JP2003215133A - 試料分析用ディスクおよび試料分析装置 - Google Patents
試料分析用ディスクおよび試料分析装置Info
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Abstract
ディスクおよび試料分析装置を提供する。 【解決手段】 注入穴5から外周側へ延びた流路6を内
部に有し、外部の回転手段により軸心廻りに回転して、
前記注入穴5から流路6内に注入された液体試料を流路
途中に設けられた試薬部7を経て外周側へ導く試料分析
用ディスク1を、流路6の外周端部6aに吸水部材8を
配置した構成とした。回転による遠心力で外周端部6a
に到達した液体試料は吸水部材8に吸収されるので、逆
流したり飛散する恐れはなく、重力方向の溜まりを要さ
ない分だけ薄型化も可能である。
Description
クおよび試料分析装置に関するものであり、さらに詳し
くは血液や尿などの液体試料を分析するための試料分析
用ディスクおよび試料分析装置に関するものである。
の試料分析用ディスクおよび試料分析装置は、たとえば
特開2001−124690号公報に記載されている。
この公報に記載されたディスクは、図8に示すように、
軸心寄りに形成された傾斜円柱状の空洞である注入部3
1と、この注入部31に連通して軸心から遠ざかる方向
に延びたガイド流路32と、このガイド流路32に連通
して周縁部に環状に形成された分散流路33とを内部に
有している。そして、ディスクの上面に開口した開口3
1aより注入される試料を注入部31に溜めておき、装
置に装着して軸心廻りに回転させる際の遠心力によっ
て、ガイド流路32を通じて分散流路33に案内して試
料中の粒子成分を分散流路33内に分散させ、分散した
粒子成分を、装置に備わる検出手段によって光学的に検
出するように構成されている。
たような従来の試料分析用ディスクでは、分散流路33
に到達した試料がガイド流路32を逆流しないように、
分散流路33を重力方向に構成する必要があり、ディス
クの厚みを大きく設定せざるをえなかった。また、分散
流路33に案内された血液等の試料が液状のまま残留す
るので、開口31aから飛散したり、ディスク連結部か
ら滲出あるいは漏れることがあり、衛生的とは言えなか
った。
試料等の液体試料の飛散や漏れを防止できる薄型の試料
分析用ディスクおよび試料分析装置を提供することを目
的とするものである。
に請求項1に記載の発明は、注入口から外周側へ延びた
流路を内部に有し、外部の回転手段により軸心廻りに回
転して、前記注入口から流路内に注入された液体試料を
流路途中に設定された分析領域を経て外周端部へ導く試
料分析用ディスクにおいて、前記流路の外周端部に吸水
部材が配置されたことを特徴とするもので、回転の際の
遠心力によって分析領域に液体試料が展開されるだけで
なく、分析領域を通過した余分な液体試料は吸水部材に
吸収されるので、逆流したり飛散する恐れはなく、重力
方向の溜まりを要さない分だけ薄型化も可能である。
の試料分析用ディスクにおいて、分析領域に、液体試料
中の分析対象成分と反応する試薬が設置されたことを特
徴とするもので、分析対象成分を試薬との反応を通じて
検出できるのはもちろんのこと、試薬を添加する必要が
ない分、分析の自動化、高速化に有効である。
請求項2のいずれかに記載の試料分析用ディスクにおい
て、吸水部材が多孔質材料からなることを特徴とするも
ので、入手容易でかつ安価な多孔質材料を用いて液体試
料を吸収できる。可撓性を有する多孔質材料であれば変
形自在なので、浅い流路などにも配置が容易である。
求項3のいずれかに記載の試料分析用ディスクにおい
て、吸水部材が液体試料を凝固する凝固剤を含有したこ
とを特徴とするもので、凝固剤の作用によって液体試料
を短時間で固化させることが可能である。
の試料分析用ディスクにおいて、凝固剤が高吸水性ポリ
マーであることを特徴とするもので、高い吸水性および
低い離水性という高吸水性ポリマーの特性を利用して、
液体試料を確実に効率よく固化させることができる。
の試料分析用ディスクにおいて、凝固剤が血液凝固剤で
あることを特徴とするもので、液体試料が血液である場
合に有効に固化させることができる。
求項6のいずれかに記載された試料分析用ディスクにお
いて、吸水部材が配置された外周端部がそれより内周側
の流路より広幅に形成されたことを特徴とするもので、
組み立ての際に外周端部への吸水部材の位置決めおよび
固定が容易である。
求項6のいずれかに記載の試料分析用ディスクにおい
て、吸水部材が配置された外周端部の内周側の流路が狭
窄されたことを特徴とするものであり、組み立ての際に
外周端部への吸水部材の位置決めおよび固定が容易であ
る。
求項6のいずれかに記載の試料分析用ディスクにおい
て、複数に配置された流路が、吸水部材が配置された外
周端部において互いに連結されたことを特徴とするもの
で、組み立ての際に複数の流路に個々に吸水部材を組み
込む必要がないので、組み立て性が向上する。
請求項9のいずれか記載の試料分析用ディスクにおい
て、吸水部材が配置された外周端部の内周側の流路に疎
水性材料が塗布されたことを特徴とするもので、遠心力
等の外的要因が作用しない限り、液体試料が疎水性材料
を越えて外周端部へ流入することはないので、液体試料
を所望の時点まで分析領域に保持できる。
請求項10のいずれかに記載の試料分析用ディスクにお
いて、吸水部材が配置された外周端部と分析領域との間
に弁装置が設けられたことを特徴とするもので、液体試
料を多量に注入する検査法や、分析領域で試薬と静的に
反応させることが必要な検査法に有効である。
記載の試料分析用ディスクにおいて、弁装置が遠心力に
よって開閉されるよう構成されたことを特徴とするもの
で、分析領域で不要となった液体試料を、弁装置に遠心
力を作用させるだけで外周端部へと導いて吸収処理する
ことが可能である。
周側へ延びた流路を内部に有し、前記流路の途中に分析
領域が設定され外周端部に吸水部材が配置された試料分
析用ディスクを使用する試料分析装置であって、前記注
入口から流路内に液体試料が注入された試料分析用ディ
スクを軸心廻りに回転させる回転手段と、前記回転によ
って流路内を外周側へと案内される液体試料中の測定対
象成分を、前記分析領域を走査することによって光学的
に検出する光学的検出手段とを備えたことを特徴とする
もので、液体試料を回転手段によって分析領域に展開さ
せて吸水部材へと案内できるとともに、液体試料中の測
定対象成分を光学的検出手段によって検出し測定分析す
ることができる。
て図面を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
試料分析用ディスクの断面図である。
(以下、ディスク1という)は、ポリカーボネイトなど
の円盤状の基板2と基板3とが紫外線硬化性接着剤や両
面テープなどの接合手段(図示せず)にて接合されたも
のであり、軸穴4を中央に有している。
あるいはアルミニウムなどの材料からなる反射膜2aが
蒸着されており、上側に配置される基板3には、厚み方
向の注入穴5が軸穴4の近傍に周方向に沿って間隔をお
いて貫設されるとともに、基板2に向いて開放する溝部
が各注入穴3から外周縁の近傍にわたって形成されてい
て、基板2との間に半径方向の流路6を構成している。
これらの流路6は軸穴4に対して均等に形成されるのが
望ましく、ここでは周方向に沿って等間隔をおいて4個
形成されている。
て設定されていて、この分析領域に相応する基板2の表
面に、検査対象成分と反応(酵素反応や免疫反応など)
する試薬が塗布された試薬部7が設けられている。また
各流路6の外周端部6aに相応する基板3の表面には、
多孔質材料からなる吸水部材8が固着されている。9は
各注入穴3を閉塞するために貼付されるテープである。
用する試料分析装置の概略構成を示す分解斜視図であ
る。ベース10に、ディスク回転機構として、ターンテ
ーブル11を有したモータ12が取付けられている。ま
た、光学的読み取り手段として、レーザ照射部やレンズ
等の光学系を備えたピックアップ13が1対のレール1
4を介して取付けられるとともに、ピックアップ13を
レール14に沿って移動させる駆動部15やモータ16
などの駆動系が取付けられている。17は、ターンテー
ブル11の中央の円錐台状の磁性部材11aに外嵌可能
なマグネット17aを内部に備えたクランパである。
説明する。ディスク1に予め、注入穴5から流路6内に
生体試料などの液体試料を注入し、注入を終えた注入穴
3をテープ9にてシールしておく。また、ディスク1を
軸穴4により芯合わせしてターンテーブル11に載置し
たうえでクランパ17を装着することにより、クランパ
17内のマグネット17aとターンテーブル11の磁性
部材11aとの磁気力によって、ディスク1をターンテ
ーブル11上に固定しておく。
せず)をオンすると、ディスク1がモータ12により所
定時間(数分間)、数千回/分転で回転されて、流路6
内の液体試料が遠心力により外周方向に展開され、この
液体試料中の検査対象成分が試薬部7の試薬と反応して
試薬部7に留まり、残りの液体試料は外周端部6aへと
流れ込んで吸水部材8に吸収される。
ータ16,駆動部15によりピックアップ12がレール
14に沿って移動され、このピックアップ12からのレ
ーザ光Lが、回転しているディスク1の反射膜2aに非
点収差法やビームサイズ法などによって集光され、試薬
部7に照射されるという走査が行なわれて、試薬部7に
おける反応状態(化学発光、蛍光などを含む)に応じた
反射光量の変化がピックアップ12によって光学的に検
出される。そしてそれより、検査対象成分の有無や濃
度、あるいは検査対象物の数量などが装置の比較演算部
(図示せず)で測定分析される。
薬部7,吸水部材8を備えた複数の流路6が互いに独立
して形成されているので、各流路6に注入された液体試
料が混合されることはなく、異なる複数の試料を同一の
ディスク1にて検査することが可能である。また、試薬
部7で試薬と反応しなかった不要分の液体試料は吸水部
材8に吸収されるので、ディスク1の減速中や回転停止
後も流路6内を逆流することはなく、注入穴5や基板
1,2の連結部から飛散、滲出などする恐れはない。
従来のように流路6の外周端部6aを溜まりとして重力
方向に構成することは不要であり、ディスク1の厚みを
従来より小さく設定できる。
に試薬部7を設けたが、液体試料が血液であってその血
球数を計数する検査などの場合は試薬は不要なことがあ
る。上記したように試薬部7を設ける場合の試薬は、液
体試料に伴われて外周側へ流れることなく試薬部7に保
持されるように、試薬中の反応成分自体が、あるいは反
応成分を担持する担体が、反射膜2aなどの被塗布材料
に対して親和性を有し、水溶性を有さないことが望まし
い。また液体試料中の検査対象成分と速やかに反応する
ことが望ましい。そのような特性を有する試薬には、た
とえば血液型判定のための比色測定に使用される試薬が
ある。
る装置構成も可能である。吸水部材8としては、綿、
布、紙、ウレタン樹脂などの、容易に入手可能で安価な
多孔質材料を使用することができ、その中で可撓性を有
する多孔質材料を使用すれば、変形自在であるため浅い
流路6にも容易に配置できる。
液体を放出しないように、液体試料を凝固させる凝固剤
を多孔質材料に含有させてもよく、それにより、液体試
料を短時間で固体化させることが可能となる。たとえ
ば、凝固剤としてのカルボン酸ナトリウム基(−COO
- Na+ )を有するポリアクリル酸ナトリウムなどの高
吸水性ポリマーを、ポリエステル系繊維などからなる不
織布で作成した袋に封入したり、不織布に吸着させて使
用することができ、それにより液体試料を確実に効率よ
く固体化させることが可能となる。液体試料が血液の場
合には、高吸水性ポリマーに代えて、あるいは高吸水性
ポリマーとともに、血液凝固を促進するエラジン酸や、
カオリン、ベントナイト、シリカ、ガラスなどの粉末か
らなる血液凝固剤を使用しても同様の効果が得られる。 (実施の形態2)図3は本発明の実施の形態2における
試料分析用ディスクの正面図である。
ディスクと相違するのは、各流路6が、注入穴5側の流
路幅Aに対して外周端部6aの流路幅Bが大きくなるよ
うに形成されていて、この流路幅Bの大きい外周端部6
aに吸水部材8が配置されている点である。このような
流路幅Bを有する外周端部6aには、吸水部材8の位置
決めおよび固定が容易である。 (実施の形態3)図4は本発明の実施の形態3における
試料分析用ディスクの正面図である。
ディスクと相違するのは、各流路6における試薬部7と
外周端部6aとの間に狭窄部18が設けられている点で
ある。このような狭窄部18が存在することで、外周端
部6aに吸水部材8を容易かつ確実に位置決めおよび固
定することができる。 (実施の形態4)図5は本発明の実施の形態4における
試料分析用ディスクの正面図である。
ディスクと相違するのは、各流路6の外周端部が互いに
連結されて環状流路19として構成されていて、この環
状流路19の全周にわたって吸水部材8が配置されてい
る点である。また、試薬部7と環状流路19との間に
は、疎水性化学材料、例えばフッ素系撥水撥油剤(主原
料:パーフルオロオクチルエチルアクリレート)が塗布
された疎水性部20が設けられている。
したことで、複数の流路6に個々に吸水部材8を組み込
む実施の形態1の構成に比べて、ディスク1の組み立て
性が向上する。
複数の流路6間で液体試料中の気体成分が流通する恐れ
はあるが、同一の試料であれば支障ないので、同一液体
試料について別個の試薬で検査する場合や、同一液体試
料について同一検査を複数回で行うことで検査精度を向
上させる場合に特に有効な構造でもある。
で、液体試料に遠心力等の何らかの荷重が印加されない
限り、液体試料が直ちに疎水性部20を越えて環状流路
19へ流れ込んで吸水部材8に吸収されることはない。
したがって、試料を注入したディスク1をターンテーブ
ル11に載置する際にディスク1が多少傾いたとして
も、試料が一気に吸収部材8に吸収されることはなく、
このことは、適量の液体試料と試薬との一定時間の反応
を必要とする比色反応法を用いた測定、たとえば血糖値
測定などに有効である。 (実施の形態5)図6は本発明の実施の形態5における
試料分析用ディスクの正面図である。
ディスクとほぼ同様であるが(反射膜の図示は省略す
る)、各流路6における試薬部7と環状流路19との間
の流路6に弁装置21が設けられている点が相違してい
る。この弁装置21は、円形の穴22を有し流路6を内
周側と外周側とに仕切る流路壁23と、穴22に一部が
嵌合可能に形成され流路壁23の外周側に配置された弁
体としての金属等の球体24と、この球体24を穴22
に向けて押圧するPETフィルムや金属からなる付勢手
段としての板バネ25とで構成されている。
る間には、図7(a)に示すように球体24は板バネ2
5により付勢されて流路壁23の穴22を閉塞してい
て、各流路6内に注入される液体試料は穴22よりも内
周側、すなわち試薬部7側に保持される。
せると、球体24に図7(b)の矢印方向の遠心力が働
いて、球体24が板バネ25を変形させつつ環状流路1
9に向かって移動し、それにより穴22の両側の流路6
が連通されて、試薬部7で反応しなかった液体試料が環
状流路19へ流れ込み、吸水部材8に吸収される。
体試料を多量に注入する検査法や、試薬部7で静的に試
薬と反応させることが必要な検査法、たとえば抗原−抗
体反応を利用して特定の細胞の有無や数量を検出する検
査に特に有効である。試薬と反応しなかった液体試料の
処理も、遠心力という容易な外的要因で行なえる。
嵌合する球体24を弁体として使用したが、穴22は円
形に限定されず、また穴22を閉塞開放できるのであれ
ば球体24に代わる弁体を使用してもよい。また、この
実施の形態では球体24の付勢手段として板バネ25を
使用したが、流路壁23を磁性体で形成し、かつ球体2
4を磁石で形成することによっても、同様の効果が得ら
れる。
外周端部に吸収部材を配置することによって、液体試料
の飛散を確実に防止できるとともに、ディスクの薄型化
を実現できる。
スクの断面図
装置の概略構成を示す分解斜視図
スクの正面図
スクの正面図
スクの正面図
スクの正面図
の(a) 閉塞時の状態を示す一部断面図、(b) 開放時の状
態を示す一部断面図
Claims (13)
- 【請求項1】 注入口から外周側へ延びた流路を内部に
有し、外部の回転手段により軸心廻りに回転して、前記
注入口から流路内に注入された液体試料を流路途中に設
定された分析領域を経て外周端部へ導く試料分析用ディ
スクにおいて、前記流路の外周端部に吸水部材が配置さ
れた試料分析用ディスク。 - 【請求項2】 分析領域に、液体試料中の分析対象成分
と反応する試薬が設置されたことを特徴とする請求項1
記載の試料分析用ディスク。 - 【請求項3】 吸水部材が多孔質材料からなることを特
徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の試
料分析用ディスク。 - 【請求項4】 吸水部材が液体試料を凝固する凝固剤を
含有した請求項1から請求項3のいずれかに記載の試料
分析用ディスク。 - 【請求項5】 凝固剤が高吸水性ポリマーである請求項
4記載の試料分析用ディスク。 - 【請求項6】 凝固剤が血液凝固剤である請求項4記載
の試料分析用ディスク。 - 【請求項7】 吸水部材が配置された外周端部がそれよ
り内周側の流路より広幅に形成された請求項1から請求
項6のいずれかに記載の試料分析用ディスク。 - 【請求項8】 吸水部材が配置された外周端部の内周側
の流路が狭窄された請求項1から請求項6のいずれかに
記載の試料分析用ディスク。 - 【請求項9】 複数に配置された流路が、吸水部材が配
置された外周端部において互いに連結された請求項1か
ら請求項6のいずれかに記載の試料分析用ディスク。 - 【請求項10】 吸水部材が配置された外周端部の内周
側の流路に疎水性材料が塗布された請求項1から請求項
9のいずれかに記載の試料分析用ディスク。 - 【請求項11】 吸水部材が配置された外周端部と分析
領域との間に弁装置が設けられた請求項1から請求項1
0のいずれかに記載の試料分析用ディスク。 - 【請求項12】 弁装置が遠心力によって開閉されるよ
う構成された請求項11に記載の試料分析用ディスク。 - 【請求項13】 注入口から外周側へ延びた流路を内部
に有し、前記流路の途中に分析領域が設定され外周端部
に吸水部材が配置された試料分析用ディスクを使用する
試料分析装置であって、前記注入口から流路内に液体試
料が注入された試料分析用ディスクを軸心廻りに回転さ
せる回転手段と、前記回転によって流路内を外周側へと
案内される液体試料中の測定対象成分を、前記分析領域
を走査することによって光学的に検出する光学的検出手
段とを備えた試料分析装置。
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