分析用デバイスとこれを使用する分析装置および分析方法
【課題】希釈液を長期間保存でき、かつ分析装置の構造を複雑にしなくても希釈溶液を簡単な操作で開封できる分析用デバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】保護キャップ（２）が希釈液容器（５）のラッチ部（１０）に係合して希釈液容器（５）が希釈液容器収容部（１１）の液保持位置に係止され、前記係合に抗して保護キャップ（２）を開放位置にして前記注入口（１３）を露出させることによって前記係合が解除され、保護キャップ（２）を開放位置から閉塞位置に閉じる際に、保護キャップ（２）が希釈液容器（５）を液放出位置に押し込むよう構成したことを特徴とする。
【解決手段】保護キャップ（２）が希釈液容器（５）のラッチ部（１０）に係合して希釈液容器（５）が希釈液容器収容部（１１）の液保持位置に係止され、前記係合に抗して保護キャップ（２）を開放位置にして前記注入口（１３）を露出させることによって前記係合が解除され、保護キャップ（２）を開放位置から閉塞位置に閉じる際に、保護キャップ（２）が希釈液容器（５）を液放出位置に押し込むよう構成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物などから採取した液体の分析に使用する分析用デバイスと、これを使用する分析装置および分析方法に関するものであり、より詳細には、分析用デバイス内で試料液を希釈するための希釈液を保持した希釈液容器を開封するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物などから採取した液体を分析する方法として、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、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、試料液の希釈、溶液の計量、固体成分の分離、分離された流体の移送分配、溶液と試薬の混合等を行うことができるため、種々の生物化学的な分析を行うことが可能である。
【０００３】
特に、試料液の希釈については、微量な試料を分析するためには必要な工程であるが、測定時に毎回、必要量の希釈液を外部から分析用デバイスに注入するのは、利用者にとって操作性が悪いため、分析用デバイス内にあらかじめ希釈液を保持させた希釈液容器を収容して簡単に開封できる構成が検討されている。
【０００４】
試料液を希釈して分析を行う特許文献１に記載の分析用デバイスでは、図１７（ａ）に示すように、分析用デバイス内のチェンバー５０内に希釈液容器５１が収容されている。希釈液容器５１は薄膜シール５２と、けがきマーク５３を有した剛的な側部５４とを有している。希釈液容器５１は保持ポスト５５により所定の位置に保持されている。図１７（ｂ）は、スピンドルあるいはポスト５６が受け穴５７を通ってチェンバー５０の中へ入ってきた状態を示している。この位置においては、ポスト５６は希釈液容器５１を受けチェンバー５８の方へ移動させ、剛的な側部５４はけがきマーク５３に沿って割れ、開口５９を作り出している。希釈液容器５１内に保持された希釈液は、ローターの回転によって流出して、出口チャンネル６０を介して受けチェンバー５８の中へ移される。受けチェンバー５８は混合チェンバーであり、ここで試料液と希釈液が混合される。
【０００５】
また、特許文献２に記載の分析用デバイスは、図１８に示すように、分析用デバイス本体６１内に液体供給貯留器６２が収容された構成であり、液体供給貯留器６２内に保持された液体試薬６３は、膜６４の末端６５を引くことによって反応路６６に導入される。その後、液体試薬６３は、破線の矢印６７が示す経路に沿って重力により、反応路６６の角６８に自由に流入する。なお、試料は毛細管ホールダ６９を分析用デバイス本体６１内に導入する作業によって取り込まれる。７０，７１，７２は試薬である。
【特許文献１】特表平７−５０３７９４号公報
【特許文献２】特開平３−４６５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、希釈液容器５１を割れやすくするために、けがきマーク５３の部分の容器厚みが薄くなり、希釈液容器５１の水分透過率が高くなる。また、薄膜シール５２も剛性のある樹脂部材を用いる必要があるため、シール部分の水分透過率が高くなってしまい、希釈液容器５１内の希釈液を長期間保存することができず、液量の変動や試薬濃度の変動によって測定精度に影響を与えてしまう。さらには、装置にポスト５５を動作させる機構が必要となって構成が複雑になったり、分析装置のコストが高くなるという課題を有している。
【０００７】
また、特許文献２では、分析装置にセットするまでに利用者が行う作業として、試料液を毛細管ホールダ６９の試料採取用毛細管７３で採取する作業と、毛細管ホールダ６９を分析用デバイス本体６１内に導入する作業と、液体供給貯留器６２の膜６４を引く作業とがあるため、利用者にとって操作性が悪く、誤操作の恐れがある。さらに、膜６４を引き剥がして廃棄しなければならないため、ゴミが増えて利用者の負担となるという課題を有している。
【０００８】
本発明は、従来の課題を解決するもので、希釈液を長期間保存でき、かつ分析装置の構造を複雑にしなくても希釈溶液を簡単な操作で開封できる分析用デバイスと、これを使用する分析装置および分析方法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、試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有し、前記測定スポットにおける反応液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、内部に微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が形成された分析デバイス本体と、開放位置では前記マイクロチャネル構造に試料液を採取する注入口が露出し閉塞位置では前記ベース基板と前記カバー基板の一部を覆い前記注入口からの試料液の飛散を防止する保護キャップと、内部に希釈液を保持するように開口部がシール部材で封止された希釈液容器と、前記分析デバイス本体の内部に形成され前記希釈液容器を液保持位置と液放出位置とに移動自在に収容する希釈液容器収容部と、前記希釈液容器収容部における前記希釈液容器の液保持位置から液放出位置への移動経路中に突出して設けられ前記液放出位置に移動した前記希釈液容器の前記シール部材を破り前記希釈液容器を開封する突出部とを設け、開放位置から閉塞位置への前記保護キャップの開閉によって前記希釈液容器を前記シール部材が前記突出部に係合して破れる前記開放位置に移動させるよう構成するとともに、前記希釈液容器と開放位置にして前記注入口を露出させる前の閉塞位置の前記保護キャップの一部とが直接にまたは間接的に係合して前記希釈液容器が前記液放出位置に移動しないよう前記希釈液容器を前記液保持位置に係止するよう構成したことを特徴とする。
【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、前記希釈液容器には前記保護キャップの側にラッチ部を設け、前記希釈液容器と開放位置にして前記注入口を露出させる前の閉塞位置の前記保護キャップが、前記希釈液容器のラッチ部とに係合して前記希釈液容器が希釈液容器収容部の液保持位置に係止され、前記希釈液容器のラッチ部と前記保護キャップとの係合に抗して前記保護キャップを開放位置にして前記注入口を露出させることによって前記係合が解除され、前記保護キャップを開放位置から閉塞位置に閉じる際に、保護キャップが希釈液容器の前記ラッチ部の前記保護キャップの側の面に当接して前記希釈液容器を前記液放出位置に押し込むよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３記載の分析用デバイスは、請求項１または請求項２において、前記希釈液容器の前記シール部材が貼られるシール面が斜めに形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４記載の分析用デバイスは、請求項２において、前記分析デバイス本体には、係止治具を前記移動経路中に突出させる孔を設け、前記希釈液容器の上面もしくは下面には、液保持位置において前記孔を通して前記係止治具が係合して前記希釈液容器を係止する溝を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５記載の分析用デバイスは、請求項２において、前記希釈液容器は、前記シール部材でシールされている開放部とは反対側の底部を円弧面で形成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６記載の分析装置は、試料液を採取した請求項１に記載の分析用デバイスがセットされる分析装置であって、前記分析用デバイスを軸心周りに回転と停止させて試料液と前記希釈液容器から放出された希釈液を測定チャンバーに移送する回転駆動手段と、前記測定チャンバーの溶液にアクセスして分析する分析手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項７記載の分析方法は、請求項１に記載の分析用デバイスを用いた分析方法であって、分析用デバイスの保護キャップを開放して露出した注入口に試料液を点着して採取し、前記保護キャップの開放位置から閉塞位置への操作によって前記分析用デバイスの希釈液容器収容部にセットされている希釈液容器を、前記希釈液容器収容部における前記希釈液容器の液保持位置から液放出位置への移動経路中に突出して設けられた突出部に向かって押し込んで前記突出部に前記希釈液容器のシール部材を押し付けて破り前記希釈液容器を開封するステップと、前記シール部材を破って開放された分析用デバイスを、軸心を有するロータにセットし、前記ロータを回転させて前記分析用デバイスに点着された試料液の少なくとも一部を前記希釈液容器から放出された希釈液で希釈するステップと、希釈液で希釈後の溶液成分または希釈液で希釈後の溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の分析用デバイスとこれを使用する分析装置および分析方法によれば、利用者が試料液を採取する最小限の操作で希釈液容器を開封し、自動で希釈液を分析用デバイス内に移送させることができるため、分析精度の向上や、分析装置の簡略化、コストダウンができ、さらには利用者の操作性も向上させることができる。
【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とこれを使用する分析装置および分析方法の実施の形態を図１〜図１６に基づいて説明する。
図１〜図６は分析用デバイスを示す。
【００１８】
図１（ａ）（ｂ）は分析用デバイス１の保護キャップ２を閉じた状態と開いた状態を示している。図２は図１（ａ）における下側を上に向けた状態で分解した状態を示し、図３はその組み立て図を示している。
【００１９】
図１と図２に示すようにこの分析用デバイス１は、微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が片面に形成されたベース基板３と、ベース基板３の表面を覆うカバー基板４と、希釈液を保持している希釈液容器５と、試料液飛散防止用の保護キャップ２とを合わせた４つの部品で構成されている。
【００２０】
ベース基板３とカバー基板４は、希釈液容器５などを内部にセットした状態で接合され、この接合されたものに保護キャップ２が取り付けられている。
ベース基板３の上面に形成されている数個の凹部の開口をカバー基板４で覆うことによって、後述の複数の収容エリア（後述の測定スポットと同じ）とその収容エリアの間を接続するマイクロチャネル構造の流路などが形成されている。収容エリアのうちの必要なものには各種の分析に必要な試薬が予め担持されている。保護キャップ２の片側は、ベース基板３とカバー基板４に形成された軸６ａ，６ｂに係合して開閉できるように枢支されている。検査しようとする試料液が血液の場合、毛細管力の作用する前記マイクロチャネル構造の各流路の隙間は、５０μｍ〜３００μｍに設定されている。
【００２１】
この分析用デバイス１を使用した分析工程の概要は、希釈液が予めセットされた分析用デバイス１に試料液を点着し、この試料液の少なくとも一部を前記希釈液で希釈した後に測定しようとするものである。
【００２２】
図４は希釈液容器５の形状を示している。
図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｃ）は側面図、図４（ｄ）は背面図、図４（ｅ）は開口部７から見た正面図である。この開口部７は希釈液容器５の内部５ａに、図６（ａ）に示すように希釈液８を充填した後にシール部材としてのアルミシール９によって密封されている。希釈液容器５の開口部７とは反対側には、ラッチ部１０が形成されている。この希釈液容器５は、ベース基板３とカバー基板４の間に形成され希釈液容器収容部１１にセットされて図６（ａ）に示す液保持位置と、図６（ｃ）に示す液放出位置とに移動自在に収容されている。
【００２３】
図５は保護キャップ２の形状を示している。
図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図５（ｃ）は側面図、図５（ｄ）は背面図、図５（ｅ）は開口２ａから見た正面図である。保護キャップ２の内側には、図１（ａ）に示した閉塞状態で図６（ａ）に示すように、希釈液容器５のラッチ部１０が係合可能な係止用溝１２が形成されている。
【００２４】
この図６（ａ）は使用前の分析用デバイス１を示す。この状態では保護キャップ２が閉塞されており、保護キャップ２の係止用溝１２に希釈液容器５のラッチ部１０が係合して希釈液容器５が矢印Ｊ方向に移動しないように液保持位置に係止されている。この状態で利用者に供給される。
【００２５】
試料液の点着に際して保護キャップ２が図６（ａ）でのラッチ部１０との係合に抗して図１（ｂ）に示したように開かれると、保護キャップ２の係止用溝１２が形成されている底部２ｂが弾性変形して図６（ｂ）に示すように保護キャップ２の係止用溝１２と希釈液容器５のラッチ部１０との係合が解除される。
【００２６】
この状態で、分析用デバイス１の露出した注入口１３に試料液を点着して保護キャップ２を閉じる。この際、保護キャップ２を閉じることによって、係止用溝１２を形成していた壁面１４が、希釈液容器５のラッチ部１０の保護キャップ２の側の面５ｂに当接して、希釈液容器５を前記矢印Ｊ方向（液放出位置に近づく方向）に押し込む。希釈液容器収容部１１には、ベース基板３の側から突出部としての開封リブ１４が形成されており、希釈液容器５が保護キャップ２によって押し込まれると、希釈液容器５の斜めに傾斜した開口部７のシール面に張られていたアルミシール９が図６（ｃ）に示すように開封リブ１４に衝突して破られる。
【００２７】
この分析用デバイス１を図７と図８に示すように、カバー基板４を下側にして分析装置１００のロータ１０１にセットすることで、試料液の成分分析を行うことができる。
ロータ１０１の上面には溝１０２が形成されており、分析用デバイス１をロータ１０１にセットした状態では分析用デバイス１のカバー基板４に形成された回転支持部１５と保護キャップ２に形成された回転支持部１６が溝１０２に係合してこれを収容している。
【００２８】
ロータ１０１に分析用デバイス１をセットした後に、ロータ１０１の回転させる前に分析装置のドア１０３を閉じると、セットされた分析用デバイス１は、ドア１０３の側に設けられた可動片１０４によって、ロータ１０１の回転軸心上の位置がバネ１０５の付勢力でロータ１０１の側に押さえられて、分析用デバイス１は、回転駆動手段１０６によって回転駆動されるロータ１０１と一体に回転する。１０７はロータ１０１の回転中の軸心を示している。保護キャップ２は注入口１３の付近に付着した試料液が、分析中に遠心力によって外部へ飛散を防止するために取り付けられている。
【００２９】
分析用デバイス１を構成する部品の材料としては、材料コストが安価で量産性に優れる樹脂材料が望ましい。前記分析装置１００は、分析用デバイス１を透過した光を測定する光学的測定方法によって試料液の分析を行うため、ベース基板３およびカバー基板４の材料としては、ＰＣ，ＰＭＭＡ，ＡＳ，ＭＳなどの透明性が高い合成樹脂が望ましい。
【００３０】
また、希釈液容器５の材料としては、希釈液容器５内部に希釈液８を長期間封入しておく必要があるため、ＰＰ，ＰＥなどの水分透過率の低い結晶性の合成樹脂が望ましい。保護キャップ２の材料としては、成形性のよい材料であれば特に問題がなく、ＰＰ，ＰＥなどの安価な樹脂が望ましい。
【００３１】
ベース基板３とカバー基板４との接合は、前記収容エリアに担持された試薬の反応活性に影響を与えにくい方法が望ましく、接合時に反応性のガスや溶剤が発生しにくい超音波溶着やレーザー溶着などが望ましい。
【００３２】
また、ベース基板３とカバー基板４との接合によって両基板３，４の間の微小な隙間による毛細管力によって溶液を移送させる部分には、毛細管力を高めるための親水処理がなされている。具体的には、親水性ポリマーや界面活性剤などを用いた親水処理が行われている。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。
【００３３】
図９は分析装置１００の構成を示す。
この分析装置１００は、ロータ１０１を回転させるための回転駆動手段１０６と、分析用デバイス１内の溶液を光学的に測定するための光学測定手段１０８と、ロータ１０１の回転速度や回転方向および光学測定手段の測定タイミングなどを制御する制御手段１０９と、光学測定手段１０８によって得られた信号を処理し測定結果を演算するための演算部１１０と、演算部１１０で得られた結果を表示するための表示部１１１とで構成されている。
【００３４】
回転駆動手段１０６は、ロータ１０１を介して分析用デバイス１を回転軸心１０７の回りに任意の方向に所定の回転速度で回転させるだけではなく、所定の停止位置で回転軸心１０７を中心に所定の振幅範囲、周期で左右に往復運動をさせて分析用デバイス１を揺動させることができるように構成されている。
【００３５】
光学測定手段１０８には、分析用デバイス１の測定部にレーザー光を照射するためのレーザー光源１１２と、レーザー光源１０５から照射されたレーザー光のうち、分析用デバイス１を通過した透過光の光量を検出するフォトディテクタ１１３とを備えている。
【００３６】
分析用デバイス１をロータ１０１によって回転駆動して、注入口１３から内部に取り込んだ試料液を、注入口１３よりも内周にある前記回転軸心１０７を中心に分析用デバイス１を回転させて発生する遠心力と、分析用デバイス１内に設けられた毛細管流路の毛細管力を用いて、分析用デバイス１の内部で溶液を移送していくよう構成されており、分析用デバイス１のマイクロチャネル構造を分析工程とともに詳しく説明する。
【００３７】
図１０は分析用デバイス１の注入口１３の付近を示している。
図１０（ａ）は注入口１３を分析用デバイス１の外側から見た拡大図を示し、図１０（ｂ）は前記マイクロチャネル構造をロータ１０１の側からカバー基板４を透過して見たものである。
【００３８】
注入口１３は、ベース基板３とカバー基板４との間に形成された微小な隙間δの毛細管力の作用する誘導部１７を介して、この誘導部１７と同様に毛細管力の作用する隙間で必要量の試料液１８を保持できる容積の毛細管キャビティ１９と接続されている。誘導部１７の流れ方向と直交する断面形状（図１０（ｂ）のＤ−Ｄ断面）は、奥側が垂直な矩形形ではなくて、図１０（ｃ）に示すように奥端ほどカバー基板４に向かって次第に狭くなる傾斜面２０で形成されている。誘導部１７と毛細管キャビティ１９と接続部にはベース基板３に凹部２１を形成して通路の向きを変更する屈曲部２２が形成されている。
【００３９】
誘導部１７から見て毛細管キャビティ１９を介してその先には、毛細管力が作用しない隙間の分離キャビティ２３が形成されている。毛細管キャビティ１９と屈曲部２２および誘導部１７の一部の側方には、一端が分離キャビティ２３に接続され、他端が大気に開放したキャビティー２４が形成されている。
【００４０】
このように構成したため、注入口１３に点着すると、試料液１８は誘導部１７を介して毛細管キャビティ１９まで取り込まれる。図１１はこのようにして点着後の分析用デバイス１をロータ１０１にセットして回転させる前の状態を示している。このとき、図６（ｃ）で説明したように希釈液容器５のアルミシール９が開封リブ１４に衝突して破られている。２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄはベース基板３に形成された空気孔である。
【００４１】
− 工程１ −
分析用デバイス１は、図１２（ａ）に示すように毛細管キャビティ１９内に試料液を保持し、希釈液溶液５のアルミシール９が破られた状態でロータ１０１にセットされる。
【００４２】
− 工程２ −
ドア１０３を閉じた後にロータ１０１を時計方向（Ｃ２方向）に回転駆動すると、保持されている試料液が屈曲部２２の位置で破断し、誘導部１７内の試料液は保護キャップ２内に排出され、毛細管キャビティ１９内の試料液１８は図１２（ｂ）と図１５（ａ）に示すように分離キャビティ２３に流入するとともに、分離キャビティ２３で血漿成分１８ａと血球成分１８ｂとに遠心分離される。希釈液容器５から流出した希釈液８は、排出流路２６ａ，２６ｂを介して保持キャビティ２７に流入する。保持キャビティ２７に流入した希釈液８が所定量を越えると、越えた希釈液８は溢流流路２８を介して溢流キャビティ２９に流れ込み、さらに逆流防止用のリブ３０を介してリファレンス測定チャンバー３１に流れ込む。
【００４３】
なお、希釈液容器５は、アルミシール９でシールされている開口部７とは反対側の底部の形状が、図４（ａ）（ｂ）に示すように円弧面３２で形成され、かつ図１２（ｂ）に示す状態希釈液容器５の液放出位置においては、図１３に示すように円弧面３２の中心ｍが回転軸心１０７よりも排出流路２６ｂ側に近づくよう距離ｄだけオフセットするように形成されているため、この円弧面３２に向かうように流れた希釈液８が円弧面３２に沿って外側から開口部７に向かう流れ（矢印ｎ方向）に変更されて、希釈液容器５の開口部７から効率よく希釈液容器収容部１１に放出される。
【００４４】
− 工程３ −
次に、ロータ１０１の回転を停止させると、血漿成分１８ａは分離キャビティ２３の壁面に形成された毛細管キャビティ３３に吸い上げられ、毛細管キャビティ３３と連通する毛細管流路３７を介して図１４（ａ）と図１５（ｂ）に示すように計量流路３８に流れて定量が保持される。図１５（ｃ）に毛細管キャビティ３３とその周辺の斜視図を示す。
【００４５】
− 工程４ −
ロータ１０１を反時計方向（Ｃ１方向）に回転駆動すると、図１４（ｂ）に示すように、計量流路３８に保持されていた血漿成分１８ａが逆流防止用のリブ３９を介して測定チャンバー４０に流れ込み、また、保持キャビティ２７の希釈液８がサイホン形状の連結流路４１と逆流防止用のリブ３９を介して測定チャンバー４０に流れ込む。また、分離キャビティ２３内の試料液はサイホン形状の連結流路３４と逆流防止用のリブ３５を介して溢流キャビティ３６に流れ込む。そして必要に応じてロータ１０１を反時計方向（Ｃ１方向）と時計方向（Ｃ２方向）に往復回動させて揺動させて測定チャンバー内に担持された試薬と希釈液８と血漿成分１８ａからなる測定対象の溶液を攪拌する。
【００４６】
− 工程５ −
ロータ１０１を反時計方向（Ｃ１方向）または時計方向（Ｃ２方向）に回転させて、リファレンス測定チャンバー３１の測定スポットがレーザー光源１１２とフォトディテクタ１１３の間を通過するタイミングに、演算部１１０がフォトディテクタ１１３の検出値を読み取ってリファレンス値を決定する。更に、測定チャンバー４０の測定スポットがレーザー光源１１２とフォトディテクタ１１３の間を通過するタイミングに、演算部１１０がフォトディテクタ１１３の検出値を読み取って、前記リファレンス値に基づいて特定成分を計算している。
【００４７】
このように、利用者が試料液を採取する際の保護キャップ２の開閉操作で希釈液容器５を開封し、希釈液を分析用デバイス１内に移送させることができるため、分析装置の簡略化、コストダウンができ、さらには利用者の操作性も向上させることができる。
【００４８】
さらに、シール部材としてのアルミシール９で封止された希釈液容器５を使用し、突出部としての開封リブ１４によってアルミシール９を破って希釈液容器５を開封するので、長期間の保存によって希釈液が蒸発して減少することもなく、分析精度の向上を実現できる。
【００４９】
また、図６（ａ）に示した分析用デバイス１の出荷状態では、閉塞された保護キャップ２の係止用溝１２に希釈液容器５のラッチ部１０が係合して、希釈液容器５が矢印Ｊ方向に移動しないように液保持位置に係止されているため、保護キャップ２の開閉操作で希釈液容器５を希釈液容器収容部１１において移動自在に構成しているにもかかわらず、利用者が保護キャップ２を開放して使用するまでの期間は、希釈液容器収容部１１における希釈液容器５の位置が、液保持位置に係止されるため、利用者が使用前の輸送中に希釈液容器５が誤って開封されて希釈液が零れるようなことがない。
【００５０】
図１６は分析用デバイス１を図６（ａ）に示した出荷状態にセットする製造工程を示している。先ず、保護キャップ２を閉じる前に、希釈液容器５の下面に設けた溝４２（図２（ｂ）と図４（ｄ）参照）と、カバー基板４に設けた孔４３とを位置合わせして、この液保持位置において孔４３を通して希釈液容器５の溝４２に、ベース基板３またはカバー基板４とは別に設けられた係止治具４４の突起４４ａを係合させて、希釈液容器５を液保持位置に係止した状態にセットする。そして、保護キャップ２の上面に形成されている切り欠き４５（図１参照）から、押圧治具４６を差し入れて保護キャップ２の底面を押圧して弾性変形させた状態で保護キャップ２を閉じてから押圧治具４６を解除することによって、図６（ａ）の状態にセットできる。
【００５１】
なお、この実施の形態では希釈液容器５の下面に溝４２を設けた場合を例に挙げて説明したが、希釈液容器５の上面に溝４２を設け、この溝４２に対応してベース基板３に孔４３を設けて係止治具４４の突起４４ａを溝４２に係合させるようにも構成できる。
【００５２】
上記の実施の形態では、保護キャップ２の係止用溝１２が希釈液容器５のラッチ部１０に直接に係合して希釈液容器５を液保持位置に係止したが、保護キャップ２の係止用溝１２と希釈液容器５のラッチ部１０とを間接的に係合させて希釈液容器５を液保持位置に係止することもできる。
【００５３】
上記の実施の形態では、分析用デバイス１を回転軸心１０７の周りに回転させて試料液から遠心分離された成分と希釈液容器５から放出された希釈液８を測定チャンバー４０に移送して希釈し、試料液から分離された溶液成分または試料液から分離された溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析する場合を例に挙げて説明したが、試料液から溶液成分を分離しなくても良い場合には、遠心分離の工程は必要でなく、この場合には、分析用デバイス１を回転軸心１０７の周りに回転させて、点着された試料液のうちの定量の試料液の全部と希釈液容器５から放出された希釈液８を測定チャンバー４０に移送して希釈し、希釈液で希釈後の溶液成分または希釈液で希釈後の溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析する。
【００５４】
また、分析用デバイス１を回転軸心１０７の周りに回転させて試料液から分離された固体成分と希釈液容器５から放出された希釈液を測定チャンバーに移送して希釈し、試料液から分離された固体成分または試料液から分離された固体成分と試薬との反応物にアクセスして分析することもできる。
【００５５】
上記の実施の形態では、内部に微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が形成された分析デバイス本体を、ベース基板３とカバー基板４との２層で構成したが、３層以上の基板を貼り合わせて構成することもできる。具体的には、マイクロチャネル構造に応じて切り欠きが形成された基板を中央にして、その上面と下面を別の基板を貼り合わせて前記切り欠きを閉塞してマイクロチャネル構造を形成する３層構造などを例に挙げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、生物などから採取した液体の成分分析に使用する分析用デバイスの移送制御手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態の分析用デバイスの保護キャップを閉じた状態と開いた状態の外観斜視図
【図２】同実施の形態の分析用デバイスの分解斜視図
【図３】保護キャップを閉じた状態の分析用デバイスを背面から見た斜視図
【図４】同実施の形態の希釈液容器の説明図
【図５】同実施の形態の保護キャップの説明図
【図６】同実施の形態の分析用デバイスの使用前と試料液を点着する際ならびに点着後に保護キャップを閉じた状態の断面図
【図７】分析用デバイスを分析装置にセットする直前の斜視図
【図８】分析用デバイスを分析装置にセットした状態の断面図
【図９】同実施の形態の分析装置の構成図
【図１０】同実施の形態の分析デバイスの要部の拡大説明図
【図１１】分析用デバイスを分析装置にセットして回転開始前の断面図
【図１２】分析用デバイスを分析装置にセットして回転後とその後の遠心分離後の断面図
【図１３】分析用デバイスの回転軸心と希釈液容器から希釈液が放出されるタイミングの希釈液容器の位置を示す断面図
【図１４】遠心分離後の試料液の固体成分を定量採取し希釈するときの断面図
【図１５】要部の拡大図と斜視図
【図１６】出荷状態にセットする工程の断面図
【図１７】従来例の分析用デバイスにおける希釈液容器の開封前と開封後の平面図
【図１８】別の従来例の分析用デバイスにおける希釈液容器の開封時の断面図
【符号の説明】
【００５８】
１ 分析用デバイス
２ 保護キャップ
２ａ 開口
２ｂ 底部
３ ベース基板
４ カバー基板
５ 希釈液容器
５ａ 内部
５ｂ ラッチ部１０の面
６ａ，６ｂ 軸
７ 開口部
８ 希釈液
９ アルミシール（シール部材）
１０ ラッチ部
１１ 希釈液容器収容部
１２ 係止用溝
１３ 注入口
１４ 開封リブ（突出部）
１５，１６ 回転支持部
１７ 誘導部
１８ 試料液
１８ａ 血漿成分
１８ｂ 血球成分
１９ 毛細管キャビティ
２０ 傾斜面
２１ 凹部
２２ 屈曲部
２３ 分離キャビティ
２４ キャビティー
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 空気孔
２６ａ，２６ｂ 排出流路
２７ 保持キャビティ
２８ 溢流流路
２９ 溢流キャビティ
３０ リブ
３１ リファレンス測定チャンバー
３２ 円弧面
３３ 毛細管キャビティ
３４ 連結流路
３５ リブ
３６ 溢流キャビティ
３７ 毛細管流路
３８ 計量流路
３９ 逆流防止用のリブ
４０ 測定チャンバー
４１ 連結流路
４２ 溝
４３ 孔
４４ 係止治具
４４ａ 突起
４５ 切り欠き
４６ 押圧治具
１００ 分析装置
１０１ ロータ
１０２ 溝
１０３ ドア
１０４ 可動片
１０５ バネ
１０６ 回転駆動手段
１０７ 回転軸心
１０８ 光学測定手段
１０９ 制御手段
１１０ 演算部
１１１ 表示部
１１２ レーザー光源
１１３ フォトディテクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物などから採取した液体の分析に使用する分析用デバイスと、これを使用する分析装置および分析方法に関するものであり、より詳細には、分析用デバイス内で試料液を希釈するための希釈液を保持した希釈液容器を開封するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物などから採取した液体を分析する方法として、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、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、試料液の希釈、溶液の計量、固体成分の分離、分離された流体の移送分配、溶液と試薬の混合等を行うことができるため、種々の生物化学的な分析を行うことが可能である。
【０００３】
特に、試料液の希釈については、微量な試料を分析するためには必要な工程であるが、測定時に毎回、必要量の希釈液を外部から分析用デバイスに注入するのは、利用者にとって操作性が悪いため、分析用デバイス内にあらかじめ希釈液を保持させた希釈液容器を収容して簡単に開封できる構成が検討されている。
【０００４】
試料液を希釈して分析を行う特許文献１に記載の分析用デバイスでは、図１７（ａ）に示すように、分析用デバイス内のチェンバー５０内に希釈液容器５１が収容されている。希釈液容器５１は薄膜シール５２と、けがきマーク５３を有した剛的な側部５４とを有している。希釈液容器５１は保持ポスト５５により所定の位置に保持されている。図１７（ｂ）は、スピンドルあるいはポスト５６が受け穴５７を通ってチェンバー５０の中へ入ってきた状態を示している。この位置においては、ポスト５６は希釈液容器５１を受けチェンバー５８の方へ移動させ、剛的な側部５４はけがきマーク５３に沿って割れ、開口５９を作り出している。希釈液容器５１内に保持された希釈液は、ローターの回転によって流出して、出口チャンネル６０を介して受けチェンバー５８の中へ移される。受けチェンバー５８は混合チェンバーであり、ここで試料液と希釈液が混合される。
【０００５】
また、特許文献２に記載の分析用デバイスは、図１８に示すように、分析用デバイス本体６１内に液体供給貯留器６２が収容された構成であり、液体供給貯留器６２内に保持された液体試薬６３は、膜６４の末端６５を引くことによって反応路６６に導入される。その後、液体試薬６３は、破線の矢印６７が示す経路に沿って重力により、反応路６６の角６８に自由に流入する。なお、試料は毛細管ホールダ６９を分析用デバイス本体６１内に導入する作業によって取り込まれる。７０，７１，７２は試薬である。
【特許文献１】特表平７−５０３７９４号公報
【特許文献２】特開平３−４６５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、希釈液容器５１を割れやすくするために、けがきマーク５３の部分の容器厚みが薄くなり、希釈液容器５１の水分透過率が高くなる。また、薄膜シール５２も剛性のある樹脂部材を用いる必要があるため、シール部分の水分透過率が高くなってしまい、希釈液容器５１内の希釈液を長期間保存することができず、液量の変動や試薬濃度の変動によって測定精度に影響を与えてしまう。さらには、装置にポスト５５を動作させる機構が必要となって構成が複雑になったり、分析装置のコストが高くなるという課題を有している。
【０００７】
また、特許文献２では、分析装置にセットするまでに利用者が行う作業として、試料液を毛細管ホールダ６９の試料採取用毛細管７３で採取する作業と、毛細管ホールダ６９を分析用デバイス本体６１内に導入する作業と、液体供給貯留器６２の膜６４を引く作業とがあるため、利用者にとって操作性が悪く、誤操作の恐れがある。さらに、膜６４を引き剥がして廃棄しなければならないため、ゴミが増えて利用者の負担となるという課題を有している。
【０００８】
本発明は、従来の課題を解決するもので、希釈液を長期間保存でき、かつ分析装置の構造を複雑にしなくても希釈溶液を簡単な操作で開封できる分析用デバイスと、これを使用する分析装置および分析方法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、試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有し、前記測定スポットにおける反応液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、内部に微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が形成された分析デバイス本体と、開放位置では前記マイクロチャネル構造に試料液を採取する注入口が露出し閉塞位置では前記ベース基板と前記カバー基板の一部を覆い前記注入口からの試料液の飛散を防止する保護キャップと、内部に希釈液を保持するように開口部がシール部材で封止された希釈液容器と、前記分析デバイス本体の内部に形成され前記希釈液容器を液保持位置と液放出位置とに移動自在に収容する希釈液容器収容部と、前記希釈液容器収容部における前記希釈液容器の液保持位置から液放出位置への移動経路中に突出して設けられ前記液放出位置に移動した前記希釈液容器の前記シール部材を破り前記希釈液容器を開封する突出部とを設け、開放位置から閉塞位置への前記保護キャップの開閉によって前記希釈液容器を前記シール部材が前記突出部に係合して破れる前記開放位置に移動させるよう構成するとともに、前記希釈液容器と開放位置にして前記注入口を露出させる前の閉塞位置の前記保護キャップの一部とが直接にまたは間接的に係合して前記希釈液容器が前記液放出位置に移動しないよう前記希釈液容器を前記液保持位置に係止するよう構成したことを特徴とする。
【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、前記希釈液容器には前記保護キャップの側にラッチ部を設け、前記希釈液容器と開放位置にして前記注入口を露出させる前の閉塞位置の前記保護キャップが、前記希釈液容器のラッチ部とに係合して前記希釈液容器が希釈液容器収容部の液保持位置に係止され、前記希釈液容器のラッチ部と前記保護キャップとの係合に抗して前記保護キャップを開放位置にして前記注入口を露出させることによって前記係合が解除され、前記保護キャップを開放位置から閉塞位置に閉じる際に、保護キャップが希釈液容器の前記ラッチ部の前記保護キャップの側の面に当接して前記希釈液容器を前記液放出位置に押し込むよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３記載の分析用デバイスは、請求項１または請求項２において、前記希釈液容器の前記シール部材が貼られるシール面が斜めに形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４記載の分析用デバイスは、請求項２において、前記分析デバイス本体には、係止治具を前記移動経路中に突出させる孔を設け、前記希釈液容器の上面もしくは下面には、液保持位置において前記孔を通して前記係止治具が係合して前記希釈液容器を係止する溝を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５記載の分析用デバイスは、請求項２において、前記希釈液容器は、前記シール部材でシールされている開放部とは反対側の底部を円弧面で形成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６記載の分析装置は、試料液を採取した請求項１に記載の分析用デバイスがセットされる分析装置であって、前記分析用デバイスを軸心周りに回転と停止させて試料液と前記希釈液容器から放出された希釈液を測定チャンバーに移送する回転駆動手段と、前記測定チャンバーの溶液にアクセスして分析する分析手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項７記載の分析方法は、請求項１に記載の分析用デバイスを用いた分析方法であって、分析用デバイスの保護キャップを開放して露出した注入口に試料液を点着して採取し、前記保護キャップの開放位置から閉塞位置への操作によって前記分析用デバイスの希釈液容器収容部にセットされている希釈液容器を、前記希釈液容器収容部における前記希釈液容器の液保持位置から液放出位置への移動経路中に突出して設けられた突出部に向かって押し込んで前記突出部に前記希釈液容器のシール部材を押し付けて破り前記希釈液容器を開封するステップと、前記シール部材を破って開放された分析用デバイスを、軸心を有するロータにセットし、前記ロータを回転させて前記分析用デバイスに点着された試料液の少なくとも一部を前記希釈液容器から放出された希釈液で希釈するステップと、希釈液で希釈後の溶液成分または希釈液で希釈後の溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の分析用デバイスとこれを使用する分析装置および分析方法によれば、利用者が試料液を採取する最小限の操作で希釈液容器を開封し、自動で希釈液を分析用デバイス内に移送させることができるため、分析精度の向上や、分析装置の簡略化、コストダウンができ、さらには利用者の操作性も向上させることができる。
【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とこれを使用する分析装置および分析方法の実施の形態を図１〜図１６に基づいて説明する。
図１〜図６は分析用デバイスを示す。
【００１８】
図１（ａ）（ｂ）は分析用デバイス１の保護キャップ２を閉じた状態と開いた状態を示している。図２は図１（ａ）における下側を上に向けた状態で分解した状態を示し、図３はその組み立て図を示している。
【００１９】
図１と図２に示すようにこの分析用デバイス１は、微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が片面に形成されたベース基板３と、ベース基板３の表面を覆うカバー基板４と、希釈液を保持している希釈液容器５と、試料液飛散防止用の保護キャップ２とを合わせた４つの部品で構成されている。
【００２０】
ベース基板３とカバー基板４は、希釈液容器５などを内部にセットした状態で接合され、この接合されたものに保護キャップ２が取り付けられている。
ベース基板３の上面に形成されている数個の凹部の開口をカバー基板４で覆うことによって、後述の複数の収容エリア（後述の測定スポットと同じ）とその収容エリアの間を接続するマイクロチャネル構造の流路などが形成されている。収容エリアのうちの必要なものには各種の分析に必要な試薬が予め担持されている。保護キャップ２の片側は、ベース基板３とカバー基板４に形成された軸６ａ，６ｂに係合して開閉できるように枢支されている。検査しようとする試料液が血液の場合、毛細管力の作用する前記マイクロチャネル構造の各流路の隙間は、５０μｍ〜３００μｍに設定されている。
【００２１】
この分析用デバイス１を使用した分析工程の概要は、希釈液が予めセットされた分析用デバイス１に試料液を点着し、この試料液の少なくとも一部を前記希釈液で希釈した後に測定しようとするものである。
【００２２】
図４は希釈液容器５の形状を示している。
図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｃ）は側面図、図４（ｄ）は背面図、図４（ｅ）は開口部７から見た正面図である。この開口部７は希釈液容器５の内部５ａに、図６（ａ）に示すように希釈液８を充填した後にシール部材としてのアルミシール９によって密封されている。希釈液容器５の開口部７とは反対側には、ラッチ部１０が形成されている。この希釈液容器５は、ベース基板３とカバー基板４の間に形成され希釈液容器収容部１１にセットされて図６（ａ）に示す液保持位置と、図６（ｃ）に示す液放出位置とに移動自在に収容されている。
【００２３】
図５は保護キャップ２の形状を示している。
図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図５（ｃ）は側面図、図５（ｄ）は背面図、図５（ｅ）は開口２ａから見た正面図である。保護キャップ２の内側には、図１（ａ）に示した閉塞状態で図６（ａ）に示すように、希釈液容器５のラッチ部１０が係合可能な係止用溝１２が形成されている。
【００２４】
この図６（ａ）は使用前の分析用デバイス１を示す。この状態では保護キャップ２が閉塞されており、保護キャップ２の係止用溝１２に希釈液容器５のラッチ部１０が係合して希釈液容器５が矢印Ｊ方向に移動しないように液保持位置に係止されている。この状態で利用者に供給される。
【００２５】
試料液の点着に際して保護キャップ２が図６（ａ）でのラッチ部１０との係合に抗して図１（ｂ）に示したように開かれると、保護キャップ２の係止用溝１２が形成されている底部２ｂが弾性変形して図６（ｂ）に示すように保護キャップ２の係止用溝１２と希釈液容器５のラッチ部１０との係合が解除される。
【００２６】
この状態で、分析用デバイス１の露出した注入口１３に試料液を点着して保護キャップ２を閉じる。この際、保護キャップ２を閉じることによって、係止用溝１２を形成していた壁面１４が、希釈液容器５のラッチ部１０の保護キャップ２の側の面５ｂに当接して、希釈液容器５を前記矢印Ｊ方向（液放出位置に近づく方向）に押し込む。希釈液容器収容部１１には、ベース基板３の側から突出部としての開封リブ１４が形成されており、希釈液容器５が保護キャップ２によって押し込まれると、希釈液容器５の斜めに傾斜した開口部７のシール面に張られていたアルミシール９が図６（ｃ）に示すように開封リブ１４に衝突して破られる。
【００２７】
この分析用デバイス１を図７と図８に示すように、カバー基板４を下側にして分析装置１００のロータ１０１にセットすることで、試料液の成分分析を行うことができる。
ロータ１０１の上面には溝１０２が形成されており、分析用デバイス１をロータ１０１にセットした状態では分析用デバイス１のカバー基板４に形成された回転支持部１５と保護キャップ２に形成された回転支持部１６が溝１０２に係合してこれを収容している。
【００２８】
ロータ１０１に分析用デバイス１をセットした後に、ロータ１０１の回転させる前に分析装置のドア１０３を閉じると、セットされた分析用デバイス１は、ドア１０３の側に設けられた可動片１０４によって、ロータ１０１の回転軸心上の位置がバネ１０５の付勢力でロータ１０１の側に押さえられて、分析用デバイス１は、回転駆動手段１０６によって回転駆動されるロータ１０１と一体に回転する。１０７はロータ１０１の回転中の軸心を示している。保護キャップ２は注入口１３の付近に付着した試料液が、分析中に遠心力によって外部へ飛散を防止するために取り付けられている。
【００２９】
分析用デバイス１を構成する部品の材料としては、材料コストが安価で量産性に優れる樹脂材料が望ましい。前記分析装置１００は、分析用デバイス１を透過した光を測定する光学的測定方法によって試料液の分析を行うため、ベース基板３およびカバー基板４の材料としては、ＰＣ，ＰＭＭＡ，ＡＳ，ＭＳなどの透明性が高い合成樹脂が望ましい。
【００３０】
また、希釈液容器５の材料としては、希釈液容器５内部に希釈液８を長期間封入しておく必要があるため、ＰＰ，ＰＥなどの水分透過率の低い結晶性の合成樹脂が望ましい。保護キャップ２の材料としては、成形性のよい材料であれば特に問題がなく、ＰＰ，ＰＥなどの安価な樹脂が望ましい。
【００３１】
ベース基板３とカバー基板４との接合は、前記収容エリアに担持された試薬の反応活性に影響を与えにくい方法が望ましく、接合時に反応性のガスや溶剤が発生しにくい超音波溶着やレーザー溶着などが望ましい。
【００３２】
また、ベース基板３とカバー基板４との接合によって両基板３，４の間の微小な隙間による毛細管力によって溶液を移送させる部分には、毛細管力を高めるための親水処理がなされている。具体的には、親水性ポリマーや界面活性剤などを用いた親水処理が行われている。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。
【００３３】
図９は分析装置１００の構成を示す。
この分析装置１００は、ロータ１０１を回転させるための回転駆動手段１０６と、分析用デバイス１内の溶液を光学的に測定するための光学測定手段１０８と、ロータ１０１の回転速度や回転方向および光学測定手段の測定タイミングなどを制御する制御手段１０９と、光学測定手段１０８によって得られた信号を処理し測定結果を演算するための演算部１１０と、演算部１１０で得られた結果を表示するための表示部１１１とで構成されている。
【００３４】
回転駆動手段１０６は、ロータ１０１を介して分析用デバイス１を回転軸心１０７の回りに任意の方向に所定の回転速度で回転させるだけではなく、所定の停止位置で回転軸心１０７を中心に所定の振幅範囲、周期で左右に往復運動をさせて分析用デバイス１を揺動させることができるように構成されている。
【００３５】
光学測定手段１０８には、分析用デバイス１の測定部にレーザー光を照射するためのレーザー光源１１２と、レーザー光源１０５から照射されたレーザー光のうち、分析用デバイス１を通過した透過光の光量を検出するフォトディテクタ１１３とを備えている。
【００３６】
分析用デバイス１をロータ１０１によって回転駆動して、注入口１３から内部に取り込んだ試料液を、注入口１３よりも内周にある前記回転軸心１０７を中心に分析用デバイス１を回転させて発生する遠心力と、分析用デバイス１内に設けられた毛細管流路の毛細管力を用いて、分析用デバイス１の内部で溶液を移送していくよう構成されており、分析用デバイス１のマイクロチャネル構造を分析工程とともに詳しく説明する。
【００３７】
図１０は分析用デバイス１の注入口１３の付近を示している。
図１０（ａ）は注入口１３を分析用デバイス１の外側から見た拡大図を示し、図１０（ｂ）は前記マイクロチャネル構造をロータ１０１の側からカバー基板４を透過して見たものである。
【００３８】
注入口１３は、ベース基板３とカバー基板４との間に形成された微小な隙間δの毛細管力の作用する誘導部１７を介して、この誘導部１７と同様に毛細管力の作用する隙間で必要量の試料液１８を保持できる容積の毛細管キャビティ１９と接続されている。誘導部１７の流れ方向と直交する断面形状（図１０（ｂ）のＤ−Ｄ断面）は、奥側が垂直な矩形形ではなくて、図１０（ｃ）に示すように奥端ほどカバー基板４に向かって次第に狭くなる傾斜面２０で形成されている。誘導部１７と毛細管キャビティ１９と接続部にはベース基板３に凹部２１を形成して通路の向きを変更する屈曲部２２が形成されている。
【００３９】
誘導部１７から見て毛細管キャビティ１９を介してその先には、毛細管力が作用しない隙間の分離キャビティ２３が形成されている。毛細管キャビティ１９と屈曲部２２および誘導部１７の一部の側方には、一端が分離キャビティ２３に接続され、他端が大気に開放したキャビティー２４が形成されている。
【００４０】
このように構成したため、注入口１３に点着すると、試料液１８は誘導部１７を介して毛細管キャビティ１９まで取り込まれる。図１１はこのようにして点着後の分析用デバイス１をロータ１０１にセットして回転させる前の状態を示している。このとき、図６（ｃ）で説明したように希釈液容器５のアルミシール９が開封リブ１４に衝突して破られている。２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄはベース基板３に形成された空気孔である。
【００４１】
− 工程１ −
分析用デバイス１は、図１２（ａ）に示すように毛細管キャビティ１９内に試料液を保持し、希釈液溶液５のアルミシール９が破られた状態でロータ１０１にセットされる。
【００４２】
− 工程２ −
ドア１０３を閉じた後にロータ１０１を時計方向（Ｃ２方向）に回転駆動すると、保持されている試料液が屈曲部２２の位置で破断し、誘導部１７内の試料液は保護キャップ２内に排出され、毛細管キャビティ１９内の試料液１８は図１２（ｂ）と図１５（ａ）に示すように分離キャビティ２３に流入するとともに、分離キャビティ２３で血漿成分１８ａと血球成分１８ｂとに遠心分離される。希釈液容器５から流出した希釈液８は、排出流路２６ａ，２６ｂを介して保持キャビティ２７に流入する。保持キャビティ２７に流入した希釈液８が所定量を越えると、越えた希釈液８は溢流流路２８を介して溢流キャビティ２９に流れ込み、さらに逆流防止用のリブ３０を介してリファレンス測定チャンバー３１に流れ込む。
【００４３】
なお、希釈液容器５は、アルミシール９でシールされている開口部７とは反対側の底部の形状が、図４（ａ）（ｂ）に示すように円弧面３２で形成され、かつ図１２（ｂ）に示す状態希釈液容器５の液放出位置においては、図１３に示すように円弧面３２の中心ｍが回転軸心１０７よりも排出流路２６ｂ側に近づくよう距離ｄだけオフセットするように形成されているため、この円弧面３２に向かうように流れた希釈液８が円弧面３２に沿って外側から開口部７に向かう流れ（矢印ｎ方向）に変更されて、希釈液容器５の開口部７から効率よく希釈液容器収容部１１に放出される。
【００４４】
− 工程３ −
次に、ロータ１０１の回転を停止させると、血漿成分１８ａは分離キャビティ２３の壁面に形成された毛細管キャビティ３３に吸い上げられ、毛細管キャビティ３３と連通する毛細管流路３７を介して図１４（ａ）と図１５（ｂ）に示すように計量流路３８に流れて定量が保持される。図１５（ｃ）に毛細管キャビティ３３とその周辺の斜視図を示す。
【００４５】
− 工程４ −
ロータ１０１を反時計方向（Ｃ１方向）に回転駆動すると、図１４（ｂ）に示すように、計量流路３８に保持されていた血漿成分１８ａが逆流防止用のリブ３９を介して測定チャンバー４０に流れ込み、また、保持キャビティ２７の希釈液８がサイホン形状の連結流路４１と逆流防止用のリブ３９を介して測定チャンバー４０に流れ込む。また、分離キャビティ２３内の試料液はサイホン形状の連結流路３４と逆流防止用のリブ３５を介して溢流キャビティ３６に流れ込む。そして必要に応じてロータ１０１を反時計方向（Ｃ１方向）と時計方向（Ｃ２方向）に往復回動させて揺動させて測定チャンバー内に担持された試薬と希釈液８と血漿成分１８ａからなる測定対象の溶液を攪拌する。
【００４６】
− 工程５ −
ロータ１０１を反時計方向（Ｃ１方向）または時計方向（Ｃ２方向）に回転させて、リファレンス測定チャンバー３１の測定スポットがレーザー光源１１２とフォトディテクタ１１３の間を通過するタイミングに、演算部１１０がフォトディテクタ１１３の検出値を読み取ってリファレンス値を決定する。更に、測定チャンバー４０の測定スポットがレーザー光源１１２とフォトディテクタ１１３の間を通過するタイミングに、演算部１１０がフォトディテクタ１１３の検出値を読み取って、前記リファレンス値に基づいて特定成分を計算している。
【００４７】
このように、利用者が試料液を採取する際の保護キャップ２の開閉操作で希釈液容器５を開封し、希釈液を分析用デバイス１内に移送させることができるため、分析装置の簡略化、コストダウンができ、さらには利用者の操作性も向上させることができる。
【００４８】
さらに、シール部材としてのアルミシール９で封止された希釈液容器５を使用し、突出部としての開封リブ１４によってアルミシール９を破って希釈液容器５を開封するので、長期間の保存によって希釈液が蒸発して減少することもなく、分析精度の向上を実現できる。
【００４９】
また、図６（ａ）に示した分析用デバイス１の出荷状態では、閉塞された保護キャップ２の係止用溝１２に希釈液容器５のラッチ部１０が係合して、希釈液容器５が矢印Ｊ方向に移動しないように液保持位置に係止されているため、保護キャップ２の開閉操作で希釈液容器５を希釈液容器収容部１１において移動自在に構成しているにもかかわらず、利用者が保護キャップ２を開放して使用するまでの期間は、希釈液容器収容部１１における希釈液容器５の位置が、液保持位置に係止されるため、利用者が使用前の輸送中に希釈液容器５が誤って開封されて希釈液が零れるようなことがない。
【００５０】
図１６は分析用デバイス１を図６（ａ）に示した出荷状態にセットする製造工程を示している。先ず、保護キャップ２を閉じる前に、希釈液容器５の下面に設けた溝４２（図２（ｂ）と図４（ｄ）参照）と、カバー基板４に設けた孔４３とを位置合わせして、この液保持位置において孔４３を通して希釈液容器５の溝４２に、ベース基板３またはカバー基板４とは別に設けられた係止治具４４の突起４４ａを係合させて、希釈液容器５を液保持位置に係止した状態にセットする。そして、保護キャップ２の上面に形成されている切り欠き４５（図１参照）から、押圧治具４６を差し入れて保護キャップ２の底面を押圧して弾性変形させた状態で保護キャップ２を閉じてから押圧治具４６を解除することによって、図６（ａ）の状態にセットできる。
【００５１】
なお、この実施の形態では希釈液容器５の下面に溝４２を設けた場合を例に挙げて説明したが、希釈液容器５の上面に溝４２を設け、この溝４２に対応してベース基板３に孔４３を設けて係止治具４４の突起４４ａを溝４２に係合させるようにも構成できる。
【００５２】
上記の実施の形態では、保護キャップ２の係止用溝１２が希釈液容器５のラッチ部１０に直接に係合して希釈液容器５を液保持位置に係止したが、保護キャップ２の係止用溝１２と希釈液容器５のラッチ部１０とを間接的に係合させて希釈液容器５を液保持位置に係止することもできる。
【００５３】
上記の実施の形態では、分析用デバイス１を回転軸心１０７の周りに回転させて試料液から遠心分離された成分と希釈液容器５から放出された希釈液８を測定チャンバー４０に移送して希釈し、試料液から分離された溶液成分または試料液から分離された溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析する場合を例に挙げて説明したが、試料液から溶液成分を分離しなくても良い場合には、遠心分離の工程は必要でなく、この場合には、分析用デバイス１を回転軸心１０７の周りに回転させて、点着された試料液のうちの定量の試料液の全部と希釈液容器５から放出された希釈液８を測定チャンバー４０に移送して希釈し、希釈液で希釈後の溶液成分または希釈液で希釈後の溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析する。
【００５４】
また、分析用デバイス１を回転軸心１０７の周りに回転させて試料液から分離された固体成分と希釈液容器５から放出された希釈液を測定チャンバーに移送して希釈し、試料液から分離された固体成分または試料液から分離された固体成分と試薬との反応物にアクセスして分析することもできる。
【００５５】
上記の実施の形態では、内部に微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が形成された分析デバイス本体を、ベース基板３とカバー基板４との２層で構成したが、３層以上の基板を貼り合わせて構成することもできる。具体的には、マイクロチャネル構造に応じて切り欠きが形成された基板を中央にして、その上面と下面を別の基板を貼り合わせて前記切り欠きを閉塞してマイクロチャネル構造を形成する３層構造などを例に挙げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、生物などから採取した液体の成分分析に使用する分析用デバイスの移送制御手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態の分析用デバイスの保護キャップを閉じた状態と開いた状態の外観斜視図
【図２】同実施の形態の分析用デバイスの分解斜視図
【図３】保護キャップを閉じた状態の分析用デバイスを背面から見た斜視図
【図４】同実施の形態の希釈液容器の説明図
【図５】同実施の形態の保護キャップの説明図
【図６】同実施の形態の分析用デバイスの使用前と試料液を点着する際ならびに点着後に保護キャップを閉じた状態の断面図
【図７】分析用デバイスを分析装置にセットする直前の斜視図
【図８】分析用デバイスを分析装置にセットした状態の断面図
【図９】同実施の形態の分析装置の構成図
【図１０】同実施の形態の分析デバイスの要部の拡大説明図
【図１１】分析用デバイスを分析装置にセットして回転開始前の断面図
【図１２】分析用デバイスを分析装置にセットして回転後とその後の遠心分離後の断面図
【図１３】分析用デバイスの回転軸心と希釈液容器から希釈液が放出されるタイミングの希釈液容器の位置を示す断面図
【図１４】遠心分離後の試料液の固体成分を定量採取し希釈するときの断面図
【図１５】要部の拡大図と斜視図
【図１６】出荷状態にセットする工程の断面図
【図１７】従来例の分析用デバイスにおける希釈液容器の開封前と開封後の平面図
【図１８】別の従来例の分析用デバイスにおける希釈液容器の開封時の断面図
【符号の説明】
【００５８】
１ 分析用デバイス
２ 保護キャップ
２ａ 開口
２ｂ 底部
３ ベース基板
４ カバー基板
５ 希釈液容器
５ａ 内部
５ｂ ラッチ部１０の面
６ａ，６ｂ 軸
７ 開口部
８ 希釈液
９ アルミシール（シール部材）
１０ ラッチ部
１１ 希釈液容器収容部
１２ 係止用溝
１３ 注入口
１４ 開封リブ（突出部）
１５，１６ 回転支持部
１７ 誘導部
１８ 試料液
１８ａ 血漿成分
１８ｂ 血球成分
１９ 毛細管キャビティ
２０ 傾斜面
２１ 凹部
２２ 屈曲部
２３ 分離キャビティ
２４ キャビティー
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 空気孔
２６ａ，２６ｂ 排出流路
２７ 保持キャビティ
２８ 溢流流路
２９ 溢流キャビティ
３０ リブ
３１ リファレンス測定チャンバー
３２ 円弧面
３３ 毛細管キャビティ
３４ 連結流路
３５ リブ
３６ 溢流キャビティ
３７ 毛細管流路
３８ 計量流路
３９ 逆流防止用のリブ
４０ 測定チャンバー
４１ 連結流路
４２ 溝
４３ 孔
４４ 係止治具
４４ａ 突起
４５ 切り欠き
４６ 押圧治具
１００ 分析装置
１０１ ロータ
１０２ 溝
１０３ ドア
１０４ 可動片
１０５ バネ
１０６ 回転駆動手段
１０７ 回転軸心
１０８ 光学測定手段
１０９ 制御手段
１１０ 演算部
１１１ 表示部
１１２ レーザー光源
１１３ フォトディテクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有し、前記測定スポットにおける反応液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、
内部に微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が形成された分析デバイス本体と、
開放位置では前記マイクロチャネル構造に試料液を採取する注入口が露出し閉塞位置では前記ベース基板と前記カバー基板の一部を覆い前記注入口からの試料液の飛散を防止する保護キャップと、
内部に希釈液を保持するように開口部がシール部材で封止された希釈液容器と、
前記分析デバイス本体の内部に形成され前記希釈液容器を液保持位置と液放出位置とに移動自在に収容する希釈液容器収容部と、
前記希釈液容器収容部における前記希釈液容器の液保持位置から液放出位置への移動経路中に突出して設けられ前記液放出位置に移動した前記希釈液容器の前記シール部材を破り前記希釈液容器を開封する突出部と
を設け、開放位置から閉塞位置への前記保護キャップの開閉によって前記希釈液容器を前記シール部材が前記突出部に係合して破れる前記開放位置に移動させるよう構成するとともに、
前記希釈液容器と開放位置にして前記注入口を露出させる前の閉塞位置の前記保護キャップの一部とが直接にまたは間接的に係合して前記希釈液容器が前記液放出位置に移動しないよう前記希釈液容器を前記液保持位置に係止するよう構成した
分析用デバイス。
【請求項２】
前記希釈液容器には前記保護キャップの側にラッチ部を設け、
前記希釈液容器と開放位置にして前記注入口を露出させる前の閉塞位置の前記保護キャップが、前記希釈液容器のラッチ部とに係合して前記希釈液容器が希釈液容器収容部の液保持位置に係止され、
前記希釈液容器のラッチ部と前記保護キャップとの係合に抗して前記保護キャップを開放位置にして前記注入口を露出させることによって前記係合が解除され、前記保護キャップを開放位置から閉塞位置に閉じる際に、保護キャップが希釈液容器の前記ラッチ部の前記保護キャップの側の面に当接して前記希釈液容器を前記液放出位置に押し込むよう構成した
請求項１記載の分析用デバイス。
【請求項３】
前記希釈液容器の前記シール部材が貼られるシール面が斜めに形成されている
請求項１または請求項２記載の分析用デバイス。
【請求項４】
前記分析デバイス本体には、係止治具を前記移動経路中に突出させる孔を設け、
前記希釈液容器の上面もしくは下面には、液保持位置において前記孔を通して前記係止治具が係合して前記希釈液容器を係止する溝を設けた
請求項２記載の分析用デバイス。
【請求項５】
前記希釈液容器は、前記シール部材でシールされている開放部とは反対側の底部を円弧面で形成した
請求項２記載の分析用デバイス。
【請求項６】
試料液を採取した請求項１に記載の分析用デバイスがセットされる分析装置であって、
前記分析用デバイスを軸心周りに回転と停止させて試料液と前記希釈液容器から放出された希釈液を測定チャンバーに移送する回転駆動手段と、
前記測定チャンバーの溶液にアクセスして分析する分析手段とを備えた
分析装置。
【請求項７】
請求項１に記載の分析用デバイスを用いた分析方法であって、
分析用デバイスの保護キャップを開放して露出した注入口に試料液を点着して採取し、
前記保護キャップの開放位置から閉塞位置への操作によって前記分析用デバイスの希釈液容器収容部にセットされている希釈液容器を、前記希釈液容器収容部における前記希釈液容器の液保持位置から液放出位置への移動経路中に突出して設けられた突出部に向かって押し込んで前記突出部に前記希釈液容器のシール部材を押し付けて破り前記希釈液容器を開封するステップと、
前記シール部材を破って開放された分析用デバイスを、軸心を有するロータにセットし、前記ロータを回転させて前記分析用デバイスに点着された試料液の少なくとも一部を前記希釈液容器から放出された希釈液で希釈するステップと、
希釈液で希釈後の溶液成分または希釈液で希釈後の溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析するステップとを有する
分析方法。
【請求項１】
試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有し、前記測定スポットにおける反応液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、
内部に微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が形成された分析デバイス本体と、
開放位置では前記マイクロチャネル構造に試料液を採取する注入口が露出し閉塞位置では前記ベース基板と前記カバー基板の一部を覆い前記注入口からの試料液の飛散を防止する保護キャップと、
内部に希釈液を保持するように開口部がシール部材で封止された希釈液容器と、
前記分析デバイス本体の内部に形成され前記希釈液容器を液保持位置と液放出位置とに移動自在に収容する希釈液容器収容部と、
前記希釈液容器収容部における前記希釈液容器の液保持位置から液放出位置への移動経路中に突出して設けられ前記液放出位置に移動した前記希釈液容器の前記シール部材を破り前記希釈液容器を開封する突出部と
を設け、開放位置から閉塞位置への前記保護キャップの開閉によって前記希釈液容器を前記シール部材が前記突出部に係合して破れる前記開放位置に移動させるよう構成するとともに、
前記希釈液容器と開放位置にして前記注入口を露出させる前の閉塞位置の前記保護キャップの一部とが直接にまたは間接的に係合して前記希釈液容器が前記液放出位置に移動しないよう前記希釈液容器を前記液保持位置に係止するよう構成した
分析用デバイス。
【請求項２】
前記希釈液容器には前記保護キャップの側にラッチ部を設け、
前記希釈液容器と開放位置にして前記注入口を露出させる前の閉塞位置の前記保護キャップが、前記希釈液容器のラッチ部とに係合して前記希釈液容器が希釈液容器収容部の液保持位置に係止され、
前記希釈液容器のラッチ部と前記保護キャップとの係合に抗して前記保護キャップを開放位置にして前記注入口を露出させることによって前記係合が解除され、前記保護キャップを開放位置から閉塞位置に閉じる際に、保護キャップが希釈液容器の前記ラッチ部の前記保護キャップの側の面に当接して前記希釈液容器を前記液放出位置に押し込むよう構成した
請求項１記載の分析用デバイス。
【請求項３】
前記希釈液容器の前記シール部材が貼られるシール面が斜めに形成されている
請求項１または請求項２記載の分析用デバイス。
【請求項４】
前記分析デバイス本体には、係止治具を前記移動経路中に突出させる孔を設け、
前記希釈液容器の上面もしくは下面には、液保持位置において前記孔を通して前記係止治具が係合して前記希釈液容器を係止する溝を設けた
請求項２記載の分析用デバイス。
【請求項５】
前記希釈液容器は、前記シール部材でシールされている開放部とは反対側の底部を円弧面で形成した
請求項２記載の分析用デバイス。
【請求項６】
試料液を採取した請求項１に記載の分析用デバイスがセットされる分析装置であって、
前記分析用デバイスを軸心周りに回転と停止させて試料液と前記希釈液容器から放出された希釈液を測定チャンバーに移送する回転駆動手段と、
前記測定チャンバーの溶液にアクセスして分析する分析手段とを備えた
分析装置。
【請求項７】
請求項１に記載の分析用デバイスを用いた分析方法であって、
分析用デバイスの保護キャップを開放して露出した注入口に試料液を点着して採取し、
前記保護キャップの開放位置から閉塞位置への操作によって前記分析用デバイスの希釈液容器収容部にセットされている希釈液容器を、前記希釈液容器収容部における前記希釈液容器の液保持位置から液放出位置への移動経路中に突出して設けられた突出部に向かって押し込んで前記突出部に前記希釈液容器のシール部材を押し付けて破り前記希釈液容器を開封するステップと、
前記シール部材を破って開放された分析用デバイスを、軸心を有するロータにセットし、前記ロータを回転させて前記分析用デバイスに点着された試料液の少なくとも一部を前記希釈液容器から放出された希釈液で希釈するステップと、
希釈液で希釈後の溶液成分または希釈液で希釈後の溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析するステップとを有する
分析方法。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−１０９２５１（Ｐ２００９−１０９２５１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７９７３８（Ｐ２００７−２７９７３８）
【出願日】平成１９年１０月２９日（２００７．１０．２９）
【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５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２９日（２００７．１０．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]