検査用シート、化学分析装置及び検査用シートの製造方法
【課題】小型・可搬、扱いが容易、消耗品の無害化が容易、低コストな化学分析装置を提供する。
【解決手段】防水樹脂フィルムが設けられたシート状の紙基材の面に形成された凹形状の流路を上面から樹脂製フィルムで封止することにより、流路が形成される。第１の流路は、一端に試料が導入される試料導入口１１１が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、それらの間にサンプリング流路１１３が設けられ、毛細管力により、試料導入口１１１に導入された試料をサンプリング流路１１３に送る。第２の流路は、一端に試薬導入口１１２が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、それらの間にサンプリング流路１１３が設けられ、毛細管力により、サンプリング流路１１３に送られた試料を反応セル部１１６に送る。
【解決手段】防水樹脂フィルムが設けられたシート状の紙基材の面に形成された凹形状の流路を上面から樹脂製フィルムで封止することにより、流路が形成される。第１の流路は、一端に試料が導入される試料導入口１１１が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、それらの間にサンプリング流路１１３が設けられ、毛細管力により、試料導入口１１１に導入された試料をサンプリング流路１１３に送る。第２の流路は、一端に試薬導入口１１２が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、それらの間にサンプリング流路１１３が設けられ、毛細管力により、サンプリング流路１１３に送られた試料を反応セル部１１６に送る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試薬と混合反応させることで液体の試料を分析するために用いられる検査用シート、化学分析装置及び検査用シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の血液等の試料を対象とした化学分析装置が、従来より開示されている（例えば、特許文献１参照）。この化学分析装置は、一般的には１時間に数百テストの処理能力を有し、大型のものになると１時間に９０００テスト以上の処理速度を有する。
【０００３】
この化学分析装置は、血液中の蛋白質、酵素、尿中の成分などを分析・定量するための比色測定部と、血液中のイオンを分析するイオン分析部とを備える。比色測定部では、処理速度を上げるために、化学分析装置の本体上面に多数の反応容器がターンテーブルの円周上に設けられ、血液試料が順次、混合・反応・計測される。
【０００４】
このような装置の主要な構成要素には、通常、自動試料・試薬供給機構、保持部、自動攪拌機構、光検知器、第１の自動洗浄機構、第２の自動洗浄機構及び制御部がある。自動試料・試薬供給機構は、血液試料や試薬を反応容器に供給する。保持部は、数十種類の試薬容器を保持する。自動攪拌機構は、反応容器内の血液試料と試薬を撹拌する。光検知器は、反応中又は反応が終了した血液試料の物性を計測する。第１の自動洗浄機構は、計測の終了した血液試料を吸引・排出し、反応容器を洗浄する。第２の自動洗浄機構は、血液試料の持ち越しによる検体間の相互汚染や異なる試薬間の汚染を低減するための自動検体液、試薬供給機構の自動洗浄機構である。制御部は、上述の構成要素の動作をコントロールする。
【０００５】
通常、１つの検体に対し、最低でも十種類程度の項目について検査が行われる。これらの項目を１台で行うため、化学分析装置には、複数の試薬容器から試薬を選択し、所定の試薬量で順次反応容器に供給する試薬ピペッティング機構が設けられている。試薬ピペッティング機構は、ノズルと、移動機構と、吸引吐出制御ポンプとを備える。ノズルは、主に内部に試薬を吸引して保持する。移動機構は、そのノズルを３次元的に移動させる。吸引吐出制御ポンプは、試料をノズル内に吸引させノズルから吐出させる。
【０００６】
一方で、ベッドサイドや救急車、ＩＣＵなどのポイントオブケアテスティング（ＰＯＣＴ）に用いられる血液分析装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この血液分析装置は、分析装置本体と、カートリッジとを備える。分析装置本体は、光検知器と制御・信号処理・信号の入出力等を行う。カートリッジは、血液試料と試薬との混合・反応を自動的に行うディスク状のカートリッジであり、使い捨て型のものである。このカートリッジは樹脂成形により作成されている。
【０００８】
血液試料はカートリッジの中央部にある導入口に手操作にて注入される。カートリッジは、本体にセットされた後、回転駆動される。この回転駆動の遠心作用により血清成分が分離され、所定量の血清が定量されて、カートリッジ内部に予め仕込まれていた希釈液と混合される。さらに、回転駆動と停止とを繰り返すことで、血液試料と希釈液の混合が、内部の液に触れることなく自動で行われ、希釈試料が作成される。
【０００９】
希釈試料はカートリッジ最外周に設けられた１２個の反応セルに導入される。この反応セルの中には、それぞれ別々の測定項目に対応した乾燥試薬と攪拌用のボールが入れられている。反応セルでは、ボールの攪拌により希釈試料と試薬とが混合される。この結果、希釈試料中の目的とする成分濃度に応じて発色が開始され、この発色を、約１２分後にセル内の吸光度を本体に内蔵された光検知器が検出する。カートリッジは測定項目の組み合わせに応じて何種類か用意されている。
この他、毛細管方式により試料を移動し、操作する方法又は装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，４５１，４３３号明細書
【特許文献２】特表平９−５０４７３２号公報
【特許文献３】特表２００５−５１８５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＰＯＣＴに用いる分析装置は、以下のようであるのが望ましい。
（１）小型・可搬であること。
（２）分析結果が迅速に得られ、扱いが容易であること。いつでも分析可能とするために事前の立ち上げ操作や保守操作がほとんど必要ないこと。
（３）血液試料などが付着した使い捨ての消耗品が発生する場合には無害化が容易であること。無害化する際に環境に配慮されていること。
（４）診療所などに普及させるために、検査センタへの有償依頼する場合と比較して十分にコスト競争力があること。すなわち経済的であること。
【００１２】
ところが、上記特許文献１に記載の化学分析装置は大型であるため、一般にスペースが限られている救急現場や手術室等に設置するのは困難である。また、この装置は、洗浄液や廃液の配管が必要なことから、所定の場所に固定的に設置されるため、在宅患者やベッドサイドへ移動・持ち運ぶのは極めて困難である。
【００１３】
また、診療所などで利用するには、上記特許文献１に記載の化学分析装置は、装置コスト、メンテナンスを含めたランニングコストが多大であるため経済的ではない。
【００１４】
特許文献２に記載の血液分析装置は、大型の化学分析装置と比較すると小型であるため手術室等でも設置可能である。また、血液試料が触れる部分はすべて使い捨てになっているため洗浄不要であり、持ち運び容易、メンテナンス性も良好である。
【００１５】
しかしながら、カートリッジには予めメーカーが決めた測定項目の試薬が封入されており、実際には不必要であっても余分な測定項目を同時に検査しなくてはならない。このことは血液分析装置の迅速性と経済性にとって望ましいことではない。
【００１６】
例えば症状に応じて測定したい項目の組み合わせがあっても上記カートリッジ内に、その組み合わせで試薬が入っていなければ、いくつか別の種類のカートリッジを入れ替えて検査を行う必要があり、検査の迅速性が損なわれる。また、このことは経済性の観点からも望ましいことではない。
【００１７】
さらに、カートリッジを無害化するには、オートクレーブ等を用いて内部に残留した血液試料を分解する方法があるが、これは非常に手間のかかる作業である。別の無害化方法として焼却処分が考えられるが、カートリッジが樹脂製であるため、焼却はダイオキシンなどの発生が抑制されている高温溶融炉などの施設で行う必要がある。しかしながら、採血管などと同様に焼却対象となるカートリッジの総量は膨大となるので、回収、保管、輸送の手間とコストは甚大になることが予測される。このことは、特許文献３に開示された方法等でも同様である。
【００１８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、小型・可搬で、扱いが容易で、消耗品の無害化が容易で、低コストな検査用シート、化学分析装置及び検査用シートの製造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】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る検査用シートは、
シート状の紙基材と、
前記紙基材の表面に設けられた第１の耐液性フィルムと、
前記第１の耐液性フィルムが設けられた前記紙基材の面に形成された凹形状の流路を上面から封止する第２の耐液性フィルムと、
を備え、
前記流路として、
一端に液体の試料が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に所定の容積を有するサンプリング流路が設けられ、第１の毛細管力及び第１のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された液体の試料を前記サンプリング流路に送るための第１の流路と、
一端に開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記サンプリング流路が設けられ、第２の毛細管力及び第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記サンプリング流路に送られた前記試料を下流に送るための第２の流路と、
が形成され、
送られた前記試料と液体の試薬とを混合するための混合用セルと、
前記混合用セルで前記試薬と混合された前記試料の特性を検出する検出用セルと、
が形成されている。
【００２０】
前記第２の流路では、
前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された前記試薬が、前記サンプリング流路に送られた前記試料に続いて前記混合用セルに送られる、
こととしてもよい。
【００２１】
前記第２の流路では、
前記サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
こととしてもよい。
【００２２】
前記第２の流路では、
前記サンプリング流路の下流に所定の容積を有する他のサンプリング流路が設けられ、前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記サンプリング流路に送られた前記試料に続いて、前記開口部に導入された前記試薬が、前記他のサンプリング流路に送られ、
前記流路として、
一端に他の試薬が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記他のサンプリング流路が設けられ、第３の毛細管力及び第３のポンプ圧の少なくとも一方により、前記他のサンプリング流路にある前記試料と前記試薬との混合液と、それに続く前記他の試薬を前記混合用セルに送るための第３の流路がさらに形成されている、
こととしてもよい。
【００２３】
前記第２、前記第３の流路では、
前記各サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２、前記第３の毛細管力及び前記第２、前記第３のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
こととしてもよい。
【００２４】
前記流路として、
一端に前記試薬が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に所定の容積を有する他のサンプリング流路が設けられ、第４の毛細管力及び第４のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された試薬を、前記他のサンプリング流路に送るための第４の流路と、
一端に開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記他のサンプリング流路が設けられ、第５の毛細管力及び第５のポンプ圧の少なくとも一方により、前記他のサンプリング流路に送られた前記試薬を、前記混合用セルに送るための第５の流路と、
がさらに形成されている、
こととしてもよい。
【００２５】
前記第２、前記第５の流路では、
前記各サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２、前記第５の毛細管力及び前記第２、前記第５のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
こととしてもよい。
【００２６】
前記各流路には、
前記大気開放部と、前記サンプリング流路との間に、
駆動液が導入される駆動液導入部と、
前記駆動液導入部から前記大気開放部に向かって、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている吸引部と、
がさらに形成されており、
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記駆動液導入部に対応する位置に開口が設けられ、
前記駆動液導入部に駆動液が導入されると、前記開口を介して侵入した駆動液により、前記紙基材が膨張して、前記吸引部と前記サンプリング流路とを連通させたままで前記駆動液導入部を封止する、
こととしてもよい。
【００２７】
前記吸引部は、
前記駆動液導入部から前記大気開放部に向かって、前記流路の断面積を縮小させるか、前記流路の表面のぬれ性を高くなるように材質を変更することにより、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている、
こととしてもよい。
【００２８】
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記各開口部に対応する位置に開口が設けられ、
前記各開口部に液体が導入されると、前記開口を介して侵入した液体により、前記紙基材が膨張して前記流路を圧迫することにより、前記ポンプ圧を発生させる、
こととしてもよい。
【００２９】
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記試料を導入する開口部に対応する位置に開口が設けられ、
前記開口部に試料が導入されると、前記開口を介して侵入した試料により、前記紙基材が膨張して、前記開口部を封止する、
こととしてもよい。
【００３０】
前記第１の毛細管力及び前記第１のポンプ圧が、前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧よりも大きい、
こととしてもよい。
【００３１】
前記検出用セルでは、
内部の液体の光学特性又は電気的特性が検出される、
こととしてもよい。
【００３２】
前記制限部は、
前記サンプリング流路に比べ断面積が小さい流路であるか、吸水による前記紙基材の膨張により開く流路である、
こととしてもよい。
【００３３】
前記紙基材には、
吸水性ポリマーが分散されている、
こととしてもよい。
【００３４】
複数の前記流路が配列されている、
こととしてもよい。
【００３５】
本発明の第２の観点に係る化学分析装置は、
本発明の検査用シートを保持するシート保持部と、
前記検査用シートの試薬導入用の開口部に、試薬を滴下する試薬供給部と、
前記検査用シートの検出用セル内の液体の特性を検出する検出部と、
を備える。
【００３６】
本発明の第３の観点に係る検査用シートの製造方法は、
表面に第１の耐液性フィルムが設けられたシート状の紙基材を塑性変形部材上に載置した状態で、前記第１の耐液性フィルムが設けられた前記紙基材の面に対して加熱しながら型を押し付けることにより、凹形状の流路を形成する加熱形成工程を含む検査用シートの製造方法である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る検査用シートによれば、第１の流路の開口部に導入された液体の試料は、第１の流路に生じる第１の毛細管力又は第１のポンプ圧によって、サンプリング流路に送られる。サンプリング流路内の試料は、第２の毛細管力又は第２のポンプ圧によって第２の流路を流れ、最終的に混合用セルに送られる。混合用セルに送られた試料はここで試薬と混合され、混合された液体の特性が検出用セルで検出される。この検査用シートは、主として紙基材より成るので、小型・可搬である。また、自動的に試料を定量化できるのでメンテナンスが不要である。また、焼却しても有害物質を出さないので、消耗品の無害化が容易である。さらに、非常に低コストである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る化学分析装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）乃至図２（Ｄ）は、図１のシートの流路の形成工程を説明するための図である。
【図３】シートの上面図である。
【図４】図３の流体回路の上面図である。
【図５】図３の流体回路の流路断面を模式的に示す断面図である。
【図６】図３の流体回路のサンプリング流路付近の拡大図である。
【図７】反応セル部の構造を示す図である。
【図８】図１のコントローラによって実行される処理のフローチャートである。
【図９】試料が滴下されたときの様子を示す図である。
【図１０】試料駆動液が滴下されたときの様子を示す図である。
【図１１】試料導入口及び試料駆動液導入口が閉じたときの様子を示す図である。
【図１２】試薬と試薬駆動液が滴下したときの様子を示す図である。
【図１３】試料と試薬が吸引される様子を示す図である。
【図１４】反応セル部に試料と試薬が送られた状態を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）乃至図１５（Ｃ）は、検査用シート内の変化を説明するための図である。
【図１６】図１６（Ａ）乃至図１６（Ｃ）は、試料駆動液導入口と微小流路との接続関係の他の例（その１）を説明するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）乃至図１７（Ｃ）は、試料駆動液導入口と微小流路との接続関係の他の例（その２）を説明するための図である。
【図１８】流体回路の他の例（その１）を示す図である。
【図１９】流体回路の他の例（その２）を示す図である。
【図２０】流体回路の他の例（その３）を示す図である。
【図２１】流体回路の他の例（その４）を示す図である。
【図２２】図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）は、図２１の流体回路の制限部周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４０】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る化学分析装置１００について説明する。図１では、化学分析装置１００を、斜め上方から見ている。
【００４１】
化学分析装置１００は、装置本体１とシート２とを備える。シート２は、装置本体１に装填される。
【００４２】
装置本体１は、リニア駆動部２１を備える。リニア駆動部２１は、装置本体１に装填されたシート２を保持する。リニア駆動部２１は、保持したシートをＸ軸方向に移動させる回転ローラを有する。
【００４３】
装置本体１は、ディスペンサユニット２２をさらに備える。ディスペンサユニット２２は、リニア駆動部２１によって駆動されるシート２の上部（＋Ｚ側）に、複数設けられている。
【００４４】
各ディスペンサユニット２２は、リニア駆動部２１によって駆動されるシート２に対して、所定量の試薬や駆動液を滴下する。化学分析装置１００では、ディスペンサユニット２２の数によって、同時に測定可能な最大の測定項目数が規定される。
【００４５】
各ディスペンサユニット２２は、試薬カートリッジ２２１、試薬用ポンプ２２２、駆動液カートリッジ２２３及び駆動液用ポンプ２２４を備える。
【００４６】
試薬カートリッジ２２１には、試薬が蓄積されている。試薬ポンプ２２２は、試薬を吐出するために、試薬カートリッジ２２１と配管で連結されている。試薬カートリッジ２２１に蓄積された試薬は、試薬ポンプ２２２から吐出される。
【００４７】
駆動液カートリッジ２２３には、試薬や試料の駆動を制御するために滴下する駆動液が蓄積されている。駆動液用ポンプ２２４は、駆動液を吐出するために、駆動液カートリッジ２２３と連結されている。駆動液カートリッジ２２３に蓄積された駆動液は、駆動液用ポンプ２２４から吐出される。
【００４８】
化学分析装置１００は、光検出ユニット２３をさらに備える。光検出ユニット２３は、ディスペンサユニット２２の並びの延長（Ｙ軸方向）に配置されている。光検出ユニット２３は、検査用シート２の後述する反応セル部内の液体の特性を検出する検出部に対応する。
【００４９】
また、化学分析装置１００は、ユニット駆動部２４をさらに備える。ユニット駆動部２４は、各ディスペンサユニット２２及び光検出ユニット２３をＹ軸方向に並行移動させる。
【００５０】
化学分析装置１００は、信号処理部２５とコントローラ２６とをさらに備える。信号処理部２５は、コントローラ２６からの指示を受けて、リニア駆動部２１、試薬用ポンプ２２２、駆動液用ポンプ２２４及び光検出ユニット２３に制御信号を送出することにより、これらを制御する。コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、各部を制御し、分析項目に関する情報や分析結果の表示・記録を行う。
【００５１】
図２（Ａ）乃至図２（Ｄ）には、シート２における流路の形成工程が示されている。
【００５２】
図２（Ａ）に示すように、シート２の紙基材５は、例えば３００μｍ程度の厚みを有するシート状の紙材である。紙基材５は、吸水により膨張する。この紙基材５の表面上には防水処理のために極めて薄い（例えば２０μｍ程度の）第１の耐液性フィルムとしての防水樹脂フィルム（例えばポリオレフィン）６がコーティングされ、いわゆる樹脂コート紙が形成されている。この樹脂コート紙は、防水樹脂フィルム６側の面が上を向くようにして、ステンレス鋼（ＳＵＳ）の平板と弾性層とで形成される支持プレート８の上に置かれた状態で、加圧プレート７でプレスされ、平坦化される（平坦化工程）。なお、加圧プレート７には、ヒータが内蔵されており、加熱しながらの加圧が可能である。
【００５３】
続いて、図２（Ｂ）に示すように、支持プレート８によって支持されたシート２に対して、ミクロンオーダの精度を持つ型９が加圧プレート７によって加熱しながら押し付けられる（加熱形成工程）。これにより、図２（Ｃ）に示すように、型９の転写により、紙基材５上に流路を構成する溝、すなわち凹形状の流路が形成される。
【００５４】
なお、型９としては、シリコン製で深堀エッチングにより作製されたものを用いることができる。型９の溝の深さは、例えば４０μｍ以下である。また、転写時の加熱温度は、９０度以上９５度以下が望ましく、加熱・加圧時間は２分程度が望ましい。また、加圧力は、台座の弾性層の圧縮量が約０．５ｍｍとなる程度とするのが望ましい。
【００５５】
また、図２（Ｂ）の加熱形成工程において、シート２と支持プレート８の弾性層との間に、例えば厚さ約０．４ｍｍのパラフィルム等の塑性変形素材を挟むようにすれば、シート２の平面化不良や形成される溝の角落ちなどを発生しにくくすることができる。
【００５６】
続いて、図２（Ｄ）に示すように、防水樹脂フィルム６が設けられた紙基材５の面に対して、その上から片面に粘着剤による接着又は加熱圧着により、凹形状の流路を上面から封止するように第２の耐液性フィルムとしての樹脂製フィルム１０が貼り付けられる。これにより、凹形状の溝の上面が封止され、流路が形成される。
【００５７】
なお、この貼り付けに先立って、樹脂製フィルム１０には、例えばプレス加工により、後述する試料導入口１１１、試薬導入口１１２、試料駆動液導入口１１４、試薬駆動液導入口１１７、大気開放部１１９などが設けられている。また、紙基材５にコーティングされる防水樹脂フィルム６には、上述の平坦化工程に先だって、例えばプレス加工により、試料導入口１１１、試料駆動液導入口１１４に対応する位置に、後述する微小開口１２１、１２４が設けられている。試薬導入口１１１、試薬駆動液導入口１１７についても同様である。
【００５８】
なお、焼却可能な防湿性を有するセロファンを熱融着により貼り付けることにより、流路を形成するようにしてもよい。
【００５９】
複数項目の検査を１枚のシート２で同時に行うために、シート２には、図３に示すように、同じ流路パターンを有する複数の流体回路１１が配列されている。なお、図１のシート２は、１２個の流体回路１１を有している。
【００６０】
１つの流体回路１１に着目する。図４には、流体回路１１の上面図が示されている。図４に示すように、流体回路１１には、試料導入口１１１、試薬導入口１１２が設けられている。試料導入口１１１は、試料を導入するための開口部である。試薬導入口１１２は、試料中の目的とする成分と反応して発色反応を起こす試薬を導入するための開口部である。
【００６１】
さらに、流体回路１１には、試料駆動液導入口１１４、試薬駆動液導入口１１７がさらに設けられている。試料駆動液導入口１１４は、試料を駆動する駆動液を導入するための開口部である。試薬駆動液導入口１１７は、試薬を駆動する駆動液を導入するための開口部である。
【００６２】
図５には、流体回路１１の一部の流路断面が模式的に示されている。図５に示すように、試料導入口１１１及び試料駆動液導入口１１４は、上述のように、樹脂性フィルム１０（又はセロファンシート）の所定の位置に予めプレス加工により開けられている。試薬導入口１１２及び試薬駆動液導入口１１７も同様である。
【００６３】
また、防水樹脂フィルム６では、試料導入口１１１の下方に対応する位置に、微小開口１２１が設けられている。さらに、防水樹脂フィルム６では、試料駆動液導入口１１４の下方に対応する位置に微小開口１２４が設けられている。試薬導入口１１２及び試薬駆動液導入口１１７の下方に対応する位置にも、それぞれ微小開口が設けられている。微小開口１２１、１２４は、試料、試薬又は駆動液を紙基材５に浸透させるために設けられている。微小開口１２１、１２４は、上述のように、試料導入口１１１等と同様に、プレス加工により開けられている。微小開口１２１は、微小開口１２４よりも小さくなっている。
【００６４】
本実施形態では、紙基材５の反対側（防水樹脂フィルム６が設けられていない方）の試料導入口１１１、試料駆動液導入口１１４に対応する位置には、膨張しないシール１５、１６が貼り付けられている。このシール１５、１６は、紙基材５の膨張率との差によって大きく変形し、試料導入口１１１、試料駆動液導入口１１４の封止をより強固にする。
【００６５】
また、後述するように膨張を促進させるために紙基材５の内部に高分子吸収材（吸水性ポリマー）を分散させておいてもよい。
【００６６】
図４に戻り、試料導入口１１１から微小流路１１１１が延びている。この微小流路１１１１の幅は、例えば１５０μｍであり、深さは例えば４０μｍ以下である。この微小流路１１１１は、サンプリング流路１１３、微小流路１１４１を介して試料駆動液導入口１１４に連結されている。サンプリング流路１１３の幅も例えば１５０μｍであり、深さは例えば４０μｍ以下である。すなわち、サンプリング流路１１３は、所定の容積を有する。試料駆動液導入口１１４のもう一端は、毛細管力を利用した試料吸引部１１５に連通している。
【００６７】
試料吸引部１１５は、吸引流量を安定化するために１本の微小流路から複数のより断面積の小さい微小流路に枝分かれした構造となっている。試料駆動液導入口１１４から最初に枝別れする微小流路の幅は、例えば約１００μｍとなっており、その次に枝別れする微小流路の幅は、約５０μｍとなっている。試料吸引部１１５のもう一端は、大気開放部１１９に連通している。すなわち、試料吸引部１１５は、試料駆動液導入部１１４から大気開放部１１９に向かって流路の断面積が縮小しており、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている。
【００６８】
以上の経路が第１の流路に対応する。この第１の流路は、試料吸引部１１５で発生する毛細管力（第１の毛細管力）によって試料導入口１１１に導入された試料をサンプリング流路１１３に送るための流路である。
【００６９】
同様に、試薬導入口１１２から微小流路１１２１が延びている。この微小流路１１２１は、サンプリング流路１１３を経由して、微小流路１１５１、反応セル部１１６、微小流路１１７１、さらには試薬駆動液導入口１１７と連通しており、さらに試薬吸引部１１８、大気開放部１１９に連通している。試薬吸引部１１８は、試料吸引部１１５と同じ構造を有し、毛細管力（第２の毛細管力）で試薬やサンプリング流路１１３に送られた試料をその下流の反応セル部１１６に吸引する。この場合、試薬導入口１１２から導入された試薬は、サンプリング流路１１３内の試料に続いて反応セル部１１６に送られる。
【００７０】
図６に示すように、微小流路１１２１、１１５１では、サンプリング流路１１３に連通する部分（すなわちサンプリング流路の両端）に、その断面積が微小流路１１２１、１１５１よりも小さい狭窄部１１２２、１１５２が形成されている。狭窄部１１２２、１１５２から断面積が拡大する部分において、表面張力は非常に大きくなるため、試料がサンプリング流路１１３から微小流路１１２１、１１５１を超えて流れることはなく、サンプリング流路１１３のみを満たすようになっている。すなわち、狭窄部１１２２、１１５２が、液体の流動を制限する制限部に対応する。なお、試薬吸引部１１８により吸引が開始されると、その吸引力（第２の毛細管力）は、狭窄部１１２２、１１５２による液体の流動の制限を上回って、微小流路１１２１内の試薬やサンプリング流路１１３内の試薬を、反応セル部１１６に送ることができるようになっている。
【００７１】
以上の経路が第２の流路に対応する。第２の流路は、試料吸引部１１８で発生する毛細管力（第２の毛細管力）によって試薬導入口１１２に導入された試薬をサンプリング流路１１３に送るための流路である。なお、試料吸引部１１５における流路の断面積は、試薬吸引部１１８の流路の断面積より全体的に小さくなっている。これにより、試料吸引部１１５の吸引力（第１の毛細管力）の方が、試薬吸引部１１８の吸引力（第２の毛細管力）より大きくなる。
【００７２】
また、図７に示すように、反応セル部１１６の前半には、混合用セルとしての混合用流路１１６１が設けられている。混合用流路１１６１には、微小な凸部の配列が設けられている。凸部間の表面張力により試料が捕捉されるものの、前後の空気は下流に流れ除去される。また、この流路網内で、試料と試薬とが混合されるようになる。
【００７３】
また、反応セル部１１６の後半には、検出用セルとしての光検出用セル１１６２が設けられている。光検出用セル１１６２では、液体の流れ（流路方向）に沿って延びる微小なリブがアレイ状に並んでいる。そのリブの表面は光反射膜で被覆されている。光検出ユニット２３は、この光検出用セル１１６２内の液体（試薬と混合された試料）の特性を検出する。
【００７４】
次に、化学分析装置１００の動作について、図８のコントローラ２６によって実行される処理のフローチャート、図９乃至図１４、図１５（Ａ）乃至図１５（Ｃ）を参照しながら説明する。
【００７５】
まず、図９、図１５（Ａ）に示すように、手操作により注射器３（図１参照）を用いてシート２上の各流体回路１１の試料導入口１１１に試料４が順次滴下される。
【００７６】
滴下された試料４は、毛細管力により微小流路１１１１を経てサンプリング流路１１３に至る。試料４は、サンプリング流路１１３を満たした後、さらに、試料吸引部１１５に連通する微小流路１１４１へと進む。この動作を、以下では試料セルフプライミングともいう。
【００７７】
以上の試料セルフプライミングの動作は、試料４がシート２に滴下された後、自動的に行われる。
【００７８】
滴下終了後、シート２は、装置本体２に前方（＋Ｘ側）より導入される。図８に示すように、コントローラ２６は、シート２が導入されるまで待っている（ステップＳ１；Ｎｏ）。シート２が導入されると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、コントローラ２６は、信号処理部２５を介してリニア駆動部２１の回転ローラを駆動して、シート２を両端に挟んだ状態で固定する。この段階で、上述の試料セルフプライミングは完了している。
【００７９】
続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して試料駆動液導入口１１４と駆動液用ポンプ２２４の吐出口とが相対するように両者の位置あわせを行う（ステップＳ２）。この動作は、リニア駆動部２１の回転ローラがシート２をＸ軸方向に駆動するとともに、ユニット駆動部２４がディスペンサユニット２２をＹ軸方向に駆動させることにより行われる。
【００８０】
続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、図１０に示すように、所定量の駆動液１２を試料駆動液導入口１１４に滴下する（ステップＳ３）。
【００８１】
図１５（Ｂ）に示すように、駆動液１２が滴下されると、その一部は試料駆動液導入口１１４の底部に設けられた微小開口１２４を経由して紙基材５に浸透する。紙基材５では、駆動液が侵入するとその部分が徐々に膨張を始める。この膨張により、図１５（Ｃ）に示すように所定時間経過後に試料駆動液導入口１１４が封止される。
【００８２】
試料駆動液導入口１１４が封止されても、試料駆動液導入口１１４の外周の凹部には空間が残されており、その空間を流路として試料４の入った微小流路１１４１と試料吸引部１１５とが連通している。
【００８３】
図１１に示すように、滴下された駆動液１２は毛細管力（第１の毛細管力）により試料吸引部１１５に到達しており、試料駆動液導入口１１４が封止された段階でサンプリング流路１１３を満たしている試料４を、さらに試料駆動液導入口１１４の方向に吸引する。
【００８４】
駆動液１２が試料吸引部１１５の終端部の大気開放部１１９に到達すると、試料４の吸引が停止する。
【００８５】
その後、試料導入口１１１においても、試料駆動液導入口１１４と同様の動作で、微小開口１２１を介して紙基材５が試料４を吸引して膨張することにより試料導入口１１１が封止される。試料導入口１１１の封止を試料駆動液導入口１１４の封止より遅くするためには、微小開口１２１の大きさを、微小開口１２４の大きさより小さくすればよい。
【００８６】
図８に戻り、ステップＳ３の実行後、コントローラ２６は、信号処理部２５を介してユニット駆動部２４とリニア駆動部２１の回転ローラを駆動し、試薬用ポンプ２２２の吐出口が試薬導入口１１２に相対するように位置合わせを行う（ステップＳ４）。続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、試薬用ポンプ２２２を駆動して、所定量の試薬１４を試薬導入口１１２に滴下させる（ステップＳ５）。図１２には、試薬１４が試薬導入口１１２に滴下された様子が示されている。
【００８７】
図８に戻り、続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して試薬駆動液ポンプ２２４の吐出口が試薬駆動液導入口１１７に相対するように位置合わせを行う（ステップＳ６）。続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、図１２に示すように、試薬駆動液ポンプ２２４から試薬駆動液導入口１１７に対して所定量の駆動液１２を滴下する（ステップＳ７）。これにより、試薬駆動液導入口１１７が封止され、試薬吸引部１１８とサンプリング流路１１３に至る微小流路１１７１とが連通する。そして、図１３に示すように、駆動液１２が試薬吸引部１１８に吸引されるのに伴って、サンプリング流路１１３にある試料４が反応セル部１１６に吸引される。
【００８８】
その際、試料導入口１１１は封止されているため、試料導入口１１１に連通する微小流路１１１１に存在する試料が引き込まれることはない。また、試料吸引部１１５の終端の流路断面積は試薬吸引部１１８の終端の流路断面積より小さいので、試薬吸引部１１８の吸引力が試料駆動液導入口１１４に連通する微小流路１１４１に存在する試料４を吸引しようとしても、試薬吸引部１１５の終端にて試薬吸引部１１８の吸引力よりも大きい逆向きの吸引力が発生する。これにより、微小流路１１４１は実質的に片側で封止されたのと等価となるので、微小流路１１４１に存在する試料４が実質的にサンプリング流路１１３内に引き込まれることはない。
【００８９】
以上のことから、試薬吸引部１１８の吸引力により、試薬導入部１１２に連通するサンプリング流路１１３に存在する試料４だけが切り取られ、反応セル部１１６に送られる。これにより、試料４が定量化される。
【００９０】
この際、サンプリング流路１１３内の試料４は、前後を空気で挟まれた状態で反応セル部１１６に吸引される。しかしながら、混合用セル１１６１には微小な凸部が多数設けられており、凸部間の表面張力により試料が捕捉されるものの、前後の空気は下流に流れ除去される。
【００９１】
しばらくして、図１４に示すように、試薬導入口１１２に滴下された試薬１４は、サンプリング流路１１３を経由して反応セル部１１６まで吸引されて、混合用流路１１６１の凸部に捕捉されている試料と混合しながら後半の光検出用セル１１６２の位置に至る。下流の試薬吸引部１１８の毛細管流路の駆動液１２が末端位置の大気開放部１１９に到達すると、駆動液１２の流れが停止する。この後、光検出用セル１１６２に留まっている試料４と試薬１４とが混合された混合液では、試料４中の目的成分と試薬１４とが反応して発色が開始される。
【００９２】
図８に戻り、続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、ユニット駆動部２４とリニア駆動部２１の回転ローラとを駆動して、光検出ユニット２３と反応セル部１１６の光検出用セル１１６２とが相対するように位置合わせを行う（ステップＳ８）。
【００９３】
その後、信号処理部２５は、光検出ユニット２３を用いて検査を行う（ステップＳ９）。ここで、光検出用セル１１６２の微小リブの並列アレイは、グレーティングの機能を有するため、図７に示すように、光検出ユニット２３は、ブロードな波長の光を、その部分に斜めに入射させる。反射光はグレーティングによって分光される。試料４と試薬１４の混合液の発色に応じて反射光の分光スペクトルが変化するため、光検出ユニット２３でこれを検知することで試料４の目的成分の濃度を計測することができる。
【００９４】
なお、単に、光検出用セル１１６２に向けて発色に対応した波長の光を照射させるようにしてもよい。このようにしても、その光は混合液を透過したのち、セル底面の光反射膜で反射されて再び光検出ユニット２３に戻る。混合液の発色の度合いに応じて反射光の吸収スペクトルが変化するので試料４の目的成分の濃度を計測することができる。
【００９５】
以上、１つの流体回路１１に着目して試料、試薬の流れを説明した。本実施形態では、実際には測定項目に応じて異なる試薬を試薬カートリッジ２２１に詰めた複数のディスペンサユニット２２を動作させて複数の流体回路１１で並行して計測が行われる。このようにすれば、１つのシート２で、複数（本実施形態では１２種類）の測定項目を同時に検査することができる。この結果、１つの検体に要する計測時間を著しく短縮することができる。
【００９６】
さらに、シート２上の複数の流体回路１１に対して異なる検体の試料を滴下し、各検体毎の測定項目のオーダに応じた試薬を滴下することで、同一のシート２を用いて複数の検体、複数の測定項目を同時に計測することもできる。
【００９７】
また、本実施形態では、試料導入口１１１や駆動液導入口１１４の封止により、微小流路１１４１と試料吸引部１１５とを連結させたが、図１６（Ａ）乃至図１６（Ｃ）、図１７（Ａ）乃至図１７（Ｃ）に示すように、試料駆動液導入口１１４を微小流路１１４１から離れた位置に配置しても同様の効果が得られる。
【００９８】
すなわち、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）に示すように試料駆動液導入口１１４に試料駆動液を導入しても、上述と同様の原理により、図１６（Ｂ）、図１７（Ｂ）に示すように試料駆動液導入口１１４が封止され、図１６（Ｃ）、図１７（Ｃ）に示すように、微小流路１１４１における試料に対する吸引力が確保される。
【００９９】
また、本実施形態では１つの試薬と試料を混合反応させる場合について説明した。しかしながら、試料中の目的成分によっては第１の試薬にて目的成分と反応させ、第２の試薬で標識反応させる場合がある。このような場合には、例えば、図１８に示すように、サンプリング流路１１３１の下流に、更にもう１つのサンプリング流路１１３２を設けて、そこに合流する第３の流路を設ければ第１の試薬のみの場合と同様に試料の試薬反応を計測することができる。
【０１００】
すなわち、第３の流路は、一端に液体の試料が導入された後に封止される試薬導入部１３０が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、サンプリング流路１１３２を含み、サンプリング流路１１３２の両端に液体の流動を制限する制限部１１２２、１１５２が形成され、第１、第２の流路と同様に、制限部を１１２２、１１５２を介して液体を流動させる毛細管力（第３の毛細管力）により、サンプリング流路１１３２に送られた試料を反応セル部１１６に送るための流路である。図１８において、Ａは、試料の流れ、Ｂは、試料及び第１の試薬の混合液の流れ、Ｃは、第２の試薬そして、第２の試薬と上記混合液との流れを示している。
【０１０１】
本実施形態では、試薬の量に対して試料の量が少ない場合が想定されており、定量性の観点から試料のみを対象としてサンプリング流路１１３が設けられている。しかしながら、試薬の量が試料の量に比べて相対的に少ない場合や、より正確な定量精度が求められる場合には、図１９に示すように、試薬に対してもサンプリング流路１１３３を設けてもよい。
【０１０２】
図１９に示すように、この流体回路１１には、第１の流路、第２の流路に続いて、第４の流路、第５の流路がさらに形成されている。
【０１０３】
第４の流路は、一端に試薬が導入される試薬導入部１１２が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、それらの間に所定の容積を有するサンプリング流路１１３３が設けられている。第４の流路は、制限部を１１２２、１１５２を介して液体を流動させる毛細管力（第４の毛細管力）により、試薬導入部１１２に導入された試薬を、サンプリング流路１１３に送るための流路である。
【０１０４】
第５の流路は、一端に開口部１３３が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、サンプリング流路１１３３を含み、サンプリング流路１１３３の両端に試薬の流れを制限する制限部１１２２、１１５２を介して連結されている。第５の流路は、制限部を１１２２、１１５２を介して液体を流動させる毛細管力（第５の毛細管力）により、サンプリング流路１１３３に送られた試薬を、反応セル部１１６に送るための流路である。
【０１０５】
図１９において、Ａは、試料が流れる様子を示し、Ｂは、試薬が流れる様子を示す。また、Ｃは、サンプリング流路１１３３でサンプリングされた試薬が反応セル部１１６に送られる様子を示し、Ｄは、サンプリング流路１１３１でサンプリングされた試料が反応セル部１１６に送られる様子を示している。
【０１０６】
また、本実施形態では、試薬や駆動液の吐出手段として、比較的定量性のあるインクジェット方式のポンプを採用した。しかしながら、上述のようにそれらの定量性は基本的にシート２の流体回路１１によって担保される。このため、試薬を予めプレ充填した使い捨て型の注射筒を用いて、その注射筒のシリンダーを機械的に駆動して、試薬を滴下するようにしてもよい。
【０１０７】
さらに、上記実施形態では、試料、試薬、駆動液の導入口の封止方法として紙基材５の膨張、紙基材５とシール１５、１６の膨張差、あるいは紙基材５内に混在させた高分子吸収材等を用いたが、より直接的に開口部を封止するようにしてもよい。例えば、図２０に示すように、端が平坦な棒材１３を上面方向から押圧して上面の防水樹脂フィルム６を、試料導入口１１１等に接着させ封止させてもよい。また、加熱により防水樹脂フィルム６を溶かして溶着させることにより、試料導入口１１１等を封止するようにしてもよい。
【０１０８】
本実施形態ではサンプリング流路１１３での定量性を確保するために、試料吸引部１１５と試薬吸引部１１８の末端部の断面積を変更して毛細管力に差を設け、試料駆動液導入口１１４に連通する微小流路１１４１に存在する試料がサンプリング流路１１３に引き込まれないようにした。しかしながら、試料吸引部１１５の末端の大気開放部１１９に試料駆動液導入口１１４と同様の封止構造を持たせることで、より確実に試料の流動を停止させることができる。
【０１０９】
本実施形態では、光検出用セル１１６２の底面からの反射光を検知する方法について説明したが、紙の反対面から強い光を当てて透過光の吸収スペクトルを検出することで発色反応を計測するようにしてもよい。
【０１１０】
また、本実施形態では、試料の成分の検出方法として試薬と反応したときの吸光度や吸光スペクトルなどの光学特性を検出する方法を説明したが、反応セル部１１６に導電性フィルム又は導電性の素材をコーティングし、それらを電極として液体の電気的特性を検出するようにしてもよい。
【０１１１】
本実施形態では、毛細管力による試料吸引部１１５、試薬吸引部１１８が設けられているが、図２１に示すように試料導入口１１１、試薬導入口１１２及び駆動液導入口１１４周辺の紙基材５の膨張動作をポンプとして利用して送液を行うようにしてもよい。紙基材５が膨張して導入口を封止後、紙基材５がさらに膨張することで流路内を圧迫してポンプ圧を発生させ、導入口内部に残留した試料又は試薬を押し出すことで送液が行われる。
【０１１２】
また、この場合にサンプリング流路１１３１から試薬導入口１１１や反応セル部１１６方向に試料が漏れださないように、図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）に示すように、制限部１１２３を設けるようにしてもよい。この制限部１１２３は、通常は閉じている。
【０１１３】
なお、図２１の流体回路１１の試料及び試薬の流れは、図１９の流体回路１１における流れＡ乃至Ｄと全く同じである。
【０１１４】
制限部１１２３近傍の防水樹脂フィルム６、樹脂製フィルム１０には開口３００が設けられている。導入口１１４の駆動液の送液動作でサンプリング流路１１３内の液体を押し出す際には、ここに同様に駆動液を滴下することでその下部の紙基材５が膨張し、上記制限部１１２３を下から押し上げることで制限部１１２３の流路幅が広がり試料等が流れるようになる。
【０１１５】
このように、上述の第１〜第５の毛細管力を、上述のような原理により第１〜第５のポンプ圧に代えることができる。
【０１１６】
本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように型９を押し当てて随時シート２の流体回路１１を成型するいわゆる（Hot Embossing）による製作方法を示したが、型９を円筒状の表面に設け、紙基材５としてロール紙を用い、上面の防水樹脂フィルム６もロール状にしておくことで、流れ生産方式で、シート２を迅速かつ安価に大量生産することができる。
【０１１７】
これに対して、本実施形態に係る化学分析装置１００では、紙を基材とした使い捨ての流路付きのシート２を使用している。このシート２内には試薬等は封入されておらず、オーダーに応じて駆動する試薬を選択することで測定項目を設定することができる。また、試料が触れる部分はすべて使い捨てとなるため、面倒な洗浄や装置の保守が不要である。さらに紙基材５のコストも低廉であり、焼却等による無害化も極めて容易である。
【０１１８】
すなわち、本実施形態に係るシート２によれば、試料導入部１１１に導入された試料は、毛細管力等によって、サンプリング流路１１３に送られる。サンプリング流路１１３は、所定の容積に規定されているので、サンプリング流路１１３に送られた試料は、そこで定量化される。サンプリング流路に送られた試料は、毛細管力等によって混合用流露１１６１に送られる。混合用セル１１６１に送られた試料はここで試薬と混合され、混合液の特性が光検出セル１１６２で検出される。シート２は、主として紙基材５より成るので、小型・可搬である。また、自動的に試料を定量化できるのでメンテナンスも不要である。また、焼却しても有害物質を出さないので、消耗品の無害化が容易である。さらに、非常に低コストである。
【０１１９】
なお、試料吸引部１１５等では、流路の断面積を次第に小さくすることにより発生する毛細管力によって等を吸引したが、下流に行くに従って表面のぬれ性が高くなるように流路の表面の材質を変更することにより毛細管力を発生させるようにしてもよい。
【０１２０】
なお、試料又は試薬の厳密な定量化が必要ない分析を行わない場合には、狭窄部１１２２、１１５２等の制限部が設けられていない検査用シートを用いるようにしてもよい。
【０１２１】
本発明は、感染性の成分を含有している可能性のある生体試料を検査する医療系の化学分析装置に好適である。
【０１２２】
なお、本発明は、上記実施の形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で実施の形態及び図面に変更を加えることができるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、病院等における血液検査等に特に有益である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 装置本体
２ シート
３ 注射器
４ 試料
５ 紙基材
６ 防水樹脂フィルム
７ 加圧プレート
８ 支持プレート
９ 型
１０ 樹脂製フィルム
１１ 流体回路
１２ 駆動液
１３ 棒材
１４ 試薬
１５、１６ シール
２１ リニア駆動部
２２ ディスペンサユニット
２３ 光検出ユニット
２４ ユニット駆動部
２５ 信号処理部
２６ コントローラ
１００ 化学分析装置
１１１ 試料導入口
１１２ 試薬導入口
１１３ サンプリング流路
１１４ 試料駆動液導入口
１１５ 試料吸引部
１１６ 反応セル部
１１７ 試薬駆動液導入口
１１８ 試薬吸引部
１１９ 大気開放部
１２１ 微小開口
１２４ 微小開口
１３０ 試薬導入部
１３１ 試薬駆動液導入部
１３３ 試薬導入部
２２１ 試薬カートリッジ
２２２ 試薬用ポンプ
２２３ 駆動液カートリッジ
２２４ 駆動液用ポンプ
３００ 開口
１１１１ 微小流路
１１２１ 微小流路
１１２２ 狭窄部
１１２３ 制限部
１１３１ サンプリング流路
１１３２ サンプリング流路
１１４１ 微小流路
１１５１ 微小流路
１１５２ 狭窄部
１１６１ 混合用流路
１１６２ 光検出用セル
１１７１ 微小流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試薬と混合反応させることで液体の試料を分析するために用いられる検査用シート、化学分析装置及び検査用シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の血液等の試料を対象とした化学分析装置が、従来より開示されている（例えば、特許文献１参照）。この化学分析装置は、一般的には１時間に数百テストの処理能力を有し、大型のものになると１時間に９０００テスト以上の処理速度を有する。
【０００３】
この化学分析装置は、血液中の蛋白質、酵素、尿中の成分などを分析・定量するための比色測定部と、血液中のイオンを分析するイオン分析部とを備える。比色測定部では、処理速度を上げるために、化学分析装置の本体上面に多数の反応容器がターンテーブルの円周上に設けられ、血液試料が順次、混合・反応・計測される。
【０００４】
このような装置の主要な構成要素には、通常、自動試料・試薬供給機構、保持部、自動攪拌機構、光検知器、第１の自動洗浄機構、第２の自動洗浄機構及び制御部がある。自動試料・試薬供給機構は、血液試料や試薬を反応容器に供給する。保持部は、数十種類の試薬容器を保持する。自動攪拌機構は、反応容器内の血液試料と試薬を撹拌する。光検知器は、反応中又は反応が終了した血液試料の物性を計測する。第１の自動洗浄機構は、計測の終了した血液試料を吸引・排出し、反応容器を洗浄する。第２の自動洗浄機構は、血液試料の持ち越しによる検体間の相互汚染や異なる試薬間の汚染を低減するための自動検体液、試薬供給機構の自動洗浄機構である。制御部は、上述の構成要素の動作をコントロールする。
【０００５】
通常、１つの検体に対し、最低でも十種類程度の項目について検査が行われる。これらの項目を１台で行うため、化学分析装置には、複数の試薬容器から試薬を選択し、所定の試薬量で順次反応容器に供給する試薬ピペッティング機構が設けられている。試薬ピペッティング機構は、ノズルと、移動機構と、吸引吐出制御ポンプとを備える。ノズルは、主に内部に試薬を吸引して保持する。移動機構は、そのノズルを３次元的に移動させる。吸引吐出制御ポンプは、試料をノズル内に吸引させノズルから吐出させる。
【０００６】
一方で、ベッドサイドや救急車、ＩＣＵなどのポイントオブケアテスティング（ＰＯＣＴ）に用いられる血液分析装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この血液分析装置は、分析装置本体と、カートリッジとを備える。分析装置本体は、光検知器と制御・信号処理・信号の入出力等を行う。カートリッジは、血液試料と試薬との混合・反応を自動的に行うディスク状のカートリッジであり、使い捨て型のものである。このカートリッジは樹脂成形により作成されている。
【０００８】
血液試料はカートリッジの中央部にある導入口に手操作にて注入される。カートリッジは、本体にセットされた後、回転駆動される。この回転駆動の遠心作用により血清成分が分離され、所定量の血清が定量されて、カートリッジ内部に予め仕込まれていた希釈液と混合される。さらに、回転駆動と停止とを繰り返すことで、血液試料と希釈液の混合が、内部の液に触れることなく自動で行われ、希釈試料が作成される。
【０００９】
希釈試料はカートリッジ最外周に設けられた１２個の反応セルに導入される。この反応セルの中には、それぞれ別々の測定項目に対応した乾燥試薬と攪拌用のボールが入れられている。反応セルでは、ボールの攪拌により希釈試料と試薬とが混合される。この結果、希釈試料中の目的とする成分濃度に応じて発色が開始され、この発色を、約１２分後にセル内の吸光度を本体に内蔵された光検知器が検出する。カートリッジは測定項目の組み合わせに応じて何種類か用意されている。
この他、毛細管方式により試料を移動し、操作する方法又は装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，４５１，４３３号明細書
【特許文献２】特表平９−５０４７３２号公報
【特許文献３】特表２００５−５１８５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＰＯＣＴに用いる分析装置は、以下のようであるのが望ましい。
（１）小型・可搬であること。
（２）分析結果が迅速に得られ、扱いが容易であること。いつでも分析可能とするために事前の立ち上げ操作や保守操作がほとんど必要ないこと。
（３）血液試料などが付着した使い捨ての消耗品が発生する場合には無害化が容易であること。無害化する際に環境に配慮されていること。
（４）診療所などに普及させるために、検査センタへの有償依頼する場合と比較して十分にコスト競争力があること。すなわち経済的であること。
【００１２】
ところが、上記特許文献１に記載の化学分析装置は大型であるため、一般にスペースが限られている救急現場や手術室等に設置するのは困難である。また、この装置は、洗浄液や廃液の配管が必要なことから、所定の場所に固定的に設置されるため、在宅患者やベッドサイドへ移動・持ち運ぶのは極めて困難である。
【００１３】
また、診療所などで利用するには、上記特許文献１に記載の化学分析装置は、装置コスト、メンテナンスを含めたランニングコストが多大であるため経済的ではない。
【００１４】
特許文献２に記載の血液分析装置は、大型の化学分析装置と比較すると小型であるため手術室等でも設置可能である。また、血液試料が触れる部分はすべて使い捨てになっているため洗浄不要であり、持ち運び容易、メンテナンス性も良好である。
【００１５】
しかしながら、カートリッジには予めメーカーが決めた測定項目の試薬が封入されており、実際には不必要であっても余分な測定項目を同時に検査しなくてはならない。このことは血液分析装置の迅速性と経済性にとって望ましいことではない。
【００１６】
例えば症状に応じて測定したい項目の組み合わせがあっても上記カートリッジ内に、その組み合わせで試薬が入っていなければ、いくつか別の種類のカートリッジを入れ替えて検査を行う必要があり、検査の迅速性が損なわれる。また、このことは経済性の観点からも望ましいことではない。
【００１７】
さらに、カートリッジを無害化するには、オートクレーブ等を用いて内部に残留した血液試料を分解する方法があるが、これは非常に手間のかかる作業である。別の無害化方法として焼却処分が考えられるが、カートリッジが樹脂製であるため、焼却はダイオキシンなどの発生が抑制されている高温溶融炉などの施設で行う必要がある。しかしながら、採血管などと同様に焼却対象となるカートリッジの総量は膨大となるので、回収、保管、輸送の手間とコストは甚大になることが予測される。このことは、特許文献３に開示された方法等でも同様である。
【００１８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、小型・可搬で、扱いが容易で、消耗品の無害化が容易で、低コストな検査用シート、化学分析装置及び検査用シートの製造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】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る検査用シートは、
シート状の紙基材と、
前記紙基材の表面に設けられた第１の耐液性フィルムと、
前記第１の耐液性フィルムが設けられた前記紙基材の面に形成された凹形状の流路を上面から封止する第２の耐液性フィルムと、
を備え、
前記流路として、
一端に液体の試料が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に所定の容積を有するサンプリング流路が設けられ、第１の毛細管力及び第１のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された液体の試料を前記サンプリング流路に送るための第１の流路と、
一端に開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記サンプリング流路が設けられ、第２の毛細管力及び第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記サンプリング流路に送られた前記試料を下流に送るための第２の流路と、
が形成され、
送られた前記試料と液体の試薬とを混合するための混合用セルと、
前記混合用セルで前記試薬と混合された前記試料の特性を検出する検出用セルと、
が形成されている。
【００２０】
前記第２の流路では、
前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された前記試薬が、前記サンプリング流路に送られた前記試料に続いて前記混合用セルに送られる、
こととしてもよい。
【００２１】
前記第２の流路では、
前記サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
こととしてもよい。
【００２２】
前記第２の流路では、
前記サンプリング流路の下流に所定の容積を有する他のサンプリング流路が設けられ、前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記サンプリング流路に送られた前記試料に続いて、前記開口部に導入された前記試薬が、前記他のサンプリング流路に送られ、
前記流路として、
一端に他の試薬が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記他のサンプリング流路が設けられ、第３の毛細管力及び第３のポンプ圧の少なくとも一方により、前記他のサンプリング流路にある前記試料と前記試薬との混合液と、それに続く前記他の試薬を前記混合用セルに送るための第３の流路がさらに形成されている、
こととしてもよい。
【００２３】
前記第２、前記第３の流路では、
前記各サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２、前記第３の毛細管力及び前記第２、前記第３のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
こととしてもよい。
【００２４】
前記流路として、
一端に前記試薬が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に所定の容積を有する他のサンプリング流路が設けられ、第４の毛細管力及び第４のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された試薬を、前記他のサンプリング流路に送るための第４の流路と、
一端に開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記他のサンプリング流路が設けられ、第５の毛細管力及び第５のポンプ圧の少なくとも一方により、前記他のサンプリング流路に送られた前記試薬を、前記混合用セルに送るための第５の流路と、
がさらに形成されている、
こととしてもよい。
【００２５】
前記第２、前記第５の流路では、
前記各サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２、前記第５の毛細管力及び前記第２、前記第５のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
こととしてもよい。
【００２６】
前記各流路には、
前記大気開放部と、前記サンプリング流路との間に、
駆動液が導入される駆動液導入部と、
前記駆動液導入部から前記大気開放部に向かって、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている吸引部と、
がさらに形成されており、
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記駆動液導入部に対応する位置に開口が設けられ、
前記駆動液導入部に駆動液が導入されると、前記開口を介して侵入した駆動液により、前記紙基材が膨張して、前記吸引部と前記サンプリング流路とを連通させたままで前記駆動液導入部を封止する、
こととしてもよい。
【００２７】
前記吸引部は、
前記駆動液導入部から前記大気開放部に向かって、前記流路の断面積を縮小させるか、前記流路の表面のぬれ性を高くなるように材質を変更することにより、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている、
こととしてもよい。
【００２８】
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記各開口部に対応する位置に開口が設けられ、
前記各開口部に液体が導入されると、前記開口を介して侵入した液体により、前記紙基材が膨張して前記流路を圧迫することにより、前記ポンプ圧を発生させる、
こととしてもよい。
【００２９】
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記試料を導入する開口部に対応する位置に開口が設けられ、
前記開口部に試料が導入されると、前記開口を介して侵入した試料により、前記紙基材が膨張して、前記開口部を封止する、
こととしてもよい。
【００３０】
前記第１の毛細管力及び前記第１のポンプ圧が、前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧よりも大きい、
こととしてもよい。
【００３１】
前記検出用セルでは、
内部の液体の光学特性又は電気的特性が検出される、
こととしてもよい。
【００３２】
前記制限部は、
前記サンプリング流路に比べ断面積が小さい流路であるか、吸水による前記紙基材の膨張により開く流路である、
こととしてもよい。
【００３３】
前記紙基材には、
吸水性ポリマーが分散されている、
こととしてもよい。
【００３４】
複数の前記流路が配列されている、
こととしてもよい。
【００３５】
本発明の第２の観点に係る化学分析装置は、
本発明の検査用シートを保持するシート保持部と、
前記検査用シートの試薬導入用の開口部に、試薬を滴下する試薬供給部と、
前記検査用シートの検出用セル内の液体の特性を検出する検出部と、
を備える。
【００３６】
本発明の第３の観点に係る検査用シートの製造方法は、
表面に第１の耐液性フィルムが設けられたシート状の紙基材を塑性変形部材上に載置した状態で、前記第１の耐液性フィルムが設けられた前記紙基材の面に対して加熱しながら型を押し付けることにより、凹形状の流路を形成する加熱形成工程を含む検査用シートの製造方法である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る検査用シートによれば、第１の流路の開口部に導入された液体の試料は、第１の流路に生じる第１の毛細管力又は第１のポンプ圧によって、サンプリング流路に送られる。サンプリング流路内の試料は、第２の毛細管力又は第２のポンプ圧によって第２の流路を流れ、最終的に混合用セルに送られる。混合用セルに送られた試料はここで試薬と混合され、混合された液体の特性が検出用セルで検出される。この検査用シートは、主として紙基材より成るので、小型・可搬である。また、自動的に試料を定量化できるのでメンテナンスが不要である。また、焼却しても有害物質を出さないので、消耗品の無害化が容易である。さらに、非常に低コストである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る化学分析装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）乃至図２（Ｄ）は、図１のシートの流路の形成工程を説明するための図である。
【図３】シートの上面図である。
【図４】図３の流体回路の上面図である。
【図５】図３の流体回路の流路断面を模式的に示す断面図である。
【図６】図３の流体回路のサンプリング流路付近の拡大図である。
【図７】反応セル部の構造を示す図である。
【図８】図１のコントローラによって実行される処理のフローチャートである。
【図９】試料が滴下されたときの様子を示す図である。
【図１０】試料駆動液が滴下されたときの様子を示す図である。
【図１１】試料導入口及び試料駆動液導入口が閉じたときの様子を示す図である。
【図１２】試薬と試薬駆動液が滴下したときの様子を示す図である。
【図１３】試料と試薬が吸引される様子を示す図である。
【図１４】反応セル部に試料と試薬が送られた状態を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）乃至図１５（Ｃ）は、検査用シート内の変化を説明するための図である。
【図１６】図１６（Ａ）乃至図１６（Ｃ）は、試料駆動液導入口と微小流路との接続関係の他の例（その１）を説明するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）乃至図１７（Ｃ）は、試料駆動液導入口と微小流路との接続関係の他の例（その２）を説明するための図である。
【図１８】流体回路の他の例（その１）を示す図である。
【図１９】流体回路の他の例（その２）を示す図である。
【図２０】流体回路の他の例（その３）を示す図である。
【図２１】流体回路の他の例（その４）を示す図である。
【図２２】図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）は、図２１の流体回路の制限部周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４０】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る化学分析装置１００について説明する。図１では、化学分析装置１００を、斜め上方から見ている。
【００４１】
化学分析装置１００は、装置本体１とシート２とを備える。シート２は、装置本体１に装填される。
【００４２】
装置本体１は、リニア駆動部２１を備える。リニア駆動部２１は、装置本体１に装填されたシート２を保持する。リニア駆動部２１は、保持したシートをＸ軸方向に移動させる回転ローラを有する。
【００４３】
装置本体１は、ディスペンサユニット２２をさらに備える。ディスペンサユニット２２は、リニア駆動部２１によって駆動されるシート２の上部（＋Ｚ側）に、複数設けられている。
【００４４】
各ディスペンサユニット２２は、リニア駆動部２１によって駆動されるシート２に対して、所定量の試薬や駆動液を滴下する。化学分析装置１００では、ディスペンサユニット２２の数によって、同時に測定可能な最大の測定項目数が規定される。
【００４５】
各ディスペンサユニット２２は、試薬カートリッジ２２１、試薬用ポンプ２２２、駆動液カートリッジ２２３及び駆動液用ポンプ２２４を備える。
【００４６】
試薬カートリッジ２２１には、試薬が蓄積されている。試薬ポンプ２２２は、試薬を吐出するために、試薬カートリッジ２２１と配管で連結されている。試薬カートリッジ２２１に蓄積された試薬は、試薬ポンプ２２２から吐出される。
【００４７】
駆動液カートリッジ２２３には、試薬や試料の駆動を制御するために滴下する駆動液が蓄積されている。駆動液用ポンプ２２４は、駆動液を吐出するために、駆動液カートリッジ２２３と連結されている。駆動液カートリッジ２２３に蓄積された駆動液は、駆動液用ポンプ２２４から吐出される。
【００４８】
化学分析装置１００は、光検出ユニット２３をさらに備える。光検出ユニット２３は、ディスペンサユニット２２の並びの延長（Ｙ軸方向）に配置されている。光検出ユニット２３は、検査用シート２の後述する反応セル部内の液体の特性を検出する検出部に対応する。
【００４９】
また、化学分析装置１００は、ユニット駆動部２４をさらに備える。ユニット駆動部２４は、各ディスペンサユニット２２及び光検出ユニット２３をＹ軸方向に並行移動させる。
【００５０】
化学分析装置１００は、信号処理部２５とコントローラ２６とをさらに備える。信号処理部２５は、コントローラ２６からの指示を受けて、リニア駆動部２１、試薬用ポンプ２２２、駆動液用ポンプ２２４及び光検出ユニット２３に制御信号を送出することにより、これらを制御する。コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、各部を制御し、分析項目に関する情報や分析結果の表示・記録を行う。
【００５１】
図２（Ａ）乃至図２（Ｄ）には、シート２における流路の形成工程が示されている。
【００５２】
図２（Ａ）に示すように、シート２の紙基材５は、例えば３００μｍ程度の厚みを有するシート状の紙材である。紙基材５は、吸水により膨張する。この紙基材５の表面上には防水処理のために極めて薄い（例えば２０μｍ程度の）第１の耐液性フィルムとしての防水樹脂フィルム（例えばポリオレフィン）６がコーティングされ、いわゆる樹脂コート紙が形成されている。この樹脂コート紙は、防水樹脂フィルム６側の面が上を向くようにして、ステンレス鋼（ＳＵＳ）の平板と弾性層とで形成される支持プレート８の上に置かれた状態で、加圧プレート７でプレスされ、平坦化される（平坦化工程）。なお、加圧プレート７には、ヒータが内蔵されており、加熱しながらの加圧が可能である。
【００５３】
続いて、図２（Ｂ）に示すように、支持プレート８によって支持されたシート２に対して、ミクロンオーダの精度を持つ型９が加圧プレート７によって加熱しながら押し付けられる（加熱形成工程）。これにより、図２（Ｃ）に示すように、型９の転写により、紙基材５上に流路を構成する溝、すなわち凹形状の流路が形成される。
【００５４】
なお、型９としては、シリコン製で深堀エッチングにより作製されたものを用いることができる。型９の溝の深さは、例えば４０μｍ以下である。また、転写時の加熱温度は、９０度以上９５度以下が望ましく、加熱・加圧時間は２分程度が望ましい。また、加圧力は、台座の弾性層の圧縮量が約０．５ｍｍとなる程度とするのが望ましい。
【００５５】
また、図２（Ｂ）の加熱形成工程において、シート２と支持プレート８の弾性層との間に、例えば厚さ約０．４ｍｍのパラフィルム等の塑性変形素材を挟むようにすれば、シート２の平面化不良や形成される溝の角落ちなどを発生しにくくすることができる。
【００５６】
続いて、図２（Ｄ）に示すように、防水樹脂フィルム６が設けられた紙基材５の面に対して、その上から片面に粘着剤による接着又は加熱圧着により、凹形状の流路を上面から封止するように第２の耐液性フィルムとしての樹脂製フィルム１０が貼り付けられる。これにより、凹形状の溝の上面が封止され、流路が形成される。
【００５７】
なお、この貼り付けに先立って、樹脂製フィルム１０には、例えばプレス加工により、後述する試料導入口１１１、試薬導入口１１２、試料駆動液導入口１１４、試薬駆動液導入口１１７、大気開放部１１９などが設けられている。また、紙基材５にコーティングされる防水樹脂フィルム６には、上述の平坦化工程に先だって、例えばプレス加工により、試料導入口１１１、試料駆動液導入口１１４に対応する位置に、後述する微小開口１２１、１２４が設けられている。試薬導入口１１１、試薬駆動液導入口１１７についても同様である。
【００５８】
なお、焼却可能な防湿性を有するセロファンを熱融着により貼り付けることにより、流路を形成するようにしてもよい。
【００５９】
複数項目の検査を１枚のシート２で同時に行うために、シート２には、図３に示すように、同じ流路パターンを有する複数の流体回路１１が配列されている。なお、図１のシート２は、１２個の流体回路１１を有している。
【００６０】
１つの流体回路１１に着目する。図４には、流体回路１１の上面図が示されている。図４に示すように、流体回路１１には、試料導入口１１１、試薬導入口１１２が設けられている。試料導入口１１１は、試料を導入するための開口部である。試薬導入口１１２は、試料中の目的とする成分と反応して発色反応を起こす試薬を導入するための開口部である。
【００６１】
さらに、流体回路１１には、試料駆動液導入口１１４、試薬駆動液導入口１１７がさらに設けられている。試料駆動液導入口１１４は、試料を駆動する駆動液を導入するための開口部である。試薬駆動液導入口１１７は、試薬を駆動する駆動液を導入するための開口部である。
【００６２】
図５には、流体回路１１の一部の流路断面が模式的に示されている。図５に示すように、試料導入口１１１及び試料駆動液導入口１１４は、上述のように、樹脂性フィルム１０（又はセロファンシート）の所定の位置に予めプレス加工により開けられている。試薬導入口１１２及び試薬駆動液導入口１１７も同様である。
【００６３】
また、防水樹脂フィルム６では、試料導入口１１１の下方に対応する位置に、微小開口１２１が設けられている。さらに、防水樹脂フィルム６では、試料駆動液導入口１１４の下方に対応する位置に微小開口１２４が設けられている。試薬導入口１１２及び試薬駆動液導入口１１７の下方に対応する位置にも、それぞれ微小開口が設けられている。微小開口１２１、１２４は、試料、試薬又は駆動液を紙基材５に浸透させるために設けられている。微小開口１２１、１２４は、上述のように、試料導入口１１１等と同様に、プレス加工により開けられている。微小開口１２１は、微小開口１２４よりも小さくなっている。
【００６４】
本実施形態では、紙基材５の反対側（防水樹脂フィルム６が設けられていない方）の試料導入口１１１、試料駆動液導入口１１４に対応する位置には、膨張しないシール１５、１６が貼り付けられている。このシール１５、１６は、紙基材５の膨張率との差によって大きく変形し、試料導入口１１１、試料駆動液導入口１１４の封止をより強固にする。
【００６５】
また、後述するように膨張を促進させるために紙基材５の内部に高分子吸収材（吸水性ポリマー）を分散させておいてもよい。
【００６６】
図４に戻り、試料導入口１１１から微小流路１１１１が延びている。この微小流路１１１１の幅は、例えば１５０μｍであり、深さは例えば４０μｍ以下である。この微小流路１１１１は、サンプリング流路１１３、微小流路１１４１を介して試料駆動液導入口１１４に連結されている。サンプリング流路１１３の幅も例えば１５０μｍであり、深さは例えば４０μｍ以下である。すなわち、サンプリング流路１１３は、所定の容積を有する。試料駆動液導入口１１４のもう一端は、毛細管力を利用した試料吸引部１１５に連通している。
【００６７】
試料吸引部１１５は、吸引流量を安定化するために１本の微小流路から複数のより断面積の小さい微小流路に枝分かれした構造となっている。試料駆動液導入口１１４から最初に枝別れする微小流路の幅は、例えば約１００μｍとなっており、その次に枝別れする微小流路の幅は、約５０μｍとなっている。試料吸引部１１５のもう一端は、大気開放部１１９に連通している。すなわち、試料吸引部１１５は、試料駆動液導入部１１４から大気開放部１１９に向かって流路の断面積が縮小しており、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている。
【００６８】
以上の経路が第１の流路に対応する。この第１の流路は、試料吸引部１１５で発生する毛細管力（第１の毛細管力）によって試料導入口１１１に導入された試料をサンプリング流路１１３に送るための流路である。
【００６９】
同様に、試薬導入口１１２から微小流路１１２１が延びている。この微小流路１１２１は、サンプリング流路１１３を経由して、微小流路１１５１、反応セル部１１６、微小流路１１７１、さらには試薬駆動液導入口１１７と連通しており、さらに試薬吸引部１１８、大気開放部１１９に連通している。試薬吸引部１１８は、試料吸引部１１５と同じ構造を有し、毛細管力（第２の毛細管力）で試薬やサンプリング流路１１３に送られた試料をその下流の反応セル部１１６に吸引する。この場合、試薬導入口１１２から導入された試薬は、サンプリング流路１１３内の試料に続いて反応セル部１１６に送られる。
【００７０】
図６に示すように、微小流路１１２１、１１５１では、サンプリング流路１１３に連通する部分（すなわちサンプリング流路の両端）に、その断面積が微小流路１１２１、１１５１よりも小さい狭窄部１１２２、１１５２が形成されている。狭窄部１１２２、１１５２から断面積が拡大する部分において、表面張力は非常に大きくなるため、試料がサンプリング流路１１３から微小流路１１２１、１１５１を超えて流れることはなく、サンプリング流路１１３のみを満たすようになっている。すなわち、狭窄部１１２２、１１５２が、液体の流動を制限する制限部に対応する。なお、試薬吸引部１１８により吸引が開始されると、その吸引力（第２の毛細管力）は、狭窄部１１２２、１１５２による液体の流動の制限を上回って、微小流路１１２１内の試薬やサンプリング流路１１３内の試薬を、反応セル部１１６に送ることができるようになっている。
【００７１】
以上の経路が第２の流路に対応する。第２の流路は、試料吸引部１１８で発生する毛細管力（第２の毛細管力）によって試薬導入口１１２に導入された試薬をサンプリング流路１１３に送るための流路である。なお、試料吸引部１１５における流路の断面積は、試薬吸引部１１８の流路の断面積より全体的に小さくなっている。これにより、試料吸引部１１５の吸引力（第１の毛細管力）の方が、試薬吸引部１１８の吸引力（第２の毛細管力）より大きくなる。
【００７２】
また、図７に示すように、反応セル部１１６の前半には、混合用セルとしての混合用流路１１６１が設けられている。混合用流路１１６１には、微小な凸部の配列が設けられている。凸部間の表面張力により試料が捕捉されるものの、前後の空気は下流に流れ除去される。また、この流路網内で、試料と試薬とが混合されるようになる。
【００７３】
また、反応セル部１１６の後半には、検出用セルとしての光検出用セル１１６２が設けられている。光検出用セル１１６２では、液体の流れ（流路方向）に沿って延びる微小なリブがアレイ状に並んでいる。そのリブの表面は光反射膜で被覆されている。光検出ユニット２３は、この光検出用セル１１６２内の液体（試薬と混合された試料）の特性を検出する。
【００７４】
次に、化学分析装置１００の動作について、図８のコントローラ２６によって実行される処理のフローチャート、図９乃至図１４、図１５（Ａ）乃至図１５（Ｃ）を参照しながら説明する。
【００７５】
まず、図９、図１５（Ａ）に示すように、手操作により注射器３（図１参照）を用いてシート２上の各流体回路１１の試料導入口１１１に試料４が順次滴下される。
【００７６】
滴下された試料４は、毛細管力により微小流路１１１１を経てサンプリング流路１１３に至る。試料４は、サンプリング流路１１３を満たした後、さらに、試料吸引部１１５に連通する微小流路１１４１へと進む。この動作を、以下では試料セルフプライミングともいう。
【００７７】
以上の試料セルフプライミングの動作は、試料４がシート２に滴下された後、自動的に行われる。
【００７８】
滴下終了後、シート２は、装置本体２に前方（＋Ｘ側）より導入される。図８に示すように、コントローラ２６は、シート２が導入されるまで待っている（ステップＳ１；Ｎｏ）。シート２が導入されると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、コントローラ２６は、信号処理部２５を介してリニア駆動部２１の回転ローラを駆動して、シート２を両端に挟んだ状態で固定する。この段階で、上述の試料セルフプライミングは完了している。
【００７９】
続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して試料駆動液導入口１１４と駆動液用ポンプ２２４の吐出口とが相対するように両者の位置あわせを行う（ステップＳ２）。この動作は、リニア駆動部２１の回転ローラがシート２をＸ軸方向に駆動するとともに、ユニット駆動部２４がディスペンサユニット２２をＹ軸方向に駆動させることにより行われる。
【００８０】
続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、図１０に示すように、所定量の駆動液１２を試料駆動液導入口１１４に滴下する（ステップＳ３）。
【００８１】
図１５（Ｂ）に示すように、駆動液１２が滴下されると、その一部は試料駆動液導入口１１４の底部に設けられた微小開口１２４を経由して紙基材５に浸透する。紙基材５では、駆動液が侵入するとその部分が徐々に膨張を始める。この膨張により、図１５（Ｃ）に示すように所定時間経過後に試料駆動液導入口１１４が封止される。
【００８２】
試料駆動液導入口１１４が封止されても、試料駆動液導入口１１４の外周の凹部には空間が残されており、その空間を流路として試料４の入った微小流路１１４１と試料吸引部１１５とが連通している。
【００８３】
図１１に示すように、滴下された駆動液１２は毛細管力（第１の毛細管力）により試料吸引部１１５に到達しており、試料駆動液導入口１１４が封止された段階でサンプリング流路１１３を満たしている試料４を、さらに試料駆動液導入口１１４の方向に吸引する。
【００８４】
駆動液１２が試料吸引部１１５の終端部の大気開放部１１９に到達すると、試料４の吸引が停止する。
【００８５】
その後、試料導入口１１１においても、試料駆動液導入口１１４と同様の動作で、微小開口１２１を介して紙基材５が試料４を吸引して膨張することにより試料導入口１１１が封止される。試料導入口１１１の封止を試料駆動液導入口１１４の封止より遅くするためには、微小開口１２１の大きさを、微小開口１２４の大きさより小さくすればよい。
【００８６】
図８に戻り、ステップＳ３の実行後、コントローラ２６は、信号処理部２５を介してユニット駆動部２４とリニア駆動部２１の回転ローラを駆動し、試薬用ポンプ２２２の吐出口が試薬導入口１１２に相対するように位置合わせを行う（ステップＳ４）。続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、試薬用ポンプ２２２を駆動して、所定量の試薬１４を試薬導入口１１２に滴下させる（ステップＳ５）。図１２には、試薬１４が試薬導入口１１２に滴下された様子が示されている。
【００８７】
図８に戻り、続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して試薬駆動液ポンプ２２４の吐出口が試薬駆動液導入口１１７に相対するように位置合わせを行う（ステップＳ６）。続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、図１２に示すように、試薬駆動液ポンプ２２４から試薬駆動液導入口１１７に対して所定量の駆動液１２を滴下する（ステップＳ７）。これにより、試薬駆動液導入口１１７が封止され、試薬吸引部１１８とサンプリング流路１１３に至る微小流路１１７１とが連通する。そして、図１３に示すように、駆動液１２が試薬吸引部１１８に吸引されるのに伴って、サンプリング流路１１３にある試料４が反応セル部１１６に吸引される。
【００８８】
その際、試料導入口１１１は封止されているため、試料導入口１１１に連通する微小流路１１１１に存在する試料が引き込まれることはない。また、試料吸引部１１５の終端の流路断面積は試薬吸引部１１８の終端の流路断面積より小さいので、試薬吸引部１１８の吸引力が試料駆動液導入口１１４に連通する微小流路１１４１に存在する試料４を吸引しようとしても、試薬吸引部１１５の終端にて試薬吸引部１１８の吸引力よりも大きい逆向きの吸引力が発生する。これにより、微小流路１１４１は実質的に片側で封止されたのと等価となるので、微小流路１１４１に存在する試料４が実質的にサンプリング流路１１３内に引き込まれることはない。
【００８９】
以上のことから、試薬吸引部１１８の吸引力により、試薬導入部１１２に連通するサンプリング流路１１３に存在する試料４だけが切り取られ、反応セル部１１６に送られる。これにより、試料４が定量化される。
【００９０】
この際、サンプリング流路１１３内の試料４は、前後を空気で挟まれた状態で反応セル部１１６に吸引される。しかしながら、混合用セル１１６１には微小な凸部が多数設けられており、凸部間の表面張力により試料が捕捉されるものの、前後の空気は下流に流れ除去される。
【００９１】
しばらくして、図１４に示すように、試薬導入口１１２に滴下された試薬１４は、サンプリング流路１１３を経由して反応セル部１１６まで吸引されて、混合用流路１１６１の凸部に捕捉されている試料と混合しながら後半の光検出用セル１１６２の位置に至る。下流の試薬吸引部１１８の毛細管流路の駆動液１２が末端位置の大気開放部１１９に到達すると、駆動液１２の流れが停止する。この後、光検出用セル１１６２に留まっている試料４と試薬１４とが混合された混合液では、試料４中の目的成分と試薬１４とが反応して発色が開始される。
【００９２】
図８に戻り、続いて、コントローラ２６は、信号処理部２５を介して、ユニット駆動部２４とリニア駆動部２１の回転ローラとを駆動して、光検出ユニット２３と反応セル部１１６の光検出用セル１１６２とが相対するように位置合わせを行う（ステップＳ８）。
【００９３】
その後、信号処理部２５は、光検出ユニット２３を用いて検査を行う（ステップＳ９）。ここで、光検出用セル１１６２の微小リブの並列アレイは、グレーティングの機能を有するため、図７に示すように、光検出ユニット２３は、ブロードな波長の光を、その部分に斜めに入射させる。反射光はグレーティングによって分光される。試料４と試薬１４の混合液の発色に応じて反射光の分光スペクトルが変化するため、光検出ユニット２３でこれを検知することで試料４の目的成分の濃度を計測することができる。
【００９４】
なお、単に、光検出用セル１１６２に向けて発色に対応した波長の光を照射させるようにしてもよい。このようにしても、その光は混合液を透過したのち、セル底面の光反射膜で反射されて再び光検出ユニット２３に戻る。混合液の発色の度合いに応じて反射光の吸収スペクトルが変化するので試料４の目的成分の濃度を計測することができる。
【００９５】
以上、１つの流体回路１１に着目して試料、試薬の流れを説明した。本実施形態では、実際には測定項目に応じて異なる試薬を試薬カートリッジ２２１に詰めた複数のディスペンサユニット２２を動作させて複数の流体回路１１で並行して計測が行われる。このようにすれば、１つのシート２で、複数（本実施形態では１２種類）の測定項目を同時に検査することができる。この結果、１つの検体に要する計測時間を著しく短縮することができる。
【００９６】
さらに、シート２上の複数の流体回路１１に対して異なる検体の試料を滴下し、各検体毎の測定項目のオーダに応じた試薬を滴下することで、同一のシート２を用いて複数の検体、複数の測定項目を同時に計測することもできる。
【００９７】
また、本実施形態では、試料導入口１１１や駆動液導入口１１４の封止により、微小流路１１４１と試料吸引部１１５とを連結させたが、図１６（Ａ）乃至図１６（Ｃ）、図１７（Ａ）乃至図１７（Ｃ）に示すように、試料駆動液導入口１１４を微小流路１１４１から離れた位置に配置しても同様の効果が得られる。
【００９８】
すなわち、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）に示すように試料駆動液導入口１１４に試料駆動液を導入しても、上述と同様の原理により、図１６（Ｂ）、図１７（Ｂ）に示すように試料駆動液導入口１１４が封止され、図１６（Ｃ）、図１７（Ｃ）に示すように、微小流路１１４１における試料に対する吸引力が確保される。
【００９９】
また、本実施形態では１つの試薬と試料を混合反応させる場合について説明した。しかしながら、試料中の目的成分によっては第１の試薬にて目的成分と反応させ、第２の試薬で標識反応させる場合がある。このような場合には、例えば、図１８に示すように、サンプリング流路１１３１の下流に、更にもう１つのサンプリング流路１１３２を設けて、そこに合流する第３の流路を設ければ第１の試薬のみの場合と同様に試料の試薬反応を計測することができる。
【０１００】
すなわち、第３の流路は、一端に液体の試料が導入された後に封止される試薬導入部１３０が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、サンプリング流路１１３２を含み、サンプリング流路１１３２の両端に液体の流動を制限する制限部１１２２、１１５２が形成され、第１、第２の流路と同様に、制限部を１１２２、１１５２を介して液体を流動させる毛細管力（第３の毛細管力）により、サンプリング流路１１３２に送られた試料を反応セル部１１６に送るための流路である。図１８において、Ａは、試料の流れ、Ｂは、試料及び第１の試薬の混合液の流れ、Ｃは、第２の試薬そして、第２の試薬と上記混合液との流れを示している。
【０１０１】
本実施形態では、試薬の量に対して試料の量が少ない場合が想定されており、定量性の観点から試料のみを対象としてサンプリング流路１１３が設けられている。しかしながら、試薬の量が試料の量に比べて相対的に少ない場合や、より正確な定量精度が求められる場合には、図１９に示すように、試薬に対してもサンプリング流路１１３３を設けてもよい。
【０１０２】
図１９に示すように、この流体回路１１には、第１の流路、第２の流路に続いて、第４の流路、第５の流路がさらに形成されている。
【０１０３】
第４の流路は、一端に試薬が導入される試薬導入部１１２が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、それらの間に所定の容積を有するサンプリング流路１１３３が設けられている。第４の流路は、制限部を１１２２、１１５２を介して液体を流動させる毛細管力（第４の毛細管力）により、試薬導入部１１２に導入された試薬を、サンプリング流路１１３に送るための流路である。
【０１０４】
第５の流路は、一端に開口部１３３が設けられ、他端に大気開放部１１９が設けられ、サンプリング流路１１３３を含み、サンプリング流路１１３３の両端に試薬の流れを制限する制限部１１２２、１１５２を介して連結されている。第５の流路は、制限部を１１２２、１１５２を介して液体を流動させる毛細管力（第５の毛細管力）により、サンプリング流路１１３３に送られた試薬を、反応セル部１１６に送るための流路である。
【０１０５】
図１９において、Ａは、試料が流れる様子を示し、Ｂは、試薬が流れる様子を示す。また、Ｃは、サンプリング流路１１３３でサンプリングされた試薬が反応セル部１１６に送られる様子を示し、Ｄは、サンプリング流路１１３１でサンプリングされた試料が反応セル部１１６に送られる様子を示している。
【０１０６】
また、本実施形態では、試薬や駆動液の吐出手段として、比較的定量性のあるインクジェット方式のポンプを採用した。しかしながら、上述のようにそれらの定量性は基本的にシート２の流体回路１１によって担保される。このため、試薬を予めプレ充填した使い捨て型の注射筒を用いて、その注射筒のシリンダーを機械的に駆動して、試薬を滴下するようにしてもよい。
【０１０７】
さらに、上記実施形態では、試料、試薬、駆動液の導入口の封止方法として紙基材５の膨張、紙基材５とシール１５、１６の膨張差、あるいは紙基材５内に混在させた高分子吸収材等を用いたが、より直接的に開口部を封止するようにしてもよい。例えば、図２０に示すように、端が平坦な棒材１３を上面方向から押圧して上面の防水樹脂フィルム６を、試料導入口１１１等に接着させ封止させてもよい。また、加熱により防水樹脂フィルム６を溶かして溶着させることにより、試料導入口１１１等を封止するようにしてもよい。
【０１０８】
本実施形態ではサンプリング流路１１３での定量性を確保するために、試料吸引部１１５と試薬吸引部１１８の末端部の断面積を変更して毛細管力に差を設け、試料駆動液導入口１１４に連通する微小流路１１４１に存在する試料がサンプリング流路１１３に引き込まれないようにした。しかしながら、試料吸引部１１５の末端の大気開放部１１９に試料駆動液導入口１１４と同様の封止構造を持たせることで、より確実に試料の流動を停止させることができる。
【０１０９】
本実施形態では、光検出用セル１１６２の底面からの反射光を検知する方法について説明したが、紙の反対面から強い光を当てて透過光の吸収スペクトルを検出することで発色反応を計測するようにしてもよい。
【０１１０】
また、本実施形態では、試料の成分の検出方法として試薬と反応したときの吸光度や吸光スペクトルなどの光学特性を検出する方法を説明したが、反応セル部１１６に導電性フィルム又は導電性の素材をコーティングし、それらを電極として液体の電気的特性を検出するようにしてもよい。
【０１１１】
本実施形態では、毛細管力による試料吸引部１１５、試薬吸引部１１８が設けられているが、図２１に示すように試料導入口１１１、試薬導入口１１２及び駆動液導入口１１４周辺の紙基材５の膨張動作をポンプとして利用して送液を行うようにしてもよい。紙基材５が膨張して導入口を封止後、紙基材５がさらに膨張することで流路内を圧迫してポンプ圧を発生させ、導入口内部に残留した試料又は試薬を押し出すことで送液が行われる。
【０１１２】
また、この場合にサンプリング流路１１３１から試薬導入口１１１や反応セル部１１６方向に試料が漏れださないように、図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）に示すように、制限部１１２３を設けるようにしてもよい。この制限部１１２３は、通常は閉じている。
【０１１３】
なお、図２１の流体回路１１の試料及び試薬の流れは、図１９の流体回路１１における流れＡ乃至Ｄと全く同じである。
【０１１４】
制限部１１２３近傍の防水樹脂フィルム６、樹脂製フィルム１０には開口３００が設けられている。導入口１１４の駆動液の送液動作でサンプリング流路１１３内の液体を押し出す際には、ここに同様に駆動液を滴下することでその下部の紙基材５が膨張し、上記制限部１１２３を下から押し上げることで制限部１１２３の流路幅が広がり試料等が流れるようになる。
【０１１５】
このように、上述の第１〜第５の毛細管力を、上述のような原理により第１〜第５のポンプ圧に代えることができる。
【０１１６】
本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように型９を押し当てて随時シート２の流体回路１１を成型するいわゆる（Hot Embossing）による製作方法を示したが、型９を円筒状の表面に設け、紙基材５としてロール紙を用い、上面の防水樹脂フィルム６もロール状にしておくことで、流れ生産方式で、シート２を迅速かつ安価に大量生産することができる。
【０１１７】
これに対して、本実施形態に係る化学分析装置１００では、紙を基材とした使い捨ての流路付きのシート２を使用している。このシート２内には試薬等は封入されておらず、オーダーに応じて駆動する試薬を選択することで測定項目を設定することができる。また、試料が触れる部分はすべて使い捨てとなるため、面倒な洗浄や装置の保守が不要である。さらに紙基材５のコストも低廉であり、焼却等による無害化も極めて容易である。
【０１１８】
すなわち、本実施形態に係るシート２によれば、試料導入部１１１に導入された試料は、毛細管力等によって、サンプリング流路１１３に送られる。サンプリング流路１１３は、所定の容積に規定されているので、サンプリング流路１１３に送られた試料は、そこで定量化される。サンプリング流路に送られた試料は、毛細管力等によって混合用流露１１６１に送られる。混合用セル１１６１に送られた試料はここで試薬と混合され、混合液の特性が光検出セル１１６２で検出される。シート２は、主として紙基材５より成るので、小型・可搬である。また、自動的に試料を定量化できるのでメンテナンスも不要である。また、焼却しても有害物質を出さないので、消耗品の無害化が容易である。さらに、非常に低コストである。
【０１１９】
なお、試料吸引部１１５等では、流路の断面積を次第に小さくすることにより発生する毛細管力によって等を吸引したが、下流に行くに従って表面のぬれ性が高くなるように流路の表面の材質を変更することにより毛細管力を発生させるようにしてもよい。
【０１２０】
なお、試料又は試薬の厳密な定量化が必要ない分析を行わない場合には、狭窄部１１２２、１１５２等の制限部が設けられていない検査用シートを用いるようにしてもよい。
【０１２１】
本発明は、感染性の成分を含有している可能性のある生体試料を検査する医療系の化学分析装置に好適である。
【０１２２】
なお、本発明は、上記実施の形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で実施の形態及び図面に変更を加えることができるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、病院等における血液検査等に特に有益である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 装置本体
２ シート
３ 注射器
４ 試料
５ 紙基材
６ 防水樹脂フィルム
７ 加圧プレート
８ 支持プレート
９ 型
１０ 樹脂製フィルム
１１ 流体回路
１２ 駆動液
１３ 棒材
１４ 試薬
１５、１６ シール
２１ リニア駆動部
２２ ディスペンサユニット
２３ 光検出ユニット
２４ ユニット駆動部
２５ 信号処理部
２６ コントローラ
１００ 化学分析装置
１１１ 試料導入口
１１２ 試薬導入口
１１３ サンプリング流路
１１４ 試料駆動液導入口
１１５ 試料吸引部
１１６ 反応セル部
１１７ 試薬駆動液導入口
１１８ 試薬吸引部
１１９ 大気開放部
１２１ 微小開口
１２４ 微小開口
１３０ 試薬導入部
１３１ 試薬駆動液導入部
１３３ 試薬導入部
２２１ 試薬カートリッジ
２２２ 試薬用ポンプ
２２３ 駆動液カートリッジ
２２４ 駆動液用ポンプ
３００ 開口
１１１１ 微小流路
１１２１ 微小流路
１１２２ 狭窄部
１１２３ 制限部
１１３１ サンプリング流路
１１３２ サンプリング流路
１１４１ 微小流路
１１５１ 微小流路
１１５２ 狭窄部
１１６１ 混合用流路
１１６２ 光検出用セル
１１７１ 微小流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の紙基材と、
前記紙基材の表面に設けられた第１の耐液性フィルムと、
前記第１の耐液性フィルムが設けられた前記紙基材の面に形成された凹形状の流路を上面から封止する第２の耐液性フィルムと、
を備え、
前記流路として、
一端に液体の試料が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に所定の容積を有するサンプリング流路が設けられ、第１の毛細管力及び第１のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された液体の試料を前記サンプリング流路に送るための第１の流路と、
一端に開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記サンプリング流路が設けられ、第２の毛細管力及び第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記サンプリング流路に送られた前記試料を下流に送るための第２の流路と、
が形成され、
送られた前記試料と液体の試薬とを混合するための混合用セルと、
前記混合用セルで前記試薬と混合された前記試料の特性を検出する検出用セルと、
が形成されている検査用シート。
【請求項２】
前記第２の流路では、
前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された前記試薬が、前記サンプリング流路に送られた前記試料に続いて前記混合用セルに送られる、
ことを特徴とする請求項１に記載の検査用シート。
【請求項３】
前記第２の流路では、
前記サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の検査用シート。
【請求項４】
前記第２の流路では、
前記サンプリング流路の下流に所定の容積を有する他のサンプリング流路が設けられ、前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記サンプリング流路に送られた前記試料に続いて、前記開口部に導入された前記試薬が、前記他のサンプリング流路に送られ、
前記流路として、
一端に他の試薬が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記他のサンプリング流路が設けられ、第３の毛細管力及び第３のポンプ圧の少なくとも一方により、前記他のサンプリング流路にある前記試料と前記試薬との混合液と、それに続く前記他の試薬を前記混合用セルに送るための第３の流路がさらに形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の検査用シート。
【請求項５】
前記第２、前記第３の流路では、
前記各サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２、前記第３の毛細管力及び前記第２、前記第３のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の検査用シート。
【請求項６】
前記流路として、
一端に前記試薬が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に所定の容積を有する他のサンプリング流路が設けられ、第４の毛細管力及び第４のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された試薬を、前記他のサンプリング流路に送るための第４の流路と、
一端に開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記他のサンプリング流路が設けられ、第５の毛細管力及び第５のポンプ圧の少なくとも一方により、前記他のサンプリング流路に送られた前記試薬を、前記混合用セルに送るための第５の流路と、
がさらに形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の検査用シート。
【請求項７】
前記第２、前記第５の流路では、
前記各サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２、前記第５の毛細管力及び前記第２、前記第５のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の検査用シート。
【請求項８】
前記各流路には、
前記大気開放部と、前記サンプリング流路との間に、
駆動液が導入される駆動液導入部と、
前記駆動液導入部から前記大気開放部に向かって、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている吸引部と、
がさらに形成されており、
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記駆動液導入部に対応する位置に開口が設けられ、
前記駆動液導入部に駆動液が導入されると、前記開口を介して侵入した駆動液により、前記紙基材が膨張して、前記吸引部と前記サンプリング流路とを連通させたままで前記駆動液導入部を封止する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項９】
前記吸引部は、
前記駆動液導入部から前記大気開放部に向かって、前記流路の断面積を縮小させるか、前記流路の表面のぬれ性が高くなるように材質を変更することにより、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の検査用シート。
【請求項１０】
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記各開口部に対応する位置に開口が設けられ、
前記各開口部に液体が導入されると、前記開口を介して侵入した液体により、前記紙基材が膨張して前記流路を圧迫することにより、前記ポンプ圧を発生させる、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１１】
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記試料を導入する開口部に対応する位置に開口が設けられ、
前記開口部に試料が導入されると、前記開口を介して侵入した試料により、前記紙基材が膨張して、前記開口部を封止する、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１２】
前記第１の毛細管力及び前記第１のポンプ圧が、前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１３】
前記検出用セルでは、
内部の液体の光学特性又は電気的特性が検出される、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１４】
前記制限部は、
前記サンプリング流路に比べ断面積が小さい流路であるか、吸水による前記紙基材の膨張により開く流路である、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１５】
前記紙基材には、
吸水性ポリマーが分散されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１６】
複数の前記流路が配列されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の検査用シートを保持するシート保持部と、
前記検査用シートの試薬導入用の開口部に、試薬を滴下する試薬供給部と、
前記検査用シートの検出用セル内の液体の特性を検出する検出部と、
を備える化学分析装置。
【請求項１８】
表面に第１の耐液性フィルムが設けられたシート状の紙基材を塑性変形部材上に載置した状態で、前記第１の耐液性フィルムが設けられた前記紙基材の面に対して加熱しながら型を押し付けることにより、凹形状の流路を形成する加熱形成工程を含む検査用シートの製造方法。
【請求項１】
シート状の紙基材と、
前記紙基材の表面に設けられた第１の耐液性フィルムと、
前記第１の耐液性フィルムが設けられた前記紙基材の面に形成された凹形状の流路を上面から封止する第２の耐液性フィルムと、
を備え、
前記流路として、
一端に液体の試料が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に所定の容積を有するサンプリング流路が設けられ、第１の毛細管力及び第１のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された液体の試料を前記サンプリング流路に送るための第１の流路と、
一端に開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記サンプリング流路が設けられ、第２の毛細管力及び第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記サンプリング流路に送られた前記試料を下流に送るための第２の流路と、
が形成され、
送られた前記試料と液体の試薬とを混合するための混合用セルと、
前記混合用セルで前記試薬と混合された前記試料の特性を検出する検出用セルと、
が形成されている検査用シート。
【請求項２】
前記第２の流路では、
前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された前記試薬が、前記サンプリング流路に送られた前記試料に続いて前記混合用セルに送られる、
ことを特徴とする請求項１に記載の検査用シート。
【請求項３】
前記第２の流路では、
前記サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の検査用シート。
【請求項４】
前記第２の流路では、
前記サンプリング流路の下流に所定の容積を有する他のサンプリング流路が設けられ、前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧の少なくとも一方により、前記サンプリング流路に送られた前記試料に続いて、前記開口部に導入された前記試薬が、前記他のサンプリング流路に送られ、
前記流路として、
一端に他の試薬が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記他のサンプリング流路が設けられ、第３の毛細管力及び第３のポンプ圧の少なくとも一方により、前記他のサンプリング流路にある前記試料と前記試薬との混合液と、それに続く前記他の試薬を前記混合用セルに送るための第３の流路がさらに形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の検査用シート。
【請求項５】
前記第２、前記第３の流路では、
前記各サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２、前記第３の毛細管力及び前記第２、前記第３のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の検査用シート。
【請求項６】
前記流路として、
一端に前記試薬が導入される開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に所定の容積を有する他のサンプリング流路が設けられ、第４の毛細管力及び第４のポンプ圧の少なくとも一方により、前記開口部に導入された試薬を、前記他のサンプリング流路に送るための第４の流路と、
一端に開口部が設けられ、他端に大気開放部が設けられ、それらの間に前記他のサンプリング流路が設けられ、第５の毛細管力及び第５のポンプ圧の少なくとも一方により、前記他のサンプリング流路に送られた前記試薬を、前記混合用セルに送るための第５の流路と、
がさらに形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の検査用シート。
【請求項７】
前記第２、前記第５の流路では、
前記各サンプリング流路の両端に液体の流動を制限する制限部が設けられ、
前記第２、前記第５の毛細管力及び前記第２、前記第５のポンプ圧は、前記制限部を介して液体を流動させる大きさを有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の検査用シート。
【請求項８】
前記各流路には、
前記大気開放部と、前記サンプリング流路との間に、
駆動液が導入される駆動液導入部と、
前記駆動液導入部から前記大気開放部に向かって、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている吸引部と、
がさらに形成されており、
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記駆動液導入部に対応する位置に開口が設けられ、
前記駆動液導入部に駆動液が導入されると、前記開口を介して侵入した駆動液により、前記紙基材が膨張して、前記吸引部と前記サンプリング流路とを連通させたままで前記駆動液導入部を封止する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項９】
前記吸引部は、
前記駆動液導入部から前記大気開放部に向かって、前記流路の断面積を縮小させるか、前記流路の表面のぬれ性が高くなるように材質を変更することにより、毛細管力が次第に大きくなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の検査用シート。
【請求項１０】
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記各開口部に対応する位置に開口が設けられ、
前記各開口部に液体が導入されると、前記開口を介して侵入した液体により、前記紙基材が膨張して前記流路を圧迫することにより、前記ポンプ圧を発生させる、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１１】
前記紙基材は、吸水による膨張性を有し、
前記第２の耐液性フィルムでは、前記試料を導入する開口部に対応する位置に開口が設けられ、
前記開口部に試料が導入されると、前記開口を介して侵入した試料により、前記紙基材が膨張して、前記開口部を封止する、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１２】
前記第１の毛細管力及び前記第１のポンプ圧が、前記第２の毛細管力及び前記第２のポンプ圧よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１３】
前記検出用セルでは、
内部の液体の光学特性又は電気的特性が検出される、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１４】
前記制限部は、
前記サンプリング流路に比べ断面積が小さい流路であるか、吸水による前記紙基材の膨張により開く流路である、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１５】
前記紙基材には、
吸水性ポリマーが分散されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１６】
複数の前記流路が配列されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の検査用シート。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の検査用シートを保持するシート保持部と、
前記検査用シートの試薬導入用の開口部に、試薬を滴下する試薬供給部と、
前記検査用シートの検出用セル内の液体の特性を検出する検出部と、
を備える化学分析装置。
【請求項１８】
表面に第１の耐液性フィルムが設けられたシート状の紙基材を塑性変形部材上に載置した状態で、前記第１の耐液性フィルムが設けられた前記紙基材の面に対して加熱しながら型を押し付けることにより、凹形状の流路を形成する加熱形成工程を含む検査用シートの製造方法。
【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２１】
【図２２】
【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２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−４７６０４（Ｐ２０１２−４７６０４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０１２４（Ｐ２０１０−１９０１２４）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【Ｆターム（参考）】
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