试料分析芯片以及使用该试料分析芯片的测量系统技术方案

根据作为传感器芯片的基本特性的温度依赖性，随着电力的供给，传感器芯片本身的温度上升。而且，如果在温度上升变为稳定状态，传感器芯片光电二极管暗电流变为恒定的时刻，添加化学发光反应试剂，则依赖于试剂温度，传感器芯片温度发生急剧的变化。此时，传感器芯片光电二极管暗电流发生显著的偏差。通过利用热扩散介质的放热作用使传感器芯片的温度变化为最低限度，从而使传感器芯片光电二极管暗电流的偏差(不稳定化)降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】参照引入本申请主张于2009年6月24日申请的日本专利申请2009-149294号的优先权，将其内容通过参照并入本申请中。
本专利技术涉及使用搭载了无线通信功能和光传感器功能的传感器芯片来检测或测定免疫学反应、化学反应的小型装置(器件)。
技术介绍
作为以往技术，已知在免疫学反应、化学反应的检测系统中利用显色反应、凝集反应，在检测中使用了包含光源(LED：发光二极管)和传感器(PD：光电二极管)的光学系统的可以以高灵敏度定量测量的装置。此外，检测系统中使用了化学发光的面板检查装置也被制品化。在专利文献1中，公开了在形成有传感器、具有无线收发功能的功能块的芯片上固定针对生物体物质的探头(probe)，通过传感器来检测被补充的目标(target)，通过无线收发功能向外部控制设备传达传感结果的测量装置。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-0101253号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题在作为疾病标志物的各种蛋白质、病毒/细菌的检体检查中，为了通过省力来减少成本，利用了设置于大规模医院、检查中心的集中检查装置。另一方面，从当场得出结果的迅速性、操作简便性的观点出发，在要求迅速性的急诊、重症监护病房中的紧急检查、医院门诊的传染病检查、或要求简便性、小型性的自检(在自己家中实施的血糖值等)中，正在普及POCT(即时检验，Point of Care Testing)。随着应用的扩大，除了迅速、简便性、小型性以外，对POCT还要求高灵敏度。为了响应该要求，提出了由使用了半导体集成电路技术、MEMS技术的传感器的信号检测系统、与用于检测的反应体系(抗原抗体反应、酶反应、核酸杂交反应)组合而成的POCT器件。这里，问题是POCT器件中的温度变化。虽然将利用上述半导体集成电路技术、MEMS技术而制成的集成化传感器芯片应用于POCT器件，可以实现POCT器件的高灵敏度化(例如，专利文献1)，但是，为了使集成化传感器芯片工作而供给的电磁能量会使集成化传感器的温度上升，从而无法避免包含试剂溶液、试料溶液的POCT器件的温度变化。除了在单个传感器元件之上利用集成电路技术、MEMS技术而集成了放大器、控制电路的集成化传感器芯片中的发热的问题以外，即使是传感器元件本身没有发热的POCT器件，在用于检测目标物质的进行各种化学、生物反应的反应部与传感器集成在一起的情况下，溶液的添加、反应热也成为温度变化的原因。这样的温度变化会给传感器元件、放大器、控制电路、或化学、生物反应带来影响，成为测定灵敏度、测定精度变差的原因。集成化传感器芯片的发热是由焦耳热引起的，因而考察由焦耳热引起的温度变化。向POCT器件供给电磁能量的方法可以为有线或无线的任一种，在这里提出了无线供给的一个例子。专利文献1的器件是从外部读出器(reader)向集成化传感器芯片通过无线来供给电磁能量。随着通过读出器侧线圈和集成化传感器芯片侧线圈的感应耦合进行的电力的供给，传感器芯片温度上升。此外，除了上述特性以外，受到外部环境、外部因素的影响，传感器芯片本身的温度容易变化。将传感器芯片免疫层析测量中的传感器芯片的温度变化的研究结果示于图9中。图9的横轴表示时间，纵轴表示使用搭载了温度传感器的传感器芯片进行测量后的温度变化。在开始电力供给的时刻，室温为26℃，在传感器芯片本身的温度几乎达到恒定(稳定状态)的12分钟后(T1)，传感器芯片温度上升至57.6℃(3次测定的平均值)。如果此时刻添加用于开始化学发光反应的发光底物溶液(T2)，则取决于所添加的溶液温度，传感器芯片本身的温度急剧地降低至343.6℃(3次测定的平均值)。之后的化学发光反应中(距开始测定800秒～1600秒的平均)(T3)的温度为40.8℃(3次测定的平均值)。在添加发光底物溶液的同时开始发光测量，由于此时所产生的传感器芯片的急剧温度变化而传感器芯片光电二极管暗电流发生变化，因此成为测定偏差的原因。此外，该温度变化也成为化学、生物反应的不稳定化的原因。本专利技术所要解决的课题是，由于该传感器芯片本身的发热而产生温度上升和由于外部因素而产生温度变化，从而传感器芯片光电二极管暗电流变得不稳定，测定偏差增大。用于解决课题的方法为了解决上述课题，在本专利技术中，利用热扩散介质的放热作用，通过扩散传感器芯片热来降低温度变化，将传感器特性和化学、生物反应稳定化。具体而言，通过使热传导材料与传感器芯片和试料保持载体热接触，使由传感器芯片产生的热介由热传导材料来扩散，从而抑制传感器芯片本身的温度上升和温度变化。即，试料分析芯片和系统的特征如下。(1)一种试料分析芯片，其特征在于，具有：保持固定化试料的保持载体、检测测定对象的试料与上述固定化试料的反应的传感器、和扩散由上述传感器产生的热的热扩散介质，上述热扩散介质与上述传感器热接触。(2)一种测量系统，其特征在于，具备：试料分析芯片、和与上述试料分析芯片收发信号的外部控制装置，所述试料分析芯片具有：保持固定化试料的保持载体、检测测定对象的试料与上述固定化试料的反应的传感器、扩散由上述传感器产生的热并与上述传感器热接触的热扩散介质。专利技术的效果通过本专利技术，通过使由传感器芯片本身产生的热扩散，可以抑制温度上升和温度变化。通过抑制传感器芯片的温度上升和温度变化，从而具有使传感器特性稳定化的效果。作为第二效果，通过抑制传感器芯片本身的温度上升，从而提高光电二极管灵敏度。第三效果是，通过扩散传感器芯片的发热，从而可以抑制密合于传感器芯片的生物试料保持载体上产生的反应(蛋白质间相互作用、核酸杂交、酶反应等)的温度上升，使反应稳定化、最佳化。由附图涉及的以下的本专利技术实施例的记载，明确了本专利技术的其它目的、特征和优点。附图说明图1为显示应用了热扩散介质的放热结构的图。图2A为显示放热结构中应用了集成了信号电路的传感器芯片的情况下的结构的图。图2B同样地为显示放热结构中应用了集成了信号电路的传感器芯片的情况下的结构的图。图3A为显示放热结构中应用了集成了信号电路和无线通信电路的传感器芯片的情况下的结构的图。图3B同样地为显示放热结构中应用了集成了信号电路和无线通信电路的传感器芯片的情况下的结构的图。图3C同样地为显示放热结构中应用了集成了信号电路和无线通信电路的传感器芯片的情况下的结构的图。图4A为显示热扩散介质的配置例的图。图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.24 JP 2009-1492941.一种试料分析芯片，其特征在于，具有：
保持固定化试料的保持载体，
检测测定对象的试料与所述固定化试料的反应的传感器，和
扩散由所述传感器产生的热的热扩散介质；
所述热扩散介质与所述传感器热接触。
2.根据权利要求1所述的试料分析芯片，其特征在于，所述传感器具有
信号检测部和信号处理部。
3.根据权利要求2所述的试料分析芯片，其特征在于，所述传感器还具
有无线通信部。
4.根据权利要求1所述的试料分析芯片，其特征在于，所述热扩散介质通
过与所述保持载体或/和所述传感器进行物理接触来热接触。
5.根据权利要求1所述的试料分析芯片，其特征在于，具有保持所述保
持载体的基板，所述热扩散介质与所述基板接触。
6.根据权利要求1所述的试料分析芯片，其特征在于，具备试料测定用
的传感器和空白用的传感器作为所述传感器，在所述试料测定用的传感器与所
述空白用的传感器之间具有用于添加所述测定对象的试料的槽。
7.根据权利要求1所述的试料分析芯片，其特征在于，所述传感器装入
到所述热扩散介质中。
8.根据权利要求1所述的试料分析芯片，其特征在于，所述保持载体是
扩散由所述传感器产生的热的所述热扩散介质。
9.根据权利要求1所述的试料分析试剂盒，其特征在于，在所述传感器
与所述保持载体之间具有将被添加的所述测定对象的试料扩散的层。
10.根据权利要求1所述的试料分析芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：白鸟亚希子，矢泽义昭，藤田毅，原田邦男，内田宪孝，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：