibody of the microparticles 502 react to capture the allergen.
この後、洗浄液を流して、流路504を洗浄する。 Thereafter, the cleaning liquid is flowed to clean the flow path 504.
この後、酵素標識付抗体溶液を、マイクロ流路デバイス500の注入口504Aから注入する。これにより、酵素標識付抗体と、微粒子502に固定された抗体−抗原複合体とが反応して、酵素標識付抗体が捕捉される。 Thereafter, the enzyme-labeled antibody solution is injected from the injection port 504A of the microchannel device 500. As a result, the enzyme-labeled antibody reacts with the antibody-antigen complex immobilized on the fine particles 502, and the enzyme-labeled antibody is captured.
この後、洗浄液を流して、流路504を洗浄した後、基質溶液を、マイクロ流路デバイス500の注入口504Aから注入する。これにより、基質と酵素とが反応して、電気化学活性物質が生じる。 Thereafter, the cleaning liquid is flowed to clean the flow path 504, and then the substrate solution is injected from the injection port 504A of the micro flow path device 500. Thereby, a substrate and an enzyme react and an electrochemically active substance is produced.
この電気化学活性物質の量を、電極506により検出する。 The amount of the electrochemically active substance is detected by the electrode 506.
尚、タンパク質抽出装置300及びマイクロ流路デバイス500並びにそれらを繋ぐ流路内において、タンパク質を含む溶液が接する壁の表面にはタンパク質の非特異的吸着を防止する膜又は処理がなされている。 In addition, in the protein extraction apparatus 300, the microchannel device 500, and the channel that connects them, the surface of the wall in contact with the protein-containing solution is subjected to a film or treatment for preventing nonspecific adsorption of the protein.
本実施形態によると、検体の捕集からアレルゲンの量の検出までの動作を一つの装置で行うことができ、作業効率が飛躍的に向上する。 According to this embodiment, the operation from the collection of the specimen to the detection of the amount of allergen can be performed with one apparatus, and the working efficiency is dramatically improved.
本実施形態では、タンパク質検出用マイクロチップの検出方法として、電気化学的検出方法を用いたが、これに限定されるものではない。熱レンズ方式やSPR法等の他の検出方法を用いたマイクロ流路デバイスであっても構わない。この場合も、検体の捕集からアレルゲンの量の検出までの動作を一つの装置で行うことが可能となる。 In the present embodiment, the electrochemical detection method is used as the protein detection microchip detection method, but the present invention is not limited to this. A micro-channel device using another detection method such as a thermal lens method or an SPR method may be used. Also in this case, it is possible to perform operations from sample collection to detection of the amount of allergen with one apparatus.
〔第5実施形態〕
本実施形態では、第4実施形態にかかるタンパク質測定装置を、空気清浄機に組み込んだものについて説明する。
[Fifth Embodiment]
In the present embodiment, a protein measuring apparatus according to the fourth embodiment that is incorporated in an air cleaner will be described.
図15に、本実施態様にかかる空気清浄機の概略図を示す。(a)は、空気清浄機の正面図であり、(b)は(a)のZ−Z´ラインで切断したときの断面図である。 FIG. 15 shows a schematic diagram of an air cleaner according to this embodiment. (A) is a front view of an air cleaner, (b) is sectional drawing when cut | disconnecting by the ZZ 'line of (a).
図15(b)に示すように、本体601内部は、仕切り板602によって前後に仕切られている。この結果、本体601内部の前方(仕切り板602よりも風上側)には第1区画室603が形成され、後方(仕切り板602よりも風下側)には第2区画室604が形成されている。第1区画室603と第2区画室604とは、仕切り板602に設けられた単一または複数の開口部を介して連通している。また、本体601の前方には、外部からの空気の吸込口605が設けられており、本体601の後方上面には、吸い込んだ空気を外部に放出するための吹出口606が設けられている。 As shown in FIG. 15B, the inside of the main body 601 is partitioned forward and backward by a partition plate 602. As a result, a first compartment 603 is formed in front of the main body 601 (upward from the partition plate 602), and a second compartment 604 is formed in the rear (downward from the partition plate 602). . The first compartment 603 and the second compartment 604 communicate with each other via a single or a plurality of openings provided in the partition plate 602. In addition, a suction port 605 for air from the outside is provided in front of the main body 601, and a blower outlet 606 for discharging the sucked air to the outside is provided on the rear upper surface of the main body 601.
吸込口605は、複数の吸込口で構成されている。本実施形態では、吸込口605は、第1吸込口605aと、第2吸込口605bとで構成されており、これらが本体601の前面で上下に並設されている。 The suction port 605 is composed of a plurality of suction ports. In the present embodiment, the suction port 605 includes a first suction port 605a and a second suction port 605b, and these are arranged in parallel up and down on the front surface of the main body 601.
また、本体601内には、フィルター607と、イオン発生器608と、送風手段609とが設けられている。 Further, a filter 607, an ion generator 608, and a blower 609 are provided in the main body 601.
フィルター607は、外部から吸い込んだ空気を通過させて清浄化するものであり、第1区画室603内に設けられている。このフィルター607は、集塵フィルターと、脱臭フィルターとで構成されている。集塵フィルターは、空気中に含まれる塵埃を除去するものであり、脱臭フィルターは、空気中の臭気成分を除去するものである。 The filter 607 passes the air sucked from the outside and cleans it, and is provided in the first compartment 603. The filter 607 includes a dust collection filter and a deodorizing filter. The dust collection filter is for removing dust contained in the air, and the deodorization filter is for removing odor components in the air.
フィルター607は、いずれかの吸込口から吸い込まれた空気のみが通過するように本体601の内部に設けられており、特に、本実施形態では、第1の吸込口605aから吸い込まれた空気のみが通過するように、第1吸込口605aのすぐ後方(風下側)に設けられている。つまり、第2吸込口605bの後方にはフィルター607は配置されていない。これにより、本体601内部に吸い込まれる空気の経路としては、第1吸込口605aから吸い込まれてフィルター607を通過する経路(以下、第1経路Aと称する)と、第2吸込口605bから吸い込まれてフィルター607を通過しない経路(以下、第2経路Bと称する)との2通りの経路があることになる。 The filter 607 is provided inside the main body 601 so that only air sucked from one of the suction ports passes. In particular, in this embodiment, only air sucked from the first suction port 605a is provided. It is provided just behind (leeward side) the first suction port 605a so as to pass through. That is, the filter 607 is not disposed behind the second suction port 605b. Thereby, as a path | route of the air suck | inhaled inside the main body 601, the path | route (henceforth the 1st path | route A) inhaled from the 1st inlet 605a and passing the filter 607, and inhaled from the 2nd inlet 605b Thus, there are two routes, a route that does not pass through the filter 607 (hereinafter referred to as the second route B).
イオン発生器608は、誘電体を介して対向配置される放電電極と誘導電極とを備え、これら両電極間を放電させることによってイオンを発生するものであり、第2区画室604において吹出口606の近傍に設けられている。イオン発生器608は、正負イオンのうちの少なくとも一方を発生させることができる。イオン発生器608から正負両イオンを発生させれば、これらのイオンにより空気中の浮遊細菌を不活化させたり、空気中の有害物質を除去したりすることができる。 The ion generator 608 includes a discharge electrode and an induction electrode that are arranged to face each other via a dielectric, and generates ions by discharging between the two electrodes. In the second compartment 604, the air outlet 606 is provided. It is provided in the vicinity. The ion generator 608 can generate at least one of positive and negative ions. If positive and negative ions are generated from the ion generator 608, airborne bacteria in the air can be inactivated by these ions, and harmful substances in the air can be removed.
送風手段609は、外部から吸い込んだ空気を、イオン発生器608を介して外部に放出するものであり、ファン609aと、そのファン609aを回転させるモーター609bとを有している。ファン609aは、第2区画室604に設けられており、モーター609bは、第1区画室603と第2区画室604とにまたがって設けられている。 The air blowing means 609 discharges air sucked from outside through the ion generator 608, and has a fan 609a and a motor 609b that rotates the fan 609a. The fan 609a is provided in the second compartment 604, and the motor 609b is provided across the first compartment 603 and the second compartment 604.
シャッター610は、第2吸込口605bのすぐ後方に設けられており、それ自身の開閉動作により、第2吸込口605bを開閉する。 The shutter 610 is provided immediately behind the second suction port 605b, and opens and closes the second suction port 605b by its own opening / closing operation.
タンパク質抽出装置300は、吸込口605bを入った所定の場所に設けられており、吸込口605bの下には、例えば従来提案されているアレルゲン検出用マイクロチップ500を挿入する挿入口611が設けられている。アレルゲン検出用マイクロチップ500を挿入口611から挿入すると、アレルゲン検出用マイクロチップ500と本発明のタンパク質抽出装置300が接続される。この接続された状態は、上記の第3実施形態と同様である。 The protein extraction apparatus 300 is provided at a predetermined place where the suction port 605b is inserted, and an insertion port 611 for inserting, for example, a conventionally proposed allergen detection microchip 500 is provided below the suction port 605b. ing. When the allergen detection microchip 500 is inserted from the insertion port 611, the allergen detection microchip 500 and the protein extraction apparatus 300 of the present invention are connected. This connected state is the same as in the third embodiment.
空気清浄機を作動すると、フィルター607を介さない空気がタンパク質抽出装置300に送られる。上記の第2実施形態、第3実施形態で説明したように、花粉が採取され、タンパク質が抽出され、タンパク質の量が検出される。 When the air cleaner is activated, air that does not pass through the filter 607 is sent to the protein extraction apparatus 300. As described in the second and third embodiments, pollen is collected, protein is extracted, and the amount of protein is detected.
検出されたタンパク質の量に応じた電気信号が、マイクロチップ500から空気清浄機制御部に送られる。空気清浄機制御部では、マイコン制御などによりファン609aの回転量(送風量)やイオン発生器のイオン発生量が制御される。 An electrical signal corresponding to the detected amount of protein is sent from the microchip 500 to the air purifier controller. In the air cleaner control unit, the rotation amount (fan amount) of the fan 609a and the ion generation amount of the ion generator are controlled by microcomputer control or the like.
ここで、アレルゲン検出用マイクロチップ500は、使用後、再生処理を行って、複数回使用する。感度が落ちたアレルゲン検出用マイクロチップ500は、挿入口611から取り出され、新しいアレルゲン検出用マイクロチップ500が挿入される。 Here, the allergen detection microchip 500 is used a plurality of times after performing a regeneration process after use. The allergen detection microchip 500 with reduced sensitivity is taken out from the insertion slot 611, and a new allergen detection microchip 500 is inserted.
本実施形態では、空気清浄機を例にして、本発明のタンパク質測定装置の応用例を説明したが、エアーコンディショナー、加湿器、除湿機などの他の空気調整機にも応用可能である。 In the present embodiment, an application example of the protein measuring apparatus of the present invention has been described by taking an air cleaner as an example, but the present invention can also be applied to other air conditioners such as an air conditioner, a humidifier, and a dehumidifier.
上述したように、本発明によると、目的とするタンパク質を効率的に抽出できるタンパク質抽出装置が実現できる。この装置を測定器に繋ぐことで、タンパク質測定装置が実現できる。これにより、花粉等の外部空間に含まれる検体の採取から、タンパク質の抽出、濃縮、分離、測定までの動作を、一つの装置で効率よく行うことができる。よって、その産業上の意義は大きい。 As described above, according to the present invention, a protein extraction apparatus that can efficiently extract a target protein can be realized. By connecting this apparatus to a measuring instrument, a protein measuring apparatus can be realized. Thereby, operations from collection of a sample contained in an external space such as pollen to protein extraction, concentration, separation, and measurement can be efficiently performed with one apparatus. Therefore, its industrial significance is great.
1 抽出用チップ
2 回収用液容器
3 抽出用液容器
4 排出用液容器
5、6 送液ポンプ
7、8、9、10、11 バルブ
12 送液用チューブ
13 検出部
14 検体と搬送用液との混合液
15 抽出用液
16 抽出槽部
17 注入口
18 排出口
19 注入流路
20 排出流路
21 堰き止め部
22 基板
23 蓋基材
24 搬送用液容器
25 吸引ポンプ
26、27 バルブ
28 搬送用液
30 搬送用液注入口
31 抽出用液注入口
32 搬送用液注入流路
33 抽出用液注入流路
34 搬送用液排出流路
35 抽出用液排出流路
36 搬送用液排出口
37 抽出用液排出口
38 バルブ
40 捕集機構部
41 回収用チューブ
42 捕集容器
43 担持体
44 吸入用ファン
45 吸入口
46 シャッター
47 回収口
48 振動機構
101、102、103、104、105、106、107 抽出用チップ
111 送液機構部
300 タンパク質抽出装置
301 溶液貯蔵部
302 配管
303 切換バルブ
401、402、403 バルブ
404、405 ポンプ
500 タンパク質検出用マイクロチップ
501 基板
502 抗体付微粒子
503 反応槽部
504、505 流路
504A 注入口
505A 排出口
506 電極
507 接続パッド
508 堰き止め部
509 配線
510 蓋基板
511 ジョイント
601 空気調整機本体
602 仕切り板
603 第1区画室
604 第2区画室
605a 第1吸込口
605b 第2吸込口
606 吹出口
607 フィルター
608 イオン発生器
609a ファン
609b モーター
610 シャッター
611 挿入口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Extraction chip 2 Collection liquid container 3 Extraction liquid container 4 Discharge liquid container 5, 6 Liquid feed pump 7, 8, 9, 10, 11 Valve 12 Liquid feed tube 13 Detection part 14 Sample and transport liquid Liquid mixture 15 extraction liquid 16 extraction tank part 17 inlet 18 discharge port 19 injection flow path 20 discharge flow path 21 damming part 22 substrate 23 lid base material 24 liquid container for transport 25 suction pumps 26, 27 valve 28 for transport Liquid 30 Transport liquid inlet 31 Extraction liquid inlet 32 Transport liquid injection path 33 Extraction liquid injection path 34 Transport liquid discharge path 35 Extraction liquid discharge path 36 Transport liquid discharge port 37 Extraction Liquid discharge port 38 Valve 40 Collection mechanism 41 Recovery tube 42 Collection container 43 Carrier 44 Suction fan 45 Suction port 46 Shutter 47 Recovery port 48 Vibration mechanism 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 Extraction chip 111 Liquid feeding mechanism unit 300 Protein extraction device 301 Solution storage unit 302 Pipe 303 Switching valve 401, 402, 403 Valve 404, 405 Pump 500 Microchip for protein detection 501 Substrate 502 Fine particle with antibody 503 Reaction tank unit 504, 505 Flow path 504A Inlet 505A Discharge port 506 Electrode 507 Connection pad 508 Damping portion 509 Wiring 510 Lid substrate 511 Joint 601 Air conditioner body 602 Partition plate 603 First partition chamber 604 Second partition chamber 605a First suction port 605b First 2 Suction port 606 Blowing port 607 Filter 608 Ion generator 609a Fan 609b Motor 610 Shutter 611 Insertion port
Claims (26)
前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽部内の注入用流路と排出用流路との間に、チップ平面視形状が湾曲形状の堰き止め部が設けられている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。 An extraction tank for extracting a target component from a specimen;
At least one injection flow channel connected to the extraction vessel;
At least one discharge channel connected to the extraction tank section;
In an extraction microchip comprising:
Between the injection channel and the discharge channel in the extraction tank unit, a damming unit having a curved chip plan view shape is provided,
An extraction microchip characterized by that.
前記抽出槽部の平面視形状が、円形状または楕円形状である、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。 The extraction microchip according to claim 1,
The plan view shape of the extraction tank is a circular shape or an elliptical shape,
An extraction microchip characterized by that.
前記堰き止め部は、排出用流路側に凸の湾曲形状である、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ In the extraction microchip according to claim 1 or 2,
The damming portion has a curved shape that is convex toward the discharge channel side.
Extraction microchip characterized by that
前記堰き止め部は、スリット構造からなるものである、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。 In the extraction microchip according to any one of claims 1 to 3,
The damming portion has a slit structure.
An extraction microchip characterized by that.
前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記堰き止め部は、前記抽出槽部の流出入方向と垂直方向にある両端面をつなぐ形状で設けられ、両端面近傍のスリット幅が中央領域におけるスリット幅よりも広くなっている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。 An extraction tank for extracting a target component from a specimen;
At least one injection flow channel connected to the extraction vessel;
At least one discharge channel connected to the extraction tank section;
In an extraction microchip comprising:
The damming portion is provided in a shape connecting both end faces in a direction perpendicular to the inflow / outflow direction of the extraction tank section, and the slit width in the vicinity of both end faces is wider than the slit width in the central region,
An extraction microchip characterized by that.
前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が流れ方向に向かって少なくとも2列設けられている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。 An extraction tank for extracting a target component from a specimen;
At least one injection flow channel connected to the extraction vessel;
At least one discharge channel connected to the extraction tank section;
In an extraction microchip comprising:
Between the injection flow path and the discharge flow path in the extraction tank, at least two rows of damming portions having a slit structure are provided in the flow direction.
An extraction microchip characterized by that.
前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽内の注入用流路と排出用流路との間に、スリット構造を有する堰き止め部が複数配置され、当該複数の堰き止め部は流れ方向に向かって多段階的に配置されている
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。 An extraction tank for extracting a target component from a specimen;
At least one injection flow channel connected to the extraction vessel;
At least one discharge channel connected to the extraction tank section;
In an extraction microchip comprising:
Between the injection channel and the discharge channel in the extraction tank, a plurality of damming portions having a slit structure are arranged, and the plurality of damming portions are arranged in multiple stages in the flow direction. A microchip for extraction, characterized by
前記抽出槽部に接続された、少なくとも1つの注入用流路と、
前記抽出槽部に接続された、少なくとも2つの排出用流路と、
を備える抽出用マイクロチップにおいて、
前記抽出槽部には、それぞれの排出用流路と注入用流路との間に、それぞれスリット構造を有する堰き止め部が設けられている、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。 An extraction tank for extracting a target component from a specimen;
At least one injection flow channel connected to the extraction vessel;
At least two discharge channels connected to the extraction tank section;
In an extraction microchip comprising:
In the extraction tank part, a damming part having a slit structure is provided between each discharge channel and injection channel,
An extraction microchip characterized by that.
マイクロチップ内の前記抽出槽部の容積が、5〜50μlである、
ことを特徴とする抽出用マイクロチップ。 The extraction microchip according to any one of claims 1 to 8,
The volume of the extraction tank in the microchip is 5 to 50 μl.
An extraction microchip characterized by that.
前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部と、
を有し、
前記送液機構部が、前記検体と抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプと、を少なくともを備える、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。 The extraction microchip according to any one of claims 1 to 9,
A liquid feeding mechanism section for feeding the specimen and the extraction liquid to the extraction tank of the microchip for extraction;
Have
The liquid feeding mechanism section feeds the sample liquid storage container for storing the specimen and the extraction liquid, and the specimen and the extraction liquid from the sample liquid storage container to the extraction tank section in the extraction microchip. A liquid feed pump, comprising at least
The protein extraction apparatus characterized by the above-mentioned.
抽出用液の送液量が、5〜100μlである、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。 The protein extraction apparatus according to claim 10, wherein
The amount of extraction liquid fed is 5 to 100 μl.
The protein extraction apparatus characterized by the above-mentioned.
前記マイクロチップに前記抽出槽部を振動させる手段を設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。 The protein extraction apparatus according to claim 10 to 11,
A means for vibrating the extraction tank section is provided in the microchip.
The protein extraction apparatus characterized by the above-mentioned.
マイクロチップに超音波発生装置を設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。 The protein extraction apparatus according to claim 10 to 11,
An ultrasonic generator is provided on the microchip.
The protein extraction apparatus characterized by the above-mentioned.
マイクロチップにマイクロヒーターを設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。 The protein extraction apparatus according to any one of claims 10 to 13,
Provide a micro heater on the microchip,
The protein extraction apparatus characterized by the above-mentioned.
前記送液機構部に、吸引ポンプをさらに設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。 The protein extraction device according to any one of claims 10 to 14,
A suction pump is further provided in the liquid feeding mechanism.
The protein extraction apparatus characterized by the above-mentioned.
外部空間から検体を捕集する捕集機構部を設ける、
ことを特徴とするタンパク質抽出装置。 The protein extraction apparatus according to any one of claims 10 to 15,
Provide a collection mechanism to collect the sample from the external space,
A protein extraction apparatus characterized by that.
前記タンパク質抽出装置により抽出されたタンパク質の種類及び量を検出するマイクロ流路デバイスと、を備え、
当該マイクロ流路デバイスが、前記タンパク質と反応する反応物質を含む反応部と、
当該タンパク質の量を検出する検出部と、
を有してなる、
ことを特徴とするタンパク質測定装置。 A protein extraction device according to any one of claims 10 to 16,
A microchannel device for detecting the type and amount of protein extracted by the protein extraction device,
The microchannel device has a reaction part containing a reactive substance that reacts with the protein;
A detection unit for detecting the amount of the protein;
Having
A protein measuring apparatus.
前記検体を空気と共に移動させる送風手段と、
前記タンパク質測定装置により測定された前記外気に含まれるタンパク質の量に応じて前記送風手段の送風量を増減する送風制御手段と、を備える、
ことを特徴とする空気調整機。 A protein measuring device according to claim 17,
Air blowing means for moving the specimen together with air;
A blast control means for increasing or decreasing the blast volume of the blast means according to the amount of protein contained in the outside air measured by the protein measuring device,
An air conditioner characterized by that.
タンパク質含有物質を除去するタンパク質含有物質除去手段と、
前記タンパク質測定装置により測定されたタンパク質の量に応じて、前記タンパク質含有物質除去手段の動作を制御する除去動作制御手段と、を備える、
ことを特徴とする空気調整機。 A protein measuring device according to claim 17,
A protein-containing substance removing means for removing the protein-containing substance;
Removing operation control means for controlling the operation of the protein-containing substance removing means according to the amount of protein measured by the protein measuring device,
An air conditioner characterized by that.
前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部と、
を有し、
前記送液機構部が、前記検体及び抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、
検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプと、
を少なくともを備えるタンパク質抽出装置を用いて、
検体からタンパク質を抽出するタンパク質抽出方法であって、
前記検体と混合された搬送用液を前記送液ポンプで送液し、搬送用液と共に前記検体をマイクロチップ内に搬送する、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。 An extraction tank unit that extracts a target component from a specimen, at least one injection channel connected to the extraction tank unit, and at least one discharge channel connected to the extraction tank unit An extraction microchip, characterized in that a damming portion is provided between the injection channel and the discharge channel in the extraction tank unit,
A liquid feeding mechanism section for feeding the specimen and the extraction liquid to the extraction tank of the microchip for extraction;
Have
A sample solution storage container in which the liquid feeding mechanism unit stores the sample and the extraction liquid;
A liquid feed pump for feeding the specimen and the extraction liquid from the sample liquid storage container to the extraction tank in the microchip for extraction;
Using a protein extraction apparatus comprising at least
A protein extraction method for extracting protein from a specimen,
The transport liquid mixed with the specimen is fed by the liquid feed pump, and the specimen is transported together with the transport liquid into the microchip.
A protein extraction method characterized by the above.
前記抽出用マイクロチップの抽出槽に検体及び抽出用液を送液する送液機構部と、
を有し、
前記送液機構部が、前記検体及び抽出用液を溜めておく試料液収納容器と、
検体及び抽出用液を前記試料液収納容器から前記抽出用マイクロチップ内の抽出槽部にまで送液する送液ポンプと、
を少なくともを備えるタンパク質抽出装置を用いて、
検体からタンパク質を抽出するタンパク質抽出方法であって、
前記検体と混合された搬送用液を前記送液ポンプで送液し、搬送用液と共に前記検体をマイクロチップ内に搬送する、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。 The extraction microchip according to any one of claims 1 to 9,
A liquid feeding mechanism section for feeding the specimen and the extraction liquid to the extraction tank of the microchip for extraction;
Have
A sample solution storage container in which the liquid feeding mechanism unit stores the sample and the extraction liquid;
A liquid feed pump for feeding the specimen and the extraction liquid from the sample liquid storage container to the extraction tank in the microchip for extraction;
Using a protein extraction apparatus comprising at least
A protein extraction method for extracting protein from a specimen,
The transport liquid mixed with the specimen is fed by the liquid feed pump, and the specimen is transported together with the transport liquid into the microchip.
A protein extraction method characterized by the above.
前記送液ポンプと前記吸引ポンプとにより、前記抽出用液を交互に送液及び逆送させて、前記抽出用液を揺動させることにより検体からタンパク質を抽出する、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。 The protein extraction method according to claim 20 to 21, wherein
The extraction liquid is alternately fed and reversely fed by the liquid feeding pump and the suction pump, and the protein is extracted from the specimen by swinging the extraction liquid.
A protein extraction method characterized by the above.
前記搬送用液として、検体に含まれる抽出目的タンパク質の溶けないタンパク質貧溶媒を用いる、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。 The protein extraction method according to any one of claims 20 to 22,
As the transport liquid, a poor protein solvent that does not dissolve the extraction target protein contained in the specimen is used.
A protein extraction method characterized by the above.
前記検体が花粉である、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。 The protein extraction method according to any one of claims 20 to 23,
The specimen is pollen,
A protein extraction method characterized by the above.
前記搬送用液が、純水である、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。 The protein extraction method according to any one of claims 20 to 24,
The transport liquid is pure water;
A protein extraction method characterized by the above.
前記抽出用液がリン酸緩衝液である、
ことを特徴とするタンパク質抽出方法。 In the protein extraction method in any one of Claim 20 thru | or 25,
The extraction solution is a phosphate buffer;
A protein extraction method characterized by the above.
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