血漿成分分析センサチップ及び試料液抽出方法
【課題】センサチップ上で検体と希釈液を均一に混合することのできる血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法を提供する。
【解決手段】血液診断用のセンサチップであって、血液診断用のセンサチップであって、少なくとも１つ以上の試料導入口と少なくとも１つ以上の試料抽出口を有する貯留部を有し、前記貯留部は多孔質体が充填された部分とそれ以外の空隙で構成され、試料抽出口の延長線上に中心点を持ち、回転運動で生じる遠心力の方向に多孔質体中に含浸された試料を抽出する機構を有することを特徴とする血漿成分分析センサチップ。
【解決手段】血液診断用のセンサチップであって、血液診断用のセンサチップであって、少なくとも１つ以上の試料導入口と少なくとも１つ以上の試料抽出口を有する貯留部を有し、前記貯留部は多孔質体が充填された部分とそれ以外の空隙で構成され、試料抽出口の延長線上に中心点を持ち、回転運動で生じる遠心力の方向に多孔質体中に含浸された試料を抽出する機構を有することを特徴とする血漿成分分析センサチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体試料成分測定に用いるセンサチップ上における混合液抽出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、臨床検査は検体を検査所に輸送し大型自動検査機器で分析の後、依頼主に結果を報告するという形態が主流となっている。この形態では結果を得るために数日から数週間を要しているため、速やかに検査結果を得ることは医療従事者にとって治療の効率化、患者にとって通院負担の軽減などが期待されるものである。これに対し、ＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｃａｒｅ ｔｅｓｔｉｎｇ）は医療現場において、その場で検査結果が得られる臨床検査法の総称であり、緊急を要する検査や日常的な健康管理を必要とされる現場で有用とされている。検査の迅速性、簡便性、正確性を確保するため、ＰＯＣＴ機器には以下の要件が求められる。
【０００３】
・ 小型であること（診察室における程度）
・ 操作が簡単であること（だれでも実施可能）
・ 測定が迅速であること（診察時間内に結果が得られる）
現在、酵素反応を用いた生化学検査分野では、多くのＰＯＣＴ機器が市販化され普及しつつある。例えば、糖尿病患者の日常的な血糖値モニタリングに用いられているグルコースセンサは手のひらに収まる大きさである。また、ドライケミストリーを利用した卓上サイズの血液分析装置、小型液体試薬ユニットを使用する卓上サイズの血液分析装置のような製品群を挙げることができる。卓上サイズの分析装置は、大きく分けて検査項目に必要な試薬を具備し検体と生化学反応を行う反応槽を有するセンサチップと、生化学反応で生じたシグナルを検出する測定機とで構成される。
【０００４】
一般的にセンサチップは樹脂、ガラス基板に複数の貯留部と、これらを連結する微細流路とプリント電極から構成され、さらに基板表面の疎水性、親水性を変化させて試料液の移送を調節する等の目的で表面処理が施されている。貯留部には酵素、基質、抗体、抗原、色素、緩衝液など各種試薬が装填される。
【０００５】
ＰＯＣＴでは検体として１から数１０μｌの血漿を使用する場合が多い。血液から血球を分離した後に血漿を無希釈で使用する他に、目的物質の分画処理、多項目化による検体不足、目的物質の濃度調整、夾雑物質の影響軽減等の目的で血漿を適当な緩衝液で希釈する場合がある。センサチップ上で血漿を希釈するためには、貯蔵部に貯蔵された緩衝液を正確に定量して血漿と混合攪拌する技術が必要である。例えば、高密度リポタンパク質（ＨＤＬ−Ｃ）を測定する際には、沈殿試薬の作用で検体中の非ＨＤＬ−Ｃを凝集沈殿させ上清中のＨＤＬ−Ｃを酵素反応に供して定量する。この凝集沈殿反応は反応溶液中のイオン濃度を均一かつ厳密に保持しないと不正確になってしまうため、特に血漿と希釈液の混合攪拌技術はＨＤＬ−Ｃ測定の成否に関わる重要な技術と考えられる。
【０００６】
特許文献１で示すドライケミストリー分析機器は、検体ごとに希釈率を設定し希釈試料液中の生化学物質濃度を定量するものである。
【０００７】
特許文献２で示す採血用具は希釈液が装填されていて、穿刺体を用いて血液を減圧室に吸引すると同時に希釈液が流入して希釈血液が速やかに調整できるものである。なお検体は血液に限らずあらゆる生体試料を使用することができる。
【０００８】
また、センサチップ上で試料を移送するための駆動力として、遠心力を利用する方式が広く用いられている。
【０００９】
特許文献３で示す生物情報分析ユニットでは、円盤状のセンサチップを回転させることで生じる遠心力と毛管力を液移送に使用し、２セット以上の流路とチャンバを有し、検体と希釈液に働く遠心力を変化させることで、試料液を混合槽に移送し遠心力と毛管力の平衡ずれによる液振動を利用して混合攪拌を行っている。
【特許文献１】特開平１１−２７１３１３号公報
【特許文献２】特開２００３−１３５４３５号公報
【特許文献３】特開２００５−３４５１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法においては、
（１）検体と希釈液の混合を測定機の機構で行っていた。
（２）検体と希釈液の混合機能を有する部位がセンサチップと一体化していなかった。
（３）センサチップを回転させて、遠心力の強弱と毛管力との平衡ずれによる液振動を利用して検体と希釈液の混合を行うが、微小空間内での液振動の振幅はごく小さく、またレイノルズ数も極めて小さくなるため、互いに層流を形成し限られた時間内で２液を完全に均一に混合できず、正確な濃度条件を必要とする検査には使用できなかったという課題があった。
【００１１】
本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたもので、センサチップ上で検体と希釈液を均一に混合することのできる血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出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】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明の血漿成分分析センサチップは血液診断用のセンサチップであって、少なくとも１つ以上の試料導入口と少なくとも１つ以上の試料抽出口を有する貯留部を有し、前記貯留部は少なくとも多孔質体が充填された部分を有し、前記試料抽出口の延長線上に中心点を持ち、回転運動で生じる遠心力の方向に前記多孔質体中に含浸された試料を抽出する機構を有する。
【００１３】
さらに本発明の試料液抽出方法は血漿成分分析センサチップを使用する生体試料検体と希釈用液体の混合液抽出方法であって、少なくとも
（１）試料導入口から少なくとも１種類以上の試料液を前記多孔質体に含浸させる工程
（２）前記多孔質体に含浸させた試料液を搾取する工程
を含む工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、試料貯留部に多孔質体を設けることにより、生体試料検体と希釈液を均一に混合するという効果を有する、血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法のセンサチップの構造について説明する。
【００１６】
図１において、本発明の血漿成分分析センサチップは希釈チャンバ１０を有し、前記希釈チャンバは吸水性高分子化合物を成分とする第一の多孔質体１１を配置し、その下端面に透水性化合物を成分とする第二の多孔質体１２を配置している。前記希釈チャンバの上部には試料導入口１３があり、下部には試料抽出口１４で構成されている。
【００１７】
第一の多孔質体１１として使用する吸水性高分子化合物は、例えば、ポリビニルアルコール系、ポリウレタン系、ポリスチレン系、シリコーン系、コラーゲン系、アルギン酸塩系化合物及び市販の多孔質体、紙、綿などを使用することができる。
【００１８】
第二の多孔質体１２として使用する透水性化合物は、例えば、セルロース系、カーボン系、チタン系、ガラス構造体、ナノ構造体、グラスウール、セラミック、羊毛などを使用することができる。
【００１９】
しかしながら、多孔質体に使用する材料は吸水性及び透水性を有する物質ならば使用可能であり、上述した物質に限定されるものではない。
【００２０】
また、本発明で使用する生体試料検体は、血液、血清、血漿、尿、精液、間質液、汗、リンパ液、骨髄液、組織液、唾液、胃液、関節液、胆汁、腹水、羊水、菌体液、細胞培養後の培地、組織細胞の破砕液、等を挙げることができる。
【００２１】
また、本発明で使用する希釈液は、水、生理食塩水、糖類希釈液、血清、血漿、ＰＢＳに代表される各種緩衝液、等を挙げることができる。
【００２２】
本発明の血漿成分分析センサチップを用いた二液混合の機構について説明する。本発明では血漿と希釈バッファーの混合を目的としているが、センサチップ上の微細流路条件では双方のレイノルズ数は極めて小さく（２０以下）、流路中で互いに層流を形成するため、異なる二液を微小空間中で混合することが困難である。したがって性質の異なる二液を微小空間内で混合させるためには、流路中に乱流を発生させる機構を設ければよい。本発明では２種類の多孔質体を用いている。第一の多孔質体は吸水性に優れた素材を用いて、二液を含浸保持するという機能を有する。第二の多孔質体は空隙率が比較的高い素材を用いることによって、第一の多孔質体に含浸された試料液が、多孔質体中を通過する際に生じる乱流によって試料液が混合されるという機能を有する。試料を第一の多孔質体へ吸収させる時の回転速度と第二の多孔質体を通過させる時の回転速度を異なるものとすることで、試料液を第一の多孔質体中に含浸保持することができる。
【００２３】
これまでに多孔質体中を通過する際の乱流発生モデリングについて数多くの報告がされている。このモデルでは多孔質の間隙率Ｅと多孔質体中の構造物の大きさＤを変数とした関数を構築し、ＥとＤの値を変化させることで多孔質内部の乱流発生程度を支配できることが示されている。Ｅを大きくしてＤを小さくすると乱流の発生は少なくなり、Ｅを小さくしてＤを大きくすることで多孔質体中により多くの乱流が発生することが予測される。
しかしながら、このようなモデルを用いて河川障壁や自動車の気道フィルターなど比較的大きな構造物を構成することはできたが、マイクロスケールの材料を用いて、血液分析微小センサチップの試料液混合システムを構成した前例はなかった。
【００２４】
本発明においてＤが１−１００μｍの範囲で規定される紙フィルター及びガラス繊維フィルターの使用を想定している。このときＥはフィルター繊維の密度、Ｄはフィルター繊維の太さに相当すると考えられる。
【００２５】
センサチップ全体の構成を下記に説明する。
【００２６】
例えば、センサチップは、3層構造になっており、ＰＥＴ基板、両面性シートで挟み込むような形態をとる。チャンバ、流路の形成は、前記両面性シートを切削することで、形成する。あるいは、２層構造であってもよく、基板の一方にチャンバーが形成されており、形成されない基板と張り合わせて、センサチップとすることもありうる。
【００２７】
本発明の形態では、乱流構成をとるために、多孔質体を設置する部分は、多孔質体の厚みと同等の深さで、回転中心から外周方向に向けてチャンバー幅が狭くなるように構成され、例えば扇型（向かい合う対辺の一方が他方よりも短い多角形）チャンバ、逆三角形型チャンバを切削することが重要である。
【００２８】
扇型チャンバの場合について説明する。上述するように、扇型の短周面側を回転中心と反対の方向に向けている。このような扇型チャンバを用いることによって、このとき扇型の回転中心に対して外側に第一の多孔質体、回転中心に対して内側に第二の多孔質体を配置し、第一の多孔質体と扇型チャンバの間に適当な間隙を設ける。
【００２９】
設置の方法としては、センサチップ組み立ての際に、前記対象となるチャンバーに置く、あるいは、基板等に張り合わせる等が考えられる。
【００３０】
（実施の形態２）
次に図２において、本発明の血漿成分分析センサチップを用いた二液の混合手順をフロー図を用いて説明する。まず第一液２１を試料導入口に点着させて、毛管力と吸水力によって試料液を希釈チャンバの多孔質体部に含浸させる工程２２と、同様に第二液２３を試料導入口に点着させて、毛管力と吸水力によって試料液を希釈チャンバの多孔質体部に含浸させる工程２４と、点２６を中心とした回転運動で生じる遠心力２７によって多孔質体部に含浸された試料液が抽出される工程２５を経て、第一液と第二液の混合試料液２８を調整することができる。この方式を用いると、試料導入口が一箇所で済むためチップ構成を単純化することができる。
【００３１】
抽出工程において遠心力以外に利用される液移送力として、毛管力、多孔質体材より発生する吸引力、重力、空気圧力、試薬混合によって発生する気体圧力等を挙げることができる。
【００３２】
（実施の形態３）
次に図３において、本発明の二箇所に試料導入口を設けた血漿成分分析センサチップを用いた二液の混合手順をフロー図を用いて説明する。第一液３１及び第二液３２を同時に試料導入口に点着させ、毛管力と吸水力によって試料液を希釈チャンバの多孔質体部に含浸させる工程３３と、点３５を中心とした回転運動で生じる遠心力３６によって多孔質体部に含浸された試料液が抽出される工程３４を経て、第一液と第二液の混合試料液３７を調整することができる。この方式を用いると、試料導入口を２箇所設けることにより同時に２種類の試料を点着することができ、測定シーケンスの簡略化、測定時間の短縮等の利便性が期待できる。
【００３３】
しかしながら、本発明の血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法は上述の実施の形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００３４】
（血漿成分分析センサチップの構成）
図５に本実施例の血漿成分分析センサチップの構成図を示した。
【００３５】
センサチップの端面に血液点着口４２と血漿分離チャンバ４３と多孔質体チャンバ４５が流路で連通している。また、リザーバ４４には非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬が封入されていて、上面部に圧力を加えると中身の試薬が多孔質体チャンバ４５に流入する。さらに多孔質体チャンバ４５は混合チャンバ４６と酵素反応チャンバ４７と連通している。酵素反応チャンバにはコレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、発色色素の乾燥試薬が担持されている。センサチップ４９は回転ステージ４８に固定され、原点４０を中心とした回転運動で円周方向に遠心力４１が生じる。
【００３６】
（血漿成分分析センサチップの作成）
センサチップはポリカーボネイド樹脂に各々のチャンバに最適な容量になるように切削加工した。それぞれ血漿分離チャンバは１０μｌ、リザーバ４４は１２μｌ、多孔質体チャンバ４５はそれぞれ第一の多孔質体が０．３５ｃｍ２、第二の多孔質体が０．１５ｃｍ２の合計０．５０ｃｍ２であり、混合チャンバ４６は１５μｌ、酵素チャンバは１０μｌとなっている。全ての流路は深さ１０μｍ、幅３０μｍに切削加工した。
【００３７】
第一の多孔質体にはＷｈａｔｍａｎ社のガラス繊維濾紙グレードＧＦ／Ｄを金型で裁断して使用した。ガラス繊維濾紙グレードＧＦ／Ｄは厚さ６７５μｍ、孔径２．７μｍである。第二の多孔質体にはＷｈａｔｍａｎ社のＦＵＳＩＯＮ５を金型で裁断して使用した。ＦＵＳＩＯＮ５は吸水量４０ｍｇ／ｃｍ２、厚さ３７０μｍ、孔径１１μｍである。
【００３８】
（使用方法）
次に、本実施例の血漿成分分析センサチップのＨＤＬ−Ｃ測定の使用例を示す。
【００３９】
図５のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に血液点着から酵素反応までの流れを説明する。Ａは血液点着の工程で、血液点着口４２に約１０μｌの血液を付着させる。毛細管現象で血漿分離チャンバ４３に血液が流入する。Ｂは血漿と非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬を多孔質体へ含浸させる工程あり、まず回転運動によって血球５２と血漿が遠心分離される。次に回転速度を低く保持するとサイフォンの原理で一定量の血漿が多孔質体チャンバ４５に含浸する。同時にリザーバ４４に圧力を加えて非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬を多孔質体チャンバ４５に含浸させる。Ｃは血漿と非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬の混合の工程であり、含浸後に再び回転速度を高くすると試料は多孔質体チャンバ４５を通過して血漿と非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬が完全に混合され、混合チャンバ４６に貯蔵される。Ｄは非ＨＤＬ−Ｃの沈殿処理から酵素反応によるＨＤＬ−Ｃ定量の工程であり、回転速度を低くして、混合液が混合チャンバ４６に滞留するように調整し５分間インキュベートする。再び回転速度を高くして生じた非ＨＤＬ−Ｃ沈殿物を遠心分離して、回転速度を低くすると、サイフォンの原理でＨＤＬ−Ｃのみが含まれる上清が酵素反応チャンバ４７に流入し、コレステロールエステラーゼとコレステロールオキシダーゼの反応で生じたホルマザン化合物の４５０ｎｍの吸光度を検出し定量を行う。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかる血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法は、血液診断用のセンサチップであって、少なくとも１つ以上の試料導入口と少なくとも１つ以上の試料抽出口を有する貯留部を有し、前記貯留部は多孔質体が充填された部分とそれ以外の空隙で構成され、試料抽出口の延長線上に中心点を持ち、回転運動で生じる遠心力の方向に多孔質体中に含浸された試料を抽出する機構を有する血漿成分分析センサチップを提供するという効果を有し、簡易型血液分析装置に用いる小型分析センサチップ上での混合液抽出方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における血漿成分分析センサチップの構成図
【図２】本発明の実施の形態１における血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法の動作説明のためのフロー図
【図３】本発明の実施の形態２における血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法の動作説明のためのフロー図
【図４】本発明の実施例における血漿成分分析センサチップの構成図
【図５】本発明の実施例における二液混合機構の使用方法の説明図
【符号の説明】
【００４２】
１０ 希釈チャンバ
１１ 第一の多孔質体
１２ 第二の多孔質体
１３ 試料導入口
１４ 試料抽出口
２１ 第一液
２２ 含浸工程
２３ 第二液
２４ 含浸工程
２５ 遠心分離工程
２６ 中心点
２７ 遠心力
２８ 混合試料
３１ 第一液
３２ 第二液
３３ 含浸工程
３４ 遠心分離工程
３５ 中心点
３６ 遠心力
３７ 混合試料
４０ 原点
４１ 遠心力
４２ 血液点着口
４３ 血漿分離チャンバ
４４ リザーバ
４５ 多孔質チャンバ
４６ 混合チャンバ
４７ 酵素反応チャンバ
４８ 回転ステージ
４９ センサチップ
５１ 血液
５２ 血球成分
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体試料成分測定に用いるセンサチップ上における混合液抽出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、臨床検査は検体を検査所に輸送し大型自動検査機器で分析の後、依頼主に結果を報告するという形態が主流となっている。この形態では結果を得るために数日から数週間を要しているため、速やかに検査結果を得ることは医療従事者にとって治療の効率化、患者にとって通院負担の軽減などが期待されるものである。これに対し、ＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｃａｒｅ ｔｅｓｔｉｎｇ）は医療現場において、その場で検査結果が得られる臨床検査法の総称であり、緊急を要する検査や日常的な健康管理を必要とされる現場で有用とされている。検査の迅速性、簡便性、正確性を確保するため、ＰＯＣＴ機器には以下の要件が求められる。
【０００３】
・ 小型であること（診察室における程度）
・ 操作が簡単であること（だれでも実施可能）
・ 測定が迅速であること（診察時間内に結果が得られる）
現在、酵素反応を用いた生化学検査分野では、多くのＰＯＣＴ機器が市販化され普及しつつある。例えば、糖尿病患者の日常的な血糖値モニタリングに用いられているグルコースセンサは手のひらに収まる大きさである。また、ドライケミストリーを利用した卓上サイズの血液分析装置、小型液体試薬ユニットを使用する卓上サイズの血液分析装置のような製品群を挙げることができる。卓上サイズの分析装置は、大きく分けて検査項目に必要な試薬を具備し検体と生化学反応を行う反応槽を有するセンサチップと、生化学反応で生じたシグナルを検出する測定機とで構成される。
【０００４】
一般的にセンサチップは樹脂、ガラス基板に複数の貯留部と、これらを連結する微細流路とプリント電極から構成され、さらに基板表面の疎水性、親水性を変化させて試料液の移送を調節する等の目的で表面処理が施されている。貯留部には酵素、基質、抗体、抗原、色素、緩衝液など各種試薬が装填される。
【０００５】
ＰＯＣＴでは検体として１から数１０μｌの血漿を使用する場合が多い。血液から血球を分離した後に血漿を無希釈で使用する他に、目的物質の分画処理、多項目化による検体不足、目的物質の濃度調整、夾雑物質の影響軽減等の目的で血漿を適当な緩衝液で希釈する場合がある。センサチップ上で血漿を希釈するためには、貯蔵部に貯蔵された緩衝液を正確に定量して血漿と混合攪拌する技術が必要である。例えば、高密度リポタンパク質（ＨＤＬ−Ｃ）を測定する際には、沈殿試薬の作用で検体中の非ＨＤＬ−Ｃを凝集沈殿させ上清中のＨＤＬ−Ｃを酵素反応に供して定量する。この凝集沈殿反応は反応溶液中のイオン濃度を均一かつ厳密に保持しないと不正確になってしまうため、特に血漿と希釈液の混合攪拌技術はＨＤＬ−Ｃ測定の成否に関わる重要な技術と考えられる。
【０００６】
特許文献１で示すドライケミストリー分析機器は、検体ごとに希釈率を設定し希釈試料液中の生化学物質濃度を定量するものである。
【０００７】
特許文献２で示す採血用具は希釈液が装填されていて、穿刺体を用いて血液を減圧室に吸引すると同時に希釈液が流入して希釈血液が速やかに調整できるものである。なお検体は血液に限らずあらゆる生体試料を使用することができる。
【０００８】
また、センサチップ上で試料を移送するための駆動力として、遠心力を利用する方式が広く用いられている。
【０００９】
特許文献３で示す生物情報分析ユニットでは、円盤状のセンサチップを回転させることで生じる遠心力と毛管力を液移送に使用し、２セット以上の流路とチャンバを有し、検体と希釈液に働く遠心力を変化させることで、試料液を混合槽に移送し遠心力と毛管力の平衡ずれによる液振動を利用して混合攪拌を行っている。
【特許文献１】特開平１１−２７１３１３号公報
【特許文献２】特開２００３−１３５４３５号公報
【特許文献３】特開２００５−３４５１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法においては、
（１）検体と希釈液の混合を測定機の機構で行っていた。
（２）検体と希釈液の混合機能を有する部位がセンサチップと一体化していなかった。
（３）センサチップを回転させて、遠心力の強弱と毛管力との平衡ずれによる液振動を利用して検体と希釈液の混合を行うが、微小空間内での液振動の振幅はごく小さく、またレイノルズ数も極めて小さくなるため、互いに層流を形成し限られた時間内で２液を完全に均一に混合できず、正確な濃度条件を必要とする検査には使用できなかったという課題があった。
【００１１】
本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたもので、センサチップ上で検体と希釈液を均一に混合することのできる血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出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】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明の血漿成分分析センサチップは血液診断用のセンサチップであって、少なくとも１つ以上の試料導入口と少なくとも１つ以上の試料抽出口を有する貯留部を有し、前記貯留部は少なくとも多孔質体が充填された部分を有し、前記試料抽出口の延長線上に中心点を持ち、回転運動で生じる遠心力の方向に前記多孔質体中に含浸された試料を抽出する機構を有する。
【００１３】
さらに本発明の試料液抽出方法は血漿成分分析センサチップを使用する生体試料検体と希釈用液体の混合液抽出方法であって、少なくとも
（１）試料導入口から少なくとも１種類以上の試料液を前記多孔質体に含浸させる工程
（２）前記多孔質体に含浸させた試料液を搾取する工程
を含む工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、試料貯留部に多孔質体を設けることにより、生体試料検体と希釈液を均一に混合するという効果を有する、血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法のセンサチップの構造について説明する。
【００１６】
図１において、本発明の血漿成分分析センサチップは希釈チャンバ１０を有し、前記希釈チャンバは吸水性高分子化合物を成分とする第一の多孔質体１１を配置し、その下端面に透水性化合物を成分とする第二の多孔質体１２を配置している。前記希釈チャンバの上部には試料導入口１３があり、下部には試料抽出口１４で構成されている。
【００１７】
第一の多孔質体１１として使用する吸水性高分子化合物は、例えば、ポリビニルアルコール系、ポリウレタン系、ポリスチレン系、シリコーン系、コラーゲン系、アルギン酸塩系化合物及び市販の多孔質体、紙、綿などを使用することができる。
【００１８】
第二の多孔質体１２として使用する透水性化合物は、例えば、セルロース系、カーボン系、チタン系、ガラス構造体、ナノ構造体、グラスウール、セラミック、羊毛などを使用することができる。
【００１９】
しかしながら、多孔質体に使用する材料は吸水性及び透水性を有する物質ならば使用可能であり、上述した物質に限定されるものではない。
【００２０】
また、本発明で使用する生体試料検体は、血液、血清、血漿、尿、精液、間質液、汗、リンパ液、骨髄液、組織液、唾液、胃液、関節液、胆汁、腹水、羊水、菌体液、細胞培養後の培地、組織細胞の破砕液、等を挙げることができる。
【００２１】
また、本発明で使用する希釈液は、水、生理食塩水、糖類希釈液、血清、血漿、ＰＢＳに代表される各種緩衝液、等を挙げることができる。
【００２２】
本発明の血漿成分分析センサチップを用いた二液混合の機構について説明する。本発明では血漿と希釈バッファーの混合を目的としているが、センサチップ上の微細流路条件では双方のレイノルズ数は極めて小さく（２０以下）、流路中で互いに層流を形成するため、異なる二液を微小空間中で混合することが困難である。したがって性質の異なる二液を微小空間内で混合させるためには、流路中に乱流を発生させる機構を設ければよい。本発明では２種類の多孔質体を用いている。第一の多孔質体は吸水性に優れた素材を用いて、二液を含浸保持するという機能を有する。第二の多孔質体は空隙率が比較的高い素材を用いることによって、第一の多孔質体に含浸された試料液が、多孔質体中を通過する際に生じる乱流によって試料液が混合されるという機能を有する。試料を第一の多孔質体へ吸収させる時の回転速度と第二の多孔質体を通過させる時の回転速度を異なるものとすることで、試料液を第一の多孔質体中に含浸保持することができる。
【００２３】
これまでに多孔質体中を通過する際の乱流発生モデリングについて数多くの報告がされている。このモデルでは多孔質の間隙率Ｅと多孔質体中の構造物の大きさＤを変数とした関数を構築し、ＥとＤの値を変化させることで多孔質内部の乱流発生程度を支配できることが示されている。Ｅを大きくしてＤを小さくすると乱流の発生は少なくなり、Ｅを小さくしてＤを大きくすることで多孔質体中により多くの乱流が発生することが予測される。
しかしながら、このようなモデルを用いて河川障壁や自動車の気道フィルターなど比較的大きな構造物を構成することはできたが、マイクロスケールの材料を用いて、血液分析微小センサチップの試料液混合システムを構成した前例はなかった。
【００２４】
本発明においてＤが１−１００μｍの範囲で規定される紙フィルター及びガラス繊維フィルターの使用を想定している。このときＥはフィルター繊維の密度、Ｄはフィルター繊維の太さに相当すると考えられる。
【００２５】
センサチップ全体の構成を下記に説明する。
【００２６】
例えば、センサチップは、3層構造になっており、ＰＥＴ基板、両面性シートで挟み込むような形態をとる。チャンバ、流路の形成は、前記両面性シートを切削することで、形成する。あるいは、２層構造であってもよく、基板の一方にチャンバーが形成されており、形成されない基板と張り合わせて、センサチップとすることもありうる。
【００２７】
本発明の形態では、乱流構成をとるために、多孔質体を設置する部分は、多孔質体の厚みと同等の深さで、回転中心から外周方向に向けてチャンバー幅が狭くなるように構成され、例えば扇型（向かい合う対辺の一方が他方よりも短い多角形）チャンバ、逆三角形型チャンバを切削することが重要である。
【００２８】
扇型チャンバの場合について説明する。上述するように、扇型の短周面側を回転中心と反対の方向に向けている。このような扇型チャンバを用いることによって、このとき扇型の回転中心に対して外側に第一の多孔質体、回転中心に対して内側に第二の多孔質体を配置し、第一の多孔質体と扇型チャンバの間に適当な間隙を設ける。
【００２９】
設置の方法としては、センサチップ組み立ての際に、前記対象となるチャンバーに置く、あるいは、基板等に張り合わせる等が考えられる。
【００３０】
（実施の形態２）
次に図２において、本発明の血漿成分分析センサチップを用いた二液の混合手順をフロー図を用いて説明する。まず第一液２１を試料導入口に点着させて、毛管力と吸水力によって試料液を希釈チャンバの多孔質体部に含浸させる工程２２と、同様に第二液２３を試料導入口に点着させて、毛管力と吸水力によって試料液を希釈チャンバの多孔質体部に含浸させる工程２４と、点２６を中心とした回転運動で生じる遠心力２７によって多孔質体部に含浸された試料液が抽出される工程２５を経て、第一液と第二液の混合試料液２８を調整することができる。この方式を用いると、試料導入口が一箇所で済むためチップ構成を単純化することができる。
【００３１】
抽出工程において遠心力以外に利用される液移送力として、毛管力、多孔質体材より発生する吸引力、重力、空気圧力、試薬混合によって発生する気体圧力等を挙げることができる。
【００３２】
（実施の形態３）
次に図３において、本発明の二箇所に試料導入口を設けた血漿成分分析センサチップを用いた二液の混合手順をフロー図を用いて説明する。第一液３１及び第二液３２を同時に試料導入口に点着させ、毛管力と吸水力によって試料液を希釈チャンバの多孔質体部に含浸させる工程３３と、点３５を中心とした回転運動で生じる遠心力３６によって多孔質体部に含浸された試料液が抽出される工程３４を経て、第一液と第二液の混合試料液３７を調整することができる。この方式を用いると、試料導入口を２箇所設けることにより同時に２種類の試料を点着することができ、測定シーケンスの簡略化、測定時間の短縮等の利便性が期待できる。
【００３３】
しかしながら、本発明の血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法は上述の実施の形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００３４】
（血漿成分分析センサチップの構成）
図５に本実施例の血漿成分分析センサチップの構成図を示した。
【００３５】
センサチップの端面に血液点着口４２と血漿分離チャンバ４３と多孔質体チャンバ４５が流路で連通している。また、リザーバ４４には非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬が封入されていて、上面部に圧力を加えると中身の試薬が多孔質体チャンバ４５に流入する。さらに多孔質体チャンバ４５は混合チャンバ４６と酵素反応チャンバ４７と連通している。酵素反応チャンバにはコレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、発色色素の乾燥試薬が担持されている。センサチップ４９は回転ステージ４８に固定され、原点４０を中心とした回転運動で円周方向に遠心力４１が生じる。
【００３６】
（血漿成分分析センサチップの作成）
センサチップはポリカーボネイド樹脂に各々のチャンバに最適な容量になるように切削加工した。それぞれ血漿分離チャンバは１０μｌ、リザーバ４４は１２μｌ、多孔質体チャンバ４５はそれぞれ第一の多孔質体が０．３５ｃｍ２、第二の多孔質体が０．１５ｃｍ２の合計０．５０ｃｍ２であり、混合チャンバ４６は１５μｌ、酵素チャンバは１０μｌとなっている。全ての流路は深さ１０μｍ、幅３０μｍに切削加工した。
【００３７】
第一の多孔質体にはＷｈａｔｍａｎ社のガラス繊維濾紙グレードＧＦ／Ｄを金型で裁断して使用した。ガラス繊維濾紙グレードＧＦ／Ｄは厚さ６７５μｍ、孔径２．７μｍである。第二の多孔質体にはＷｈａｔｍａｎ社のＦＵＳＩＯＮ５を金型で裁断して使用した。ＦＵＳＩＯＮ５は吸水量４０ｍｇ／ｃｍ２、厚さ３７０μｍ、孔径１１μｍである。
【００３８】
（使用方法）
次に、本実施例の血漿成分分析センサチップのＨＤＬ−Ｃ測定の使用例を示す。
【００３９】
図５のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に血液点着から酵素反応までの流れを説明する。Ａは血液点着の工程で、血液点着口４２に約１０μｌの血液を付着させる。毛細管現象で血漿分離チャンバ４３に血液が流入する。Ｂは血漿と非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬を多孔質体へ含浸させる工程あり、まず回転運動によって血球５２と血漿が遠心分離される。次に回転速度を低く保持するとサイフォンの原理で一定量の血漿が多孔質体チャンバ４５に含浸する。同時にリザーバ４４に圧力を加えて非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬を多孔質体チャンバ４５に含浸させる。Ｃは血漿と非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬の混合の工程であり、含浸後に再び回転速度を高くすると試料は多孔質体チャンバ４５を通過して血漿と非ＨＤＬ−Ｃ沈殿試薬が完全に混合され、混合チャンバ４６に貯蔵される。Ｄは非ＨＤＬ−Ｃの沈殿処理から酵素反応によるＨＤＬ−Ｃ定量の工程であり、回転速度を低くして、混合液が混合チャンバ４６に滞留するように調整し５分間インキュベートする。再び回転速度を高くして生じた非ＨＤＬ−Ｃ沈殿物を遠心分離して、回転速度を低くすると、サイフォンの原理でＨＤＬ−Ｃのみが含まれる上清が酵素反応チャンバ４７に流入し、コレステロールエステラーゼとコレステロールオキシダーゼの反応で生じたホルマザン化合物の４５０ｎｍの吸光度を検出し定量を行う。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかる血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法は、血液診断用のセンサチップであって、少なくとも１つ以上の試料導入口と少なくとも１つ以上の試料抽出口を有する貯留部を有し、前記貯留部は多孔質体が充填された部分とそれ以外の空隙で構成され、試料抽出口の延長線上に中心点を持ち、回転運動で生じる遠心力の方向に多孔質体中に含浸された試料を抽出する機構を有する血漿成分分析センサチップを提供するという効果を有し、簡易型血液分析装置に用いる小型分析センサチップ上での混合液抽出方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における血漿成分分析センサチップの構成図
【図２】本発明の実施の形態１における血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法の動作説明のためのフロー図
【図３】本発明の実施の形態２における血漿成分分析センサチップ及び混合液抽出方法の動作説明のためのフロー図
【図４】本発明の実施例における血漿成分分析センサチップの構成図
【図５】本発明の実施例における二液混合機構の使用方法の説明図
【符号の説明】
【００４２】
１０ 希釈チャンバ
１１ 第一の多孔質体
１２ 第二の多孔質体
１３ 試料導入口
１４ 試料抽出口
２１ 第一液
２２ 含浸工程
２３ 第二液
２４ 含浸工程
２５ 遠心分離工程
２６ 中心点
２７ 遠心力
２８ 混合試料
３１ 第一液
３２ 第二液
３３ 含浸工程
３４ 遠心分離工程
３５ 中心点
３６ 遠心力
３７ 混合試料
４０ 原点
４１ 遠心力
４２ 血液点着口
４３ 血漿分離チャンバ
４４ リザーバ
４５ 多孔質チャンバ
４６ 混合チャンバ
４７ 酵素反応チャンバ
４８ 回転ステージ
４９ センサチップ
５１ 血液
５２ 血球成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液診断用のセンサチップであって、少なくとも１つ以上の試料導入口と少なくとも１つ以上の試料抽出口を有する貯留部を有し、前記貯留部は少なくとも多孔質体が充填された部分を有し、前記試料抽出口の延長線上に中心点を持ち、回転運動で生じる遠心力の方向に前記多孔質体中に含浸された試料を抽出する機構を有する血漿成分分析センサチップ。
【請求項２】
前記多孔質体が１種類以上の吸水性化合物で構成されることを特徴とする請求項１記載の血漿成分分析センサチップ。
【請求項３】
前記多孔質体が１種類以上の透水性化合物で構成されることを特徴とする請求項１記載の血漿成分分析センサチップ
【請求項４】
前記多孔質体が請求項２及び請求項３記載の原料を混合して使用することを特徴とする請求項１記載の血漿成分分析センサチップ。
【請求項５】
前記多孔質体が貯留部の一端に請求項２記載の原料を、他端に請求項３記載の原料を積層して構成されることを特徴とする請求項１記載の血漿成分分析センサチップ。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載の血漿成分分析センサチップを使用する生体試料検体と希釈用液体の混合液抽出方法であって、少なくとも
（１）試料導入口から少なくとも１種類以上の試料液を前記多孔質体に含浸させる工程
（２）前記多孔質体に含浸させた試料液を搾取する工程
を含む工程を有することを特徴とする試料液抽出方法。
【請求項７】
前記搾取する工程に少なくとも遠心力、重力、空気圧、慣性力のいずれか一つの力を用いることを特徴とする請求項６記載の試料液抽出方法。
【請求項１】
血液診断用のセンサチップであって、少なくとも１つ以上の試料導入口と少なくとも１つ以上の試料抽出口を有する貯留部を有し、前記貯留部は少なくとも多孔質体が充填された部分を有し、前記試料抽出口の延長線上に中心点を持ち、回転運動で生じる遠心力の方向に前記多孔質体中に含浸された試料を抽出する機構を有する血漿成分分析センサチップ。
【請求項２】
前記多孔質体が１種類以上の吸水性化合物で構成されることを特徴とする請求項１記載の血漿成分分析センサチップ。
【請求項３】
前記多孔質体が１種類以上の透水性化合物で構成されることを特徴とする請求項１記載の血漿成分分析センサチップ
【請求項４】
前記多孔質体が請求項２及び請求項３記載の原料を混合して使用することを特徴とする請求項１記載の血漿成分分析センサチップ。
【請求項５】
前記多孔質体が貯留部の一端に請求項２記載の原料を、他端に請求項３記載の原料を積層して構成されることを特徴とする請求項１記載の血漿成分分析センサチップ。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載の血漿成分分析センサチップを使用する生体試料検体と希釈用液体の混合液抽出方法であって、少なくとも
（１）試料導入口から少なくとも１種類以上の試料液を前記多孔質体に含浸させる工程
（２）前記多孔質体に含浸させた試料液を搾取する工程
を含む工程を有することを特徴とする試料液抽出方法。
【請求項７】
前記搾取する工程に少なくとも遠心力、重力、空気圧、慣性力のいずれか一つの力を用いることを特徴とする請求項６記載の試料液抽出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２７６３２０（Ｐ２００９−２７６３２０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３０４２６（Ｐ２００８−１３０４２６）
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【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１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【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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