分析用デバイスおよびそれを用いた試料液分析方法
【課題】穿刺具または試料注入具を用いて得られる試料液のどちらの場合にも直接に採取できる分析用デバイスを提供する。
【解決手段】穿刺具を用いて得られる試料液の場合は第１の注入口（１４）から採取し、試料注入具を用いて得られる試料液の場合には第２の注入口（２０１）に注入する。
第１の注入口（１４）から採取した試料液は、第１の毛細管キャビティ（４）を介して保持チャンバー（５）に移送される。第２の注入口（２０１）に注入された試料液は、第２の毛細管キャビティ（２０２）を介して保持チャンバー（５）に移送される。
【解決手段】穿刺具を用いて得られる試料液の場合は第１の注入口（１４）から採取し、試料注入具を用いて得られる試料液の場合には第２の注入口（２０１）に注入する。
第１の注入口（１４）から採取した試料液は、第１の毛細管キャビティ（４）を介して保持チャンバー（５）に移送される。第２の注入口（２０１）に注入された試料液は、第２の毛細管キャビティ（２０２）を介して保持チャンバー（５）に移送される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的流体を電気的もしくは光学的に分析する際に使用される分析用デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析用デバイスを用いて生物学的流体を電気化学的に分析する方法としては、試料液中の特定の成分を分析するバイオセンサーとして、例えば、血液中のグルコースとセンサー中に担持したグルコースオキシダーゼ等の試薬との反応により得られる電流値を測定することにより、血糖値などを求めるものがある。
【０００３】
また、光学的に分析する方法としては、液体流路を形成した分析用デバイスを用いて分析する方法が知られている。
分析用デバイスは水平軸を有する回転装置を使って流体の制御をすることが可能であり、遠心力を利用して、試料の定量、細胞質材料の分離、分離された流体の移送分配、液体の混合・攪拌などを行う試験部に試料を送り込むことができるため、種々の生物化学的な分析を行うことが可能である。
【０００４】
従来の試料採取方法としては、特許文献１，特許文献２に見られるものなどがある。
特許文献１は図１４に示すような遠心力移送式バイオセンサー３１０を使用したものであって、試料は、注入口３１３から毛細管力により毛細管３１２内に採取され、次に遠心力を作用させることで、毛細管３１２内の試料は第１の流路３１４を介して受入キャビティ３１７に移送され、受入キャビティ３１７で試薬と反応、および遠心分離させたのちに、第２のキャビティ３１６に溶液成分のみを芯３１８の毛細管力によって採取し、光学的に反応状態が読み取られる。
【０００５】
特許文献２は図１５に示す遠心移送式バイオセンサー４００を使用したものであって、試料は、入口ポート４０９から出口ポート４１０まで毛細管力で移送し、各毛細管４０４ａ〜４０４ｆを試料液で満たした後、バイオセンサー４００の回転によって発生する遠心力によって、それぞれの毛細管内の試料液を各通気孔４０６ａ〜４０６ｇの位置で分配し、各連結微小導管４０７ａ〜４０７ｆを通って、次の処理室（図示省略）へ移送される。
【０００６】
これらの分析用デバイスとしてのバイオセンサー３１０，４００へ試料を供給する手段としては、試料注入口から毛細管力により試料を吸引可能な形状とするのが一般的である。指先や耳たぶを穿刺具により穿刺することで得られた少量の血液を、この注入口３１３または入口ポート４０９に接触させることで、血液は毛細管力により分析用デバイス内に吸引される。また、血液は毛細管内を完全に満たすまで毛細管力によって吸引されるため、規定量の試料を吸引することで試料注入口と連通した毛細管が満たされるように設計することで、分析用デバイスに供給される試料を一定量にする方法が一般的にとられている。
【特許文献１】特表平４−５０４７５８号公報
【特許文献２】特表２００４−５２９３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の構成では、注射器、スポイトやピペットなどの試料注入具から注入する場合には、試料注入具の先端部を分析用デバイスの試料注入口に接触させ、表面張力で試料が注入口外部に保持できる少量を幾度か点着することで毛細管力によって試料を吸引していく必要がある。または、試料注入具からプラスティックやガラスなどでできたシート状の試験片に試料を滴下し、そこに分析用デバイスの試料注入口を接触させるようにすることで吸引させたりする必要があり、ユーザーの作業が非常に煩雑なものになる。特に、試料注入具での注入形態は、病院、臨床検査会社、研究機関で多く見られ、ユーザーからの要望は高い。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するもので、試料注入具から注入された試料を注入口から漏れないように吸引し、回転動作により試料を定量でき、従来の穿刺具を用いた手法と共に、試料注入具からの試料を採取可能である分析用デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１記載の分析用デバイスは、試料液を採取するための第１の注入口と、第１の注入口に接続され第１の注入口を介して毛細管力により試料液を採取することのできる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーとを備えた分析用デバイスであって、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２記載の分析用デバイスは、請求項１において、第１の毛細管キャビティと第２の毛細管キャビティが連結されていることを特徴とする。
本発明の請求項３記載の分析用デバイスは、請求項１において、第１の毛細管キャビティには、その一側面に連続して毛細管力を発生しない隙で大気と連通したキャビティを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４記載の分析用デバイスは、請求項１において、第１の注入口が、凸形状の先端で開口していることを特徴とする。
本発明の請求項５記載の分析用デバイスは、請求項１において、第２の注入口の底面が第２の毛細管キャビティに向かって試料液が流れやすいように傾斜面となっていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６記載の分析用デバイスは、請求項１において、第２の注入口と第２の毛細管キャビティの結合部に窪みを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項７記載の分析用デバイスは、請求項１において、第２の注入口に血球と血漿を分離するためのフィルタを設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項８記載の分析用デバイスは、請求項２において、第２の毛細管キャビティがサイフォン構造を有していることを特徴とする。
本発明の請求項９記載の分析用デバイスは、請求項１において、第２の注入口が溢流流路を介して溢流チャンバーと連結されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項１０記載の試料液分析方法は、試料液を採取するための第１の注入口に接続され毛細管力により試料液を採取できる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーと、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有している分析用デバイスにおける試料液分析方法であって、試料液を直接に分析用デバイスに注入する場合は、試料液を第１の注入口から注入して前記保持チャンバーに供給し、試料液を試料注入具を介して注入する場合は、第２の注入口から注入して第２の毛細管キャビティを介して前記保持チャンバーに供給し、前記保持チャンバーから測定チャンバーに移送された試料液にアクセスして読み取ることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項１１記載の試料液分析方法は、試料液を採取するための第１の注入口に接続され毛細管力により試料液を採取できる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーと、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有している分析用デバイスが装着される分析装置であって、前記分析用デバイスをその第１の注入口を軸心側に向けた状態で保持して軸心回りに回転させる回転駆動手段と、第１の注入口あるいは第２の注入口から採取されて第１の毛細管キャビティと第２の毛細管キャビティのうちの少なくとも第１の毛細管キャビティに保持されている試料液を、前記回転駆動手段による回転に伴って発生した遠心力によって、前記保持チャンバーに移送させた後に、前記保持チャンバーから測定チャンバーに移送された試料液にアクセスして読み取る分析手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この構成によれば、試料注入具から注入された試料を第２の注入口から漏れないように吸引し、回転動作により試料を定量でき、従来の穿刺具を用いた手法と共に、試料注入具からの試料を採取可能である分析用デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の分析用デバイスおよびそれを用いた分析方法ならびに試料液注入方法の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
図１と図２は本発明の実施の形態における分析用デバイス３を示している。
【００１８】
分析用デバイス３は、上部基板１と下部基板２との貼り合わせで構成されており、下部基板２の１つの面には、微細な凹凸形状をもつマイクロチャネル構造が形成されており、試料液の移送や、所定量の液量を保持するなど、それぞれの機能が働くようになっている。上部基板１と下部基板２の貼り合わせは、超音波接合、ＵＶ接着など良く知られている接合方法で接合するが、接合後、試料液の飛散を防止するために軸１ａを中心に開閉できる保護キャップ４１が取り付けられる。
【００１９】
第１の注入口１４とは、下部基板２に形成された溝状の第１の毛細管キャビティ４とこの第１の毛細管キャビティ４の長手方向の開口部を閉塞するように上部基板１に形成されている凸形状の突き出し部４ｂ（図４を参照）とで構成された入口側の開口である。
【００２０】
第２の注入口２０１とは、下部基板２に形成された凹部２０１ｂと上部基板１に形成されて前記凹部２０１ｂに連通する孔２０１ａとで構成されている。使用状態の孔２０１ａの開口は、保護キャップ４１に形成された蓋部４１ａによって覆われて閉じている。
【００２１】
図４は、分析用デバイス３の第１の注入口１４の周辺部から見た斜視図であるが、第１の注入口１４は、分析用デバイス本体の一側面より突出した凸形状の突き出し部４ｂにすることにより、指先などによる血液の点着がしやすくなり、点着時に第１の注入口１４以外の位置に指などが接触して血液が付着するのを防ぐという効果がある。
【００２２】
図３は、分析装置１００のロータ１０１に１つの分析用デバイス３がセットされた状態を示しており、分析装置側の回転駆動手段（図示せず）により、ロータ１０１が軸心１１の回りの所定の方向に回転駆動される。分析用デバイス３は第１の注入口１４が軸心１１の方向を向くようにロータ１０１にセットされている。
【００２３】
分析用デバイス３の一側面で第１の注入口１４の周囲には、図４に示すように凹部１２が形成されている。凹部１２は、ロータ１０１にセットされた状態で見ると軸心１１側のみが開口し、さらに軸心１１より外周方向に向けて窪んでいる。
【００２４】
なお、凹部１２は、凹部の軸心側における開口部の断面積が、凹部の外周側の開口部における断面積よりも同等以上の大きさになるように、ゆるやかに湾曲した構造になるように形成させることによって、第１の注入口１４の周囲に付着した試料液は、ロータ１０１の回転に伴う遠心力によって確実に凹部１２の奥へ移送され、さらに凹部１２の一番低い位置へ移送されやすくなり、凹部１２外へ飛散することなく収集できる。
【００２５】
分析装置１００は図５に示すように、ロータ１０１とシャフト１２０はロータ保持部材１２１を介して固着されており、モータ１０４とシャフト１２０およびモータ軸のそれぞれに取り付けられたカップリング１０５ａ，１０５ｂにより駆動連結されている。シャフト１２０は軸受け保持部材１２２に取り付けられたボールベアリング１０９ａ，１０９ｂにより回転自在に支持されている。モータ１０４は、ＣＰＵなどで構成される中央処理部３０１からの駆動命令に従い、ドライバＩＣなどで構成される駆動制御部３０２を介してモータ１０４に印加される電流により回転所望する方向に、所望の回転速度で回転する。ロータ１０１上には分析用デバイス３との回転時のバランスをとるためのバランサ１０２が配置されている。ロータ１０１および分析用デバイス３を含めた回転部分は、上ハウジング１０６ａと下ハウジング１０６ｂにより密閉された空間内にあり、ヒータ１１２ａ〜１１２ｄによりハウジング空間内が加温している。
【００２６】
以下に本発明の分析装置１００における具体的な試料液の測定方法について、分析用デバイス３の分析装置への挿入までの手順については図６を用いて説明し、それ以降の手順については図５を用いて説明する。
【００２７】
ユーザーは分析装置１００に分析用デバイス３を装着する前に、第１の注入口１４あるいは後述する第２の注入口より分析用デバイス３に試料液を注入する。そしてユーザーは図６に示すように上ハウジング１０６ａに設けられた扉１１１を開ける。扉１１１を開けることに連動してクラムシェルタイプの分析用デバイス保持部材１２５が、基端部の軸１２５ａを中心に回動し、扉１１１によって開放された位置に分析用デバイス保持部材１２５の先端部が臨む図６の状態になる。
【００２８】
この分析用デバイス保持部材１２５に分析用デバイス３を挿入し、扉１１１を閉じることで、分析用デバイス保持部材１２５が仮想線で示す位置に復帰して分析用デバイス３をロータ１０１上の所定の位置に保持する。
【００２９】
そしてユーザーは測定開始を指示するための操作ボタンなどを配置した操作部３０８を操作して試料液成分の測定を開始する。ユーザーからの命令を中央処理部３０１で解釈し駆動制御部３０２によりモータ１０４を駆動し分析用デバイス３を回転させたり、停止させたりし、遠心力や毛細管力を利用し、最終的に分析対象を分析用デバイス３の測定チャンバー７（図２を参照）に導入する。
【００３０】
測定チャンバー７への導入に先立ち、血漿は分析用デバイス３の保持シャンバー５に配置されている酵素、色素、バッファなどで構成される試薬（図示せず）と酵素反応を起こし呈色している。このときモータ１０４の回転数を例えば５００ｒｐｍから１５００ｒｐｍに速度変動させ加速度を印加するとか、時計回り、反時計回りと正逆回転運動を繰り返すことにより溶解や攪拌を促進することが可能である。そして呈色した反応液は、測定チャンバー７に移送され光源１０８で照射され、その透過光が検出器１０７により検出される。入射光に対する反射光の比率により吸光度を求め、メモリー部３０９に保持された検量線に基づき特定成分の濃度が中央処理部３０１で演算され表示部３０７に表示される。
【００３１】
また、試料液が血液検体の場合には、一般的に温度依存性が高く測定時間や測定精度に影響するため、少なくとも試薬反応を開始してからの温度は一定（３０℃〜３７℃）であることが好ましい。そのため、分析装置１００では試薬との反応開始時には少なくとも３７℃程度になるように、温度センサー１２９の温度データ処理部３０５の検出結果に基づきヒータ１１２を温度制御部３０６で制御し、ハウジング空間内の空気温度を管理している。このようにハウジング内の空気温度を一定にすることにより分析用デバイス３をムラなく均一に加熱することが可能となる。
【００３２】
なお、分析装置１００は、その用途に応じて、分析用デバイス３内のチャンバー及び流路の構成により、軸心周りの回転によって発生する遠心力を用いて、分析用デバイス３内の液を移送したり、遠心分離したりする遠心分離機にもなりえる。
【００３３】
分析用デバイス３の形状は、扇形状や、立方体形状やその他の形状のものでもよく、これらの分析用デバイス３を複数個同時にロータ１０１へ装着するようにしてもかまわない。
【００３４】
次に、本実施の形態１の分析用デバイス３のマイクロチャネル構成、および試料液の移送プロセスについて詳細に説明する。
図７は図１と図２に示した分析用デバイス３のマイクロチャネル構成を示す。図８は第１注入口１４から試料液を注入した場合の試料液注入から測定チャンバーまでの移送の過程を示している。図９は毛細管キャビティおよびキャビティの断面形状の例を示す。
【００３５】
図７に示すように、分析用デバイス３のマイクロチャネル構成は、試料液を採取するための第１の注入口１４と、第１の注入口１４に注入された試料液を所定量だけ保持するための第１の毛細管キャビティ４と、サイフォン構造の第２の毛細管キャビティ２０２と、第１の毛細管キャビティ４内の空気を排出するためのキャビティ１５と、分析試薬（図示せず）が保持されている保持チャンバー５と、試料液と分析試薬との混合物を測定する測定チャンバー７と、保持チャンバー５と測定チャンバー７に連通する流路６と、さらに測定チャンバー７と、大気開放孔９を連通させる流路８とで構成されている。
【００３６】
ここで、第１の毛細管キャビティ４、流路６、流路８の深さは５０μｍ〜３００μｍで形成されているが、毛細管力で試料液が流れるのであれば、この寸法に限定されるものではない。保持チャンバー５、測定チャンバー７、キャビティ１５，１６の深さは、０．３ｍｍ〜５ｍｍで形成しているが、これは、サンプル溶液の量や、吸光度を測定するための条件（光路長、測定波長、サンプル溶液の反応濃度、試薬の種類等）によって調整可能である。
【００３７】
毛細管力で試料液を流すために、第１の毛細管キャビティ４、流路６、流路８の壁面に親水処理を行っており、親水処理方法としては、プラズマ、コロナ、オゾン、フッ素等の活性ガスを用いた表面処理方法や、界面活性剤や親水性ポリマーによる表面処理が挙げられる。ここで、親水性とは水との接触角が９０°未満のことをいい、より好ましくは接触角４０°未満である。
【００３８】
− 第１の注入口１４に試料液を導入した場合の移送プロセス −
この場合の移送プロセスは図８のように実行される。
分析用デバイス３に試料液を供給するためには、この分析用デバイス３を分析装置１００にセットする前に、分析用デバイス３の一側面より第１の注入口１４に試料液を点着させる。点着直後に、試料液は図８（ａ）に示すように、毛細管現象により第１の毛細管キャビティ４およびサイフォン構造の第２の毛細管キャビティ２０２に所定量だけ注入される。
【００３９】
このとき、第１の毛細管キャビティ４の側面に第１の毛細管キャビティ４内の空気を排出するためのキャビティ１５を設けているため、試料液は第１の毛細管キャビティ４の側面部が先行して流れる毛細流ではなく、第１の毛細管キャビティ４の中央部が先行して流れる毛管流となって第１の毛細管キャビティ４内を充填していく。そのため、第１の注入口１４に点着させる試料液が第１の第１の毛細管キャビティ４の充填途中で不足したり、試料液を充填途中で第１の注入口１４から離してしまったりした場合でも、再度、第１の注入口から点着することで、試料液は第１の毛細管キャビティ４の中央部が先行して流れ、毛細管キャビティ内に保持されていた試料液の中央部と接触し、空気をキャビティ１５のある側面方向に排出しながら充填されるため、気泡が発生せず、第１の毛細管キャビティ４が所定量の試料液を保持できるまで、何度でも点着することが可能となる。
【００４０】
第１の毛細管キャビティ４とキャビティ１５は、図９に示すように下部基板２に形成された矩形状の第１の毛細管キャビティ４の片側の側面に、厚み方向の断面寸法が第１の毛細管キャビティ４の断面寸法より大きくなるようなキャビティ１５を設ける。第１の毛細管キャビティ４とキャビティ１５の構成はこれに限定されるものではない。
【００４１】
図９に示す構成では、キャビティ１５の厚み方向の断面寸法を第１の毛細管キャビティ４の断面寸法よりも５０μｍ以上大きくすることで、試料液のキャビティ１５への流入を抑制することができる。キャビティ１５の厚み方向の断面寸法の上限値としては特に規定はないが、毛細管キャビティの厚み方向の断面寸法を保つために上部基板１に剛性をもたす必要があるため、上部基板１の表面からキャビティ１５までの距離を０．５〜１ｍｍ程度とることが望ましい。また、第１の毛細管キャビティ４に毛細管現象を働かすために親水処理を行う必要があるが、親水処理は第１の毛細管キャビティ４の壁面のみにすることが望ましく、他のキャビティ１５などの壁面に親水処理をしておくと、キャビティ１５内への試料液の流入が起こってしまう。
【００４２】
第１，第２の毛細管キャビティ４，２０２に試料液が充填された後、保護キャップ４１を図１のように閉じた状態にした分析用デバイス３を分析装置１００にセットし、分析装置１００の駆動手段によって分析用デバイス３を回転させることで、図８（ｂ）に示すように、第１，第２の毛細管キャビティ４，２０２内の試料液は、分析試薬があらかじめ担持されている保持チャンバー５内に遠心力によって移送される。またこのとき、第２の毛細管キャビティ２０２の試料液が溢流チャンバー２０４にも若干が移送される。
【００４３】
保持チャンバー５内に流入した試料液は、分析装置１００の回転の加速度による揺動や回転停止中の液の拡散によって、保持チャンバー５内に担持されている分析試薬と混合されるが、保持チャンバー自体を直接に振動させるような外的な力を作用させて混合することも可能である。
【００４４】
次に試薬と試料液との混合が所定のレベルに到達すると、保持チャンバー５内の試料液は、図８（ｃ）に示すように、毛細管力で流路６内を通じて測定チャンバー７の入口まで移送される。
【００４５】
次に分析装置１００の回転で、図８（ｄ）に示すように、流路６内の試料液は測定チャンバー７内に移送され、分析装置１００に取り付けられている測定手段（図示せず）により、試料液と分析試薬との反応状態を吸光度測定などによって測定することにより、その成分の濃度を測定できる。
【００４６】
− 第２の注入口２０１に試料液を導入した場合の移送プロセス −
この場合の移送プロセスは図１０のように実行される。また以降の説明に使用する図１１（ａ）は図７のＡ−Ａ断面図を、図１１（ｂ）は図７のＢ−Ｂ断面図を示している。
【００４７】
分析用デバイス３を分析装置１００にセットする前に、この場合には、大きく開口した第２の注入口２０１の孔２０１ａに、ユーザーが注射器、スポイトあるいはピペットなどの試料注入具を用いて試料液を点着する。点着直後に、試料液は図１０（ａ）に示すように、毛細管現象により第１の毛細管キャビティ４および第２の毛細管キャビティ２０２に所定量だけ注入され、余剰な試料液は第２の注入口２０１に残ったままとなる。
【００４８】
このとき第２の注入口２０１は図１１（ａ）（ｂ）に示されるように窪み２０５と第２の毛細管キャビティ２０２に向かうような傾斜面２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃを有しているため、試料液はおのずと第２の毛細管キャビティ２０２に向かって移動し、第２の毛細管キャビティ２０２および第１の毛細管キャビティ４へと試料液を毛細管力で移送することができる。
【００４９】
第１，第２の毛細管キャビティ４，２０２に試料液が充填された後、保護キャップ４１を図１のように閉じた状態の分析用デバイス３を分析装置１００にセットし、分析用デバイス３を分析装置１００の駆動手段によって回転させることで、図１０（ｂ）に示すように、第１，第２の毛細管キャビティ４，２０２内の試料液は、分析試薬があらかじめ担持されている保持チャンバー５内に遠心力によって移送される。このとき、第２の毛細管キャビティ２０２の余剰の試料液が溢流流路２０３を通じて溢流チャンバー２０４にも移送される。溢流チャンバー２０４には比較的多くの余剰の試料液が排出されているため廃棄時の液漏れを防止するために脱脂綿やろ紙フィルタなど吸水部材を溢流チャンバー２０４に配置しておいても良い。
【００５０】
図１２と図１３には第２の注入口２０１の孔２０１ａと凹部２０１ｂとの間に、フィルタ部材２０７が配置されるよう上部基板１と下部基板２との間にフィルタ部材２０７を挟んだ例を示している。フィルタ部材２０７は、試料が血液である場合に血漿だけを通過させて血球を通さないガラスフィルタなどで形成することによって、第２の注入口２０１から注入した血液に関しては血漿を用いる分析、第１の注入口４より点着した血液については全血を用いた分析、と言ったように、保持チャンバー５の試薬を変更するだけで同じ形態の分析用デバイス３で用途別の使用が可能となる。
【００５１】
以降の試薬液の移送については、図１０（ｃ）は前述の図８（ｃ）の説明と、また図１０（ｄ）は前述の図８（ｄ）での説明と同一であるのでここでは省略する。
なお、第２の毛細管キャビティ２０２の頂点部に連通する大気開放孔を設けることにより保持チャンバー５に移送される試料液の定量性をより向上させることができる。
【００５２】
なお、請求項における回転駆動手段は、図５のモータ１０４、シャフト１２０、モータ１０４とシャフト１２０を連結するためのカップリング１０５、ロータ１０１、ロータ保持部材１２１、モータ１０４を制御する駆動制御部３０２および駆動制御部３０２を制御する中央処理部３０１によって構成されている。
【００５３】
請求項における分析手段は、図５の検出器１０７、光源１０８、検出器１０７で検出した透過光を電気信号に変換するための信号処理部３０４、光源１０８の出力光を制御する光源制御部３０３および信号処理部３０４と光源制御部３０３を制御し、吸光度を算出する中央処理部３０１によって構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は生物学的流体の分析作業の改善に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態における分析用デバイスの外観図
【図２】同実施の形態の分析用デバイスの分解斜視図
【図３】同実施の形態の分析用デバイスが分析装置のロータに装着されているイメージを示した外観斜視図
【図４】同実施の形態の分析用デバイスを第１の注入口の周辺部から見た斜視図
【図５】同実施の形態の分析用デバイスが装着された状態での分析装置の中央断面図
【図６】同実施の形態の分析用デバイスの装着途中の分析装置の中央断面図
【図７】同実施の形態の分析用デバイスのマイクロチャネル構成を示す平面図
【図８】同実施の形態の分析用デバイスの第１の注入口から試料液を注入した場合の試料液注入過程〜測定チャンバーの充填過程の工程図
【図９】同実施の形態の分析用デバイスにおける毛細管キャビティおよびキャビティの形状例を示す断面図
【図１０】同実施の形態の分析用デバイスの第２の注入口から試料液注入過程〜測定チャンバーの充填過程の工程図
【図１１】図７のＡ−Ａ断面図と図７のＢ−Ｂ断面図
【図１２】同実施の形態の分析用デバイスの第２の注入口にフィルタを配置した場合の分解斜視図
【図１３】同実施の形態の分析用デバイスの第２の注入口にフィルタを配置した場合の平面図
【図１４】従来例の遠心移送式バイオセンサーの構成図
【図１５】従来例の遠心移送式バイオセンサーの試料液分配を説明する図
【符号の説明】
【００５６】
１ 上部基板
２ 下部基板
３ 分析用デバイス
４ 第１の毛細管キャビティ
５ 保持チャンバー
６ 流路
７ 測定チャンバー
８ 流路
９ 大気開放孔
１１ 軸心
１４ 第１の注入口
１５ キャビティ
４１ 保護キャップ
１００ 分析装置
１０１ ロータ
１０２ バランサ
１０４ モータ
１０５ カップリング
１０６ ハウジング
１０７ 検出器
１０８ 光源
１０９ ボールベアリング
１１１ 扉
１１２ａ〜１１２ｄ ヒータ
１２０ シャフト
１２１ ロータ保持部材
１２２ 軸受け保持部材
１２５ 分析用デバイス保持部材
１２９ 温度センサー
２０１ 第２の注入口
２０２ 第２の毛細管キャビティ
２０３ 溢流流路
２０４ 溢流チャンバー
２０５ 窪み
２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ 傾斜面
２０７ フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的流体を電気的もしくは光学的に分析する際に使用される分析用デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析用デバイスを用いて生物学的流体を電気化学的に分析する方法としては、試料液中の特定の成分を分析するバイオセンサーとして、例えば、血液中のグルコースとセンサー中に担持したグルコースオキシダーゼ等の試薬との反応により得られる電流値を測定することにより、血糖値などを求めるものがある。
【０００３】
また、光学的に分析する方法としては、液体流路を形成した分析用デバイスを用いて分析する方法が知られている。
分析用デバイスは水平軸を有する回転装置を使って流体の制御をすることが可能であり、遠心力を利用して、試料の定量、細胞質材料の分離、分離された流体の移送分配、液体の混合・攪拌などを行う試験部に試料を送り込むことができるため、種々の生物化学的な分析を行うことが可能である。
【０００４】
従来の試料採取方法としては、特許文献１，特許文献２に見られるものなどがある。
特許文献１は図１４に示すような遠心力移送式バイオセンサー３１０を使用したものであって、試料は、注入口３１３から毛細管力により毛細管３１２内に採取され、次に遠心力を作用させることで、毛細管３１２内の試料は第１の流路３１４を介して受入キャビティ３１７に移送され、受入キャビティ３１７で試薬と反応、および遠心分離させたのちに、第２のキャビティ３１６に溶液成分のみを芯３１８の毛細管力によって採取し、光学的に反応状態が読み取られる。
【０００５】
特許文献２は図１５に示す遠心移送式バイオセンサー４００を使用したものであって、試料は、入口ポート４０９から出口ポート４１０まで毛細管力で移送し、各毛細管４０４ａ〜４０４ｆを試料液で満たした後、バイオセンサー４００の回転によって発生する遠心力によって、それぞれの毛細管内の試料液を各通気孔４０６ａ〜４０６ｇの位置で分配し、各連結微小導管４０７ａ〜４０７ｆを通って、次の処理室（図示省略）へ移送される。
【０００６】
これらの分析用デバイスとしてのバイオセンサー３１０，４００へ試料を供給する手段としては、試料注入口から毛細管力により試料を吸引可能な形状とするのが一般的である。指先や耳たぶを穿刺具により穿刺することで得られた少量の血液を、この注入口３１３または入口ポート４０９に接触させることで、血液は毛細管力により分析用デバイス内に吸引される。また、血液は毛細管内を完全に満たすまで毛細管力によって吸引されるため、規定量の試料を吸引することで試料注入口と連通した毛細管が満たされるように設計することで、分析用デバイスに供給される試料を一定量にする方法が一般的にとられている。
【特許文献１】特表平４−５０４７５８号公報
【特許文献２】特表２００４−５２９３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の構成では、注射器、スポイトやピペットなどの試料注入具から注入する場合には、試料注入具の先端部を分析用デバイスの試料注入口に接触させ、表面張力で試料が注入口外部に保持できる少量を幾度か点着することで毛細管力によって試料を吸引していく必要がある。または、試料注入具からプラスティックやガラスなどでできたシート状の試験片に試料を滴下し、そこに分析用デバイスの試料注入口を接触させるようにすることで吸引させたりする必要があり、ユーザーの作業が非常に煩雑なものになる。特に、試料注入具での注入形態は、病院、臨床検査会社、研究機関で多く見られ、ユーザーからの要望は高い。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するもので、試料注入具から注入された試料を注入口から漏れないように吸引し、回転動作により試料を定量でき、従来の穿刺具を用いた手法と共に、試料注入具からの試料を採取可能である分析用デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１記載の分析用デバイスは、試料液を採取するための第１の注入口と、第１の注入口に接続され第１の注入口を介して毛細管力により試料液を採取することのできる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーとを備えた分析用デバイスであって、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２記載の分析用デバイスは、請求項１において、第１の毛細管キャビティと第２の毛細管キャビティが連結されていることを特徴とする。
本発明の請求項３記載の分析用デバイスは、請求項１において、第１の毛細管キャビティには、その一側面に連続して毛細管力を発生しない隙で大気と連通したキャビティを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４記載の分析用デバイスは、請求項１において、第１の注入口が、凸形状の先端で開口していることを特徴とする。
本発明の請求項５記載の分析用デバイスは、請求項１において、第２の注入口の底面が第２の毛細管キャビティに向かって試料液が流れやすいように傾斜面となっていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６記載の分析用デバイスは、請求項１において、第２の注入口と第２の毛細管キャビティの結合部に窪みを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項７記載の分析用デバイスは、請求項１において、第２の注入口に血球と血漿を分離するためのフィルタを設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項８記載の分析用デバイスは、請求項２において、第２の毛細管キャビティがサイフォン構造を有していることを特徴とする。
本発明の請求項９記載の分析用デバイスは、請求項１において、第２の注入口が溢流流路を介して溢流チャンバーと連結されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項１０記載の試料液分析方法は、試料液を採取するための第１の注入口に接続され毛細管力により試料液を採取できる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーと、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有している分析用デバイスにおける試料液分析方法であって、試料液を直接に分析用デバイスに注入する場合は、試料液を第１の注入口から注入して前記保持チャンバーに供給し、試料液を試料注入具を介して注入する場合は、第２の注入口から注入して第２の毛細管キャビティを介して前記保持チャンバーに供給し、前記保持チャンバーから測定チャンバーに移送された試料液にアクセスして読み取ることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項１１記載の試料液分析方法は、試料液を採取するための第１の注入口に接続され毛細管力により試料液を採取できる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーと、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有している分析用デバイスが装着される分析装置であって、前記分析用デバイスをその第１の注入口を軸心側に向けた状態で保持して軸心回りに回転させる回転駆動手段と、第１の注入口あるいは第２の注入口から採取されて第１の毛細管キャビティと第２の毛細管キャビティのうちの少なくとも第１の毛細管キャビティに保持されている試料液を、前記回転駆動手段による回転に伴って発生した遠心力によって、前記保持チャンバーに移送させた後に、前記保持チャンバーから測定チャンバーに移送された試料液にアクセスして読み取る分析手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この構成によれば、試料注入具から注入された試料を第２の注入口から漏れないように吸引し、回転動作により試料を定量でき、従来の穿刺具を用いた手法と共に、試料注入具からの試料を採取可能である分析用デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の分析用デバイスおよびそれを用いた分析方法ならびに試料液注入方法の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
図１と図２は本発明の実施の形態における分析用デバイス３を示している。
【００１８】
分析用デバイス３は、上部基板１と下部基板２との貼り合わせで構成されており、下部基板２の１つの面には、微細な凹凸形状をもつマイクロチャネル構造が形成されており、試料液の移送や、所定量の液量を保持するなど、それぞれの機能が働くようになっている。上部基板１と下部基板２の貼り合わせは、超音波接合、ＵＶ接着など良く知られている接合方法で接合するが、接合後、試料液の飛散を防止するために軸１ａを中心に開閉できる保護キャップ４１が取り付けられる。
【００１９】
第１の注入口１４とは、下部基板２に形成された溝状の第１の毛細管キャビティ４とこの第１の毛細管キャビティ４の長手方向の開口部を閉塞するように上部基板１に形成されている凸形状の突き出し部４ｂ（図４を参照）とで構成された入口側の開口である。
【００２０】
第２の注入口２０１とは、下部基板２に形成された凹部２０１ｂと上部基板１に形成されて前記凹部２０１ｂに連通する孔２０１ａとで構成されている。使用状態の孔２０１ａの開口は、保護キャップ４１に形成された蓋部４１ａによって覆われて閉じている。
【００２１】
図４は、分析用デバイス３の第１の注入口１４の周辺部から見た斜視図であるが、第１の注入口１４は、分析用デバイス本体の一側面より突出した凸形状の突き出し部４ｂにすることにより、指先などによる血液の点着がしやすくなり、点着時に第１の注入口１４以外の位置に指などが接触して血液が付着するのを防ぐという効果がある。
【００２２】
図３は、分析装置１００のロータ１０１に１つの分析用デバイス３がセットされた状態を示しており、分析装置側の回転駆動手段（図示せず）により、ロータ１０１が軸心１１の回りの所定の方向に回転駆動される。分析用デバイス３は第１の注入口１４が軸心１１の方向を向くようにロータ１０１にセットされている。
【００２３】
分析用デバイス３の一側面で第１の注入口１４の周囲には、図４に示すように凹部１２が形成されている。凹部１２は、ロータ１０１にセットされた状態で見ると軸心１１側のみが開口し、さらに軸心１１より外周方向に向けて窪んでいる。
【００２４】
なお、凹部１２は、凹部の軸心側における開口部の断面積が、凹部の外周側の開口部における断面積よりも同等以上の大きさになるように、ゆるやかに湾曲した構造になるように形成させることによって、第１の注入口１４の周囲に付着した試料液は、ロータ１０１の回転に伴う遠心力によって確実に凹部１２の奥へ移送され、さらに凹部１２の一番低い位置へ移送されやすくなり、凹部１２外へ飛散することなく収集できる。
【００２５】
分析装置１００は図５に示すように、ロータ１０１とシャフト１２０はロータ保持部材１２１を介して固着されており、モータ１０４とシャフト１２０およびモータ軸のそれぞれに取り付けられたカップリング１０５ａ，１０５ｂにより駆動連結されている。シャフト１２０は軸受け保持部材１２２に取り付けられたボールベアリング１０９ａ，１０９ｂにより回転自在に支持されている。モータ１０４は、ＣＰＵなどで構成される中央処理部３０１からの駆動命令に従い、ドライバＩＣなどで構成される駆動制御部３０２を介してモータ１０４に印加される電流により回転所望する方向に、所望の回転速度で回転する。ロータ１０１上には分析用デバイス３との回転時のバランスをとるためのバランサ１０２が配置されている。ロータ１０１および分析用デバイス３を含めた回転部分は、上ハウジング１０６ａと下ハウジング１０６ｂにより密閉された空間内にあり、ヒータ１１２ａ〜１１２ｄによりハウジング空間内が加温している。
【００２６】
以下に本発明の分析装置１００における具体的な試料液の測定方法について、分析用デバイス３の分析装置への挿入までの手順については図６を用いて説明し、それ以降の手順については図５を用いて説明する。
【００２７】
ユーザーは分析装置１００に分析用デバイス３を装着する前に、第１の注入口１４あるいは後述する第２の注入口より分析用デバイス３に試料液を注入する。そしてユーザーは図６に示すように上ハウジング１０６ａに設けられた扉１１１を開ける。扉１１１を開けることに連動してクラムシェルタイプの分析用デバイス保持部材１２５が、基端部の軸１２５ａを中心に回動し、扉１１１によって開放された位置に分析用デバイス保持部材１２５の先端部が臨む図６の状態になる。
【００２８】
この分析用デバイス保持部材１２５に分析用デバイス３を挿入し、扉１１１を閉じることで、分析用デバイス保持部材１２５が仮想線で示す位置に復帰して分析用デバイス３をロータ１０１上の所定の位置に保持する。
【００２９】
そしてユーザーは測定開始を指示するための操作ボタンなどを配置した操作部３０８を操作して試料液成分の測定を開始する。ユーザーからの命令を中央処理部３０１で解釈し駆動制御部３０２によりモータ１０４を駆動し分析用デバイス３を回転させたり、停止させたりし、遠心力や毛細管力を利用し、最終的に分析対象を分析用デバイス３の測定チャンバー７（図２を参照）に導入する。
【００３０】
測定チャンバー７への導入に先立ち、血漿は分析用デバイス３の保持シャンバー５に配置されている酵素、色素、バッファなどで構成される試薬（図示せず）と酵素反応を起こし呈色している。このときモータ１０４の回転数を例えば５００ｒｐｍから１５００ｒｐｍに速度変動させ加速度を印加するとか、時計回り、反時計回りと正逆回転運動を繰り返すことにより溶解や攪拌を促進することが可能である。そして呈色した反応液は、測定チャンバー７に移送され光源１０８で照射され、その透過光が検出器１０７により検出される。入射光に対する反射光の比率により吸光度を求め、メモリー部３０９に保持された検量線に基づき特定成分の濃度が中央処理部３０１で演算され表示部３０７に表示される。
【００３１】
また、試料液が血液検体の場合には、一般的に温度依存性が高く測定時間や測定精度に影響するため、少なくとも試薬反応を開始してからの温度は一定（３０℃〜３７℃）であることが好ましい。そのため、分析装置１００では試薬との反応開始時には少なくとも３７℃程度になるように、温度センサー１２９の温度データ処理部３０５の検出結果に基づきヒータ１１２を温度制御部３０６で制御し、ハウジング空間内の空気温度を管理している。このようにハウジング内の空気温度を一定にすることにより分析用デバイス３をムラなく均一に加熱することが可能となる。
【００３２】
なお、分析装置１００は、その用途に応じて、分析用デバイス３内のチャンバー及び流路の構成により、軸心周りの回転によって発生する遠心力を用いて、分析用デバイス３内の液を移送したり、遠心分離したりする遠心分離機にもなりえる。
【００３３】
分析用デバイス３の形状は、扇形状や、立方体形状やその他の形状のものでもよく、これらの分析用デバイス３を複数個同時にロータ１０１へ装着するようにしてもかまわない。
【００３４】
次に、本実施の形態１の分析用デバイス３のマイクロチャネル構成、および試料液の移送プロセスについて詳細に説明する。
図７は図１と図２に示した分析用デバイス３のマイクロチャネル構成を示す。図８は第１注入口１４から試料液を注入した場合の試料液注入から測定チャンバーまでの移送の過程を示している。図９は毛細管キャビティおよびキャビティの断面形状の例を示す。
【００３５】
図７に示すように、分析用デバイス３のマイクロチャネル構成は、試料液を採取するための第１の注入口１４と、第１の注入口１４に注入された試料液を所定量だけ保持するための第１の毛細管キャビティ４と、サイフォン構造の第２の毛細管キャビティ２０２と、第１の毛細管キャビティ４内の空気を排出するためのキャビティ１５と、分析試薬（図示せず）が保持されている保持チャンバー５と、試料液と分析試薬との混合物を測定する測定チャンバー７と、保持チャンバー５と測定チャンバー７に連通する流路６と、さらに測定チャンバー７と、大気開放孔９を連通させる流路８とで構成されている。
【００３６】
ここで、第１の毛細管キャビティ４、流路６、流路８の深さは５０μｍ〜３００μｍで形成されているが、毛細管力で試料液が流れるのであれば、この寸法に限定されるものではない。保持チャンバー５、測定チャンバー７、キャビティ１５，１６の深さは、０．３ｍｍ〜５ｍｍで形成しているが、これは、サンプル溶液の量や、吸光度を測定するための条件（光路長、測定波長、サンプル溶液の反応濃度、試薬の種類等）によって調整可能である。
【００３７】
毛細管力で試料液を流すために、第１の毛細管キャビティ４、流路６、流路８の壁面に親水処理を行っており、親水処理方法としては、プラズマ、コロナ、オゾン、フッ素等の活性ガスを用いた表面処理方法や、界面活性剤や親水性ポリマーによる表面処理が挙げられる。ここで、親水性とは水との接触角が９０°未満のことをいい、より好ましくは接触角４０°未満である。
【００３８】
− 第１の注入口１４に試料液を導入した場合の移送プロセス −
この場合の移送プロセスは図８のように実行される。
分析用デバイス３に試料液を供給するためには、この分析用デバイス３を分析装置１００にセットする前に、分析用デバイス３の一側面より第１の注入口１４に試料液を点着させる。点着直後に、試料液は図８（ａ）に示すように、毛細管現象により第１の毛細管キャビティ４およびサイフォン構造の第２の毛細管キャビティ２０２に所定量だけ注入される。
【００３９】
このとき、第１の毛細管キャビティ４の側面に第１の毛細管キャビティ４内の空気を排出するためのキャビティ１５を設けているため、試料液は第１の毛細管キャビティ４の側面部が先行して流れる毛細流ではなく、第１の毛細管キャビティ４の中央部が先行して流れる毛管流となって第１の毛細管キャビティ４内を充填していく。そのため、第１の注入口１４に点着させる試料液が第１の第１の毛細管キャビティ４の充填途中で不足したり、試料液を充填途中で第１の注入口１４から離してしまったりした場合でも、再度、第１の注入口から点着することで、試料液は第１の毛細管キャビティ４の中央部が先行して流れ、毛細管キャビティ内に保持されていた試料液の中央部と接触し、空気をキャビティ１５のある側面方向に排出しながら充填されるため、気泡が発生せず、第１の毛細管キャビティ４が所定量の試料液を保持できるまで、何度でも点着することが可能となる。
【００４０】
第１の毛細管キャビティ４とキャビティ１５は、図９に示すように下部基板２に形成された矩形状の第１の毛細管キャビティ４の片側の側面に、厚み方向の断面寸法が第１の毛細管キャビティ４の断面寸法より大きくなるようなキャビティ１５を設ける。第１の毛細管キャビティ４とキャビティ１５の構成はこれに限定されるものではない。
【００４１】
図９に示す構成では、キャビティ１５の厚み方向の断面寸法を第１の毛細管キャビティ４の断面寸法よりも５０μｍ以上大きくすることで、試料液のキャビティ１５への流入を抑制することができる。キャビティ１５の厚み方向の断面寸法の上限値としては特に規定はないが、毛細管キャビティの厚み方向の断面寸法を保つために上部基板１に剛性をもたす必要があるため、上部基板１の表面からキャビティ１５までの距離を０．５〜１ｍｍ程度とることが望ましい。また、第１の毛細管キャビティ４に毛細管現象を働かすために親水処理を行う必要があるが、親水処理は第１の毛細管キャビティ４の壁面のみにすることが望ましく、他のキャビティ１５などの壁面に親水処理をしておくと、キャビティ１５内への試料液の流入が起こってしまう。
【００４２】
第１，第２の毛細管キャビティ４，２０２に試料液が充填された後、保護キャップ４１を図１のように閉じた状態にした分析用デバイス３を分析装置１００にセットし、分析装置１００の駆動手段によって分析用デバイス３を回転させることで、図８（ｂ）に示すように、第１，第２の毛細管キャビティ４，２０２内の試料液は、分析試薬があらかじめ担持されている保持チャンバー５内に遠心力によって移送される。またこのとき、第２の毛細管キャビティ２０２の試料液が溢流チャンバー２０４にも若干が移送される。
【００４３】
保持チャンバー５内に流入した試料液は、分析装置１００の回転の加速度による揺動や回転停止中の液の拡散によって、保持チャンバー５内に担持されている分析試薬と混合されるが、保持チャンバー自体を直接に振動させるような外的な力を作用させて混合することも可能である。
【００４４】
次に試薬と試料液との混合が所定のレベルに到達すると、保持チャンバー５内の試料液は、図８（ｃ）に示すように、毛細管力で流路６内を通じて測定チャンバー７の入口まで移送される。
【００４５】
次に分析装置１００の回転で、図８（ｄ）に示すように、流路６内の試料液は測定チャンバー７内に移送され、分析装置１００に取り付けられている測定手段（図示せず）により、試料液と分析試薬との反応状態を吸光度測定などによって測定することにより、その成分の濃度を測定できる。
【００４６】
− 第２の注入口２０１に試料液を導入した場合の移送プロセス −
この場合の移送プロセスは図１０のように実行される。また以降の説明に使用する図１１（ａ）は図７のＡ−Ａ断面図を、図１１（ｂ）は図７のＢ−Ｂ断面図を示している。
【００４７】
分析用デバイス３を分析装置１００にセットする前に、この場合には、大きく開口した第２の注入口２０１の孔２０１ａに、ユーザーが注射器、スポイトあるいはピペットなどの試料注入具を用いて試料液を点着する。点着直後に、試料液は図１０（ａ）に示すように、毛細管現象により第１の毛細管キャビティ４および第２の毛細管キャビティ２０２に所定量だけ注入され、余剰な試料液は第２の注入口２０１に残ったままとなる。
【００４８】
このとき第２の注入口２０１は図１１（ａ）（ｂ）に示されるように窪み２０５と第２の毛細管キャビティ２０２に向かうような傾斜面２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃを有しているため、試料液はおのずと第２の毛細管キャビティ２０２に向かって移動し、第２の毛細管キャビティ２０２および第１の毛細管キャビティ４へと試料液を毛細管力で移送することができる。
【００４９】
第１，第２の毛細管キャビティ４，２０２に試料液が充填された後、保護キャップ４１を図１のように閉じた状態の分析用デバイス３を分析装置１００にセットし、分析用デバイス３を分析装置１００の駆動手段によって回転させることで、図１０（ｂ）に示すように、第１，第２の毛細管キャビティ４，２０２内の試料液は、分析試薬があらかじめ担持されている保持チャンバー５内に遠心力によって移送される。このとき、第２の毛細管キャビティ２０２の余剰の試料液が溢流流路２０３を通じて溢流チャンバー２０４にも移送される。溢流チャンバー２０４には比較的多くの余剰の試料液が排出されているため廃棄時の液漏れを防止するために脱脂綿やろ紙フィルタなど吸水部材を溢流チャンバー２０４に配置しておいても良い。
【００５０】
図１２と図１３には第２の注入口２０１の孔２０１ａと凹部２０１ｂとの間に、フィルタ部材２０７が配置されるよう上部基板１と下部基板２との間にフィルタ部材２０７を挟んだ例を示している。フィルタ部材２０７は、試料が血液である場合に血漿だけを通過させて血球を通さないガラスフィルタなどで形成することによって、第２の注入口２０１から注入した血液に関しては血漿を用いる分析、第１の注入口４より点着した血液については全血を用いた分析、と言ったように、保持チャンバー５の試薬を変更するだけで同じ形態の分析用デバイス３で用途別の使用が可能となる。
【００５１】
以降の試薬液の移送については、図１０（ｃ）は前述の図８（ｃ）の説明と、また図１０（ｄ）は前述の図８（ｄ）での説明と同一であるのでここでは省略する。
なお、第２の毛細管キャビティ２０２の頂点部に連通する大気開放孔を設けることにより保持チャンバー５に移送される試料液の定量性をより向上させることができる。
【００５２】
なお、請求項における回転駆動手段は、図５のモータ１０４、シャフト１２０、モータ１０４とシャフト１２０を連結するためのカップリング１０５、ロータ１０１、ロータ保持部材１２１、モータ１０４を制御する駆動制御部３０２および駆動制御部３０２を制御する中央処理部３０１によって構成されている。
【００５３】
請求項における分析手段は、図５の検出器１０７、光源１０８、検出器１０７で検出した透過光を電気信号に変換するための信号処理部３０４、光源１０８の出力光を制御する光源制御部３０３および信号処理部３０４と光源制御部３０３を制御し、吸光度を算出する中央処理部３０１によって構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は生物学的流体の分析作業の改善に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態における分析用デバイスの外観図
【図２】同実施の形態の分析用デバイスの分解斜視図
【図３】同実施の形態の分析用デバイスが分析装置のロータに装着されているイメージを示した外観斜視図
【図４】同実施の形態の分析用デバイスを第１の注入口の周辺部から見た斜視図
【図５】同実施の形態の分析用デバイスが装着された状態での分析装置の中央断面図
【図６】同実施の形態の分析用デバイスの装着途中の分析装置の中央断面図
【図７】同実施の形態の分析用デバイスのマイクロチャネル構成を示す平面図
【図８】同実施の形態の分析用デバイスの第１の注入口から試料液を注入した場合の試料液注入過程〜測定チャンバーの充填過程の工程図
【図９】同実施の形態の分析用デバイスにおける毛細管キャビティおよびキャビティの形状例を示す断面図
【図１０】同実施の形態の分析用デバイスの第２の注入口から試料液注入過程〜測定チャンバーの充填過程の工程図
【図１１】図７のＡ−Ａ断面図と図７のＢ−Ｂ断面図
【図１２】同実施の形態の分析用デバイスの第２の注入口にフィルタを配置した場合の分解斜視図
【図１３】同実施の形態の分析用デバイスの第２の注入口にフィルタを配置した場合の平面図
【図１４】従来例の遠心移送式バイオセンサーの構成図
【図１５】従来例の遠心移送式バイオセンサーの試料液分配を説明する図
【符号の説明】
【００５６】
１ 上部基板
２ 下部基板
３ 分析用デバイス
４ 第１の毛細管キャビティ
５ 保持チャンバー
６ 流路
７ 測定チャンバー
８ 流路
９ 大気開放孔
１１ 軸心
１４ 第１の注入口
１５ キャビティ
４１ 保護キャップ
１００ 分析装置
１０１ ロータ
１０２ バランサ
１０４ モータ
１０５ カップリング
１０６ ハウジング
１０７ 検出器
１０８ 光源
１０９ ボールベアリング
１１１ 扉
１１２ａ〜１１２ｄ ヒータ
１２０ シャフト
１２１ ロータ保持部材
１２２ 軸受け保持部材
１２５ 分析用デバイス保持部材
１２９ 温度センサー
２０１ 第２の注入口
２０２ 第２の毛細管キャビティ
２０３ 溢流流路
２０４ 溢流チャンバー
２０５ 窪み
２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ 傾斜面
２０７ フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料液を採取するための第１の注入口と、第１の注入口に接続され第１の注入口を介して毛細管力により試料液を採取することのできる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーとを備えた分析用デバイスであって、
第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、
第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティと
を有している分析用デバイス。
【請求項２】
第１の毛細管キャビティと第２の毛細管キャビティが連結されている
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項３】
第１の毛細管キャビティには、その一側面に連続して毛細管力を発生しない隙で大気と連通したキャビティを設けた
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項４】
第１の注入口が、凸形状の先端で開口している
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項５】
第２の注入口の底面が第２の毛細管キャビティに向かって試料液が流れやすいように傾斜面となっている
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項６】
第２の注入口と第２の毛細管キャビティの結合部に窪みを設けた
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項７】
第２の注入口に血球と血漿を分離するためのフィルタを設けた
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項８】
第２の毛細管キャビティがサイフォン構造を有している
請求項２に記載の分析用デバイス。
【請求項９】
第２の注入口が溢流流路を介して溢流チャンバーと連結されていることを特徴とする
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項１０】
試料液を採取するための第１の注入口に接続され毛細管力により試料液を採取できる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーと、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有している分析用デバイスにおける試料液分析方法であって、
試料液を直接に分析用デバイスに注入する場合は、試料液を第１の注入口から注入して前記保持チャンバーに供給し、
試料液を試料注入具を介して注入する場合は、第２の注入口から注入して第２の毛細管キャビティを介して前記保持チャンバーに供給し、
前記保持チャンバーから測定チャンバーに移送された試料液にアクセスして読み取る
試料液分析方法。
【請求項１１】
試料液を採取するための第１の注入口に接続され毛細管力により試料液を採取できる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーと、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有している分析用デバイスが装着される分析装置であって、
前記分析用デバイスをその第１の注入口を軸心側に向けた状態で保持して軸心回りに回転させる回転駆動手段と、
第１の注入口あるいは第２の注入口から採取されて第１の毛細管キャビティと第２の毛細管キャビティのうちの少なくとも第１の毛細管キャビティに保持されている試料液を、前記回転駆動手段による回転に伴って発生した遠心力によって、前記保持チャンバーに移送させた後に、前記保持チャンバーから測定チャンバーに移送された試料液にアクセスして読み取る分析手段と
を備えた分析装置。
【請求項１】
試料液を採取するための第１の注入口と、第１の注入口に接続され第１の注入口を介して毛細管力により試料液を採取することのできる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーとを備えた分析用デバイスであって、
第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、
第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティと
を有している分析用デバイス。
【請求項２】
第１の毛細管キャビティと第２の毛細管キャビティが連結されている
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項３】
第１の毛細管キャビティには、その一側面に連続して毛細管力を発生しない隙で大気と連通したキャビティを設けた
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項４】
第１の注入口が、凸形状の先端で開口している
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項５】
第２の注入口の底面が第２の毛細管キャビティに向かって試料液が流れやすいように傾斜面となっている
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項６】
第２の注入口と第２の毛細管キャビティの結合部に窪みを設けた
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項７】
第２の注入口に血球と血漿を分離するためのフィルタを設けた
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項８】
第２の毛細管キャビティがサイフォン構造を有している
請求項２に記載の分析用デバイス。
【請求項９】
第２の注入口が溢流流路を介して溢流チャンバーと連結されていることを特徴とする
請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項１０】
試料液を採取するための第１の注入口に接続され毛細管力により試料液を採取できる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーと、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有している分析用デバイスにおける試料液分析方法であって、
試料液を直接に分析用デバイスに注入する場合は、試料液を第１の注入口から注入して前記保持チャンバーに供給し、
試料液を試料注入具を介して注入する場合は、第２の注入口から注入して第２の毛細管キャビティを介して前記保持チャンバーに供給し、
前記保持チャンバーから測定チャンバーに移送された試料液にアクセスして読み取る
試料液分析方法。
【請求項１１】
試料液を採取するための第１の注入口に接続され毛細管力により試料液を採取できる第１の毛細管キャビティと、第１の毛細管キャビティと連通して軸心周りの回転によって発生する遠心力によって移送される第１の毛細管キャビティ内の試料液を受け取るための保持チャンバーと、第１の注入口とは別の試料液を採取するための第２の注入口と、第２の注入口および前記保持チャンバーに連結され第２の注入口を介して毛細管力により試料液を採取できる第２の毛細管キャビティとを有している分析用デバイスが装着される分析装置であって、
前記分析用デバイスをその第１の注入口を軸心側に向けた状態で保持して軸心回りに回転させる回転駆動手段と、
第１の注入口あるいは第２の注入口から採取されて第１の毛細管キャビティと第２の毛細管キャビティのうちの少なくとも第１の毛細管キャビティに保持されている試料液を、前記回転駆動手段による回転に伴って発生した遠心力によって、前記保持チャンバーに移送させた後に、前記保持チャンバーから測定チャンバーに移送された試料液にアクセスして読み取る分析手段と
を備えた分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−２５０９０６（Ｐ２００９−２５０９０６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０１９９５（Ｐ２００８−１０１９９５）
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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