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】必要最小限の試料液から分析に必要な量の血漿成分を採取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】分離キャビティ（２３）にて分離された溶液成分（１８ａ）を連結流路（３７）と計量流路（３８）を介して測定キャビティに接続し、連結流路（３７）と連通するように分離キャビティ（２３）の側面に、分離キャビティ（２３）内で分離される試料液の分離界面（１８ｃ）よりも外周方向に伸長して形成した第１の毛細管キャビティ（３３）を設けたことを特徴とする。
【解決手段】分離キャビティ（２３）にて分離された溶液成分（１８ａ）を連結流路（３７）と計量流路（３８）を介して測定キャビティに接続し、連結流路（３７）と連通するように分離キャビティ（２３）の側面に、分離キャビティ（２３）内で分離される試料液の分離界面（１８ｃ）よりも外周方向に伸長して形成した第１の毛細管キャビティ（３３）を設け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分離された試料液の溶液成分の採取方法に関し、具体的には血液中の血漿成分を採取する技術に関する。
【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】
遠心力を利用して溶液を移送する特許文献１に記載の分析用デバイスは、図２０（ａ）に示すように、試料液を注入口５５から毛細管作用によって第１のキャビティ５６を満たすように採取し、次に、分析用デバイス５４の軸心５７回りの回転によって第１のキャビティ５６内の試料液を分離キャビティ５８へ移送して、図２０（ｂ）に示すように血漿成分５９ａと血球成分５９ｂに遠心分離する。分離キャビティ５８内の血漿成分５９ａは、毛細管流路６０の一端と接続された毛細管キャビティ６１によってキャビティ６２に引き込んで、キャビティ６２内に担持された試薬と混合された混合物を光度計で分析している。
【特許文献１】特表平４−５０４７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、血球成分が混入しないようにするために毛細管キャビティ６１を分離キャビティ５８の底部から安全距離だけ離して血漿成分５９ａを引き込んでいる。しかしながら、分析用デバイス５４の成型のばらつきによって、第１のキャビティ５６で採取される試料液の量や、分離キャビティ５８に保持される液面高さ、毛細管キャビティ６１の吸出し位置などがばらついたり、血液中の血漿成分の比率は個人によって差があるため、試料液中の血漿量がばらついたりするため、血漿成分５９ａと血球成分５９ｂの分離界面６３の位置が大きく変動する。これらのばらつきを考慮して毛細管キャビティ６１の吸出し位置を設定すると、分離キャビティ５８に残留する血漿成分５９ａが送液ロス６４が発生する。そのため必要以上に試料液を採取する必要があるため、患者への負担が大きくなるという課題を有している。
【０００５】
本発明は、従来の課題を解決するもので、必要最小限の試料液から分析に必要な量の血漿成分を採取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】
【０００６】
本発明の請求項１記載の分析用ディスクは、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、前記試料液を溶液成分と固体成分とに前記遠心力を用いて分離する分離キャビティと、前記分離キャビティにて分離された前記溶液成分の一部が移送されこれを保持する計量流路と、前記計量流路と分離キャビティとの間に設けられ前記分離キャビティの試料液を移送する連結流路と、前記連結流路と連通するように前記分離キャビティの側面に設けられた第１の毛細管キャビティとを備え、前記第１の毛細管キャビティが前記分離キャビティ内で分離される試料液の分離界面よりも外周方向に伸長して形成されていることを特徴とする。
【０００７】
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、前記分離キャビティの最外周位置に連通し、前記分離キャビティに保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造を有する連結流路と、前記分離キャビティの最外周位置よりも外周に位置し、前記連結流路を介して分離キャビティと連通する溢流キャビティとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
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、前記分離キャビティの外周位置に連通して形成される第２の毛細管キャビティを備え、前記第２の毛細管キャビティが分離された固体成分の一部を保持することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項４記載の分析用デバイスは、請求項３において、前記第１の毛細管キャビティと前記第２の毛細管キャビティが連通す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３または請求項４において、前記第２の毛細管キャビティの最外周位置に連通し、前記分離キャビティに保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造を有する連結流路と、前記分離キャビティの最外周位置よりも外周に位置し、前記連結流路を介して分離キャビティと連通する溢流キャビティとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
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させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段によって移送された溶液に基づく前記分析用デバイス内の反応物にアクセスして分析する分析手段とを備え前記回転駆動手段の回転と停止によって試料液を溶液成分と固体成分に分離し溶液成分の一部を採取できるよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
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、前記分析用デバイスを回転させて前記分析用デバイスに点着された試料液を前記分離キャビティに移送して遠心分離し、前記回転を停止させて遠心分離された後の試料液の溶液成分を前記第１の毛細管キャビティで優先的に吸い出し、前記連結流路を経由して溶液成分を計量流路に移送するステップと、前記分析用デバイスを回転させて前記計量流路内の溶液成分を移送し試薬と混合するステップと、読み取り位置に前記測定スポットが介在するタイミングに前記測定スポットの反応物にアクセスするステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
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、必要最小限の試料液から分析に必要な量の血漿成分を採取できるため、患者の負担を軽減できたり、最小限の液量で分析に必要なキャビティを形成できるため、分析用デバイスの小型化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の分析用デバイスの各実施の形態を図１〜図１９に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図６は分析用デバイスを示す。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
− 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。
【００３８】
− 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が所定量を超えると、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。
【００３９】
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。
【００４０】
− 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。図１５（ｃ）におけるＥ−Ｅ断面を図１９に示す。
【００４１】
− 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。
【００４２】
− 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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
図１５（ｃ）に示した毛細管キャビティ３３とその周辺を詳しく説明する。
第１の毛細管キャビティとしての毛細管キャビティ３３は、分離キャビティ２３の底部２３ｂから内周側に向かって形成されている。換言すると、毛細管キャビティ３３の最外周の位置は、図１５（ａ）に示す血漿成分１８ａと血球成分１８ｂとの分離界面１８ｃよりも外周方向に伸長して形成されている。
【００５０】
毛細管キャビティ３３の外周側の位置を上記のように設定すると、毛細管キャビティ３３の外周端が分離キャビティ２３において分離された血漿成分１８ａと血球成分１８ｂに浸かっており、血漿成分１８ａは血球成分１８ｂに比べて粘度が低いため、血漿成分１８ａの方が優先的に毛細管キャビティ３３によって吸い出され、毛細管流路３７と計量流路３８を介して測定チャンバー４０に向かって血漿成分１８ａを移送できる。また、血漿成分１８ａが吸い出された後、血球成分１８ｂも血漿成分１８ａの後を追って吸い出されるため、毛細管キャビティ３３および毛細管流路３７の途中までの経路を血球成分１８ｂで置換することができ、計量流路３８が血漿成分１８ａで満たされると、毛細管流路３７および毛細管キャビティ３３内の液の移送も止まるため、計量流路３８に血球成分１８ｂが混入することはない。したがって、従来の構成よりも送液ロスを最小限に抑えることができるため、測定に必要な試料液の量を低減することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図１７は実施の形態２の分析用デバイスの毛細管キャビティ３３とその周辺を示している。図１５に示した実施の形態１では、血球成分１８ｂを溢流キャビティ３６へ移送するための連結流路３４は、その基端３４ａが、分離キャビティ２３の底部２３ｂで毛細管キャビティ３３が形成されていた壁面とは反対側の壁面の隅部だけで開口していた。これに対して図１７では、連結流路３４の基端３４ａは、基端３４ａの場合と隙が同じで分離キャビティ２３の底部２３ｂにおける開口幅と奥行きが基端３４ａよりも大きな第２の毛細管キャビティ３４ｂを介して、分離キャビティ２３の底部２３ｂに接続されている。ここでは第２の毛細管キャビティ３４ｂの最外周位置に連結流路３４が接続されている。
【００５２】
このように構成したため、図１５の構成では遠心分離を終えて分析用ディスク１の回転駆動を終了したときに、それまで分離キャビティ２３の底部２３ｂに位置していた血球成分１８ｂの一部が底部２３ｂから離れるような粘度であっても、図１７の構成では、分離キャビティ２３の底部２３ｂに位置していた血球成分１８ｂの一部は第２の毛細管キャビティ３４ｂに流れ込んで毛細管力で保持されているため、分析用ディスク１の回転駆動を終了したときにも、この第２の毛細管キャビティ３４ｂの毛細管力によって底部２３ｂの付近の血球成分１８ｂは底部２３ｂから離れるようなことが無く、分離キャビティ２３内に保持される血球成分１８ｂの量を少なくすることで、計量流路３８への血球成分１８ｂの混入を防止できる。
【００５３】
また、連結流路３４は、第２の毛細管キャビティ３４ｂの最外周位置に連通し、分離キャビティ２３に保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造に形成されているため、分離キャビティ２３、毛細管流路３７、毛細管キャビティ３３、および第２の毛細管キャビティ３４ｂ内の液を溢流キャビティ３６へ排出することができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図１８は実施の形態３の分析用デバイスの毛細管キャビティ３３とその周辺を示している。図１７では、第２の毛細管キャビティ３４ｂと第１の毛細管キャビティとしての毛細管キャビティ３３とが別々に設けられていたが、図１８では毛細管キャビティ３３と第２の毛細管キャビティ３４ｂとが底部２３ｂに設けられた開口部によって接続して構成されている。また、連結流路３４は、第２の毛細管キャビティ３４ｂの最外周位置に連通し、分離キャビティ２３に保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造に形成されている。
【００５５】
このように構成したため、第２の毛細管キャビティ３４ｂと分離キャビティ２３とが接続されている境界位置を試料液の分離界面１８ｃと近い位置に形成することができるため、より血球成分１８ｂが毛細管キャビティ３３に吸われにくくなり、計量流路３８への血球成分１８ｂの混入をより確実に防止できる。
【００５６】
上記の各実施の形態では、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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】
【００５９】
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】
【００６０】
【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】実施の形態２の毛細管キャビティ３３とその周辺の拡大斜視図
【図１８】実施の形態３の毛細管キャビティ３３とその周辺の拡大斜視図
【図１９】図１５（ｃ）のＥ−Ｅ断面図
【図２０】特許文献１の分析用デバイスの平面図と分離界面付近の拡大図
【符号の説明】
【００６１】
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（第１の毛細管キャビティ）
３４ 連結流路
３４ｂ 第２の毛細管キャビティ
３５ リブ
３６ 溢流キャビティ
３７ 毛細管流路（連結流路）
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分離された試料液の溶液成分の採取方法に関し、具体的には血液中の血漿成分を採取する技術に関する。
【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】
遠心力を利用して溶液を移送する特許文献１に記載の分析用デバイスは、図２０（ａ）に示すように、試料液を注入口５５から毛細管作用によって第１のキャビティ５６を満たすように採取し、次に、分析用デバイス５４の軸心５７回りの回転によって第１のキャビティ５６内の試料液を分離キャビティ５８へ移送して、図２０（ｂ）に示すように血漿成分５９ａと血球成分５９ｂに遠心分離する。分離キャビティ５８内の血漿成分５９ａは、毛細管流路６０の一端と接続された毛細管キャビティ６１によってキャビティ６２に引き込んで、キャビティ６２内に担持された試薬と混合された混合物を光度計で分析している。
【特許文献１】特表平４−５０４７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、血球成分が混入しないようにするために毛細管キャビティ６１を分離キャビティ５８の底部から安全距離だけ離して血漿成分５９ａを引き込んでいる。しかしながら、分析用デバイス５４の成型のばらつきによって、第１のキャビティ５６で採取される試料液の量や、分離キャビティ５８に保持される液面高さ、毛細管キャビティ６１の吸出し位置などがばらついたり、血液中の血漿成分の比率は個人によって差があるため、試料液中の血漿量がばらついたりするため、血漿成分５９ａと血球成分５９ｂの分離界面６３の位置が大きく変動する。これらのばらつきを考慮して毛細管キャビティ６１の吸出し位置を設定すると、分離キャビティ５８に残留する血漿成分５９ａが送液ロス６４が発生する。そのため必要以上に試料液を採取する必要があるため、患者への負担が大きくなるという課題を有している。
【０００５】
本発明は、従来の課題を解決するもので、必要最小限の試料液から分析に必要な量の血漿成分を採取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】
【０００６】
本発明の請求項１記載の分析用ディスクは、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、前記試料液を溶液成分と固体成分とに前記遠心力を用いて分離する分離キャビティと、前記分離キャビティにて分離された前記溶液成分の一部が移送されこれを保持する計量流路と、前記計量流路と分離キャビティとの間に設けられ前記分離キャビティの試料液を移送する連結流路と、前記連結流路と連通するように前記分離キャビティの側面に設けられた第１の毛細管キャビティとを備え、前記第１の毛細管キャビティが前記分離キャビティ内で分離される試料液の分離界面よりも外周方向に伸長して形成されていることを特徴とする。
【０００７】
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、前記分離キャビティの最外周位置に連通し、前記分離キャビティに保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造を有する連結流路と、前記分離キャビティの最外周位置よりも外周に位置し、前記連結流路を介して分離キャビティと連通する溢流キャビティとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
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、前記分離キャビティの外周位置に連通して形成される第２の毛細管キャビティを備え、前記第２の毛細管キャビティが分離された固体成分の一部を保持することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項４記載の分析用デバイスは、請求項３において、前記第１の毛細管キャビティと前記第２の毛細管キャビティが連通す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３または請求項４において、前記第２の毛細管キャビティの最外周位置に連通し、前記分離キャビティに保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造を有する連結流路と、前記分離キャビティの最外周位置よりも外周に位置し、前記連結流路を介して分離キャビティと連通する溢流キャビティとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
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させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段によって移送された溶液に基づく前記分析用デバイス内の反応物にアクセスして分析する分析手段とを備え前記回転駆動手段の回転と停止によって試料液を溶液成分と固体成分に分離し溶液成分の一部を採取できるよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
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、前記分析用デバイスを回転させて前記分析用デバイスに点着された試料液を前記分離キャビティに移送して遠心分離し、前記回転を停止させて遠心分離された後の試料液の溶液成分を前記第１の毛細管キャビティで優先的に吸い出し、前記連結流路を経由して溶液成分を計量流路に移送するステップと、前記分析用デバイスを回転させて前記計量流路内の溶液成分を移送し試薬と混合するステップと、読み取り位置に前記測定スポットが介在するタイミングに前記測定スポットの反応物にアクセスするステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
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、必要最小限の試料液から分析に必要な量の血漿成分を採取できるため、患者の負担を軽減できたり、最小限の液量で分析に必要なキャビティを形成できるため、分析用デバイスの小型化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の分析用デバイスの各実施の形態を図１〜図１９に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図６は分析用デバイスを示す。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
− 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。
【００３８】
− 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が所定量を超えると、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。
【００３９】
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。
【００４０】
− 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。図１５（ｃ）におけるＥ−Ｅ断面を図１９に示す。
【００４１】
− 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。
【００４２】
− 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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
図１５（ｃ）に示した毛細管キャビティ３３とその周辺を詳しく説明する。
第１の毛細管キャビティとしての毛細管キャビティ３３は、分離キャビティ２３の底部２３ｂから内周側に向かって形成されている。換言すると、毛細管キャビティ３３の最外周の位置は、図１５（ａ）に示す血漿成分１８ａと血球成分１８ｂとの分離界面１８ｃよりも外周方向に伸長して形成されている。
【００５０】
毛細管キャビティ３３の外周側の位置を上記のように設定すると、毛細管キャビティ３３の外周端が分離キャビティ２３において分離された血漿成分１８ａと血球成分１８ｂに浸かっており、血漿成分１８ａは血球成分１８ｂに比べて粘度が低いため、血漿成分１８ａの方が優先的に毛細管キャビティ３３によって吸い出され、毛細管流路３７と計量流路３８を介して測定チャンバー４０に向かって血漿成分１８ａを移送できる。また、血漿成分１８ａが吸い出された後、血球成分１８ｂも血漿成分１８ａの後を追って吸い出されるため、毛細管キャビティ３３および毛細管流路３７の途中までの経路を血球成分１８ｂで置換することができ、計量流路３８が血漿成分１８ａで満たされると、毛細管流路３７および毛細管キャビティ３３内の液の移送も止まるため、計量流路３８に血球成分１８ｂが混入することはない。したがって、従来の構成よりも送液ロスを最小限に抑えることができるため、測定に必要な試料液の量を低減することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図１７は実施の形態２の分析用デバイスの毛細管キャビティ３３とその周辺を示している。図１５に示した実施の形態１では、血球成分１８ｂを溢流キャビティ３６へ移送するための連結流路３４は、その基端３４ａが、分離キャビティ２３の底部２３ｂで毛細管キャビティ３３が形成されていた壁面とは反対側の壁面の隅部だけで開口していた。これに対して図１７では、連結流路３４の基端３４ａは、基端３４ａの場合と隙が同じで分離キャビティ２３の底部２３ｂにおける開口幅と奥行きが基端３４ａよりも大きな第２の毛細管キャビティ３４ｂを介して、分離キャビティ２３の底部２３ｂに接続されている。ここでは第２の毛細管キャビティ３４ｂの最外周位置に連結流路３４が接続されている。
【００５２】
このように構成したため、図１５の構成では遠心分離を終えて分析用ディスク１の回転駆動を終了したときに、それまで分離キャビティ２３の底部２３ｂに位置していた血球成分１８ｂの一部が底部２３ｂから離れるような粘度であっても、図１７の構成では、分離キャビティ２３の底部２３ｂに位置していた血球成分１８ｂの一部は第２の毛細管キャビティ３４ｂに流れ込んで毛細管力で保持されているため、分析用ディスク１の回転駆動を終了したときにも、この第２の毛細管キャビティ３４ｂの毛細管力によって底部２３ｂの付近の血球成分１８ｂは底部２３ｂから離れるようなことが無く、分離キャビティ２３内に保持される血球成分１８ｂの量を少なくすることで、計量流路３８への血球成分１８ｂの混入を防止できる。
【００５３】
また、連結流路３４は、第２の毛細管キャビティ３４ｂの最外周位置に連通し、分離キャビティ２３に保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造に形成されているため、分離キャビティ２３、毛細管流路３７、毛細管キャビティ３３、および第２の毛細管キャビティ３４ｂ内の液を溢流キャビティ３６へ排出することができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図１８は実施の形態３の分析用デバイスの毛細管キャビティ３３とその周辺を示している。図１７では、第２の毛細管キャビティ３４ｂと第１の毛細管キャビティとしての毛細管キャビティ３３とが別々に設けられていたが、図１８では毛細管キャビティ３３と第２の毛細管キャビティ３４ｂとが底部２３ｂに設けられた開口部によって接続して構成されている。また、連結流路３４は、第２の毛細管キャビティ３４ｂの最外周位置に連通し、分離キャビティ２３に保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造に形成されている。
【００５５】
このように構成したため、第２の毛細管キャビティ３４ｂと分離キャビティ２３とが接続されている境界位置を試料液の分離界面１８ｃと近い位置に形成することができるため、より血球成分１８ｂが毛細管キャビティ３３に吸われにくくなり、計量流路３８への血球成分１８ｂの混入をより確実に防止できる。
【００５６】
上記の各実施の形態では、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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】
【００５９】
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】
【００６０】
【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】実施の形態２の毛細管キャビティ３３とその周辺の拡大斜視図
【図１８】実施の形態３の毛細管キャビティ３３とその周辺の拡大斜視図
【図１９】図１５（ｃ）のＥ−Ｅ断面図
【図２０】特許文献１の分析用デバイスの平面図と分離界面付近の拡大図
【符号の説明】
【００６１】
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（第１の毛細管キャビティ）
３４ 連結流路
３４ｂ 第２の毛細管キャビティ
３５ リブ
３６ 溢流キャビティ
３７ 毛細管流路（連結流路）
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、
前記試料液を溶液成分と固体成分とに前記遠心力を用いて分離する分離キャビティと、
前記分離キャビティにて分離された前記溶液成分の一部が移送されこれを保持する計量流路と、
前記計量流路と分離キャビティとの間に設けられ前記分離キャビティの試料液を移送する連結流路と、
前記連結流路と連通するように前記分離キャビティの側面に設けられた第１の毛細管キャビティとを備え、
前記第１の毛細管キャビティが前記分離キャビティ内で分離される試料液の分離界面よりも外周方向に伸長して形成されている
分析用デバイス。
【請求項２】
前記分離キャビティの最外周位置に連通し、前記分離キャビティに保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造を有する連結流路と、前記分離キャビティの最外周位置よりも外周に位置し、前記連結流路を介して分離キャビティと連通する溢流キャビティと
を備えた請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項３】
前記分離キャビティの外周位置に連通して形成される第２の毛細管キャビティを備え、前記第２の毛細管キャビティが分離された固体成分の一部を保持す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４】
前記第１の毛細管キャビティと前記第２の毛細管キャビティが連通することを特徴とする請求項３に記載の分析用デバイス。
【請求項５】
前記第２の毛細管キャビティの最外周位置に連通し、前記分離キャビティに保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造を有する連結流路と、
前記分離キャビティの最外周位置よりも外周に位置し、前記連結流路を介して分離キャビティと連通する溢流キャビティと
を備えた請求項３または請求項４に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させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段によって移送された溶液に基づく前記分析用デバイス内の反応物にアクセスして分析する分析手段とを備え、
前記回転駆動手段の回転と停止によって試料液を溶液成分と固体成分に分離し溶液成分の一部を採取できるよう構成した分析装置。
【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、
前記分析用デバイスを回転させて前記分析用デバイスに点着された試料液を前記分離キャビティに移送して遠心分離し、前記回転を停止させて遠心分離された後の試料液の溶液成分を前記第１の毛細管キャビティで優先的に吸い出し、前記連結流路を経由して溶液成分を計量流路に移送するステップと、
前記分析用デバイスを回転させて前記計量流路内の溶液成分を移送し試薬と混合するステップと、
読み取り位置に前記測定スポットが介在するタイミングに前記測定スポットの反応物にアクセスするステップと
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、
前記試料液を溶液成分と固体成分とに前記遠心力を用いて分離する分離キャビティと、
前記分離キャビティにて分離された前記溶液成分の一部が移送されこれを保持する計量流路と、
前記計量流路と分離キャビティとの間に設けられ前記分離キャビティの試料液を移送する連結流路と、
前記連結流路と連通するように前記分離キャビティの側面に設けられた第１の毛細管キャビティとを備え、
前記第１の毛細管キャビティが前記分離キャビティ内で分離される試料液の分離界面よりも外周方向に伸長して形成されている
分析用デバイス。
【請求項２】
前記分離キャビティの最外周位置に連通し、前記分離キャビティに保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造を有する連結流路と、前記分離キャビティの最外周位置よりも外周に位置し、前記連結流路を介して分離キャビティと連通する溢流キャビティと
を備えた請求項１に記載の分析用デバイス。
【請求項３】
前記分離キャビティの外周位置に連通して形成される第２の毛細管キャビティを備え、前記第２の毛細管キャビティが分離された固体成分の一部を保持す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４】
前記第１の毛細管キャビティと前記第２の毛細管キャビティが連通することを特徴とする請求項３に記載の分析用デバイス。
【請求項５】
前記第２の毛細管キャビティの最外周位置に連通し、前記分離キャビティに保持される試料液の液面よりも内周位置で屈曲するサイフォン構造を有する連結流路と、
前記分離キャビティの最外周位置よりも外周に位置し、前記連結流路を介して分離キャビティと連通する溢流キャビティと
を備えた請求項３または請求項４に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させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段によって移送された溶液に基づく前記分析用デバイス内の反応物にアクセスして分析する分析手段とを備え、
前記回転駆動手段の回転と停止によって試料液を溶液成分と固体成分に分離し溶液成分の一部を採取できるよう構成した分析装置。
【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、
前記分析用デバイスを回転させて前記分析用デバイスに点着された試料液を前記分離キャビティに移送して遠心分離し、前記回転を停止させて遠心分離された後の試料液の溶液成分を前記第１の毛細管キャビティで優先的に吸い出し、前記連結流路を経由して溶液成分を計量流路に移送するステップと、
前記分析用デバイスを回転させて前記計量流路内の溶液成分を移送し試薬と混合するステップと、
読み取り位置に前記測定スポットが介在するタイミングに前記測定スポットの反応物にアクセスするステップと
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１９】
【図２０】
【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１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−１１５６７０（Ｐ２００９−１１５６７０Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９０２４０（Ｐ２００７−２９０２４０）
【出願日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【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２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【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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