CN101233412B - 分析用具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分析用具，其具有用于检测试样中所包含的特定成分的检测单元(26)，并且具有通过毛细管力使试样移动的多个流路(21)，以及连通多个流路(21)彼此之间的共通流路(22)。各流路(21)具有用于抑制试样流入共通流路(22)中的止水部(29)。优选止水部(29)以使目标部分的与试样的流动方向垂直的方向的横截面积与该目标部分的附近不同从而抑制试样的移动的方式构成。

Description

分析用具

技术领域

本发明涉及通过毛细管力使试样移动的多个流路彼此之间通过共通流路连通的分析用具。

背景技术

作为试样的分析方法，例如具有通过光学方法对使试样与试剂反应时的反应液进行分析的方法。在通过该方法对试样进行分析时，要使用提供反应场的分析用具。分析用具安装在用于分析反应液的分析装置上进行使用。并且，在分析微量试样时，作为分析用具使用形成细微流路的所谓的微型装置。

如图7所示，作为微型装置9具有将通过毛细管力使试样移动的多个流路90配置成放射状的装置(例如参照专利文献1)。在该微型装置9中，设置有从各流路90的中途分叉出的分支流路91，同时多个流路90在端部(试样流动方向的下游侧)与园环状的共通流路92连通。分支流路91可与外部连通，通过使分支流路91的内部与外部连通，如图8A所示，试样流入分支流路91，在流路90中试样移动到反应部93(设置试剂部的部分)之前(分叉部分)。另一方面，共通流路92也可以与外部连通，通过排出其内部的气体，如图8B所示，使试样同时导入多个流路90的反应部93中，在反应部93中可以使试样与试剂发生反应。

但是，当对微型装置9设置多个流路90时，由于在各流路90的容积(横截面积)等上产生制造上的偏差，所以在每个流路90中试样移动速度也产生偏差。因此，具有在试样移动速度大的流路90中，试样先到达共通流路92，而堵塞共通流路92的情况。在产生这种情况时，在试样移动速度小的流路中，作用的毛细管力变小，在对反应部93供给充分量的试样之前，试样的移动就停止了，或者流入反应部93中的试样的速度明显减小。其结果，在试样移动速度小的流路90中，测量精度降低。尤其是，在微型装置9中，由于流路90细微化，所以制造上的偏差对试样的移动速度影响较大，存在先前说明的问题更加显著的倾向。

专利文献1：日本特开2004-117178号公报

发明内容

本发明的课题是在通过毛细管力使试样移动的多个流路彼此之间通过共通流路连通的分析用具中，抑制试样流入共通流路，并且提高测量精度。

本发明提供一种分析用具，其具有用于检测试样中所包含的特定成分的检测单元，并且具有通过毛细管力使试样移动的多个流路，和连通上述多个流路彼此之间的共通流路，其特征在于：上述各流路具行用于抑制试样流入上述共通流路的止水部。

止水部以例如通过使目标部分的与试样的流动方向垂直的方向的横截面积与该目标部分附近不同从而抑制试样的移动的方式构成。

止水部可以包括1个或者多个凹部，此时，在凹部与上述目标部分附近之间设置有台阶差。

止水部可以通过吸水性物质，或者通过对目标部分实施防水处理来设置。

优选吸水性物质被配置在凹部上，作为吸水物质例如可以使用多孔性吸水部件，水膨胀性高分子材料、或者水硬化性高分子材料。

优选对凹部的内面实施防水处理。

各流路构成为例如包括具有上述检测单元的主流路，和在与检测单元相比的试样的流动方向的上游侧，从主流路分叉出的分支流路。

本发明涉及的分析用具构成为例如主流路不与共通流路连通，同时分支流路与共通流路连通，此时，优选将止水部设置在分支流路上。

本发明涉及的分析用具可以构成为主流路与共通流路连通，同时分支流路不与共通流路连通，此时，优选止水部设置在主流路上的检测单元的下游侧。

多个流路例如被设置成放射状，此时构成为，主流路或者分支流路例如具有用于排出检测单元内部的气体的主流路用排气口或者用于排出分支流路内部气体的分支流路用排气口，共通流路具有与主流路用排气口或者分支流路用排气口设置在相同的圆周上、并且用于排出共通流路内部的气体的共通流路用排气口。例如通过密封材料封闭主流路用排气口或者分支流路用排气口以及共通流路用排气口。

本发明的分析用具具备例如主流路设置在与检测单元设置相比试样流动方向的上游侧，并且设置行试剂层的试剂单元，分支流路在检测单元与试剂单元之间被分叉。在这种情况下，在检测单元上设置有包括显色试剂的追加的试剂层，试剂层具有用于在显色试剂与试样之间进行电子接受与送出的电子传递物质。

附图说明

图1为本发明第一实施方式涉及的微型装置的平面图。

图2为图1所示的微型装置中的基板的平面图。

图3A是沿着图1的IIIa-IIIa线的截面图，图3B为沿着图1的IIIb-IIIb线的截面图，图3C为沿着图1的IIIc-IIIc线的截面图。

图4为用于说明图1所示的微型装置的作用的模式图。

图5为本发明第二实施方式涉及的微型装置中的基板的平面图。

图6为用于说明图5所示的微型装置的作用的模式图。

图7为用于说明现行的微型装置的一个例子的微型装置中的基板的平面图。

图8为用于说明图7所示的微型装置的作用的模式图。

符号说明

1、1′  微型装置(分析用具)

21、21′流路

22      共通流路

24、24′分支流路

25      第一试剂单元(试剂单元)

26      第二试剂单元(检测单元)

27      第一试剂层(试剂层)

28      第二试剂层(追加的试剂层)

29、29′止水部

31    主流路用排气口

32    共通流路用排气口

33    (主流路用排气口的)密封材料

34    (共通流路用排气口的)密封材料

35′ 分支流路用排气口

36′  (分支流路用排气口的)密封材料

具体实施方式

以下，作为第一以及第二实施方式参照附图对本发明进行说明。

首先，参照图1～图4对本发明第一实施方式涉及的微型装置进行说明。

图1～图3所示的微型装置1是在通过光学方法对试样进行分析时使用的装置，并且，是安装在分析装置(图示省略)上使用的装置。该微型装置1是一次性装置，具备基板2和罩3。

基板2整体上形成为圆盘状，具有受液部20、多个流路21、以及4个共通流路22。

受液部20是用于保持导入各流路21的试样的部件，在基板2的中央部形成为圆柱状的凹部。

多个流路21整体上设置成放射状，被分成与共通流路21的数量对应的4个组。各流路21用于通过毛细管力使试样移动，具有主流路23以及分支流路24。

如图3A详细所示，主流路23包括相当于从受液部20到分叉部分23A之间的上游部分23B，和相当于从分叉部分23A到共通流路22前面为止的下游部分23C。

上游部分23B具有第一试剂单元25，在该第一试剂单元25上设置有第一试剂层27。第一试剂层27包含例如电子传递物质以及氧化还原酶，形成为在与试样接触时溶解的固体状。

下游部分23C具有第二试剂单元26，在该第二试剂单元26上设置有第二试剂层28。第二试剂层28包含例如与试样中的特定成分反应而显色的显色剂，形成为在与试样接触时溶解的固体状。

此外，电子传递物质、氧化还原酶以及显色剂，例如对应要分析的特定成分的种类，可以从公知的物质中选择使用，此外应包含在第一以及第二试剂层27、28中的试剂并不限定于例示的物质，可以进行各种变更。

分支流路24用于实现向第一试剂单元23供给试样，而不向第二试剂单元供给试样的状态，其在位于第一试剂单元23和第二试剂单元24之间的分叉部分23A，从主流路21分叉出来。该分支流路24与共通流路22连通，通过将共通流路22的气体排出到外部，从而使毛细管力起作用。在分支流路24的中途设置有3个止水部29。

各止水部29用于使分支流路24中的试样的移动停止。止水部29形成为其与流动方向垂直的垂直方向的截面积比分支流路24的其它部分大的大致呈圆柱状的凹部。更具体地说，止水部29的上述垂直方向上的横截面的高度尺寸与宽度尺寸比分支流路24中的止水部29以外的部分大。由此，在分支流路24的中途存在设置有台阶差、且宽度尺寸扩大的区域。其结果，通过设置止水部29，可以在台阶差等处抑制流过分支流路24的试样的移动。

此外，作为止水部29在设置台阶差的结构(使横截面积变化的结构)的基础上，或者代替设置台阶差的结构，可以采用在分支流路24上配置吸水性物质的结构，对分支流路24的内面进行局部防水处理的结构。即，止水部29只要是在试样到达之前容许气体移动，并在试样到达时使试样的移动停止的结构即可，并且止水部29的数量也不限于3个，只要是在可以达到所期望的目的的范围内，也可以是除此之外的数量。

在此，作为本发明止水部29可以采用的吸水性物质，例如除了多孔性吸水部件之外，可以例举水膨胀性或者水硬化性高分子材料。作为多孔性吸水部件例如可以例举发泡体(海绵)、纺织品、织布、非织布、纸。作为水膨胀或者水硬化性高分子材料除了吸水性聚合物、明胶等水溶性蛋白质、水膨胀丙烯酸、以及水硬化丙烯酸之外，可以使用CMC、CMC-Na、聚氧化乙烯、以及它们的交联物质。

另一方面，作为防水处理可以采用公知的各种方法，典型地可以采用氟系树脂的树脂涂层处理。

在排出分支流路24内部的气体时使用各共通流路22，其与后述的共通流路用排气口32连通。各共通流路22形成为沿着基板2的圆周延伸的圆弧状。

具有以上说明的结构的基板2可以通过树脂成型来形成，上述树脂成型使用了例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的丙烯酸系树脂或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)那样的透明树脂材料。即，受液部20、多个流路21、以及共通流路22能够通过设计模具的形状，在上述树脂成型时同时制成。

如图1以及图3所示，罩3整体上形成为透明的圆盘状，具有试样导入口30、多个主流路用排气口31、以及4个共通流路用排气口32。

在导入试样时使用试样导入口30，其形成为贯穿孔。在罩3的中央部，以位于基板2的受液部20的正上方的方式形成试样导入口30。

各主流路用排气口31用于排出主流路21的下游部分23C内部的气体，形成为贯穿孔。各主流路用排气口31以位于基板2上的对应的主流路21的下游端部的正上方的方式形成。其结果，多个主流路用排气口31被设置成位于相同的圆周上。各主流路用排气口31通过密封材料33封闭上部开口。

各共通流路用排气口32作为与对应的各共通流路22连通的贯穿孔形成在与上述主流路用排气口31相同的圆周上。通过密封材料34封闭各共通流路用排气口32的上部开口。

具有以上结构的罩3可以通过使用与基板2相同的透明树脂材料的树脂成型来形成。即，试样导入口30、多个主流路用排气口31以及4个共通流路用排气口32可以在上述树脂成型时同时制成。

接着，对使用微型装置1的试样的分析方法进行说明。

在进行试样分析时，首先通过试样导入口30将试样S供给到微型装置1。由于微型装置1的各主流路用以及分支流路用排气口31、32被密封材料33、34封闭，所以如图4A所示，试样S被保持在受液部20上，但是，一部分试样S侵入到主流路21中。

接着，在密封材料34上形成开口，使共通流路用排气口32开放，由此，在流路21中，主流路21的相对于分叉部分23A的上游部分23B和分支流路24的内部通过共通流路22与外部连通。因此，在与相同的共通流路22连通的流路21上，毛细管力对上游部分23B以及分支流路24作用，对于这些流路21，受液部20的试样S经由上游部分23B同时导入分支流路24中。被导入分支流路24中的试样通过设置在分支流路24上的3个止水部29的任何一个使其行进停止。由此，使主流路21中试样的移动停止，另一方面，抑制导入分支流路24的试样流入共通流路22中。此外，对止水部29中的光量进行监测，根据光量的变化可以检测液体到达止水部29。

另一方面，上游部23B具有设置第一试剂层27的第一试剂单元25，因此通过将试样导入上游部分23B而使第一试剂层27溶解从而获得第一试剂液。此时，在第一试剂层27包含电子传递物质以及氧化还原酶的情况下，通过氧化还原酶从试样的特定成分中取出电子，将其供给到电子传递物质。即，第一试剂单元25的第一试剂液为容易与第二试剂单元26的第二试剂层28所包含的试剂发生反应的物质。

接着，在多个密封材料33上形成开口，使主流路用排气口31开放。在此，在对止水部29中的光量的变化进行监测的情况下，从检测止水部29中光量的变化开始经过一定时间之后，在密封材料33上形成开口，由此可以对试剂的反应时间进行管理。多个密封材料33(主流路用排气口31)被设置在与密封材料33(共通流路用排气口32)相同的的圆周上。因此，对于密封材料33上的开口的形成，例如可以使微型装置1每隔规定的角度旋转，同时能够利用为了在密封材料34形成开口而使用的机构来依次进行。例如，在通过对密封材料33、34实施激光照射来形成开口时，为了在密封材料33、34上形成开口，可以使用相同的激光二极管。

当然，也可以通过使用多个激光光源，对与相同的共通流路22连通的多个密封材料33同时形成开口。此外，对于密封材料33、34上的开口的形成，也可以采用使用穿刺针状部件的方法等的使用激光方法的以外的方法。

在开放了主流路用排气口31的情况下，使对应的主流路21的下游部分23C与主流路用排气口31连通。其结果，毛细管力对主流路21的上游部分23B作用，并且使在上游部分23B停止移动的试样(第一试剂液)再次在下游部分23C中移动。由此，第二试剂单元26被试样(第一试剂液)填满，使第二试剂单元26中的第二试剂层28溶解，从而获得第二试剂液，该第二试剂液中的特定成分(例如电子传递物质)与第二试剂层28中所包含的试剂(例如显色剂)进行反应。

另一方面，当从第二试剂单元26中的反应开始经过了一定时间时，按照预先规定的顺序，对第二试剂单元26进行测光，根据该测光结果，例如对试样中的特定成分的浓度进行计算。

在微型装置1中，可以对如上所述的导入流路21的试样被导入共通流路22中的情况进行适当地抑制。因此，即使在微型装置1中的多个流路21的容积(横截面积)等方面存在制造上的偏差时，也能够抑制由于该偏差的原因而使在各流路21中作用的毛细管力降低。其结果，在对第二试剂单元26供给充分量的试样之前不会使试样的移动停止，或者不会使流入第二试剂单元26的试样的速度明显减小。因此，在微型装置1中，在将流路21细微化的微型装置1中，即使流路21存在制造上的偏差，也可以抑制该偏差对试样的分析精度带来影响，可以充分提高分析精度的可靠性。

接着，参照图5和图6对本发明的第二实施方式涉及的微型装置进行说明。在这些图中，对与本发明的第一实施方式的微型装置相同的部分赋予相同的符号，并在下述中省略重复说明。

图5以及图6所示的微型装置1′在具有流路21′以及共通流路22方面，与先前说明的本发明的第一实施方式涉及的微型装置1相同，但是，与该微型装置1(参照图1至图4)相比，流路21′的结构不同。

流路21′与先前说明的本发明的第一实施方式涉及的微型装置1(参照图1至图4)相同，具有主流路23′以及分支流路24′。

主流路23′在下游端与共通流路22连通，在该主流路23′上，在第二试剂单元26与共通流路22之间设置有2个止水部29′。

各止水部29′形成为其在与流动方向垂直的垂直方向的横截面积比主流路23′中的第二试剂单元26与共通流路22之间的部分大的圆柱状的凹部。即，在主流路23′中的第二试剂单元26与共通流路22之间存在设置有台阶差、且宽度尺寸扩大的区域。设置有台阶差。此外，作为止水部29′在设置有台阶差等的结构(使横截面积变化的结构)的基础上，或者取代设置台阶差的结构，可以采用在分支流路24′上配置吸水性物质的结构、对分支流路24′的内面进行局部防水处理的结构。此外，止水部29′的数量并不限于1个，只要是在可以达到目的的范围，能够选择除此之外的数量。

分支流路24′不与共通流路22连通，而与分支流路用排气口35′连通。分支流路用排气口35′与共通流路用排气口32设置在相同的圆周上，并且，通过密封材料36′封闭。

在使用该微型装置1′进行试样的分析的情况下，首先，如图6A所示，通过试样导入口30将试样导入受液部20，然后，在密封材料36′上设置开口。此时，主流路21的上游部分23B和分支流路24通过分支流路用排气口35′与外部连通。由此，如图6A所示，在将试样导入上游部23B以及分支流路24的同时，在第一试剂单元25中第一试剂层27溶解。

接着，在密封材料34上形成开口使共通流路用排气口32开放。由此，在与共通流路22连通的同组的主流路23′中，下游部分23C′通过共通流路22与外部连通。其结果，如图6C所示，试样从主流路23′的分叉部分23A′向第二试剂单元26移动，在同组的流路21′中，试样被同时导入第二试剂单元26中。试样的移动在设置于第二试剂单元26和共通流路22之间的止水部29′处停止。由此，可以抑制试样进入共通流路22中。因此，即使在微型装置1′中，也能够与本发明的第一实施方式的微型装置1(参照图1至图4)相同，试样不会进入共通流路22中，而将试样充分导入第二试剂单元26中，可以提高分析精度。

当然，本发明并不限定于上述第一和第二实施方式，可以进行各种设计变更。例如，本发明也可以适用于省去第一试剂单元25，而只由第二试剂单元26构成的分析用具。进一步地，本发明并不限定于用于通过光学方法对试样进行分析的分析用具，即使对构成为通过电化学方法进行试样分析的分析用具也可以适用。

Claims (18)

1.一种分析用具，其特征在于，包括：

具备用于检测试样中所包含的特定成分的检测单元、并且通过毛细管力使试样移动的多个流路，和连通所述多个流路彼此之间的1个以上的共通流路，其中，

所述各流路具备用于抑制试样流入所述共通流路的止水部，

所述止水部以使该止水部中的与试样的流动方向垂直的方向的横截面积与该止水部附近不同从而抑制试样的移动的方式构成。

2.如权利要求1所述的分析用具，其特征在于：

所述止水部包括一个或者多个凹部，

在所述凹部与该凹部附近之间设置有台阶差。

3.如权利要求1所述的分析用具，其特征在于：

所述止水部包含吸水性物质。

4.如权利要求3所述的分析用具，其特征在于：

所述止水部包括一个或多个凹部，

所述吸水性物质被配置在所述凹部上。

5.如权利要求3所述的分析用具，其特征在于：

所述吸水性物质是多孔性吸水部件，水膨胀性高分子材料、或者是水硬化性高分子材料。

6.如权利要求1所述的分析用具，其特征在于：

通过对该止水部实施防水处理来设置所述止水部。

7.如权利要求6所述的分析用具，其特征在于：

所述止水部包括一个或者多个凹部，

对所述凹部的内面实施所述防水处理。

8.如权利要求1所述的分析用具，其特征在于：

所述各流路包括：具有所述检测单元的主流路；和在与所述检测单元相比的试样的流动方向的上游侧，从所述主流路分叉出的分支流路。

9.如权利要求8所述的分析用具，其特征在于：

所述主流路不与所述共通流路连通，另一方面，所述分支流路与所述共通流路连通，并且，

所述止水部被设置在所述分支流路上。

10.如权利要求9所述的分析用具，其特征在于：

所述多个流路被设置成放射状，并且，

所述主流路具有用于排出所述检测单元内部的气体的主流路用排气口，

所述共通流路具有与所述主流路用排气口设置在相同的圆周上、并且用于排出所述共通流路内部的气体的共通流路用排气口。

11.如权利要求10所述的分析用具，其特征在于：

通过密封材料封闭所述主流路用和共通流路用排气口。

12.如权利要求9所述的分析用具，其特征在于：

所述主流路具备设置在与所述检测单元相比试样流动方向的上游侧，并且设置有试剂层的试剂单元，

所述分支流路在所述检测单元和所述试剂单元之间分叉出来。

13.如权利要求12所述的分析用具，其特征在于：

在所述检测单元上设置有包含显色试剂的追加的试剂层，

所述试剂层包含在所述显色试剂与试样之间进行电子接受与送出的电子传递物质。

14.如权利要求8所述的分析用具，其特征在于：

所述主流路与所述共通流路连通，另一方面，所述分支流路不与所述共通流路连通，并且，

所述止水部设置在所述主流路上的所述检测单元的下游侧。

15.如权利要求14所述的分析用具，其特征在于：

所述多个流路被设置成放射状，并且，

所述分支流路具有用于排出该分支流路内部的气体的分支流路用排气口，

所述共通流路具有，与所述分支流路用排气口设置在相同的圆周上，并且用于排出所述共通流路内部的气体的共通流路用排气口。

16.如权利要求15所述的分析用具，其特征在于：

通过密封材料封闭所述分支流路用以及共通流路用排气口。

17.如权利要求14所述的分析用具，其特征在于：

所述主流路具备与所述检测单元相比设置在试样流动方向的上游侧，并且设置有试剂层的试剂单元，

所述分支流路在所述检测单元与所述试剂单元之间分叉出来。

18.如权利要求17所述的分析用具，其特征在于：

在所述检测单元上设置有包含显色试剂的追加的试剂层，

所述试剂层包含在所述显色试剂与试样之间进行电子接受与送出的电子传递物质。

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