遠心分離デバイス及び遠心分離方法
【課題】試料液中の比重の異なる成分を完全に分離して、分析に必要な試料液の定量採取を行うことのできる遠心分離デバイスを提供する。
【解決手段】試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第１の流路の折り返しの曲管部までの長さ（ｈ１）と、試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第２の流路の折り返しの曲管部をまでの長さ（ｈ２）の関係が、ｈ１＜ｈ２を満たす構成を用いて、遠心分離手段によって段階的に円盤の回転数を減少させることで、試料液を比重の異なる成分に完全分離してして、分析に必要な成分を定量採取することができる。
【解決手段】試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第１の流路の折り返しの曲管部までの長さ（ｈ１）と、試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第２の流路の折り返しの曲管部をまでの長さ（ｈ２）の関係が、ｈ１＜ｈ２を満たす構成を用いて、遠心分離手段によって段階的に円盤の回転数を減少させることで、試料液を比重の異なる成分に完全分離してして、分析に必要な成分を定量採取することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比重の異なる成分を含む試料液を分離して定量採取し分析する為の回転分析装置の遠心分離デバイス及び遠心分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物学的流体を光学的に分析する方法として液体流路を形成したマイクロデバイスを用いて分析する方法が知られている。マイクロデバイスは回転分析装置を使って流体を制御することが可能であり、遠心力を利用して試料の計量、細胞質材料の分離、分離された流体の移送分配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】
遠心力を利用して試料を計量する方法としては、図１１に示すように中心から周縁に向けて分析前に希釈すべき液体を収容する中央収容部１１１と、計量室１１２及び溢流室１１３と、混合室１１４と、測定セル１１５とを備え、計量室１１２が溢流室１１３とほぼ平行に配置され、且つ供給口１１６及び溢流口１１７以外に供給口１１６と対向する計量室壁面に設けられる開口１１８を有し、この開口が常時開放されると共に、供給口１１６及び溢流口１１７より遥かに小さい断面を有することを特徴とする回転分析デバイスがあり、このような構成にすることで計量室１１２の充填が高速で実施され、且つその溢流が即刻除去される。液体は計量室１１２が液体で満たされ始めるとすぐにこの室から流出し始める。そのため、流入口断面積対流出口断面積の比の関数たる供給時間対流出口からの流出時間の比を好きなだけ小さくすることができることから、測定に正確さが与えられる（特許文献１）。
【０００４】
また、図１２に示すように大型流体室１２１と、大型流体室１２１に連結されると共に大型流体室１２１に対して半径方向外方に配置された計量室１２２と、計量室１２２に連結された溢流室１２３と、計量室１２２に対して半径方向外方に配置された受容室１２４と、計量室１２２から受容室１２４に液体を供給するための毛細管連結手段１２５とを有する回転分析デバイスがあり、毛細管連結手段１２５は毛細管構造を有するサイフォン１２６を含み、サイフォン１２６の肘状屈曲部分が、回転分析デバイスの中心から、計量室１２２の半径方向再内方点と実質的に同じ距離になるように位置付けられることで、回転分析デバイスの回転中は毛細管力が遠心力に比べて小さいため、液体／空気の界面は回転分析デバイスの軸線と同じ軸線を有し、且つ回転分析デバイスの中心から計量室１２２の半径方向再内方点までの距離に等しい長さの半径を持つ回転円筒体の形状と合致して計量室１２２は充填され、過剰な液は溢流室１２３に流れ込む。回転分析デバイスを止めると、計量室１２２内に充填された液が、毛細管力で毛細管連結手段１２５に流入し、再度回転させることでサイフォン１２６が始動し、計量室１２２内に存在する液は受容室１２４に排出される（特許文献２）。
【０００５】
さらに、図１３に示すように内周から外周方向に向かって、外周側が扇状に形成された貯留部１３１、血球収容部１３２を備え、血球収容部１３２と貯留部１３１を接続する部分１３３は、凸形状になっており、遠心分離によって流入した血球成分が貯留部１３１に逆流しないようになっている。さらに、貯留部１３１の側面には、サイフォン形状の出力流路１３４が連結され、出力流路１３４から先は、次の操作領域へ、操作後の試料液を供給できる構成である。供給流路１３５を介して、原血液を貯留部１３１に供給し、供給された血液は遠心力によって比重の重い血球成分が血球収容部１３２に収容される。おおよそ分離完了の状態で、回転数を下げることにより、貯留部１３１に連結された出力流路１３５内の溶液にかかる毛細管力と遠心力のバランスが逆転し、遠心分離によって貯留部１３１に残留した血漿・血清成分が出力流路１３５を介して次の操作領域へと排出される。（特許文献３）
【特許文献１】特開昭６１−１６７４６９号公報
【特許文献２】特表平５−５０８７０９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】
【０００６】
しかしながら、前記図１１や図１２に示した従来技術の構成では、回転分析デバイスが回転中は、遠心力が液体と計量室壁面との間に働く表面張力より大きいため、溢流口の開口位置で液面が釣り合って所定の量を計量できているが、次工程に移るために回転を減速あるいは停止させた場合に、液体は遠心力から開放されると同時に液体と溢流口壁面の界面で表面張力が働き出し、その表面張力によって液体は溢流口の壁面を伝って溢流室に流出してしまい、精密な計量ができていなかった。また、液体の物性値の違いによって流出する量がばらつくため、分析する液体ごとに計量室の大きさを変える必要があった。
【０００７】
さらに、図１３の様な従来技術の構成では、比重の違いによる遠心分離は可能であるが、血液の導入される貯留部に直接毛細管が連結される構造をとっているため、分離前の毛細管内に入ってしまった血球がそのまま毛細管内に残留し採取したい血清・血漿の中に血球が混入する可能性があった。
【０００８】
分析を目的とした操作領域を含む各種構成において、検体の選択的な分離と必要量の定量は欠くことのできない要素である。検体の定量法は種々考案されているが、血液分析の場合、検体として使用される血液は、その内容成分が大きく血球と血漿または血清成分に分けられる。このうち測定対象となるのは血漿または血清成分が使用されることがほとんどである。したがって、検体を選択的に定量する場合、血球分離工程、血漿または血清の定量工程の２種の工程を踏む必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の遠心分離デバイスは、分析すべき試料液を回転して発生する遠心力と毛細管力により遠心分離するための遠心分離デバイスにおいて、
試料液を注入及び収容するための試料液貯留部と、前記試料液貯留部と流路で連結され当該試料液貯留部に対して半径方向外側に位置し前記試料液を試料液の比重の差を用いて遠心分離される第１の試料液と第２の試料液とに計量し分離して貯留する試料液分離貯留部と、前記試料液分離貯留部の半径方向外側両端部に連結する第１の流路と第２の流路を介して前記第１と第２の試料液をそれぞれ貯留する第１と第２の定量貯留部と、を備え、
前記試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第１の流路の折り返しの曲管部までの半径方向の長さ（ｈ１）が、前記試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第２の流路の折り返しの曲管部までの半径方向の長さ（ｈ２）より短いことを特徴としたものである。
【００１０】
また、本発明の遠心分離方法は、試料貯留部からの分析すべき試料液を回転して発生する遠心力と毛細管力により遠心分離する分析試料液の遠心分離方法において、第１の回転数にて前記試料液貯留部の試料液を比重の差により分離して貯留し、次に第２の速度に減速して前記試料液分離貯留部から比重の軽い第1の試料液が前記定量貯留部に計量して移送され、次に前記第２の回転速度より遅い第３の回転速度に減速して比重の重い第２の試料液が前記定量貯留部に計量して移送され、段階的に回転速度を減速し遠心分離することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の遠心分離デバイス及び遠心分離方法によれば、回転分析手段によって試料液の比重の異なる成分を完全に分離して分析に必要な試料液の定量採取を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の遠心分離デバイスの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施例における遠心分離デバイスの構成を示す模式図である。図２は、第１の実施例における遠心分離デバイスのためのマイクロチャネル１３が形成されたパネル１２を示す図である。図３は、マイクロチャネル１３である試料液分離貯留部２２の詳細図である。図４はマイクロチャネル１３を形成したパネル１２の構成図である。
【００１４】
パネル１２に形成されるマイクロチャネル１３は、図４に示すような凹凸のあるマイクロチャネル１３のパターンを中基板４２に射出形成により製作しており、分析する試料液を試料液貯留部２１に注入し、複数枚のパネル２２を配置できる回転分析装置１１に設置することで、遠心力と毛細管力を利用して試料液を遠心分離し定量採取することが可能となっている。
【００１５】
図４に示すように、本実施例のパネル１３は、上基板４１、マイクロチャネル１３を抽出形成した中基板４２、そして下基板４３で構成されており、それぞれの基板は接着剤により圧着されている。それぞれの基板の厚みは本実施例１においては１〜３ｍｍで形成しているが、特に制限はない。それぞれの基板の形状についても、本実施例１では角丸四角形の形状を用いているが、目的に応じた形状、例えば、扇形、台形、円形等、その他の形状が可能である。それぞれの基板の材質としては、容易成形性、容易分析性、量産性、低コストの観点から、透明体のポリカ系樹脂を用いた。
【００１６】
マイクロチャネル１３は、試料液の貯留部と、貯留部と貯留部の間の試料液を移送するための流路で構成されている。マイクロチャネル１３の壁面は粘性抵抗を減らし、流体移動を促すために親水処理を行っている。ここで、親水処理とは主に試料と壁面の接触角が９０度未満にある状態をいい、接触角が９０度以上の場合は撥水処理されているものとする。一般的に接触角が低く、毛細管の断面積が小さくなればなるほど毛細管力が強くなる。本実施例１では、親水処理に界面活性剤を用いてマイクロチャネル１３の壁面の表面処理を行い、接触角が７０度程度になるように制御した。その他の表面処理方法としてはプラズマ、コロナ、オゾン、フッ素等の活性ガスを用いた表面処理方法や親水性のある微粒子埋め込みによる表面処理が挙げられる。
【００１７】
次に本実施例１におけるマイクロチャネル１３の具体的な構成について説明する。図２に示すように、マイクロチャネル１３の構成は、試料液を注入／貯留するための試料貯留部２１と、試料液の比重の違いを利用して遠心分離を行うための試料液分離貯留部２２と、分離された比重の軽い試料を貯留するための第１の定量貯留部２３と、比重の重い試料を貯留するための第２の定量貯留部２４で構成されている。
【００１８】
さらに、図３に示すように、試料液分離貯留部２２の半径方向外側の壁面には、壁面の略中心から回転分析装置の回転中心に向かって形成される分離壁３２を形成している。この分離壁３２は、比重の違いによって分離される試料液を第１の分離貯留部２２ａと第２の分離貯留部２２ｂに分離し貯留するための分離壁３２である。即ち、比重の重い試料液と比重の軽い試料液を、分離壁３２により第１の分離貯留部２２ａと第２の分離貯留部２２ｂに概略的に分離して試料液分離貯留部２２に貯留するものである。
【００１９】
さらに、この分離壁の先端部には逆流を防止するための逆流防止弁３１を設けている。この逆流防止弁３１の形状は、図３（ａ）に示すように分離壁３２の半径方向内側先端部に回転方向とは逆の方向に伸びる突起部をもつような形状であればよい。通常、回転数が一定で加速度が加わっていない状態では、試料液が試料液分離貯留部２２にすべて移動した状態（図３（ａ））では、液面は回転中心からほぼ等しい距離で定位する。しかしながら、回転数を減速させる際に回転方向とは逆に加速度が加わるため、試料液には加速度とは逆、つまり回転方向に慣性力が発生し、試料液には遠心力と慣性力のベクトルの合成方向の力が加わる（図３（ｂ））。その影響によって、第２の分離貯留部２２ｂに遠心分離された比重の重い試料液が分離壁３２を超えて第１の分離貯留部２２ａに混入しようとする。このとき、図３に示すような逆流防止弁３２を設けることによって、比重の重い試料液が分離壁３２を超えて第１の分離貯留部３２に混入することを抑制することが可能となる。
【００２０】
特に血液を血漿・血清と血球に分離する場合は、比重の重い試料液が貯留される第２の分離貯留部２２ｂの容量は、最初に注入する試料液の５０％〜６０％の容量としている。これは、一般的に人間の血液に含まれる比重の重い血球３４の割合は３０％〜５０％であり、血球３４を貯留するための第２の分離貯留部２２ｂの容量が５０％以上の容量を保持していれば比重の重い試料液が、比重の軽い試料液が貯留される第１の分離貯留部２２ａ側には溢れないためである。逆に、第２の分離貯留部２２ｂの容量を多くしすぎると、検体となる血清・血漿３３の必要量の定量採取を行うために、最初に注入すべき血液６１の量を増加する必要性が出てきたり、場合によっては検査に必要な血清・血漿３３の必要量の定量採取ができない可能性があったりするため、第２の分離貯留部２２ｂの容量は注入する試料液の６０％以下が望ましい。
【００２１】
それぞれの貯留部の深さは２ｍｍであり、１５μｌ以上の容量を確保している。さらに、それぞれの貯留部には、試料の輸送を促すために上基板４１に空気孔２５を設けている。この空気孔２５は試料がパネル１２の外部に飛散しないように空気穴内壁が撥水処理されており、空気孔直径も１ｍｍ以下で形成されている。
【００２２】
それぞれの貯留部と貯留部の間は流路で連結されている。具体的には、試料液貯留部２１の半径方向外側の壁面から試料液分離貯留部２２の半径方向内側の壁面を連結する第１の流路２６と、第１の分離貯留部２２ａの半径方向外側と、第１の定量貯留部２３の回転方向に位置する側壁面を連結する第２の流路２７と、第２の分離貯留部２２ｂの半径方向外側と、第２の定量貯留部２４の回転方向とは反対に位置する側壁面を連結する第３の流路２８である。
【００２３】
特に、第２の流路２７及び第３の流路２８については、回転分析装置１１の回転中心方向に折り返しのための曲管部２９を備えたサイフォン形状である。第２の流路２７と第３の流路２８について、試料液が試料液分離貯留部２２に入ったと仮定したときの液面から折り返しの曲管部２９までの距離をそれぞれＨ１、Ｈ２としたときにＨ１＞Ｈ２を満たすように形成する。このような構成を用いることによって、回転分析装置１１の回転数を制御することで第１の定量貯留部２３及び第２の定量貯留部２４に分離後の試料液を選択的に移送することができる。本実施例１では、流路の幅を０．６〜１ｍｍ、深さを０．２ｍｍで形成した。
【００２４】
次に、本実施例１における試料移送のプロセスを血液の遠心分離及び定量採取を例にとって説明する。血液６１は、主に血清・血漿３３と、血球３４に分類でき、血球は血清・血漿３３にくらべて比重が重い。
【００２５】
図５に本実施例１のプロセスフローを示す。図６に血液６１の血清・血漿３３及び血球３４の遠心分離と定量採取の流れの模式図を示す。まず、試料液貯留部２１に試料液である必要量の血液６１を注入する（図６（ａ））。次に、パネル１２を回転分析装置１１に設置し、回転数Ａで回転させ遠心分離を行う（図６（ｂ））。この回転数Ａは、第２の流路２７、第３の流路２８について、それぞれの試料液分離貯留部２２の連結部からそれぞれの折り返し曲管部２９の間の中途に試料が存在すると仮定した場合の試料液にかかる毛細管力６３より遠心力６２のほうが十分大きくなる回転数である。このときの回転方向は、必ず第２の流路２７の方向、即ち、図１では反時計方向である。この回転方向は重要であり、遠心分離時に比重の重い血球３４が第１の分離貯留部２２ａ側に混入することを防いでいる。試料液の血液６１は、回転数Ａで遠心分離することにより、試料液貯留部２２から第１の流路２６を伝って第２の分離貯留部２２ｂ側に比重の重い血球６１から移動していき一時貯留される。当然ながら、このとき試料液分離貯留部２２に移動する試料液の中には比重の軽い血清・血漿３３も混入している。即ち、回転数Ａの場合、遠心力６２＞毛細菅力６３の関係となり、試料液が流路２６を介して試料液分離貯留部２２に移動していく。
【００２６】
試料液分離貯留部２２に移動した血液６１は遠心力６２により比重の重い血球３４が外周側に移動し、比重の軽い血清・血漿３３は内周側に追いやられる。さらに、遠心分離を行うと、試料液分離貯留部２２に形成した分離壁３２を超えて第１の分離貯留部側に比重の軽い血清・血漿３３が移動してくる。このとき、試料液貯留部２１から試料液分離貯留部２２に移動している血液６１の中には、比重の重い血球３４が含まれているが、血液６１は回転方向の制御により必ず最初に第２の分離貯留部側に入るため、第１の分離貯留部２２ａ側に比重の重い血球３４には入らないようになっている。
【００２７】
第１の分離貯留部２２ａと第２の分離貯留部２２ｂに試料液の血液８１が十分に分離したら、回転数Ａから回転数Ｂに減速させる（図６（ｃ））。この回転数Ｂは、第２の流路２７の内部の血清・血漿３３にかかる毛細管力６３と遠心力６２のつり合いが逆転する回転数である。このとき、遠心分離により分離された比重の軽い血清・血漿３３が、第１の分離貯留部２２ａから第２の流路２７を伝って第１の定量貯留部２３に移動し始める。第１の定量貯留部２３に移動する血清・血漿３３は、試料液分離貯留部２２にすべて入った時点で定量されており、第２の分離貯留部２２ｂの容量によって決定される。例えば、第２の分離貯留部２２ｂの容量を注入する血液の略５０％の容量にした場合、残りの略５０％が比重の軽い血清・血漿３３の量になるといった具合である。比重の軽い血清・血漿３３を第１の定量貯留部２４に定量した後、回転数Ｂから回転数Ｃに減速させる（図６（ｄ））。この回転数Ｃは、第２の流路２８の内部の血球３４にかかる毛細管力６３と遠心力６２のつり合いが逆転する回転数である。このとき、第２の分離貯留部２２ｂに残留した比重の重い血球３４が、第２の定量貯留部２４に移動する。分離された血液６１がすべて、第１の定量貯留部２３と第２の定量貯留部２４に移動する（図６（ｅ））ことで、検体となる比重の軽い血清・血漿３３の定量採取が可能となり、これ以降に回転を伴うプロセスが生じたとしても、第１の定量貯留部２３に比重の重い血球３４が混入することはない。
【実施例２】
【００２８】
図７は、本発明の第２の実施例における遠心分離デバイスの構成を示す模式図である。図８は第２の実施例における遠心分離デバイスのためのマイクロチャネル７２が形成されたパネル７１を示す図である。図９は、マイクロチャネル７２の試料液分離貯留部８１の詳細図である。
【００２９】
実施例1の構成と異なるところは図９に示すように、試料液分離貯留部８１の半径方向の外側の壁面をステップ状に形成して分離し、分離壁８２によって形成される比重の重い試料液を貯留するための第２の分離貯留部８１ａと、残りの領域で構成される比重の軽い試料液を貯留するための分離貯留部８１ｂを形成していることである。さらに第１の分離貯留部８１ａの半径方向外側の壁面について、第１の流路２７の連結部から逆流防止弁８３に向かって回転中心からの距離が近くなるように形成されていることである。また、第２の分離貯留部８１ｂの半径方向外側の壁面について、第２の流路２８の連結部から分離壁８２に向かって回転中心からの距離が近くなるように形成している。
【００３０】
このような構成にすることによって、第２の分離貯留部８１ｂから溢れ出た試料液が、第１の分離貯留部８１ａに移動するときの試料液の流速を弱めることができ、第２の分離貯留部８１ｂに溜まっている比重の重い成分の逆流を抑制することが可能となる。さらに、それぞれの分離貯留部の半径方向外側の壁面に先に説明したような傾斜を形成することで、それぞれの分離貯留部に貯留した試料液をすべて流路内に移送することができる。
【００３１】
図１０に血液の遠心分離及び定量採取を例にとった試料移送例を模式図に示す。試料液である血液６１を試料液貯留部２１に注入（図１０（ａ））し、回転分析装置１１を回転数Ａで遠心分離する（図１０（ｂ））。第１の回転数Ａの遠心分離では、比重の重い第２の試料液が第２の分離貯留部８１ｂに貯留され始める。即ち、回転数Ａの場合、遠心力６２＞毛細菅力６３の関係となり、試料液が第１の流路２６を介して分離貯留部８１ｂに移動していく。
【００３２】
試料液の血液６１は、試料液貯留部２２から第１の流路２６を伝って試料液分離貯留部８１の第１の分離貯留部８１ｂに比重の重い血球３４から移動していき貯留される。第１の分離貯留部８１ａと第２の分離貯留部８１ｂに、試料液の血液６１が十分に分離したら、回転数Ａから回転数Ｂに減速する（図１０（ｃ））。遠心分離により分離された比重の軽い血清・血漿３３が、第１の分離貯留部８１ｂから第２の流路２７を伝って、第１の定量貯留部２３に移動し始める。比重の軽い血清・血漿３３を定量した後、回転数Ｂから回転数Ｃに減速させる（図１０（ｄ））。このとき、第２の分離貯留部８１ｂに残留した比重の重い血球３４が、第２の定量貯留部２４に移動する。分離された血液６１がすべて、第１の定量貯留部２３と第２の定量貯留部２４に定量された状態（図１０（ｅ））で血液６１の分離及び定量採取が完了となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明にかかる遠心分離デバイスは、試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第１の流路の折り返しの曲管部までの長さ（ｈ１）と、試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第２の流路の折り返しの曲管部をまでの長さ（ｈ２）の関係が、ｈ１＜ｈ２を満たす構成を用いて、円盤型遠心分離手段によって段階的に円盤の回転数を減少させることで、試料液中の比重の異なる成分を完全に分離して、分析に必要な試料液の定量採取を行うことができる方法として有用である。
【００３４】
本発明にかかる遠心分離デバイスは、血液成分に含まれる血球、血漿、血清等の分離採取が必要な医療分析検査装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１における遠心分離デバイスの概略構成図
【図２】本発明の実施例１における遠心分離デバイスに搭載するパネルの詳細図
【図３】本発明の実施例１における遠心分離デバイスの試料液分離貯留部の詳細図
【図４】本発明の実施例１における遠心分離デバイスのパネルの構成を説明するための図
【図５】本発明の実施例１における遠心分離方法のプロセスフローチャート
【図６】本発明の実施例１における遠心分離デバイスを用いて血液の遠心分離及び定量採取を説明するための図
【図７】本発明の実施例２における遠心分離デバイスの概略構成図
【図８】本発明の実施例２における遠心分離デバイスに搭載するパネルの詳細図
【図９】本発明の実施例２における遠心分離デバイスの試料液分離貯留部の詳細図
【図１０】本発明の実施例２における遠心分離デバイスの血液の遠心分離及び定量採取を説明するための図
【図１１】従来の回転分析デバイスの試料の計量を説明するための図
【図１２】従来の他の回転分析デバイスの試料の計量を説明するための図
【図１３】従来の更に他の回転分析デバイスの試料の計量を説明するための図
【符号の説明】
【００３６】
１１ 回転分析装置
１２ 第1の実施例のパネル
１３ 第1の実施例のマイクロチャネル
１４ 回転中心
２１ 試料貯留部
２２ 試料液分離貯留部
２２ａ 第１の分離貯留部
２２ｂ 第２の分離貯留部
２３ 第１の定量貯留部
２４ 第２の定量貯留部
２５ 空気孔
２６ 第１の流路
２７ 第２の流路
２８ 第３の流路
２９ 折り返し曲管部
３１ 逆流防止弁
３２ 分離壁
３３ 血清・血漿
３４ 血球
４１ 上基板
４２ 中基板
４３ 下基板
６１ 血液
６２ 遠心力
６３ 毛細管力
７１ 第２の実施例のパネル
７２ 第２の実施例のマイクロチャネル
８１ 試料液分離貯留部
８１ａ 第１の分離貯留部
８１ｂ 第２の分離貯留部
８２ 分離壁
８３ 逆流防止弁
１１１ 中央収容部
１１２ 計量室
１１３ 溢流室
１１４ 混合室
１１５ 測定セル
１１６ 供給口
１１７ 溢流口
１１８ 開口
１２１ 大型流体室
１２２ 計量室
１２３ 溢流室
１２４ 受容室
１２５ 毛細管連結手段
１２６ サイフォン
１３１ 貯留部
１３２ 血球収容部
１３３ 血球収容部と貯留部を接続する部分
１３４ サイフォン形状の出力流路
１３５ 供給流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比重の異なる成分を含む試料液を分離して定量採取し分析する為の回転分析装置の遠心分離デバイス及び遠心分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物学的流体を光学的に分析する方法として液体流路を形成したマイクロデバイスを用いて分析する方法が知られている。マイクロデバイスは回転分析装置を使って流体を制御することが可能であり、遠心力を利用して試料の計量、細胞質材料の分離、分離された流体の移送分配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】
遠心力を利用して試料を計量する方法としては、図１１に示すように中心から周縁に向けて分析前に希釈すべき液体を収容する中央収容部１１１と、計量室１１２及び溢流室１１３と、混合室１１４と、測定セル１１５とを備え、計量室１１２が溢流室１１３とほぼ平行に配置され、且つ供給口１１６及び溢流口１１７以外に供給口１１６と対向する計量室壁面に設けられる開口１１８を有し、この開口が常時開放されると共に、供給口１１６及び溢流口１１７より遥かに小さい断面を有することを特徴とする回転分析デバイスがあり、このような構成にすることで計量室１１２の充填が高速で実施され、且つその溢流が即刻除去される。液体は計量室１１２が液体で満たされ始めるとすぐにこの室から流出し始める。そのため、流入口断面積対流出口断面積の比の関数たる供給時間対流出口からの流出時間の比を好きなだけ小さくすることができることから、測定に正確さが与えられる（特許文献１）。
【０００４】
また、図１２に示すように大型流体室１２１と、大型流体室１２１に連結されると共に大型流体室１２１に対して半径方向外方に配置された計量室１２２と、計量室１２２に連結された溢流室１２３と、計量室１２２に対して半径方向外方に配置された受容室１２４と、計量室１２２から受容室１２４に液体を供給するための毛細管連結手段１２５とを有する回転分析デバイスがあり、毛細管連結手段１２５は毛細管構造を有するサイフォン１２６を含み、サイフォン１２６の肘状屈曲部分が、回転分析デバイスの中心から、計量室１２２の半径方向再内方点と実質的に同じ距離になるように位置付けられることで、回転分析デバイスの回転中は毛細管力が遠心力に比べて小さいため、液体／空気の界面は回転分析デバイスの軸線と同じ軸線を有し、且つ回転分析デバイスの中心から計量室１２２の半径方向再内方点までの距離に等しい長さの半径を持つ回転円筒体の形状と合致して計量室１２２は充填され、過剰な液は溢流室１２３に流れ込む。回転分析デバイスを止めると、計量室１２２内に充填された液が、毛細管力で毛細管連結手段１２５に流入し、再度回転させることでサイフォン１２６が始動し、計量室１２２内に存在する液は受容室１２４に排出される（特許文献２）。
【０００５】
さらに、図１３に示すように内周から外周方向に向かって、外周側が扇状に形成された貯留部１３１、血球収容部１３２を備え、血球収容部１３２と貯留部１３１を接続する部分１３３は、凸形状になっており、遠心分離によって流入した血球成分が貯留部１３１に逆流しないようになっている。さらに、貯留部１３１の側面には、サイフォン形状の出力流路１３４が連結され、出力流路１３４から先は、次の操作領域へ、操作後の試料液を供給できる構成である。供給流路１３５を介して、原血液を貯留部１３１に供給し、供給された血液は遠心力によって比重の重い血球成分が血球収容部１３２に収容される。おおよそ分離完了の状態で、回転数を下げることにより、貯留部１３１に連結された出力流路１３５内の溶液にかかる毛細管力と遠心力のバランスが逆転し、遠心分離によって貯留部１３１に残留した血漿・血清成分が出力流路１３５を介して次の操作領域へと排出される。（特許文献３）
【特許文献１】特開昭６１−１６７４６９号公報
【特許文献２】特表平５−５０８７０９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】
【０００６】
しかしながら、前記図１１や図１２に示した従来技術の構成では、回転分析デバイスが回転中は、遠心力が液体と計量室壁面との間に働く表面張力より大きいため、溢流口の開口位置で液面が釣り合って所定の量を計量できているが、次工程に移るために回転を減速あるいは停止させた場合に、液体は遠心力から開放されると同時に液体と溢流口壁面の界面で表面張力が働き出し、その表面張力によって液体は溢流口の壁面を伝って溢流室に流出してしまい、精密な計量ができていなかった。また、液体の物性値の違いによって流出する量がばらつくため、分析する液体ごとに計量室の大きさを変える必要があった。
【０００７】
さらに、図１３の様な従来技術の構成では、比重の違いによる遠心分離は可能であるが、血液の導入される貯留部に直接毛細管が連結される構造をとっているため、分離前の毛細管内に入ってしまった血球がそのまま毛細管内に残留し採取したい血清・血漿の中に血球が混入する可能性があった。
【０００８】
分析を目的とした操作領域を含む各種構成において、検体の選択的な分離と必要量の定量は欠くことのできない要素である。検体の定量法は種々考案されているが、血液分析の場合、検体として使用される血液は、その内容成分が大きく血球と血漿または血清成分に分けられる。このうち測定対象となるのは血漿または血清成分が使用されることがほとんどである。したがって、検体を選択的に定量する場合、血球分離工程、血漿または血清の定量工程の２種の工程を踏む必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の遠心分離デバイスは、分析すべき試料液を回転して発生する遠心力と毛細管力により遠心分離するための遠心分離デバイスにおいて、
試料液を注入及び収容するための試料液貯留部と、前記試料液貯留部と流路で連結され当該試料液貯留部に対して半径方向外側に位置し前記試料液を試料液の比重の差を用いて遠心分離される第１の試料液と第２の試料液とに計量し分離して貯留する試料液分離貯留部と、前記試料液分離貯留部の半径方向外側両端部に連結する第１の流路と第２の流路を介して前記第１と第２の試料液をそれぞれ貯留する第１と第２の定量貯留部と、を備え、
前記試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第１の流路の折り返しの曲管部までの半径方向の長さ（ｈ１）が、前記試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第２の流路の折り返しの曲管部までの半径方向の長さ（ｈ２）より短いことを特徴としたものである。
【００１０】
また、本発明の遠心分離方法は、試料貯留部からの分析すべき試料液を回転して発生する遠心力と毛細管力により遠心分離する分析試料液の遠心分離方法において、第１の回転数にて前記試料液貯留部の試料液を比重の差により分離して貯留し、次に第２の速度に減速して前記試料液分離貯留部から比重の軽い第1の試料液が前記定量貯留部に計量して移送され、次に前記第２の回転速度より遅い第３の回転速度に減速して比重の重い第２の試料液が前記定量貯留部に計量して移送され、段階的に回転速度を減速し遠心分離することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の遠心分離デバイス及び遠心分離方法によれば、回転分析手段によって試料液の比重の異なる成分を完全に分離して分析に必要な試料液の定量採取を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の遠心分離デバイスの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施例における遠心分離デバイスの構成を示す模式図である。図２は、第１の実施例における遠心分離デバイスのためのマイクロチャネル１３が形成されたパネル１２を示す図である。図３は、マイクロチャネル１３である試料液分離貯留部２２の詳細図である。図４はマイクロチャネル１３を形成したパネル１２の構成図である。
【００１４】
パネル１２に形成されるマイクロチャネル１３は、図４に示すような凹凸のあるマイクロチャネル１３のパターンを中基板４２に射出形成により製作しており、分析する試料液を試料液貯留部２１に注入し、複数枚のパネル２２を配置できる回転分析装置１１に設置することで、遠心力と毛細管力を利用して試料液を遠心分離し定量採取することが可能となっている。
【００１５】
図４に示すように、本実施例のパネル１３は、上基板４１、マイクロチャネル１３を抽出形成した中基板４２、そして下基板４３で構成されており、それぞれの基板は接着剤により圧着されている。それぞれの基板の厚みは本実施例１においては１〜３ｍｍで形成しているが、特に制限はない。それぞれの基板の形状についても、本実施例１では角丸四角形の形状を用いているが、目的に応じた形状、例えば、扇形、台形、円形等、その他の形状が可能である。それぞれの基板の材質としては、容易成形性、容易分析性、量産性、低コストの観点から、透明体のポリカ系樹脂を用いた。
【００１６】
マイクロチャネル１３は、試料液の貯留部と、貯留部と貯留部の間の試料液を移送するための流路で構成されている。マイクロチャネル１３の壁面は粘性抵抗を減らし、流体移動を促すために親水処理を行っている。ここで、親水処理とは主に試料と壁面の接触角が９０度未満にある状態をいい、接触角が９０度以上の場合は撥水処理されているものとする。一般的に接触角が低く、毛細管の断面積が小さくなればなるほど毛細管力が強くなる。本実施例１では、親水処理に界面活性剤を用いてマイクロチャネル１３の壁面の表面処理を行い、接触角が７０度程度になるように制御した。その他の表面処理方法としてはプラズマ、コロナ、オゾン、フッ素等の活性ガスを用いた表面処理方法や親水性のある微粒子埋め込みによる表面処理が挙げられる。
【００１７】
次に本実施例１におけるマイクロチャネル１３の具体的な構成について説明する。図２に示すように、マイクロチャネル１３の構成は、試料液を注入／貯留するための試料貯留部２１と、試料液の比重の違いを利用して遠心分離を行うための試料液分離貯留部２２と、分離された比重の軽い試料を貯留するための第１の定量貯留部２３と、比重の重い試料を貯留するための第２の定量貯留部２４で構成されている。
【００１８】
さらに、図３に示すように、試料液分離貯留部２２の半径方向外側の壁面には、壁面の略中心から回転分析装置の回転中心に向かって形成される分離壁３２を形成している。この分離壁３２は、比重の違いによって分離される試料液を第１の分離貯留部２２ａと第２の分離貯留部２２ｂに分離し貯留するための分離壁３２である。即ち、比重の重い試料液と比重の軽い試料液を、分離壁３２により第１の分離貯留部２２ａと第２の分離貯留部２２ｂに概略的に分離して試料液分離貯留部２２に貯留するものである。
【００１９】
さらに、この分離壁の先端部には逆流を防止するための逆流防止弁３１を設けている。この逆流防止弁３１の形状は、図３（ａ）に示すように分離壁３２の半径方向内側先端部に回転方向とは逆の方向に伸びる突起部をもつような形状であればよい。通常、回転数が一定で加速度が加わっていない状態では、試料液が試料液分離貯留部２２にすべて移動した状態（図３（ａ））では、液面は回転中心からほぼ等しい距離で定位する。しかしながら、回転数を減速させる際に回転方向とは逆に加速度が加わるため、試料液には加速度とは逆、つまり回転方向に慣性力が発生し、試料液には遠心力と慣性力のベクトルの合成方向の力が加わる（図３（ｂ））。その影響によって、第２の分離貯留部２２ｂに遠心分離された比重の重い試料液が分離壁３２を超えて第１の分離貯留部２２ａに混入しようとする。このとき、図３に示すような逆流防止弁３２を設けることによって、比重の重い試料液が分離壁３２を超えて第１の分離貯留部３２に混入することを抑制することが可能となる。
【００２０】
特に血液を血漿・血清と血球に分離する場合は、比重の重い試料液が貯留される第２の分離貯留部２２ｂの容量は、最初に注入する試料液の５０％〜６０％の容量としている。これは、一般的に人間の血液に含まれる比重の重い血球３４の割合は３０％〜５０％であり、血球３４を貯留するための第２の分離貯留部２２ｂの容量が５０％以上の容量を保持していれば比重の重い試料液が、比重の軽い試料液が貯留される第１の分離貯留部２２ａ側には溢れないためである。逆に、第２の分離貯留部２２ｂの容量を多くしすぎると、検体となる血清・血漿３３の必要量の定量採取を行うために、最初に注入すべき血液６１の量を増加する必要性が出てきたり、場合によっては検査に必要な血清・血漿３３の必要量の定量採取ができない可能性があったりするため、第２の分離貯留部２２ｂの容量は注入する試料液の６０％以下が望ましい。
【００２１】
それぞれの貯留部の深さは２ｍｍであり、１５μｌ以上の容量を確保している。さらに、それぞれの貯留部には、試料の輸送を促すために上基板４１に空気孔２５を設けている。この空気孔２５は試料がパネル１２の外部に飛散しないように空気穴内壁が撥水処理されており、空気孔直径も１ｍｍ以下で形成されている。
【００２２】
それぞれの貯留部と貯留部の間は流路で連結されている。具体的には、試料液貯留部２１の半径方向外側の壁面から試料液分離貯留部２２の半径方向内側の壁面を連結する第１の流路２６と、第１の分離貯留部２２ａの半径方向外側と、第１の定量貯留部２３の回転方向に位置する側壁面を連結する第２の流路２７と、第２の分離貯留部２２ｂの半径方向外側と、第２の定量貯留部２４の回転方向とは反対に位置する側壁面を連結する第３の流路２８である。
【００２３】
特に、第２の流路２７及び第３の流路２８については、回転分析装置１１の回転中心方向に折り返しのための曲管部２９を備えたサイフォン形状である。第２の流路２７と第３の流路２８について、試料液が試料液分離貯留部２２に入ったと仮定したときの液面から折り返しの曲管部２９までの距離をそれぞれＨ１、Ｈ２としたときにＨ１＞Ｈ２を満たすように形成する。このような構成を用いることによって、回転分析装置１１の回転数を制御することで第１の定量貯留部２３及び第２の定量貯留部２４に分離後の試料液を選択的に移送することができる。本実施例１では、流路の幅を０．６〜１ｍｍ、深さを０．２ｍｍで形成した。
【００２４】
次に、本実施例１における試料移送のプロセスを血液の遠心分離及び定量採取を例にとって説明する。血液６１は、主に血清・血漿３３と、血球３４に分類でき、血球は血清・血漿３３にくらべて比重が重い。
【００２５】
図５に本実施例１のプロセスフローを示す。図６に血液６１の血清・血漿３３及び血球３４の遠心分離と定量採取の流れの模式図を示す。まず、試料液貯留部２１に試料液である必要量の血液６１を注入する（図６（ａ））。次に、パネル１２を回転分析装置１１に設置し、回転数Ａで回転させ遠心分離を行う（図６（ｂ））。この回転数Ａは、第２の流路２７、第３の流路２８について、それぞれの試料液分離貯留部２２の連結部からそれぞれの折り返し曲管部２９の間の中途に試料が存在すると仮定した場合の試料液にかかる毛細管力６３より遠心力６２のほうが十分大きくなる回転数である。このときの回転方向は、必ず第２の流路２７の方向、即ち、図１では反時計方向である。この回転方向は重要であり、遠心分離時に比重の重い血球３４が第１の分離貯留部２２ａ側に混入することを防いでいる。試料液の血液６１は、回転数Ａで遠心分離することにより、試料液貯留部２２から第１の流路２６を伝って第２の分離貯留部２２ｂ側に比重の重い血球６１から移動していき一時貯留される。当然ながら、このとき試料液分離貯留部２２に移動する試料液の中には比重の軽い血清・血漿３３も混入している。即ち、回転数Ａの場合、遠心力６２＞毛細菅力６３の関係となり、試料液が流路２６を介して試料液分離貯留部２２に移動していく。
【００２６】
試料液分離貯留部２２に移動した血液６１は遠心力６２により比重の重い血球３４が外周側に移動し、比重の軽い血清・血漿３３は内周側に追いやられる。さらに、遠心分離を行うと、試料液分離貯留部２２に形成した分離壁３２を超えて第１の分離貯留部側に比重の軽い血清・血漿３３が移動してくる。このとき、試料液貯留部２１から試料液分離貯留部２２に移動している血液６１の中には、比重の重い血球３４が含まれているが、血液６１は回転方向の制御により必ず最初に第２の分離貯留部側に入るため、第１の分離貯留部２２ａ側に比重の重い血球３４には入らないようになっている。
【００２７】
第１の分離貯留部２２ａと第２の分離貯留部２２ｂに試料液の血液８１が十分に分離したら、回転数Ａから回転数Ｂに減速させる（図６（ｃ））。この回転数Ｂは、第２の流路２７の内部の血清・血漿３３にかかる毛細管力６３と遠心力６２のつり合いが逆転する回転数である。このとき、遠心分離により分離された比重の軽い血清・血漿３３が、第１の分離貯留部２２ａから第２の流路２７を伝って第１の定量貯留部２３に移動し始める。第１の定量貯留部２３に移動する血清・血漿３３は、試料液分離貯留部２２にすべて入った時点で定量されており、第２の分離貯留部２２ｂの容量によって決定される。例えば、第２の分離貯留部２２ｂの容量を注入する血液の略５０％の容量にした場合、残りの略５０％が比重の軽い血清・血漿３３の量になるといった具合である。比重の軽い血清・血漿３３を第１の定量貯留部２４に定量した後、回転数Ｂから回転数Ｃに減速させる（図６（ｄ））。この回転数Ｃは、第２の流路２８の内部の血球３４にかかる毛細管力６３と遠心力６２のつり合いが逆転する回転数である。このとき、第２の分離貯留部２２ｂに残留した比重の重い血球３４が、第２の定量貯留部２４に移動する。分離された血液６１がすべて、第１の定量貯留部２３と第２の定量貯留部２４に移動する（図６（ｅ））ことで、検体となる比重の軽い血清・血漿３３の定量採取が可能となり、これ以降に回転を伴うプロセスが生じたとしても、第１の定量貯留部２３に比重の重い血球３４が混入することはない。
【実施例２】
【００２８】
図７は、本発明の第２の実施例における遠心分離デバイスの構成を示す模式図である。図８は第２の実施例における遠心分離デバイスのためのマイクロチャネル７２が形成されたパネル７１を示す図である。図９は、マイクロチャネル７２の試料液分離貯留部８１の詳細図である。
【００２９】
実施例1の構成と異なるところは図９に示すように、試料液分離貯留部８１の半径方向の外側の壁面をステップ状に形成して分離し、分離壁８２によって形成される比重の重い試料液を貯留するための第２の分離貯留部８１ａと、残りの領域で構成される比重の軽い試料液を貯留するための分離貯留部８１ｂを形成していることである。さらに第１の分離貯留部８１ａの半径方向外側の壁面について、第１の流路２７の連結部から逆流防止弁８３に向かって回転中心からの距離が近くなるように形成されていることである。また、第２の分離貯留部８１ｂの半径方向外側の壁面について、第２の流路２８の連結部から分離壁８２に向かって回転中心からの距離が近くなるように形成している。
【００３０】
このような構成にすることによって、第２の分離貯留部８１ｂから溢れ出た試料液が、第１の分離貯留部８１ａに移動するときの試料液の流速を弱めることができ、第２の分離貯留部８１ｂに溜まっている比重の重い成分の逆流を抑制することが可能となる。さらに、それぞれの分離貯留部の半径方向外側の壁面に先に説明したような傾斜を形成することで、それぞれの分離貯留部に貯留した試料液をすべて流路内に移送することができる。
【００３１】
図１０に血液の遠心分離及び定量採取を例にとった試料移送例を模式図に示す。試料液である血液６１を試料液貯留部２１に注入（図１０（ａ））し、回転分析装置１１を回転数Ａで遠心分離する（図１０（ｂ））。第１の回転数Ａの遠心分離では、比重の重い第２の試料液が第２の分離貯留部８１ｂに貯留され始める。即ち、回転数Ａの場合、遠心力６２＞毛細菅力６３の関係となり、試料液が第１の流路２６を介して分離貯留部８１ｂに移動していく。
【００３２】
試料液の血液６１は、試料液貯留部２２から第１の流路２６を伝って試料液分離貯留部８１の第１の分離貯留部８１ｂに比重の重い血球３４から移動していき貯留される。第１の分離貯留部８１ａと第２の分離貯留部８１ｂに、試料液の血液６１が十分に分離したら、回転数Ａから回転数Ｂに減速する（図１０（ｃ））。遠心分離により分離された比重の軽い血清・血漿３３が、第１の分離貯留部８１ｂから第２の流路２７を伝って、第１の定量貯留部２３に移動し始める。比重の軽い血清・血漿３３を定量した後、回転数Ｂから回転数Ｃに減速させる（図１０（ｄ））。このとき、第２の分離貯留部８１ｂに残留した比重の重い血球３４が、第２の定量貯留部２４に移動する。分離された血液６１がすべて、第１の定量貯留部２３と第２の定量貯留部２４に定量された状態（図１０（ｅ））で血液６１の分離及び定量採取が完了となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明にかかる遠心分離デバイスは、試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第１の流路の折り返しの曲管部までの長さ（ｈ１）と、試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第２の流路の折り返しの曲管部をまでの長さ（ｈ２）の関係が、ｈ１＜ｈ２を満たす構成を用いて、円盤型遠心分離手段によって段階的に円盤の回転数を減少させることで、試料液中の比重の異なる成分を完全に分離して、分析に必要な試料液の定量採取を行うことができる方法として有用である。
【００３４】
本発明にかかる遠心分離デバイスは、血液成分に含まれる血球、血漿、血清等の分離採取が必要な医療分析検査装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１における遠心分離デバイスの概略構成図
【図２】本発明の実施例１における遠心分離デバイスに搭載するパネルの詳細図
【図３】本発明の実施例１における遠心分離デバイスの試料液分離貯留部の詳細図
【図４】本発明の実施例１における遠心分離デバイスのパネルの構成を説明するための図
【図５】本発明の実施例１における遠心分離方法のプロセスフローチャート
【図６】本発明の実施例１における遠心分離デバイスを用いて血液の遠心分離及び定量採取を説明するための図
【図７】本発明の実施例２における遠心分離デバイスの概略構成図
【図８】本発明の実施例２における遠心分離デバイスに搭載するパネルの詳細図
【図９】本発明の実施例２における遠心分離デバイスの試料液分離貯留部の詳細図
【図１０】本発明の実施例２における遠心分離デバイスの血液の遠心分離及び定量採取を説明するための図
【図１１】従来の回転分析デバイスの試料の計量を説明するための図
【図１２】従来の他の回転分析デバイスの試料の計量を説明するための図
【図１３】従来の更に他の回転分析デバイスの試料の計量を説明するための図
【符号の説明】
【００３６】
１１ 回転分析装置
１２ 第1の実施例のパネル
１３ 第1の実施例のマイクロチャネル
１４ 回転中心
２１ 試料貯留部
２２ 試料液分離貯留部
２２ａ 第１の分離貯留部
２２ｂ 第２の分離貯留部
２３ 第１の定量貯留部
２４ 第２の定量貯留部
２５ 空気孔
２６ 第１の流路
２７ 第２の流路
２８ 第３の流路
２９ 折り返し曲管部
３１ 逆流防止弁
３２ 分離壁
３３ 血清・血漿
３４ 血球
４１ 上基板
４２ 中基板
４３ 下基板
６１ 血液
６２ 遠心力
６３ 毛細管力
７１ 第２の実施例のパネル
７２ 第２の実施例のマイクロチャネル
８１ 試料液分離貯留部
８１ａ 第１の分離貯留部
８１ｂ 第２の分離貯留部
８２ 分離壁
８３ 逆流防止弁
１１１ 中央収容部
１１２ 計量室
１１３ 溢流室
１１４ 混合室
１１５ 測定セル
１１６ 供給口
１１７ 溢流口
１１８ 開口
１２１ 大型流体室
１２２ 計量室
１２３ 溢流室
１２４ 受容室
１２５ 毛細管連結手段
１２６ サイフォン
１３１ 貯留部
１３２ 血球収容部
１３３ 血球収容部と貯留部を接続する部分
１３４ サイフォン形状の出力流路
１３５ 供給流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析すべき試料液を回転して発生する遠心力と毛細管力により遠心分離するための遠心分離デバイスにおいて、
試料液を注入及び収容するための試料液貯留部と、
前記試料液貯留部と流路で連結され当該試料液貯留部に対して半径方向外側に位置し前記試料液を試料液の比重の差を用いて遠心分離される第１の試料液と第２の試料液とに計量し分離して貯留する試料液分離貯留部と、
前記試料液分離貯留部の半径方向外側両端部に連結する第１の流路と第２の流路を介して前記第１と第２の試料液をそれぞれ貯留する第１と第２の定量貯留部と、
を備え、
前記試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第１の流路の折り返しの曲管部までの半径方向の長さ（ｈ１）が、前記試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第２の流路の折り返しの曲管部までの半径方向の長さ（ｈ２）より短いことを特徴とする遠心分離デバイス。
【請求項２】
前記試料液分離貯留部は、前記試料液を分離貯留するための回転中心方向に向かって所定の長さの分離壁を有し、回転当初、前記分離壁によって分離された回転方向と逆側の貯留部に前記試料貯留部に貯留された試料液の略半分の量が計量されて貯留され、その後の回転によりそれを越える試料液は、前記分離壁を越えて、回転方向側の貯留部に貯留されることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離デバイス。
【請求項３】
前記分離壁の半径方向内側先端部に回転方向とは逆の方向に伸びる突起状の逆流防止弁を有することを特徴とする請求項２に記載の遠心分離デバイス。
【請求項４】
前記試料液分離貯留部は、前記試料液分離貯留部の半径方向の外側の壁面位置をステップ状に形成して分離され、第１の試料液を計量する回転方向側の前記試料液分離貯留部の半径方向の外側の壁面位置は、第２の試料液を計量するための半径方向の外側の壁面位置より第２の試料液を計量する前記試料液分離貯留部の容量が、前記試料液貯留部に注入する試料液の５０％〜６０％の容量を満たすべき距離だけ回転中心側に位置することを特徴とする請求項１に記載の遠心分離デバイス。
【請求項５】
前記第１の試料液を計量する回転方向側の前記試料液分離貯留部の半径方向の外側の壁面位置は、前記第２の試料液を計量する試料液分離貯留部側へいくにつれて回転中心からの距離が近くなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離デバイス。
【請求項６】
前記第１の試料液は、血清・血漿成分であり、第２の試料液は、血球成分であることを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれか一項に記載の遠心分離デバイス。
【請求項７】
試料貯留部からの分析すべき試料液を回転して発生する遠心力と毛細管力により遠心分離する分析試料液の遠心分離方法において、
第１の回転数にて前記試料液貯留部の試料液を比重の差により分離して貯留し、
次に第２の速度に減速して前記試料液分離貯留部から比重の軽い第1の試料液が前記定量貯留部に計量して移送され、
次に前記第２の回転速度より遅い第３の回転速度に減速して比重の重い第２の試料液が前記定量貯留部に計量して移送され、
段階的に回転速度を減速し遠心分離することを特徴とする分析試料液の遠心分離方法。
【請求項８】
前記試料液分離貯留部は、前記分析試料液を分離貯留するための回転中心方向に向かって所定の長さの分離壁を有し、回転当初、前記分離壁によって分離された回転方向と逆側の貯留部に前記試料貯留部に貯留された試料液の略半分の量が計量されて貯留され、その後の回転によりそれを越える試料液は、前記分離壁を越えて、回転方向側の貯留部に貯留されることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離方法。
【請求項９】
前記第１の試料液は、血清・血漿成分であり、第２の試料液は、血球成分であることを特徴とする請求項８に記載の分析試料液の遠心分離方法。
【請求項１】
分析すべき試料液を回転して発生する遠心力と毛細管力により遠心分離するための遠心分離デバイスにおいて、
試料液を注入及び収容するための試料液貯留部と、
前記試料液貯留部と流路で連結され当該試料液貯留部に対して半径方向外側に位置し前記試料液を試料液の比重の差を用いて遠心分離される第１の試料液と第２の試料液とに計量し分離して貯留する試料液分離貯留部と、
前記試料液分離貯留部の半径方向外側両端部に連結する第１の流路と第２の流路を介して前記第１と第２の試料液をそれぞれ貯留する第１と第２の定量貯留部と、
を備え、
前記試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第１の流路の折り返しの曲管部までの半径方向の長さ（ｈ１）が、前記試料液分離貯留部に挿入されるべき試料液の液面から試料液分離貯留部に連結した第２の流路の折り返しの曲管部までの半径方向の長さ（ｈ２）より短いことを特徴とする遠心分離デバイス。
【請求項２】
前記試料液分離貯留部は、前記試料液を分離貯留するための回転中心方向に向かって所定の長さの分離壁を有し、回転当初、前記分離壁によって分離された回転方向と逆側の貯留部に前記試料貯留部に貯留された試料液の略半分の量が計量されて貯留され、その後の回転によりそれを越える試料液は、前記分離壁を越えて、回転方向側の貯留部に貯留されることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離デバイス。
【請求項３】
前記分離壁の半径方向内側先端部に回転方向とは逆の方向に伸びる突起状の逆流防止弁を有することを特徴とする請求項２に記載の遠心分離デバイス。
【請求項４】
前記試料液分離貯留部は、前記試料液分離貯留部の半径方向の外側の壁面位置をステップ状に形成して分離され、第１の試料液を計量する回転方向側の前記試料液分離貯留部の半径方向の外側の壁面位置は、第２の試料液を計量するための半径方向の外側の壁面位置より第２の試料液を計量する前記試料液分離貯留部の容量が、前記試料液貯留部に注入する試料液の５０％〜６０％の容量を満たすべき距離だけ回転中心側に位置することを特徴とする請求項１に記載の遠心分離デバイス。
【請求項５】
前記第１の試料液を計量する回転方向側の前記試料液分離貯留部の半径方向の外側の壁面位置は、前記第２の試料液を計量する試料液分離貯留部側へいくにつれて回転中心からの距離が近くなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離デバイス。
【請求項６】
前記第１の試料液は、血清・血漿成分であり、第２の試料液は、血球成分であることを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれか一項に記載の遠心分離デバイス。
【請求項７】
試料貯留部からの分析すべき試料液を回転して発生する遠心力と毛細管力により遠心分離する分析試料液の遠心分離方法において、
第１の回転数にて前記試料液貯留部の試料液を比重の差により分離して貯留し、
次に第２の速度に減速して前記試料液分離貯留部から比重の軽い第1の試料液が前記定量貯留部に計量して移送され、
次に前記第２の回転速度より遅い第３の回転速度に減速して比重の重い第２の試料液が前記定量貯留部に計量して移送され、
段階的に回転速度を減速し遠心分離することを特徴とする分析試料液の遠心分離方法。
【請求項８】
前記試料液分離貯留部は、前記分析試料液を分離貯留するための回転中心方向に向かって所定の長さの分離壁を有し、回転当初、前記分離壁によって分離された回転方向と逆側の貯留部に前記試料貯留部に貯留された試料液の略半分の量が計量されて貯留され、その後の回転によりそれを越える試料液は、前記分離壁を越えて、回転方向側の貯留部に貯留されることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離方法。
【請求項９】
前記第１の試料液は、血清・血漿成分であり、第２の試料液は、血球成分であることを特徴とする請求項８に記載の分析試料液の遠心分離方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２３２６７４（Ｐ２００７−２３２６７４Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５７４２０（Ｐ２００６−５７４２０）
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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