CN101680906B - 分析用仪器和使用该分析用仪器的分析装置及分析方法 - Google Patents

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Abstract

一种分析用仪器，其利用离心力将溶液向测定点(38)移送，并被用于光学接入读取测定点(38)处的反应液，其特征是从移送的上游侧朝下游侧设有操作腔(30)和收容腔(32)，将操作腔(30)与收容腔(32)之间用连结部(59)连通并将操作腔(30)的溶液移送到收容腔(32)，并且使连结部(59)相对于旋转轴心(102)位于比被保持于操作腔(30)的稀释溶液的液面更靠内周侧处。

Description

分析用仪器和使用该分析用仪器的分析装置及分析方法
技术领域
本发明涉及一种在从生物等采集的液体的分析中使用的分析用仪器和使用该分析用仪器的分析装置及分析方法，尤其涉及一种用于将在分析用仪器内混合后的溶液移送到下一工序的技术。
背景技术
作为现有的分析从生物等采集的液体的方法，已知使用形成液体流路的分析用仪器来进行分析的方法。分析用仪器能使用旋转装置来进行流体的控制，能利用离心力进行溶液的计量、固体成分的分离、分离后流体的移送分配以及溶液与试剂的混合等，因此能进行各种生物化学上的分析。
如图23所示，利用离心力来移送溶液的现有的分析用仪器246具有：试料室248，其具有入口端口250；稀释剂室252，其与试料室248相邻而形成；混合室254，其被配置在试料室248和稀释剂室252两者的半径方向外侧；以及分离室260，其通过被连接于与上述混合室254的溶液接触的位置的流动限制通路262接受混合室254中被混合的液体。分析室268与被连接于分离室260的流路266连接。
移送动作是将被试验的试料通过入口端口250导入试料室248，在将稀释试料的稀释剂导入稀释室252后，试料和稀释剂两者通过分析用仪器246的旋转被移送到混合室254内。在此，被移送到混合室254的试料和稀释剂被作为毛细管通路的流动限制通路262阻止而无法立即移送到分离室260，试料和稀释剂处在混合室254内时，使分析用仪器246反方向旋转、或与上述不同使相同方向上的旋转速度加速或减速，藉此将试料和稀释剂混合。
专利文献1：日本专利特许3061414号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
但是，具有如下技术问题：在混合室254内通过旋转的反转和旋转速度的加减速等进行试料和稀释剂的搅拌时，搅拌不足的溶液会通过流动限制通路262向分离室260流出，在尚未完全搅拌的情况下进行分析，分析结果会出现偏差。
本发明用于解决上述现有的技术问题，目的在于提供一种即使试料和稀释液及试剂在不同的时间被移送，也能将其在混合室内完全地搅拌，并且能将混合后的溶液在必要的时间向下一工序移送的分析用仪器和使用该分析用仪器的分析装置及分析方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的技术方案1中记载的分析用仪器具有利用离心力将溶液向测定点移送的微通道结构，被用于光学接入(access)读取上述测定点处的反应液，其特征是从上述移送的上游侧朝下游侧设有操作腔和收容腔，构成为将上述操作腔与上述收容腔之间用连结部连通并将上述操作腔的溶液移送到上述收容腔，并且使连结部相对于产生上述离心力的旋转轴心位于比被保持于上述操作腔的溶液的液面更靠内周侧处。
本发明的技术方案2中记载的分析用仪器具有利用离心力进行溶液移送的微通道结构，其特征是包括：第一保持部，其保持试料液；第二保持部，其保持稀释液；第三保持部，其从上述第一保持部、第二保持部接受试料液和稀释液；第四保持部，其通过连结部与上述第三保持部连通并从上述第三保持部接受稀释溶液；以及测定点，其形成于比上述第四保持部更靠上述移送的下游侧，载有试药，保持用从上述第四保持部侧接受来的稀释溶液溶解上述试药并使其反应后的反应液，构成为光学接入并读取上述测定点的反应液，并且使将上述第三保持部与第四保持部连通的上述连结部相对于产生上述离心力的旋转轴心位于比被保持于上述第三保持部的稀释溶液的液面更靠内周侧的位置。
本发明的技术方案3中记载的分析用仪器是在技术方案2中，其特征是在上述第四保持部与上述测定点之间设有：保持腔，其从上述第四保持部通过连结流路接受稀释溶液并保持规定量；以及连结流路，其连通上述保持腔与上述测定点，并且设有第二测定点，其形成于比上述测定点更靠上述移送的下游侧，载有试药，保持用从上述测定点侧接受来的溶液溶解上述试药并使其反应后的反应液，使连通上述测定点与上述移送的下游侧的第二连结部相对于产生上述离心力的旋转轴心位于比被保持于上述测定点的溶液的液面更靠内周侧处。
本发明的技术方案4中记载的分析用仪器是在技术方案3中，其特征是设有第三测定点，其形成于比上述第二测定点更靠上述移送的下游侧，载有试药，保持用从上述第二测定点侧接受来的溶液溶解上述试药并使其反应后的反应液，使连通上述第二测定点与上述移送的下游侧的第三连结部相对于产生上述离心力的旋转轴心位于比被保持于上述第二测定点的溶液的液面更靠内周侧处。
本发明的技术方案5中记载的分析用仪器是在技术方案1中，其特征是将上述收容腔构成为以产生毛细管力的厚度方向的剖面尺寸形成，并利用毛细管力来采集规定量的溶液。
本发明的技术方案6中记载的分析用仪器是在技术方案1中，其特征是将上述收容腔构成为利用倾斜产生的重力来采集规定量的溶液。
本发明的技术方案7中记载的分析用仪器是在技术方案1中，其特征是将上述收容腔构成为利用摆动产生的惯性力和倾斜产生的重力来采集规定量的溶液。
本发明的技术方案8中记载的分析装置是安设有采集试料液的技术方案1记载的分析用仪器的分析装置，其特征是包括：旋转驱动元件，其使上述分析用仪器绕轴心旋转；以及分析元件，其光学接入分析由上述旋转驱动元件移送来的上述分析用仪器内的溶液，构成为使上述轴心倾斜，利用惯性力和重力将被保持于上述操作腔的溶液移送到收容腔。
本发明的技术方案9中记载的分析装置是安设有采集试料液的技术方案1记载的分析用仪器的分析装置，其特征是包括：旋转驱动元件，其使上述分析用仪器绕轴心旋转；以及分析元件，其光学接入分析由上述旋转驱动元件移送来的上述分析用仪器内的溶液，构成为使上述轴心倾斜，利用重力将被保持于上述操作腔的溶液移送到上述操作腔与上述收容腔的连结部。
本发明的技术方案10中记载的分析装置是安设有采集试料液的技术方案1记载的分析用仪器的分析装置，其特征是包括：旋转驱动元件，其使上述分析用仪器绕轴心旋转；以及分析元件，其光学接入分析由上述旋转驱动元件移送来的上述分析用仪器内的溶液，构成为使上述轴心倾斜，利用重力将被保持于上述操作腔的溶液移送到收容腔。
本发明的技术方案11中记载的分析装置是安设有采集试料液的技术方案1记载的分析用仪器的分析装置，其特征是包括：旋转驱动元件，其使上述分析用仪器绕轴心旋转；以及分析元件，其光学接入分析由上述旋转驱动元件移送来的上述分析用仪器内的溶液，构成为使上述轴心倾斜，利用惯性力和重力将被保持于上述操作腔的溶液移送到上述收容腔的连结部。
本发明的技术方案12中记载的分析装置是在技术方案8至技术方案11的任一项中，其特征是构成为能将上述分析用仪器移动到上述收容腔与上述操作腔的连结部相对于上述操作腔从正面看为下侧的位置。
本发明的技术方案13中记载的分析装置是在技术方案8至技术方案11的任一项中，其特征是构成为使上述轴心倾斜，并使上述分析用仪器在上述连结部相对于上述操作腔从正面看为下侧的位置处，以上述轴心为中心摆动。
本发明的技术方案14中记载的分析装置是在技术方案8至技术方案11的任一项中，其特征是构成为使上述分析用仪器在任意旋转位置处以上述轴心为中心摆动。
本发明的技术方案15中记载的分析装置是在技术方案8至技术方案11的任一项中，其特征是能任意设定上述轴心的倾斜角。
本发明的技术方案16中记载的分析装置是在技术方案8至技术方案11的任一项中，其特征是上述轴心的倾斜角度为0°以上、45°以下。
本发明的技术方案17中记载的分析方法是采用技术方案1记载的分析用仪器的分析方法，其特征是具有如下步骤：在具有倾斜成规定角度的轴心的转子上安设上述分析用仪器，使上述转子旋转，将稀释液和滴注于上述分析用仪器的试料液移送到上述操作腔并混合的步骤；使上述转子移动到上述分析用仪器的收容腔与操作腔的连结部朝着上述操作腔从正面看朝向下侧的位置，并且在停止位置上对上述分析用仪器加震，将通过上述混合而稀释后的稀释溶液摆动移送到移送路径的下游侧的步骤；使上述转子旋转来定量采集上述稀释溶液，用通过旋转上述转子或对上述分析用仪器加震而被上述摆动移送并被测定点接受的溶液溶解测定点载有的试药并搅拌的步骤；以及使上述转子旋转，在上述测定点存在于读取位置的时间内对上述测定点的反应液进行光学接入的步骤。
本发明的技术方案18中记载的分析方法是在技术方案17中，其特征是具有如下步骤：使上述转子旋转来定量采集上述稀释溶液，通过反复进行旋转上述转子或对上述分析用仪器加震的上述摆动移送，将反应液按顺序朝沿搬运路径被串联的多个测定点内的下游侧的测定点移送，在反应液到达的每个时间光学接入测定点并测定的步骤。
发明效果
根据本发明的分析用仪器和使用该分析用仪器的分析装置及分析方法，由于能将在不同时间被移送来的溶液在需要的时间向下一工序移送，因此能将溶液以完全混合的状态向下一工序移送，并能提高分析精度。进一步来说，由于能将溶液在需要的时间向下一工序移送，因此还可以用作能实现移送顺序和流路模型的简化的混合以外的移送控制元件。
附图说明
图1是本发明实施方式中将分析用仪器安设于分析装置后的主要部分立体图。
图2是上述实施方式中的分析用仪器的分解立体图。
图3是上述实施方式中的分析装置的外观图。
图4是上述实施方式中的分析装置的结构图。
图5是上述实施方式中的分析装置的剖视图。
图6A是表示上述实施方式中的分析用仪器的旋转停止位置的图。
图6B是表示上述实施方式中的分析用仪器的旋转停止位置的图。
图6C是表示上述实施方式中的分析用仪器的旋转停止位置的图。
图7A是上述实施方式中的分析用仪器的稀释单元开启(开封)部的俯视图。
图7B是上述实施方式中的分析用仪器的稀释单元开启部的剖视图。
图8A是上述实施方式中的分析用仪器的注入口周边的放大立体图。
图8B是上述实施方式中的分析用仪器的注入口周边的主视图。
图9是表示上述实施方式中的分析用仪器的微通道结构的俯视图。
图10是表示上述实施方式中的分析用仪器的剖面位置的俯视图。
图11A是上述实施方式中的分析用仪器的AA-AA剖视图。
图11B是上述实施方式中的分析用仪器的B-B剖视图。
图11C是上述实施方式中的分析用仪器的C-C剖视图。
图11D是上述实施方式中的分析用仪器的D-D剖视图。
图11E是上述实施方式中的分析用仪器的E-E剖视图。
图12是表示上述实施方式中的分析用仪器的亲水处理位置的俯视图。
图13是上述实施方式中的分析用仪器的结构图。
图14A是上述实施方式中的分析用仪器的注入过程的说明图。
图14B是上述实施方式中的分析用仪器的分离/计量过程的说明图。
图15A是上述实施方式中的具有毛细管腔19的分离腔18的作用说明图。
图15B是上述实施方式中的具有毛细管腔19的分离腔18的作用说明图。
图15C是上述实施方式中的具有毛细管腔19的分离腔18的作用说明图。
图15D是上述实施方式中的具有毛细管腔19的分离腔18的作用说明图。
图16A是不具有毛细管腔19的比较例的分离腔18的作用说明图。
图16B是不具有毛细管腔19的比较例的分离腔18的作用说明图。
图17A是上述实施方式中的分析用仪器的计量过程的说明图。
图17B是上述实施方式中的分析用仪器的混合过程的说明图。
图18A是上述实施方式中的分析用仪器的混合过程的说明图。
图18B是上述实施方式中的分析用仪器的混合过程的说明图。
图19A是上述实施方式中的分析用仪器的稀释溶液移送过程的说明图。
图19B是上述实施方式中的分析用仪器的计量过程的说明图。
图20A是上述实施方式中的分析用仪器的移送过程的说明图。
图20B是上述实施方式中的分析用仪器的试药反应/测定过程的说明图。
图21A是上述实施方式中的分析用仪器的移送过程的说明图。
图21B是上述实施方式中的分析用仪器的试药反应/测定过程的说明图。
图22A是上述实施方式中的分析用仪器的移送过程的说明图。
图22B是上述实施方式中的分析用仪器的试药反应/测定过程的说明图。
图23是现有的分析用仪器的俯视图。
具体实施方式
以下根据图1～图22A、图22B对本发明的分析用仪器和使用该分析用仪器的分析装置及分析方法的实施方式进行说明。
图1表示将本发明实施方式的分析用仪器1安设在分析装置的转子103上的状态，图2表示使分析用仪器1的与上述转子103接触的面朝向上侧地分解后的状态。
分析用仪器1采用以下五个部件组合而成：保护罩2，其用于防止试料液体飞散；底座基板3，其形成表面具有细微的凹凸形状的微通道结构；覆盖基板4，其覆盖底座基板3的表面；稀释单元5，其保持稀释液；开启按钮6，其用于排出设于被形成于底座基板3上表面的多个凹部中的一个凹部50的稀释单元5内的稀释液。
底座基板3和覆盖基板4以将稀释单元5等安设于内部的状态接合，在上述接合后的部件上安装有保护罩2。此外，开启按钮6以形成于覆盖基板4的开启孔7的位置为中心进行接合。
用覆盖基板4覆盖在底座基板3的上表面形成的多个凹部的开口，藉此形成后述多个收容区域(与后述的测定点相同)和连接这些收容区域之间的流路等(参照图2)。收容区域中的必要的收容区域内预先载有各种分析必需的试药。
上述分析用仪器1能从注入口11采集试料液，例如血液等溶液，盖上保护罩2并安设于分析装置的上述转子103，便能进行试料液的成分分析。符号102表示转子103旋转中的轴心。
分析用仪器1中，对从注入口11取入内部的试料液施加以比注入口11更靠近内周的上述轴心102为中心使分析用仪器1旋转而产生的离心力和设在分析用仪器1内的毛细管流路的毛细管力，在分析用仪器内移送溶液，保护罩2是为防止附着在注入口11附近的试料液在分析中因离心力向外部飞散而安装的。
作为构成本发明的分析用仪器1的部件的材料，较为理想的是采用材料成本低且量产性好的树脂材料。上述分析装置通过测定透过分析用仪器1的光的光学测定方法来进行试料液的分析，因此，作为底座基板3和覆盖基板4的材料，较为理想的是采用PC、PMMA、AS、MS等透明性较高的树脂。
此外，作为稀释单元5的材料，由于需要将稀释液长时间封入于稀释单元5的内部，因而较为理想的是采用PP、PE等水分通过率较低的结晶性树脂。对于开启按钮6来说，由于使其在稀释单元5开启时变形使用，因而较为理想的是采用PP等弹性模量较大的结晶性树脂。作为保护罩2的材料，只要是成形性较好的材料就没有特别的问题，较为理想的是采用PP、PE等低价的树脂。
底座基板3与覆盖基板4的接合较为理想的是采用不会给在上述收容区域内载有的试药的反应活性带来影响的方法，较为理想的是采用在接合时不容易出现反应性气体和溶剂的超声波熔敷和激光熔敷等。
此外，在利用底座基板3与覆盖基板4接合所产生的两基板3、4之间的微小缝隙中的毛细管力来移送溶液的部分进行用于提高毛细管力的亲水处理。具体而言，使用亲水性聚合物和界面活性剂等来进行亲水处理。在此，亲水性是指与水的接触角不足90度，更为理想的是接触角不足40度。
图3～图6A、图6B、图6C表示安设有分析用仪器1的分析装置。
图3中，分析用仪器1以底座基板3和覆盖基板4中的覆盖基板4侧朝下的形态安装在以分析装置100的上述轴心102为中心旋转的转子103上，在关闭盖101的状态下进行分析。
如图4和图5所示，上述分析装置100有如下结构构成：旋转驱动元件107，其用于使转子103旋转；光学测定元件109，其用于光学测定分析用仪器1内的溶液；控制元件108，其控制转子103的旋转速度和旋转方向以及光学测定元件的测定时间等；运算部110，其用于将光学测定元件109得到的信号处理并运算测定结果；显示部111，其用于显示运算部110得到的结果。
旋转驱动元件107构成为通过转子103使分析用仪器1不仅能绕轴心102向任意方向以规定的旋转速度旋转，还能在规定的停止位置处以轴心102为中心按规定的振幅范围、周期左右往复运动，使分析用仪器1摆动。在此，作为旋转驱动元件107，使用电动机104，使转子103绕轴心102旋转。轴心102以上述轴心102上的规定位置为中心并以倾斜角度θ°倾斜地安装成能自由旋转。
另外，在此采用了分析用仪器1的旋转动作和摆动动作由一个旋转驱动元件107进行的结构，但为了使旋转驱动元件107的负荷减轻，也可以另外设置用于摆动动作的驱动元件。具体而言，通过将上述电动机104以外的震动电动机等加震元件直接地或间接地与安设在转子103上的分析用仪器1接触，使分析用仪器1摆动并对分析用仪器1内的溶液施加惯性力。
光学测定元件109包括：激光光源105，其用于向分析用仪器1的测定部照射激光；光电检测器106，其检测出从激光光源105照射出的激光中通过分析用仪器1的透过光的光量。转子103为透光性较差的材料或无透光性的材料时，在转子103的分析用仪器1的安装位置穿设有孔51、52。
在此，激光光源105使用能切换射出光的波长的光源，光电检测器106使用能检测出激光光源105的射出光的任一波长的光的检测器。
另外，激光光源105和光电检测器106也可根据测定需要的波长的种类设置多对。
此外，分析装置100中设有用于将分析用仪器1内的稀释单元5自动开启的开启元件，具体地说是设有能在转子103处上下运动以能对安设于转子103的分析用仪器1的开启按钮6进行操作的臂构件，还可以设有将开启按钮6通过上述臂构件上顶的机构。
转子103被安装于如图5所示的倾斜的轴心102处，相对水平线以倾斜角度θ°倾斜，根据分析用仪器1的旋转停止位置能控制分析用仪器1内的溶液所受的重力的方向。
具体而言，在图6A所示位置(正上方用0°(360°)表示时的180°附近的位置)处使分析用仪器1停止时，由于分析用仪器1的下侧53从正面看朝向下侧，因此分析用仪器1内的溶液朝外周方向(下侧53)受到重力。
此外，在图6B所示的60°附近的位置处使分析用仪器1停止时，由于分析用仪器1的左上侧54从正面看朝向下侧，因此分析用仪器1内的溶液朝左上方受到重力。相同地，在图6C所示的300°附近的位置处由于分析用仪器1的右上侧55从正面看朝向下侧，因此分析用仪器1内的溶液朝右上方受到重力。
如上所述，使轴心102倾斜，在任意位置处使分析用仪器1停止，便能作为用于将分析用仪器1内的溶液向规定方向移送的驱动力中的一种来利用。
分析用仪器1内的溶液受到的重力的大小可通过调整轴心102的倾斜角度θ来设定，较为理想的是根据移送的液体量和附着在分析用仪器1内的壁面上的力的关系来设定。
较为理想的是，倾斜角度θ处在10°～45°的范围内，若倾斜角度θ小于10°，则溶液受到的重力过小而可能无法得到必需的驱动力，若倾斜角度θ大于40°，则对轴心102的载荷增大，利用离心力来移送的溶液可能因自重随意移动而无法控制。
本实施方式的分析装置100中，倾斜角度θ固定为10°～45°的范围内的任意角度，作为旋转驱动元件107的电动机104、激光光源105、光电检测器106也与倾斜的轴心102平行地安装，但倾斜角度θ可调整为任意角度，电动机104、激光光源105、光电检测器106也能跟随地改变角度，藉此能根据分析用仪器1的规格和分析用仪器1内的移送流程设定最适合的倾斜角度。在此，在能将倾斜角度θ调整为任意角度的结构时，较为理想的是，倾斜角度θ的范围为0°～45°，当不想受到重力影响时，能将倾斜角度设为0°，即，使转子103水平地进行旋转。
图7A、图7B～图13表示分析用仪器1的详细结构。
图7A、图7B表示分析用仪器1的稀释单元开启部。
图7A是表示开启按钮6的安装位置的俯视图，图7B表示图7A的A-A剖视图。
如图7B所示，稀释单元5的开启及排出中，将与覆盖基板4接合的开启按钮6的中心部从下方上顶，销子8便能刺破被贴于稀释单元5表面的铝密封10，开启稀释单元5。而且，若在开启稀释单元5的状态下使分析用仪器1旋转，则稀释单元5内的稀释液会经由开启孔7与排出孔9之间形成的空间(底座基板3与覆盖基板4之间形成的排出槽，以及覆盖基板4与开启按钮6之间形成的空间)被排出到作为第二保持部的保持腔14中。
图8A是分析用仪器1的注入口周边的放大立体图，图8B是其主视图。图9表示图2所示底座基板3的与上述覆盖基板4接合的接合面的俯视图。
分析用仪器1通过在注入口11使试料液附着，便能利用形成于内部的毛细管腔17的毛细管力来吸引试料液，因此能从指尖等直接采集血液。在此，由于注入口11为在分析用仪器1本体一侧的表面向轴心102方向突出的形态，因此具有防止注入口11以外的地方因与手指等接触而附着有血液，并在分析时防止附着的血液向外部飞散的效果。
此外，在毛细管腔17的侧面设有厚度方向的剖面尺寸比毛细管腔17的尺寸大且与大气连通的腔体12、13。通过设置腔体12、13，使得在毛细管腔17内流动的试料液不是以侧面部先行流动的毛细管流进行填充，而是以中央部先行流动的毛细管流进行填充，因此即使分多次进行填充，试料液也会以被保持于毛细管腔17的试料液的中央部和之后采集的试料液的中央部先接触的形态流动，在将毛细管腔17内的空气向侧面的腔体12、13排出的同时进行填充。因此，即使注入口11附着的试料液的量在采集过程中不足或在采集过程中指尖等离开注入口11，向毛细管腔17内的采集也能在结束之前多次地采集。在此，毛细管腔17的厚度方向的剖面尺寸为50～300μm，腔体12、13的厚度方向的剖面尺寸为1000～3000μm，但只要毛细管腔17的尺寸是能通过毛细管力采集试料液的尺寸，腔体12、13的尺寸是通过毛细管力无法移送试料液的尺寸，则没有特别限定。
另外，图11A～图11E表示图10所示的AA-AA、B-B、C-C、D-D、E-E的各个位置上的剖面的放大。符号20a、20b1、20b2、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20i为空气孔。此外，图12中用阴影表示实施亲水处理的位置。
接着对本发明实施方式1的分析用仪器的微通道结构以及溶液的移送流程进行详细说明。
图13用框图表示分析用仪器1的结构，在分析用仪器1的内部形成有如下部件：试料液采集部150，其用于采集试料液；稀释液保持部151，其用于保持稀释试料液的稀释液；分离部152，其用于在保持从试料液采集部150移送来的试料液并将其离心分离为溶液成分和固体成分后采集含有规定量的固体成分的试料液；稀释液计量部153，其用于计量从稀释液保持部151移送来的稀释液；混合部154，其用于在将从分离部152移送来的试料液和从稀释液计量部153移送来的稀释液保持并在内部混合后根据分析必需的量计量稀释溶液；测定部155，其用于使从混合部154移送来的稀释溶液与分析试药反应并进行测定。
如图9所示，试料液采集部150由如下部件构成：注入口11，其用于采集试料液；毛细管腔17，其经由注入口11用毛细管力采集并保持规定量的试料液；腔体12、13，其用于在试料液采集时排出毛细管腔17内的空气。
如图9所示，稀释液保持部151在稀释单元5内保持有稀释液，通过图7A、图7B中所说明的开启动作来散开稀释液。
分离部152在试料液采集部150的下游侧如图9所示由如下部件构成：分离腔18，其形成为通过腔体12而与毛细管腔17连通，将利用离心力从毛细管腔17移送来的试料液保持，并利用离心力将试料液分离成溶液成分和固体成分；计量流路23，其作为第一保持部，形成在分离腔18与稀释液计量部153之间，将经分离腔18分离后的固体成分的一部分移送并保持；连结流路21，其将计量流路23与分离腔18连结并用于将分离腔18内的试料液移送；溢流流路22，其形成在分离腔18与稀释液计量部153之间，将在连结流路21内分离后的试料液的溶液成分优先保持，并只将固体成分向计量流路23移送；毛细管腔19，其形成在分离腔18内，用于抑制分离后的分离腔18内的溶液成分向计量流路23移送；连结流路24，其形成在以分离腔18为边界的与计量流路23相反的一侧，并用于排出分离腔18和连结流路21、溢流流路22内的分析所不需要的试料液；溢流腔25、26，其用于保持经由连结流路24移送来的不需要的试料液。
在此，连结流路21、溢流流路22、计量流路23、连结流路24、毛细管腔19、溢流腔26的厚度方向的剖面尺寸为50～300μm，但只要是能通过毛细管力移送试料液的尺寸，则没有特别限定。此外，分离腔18、溢流腔25的厚度方向的剖面尺寸为1000～3000μm，但能根据需要的试料液的量进行调整。
如图9所示，稀释液计量部153由如下部件构成：保持腔14，其形成在稀释液保持部151的下游侧，用于保持规定量的利用离心力从稀释单元5移送来的稀释液；连结流路15，其形成在保持腔14与分离部152之间，用于将经保持腔14计量后的稀释液向上述混合部154移送；溢流流路16，其形成在以保持腔14为边界的与连结流路15相反的一侧，用于使向保持腔14移送的稀释液在超过规定量时向保持腔14外溢流；溢流腔27，其规定被保持腔14保持的液面高度，并使稀释液经由溢流流路16溢流；测定点29，其保持溢流出的稀释液并被用于光学测定元件109的参考测定；毛细管部28，其用于防止被保持在测定点29内的稀释液逆流并流到其他区域。
在此，连结流路15、溢流流路16、毛细管部28的厚度方向的剖面尺寸为50～300μm，但只要是能产生毛细管力的尺寸，则没有特别限定。此外，保持腔14、溢流腔27、测定点29的厚度方向的剖面尺寸为1000～3000μm，但能根据需要的量和用于测定吸光度的条件(光路长、测定波长等)进行调整。
如图9所示，混合部154由如下部件构成：操作腔30，其作为第三保持部，在分离部152和稀释液计量部153的下游侧形成为与计量流路23和连结流路15连通，将从计量流路23移送来的试料液和从保持腔14移送来的稀释液保持并在内部混合；凸缘31，其形成为在混合中防止稀释溶液从设于操作腔30内的空气孔20c流出；保持腔32，其作为第四保持部，形成在比被保持于操作腔30的稀释溶液的相对于轴心102方向的液面高度更靠近内侧处，保持混合后从操作腔30移送来的稀释溶液；保持腔35，其形成在保持腔32的下游侧，保持规定量的利用离心力从保持腔32移送来的稀释溶液；毛细管部33，其形成在保持腔32与溢流腔27之间，用于抑制向保持腔32移送的稀释溶液向溢流腔27流出；连结流路34，其形成在保持腔32与保持腔35之间，用于抑制向保持腔32移送的稀释溶液向保持腔35流出；连结流路37，其形成在保持腔35与位于保持腔35下游侧的测定部155之间，用于将经保持腔35计量后的稀释溶液向测定部155移送；溢流流路36，其形成在保持腔35与溢流腔27之间，用于使向保持腔35移送稀释溶液在超过规定量时向保持腔35外溢流。
在此，毛细管部33、连结流路34、溢流流路36、连结流路37的厚度方向的剖面尺寸为50～300μm，但只要是能产生毛细管力的尺寸，则没有特别限定。此外，保持腔32、保持腔35的厚度方向的剖面尺寸为1000～3000μm，但能根据需要的稀释溶液的量进行调整。
如图9所示，测定部155由如下部件构成：测定点38，其在混合部154的下游侧形成为通过连结流路37与保持腔35连通，用于使内部载有的试药与从保持腔35通过连结流路37移送来的稀释溶液反应并保持，进行第一测定；毛细管腔39，其作为收容腔，形成在从测定点43处看比被保持于作为操作腔的上述测定点38的第一反应液的相对于轴心102方向的液面高度更靠内侧处，在第一反应液的测定后采集测定点38内的第一反应液；毛细管腔40，其形成在测定点38与毛细管腔39之间，用于使返回到测定点38的第一反应液的量稳定；连结流路41，其形成在毛细管腔39的下游侧，抑制被毛细管腔39采集的第一反应液向测定点43流出；凸缘42，其位于毛细管腔39与毛细管腔40的连结部，利用离心力使毛细管腔39内的第一反应液破裂并使规定量的稀释溶液返回测定点38；测定点43，其在毛细管腔39的下游侧形成为通过连结流路41与毛细管腔39连通，用于使内部载有的试药与从毛细管腔39通过连结流路41移送来的第一反应液反应并保持，进行第二测定；毛细管腔44，其作为收容腔，形成在从测定点46处看比被保持于作为操作腔的上述测定点43的第二反应液的相对于轴心102方向的液面高度更靠内侧处，在第二反应液的测定后采集测定点43内的第二反应液；毛细管腔64，其作为第三连结部，形成在测定点43与毛细管腔44之间，并用于使返回到测定点43的第二反应液的量稳定；连结流路45，其形成在毛细管腔44的下游侧，抑制被毛细管腔44采集的第二反应液62向测定点46流出；测定点46，其在毛细管腔44的下游侧形成为通过连结流路45与毛细管腔44连通，用于使内部载有的试药与从毛细管腔44通过连结流路45移送来的第二反应液反应并保持，进行第三测定。
在此，毛细管腔39、毛细管腔40、连结流路41、毛细管腔44、连结流路45的厚度方向的剖面尺寸为50～500μm，但只要是能产生毛细管力的尺寸，则没有特别限定。此外，测定点38、测定点43、测定点46的厚度方向的剖面尺寸为1000～3000μm，但能根据需要的稀释溶液的量和用于测定吸光度的条件(光路长、测定波长、样品溶液的反应浓度、试药种类等)进行调整。
接着，以血液中的血球内含有的血红蛋白及HbA1c的浓度测定为例对分析用仪器1的试料液分析工序进行详细说明。
另外，图14A、图14B～图22A、图22B表示在从转子103的表面侧看的状态下所图示的安设于转子103的分析用仪器1，旋转方向C1表示在图1中相对轴心102左旋，旋转方向C2表示在图1中相对轴心102右旋。
图14A、图14B表示本发明实施方式1的分析用仪器的注入过程及分离/计量过程。
-工序1-
图14A中，作为试料液的血液从被穿刺后的指尖等经过分析用仪器1的注入口并通过毛细管腔17的毛细管力采集，直到毛细管腔17内被填充。在此，能根据由毛细管腔17的空隙和相对面积而定的体积来计量试料液、例如大约10μL的血液，但也可根据分析所需要的量来规定毛细管腔17的形状尺寸，调整能采集的容量。
采集需要量血液的分析用仪器1安装在分析装置100的转子103上，通过稀释单元5的开启元件进行开启动作。
-工序2、工序3-
稀释单元5的开启结束后，使转子103旋转(用C2表示的右旋，3000rpm)，毛细管腔17内的血液和稀释液如图14B所示向分离腔18移送，稀释单元5内的稀释液向保持腔14移送。在此，当稀释血液并取出血球中的测定成分时，为使因具有个人差别的血细胞比容值(血液中含有的血球成分的比率)的影响而引起的稀释的偏差降低，利用离心力将向分离腔18移送的血液分离成血浆成分和血球成分，采集外周部的高血细胞比容血液并进行稀释，藉此降低稀释的偏差。
此外，在上述旋转中被移送到保持腔14并超过规定量的稀释液通过溢流流路16、溢流腔27、毛细管部28流入测定点29内并被保持。
图15A～图15D表示具有毛细管腔19的分离腔18中的上述离心分离动作和通过计量流路23向操作腔30移送的移送流程。
如图15A所示滞积在分离腔18底部的血液57通过离心力的作用，如图15B所示被分离成血浆成分57a和血球成分57b。若旋转停止、离心力消失，则如图15C所示，分离腔18中的血浆成分57a朝毛细管腔19进行毛细管移送，连结流路21的血浆成分57a和血球成分57b朝与腔体58连接的溢流流路22进行毛细管移送，上述腔体58具有与大气连通的空气孔20a。连结流路24的血浆成分57a和血球成分57b朝具有与大气连通的空气孔20b的溢流腔26进行毛细管移送。在此，计量流路23的端部在血球成分57b到达的位置处与连结流路21连接，如图15d所示，从连结流路21通过计量流路23的毛细管力移送需要量的血球成分57b。
由于本实施方式中分离腔18形成有毛细管腔19，因此在分离腔18内残留的血浆成分57a的大部分能在毛细管腔19中保持，对向计量流路23仅毛细管移送需要量的血球成分57b起到作用。具体而言，如图16所示的分离腔18未形成有毛细管腔19的比较例中，血浆成分57a滞积在分离腔18的底部，若通过计量流路23的毛细管力进行毛细管移送，则如图16B所示，滞积在分离腔18底部的血浆成分57a会从连结流路21混入计量流路23，无法得到需要量的血球成分57b。
另一方面，向保持腔14移送的稀释液若其被保持的液面高度超过溢流流路16与溢流腔27的连结位置，则会经由溢流流路16向溢流腔27排出，从而可在保持腔14内保持规定量。在此，由于连结流路15为包括曲管的虹吸管形状，该曲管被配置于比溢流流路16与溢流腔27的连结位置更靠半径方向内侧，因此在分析用仪器1的旋转中能在保持腔14内保持稀释液。
此外，由于连结保持腔14与溢流腔27的溢流流路16为毛细管，因此在分析用仪器1减速或停止时，通过毛细管力能防止稀释液因惯性力和表面张力而从保持腔14向溢流腔27流出，能高精度地进行稀释液的计量。
-工序4-
使转子103的上述旋转(用C2表示的右旋，3000rpm)停止并静止后，从图17A开始使转子103旋转(用C2表示的右旋，2000rpm)，藉此在计量流路23中被保持的需要量的血球成分57b与保持腔14的稀释液流入操作腔30进行混合稀释，多余的血球成分57b如图17B所示被保持于溢流腔26。此外，光学测定元件109实施在分析用仪器1的测定点29的稀释液介于激光光源105和光电检测器106之间的时间内进行读取的参考测定。此时，激光光源105的波长在535nm和625nm间切换并进行参考测定。
-工序5-
接着，将分析用仪器1移动到图18A所示的60°附近的位置，将电动机104以1000rpm的频率控制为对分析用仪器1施加±1mm左右的摆动并搅拌稀释液。
-工序6-
此后，将分析用仪器1移动到图18B所示的180°附近的位置，将电动机104以1000rpm的频率控制为对分析用仪器1施加±1mm左右的摆动并搅拌稀释液。
在此，操作腔30与保持腔32之间用连结部59连通，由于在搅拌时该连结部59的位置相对于产生离心力的旋转的轴心102比被保持在操作腔30处的稀释溶液的液面更靠内周侧，因此搅拌混合中的稀释液不会向保持腔32流出。
-工序7-
接着，将分析用仪器1移动到图19A所示的300°附近的位置，将电动机104以1000rpm的频率控制为对分析用仪器1施加±1mm左右的摆动，将操作腔30的稀释后的血球成分57b(稀释溶液)通过连结部59摆动移送到保持腔32。
在此，即使将分析用仪器1移动到图19A所示的300°附近的位置，被保持于操作腔30的稀释溶液也会被作用于操作腔30壁面的表面张力保持(由于表面张力比作用于稀释溶液的重力大)，通过使分析用仪器1摆动、对稀释溶液施加惯性力，可打破作用于操作腔30壁面的表面张力，通过作用于稀释溶液的惯性力和重力将稀释溶液移送到保持腔32。
-工序8-
接着，如图19B所示，将分析用仪器1通过使转子103旋转(用C2表示的右旋，2000rpm)，藉此从保持腔32通过连结流路34向保持腔35移送规定量的稀释溶液。向保持腔35移送的稀释溶液的超过规定量的部分通过溢流流路36向溢流腔27溢流，在保持腔35中保持规定量的稀释溶液60。
-工序9、工序10-
使转子103的上述旋转(用C2表示的右旋，2000rpm)停止并静止，藉此如图20A所示，保持腔35的稀释溶液被加启动水到连结流路37，进一步从图20A开始使转子103旋转(用C1表示的左旋，2000rpm)，藉此被保持于保持腔35的规定量的稀释溶液通过连结流路37被移送到测定点38，溶解测定点38预先载有的变性试药。
-工序11-
此后，在图20B所示的180°附近的位置上，将电动机104以1000rpm的频率控制为对分析用仪器1施加±1mm左右的摆动，搅拌分析用仪器1的测定点38的第一反应液61。
在此，测定点38与测定点43侧之间通过毛细管腔40和毛细管腔39连通。在此，毛细管腔40起到第二连结部的作用，由于在搅拌时该毛细管腔40的位置相对于产生离心力的旋转的轴心102比被保持在测定点38处的稀释溶液的液面更靠内周侧，因此搅拌混合中的稀释液不会向测定点43侧的毛细管腔39流出。
-工序12、工序13-
接着，在使分析用仪器1静止并使第一反应液61进行变性反应后，使转子103旋转(用C1表示的左旋，1500rpm)并实施第一测定。
第一测定是在将激光光源105的波长切换成535nm的发光状态下，在分析用仪器1的测定点38的变性反应后的第一反应液61介于激光光源105与光电检测器106之间的时间内进行读取。运算部110根据预先将激光光源105的波长调整为535nm后读取测定点29而得到的基准值对由第一测定得到的测定值进行处理并数值化，将数值化得到的变性血红蛋白浓度显示在显示部111中。
在此，“变性”是指从蛋白质的结构内使异常处向结构外伸出(使其露出)，后述的抗原抗体反应是通过与从蛋白质的结构内露出的部位即“变性后的部位”进行异常反应的乳胶试药来进行的。
-工序14-
接着，将分析用仪器1移动到图21A所示的60°附近的位置，将电动机104以1500rpm的频率控制为对分析用仪器1施加±1mm左右的摆动，藉此使被保持于测定点38的第一反应液61向毛细管腔39进行毛细管移送，在毛细管腔39内保持规定量的第一反应液61。
-工序15-
接着，使转子103旋转(用C1表示的左旋，2000rpm)，藉此第一反应液61从毛细管腔39通过连结流路41流入测定点43处，溶解测定点43处预先载有的乳胶试药。
-工序16-
此后，在图21B所示的180°附近的位置上，将电动机104以1000rpm的频率控制为对分析用仪器1施加±1mm左右的摆动，搅拌分析用仪器1的测定点43的第二反应液62。
在此，测定点43与测定点46侧之间通过毛细管腔44连通，由于使连接测定点43与毛细管腔44的毛细管腔64的搅拌时的位置相对于产生离心力的旋转的轴心102比被保持在测定点43处的稀释溶液的液面更靠内周侧，因此搅拌混合中的稀释溶液不会向测定点46侧的毛细管腔44流出。
-工序17、工序18-
接着，在使分析用仪器1静止并使第二反应液62进行抗原抗体反应后，使转子103旋转(用C1表示的左旋，1500rpm)来实施第二测定。
第二测定是在将激光光源105的波长切换成625nm的发光状态下，在分析用仪器1的测定点43的抗原抗体反应后的第二反应液62介于激光光源105与光电检测器106之间的时间内进行读取。
-工序19-
接着，将分析用仪器1移动到图22A所示的60°附近的位置，将电动机104以1500rpm的频率控制为对分析用仪器1施加±1mm左右的摆动并将第二反应液62向毛细管腔44毛细管移送。
-工序20-
此后，使转子103旋转(用C1表示的左旋，2000rpm)，藉此被保持于毛细管腔44的规定量的第二反应液62通过连结流路45流入到测定点46，溶解测定点46载有的凝集试药。
-工序21-
此后，在图22B所示的180°附近的位置上，将电动机104以1000rpm的频率控制为对分析用仪器1施加±1mm左右的摆动，搅拌分析用仪器1的测定点46的第三反应液63。
-工序22、工序23-
接着，在使分析用仪器1静止并使第三反应液63进行凝集反应后，使转子103旋转(用C1表示的左旋，1500rpm)来实施第三测定。
第三测定是在将激光光源105的波长切换成625nm的发光状态下，在分析用仪器1的测定点46的凝集反应后的第三反应液63介于激光光源105与光电检测器106之间的时间内进行读取。运算部110根据将激光光源105的波长调整为625nm后预先读取测定点29而得到的基准值对由第二测定和第三测定得到的测定值进行处理并数值化，将数值化后的HbA1c浓度和以上述变性血红蛋白浓度为基础算出的HbA1c％的值显示在显示部111中。
另外，在操作腔30和保持腔32的部分中，保持腔32为技术方案1中的收容腔。
此外，在测定点38和毛细管腔39的部分中，测定点38为技术方案1中的操作腔，毛细管腔39为技术方案1中的收容腔。
此外，在测定点43和毛细管腔44的部分中，测定点43为技术方案1中的操作腔，毛细管腔44为技术方案1中的收容腔。
工业上的可利用性
本发明能将在不同的时间移送来的全部溶液在同一场所保持，并将其在必要的时间向下一工序移送，因此能在将溶液完全混合的状态下向下一工序移送，并能提高分析精度，作为在从生物等采集的体液的成分分析中使用的分析用仪器的移送控制元件是很有用的。

Claims (18)

1.一种分析用仪器，其具有利用离心力将溶液向测定点移送的微通道结构，并被用于光学接入读取所述测定点处的反应液，其特征在于，
从所述移送的上游侧朝下游侧设有操作腔和收容腔，所述收容腔经由连结部从所述操作腔接收溶液，
在所述操作腔与产生所述离心力的旋转轴心之间配置所述收容腔，
使所述轴心相对于水平线倾斜来从所述操作腔向所述收容腔移送溶液的所述连结部在下述位置与所述操作腔连接，该位置是比利用所述离心力移送并保持在所述操作腔中的溶液的液面更靠所述轴心的内周侧的位置。
2.一种分析用仪器，其具有利用离心力将溶液向测定点移送的微通道结构，并被用于光学接入读取所述测定点处的反应液，其特征在于，包括：
第一保持部，该第一保持部保持试料液；
第二保持部，该第二保持部保持稀释液；
第三保持部，该第三保持部从所述第一保持部、第二保持部接受试料液和稀释液；
第四保持部，该第四保持部通过连结部与所述第三保持部连通并从所述第三保持部接受稀释溶液；以及
测定点，该测定点形成于比所述第四保持部更靠所述移送的下游侧，载有试药，保持用从所述第四保持部侧接受来的稀释溶液溶解所述试药并使其反应后的反应液，
在所述第三保持部与产生所述离心力的旋转轴心之间配置所述第四保持部，
使所述轴心相对于水平线倾斜来从所述第三保持部向所述第四保持部移送溶液的所述连结部在下述位置与所述第三保持部连接，该位置是比利用所述离心力移送并保持在所述第三保持部中的稀释溶液的液面更靠所述轴心的内周侧的位置。
3.如权利要求2所述的分析用仪器，其特征在于，在所述第四保持部与所述测定点之间，设有：
保持腔，该保持腔从所述第四保持部通过连结流路接受稀释溶液并保持规定量；以及连结流路，该连结流路连通所述保持腔与所述测定点，
并且设有第二测定点，该第二测定点形成于比所述测定点更靠所述移送的下游侧，载有试药，保持用从所述测定点侧接受来的溶液溶解所述试药并使其反应后的反应液，
使连通所述测定点与所述移送的下游侧的第二连结部相对于产生所述离心力的旋转轴心位于比被保持于所述测定点的溶液的液面更靠内周侧处。
4.如权利要求3所述的分析用仪器，其特征在于，
设有第三测定点，该第三测定点形成于比所述第二测定点更靠所述移送的下游侧，载有试药，保持用从所述第二测定点侧接受来的溶液溶解所述试药并使其反应后的反应液，
使连通所述第二测定点与所述移送的下游侧的第三连结部相对于产生所述离心力的旋转轴心位于比被保持于所述第二测定点的溶液的液面更靠内周侧处。
5.如权利要求1所述的分析用仪器，其特征在于，
所述收容腔以能产生毛细管力的厚度方向的剖面尺寸形成，并利用毛细管力来采集规定量的溶液。
6.如权利要求1所述的分析用仪器，其特征在于，
将所述收容腔构成为利用倾斜产生的重力来采集规定量的溶液。
7.如权利要求1所述的分析用仪器，其特征在于，
将所述收容腔构成为利用摆动产生的惯性力和倾斜产生的重力来采集规定量的溶液。
8.一种分析装置，其安设有采集了试料液的权利要求1所述的分析用仪器，其特征在于，包括：
旋转驱动元件，该旋转驱动元件使所述分析用仪器绕轴心旋转；以及分析元件，该分析元件光学接入分析由所述旋转驱动元件移送来的所述分析用仪器内的溶液，
构成为使所述轴心倾斜，利用惯性力和重力将被保持于所述操作腔的溶液移送到收容腔。
9.一种分析装置，其安设有采集了试料液的权利要求1所述的分析用仪器，其特征在于，包括：
旋转驱动元件，该旋转驱动元件使所述分析用仪器绕轴心旋转；以及
分析元件，该分析元件光学接入分析由所述旋转驱动元件移送来的所述分析用仪器内的溶液，
构成为使所述轴心倾斜，利用重力将被保持于所述操作腔的溶液移送到所述操作腔与所述收容腔的连结部。
10.一种分析装置，其安设有采集了试料液的权利要求1所述的分析用仪器，其特征在于，包括：
旋转驱动元件，该旋转驱动元件使所述分析用仪器绕轴心旋转；以及
分析元件，该分析元件光学接入分析由所述旋转驱动元件移送来的所述分析用仪器内的溶液，
构成为使所述轴心倾斜，利用重力将被保持于所述操作腔的溶液移送到收容腔。
11.一种分析装置，其安设有采集了试料液的权利要求1所述的分析用仪器，其特征在于，包括：
旋转驱动元件，该旋转驱动元件使所述分析用仪器绕轴心旋转；以及
分析元件，该分析元件光学接入分析由所述旋转驱动元件移送来的所述分析用仪器内的溶液，
构成为使所述轴心倾斜，利用惯性力和重力将被保持于所述操作腔的溶液移送到所述收容腔的连结部。
12.如权利要求8至11中任一项所述的分析装置，其特征在于，
构成为能将所述分析用仪器移动到所述收容腔与所述操作腔的连结部相对于所述操作腔从正面看为下侧的位置。
13.如权利要求8至11中任一项所述的分析装置，其特征在于，
构成为使所述轴心倾斜，并使所述分析用仪器在所述连结部相对于所述操作腔从正面看为下侧的位置处，以所述轴心为中心摆动。
14.如权利要求8至11中任一项所述的分析装置，其特征在于，能使所述分析用仪器在任意旋转位置处以所述轴心为中心摆动。
15.如权利要求8至11中任一项所述的分析装置，其特征在于，能任意设定所述轴心的倾斜角。
16.如权利要求8至11中任一项所述的分析装置，其特征在于，所述轴心的倾斜角度为0°以上、45°以下。
17.一种分析方法，其采用权利要求1所述的分析用仪器，其特征在于，具有如下步骤：
在具有倾斜成规定角度的轴心的转子上安设所述分析用仪器，使所述转子旋转，将稀释液和滴注于所述分析用仪器的试料液移送到所述操作腔并混合的步骤；
使所述转子移动到所述分析用仪器的收容腔与操作腔的连结部相对于所述操作腔从正面看朝向下侧的位置，并且在停止位置上对所述分析用仪器加震，将通过所述混合而稀释后的稀释溶液摆动移送到移送路径的下游侧的步骤；
使所述转子旋转来定量采集所述稀释溶液，用通过旋转所述转子或对所述分析用仪器加震而被所述摆动移送并被测定点接受的溶液溶解测定点载有的试药并搅拌的步骤；以及
使所述转子旋转，在所述测定点存在于读取位置的时间内对所述测定点的反应液进行光学接入的步骤。
18.如权利要求17所述的分析方法，其特征在于，具有如下步骤：
使所述转子旋转来定量采集所述稀释溶液，通过反复进行旋转所述转子或对所述分析用仪器加震的所述摆动移送，将反应液按顺序朝沿搬运路径被串联的多个测定点内的下游侧的测定点移送，
在反应液到达的每个时间光学接入测定点并测定的步骤。
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